(57)【要約】【課題】  タイヤベルトの補強材として適用することによりタイヤのユニフォーミティー低下を引き起こすことなく軽量化と耐久性と操縦安定性とを同時に満足することができるゴム物品補強用スチールコードおよび空気入りタイヤを提供する。【解決手段】  ２本の撚り合わせていないコア素線１を長手方向に並列して配置してなるコアと、３本〜５本のシース素線２を前記コアの回りに撚り合わせてなる１層のシースとによって構成され、コード軸に直交する断面でのコード輪郭形状が偏平であるゴム物品補強用スチールコードである。コア素線１の直径がシース素線２の直径よりも小さい。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２本の撚り合わせていないコア素線を長手方向に並列して配置してなるコアと、３本〜５本のシース素線を前記コアの回りに撚り合わせてなる１層のシースとによって構成され、コード軸に直交する断面でのコード輪郭形状が偏平であるゴム物品補強用スチールコードであって、前記コア素線の直径が前記シース素線の直径よりも小さい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】
前記コア素線の直径ｄｃと前記シース素線の直径ｄｓとの比ｄｓ／ｄｃが、１．０５〜１．１０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】
コード側面から見た前記コア素線の傾きがコード軸方向に対して５°以下である請求項１または２記載のゴム物品補強用スチールコード。
【請求項４】
コード側面から見た前記コア素線の傾きがコード軸方向に対して３°以下である請求項３記載のゴム物品補強用スチールコード。
【請求項５】
前記シース素線が前記コア周りに均一に分散配置されずに、偏った配置である請求項１〜４のうちいずれか一項記載のゴム物品補強用スチールコード。
【請求項６】
前記コア素線及び前記シース素線の抗張力が２．９ｋＮ／ｍｍ2（３００ｋｇ／ｍｍ2）以上である請求項１〜５のうちいずれか一項記載のゴム物品補強用スチールコード。
【請求項７】
前記コア素線及び前記シース素線の直径が０．２０ｍｍ〜０．２４ｍｍである請求項１〜６のうちいずれか一項記載のゴム物品補強用スチールコード。
【請求項８】
請求項１〜７のうちいずれか一項記載のゴム物品補強用スチールコードがベルトの補強材として使用されていることを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項９】
前記ゴム物品補強用スチールコードが、そのコアのコア素線の横並び方向がベルト幅方向に略沿う配置である請求項８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、ゴム物品補強用スチールコードおよび空気入りタイヤに関し、詳しくは、空気入り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およびこのスチールコードをベルトの補強材として備える空気入りタイヤに関する。本発明では、特に、スチールコードで補強すべきゴム物品、特には空気入りタイヤのユニフォーミティーや耐久性を損なわずに軽量化を達成するものである。
【背景技術】
【０００２】
ゴム物品の典型例である空気入りタイヤにおいて、その耐久性を低下させる要因として、カット傷などを介してタイヤの外部から内部のベルト等に浸入する水分がベルトのコードを腐食させ、この腐食域の拡大によってコードとゴムとが剥離して生じるセパレーションが知られている。
【０００３】
このセパレーションを回避するには、コード内部へゴムを十分に浸入させてコードのフィラメント間に水分が伝播する隙間を形成させない構造、いわゆるゴムペネ構造が有効である。このゴムペネ構造は、コードを緩く撚ることによってフィラメント間の隙間を大きくしてゴムの浸透を実現した構造であり、特に１×３や１×５構造の単撚りコードにおいて適した構造である。
【０００４】
しかしながら、近年、空気入りタイヤの乗り心地性や操縦安定性などの性能面から、より剛性の高いスチールコードが要望されている。なお、タイヤのベルトにおけるコードの打ち込み数を増加することによってベルトの引張剛性を確保することは可能であるが、タイヤの重量増の原因となる上、ベルトでの隣接コード間隔が狭くなるため、ベルト幅方向端部のコード端を起点としたゴム剥離が容易に隣接コード間に伝播して、いわゆるベルトエッジセパレーションを招き易くなる。
