(57)【要約】【課題】製造コストの抑制を図りつつ錆の発生を防止する上で有利なゴム・スチールコード複合体を提供する。【解決手段】ゴム・スチールコード複合体２４は、帯板状を呈し、ゴム組成物２８の内部に複数のスチールコード２６が埋め込まれている。スチールコード２６は、複数のストランド３０が撚られて構成され、各ストランド３０は、複数のフィラメント３２（単線）が撚られて構成されている。図４（Ａ）に示すように、スチールコード２６の長手方向に間隔をおいた複数箇所に、複数のフィラメント３２の間Ｓがゴム組成物２８で充填された隙間充填部３４が設けられている。図４（Ｂ）に示すように、隙間充填部３４以外のスチールコード２６の箇所は、複数のフィラメント３２の間Ｓにゴム組成物２８が充填されておらず空隙Ｇが残存している空隙残存部３６となっている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスチールコードと、それら複数のスチールコードを覆うゴム組成物とを備え、
前記スチールコードは、複数のストランドが撚られて構成され、
前記ストランドは、複数のフィラメントが撚られて構成されている、
ゴム・スチールコード複合体であって、
前記スチールコードの長手方向に間隔をおいた複数箇所に、前記複数のフィラメント間が前記ゴム組成物で充填された隙間充填部が設けられ、
前記隙間充填部以外の前記スチールコードの箇所は、前記複数のフィラメント間に空隙が残存している空隙残存部となっている、
ことを特徴とするゴム・スチールコード複合体。
【請求項２】
前記スチールコードの長手方向に沿った前記隙間充填部の長さは前記スチールコードの直径の１倍以上５倍以下である、
ことを特徴とする請求項１記載のゴム・スチールコード複合体。
【請求項３】
前記スチールコードの長手方向に沿った前記空隙残存部の長さは前記隙間充填部の長さの２倍以上３０倍以下である、
ことを特徴とする請求項１または２記載のゴム・スチールコード複合体。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項記載のゴム・スチールコード複合体が、タイヤのトレッド部において、ベルト層の上の保護層として配置されている、
ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の重荷重用タイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム・スチールコード複合体およびそれを用いた重荷重用タイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のスチールコードと、それら複数のスチールコードを覆うゴム組成物とを備えるゴム・スチールコード複合体がある。
このゴム・スチールコード複合体は、スチールコードは、複数のストランドが撚られて構成され、ストランドは、複数のフィラメントが撚られて構成されている。
そして、このようなゴム・スチールコード複合体は、例えば、重荷重用タイヤのベルト層の上に設けられる保護層として使用される。
従来のゴム・スチールコード複合体は、複数のフィラメント間に、ゴム組成物が充填されていない空隙が残存している。
【０００３】
そのため、空隙に侵入した水分が空隙内でスチールコードの長手方向に沿って拡散することでスチールコードの錆を招き、ひいてはタイヤの耐久性を確保する上で不利となることが考えられる。
そこで、このような錆を抑制するため、スチールコードのフィラメントに２次元または３次元に型付けを行い、コード全体に２次元に略波状に型付けを行なうことが提案されている（特許文献１参照）。
このスチールコードでは、撚り合わせたフィラメント間に隙間が空く箇所が生じるため、この隙間に、タイヤ加硫時にゴムが侵入して、スチールコード内部にゴムが充填されることで、コード内部へのゴム浸透率が高められ、その結果、たとえコード内部へ水分が浸入したとしても、この水分がコード長手方向に拡散することを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１９１４２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術では、スチールコードのフィラメントに型付けを行なうためスチールコードの構造に手を加えなくてはならず、製造コストの抑制を図る上で改善の余地がある。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、製造コストの抑制を図りつつ錆の発生を防止する上で有利なゴム・スチールコード複合体およびそれを用いた重荷重用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】
