JPWO2010126084A1 - 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、コード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や穿孔などが生ずる、いわゆるカットに対する耐久性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シースストランド２を巻き付け、コアストランド１がコアフィラメントとシースフィラメントとを撚り合わせた少なくとも３層撚り構造からなる複撚り構造のゴム物品補強用スチールコードである。スチールコードを構成するフィラメントのうち、最も低いフィラメント引張り破断強力ｂｓとスチールコードの引張り破断強力Ｂｃとが次式、ｂｓ／Ｂｃ×１００≧０．６５で表される関係を満足する。

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「コード」および「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、輸送車両や建造機械のような重車両用の空気入りラジアルタイヤに好適に用いられるゴム物品補強用スチールコード、および、それを用いたタイヤに関する。

建設車両用タイヤは、荒れた地表を走行することに加え、重い負荷が課せられることから、建設車両用タイヤ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）が求められる。そのため、これら補強層には、一般に、１本のコアストランドの周りに複数本のシースストランドを撚り合わせた、例えば、７×（３＋９）構造や７×（３＋９＋１５）構造など、いわゆる複撚り構造のスチールコードが用いられている。

また、建設車両用タイヤは、荒れた地表面に接して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いため、これに対して、補強材としてのコードに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度を高くする、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。

ところが、複数本のストランドを撚り合わせた複撚りコードでは、素線の強力の総和に比べて、撚り角に起因する減少のみでは説明できないほどコード強力が低下する場合があり、問題となっていた。この問題に対する対策として、例えば、特許文献１には、一部素線の先行破断を回避して、コード軸方向の強力の低下を抑制する技術が開示されている。

また、特許文献２には、互いに平行に引き揃えて配置した複数本のコアストランドの周りに複数本のシースストランドを撚り合わせた複撚り構造を有するゴム物品補強用スチールコードにおいて、コアストランドの本数およびシースストランドの本数と、シースストランドの撚りピッチおよびシースストランドの径とが、それぞれ所定の関係を満たすものとすることで、タイヤのゴム重量を増加させることなく、かつ、隣接コード間での亀裂の早期伝播を生じさせることなく、耐カット性を向上させる技術が開示されている。

さらに、特許文献３には、コアストランドの周りにシースストランドを撚り合わせた複撚り構造のスチールコードにおいて、コード軸に直交する断面でのコード輪郭形状の最大径に対する最小径の比、および、シースストランドの最外層を構成する素線の径とシースストランドの径との比を、それぞれ所定範囲とすることで、コード軸方向の強力を低下させることなく、耐カット性を向上させる技術が開示されている。

国際公開第０１／０３４９００号パンフレット（特許請求の範囲等） 特開２００２−３３９２７７号公報（特許請求の範囲等） 特開２００６−２２４４０号公報（特許請求の範囲等）

しかしながら、これまでの建設車両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。すなわち、荒地走行を強いられる建設車両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が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、ベルト層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用いるスチールコードには、コード軸方向の引張り強さと、せん断方向の強さとの双方が求められている。また、ベルト層が厚い場合、突起物を踏んだ際の曲げられ時に、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加えられ易くなるため、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、コード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や穿孔などが生ずる、いわゆるカットに対する耐久性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タイヤ、特には建設車両用タイヤを提供することにある。

本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、下記構成とすることにより前記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、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シースストランドを巻き付け、前記コアストランドがコアフィラメントとシースフィラメントとを撚り合わせた少なくとも３層撚り構造からなる複撚り構造のゴム物品補強用スチールコードにおいて、
スチールコードを構成するフィラメントのうち、最も低いフィラメント引張り破断強力ｂｓとスチールコードの引張り破断強力Ｂｃとが次式、
ｂｓ／Ｂｃ×１００≧０．６５
で表される関係を満足することを特徴とするものである。

