JP4367846B2 - ゴム物品補強用スチールコードおよびタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、タイヤや工業用ベルト等のゴム物品の補強材として使用されるゴム物品補強用スチールコード（以下、単に「スチールコード」とも称する）およびこの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に関する。

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ことから、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。このため、これらの補強層には、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）構造などの、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として太い径のものを用いるか、単位長さ当りのコードの打込み本数を多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した減少では説明できないほどのコード強力の低下を招き、このことが問題となっていた。この問題の対策として、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手法が提案されている。

また、特許文献２では、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手法が提案されている。
特開２００１−５３６８１３号公報 特開２００２−３３９２７７号公報

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。即ち、荒地走行を強いられる建設車両用タイヤのベルト層、特に第３および第４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、これらベルト層の補強コードの軸方向の引張り入力で、コード破断をきたすことがあった。一方、比較的鋭的な突起物を踏んだ場合には、突起物からのせん断力により、やはりコード破断が多く見られた。

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が、特許文献１記載のスチールコードでは、コード軸方向の引張り強さは向上するものの、突起物からのせん断力に対する耐カット性は、コードの軸方向の引張り強さが向上する分しか向上せず、大幅な向上は望めなかった。

また、特許文献２記載のスチールコードでは、コード軸方向の張力負担が悪いため、一部の素線に先行破断を生じ、素線の強力の総和に比べコード強力を高めることが困難であった。

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、よって、タイヤ重量を増加させることなく、耐カット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ことにある。

本発明者は、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、複撚り構造のスチールコードのコード軸に直交する断面でのコード輪郭形状を所定形状とし、かつ、シースストランドの最外層を構成する素線径と該シースストランドの径との比を特定範囲内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、複数本の素線からなるコアストランドの周りに、複数本の素線からなる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Ａに対する最小径Ｂの比Ｂ／Ａが０．７６〜０．９２の範囲内にあり、かつ、前記シースストランドの最外層を構成する素線の径ｄｓと、該シースストランドの径Ｄｓとの比ｄｓ／Ｄｓが０．２３〜０．３４の範囲内であることを特徴とするものである。

また、本発明のタイヤは、前記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、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たゴム物品補強用スチールコードが得られる。よって、この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の耐久性を、タイヤ重量を増加させることなく大幅に向上させることができる。

以下、本発明の好適例のゴム物品補強用スチールコードについて、図１を参照して具体的に説明する。なお、図１は、コードの中心軸線に直交する面における、スチールコードの断面を示す図である。

図１に示すスチールコードでは、互いに平行に引き揃えられた２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が撚り合わされている。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。

図１に示す好適例では、コアストランド１が全て同線径の素線からなる１＋６の撚り構造を有する。かかるコアストランド１の本数およびこのコアストランド１を構成する素線の本数はとも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、コアストランド１の本数は、好ましくは１〜２本であり、このコアストランド１を構成する素線の本数は、好ましくは３〜７本である。コアストランド１の構造については複数本の素線を撚り合わせたものであればよく、特にコアストランド１の構造を限定する必要はないが、好適には１×３、１＋６、２＋８等の撚り構造を挙げることができる。

また、図１に示す好適例では、シースストランド２がそのコア素線径よりもシース素線径の方が大きい３＋７の撚り構造を有する。かかるシースストランド２の本数およびこのシースストランド２を構成する素線の本数もともに特に制限されるべきものではないが、コアストランド１の場合と同様に、本発明の所期の目的を達成する上で、シースストランド２の本数は、好ましくは６〜７本であり、このシースストランド２を構成する素線の本数は、好ましくは７〜１２本である。シースストランド２の構造についても複数本の素線を撚り合わせたものであればよく、特にシースストランド２の構造を限定する必要はないが、好適には１＋６、３＋７等の撚り構造を挙げることができる。

本発明の複撚り構造のスチールコードにおいては、コード軸に直交する断面でのコード輪郭形状の最大径Ａに対する最小径Ｂの比Ｂ／Ａが０．７６〜０．９２、好ましくは０．７９〜０．８９の範囲内であることが肝要である。