【０００６】
前記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、複数のスチールコードと、それら複数のスチールコードを覆うゴム組成物とを備え、前記スチールコードは、複数のストランドが撚られて構成され、前記ストランドは、複数のフィラメントが撚られて構成されているゴム・スチールコード複合体であって、前記スチールコードの長手方向に間隔をおいた複数箇所に、前記複数のフィラメント間が前記ゴム組成物で充填された隙間充填部が設けられ、前記隙間充填部以外の前記スチールコードの箇所は、前記複数のフィラメント間に空隙が残存している空隙残存部となっていることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、前記スチールコードの長手方向に沿った前記隙間充填部の長さは前記スチールコードの直径の１倍以上５倍以下であることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、前記スチールコードの長手方向に沿った前記空隙残存部の長さは前記隙間充填部の長さの２倍以上３０倍以下であることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１から３の何れか１項記載のゴム・スチールコード複合体が、タイヤのトレッド部において、ベルト層の上の保護層として配置されていることを特徴とする重荷重用タイヤである。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、スチールコードの防水性と、ゴム・スチールコード複合体の屈曲性とが両立するゴム・スチールコード複合体が得られる。
請求項２，３記載の発明によれば、スチールコードの防水性およびゴム・スチールコード複合体の屈曲性を確保する上で有利となる。
請求項４記載の発明によれば、スチールコードの防水性が確保され、また、保護層のしなやかさ、屈曲性が確保され、耐久性に優れる重荷重用タイヤが得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施の形態のゴム・スチールコード複合体を保護層として用いた重荷重用タイヤのトレッド部の半部断面正面図である。
【図２】本実施の形態のゴム・スチールコード複合体の構成を示す斜視図である。
【図３】図２のＡＡ線断面図である。
【図４】（Ａ）は図３のＸＸ線断面図、（Ｂ）は図３のＹＹ線断面図である。
【図５】実験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、本発明の実施の形態を図面にしたがって説明する。
本実施の形態では、ゴム・スチールコード複合体が、重荷重用タイヤである建設車両用のＯＲタイヤ（Off the Road Tire)のトレッド部のベルト層の保護層として用いられている場合について説明する。なお、本発明のゴム・スチールコード複合体は、タイヤの保護層以外にコンベヤベルトの補強層など各種のゴム製品に広く適用可能である。
【００１０】
図１に示すように、重荷重用タイヤ１０は、トレッド部１２と、トレッド部１２の両端からタイヤ半径方向内側に延びるサイドウォール部１４と、各サイドウォール部１４のタイヤ半径方向内側の端部に位置する不図示のビード部とを備えている。
カーカス１６は、トレッド部１２から両側のサイドウォール部１４を経てビード部に至り、ビード部で折り返され、カーカス１６のタイヤ半径方向内側にインナーライナー１８が設けられている。
【００１１】
トレッド部１２の内部でカーカス１６のタイヤ半径方向外側に複数枚のベルトプライ２０Ａ〜２０Ｄで構成されたベルト層２０が設けられている。
