(57)【要約】【課題】  フィラメントの先行破断を防止し、スチールコード全体の破断強度を向上させ、特に複撚り構造のコードにおける強力発揮率を改善して破断強度を向上させた、ゴム物品補強用コード及びそれを用いた空気入りタイヤを提供することを目的とする。【解決手段】  金属製のコアフィラメントと、少なくとも１層の金属製のシースフィラメントとを層撚り構造に撚り合わせて１本のストランドとし、更に、複数本のストランドを、コアストランドと、少なくとも１層のシースストランドとからなる層撚り構造に撚り合わせて１本のスチールコ−ドとした複撚り構造のスチールコ−ドであり、コアストランド又はシースストランド中に、１本以上の非金属製のフィラメントをストランド内の層間にスパイラル状に巻きつけたストランドを１本以上含むスチールコ−ド。１‥コアストランド、２‥シ−スストランド、  ３‥非金属製フィラメント、  Ｌ‥隙間。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製のコアフィラメントと、少なくとも１層の金属製のシースフィラメントとを層撚り構造に撚り合わせて１本のストランドとし、更に、複数本のストランドを、コアストランドと、少なくとも１層のシースストランドとからなる層撚り構造に撚り合わせて１本のスチールコ−ドとした複撚り構造のスチールコ−ドであって、コアストランド又はシースストランド中に、１本以上の非金属製のフィラメントをストランド内の層間にスパイラル状に巻きつけたストランドを１本以上含むことを特徴とするゴム物品補強用スチールコ−ド。
【請求項２】
スチ−ルコ−ドの断面形状において、ストランド内の層間に非金属製のフィラメントを巻きつけたストランドにおける金属製シースフィラメントと、非金属製のフィラメント層を挟んで隣接する内側の金属製フィラメントとの間隔Ｌが、０．０２〜０．５ｍｍである請求項１記載のゴム物品補強用スチールコード。
【請求項３】
コアフィラメント及びシースフィラメントを構成する金属製フィラメントの径Ｄが、０．１５〜０．４０ｍｍである請求項１又は２に記載のゴム物品補強用スチールコード。
【請求項４】
コアフィラメント及びシースフィラメントを構成する金属製フィラメントの抗張力が、２７００〜４２００Ｎ／ｍｍ２ である請求項１乃至３いずれか１に記載のゴム物品補強用スチールコード。
【請求項５】
１本以上の非金属製のフィラメントをストランド最外層の金属製シースフィラメントのすぐ内側の層間にスパイラル状に巻きつけたストランドを１本以上含む請求項１乃至４いずれか１に記載のゴム物品補強用スチールコード。
【請求項６】
タイヤのプライ又はベルトのいずれか少なくとも１層に、請求項１乃至５いずれか１に記載のゴム物品補強用スチールコードを用いたことを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項７】
スチールコードの断面形状において、ストランド内の層間に非金属製のフィラメントを巻きつけたストランドにおける金属製シースフィラメントと、非金属製のフィラメントをはさんで隣接する内側の金属製フィラメントとの間隔が、ゴムで埋まっていることを特徴とする請求項６記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム物品の補強材として使用されるスチールコード及びこれを用いたゴム物品、特に空気入りタイヤに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建設車両用のスチールラジアルタイヤの場合、凹凸の激しい不整地等で、かつ大きな荷重負荷の下で使用されるため、その骨格部材となるスチールコードには非常に高い破断強度が必要とされる。このような大荷重が必要とされるスチールコードの基本構造は、複数本のフィラメントを撚り合わせたストランドを複数本用意し、これらをさらに撚り合わせる、複撚り構造が採用されている。
【０００３】
かかる従来のスチールコードにおいて、破断強度を向上させるためには、スチールコードの断面積を大きくする必要があるが、スチールの使用量を多くすると、それだけ重量が重くなり、空気入りタイヤに適用した場合、製品重量の増加が不具合となる。このため、重量増加を抑制するため、スチールフィラメントのカーボン組成や加工率を調整等することにより、フィラメントの抗張力を大きくし、断面積を増やすことなく高い破断強度のスチールコードを作ることが行われている。
【０００４】
しかしながら、複撚り構造のスチールコードでは、内部のフィラメントがスチールコード全体の破断荷重よりも低い荷重で先行的に切れてしまい、破断強度に寄与するフィラメントの有効断面積が減少してしまう。そのため、フィラメントの抗張力を大きくして破断強度を高めようとしても、抗張力の上昇分だけの破断強度の向上が得られない。
【０００５】
