JP5852488B2 - 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ラジアルタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、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ラジアルタイヤ（以下、単にそれぞれ「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、ゴム被覆した後のトリートの性状が優れ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ラジアルタイヤに関する。

現在、乗用車用ラジアルタイヤの骨格をなすカーカスの補強部材、特にカーカスのクラウン部の補強部材として一般に用いられているベルトは、主としてタイヤの赤道面に対し傾斜配列されたスチールコードのゴム引き層からなるスチールベルト層を２枚以上用い、これらベルト層中のスチールコードが互いに交差するようにして構成されている。

近年、環境性能の重要性が増してきており、スチールコードを補強部材として用いるゴム物品やタイヤにおいては軽量化のニーズが高まっている。タイヤの軽量化の手法の１つとして、ベルトトリートのゴムの使用量を少なくし、ベルトを薄くすることを挙げることができる。しかしながら、ゴムの使用量を少なくすると、第１ベルト層と第２ベルト層のコード間距離が短くなるため、ベルト幅方向端部のコード端を起点としたゴム剥離が容易にコード間に伝播する、いわゆるベルトエッヂセパレーション（ＢＥＳ）が生じやすくなり、耐久性が低下する。このＢＥＳの改善手法としてはベルト端部のゴムを通常より厚くする手法が知られているが、当然、重量増となるため、所期の目的であるタイヤの軽量化には背反することとなる。

ベルトトリートのゴム使用量を減らす以外のタイヤ軽量化の手法としては、スチールの使用量を減らすこと、例えば、スチールコードの打込み本数を減らすことが考えられる。しかしながら、スチールコードの打込み本数が少なくなると、ベルトの剛性が低下してしまい、好ましくない。このような状況の中、タイヤの軽量化や耐久性の向上に関して、多くの提案がなされている。例えば、特許文献１にはタイヤの軽量化を目的として、Ｍ（Ｍ＝２〜５）＋Ｎ（Ｎ＝１〜３）構造でかつ、フィラメント本数がＭ≧Ｎのスチールコードが提案されている。また、特許文献２には、ベルトの耐久性の向上を目的として、２＋３構造のスチールコードが提案されている。これら以外にも、特許文献３〜７には、タイヤの補強材として求められる諸物性や作業性の改善を目的とした、２＋３構造のスチールコードが提案されている。

特開２００１−９８４８０号公報 実開平３−１２８６８９号公報 特開平６−３０６７８４号公報 特開平７−１２６９９２号公報 特開２００１−９８４６０号公報 特開２００６−３２８５５７号公報 特開２００７−６３７０６号公報

Ｍ＋Ｎ構造のスチールコードは、従来より、生産性の観点からバンチャータイプの撚線機で製造されている。バンチャータイプの撚線機を用いて製造されるスチールコードは、スチールコードを構成するスチールフィラメントに捻じりが加わるため、Ｍ＋Ｎ構造のスチールコ−ドは、それぞれ大きく異なるト−ション（捻じれ）を有したスチールフィラメントにより構成されていることになる。そのため、Ｍ＋Ｎ構造のスチールコードをゴムで被覆してゴム−スチールコード複合体（以下、トリート）とした場合、このトリートを才断工程にて才断すると、トリート端部が跳ね上がってカールしてしまい、作業性が悪化するという問題を有していた。このような問題点については、特許文献１〜７においては、十分に検討されていなかったというのが実情である。

そこで、本発明の目的は、ゴム被覆した後のトリートの性状が優れ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ラジアルタイヤを提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解消するためにベルトの構造につき鋭意検討した結果、Ｍ＋Ｎ構造のスチールコードにおいて、コアフィラメントとシースフィラメントの平均型付け率が所定の関係を満足することで、トリートの性状を向上させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明のゴム物品補強用スチールコードは、２本のコアフィラメントからなるコアと、該コアの周囲に撚り合わされた３本のシースフィラメントと、からなるゴム物品補強用スチールコードにおいて、
前記コアフィラメントの径をｄ１、前記シースフィラメントの径をｄ２としたとき、ｄ１＞ｄ２であり、かつ、
前記コアフィラメントの平均型付け率をＨ１、前記シースフィラメントの平均型付け率をＨ２としたとき、Ｈ１／Ｈ２が１．１０〜１．４０であることを特徴とするものである。

