JPWO2010082666A1 - ゴム物品補強用スチールコードおよび空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

コード軸方向の強力を低下させることなく、かつ径方向の厚みを増すことなく、カット性に対する耐久を向上させたゴム物品補強用スチールコード、およびこのゴム物品補強用スチールコードを補強材として適用した建設車両用タイヤを提供する。複数本の素線を撚り合わせた１本のコアストランド（１）の周りに、複数本の素線を撚り合わせた複数本のシースストランド（２）を撚り合わせてなるゴム物品補強用スチールコードにおいて、コアストランド（１）が４層撚り構造からなり、かつスチールコード径が５ｍｍ以上である。また、本発明の空気入りタイヤは、カーカスのクラウン部のタイヤ径方向外側に並置配列されたコードを積層間で交差させて配置してなる６層のベルト層からなるベルトを有し、上記ゴム物品補強用スチールコードを第３ベルト層および第４ベルト層に適用したものである。

Description

本発明は、ゴム物品補強用スチールコードおよび空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、輸送車両または建造機械のような重車両に装着される重荷重用タイヤに好適に適用されるゴム物品補強用スチールコードおよび当該重荷重用タイヤに関する。

建設車両用タイヤは大規模土木工事現場や鉱石採掘場で供用される大型ダンプカーなどに装着され、荒れた地表上で重い負荷の下に過酷な稼働条件が課される。すなわち、荒れ地走行を使命とする建設車両用タイヤは、路面からの入力が大きい上、元来重荷重が負荷されるため、そのカーカスやベルトなどの各補強層に使用するスチールコードには高い引張り強さ（切断荷重）が要求される。

そのため、これら補強層には複数本の素線を撚り合わせた１本のコアストランドの周りに、複数本の素線を撚り合わせたシースストランド数本を撚り合わせてなる、例えば、７×（３＋９）構造や７×（３＋９＋１５）構造などの、いわゆる複撚り構造のスチールコード（例えば、特許文献１、２）や、３＋８＋１３＋１８の４層撚り構造のスチールコード（特許文献３、４）が広く用いられている。

また、建設車両用タイヤは、荒れた地表面に対し重い負荷が課せられる結果として、外傷を受ける機会が多く、これに対し補強材としてのコードには太い径のものを用いるか、単位面積当たりのコード引張り破断強力を高くする、いわゆる高抗張力鋼を適用するなど、コード軸方向の引張り破断強度を高くする対応がなされている。

特開２０００−１９２３７９号公報 特開２００２−３０５８６号公報 特開平０４−１８１８２号公報 特開平０４−１８１８３号公報

しかしながら、これまでの重荷重用タイヤの補強材としてのスチールコードは、次のような状況下において、必ずしも満足の得られるものではなかった。即ち、荒地走行を強いられる重荷重用タイヤのベルト層、特にインナー側に最も近いベルト層は比較的鈍的な突起物を踏んだ場合、大きく曲げられ、補強用スチールコードはコード軸方向引張り入力で先行的にコード破断をきたすことが多く見られた。一方、比較的鋭的な突起物を踏んだ場合には、局所的に曲げられ、突起物からのせん断力により、特にトレッド側に最も近いベルト補強層より、やはりコード破断をきたすことが多く見られた。

このようなことから、建設車両用タイヤに補強材として適用するスチールコードには、コードの軸方向の引張り強さと、せん断方向の強さの両方が求められている。また、ベルト層が厚い場合、突起物を踏んで曲げられる時、インナー側のベルトコードは曲げの外側に位置するので、切断伸度に至る引張り入力が容易に入り易くなるため、ベルト層をできるだけ薄くすることが求められている。

そこで、本発明の目的は、コード軸方向の強力を低下させることなく、かつ径方向の厚みを増すことなく、すなわち、タイヤ重量を増加させることなく、鈍的および鋭的な突起物を踏んだ場合に、切り目および穿孔などいわゆるカット性に対する耐久を向上させたゴム物品補強用スチールコード、およびこのゴム物品補強用スチールコードを補強材として適用した建設車両用タイヤを提供することにある。

本発明者は、上記課題を解決するために、従来は、製造設備が巨大化してしまうという短所を有していた４層撚り構造のスチールコードについて鋭意検討した結果、上記課題を解消す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、複数本の素線を撚り合わせた１本のコアストランドの周りに、複数本の素線を撚り合わせた複数本のシースストランドを撚り合わせてな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が４層撚り構造からなり、かつ、スチールコード径が５ｍｍ以上であることを特徴とするものである。

本発明においては、前記シースストランドがコア素線とシース素線とを撚り合わせた少なくとも２層撚り構造からなることが好ましく、また、前記シースストランドの本数が６〜１０本であることが好ましい。

