JP5036294B2 - ゴム物品補強用スチールコードおよび空気入りタイヤ - Google Patents

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本発明はゴム物品補強用スチールコードおよび空気入りタイヤ（以下、単に「スチールコード」および「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、タイヤや工業用ベルト等の各種ゴム物品の補強材として使用されるゴム物品補強用スチールコード、およびそれを用いた空気入りタイヤに関する。
一般に、建設車両用タイヤは、荒れた地表上で重い負荷の下に使用されることが多いため、カーカスやベルト層などの各補強層に使用するスチールコードには、高い引張り強さ（切断荷重）が求められる。このため、複数本のフィラメントを撚り合わせてなるストランドをさらに撚り合わせた、いわゆる複撚り構造のスチールコードとして、１本のコアストランドの周りに複数本のシースストランドを撚り合わせた、例えば、７×（３＋９）構造や７×（３＋９＋１５）構造などのスチールコードが用いられている。
しかし、複数本のフィラメントを撚り合わせた複撚りコードでは、張力負担時にコアストランドとシースストランドの最外層シースフィラメント同士が先行的にせん断破壊され、個々のフィラメントの引張り強力の上昇の分だけコード強力が向上しないという問題があった。これに対し、特許文献１では、各ストランドの最外層フィラメントの抗張力を低く抑えることによりせん断による先行破断を回避することで、コードの高強力を確保する手法が開示されている。
また、複数本のフィラメントを撚り合わせた複撚りコードでは、フィラメントの強力の総和に比べて、撚り角に起因した減少のみでは説明できないほどコード強力が低下して問題となっていたが、これに対しては、最外層シースを構成するフィラメントをその内側の層を構成するフィラメントよりも太径とすることで、一部のフィラメントの先行破断を回避して、コード軸方向の強力の低下を抑制する手法が開示されている（特許文献２）。
特開平１１−２１７７５号公報（特許請求の範囲等） 国際公開０１／０３４９００号パンフレット（特許請求の範囲等）
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、フィラメントの抗張力を高めた分の強力向上は望めるものの、全ての最外層シースフィラメントの抗張力を低くすることから、コード断面積当りのコード引張り強力を高く望めないという問題があった。また、特許文献２に記載の技術では、コード断面積当りのコード強力を高めることは可能であるものの、タイヤ加硫時の熱により、やはり高いコード引張り強力を望むことは困難であった。
そこで、本発明の目的は、コード断面積当りのコード強力を低下させることなく、かつ、加硫後のコード引張り強力を向上させたゴム物品補強用スチールコードおよびそれを用いた空気入りタイヤを提供することにある。
本発明者は鋭意検討した結果、下記構成とすることにより、撚り線後および加硫後のいずれにおいてもコード断面積当りのコード強力を確保することが可能となることを見出し て、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明のゴム物品補強用スチールコードは、２層以上の層撚り構造を有するコアストランドの周りに、２層以上の層撚り構造を有するシースストランドを撚り合わせた複撚り構造のゴム物品補強用スチールコードにおいて、前記コアストランドを構成する最外層シースフィラメントの抗張力が２５００〜２８１０Ｎ／ｍｍ２であり、かつ、コードを構成するフィラメントのうち、該最外層シースフィラメントを除く全フィラメントの抗張力が、３１５０Ｎ／ｍｍ２以上であることを特徴とするものである。
本発明においては、少なくとも前記コアストランドにおいて、各層を構成するフィラメントが、その内側の層を構成するフィラメントよりも太径であることが好ましい。また、前記コアストランドが２層の層撚り構造を有する場合、該コアストランドの外接円の面積に対する該コアストランドの最外層シースフィラメントの断面積の総和の比が０．５３以上であることが好ましく、前記コアストランドが３層の層撚り構造を有する場合には、該コアストランドの外接円の面積に対する該コアストランドの最外層シースフィラメントの断面積の総和の比が０．４３以上であることが好ましい。
