(57)【要約】    【課題】  ストレートでかつ太径のコアフィラメントの耐疲労性を改良することでコアの金属疲労を防止した耐久性に優れたスチールコード、及びそのスチールコードを用いた空気入りラジアルタイヤの提供。    【解決手段】  シースフィラメント４，６より太径である１本のスチールフィラメント２からなるコア１と、前記コア１の周りに配された複数本のフィラメントからなる２層のシース３，５を有し、前記シース３，５の構成フィラメント４，６が全て略同一径であり、かつ同一方向、同一ピッチで撚り合わされたスチールコード１０であって、前記コアフィラメント２が炭素含有量０．７０〜０．７５重量％の炭素鋼線材からなり、前記シースフィラメント４，６が炭素含有量０．８０〜０．８５重量％以上の炭素鋼線材からなり、コア及びシースフィラメント２，４，６の強度がいずれも３０００〜３４００Ｎ／ｍｍ２である。    【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シースフィラメントより太径である１本のスチールフィラメントからなるコアと、前記コアの周りに配された複数本のフィラメントからなる少なくとも１層のシースを有し、
前記シースの構成フィラメントが全て略同一径であり、かつ同一方向、同一ピッチで撚り合わされたスチールコードであって、
前記コアフィラメントが炭素含有量０．７０〜０．７５重量％の炭素鋼線材からなり、前記シースフィラメントが炭素含有量０．８０〜０．８５重量％以上の炭素鋼線材からなり、コア及びシースフィラメントの強度がいずれも３０００〜３４００Ｎ／ｍｍ２である
ことを特徴とするスチールコード。
【請求項２】
前記コアフィラメントの直径（Ｄ１）が０．１７５〜０．３４ｍｍであり、該コアフィラメントとシースフィラメントの直径（Ｄ２）との比Ｄ２／Ｄ１が０．７５〜０．９５である
ことを特徴とする請求項１に記載のスチールコード。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のスチールコードを補強材として用いた
ことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
【請求項４】
前記スチールコードをカーカスプライに用いた
ことを特徴とする請求項３に記載の空気入りラジアルタイヤ。
【請求項５】
扁平率が８０％以下である
ことを特徴とする請求項４に記載の空気入りラジアルタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スチールコード及び空気入りラジアルタイヤに関し、耐疲労性に優れ、かつコードの生産性の良いスチールコード、及びそのスチールコードを用いた耐久性に優れる空気入りラジアルタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
トラックやバス用などの大型空気入りラジアルタイヤのカーカスの補強材としては、従来より２層撚りや３層撚りなどの多層構造のスチールコードが広く使用され、中でも使用条件が過酷なタイヤには図３に示す３＋９＋１５×０．１７５＋１構造のようなフィラメント径が細く、フィラメント構成の多い３層構造のスチールコード５０が使用されている。
【０００３】
上記の３層構造スチールコード５０は、一般に撚り方向がＳ／Ｓ／Ｚ／Ｓ方向に異ピッチで撚られているため、コアと内外のシース、及びラッピングワイヤ間でのフレッチングによりフィラメント断面積が減少して除々にコード強力の低下を起こすとともに、めっきが削られて耐腐食疲労性を低下させ、フレッチング摩耗が進行するとタイヤ使用中の衝撃や圧縮歪みによりコード損傷を起こしタイヤ故障に至らせるという問題がある。また、その撚り構造からコード製造時の撚り線工程が多くなり、コードコストを上昇させる結果タイヤのコストにも影響を与えている。
【０００４】
