JPS62234921A - 強化複合材料構造物 - Google Patents
強化複合材料構造物Info
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- JPS62234921A JPS62234921A JP62046929A JP4692987A JPS62234921A JP S62234921 A JPS62234921 A JP S62234921A JP 62046929 A JP62046929 A JP 62046929A JP 4692987 A JP4692987 A JP 4692987A JP S62234921 A JPS62234921 A JP S62234921A
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Classifications
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- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
- B60C9/00—Reinforcements or ply arrangement of pneumatic tyres
- B60C9/02—Carcasses
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- D07—ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
- D07B—ROPES OR CABLES IN GENERAL
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- D07B1/06—Ropes or cables built-up from metal wires, e.g. of section wires around a hemp core
- D07B1/0606—Reinforcing cords for rubber or plastic articles
- D07B1/062—Reinforcing cords for rubber or plastic articles the reinforcing cords being characterised by the strand configuration
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、コードで強化されたエラストマーの複合ラミ
ネート構造物に関し、より詳しくは、ゴムを有するコー
ドで強化された複合材料において好ましくは該コードが
金属であるものに関する。さらに詳しくは、該構造物は
、タイヤ用、好ましくはベルト中の二層のうちの少くと
も1層がタイヤの回転方向に対して斜めのコードを有す
るごときタイヤベルト用である。
ネート構造物に関し、より詳しくは、ゴムを有するコー
ドで強化された複合材料において好ましくは該コードが
金属であるものに関する。さらに詳しくは、該構造物は
、タイヤ用、好ましくはベルト中の二層のうちの少くと
も1層がタイヤの回転方向に対して斜めのコードを有す
るごときタイヤベルト用である。
強化されたエラストマー製品は、例えば、布および/ま
たは鋼細線のコードを有する、コンベヤーなどのベルト
、タイヤ等、特にタイヤの回転方向に加えて横方向に強
化することが要望される場合K、タイヤの回転方向に対
して対抗して斜めに設けられている相隣接層間のコード
補強材を有する4層までのニューマチックタイヤ用ベル
トが従来よく知られている。さらに、単一のストランド
構造であって、該構造を強化するためKその回りにラッ
プフィラメントを有する2種以上のフィラメントを有す
る細線の多重撚りフィラメントでできているコードも長
い間知られている。よシ最近になって、2+7x、22
+1などのマルチストランドコードが、タイヤベルトに
おける複合材料として、疲れ寿命に対するより高度の要
求に適合するために必要であることがわかったが、製造
するにはさらに高価になる。最も最近になって、各フィ
ラメントを撚るのではなく、むしろ束(bundle)
またはパンチ(bunch )として−緒に撚ってコー
ド構造を簡素化したマルチフィラメントの単一ストラン
ドコードが使用されるようになった。タイヤ中の抜用材
料に対してよシすぐれた疲れ寿命が要求され、その結果
、コードは必要な強度を得るために多くのフィラメント
が必要なより小さいフィラメント径を有するものとなっ
た。
たは鋼細線のコードを有する、コンベヤーなどのベルト
、タイヤ等、特にタイヤの回転方向に加えて横方向に強
化することが要望される場合K、タイヤの回転方向に対
して対抗して斜めに設けられている相隣接層間のコード
補強材を有する4層までのニューマチックタイヤ用ベル
トが従来よく知られている。さらに、単一のストランド
構造であって、該構造を強化するためKその回りにラッ
プフィラメントを有する2種以上のフィラメントを有す
る細線の多重撚りフィラメントでできているコードも長
い間知られている。よシ最近になって、2+7x、22
+1などのマルチストランドコードが、タイヤベルトに
おける複合材料として、疲れ寿命に対するより高度の要
求に適合するために必要であることがわかったが、製造
するにはさらに高価になる。最も最近になって、各フィ
ラメントを撚るのではなく、むしろ束(bundle)
またはパンチ(bunch )として−緒に撚ってコー
ド構造を簡素化したマルチフィラメントの単一ストラン
ドコードが使用されるようになった。タイヤ中の抜用材
料に対してよシすぐれた疲れ寿命が要求され、その結果
、コードは必要な強度を得るために多くのフィラメント
が必要なより小さいフィラメント径を有するものとなっ
た。
対抗角の補強材を有するある層を、隣接層に結合して複
合ラミネートを形成することに関して、特に多くの問題
が生じている。例えば、上記複合ラミネートが、タイヤ
ベルトにおけるように軟質ゴムマトリックスを有し、タ
イヤインフレーションおよびフートプリント荷重に基づ
(均一な引張応力によって荷重がか〜ると、各層におけ
る、反対方向の平面内剪断応力のために、第1図に示さ
れるように、ラミネートの各ヘリ近(で大きな歪勾配が
生ずる。その結果、張力下、コードゴム複合ベルトは、
ベルト・ヘリ分離として知られているベルトのヘリ近く
での層内剪断破壊が極めて起シ易い。静的および輪転荷
重下、ベルト・ヘリ分離は、層のコード−ゴム界面での
、個々のコード端部の回りの割れによって始まる。ベル
ト・ヘリ分離が始まる荷重はコード−ゴム複合材料の半
−無限疲れ寿命の限界値を決める。 輪転荷重下におけ
る最大応力がベルト・ヘリ分離を起す荷重を超えない場
合には、コード−ゴム複合材料は全く破損せず、したが
