JP6347103B2 - スチールコード及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、１本のコアフィラメントとｎ本（ｎ＝５〜６）のシースフィラメントとからなるｍ本（ｍ＝３〜４）のストランドを撚り合わせた複撚り構造を有するスチールコード及び該スチールコードを補強層の補強コードとして用いた空気入りラジアルタイヤに関し、更に詳しくは、耐疲労性を改善することを可能にしたスチールコード及びそれを用いた空気入りラジアルタイヤに関する。

建設車両用の空気入りラジアルタイヤにおいて、トレッド部におけるカーカス層の外周側にベルト層を配置し、そのベルト層の外周側にベルト層の保護を目的としたベルト保護層を配置することが行われているが、ベルト保護層の補強コードとして、複撚り構造のスチールコードが広く使用されている（例えば、特許文献１〜２参照）。このような複撚り構造のスチールコードとして、例えば、１本のコアフィラメントと５本のシースフィラメントとからなる４本のストランドを撚り合わせた４×６構造のスチールコードが挙げられる。

しかしながら、上述のような複撚り構造を有するスチールコードにおいては１本のコアフィラメントが各ストランドの中心に位置するため、スチールコードが圧縮応力を受けた際に各ストランドのコアフィラメントが屈曲し易く、コアフィラメントに疲労破断を生じ易いという欠点がある。そのため、各ストランドに１本のコアフィラメントを備えたスチールコードをベルト保護層に適用した場合、空気入りラジアルタイヤの耐久性が必ずしも十分ではない。

特開２０００−１２９５８４号公報 特開２０１０−９０５０９号公報

本発明の目的は、耐疲労性を改善することを可能にしたスチールコード及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。

上記目的を達成するための本発明のスチールコードは、１本のコアフィラメントとｎ本（ｎ＝５〜６）のシースフィラメントとからなるｍ本（ｍ＝３〜４）のストランドを撚り合わせた複撚り構造を有し、４％以上の破断伸びを有するスチールコードであって、前記コアフィラメントの引張強度Ｔ₁（ＭＰａ）がその素線径ｄ₁（ｍｍ）に対して４２００−２０００ｄ₁≦Ｔ ₁ ≦４５００−２０００ｄ₁の関係を満たし、前記シースフィラメントの引張強度Ｔ₂（ＭＰａ）がその素線径ｄ₂（ｍｍ）に対して２０００≦Ｔ₂≦４１００−２０００ｄ₂の関係を満たすことを特徴とするものである。

上記目的を達成するための本発明の空気入りラジアルタイヤは、複数本の補強コードを含む補強層を備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、前記補強コードとして、１本のコアフィラメントとｎ本（ｎ＝５〜６）のシースフィラメントとからなるｍ本（ｍ＝３〜４）のストランドを撚り合わせた複撚り構造を有し、４％以上の破断伸びを有するスチールコードを用い、前記コアフィラメントの引張強度Ｔ₁（ＭＰａ）がその素線径ｄ₁（ｍｍ）に対して４２００−２０００ｄ₁≦Ｔ ₁ ≦４５００−２０００ｄ₁の関係を満たし、前記シースフィラメントの引張強度Ｔ₂（ＭＰａ）がその素線径ｄ₂（ｍｍ）に対して２０００≦Ｔ₂≦４１００−２０００ｄ₂の関係を満たすことを特徴とするものである。

本発明者は、スチールコードの疲労破断について鋭意研究したところ、スチールコードを構成する各ストランドのコアフィラメントの引張強度を高くすることにより、耐疲労性の改善が可能であることを知見し、本発明に至ったのである。

即ち、本発明では、空気入りタイヤの補強層の補強コードとして、１本のコアフィラメントとｎ本（ｎ＝５〜６）のシースフィラメントとからなるｍ本（ｍ＝３〜４）のストランドを撚り合わせた複撚り構造を有し、４％以上の破断伸びを有するスチールコードを用いるにあたって、各ストランドのコアフィラメントの引張強度Ｔ₁を高くすることにより、コアフィラメントの疲労破断を抑制することができる。その一方で、各ストランドのシースフィラメントの引張強度Ｔ₂を低くすることにより、コード靱性の低下による断線を防止することができる。これにより、スチールコードの耐疲労性を向上し、それを用いた空気入りラジアルタイヤの耐久性を向上することができる。また、シースフィラメントの引張強度Ｔ₂を低くした場合、スチールコードの撚り合わせを容易にし、その生産性を良好に維持することができるという利点もある。

本発明において、コアフィラメントをシースフィラメントよりも太くし、コアフィラメントの素線径ｄ₁とシースフィラメントの素線径ｄ₂とが０．２０ｍｍ≦ｄ₂＜ｄ₁≦０．２７ｍｍの関係を満たすことが好ましい。これにより、良好な耐疲労性を維持しながら、スチールコード内部へのゴム浸透性を改善することができる。