また、本発明の空気入りタイヤは、左右一対のビード部間に跨ってトロイド状に延びるラジアル配列コードによるプライから成るカーカスを骨格とし、該カーカスのクラウン領域のタイヤ径方向外側に配置されたベルトを有し、該ベルトが、並置配列されたコードを積層間で交差させて配置してなる６層のベルト層からなる空気入りタイヤにおいて、
前記ベルトの第３ベルト層および第４ベルト層を構成するコードが、本発明のゴム物品補強用スチールコードであることを特徴とするものである。

本発明によれば、コード軸方向の強力を低下させることなく、かつ径方向の厚みを増すことなく、カット性に対する耐久を向上させたゴム物品補強用スチールコード、およびこのゴム物品補強用スチールコードを補強材として適用した建設車両用タイヤを提供することができる。

本発明のスチールコード断面図である。 実施例１のスチールコード断面図である。 実施例２のスチールコード断面図である。 従来例２のスチールコード断面図である。 実施例３のスチールコード断面図である。 実施例４のスチールコード断面図である。 本発明の一例の建設車両用タイヤの断面図である。

以下、本発明の実施の形態につき具体的に説明する。
図１に示す本発明の好適例のスチールコードでは、１本のコアストランド１の周りに、６本のシースストランド２が撚り合わさっている。また、このコードの外周にはラッピング素線３がコード外周に沿って螺旋状に巻回されている。

本発明においては、コアストランド１は４層撚り構造からなることが肝要である。本発明のコードを補強材としてタイヤに適用した際、コアストランド１を４層撚り構造とすることで、比較的鋭的な突起物を踏んだ際のせん断力に対する耐せん断性と耐カット性を確保することができ、かつ、タイヤ重量増加を抑制することができる。コアストランド１が４層未満である場合、単位断面積当たりのスチール量が少なくなるため、十分な引張り強力が得難くなり、鈍的な突起物を踏んだ場合の曲げ引張り入力に対して十分な強力を発揮せず、耐カット性が低下してしまうとともに、耐せん断性も低下してしまう。一方、コアストランド１が４層を超えると、タイヤ重量が増加してしまう。図示例では、３＋９＋１５＋２１の撚り構造である。また、本発明においては、シースストランド２はコア素線とシース素線とを撚り合わせた少なくとも２層撚り構造からなることが好ましい。図示例では、３＋９＋１５の３層撚り構造である。

また、本発明においては、コアストランド１を４層撚り構造とし、コアストランド径を大きくして、スチールコード径を５ｍｍ以上とすることも肝要である。スチールコード径が５ｍｍ未満であると、本発明のスチールコードをタイヤの補強材として用いた場合、強度を確保することができず、耐カット性の向上が望めない。また、耐せん断性も十分に得ることができない。上記効果を良好に確保し、かつ、ベルト層の厚みを増加させないという観点から、スチールコード径は、５〜８ｍｍであることが好ましい。

本発明においては、シースストランドの本数が６〜１０本であることが好ましい。コアストランドの周りのシースストランド巻き付け本数が６本未満の場合、コード断面積に対して良好な引張り強力が得難くなる。一方、シースストランドの巻き付け本数が１１本以上の場合シースストランドが細くなり、結果として、シースストランドを構成する素線径が極端に細くなるため、鈍的な突起物を踏んだ場合の曲げ引張り入力で、シースストランドを構成する素線が先行破壊するため、十分な耐カット性を得難くなる。

図２に本発明の他の好適例のスチールコードを示す。このスチールコードでは、コアストランド１が３＋９＋１５＋２１の４層撚り構造を有する。また、このコアストランド１の周りに撚り合わされた６本のシースストランド２は、３＋９＋１５の３層撚り構造を有する。図示例においては、コアストランドを構成する素線の素線径が、シースストランドを構成する素線の素線径よりも小さい。

図３に、更に本発明の他の好適例のスチールコードを示す。このスチールコードでは、コアストランド１が３＋９＋１５＋２１の４層撚り構造を有する。また、このコアストランド１の周りに撚り合わされた１０本のシースストランド２は、３＋９＋１５の３層撚り構造を有する。

また、本発明においては、コアストランドとシースストランドは、それぞれストランド内で線接触し応力集中による破断を避けるため、同方向撚り構造が好ましい。

さらに、本発明においては、ゴム物品の強度を確保するために、使用する素線には炭素含有量は０．８０〜１．００質量％の高抗張力鋼を用いることが好ましい。また、コードの捻じれを抑制し、工場作業性などを確保するためには、コードの外周にラッピング素線３を巻き付けることが好ましい。

