JP2008297667A - スチールコード及びその製造方法と空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】コアフィラメントを癖付けせずに芯抜けを抑えかつ内部へのゴム浸透を改善しながら、ハンドリング性及びゴムとの接着性を良好にすることが可能なスチールコード及びその製造方法と空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】１本の非癖付けコアフィラメント１の周りに５本または６本のシースフィラメント２を撚り合わせた１＋５構造または１＋６構造のスチールコードＳ１，Ｓ２である。コアフィラメント１の少なくとも一部が加硫ゴム３で被覆され、撚り合わせたシースフィラメント２がその被覆されたコアフィラメント１に加硫ゴム３を介して接着接合している。
【選択図】図１

Description

本発明は、スチールコード及びその製造方法とそれを使用した空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、コアフィラメントを癖付けせずに芯抜けを抑えかつ内部へのゴム浸透を改善しながら、ハンドリング性及びゴムとの接着性を良好にすることができるスチールコード及びその製造方法とそれを使用した空気入りタイヤに関する。

例えば、乗用車用空気入りタイヤや、トラックやバスなどに使用される重荷重用空気入りタイヤのベルト層などの補強層には、スチールコードが使用されている。このようなスチールコードにおいて、１本のコアフィラメントの周りに５本または６本のシースフィラメントを撚り合わせた１＋５構造または１＋６構造のスチールコードがある。この構造のスチールコードは、一般に内部へのゴム浸透が悪く、また芯のコアフィラメントがスチールコードの切断加工時や走行時に部分的に飛び出す、所謂芯抜けが発生し易い。

そこで、コアフィラメントを波状に型付けすることにより、芯抜けを防止しかつ内部へのゴム浸透を改善するようにしているが、このようにコアフィラメントを癖付けすると、初期伸びが大きくなるため、ベルト層にこのようなスチールコードを用いたタイヤでは、高速走行時のタイヤ外径成長を効果的に抑制することができない。

従来、スチールコードの改良技術として、コアフィラメントを未加硫ゴムで被覆したスチールコードを本出願人は提案している（例えば、特許文献１参照）。この技術を１＋５構造または１＋６構造のスチールコードに採用すると、コアフィラメントを癖付けせずに芯抜けを抑えかつ内部へのゴム浸透を改善することができ、またスチールコードの伸びが小さいので、高速走行時のタイヤ外径成長も効果的に抑制することができる利点がある。

しかしながら、作業中に未加硫ゴムがスチールコードの表面に染み出てベタつくなどハンドリング性に難があり、ゴムとの接着性も低下するなど、更なる改善の余地が残されていた。
特開２００２−３６３８７５公報

本発明の目的は、コアフィラメントを癖付けせずに芯抜けを抑えかつ内部へのゴム浸透を改善しながら、ハンドリング性及びゴムとの接着性を良好にすることが可能なスチールコード及びその製造方法と空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を達成する本発明のスチールコードは、１本の非癖付けコアフィラメントの周りに５本または６本のシースフィラメントを撚り合わせた１＋５構造または１＋６構造のスチールコードにおいて、前記コアフィラメントの少なくとも一部を加硫ゴムで被覆、接着接合され、該コアフィラメントに前記シースフィラメントが前記加硫ゴムを介して接着接合してなることを特徴とする。

本発明のスチールコードの製造方法は、上記したスチールコードを製造する方法であって、１本の非癖付けコアフィラメントの少なくとも一部を未加硫ゴムで被覆し、該ゴム被覆したコアフィラメントの周りに５本または６本のシースフィラメントを撚り合わせ、該シースフィラメントを撚り合わせたコードをリールに巻取った後、加熱して前記未加硫ゴムを加硫することを特徴とする。

本発明の空気入りタイヤは、上記したスチールコードを配列した補強層を有することを特徴とする。

上述した本発明のスチールコードによれば、コアフィラメントとシースフィラメントが加硫ゴムを介して接着しているため、スチールコードの切断加工時や走行時にコアフィラメントが部分的に飛び出す芯抜けの発生を防ぐことができる一方、既にコアフィラメントとシースフィラメントの間の内部に加硫ゴムが存在するので、このスチールコードを有するゴム製品を製造する際に起こる内部へのゴム浸透の問題を改善することができる。