このフレッチングによる耐疲労性の低下やコストの問題を改善するものとして、多数本のフィラメントを同一方向、同一ピッチで撚り合わせた、１×１２や１×１９構造のいわゆる束撚りコードが用いられようになり、そのゴム侵入性や比較例を向上させることが種々行われている。例えば、１本のスチールフィラメントからなるコアの周りに２層以上の同軸層（シース）を配し、同軸層の外接円上に配置され得るよりも１〜２本少ないフィラメントを最外層に有し、この同軸層を同一方向、同一ピッチで撚り合わせた１＋６＋（１０〜１１）構造のスチールコードが開示され（特許文献１）、また、１本のコア（ｄｘ）と、コアのまわりに配列した６本のフィラメント（ｄａ）からなる第１シースと、第１シースの外周側に配した１２本のフィラメント（ｄｂ、ｄｃ）からなる１＋１８構造スチールコードで、フィラメントの直径をｄｘ≧ｄａ≧ｄｂ＞ｄｃとして少なくとも３種類のフィラメント径を用いてコード断面形状を６角形状から円形に近づけて耐久性を改善することが提案されている（特許文献２）。
【０００５】
また、近年では、自動車の燃費向上の社会的要請からタイヤの軽量化が要求されており、従来の強度（２５００〜２８００Ｎ／ｍｍ２）よりも高強度のスチールコードが開発され、タイヤ中のスチールコード使用量を低減し対応することが行われている。
【特許文献１】特開平８−２３２１７９号公報
【特許文献２】特開２００４−９８７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のようなコード中心のコアが１本のフィラメントからなる１＋１８構造（１×１９構造ともいう）のスチールコードでは、コードの中心のコアフィラメントが撚りが入らずにストレートな状態でコードが形成され、またコード内部にゴムを浸透させフィラメント拘束性の維持や接触圧を下げるための隙間をシースフィラメント間に設けるためにコアのフィラメント径がシースフィラメントよりも太径のものが採用されている。
【０００７】
このようなスチールコードをタイヤのカーカスに使用した場合、タイヤが長距離連続走行や重荷重条件下で使用される車両に装着し用いられると、タイヤにかかる繰り返し応力により、特に応力歪がかかりやすいサイド部からショルダー部において、ストレートでかつ太径であるコアフィラメントに応力歪が集中するようになる。その結果コード内のコアフィラメントが金属疲労によってシースフィラメントに先行して破断し、コアがタイヤサイド部から突出し空気漏れを起こしたり、コード内のシースフィラメントの疲労現象を促進してコード損傷を発生させるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、ストレートでかつ太径のコアフィラメントの耐疲労性を改良することでコアの金属疲労による先行破壊を回避しスチールコードの耐疲労性を向上すること、及びこのスチールコードをタイヤの補強材に用いた耐久性に優れる空気入りラジアルタイヤを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、１＋１８構造のようなストレートな１本のコアフィラメントを有するスチールコードにおいて、スチールコードの耐疲労性の向上に関して鋭意研究をしたところ、材質的に高靭性であり、かつ高強度の耐疲労性に優れたスチールフィラメントをコアに配することでスチールコード全体の耐疲労性のバランスが向上することを見出し本発明を完成させた。
【００１０】
すなわち、本発明のスチールコードは、シースフィラメントより太径である１本のスチールフィラメントからなるコアと、前記コアの周りに配された複数本のフィラメントからなる少なくとも１層のシースを有し、前記シースの構成フィラメントが全て略同一径であり、かつ同一方向、同一ピッチで撚り合わされたスチールコードであって、前記コアフィラメントが炭素含有量０．７０〜０．７５重量％の炭素鋼線材からなり、前記シースフィラメントが炭素含有量０．８０〜０．８５重量％以上の炭素鋼線材からなり、コア及びシースフィラメントの強度がいずれも３０００〜３４００Ｎ／ｍｍ２であることを特徴とする。
【００１１】