さらにまた、各ストランドを構成する素線は、素線径が０．２０〜０．６０ｍｍの範囲にあることが好ましい。各素線の径が０．２０ｍｍ未満では、スチールコードとして十分な引張り強さが得られず、一方、０．６０ｍｍを超えると、当該コードをタイヤに適用した場合に、タイヤ接地面内でのスチールコードの素線の表面歪みが増加して耐疲労性が低下するため、好ましくない。なお、生産性を高めるために、コアストランド、シースストランドで使用する素線はそれぞれ同一線径であることが好ましい。

本発明のスチールコードをベルトの補強材として適用する本発明のタイヤとして、例えば、図７に示す建設車両用タイヤを好適に挙げることができる。この建設車両用タイヤは、１対のビードコア２０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カーカス２１と、このカーカス２１のクラウン部のタイヤ径方向外側に並置配列されたコードを積層間で交差させて配置してなる６層のベルト層からなるベルト２２と、このベルト２２のタイヤ径方向外側に配置したトレッド２３とを具備する。

ここで、６層からなるベルトの第１ベルト層、第２ベルト層はタイヤの径方向へ拡張を防止することを目的として、第３ベルト層、第４ベルト層は大きなカットによるタイヤの破壊防止を目的として、第５ベルト層、第６ベルト層は小さなカットによる腐食防止を目的として順次積層して設けられる。

本発明のタイヤにおいては、かかるベルト２２を構成するベルト層のうち、第３ベルト層２２Ａおよび第４ベルト層２２Ｂを構成するコードが、本発明のゴム物品補強用スチールコードである。これにより、このタイヤコード軸方向の強力を低下させることなく、かつ、タイヤ重量を増加させることなく、鈍的および鋭的な突起物を踏んだ場合における耐カット性を向上させることが可能となる。

以下、本発明を実施例に基づき説明する。
（実施例１〜４、従来例１，２および比較例）
下記の表１に示す種々のスチールコードを製作した。これらスチールコードのコード軸に直交する断面構造について図２〜６に夫々示す。図２は実施例１、図３は実施例２、図４は従来例２、図５は実施例３、図６は実施例４に夫々対応する。尚、スチールコードに使用した素線は炭素含有量０．８２質量％の高抗張力鋼である。これらのスチールコードにつき以下の評価試験をおこなった。

（耐せん断性）
供試スチールコードについてシャルピー衝撃試験機を用い、耐せん断破壊性を評価した。従来例１のスチールコードを１００として指数表示した。数値が大なる程、結果が良好である。

（タイヤ重量）
供試スチールコードをサイズを同じ条件下で５３Ｒ６３の建設車両用タイヤの第３ベルト層および第４ベルト層の補強材として適用し、重量測定を行った。従来例１のタイヤを１００として指数表示した。数値が小なる程、結果が良好である。

（カット受傷数）
供試スチールコードをサイズを５３Ｒ６３の建設車両用タイヤの第３ベルト層および第４ベルト層の補強材として適用した。なお、各タイヤはスチールコードの重量が同等となるように設計した。各タイヤを、ＪＡＴＭＡ規格の標準リムに組み込み建設車両に装着して平均車両速度４０ｋｍ／ｈで１０００時間走行後に、各タイヤの周方向の１／５相当の部分において、スチールコードを適用した各層に達したカット個数を数えた。得られた結果を下記の表１に併記する。

上記表１の評価結果から、実施例１〜４において、いずれもタイヤ重量の増加を招くことなく耐せん断性が向上し、かつカット箇所数が減少していることがわかる。

１ コアストランド
２ シースストランド
３ ラッピング素線
２０ ビードコア
２１ カーカス
２２ ベルト
２２Ａ 第３ベルト層
２２Ｂ 第４ベルト層
２３ トレッド

Claims (4)

1. 複数本の素線を撚り合わせた１本のコアストランドの周りに、複数本の素線を撚り合わせた複数本のシースストランドを撚り合わせてな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が４層撚り構造からなり、かつ、スチールコード径が５ｍｍ以上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. 前記シースストランドがコア素線とシース素線とを撚り合わせた少なくとも２層撚り構造からなる請求項１記載のゴム物品補強用スチールコード。
3. 前記シースストランドの本数が６〜１０本である請求項１記載のゴム物品補強用スチールコード。
4. 左右一対のビード部間に跨ってトロイド状に延びるラジアル配列コードによるプライから成るカーカスを骨格とし、該カーカスのクラウン領域のタイヤ径方向外側に配置されたベルトを有し、該ベルトが、並置配列されたコードを積層間で交差させて配置してなる６層のベルト層からなる空気入りタイヤにおいて、
   前記ベルトの第３ベルト層および第４ベルト層を構成するコードが、請求項１記載のゴム物品補強用スチールコードであることを特徴とする空気入りタイヤ。

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