JP5619360B2 - 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

Description

本発明は、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）および空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称す）に関し、詳しくは、空気入りタイヤの周方向ベルトの補強材に用いた場合、周方向ベルトのクリープ量を小さくすることができる複撚り構造を有する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周方向ベルトの補強材に用いた空気入りタイヤに関する。

一般に、空気入りタイヤは、一対のビード部間にトロイド状に延在するカーカス層を骨格とし、その外周に、各種補強素子をゴム引きしてなるベルト層やベルト補強層を配置することにより踏面部が補強された構造を有する。

空気入りタイヤの周方向ベルトの補強材として使用される複撚り構造のスチールコードにおいては、３本のストランドを大きな撚り角度で撚り合わせるのが一般的である。例えば、特許文献１では、周方向ベルト補強層の耐疲労破断性を向上させるため、周方向ベルト補強層端部におけるスチールコードの補強コード弾性率Ｅｅを、センター部におけるスチールコードの補強コード弾性率Ｅｃよりも一定の割合で低く設定し、周方向ベルト補強層の耐疲労破断性を向上させた、３×（１×０．３４＋６×０．３０）構造のスチールコードおよびこれをタイヤサイズ４９５／４５Ｒ２２．５の重荷重用空気入りラジアルタイヤの周方向ベルト補強層に適用した例が開示されている。

特許第３９８３２７０号

特許文献１記載の重荷重用空気入りラジアルタイヤのように、タイヤの形状を保持するため、トレッド部でタガの役割をする部材である周方向ベルトコードとして、複撚りのハイエロンゲーションコードが使用される場合がある。複撚りのハイエロンゲーションコードは伸びが得られやすい反面、スチールコード／ゴム複合体として張力荷重を長時間保持すると永久伸び（クリープ）を生じやすいという欠点を有している。これにより、タイヤ適用時にクリープが生じると、タイヤ外周成長が生じ、タイヤトレッドの不均一摩耗やトレッドパターン周方向溝底クラックなどのタイヤ製品不具合の発生要因のひとつとなる。

そこで、本発明の目的は、空気入りタイヤの周方向ベルトの補強材に用いた場合、周方向ベルトのクリープ量を小さくすることができる複撚り構造を有する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周方向ベルトの補強材に用いた空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者は、上記問題を解決するため鋭意検討した結果、スチールコードを下記構成とすることにより、上記目的を達成することが可能であることを見出し、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、ストランド数が３〜５本であって、コアストランドを有さない複撚り構造のゴム物品補強用スチールコードにおいて、
前記ストランドが１本のコアフィラメントからなるコアと複数本のシースフィラメントからなるシースを１または２層有し、前記コアフィラメントの直径をｄ_ｃ（ｍｍ）、第一シースフィラメントの直径をｄ_ｓ１（ｍｍ）、第二シースフィラメントの直径をｄ_ｓ２（ｍｍ）としたとき、前記ストランドの直径計算値Ｄを、
Ｄ_{（Ｃ＝１）}（ｍｍ）＝ｄ_ｃ＋２ｄ_ｓ１＋２ｄ_ｓ２
とし、コード直径計算値φ（ｍｍ）を、
コード直径計算値φ（ｍｍ）＝Ｄ×（１＋１／ｃｏｓ（π／２−π／Ｎ））
（ここで、Ｎはスチールコード中のストランド数）としたとき、下記式、
ストランド型付け率（％）＝（ストランド型付け量（ｍｍ））／（コード直径計算値φ（ｍｍ））×１００
（ここで、ストランド型付け量（ｍｍ）とは、ストランドのらせん形状の全幅直径）
で表わされるストランド型付け率（％）が１０７（％）以下であり、かつ、前記ｄ_ｃが、前記ｄ_ｓ１および前記ｄ_ｓ２よりも大きいことを特徴とするものである。

本発明においては、前記ストランド型付け率（％）が、１００（％）以下であることが好ましい。

また、本発明の空気入りタイヤは、本発明のゴム物品補強用スチールコードが周方向ベルトの補強材として用いられていることを特徴とするものである。

本発明によれば、空気入りタイヤの周方向ベルトの補強材に用いた場合、周方向ベルトのクリープ量を小さくすることができる複撚り構造を有する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周方向ベルトの補強材に用いた空気入りタイヤを提供することができる。

本発明の一実施の形態の４×（０．２８＋６×０．２５）構造のゴム物品補強用スチールコードの断面図である。 本発明の他の実施の形態の５×（２＋７）×０．２０構造のゴム物品補強用スチールコードの断面図である。 本発明の他の実施の形態の３×（３＋９＋１５）×０．１５構造のゴム物品補強用スチールコードの断面図である。 ストランド型付け量の説明図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明のゴム物品補強用スチールコードの一例の断面図である。スチールコード１は、３本〜５本（図示例では４本）のストランド２からなり、かつ、コアストランドを有さない複撚り構造である。ストランド２は、１本〜３本（図示例では１本）のコアフィラメント３と、複数本（図示例では６本）のシースフィラメント４からなる１または２層のシース（図示例では１層）により構成されている。