本発明のスチールコードは、シースを構成するフィラメントが同一方向、同一ピッチで撚り合わされる束撚り構造をとり、フィラメント相互間の線接触化によりフレッチング摩耗を均一化すると共に、摩耗量を従来の３層構造コードよりも大幅に軽減してコード強力を保持することができ、かつ安価な製造コストで生産が可能である。
【００１２】
そして、コアフィラメントの炭素含有量を０．７０〜０．７５重量％とし、シースフィラメントの炭素含有量０．８０重量％以上とし、コア及びシースフィラメントの強度がいずれも３０００〜３４００Ｎ／ｍｍ２であることでコードの高強度を確保するとともに、靭性に優れる炭素含有量が０．７０〜０．７５重量％の高炭素鋼線材からなるコアフィラメントの耐疲労性を向上し、疲労のネックとなっているストレートかつ太径のコアの金属疲労による先行破壊を防ぐことができる。
【００１３】
本発明のスチールコードにおいては、前記コアフィラメントの直径（Ｄ１）が０．１７５〜０．３４ｍｍであり、該コアフィラメントとシースフィラメントの直径（Ｄ２）との比Ｄ２／Ｄ１が０．７５〜０．９５であることが好ましく、特にコアフィラメントをシースフィラメントよりやや太くすることにより、フィラメント間の接触圧を下げて耐疲労性をより向上することができる。しかし、コアとシースのフィラメント径差を大きくしすぎると、シースフィラメントが動きやすくなり耐フレッチング性や耐疲労性、工程通過性を低下させるので、Ｄ２／Ｄ１の下限は０．７５程度とするのが好ましい。
【００１４】
本発明の空気入りラジアルタイヤは、前記スチールコードを補強材に用いたタイヤであり、特にカーカスプライに用いることでカーカスの耐久性を向上させタイヤ寿命の長期化、更新性の向上が図られる。また、上記スチールコードは耐食性が改善されるのでベルトやチェーハーなどの補強部材としても好適に用いることができる。カーカスに用いる場合はサイドウォールからショルダー部のいわゆるバットレス部に応力歪が集中しやすい扁平率が８０％以下であるタイヤに有用である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のスチールコードによれば、フィラメント相互間のフレッチング摩耗を軽減してコード強力を保持し、コアフィラメントの耐疲労性を改善することでコアフィラメントの金属疲労による先行破壊を防止してスチールコードの耐久性を向上することができ、このスチールコードを用いた空気入りラジアルタイヤの使用寿命を大幅に延ばすことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明に係る実施形態のスチールコード及び空気入りラジアルタイヤを図面を参照し説明する。
【００１７】
図１は、本発明のトラック／バス用の空気入りラジアルタイヤの１例を示すタイヤＴの半断面図である。
【００１８】
タイヤＴは、左右一対のビード部２５間に、タイヤ幅方向に延在するスチールコード１０をタイヤ周方向に所定間隔で配列した１枚のカーカスプライ２４を有し、その両端部がビード部２５に埋設されたビードコア２６の周りにビードフィラー２７を挟み込むようにしてタイヤの内側から外側に折り返され係止されている。トレッド部２３のカーカスプライ２４の外周側には、３×０．２０＋６×０．３５などのベルト用スチールコードからなる４枚のベルトプライ２１が配設されている。
【００１９】
カーカスプライ２４に用いられるのスチールコードは、図２の断面図に示す１×０．２０＋１８×０．１８構造のスチールコード１０である。
【００２０】
スチールコード１０は、コードの中心構造であるコア１を構成する１本のコアフィラメント２と、コアフィラメント２の周りに配されたインナーシース３を構成する６本のフィラメント４と、インナーシース３の周りに配列されたアウターシース５を構成する１２本のフィラメント６とで構成され、シースフィラメント４，６はすべて同一径であり、コアフィラメント２はシースフィラメント４，６よりも太径である。
【００２１】
スチールコード１０は、コアフィラメント２の周囲に配されたインナー及びアウターシース３，５のフィラメント４，６が全て同一方向、同一のピッチで撚り合わされ、図に示すようにコード断面輪郭が略六角形状をなして、コアフィラメント２はコード１０の中心に位置しコード軸方向にストレートな状態で延在しコードを形成している。
