JP6689747B2 - ゴム物品補強用スチールコード - Google Patents

Description

本発明はゴム物品補強用スチールコード（以下、単に「コード」とも称する）に関し、詳しくは、タイヤ等のゴム物品の補強用途に用いられるゴム物品補強用スチールコードに関する。

タイヤ等のゴム物品においては、補強材として、複数本のスチールフィラメントを撚り合わせてなるスチールコードが汎用されている。特に、建設車両等の大型車両に使用されるタイヤは、凹凸の激しい不整地等において大きな荷重負荷の下で使用されるため、補強材となるスチールコードには、特に、高い強度および耐久性が必要とされる。そのため、このような大型タイヤにおいては、複数本のスチールフィラメントを撚り合わせて形成されたストランドを、さらに複数本で撚り合わせてなる、いわゆる複撚り構造のスチールコードが採用されている。

複撚り構造のスチールコードに係る先行技術として、例えば、特許文献１には、複撚り構造のコードの内部にまで確実にゴムを浸入させることを目的として、複数のフィラメントから成る１本のコアストランドの周囲に、複数のフィラメントから成る、コアストランドと同径の５本のシースストランドを撚り合わせて構成したスチールコードが開示されている。

特開２００１−１１７８４号公報（特許請求の範囲等）

タイヤの補強に用いられるスチールコードにおいては、錆の発生を防止する観点から、コードを構成するフィラメント間にゴムが十分に充填されて、いわゆるゴムペネ性（ゴム浸透性）が良好となっていることが好ましい。しかしながら、複撚り構造のコードでは、フィラメント本数が多く、撚り構造が複雑であるために、所望の防錆性を得るために十分なゴムペネ性を達成するには、コードの強力および耐せん断性を犠牲にせざるを得なかった。

そこで本発明の目的は、複撚り構造のコードにおいて、コード構造と、コードを構成するフィラメント間の隙間量とを適切にバランスさせることで、ゴムペネ性（防錆性）とコード強力および耐せん断性とをより高度に両立させたゴム物品補強用スチールコードを提供することにある。

本発明者は鋭意検討した結果、下記構成とすることにより上記問題を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、本発明のゴム物品補強用スチールコードは、複数本のスチールフィラメントを撚り合わせてなる層撚り構造を有する１本のコアストランドと、複数本のスチールフィラメントを撚り合わせてなる層撚り構造を有する７〜９本のシースストランドとからなり、該シースストランドが該コアストランドの周囲に撚り合わせられているゴム物品補強用スチールコードにおいて、
前記コアストランドの最外層シースを構成する最外層シースフィラメント間の隙間量の平均値Ｌｃが０．０７３〜０．１３０ｍｍであって、かつ、該最外層シースフィラメントの本数が７〜１０本であることを特徴とするものである。

本発明のコードにおいては、前記コアストランドを構成する各フィラメントがすべて同径であることが好ましい。また、本発明のコードにおいて、コード径は、好適には５．００ｍｍ以上である。

さらにまた、本発明のコードにおいては、前記コアストランドの最外層シースを構成する最外層シースフィラメント間の隙間量の平均値Ｌｃと、前記シースストランドの最外層シースを構成する最外層シースフィラメント間の隙間量の平均値Ｌｓとの比Ｌｃ／Ｌｓが、１を超え１．５以下であることが好ましい。さらにまた、本発明のコードにおいては、前記コアストランドが２層構造であることが好ましい。

