JP4097862B2

JP4097862B2 - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP4097862B2
Application number: JP31214299A
Authority: JP
Inventors: 眞一宮崎; 攻戸田
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 1999-11-02
Filing date: 1999-11-02
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2019-11-02
Also published as: JP2001130214A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製造工程を簡素化でき、しかもカーカスコードに用いた金属コードの錆発生、強力低下を軽減した空気入りラジアルタイヤ、特にトラック、バス用空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、空気入りラジアルタイヤ、特にトラック、バス用空気入りラジアルタイヤでは、カーカス層の補強材としてスチールコードが用いられている。トラック、バス用のラジアルタイヤのカーカスは操縦安定性を維持するため、横剛性を高めるとともに、高荷重下での高速走行に伴い、繰返し変形を受けることになるが、カーカスコードは、係る歪曲変形に十分絶える強力と耐久性が要求される。
【０００３】
そして従来、この種のタイヤのカーカスコードとして、７×４、３＋７、３＋８＋１３の単層撚り、あるいは複層撚りの構造が採用されている。これらのコードはスチール素線が相互に密に充填されているため、カーカスゴムに埋設する際、ゴムがスチールコードの内部まで十分浸透しない。したがって、たとえば、走行時に鋭い岩石等でサイドウォール部が損傷を受けた際、その部分から水が浸透し、該部分が起点となってスチールコードの内部の空隙に水分が拡散し、錆が広がっていくことになる。その結果、スチールコードとゴムの接着不良、さらにスチールコードの破断を招来し、タイヤの耐久性を低下させる。
【０００４】
さらに上記スチールコードの構造も複雑であることから製造上も複雑な工程を必要とし、金属コードの製造コストも高くつく。
【０００５】
これらの問題を解決するため、スチール素線の間に隙間が発生するように撚り合わせたいわゆるオープンコードや、スチール素線を型付したものを撚り合わせ、素線間に隙間を形成し、コード内部へのゴムの浸透性を高めたスチールコードが提案されている。しかしながら、これらのスチールコードはスチール素線の型付工程、さらに撚り合わせ工程を必要とし、スチールコードの製造コストが高くなる他、タイヤの成形工程中、スチール素線が相互にばらけ、製品タイヤの均一性および耐久性を損なうことになる。
【０００６】
一方、タイヤの走行時の繰返し変形に伴うコード折れの問題を解決するため、たとえば特開平１０−２９２２７６、特開平１０−２９２２７５に開示されるごとく、無撚りの金属コードが用いられている。これらの技術は無撚りで、コードとして保形されていないため、タイヤの成形工程でコード線材が相互にばらけてしまい、製造工程上問題を生じていた。
【０００７】
また、特開平１１−２１７７６には、無撚りのコードをラッピングワイヤによって結束する例が開示されている。しかし、ラッピングワイヤにより複数本のスチール素線を束ねて保形しているので、ラッピングワイヤによりスチール素線が局部的に擦損されて耐久性低下の一因となっている。コードを緩く束ねると保形性能が低下するなどその擦損の防止には限界がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はコードの製造が簡略化され、しかもゴムとコードの接着性に優れた金属コードをカーカスに用いるものである。それによって、タイヤの製造工程を簡略化し、しかも均一なタイヤの成形を可能とし、金属コードの防錆工程を高めてタイヤの耐久性を一層改善した空気入りラジアルタイヤ、特にトラック、バス用空気入りラジアルタイヤを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は１対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、該カーカスのクラウン部を複数のプライよりなるベルト層で補強した空気入りラジアルタイヤであって、前記カーカスの少なくとも１つのプライは、断面が略円形の複数本の金属素線を撚り合わせることなく引き揃えた束を、融点が５０℃〜２００℃の高分子材料の結束材で保形した金属コードをゴムに埋設したことを特徴とする空気入りラジアルタイヤである。
【００１０】
