JP6077315B2 - スチールコード、その製造方法およびそれを用いた空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明はスチールコード、その製造方法およびそれを用いた空気入りタイヤ（以下、単に「コード」、「製造方法」および「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、コード構造の改良に係るスチールコード、その製造方法およびそれを用いた空気入りタイヤに関する。

従来より、自動車等に用いられる空気入りタイヤの補強材としては、細径のスチールフィラメントを複数本にて撚り合わせたスチールコードが用いられている。このようなスチールコードには、一般に波型の螺旋状に癖付けが施されたスチールフィラメントが用いられ、これによりコード内に形成される隙間にゴムを浸入させることで、コード内の隙間をゴムで充填した構造を有している。このような構造とすることで、外部からの水分がコード内のゴムが充填されていない空間に達することを防止して、水分に起因する錆がこの空間を通じてスチールフィラメントの長手方向に伝播することに起因する、コードの耐疲労性の低下を防止することができる。

一方で、現在、タイヤの軽量化技術として、スチールフィラメントを撚り合わせずに用いたモノフィラメント構造の補強材の実用化が検討されている。例えば、特許文献１には、円形断面を有する金属線を２本以上実質的に撚り合わせることなしに引揃えて１つの単位とし、これらの単位を多数本平行に配列してゴムに埋設したベルトプライを有し、金属線単位をタイヤの径方向断面においてベルト層の厚さ方向に偏平とすることで、転がり抵抗と乗心地を改良した乗用車用ラジアルタイヤが開示されている。

また、例えば、特許文献２には、波付けしたワイヤーの多数本を束状に形成するか、又は平行に並べて布状に形成してなるゴム製品補強用高伸長度ワイヤーコードが開示されている。さらに、特許文献３には、１本の素線を、この線径の２〜１０倍のピッチで、かつ線径の１〜５倍の外径を呈する螺旋状に成形してなるスチールコードが開示されている。さらにまた、特許文献４には、長手に亘り略螺旋状あるいは略平面状の波形くせを有し、線径が０．２５〜０．４５ｍｍで引張強度が２９００〜４０００Ｎ／ｍｍ^２であり、かつ上記波形くせを施した後の縦弾性係数が１５０〜１８０ＧＰａであるタイヤ補強用スチールフィラメントが開示されている。さらにまた、特許文献５には、断面が円形またはほぼ円形の単線金属コードが、コードの長手方向に間隔を置いて断面を楕円形またはほぼ楕円形に押し潰されて拡幅部が形成されたゴム物品補強用の拡幅部付き単線金属コードが開示されている。

特開平５−５２９０号公報（特許請求の範囲等） 特開昭４８−６３９６１号公報（特許請求の範囲等） 特開昭５０−４３５９号公報（特許請求の範囲等） 特開２００２−２６６２６５号公報（特許請求の範囲等） 特開平１１−６１６６５号公報（特許請求の範囲等）

しかしながら、スチールフィラメントを撚り合わせずに引き揃えて用いたモノフィラメント構造の補強材においては、引き揃えたスチールフィラメント間にゴムが浸入せずに、微少な隙間が生ずる場合がある。よって、この隙間に、前述したように水分が浸入するという問題が生じさせないようにする必要がある。

特許文献２，３に記載されているように、波状または螺旋状に加工したスチールフィラメントを用いる技術もあるが、このようなスチールフィラメントは縺れが生じやすく、カレンダー仕掛作業時に整線時間が掛かり、巻出し時にガイドにおいて縺れが発生して断線するなどの問題があり、通常の撚りコードと比較して作業性が悪いものであった。

そこで、本発明の目的は、上記問題を解消して、作業性を低下させることなく、モノフィラメント構造のスチールフィラメント間におけるゴムの浸入可能な隙間を確保することで、タイヤの耐疲労性の低下を防止することができるスチールコード、その製造方法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、フィラメント長手方向に沿って一定間隔で潰し加工を施したスチールフィラメントを用いることで、上記課題が解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明のスチールコードは、フィラメント長手方向に沿って一定間隔で垂直方向に潰し加工が施されたスチールフィラメントが、撚り合わされることなく複数本にて並列に引き揃えられてなるスチールコードであって、
前記スチールフィラメントにおける潰し加工部位が、隣接するスチールフィラメントにおける潰し加工部位と、フィラメント長手方向に間隔を空けて配置されていることを特徴とするものである。

