JP5619360B2 - 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、空気入りタイヤの周方向ベルトの補強材に用いた場合、周方向ベルトのクリープ量を小さくすることができ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”). The present invention relates to a steel cord for reinforcing rubber articles having a double twist structure capable of reducing the creep amount of the circumferential belt, and a pneumatic tire using the steel cord for reinforcing rubber articles as a reinforcing material for the circumferential belt. .
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、周方向ベルト補強層の耐疲労破断性を向上させるため、周方向ベルト補強層端部におけるスチールコードの補強コード弾性率Eeを、センター部におけるスチールコードの補強コード弾性率Ecよりも一定の割合で低く設定し、周方向ベルト補強層の耐疲労破断性を向上させた、3×(1×0.34+6×0.30)構造のスチールコードおよびこれをタイヤサイズ495/45R22.5の重荷重用空気入りラジアルタイヤの周方向ベルト補強層に適用した例が開示されている。 In a steel cord having a double twist structure used as a reinforcing material for a circumferential belt of a pneumatic tire, it is common to twist three strands at a large twist angle. For example, in Patent Document 1, in order to improve the fatigue rupture resistance of the circumferential belt reinforcing layer, the reinforcing cord elastic modulus Ee of the steel cord at the end of the circumferential belt reinforcing layer is set as the reinforcing cord elastic modulus of the steel cord at the center portion. A steel cord having a 3 × (1 × 0.34 + 6 × 0.30) structure, which is set lower than Ec at a certain rate and improves the fatigue rupture resistance of the circumferential belt reinforcing layer, and a tire size of 495 / An example applied to a circumferential belt reinforcing layer of a 45R22.5 heavy-duty pneumatic radial tire is disclosed.
特許文献1記載の重荷重用空気入りラジアルタイヤのように、タイヤの形状を保持するため、トレッド部でタガの役割をする部材である周方向ベルトコードとして、複撚りのハイエロンゲーションコードが使用される場合がある。複撚りのハイエロンゲーションコードは伸びが得られやすい反面、スチールコード/ゴム複合体として張力荷重を長時間保持すると永久伸び(クリープ)を生じやすいという欠点を有している。これにより、タイヤ適用時にクリープが生じると、タイヤ外周成長が生じ、タイヤトレッドの不均一摩耗やトレッドパターン周方向溝底クラックなどのタイヤ製品不具合の発生要因のひとつとなる。 As in the heavy-duty pneumatic radial tire described in Patent Document 1, in order to maintain the shape of the tire, a high-strength cord with a double twist is used as a circumferential belt cord that is a member that acts as a tag in the tread portion. There is a case. Double twisted high elongation cords can be easily stretched, but have the disadvantage that they tend to cause permanent elongation (creep) when a tensile load is maintained for a long time as a steel cord / rubber composite. As a result, when creep occurs during tire application, tire outer periphery growth occurs, which is one of the causes of tire product defects such as tire tread non-uniform wear and tread pattern circumferential groove bottom cracks.
そこで、本発明の目的は、空気入りタイヤの周方向ベルトの補強材に用いた場合、周方向ベルトのクリープ量を小さくすることができ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 a rubber article having a double twist structure that can reduce the creep amount of the circumferential belt when used as a reinforcing material for the circumferential belt of a pneumatic tire, and the rubber article. It is an object of the present invention to provide a pneumatic tire using a reinforcing steel cord 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、スチールコードを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 intensive studies to solve the above problems, the present inventor has found that the above object can be achieved by configuring the steel cord as described below, 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、ストランド数が3〜5本であって、コアストランドを有さない複撚り構造のゴム物品補強用スチールコードにおいて、
前記ストランドが1本のコアフィラメントからなるコアと複数本のシースフィラメントからなるシースを1または2層有し、前記コアフィラメントの直径をdc(mm)、第一シースフィラメントの直径をds1(mm)、第二シースフィラメントの直径をds2(mm)としたとき、前記ストランドの直径計算値Dを、
D(C=1)(mm)=dc+2ds1+2ds2
とし、コード直径計算値φ(mm)を、
コード直径計算値φ(mm)=D×(1+1/cos(π/2−π/N))
(ここで、Nはスチールコード中のストランド数)としたとき、下記式、
ストランド型付け率(%)=(ストランド型付け量(mm))/(コード直径計算値φ(mm))×100
(ここで、ストランド型付け量(mm)とは、ストランドのらせん形状の全幅直径)
で表わされるストランド型付け率(%)が107(%)以下であり、かつ、前記dcが、前記ds1および前記ds2よりも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 of the present invention is a steel cord for reinforcing rubber articles having a multi-strand structure having 3 to 5 strands and no core strands.
