JP5923403B2 - 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Ｍ＋Ｎ構造の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、スチールコードが補強部材としてゴムに埋設されてなるゴム物品（トリート）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。

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、コアフィラメントとシースフィラメントには、それぞれ逆向きのト−ション（捻じれ）が付与されながら撚り合わされる。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、トリートを張り合わせる作業における作業性が悪化してしまうという問題を有している。今日、このようなトリートのカールを低減させる技術として、特許文献８〜１０が報告されている。

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 特開平８−２１８２８３号公報 特開平８−３２５９６６号公報 特開平９−３１８７４号公報

しかしながら、特許文献８は、ゴム物品の補強材として、スチールコードではなくスチールフィラメントを用いる技術であり、また、特許文献９は、１×Ｎの単撚り構造のスチールコードにおけるトリートカール低減技術であり、さらに、特許文献１０は、１＋Ｎの層撚り構造のスチールコードにおけるトリートカールの低減技術である。すなわち、特許文献８〜１０で提案されている技術では、特許文献１〜７に記載されているような、Ｍ＋Ｎ構造のスチールコードを用いたトリートのカールを低減することはできない。

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Ｍ＋Ｎ構造の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それぞれの線径、平均型付け率、およびシースフィラメントの残留トーションが所定の関係を満足することで、トリートのカールを低減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、Ｍ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Ｎ本のシースフィラメントからなるシースと、を備えた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が１．２〜２．０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であり、
前記シースフィラメントのトーションが０〜２．０回／ｍであることを特徴とするものである。ここで、シースフィラメントのトーションはＪＩＳ Ｇ ３５１０に準拠して求めた値である。

本発明のゴム物品補強用スチールコードにおいては、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２〜４本のシースフィラメンからなるシースと、からなることが好ましい。また、本発明のゴム物品補強用スチールコードにおいては、前記Ｈ１は０％以上７０％未満であることが好ましい。さらに、本発明のゴム物品補強用スチールコードにおいては、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。さらにまた、本発明のゴム物品補強用スチールコードにおいては、前記シースフィラメントの本数は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た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Ｍ＋Ｎ構造の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からなるシースと、を備えた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の関係を満たし、かつ、シースフィラメント２のトーションが０〜２．０回／ｍである。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においては、コアフィラメント１とシースフィラメント２はそれぞれ逆方向のトーションを有している。特に、ｄ１＞ｄ２の関係を有するＭ＋Ｎ構造の各フィラメントのトーションにおいては、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と比べて大きく、トリートにカールが発生しやすいという特徴を有している。

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（ｂ）に示すように、Ｈ１＞Ｈ２の場合、コアフィラメント１の型付けが大きいため、コアフィラメント１がベルト断面において上下に移動し、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とが接触する部位が生じる。そのため、コアフィラメント１の回転が妨げられ、トリート才断時に発生するトリートのカールを防止することができる。しかしながら、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。このような状態のトリートを才断すると、コアフィラメント１が残留トーションにより回転してしまい、また、シースフィラメント２にもコアフィラメント１と逆向きのトーションが残留しているため、これらがあいまってトリートがカールしてしまう。

そこで、本発明のスチールコード１０においては、Ｈ１＜Ｈ２であったとしても、シースフィラメント２の残留トーションを低減させることで、トリートのカールに対するシースフィラメント２のトーションの影響を小さくして、トリートのカールを低減している。かかる効果を得るため、本発明においては、シースフィラメント２のトーションは０〜２．０回／ｍとする。シースフィラメント２のトーションが２．０回／ｍを超えると、十分にトリートのカールを低減することができず、次工程のトリート貼り付け作業等における作業性を改善することができない。好ましくは０回／ｍである。なお、シースフィラメント２のトーションは、シースフィラメント２と同じ方向のトーションを印加したコアフィラメント１にシースフィラメント２を撚り合わせることで、低減させることができる。ここで、フィラメントのトーションとは、ＪＩＳ Ｇ ３５１０のスチールタイヤコード試験方法に準拠して求めた値である。

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０〜７０％未満であることが好ましい。Ｈ１が７０％を超えると、コアフィラメント１がベルト断面において上下に移動し（図３（ｂ）参照）、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とが接触する部位が生じる場合があり、これにより、トリートにカールが生じなくなる場合があるからである。なお、本発明のスチールコードにおいては、上記本発明の効果を良好に得るために、Ｈ１／Ｈ２の値は０．７０以下であることが好ましい。

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。なお、本発明のスチールコードにおいては、トリートカールの低減とコード性状安定性の効果を得つつ、軽量性とベルト強度を確保するため、ｄ１／ｄ２の値は、１．２〜２．０とすることが好ましい。

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１〜５および比較例１〜４＞
下記表１および２に示す構造のスチールコードをバンチャー型撚線機にて製造し、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才断し、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と同程度である場合を○、比較例１より劣る場合を×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と同程度である場合を○、比較例１より劣る場合を×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。

※１：ＪＩＳ Ｇ ３５１０に準拠して求めた値である。

表１および２より、本発明のスチールコードを用いて作製したトリートは、トリートカール性に優れており、また、コード性状自体も安定していることがわかる。

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 (6)

1. Ｍ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Ｎ本のシースフィラメントからなるシースと、を備えた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が１．２〜２．０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であり、
   前記シースフィラメントのトーションが０〜２．０回／ｍ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. 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２〜４本のシースフィラメントからなるシースと、からなる請求項１記載のゴム物品補強用スチールコード。
3. 前記Ｈ１が０％以上７０％未満である請求項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１〜３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. 前記シースフィラメントの本数が３本である請求項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。
6. 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た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１〜５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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