【０００５】
高い剛性を有するスチールコードとして、特許文献１には、２＋４の撚り構造のスチールコードが提案されている。このスチールコードは、撚りにより柔軟さが生ずる１×Ｎ構造のスチールコードに比べて相対的に剛性は高いものとなる。    
【特許文献１】特開２００２−２２７０８１号公報（特許請求の範囲等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載のスチールコードは、コアを構成する２本のスチール素線からなる束に波形螺旋癖付けが施されているため、タイヤ製造時に掛かるコードへの張力付加時にコア素線とシース素線間の隙間が無くなり、コード内部への十分なゴム浸透性が得られず、セパレーション現象の発生の面で必ずしも十分ではなかった。また、コア素線とシース素線の直径が同一であるため、コード作製時にトーションの制御が困難となるという問題もあった。
【０００７】
タイヤの補強材として用いられるスチールコードは、タイヤ製造時のカレンダー工程に於いて平行に引き揃えられ、これにシート状のゴムを被覆してゴムとの複合体（以下トリートという）とし、続いて裁断工程にて上記トリートを一定の間隔でコード長手方向に対し斜めに裁断してトリート部材を得、この裁断されたトリート部材の側面同士を接合し、トリートの長さ方向に対して斜めにスチールコードが配置された帯状のトリート材としてタイヤのベルト部に用いられる。この際、スチールコードがトーションを有していると、裁断時にトリート端部でコード断面円周方向に回転しようとする力が発生し、その結果、トリート部材端部の跳ね上がりが起こる。このような端部の跳ね上がった形状のトリート部材は、次の接合工程において側面同士接合不能となるという問題点があった。また、この跳ね上がりの程度が大きくない場合には手動により跳ね上がりを矯正して接合することができるが、手動で矯正するには手間がかかるとともに、接合部（矯正部）のコード打ち込みの乱れは避けられず、タイヤユニフォーミティーの低下及びこれに起因するベルト部の耐久性の低下という問題点があった。
【０００８】
そこで本発明の目的は、スチールコードで補強したゴム物品において、該コード周辺でのセパレーションの発生による耐久性の低下を招くことなしに、ゴム物品の引張剛性を高めることが可能で、かつ１×Ｎ構造のコードよりもコード生産性向上が可能な２＋ｎ（ｎ＝３〜５）構造を基本とするスチールコードであって、補強すべきゴム物品のユニフォーミティーや耐久性を損なわずに軽量化を実現することのできるスチールコードを提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、上記スチールコードをベルトの補強材として適用することにより、軽量化と耐久性と操縦安定性とを同時に満足する空気入りタイヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のゴム物品補強用スチールコードは、２本の撚り合わせていないコア素線を長手方向に並列して配置してなるコアと、３本〜５本のシース素線を前記コアの回りに撚り合わせてなる１層のシースとによって構成され、コード軸に直交する断面でのコード輪郭形状が偏平であるゴム物品補強用スチールコードであって、コア素線の直径がシース素線の直径よりも細いことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の空気入りタイヤは、前記ゴム物品補強用スチールコードがベルトの補強材として使用されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のスチールコードによれば、ゴム物品におけるコード周辺でのセパレーションの発生による耐久性の低下を招くことなしに、当該ゴム物品の引張剛性を高めることができるため、このコードを特にタイヤに適用することによって、タイヤの軽量化と耐久性と操縦安定性とを同時に満足することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について具体的に説明する。
本発明のゴム物品補強用スチールコードは、２本の撚り合わせていないコア素線を長手方向に並列して配置してなるコアと、３本〜５本のシース素線をコアの回りに撚り合わせてなる１層のシースとによって構成され、コード軸に直交する断面でのコード輪郭形状が偏平である。かかる構成とすることにより、１×Ｎ構造のスチールコードに比べて相対的に剛性が高くなり、かつ、１×Ｎ構造のコードよりもコード生産性が向上する。