また、本発明の空気入りタイヤは、上記本発明のゴム物品補強用スチールコードを補強材として用いたことを特徴とするものである。

本発明によれば、ゴムペネ性（防錆性）とコード強力および耐せん断性とをより高度に両立させたゴム物品補強用スチールコードを実現することが可能となった。

本発明のゴム物品補強用スチールコードの一構成例を示す幅方向断面図である。 本発明のゴム物品補強用スチールコードの他の構成例を示す幅方向断面図である。

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１，２に、本発明のゴム物品補強用スチールコードの一構成例を示す幅方向断面図を示す。図１に示すコードは、複数本のスチールフィラメント１を撚り合わせてなる２層の層撚り構造を有する１本のコアストランド１１と、複数本のスチールフィラメント２を撚り合わせてなる２層の層撚り構造を有する複数本、図示例では８本のシースストランド１２とからなり、シースストランド１２がコアストランド１１の周囲に撚り合わせられてなる複撚り構造を有する。図示するコードにおいては、コアストランド１１が、撚り合わされた３本のコアフィラメント１ａからなるコアの周囲に、８本のシースフィラメント１ｂが撚り合わされてシースが形成された３＋８構造を有し、シースストランド１２が、撚り合わされた３本のコアフィラメント２ａからなるコアの周囲に、８本のシースフィラメント２ｂが撚り合わされてシースが形成された３＋８構造を有している。また、図示するコードにおいては、シースストランド１２の外周に、スパイラルフィラメント３が螺旋状に巻き付けられている。

また、図２に示すコードは、複数本のスチールフィラメント２１を撚り合わせてなる３層の層撚り構造を有する１本のコアストランド３１と、複数本のスチールフィラメント２２を撚り合わせてなる２層の層撚り構造を有する複数本、図示例では８本のシースストランド３２とからなり、シースストランド３２がコアストランド３１の周囲に撚り合わせられてなる複撚り構造を有する。図示するコードにおいては、コアストランド３１が、撚り合わされた３本のコアフィラメント２１ａからなるコアの周囲に、８本の第１シースフィラメント２１ｂが撚り合わされて第１シースが形成され、さらに、１０本の第２シースフィラメント２１ｃが撚り合わされて第２シースが形成された３＋８＋１０構造を有し、シースストランド３２が、撚り合わされた３本のコアフィラメント２２ａからなるコアの周囲に、８本のシースフィラメント２２ｂが撚り合わされてシースが形成された３＋８構造を有している。また、図示するコードにおいては、シースストランド３２の外周に、スパイラルフィラメント２３が螺旋状に巻き付けられている。

本発明においては、コアストランド１１，３１の最外層シースを構成する最外層シースフィラメント１ｂ，２１ｃ間の隙間量の平均値Ｌｃが、０．０７３〜０．１３０ｍｍであって、かつ、最外層シースフィラメント１ｂ，２１ｃの本数が７〜１０本である点が重要である。前述したように、ゴムペネ性を向上させるためには、フィラメント間の隙間量を大きくすることが有効であり、特に、コードの中心に位置するコアストランドについて、最外層フィラメント間の隙間量の総量に対する隙間１個あたりの量が大きいほど、良好なゴムペネ性を得ることができる。その一方、隙間を設けるためにコアストランドの最外層フィラメントの本数を６本以下と少なくすると、コード強力が低下してしまい、また、コアストランドの最外層フィラメントの径を小さくして、その本数を１１本以上と多くすると、シースストランドに対する耐せん断性が低下してしまう。そこで、本発明においては、コアストランドの最外層シースフィラメント間の隙間量の平均値Ｌｃを上記範囲に規定するとともに、最外層シースフィラメントの本数を７〜１０本の範囲とすることで、コード強力および耐せん断性を確保しつつ、ゴム浸透性を向上して、防錆性を向上したコードを実現したものである。

ここで、本発明において、コアストランドの最外層シースフィラメント間の隙間量の平均値Ｌｃとは、ストランドを構成する最外層フィラメントすべての中心点を通る仮想の円あるいは楕円の周長から、ストランドを構成する最外層フィラメントの径の総和を引いた後に、ストランドを構成する最外層フィラメントの本数で割って得られる計算値である。最外層シースフィラメント間の隙間量の平均値Ｌｃは、０．０７３〜０．１３０ｍｍであることが必要であり、好ましくは０．１００〜０．１１０ｍｍである。最外層シースフィラメント間の隙間量の平均値Ｌｃが、０．０７３ｍｍ未満であると、十分な防錆性が得られず、０．１３０ｍｍを超えると、コード強力および耐せん断性が不十分となる。

また、本発明においては、コアストランドの最外層シースを構成する最外層シースフィラメント間の隙間量の平均値Ｌｃと、シースストランドの最外層シースを構成する最外層シースフィラメント間の隙間量の平均値Ｌｓとの比Ｌｃ／Ｌｓが、好適には１を超え１．５以下であり、より好適には１．２５〜１．４２である。コードの中心に位置するコアストランドは、その周囲に位置するシースストランドよりもゴムが浸透しにくいので、防錆性をより向上する観点からは、最外層シースフィラメント間の隙間量の平均値が、シースストランドよりもコアストランドにおいて、より大きいことが好ましい。ここで、シースストランドの最外層シースフィラメント間の隙間量の平均値Ｌｓは、コアストランドの最外層シースフィラメント間の隙間量の平均値Ｌｃと同様に求められる値である。