この比Ｂ／Ａが０．７６より小さい場合には、コードの耐カット性は向上するものの、コードが扁平になりすぎ、素線の強力の総和に比べ、コードの軸方向の強力が大幅に低下してしまうことになる。一方、比Ｂ／Ａが０．９２より大きい場合には、素線の強力の総和に比べコードの軸方向の強力低下は少ないが、コードの扁平による耐カット性の向上効果が得難くなる。

また、本発明においては、シースストランド２の最外層を構成する素線の径ｄｓと、このシースストランド２の径Ｄｓとの比ｄｓ／Ｄｓが０．２３〜０．３４、好ましくは０．２５〜０．３３の範囲内であることも肝要である。

この比ｄｓ／Ｄｓが０．２３未満の場合には、シースストランド２の径Ｄｓに対し素線径ｄｓが小さくなりすぎるため、当該素線に張力負担時に応力が集中し易くなり、結果として一部の素線に先行破断が生じ、コード強力の低下を招くことになる。一方、比ｄｓ／Ｄｓが０．３４よりも大きい場合には、ストランドを構成する内層の素線径と外層の素線径の差が大きくなりすぎ、ストランド内の張力負担が大きく変わるため、やはり強力の低下を招き易くなる。

本発明においては、コアストランドとシースストランドとを線接触とし応力集中による破断を避けるため、コアストランドの最外層の撚り方向とシースストランドの最外層の撚り方向とを逆方向に撚ることが好ましい。

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は０．８０〜１．００重量％の高抗張力鋼を用いることが好ましい。

さらに、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０．２０〜０．４５ｍｍ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、０．４５ｍｍ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。

本発明のスチールコードは、その多数本を所定の間隔で互いに平行に揃えてゴムシートに埋設してなるゴム引き布を、例えば、タイヤのカーカス及びベルトのいずれか少なくとも１層に補強材として適用することができる。その際には、スチールコードを、その短径がカーカスまたはベルトの層の厚み方向に沿うように配置する。

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配置した、少なくとも２層、通常は６層のベルト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。本発明によれば、この建設車両用タイヤを荒地走行させ、比較的鈍的な突起物を踏んだ場合でも、ベルト補強コードの軸方向の強力を良好に保持できるため、コード破断が抑制され、また、比較的鋭的な突起物を踏んだ場合でも、コード破断が良好に抑制される。

本発明を実施例に基づき説明する。
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、実施例１および実施例２は図１に（実施例１と実施例２とは撚り方向が異なるだけで、断面構造は同じ）、実施例３は図２に、実施例４は図３に、従来例１は図４に、従来例２は図５に、また比較例は図６に夫々示す。なお、各ストランドに使用した素線は、炭素含有量０．８２重量％の高抗張力鋼であった。

これらスチールコードをサイズを３６．００Ｒ５１の建設車両用タイヤのベルト層に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。従来例、比較例および実施例を適用した各タイヤを、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。

また、各コードの強力発揮率を次のようにして求めた。
（コード強力発揮率）＝（コード破断強力）／（素線破断強力の総和）
得られた結果を下記の表１に示す。

上記表１の結果から、実施例１〜４のスチールコードにおいては、いずれも従来例１、２や比較例に比して、軸方向の強力と耐カット性とが向上していることが分かる。

本発明の一例のゴム物品補強用スチールコードの断面図である。 本発明の他の例のゴム物品補強用スチールコードの断面図である。 本発明の他の例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。 従来例２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。 本発明の一例の建設車両用タイヤの断面図である。

符号の説明

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
２３ トレッド

Claims (6)

1. 複数本の素線からなるコアストランドの周りに、複数本の素線からなる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Ａに対する最小径Ｂの比Ｂ／Ａが０．７６〜０．９２の範囲内にあり、かつ、前記シースストランドの最外層を構成する素線の径ｄｓと、該シースストランドの径Ｄｓとの比ｄｓ／Ｄｓが０．２３〜０．３４の範囲内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. 各ストランドを構成する素線の径が０．２０〜０．４５ｍｍ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. コアストランドの最外層の撚り方向とシースストランドの最外層の撚り方向とが逆方向である請求項１または２記載のゴム物品補強用スチールコード。
4. コードの外周にラッピング素線が巻き付けられている請求項１〜３のうちいずれか一項記載のゴム物品補強用スチールコード。
5. 請求項１〜４のうちいずれか一項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タイヤ。
6. 建設車両用タイヤである請求項５記載のタイヤ。

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