【００１４】
ここで、本発明では、シース素線よりも細いコア素線を用いることが肝要である。かかるコア素線の直径ｄｃとシース素線の直径ｄｓとの比ｄｓ／ｄｃは、好適には１．０５〜１．１０であり、直径比ｄｓ／ｄｃをこの範囲内とすることで、コード製造時におけるトーションの安定化とタイヤ性能とを良好に両立させることが可能となる。この直径比が１．０５未満ではコアに対するシースの回転トルクが不足し、トーションの安定化の面で十分ではなくなる。一方、直径比が１．１０を超えるとシース素線が太くなり、ベルトの面外方向の曲げ剛性が大きくなり過ぎて、操縦安定性の面で十分ではなくなる。
【００１５】
また、本発明のゴム物品補強用スチールコードにおいては、コード側面から見たコア素線の傾きがコード軸方向に対して、好ましくは５°以下、より好ましくは３°以下、さらにより好ましくは実質的に０°である。この理由は、コア素線を横並びでかつほぼ真直とすることで、タイヤ製造の際にかかるコードへの張力付加時のコード伸びが抑制され、コアとシース間に閉鎖空間が形成されることがないためである。これにより、ゴムがコア素線とシース素線相互間に容易に浸入するため、カット傷などを介してタイヤの外部から内部のベルト等に浸入した水分によりベルトのコードが腐食して、この腐食域の拡大によってコードとゴムとの間に剥離が生じるセパレーションを回避することが可能となる。
【００１６】
さらに、本発明のゴム物品補強用スチールコードでは、シース素線がコアの周りに均一に分散配置されずに、偏った配置となることが好ましい（後述する実施例における図１参照）。かかる配置とすることで、コード上下方向の厚みを薄くすることができ、更にはタイヤへの適用に際しベルト層の厚みを薄くできることから、タイヤの軽量化が可能となる。また、コーナリング中の踏面部外側に発生するベルトのバックリング変形に対する柔軟性及びコード折れ性が改善される。  
【００１７】
さらにまた、本発明のゴム物品補強用スチールコードのコア素線及びシース素線の抗張力は、２．９Ｎ／ｍｍ2（３００ｋｇ／ｍｍ2）以上であることが、軽量化の点から好ましい。また、コア素線およびシース素線の直径は０．２０ｍｍ〜０．２４ｍｍの範囲内であることが好ましい。この直径が０．２０ｍｍ未満ではベルトの強度を確保することが困難となり、一方、０．２４ｍｍを超えると、ベルトの面外方向の曲げ剛性が大きくなり過ぎて操縦安定性の低下を招くことになる。
【００１８】
本発明の空気入りタイヤでは、上記の本発明のスチールコードの複数本を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ベルトとして適用し、ベルト以外のタイヤ構造は特に制限されるものではなく、慣用に従い適宜採用することができる。
【００１９】
ここで、本発明のスチールコードをベルト補強材として適用するにあたり、コア素線の横並び方向がベルト幅方向に略沿う配置とすることが肝要である。かかる配置とすることで、ベルト面に沿う向きに生じる面内曲げ変形に対する剛性が高くなり、タイヤの操縦安定性が向上する。すなわち、本発明のスチールコードはコア素線２本が横並び配列となっており、かつコア素線同士が横並びで接触しているため、コードの横曲げ変形に対してコア素線同士のフリクションが働いて横方向のコード曲げ剛性が高くなることから、コード横並び方向がベルト幅方向に略揃ったタイヤのベルトは、その面内曲げ剛性が高くなるためである。また、本発明のスチールコードは上下方向の厚みが従来の断面円形のスチールコードに比べ薄くなるため、ゴム物品、例えばベルトの厚さも薄くなり、重量を軽くすることが可能である。
【実施例】
【００２０】
以下、本発明を実施例および比較例に基づき詳細に説明する。
実施例１
図１に、２＋４撚り構造のスチールコードを示す。図１中、（ａ）は上から見た部分の側面図、（ｂ）は（ａ）におけるａ−ａ、ｂ−ｂ、ｃ−ｃ、ｄ−ｄ、ｅ−ｅの各位置での、コード軸に直交する断面の断面図である。また、（ｃ）は（ａ）と直交する横から見た部分側面図、（ｄ）は（ｃ）におけるａ−ａ、ｂ−ｂ、ｃ−ｃ、ｄ−ｄ、ｅ−ｅの各位置での、コード軸に直交する断面の断面図である。図中、符号１はコア素線、符号２はシース素線であり、２本のコア素線１は、コード軸方向にはぼ直線で、互いに平行を保って保持されている。一方、４本のシース素線２はコア素線１の外層上に１４ｍｍのピッチＰをもって撚り合わされている。
【００２１】
