JP5126979B2 - Steel cords for reinforcing rubber articles and pneumatic tires - Google Patents
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Description
本発明は、ゴム物品補強用スチールコード(以下、単に「スチールコード」とも称す)および空気入りタイヤ(以下、単に「タイヤ」とも称す)に関し、詳しくは、4%以上の破断伸度を有するとともに破断強度が大きく、空気入りタイヤの周方向ベルトの補強材に好適に用いられる複撚り構造を有するゴム物品補強用スチールコードおよびこのゴム物品補強用スチールコードを周方向ベルトの補強材に用いた空気入りタイヤに関する。 The present invention relates to a steel cord for reinforcing rubber articles (hereinafter also simply referred to as “steel cord”) and a pneumatic tire (hereinafter also simply referred to as “tire”), and more specifically has a breaking elongation of 4% or more. Steel cord for reinforcing rubber articles having a high twist strength and suitable for reinforcing a circumferential belt of a pneumatic tire, and a pneumatic cord using the steel cord for reinforcing rubber articles as a reinforcing material for a circumferential belt Related to tires.
一般に、空気入りタイヤは、一対のビード部間にトロイド状に延在するカーカス層を骨格とし、その外周に、各種補強素子をゴム引きしてなるベルト層やベルト補強層を配置することにより踏面部が補強された構造を有する。 In general, a pneumatic tire has a carcass layer extending in a toroidal shape between a pair of bead portions as a skeleton, and a belt layer formed by rubberizing various reinforcing elements or a belt reinforcing layer on the outer periphery thereof. The surface portion has a reinforced structure.
空気入りタイヤの周方向ベルトの補強材として使用される複撚り構造のスチールコードにおいては、3本のストランドを大きな撚り角度で撚り合わせるのが一般的である。例えば、特許文献1では、3×(1×0.34+6×0.30)の構造のスチールコードを空気入りタイヤの周方向補強層に適用することが提案されている。また、特許文献2では、コアフィラメントの周りに4本または5本のシースフィラメントを撚り合わせたストランドを、4本または5本撚り合わせたスチールコードにおいて、コアフィラメントがシースフィラメントよりも小さい径の複撚り構造のスチールコードが開示されている。
特許文献1、2において開示されている周方向ベルトの補強用の複撚り構造のスチールコードは、破断伸度を重視し、伸びを大きく出す方向に設計上の考慮がなされている。そのため、ストランドの撚り角度が大きく、大きな破断強度が得られにくい傾向がある。タイヤにおいてタガの役割をする周方向ベルト部材の強力が充分でないと、タイヤとして外からの衝撃入力に対する強度が低下してしまうという問題があった。
Steel cords having a double twist structure for reinforcing circumferential belts disclosed in
そこで、本発明の目的は、4%以上の破断伸度を有するとともに破断強度が大きく、空気入りタイヤの周方向ベルトの補強材に好適に用いられる複撚り構造を有するゴム物品補強用スチールコードおよびこのゴム物品補強用スチールコードを周方向ベルトの補強材に用いた空気入りタイヤを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a steel cord for reinforcing rubber articles having a double twist structure that has a breaking elongation of 4% or more and has a high breaking strength and is suitably used as a reinforcing material for a circumferential belt of a pneumatic tire. An object of the present invention is to provide a pneumatic tire using the steel cord for reinforcing rubber articles as a reinforcing material for a circumferential belt.
本発明者は、上記問題を解決するため鋭意検討した結果、下記構成とすることにより、上記目的を達成することが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventor has found that the above object can be achieved by adopting the following configuration, and has completed the present invention.
すなわち、本発明のゴム物品補強用スチールコードは、ストランドの撚り角度が13°〜25°、ストランド数が4本または5本、かつ、コアストランドが無い複撚り構造のゴム物品補強用スチールコードであって、前記ストランドがコアと1層のシースとからなる撚り構造を有し、前記コアのフィラメントの径が前記シースのフィラメントの径より大きいことを特徴とするものである。 That is, the steel cord for reinforcing rubber articles according to the present invention is a steel cord for reinforcing rubber articles having a twisted strand angle of 13 ° to 25 °, a strand number of 4 or 5, and no core strand, and having no core strand. The strand has a twisted structure composed of a core and a single-layer sheath, and the diameter of the filament of the core is larger than the diameter of the filament of the sheath.
