(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ本のワイヤを含む１×Ｎ撚り構造のスチールコードにおいて、前記Ｎ本のワイヤに囲まれたコード中央の空間に熱可塑性エラストマー配合物を充填し、該熱可塑性エラストマー配合物は熱可塑性樹脂のマトリックス中にエラストマーが不連続相として分散した構造を有するものとしたタイヤ用スチールコード。
【請求項２】
前記ワイヤの１本当たりの断面積ｄ、前記Ｎ本のワイヤへの内接円の断面積Ｄ1 、前記Ｎ本のワイヤへの外接円の断面積Ｄ2 に対して、前記熱可塑性エラストマー配合物による被覆断面積Ｘが、Ｄ1 ＜Ｘ＜Ｄ2 −（ｄ×Ｎ）の範囲にある請求項１に記載のタイヤ用スチールコード。
【請求項３】
請求項１乃至請求項２のいずれかに記載のスチールコードをゴム被覆してなるベルト部材及びサイド補強部材の少なくとも１つを用いたラジアルタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１×Ｎ撚り構造のタイヤ用スチールコード及び該スチールコードを用いたラジアルタイヤに関し、さらに詳しくは、コード自体の耐疲労強度及びタイヤとしてのセパレーション耐久性を向上すると共に、タイヤ加硫時のエネルギー効率を改善するようにしたタイヤ用スチールコード及びラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
乗用車用及び重荷重用ラジアルタイヤのベルト部は、道路踏面に近いため走行時に釘などの貫通物による障害を受けやすく、この部分から外界の水分が進入し、スチールコードを腐食し、その結果として、コードの破断や水分によるゴムとの接着性の低下に起因してセパレーションを起こしやすい。また、サイド補強部は、ベルト部に比べて損傷の頻度は少ないものの、縁堰等に車両が乗り上げた場合にコードに達するカット傷が生じると、上記と同様なコード破断やセパレーションを起こすことがある。
【０００３】
このような欠点を補うため、スチールコード構造の検討が行われ、スチールコードに中空部が生じないような構造を取ることが一般化されている。即ち、スチールコードの中空部にそれを取り巻くマトリックスゴムが進入し、コード中空部を埋めてしまうような構造が適用されている。
【０００４】
この目的に合ったスチールコードとして、従来、２種類のものが採用されている。１つは所謂オープンコード構造と呼ばれるもので、コードを意識的に甘く撚り、スチール素線（ワイヤ）同士の隙間を確保し、タイヤが加硫される工程で低粘度化した未加硫ゴムをコード中空部に進入させることにより、製品となったタイヤ中のスチールコードに中空部を生じさせない構造である。例えば、１×５撚り構造のオープン構造等が代表的な例である。もう１つは少数（１〜２本）のスチール素線（ワイヤ）からなるコアの廻りに外側素線をつるまき状に巻き付けたコード構造にすることにより、全ての素線間に容易にゴムが浸透可能な構造としたもので、２＋２撚り構造などが代表的な例である。
【０００５】
しかしながら、上記スチールコードはゴムを浸透させる点では大きな効果を持つことが分かっているが、それぞれ次のような欠点を抱えている。
【０００６】
オープンコードは、素線間の隙間を作るために撚りを甘くしているが、そのため製品となったタイヤ中のスチールコードは引張り応力が加わるとタイトに撚られたスチールコードよりも伸びやすい。特に、高荷重や高速で走行した場合にはワイヤに大きな応力が負荷されてコードが変形しやすい。これにより、タイヤの外周が停止時より大きく成長し、この変形がベルト層間のセパレーションを助長し、タイヤとしての耐久性を低下させるのである。
【０００７】
また、オープンコードは加硫時に低粘度化したゴムが流動してコード中空部を埋めるが、タイヤ構成部材への圧延時や成形時においてはゴムが十分に中空部を満たすことはなく、この部分は大きな空洞となっている。この空洞はタイトに撚られたコードよりも大きい。そのため、加硫時において上記空洞に存在する空気がゴムの進入によって追い出されるが、行き場を失った空気は加硫の進行が遅い部分に追い込まれ、そこに大きなボイドを形成する。このボイドは加硫圧力で消滅するが、ボイドを完全に消滅させるためには加硫時に必要以上に大きな圧力を与えることが必要となり、エネルギー効率を低下させる。
【０００８】