そして、前記高分子材料は特に低密度ポリエチレン、または中密度ポリエチレン等が用いられる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の空気入りラジアルタイヤのカーカスに用いる金属コードの一実施例の概略図である。金属コード１は金属素線、たとえばスチール素線２を複数本、たとえば２〜１５本、好ましく２〜１０本（図１では５本）撚り合わせることなく束ねて、高分子材料の結束材３で保形している。そしてスチール素線２は型付を施さないまま、または波形状またはスパイラル状等に形成される。図では各素線はすべて同一ピッチの波形状またはスパイラル状に形成されている。さらに、スチール素線の波形状やスパイラル形状を異なる形状で、しかも異なるピッチ位相（ピッチ長さ、ピッチ高さ）のものを必要に応じて任意に組合せることもできる。この場合、スチール素線相互間に一定の空隙が形成されるため、カーカスのコードとして埋設した場合、ゴムの浸透は一層改善され、ゴムと金属コードとの接着力が強化される。
【００１２】
次に、金属コードを構成するスチール素線の断面形状は略円形、すなわち円形、楕円形、、長円形等のものを使用することができる。そして、金属素線の線径は０．１５〜０．３ｍｍのものが好適である。ここで、断面が楕円形、長円形のスチール素線に関しては長径と短径の平均が０．１５〜０．３ｍｍの範囲である。上記線径の範囲とすることにより、カーカスに適度の横剛性を付与し、高速走行時の操縦安定性を維持することができる。なお、スチール素線の線径は上記範囲内で異なるものを複数組合せて使用することも可能である。
【００１３】
次に、金属コードは複数のスチール素線を撚り合わせることなく束ねた後、高分子材料の結束材で保形される。ここで、高分子材料の結束材は、融点が５０℃〜２００℃の、好ましくは熱可塑性樹脂、たとえば低密度ポリエチレン（融点１０２〜１１２℃）、中密度ポリエチレン（融点１１０〜１２０℃）、ポリプロピレン（融点約１６５℃）が使用できる。タイヤは成形後、加硫金型で１５０℃〜２００℃の温度条件下におかれる。したがって、前記高分子材料の結束材はタイヤの成形工程においてはスチール素線が相互にばらけないように保形し、一方加硫条件下で融解し、スチール素線が相互に拘束から解放され、スチール素線の間隙にゴムが浸透しやすくなる。そして結束材の高分子材料は加硫工程で周囲のゴムに拡散する。したがって結束材の融点が２００℃を超えると加硫条件下においても結束材が融解せず十分にゴムが金属コードに浸透せず、所期の効果は期待できない。一方高分子材料の結束材３の融点が５０℃未満の場合、タイヤ製造工程の少しの昇温によっても、結束材３が流動し、保形機能を果たし得ない。結束材３の融点は好ましくは１００℃〜２００℃である。
【００１４】
ここで結束材は、上記高分子材料を、幅５〜２０ｍｍのテープ状としたもの、繊維状のもの、あるいは繊維状材料を複数本撚り合わせてコードとしたもの、紐状のものの他、各種の形状のものが使用できる。
【００１５】
次に、結束材３で複数のスチール素線を保形するには図１のごとく束ねた複数のスチール素線を長手方向に螺旋状に巻回して結束する方法があるが、長手方向に部分的に結束することもできる。
【００１６】
次に、図２に本発明に用いられる金属コードの他の実施例を示す。
図において金属コード１１は金属素線たとえばスチール素線１２のストレート状のものを５本引き揃え、これを撚ることなく束ねている。そして、スチール素線１２の長手方向に所定間隔をおいて結束材３で保形されている。
【００１７】
ここでスチール素線の断面形状、線径は前述の範囲のものが使用され、さらに異径のスチール素線の組合せ、あるいはストレート形状のスチール素線と螺旋状、波状のスチール素線を組合せることができる。
【００１８】
次に本発明の空気入りラジアルタイヤはこれらの金属コードをカーカスに埋設して製造される。
【００１９】
図３は、本発明のトラック、バス用空気入りラジアルタイヤの断面の右半分を示す。図において、トラック、バス用空気入りラジアルタイヤ４は１対のビード部５間でトロイド状に延びるカーカス６を骨格とし、該カーカスのクラウン部を４枚のプライよりなるベルト層７で補強し、さらに、ベルト層７のタイヤ径方向外側にトレッド部８を、さらにカーカス６とその折返し部の間にビードエーペックス９を配置している。そしてカーカスのプライは、前述の金属コードで構成される。金属コードは好ましくは２〜１５本の金属素線で構成されるが、トラック、バス用空気入りラジアルタイヤのカーカスには通常５〜１０本が好適である。カーカスに所定の剛性を付与するにはプライ内での金属コードの打込数を調整する必要があるが、金属コードを構成する素線の本数が少ないと金属コードの間隔が狭くなり、コード間の摩滅あるいはカーカスコード端末６ａを起点としたゴム剥離が生じやすくなる。そして、これが金属コードの隣接相互間で伝播して、カーカス折返し端部でのプライ剥離を誘発する原因となりやすい。
【００２０】
一方、金属素線が１５本を超えると、コードの中心部分まで、ゴムの浸透が、難しくなる。２〜１０本の金属素線で金属コードを構成する場合、カーカス中の金属コードの打込数は５０ｍｍ幅あたり１０〜５５本、好ましくは２０〜４０本である。
【００２１】
なお、金属コードをゴムに埋設するにはトッピング工程を経ることになるが、この工程では、５０℃〜１２０℃のゴムが金属コードに被覆される。この際、前述の結束材が融解し、金属コードを構成する金属素線の空隙にゴムは容易に浸透していく。そして、このようにして得られたカーカスのプライは、その後の作業工程において金属素線相互がばらけるといった支障は生じない。
【００２２】