The strand has one or two layers of a core composed of a single core filament and a sheath composed of a plurality of sheath filaments. The diameter of the core filament is d c (mm), and the diameter of the first sheath filament is d s1 ( mm), when the diameter of the second sheath filament is d s2 (mm), the calculated diameter D of the strand is
D (C = 1) (mm) = d c + 2d s1 + 2d s2
And the code diameter calculation value φ (mm)
Code diameter calculated value φ (mm) = D × (1 + 1 / cos (π / 2−π / N))
(Where N is the number of strands in the steel cord),
Strand molding rate (%) = (Strand molding amount (mm)) / (Cord diameter calculation value φ (mm)) × 100
(Here, the strand forming amount (mm) is the full width diameter of the spiral shape of the strand)
In strand typing rate represented (%) is 107 (%) or less, and wherein d c is characterized in that greater than said d s1 and the d s2.
本発明においては、前記ストランド型付け率(%)が、100(%)以下であることが好ましい。 In this invention, it is preferable that the said strand shaping | molding rate (%) is 100 (%) or less.
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用いら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、空気入りタイヤの周方向ベルトの補強材に用いた場合、周方向ベルトのクリープ量を小さくすることができ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, when used as a reinforcing material for a circumferential belt of a pneumatic tire, the steel cord for reinforcing a rubber article having a double twist structure capable of reducing the creep amount of the circumferential belt, and the reinforcing rubber article A pneumatic tire using a steel cord as a reinforcing material for a circumferential belt can be provided.
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、3本〜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複撚り構造である。ストランド2は、1本〜3本(図示例では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または2層のシース(図示例では1層)により構成されている。
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 3 to 5 (4 in the illustrated example) strands 2 and has a double twist structure having no core strand. The strand 2 has one to two sheaths (one layer in the illustrated example) composed of one to three core filaments 3 (one in the illustrated example) and a plurality (six in the illustrated example)
本発明においては、コアフィラメント3の直径をdc(mm)、第一シースフィラメント4の直径をds1(mm)、第二シースフィラメント4の直径をds2(mm)としたとき、ストランド2の直径計算値Dをコアフィラメント3が1本の場合、
D(C=1)(mm)=dc+2ds1+2ds2
前記コアフィラメントが2本の場合、
D(C=2)(mm)=2dc+2ds1+2ds2
前記コアフィラメントが3本の場合、
D(C=3)(mm)=2.1547dc+2ds1+2ds2
とし、コード直径計算値φ(mm)を、
コード直径計算値φ(mm)=D×(1+1/cos(π/2−π/N))
(ここで、Nはスチールコード中のストランド数)としたとき、下記式、
ストランド型付け率(%)=(ストランド型付け量(mm))/(コード直径計算値φ(mm))×100
(ここで、ストランド型付け量(mm)とは、ストランドのらせん形状の全幅直径)
で表わされるストランド型付け率(%)が107(%)以下であることが肝要である。
In the present invention, when the diameter of the
D (C = 1) (mm) = d c + 2d s1 + 2d s2
When there are two core filaments,
D (C = 2) (mm) = 2d c + 2d s1 + 2d s2
When there are three core filaments,
D (C = 3) (mm) = 2.1547d c + 2d s1 + 2d s2
And the code diameter calculation value φ (mm)
Code diameter calculated value φ (mm) = D × (1 + 1 / cos (π / 2−π / N))
(Where N is the number of strands in the steel cord),
Strand molding rate (%) = (Strand molding amount (mm)) / (Cord diameter calculation value φ (mm)) × 100
(Here, the strand forming amount (mm) is the full width diameter of the spiral shape of the strand)
It is important that the strand molding rate (%) represented by the formula is 107 (%) or less.
コアストランドを有しない複撚りスチールコード1とそれを包含するゴムからなる複合体におけるクリープは、スチールコード1に荷重がかかった際にらせん状のストランド2がスチールコード1の中心に存在するゴムを締め付け、長時間にわたる間にそのゴムがストランド2間からスチールコード1外に移動するために発生する。そこで、ストランド型付け率(%)を、107(%)以下とすることで、このスチールコード1の中心におけるゴムの入る体積空間を抑制することができ、スチールコード/ゴム複合体のクリープ量を抑制することができる。 Creep in a composite composed of a double-stranded steel cord 1 having no core strand and a rubber including the same is formed by a rubber in which a spiral strand 2 exists in the center of the steel cord 1 when the steel cord 1 is loaded. This occurs because the rubber moves from between the strands 2 to the outside of the steel cord 1 during a long time. Therefore, by setting the strand molding rate (%) to 107 (%) or less, the volume space in which rubber enters at the center of the steel cord 1 can be suppressed, and the creep amount of the steel cord / rubber composite is suppressed. can do.