本発明において、上記スチールコードが使用される空気入りラジアルタイヤの補強層は特に限定されるものではなく、例えば、ベルト保護層、サイド補強層を挙げることができる。しかしながら、上記スチールコードの特性を考慮すると、トレッド部におけるカーカス層の外周側にベルト層を配置し、該ベルト層の外周側にベルト保護層を配置した空気入りラジアルタイヤにおいて 上記スチールコードが使用される補強層はベルト保護層であることが好ましい。また、上記スチールコードはタイヤ以外のゴム製品を補強するための補強コードとしても利用可能である。

本発明の実施形態からなる建設車両用の空気入りラジアルタイヤを示す子午線半断面図である。 本発明で使用される複撚り構造を有するスチールコードの一例を示す断面図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の実施形態からなる建設車両用の空気入りラジアルタイヤを示し、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部である。左右一対のビード部３，３間にはタイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含むカーカス層４が装架され、そのカーカス層４の端部がビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されている。

トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層のベルト層６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが埋設されている。これらベルト層６ａ〜６ｄはタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層６ａ〜６ｄにおいて、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１５°〜４０°の範囲に設定され、そのコード打ち込み密度は例えば１０本／５０ｍｍ〜２５本／５０ｍｍの範囲に設定されている。ベルト層６ａ〜６ｄの補強コードとしては、スチールコードが使用されている。

更に、ベルト層６ａ〜６ｄの外周側には複数層のベルト保護層７ａ，７ｂが埋設されている。ベルト層６ａ〜６ｄがトレッド部１の補強を担持しているのに対して、ベルト保護層７ａ，７ｂはベルト層６ａ〜６ｄを保護する目的で配設されている。これらベルト保護層７ａ，７ｂはタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト保護層７ａ，７ｂにおいて、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば２０°〜４０°の範囲に設定され、そのコード打ち込み密度は例えば１０本／５０ｍｍ〜３０本／５０ｍｍの範囲に設定されている。そして、ベルト保護層７ａ，７ｂの補強コードとしては、以下のような複撚り構造を有するスチールコードが使用されている。

図２は本発明で使用される複撚り構造を有するスチールコードの一例を示すものである。図２に示すように、スチールコード１０は、１本のコアフィラメント１１ｃとｎ本（ｎ＝５〜６）のシースフィラメント１１ｓとからなるｍ本（ｍ＝３〜４）のストランド１１を撚り合わせたｍ×ｎ構造を有している。本実施形態において、スチールコード１０は４本のストランド１１を有し、各ストランド１１が１本のコアフィラメント１１ｃと５本のシースフィラメント１１ｓとから構成されている。つまり、４×６構造である。その他の例として、例えば、４×５構造、３×５構造、３×６構造を挙げることができる。

また、スチールコード１０は４％以上の破断伸びを有している。このような破断伸びをスチールコード１０に付与することにより、ベルト保護層７ａ，７ｂがベルト層６ａ〜６ｄに対する保護機能を十分に発揮することができる。

上記スチールコード１０において、各ストランド１１のコアフィラメント１１ｃの素線径はｄ₁であり、各ストランド１１のシースフィラメント１１ｓの素線径はｄ₂である。コアフィラメント１１ｃの引張強度Ｔ₁（ＭＰａ）はその素線径ｄ₁（ｍｍ）に対して４２００−２０００ｄ₁≦Ｔ ₁ ≦４５００−２０００ｄ₁の関係を満たし、シースフィラメント１１ｓの引張強度Ｔ₂（ＭＰａ）はその素線径ｄ₂（ｍｍ）に対して２０００≦Ｔ₂≦４１００−２０００ｄ₂の関係を満たしている。これらフィラメント１１ｃ，１１ｓの引張強度Ｔ₁，Ｔ₂は、スチールの炭素含有量や伸線加工度に基づいて適宜調整することが可能である。

上述した空気入りラジアルタイヤでは、ベルト保護層７ａ，７ｂの補強コードとして、１本のコアフィラメント１１ｃとｎ本（ｎ＝５〜６）のシースフィラメント１１ｓとからなるｍ本（ｍ＝３〜４）のストランド１１を撚り合わせたｍ×ｎ構造のスチールコード１０を用いるにあたって、各ストランド１１のコアフィラメント１１ｃの引張強度Ｔ₁を高くすることにより、コアフィラメント１１ｃの疲労破断を抑制することができる。その一方で、各ストランド１１のシースフィラメント１１ｓの引張強度Ｔ₂を低くすることにより、コード靱性の低下による断線を防止することができる。これにより、スチールコード１０の耐疲労性を向上し、それを用いた空気入りラジアルタイヤの耐久性を向上することができる。また、シースフィラメント１１ｓの引張強度Ｔ₂を低くした場合、スチールコード１０の撚り合わせを容易にし、その生産性を良好に維持することができる。

