JPWO2016017655A1 - ゴム物品補強用スチールコード - Google Patents

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Abstract

タイヤに適用した際においてさらなる耐カット性の向上を図ることができるゴム物品補強用スチールコードを提供する。複数本のスチールフィラメント１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層撚り構造を有する複数本のシースストランド１２とからなり、シースストランドが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である。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の断面積の総和Ｓ１と、コアストランドを構成するすべてのフィラメントの断面積の総和Ｓとの比Ｓ１／Ｓが０．６９〜０．７４であって、かつ、シースストランドの強力の総和Ｐｓとコード全体の強力Ｐとの比Ｐｓ／Ｐが、０．８１〜０．８５である。

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、複数本のスチールフィラメントを撚り合わせた層撚り構造を有するストランドが、複数にて撚り合わされてなる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、コアストランドの最外層シースを構成する最外層シースフィラメントの径ｄｃ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の径ｄｓとの比ｄｃ／ｄｓを１．０５〜１．２５とすることで、最外層フィラメントの先行破断の発生を防止して、コード強力を向上する技術が開示されている。
特開２００９−２９９２２３号公報（特許請求の範囲等）
建設車両等に用いられるタイヤにおいては、岩等の鈍的または鋭的な突起物に対する耐性、すなわち、耐カット性についても重要となる。複撚り構造のコードにおいて耐カット性を高めるためには、シースストランドの締め付けに対するコアストランドの耐性を向上することが考えられ、特許文献１に記載されているような技術も知られている。
しかしながら、近年のさらなるタイヤ高性能化の要請の下、耐カット性についても、より向上したタイヤの実現が求められている。
そこで本発明の目的は、タイヤに適用した際においてさらなる耐カット性の向上を図ることができる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複数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の断面積の総和Ｓ１と、該コアストランドを構成するすべてのフィラメントの断面積の総和Ｓとの比Ｓ１／Ｓが０．６９〜０．７４であって、かつ、前記シースストランドの強力の総和Ｐｓとコード全体の強力Ｐとの比Ｐｓ／Ｐが、０．８１〜０．８５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、前記シースストランドの本数は、好適には７〜９本とする。また、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。さらに、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。
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、タイヤに適用した際においてさらなる耐カット性の向上を図ることができる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。
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。図示するように、本発明のコードは、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７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本の第１シースフィラメント１ｂ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１ｃ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。
本発明においては、コアストランド１１の最外層シースを構成する最外層シースフィラメント１ｃの断面積の総和Ｓ１と、コアストランド１１を構成するすべてのフィラメントの断面積の総和Ｓとの比Ｓ１／Ｓが０．６９〜０．７４であって、かつ、シースストランド１２の強力の総和Ｐｓとコード全体の強力Ｐとの比Ｐｓ／Ｐが、０．８１〜０．８５である点が重要である。シースストランドがコアストランドを締め付けることに起因してコアストランドの最外層フィラメントが先行破断することが、コードの耐せん断性が低下する要因であることから、この先行破断の発生を防止するためには、シースストランドの締め付け力を低減すること、および、コアストランドの最外層フィラメントの耐せん断性を向上することが考えられる。ここで、シースストランドがコアストランドを締め付ける応力の大きさは、シースストランドの強力の大きさに比例し、コアストランドの最外層フィラメントの耐せん断性は、コアストランドの最外層フィラメントの総断面積の大きさに依存する。そこで、本発明においては、シースストランド１２の総強力がコード強力に占める比率を比較的低い０．８１〜０．８５の範囲としてシースストランドの締め付け力の低減を図るとともに、コアストランドの最外層フィラメントの総断面積が全フィラメント断面積に占める比率を比較的高い０．６９〜０．７４の範囲として、コアストランドの最外層フィラメントの耐せん断性の向上を図っている。これにより、コード全体の耐せん断性を、従来になく高めることが可能となった。
上記比Ｓ１／Ｓの値は、０．６９〜０．７４とすることが必要であり、好ましくは０．７１〜０．７３の範囲内である。Ｓ１／Ｓの値が０．６９より小さいと、コアストランドの最外層フィラメントの先行破断を防止することができない。一方、Ｓ１／Ｓの値が０．７４より大きいと、コアストランドの最外層シース内部のフィラメントが細くなりすぎて、先行破断するおそれがある。また、上記比Ｐｓ／Ｐの値は、０．８１〜０．８５とすることが必要であり、好ましくは０．８１〜０．８３の範囲内である。Ｐｓ／Ｐの値が０．８５より大きいと、コアストランドを締め付ける応力が大きいために、コードの耐せん断性が低下する。一方、Ｐｓ／Ｐの値が０．８１より小さいと、シースストランド自体の耐せん断性が低下する。なお、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の断面積の総和Ｓ１の絶対値は、コード径等にもよるが、高い耐せん断性を確保する観点から、好適には１．３３ｍｍ２以上であり、例えば、１．６０〜１．９０ｍｍ２とすることができる。
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３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。
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耐え得る十分に強いコアストランドとすることができ、コードの耐カット性をより向上することができる。
また、本発明のコードにおいては、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。コアストランド内において、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、コアストランドを構成する各フィラメントをすべて同径とすることが好ましい。同様に、図示するように、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１１を構成する各フィラメントのうち、コアフィラメント１ａおよび第１シースフィラメント１ｂ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を第１シースフィラメント１ｂ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１ａおよび第１シースフィラメント１ｂ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、耐カット性に優れることから、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、コアストランドの最外層シースを構成する最外層シースフィラメントの断面積の総和Ｓ１と、コアストランドを構成する全フィラメントの断面積の総和Ｓとの比Ｓ１／Ｓ、および、シースストランドの強力の総和Ｐｓとコード全体の強力Ｐの比Ｐｓ／Ｐを変えて、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。
Figure 2016017655
Figure 2016017655
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、比Ｓ１／Ｓおよび比Ｐｓ／Ｐが所定の範囲を満足する各実施例のコードにおいては、耐せん断性が向上されていることが明らかである。
１，２ スチールフィラメント
１ａ，２ａ コアフィラメント
１ｂ 第１シースフィラメント
１ｃ 第２シースフィラメント（最外層シースフィラメント）
２ｂ シースフィラメント
３ スパイラルフィラメント
１１ コアストランド
１２ シースストランド

Claims (5)

  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複数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の断面積の総和Ｓ１と、該コアストランドを構成するすべてのフィラメントの断面積の総和Ｓとの比Ｓ１／Ｓが０．６９〜０．７４であって、かつ、前記シースストランドの強力の総和Ｐｓとコード全体の強力Ｐとの比Ｐｓ／Ｐが、０．８１〜０．８５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の本数が７〜９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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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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