本発明のコードにおいて、コアストランドの層撚り構造の層数は、特に制限されず、例えば、２〜３層とすることができる。よって、層撚り構造の内側から順次、第１シース、第２シースとしたとき、図１に示すようにコアストランド１１が２層の層撚り構造の場合には、コアストランド１１の最外層シースは第１シースとなり、図２に示すようにコアストランド３１が３層の層撚り構造の場合には、コアストランド３１の最外層シースは第２シースとなる。また、シースストランドの層撚り構造の層数は、特に制限されず、例えば、２〜３層とすることができる。よって、コアストランドの場合と同様に、図１，２に示すようにシースストランド１２，３２が２層の層撚り構造の場合には、シースストランド１２，３２の最外層シースは第１シースとなる。

また、本発明のコードにおいて、シースストランド１２の本数は、７〜９本とすることが好ましい。コアストランドおよびシースストランドがすべて同径であって、かつ、シースストランドが相互間に隙間がないよう最密充填された状態である場合、シースストランドは６本配置することが可能であるが、本発明においては、図示するように、シースストランド１２の径をコアストランド１１の径より小さくして、シースストランド１２を７〜９本で配置可能としている。よって、シースストランド１２の本数を７〜９本とすることで、シースストランドの締め付け力に対するコアストランドの耐性を向上することができ、コードの耐カット性を向上することができる。

また、本発明のコードにおいては、図１に示すように、コアストランドが２層構造である場合には、コアストランド１１を構成する各フィラメント１が、すべて同径であることが好ましい。コアストランド１１内において、コアフィラメント１ａをシースフィラメント１ｂよりも細径にすることで、耐せん断性を向上させることは可能であるが、この場合、シースフィラメント間の隙間量を確保することが困難となる。よって、コアストランドが２層構造である場合には、コアストランド１１を構成する各フィラメント１をすべて同径とすることが好ましい。同様に、図２に示すように、コアストランドが３層構造である場合には、コアストランド３１を構成する各フィラメントのうち、コアフィラメント２１ａおよび第１シースフィラメント２１ｂが、すべて同径であることが好ましい。コアストランド３１内において、コアフィラメント２１ａを第１シースフィラメント２１ｂよりも細径にすると、第１シースフィラメント間の隙間量を確保することが困難となる。よって、コアストランドが３層構造である場合には、コアフィラメント２１ａおよび第１シースフィラメント２１ｂを、すべて同径とすることが好ましい。

さらに、本発明のコードのコード径は、５．００ｍｍ以上、例えば、５．００〜６．００ｍｍとすることが好ましい。５．００ｍｍ以上の太径のコードとすることで、特に、建設車両等の大型車両に使用される大型タイヤに対し必要とされる強力と耐カット性能とを、ともに確保することが可能となる。

本発明のコードにおいては、使用するフィラメントの線径や抗張力、および、フィラメントやストランドの撚り方向、撚りピッチ等については、特に制限されるものではなく、常法に従い、所望に応じて適宜選定することが可能である。例えば、フィラメントとしては、炭素含有量が０．８０質量％以上のいわゆる高抗張力鋼を用いることができる。また、本発明のコードは、スパイラルフィラメントを有していても有していなくてもよい。

本発明のコードは、ゴム浸透性、耐せん断性および強力に優れることから、特に、建設車両等の大型車両に使用される大型タイヤ、中でも、タイヤサイズ４０．００Ｒ５７程度の超大型のオフロード用ラジアルタイヤの補強材として好適に用いられる。かかる大型タイヤは、通常、１対のビードコア間でラジアル方向に延びるスチールコードのプライからなる１枚以上のカーカスと、そのクラウン部のタイヤ半径方向外側に配置された、少なくとも４枚以上のベルト交錯層と、そのタイヤ半径方向外側に配置されたトレッドと、を具備する。本発明のコードは、かかるタイヤにおいて、例えば、ベルト交錯層の補強コードとして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。
下記の表中に示すように、コード構造の変更により、コアストランドおよびシースストランドの最外層シースを構成する最外層シースフィラメント間の隙間量の平均値Ｌｃ，Ｌｓをそれぞれ変えて、層撚り構造を有する１本のコアストランドの周囲に、層撚り構造を有する複数本のシースストランドが撚り合わせられてなる各実施例および比較例のゴム物品補強用スチールコードを作製した。得られた各コードについて下記の評価を行った結果を、下記の表中に併せて示す。