この場合、前記複数本にて引き揃えられたスチールフィラメントのうち半数または略半数における潰し加工部位が、それ以外のスチールフィラメントにおける潰し加工部位と、フィラメント長手方向に間隔を空けて配置され、かつ、前記半数または略半数のスチールフィラメントとそれ以外のスチールフィラメントとが、交互に配列されていることが好ましい。

本発明のスチールコードにおいては、前記スチールフィラメントの潰し加工部位におけるフィラメント断面の長軸の長さａと短軸の長さｂとの比ｂ／ａが、０．７≦ｂ／ａ≦０．９を満足することが好ましい。

また、本発明の巻取製品は、上記のうち撚り合わされることなく複数本にて並列に引き揃えられてなるスチールコードが、スプールに巻き取られてなることを特徴とするものである。

また、本発明のスチールコードの製造方法は、上記のうち撚り合わされることなく複数本にて並列に引き揃えられてなるスチールコードの製造方法であって、伸線されたスチールフィラメントを複数本にて引き揃えた状態で、一定間隔にて潰し加工用凸部が設けられた一対の圧延ロール間を通過させることにより、前記スチールコードを得ることを特徴とするものである。

さらに、本発明の空気入りタイヤは、上記本発明のスチールコードが、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。

本発明によれば、上記構成としたことにより、作業性を低下させることなく、モノフィラメント構造のスチールフィラメント間におけるゴムの浸入可能な隙間を確保して、タイヤの耐疲労性の低下を防止できるスチールコード、その製造方法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。

本発明のスチールコードの一例を示す概略平面図である。 （ａ），（ｂ）は、それぞれ図１中のスチールコードのＡ−Ａ線およびＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 本発明に係るスチールフィラメントの潰し加工部位におけるフィラメント断面を示す幅方向断面図である。 本発明に係る潰し加工工程の一例を示す概略斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に、本発明のスチールコードの一例を示す概略平面図を示す。また、図２（ａ），（ｂ）は、それぞれ図１中のＡ−Ａ線およびＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図示するように、本発明のスチールコードは、フィラメント長手方向に沿って一定間隔で垂直方向に潰し加工が施されたスチールフィラメント１が、撚り合わされることなく複数本、例えば、３〜６本、図示例では６本にて並列に引き揃えられてなるモノフィラメントコードである。ここで、本発明において、潰し加工を施す間隔については特に制限されず、コード径にもよるが、例えば、タイヤ補強用として一般に用いられる撚りコードの撚りピッチと同程度、具体的には、フィラメント径の５０〜１００倍程度とすることができる。

本発明のコードにおいては、複数本にて引き揃えられたスチールフィラメント１ａ〜１ｆのうち、スチールフィラメント１ａ，１ｃ，１ｅにおける潰し加工部位２ａ，２ｃ，２ｅが、隣接するスチールフィラメント１ｂ，１ｄ，１ｆにおける潰し加工部位２ｂ，２ｄ，２ｆと、フィラメント長手方向に間隔を空けて配置されている。スチールコードを構成するスチールフィラメントに潰し加工部位を設けるとともに、この潰し加工部位の位置を、隣接するスチールフィラメント間でフィラメント長手方向にずらして配置することで、図１および図２（ｂ）に示すように、コード内においてスチールフィラメント間にゴムの浸入可能な隙間が確保されるので、この隙間にゴムを充填することで、外部からの水分の浸入を防止することが可能となる。

本発明においては、スチールフィラメントにおける潰し加工部位が、隣接するスチールフィラメントにおける潰し加工部位と、フィラメント長手方向に間隔を空けて配置されているものであれば、本発明の所期の効果を得ることができる。好適には図示するように、複数本にて引き揃えられたスチールフィラメントのうち半数または略半数における潰し加工部位が、それ以外のスチールフィラメントにおける潰し加工部位と、フィラメント長手方向に間隔を空けて配置されて、この半数または略半数のスチールフィラメントとそれ以外のスチールフィラメントとが、交互に配列されているものとする。これにより、コードの長手方向にわたり、ゴムの浸入可能な隙間を確実に確保することが可能となる。ここで、本発明において、複数本のスチールフィラメントのうち半数または略半数とは、偶数本の場合には半数を意味し、２ｎ＋１本の奇数本の場合にはｎ本またはｎ＋１本を意味する。また、本発明においては、例えば、すべてのスチールフィラメントにおける潰し加工部位が、フィラメント長手方向に間隔を空けて配置されているものであってもよい。