本発明においては、本発明においては、前記Ｈ１は７０〜１１０％であることが好ましい。また、本発明においては、前記ｄ１は０．１６〜０．３２ｍｍであり、かつ、前記ｄ２は０．１２〜０．２９ｍｍであることが好ましい。さらに、本発明においては、前記シースフィラメントの本数が３本であることが好ましい。

また、本発明の空気入りラジアルタイヤは、左右一対のビードコア間にわたりトロイド状をなして跨る少なくとも１枚のカーカス層からなるカーカスと、該カーカスのクラウン領域のタイヤ径方向外側に配設されて接地部を形成するトレッド部と、該トレッド部と前記カーカスのクラウン領域との間に配置されて補強部を形成する、少なくとも２枚のベルト層からなるベルトとを備える空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記ベルトの１層目の第１ベルト層と２層目の第２ベルト層とがともに、上記本発明のゴム物品補強用スチールコードがベルト幅方向に並置してコーティングゴム中に埋設されてなることを特徴とするものである。

本発明によれば、ゴム被覆した後のトリートの性状が優れ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ラジアルタイヤを提供することができる。

スチールコードの短径の比較図であり、（ａ）はｄ１＝ｄ２の場合、（ｂ）および（ｃ）はｄ１＞ｄ２の場合を表す。 フィラメントの振幅を示す説明図である。 トリートの部分断面図であり、（ａ）は、Ｈ１＜Ｈ２の場合、（ｂ）はＨ１＞Ｈ２の場合である。 本発明の空気入りラジアルタイヤの一好適例の片側断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
本発明のスチールコードは、Ｍ本、好適には２本のコアフィラメントを撚り合せることなく並列して配置したコアと、コアの周囲に撚り合わされたＮ本、好適には２〜４本、特に好適には３本のシースフィラメントと、からなるゴム物品補強用スチールコードである。本発明のスチールコードにおいては、コアフィラメントの径をｄ１、シースフィラメントの径をｄ２としたとき、ｄ１＞ｄ２である。

図１（ａ）〜（ｃ）は、スチールコードの短径の比較図であり、（ａ）はｄ１＝ｄ２の場合、（ｂ）および（ｃ）はｄ１＞ｄ２の場合を表す。図示するように、Ｍ＋Ｎ構造（図示例においては２＋３構造）のスチールコード１０の短径はシースフィラメント２の径に支配されている。したがって、シースフィラメント２の径ｄ２をコアフィラメント１の径ｄ１よりも小さくすることにより、スチールコードの短径を小さくすることができる。したがって、本発明のスチールコードを、例えば、タイヤを構成するベルトの第１ベルト層および第２ベルト層の補強材に適用すれば、第１ベルト層のスチールコードと第２ベルト層のスチールコードとの距離を保ちつつ、ベルト層の厚みを薄くすることができる。これにより、ＢＥＳに対する耐性である、いわゆる耐ＢＥＳ性を低下させることなく、ベルトの軽量化が可能となる。同時に、スチールの使用量を減らすことができるため、さらにタイヤの軽量化を図ることができる。

また、本発明のスチールコードは、コアフィラメント１の平均型付け率をＨ１、シースフィラメント２の平均型付け率をＨ２としたとき、Ｈ１＞Ｈ２の関係を満たす。ここで、コアフィラメント１およびシースフィラメント２の平均型付け率Ｈ（％）とは、フィラメントの振幅Ａの平均をＡａｖｅ．としたとき、下記式、
平均型付け率Ｈ（％）＝Ａａｖｅ．／（２×ｄ１＋ｄ２）×１００
にて定義される。振幅Ａの平均であるＡａｖｅ．は、スチールコードを解した後、フィラメントにおける振幅を測定し、その最大値Ａ１と最小値Ａ２の平均を意味する。なお、図２はフィラメントの振幅を示す説明図である。

