(57)【要約】【課題】スチールの単線材を確実に１列に引き揃えて配置したゴム物品用補強材と、このゴム物品用補強材を備えた操縦安定性に優れた空気入りラジアルタイヤを提供する。【解決手段】空気入りラジアルタイヤのベルト層を構成するスチールコード２０として、断面形状が略多角形状の複数本の金属フィラメント（単線）２１を、撚り合わせることなく１列に引き揃えて配置した金属フィラメント束２３を、１本の有機繊維２２にてラッピングしたものを用いるようにした。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の金属フィラメントを撚り合わせることなく１列に引き揃えて配置し、これを有機繊維にてラッピングして成るゴム物品用補強材において、上記金属フィラメントの、少なくとも隣接する金属フィラメントと接触する部位の形状を、上記隣接する金属フィラメントと少なくとも１つの平面で接触する形状にしたことを特徴とするゴム物品用補強材。
【請求項２】
３本〜６本の金属フィラメントを、隣接するフィラメント同士の断面における接触長さが、上記フィラメントの最大高さの１／５〜４／５になるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のゴム物品用補強材。
【請求項３】
上記金属フィラメントの最大高さを、０．１〜０．６ｍｍとし、上記有機繊維の太さを、３００〜４０００デニールとしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のゴム物品用補強材。
【請求項４】
上記金属フィラメントの引張強さを３０００ＭＰａ以上としたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のゴム物品用補強材。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載のゴム物品用補強材を備えたことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スチールラジアルタイヤの骨格部材などに使用される、複数本の金属フィラメントを撚り合わせて形成されたゴム物品用補強材と、空気入りラジアルタイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車用空気入りラジアルタイヤにおいては、タイヤの高耐久性、低転がり抵抗性、及び、軽量化が重要な課題となってきている。上記のようなタイヤ性能を議論する際には、トレッドゴムを介して路面と接触するベルト部の特性は特に重要視される。このようなベルト部の引張剛性や耐久性など要求特性に対しては、これまでも、ゴム材料はもとより、ベルトコードの特性やクラウン形状を制御するなど様々な試みがなされてきている。
例えば、実開昭６３−１９４０４号公報には、ベルトにコードではなくスチールの単線を使用することによってタイヤの転がり抵抗を小さくする方法が提案されている。
また、更に、束を形成した単線材についても種々の提案がなされており、これらを適用したタイヤは、その性能として、それまでのものと比べて大幅な改善が認められている。また、この単線材の束を形成するため、スチールフィラメント等の金属線や有機繊維により上記単線材の束をラッピングし、パッケージ効果を持たせるものも提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記スチールの単線材は円形の断面形状を有しているため、１列に引き揃えて束にしようとしたときに、隣接する素線同士の接触力が小さく、そのため、上記単線材の束形状を維持することが困難であるといった問題点があった。特に、束を構成する素線の数が増えるほど困難さが増すため、その結果、上記のような転がり抵抗を小さくすることができず、タイヤの操縦安定性を十分に確保することができなかった。
【０００４】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、スチールの単線材を確実に１列に引き揃えて配置したゴム物品用補強材と、このゴム物品用補強材を備えた操縦安定性に優れた空気入りラジアルタイヤを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、単線材の断面形状を多角形状、あるいは、太鼓状などのようにして、単線を１列に引き揃えて配置したときの隣接する単線同士の接触面積を増やし、単線同士の接触力を大きくすることにより、単線材の束形状を確実に維持することが可能であることを見いだし、本発明に到ったものである。