本発明においては、コアフィラメント３の直径をｄ_ｃ（ｍｍ）、第一シースフィラメント４の直径をｄ_ｓ１（ｍｍ）、第二シースフィラメント４の直径をｄ_ｓ２（ｍｍ）としたとき、ストランド２の直径計算値Ｄをコアフィラメント３が１本の場合、
Ｄ_{（Ｃ＝１）}（ｍｍ）＝ｄ_ｃ＋２ｄ_ｓ１＋２ｄ_ｓ２
前記コアフィラメントが２本の場合、
Ｄ_{（Ｃ＝２）}（ｍｍ）＝２ｄ_ｃ＋２ｄ_ｓ１＋２ｄ_ｓ２
前記コアフィラメントが３本の場合、
Ｄ_{（Ｃ＝３）}（ｍｍ）＝２．１５４７ｄ_ｃ＋２ｄ_ｓ１＋２ｄ_ｓ２
とし、コード直径計算値φ（ｍｍ）を、
コード直径計算値φ（ｍｍ）＝Ｄ×（１＋１／ｃｏｓ（π／２−π／Ｎ））
（ここで、Ｎはスチールコード中のストランド数）としたとき、下記式、
ストランド型付け率（％）＝（ストランド型付け量（ｍｍ））／（コード直径計算値φ（ｍｍ））×１００
（ここで、ストランド型付け量（ｍｍ）とは、ストランドのらせん形状の全幅直径）
で表わされるストランド型付け率（％）が１０７（％）以下であることが肝要である。

コアストランドを有しない複撚りスチールコード１とそれを包含するゴムからなる複合体におけるクリープは、スチールコード１に荷重がかかった際にらせん状のストランド２がスチールコード１の中心に存在するゴムを締め付け、長時間にわたる間にそのゴムがストランド２間からスチールコード１外に移動するために発生する。そこで、ストランド型付け率（％）を、１０７（％）以下とすることで、このスチールコード１の中心におけるゴムの入る体積空間を抑制することができ、スチールコード／ゴム複合体のクリープ量を抑制することができる。

ストランド型付け率（％）は、コアフィラメント３およびシースフィラメント４の直径・撚り構造をもとに、上記した定義式により計算されるスチールコードのコード直径計算値φ（ｍｍ）とストランド型付け量（ｍｍ）（実際のストランド２のらせん形状の直径（ｍｍ））の比率である。このストランド型付け率を小さくすることで、タイヤ中でスチールコード／ゴム複合体となった場合におけるスチールコード１の中心のゴムの入る体積空間を抑制することができる。これにより、ゴムが締め付けを受け、長時間に渡る間にそのゴムがストランド２間からコード外に移動するために発生するスチールコード／ゴム複合体のクリープ量を抑制することが可能となる。

本発明においては、ストランド型付け率は１００（％）以下であることが好ましい。タイヤ中でスチールコード／ゴム複合体となったときに、このスチールコード１の中心におけるゴムの入る体積空間が極小化され、隣接するストランド同士が互いに接触するようになる。この結果、ゴムがストランド２間からスチールコード１外に移動する原因となるゴムへの締め付け作用が抑えられるためである。

一方、ストランド型付け率が小さすぎると、タイヤ製造において、スチールコードをカットした時の端部のばらけ性が問題となる場合がある。したがって、ストランド型付け率は５０％以上であることが好ましい。

ストランド型付け量（ｍｍ）は、タイヤ適用前のスチールコードの状態で、光学投影機にてストランドのらせん形状の全幅直径を測定することにより、測定することができる。図４は、ストランド型付け量（ｍｍ）測定の説明図である。図示するようにストランド２の２か所で、全幅Ｗ_１およびＷ_２を測定して、その平均値を個々のストランド２について求める。そして、スチールコード１を構成する全ストランド２のストランド型付け量（ｍｍ）の平均値を、そのスチールコード１のストランド型付け量（ｍｍ）とする。

なお、本発明において、ストランド数を３〜５本とするのは、ストランド数が２本の場合は、同ピッチのストランド数が３本以上の場合と比べて、ハイエロンゲーションコードとしての伸びが得られにくいためである。一方、ストランド数が６本以上だと、スチールコードの中心部にできる空間の大きさがストランド径と同等以上となり、ストランドの落ち込みが発生しやすく、撚り性状が不安定になりやすいためである。

また、本発明においては、コアフィラメント３の径がシースフィラメント４の径より大きいことが好ましい。ストランド２中のコアフィラメント３はストランドのらせん加工のみ影響を受けるが、シースフィラメント４はさらにストランド内部でのらせん加工の影響を受けている。したがって、らせん加工による強度低下の影響が小さいコアフィラメント３をシースフィラメント４より大径として、スチールコード１の断面積に占めるコアフィラメント３の面積率を大きくすることにより、スチールコード１の破断強度を向上させることができる。