本発明においては、前記コアのフィラメントおよび前記シースのフィラメントの素材は炭素成分を0.80質量%以上含む高炭素鋼であることが好ましい。 In the present invention, the material of the core filament and the sheath filament is preferably high carbon steel containing a carbon component of 0.80% by mass or more.
また、本発明の空気入りタイヤは、本発明のゴム物品補強用スチールコードが周方向ベルトの補強材として使用されていることを特徴とするものである。 The pneumatic tire according to the present invention is characterized in that the steel cord for reinforcing rubber articles according to the present invention is used as a reinforcing material for a circumferential belt.
本発明によれば、上記構成としたことにより、4%以上の破断伸度を有するとともに破断強度が大きく、空気入りタイヤの周方向ベルトの補強材に好適に用いられる複撚り構造を有するゴム物品補強用スチールコードおよびこのゴム物品補強用スチールコードを周方向ベルトの補強材に用いた空気入りタイヤを提供することができる。 According to the present invention, a rubber article having a double twist structure that has a breaking elongation of 4% or more and a high breaking strength and is suitably used as a reinforcing material for a circumferential belt of a pneumatic tire. It is possible to provide a steel tire for reinforcement and a pneumatic tire using the steel cord for reinforcing rubber articles as a reinforcing material for a circumferential belt.
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
図1は本発明のゴム物品補強用スチールコードの一例の断面図である。スチールコード1は、4本、または5本(図示例では4本)のストランド2からなり、かつ、コアストランドを有さない構造である。ストランド2は、1本のコアフィラメント3と、複数本(図示例では6本)のシースフィラメント4からなる1層のシースにより構成されている。この4本のストランド2はストランドの撚り角度が13〜25°にて撚り合わされている。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of an example of a steel cord for reinforcing rubber articles according to the present invention. The steel cord 1 is composed of four or five (four in the illustrated example)
本発明においては、コアフィラメント3の径がシースフィラメント4の径より大きい。ストランド2中のコアフィラメント3はストランドのらせん加工のみ影響を受けるが、シースフィラメント4はさらにストランド内部でのらせん加工の影響を受けている。したがって、らせん加工による強度低下の影響が小さいコアフィラメント3をシースフィラメント4より大径として、スチールコード1の断面積に占めるコアフィラメント3の面積率を大きくすることにより、スチールコード1の破断強度を向上させることができる。
In the present invention, the diameter of the
また、ストランド2を、コアストランドを設けずに4本または5本撚り合わせることで、複撚り構造のスチールコード1の中心部に空間を設けてある。このような構造とすることにより、スチールコード1をゴムに埋設する際、複撚り構造のスチールコード1の中心部の空間をゴムで満すことができ、ストランド2間の締め付け応力が分散され、接触部となるシースフィラメント4の先行破断が抑制される。その結果、良好なスチールコード強力が得られる。
Moreover, the space is provided in the center part of the steel cord 1 of a double twist structure by twisting 4 or 5
本発明において、ストランド数を4本または5本とするのは、スチールコード径およびストランド断面構造を同一とした場合、図3のようにストランド数が3本以下だと、スチールコード外接円断面内に占めるストランド断面外接円の面積の割合が小さくなってしまうためである。すなわち、スチールコードの断面積に占めるスチールの分量割合が少なくなると、スチールコードの強力が低くなってしまうためである。一方、図4のようにストランド数が6本以上だと、スチールコードの中心部にできる空間の大きさがストランド径と同等以上となり、ストランドの落ち込みが発生しやすく、撚り性状が不安定になりやすいためである。 In the present invention, the number of strands is set to 4 or 5 when the steel cord diameter and the strand cross-sectional structure are the same, and the number of strands is 3 or less as shown in FIG. This is because the ratio of the area of the circumscribing circle of the strand cross section in the area becomes small. That is, when the amount of steel in the cross-sectional area of the steel cord decreases, the strength of the steel cord decreases. On the other hand, when the number of strands is 6 or more as shown in FIG. 4, the size of the space formed in the center portion of the steel cord becomes equal to or larger than the strand diameter, the strands are likely to fall, and the twisting property becomes unstable. This is because it is easy.
