(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本のフィラメントを撚り合わせたコアストランドのまわりに、複数本のフィラメントを撚り合わせたシースストランドの複数本を配置したスチールコードであって、
前記コアストランドは、３本のフィラメントによるコアのまわりに、複数本のフィラメントによるシースの１層を撚り合わせて成り、該シースを構成するフィラメントが、その内側のコアを構成するフィラメントよりも太径であり、該シースを構成するフィラメントの外接円の面積に対する、コアストランドを構成する全てのフィラメントの断面積の総和の比が、０．７１５以上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。
【請求項２】
請求項１において、前記シースストランドは、１本または複数本のフィラメントによるコアのまわりに、複数本のフィラメントによるシースの１層または複数層を撚り合わせて成り、最外側シースを構成するフィラメントが、その内側のいずれか少なくとも１つの層を構成するフィラメントよりも太径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。
【請求項３】
請求項１または２において、前記シースストランドは、３本のフィラメントによるコアのまわりに、複数本のフィラメントによるシースの１層または２層を撚り合わせて成り、各シースを構成するフィラメントが、その内側の層を構成するフィラメントよりも太径であることを特徴とする記載のゴム物品補強用スチールコード。
【請求項４】
請求項２または３において、前記シースストランドのシースが１層であり、該シースを構成するフィラメントの外接円の面積に対する、前記シースストランドを構成する全てのフィラメントの断面積の総和の比が、０．７１５以上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。
【請求項５】
請求項１、２、３または４において、前記コアストランドの各層におけるスチールフィラメント相互の間隔が０．０１４ｍｍ以下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。
【請求項６】
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、このカーカスの径方向外側に複数層のベルトをそなえるタイヤにおいて、該カーカスおよびベルトのいずれか少なくとも一方に、請求項１に記載のスチールコードを適用したことを特徴とするタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
この発明は、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スチールコードに関し、特に耐久性の向上をはかろうとするものである。
【０００２】
【背景技術】
ゴム物品の典型例である空気入りタイヤ、中でも建設車両用タイヤは、例えば大規模土木工事現場や鉱石採掘場で供用される大型ダンプカーなどに装着され、荒れた地表上で重い負荷の下に苛酷な稼働条件が課される。この種のタイヤは、１対のビードコア間にわたりトロイド状をなして跨がるカーカスを骨格として、さらにカーカスの径方向外側に多層のベルトを配置して補強する構造が、一般的である。
【０００３】
上記使途の建設車両用タイヤは、特に凹凸の激しい不整地で重い荷重の下に走行されるため、そのトレッドは大きな変形を受ける結果、大きな圧縮力が繰り返し加わることになる。そこで、この種のタイヤのベルトやカーカスの補強材として使用されるスチールコードには、コード径当りの切断荷重を大きくするとともに、良好な耐疲労性を与えるために、複数本のフィラメントを撚り合わせたストランドの複数本を撚り合わせて成る、例えば７×（３＋９＋１５）構造などの複撚り構造が採用されている。
【０００４】
この７×（３＋９＋１５）構造コードは、図１に示すように、３本のフィラメントによるコア１０ａのまわりに、コア１０ａと同径の複数本のフィラメントによるシース１０ｂおよび１０ｃの２層を配置したコアストランド１０を中心として、そのまわりに同様の構造のシースストランド１１の６本を撚り合わせて成る。なお、１２はラッピングフィラメントである。
【０００５】
ところで、複数本のフィラメントを撚り合わせた単撚り構造や層撚り構造のコードでは、その構成要素であるフィラメントの強力の総和がコード強力とはならず、撚り合わせによって各フィラメントがコード軸に対して傾く（撚り角）分、僅かに減少することになる。
これは、上記した複撚り構造のコードにおいても同様であるが、複撚り構造のコード、特に高強力のフィラメントからなる複撚り構造のコードの場合、コード強力がフィラメント強力の総和に比べて、撚り角に起因した減少では説明されないほど減少することが問題になっていた。つまり、複撚り構造のコードを高強力のフィラメントから構成しても、所期したコード強力の向上は達成されなかったのである。
【０００６】
