(57)【要約】【課題】高抗張力の線材を用いてスチールコードの軽量化を図りつつ、耐せん断疲労性を改善したゴム物品補強用スチールコードを提供する。【解決手段】ゴム物品補強用スチールコード１０は、複数本のフィラメントからなるコアフィラメント１１と、コアフィラメント１１の周りに撚り合わせた、複数本のフィラメントからなるシースフィラメント１２と、を備えた２層撚り構造のスチールコード１０であって、コアフィラメント１０の抗張力がシースフィラメント１２の抗張力よりも高く、コアフィラメント１１とシースフィラメント１２とが、同一方向、同一ピッチで撚り合わされている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本のフィラメントからなるコアフィラメントと、
該コアフィラメントの周りに撚り合わせた、複数本のフィラメントからなるシースフィラメントと、を備えた２層撚り構造のスチールコードであって、
前記コアフィラメントの抗張力がシースフィラメントの抗張力よりも高く、
前記コアフィラメントと前記シースフィラメントとが、同一方向、同一ピッチで撚り合わされてい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】
前記コアフィラメントの抗張力をＴｃとし、前記シースフィラメントの抗張力をＴｓとしたとき、ＴｃとＴｓとの比Ｔｃ／Ｔｓが、１．０＜Ｔｃ／Ｔｓ＜１．６の関係を満たす請求項１記載のゴム物品補強用スチールコード。
【請求項３】
前記コアフィラメントの線径が、前記シースフィラメントの線径以上である請求項１又は２記載のゴム物品補強用スチールコード。
【請求項４】
前記コアフィラメントの線径をｄｃとし、前記シースフィラメントの線径をｄｓとするとき、ｄｃとｄｓとの比ｄｃ／ｄｓが、１．０≦ｄｃ／ｄｓ≦１．６の関係を満たす請求項３記載のゴム物品補強用スチールコード。
【請求項５】
前記コアフィラメントが３本であり、前記シースフィラメントが９本である請求項４項に記載のゴム物品補強用スチールコード。
【請求項６】
タイヤ部材のうちカーカスプライの補強に用いる請求項１記載のゴム物品補強用スチールコード。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のゴム物品補強用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及びこのスチールコードを用いたタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
トラックやバスのような中大型の車両に装着される重荷重用タイヤのカーカスやベルトなどの各補強層に使用するスチールコードは、タイヤ使用時に加えられる重荷重に耐え得るように、高い引張強力（切断荷重）が要求される。その反面、上記の用途における重荷重用タイヤは、省燃費性能が重要であり、よってタイヤを構成する各部材の重量軽減が強く求められている。タイヤのカーカスプライやベルトの補強に用いられているスチールコードにおいて、少ない鉄量で所望の高引張強力を得るためには、スチールコードを構成するスチールフィラメントに、高抗張力の線材を用いることが考えられる。
【０００３】
高抗張力の線材よりなるスチールフィラメントを撚り合わせて得られたスチールコードは、高い引張強力が得られ、その分、スチールフィラメントの線径を小さくすることができるので、従来よりも少ない鉄量で所望の高引張強力が得られる。その反面で、当該スチールコードをカーカスプライの補強に用いたタイヤは、タイヤ使用時においてタイヤのビード部で、ビードコアに対しカーカスプライが押される力が繰り返し加わることにより、ビード部で当該スチールコードがせん断疲労するおそれがあった。
【０００４】
束撚り２層撚りのスチールコードに関し、外層を構成する素線群コードの間に隙間が存在するとともに、中心層を構成する素線群が撚り合わせのためのくせよりもピッチの小さいくせを有するスチールコードがある（特許文献１）。特許文献１に記載のスチールコードは、ゴム侵入性を確保しつつコードの伸びが抑制され、水分腐食による疲労性の低下が抑制されるとしている。しかしながら、特許文献１に記載のスチールコードは、タイヤ使用時においてタイヤのビード部で、ビードコアに対しカーカスプライが押される力が繰り返し加わることにより、ビード部で当該スチールコードの耐せん断疲労性が低下することを改善するスチールコードではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−９７１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、高抗張力の線材を用いてスチールコードの軽量化を図りつつ、耐せん断疲労性を改善したゴム物品補強用スチールコード、及びこのゴム物品補強用スチールコードを補強材として適用したタイヤを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のゴム物品補強用スチールコードは、複数本のフィラメントからなるコアフィラメントと、該コアフィラメントの周りに撚り合わせた、複数本のフィラメントからなるシースフィラメントと、を備えた２層撚り構造のスチールコードであって、前記コアフィラメントの抗張力がシースフィラメントの抗張力よりも高く、前記コアフィラメントと前記シースフィラメントとが、同一方向、同一ピッチで撚り合わされていることを特徴とする。