タイヤを構成するベルト層の材料であるトリートは、一般に、スチールコードを多数本並行に引きそろえ、この上下に未加硫ゴムを配置して、スチールコードをゴム被覆することにより製造される。バンチャー型撚り線機で製造したＭ＋Ｎ構造のスチールコード１０はコアフィラメント１とシースフィラメント２のトーションが、それぞれ逆方向に発生する。特に、ｄ１＞ｄ２の関係を有するＭ＋Ｎ構造の各フィラメントに生じたトーションは、ｄ１＝ｄ２の関係を有する場合の各フィラメントのトーション差と比べて大きくなる。

図３は、トリートの部分断面図であり、（ａ）は、Ｈ１＜Ｈ２の場合、（ｂ）はＨ１＞Ｈ２の場合である。図３（ａ）に示すように、コアフィラメント１の平均型付け率Ｈ１（％）が小さい場合、コアフィラメント１の位置はほとんど変化しないため、コアフィラメント１はスチールコードの上下に配置された被覆ゴム３ａ、３ｂと接触することはなく、シースフィラメント２のみが被覆ゴム３ａ、３ｂと接触している状態となる。このような状態においては、シースフィラメント２は被覆ゴム３ａ、３ｂにより、トーションによる回転が抑制されるが、コアフィラメント１は被覆ゴム３ａ、３ｂとの接触がないため、トリートの才断時にコアフィラメント１のトーションに起因する回転が生じ、これにより、トリートにカールが発生する。

そこで、本発明のスチールコードにおいては、図３（ｂ）に示すように、Ｈ１＞Ｈ２として、スチールコードの長手方向において、コアフィラメント１と被覆ゴム３ａ、３ｂとが接触する部位を設けることにより、コアフィラメント１のトーションに起因する回転を防止し、トリート才断時に発生するトリートのカールを防止している。好適にはＨ１／Ｈ２の値は、１.１０〜１.４０である。

本発明のスチールコードにおいては、コアフィラメント１の平均型付け率Ｈ１（％）は７０〜１１０％であることが好ましい。Ｈ１が７０％未満であると、シースフィラメント２の平均型付け率Ｈ２の影響を受けてトリートにカールが生じてしまうおそれがあり好ましくない。一方、Ｈ１が１１０％を超えると、スチールコード１０のコード性状が不安定になるおそれがあり、好ましくない。

本発明のスチールコードにおいては、コアフィラメント１の径ｄ１は０．１６〜０．３２ｍｍであり、かつ、シースフィラメント２の径ｄ２は０．１２〜０．２９ｍｍであることが好ましい。フィラメント径が上記範囲を超えると、本発明のスチールコードをベルトの補強材として用いたとしても、十分な軽量効果が得られない場合がある。一方、フィラメント径が上記範囲未満であると、ベルト強度不足の懸念がある。

本発明のスチールコードをベルトの補強材として用いる場合は、引張り強さが２７００Ｎ／ｍｍ^２以上のスチールフィラメントを用いることが好ましい。高い抗張力を有するスチールフィラメントとしては、少なくとも０．７２質量％、特には少なくとも０．８２質量％の炭素を含有するものを、好適に用いることができる。なお、本発明においては、シースフィラメントの撚り方向、撚りピッチ等の条件については、特に制約されるものではなく、常法に従い適宜構成することが可能である。

次に、本発明の空気入りラジアルタイヤについて説明する。
図４に、本発明の空気入りラジアルタイヤの一好適例の片側断面図を示す。図示するタイヤは、カーカスのクラウン領域に配設されて接地部を形成するトレッド部１１と、このトレッド部１１の両側部に連続してタイヤ半径方向内方へ延びる一対のサイドウォール部１２と、各サイドウォール部１２の内周側に連続するビード部１３とを備えている。

トレッド部１１、サイドウォール部１２およびビード部１３は、一方のビード部１３から他方のビード部１３にわたってトロイド状に延びる一枚のカーカス層からなるカーカス１４により補強されている。また、トレッド部１１は、カーカス１４のクラウン領域のタイヤ径方向外側に配設した少なくとも２層、図示する例では２層の第１ベルト層１５ａと第２ベルト層１５ｂとからなるベルトにより補強されている。ここで、カーカス１４のカーカス層は複数枚としてもよく、タイヤ周方向に対してほぼ直交する方向、例えば、７０〜９０°の角度で延びる有機繊維コードを好適に用いることができる。