すなわち、この発明で対象とする複撚り構造のコードでは、コアストランドがコードの中心部でほぼ直線状に延び、そのまわりの全てのシースストランドから締めつけを受けるため、それらのストランドが相互に接する部分に、コード内の締めつけに起因した応力集中を招き易い。さらに、在来の複撚り構造コードは、図１に示したように、単一径のフィラメントからなる構造である。
【０００７】
このような複撚りコードを高張力のフィラメントで構成すると、コードに張力が負荷された際に、各シースストランドがコアストランドに向かって締めつけることに起因する応力の集中が大きくなり、コード破断に至る前に、一部のフィラメントが破断することが確認されている。換言すると、コードに張力が負荷されると、ストランド間接触部にあたる最外側シースフィラメントは、引張り荷重を受けながら、フィラメントの軸を横切る向きに圧縮荷重も受けている状態に晒されることになる。その結果、フィラメント内部に発生する剪断応力が原因で、フィラメントの破断に到るのである。そのため、複撚り構造コードでは、特にコアストランド、シースストランドの最外側のシースにおいて、フィラメントの破断が早期に発生し易く、一部のフィラメントが先行破断する結果、コードを構成するフィラメント強力の総和に対して、実際のコード強力が撚り角に起因した減少では説明されないほど低くなってしまうのである。この現象は、フィラメントに高強力材を使用した場合に、特に顕著である。
【０００８】
そこで、この発明は、複撚り構造コードにおける、一部フィラメントの先行破断を回避してコード強力の低下を抑制した、十分な耐久性能を発揮し得るスチールコードおよびこのコードを用いた耐久性に優れるタイヤを提案することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、上記の課題を解決する方途について鋭意究明したところ、コードに張力が負荷された際に、ストランド間の接触部となる最外側シース内のフィラメントに加わる、フィラメントの軸を横切る向きの圧縮荷重の影響を軽減すること、そのためには最外側シース内フィラメントの太径化が有効であることを知見し、この発明を完成するに到った。
【００１０】
すなわち、この発明の要旨構成は、次の１〜６に示すとおりである。
１．複数本のフィラメントを撚り合わせたコアストランドのまわりに、複数本のフィラメントを撚り合わせたシースストランドの複数本を配置したスチールコードであって、
前記コアストランドは、３本のフィラメントによるコアのまわりに、複数本のフィラメントによるシースの１層を撚り合わせて成り、該シースを構成するフィラメントが、その内側のコアを構成するフィラメントよりも太径であり、該シースを構成するフィラメントの外接円の面積に対する、コアストランドを構成する全てのフィラメントの断面積の総和の比が、０．７１５以上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。
【００１１】
２．前記１において、前記シースストランドは、１本または複数本のフィラメントによるコアのまわりに、複数本のフィラメントによるシースの１層または複数層を撚り合わせて成り、最外側シースを構成するフィラメントが、その内側のいずれか少なくとも１つの層を構成するフィラメントよりも太径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。
【００１２】
３．前記１または２において、前記シースストランドは、３本のフィラメントによるコアのまわりに、複数本のフィラメントによるシースの１層または２層を撚り合わせて成り、各シースを構成するフィラメントが、その内側の層を構成するフィラメントよりも太径であることを特徴とする記載のゴム物品補強用スチールコード。
【００１３】
４．前記２または３において、前記シースストランドのシースが１層であり、該シースを構成するフィラメントの外接円の面積に対する、前記シースストランドを構成する全てのフィラメントの断面積の総和の比が、０．７１５以上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。
【００１４】
５．前記１、２、３または４において、前記コアストランドの各層におけるスチールフィラメント相互の間隔が０．０１４ｍｍ以下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。
【００１５】
６．１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、このカーカスの径方向外側に複数層のベルトをそなえるタイヤにおいて、該カーカスおよびベルトのいずれか少なくとも一方に、前記１に記載のスチールコードを適用したことを特徴とするタイヤ。
【００１６】
【発明の実施の形態】
さて、この発明に従うゴム物品補強用スチールコードは、上述した７×（３＋８）構造などの複撚りコードにおいて、少なくともコアストランドは、シースを構成するフィラメントが、その内側のコアを構成するフィラメントよりも太径であることを特徴とする。
【００１７】