ここで、コアフィラメント１１ｃの引張強度Ｔ₁（ＭＰａ）はその素線径ｄ₁（ｍｍ）に対して４２００−２０００ｄ₁≦Ｔ ₁ ≦４５００−２０００ｄ₁の関係を満たすことが必要であるが、この引張強度Ｔ₁が４２００−２０００ｄ₁（ＭＰａ）よりも小さいと、コアフィラメント１１ｃの耐疲労性が不十分になり、逆に４５００−２０００ｄ₁（ＭＰａ）よりも大きいとコード生産性が低下し、また、コード靱性の低下により断線を生じ易くなる。一方、シースフィラメント１１ｓの引張強度Ｔ₂（ＭＰａ）はその素線径ｄ₂（ｍｍ）に対して２０００≦Ｔ₂≦４１００−２０００ｄ₂の関係を満たすことが必要であるが、この引張強度Ｔ₂が２０００（ＭＰａ）よりも小さいと、シースフィラメント１１ｓの耐疲労性が不十分になり、逆に４１００−２０００ｄ₂（ＭＰａ）よりも大きいとコード生産性が低下し、また、コード靱性の低下により断線を生じ易くなる。

各ストランド１１において、コアフィラメント１１ｃの本数を１本としているが、コアフィラメント１１ｃの本数を複数本とした場合、その撚り合わせが困難になり、スチールコード１０の生産性が低下する。また、各ストランド１１において、１本のコアフィラメント１１ｃの周囲にｎ本（ｎ＝５〜６）のシースフィラメント１１ｓが撚り合わされているが、シースフィラメント１１ｓの本数が上記範囲から外れると、シースフィラメント１１ｓを所定の位置に配置することが難しくなり、安定した撚り構造を得ることが困難になる。

更に、スチールコード１０において、ｍ本（ｍ＝３〜４）のストランド１１が互いに撚り合わされているが、ストランド１１の本数が上記範囲から外れると、これらストランド１１を所定の位置に配置することが難しくなり、安定した撚り構造を得ることが困難になる。

各ストランド１１において、コアフィラメント１１ｃをシースフィラメント１１ｓよりも太くし、コアフィラメント１１ｃの素線径ｄ₁とシースフィラメント１１ｓの素線径ｄ₂とは０．２０ｍｍ≦ｄ₂＜ｄ₁≦０．２７ｍｍの関係を満たすことが好ましい。このように素線径ｄ₂，ｄ₁の大小関係を規定することにより、良好な耐疲労性を維持しながら、スチールコード１０の内部へのゴム浸透性を改善することができる。その結果、スチールコード１０のフィラメント同士の接触を回避してフレッティングによる破断を防止することができ、また、スチールコード１０内に浸透した水分に起因する錆の拡散を防止することができる。コアフィラメント１１ｃを増径することによりゴム浸透性を改善することができるが、その素線径ｄ₁が０．２７ｍｍより大きいとシースフィラメント１１ｓが所定の位置に配置され難くなるため耐疲労性の改善効果が低下する。同様に、シースフィラメント１１ｓの素線径ｄ₂が０．２０ｍｍより小さいとシースフィラメント１１ｓが所定の位置に配置され難くなくなるため耐疲労性の改善効果が低下する。

上述した実施形態では、所定の複撚り構造を有するスチールコード１０をベルト保護層７ａ，７ｂに使用した場合について説明したが、本発明では上記のようなスチールコード１０を他の補強層に適用することが可能である。

タイヤサイズ２７００Ｒ４９で、トレッド部におけるカーカス層の外周側に４層のベルト層を配置し、該ベルト層の外周側に２層のベルト保護層を配置した空気入りラジアルタイヤにおいて、ベルト保護層の補強コードだけを異ならせた従来例、比較例１〜２及び実施例１〜４のタイヤを製作した。

即ち、従来例、比較例１〜２及び実施例１〜４において、ベルト保護層の補強コードとして、１本のコアフィラメントと５本のシースフィラメントとからなる４本のストランドを撚り合わせた複撚り構造を有する４×６構造のスチールコードを使用し、コアフィラメントの引張強度Ｔ₁、シースフィラメントの引張強度Ｔ₂、コアフィラメントの素線径ｄ₁、シースフィラメントの素線径ｄ₂を表１のように設定した。また、全てのスチールコードの破断伸びを６．０％に調整した。

これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、コード生産性及びタイヤ耐久性を評価し、その結果を表１に併せて示した。