さらに、ストランドの撚り角度を13〜25°とすることで、スチールコードの所望の破断伸度を確保することができる。ストランドの撚り角度が13°未満であると、破断伸度が小さくなり、4%以上の破断伸度を得ることができなくなる。一方、25°を超えると、スチールフィラメント自体が持つ破断強度と比べたスチールコード全体の破断強度の利用効率が悪化してしまう。好ましくは16〜23°である。なお、ここで、ストランドの撚り角度とはスチールコード長手方向に対してストランドらせん軸がなす角度である。 Furthermore, the desired breaking elongation of the steel cord can be ensured by setting the strand twist angle to 13 to 25 °. When the twist angle of the strand is less than 13 °, the breaking elongation becomes small, and it becomes impossible to obtain a breaking elongation of 4% or more. On the other hand, if it exceeds 25 °, the utilization efficiency of the breaking strength of the entire steel cord compared to the breaking strength of the steel filament itself is deteriorated. Preferably it is 16-23 degrees. Here, the strand twist angle is an angle formed by the strand helical axis with respect to the longitudinal direction of the steel cord.
上述のように、本発明のスチールコードにおいて、破断伸度を4%以上確保することができ、破断伸度と破断強度の両立を図ることができる。 As described above, in the steel cord of the present invention, the breaking elongation can be secured at 4% or more, and both the breaking elongation and the breaking strength can be achieved.
本発明に用いるフィラメントの素材としては、特に制限は無く、従来用いられているものであれば何れでも用いることができるが、炭素成分が0.80質量%以上である高炭素鋼であることが好ましい。フィラメントの素材を高硬度である炭素成分が0.80質量%以上の高炭素鋼とすることで本発明の効果を良好に得ることができる。一方、炭素成分が1.5%を超えると、延性が低くなり耐疲労性が悪化してしまうので好ましくない。 The filament material used in the present invention is not particularly limited, and any conventionally used material can be used. However, the filament material is a high carbon steel having a carbon component of 0.80% by mass or more. preferable. The effect of the present invention can be obtained satisfactorily by making the filament material a high carbon steel having a high hardness carbon component of 0.80% by mass or more. On the other hand, if the carbon component exceeds 1.5%, the ductility is lowered and the fatigue resistance is deteriorated, which is not preferable.
本発明の空気入りタイヤは、本発明のゴム物品補強用スチールコードを周方向ベルトの補強材として用いた空気入りタイヤである。本発明のスチールコードをゴム中に埋設した場合、複撚り構造のスチールコードの中心部がゴムで満たされていることが好ましい。上述したように、複撚り構造のスチールコードの中心部の空間がゴムで満たされることにより、ストランド間の締め付け応力が分散され、接触部となるシースフィラメントの先行破断が抑制される。その結果、高いスチールコード強力が得られ、タイヤの外界からの入力に対する強度が向上したタイヤを提供することができる。 The pneumatic tire of the present invention is a pneumatic tire using the steel cord for reinforcing rubber articles of the present invention as a reinforcing material for a circumferential belt. When the steel cord of the present invention is embedded in rubber, the center portion of the steel cord having a double twist structure is preferably filled with rubber. As described above, the space at the center of the steel cord having a double twist structure is filled with rubber, so that the fastening stress between the strands is dispersed, and the preceding breakage of the sheath filament serving as the contact portion is suppressed. As a result, a high steel cord strength can be obtained, and a tire with improved strength against input from the outside of the tire can be provided.
なお、本発明の空気入りタイヤは周方向ベルトの補強材として用いられるスチールコードの構造の改良に係るものであり、その他の構造および材質については特に制限されるべきものではなく、既知の構造および材料を適宜採用することができる。 The pneumatic tire of the present invention relates to an improvement in the structure of a steel cord used as a reinforcing material for a circumferential belt, and other structures and materials are not particularly limited, and are known structures and Materials can be adopted as appropriate.