【００２２】
このスチールコード１０は、通常のチューブラー型撚り線機やバンチャー型撚り線機を使用して、１９本のフィラメントを同時に撚り線機に供給し、鏡板より各フィラメントを１＋６＋１２構成に同心円上に配列して集束し１回の撚り線加工によって製造されるもので、コードの撚り線工数減により製造コストの低減が可能になる。
【００２３】
上記スチールコード１０を構成するコアフィラメントの直径（Ｄ１）及びシースフィラメントの直径（Ｄ２）は、それぞれ０．１７５〜０．３４ｍｍの範囲であり、０．１７５ｍｍより細いフィラメントは伸線加工での生産性が低くタイヤ用スチールコードとしてコスト的に見合わず、０．３４ｍｍを越えると剛直になって撚り線加工性を低下させ、またタイヤ特性や耐疲労性にも悪影響する。
【００２４】
カーカス用やチェーハー用コードとして用いられる場合は、０．１７５〜０．２５ｍｍ程度、より好ましくは０．２３ｍｍ以下にあるものが耐疲労性や可撓性を確保する観点から好ましい。ベルト用コードとしては、ベルト剛性を確保する必要から０．２２〜０．３４ｍｍとすることが好ましい。
【００２５】
シース３，５を構成するスチールフィラメント４，６は、いずれも炭素含有量が０．８０〜０．８５重量％以上の炭素鋼線材からなり、例えば、ＪＩＳ  Ｇ３５０２規定のピアノ線材からなる高炭素鋼が使用できる。この線材をパテンティング（熱処理）と乾式伸線加工を繰り返し所望径の中間線とし、ブラスメッキを被覆した後、湿式伸線により最終加工することで、強度が３０００〜３４００Ｎ／ｍｍ２のスチールフィラメントを常法により製造することができる。
【００２６】
上記フィラメント強度が３０００Ｎ／ｍｍ２未満では、タイヤ強度を確保するためのコード使用量の低減が不足しタイヤの軽量化が達成できず、一方で３４００Ｎ／ｍｍ２を越える強度を該線材から得ようとすると、伸線時に強加工を要して伸線加工性の悪化や脆性の低下を来たし、耐疲労性が低下しタイヤの耐久性を低下させるおそれがある。
【００２７】
本発明のスチールコード１０においては、コア１を構成するフィラメント２が、炭素含有量が０．７０〜０．７５重量％である炭素鋼線材からなり、かつ強度が３０００〜３４００Ｎ／ｍｍ２にあるフィラメントからなっている。
【００２８】
本発明では、材質的に靭性に優れる上記炭素含有量が０．７０〜０．７５重量％である炭素鋼線材の靭性を損なわずに適正なパテンティングや伸線加工を施すことで、耐疲労性に優れる高強度のフィラメントが得られる。
【００２９】
スチールコード１０を上記構成とすることで、コアフィラメント２の疲労限が向上しストレートかつ太径のコアフィラメント２の耐疲労性が改善され、特にカーカスに用いられた場合のタイヤにかかる繰り返し応力歪に対するコアフィラメント２の金属疲労強度を向上し、タイヤサイド部からショルダー部における歪の集中しやすい部位において撚りがかかった他のシースフィラメント４，６に先行して発生しやすいコアフィラメント２の疲労破壊を防止することができるようになる。
【００３０】
上記炭素含有量が０．７０〜０．７５重量％の炭素鋼線材から得られるコアフィラメント２の強度は、炭素鋼線材のパテンティング条件や伸線条件の最適化により３０００〜３４００Ｎ／ｍｍ２の範囲に高めることができ、この最適加工により鋼中のパーライト組織が均一微細で強固な組織になり組織内の欠陥同士が繋がり難くなり強度と疲労限を向上することができる。しかし、加工度を大きくしすぎると強度が増加しても鋼の脆化により延性を劣化させ疲労限の上昇は得られなくなり、逆に耐疲労性に悪影響を与え、またコード製造過程での断線を多発するなどの不具合を生じてくるので、強度の上限は３４００Ｎ／ｍｍ２とした。
【００３１】
このような炭素含有量が０．７０〜０．７５重量％の炭素鋼線材から上記強度レベルのフィラメントを得るには、例えば特開平９−２４１９８２号公報に記載の方法によることができる。また、特許第３４３７２４７号公報に記載の方法に炭素含有量０．７０〜０．７５重量％の炭素鋼線材を適用することでも上記強度レベルのスチールフィラメントを得ることが可能である。