って実質上疲れ寿命は無限のものとなる。該複合材料が
離層しない荷重は、充分なコード対ゴム接着を前提とす
る下記3つの因子に依存する 複合構造物の性能を維持
するための荷重の程度を意味し、この荷重のことを、以
下においてはクロス荷重と称している。これらの3つの
因子は、(1)コードモジュラス、(2)よく】インチ
当シのコードの本数として表わされるコード容量対ゴム
容量の比、および(3)コード補強材の角度である。コ
ード補強材の角度が、タイヤの回転方向に近づ(につれ
て、横方向における補強材からの支持(5upport
)が零の方へ移行する。コードに関する上記した他の
2種の因子の増大は、一般にベルト重量の増大をもたら
す。重量が増大することは、コストが増大し、タイヤの
回転抵抗が増大することを意味する。より低いモジュラ
スを有するよシ軽いコードによっては問題は解決されな
い。なぜならば、そのようなコードはより低い重量を有
するが、同時にコード対ゴム容量比を増大させることに
よシ相殺されねばならない、よシ低いコードモジュラス
をも有するからである。コード容量の上記増大は、コー
ドの物理的大きさ、およびそれに基づき良好なコードの
ゴムへの接着のためにコード間に侵入するゴムの性能を
支配するコード間の、間隔(spacing )によっ
て制限される。
合ラミネートを形成することに関して、特に多くの問題
が生じている。例えば、上記複合ラミネートが、タイヤ
ベルトにおけるように軟質ゴムマトリックスを有し、タ
イヤインフレーションおよびフートプリント荷重に基づ
(均一な引張応力によって荷重がか〜ると、各層におけ
る、反対方向の平面内剪断応力のために、第1図に示さ
れるように、ラミネートの各ヘリ近(で大きな歪勾配が
生ずる。その結果、張力下、コードゴム複合ベルトは、
ベルト・ヘリ分離として知られているベルトのヘリ近く
での層内剪断破壊が極めて起シ易い。静的および輪転荷
重下、ベルト・ヘリ分離は、層のコード−ゴム界面での
、個々のコード端部の回りの割れによって始まる。ベル
ト・ヘリ分離が始まる荷重はコード−ゴム複合材料の半
−無限疲れ寿命の限界値を決める。 輪転荷重下におけ
る最大応力がベルト・ヘリ分離を起す荷重を超えない場
合には、コード−ゴム複合材料は全く破損せず、したが
って実質上疲れ寿命は無限のものとなる。該複合材料が
離層しない荷重は、充分なコード対ゴム接着を前提とす
る下記3つの因子に依存する 複合構造物の性能を維持
するための荷重の程度を意味し、この荷重のことを、以
下においてはクロス荷重と称している。これらの3つの
因子は、(1)コードモジュラス、(2)よく】インチ
当シのコードの本数として表わされるコード容量対ゴム
容量の比、および(3)コード補強材の角度である。コ
ード補強材の角度が、タイヤの回転方向に近づ(につれ
て、横方向における補強材からの支持(5upport
)が零の方へ移行する。コードに関する上記した他の
2種の因子の増大は、一般にベルト重量の増大をもたら
す。重量が増大することは、コストが増大し、タイヤの
回転抵抗が増大することを意味する。より低いモジュラ
スを有するよシ軽いコードによっては問題は解決されな
い。なぜならば、そのようなコードはより低い重量を有
するが、同時にコード対ゴム容量比を増大させることに
よシ相殺されねばならない、よシ低いコードモジュラス
をも有するからである。コード容量の上記増大は、コー
ドの物理的大きさ、およびそれに基づき良好なコードの
ゴムへの接着のためにコード間に侵入するゴムの性能を
支配するコード間の、間隔(spacing )によっ
て制限される。
下記されるように、本発明は、主として2+2 25お
よび2+7x、22+1コード構造によX。
よび2+7x、22+1コード構造によX。
シ強化された従来のベルト構造に対して、全タイヤベル
トの性能を維持する荷重の低下をもたらすことなしに、
ベルト・ヘリ分離を防止するための臨界荷重を著しく改
善したものであることがわかるであろう。
トの性能を維持する荷重の低下をもたらすことなしに、
ベルト・ヘリ分離を防止するための臨界荷重を著しく改
善したものであることがわかるであろう。
本発明の強化複合構造物は、好ま′シフは、二層(1a
yers)のコードを有するタイヤベルト用エラストマ
ーの強化プライであって、各コードは2本の径0.30
!nm単一フィラメントでできており、該フィラメン
トは炭素含有率0.82重量%の鋼からできておシ、各
層(1ayer )は、タイヤの移動方向に対して23
°の角度で、タイヤの幅の方向に対して横方向で横向き
に一定の間隔を置いて配設された1(mm当、り 9.
45 (本)のコードを有し、かつ相互に交差するよう
に両層が配列されている。本発明の強化複合構造物は、
2本の撚りフィラメントのコードを有するタイヤ用エラ
ストマーの強化プライを包含し、0.34n未満の径を
有する各フィラメントは、炭素含有率0.7〜0,9重
量%の鋼からできておシ、該プライはその補強材の方向
に対して横方向に一定の間隔を置いて配設された、1c
m当り少くとも8.66本のコードを有する。さらに、
強化複合構造物は、エラストマー本体および0.25〜
0、68 mmの径を有する、複数の、個々の撚りフィ
ラメントによる強化コードよりなり、該コードはエラス
トマー本体中にIC1rL当り8.66〜11.02本
横方向に一定の間隔を置いて配設されており、エラスト
マー本体は120 MPa psiより大きいモジュラ
スを有するものであシうる。本発明の一つとして意図す
る複合材料は、エラストマー本体および個々の撚りフィ
ラメントの複数による強化コードであって、該コードが
60グラム未満のテーパー(Tabor )剛性を有し
、該プライがIL o %を超えない臨界歪とともに1
9.8MPaより大きい臨界荷重分離(モジュラス)を
有することも可能である。また同様に意図される複合材
料は、エラストマー本体および個々の撚りフィラメント
の複数による強化コードであって、該コードが60グラ
ム未満のテーバ−剛性、190 GPaより大きなモジ
ュラスおよび0、34 mm未満のフィラメント径を有
するものでもありうる。最後に、本発明の複合材料は、
エラストマー本体および個々の撚りフィラメントの複数
による強化コードを意図するものであって、該コードフ
ィラメントは0.34 #IiI未満の径および190
GPaより大きいコードモジュラスを有し、該プライは
16.9 MPaまで荷重され、毎秒lOプサイルで輪
転された場合、λooo、oo。
yers)のコードを有するタイヤベルト用エラストマ
ーの強化プライであって、各コードは2本の径0.30
!nm単一フィラメントでできており、該フィラメン
トは炭素含有率0.82重量%の鋼からできておシ、各
層(1ayer )は、タイヤの移動方向に対して23
°の角度で、タイヤの幅の方向に対して横方向で横向き
に一定の間隔を置いて配設された1(mm当、り 9.