本発明のゴム物品補強用スチールコードにおいては、スチールコードを構成するフィラメントのうち、最も細いフィラメント径ｄｓとスチールコード径Ｄｃとが次式、
ｄｓ／Ｄｃ×１００≧５．７０
で表される関係を満足することが好ましい。また、１本の前記コアストランドの周りに前記シースストランドが７〜９本巻き付けられていることが好ましい。

また、本発明の空気入りタイヤは、ラジアル配列コードによるプライからなるカーカスと、該カーカスのクラウン部の径方向外側に、並置配列コードが積層間で交差して配置されてなる少なくとも４層のベルトとを備える空気入りタイヤにおいて、
前記ベルトのうち少なくとも２層を構成するコードとして、前記ゴム物品補強用スチールコードが適用されてなることを特徴とするものである。

本発明は、特には、建設車両用タイヤに適用した際に有用である。

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、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、いわゆるカット耐久性を向上させたゴム物品補強用スチールコードおよびタイヤ、特には建設車両用タイヤを実現することが可能となる。

実施例１のゴム物品補強用スチールコードの断面図である。 実施例２のゴム物品補強用スチールコードの断面図である。 従来例１のゴム物品補強用スチールコードの断面図である。 比較例のゴム物品補強用スチールコードの断面図である。 本発明の実施の形態に係る空気入りタイヤを示す幅方向片側断面図である。

以下、本発明の好適実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に、本発明の一好適実施形態に係るゴム物品補強用スチールコードの断面図を示す。図示するゴム物品補強用スチールコードは、１本のコアストランド１の周りに、シースストランド２を撚り合わせ、コアストランド１がコアフィラメントとシースフィラメントとを撚り合わせた少なくとも３層（図示する例ではコアフィラメント：３層、シースフィラメント：２層）撚り構造からなる複撚り構造のゴム物品補強用スチールコードである。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。

図１に示す好適例では、コアストランド１が３＋９＋１５の３層撚りで、また、シースストランド２は３＋９の２層撚り構造を有する。かかるコアストランド１およびシースストランド２の素線径、撚り構造は共に特に制限されるべきものではないが、本発明の所期の目的を達成する上で、好ましくはコアストランド１が３層撚り構造で、シースストランド２が２層撚り構造である。他の好適例としては、コアストランドが３＋９＋１１の３層撚り構造で、シースストランドが３＋８の２層撚り構造を有する場合を挙げることができる。

本発明においては、スチールコードを構成するフィラメントのうち、最も低いフィラメント引張り破断強力ｂｓとスチールコードの引張り破断強力Ｂｃとが次式、
ｂｓ／Ｂｃ×１００≧０．６５、
好ましくは次式、
ｂｓ／Ｂｃ×１００＞０．７０
で表される関係を満足することが肝要である。

かかる引張り破断強力ｂｓと引張り破断強力Ｂｃとが次式、
ｂｓ／Ｂｃ×１００＜０．６５
で表される関係にあると、スチールコードがせん断入力を受けた際、スチールコードが破断する前にフィラメントが先行破断してしまい、結果として必要な耐せん断力を得難くなる。

また、本発明においては、前記複撚り構造のスチールコードを構成するフィラメントのうち、最も細いフィラメント径ｄｓとスチールコード径Ｄｃとが次式、
ｄｓ／Ｄｃ×１００≧５．７０
で表される関係を満足することが好ましく、かかる関係が次式、
ｄｓ／Ｄｃ×１００＜５．７０
で表される関係にあると、やはり必要な耐せん断性が得難くなる。

さらに、１本のコアストランド１の周りにシースストランド２が７〜９本巻き付けられていることが好ましく、このシースストランド２の巻き付け本数が６本以下になると、コード断面積に対して十分な引張り強力が得難くなる。一方、このシースストランド２の巻き付け本数が１０本以上になると、コアストランド１を構成するフィラメント径を極端に太くする必要があるため、スチールコードの曲げ剛性が高くなり、タイヤ等のゴム物品に適用した場合、フィラメントの表面歪が増加して十分な耐疲労性が得難くなる。