ベルト層２０のタイヤ半径方向外側、すなわち、ベルト層２０の上には保護層２２が設けられており、保護層２２は、本発明に係るゴム・スチールコード複合体２４が２枚重ねられて構成されている。
保護層２２は耐カット性を高めるためのものであり、ＯＲタイヤでは、重荷重かつ悪路の条件下にて長期間使用されるため、高い耐久性能が要求されることから保護層２２が設けられている。
また、保護層２２は、ベルト層２０のタイヤ半径方向外側に位置しトレッド面に近い箇所に位置していることから水分の侵入が最もしやすい箇所となっている。
【００１２】
次に、図２〜図４を参照してゴム・スチールコード複合体２４について説明する。
図２に示すように、ゴム・スチールコード複合体２４は、帯板状を呈し、ゴム組成物２８の内部に複数のスチールコード２６が埋め込まれている。
複数のスチールコード２６は、互いに間隔をおいて平行に並べられ、ゴム組成物２８は、複数のスチールコード２６を覆っている。
図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、スチールコード２６は、複数のストランド３０が撚られて構成され、各ストランド３０は、複数のフィラメント３２（単線）が撚られて構成されている。
すなわち、スチールコード２６は、フィラメント３２を複数本撚り合せたストランド３０を、さらに複数本撚り合せて構成されている。
本実施の形態では、スチールコード２６の構造が、４×（１＋５）×０．２５ＨＥである場合について説明するが、スチールコード２６として従来公知の様々な構造が使用可能である。
【００１３】
図２、図３、図４（Ａ）に示すように、スチールコード２６の長手方向に間隔をおいた複数箇所に、複数のフィラメント３２の間Ｓがゴム組成物２８で充填された隙間充填部３４が設けられている。
また、図２、図３、図４（Ｂ）に示すように、隙間充填部３４以外のスチールコード２６の箇所は、複数のフィラメント３２の間Ｓにゴム組成物２８が充填されておらず空隙Ｇが残存している空隙残存部３６となっている。なお、図４（Ｂ）において空隙Ｇを白色で示している。
【００１４】
隙間充填部３４の形成は、例えば、複数のスチールコード２６の表面を未加硫のゴム組成物２８で被覆したのち、隙間充填部３４を形成すべきスチールコード２６の箇所に対応したゴム組成物２８の箇所の表面に対して断続的な力を作用させ、スチールコード２６を構成するフィラメント３２の間Ｓにゴム組成物２８を含浸させることによってなされる。断続的な力とは、一定期間内に力が加える期間と力が加えない期間とが交互に繰り返されるような力であり、例えば、ゴム組成物２８の表面の箇所に対して超音波を照射することで断続的な力が実現される。
なお、複数のスチールコード２６の表面を未加硫のゴム組成物２８で被覆したのち、ゴム組成物２８の箇所の表面に対して断続的な力を作用させないスチールコード２６の箇所は、複数のフィラメント３２の間Ｓに空隙Ｇが残存している空隙残存部３６となる。
このように隙間充填部３４と空隙残存部３６とが形成された未加硫のゴム・スチールコード複合体２４は加硫装置によって加硫され、ゴム・スチールコード複合体２４が完成する。
【００１５】
本実施の形態によれば、ゴム・スチールコード複合体２４の長手方向に沿って隙間充填部３４と空隙残存部３６とが交互に位置することで、隙間充填部３４が竹の節のような構造となる。言い換えると、ゴム・スチールコード複合体２４の長手方向に沿って延在する複数のフィラメント３２の間Ｓに残存する空隙Ｇが隙間充填部３４によって分断される構造となる。
そのため、空隙残存部３６の空隙Ｇに水分が侵入しても、スチールコード２６の長手方向に沿った水分の拡散が、空隙残存部３６の長手方向の両側に位置する隙間充填部３４で阻止され、ゴム・スチールコード複合体２４の防水性を確保する上で有利となる。すなわち、重荷重用タイヤ１０の全周にわたるスチールコード２６の全域に錆が発生しにくく、スチールコード２６の防水性を確保する上で有利となる。
したがって、従来技術のようにスチールコード２６の構造を変更する必要がなく、製造コストを抑制しつつ、スチールコード２６の防水性を確保する上で有利となる。