【０００８】
本発明のゴム物品補強用スチールコードにおいては、コアフィラメントの抗張力をＴｃとし、前記シースフィラメントの抗張力をＴｓとしたとき、ＴｃとＴｓとの比Ｔｃ／Ｔｓが、１．０＜Ｔｃ／Ｔｓ＜１．６の関係を満たすことが好ましい。またコアフィラメントの線径が、シースフィラメントの線径以上であることが好ましく、コアフィラメントの線径をｄｃとし、シースフィラメントの線径をｄｓとするとき、ｄｃとｄｓとの比ｄｃ／ｄｓが、１．０≦ｄｃ／ｄｓ≦１．６の関係を満たすことがより好ましい。更に、コアフィラメントが３本であり、前記シースフィラメントが９本であることが、好ましい。また、タイヤ部材のうちカーカスプライの補強に用いて好適である。
【０００９】
本発明のタイヤは、上記した本発明のゴム物品補強用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。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、２層撚りのスチールコードであって、コアフィラメントの抗張力がシースフィラメントの抗張力より高いことから、スチールコードのせん断強力を向上させて、これにより耐せん断疲労性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のゴム物品補強用スチールコードの一実施形態の断面図である。
【００１２】
以下、図面を用いて本発明のゴム物品補強用スチールコードの実施形態について具体的に説明する。
【００１３】
図１に示す本実施形態のゴム物品補強用スチールコード１０（以下、単に「スチールコード１０」ともいう。）は、複数本からなるコアフィラメント１１と、このコアフィラメント１１の周りに撚り合わせた複数本のシースフィラメント１１とを備えている。図１のスチールコード１０は、コアフィラメント１１の本数をＭ、シースフィラメントの本数をＮとするとき、Ｍ＋Ｎの２層撚り構造である。そして図示した例ではＭが３本、Ｎが９本の３＋９構造を有している。本実施形態のスチールコード１０は、重荷重用タイヤに用いられるスチールコードであって、複撚りにするほどの引張強力は必要でなく、むしろ軽量化のために、２層撚りにしている。コアフィラメント１１の本数Ｍは、好ましくは２〜３本、シースフィラメントの本数Ｎは、好ましくは６本以上である。より好ましい態様は、図に示したＭが３本、Ｎが９本である組み合わせの３＋９構造である。
【００１４】
また、本実施形態のスチールコード１０は、コアフィラメント１１の抗張力Ｔｃのほうが、シースフィラメント１２の抗張力Ｔｓよりも高い。換言すれば、コアフィラメント１１の抗張力Ｔｃと、シースフィラメント１２の抗張力Ｔｓとの関係が、Ｔｃ＞Ｔｓである。
【００１５】
カーカスプライの補強用に用いたスチールコードの、タイヤのビード部における耐せん断疲労性は、スチールコードの横断面方向の破断強力であるせん断強力と相関がある。スチールコードのせん断強力が低下すると、ビードコアに対しカーカスプライが押される力、つまりスチールコードのせん断方向の応力に対する耐疲労特性が低下する。また、スチールコードの軽量化のために、スチールコードを構成するスチールフィラメントに高抗張力の線材を用いると、スチールコードのせん断強力が低下していた。したがって、高抗張力のスチールフィラメントよりなるスチールコードは、せん断応力の繰り返しにより疲労し、その結果、タイヤのビード部における耐せん断疲労性を低下させるおそれがあった。
【００１６】
これに対し、高い抗張力のスチールフィラメントの他に、相対的に低い抗張力のスチールフィラメントを用いることにより、スチールコードのせん断強力は改善される。２層撚りのスチールコードのせん断強力への影響は、コアフィラメントの抗張力よりもシースフィラメントの抗張力のほうが大きい。具体的に、２層撚りのスチールコードにおいて、シースフィラメントの抗張力をコアフィラメントの抗張力よりも低くしたスチールコードは、コアフィラメントの抗張力をシースフィラメントの抗張力よりも低くしたスチールコードよりも、せん断強力が高いことが発明者により確認された。
【００１７】