45 (本)のコードを有し、かつ相互に交差するよう
に両層が配列されている。本発明の強化複合構造物は、
2本の撚りフィラメントのコードを有するタイヤ用エラ
ストマーの強化プライを包含し、0.34n未満の径を
有する各フィラメントは、炭素含有率0.7〜0,9重
量%の鋼からできておシ、該プライはその補強材の方向
に対して横方向に一定の間隔を置いて配設された、1c
m当り少くとも8.66本のコードを有する。さらに、
強化複合構造物は、エラストマー本体および0.25〜
0、68 mmの径を有する、複数の、個々の撚りフィ
ラメントによる強化コードよりなり、該コードはエラス
トマー本体中にIC1rL当り8.66〜11.02本
横方向に一定の間隔を置いて配設されており、エラスト
マー本体は120 MPa psiより大きいモジュラ
スを有するものであシうる。本発明の一つとして意図す
る複合材料は、エラストマー本体および個々の撚りフィ
ラメントの複数による強化コードであって、該コードが
60グラム未満のテーパー(Tabor )剛性を有し
、該プライがIL o %を超えない臨界歪とともに1
9.8MPaより大きい臨界荷重分離(モジュラス)を
有することも可能である。また同様に意図される複合材
料は、エラストマー本体および個々の撚りフィラメント
の複数による強化コードであって、該コードが60グラ
ム未満のテーバ−剛性、190 GPaより大きなモジ
ュラスおよび0、34 mm未満のフィラメント径を有
するものでもありうる。最後に、本発明の複合材料は、
エラストマー本体および個々の撚りフィラメントの複数
による強化コードを意図するものであって、該コードフ
ィラメントは0.34 #IiI未満の径および190
GPaより大きいコードモジュラスを有し、該プライは
16.9 MPaまで荷重され、毎秒lOプサイルで輪
転された場合、λooo、oo。
サイクルで全(破損しない疲れ寿命を有するものである
。
。
上記複合材料は、2+2x、25コードで強化された類
似の複合材料に対して臨界荷重が20チ増大するという
利点を有する。本発明の補強材のコードの径がよシ小さ
くなっているため、カレンダリングに際し強化コードの
各側面に同様の厚みのゴムを配設する場合、使用される
ゴムゲージをより少なくすることができる。2本フィラ
メントコードを用いると、結果としてコアを有しない開
放コードとなって、ゴムの侵入がよくなる。2本フィラ
メントコードを用いるとコードの製造に際し、3本以上
のフィラメントを用いる場合に比べてコスト節減となる
。コード径がより小さくなっているため、補強材の重量
が小さくなって、それによって補強されるタイヤの回転
抵抗が小さくなる。0.30 mxのフィラメント径を
有する、2本フィラメントコードで強化されたタイヤベ
ルトを用いると、2+2 25X。
似の複合材料に対して臨界荷重が20チ増大するという
利点を有する。本発明の補強材のコードの径がよシ小さ
くなっているため、カレンダリングに際し強化コードの
各側面に同様の厚みのゴムを配設する場合、使用される
ゴムゲージをより少なくすることができる。2本フィラ
メントコードを用いると、結果としてコアを有しない開
放コードとなって、ゴムの侵入がよくなる。2本フィラ
メントコードを用いるとコードの製造に際し、3本以上
のフィラメントを用いる場合に比べてコスト節減となる
。コード径がより小さくなっているため、補強材の重量
が小さくなって、それによって補強されるタイヤの回転
抵抗が小さくなる。0.30 mxのフィラメント径を
有する、2本フィラメントコードで強化されたタイヤベ
ルトを用いると、2+2 25X。
コードで強化された同じ系(システム)K比べ回転抵抗
が1〜2%よくなる。同様に、上記2本フィラメントコ
ードを用いると、同様の補強材に対して2+2,25コ
ードを用いた場合に比べてタイヤに対するプランジャー
エネルギーが15チ以上よくなる。0.3 OfiKの
フィラメント径を有し、高張力鋼でできた、2本フィラ
メントコードを用いると、1cm当?) 7.87本に
おける従来の2+2,25鋼コードに比べて複合材料歪
値如何等の影響をあたえること(effecting)
なく複合材料モジュラスが16チ増大することになり、
2本フィラメントコードの総本数(theend co
unt )は、1工当k) 9.45本に増大する。
が1〜2%よくなる。同様に、上記2本フィラメントコ
ードを用いると、同様の補強材に対して2+2,25コ
ードを用いた場合に比べてタイヤに対するプランジャー
エネルギーが15チ以上よくなる。0.3 OfiKの
フィラメント径を有し、高張力鋼でできた、2本フィラ
メントコードを用いると、1cm当?) 7.87本に
おける従来の2+2,25鋼コードに比べて複合材料歪
値如何等の影響をあたえること(effecting)
なく複合材料モジュラスが16チ増大することになり、
2本フィラメントコードの総本数(theend co
unt )は、1工当k) 9.45本に増大する。
最後に、上記2本フィラメントコードを用いると、タイ
ヤベルトに用いる2+2x、25 コード強化複合材料
に比べて複合材料剛性が2〜6%増太し、しかも、2+
2x、25コードに比べて2本フィラメントコードの径
は小さく、その重量も低下する。
ヤベルトに用いる2+2x、25 コード強化複合材料
に比べて複合材料剛性が2〜6%増太し、しかも、2+
2x、25コードに比べて2本フィラメントコードの径
は小さく、その重量も低下する。
本発明の上記利点は添付図面を参照して、以下の本発明
の実施態様についての詳細な説明を読めば当業者に容易
に理解されるであろう。
の実施態様についての詳細な説明を読めば当業者に容易
に理解されるであろう。
第1図は、荷重および無荷重条件でのコードとゴムとの
複合材料を略図して示すものであり、第2図は本発明の
複合材料構造物を有するベルトパッケージを示すために
切り取られた部分を有するタイヤの部分の斜視図を示し
、第3図および第4図はコードにおいて、相互忙半層長