すなわち、ゴム・スチールコード複合体２４からなる保護層２２の耐久性を確保する上で有利となり、重荷重用タイヤ１０の耐久性を確保する上で有利となる。
【００１６】
また、スチールコード２６の長手方向に間隔をおいた複数箇所は、複数のフィラメント３２の間Ｓに空隙Ｇが残存している空隙残存部３６となっているため、ゴム・スチールコード複合体２４の曲げ剛性が高くなりすぎずにしなやかさを確保でき、空隙残存部３６によりゴム・スチールコード複合体２４の屈曲性が確保される。
すなわち、本実施の形態によれば、ゴム・スチールコード複合体２４にしなやかさが確保され屈曲性が確保されているので、ゴム・スチールコード複合体２４を屈曲性が大きな部位で使用する場合、ゴム・スチールコード複合体２４の耐久性を確保する上で有利となる。
本実施の形態では、ゴム・スチールコード複合体２４を重荷重用タイヤ１０の保護層２２として使用しているため、保護層２２のしなやかさ、屈曲性を確保することで、保護層２２の耐久性を確保し、重荷重用タイヤ１０の耐久性を確保する上で有利となる。
すなわち、ゴム・スチールコード複合体２４によれば、スチールコード２６の防水性と、ゴム・スチールコード複合体２４の屈曲性とが両立する構造が実現される。
【００１７】
また、ゴム・スチールコード複合体２４が重荷重用タイヤ１０の保護層２２として用いられる場合、図３に示すように、スチールコード２６の長手方向に沿った隙間充填部３４の長さＬ１は、スチールコード２６の防水性およびゴム・スチールコード複合体２４の屈曲性を確保する観点から、スチールコード２６の直径Ｄの１倍以上、５倍以下であることが好ましい。
すなわち、隙間充填部３４の長さＬ１とスチールコード２６の直径Ｄは、次の関係式（１）を満たすことが好ましい。
１≦Ｌ１/Ｄ≦５……関係式（１）
隙間充填部３４の長さＬ１がスチールコード２６の直径Ｄに満たないと、長期使用により隙間充填部３４が損傷を受けた際に隙間充填部３４に空隙Ｇが生じ、スチールコード２６の防水性が損なわれることが考えられるためである。
また、隙間充填部３４の長さＬ１がスチールコード２６の直径Ｄの５倍を超えると、ゴム・スチールコード複合体２４のしなやかさ、屈曲性を確保する上で不利となることが考えられるためである。
【００１８】
また、スチールコード２６の防水性およびゴム・スチールコード複合体２４のしなやかさ、屈曲性を確保する観点から、空隙残存部３６の長さＬ２は隙間充填部３４の長さＬ１の２倍以上、３０倍以下であることが好ましい。
すなわち、隙間充填部３４の長さＬ１と空隙残存部３６の長さＬ２とは、次の関係式（２）を満たすことが好ましい。
２≦Ｌ２/Ｌ１≦３０……関係式（２）
空隙残存部３６の長さＬ２が隙間充填部３４の長さＬ１の２倍に満たないと、ゴム・スチールコード複合体２４のしなやかさ（屈曲性）を確保する上で不利となることが考えられるためである。
また、空隙残存部３６の長さＬ２が隙間充填部３４の長さＬ１の３０倍を超えると、スチールコード２６の防水性が損なわれることが考えられるためである。
なお、ゴム・スチールコード複合体２４が重荷重用タイヤ１０の保護層２２として用いられる場合、隙間充填部３４および空隙残存部３６は、タイヤユニフォーミティを確保する観点からは、タイヤの周方向に沿って等間隔に配置する（一定の周期で配置する）ことが好ましいが、タイヤの設計上、隙間充填部３４および空隙残存部３６をタイヤの周方向に沿った特定の位置に配置するなど任意である。
また、上記の隙間充填部３４の長さＬ１とスチールコード２６の直径Ｄとの関係式（１）、および隙間充填部３４の長さＬ１と空隙残存部３６の長さＬ２との関係式（２）は、重荷重用タイヤ１０以外の各種のゴム製品にも広く適用可能であるが、ゴム製品の用途や使用条件によっては適宜変更される。
【００１９】
次に実験例について図５を参照して説明する。
実験条件は、以下の通りである。
タイヤ仕様：ＯＲタイヤ（２７００Ｒ４９）
スチールコード２６の仕様：
４×（１＋５）×０．２５ＨＥ
コード径  １．８２ｍｍ
ゴム・スチールコード複合体２４の仕様：
（１）従来例：
従来例に相当するものであり、隙間充填部３４を形成しないものであり、スチールコード２６の長手方向の全長にわたってフィラメント３２間に空隙が残存している。
（２）実験例１：