すなわち、請求項１に記載のゴム物品用補強材は、複数本の金属フィラメントを撚り合わせることなく１列に引き揃えて配置し、これを有機繊維にてラッピングして成るゴム物品用補強材であって、上記金属フィラメントの、少なくとも隣接する金属フィラメントと接触する部位の形状を、上記隣接する金属フィラメントと少なくとも１つの平面で接触する形状にしたものである。
【０００６】
請求項２に記載のゴム物品用補強材は、３本〜６本の金属フィラメントを、隣接するフィラメント同士の断面における接触長さが、上記フィラメントの最大高さの１／５〜４／５になるようにしたものである。
請求項３に記載のゴム物品用補強材は、上記金属フィラメントの最大高さを、０．１〜０．６ｍｍとし、上記有機繊維の太さを、３００〜４０００デニールとしたものである。
請求項４に記載のゴム物品用補強材は、上記金属フィラメントの引張強さを３０００ＭＰａ以上としたものである。
また、請求項５に記載の空気入りラジアルタイヤは、請求項１〜請求項４のいずれかに記載のゴム物品用補強材を備えたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、本実施の形態に係る空気入りラジアルタイヤ１０の一例を示す断面図で、１１はタイヤの接地部を構成する厚いゴム層から成るタイヤトレッド、１２はラジアル配列のコードを有し、タイヤの骨格となるカーカスプライ、１３はタイヤをリムに嵌合するためのビートコア、１４はカーカスプライ１２のクラウン領域１２ｃと上記タイヤトレッド１１との間に設けられた、スチールコード２０をコーティングゴム３０で被覆し、タイヤ周方向に対して所定の角度で積層された２層のベルト層１４ａ，１４ｂから成るベルトで、カーカスプライ１２側が第１ベルト層１４ａ、タイヤトレッド１１側が第２ベルト層１４ｂである。
本例では、上記スチールコード２０として、図２（ａ），（ｂ）に示すような、断面形状が略八角形の６本の金属フィラメント（単線）２１を、撚り合わせることなく１列に引き揃えて配置した金属フィラメント束２３を、１本の有機繊維２２にてラッピングしたものを用いている。このように、金属フィラメント２１の断面形状を多角形状とすると、単線を１列に引き揃えて配置したときの隣接する単線同士の接触面積を十分に確保して単線同士の接触力を大きくすることができるので、上記金属フィラメント束２３を有機繊維２２でラッピングした場合に、金属フィラメント束２３の束形状を確実に維持することができる。
【０００８】
上記例では、隣接する金属フィラメント２１同士の断面における接触長さが、上記金属フィラメント２１の最大高さの約２／５となっているが、単線同士の接触を安定化させるには、隣接する単線同士の断面における接触長さＬを、上記単線の最大高さをＨとしたときに、Ｌ＝（１／５）・Ｈ〜（４／５）・Ｈとすることが好ましい。これにより、素線同士の拘束力が増して、１列に並ぶ金属フィラメント束２３の形状を維持することができるので、ベルト１４の剛性を十分に発揮することが可能となる。
この接触長さＬが（１／５）・Ｈよりも小さい場合には、素線同士の拘束力が十分には得られず、金属フィラメント束２３の一列の形状を維持することが困難となる。また、接触長さＬが（４／５）・Ｈよりも大きくなると、金属素線とゴムとの接着面が減少し、ゴムとの接着が十分取れなくなる。
【０００９】
上記のように、素線間の十分な接触長さを得るためには、上記金属フィラメント２１の断面形状を、図３（ａ）〜（ｃ）に示すような、六角形や八角形などの多角形状、あるいは、太鼓状のように、上記隣接する金属フィラメント２１と少なくとも１つの平面で接触する形状とすることが好ましく、特に、断面形状が左右対称であることが好ましい。
なお、一列に引き揃える金属フィラメント２１の断面形状は、必ずしも全て同じでなくともよく、例えば、図３（ｄ）に示すように、凸部を有する金属フィラメント２１Ａと凹部を有する金属フィラメント２１Ｂとの組み合わせであってもよい。