コード生産性：
各試験タイヤに使用されるスチールコードを生産するにあたって、その生産性を評価した。評価結果は、安定した撚り構造が得られた場合を「○」で示し、撚り構造に若干の乱れが生じた場合、もしくは撚り工程中でフィラメント断線が若干生じた場合を「△」で示し、撚り構造が大幅に乱れてコード生産性が低下した場合、もしくは撚り工程中でフィラメント断線が著しく生じた場合を「×」で示した。

タイヤ耐久性：
各試験タイヤをリムサイズ１９．５０のＯＲ試験リムに装着し、空気圧７００ｋＰａ、速度１０ｋｍ／ｈ、初期荷重１８３ｋＮの条件にて、高さ２００ｍｍのクリートを外周面に設けた回転ドラムを備えた室内ドラム試験機により走行試験を実施し、１０時間毎に荷重を５２ｋＮずつ増加させ、タイヤが故障するまでの走行時間を計測した。評価結果は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど耐久性が優れていることを意味する。

表１から明らかなように、実施例１〜４では、従来例との対比において、スチールコードの耐疲労性を改善し、空気入りラジアルタイヤの耐久性を改善することができた。これに対して、比較例１では、コアフィラメントの引張強度Ｔ₁が高過ぎるため、コード生産性が低下し、しかもコード靱性の低下により断線し易く、タイヤ耐久性が低下していた。また、比較例２では、コアフィラメントの引張強度Ｔ₁のみならずシースフィラメントの引張強度Ｔ₂も高くしているため、コード生産性が低下し、しかもコード靱性の低下により断線し易く、タイヤ耐久性が低下していた。

また、実施例２では、コアフィラメントを太くしているため、実施例１に比べてゴム浸透性が向上し、耐腐食性や耐フレッティング性が向上していた。実施例３では、コアフィラメントを実施例２の場合よりも更に太くした結果、シースフィラメントが所定の位置に配置され難くなり、耐疲労性の改善効果が若干低下していた。実施例４では、シースフィラメントを実施例１の場合よりも細くした結果、シースフィラメントが所定の位置に配置され難くなり、耐疲労性の改善効果が若干低下していた。

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ カーカス層
５ ビードコア
６ａ〜６ｄ ベルト層
７ａ，７ｂ ベルト保護層
１０ スチールコード
１１ ストランド
１１ｃ コアフィラメント
１１ｓ シースフィラメント

Claims (5)

1. １本のコアフィラメントとｎ本（ｎ＝５〜６）のシースフィラメントとからなるｍ本（ｍ＝３〜４）のストランドを撚り合わせた複撚り構造を有し、４％以上の破断伸びを有するスチールコードであって、前記コアフィラメントの引張強度Ｔ₁（ＭＰａ）がその素線径ｄ₁（ｍｍ）に対して４２００−２０００ｄ₁≦Ｔ ₁ ≦４５００−２０００ｄ₁の関係を満たし、前記シースフィラメントの引張強度Ｔ₂（ＭＰａ）がその素線径ｄ₂（ｍｍ）に対して２０００≦Ｔ₂≦４１００−２０００ｄ₂の関係を満たすことを特徴とするスチールコード。
2. 前記コアフィラメントを前記シースフィラメントよりも太くし、前記コアフィラメントの素線径ｄ₁と前記シースフィラメントの素線径ｄ₂とが０．２０ｍｍ≦ｄ₂＜ｄ₁≦０．２７ｍｍの関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載のスチールコード。
3. 複数本の補強コードを含む補強層を備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、前記補強コードとして、１本のコアフィラメントとｎ本（ｎ＝５〜６）のシースフィラメントとからなるｍ本（ｍ＝３〜４）のストランドを撚り合わせた複撚り構造を有し、４％以上の破断伸びを有するスチールコードを用い、前記コアフィラメントの引張強度Ｔ₁（ＭＰａ）がその素線径ｄ₁（ｍｍ）に対して４２００−２０００ｄ₁≦Ｔ ₁ ≦４５００−２０００ｄ₁の関係を満たし、前記シースフィラメントの引張強度Ｔ₂（ＭＰａ）がその素線径ｄ₂（ｍｍ）に対して２０００≦Ｔ₂≦４１００−２０００ｄ₂の関係を満たすことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
4. 前記コアフィラメントを前記シースフィラメントよりも太くし、前記コアフィラメントの素線径ｄ₁と前記シースフィラメントの素線径ｄ₂とが０．２０ｍｍ≦ｄ₂＜ｄ₁≦０．２７ｍｍの関係を満たすことを特徴とする請求項３に記載の空気入りラジアルタイヤ。
5. トレッド部におけるカーカス層の外周側にベルト層を配置し、該ベルト層の外周側にベルト保護層を配置した空気入りラジアルタイヤにおいて 前記スチールコードを用いる補強層が前記ベルト保護層であることを特徴とする請求項３又は４に記載の空気入りラジアルタイヤ。

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