このような現象、即ち、スチール製のフィラメントが先行的に切れてしまう理由を精査したところ、撚り線に荷重がかかったときの撚り締りに起因する締め付け圧力が、引張り荷重を負担しているスチール製のフィラメントに側方からの作用を及ぼすためであり、締め付け応力が集中するスチール製のフィラメント同士の交差接触点に発生する現象であることが判明した。
【０００６】
かかる課題を解決するために本出願人は既に幾つかの提案をしている（特許文献１、２）。特許文献１にあっては、周囲に非金属製のフィラメントをスパイラル状に巻きつけたストランドを１本以上含む複撚り構造のスチールコードを提案し、特許文献２にあっては、複数本のストランドを撚り合わせて１本のコアケーブルとし、更にもう１層以上のシースストランドを撚りあわせた複撚り構造のスチールコードにおいて、コアケーブルの周囲に非金属製のフィラメントをスパイラル状に巻きつけた構造とするものである。
【０００７】
【特許文献１】特願２００４ー０６０４９７号
【特許文献２】特願２００４ー０６０５０４号
【０００８】
しかるに、これらの技術は、非金属製フィラメントによってスチールフィラメント同士の接触を制限し、接触点応力の集中に起因するスチールフィラメントのコード破断前切断を抑制する考え方では、本願と類似するところがあるが、基本的には、その着目点がストランド同士の直接接触を制限するに止まっている。
【０００９】
従来は主にストランド同士の直接接触を問題とし、これを離して配置することで、フィラメントの先行破断を減少させ、コ−ド全体の破断強度向上に寄与してきた。しかしながら、コ−ド断面内のフィラメント先行破断位置としては、ストランド同士が接触するストランド最外層のフィラメントに限定されたものではなく、ストランド内部でも、隣接層のフィラメントと交点を持ち、撚り締り力を受けるコ−ド内部である場合は、フィラメントの先行破断は起こるものである。これは、例えストランド同士の直接接触を制限した場合においてもなお、各ストランドの内部フィラメントにおいて起こり得る問題である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、フィラメントの先行破断を防止し、スチールコード全体の破断強度を向上させ、特に複撚り構造のスチールコードにおける強力発揮率を改善して破断強度を向上させた、ゴム物品補強用スチールコード及びそれを用いた空気入りタイヤを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１は、金属製のコアフィラメントと、少なくとも１層の金属製のシースフィラメントとを層撚り構造に撚り合わせて１本のストランドとし、更に、複数本のストランドを、コアストランドと、少なくとも１層のシースストランドとからなる層撚り構造に撚り合わせて１本のスチールコ−ドとした複撚り構造のスチールコ−ドであって、コアストランド又はシースストランド中に、１本以上の非金属製のフィラメントをストランド内の層間にスパイラル状に巻きつけたストランドを１本以上含むことを特徴とするゴム物品補強用スチールコ−ドに係るものである。
【００１２】
そして、本発明の第２は、上記第１発明におけるスチールコードを、空気入りタイヤのプライ又はベルトのいずれか少なくとも１層に用いたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のスチールコードの破断強度が向上し、強力発揮率に改善効果がある。そして、これを用いた空気入りタイヤは、軽量かつ高強度のタイヤとなったものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、第１発明のゴム物品補強用スチールコードを中心に述べるが、ストランド内部のフィラメント同士を非接触化することで、撚り締まりに起因する接触応力を低減し、フィラメントの先行破断を抑制することができたものであり、軽量かつ高い破断荷重のスチールコードができることとなったものである。
【００１５】
しかるに、非金属製フィラメントを用いないスチールコードの場合は、前記したようにコード全体の破断の前にコード内部の締付け力が集中するフィラメント同士の接触部分で、剪断応力に起因するフィラメントの破断がスチールコード全体の破断よりも先行して生じやすくなり、強度に寄与する有効断面積が減少する結果、スチールコード全体の破断強度が低下する問題があったものである。
【００１６】
即ち、本発明の基本的技術思想は、金属製のフィラメント同士を直接接触させないようにすれば、締付け応力の集中が緩和され、フィラメントが先行破断しにくくなり、スチールコードの破断力に対する有効断面積の減少を抑制することができることを知見し、非金属製のフィラメントは、金属製のフィラメント同士が直接接触しないようにしたもので、言って見ればクッションの役割を担うものである。
【００１７】
このように、クッション効果を有する隙間が確保できさえすれば、非金属製のフィラメントは何本巻きつけられていてもよく、更に、フィラメントの断面形状も真円である必要はない。製造上の経済性を考慮すると、ストランド内部に多本数を緊密に巻き付けるよりは、１本程度をスパイラル状に巻き付けてあるほうが好ましい。この非金属製のフィラメントの巻き付け方向は、巻付けにより隣接する金属製のフィラメントと同じ方向であっても、異なる方向であってもよい。