離れている点における、本発明の実施態様によるコード
の断面図である。
複合材料を略図して示すものであり、第2図は本発明の
複合材料構造物を有するベルトパッケージを示すために
切り取られた部分を有するタイヤの部分の斜視図を示し
、第3図および第4図はコードにおいて、相互忙半層長
離れている点における、本発明の実施態様によるコード
の断面図である。
添付図面の第1図および第2図において、単一のプライ
が点線で示される無荷重条件および矢印Fで示される、
張力下の荷重条件で示される。このプライはラジアルカ
ーカスと共にニューマチックタイヤ内に、第2図に示さ
れ、第2のプライ12はタイヤ用ベルトパッケージを形
成している。両ブライは、矢印Fによって示される補強
材の方向に対して横方向に、好ましくは23°の角度で
、一定の間隔を置いて配設されているが、両プライ10
および12のコード角度が相互に反対方向となっている
、コード14で強化されている。コード強化のためには
、18〜28°の角度が有用である。
が点線で示される無荷重条件および矢印Fで示される、
張力下の荷重条件で示される。このプライはラジアルカ
ーカスと共にニューマチックタイヤ内に、第2図に示さ
れ、第2のプライ12はタイヤ用ベルトパッケージを形
成している。両ブライは、矢印Fによって示される補強
材の方向に対して横方向に、好ましくは23°の角度で
、一定の間隔を置いて配設されているが、両プライ10
および12のコード角度が相互に反対方向となっている
、コード14で強化されている。コード強化のためには
、18〜28°の角度が有用である。
前記コードは、ニジストマー、好ましくはゴムで包囲さ
れており、コード−ゴム複合構造物がプライ10および
12を形成する。プライ10および12は、共に第2図
に示されるタイヤ用ベルト補強材のごときラミネート構
造物を形成する。本発明の原理を用いて他のラミネート
を形成して工業用ベルトなどの他の製品を強化すること
もできるし、本発明の単一プライな公知のプライと共に
用いても新規で有用な強化複合構造物を形成することが
できる。
れており、コード−ゴム複合構造物がプライ10および
12を形成する。プライ10および12は、共に第2図
に示されるタイヤ用ベルト補強材のごときラミネート構
造物を形成する。本発明の原理を用いて他のラミネート
を形成して工業用ベルトなどの他の製品を強化すること
もできるし、本発明の単一プライな公知のプライと共に
用いても新規で有用な強化複合構造物を形成することが
できる。
好ましくは、コード14は相互に撚られた、細かく伸長
された高張力鋼線の2本フィラメントより構成されてい
る。好ましくは、フィラメント径は0.30 mttt
であり、その引張弾性モジュラスは190 GPa以上
である。前記コードは、10〜16u1好ましい態様に
おいて14絹の均一な一一層長を有する。
された高張力鋼線の2本フィラメントより構成されてい
る。好ましくは、フィラメント径は0.30 mttt
であり、その引張弾性モジュラスは190 GPa以上
である。前記コードは、10〜16u1好ましい態様に
おいて14絹の均一な一一層長を有する。
好ましい態様のコードは、径0.30 mmの高張力鋼
線のフィラメントを有する、2本フィラメント撚りコー
ドを表わす2x、30HTとして示され、ここに高張力
鋼線は炭素含有率0.7〜0.9重量1%、好ましくは
0,82重量%の鋼である。
線のフィラメントを有する、2本フィラメント撚りコー
ドを表わす2x、30HTとして示され、ここに高張力
鋼線は炭素含有率0.7〜0.9重量1%、好ましくは
0,82重量%の鋼である。
第3図および第4図において、もしコード14に直角K
、プライを通る断面をとると、第3図に示されるように
なシ、ここにdは2本フィラメントを内接する円によっ
て決まるコードの直径であって、好ましい態様では0.
601RIILである。
、プライを通る断面をとると、第3図に示されるように
なシ、ここにdは2本フィラメントを内接する円によっ
て決まるコードの直径であって、好ましい態様では0.
601RIILである。
通常コードの内接される径を用いて、プライを横方向に
横切るコードの間隔の函数であって第3図に示される間
隙によって示されるリベットが定義される。前記リベッ
トのこの定義は、呼称上のものであって、第4図に示さ
れるような1点におけるコードの断面に対しては正しい
けれども、第3図に示される点からコードの長さの半層
長下の点における実際のリベットhは全(異なるもので
ある。好ましい実施態様で示されるようなしつかり撚ら
れた2本フィラメントコードについて、実際のリベット
に対する呼称上のりペラ)(h、r)の比は、呼称上の
リベットが零に近づくKつれて、第4図における点と第
3図における点との間で、2〜1に近づく。
横切るコードの間隔の函数であって第3図に示される間
隙によって示されるリベットが定義される。前記リベッ
トのこの定義は、呼称上のものであって、第4図に示さ
れるような1点におけるコードの断面に対しては正しい
けれども、第3図に示される点からコードの長さの半層
長下の点における実際のリベットhは全(異なるもので
ある。好ましい実施態様で示されるようなしつかり撚ら
れた2本フィラメントコードについて、実際のリベット
に対する呼称上のりペラ)(h、r)の比は、呼称上の
リベットが零に近づくKつれて、第4図における点と第
3図における点との間で、2〜1に近づく。
2本フィラメントコードの全長にわたり、実際のリベッ
トに対する呼称上のリベットの比がこのように高いため
、2+7x、22+1および2+2x、25などの従来
の大きな径のコードに比べてコード横方向の間隔を密に
することができる。
トに対する呼称上のリベットの比がこのように高いため
、2+7x、22+1および2+2x、25などの従来
の大きな径のコードに比べてコード横方向の間隔を密に
することができる。
何本のコードをゴム本体に配設してそれを補強すること
ができるかの限界は、ゴム対コードの適当な接着に対し