なお、本発明において、カーカスは埋設される金属コードがタイヤ周方向に対して、７０°〜９０°の方向に配置される少なくとも１枚のプライで構成される。そして、カーカスの内側または外側には、ビード部もしくはサイドウォール部の補強等のため、スチールコード、アラミド繊維コード、ポリエステル繊維コードまたはナイロン繊維コード等の補強層を配置することができる。
【００２３】
さらに、カーカス６とその折返し部の間に配置されるビードエーペックス９は、従来一般に用いられている硬質ゴム、軟質ゴムまたはこれらの組合せで構成することができる。さらにカーカスの折返し上端付近にはゴムと金属との剥離を軽減するため、フィラーを配置することができる。
【００２４】
次に本発明の空気入りラジアルタイヤのベルト層７は４枚のプライで構成されている。従来、トラック、バス用ラジアルタイヤに用いられる構成、たとえばコード角度は通常タイヤ周方向に対して５〜３０°の範囲で積層されるが、カーカスに隣接するプライのコード角度を４０〜７０°とし、他の３枚のコード角度を通常５〜３０°で構成することもできる。ここでベルト層のコードはスチールコード、ガラスファイバの他、これらの無機繊維コードとアラミド繊維コード、ナイロン繊維コードあるいはポリエステル繊維コードとの組合せを用いることもできる。
【００２５】
ベルト層の外側にはコード角度がタイヤ周方向に５°以下のいわゆるバンド層を配置することもできる。
【００２６】
【実施例】
スチール素線で種々のスチールコードを作製し、結束材を表１に示す仕様で図３の構造でサイズ１１Ｒ２２．５のトラック、バス用タイヤを試作した。ここでカーカスのコードは周方向に対して９０°である。そのタイヤの性能評価を以下の方法で行ない、その結果を併せて表１に示している。
【００２７】
（１）ゴム浸透度
タイヤから金属コードをトッピングゴムが付着した状態で取出す。このゴム付コードの表面からできる限りゴムを除去した後、断面からナイフを入れて２〜１５本のフィラメントのうち、隣り合う２本発明のフィラメントを除去し、除去された２本のフィラメントと残りのフィラメントの束との間に形成されている空隙にゴムが完全に充填されている部分の長さを約１０ｃｍにわたり測定し、ゴムが充填されている部分の長さの全長に対する比率をもってゴムの浸透度とする。
【００２８】
（２）タイヤの走行後の錆発生指数
タイヤを約２０万ｋｍ走行させた後、タイヤを解体して金属コードの錆の発生状況を観察して比較対象コードを１００とする指数で表示している。数値が小さいほど錆の発生が少なく良好である。
【００２９】
（３）タイヤ走行後の強度保持率
タイヤを約２０万ｋｍ走行させた後、タイヤを解体して金属コードを取出し、走行前のコードの強度を１００とする指数で表示している。数値が大きいほど良好である。
【００３０】
（４）経済性
コードの素線かせ撚り合わされていないものは、スチールコードの撚り工程が省略できるので〇とし、撚り合わされているものは、撚りが省略できないので×とした。
【００３１】
（５）作業性
コードが束としてまとまっているものは、成形工程中、スチール素線がばらけることなく作業が容易となるので〇とし、束としてまとまっていないものは×とした。
【００３２】
表１から本発明の実施例１〜３はゴムの浸透度に優れ、錆発生指数、強度保持率、さらにタイヤの作業性および経済性に優れていることがわかる。
【００３３】
【表１】

【００３４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００３５】
【発明の効果】
上述のごとく、本発明では金属素線の複数本を撚り合わせることなく束ね、かつトッピング工程または加硫工程で融解する結束材で保形して金属コードを構成し、これをカーカスコードに用いたため、金属コードへのゴムの浸透が改善され、金属コードの錆発生が軽減でき、さらに金属コードの強度保持が図れる。しかも、タイヤの製造工程での作業性、経済性も改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に用いられる金属コードの概略図である。
【図２】本発明の他の金属コードの概略図である。
【図３】本発明の空気入りラジアルタイヤの断面図の右半分である。
【符号の説明】
１，１１金属コード、２，１２金属素線、３，１３結束材、４空気入りラジアルタイヤ、５ビード部、６カーカス、７ベルト層、８トレッド部。

Claims

１対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、該カーカスのクラウン部を複数のプライよりなるベルト層で補強した空気入りラジアルタイヤであって、前記カーカスの少なくとも１つのプライは、断面が略円形の複数本の金属素線を撚り合わせることなく引き揃えた束を、融点が５０℃〜２００℃の低密度ポリエチレンまたは中密度ポリエチレンの結束材で保形した金属コードをゴムに埋設したことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
金属素線の線径が０．１５〜０．３ｍｍである請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
結束材はコード、テープ状材または紐状材である請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。