上記本発明のスチールコードは、スプールに巻き取られてなる巻取製品とすることが好ましい。これは、以下のような理由による。すなわち、従来の撚りコードをモノフィラメントに置き換える場合には、タイヤの強度を確保する観点から、スチールコードを構成するフィラメント数とほぼ同数のスチールフィラメントをタイヤに埋め込む必要がある。よって、補強材を構成するすべてのフィラメントを個々にスプールに巻き取った状態とすると、補強材作製時のゴム被覆工程においては、クリールスタンドの軸数として従来の３倍以上の軸数が必要となり、膨大な設備投資が必要となる。これに対し、上記スチールコードをスプールに巻き取った巻取製品を用いれば、クリールスタンドの軸数を大幅に低減でき、製造コストを削減することが可能となるためである。

また、図示はしないが、本発明のスチールコードは、フィラメント長手方向に沿って一定間隔で垂直方向に潰し加工が施されたスチールフィラメントが、複数本、例えば、３〜６本にて撚り合わされてなる撚りコードとすることもできる。撚りコードを構成するスチールフィラメントに潰し加工部位を設けることによっても、コード内においてスチールフィラメント間にゴムの浸入可能な隙間を形成することができ、この隙間にゴムを充填することで、外部からの水分の浸入を防止することが可能となる。

図３に、本発明のスチールコードに用いるスチールフィラメントの幅方向断面図を示す。本発明のスチールコードにおいて、スチールフィラメントの潰し加工部位におけるフィラメント断面の長軸の長さａと短軸の長さｂとの比ｂ／ａは、好適には０．７≦ｂ／ａ≦０．９、より好適には０．８≦ｂ／ａ≦０．８５を満足するものとする。この比ｂ／ａが小さすぎると、潰し加工部位におけるコード断面の扁平率が高すぎてフィラメント強力が過度に低下し、この比ｂ／ａが大きすぎると潰し加工部位におけるコード断面の扁平率が低すぎて、本発明の所期の効果が得られないおそれがある。

本発明のスチールコードがモノフィラメントコードである場合、その線径は０．１５〜０．３０ｍｍであることが好ましく、その引張強度は３５００Ｎ／ｍｍ^２以下、特には２９００〜３５００Ｎ／ｍｍ^２であることが好ましい。

本発明のスチールコードは、常法に従い伸線されたスチールフィラメントに、常法に従い潰し加工を施した後、これを撚り合わせることなく複数本並列に引き揃えるか、または、これを複数本にて撚り合わせることにより、容易に製造することができる。また、特に、モノフィラメント構造を有する本発明のスチールコードは、図４に示すように、伸線されたスチールフィラメントを複数本にて引き揃えた状態で、一定間隔にて潰し加工用凸部１１Ａ，１１Ｂが設けられた一対の圧延ロール１０Ａ，１０Ｂ間を通過させることにより、好適に製造することができる。潰し加工を施す際にこのような一対の圧延ロール１０Ａ，１０Ｂを用いることで、複数本のフィラメント間で、フィラメント長手方向における潰し加工部位の位置を適宜同一位置または異なる位置に調整することが容易となり、好ましい。また、この場合、複数本のフィラメントを引き揃えた状態で潰し加工を行うことができるので、その後にゴムを被覆してトリートとするまでの間に、潰し加工部位の位置が変動することがない。

より具体的には、例えば、常法に従い最終伸線工程までを行ってボビンに巻き取ったスチールフィラメントを、複数のボビンから引き出して引き揃えた状態で一つのボビンに巻き取る、いわゆるリワインド工程において、一旦巻き取ったスチールフィラメントを複数本にて引き揃えた状態でそのままボビンから巻き出して、上記一対の圧延ロール間を通過させることにより、潰し加工を施したモノフィラメントコードを容易に得ることができる。この場合、例えば、従動プーリおよび／または駆動プーリに巻き付けてフィラメント束を送り出すワイヤ駆動装置と、ピンチロールとの間に圧延ロールを設けて潰し加工を施すことが、引き揃えた複数本のフィラメント間で長さ差が生じないことから、好ましい。

ここで、上記手法において用いる圧延ロールにおける潰し加工用凸部は、フィラメントにおける加工部の疲労強度を考慮して、図示するように、エッジが立たないようＲ加工とすることが好ましい。