て許容しうる最小リベットによって決定される。2+2
,25コードについて、この限界は1crIL当り7,
87本であるが、2+7,22線については1(m当p
6.30本であシ、その総本数(the end c
ount )は以下第1表に示されるように、該線の径
が増大するにつれて低下する。
ができるかの限界は、ゴム対コードの適当な接着に対し
て許容しうる最小リベットによって決定される。2+2
,25コードについて、この限界は1crIL当り7,
87本であるが、2+7,22線については1(m当p
6.30本であシ、その総本数(the end c
ount )は以下第1表に示されるように、該線の径
が増大するにつれて低下する。
第1表の値は、4〜7個の試験片についての数平均値に
基づくものであって、コード容量含有率の値はフィラメ
ント間の空隙を無視して、強化コードの断面積から計算
される。第1表の値は、さらに相互に23°の角度で交
差するように配列されたコードを有するラジアル乗用車
のタイヤ用2プライタイヤベルトの、ここに説明する好
ましい実施態様に基づくものである。第1表には、2x
、30 HTコードによって補強された複合材料に対す
る臨界荷重であるベルト・ヘリ分離開始荷重に対する抵
抗性が著しく改善されることが示されている。本発明の
2.30 HTコードについての臨界荷重は、19.8
MPaであったが、2+2x、25および2+7x、
22コードについての、同じ荷重は17 MPaよりか
なり低かった。2x、30HTコードの径が小さいため
に、良好な接着の限界内において、1c7n当り9.4
5本という高い総本数(end count )が可能
になった点に注目する必要がある。さらに、2X、30
HTに対する総本数(the end count )
は、リベットの減少のため罠、必要なゴム対コード接着
を失うことなしに1crn当り11.02本の高さまで
増大しうろことがわかった。
基づくものであって、コード容量含有率の値はフィラメ
ント間の空隙を無視して、強化コードの断面積から計算
される。第1表の値は、さらに相互に23°の角度で交
差するように配列されたコードを有するラジアル乗用車
のタイヤ用2プライタイヤベルトの、ここに説明する好
ましい実施態様に基づくものである。第1表には、2x
、30 HTコードによって補強された複合材料に対す
る臨界荷重であるベルト・ヘリ分離開始荷重に対する抵
抗性が著しく改善されることが示されている。本発明の
2.30 HTコードについての臨界荷重は、19.8
MPaであったが、2+2x、25および2+7x、
22コードについての、同じ荷重は17 MPaよりか
なり低かった。2x、30HTコードの径が小さいため
に、良好な接着の限界内において、1c7n当り9.4
5本という高い総本数(end count )が可能
になった点に注目する必要がある。さらに、2X、30
HTに対する総本数(the end count )
は、リベットの減少のため罠、必要なゴム対コード接着
を失うことなしに1crn当り11.02本の高さまで
増大しうろことがわかった。
最初に、従来のタイヤコード鋼を用いて、0、38 m
inまでの径の2本撚りフィラメントのコードについて
試験してみたところ、該コードは、該コードの充分な引
張強度を与えるKは十分な大きい径を有していたが、複
合材料の疲れ寿命に欠けるため不適当であることがわか
った。2本高張力鋼線フィラメントから構成される新規
な強化コードは、第2表に示されるよう忙コードの必要
な引張強さに加えて、複合材料の疲れ寿命を増大させる
ことがわかり、0.34 atm未満のフィラメント径
が疲れ寿命についての要求を満足するものであることが
わかった。
inまでの径の2本撚りフィラメントのコードについて
試験してみたところ、該コードは、該コードの充分な引
張強度を与えるKは十分な大きい径を有していたが、複
合材料の疲れ寿命に欠けるため不適当であることがわか
った。2本高張力鋼線フィラメントから構成される新規
な強化コードは、第2表に示されるよう忙コードの必要
な引張強さに加えて、複合材料の疲れ寿命を増大させる
ことがわかり、0.34 atm未満のフィラメント径
が疲れ寿命についての要求を満足するものであることが
わかった。
第 2 表
限界領域における「ベルト」
複合材料の引張疲れ抵抗
A B C補強材
2+2 25 2+2 25 2 ’30H
TX、 X、
X。
2+2 25 2+2 25 2 ’30H
TX、 X、
X。
マトリックス 複合材料I 複合材料「 複合材
料■総本数(本/crrL) 7.87
7.87 9.45最大輪転荷重(MPA)
16.9 16.9 16.9(lb
Z幅) #破断時論転数 185.910 218,51
0 2,000,000す178.540
イクルで破損 なし 註)10サイクル/秒の輪転数を用いた。
料■総本数(本/crrL) 7.87
7.87 9.45最大輪転荷重(MPA)
16.9 16.9 16.9(lb
Z幅) #破断時論転数 185.910 218,51
0 2,000,000す178.540
イクルで破損 なし 註)10サイクル/秒の輪転数を用いた。
さらに、同じ径および構造の、高張力鋼線でできた強化
コードは、低炭素含有率の、従来のタイヤコード用鋼線
でできたものに比べて、同等のモジュラス値に対して重
量が低かった。例えば、2+2x、25高張力コードの
重量は、従来のタイヤコード用鋼の2+2x、25コー
ドのそれより4チ低い。
コードは、低炭素含有率の、従来のタイヤコード用鋼線
でできたものに比べて、同等のモジュラス値に対して重
量が低かった。例えば、2+2x、25高張力コードの
重量は、従来のタイヤコード用鋼の2+2x、25コー
ドのそれより4チ低い。
一定の線系(system)について、2本撚りフィラ
メントは、マルチフィラメントコードの可撓性を有する
、最も軽く、かつ最も簡単な構造を提供する。タイヤベ
ルト補強材用として必要な引張強さを提供するのに充分
な径を有する単一フィラメントを用いると1ベルト複合