ストランド型付け率(%)は、コアフィラメント3およびシースフィラメント4の直径・撚り構造をもとに、上記した定義式により計算されるスチールコードのコード直径計算値φ(mm)とストランド型付け量(mm)(実際のストランド2のらせん形状の直径(mm))の比率である。このストランド型付け率を小さくすることで、タイヤ中でスチールコード/ゴム複合体となった場合におけるスチールコード1の中心のゴムの入る体積空間を抑制することができる。これにより、ゴムが締め付けを受け、長時間に渡る間にそのゴムがストランド2間からコード外に移動するために発生するスチールコード/ゴム複合体のクリープ量を抑制することが可能となる。
The strand molding rate (%) is calculated based on the diameter / twisted structure of the
本発明においては、ストランド型付け率は100(%)以下であることが好ましい。タイヤ中でスチールコード/ゴム複合体となったときに、このスチールコード1の中心におけるゴムの入る体積空間が極小化され、隣接するストランド同士が互いに接触するようになる。この結果、ゴムがストランド2間からスチールコード1外に移動する原因となるゴムへの締め付け作用が抑えられるためである。 In the present invention, the strand molding rate is preferably 100% or less. When the steel cord / rubber composite is formed in the tire, the volume space in which the rubber enters at the center of the steel cord 1 is minimized, and adjacent strands come into contact with each other. As a result, the tightening action on the rubber that causes the rubber to move from between the strands 2 to the outside of the steel cord 1 is suppressed.
一方、ストランド型付け率が小さすぎると、タイヤ製造において、スチールコードをカットした時の端部のばらけ性が問題となる場合がある。したがって、ストランド型付け率は50%以上であることが好ましい。 On the other hand, if the strand molding rate is too small, there may be a problem in the scatter of the ends when the steel cord is cut in tire manufacture. Therefore, the strand molding rate is preferably 50% or more.
ストランド型付け量(mm)は、タイヤ適用前のスチールコードの状態で、光学投影機にてストランドのらせん形状の全幅直径を測定することにより、測定することができる。図4は、ストランド型付け量(mm)測定の説明図である。図示するようにストランド2の2か所で、全幅W1およびW2を測定して、その平均値を個々のストランド2について求める。そして、スチールコード1を構成する全ストランド2のストランド型付け量(mm)の平均値を、そのスチールコード1のストランド型付け量(mm)とする。 The strand shaping amount (mm) can be measured by measuring the full width diameter of the spiral shape of the strand with an optical projector in the state of the steel cord before application of the tire. FIG. 4 is an explanatory diagram for measuring the strand shaping amount (mm). As shown in the drawing, the total widths W 1 and W 2 are measured at two locations of the strand 2, and the average value is obtained for each strand 2. And let the average value of the strand shaping amount (mm) of all the strands 2 which comprise the steel cord 1 be the strand shaping amount (mm) of the steel cord 1.
なお、本発明において、ストランド数を3〜5本とするのは、ストランド数が2本の場合は、同ピッチのストランド数が3本以上の場合と比べて、ハイエロンゲーションコードとしての伸びが得られにくいためである。一方、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 3-5. When the number of strands is 2, the elongation as a high elongation cord is larger than when the number of strands of the same pitch is 3 or more. This is because it is difficult to obtain. On the other hand, if the number of strands is 6 or more, the size of the space that can be formed at the center of the steel cord is equal to or greater than the strand diameter, the strands are likely to drop, and the twisting properties are likely to be unstable.
また、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の径より大きいことが好ましい。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
さらに、本発明においては、ストランドの撚り角度は13〜25°であることが好ましい。ストランドの撚り角度を13〜25°とすることにより、スチールコード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、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。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, in the present invention, the strand twist angle is preferably 13 to 25 °. By setting the strand twist angle to 13 to 25 °, the breaking elongation of the steel cord can be ensured. When the strand twist angle is less than 13 °, the elongation at break becomes small. On the other hand, when the strand angle exceeds 25 °, the utilization efficiency of the breaking strength of the entire steel cord compared to the breaking strength of the steel filament itself deteriorates. End up. Here, the strand twist angle is an angle formed by the strand helical axis with respect to the longitudinal direction of the steel cord.
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質量%を超えると、延性が低くなり耐疲労性が劣るので好ましくない。 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% by mass, the ductility is lowered and the fatigue resistance is inferior.
なお、本発明に係るストランド型付け率が107%以下、すなわち、ストランド型付け率が小さいスチールコードはチューブラー撚り線機を用いることにより製造が可能である。 A steel cord having a strand molding rate of 107% or less, that is, a small strand molding rate according to the present invention can be manufactured by using a tubular stranded wire machine.