隙間充填部３４と空隙残存部３６を形成したものであり、隙間充填部３４の長さＬ１は３ｍｍである。
隙間充填部３４の長さＬ１とスチールコード２６の直径Ｄとの関係式（１）は、Ｌ１/Ｄ＝１.６４８であり、隙間充填部３４の長さＬ１と空隙残存部３６の長さＬ２との関係式（２）は、Ｌ２/Ｌ１＝３である。
（３）実験例２：
隙間充填部３４と空隙残存部３６を形成したものであり、隙間充填部３４の長さＬ１が３ｍｍである。
隙間充填部３４の長さＬ１とスチールコード２６の直径Ｄとの関係式（１）は、Ｌ１/Ｄ＝１.６４８であり、隙間充填部３４の長さＬ１と空隙残存部３６の長さＬ２との関係式（２）は、Ｌ２/Ｌ１＝１０である。
（４）比較例：
スチールコード２６の全長にわたって隙間充填部３４のみを形成し空隙残存部３６をなくしたものである。
【００２０】
評価項目は以下の２項目である。
（１）錆成長距離：
試験タイヤのトレッド部の１箇所にドリルで保護層２２に到達する穴を形成し、その試験タイヤを建設車両に装着して３００時間の実車走行を行った後、トレッドゴムを剥がして保護層２２を露出させ、ドリル穴からの錆成長距離を測定した。評価結果は従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど錆成長距離が短いことを意味する。
【００２１】
（２）タイヤ耐久性：
試験タイヤのトレッド部の１箇所にドリルで保護層２２に到達する穴を形成し、その試験タイヤを建設車両に装着して３００時間の実車走行を行った後、試験タイヤをリムサイズ１９．５０のＯＲ試験リムに装着し、ドラム外周面に高さ２００ｍｍのクリートを備えたドラム試験機を用いて、内圧７００ｋＰａ、速度１０ｋｍ／ｈ、初期荷重１８３ｋＮの条件にて走行試験を開始し、１０時間毎に荷重を５２ｋＮずつ増加させ、タイヤが故障するまでの走行距離を測定した。このような走行距離の測定は各試験タイヤについて１０本ずつ行い、その平均値を求めた。評価結果は従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほどタイヤ耐久性が優れていることを意味する。
【００２２】
図５から明らかなように、実験例１、２は、従来例、比較例に比較して錆成長距離およびタイヤ耐久性の面で有利となっていることがわかる。
すなわち、実験例１、２は、スチールコード２６の長手方向に間隔をおいた複数箇所に隙間充填部３４が設けられ、隙間充填部３４以外のスチールコード２６の箇所は空隙残存部３６となっているため、空隙残存部３６の箇所でスチールコード２６のフィラメント３２間に形成された空隙に水分が侵入しても、隙間充填部３４の箇所で水分の拡散が阻止されるので、スチールコード２６に錆が発生しにくい。
また、スチールコード２６の長手方向に間隔をおいた複数箇所は空隙残存部３６となっているため、ゴム・スチールコード複合体２４の曲げ剛性が高くなりすぎず、保護層２２のしなやかさ、屈曲性を確保できるので、タイヤ耐久性を確保する上で有利となっている。
これに対して、従来例は、スチールコード２６のフィラメント３２間の空隙に水分が侵入して拡散しやすいため、実験例１、２に比較してスチールコード２６に錆が発生しやすい。
また、比較例は、スチールコード２６の全長にわたりフィラメント３２間に空隙が無いため、錆の発生が抑制されるものの、ゴム・スチールコード複合体２４の曲げ剛性が高くなりすぎ、保護層２２のしなやかさ、屈曲性が低下し、実験例１、２に比較して耐久性が低下する。
【符号の説明】
【００２３】
１０  重荷重用タイヤ
１２  トレッド部
１４  サイドウォール部
１６  カーカス
２０  ベルト層
２０Ａ〜２０Ｄ  ベルトプライ
２２  保護層
２４  ゴム・スチールコード複合体
２６  スチールコード
２８  ゴム組成物
３０  ストランド
３２  フィラメント
３４  隙間充填部
Ｓ  複数のフィラメント間の隙間
Ｇ  空隙
Ｄ  スチールコードの直径
Ｌ１  隙間充填部の長さ
Ｌ２  空隙残存部の長さ
【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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