かかるスチールコードの作製にあたっては、コアのコード軸方向傾きを小さくするために、撚り線時の巻き出しテンションをシースの巻き出しテンション対比大きくし、撚り合わせ後のアフターフォーミング量を適正化した。
【００２２】
図２に、このスチールコード軸に直交する一断面を拡大して示す。また、このスチールコードの仕様（素線径（コアおよびシース）、素線抗張力、コード側面から見たコア素線の傾き（コード長径方向のコアの傾きおよびコード短径方向のコアの傾き、ここで、「長径方向」とはシース１ピッチあたりのコード断面の最大径方向であり、「短径方向」とは、長径方向に直交する方向である））を下記の表１に示す。
【００２３】
コードトーションは、コード巻き取りリールからコードをその端末を拘束した状態で５ｍ引き出し、次いで、端末の拘束を開放した時のコード回転を測定して評価した。トリート部材幅方向に全数測定し、各コードのトーションが全て３回以内ならトリート部材端部の跳ね上がりがなく、○とし、それより大きいとトリート部材端部の跳ね上がりが発生し、×とした。
【００２４】
作製されたスチールコードを下記の表１に示す打込み数にて第１および第２ベルト層からなるベルトに適用し、サイズ１８５／７０Ｒ１４のタイヤを試作した。この際、スチールコードのコア素線の横並び方向がベルト幅方向に略沿う配置とした。
【００２５】
なお、ベルトは、カーカス上に、タイヤ赤道面に対してスチールコードが左２２°の角度で傾斜する向きで内側の第１ベルト層を配置し、さらにその上にタイヤの赤道面に対してスチールコードが右２２°の角度で傾斜する向きで第２のベルト層を配置した。
【００２６】
試作したタイヤを、ＪＡＴＭＡ規格に定める標準リムに装着後、ＪＡＴＭＡ  ＹＥＡＲＢＯＯＫにおける最大負荷能力に対応する内圧を充填し、乗用車に装着した。舗装路を５００００ｋｍ走行した後、タイヤを解剖して、カット傷からコードの腐食長さ、ベルト端での亀裂の長さをそれぞれ調査した。ここで、腐食長さは１０ｍｍ以下、亀裂長さは２０ｍｍ以下であれば耐久上問題ない。また、操縦安定性については、特定試験路を同一走行モードで各タイヤを装着して走行し、３人のドライバーによるフィーリング評価を行った。このフィーリング評価は１０点満点で行い、３人のドライバーの平均値で算出した。数値が６．５以上であれば実用上問題とならない。これらの評価および調査結果を下記の表１に併記する。
【００２７】
実施例２〜５、比較例
実施例２〜５および比較例として下記の表１に示す仕様のスチールコードを作製した。実施例２のスチールコードのコード軸に直交する一断面を図４に拡大して示す。図４から分かるように、コア素線に癖が付いている。実施例３のスチールコードのコード軸に直交する一断面を拡大して示す図は図３であり、図３から分かるように、このスチールコードではシース素線２がコアの周りにほぼ均一に分散配置されている。実施例４および５のスチールコードのコード軸に直交する一断面を拡大して示す図は、図２と同じである。また、図５には比較例のスチールコードのコード軸に直交する一断面を拡大して示す。図５から分かるようにコア素線１とシース素線２の直径が同じである。
【００２８】
これらのスチールコードを用いて実施例１と同様にタイヤを試作し、同様の評価を行った。また、タイヤのベルト重量を、実施例１を１００としたときの指数で表示した。数値が小さい程軽量であることを示す。さらに、コードトーションや耐久性に関連する評価項目である腐食長さおよび亀裂長さの夫々の平均値を掛け合わせた値に軽量性（ベルト重量）および操縦安定性の評価結果を加味した結果を総合評価として１０点満点で示した。これらの評価結果を評価１に併記する。
【００２９】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施例１のスチールコードの説明図である。
【図２】実施例１、４、５のスチールコードの拡大断面図である。
【図３】実施例３のスチールコードの拡大断面図である。
【図４】実施例２のスチールコードの拡大断面図である。
【図５】比較例のスチールコードの拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  コア素線
２  シース素線
Ｐ  ピッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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