したがって、本実施形態のスチールコード１０のとおり、シースフィラメント１２の抗張力をコアフィラメント１１の抗張力よりも低くするコード構造により、せん断強力を向上させることができる。つまり、本実施形態のスチールコード１０では、コアフィラメント１２のみを高抗張力化することでスチールコード１０の高強力化又は軽量化を確保しつつ、シースフィラメント１２の抗張力をコアフィラメント１１よりも低くすることにより、せん断強力を高めて耐せん断疲労性を向上させ、ひいてはタイヤのビード部においてスチールコードが疲労破断することを抑制するという、耐ビード故障性を向上させている。
【００１８】
コアフィラメント１１の抗張力Ｔｃと、シースフィラメント１２の抗張力Ｔｓとの比Ｔｃ／Ｔｓは、１．０＜Ｔｃ／Ｔｓ＜１．６の関係を満たすことが好ましい。ＴｃとＴｓとの比が１．０を超え１．６未満の範囲において、ＴｃをＴｓよりも高くした効果が得られ、また、スチールコードの引張強力が十分に得られ、しかも耐ビード故障性及び耐カット性に優れている。より好ましくは、１．０＜Ｔｃ／Ｔｓ≦１．３の関係を満たすことである。
【００１９】
コアフィラメント１１の抗張力Ｔｃ及びシースフィラメント１２の抗張力Ｔｓは、上記Ｔｃ＞Ｔｓの関係を満たし、好ましくは更に上記１．０＜Ｔｃ／Ｔｓ＜１．６の関係を満たす範囲で、いずれも２５００〜５０００ＭＰａ程度の範囲内であることが好ましい。Ｔｃ及びＴｓが２５００〜５０００ＭＰａ程度であることにより、２層撚りのスチールコードにおいて、重荷重用タイヤ用としての要件を満たすスチールコードの引張強力が得られる。
【００２０】
コアフィラメント及び／又はシースフィラメントの本数又は線径等にもよるが、コアフィラメント１１の抗張力Ｔｃは、例えば３００ＭＰａ程度はシースフィラメントの抗張力Ｔｓよりも高いことがより好ましい。
【００２１】
本実施形態のスチールコード１０は、コアフィラメント１１とシースフィラメント１２とは、同一方向、同一ピッチで撚り合わされている。このようにコアフィラメント１１とシースフィラメント１２とが、同一方向、同一ピッチで撚り合わされているスチールコードの構造は、コンパクト構造とも呼ばれる。コアフィラメント１１とシースフィラメント１２とが、同一方向、同一ピッチで撚り合わされたことにより、上述した耐ビード故障性の改善の効果が、より明確に現出する。
【００２２】
また、重荷重用タイヤにおいては、耐カット性も要求される。本実施形態のスチールコード１０は、タイヤ使用時においてスチールコード１０に負荷が加わったときに、シースフィラメント１２から締め付け力を受けるコアフィラメント１１が、応力集中により先行破断するのを抑制することで良好な耐カット性を得ている。より具体的に、コード構造が２層撚りの構造であることにより、３層撚りの構造のスチールコードに比べて、コアフィラメント１１に加わる締め付け力を緩和して、耐カット性を改善している。また、コアフィラメント１１に、ある程度延性を有する線材を用いることにより、コアフィラメント１１が応力集中により先行破断するのを抑制して耐カット性を改善している。更に、コアフィラメント１１とシースフィラメント１２とが、同一方向、同一ピッチで撚り合わされていることにより、コアフィラメント１１とシースフィラメント１２とは、線状に接触する。したがって、同一方向、同一ピッチで撚り合わされず、コアフィラメントとシースフィラメントとが点接触しているスチールコードと比べて、フィラメント同士の接触面積が増大し、したがってスチールコードに張力が加わった際に各フィラメントが張力を負担する結果、コアフィラメント１１が応力集中により先行破断することを抑制して、良好な耐カット性を得ている。
【００２３】
上述したことから分かるように、コアフィラメント１１とシースフィラメント１２とが、同一方向、同一ピッチで撚り合わされている本実施形態のスチールコード１０は、耐ビード故障性ばかりでなく耐カット性も改善される。
【００２４】
本実施形態のスチールコード１０において、コアフィラメント１１は、シースフィラメント１２と同じ線径を有していてもよい。もっとも、各コアフィラメント１１が、各シースフィラメント１２よりも大きな線径を有していることが、次に説明する理由により、より好ましい。２層撚りでかつ、コアフィラメント１１とシースフィラメント１２とが同一方向、同一ピッチで撚り合わされているコンパクト構造のスチールコードにおいては、コアフィラメント１１の線径が、シースフィラメント１２の線径よりも大きいことにより、スチールコードは、横断面において当該コードの外接円内に含まれるスチールフィラメント面積の割合、換言すればスチールコードにおけるスチールフィラメントの充填率が高くなるので、スチールコードをゴムシート内に埋設してなるトリートの厚さを薄くしても所定の引張強力を有するスチールコードを得ることができる。
【００２５】