上述したように、複撚り構造のコードにおいて、そのコードを構成するフィラメント強力の総和に対して、実際のコード強力が撚り角に起因した減少では説明されないほど低くなるのは、コードに張力が負荷された際に、各シースストランドがコアストランドに向かって締めつけられる結果、ストランドの最外側シースフィラメントに応力の集中が生じるからである。従って、この応力が集中する最外側シースフィラメントの径を、その内側の層を構成するフィラメント径より太くすることが最外側シースフィラメントの先行破断を抑制するのに、極めて有効な手だてとなる。
以下、ストランドの最外側シースを構成するフィラメントを、その内側の層を構成するフィラメントよりも太径とした、種々のコード構造について、個別に説明する。
【００１８】
まず、複撚りコードのコアストランドにおいて、最外側シースを構成するフィラメントが、その内側の層を構成するフィラメントよりも太径とした場合について、図２を参照して具体的に説明する。すなわち、図２に、この発明に従って、タイヤなどに適用するスチールコードの断面を、撚り構造７×（３＋８）について、それぞれ示す。
図２に示すスチールコードは、３本のフィラメントによるコア１ａのまわりに、８本のフィラメントによるシース１ｂを撚り合わせて成る、コアストランド１を中心に、そのまわりに、複数本のフィラメントを撚り合わせたシースストランド２の複数本を撚り合わせてなる。なお、この例では、シースストランド２の構造は特に限定されず、さらにコード外周に沿ってラッピングフィラメントをらせん状に巻き付けることも可能である。
【００１９】
ここで、コアストランド１において、シースを構成するフィラメントが、その内側のシースを構成するフィラメントよりも太径であることが肝要である。すなわち、図２に示した２層構造のコアストランドにおいて、シース１ｂを構成するフィラメントは、その内側のコア１ａを構成するフィラメントよりも太径であることが肝要である。
【００２０】
なぜなら、上記した最外側シースフィラメントの先行破断を抑制する効果に加えて、コアストランドにおいて内層より外層のフィラメントを太径にすると、従来の同径フィラメントによる場合に比較して、各層間、さらには各ストランド間でのフィラメント同士の接触面積が増大し、コードに張力が加わった際に、各層間、さらには各ストランド間のフィラメントが協働して張力を負担する結果、応力集中による先行破断が抑制されるからである。
【００２１】
特に、コアストランドの内層より外層のフィラメントを太径にするに当り、コアストランドが図２に示すような２層構造の場合は、シース１ｂを構成するフィラメントの外接円の面積に対する、コアストランドを構成する全てのフィラメントの断面積の総和の比（以下、フィラメント占有比と示す）を、０．７１５以上とすることが、肝要である。すなわち、フィラメント占有比を０．７１５以上にすることによって、フィラメント間の隙間が小さくなり、張力負担時にフィラメントの接触応力を各層内でも分散することが可能になり、応力集中による先行破断の抑制をより確実なものにする。
【００２２】
従って、これらのフィラメント占有比になるように、ストランドの内層および外層のフィラメント径を設定するとよい。
具体的には、ストランドの各層におけるスチールフィラメント相互の間隔が０．０１４ｍｍ以下とすることが、応力集中による先行破断を抑制するのに、より有効である。
また、図２に示したコードでは、コアストランドのみに内層より外層のフィラメントを太径にする構造を適用したが、図３に示すように、コアストランド１に加えて、そのまわりのシースストランド２についても、内層より外層のフィラメントを太径にする構造を適用することが可能である。すなわち、コードを構成する全てのストランドにおいて、内層より外層のフィラメントを太径にすることによって、コードを構成する全てのストランドに上記した作用効果が及ぶために、コードの強力保持をさらに確実なものにすることができる。
【００２３】
ここに、図２および３に示したコードでは、この発明を適用するストランドの構造を３＋８構造としたが、この他にも、３＋７構造のストランドや、シースストランドについては３＋７＋１２、３＋９＋１２および３＋９＋１３構造などにも、この発明を適用することができる。その際、ストランドが２層撚りの場合の最外層はフィラメント本数を８本以下に、そしてストランドが３層撚りの場合の最外層はフィラメント本数を１３本以下にすることが、先行破断を抑制するのに好ましい。
【００２４】
同様に、コード構造としては、１本のコアストランドのまわりに、シースストランドの６本を撚り合わせた図示例に限らず、例えば、コアストランドとは異径のシースストランドを用いて、１本のコアストランドのまわりにシースストランドの７、８または９本を撚り合わせた構造とすることも可能である。さらに、コードの外周にラッピングフィラメントを巻き付けることも可能である。
【００２５】
さらに、コードを構成するフィラメントには、ゴム物品の強度を確保するために、炭素含有量が０．８０〜０．８５重量％の高抗張力鋼を用いることが好ましい。
【００２６】
このようにコアストランド、さらにはシースストランドの最外側のシースを構成するフィラメントの径を、その内側の層を構成するフィラメントよりも太くした場合において、シースストランドの外接円の直径をΦ（ｍｍ）とし、その最外側のシースを構成するフィラメントの直径をφｓ（ｍｍ）としたとき、０．５５≦Φ／６．１４φｓ≦０．９０なる関係式を満たし、かつコアストランドのシースを構成するフィラメントの直径をφｃ（ｍｍ）として、φｓ≦φｃなる関係式を満足するような構造であることが好ましい。