また、金属フィラメント束２３を有機繊維２２でラッピングすることは、ベルト１４がタイヤの入力を受けた際に、金属フィラメント２１を傷つけないという利点を有するだけでなく、製造時にも、金属フィラメント束２３を１本のコードとして扱えるので、従来のゴムコーティングの手法を適用することができる。
【００１０】
また、金属フィラメント束２３を構成する金属フィラメント２１の本数としては、３〜６本とすることが好ましい。すなわち、金属フィラメント２１の本数が３本より少ないと、タイヤのベルト総強力を確保するため、多くの金属フィラメント束２３を使用する必要があり、このため、金属フィラメント束２３の間隔が狭くなってしまい、タイヤとして、耐ベルトセパレーション性が悪化する。また、金属フィラメント２１の本数が６本を超えると、隣接する金属フィラメント２１同士の拘束力が増したとしても、金属フィラメント束２３の形状を一列に並ぶ形状とすることが困難となる。
また、各金属フィラメント２１の最大高さは０．１〜０．６ｍｍとすることが好ましい。これは、最大高さが０．１ｍｍ未満であるとタイヤの剛性が低下して、タイヤによっては、操縦性能の低下が生じ易くなるためであり、０．６ｍｍを超えると、入力を受けた際の金属フィラメント２１の表面歪が大きくなり、タイヤによっては、ベルト折れなど、耐久性が低下するものがあるためである。
【００１１】
また、上記金属フィラメント２１の引張強さが３０００ＭＰａ未満であると、ベルト１４の剛性を確保するために金属フィラメント束２３の打込み量が多くなって金属フィラメント束２３の間隔が狭くなり、その結果、耐ベルトエンドセパレーション性が低下してしまうので、金属フィラメント２１の引張強さは３０００ＭＰａ以上とすることが好ましい。
ラッピングする有機繊維２２の好ましい例としては、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアラミド繊維などを挙げることができ、具体的には、６６ナイロンやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などを挙げることができる。また、有機繊維２２の繊維径は、材質によって異なるが、３００〜４０００デニールとすることが好ましい。また、ラッピングする有機繊維２２のピッチは、金属フィラメント２１の本数によっても異なるが、好ましくは５〜１８ｍｍである。
【００１２】
＜実施例＞
以下に、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記に限定されるものではない。
金属素線を０．５０ｍｍφまでは、断面形状が円形になるように引抜きダイスにて伸線し、その後圧延して、図４の表に示すような大きさを有する、断面形状が六角形及び八角形の金属フィラメント（単線）を作製し、これらの金属フィラメントを３〜４本束ねて巻き取りながら、上記表中に示す有機繊維を用いてラッピングして補強材（本発明１〜５）を試作し、隣接する金属フィラメントの平均接触長さと断面形状のフラット性とを評価した。また、比較例として、断面形状が円形の金属フィラメントを３本配置した補強材（比較例１）と、これを有機繊維を用いてラッピングした補強材（比較例２）と、断面形状が円形の４本の金属フィラメントを有機繊維を用いてラッピングした補強材（比較例３）とを試作し、隣接する金属フィラメントの平均接触長さと断面形状のフラット性とを評価した結果も併せて記した。なお、上記金属フィラメントの引張強さは、いずれも、３０００ＭＰａとした。
隣接する金属フィラメントの平均接触長さは、各補強材を１ｍサンプリングし、その中央部１０ｃｍを樹脂で固めた後、その中央部をカットし、＃１２００の耐水性研磨紙で研磨後、その断面を光学顕微鏡で観察し、接触している長さを測定した。このとき、その束の断面で観察される全ての接触長さを平均し、更に、同様にして、長手方向に５ｍｍごとに接触している長さを測定し、この長手方向で測定した１０ヵ所の平均を平均接触長さとした。
また、断面フラット性は、断面を観察時に、各フィラメントが一列に並んでいるものを「良好」とし、凹凸に並んでいるものを「悪い」と判定した。
【００１３】
次に、上記各補強材を用いて、サイズ１７５／７０Ｒ１３の乗用車用空気入りラジアルタイヤを試作し、タイヤの操縦安定性と転がり抵抗とを評価した。その結果についても、上記表（図４）に併せて記した。