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
(実施例1〜3、比較例1〜6)
下記表1〜3に示す撚り構造および撚り角度を有するコード径、撚り方向が同じ設定のスチールコードを、同表に示す炭素量を有する鋼材を用いてそれぞれ作製し、これらを周方向ベルトの補強材としてタイヤサイズ495/45R225のタイヤをそれぞれ作製した。得られた各タイヤにつき、スチールコード中心部ゴムペネトレーション、破断伸度指数、破断強度比較指数について以下のようにして評価を行った。得られた結果を表1〜3に併記する。なお、用いたスチールコード断面の対応図を図1〜7に示す。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
(Examples 1-3, Comparative Examples 1-6)
Steel cords having the same twist diameter and twist angle shown in Tables 1 to 3 below and the twist direction are prepared using steel materials having the carbon amount shown in the same table, and these are reinforced in the circumferential belt. Tires of tire size 495 / 45R225 were produced as materials. For each of the obtained tires, the steel cord center rubber penetration, the breaking elongation index, and the breaking strength comparison index were evaluated as follows. The obtained results are also shown in Tables 1-3. In addition, the corresponding figure of the used steel cord cross section is shown in FIGS.
(スチールコード中心部ゴムペネトレーション)
実施例1〜3および比較例1〜6のタイヤから、それぞれスチールコードを取り出し、取り出したスチールコードをストランド単位でほぐして、スチールコードの中心部にゴムが入っているかどうかを目視で確認した。入っている場合を「有り」、入っていない場合を「なし」とした。
(Steel cord center rubber penetration)
Steel cords were taken out from the tires of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 6, respectively, and the taken out steel cords were loosened in units of strands, and it was visually confirmed whether rubber was contained in the center portion of the steel cords. The case where it was entered was “present”, and the case where it was not entered was “none”.
(破断強度比較指数)
実施例1〜3および比較例1〜6のタイヤから、それぞれスチールコードを取り出し、破断強度を測定した。破断強度比較指数の算出方法は以下のとおりである。
1)実施例1および比較例1〜4の場合
(実施例1および比較例1〜4の各スチールコード破断強度(N)/比較例2のスチールコード破断強度(N))×100
2)実施例2および比較例5の場合
(実施例2および比較例5の各スチールコード破断強度(N)/比較例5のスチールコード破断強度(N))×100
3)実施例3および比較例6の場合
(実施例3および比較例6の各スチールコード破断強度(N)/比較例6のスチールコード破断強度(N))×100
なお、破断強度の測定は、JIS G 3510およびJIS Z 2241に準拠した引張り試験にて行い、スチールコードが破断に至るまでの最大引張り荷重をスチールコードの破断強度とした。
(Breaking strength comparison index)
Steel cords were taken out from the tires of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 6, respectively, and the breaking strength was measured. The method for calculating the breaking strength comparison index is as follows.
1) In the case of Example 1 and Comparative Examples 1 to 4 (Each steel cord breaking strength (N) of Example 1 and Comparative Examples 1 to 4 / Steel cord breaking strength (N) of Comparative Example 2) × 100
2) In the case of Example 2 and Comparative Example 5 (Each steel cord breaking strength (N) of Example 2 and Comparative Example 5 / Steel cord breaking strength (N) of Comparative Example 5) × 100
3) In the case of Example 3 and Comparative Example 6 (Each steel cord breaking strength (N) of Example 3 and Comparative Example 6 / Steel cord breaking strength (N) of Comparative Example 6) × 100
The break strength was measured by a tensile test based on JIS G 3510 and JIS Z 2241, and the maximum tensile load until the steel cord was broken was defined as the break strength of the steel cord.
(破断伸度指数)
実施例1〜3および比較例1〜6のタイヤから、それぞれスチールコードを取り出し、破断伸度を測定した。破断伸度が4%以上5%未満の場合を破断伸度指数4と、破断伸度が5%以上6%未満の場合を破断伸度指数5として評価した。
なお、破断伸度の測定は、JIS G 3510およびJIS Z 2241に準拠した引張り試験にて行い、スチールコードが破断に至るまでの伸びをスチールコードの破断伸度とした。
(Elongation at break)
Steel cords were taken out from the tires of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 6, respectively, and the elongation at break was measured. The breaking
The elongation at break was measured by a tensile test based on JIS G 3510 and JIS Z 2241, and the elongation until the steel cord broke was defined as the elongation at break of the steel cord.
上記表1〜3より、本発明のゴム物品補強用スチールコードは破断強度が向上していることがわかる。 From Tables 1 to 3, it can be seen that the steel cord for reinforcing rubber articles of the present invention has improved breaking strength.
1 スチールコード
2 ストランド
3 コアフィラメント
4 シースフィラメント
1
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