また、コアフィラメント１１の線径が、シースフィラメント１２の線径よりも大きいコンパクト構造のスチールコードは、せん断方向の力が加わった場合に、シースフィラメント１１のうちの複数のフィラメントで分散して力を受ける。したがって、コアフィラメント１１の線径が、シースフィラメント１２の線径と同じスチールコードが、せん断方向の力が加わった場合に、シースフィラメント１１のうちの主に１本のフィラメントで力を受けるのに比べて、各シースフィラメント１２が受ける応力が小さく、よって耐カット性に優れている。
【００２６】
コアフィラメントの線径をｄｃとし、シースフィラメントの線径をｄｓとするとき、コアフィラメント１１の線径ｄｃと、シースフィラメント１２の線径ｄｓとの比ｄｃ／ｄｓは、１．０≦ｄｃ／ｄｓ≦１．６の関係を満たすことが好ましい。ｄｃとｄｓとの比が１．０以上、１．６以下の範囲で本耐ビード故障性及び耐カット性の改善が効果的に得られる。より好ましくは１．０≦ｄｃ／ｄｓ≦１．２の関係を満たすことである。
【００２７】
コアフィラメント１１の線径ｄｃ及びシースフィラメント１２の線径ｄｓは、上記１．０≦ｄｃ／ｄｓ≦１．６の関係を満たす範囲で、いずれも０．１５〜０．２５ｍｍ程度の範囲内であることが好ましい。ｄｃ及びｄｓが０．１５〜０．２５ｍｍ程度であることにより、２層撚りのスチールコードにおいて、重荷重用としての要件を満たすスチールコードの引張強力が得られる。
【００２８】
本実施形態のゴム物品補強用スチールコード１０は、タイヤのカーカスプライの強度を確保するために、使用する各フィラメントには炭素含有量０．７０〜１．１０質量％の鋼材を用いることが好ましい。
また、スチールコード１０のコアフィラメント１０及びシースフィラメント１２には、タイヤの補強用に用いた場合に、ゴムとの接着性を高めるために、表面には銅及び亜鉛を主成分とする合金めっきが施されている。
【００２９】
本発明のスチールコードは、ゴム物品補強用として、具体的にはタイヤ補強材として用いることができ、例えばスチールコードの多数本を所定の間隔で互いに平行に揃えゴムシートに埋設してゴム引き布（トリート）を作製し、このゴム引き布を、タイヤのカーカスプライ及びベルトのいずれか少なくとも１層に補強材として適用することができる。本発明のスチールコードを補強材として適用した本発明のタイヤとして、トレッド部とこのトレッド部の両肩で連なる一対のサイド部と、このサイド部の内周にそれぞれ形成した一対のビード部とを備え、トレッド部の内側に埋設したベルト層で補強したカーカスプライ層を有し、かつ、このベルト層及び／又はカーカスプライ層に、本発明のスチールコードを補強材として用いたタイヤがある。本発明のスチールコードは、耐ビード故障性及び耐カット性に優れているため、特にカーカスプライに用いて好適である。
【実施例】
【００３０】
表１及び表２に示す種々のスチールコードを製作した。これらスチールコードのコード軸に直交する断面構造は、表１の実施例１〜６が、図１に示す３＋９のコンパクト構造を有している。表２に示す比較例１〜８は、表２中に示すコアフィラメント及びシースフィラメントの本数になる２層撚りの構造を有している。表１には各実施例のコアフィラメント及びシースフィラメントの抗張力及び線径を、表２には、各比較例のコアフィラメント及びシースフィラメントの抗張力及び線径を示した。また、表１及び表２には、各実施例及び比較例のせん断疲労性指数を併記した。
【００３１】
表１及び表２中、フィラメントの抗張力は、素線をインストロン引張試験機によって２０ｍｍ／ｍｉｎの速度でフィラメント軸方向に引っ張った際の、破断強力を断面積で除した値であり、単位はＭＰａである。
【００３２】
また、表１及び表２中、せん断疲労性は、撚りコードに対してせん断方向に力を加えるクサビ状の突起と滑車を組み合わせた３点曲げモードの試験装置で、所定のコード張力を与えクサビ状の突起を１０Ｈｚの周波数で３００万回繰り返しコードに押し当てる。突起の押し当て深さを種々の値として、試験後のコードの破断もしくは素線の破断が起こらない最大の押し当て深さをせん断疲労性と定義し、この数値が高いほどせん断入力に対する疲労性に優れ、同時に耐ビード部故障性が優れることを意味する。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
【表２】
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【００３５】
表１及び表２から、本発明に従う実施例１〜６のスチールコード及びこれらのスチールコードを用いたタイヤは、比較例に比べて優れていた。
【符号の説明】
【００３６】
１０：スチールコード、１１：コアフィラメント、１２：シースフィラメント
【図１】
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