本発明の空気入りタイヤは、上記本発明のスチールコードが補強材として用いられているものであればよく、これにより、補強材の耐疲労性、ひいてはタイヤ自体の耐久性を向上することができるものとなる。本発明において、上記本発明のスチールコードを補強材として用いる以外の具体的なタイヤ構造や各部材の材質等については、特に制限されない。タイヤの種類としては、乗用車用タイヤの他、トラック・バス等の重荷重用車両に適用される重荷重用タイヤ等、いかなる種類のタイヤであってもよい。また、上記本発明のスチールコードが適用される補強材の種類についても特に制限はなく、具体的には例えば、タイヤの骨格をなすカーカスのクラウン部タイヤ半径方向外側に順次配置されるベルトや、ベルト補強層等に好適に適用可能である。

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）
フィラメント長手方向に沿って２０ｍｍ間隔で垂直方向に潰し加工が施されたスチールフィラメント（線径０．２５ｍｍ，引張強度３５００Ｎ／ｍｍ^２）を、６本にて撚り合わせることなく並列に引き揃えて、図１に示すようなスチールコードを作製した。具体的には、伸線されたスチールフィラメントを６本にて引き揃えた状態で、上記一定間隔にて潰し加工用凸部が設けられた一対の圧延ロール（図４参照，材質：ＳＫＤ１１）間を通過させることにより、スチールコードを得た。

図示するように、このスチールコードにおいては、３本のスチールフィラメントにおける潰し加工部位が、残りの３本のスチールフィラメントにおける潰し加工部位とフィラメント長手方向に間隔を空けて配置されており、これら双方のスチールフィラメントが交互に配列されていた。また、各潰し加工部位におけるフィラメント断面の長軸の長さａと短軸の長さｂとの比ｂ／ａは０．７５であり、各潰し加工部位のフィラメント長手方向長さは１ｍｍ程度であった。

（比較例１）
潰し加工が施されていないスチールフィラメント（線径０．２５ｍｍ，引張強度３５００Ｎ／ｍｍ^２）を用いた以外は実施例１と同様にして、スチールコードを作製した。

（評価）
得られた各スチールコードに常法に従い接着剤処理を施し、これをゴムにより被覆して、タイヤ用補強材としてのゴム−スチールコード複合体サンプルを作製した。これを湿度９０％以上、温度７０℃の環境下で１週間放置した後、サンプル内からスチールコードを取り出して、目視により錆の発生の有無を確認した。

結果として、実施例のスチールコードにおいては、スチールフィラメント間に十分にゴムが浸入していたために錆の発生がなかった。これに対し、比較例のスチールコードにおいては、スチールフィラメント間に十分にゴムが浸入していない箇所が存在していたためにこの部分を通じて水分が浸入し、錆の発生が見られた。これらの結果から、スチールコードを構成するスチールフィラメントに潰し加工を施すことで、ゴムの浸入可能な隙間を確保することができ、これによりコード自体の耐久性、ひいてはこれを適用したタイヤの耐疲労性をも向上できることが確かめられた。

１，１ａ〜１ｆ スチールフィラメント
２ａ〜２ｆ 潰し加工部位
１０Ａ，１０Ｂ 圧延ロール
１１Ａ，１１Ｂ 潰し加工用凸部

Claims (6)

1. フィラメント長手方向に沿って一定間隔で垂直方向に潰し加工が施されたスチールフィラメントが、撚り合わされることなく複数本にて並列に引き揃えられてなるスチールコードであって、
   前記スチールフィラメントにおける潰し加工部位が、隣接するスチールフィラメントにおける潰し加工部位と、フィラメント長手方向に間隔を空けて配置されていることを特徴とするスチールコード。
2. 前記複数本にて引き揃えられたスチールフィラメントのうち半数または略半数における潰し加工部位が、それ以外のスチールフィラメントにおける潰し加工部位と、フィラメント長手方向に間隔を空けて配置され、かつ、前記半数または略半数のスチールフィラメントとそれ以外のスチールフィラメントとが、交互に配列されている請求項１記載のスチールコード。
3. 前記スチールフィラメントの潰し加工部位におけるフィラメント断面の長軸の長さａと短軸の長さｂとの比ｂ／ａが、０．７≦ｂ／ａ≦０．９を満足する請求項１または２記載のスチールコード。
4. 請求項１または２記載のスチールコードが、スプールに巻き取られてなることを特徴とする巻取製品。
5. 請求項１または２記載のスチールコードの製造方法であって、伸線されたスチールフィラメントを複数本にて引き揃えた状態で、一定間隔にて潰し加工用凸部が設けられた一対の圧延ロール間を通過させることにより、前記スチールコードを得ることを特徴とするスチールコードの製造方法。
6. 請求項１〜３のうちいずれか一項記載のスチールコードが、補強材として用いられていることを特徴とする空気入りタイヤ。

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