材に必要な疲れ寿命を与える可撓性に欠けることがわか
った。
メントは、マルチフィラメントコードの可撓性を有する
、最も軽く、かつ最も簡単な構造を提供する。タイヤベ
ルト補強材用として必要な引張強さを提供するのに充分
な径を有する単一フィラメントを用いると1ベルト複合
材に必要な疲れ寿命を与える可撓性に欠けることがわか
った。
好ましい実施態様におけるコード、すなわち2本フィラ
メントコードのフィラメント径が0、34 axを超え
ると、該コードのテーパー曲げ剛性が同様のコード径を
有する従来の鋼線補強材のそれから著しく外れることが
実験的に認められた。
メントコードのフィラメント径が0、34 axを超え
ると、該コードのテーパー曲げ剛性が同様のコード径を
有する従来の鋼線補強材のそれから著しく外れることが
実験的に認められた。
上記の結果は、0.34 mlL未満の個々のフィラメ
ント径を有する、2本高張力鋼線フィラメントよシ構成
される新規な金属コードが曲げ剛性およびコード重量の
点でベルト補強材用として好ましい選択であることを示
唆している。より詳しくは、2 30HTコードは、直
接従来のX+ るが、それぞれ従来の2X、3o鋼コードおよび2+2
x、25に比べて重量が低く、断面積が小さい点に注目
する必要がある(第3表参照)。
ント径を有する、2本高張力鋼線フィラメントよシ構成
される新規な金属コードが曲げ剛性およびコード重量の
点でベルト補強材用として好ましい選択であることを示
唆している。より詳しくは、2 30HTコードは、直
接従来のX+ るが、それぞれ従来の2X、3o鋼コードおよび2+2
x、25に比べて重量が低く、断面積が小さい点に注目
する必要がある(第3表参照)。
第 3 表
鋼コード補強材の相対重量
構成 相対重量
2.30HT 882x、3
2)(T 904X、25
942+2x、25HT
962+2X、25 1
00 2+2,28HT 1002+2x、2
8 104 2+7x、22++ 100註)相対重
量の計算は、線補強材および該線の頂部および底部上の
厚さ1111にのゴム断熱材の重量に基づくものである
。
2)(T 904X、25
942+2x、25HT
962+2X、25 1
00 2+2,28HT 1002+2x、2
8 104 2+7x、22++ 100註)相対重
量の計算は、線補強材および該線の頂部および底部上の
厚さ1111にのゴム断熱材の重量に基づくものである
。
同様なコード径の従来の構成、例えば2+2 25X。
に比べて、本発明の2本フィラメントコード例えば2
30)(Tの切断端部は、フレア(flare)X。
30)(Tの切断端部は、フレア(flare)X。
と呼ばれるような、切断されたところで、よシ分離し易
い傾向があることもわかった(第4表参照)。
い傾向があることもわかった(第4表参照)。
コードの切断端部でのフィラメント分離が増大する傾向
があるため、ベルトへりにおいて、ゴムマトリックスの
局部領域にわたる拘束を増大させることができる。
があるため、ベルトへりにおいて、ゴムマトリックスの
局部領域にわたる拘束を増大させることができる。
第 4 表
切断1分後のフレア長さく mm )
2+2x、25 2.30 HT前記の好ま
しい実施態様のベルトパッケージのさらに予期しない結
果の中には、一般に軽いベルト中の小さな径のコードで
はタイヤベルト補強材の剛性が低下するものであるが、
同様の2+2x、25 コード強化ベルトパッケージに
比べてベルト剛性が2〜6%増大することがあげられる
。初期の実験データによれば、前記の好ましい態様のベ
ルトは、タイヤのより好ましい乗り(ride )特性
を提供すると共にタイヤのノ・ンドリンク特性をも改善
することが示されている。
しい実施態様のベルトパッケージのさらに予期しない結
果の中には、一般に軽いベルト中の小さな径のコードで
はタイヤベルト補強材の剛性が低下するものであるが、
同様の2+2x、25 コード強化ベルトパッケージに
比べてベルト剛性が2〜6%増大することがあげられる
。初期の実験データによれば、前記の好ましい態様のベ
ルトは、タイヤのより好ましい乗り(ride )特性
を提供すると共にタイヤのノ・ンドリンク特性をも改善
することが示されている。
ライド(ride )は、フープ剛性と関連する性質で
あシ、ノ・ンドリングはベルト剛性と関連するものであ
って、柔軟なライドは、一般により好ましいハンドリン
グ、すなわち剛いベルトを犠牲にして得られるものであ
るけれども、本発明のベルトパッケージにおいては、柔
軟なライドと改善されたハンドリングとが共に達成され
た。
あシ、ノ・ンドリングはベルト剛性と関連するものであ
って、柔軟なライドは、一般により好ましいハンドリン
グ、すなわち剛いベルトを犠牲にして得られるものであ
るけれども、本発明のベルトパッケージにおいては、柔
軟なライドと改善されたハンドリングとが共に達成され
た。
より小さい径のコードにおける、1cm当りシ9.45
本という好ましいベルト態様総本数においてさえも、同
様の2+2x、25コ一ド強化ベルトに比べて、異物に
よるタイヤの侵入に対する抵抗の尺度である、より大き
なプランジャーエネルギーが得られることが認められる
。
本という好ましいベルト態様総本数においてさえも、同
様の2+2x、25コ一ド強化ベルトに比べて、異物に
よるタイヤの侵入に対する抵抗の尺度である、より大き
なプランジャーエネルギーが得られることが認められる
。
最後に、第6表のデーダを得るために、下記の通り、「
同じ呼称コード間間隔」、しかし異なる「コード径」お
よび「コード容量含有率」を用いて、一連のベルト複合
材料を製造した。
同じ呼称コード間間隔」、しかし異なる「コード径」お
よび「コード容量含有率」を用いて、一連のベルト複合
材料を製造した。
「コード構成」および「コード総本数」の変動は、はぼ
同一の[呼称コード間間隔、すなわち0、457〜0.
508 mmを維持するように行なつt二 。
同一の[呼称コード間間隔、すなわち0、457〜0.