次に、本発明の空気入りタイヤについて説明する。
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することにより、クリープ量の小さい周方向ベルトを得ることができ、これをタイヤに適用することで、タイヤ外周長成長が小さい空気入りタイヤを得ることができる。
Next, the pneumatic tire of the present invention will be described.
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. By embedding the steel cord of the present invention in rubber, a circumferential belt with a small creep amount can be obtained, and by applying this to a tire, a pneumatic tire with a small tire outer peripheral length growth can be obtained. .
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、2、比較例1〜4および参考例1、2)
下記表1、2に示す撚り構造を有するスチールコードをそれぞれ作製し、これらを周方向ベルトの補強材としてタイヤサイズ435/45R225のタイヤをそれぞれ作製した。ストランドの撚り角度はすべて19°とした。得られた各供試タイヤにつき、クリープ伸びを測定した。得られた結果を表1、2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1〜3に示す。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
(Examples 1 and 2, Comparative Examples 1 to 4 and Reference Examples 1 and 2)
Steel cords having a twisted structure shown in Tables 1 and 2 below were produced, and tires having a tire size of 435 / 45R225 were produced using these steel cords as reinforcing materials for the circumferential belt. The strand twist angles were all 19 °. Creep elongation was measured for each of the obtained test tires. The obtained results are also shown in Tables 1 and 2. In addition, the corresponding figure of the used steel cord cross section is shown in FIGS.
(クリープ伸びの測定)
実施例1、2、比較例1〜4および参考例1、2のタイヤ作製後、各供試タイヤを解体し、その中からゴム被覆状態でスチールコードを取り出し、125℃の環境下で25kgの重りを吊り下げ、クリープ伸びを測定した。得られた結果は、実施例1、2および比較例2については比較例1を、参考例1については比較例3を、参考例2については比較例4を100とした指数として、表1、2に併記した。数値が小さいほどクリープ伸びが小さいことを意味する。
(Measurement of creep elongation)
After the tires of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4 and Reference Examples 1 and 2 were prepared, each test tire was disassembled, and a steel cord was taken out from the tire in a rubber-covered state. The weight was suspended and the creep elongation was measured. The results obtained are shown in Table 1, using Indexes with Comparative Examples 1 for Examples 1, 2 and Comparative Example 2, Comparative Example 3 for Reference Example 1, and Comparative Example 4 for Reference Example 2 as 100. It was written together in 2. The smaller the value, the smaller the creep elongation.
上記表1、2より、本発明のゴム物品補強用スチールコードはクリープ伸びが改善されていることがわかる。 From Tables 1 and 2, it can be seen that the steel cord for reinforcing rubber articles of the present invention has improved creep elongation.
1 スチールコード
2 ストランド
3 コアフィラメント
4 (第一、第二)シースフィラメント
1 Steel cord 2
Claims (3)
前記ストランドが1本のコアフィラメントからなるコアと複数本のシースフィラメントからなるシースを1または2層有し、前記コアフィラメントの直径をdc(mm)、第一シースフィラメントの直径をds1(mm)、第二シースフィラメントの直径をds2(mm)としたとき、前記ストランドの直径計算値Dを、
D(C=1)(mm)=dc+2ds1+2ds2
とし、コード直径計算値φ(mm)を、
コード直径計算値φ(mm)=D×(1+1/cos(π/2−π/N))
(ここで、Nはスチールコード中のストランド数)としたとき、下記式、
ストランド型付け率(%)=(ストランド型付け量(mm))/(コード直径計算値φ(mm))×100
(ここで、ストランド型付け量(mm)とは、ストランドのらせん形状の全幅直径)
で表わされるストランド型付け率(%)が107(%)以下であり、かつ、前記dcが、前記ds1および前記ds2よりも大きいことを特徴とするゴム物品補強用スチールコード。 In the steel cord for reinforcing rubber articles of a double twist structure having 3 to 5 strands and having no core strand,
The strand has one or two layers of a core composed of a single core filament and a sheath composed of a plurality of sheath filaments. The diameter of the core filament is d c (mm), and the diameter of the first sheath filament is d s1 ( mm), when the diameter of the second sheath filaments was d s2 (mm), the diameter calculated value D of the strand,
D (C = 1) (mm) = d c + 2d s1 + 2d s2
And the code diameter calculation value φ (mm)
Code diameter calculated value φ (mm) = D × (1 + 1 / cos (π / 2−π / N))
(Where N is the number of strands in the steel cord),
Strand molding rate (%) = (Strand molding amount (mm)) / (Cord diameter calculation value φ (mm)) × 100
(Here, the strand forming amount (mm) is the full width diameter of the spiral shape of the strand)
In strand typing rate represented (%) is 107 (%) or less, and wherein d c is steel cord for reinforcing a rubber article which being greater than said d s1 and the d s2.
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