本発明のタイヤにおいては、第１ベルト層１５ａ、第２ベルト層１５ｂがともに、上記本発明のスチールコードが、長径がタイヤ幅方向となるようにタイヤ幅方向に並置してコーティングゴム中に埋設されてなる。本発明のスチールコード１０を用いたトリートには、カールが生じず、また、コード自体の性状が安定しているため、タイヤ製造時の作業性に優れている。また、本発明のスチールコードを用いることにより、第１ベルト層１５ａのスチールコードと第２ベルト層１５ｂのスチールコードの距離を保ちつつ、ベルト層の厚みを薄くすることができる。これにより、ＢＥＳに対する耐性である、いわゆる耐ＢＥＳ性を低下させることなく、ベルトの軽量化が可能となる。また、スチールの使用量を減らすことができるため、さらにタイヤの軽量化を図ることができる。

本発明の空気入りラジアルタイヤは、ベルトの構造が上記要件を満足するものであれば、それ以外の具体的なタイヤ構造については、特に制限されるものではない。また、本発明の空気入りラジアルタイヤは、乗用車用タイヤに好適に用いることができる。なお、タイヤに充填する気体としては、通常のあるいは酸素分圧を調整した空気の他、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを用いることができる。

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、参考例１、２および比較例１、２＞
下記表１および２に示す構造のスチールコードを、同表に示す打込み数となるように複数本並行に引き揃えて、上下から未加硫ゴムを被覆してトリートを作製した。トリートの厚みは１．２０ｍｍとした。得られたトリートにつき、下記手順に従い、トリートカール性およびコード性状安定性につき評価した。

＜トリートカール性＞
得られた各トリートを裁断し、トリートに浮き上がりが生じるかについて観察した。結果は、比較例１を基準として、トリートカール性が向上している場合を○、同等以下の場合を×とした。得られた結果を表１および２に併記する。

＜コード性状安定性＞
表１および２に示す構造のスチールコードを１ｍの長さの試験片に溶断し、投影機を用いて倍率２０倍に拡大して、コアフィラメントからのシースフィラメントの浮き上がりを観察した。結果は、比較例１を基準として、コード性状安定性が向上している場合を○、同等以下の場合を×とした。得られた結果を表１および２に併記する。

＜総合評価＞
トリートカール性およびコード性状安定性の評価において、×がないものを○、×があるものを×とした。

表１および表２より本発明のゴム物品補強用スチールコードは、ゴム被覆後のトリートの性状も安定であることが確かめられた。

１ コアフィラメント
２ シースフィラメント
３ａ、３ｂ 被覆ゴム
１０ スチールコード
１１ トレッド部
１２ サイドウォール部
１３ ビード部
１４ カーカス
１５ａ 第１ベルト層
１５ｂ 第２ベルト層

Claims (5)

1. ２本のコアフィラメントからなるコアと、該コアの周囲に撚り合わされた３本のシースフィラメントと、からなるゴム物品補強用スチールコードにおいて、
   前記コアフィラメントの径をｄ１、前記シースフィラメントの径をｄ２としたとき、ｄ１＞ｄ２であり、かつ、
   前記コアフィラメントの平均型付け率をＨ１、前記シースフィラメントの平均型付け率をＨ２としたとき、Ｈ１／Ｈ２が１．１０〜１．４０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. 前記Ｈ１が７０〜１１０％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ｄ１が０．１６〜０．３２ｍｍであり、かつ、前記ｄ２が０．１２〜０．２９ｍｍ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. 前記シースフィラメントの本数が３本である請求項１〜３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。
5. 左右一対のビードコア間にわたりトロイド状をなして跨る少なくとも１枚のカーカス層からなるカーカスと、該カーカスのクラウン領域のタイヤ径方向外側に配設されて接地部を形成するトレッド部と、該トレッド部と前記カーカスのクラウン領域との間に配置されて補強部を形成する、少なくとも２枚のベルト層からなるベルトとを備える空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記ベルトの１層目の第１ベルト層と２層目の第２ベルト層とがともに、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がベルト幅方向に並置してコーティングゴム中に埋設されてなることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。

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