508 mmを維持するように行なつt二 。
第 5 表(コード複合材料)
総本数 間 隔 コード径 コード容量2
22HT 11.02 0.457
0.432 8X。
22HT 11.02 0.457
0.432 8X。
2 25HT 10.24 0.483
0.508 9X。
0.508 9X。
2x、30HT 9.45 0.457
0.610 122x、35HT
8.66 0.457 0.711
152X、38HT 7.87 0.5
08 0.762 164x、25HT
9.45 0.457 0.610
174x、25HTコ一ド複合材料と比べて、
2,30HTコード複合材料は、同じ「呼称コード径
」および「呼称コード間間隔」にも拘らず、はるかに低
い「コード容量含有率」を有する。以下の結論が輪転試
験の初期の結集から遵六出されふ7はぼ同一の[呼称コ
ード間間隔J(0,347〜0、40 s myx )
を有する、すべての「ベルト」複合材料は、最大輪転応
力が限界値、すなわち臨界荷重を超えると、「疲れ寿命
」について非常に類似したプロフィルを示ス。
0.610 122x、35HT
8.66 0.457 0.711
152X、38HT 7.87 0.5
08 0.762 164x、25HT
9.45 0.457 0.610
174x、25HTコ一ド複合材料と比べて、
2,30HTコード複合材料は、同じ「呼称コード径
」および「呼称コード間間隔」にも拘らず、はるかに低
い「コード容量含有率」を有する。以下の結論が輪転試
験の初期の結集から遵六出されふ7はぼ同一の[呼称コ
ード間間隔J(0,347〜0、40 s myx )
を有する、すべての「ベルト」複合材料は、最大輪転応
力が限界値、すなわち臨界荷重を超えると、「疲れ寿命
」について非常に類似したプロフィルを示ス。
同じ「コード間間隔」では、大きい径のコードの使用に
よる、「コード容量含有率」の増大は、ベルト複合材料
の疲れ抵抗の僅かで限界的な改善を意味している。しか
しながら、その差は、該データが広範囲のものであるた
め顕著なものではない。
よる、「コード容量含有率」の増大は、ベルト複合材料
の疲れ抵抗の僅かで限界的な改善を意味している。しか
しながら、その差は、該データが広範囲のものであるた
め顕著なものではない。
2.30HTコードによって強化されたベルト複合材料
は、同じ「コード間間隔」で、より大きいかまたはより
小さい「呼称コード径」の2本フィラメントコードによ
り強化された複合材料より、明らかに高い「半−無限疲
れ寿命に対する限界輪転応力」、すなわち臨界荷重を有
することがわかる(第6表)。
は、同じ「コード間間隔」で、より大きいかまたはより
小さい「呼称コード径」の2本フィラメントコードによ
り強化された複合材料より、明らかに高い「半−無限疲
れ寿命に対する限界輪転応力」、すなわち臨界荷重を有
することがわかる(第6表)。
2 30HT線(9,4s本/cI!L)によって強化
X。
X。
されたベルト複合材料は、同じ「呼称コード径」および
「呼称コード間間隔」しかしはるかに低い「ゴムマトリ
ックス容量」を有する4x、25HT線(9,45本/
crrL)によって強化された複合材料より高い「半
−無限疲れ寿命に対する限界輪転応力」すなわち臨界荷
重を有している(第6表)。
「呼称コード間間隔」しかしはるかに低い「ゴムマトリ
ックス容量」を有する4x、25HT線(9,45本/
crrL)によって強化された複合材料より高い「半
−無限疲れ寿命に対する限界輪転応力」すなわち臨界荷
重を有している(第6表)。
上記の事実は、従来の4本−フィラメントコードに対す
る、すぐれた「ベルトへり持続性」を達成するにあたり
ベルト補強材としての2本−フィラメントコードの利点
を再確認するものである。2,30HT強化ベルト複合
材に対する臨界荷重のより高い限界値は、「切断端部の
フレア」を達成する、2本−フィラメントコードのより
大きな傾向によるものと云える。
る、すぐれた「ベルトへり持続性」を達成するにあたり
ベルト補強材としての2本−フィラメントコードの利点
を再確認するものである。2,30HT強化ベルト複合
材に対する臨界荷重のより高い限界値は、「切断端部の
フレア」を達成する、2本−フィラメントコードのより
大きな傾向によるものと云える。
好ましい実施態様が、ここで2グライベルトとして記載
されたけれども、本発明は2プライよ゛シ多いプライを
有する、タイヤ用ベルトならびに多プライの他の製品に
も適用できる。前記したように、本発明の単一プライで
も従来のプライと共に用いるのに有用であり、さらに単
一プライも、単一プライ補強材としてタイヤまたは他の
製品にi番用いるのに有用である。本発明の補強材は、
説明された特定の実施態様に限定されるものではなく、
また好ましい2本フィラメント実施態様に必ずしも限定
されるものではなく、むしろ疲れ寿命に対する必要な可
撓性、および横方向および平面支持体に対する剛性と共
に特性の高引張モジュラスを有する高張力鋼フィラメン
トを用いる、より細い径のマルチフィラメントコードも
本発明の範囲内にあるものである。
されたけれども、本発明は2プライよ゛シ多いプライを
有する、タイヤ用ベルトならびに多プライの他の製品に
も適用できる。前記したように、本発明の単一プライで
も従来のプライと共に用いるのに有用であり、さらに単
一プライも、単一プライ補強材としてタイヤまたは他の
製品にi番用いるのに有用である。本発明の補強材は、
説明された特定の実施態様に限定されるものではなく、
また好ましい2本フィラメント実施態様に必ずしも限定
されるものではなく、むしろ疲れ寿命に対する必要な可
撓性、および横方向および平面支持体に対する剛性と共
に特性の高引張モジュラスを有する高張力鋼フィラメン
トを用いる、より細い径のマルチフィラメントコードも
本発明の範囲内にあるものである。
特許法の規定にしたがって、強化複合材料構造物の主要
部および操作法(モード)について説明し、最良の実施
態様を示すものと考えられるものについて説明し、記載
した。しかしながら、本発明は、その精神または請*−
の範囲からである。
部および操作法(モード)について説明し、最良の実施
態様を示すものと考えられるものについて説明し、記載
した。しかしながら、本発明は、その精神または請*−
の範囲からである。