また、コアフィラメントとシースフィラメントの間に加硫ゴムが介在するので、スチールコードの取り扱い中に未加硫ゴムがスチールコードの表面に染み出てベタつくような問題がなく、ハンドリング性を良好にすることができる。

更に、コアフィラメント及びシースフィラメントの表面には、通常ゴムとの接着性を確保するためメッキが施されているが、コアフィラメントとシースフィラメントの間に未加硫ゴムが介在すると、その未加硫ゴム中の促進剤などの影響により次第にメッキがダメージを受けて初期接着性さらには、耐水接着性が低下する。しかし、本発明は加硫ゴムであるため、このような問題を回避し、ゴムとの良好な接着性を維持することができる。

以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明のスチールコードの一実施形態を示す。このスチールコードＳ１は、癖付けを施していない１本のコアフィラメント（非癖付けコアフィラメント）１と、そのコアフィラメント１の周りに配置した５本のシースフィラメント２を備えた１＋５構造になっている。

コアフィラメント１は、その外周面全体が加硫ゴム３で被覆され、その加硫ゴム３で被覆されたコアフィラメント１の周りに５本のシースフィラメント２が撚り合わされている。加硫ゴム３は、コアフィラメント１と５本のシースフィラメント２に、後述する加熱工程（加硫工程）を経ることにより加硫接着しており、撚り合わせた５本のシースフィラメント２は、加硫ゴム３を介してコアフィラメント１に接着接合している。

図２は、本発明のスチールコードの他の実施形態を示す。このスチールコードＳ２は、上述したスチールコードＳ１において、シースフィラメント２を６本配置したものである。即ち、図２のスチールコードＳ２は、癖付けを施していない１本のコアフィラメント（非癖付けコアフィラメント）１と、そのコアフィラメント１の周りに配置した６本のシースフィラメント２を備えた１＋６構造になっている。

コアフィラメント１は、その外周面全体が加硫ゴム３で被覆され、その加硫ゴム３で被覆されたコアフィラメント１の周りに６本のシースフィラメント２が撚り合わされている。加硫ゴム３は、コアフィラメント１と６本のシースフィラメント２に、後述する加熱工程（加硫工程）を経ることにより加硫接着しており、撚り合わせた６本のシースフィラメント２は、加硫ゴム３を介してコアフィラメント１に接着接合している。

以下、図３，４を参照しながら、上述した図１に示すスチールコードＳ１を製造する方法を説明する。なお、図３，４において、１１は未加硫ゴムを押し出してコアフィラメント１を被覆する被覆部、１２はシースフィラメント２を撚り合わせるための撚り合わせ部、１４はシースフィラメント２を撚り合わせたコード４をリール１５に巻き取る巻取り部、１６はコード４を加熱する加熱部である。

先ず、不図示のリールに巻き取られている、長尺の１本の癖付けが施されていないコアフィラメント１を連続的に引き出し、矢印で示す方向に搬送して被覆部１１に供給する。コアフィラメント１は被覆部１１の通過中に未加硫ゴムにより外周面全体が被覆される。未加硫ゴム３’で被覆されたコアフィラメント１Ａは、次いで撚り合わせ部１２に供給される。

他方、不図示のリールから連続的に引き出された５本のシースフィラメント２も撚り合わせ部１２に供給され、ここで未加硫ゴム３’で被覆されたコアフィラメント１Ａの周りに螺旋状に撚り合わされる。シースフィラメント２を撚り合わせたコード４は、搬送されて巻取り部１４のリール１５に連続的に巻取られる。

ここでコード４をリール１５に巻取るのは、次の理由による。即ち、次の工程でコード４が加熱されるが、その加熱によりコード４の表面が酸化されてその表面に酸化物が生成され、接着性が低下する原因になる。このようにコード４をリール１５に巻取ることにより、リール１５の内部は空気の透過がしずらくなり、コード４の表面に生成される酸化物の量を抑えることができるからである。