【００３２】
また、本発明のスチールコード１０は、コアフィラメント２の直径（Ｄ１）とシースフィラメント４，６の直径（Ｄ２）との比Ｄ２／Ｄ１が、０．７５〜０．９５であることが好ましい。
【００３３】
このように、コアフィラメント径Ｄ１をシースフィラメント径Ｄ２よりも若干太くすることにより、シースフィラメント４，４間、及び６，６間に僅かの間隙Ｓを設けてフィラメント相互間の接触圧を下げて疲労性を向上するとともに、この間隙Ｓ内にゴムを侵入させることでコードの形状安定性を向上し、かつ耐腐食疲労性を向上することができ、さらにゴムの侵入によりストレートなコアやインナーシースフィラメントの拘束性を向上しコード内でのフィラメントの動きを抑え、またコード端部がフリー状態のベルトやチェーハー等の補強材としてもフィラメントの抜け出しを防止して使用できるようになる。
【００３４】
しかし、コア１とシース３，４のフィラメント径差を大きくしすぎると、間隙Ｓが大きくなりすぎコード製造時や加工時のシースフィラメント４，６が動きやすくなりフィラメントの偏りから耐フレッチング性や耐疲労性を低下させ、またカレンダー加工などでの工程通過性を悪化させる。さらにコア１のＤ１を太くするとコアフィラメント２自体の耐疲労性低下やコード全体の構成バランスを低下させ撚り不良を生じやすくなるので、Ｄ２／Ｄ１は０．７５程度を限度とするのが好ましい。Ｄ２／Ｄ１が０．９５を超えると上記ゴム侵入が不充分となりその効果が得られない。
【００３５】
そして、本発明の空気入りラジアルタイヤは、上記スチールコードを図１に示すタイヤＴのカーカス２４に用いることで、スチールコード１０のフレッチング摩耗とコアの耐疲労性を改善しカーカス耐久性に優れた長寿命化が図られる空気入りラジアルタイヤとなる。特に、図１に示すような、扁平率（（タイヤの高さ／タイヤの断面幅）×１００）が８０％以下であるトラックやバスに用いられる重荷重用途の大型ラジアルタイヤに好適である。
【００３６】
さらに、コード内部へのゴム侵入の効果によりコアやインナーシースフィラメントの拘束性を向上しフィラメントの移動を抑制するので、コード端部がフリー状態で使用されるベルト２１やチェーハー２２の補強材としても使用できタイヤのコストダウンに寄与するものとなる。
【００３７】
なお、上記の実施形態では、１＋１８構造のスチールコードにより本発明を説明したが、本発明は１＋６などの２層構造、１＋６＋（１０〜１１）などの３層構造や１＋６＋１２＋（１６〜１８）などの４層構造などの、ストレートな１本のコアフィラメントを有するスチールコードにおいても本発明を実施することができる。
【実施例】
【００３８】
次に本発明を実施例によって具体的に説明する。本実施例は大型空気入りラジアルタイヤのカーカスに本発明のスチールコードを適用した例であるが、本発明はこれにより何ら限定されるものではい。
【００３９】
表１に記載の１＋１８構造の各スチールコードを通常のチューブラー型撚り線機を用いて製造した。これらのスチールコードに使用した各フィラメントは、ＪＩＳ  Ｇ３５０２に規定のピアノ線材ＳＷＲＳ７２Ａ材及びＳＷＲＳ８２Ａ材の径５．５ｍｍロッド用い、パテンティング、乾式伸線加工を繰り返して所定径の中間線を得、表面にブラスメッキ（銅比率６４％、めっき付着量４．５ｇ／Ｋｇ）を施した後、通常の湿式伸線機を用いてダイス数と加工度及び伸線速度を変更して伸線加工し、表に記載の各フィラメントを製造した。なお、表中においてピアノ線材は７２Ａ材、８２Ａ材と略記した。
【００４０】
各フィラメントの強度は、フィラメント強力（切断荷重）をＪＩＳ  Ｇ３５１０の方法に準じて測定し、次式（１）により求めた。                                          強度（Ｎ／ｍｍ２）＝フィラメントの強力（Ｎ）／フィラメントの断面積（ｍｍ２）……（１）
【００４１】
各スチールコードを用いて次の評価を実施した。結果を表１に示す。
【００４２】
［ベルト疲労性］