【００１８】
ストランド内の層間に非金属製のフィラメントを巻きつけたストランドにおける金属製シースフィラメントと、非金属製のフィラメント層をはさんで隣接する内側の金属製フィラメントとの間隔Ｌが０．０２ｍｍより狭い場合、期待されるクッション効果が小さくなり、スチールコード全体に引張り荷重が与えられた際に、締付け作用による金属製フィラメント同士の接触傾向が強くなり、先行破断抑制効果が得られにくい。
【００１９】
スチールコードの外径が不必要に大きくならないため、間隔Ｌの上限は０．５ｍｍ以下が好ましい。上記間隔Ｌは、形状が崩れないように切り出したスチールコードの断面において、非金属製のフィラメント層を挟んだ内側と外側の金属製のフィラメント層の間で、最も近接している金属製のフィラメント間隔を選び、異なる５断面以上の平均値をとるようにする。
【００２０】
非金属製のフィラメントとしては、ゴム等の弾性体や、ポリアミド系（ナイロン）、ポリエステル（ＰＥＴ等）、アラミド等の合成繊維が好ましい。尚、合成繊維は、吸湿性のなるべく少ないものがよく、水分の毛管現象によるスチールコードの腐食伝播を極力抑える意味で、モノフィラメントが好ましい。ゴム物品埋設後の一体性を考慮すると、合成繊維には、ゴムとの強固な接着を可能とする表面処理を施すほうが好ましい。
【００２１】
非金属製のフィラメントによって確保された空隙は、クッション効果をより高めたり、腐食伝播を抑制したりする目的から、ゴム物品埋設後、ゴムが入り完全に埋まる状態で使用することが好ましい。
【００２２】
金属製フィラメントの径は、０．１５ｍｍより細くなると、断面積が少ないことから強度の点で問題であり、０．４０ｍｍより太くなると、剛性や耐疲労性等の強度以外の点で、特にタイヤの補強材としては別の問題が生じることとなってしまう。
【００２３】
又、金属製フィラメントの抗張力は、２７００Ｎ／ｍｍ２ より低いと、スチールコード全体の平均抗張力レベルが低くなり強度の点で問題であり、４２００Ｎ／ｍｍ２ より高いと、延性が低下し、特にタイヤの補強材としては別の問題をもたらすこととなる。
【００２４】
更に、第２発明は、タイヤのプライ又はベルトのいずれか少なくとも１層に、請求項１から５のいずれか１項に記載のゴム物品補強用スチールコードを用いた空気入りタイヤであり、更に言えば、スチールコードの断面形状において、ストランド内の層間に非金属製のフィラメントをはさんで隣接する内側の層の金属製フィラメントとの間隔が、ゴムで埋まっている構造のタイヤである。
【実施例】
【００２５】
（実施例１）
以下、第１発明の実施例を図面により説明する。図１に断面図で示すスチールコードは、空気入りタイヤに最適な実施例１のスチールコードであり、コード構造は、（３＋９＋１５）＋７×（３＋９）＋１構造となっている。そして、コアストランドの第１シース層と第２シ−ス層間に、非金属製のフィラメントをスパイラル状に巻つけた例である。
【００２６】
表１に撚り構造、表２にコード破断力試験の比較結果を示す。
【００２７】
本発明の効果を、比較例との対比で言えば、強力発揮率と破断強度指数に改善が見られる結果となった。表中、強力発揮率（％）＝｛コード破断強度（Ｎ）／フィラメント破断強度の総和（Ｎ）｝x １００であり、破断強度指数＝｛実施例コード破断強度（Ｎ）／従来例コ−ド破断強度（Ｎ）｝x １００である。
【００２８】
【表１】
2006219799.tif 000003
【００２９】
【表２】
2006219799.tif 000004
【００３０】
（実施例２）
図２に断面図で示すスチールコードは、空気入りタイヤに好適な実施例２のスチールコードであり、コード構造は、１９×（３＋９＋１５）構造となっており、ストランド間の接触を抑制した構造（非金属製フィラメント４）に、更に加えて適用することを示したものである。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
ストランド内部に、非金属製のフィラメントが介在することにより、ストランド内部で荷重を負担する金属製のフィラメントの先行破断が抑制され、スチールコード全体の破断強度が向上する。更に、これを骨格部材とすることで、軽量なタイヤ製品を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は実施例１におけるスチールコードの断面図である。
【図２】図２は実施例２におけるスチールコードの断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１‥コアストランド、
２‥シ−スストランド、
３‥非金属製フィラメント、
Ｌ‥隙間。
【図１】
2006219799.tif 000005
【図２】
2006219799.tif 000006