また、本発明の空気入りタイヤは、一対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、該カーカスのクラウン部をベルト層で補強してなる空気入りタイヤであって、該カーカスまたはベルト層に、上記本発明のゴム物品補強用スチールコードを用いたことを特徴とするものである。
本発明によれば、上記構成としたことにより、コード断面積当りのコード強力を低下させることなく、かつ、加硫後のコード引張り強力を向上させたゴム物品補強用スチールコードおよびそれを用いた空気入りタイヤを実現することが可能となった。
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
本発明は、２層以上の層撚り構造を有するコアストランドの周りに、２層以上の層撚り構造を有するシースストランドを撚り合わせた複撚り構造のスチールコードに関するものである。
図１に、本発明のスチールコードの一例の断面図を示す。図示するスチールコードは、３層の層撚り構造を有するコアストランド１の周りに、３層の層撚り構造を有する６本のシースストランド２が撚り合わされてなる。本発明においては、かかるコアストランド１を構成する最外層シースフィラメント１１（図中の斜線部）の抗張力が３１００Ｎ／ｍｍ２以下であり、かつ、コードを構成するフィラメントのうち、最外層シースフィラメント１１を除く全フィラメントの抗張力が３１５０Ｎ／ｍｍ２以上であることが重要である。
コアストランド１を構成する最外層フィラメント１１の抗張力が３１００Ｎ／ｍｍ２を超えると、ゴム物品加硫時の熱により、最外層シースフィラメント１１がせん断力により先行破断してしまい、フィラメント抗張力の向上分に相当するコード強力を得ることが困難となる。かかる最外層シースフィラメント１１の抗張力は、好ましくは２５００〜２９００Ｎ／ｍｍ２、より好ましくは２６００〜２９００Ｎ／ｍｍ２である。また、この最外層シースフィラメント１１以外のコードを構成するフィラメントの抗張力が３１５０Ｎ／ｍｍ２未満であると、コード断面積当りのフィラメント強力の総和が低く、所定のコード引張り強力を得にくくなる。最外層シースフィラメント１１以外のフィラメントの抗張力は、好ましくは３１５０〜３６００Ｎ／ｍｍ２、より好ましくは３２００〜３６００Ｎ／ｍｍ２である。
また、本発明においては、少なくともコアストランド１において、各層を構成するフィラメントを、その内側の層を構成するフィラメントよりも太径とすることが好ましい。例えば、図示する例では、最外層シースフィラメント１１を、その内側の層を構成する内層シースフィラメントよりも太径とする。なお、図中の符号１３はコアフィラメントを意味する。本発明においては、具体的なフィラメント径については特に制限されるものではなく、所望に応じ、用途等に応じて適宜設定することが可能である。
また、コアストランド１が２層の層撚り構造を有する場合には、その外接円の面積に対する最外層シースフィラメント１１の断面積の総和の比が０．５３以上、特には０．５５〜０．７０、さらには０．５５〜０．６０であることが好ましい。この比が０．５３未満であると、コアストランド１１の最外層シースフィラメント１がせん断力により先行破断してしまい、やはり所定のコード引張り強力が得にくくなる。
さらに、コアストランド１が３層撚り以上の層撚り構造を有する場合には、その外接円の面積に対する最外層シースフィラメント１１の断面積の総和の比が０．４３以上、特には０．４３〜０．６０、さらには０．４５〜０．５０であることが好ましい。この比が、０．４３未満であると、コアストランド１の最外層シースフィラメントがせん断力により先行破断してしまい、やはり所定のコード引張り強力が得にくくなる。
なお、上記抗張力の調整は、例えば、フィラメントに用いる鋼材中の炭素含有量を変えるなどの手法により行うことができる。例えば、コアストランド１の最外層フィラメント１１以外のフィラメントとしては、炭素含有量０．８０〜１．００重量％の高抗張力鋼を用いることが好ましく、これによりゴム物品の強度を確保することができる。また、スチールコードの捻じれを抑制して工揚作業性などを確保するためには、図示するように、コードの外周にラッピングフィラメント１４を巻き付けることが好ましい。
本発明のスチールコードにおいては、上記した以外の具体的なコード構造、シースストランド構造、各ストランドおよびコードの撚り条件等については特に制限されるものではなく、常法に従い適宜決定することができる。本発明のスチールコードは、空気入りタイヤ、工業用ベルト等の各種ゴム物品の補強用として好適に適用することができるものであり、特には、建設車両用等の重荷重用タイヤに好適に適用可能である。