リール１５への巻取りが終了すると、図４に示すように、巻取り部１４のリール１５に巻き取られたコード４を加熱部１６内に収容し、コード４を加熱する。これによりコアフィラメント１を被覆する未加硫ゴム３’が加硫され、コアフィラメント１と５本のシースフィラメント２が加硫ゴム３を介して加硫接着した長尺のスチールコードＳ１が得られる。コード４の加熱は、好ましくは、窒素雰囲気下で行うのが、スチールコード表面の酸化を一層抑える上でよい。

図２に示すスチールコードＳ２は、上記した５本のシースフィラメント２に代えて、６本のシースフィラメント２を撚り合わせ部１２に供給する他は、上記と同様にして製造することができる。

図５に上記したスチールコードＳ１，Ｓ２を用いた空気入りタイヤの一例を示す。図５において、２１はトレッド部、２２はサイドウォール部、２３はビード部、ＴＥはタイヤ赤道面である。この空気入りタイヤは、左右のビード部２３間にカーカス層２４が延設され、その両端部がビード部２３に埋設したビードコア２５の周りにビードフィラー２６を挟み込むようにしてタイヤ軸方向内側から外側に折り返されている。トレッド部２１のカーカス層２４の外周側には、複数のベルト層２７が設けられている。

ベルト層２７は、タイヤ周方向に対して傾斜配列したスチールコード（不図示）をゴム層に埋設して構成され、このベルト層２７のスチールコードに上述したスチールコードＳ１またはＳ２が使用されている。スチールコードＳ１，Ｓ２は、タイヤの補強層の働きをするベルト層２７に限定されず、タイヤを補強する働きをし、スチールコードを配列した補強層であれば、いずれにも用いることができる。

上記空気入りタイヤは、スチールコードＳ１またはＳ２を配列した補強層（図５の例ではベルト層２７）を有するグリーンタイヤを成形し、それを加硫することにより製造することができる。

上述した本発明のスチールコードＳ１，Ｓ２によれば、コアフィラメント１とシースフィラメント２が加硫ゴムを介して接着接合しているので、スチールコードＳ１，Ｓ２の切断加工時や走行時にコアフィラメント１が部分的に飛び出す芯抜けの発生を防ぐことができる。既に、コアフィラメント１とシースフィラメント２の間の内部に加硫ゴムが存在するので、内部へのゴム浸透の問題を改善することができる。

また、コアフィラメント１とシースフィラメント２の間に加硫ゴムを介在させたので、作業中に未加硫ゴムがスチールコードの表面に染み出てベタつくような問題がなく、良好なハンドリング性を得ることができる。

また、コアフィラメント１及びシースフィラメント２の表面には、一般にゴムとの接着性を確保するためメッキが施されている。コアフィラメント１とシースフィラメント２の間に未加硫ゴムを介在させると、未加硫ゴム中の促進剤などの影響により次第にメッキがダメージを受けて初期接着性、更には耐水接着性が低下する問題が生じるが、本発明では加硫ゴムであるため、このような問題がなく、ゴムとの良好な接着性を確保することができる。

上記したベルト層１７にスチールコードＳ１，Ｓ２を用いた空気入りタイヤでは、トレッド部１の傷がベルト層１７に達しても、ベルト層１７のスチールコード内部に水分が浸透するのを防ぐことができるので、ベルト層１７の耐腐食伝播性を改善することができる。

また、コアフィラメント１が癖付けされていないので、スチールコードＳ１，Ｓ２の伸びが小さくなるため、高速走行時のタイヤ外径成長を抑制することができる。そのため、ベルト層１７の耐エッジセパレーション性を高めることができる。

上述したスチールコードＳ１，Ｓ２は、上記したように空気入りタイヤの補強層のスチールコードとして好ましく用いることができるが、それに限定されず、スチールコードを配列した補強層を有する他のゴム製品、例えば、コンベヤベルトやトラックベルトなど、特に動的負荷が加わるゴム製品にも好適に使用することができる。

スチールコードＳ１，Ｓ２は、上述した実施形態では、コアフィラメント１の外周面全体を加硫ゴムで被覆する構成にしたが、用途や必要に応じて必ずしもコアフィラメント１の外周面全体を加硫ゴムで被覆する必要はなく、コアフィラメント１の外周面の少なくとも一部を部分的に或いはコアフィラメント１の外周面を長手方向に断続的に加硫ゴムで被覆することができる。好ましくは、上述した実施形態のようにコアフィラメント１の外周面全体を加硫ゴムで被覆するのがよい。