【００２７】
なぜなら、従来コードのコアストランドとシースストランドにおいて先行して破断する最外層のフィラメントを太径化することによって、この先行破断が回避され、結果としてコード強力の低下が防止されるからである。
すなわち、Φ／６．１４φｓが０．９０を越えると、上記した効果を得ることが難しく、一方０．５５未満では、耐疲労性に悪い影響を与えることになる。また、コアストランドの最外層フィラメントは、シースストランドの最外層フィラメントに比し同等か、やや厳しい応力集中の状態におかれているため、シースストランド最外層の場合と同等以上の太径化が好ましい。
【００２８】
同様に、コード構造としては、１本のコアストランドのまわりに、シースストランドの６本を撚り合わせた図示例が好適であるが、その他にも、例えば、コアストランドとは異径のシースストランドを用いて、１本のコアストランドのまわりにシースストランドの７、８または９本を撚り合わせた構造とすることも可能である。さらに、コードの外周にラッピングフィラメントを巻き付けることも可能である。
【００２９】
なお、シースストランドの最外側のシースを構成するフィラメントの径は０．２０〜０．５０ｍｍであることが有利である。なぜなら、フィラメント径が０．２０ｍｍ未満では、フィラメントの太径化による上述の効果を得ることが難しくなり、一方０．５０ｍｍをこえるとフィラメントの引張強さが低くなる結果、高強力コードを得ることが難しくなる。
【００３０】
そして、この発明に従うコードには、引張強さが３０００ＭＰａ以上であるフィラメントを適用することが有意義である。なぜなら、引張強さが３０００ＭＰａ以上のフィラメントを用いたときに、上述したフィラメントの総強力に対するコード強力の低下が著しいからである。
【００３１】
さらに、シースストランドの最外側のシースの撚り方向が、コアストランドに対するシースストランドの撚り方向と同じにすることによって、隣接するストランド間での最外側フィラメント同士を線接触により近い状態にさせることができ、応力の局部集中を軽減するのに有利である。
なお、ラッピングフィラメントは、コードのばらけ防止に有効であり、特に工場での作業性の向上に寄与する。
【００３２】
ちなみに、上記したコードは、その多数本を所定の間隔で互いに並行に揃えてゴムシートに埋設してなるプライを、タイヤのベルトまたはカーカスに適用して、タイヤの補強に供する。ここで、タイヤは、例えば図４に示す、建設車両用空気入りタイヤが有利に適合する。このタイヤは、１対のビードコア２０間でラジアル方向にトロイド状に延びるスチールコードのプライからなるカーカス２１、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４層、通常は６層のベルト２２およびこのベルト２２のタイヤ径方向外側に配置したトレッド２３から成る。
【００３３】
【実施例】
〔実施例１〕
表１に示す構造のスチールコードについて、そのフィラメント占有比およびコード強力発揮率を調査した。なお、フィラメント占有比は、上述したとおり、最外側シースを構成するフィラメントの外接円の面積に対する、ストランドを構成する全てのフィラメントの断面積の総和の比であり、またコード強力発揮率は、コードを構成する真直フィラメントの引張り強さの総和に対する、コード切断荷重の比を百分率で表示した。その測定結果を、表１に併記する。
【００３４】
【表１】
0004731080.tif 000002
【００３５】
〔実施例２〕
表２および３に示す構造のスチールコードについて、そのフィラメント占有比およびコード強力発揮率を調査した。なお、フィラメント占有比は、上述したとおり、最外側シースを構成するフィラメントの外接円の面積に対する、ストランドを構成する全てのフィラメントの断面積の総和の比であり、またコード強力発揮率は、コードを構成する真直フィラメントの引張り強さの総和に対する、コード切断荷重の比を百分率で表示した。その測定結果を、表２および３に併記する。なお、表２および３には、表毎に全て同じ撚り角の下に作製したコード群を示してある。
【００３６】
【表２】
0004731080.tif 000003
【００３７】
【表３】
0004731080.tif 000004
【００３８】
【発明の効果】
この発明によれば、複撚り構造コードにおける一部フィラメントの先行破断を回避してコード強力の低下が抑制されるから、十分な耐久性能を有するスチールコードおよびこのコードを用いた耐久性能に優れるタイヤを提供できる。
【００３９】
【図面の簡単な説明】
【図１】は、従来の撚り構造７×（３＋９＋１５）＋１構造コードの断面図、
【図２】は、この発明に従う、コアストランドが３＋８構造のコードの断面図、
【図３】は、この発明に従う、撚り構造７×（３＋８）構造コードの断面図、
【図４】は、この発明のコードを適用するのに好適なタイヤの断面図
である。
【図１】
0004731080.tif 000005
【図２】
0004731080.tif 000006
【図３】
0004731080.tif 000007
【図４】
0004731080.tif 000008