（耐せん断性）
得られた各コードにつき、シャルピー衝撃試験機を用いて、耐せん断力を評価した。数値が大きいほど、耐せん断性に優れ、良好である。得られた耐せん断力をコード断面積で除した値を求め、比較例１を１００とする指数で表示した。数字が大きい方がより良好であることを示している。

（ゴムペネ率）
各コードにつき、（１）コアストランドの最外層シースフィラメントの内側、（２）コアストランド表面、（３）シースストランドの最外層シースフィラメントの内側において、表面積に対するゴム被覆面積の割合を測定して、百分率（％）で表した。数値が大きいほど、ゴム浸透率が高く良好である。結果は、比較例１を１００とした指数表示で各々を比較した。数字が大きい方がより良好であることを示している。

（錆び進展率）
各コードにつき、（１）コアストランドの最外層シースフィラメントの内側、（２）コアストランド表面、（３）シースストランドの最外層シースフィラメントの内側において、錆び進展率を測定して、百分率（％）で表した。その数値が小さいほど、錆の進展が少なく、良好である。結果は、比較例１を１００とした指数表示で各々を比較した。数字が小さい方がより良好であることを示している。

＊）「耐せん断力／コード断面積」、「ゴムペネ率」および「錆び進展率」の値は、すべて比較例１を１００とした指数表示である。また、「耐せん断力／コード断面積」および「ゴムペネ率」は数値が高い方がより良好であり、「錆び進展率」は数値が低い方がより良好である。

上記表中の結果からわかるように、層撚り構造を有する１本のコアストランドの周囲に、層撚り構造を有する複数本のシースストランドが撚り合わされてなり、コアストランドの最外層シースフィラメント間の隙間量の平均値Ｌｃおよび最外層シースフィラメントの本数が所定条件を満足する各実施例のコードにおいては、ゴムペネ性（防錆性）とコード強力および耐せん断性とが高度に両立されていることが明らかである。

１，２，２１，２２ スチールフィラメント
１ａ，２ａ，２１ａ，２２ａ コアフィラメント
１ｂ シースフィラメント（最外層シースフィラメント）
２ｂ，２２ｂ シースフィラメント
３，２３ スパイラルフィラメント
１１，３１ コアストランド
１２，３２ シースストランド
２１ｂ 第１シースフィラメント
２１ｃ 第２シースフィラメント（最外層シースフィラメント）

Claims (6)

1. 複数本のスチールフィラメントを撚り合わせてなる層撚り構造を有する１本のコアストランドと、複数本のスチールフィラメントを撚り合わせてなる層撚り構造を有する７〜９本のシースストランドとからなり、該シースストランドが該コアストランドの周囲に撚り合わせられているゴム物品補強用スチールコードにおいて、
   前記コアストランドの最外層シースを構成する最外層シースフィラメント間の隙間量の平均値Ｌｃが０．０７３〜０．１３０ｍｍであって、かつ、該最外層シースフィラメントの本数が７〜１０本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. 前記コアストランドを構成する各フィラメントがすべて同径である請求項１記載のゴム物品補強用スチールコード。
3. コード径が５．００ｍｍ以上である請求項１記載のゴム物品補強用スチールコード。
4. 前記コアストランドの最外層シースを構成する最外層シースフィラメント間の隙間量の平均値Ｌｃと、前記シースストランドの最外層シースを構成する最外層シースフィラメント間の隙間量の平均値Ｌｓとの比Ｌｃ／Ｌｓが、１を超え１．５以下である請求項１記載のゴム物品補強用スチールコード。
5. 前記コアストランドが２層構造である請求項１記載のゴム物品補強用スチールコード。
6. 請求項１記載のゴム物品補強用スチールコードを補強材として用いたことを特徴とする空気入りタイヤ。

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