第1図は、荷重および無荷重条件でのコードとゴムとの
複合材料の略図であり、第2図は本発明の複合材料構造
物を有するベルトパッケージを示すための斜視図であシ
、第3図および第4図はコードにおいて、相互に半層長
離れている点における本発明の実施態様によるコードの
断面図である。
複合材料の略図であり、第2図は本発明の複合材料構造
物を有するベルトパッケージを示すための斜視図であシ
、第3図および第4図はコードにおいて、相互に半層長
離れている点における本発明の実施態様によるコードの
断面図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、二層のコードを有するタイヤベルト用エラストマー
の強化プライであつて、各コードが2本の径0.30m
m単一フィラメントでできており、該フィラメントが炭
素含有率0.82重量%の鋼でできており、各コード層
がプライの補強材の方向に対して横方向に一定の間隔を
置いて配設され、タイヤの移行方向に対して23°の角
度で配列された1cm当り9.45本のコードを有し、
かつ相互に交差するように両層が配列されていることを
特徴とするエラストマーの強化プライ。 2、該コードが10〜16mmの層長を有することをさ
らに特徴とする特許請求の範囲第1項記載の強化プライ
。 3、該コードの径が0.60mmであることをさらに特
徴とする特許請求の範囲第1項または第2項記載の強化
プライ。 4、1cm当りコード9.45〜11.02本の範囲を
有するコードの横方向間隔および18°〜28°のコー
ド角度範囲をさらに特徴とする特許請求の範囲第1項ま
たは第2項記載の強化プライ。 5、2本撚りフィラメントのコードを有する、タイヤ用
エラストマー強化プライであつて、各フィラメントは炭
素含有率0.7〜0.90重量%の鋼からつくられた0
.34mm未満の径を有し、該プライがその補強材の方
向に対して横方向に一定の間隔を置いて横方向に配設さ
れた1cm当り少くとも8.66本のコードを有するこ
とを特徴とするエラストマー強化プライ。 6、該コード径が0.25〜0.68mmの範囲にある
ことをさらに特徴とする特許請求の範囲第1項、第2項
または第5項記載の強化プライ。 7、該フィラメント径が0.30mmであることをさら
に特徴とする特許請求の範囲第1項または第5項記載の
強化プライ。 8、該コードがフィラメント径の20〜100倍の層長
を有することをさらに特徴とする特許請求の範囲第5項
記載の強化プライ。 9、該コードの層長が10〜16mmであることをさら
に特徴とする特許請求の範囲第5項記載の強化プライ。 10、エラストマー本体、および径0.25〜0.68
mmの、複数の個々の撚りフィラメント強化コードより
なり、該コードが該エラストマー本体中、1cm当りコ
ード8.66〜11.02本の割合で横方向に一定の間
隔を置いて配設されており、該エラストマー本体が12
0MPaを超えるモジユラスを有することを特徴とする
強化複合材料構造物。 11、該各コードがフィラメント径の20〜100倍の
層長を有することをさらに特徴とする特許請求の範囲第
10項記載の複合材料構造物。 12、該コードが2本の単一フィラメントよりなること
をさらに特徴とする特許請求の範囲第10項記載の強化
複合材料構造物。 13、該フィラメントが、0.34mm未満の径を有す
ることをさらに特徴とする特許請求の範囲第10項また
は第12項記載の強化複合材料構造物。 14、該コードの層長が14mmであることをさらに特
徴とする特許請求の範囲第1、2、5、8、9、10ま
たは11項記載の強化複合材料構造物。 15、エラストマー本体および複数の、個々の撚りフィ
ラメント強化コードよりなり、該コードが60グラム未
満のテーパー剛性を有し、該プライが19.8MPaを
超える臨界荷重および11.0%を超えない臨界歪を有
することを特徴とする強化複合材料構造物。 16、該臨界荷重が19.8〜23.8MPaの範囲に
あることをさらに特徴とする特許請求の範囲第15項記
載の強化複合材料構造物。 17、該臨界歪が9.0〜11.0%の範囲にあること
をさらに特徴とする特許請求の範囲第15項記載の強化
複合材料構造物。 18、エラストマー本体および複数の、個々の撚りフィ
ラメント強化コードよりなり、該コードが60グラム未
満のテーパー剛性、190GPaを超えるモジユラスお
よび0.34mm未満のフィラメント径を有することを
特徴とする強化複合材料構造物。 19、該コードが0.68mm未満の径を有することを
さらに特徴とする特許請求の範囲第18項記載の強化複
合材料構造物。 20、エラストマー本体および複数の、個々の撚りフィ
ラメント強化コードよりなり、該コードが0.34mm
未満のフィラメント径および190GPaを超えるコー
ドモジユラスを有し、該プライが16.9MPaの最大
荷重および10サイクル/秒の回転速度で、2,000
,000サイクル以上に耐えうることを特徴とする強化
複合材料構造物。 21、エラストマー本体および2本撚りフィラメントの
コードよりなり、該コードが平面内に相互に平行に一定
の間隔を置いて配設され、コードの長さに沿つて半層長
だけ離れている、コード上の点間で、1.94の実際の
リベット対呼称上リベットの比で該構造物を形成し、コ
ード径の0.53倍の呼称リベットにおいて、満足すべ
きゴム−コード接着を有することを特徴とする強化複合
材料構造物。 22、該コードが、その端部切断1分後、8nmの平均
フレア長さを有することをさらに特徴とする特許請求の
範囲第1、5、10、15、18または21項記載の強
化プライおよび構造物。 23、エラストマー本体および複数の、個々の撚り2本
フィラメント強化コードよりなり、各フィラメントの径
が0.25〜0.35mmの範囲にあることを特徴とす
る強化複合材料構造物。 24、該コードが、該エラストマー本体中、1cm当り
8.66〜11.02本の割合で、横方向に一定の間隔
を置いて配設されていることをさらに特徴とする特許請
求の範囲第23項記載の強化複合材料構造物。 25、該フィラメントが0.30mmの径を有すること
をさらに特徴とする特許請求の範囲第24項記載の強化
複合材料構造物。
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