さらに、本発明においては、ストランドの撚り角度は１３〜２５°であることが好ましい。ストランドの撚り角度を１３〜２５°とすることにより、スチールコードの破断伸度を確保することができる。ストランドの撚り角度が１３°未満であると、破断伸度が小さくなり、一方、２５°を超えると、スチールフィラメント自体が持つ破断強度と比べたスチールコード全体の破断強度の利用効率が悪化してしまう。なお、ここで、ストランドの撚り角度とはスチールコード長手方向に対してストランドらせん軸がなす角度である。

本発明に用いるフィラメントの素材としては、特に制限は無く、従来用いられているものであれば何れでも用いることができるが、炭素成分が０．８０質量％以上である高炭素鋼であることが好ましい。フィラメントの素材を高硬度である炭素成分が０．８０質量％以上の高炭素鋼とすることで本発明の効果を良好に得ることができる。一方、炭素成分が１．５質量％を超えると、延性が低くなり耐疲労性が劣るので好ましくない。

なお、本発明に係るストランド型付け率が１０７％以下、すなわち、ストランド型付け率が小さいスチールコードはチューブラー撚り線機を用いることにより製造が可能である。

次に、本発明の空気入りタイヤについて説明する。
本発明の空気入りタイヤは、本発明のゴム物品補強用スチールコードを周方向ベルトの補強材として用いた空気入りタイヤである。本発明のスチールコードをゴム中に埋設することにより、クリープ量の小さい周方向ベルトを得ることができ、これをタイヤに適用することで、タイヤ外周長成長が小さい空気入りタイヤを得ることができる。

なお、本発明の空気入りタイヤは周方向ベルトの補強材として用いられるスチールコードの構造の改良に係るものであり、その他の構造および材質については特に制限されるべきものではなく、既知の構造および材料を適宜採用することができる。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
（実施例１、２、比較例１〜４および参考例１、２）
下記表１、２に示す撚り構造を有するスチールコードをそれぞれ作製し、これらを周方向ベルトの補強材としてタイヤサイズ４３５／４５Ｒ２２５のタイヤをそれぞれ作製した。ストランドの撚り角度はすべて１９°とした。得られた各供試タイヤにつき、クリープ伸びを測定した。得られた結果を表１、２に併記する。なお、用いたスチールコード断面の対応図を図１〜３に示す。

（クリープ伸びの測定）
実施例１、２、比較例１〜４および参考例１、２のタイヤ作製後、各供試タイヤを解体し、その中からゴム被覆状態でスチールコードを取り出し、１２５℃の環境下で２５ｋｇの重りを吊り下げ、クリープ伸びを測定した。得られた結果は、実施例１、２および比較例２については比較例１を、参考例１については比較例３を、参考例２については比較例４を１００とした指数として、表１、２に併記した。数値が小さいほどクリープ伸びが小さいことを意味する。

上記表１、２より、本発明のゴム物品補強用スチールコードはクリープ伸びが改善されていることがわかる。

１ スチールコード
２ ストランド
３ コアフィラメント
４ （第一、第二）シースフィラメント

Claims (3)

1. ストランド数が３〜５本であって、コアストランドを有さない複撚り構造のゴム物品補強用スチールコードにおいて、
   前記ストランドが１本のコアフィラメントからなるコアと複数本のシースフィラメントからなるシースを１または２層有し、前記コアフィラメントの直径をｄ_ｃ（ｍｍ）、第一シースフィラメントの直径をｄ_ｓ１（ｍｍ）、第二シースフィラメントの直径をｄ_ｓ２（ｍｍ）としたとき、前記ストランドの直径計算値Ｄを、
   Ｄ_{（Ｃ＝１）}（ｍｍ）＝ｄ_ｃ＋２ｄ_ｓ１＋２ｄ_ｓ２
   とし、コード直径計算値φ（ｍｍ）を、
   コード直径計算値φ（ｍｍ）＝Ｄ×（１＋１／ｃｏｓ（π／２−π／Ｎ））
   （ここで、Ｎはスチールコード中のストランド数）としたとき、下記式、
   ストランド型付け率（％）＝（ストランド型付け量（ｍｍ））／（コード直径計算値φ（ｍｍ））×１００
   （ここで、ストランド型付け量（ｍｍ）とは、ストランドのらせん形状の全幅直径）
   で表わされるストランド型付け率（％）が１０７（％）以下であり、かつ、前記ｄ_ｃが、前記ｄ_ｓ１および前記ｄ_ｓ２よりも大きいことを特徴とするゴム物品補強用スチールコード。
2. 前記ストランド型付け率（％）が、１００（％）以下である請求項１記載のゴム物品補強用スチールコード。
3. 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が周方向ベルトの補強材として用いられていることを特徴とする空気入りタイヤ。

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