かかるタイヤは、いずれも、カーカスプライの材質をポリエステル（１５００ｄ／２）、その角度をタイヤ赤道面に対して９０°とし、打込み本数５０本／５０ｍｍのものを１枚使用した。また、ベルトについては、第１ベルト層（図１の符号１４ａ）をタイヤ周方向に対して左２２°、第２ベルト層（図１の符号１４ｂ）をタイヤ周方向に対して右２２°の傾斜角度となる配置にて適用した。ここで、打込み数は、いずれもベルト５０ｍｍ幅あたり３０本または束とした。
なお、タイヤの製造加硫条件は１８０℃×１３分とし、また、ポストキュアインフレーション条件は、内圧２．０ｋｇｆ／ｃｍ２で２６分間とした。
タイヤの操縦安定性の評価方法は以下の通りである。
各供試タイヤを乗用車に装着し、専用のドライバーにより操縦安定性に関するフィーリングテストを行った。評価は、コントロールタイヤを５とし、１０点法の相対評価にて、コントロール対比で、
０；変わらない
±２；やや良い（悪い）と思われる
±４；良い（悪い）と思われる
と区別した。なお、＋のタイヤは操縦安定性がコントロールタイヤに対して良く、−は悪いことを示す。
転がり抵抗（ＲＲＣ）の評価方法は以下の通りである。
外径１７８０ｍｍのドラム上に内圧１．７ｋｇ／ｃｍ２に調整した供試タイヤを接地し、供試タイヤサイズと内圧とからＪＩＳ規格０４２０２で定められる荷重を負荷させた後、８０ｋｍ／ｈで３０分間予備走行させ、空気圧を再調整し、２００ｋｍ／ｈまでドラム回転速度を上昇させた後ドラムを走行させ、１８５ｋｍ／ｈから２０ｋｍ／ｈまでドラム回転速度が低下するまでの慣性モーメントから下記の式に従い転がり抵抗を算出し、５０ｋｍ／ｈの転がり抵抗を代表値として求め、コントロール（比較例１）を１００として指数表示した。数値が大きいほど転がり抵抗が良好である。なお、試験は２４±２℃にコントロールされた室内で実施した。
転がり抵抗＝ｄｓ／ｄｔ（ＩＤ／ＲＤ２＋Ｉｔ２／Ｒｔ２）−ドラム単体の抵抗
ＩＤ；ドラムの慣性モーメント　Ｉｔ；タイヤの慣性モーメント
ＲＤ；ドラム半径　　　　　　　Ｒｔ；タイヤ半径
【００１４】
上記表から明らかなように、本発明の補強材（本発明１〜５）は、隣接する金属フィラメントの平均接触長さを十分に確保できているので、１列に並ぶ金属フィラメント束の束形状を維持することができ、断面フラット性も良好である。したがって、これらの補強材を用いたタイヤは、いずれも、円形の金属フィラメントを用いた補強材（比較例１〜３）で補強したタイヤに比べて、操縦安定性も転がり抵抗も、ともに向上していることが確認された。また、断面形状がフラットなほど、タイヤの操縦安定性と転がり抵抗が良好であることがわかる。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数本の金属フィラメントを撚り合わせることなく１列に引き揃えて配置し、これを有機繊維にてラッピングして成るゴム物品用補強材において、上記金属フィラメントの、少なくとも隣接する金属フィラメントと接触する部位の形状を、上記隣接する金属フィラメントと少なくとも１つの平面で接触する形状とすることにより、単線同士の接触力を大きくすることができ、スチールの単線材の束の形状を確実に維持することができる。したがって、これらの補強材を空気入りラジアルタイヤに適用することにより、タイヤの操縦安定性と転がり抵抗とをともに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る空気入りラジアルタイヤの構成を示す断面図である。
【図２】本実施の形態に係るスチールコードの構成を示す図である。
【図３】本実施の形態に係るスチールコードの他の構成を示す図である。
【図４】実施例の各タイヤに使用したスチールコードの仕様と、各タイヤの試験結果を示す表である。
【符号の説明】
１０　空気入りラジアルタイヤ、１１　タイヤトレッド、
１２　カーカスプライ、１３　ビートコア、１４　ベルト、
１４ａ　第１ベルト層、１４ｂ　第２ベルト層、２０　スチールコード、
２１　金属フィラメント、２２　有機繊維、２３　金属フィラメント束、
３０　コーティングゴム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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