一方、２＋２撚り構造に代表されるゴム浸透構造は、ゴムが浸透する通路を確保するため断面構造が不規則なものとなる。本来、コードを構成するスチール素線は同心円状に綺麗に配列されることが好ましく、それによりタイヤが走行に伴う変形を受けたときに素線表面に生じる歪みを最も均一にすることができる。ところが、不規則な断面構造を有するスチールコードは特定の素線に大きな表面歪みを生じさせるので、タイヤに大きな負担がかかったときにコード破断を生じやすい。また、このようなスチールコードはタイヤ構成部材への圧延段階や成形段階では素線の隙間にゴムが十分に浸透せず、オープンコードほどではないが、加硫時にボイドを形成するので、加硫エネルギー効率が良くない。
【０００９】
つまり、タイヤ用スチールコードは、タイヤ構成部材への圧延段階や成形段階で既にコード中空部がゴムで満たされ、且つ綺麗な同心円状の断面構造を有し、更には素線間の隙間が小さく走行時の変形が少ないものが、ベルト部材やサイド補強部材に用いるスチールコードとして理想的なのである。
【００１０】
このようなスチールコードを得るために、マトリックスゴムと同種のゴムを有機溶剤に溶解させ、その中にコードを浸漬し、若干撚りを解くようにコードを捩って内部に液状になったゴム溶解物を満たし、しかる後に残存する溶媒を気化させて中空部を埋める方法も提案されているが、近年の環境問題に照らして、生産工程での溶剤の使用は好ましくない。しかも、この方法は浸漬後、溶剤を気化して乾燥させるのに長時間を要し、生産性を著しく阻害する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、コード自体の耐疲労強度及びタイヤとしてのセパレーション耐久性を向上すると共に、タイヤ加硫時のエネルギー効率を改善することを可能にしたタイヤ用スチールコード及びラジアルタイヤを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明のタイヤ用スチールコードは、Ｎ本のワイヤを含む１×Ｎ撚り構造のスチールコードにおいて、前記Ｎ本のワイヤに囲まれたコード中央の空間に熱可塑性エラストマー配合物を充填し、該熱可塑性エラストマー配合物は熱可塑性樹脂のマトリックス中にエラストマーが不連続相として分散した構造を有するものとしたことを特徴とするものである。
【００１４】
このようにタイヤ構成部材への圧延前のコードの段階で、コード中央の空間に熱可塑性エラストマー配合物を満たしておくことにより、スチールコード自体に構造的に中空部が存在しないので、所謂オープンコード構造とは異なってコードの撚りを多くすることができる。その結果、ワイヤ間の隙間が小さくなるため、荷重負荷時のコード変形を小さくし、タイヤ走行に伴うベルト部材等の外周成長を抑え、タイヤとしてのセパレーション耐久性を向上することができる。
【００１５】
また、スチールコードの断面形状が同心円状になり、特定のワイヤ表面に大きな歪みが発生しにくいので、タイヤのベルト部材やサイド補強部材におけるコードの耐疲労強度を向上することができる。
【００１６】
更に、スチールコード自体に構造的に中空部が存在しないので、これを用いたタイヤを加硫するときの圧力を低下させて加硫エネルギー効率を改善することができる。
【００１７】
本発明において、ワイヤの１本当たりの断面積ｄ、Ｎ本のワイヤへの内接円の断面積Ｄ1 、Ｎ本のワイヤへの外接円の断面積Ｄ2 に対して、未加硫ゴム配合物又は熱可塑性エラストマー配合物による被覆断面積Ｘが、Ｄ1 ＜Ｘ＜Ｄ2 −（ｄ×Ｎ）の範囲にあることが好ましい。この被覆断面積Ｘが上記関係を満足することにより、スチールコードの中空部に熱可塑性エラストマー配合物を過不足なく充填した状態にすることができる。
【００１８】
また、本発明のラジアルタイヤは、上記スチールコードをゴム被覆してなるベルト部材及びサイド補強部材の少なくとも１つを用いたことを特徴とするものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成について添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１は本発明の実施形態からなるラジアルタイヤを示すものである。図１において、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部である。左右一対のビード部３，３間にはカーカス層４が装架され、そのタイヤ幅方向端部がビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられている。また、サイドウォール部２からビード部３にわたる領域にはカーカス層４に沿って延在するサイド補強層６（サイド補強部材）が埋設されている。トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数のベルト層７（ベルト部材）が埋設されている。