スチールコードを１７本／２．５ｃｍの打ち込み数でゴム中に埋設した幅２．５ｃｍ長さ４０ｃｍのベルトストリップ状の加硫サンプルを作製し、ファイアストーン型ベルト疲労試験機にて１インチプーリーを用いて屈曲疲労させ、コードが破断しサンプルが破壊されるまでの寿命サイクル数（回）を測定した。従来例を１００とする指数で表１に示した。指数が大きいほど耐疲労性は良好である。
【００４３】
［工程通過性］
次に、各スチールコードを用いたカレンダー工程において、１７本／２．５ｃｍの打ち込み数で配列した反幅１ｍのトッピング作業を行い、各スチールコードの工程通過性を次ぎのように評価した。  
○：工程通過性に問題なし。  
△：カレンダーロール通過時にコード密度に若干の乱れが発生した。  
×：カレンダーロール通過時にコード密度の乱れが発生し、カレンダーの運転を一時停止し、運転条件を修正する必要があった。
【００４４】
［タイヤ耐久性］
上記カレンダー工程でゴム被覆した各トッピング反をカーカスプライに適用した、サイズ２２５／８０Ｒ１７．５のラジアルタイヤを試作し、耐久性を下記条件のドラム試験にて評価した。なお、カーカス以外の各部位には全て共通の部材を使用し、ベルトはスチールコード３×０．２０＋６×０．３５ＨＴからなる４枚ベルトとした。  
ドラム試験条件：表面が平滑な鋼製の直径１７００ｍｍの回転ドラムを有するドラム試験機により、周辺温度３８±３℃、タイヤ内圧９００ＫＰａ、速度５６Ｋｍ／ｈで一定として、ＪＡＴＭＡ規定の最大荷重の８５％で４時間、次ぎに最大荷重の９０％で６時間、さらに最大荷重の１００％で２４時間走行させた後、外観及び内面に異常がなければ、さらに最大荷重の１２０％で２４時間走行させ、この時外観及び内面に異常がなければさらに最大荷重の１４０％で故障が発生するまで走行させた。故障発生までの走行距離を、従来例１を１００とする指数で表１に示した。指数が大きいほど耐久性に優れる。
【００４５】
【表１】
2007031890.tif 000003
【００４６】
表に示す通り、従来品に対して、実施例ではコアの耐疲労性が向上することでベルト疲労性、タイヤの耐久性が共に優れ、工程通過性が良好であり、タイヤ性能と工程性を両立することができる。これに対して、コアに７２Ａ材からなる従来の強度レベルのフィラメントを用いた比較例１では、コアの強度が低いためベルト疲労性、タイヤ耐久性ともに低下する傾向にある。また、Ｄ２／Ｄ１が小さい比較例２ではシースフィラメントの偏りが起こりやすく工程通過性に難があり、Ｄ２／Ｄ１が１を超える比較例３は、コード断面形状が崩れいびつな形となりタイヤ中でカーカスに使用した場合、個々のフィラメントに均等な歪みがかからず耐疲労性が悪化する。また、タイヤ製造工程でフィラメントが動きやすくなり工程通過性が劣る。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上説明したように、本発明によるスチールコードは耐疲労性に優れることから、空気入りラジアルタイヤのカーカス材として好適であり、特に扁平率が８０％以下であるトラックやバス用の重荷重用空気入りラジアルタイヤの耐久寿命を向上することができる。また、カーカス以外にもベルトやチェーハーとして、また工業用ベルト、ゴムクローラ等のゴム製品の補強材として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施形態の空気入りラジアルタイヤの半断面図である。
【図２】実施形態の１＋１８構造スチールコードの断面図である。
【図３】従来の３＋９＋１５＋Ｗ構造スチールコードの断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０……スチールコード
１……コア
２……コアフィラメント
３……インナーシース
４……インナーシースフィラメント
５……アウターシース
６……アウターシースフィラメント
Ｓ……間隙
【図１】
2007031890.tif 000004
【図２】
2007031890.tif 000005
【図３】
2007031890.tif 000006