また、本発明の空気入りタイヤは、一対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、そのクラウン部をベルト層で補強してなるものであり、カーカスまたはベルト層に、上記本発明のゴム物品補強用スチールコードを用いたものであればよく、それ以外の具体的なタイヤ構造や材質等については、常法に従い適宜設定することができ、特に制限されるものではない。例えば、図示はしないが、ベルト層のクラウン部外周にはトレッド部が配置され、カーカスのサイド部にはサイドウォール部が配置されている。
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
下記の表１に示す条件に従い複撚り構造のゴム物品補強用スチールコードを製造して、得られた各スチールコードのコード強力を測定した。撚線後のコード強力発揮率については、各フィラメントを所定のコード構造に撚り合わせた直後にコード引張り強力を測定して、フィラメント抗張力の総和に対する比率を算出したものである。また、加硫後のコード強力発揮率については、各スチールコードをカーカスに補強材として適用してサイズ４０００Ｒ５７の建設車両用タイヤを製造し、得られたタイヤから切り出したスチールコードを用いて引張り強力を測定し、フィラメント抗張力の総和に対する比率を算出したものである。なお、フィラメントの抗張力＝（フィラメント張力）／（フィラメント断面積）である。
これらの結果を、下記の表１中に併せて示す。
Figure 0005036294
上記表１に示すように、コアストランドを構成する最外層シースフィラメントの抗張力を３１００Ｎ／ｍｍ２以下とし、かつ、残りの全てのフィラメントの抗張力を３１５０Ｎ／ｍｍ２以上とした実施例１，２のスチールコードにおいては、従来例１，２に比し、撚線後のコード強力発揮率と加硫後のコード強力発揮率とがいずれも向上していることが判る。
本発明の一実施の形態に係るゴム物品補強用スチールコードの断面図である（実施例１）。 実施例２に係るゴム物品補強用スチールコードの断面図である。 従来例１に係るゴム物品補強用スチールコードの断面図である。 従来例２および比較例１に係るゴム物品補強用スチールコードの断面図である。 比較例２に係るゴム物品補強用スチールコードの断面図である。
符号の説明
１ コアストランド
２ シースストランド
１１ 最外層シースフィラメント
１２ 内層シースフィラメント
１３ コアフィラメント
１４ ラッピングフィラメント

Claims (5)

  1. ２層以上の層撚り構造を有するコアストランドの周りに、２層以上の層撚り構造を有するシースストランドを撚り合わせた複撚り構造のゴム物品補強用スチールコードにおいて、前記コアストランドを構成する最外層シースフィラメントの抗張力が２５００〜２８１０Ｎ／ｍｍ ２ であり、かつ、コードを構成するフィラメントのうち、該最外層シースフィラメントを除く全フィラメントの抗張力が、３１５０Ｎ／ｍｍ２以上であることを特徴とするゴム物品補強用スチールコード。
  2. 少なくとも前記コアストランドにおいて、各層を構成するフィラメントが、その内側の層を構成するフィラメントよりも太径である請求項１記載のゴム物品補強用スチールコード。
  3. 前記コアストランドが２層の層撚り構造を有し、該コアストランドの外接円の面積に対する該コアストランドの最外層シースフィラメントの断面積の総和の比が、０．５３以上である請求項１または２記載のゴム物品補強用スチールコード。
  4. 前記コアストランドが３層の層撚り構造を有し、該コアストランドの外接円の面積に対する該コアストランドの最外層シースフィラメントの断面積の総和の比が、０．４３以上である請求項１または２記載のゴム物品補強用スチールコード。
  5. 一対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、該カーカスのクラウン部をベルト層で補強してなる空気入りタイヤであって、該カーカスまたはベルト層に、請求項１〜４のうちいずれか一項記載のゴム物品補強用スチールコードを用いたことを特徴とする空気入りタイヤ。
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