【００２１】
上記ラジアルタイヤにおいて、ベルト部材及びサイド補強部材には、Ｎ本のワイヤを含む１×Ｎ撚り構造のスチールコードを複数本引き揃えてマトリックスゴムで被覆したものが使用されている。
【００２２】
図２及び図３はそれぞれ上記１×Ｎ撚り構造のスチールコードを示すものである。図２及び図３に示すように、このスチールコードは、Ｎ本のワイヤＷを互いに密着する程度にタイトに撚り合わせた１×Ｎ撚り構造を有している。そして、Ｎ本のワイヤに囲まれたコード中央の空間には熱可塑性エラストマー配合物からなる充填物１１が充填されている。
【００２３】
このようにスチールコードの撚り合わせ構造の中空部を熱可塑性エラストマー配合物で埋めることにより、以下の作用効果を得ることができる。
【００２４】
第１に、ワイヤ間の隙間が小さくなるため、荷重負荷時のコード変形を小さくし、タイヤ走行に伴うベルト部材等の外周成長を抑え、タイヤとしてのセパレーション耐久性を向上することができる。
【００２５】
第２に、スチールコードの断面形状が同心円状になり、特定のワイヤ表面に大きな歪みが発生しにくいので、タイヤのベルト部材やサイド補強部材におけるコードの耐疲労強度を向上することができる。
【００２６】
第３に、スチールコード自体に構造的に中空部が存在しないので、これを用いたタイヤを加硫するときの圧力を低下させて加硫エネルギー効率を改善することができる。
【００２７】
ここで、ワイヤＷの１本当たりの断面積をｄ（ｍｍ2 ）とし、Ｎ本のワイヤＷへの内接円Ｓ1 の断面積をＤ1 （ｍｍ2 ）とし、Ｎ本のワイヤＷへの外接円Ｓ2 の断面積をＤ2 （ｍｍ2 ）としたとき、熱可塑性エラストマー配合物による被覆断面積Ｘ（ｍｍ2 ）は下式（１）を満足するように設定すべきである。
【００２８】
Ｄ1 ＜Ｘ＜Ｄ2 −（ｄ×Ｎ）  ・・・（１）
即ち、コード中央の空間を満たす充填物がスチールコードを覆うマトリックスゴムと同等の接着性を有していれば、コード外側に充填物がはみ出してもコードとマトリックスゴムとの接着性を阻害することはないが、コア射出の加工性等の理由から充填物として接着性に劣る熱可塑性エラストマー配合物を用いる場合は、コード外側にはみ出す量には限界がある。また、たとえ接着性に問題がない充填物であっても、コード外側への過剰なはみ出しはコード作製後の巻取り工程でコード同士の密着を起こし、その後のマトリックスゴム被覆作業を著しく阻害するので、この面からも充填物の量には上限が存在する。一方、充填物の量が不足し、コード中央の空間を満たすことが出来なければ、十分な効果が得られないので、充填物の量には下限が存在する。
【００２９】
そこで、熱可塑性エラストマー配合物による被覆断面積Ｘが上記（１）を満足することにより、スチールコードの中空部に熱可塑性エラストマー配合物を過不足なく充填した状態にすることができるのである。
【００３０】
なお、上記スチールコードを作製する方法は、特に限定されるものではないが、例えば、無芯の１×Ｎ撚り構造であれば、撚り合わせ直前にコード中央の空間へ熱可塑性エラストマー配合物を射出注入するなどの方法が良い。また、これら充填物をコード中央の空間へ案内するために、該空間より細径の有機繊維等のガイドコードを使用し、このガイドコードに充填物を被覆するようにしても良い。或いは、常温で加工可能な強度を有し、かつ加硫温度で塑性変形する熱可塑性エラストマー配合物を選択すれば、熱可塑性エラストマー配合物からなるコード空間断面積相当の太さの糸を芯材として、該芯材の廻りにＮ本のワイヤを撚り合わせることができる。
【００３１】
本発明において、熱可塑性エラストマー配合物としては、熱可塑性樹脂のマトリックス中にエラストマーが不連続相として分散した構造を有するものを用いる。
【００３２】
【実施例】