さらにまた、コアストランド１とシースストランド２は、それぞれストランド内を線接触とし、応力集中による破断を避けるため、同方向撚り構造とすることが好ましい。

さらにまた、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０．８０〜１．００質量％のいわゆる高抗張力鋼を用いることが好ましい。

図５に、本発明のタイヤの一好適例の片側断面図を示す。図示するタイヤは、ラジアル配列コードによるプライからなるカーカス２２と、そのクラウン部タイヤ半径方向外側に、並置配列コードが積層間で交差して配置されてなる少なくとも４層（図示例では６層）のベルト２４とを備えている。なお、図中の符号２１はビードコアを示し、符号２３はトレッド部を示す。

本発明のタイヤにおいては、ベルト２４のうち少なくとも２層を構成するコードとして、上記本発明のゴム物品補強用スチールコードを適用してなる。これにより、コード軸方向の強力の低下やタイヤ重量の増加なしで、優れたカット耐久性を得ることが可能となる。本発明は、特には建設車両用タイヤに適用した際に有用である。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
下記の表に示す条件に従って、従来例１（図３）、従来例２、実施例１（図１）、実施例２（図２）、実施例３および比較例（図４）のスチールコードを作製した。なお、スチールコードに使用した素線は、いずれも炭素含有量０．８２質量％の高抗張力鋼であった。また、得られたコードを建設車両用タイヤのベルト層に適用した。供試コード及び供試タイヤにつき、以下の評価試験を行った。

（耐せん断破壊性）
これら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。評価は、従来例を１００として指数表示した。数値が大なる程、耐せん断破壊性が良好である。

（タイヤ重量）
各供試タイヤの重量を測定し、従来例１のタイヤを１００として指数表示した。数値が大きい程重量が大きいことを示す。

（カット受傷数）
各供試コードをベルトに適用して試作した各供試タイヤをＴＲＡ規格（アメリカ）の標準リムに組み込み、建設車両に装着して１０００時間走行後、各タイヤの周方向の５分の１相当部分においてベルト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に示す。

前記表１に示す評価結果から、実施例１〜３の供試スチールコードにおいては、従来例および比較例の供試スチールコードに比して、ともに耐せん断破壊性に優れていることがわかる。したがって、本発明により耐カット性を向上させた建設車両用タイヤが得られることが確かめられた。

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
２１ ビードコア
２２ カーカス
２３ トレッド部
２４ ベルト

Claims (5)

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シースストランドを巻き付け、前記コアストランドがコアフィラメントとシースフィラメントとを撚り合わせた少なくとも３層撚り構造からなる複撚り構造のゴム物品補強用スチールコードにおいて、
   スチールコードを構成するフィラメントのうち、最も低いフィラメント引張り破断強力ｂｓとスチールコードの引張り破断強力Ｂｃとが次式、
   ｂｓ／Ｂｃ×１００≧０．６５
   で表される関係を満足することを特徴とするゴム物品補強用スチールコード。
2. スチールコードを構成するフィラメントのうち、最も細いフィラメント径ｄｓとスチールコードの径Ｄｃとが次式、
   ｄｓ／Ｄｃ×１００≧５．７０
   で表される関係を満足する請求項１記載のゴム物品補強用スチールコード。
3. １本の前記コアストランドの周りに前記シースストランドが７〜９本巻き付けられている請求項１記載のゴム物品補強用スチールコード。
4. ラジアル配列コードによるプライからなるカーカスと、該カーカスのクラウン部の径方向外側に、並置配列コードが積層間で交差して配置されてなる少なくとも４層のベルトとを備える空気入りタイヤにおいて、
   前記ベルトのうち少なくとも２層を構成するコードとして、請求項１記載のゴム物品補強用スチールコードが適用されてなることを特徴とする空気入りタイヤ。
5. 建設車両用タイヤである請求項４記載の空気入りタイヤ。

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