本発明の実施例１〜３及び従来例１〜２のスチールコードをベルト部材に用いてタイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５のラジアルタイヤを製作し、下記の方法により、耐ベルトセパレーション、耐ベルトコード折れ、加硫圧力の低減効果、コード巻解き作業性をそれぞれ評価し、その結果を表１に示した。
【００３３】
但し、従来例１は１×６×０．２５のオープンコード構造であり、従来例２は２＋２×０．２８の撚り構造であり、実施例１〜３は１×６×０．２５で図２の如くタイトな撚り構造である。実施例１〜３のスチールコードにおいて、Ｄ1 ＝０．０４９ｍｍ2 ，Ｄ2 −（ｄ×Ｎ）＝０．１４８ｍｍ2 である。また、実施例１〜３のコード充填物としてはナイロン樹脂からなるマトリックス中にブチルゴムの加硫粉末を分散させた熱可塑性エラストマー配合物（Ｂ）を用いた。
【００３４】
耐ベルトセパレーション：
耐ベルトセパレーションの代用特性として、高速耐久性を評価した。即ち、ドラム径１７０７ｍｍのドラム試験機を用いて、ＪＩＳ−Ｄ４２３０のＪＩＳ高速耐久性試験終了後、３０分毎に１０ｋｍ／ｈずつ加速してタイヤが破壊するまで試験を続行し、その走行距離を測定した。評価結果は、従来タイヤ１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど耐ベルトセパレーションが良好であることを意味する。
【００３５】
耐ベルトコード折れ：
ＪＡＴＭＡイヤーブック（２０００年度版）に記載の標準リムで最大荷重を負荷し、ａ＝２０ｍとしたレムニースケート曲線ｒ＝ａ√ｃｏｓ２θをトレースし、旋回中の最大横加速度を１Ｇとする条件で１０００回の旋回を行う試験を実施し、その試験後にベルト層のコードに生じた折損本数を測定した。
【００３６】
加硫圧力の低減効果：
グリーンタイヤを１５ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で加硫し、加硫済タイヤのベルト層におけるボイドの発生状況を観察した。評価結果は、ボイドが全く存在しない場合を「０」で示し、比較的小さいボイドが存在する場合を「小」で示し、比較的大きいボイドが存在する場合を「大」で示した。
【００３７】
コード巻解き作業性：
スチールコードをクリールに密に巻き取ったときの巻解き作業性を評価した。評価結果は、作業性に何ら問題がない場合を「○」で示し、作業性がやや低下した場合を「△」で示し、コード同士の密着により作業性が大幅に低下した場合を「×」で示した。
【００３８】
【表１】
0004423773.tif 000002
【００３９】
この表１から判るように、本発明の実施例１〜３はいずれも従来例１（オープンコード構造）に比べて耐ベルトセパレーション及び耐ベルトコード折れについて良好な結果が得られ、しかもボイドの発生が少なかった。特に、被覆断面積Ｘが０．０４９〜０．１４８ｍｍ2 の範囲にある実施例２については顕著な作用効果が得られた。なお、従来例２（２＋２撚り構造）では多くのベルトコード折れが生じていた。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、Ｎ本のワイヤを含む１×Ｎ撚り構造のスチールコードにおいて、前記Ｎ本のワイヤに囲まれたコード中央の空間に熱可塑性エラストマー配合物を充填し、該熱可塑性エラストマー配合物は熱可塑性樹脂のマトリックス中にエラストマーが不連続相として分散した構造を有するものとしたから、コード自体の耐疲労強度及びタイヤとしてのセパレーション耐久性を向上すると共に、タイヤ加硫時のエネルギー効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態からなるラジアルタイヤを示す半断面図である。
【図２】本発明の実施形態からなるスチールコードを示す断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態からなるスチールコードを示す断面図である。
【符号の説明】
１  トレッド部
２  サイドウォール部
３  ビード部
４  カーカス層
５  ビードコア
６  サイド補強層（サイド補強部材）
７  ベルト層（ベルト部材）
１１  充填物
Ｗ  ワイヤ
【図１】
0004423773.tif 000003
【図２】
0004423773.tif 000004
【図３】
0004423773.tif 000005