コアフィラメント１の外周面の少なくとも一部を部分的に加硫ゴム３で被覆するスチールコードの製造は、コアフィラメント１の少なくとも一部を未加硫ゴム３’で被覆するようにすればよい。上記した長尺のコアフィラメント１の場合は、被覆部１１の通過中のコアフィラメント１を、製品に使用される長さに応じて、未加硫ゴム３’により断続的に被覆し、その使用される長さの少なくとも一部が未加硫ゴム３’により被覆されるようにすればよい。

本発明は、スチールコードＳ１，Ｓ２を１＋５構造と１＋６構造に限定しているが、それは外層のシースフィラメント２が４本では芯抜けの問題が発生せず、また７本では形状が不安定で動的負荷が加わるタイヤなどのゴム製品には不向きであるからである。

表１に示す構成を有する本発明スチールコード１〜３（本実施例１〜３）と比較スチールコード（比較例１，２）をそれぞれ作製した。各スチールコードは、コアフィラメントが癖付けされていないコードである。

これら各試験コードを以下に示す方法により、耐芯抜け性、初期接着性及びハンドリング性の評価試験を行ったところ、表１に示す結果を得た。

耐芯抜け性
長さ５０ｍｍの各試験コードの芯部をペンチで引き抜き、引き抜き易さを◎、○、△、×の４段階で評価した。◎はコアフィラメントが引き抜けず、耐芯抜け性が極めて良好、○はコアフィラメントが若干引き出されるが、耐芯抜け性として良好、△はコアフィラメントが比較的容易に引き出され、耐芯抜け性に問題あり、×はコアフィラメントが容易に引き出され、耐芯抜け性が極めて悪いことを意味する。

初期接着性
作製したスチールコードを温度３５℃、湿度６５％の条件下に３０日間放置した後、ＪＩＳ Ｇ３５１０に準じてゴム接着試験用の埋込試験片を作製し、接着試験を実施した。その結果を◎、○、△、×の４段階で評価した。◎は接着性が極めて良好、○は接着性が良好、△は接着性がやや劣る、×は接着性が大きく劣ることを意味する。

ハンドリング性
各試験コードの取り扱い易さからハンドリング性を○、×の２段階で評価した。○は何ら問題がなく良好、×は試験コードにベタつきがあり、コード同士が密着するなど、扱いに難があることを意味する。

表１から、本発明のスチールコードは、耐芯抜け性、初期接着性及びハンドリング性がいずれも良好であることがわかる。

タイヤサイズを２９５／７５Ｒ２２．５、タイヤ構造を図５で共通にし、実施例１の本発明スチールコード１〜３（本実施例１〜３）と比較スチールコード１，２（比較例１，２）をベルト層に使用した試験タイヤ１〜５をそれぞれ作製した。試験タイヤ５において、コアフィラメントを波形に癖付けした試験タイヤ６を作製した。

これら各試験タイヤを標準リムに装着し、以下に示す方法により、タイヤ外径成長、ベルト層の耐エッジセパレーション性及びベルト層に使用したスチールコードの耐腐食伝播性の評価試験を行ったところ、表２に示す結果を得た。

タイヤ外径成長
各試験タイヤを規定の空気圧を充填して、５万ｋｍの実車走行後、溝底でのタイヤ外径を測定し、新品時からの成長量を求めた。その結果を試験タイヤ６を１００とする指数にて示した。この指数値が小さいほど、外径成長が少ないことを意味する。

耐エッジセパレーション性
各試験タイヤを空気圧７６０ｋＰａにして車両に装着し、１０万ｋｍの実車走行後、各試験タイヤを分解し、３番ベルト層のエッジにおける剥離量を全周にわたって測定し、その時の最大剥離量（ｍｍ）を求めた。その結果を試験タイヤ６を１００とする指数にて示した。この指数値が小さい程、耐ベルトエッジセパレーション性が優れている。

耐腐食伝播性
各試験タイヤから取り出した２０ｃｍのスチールコードの表面をシーラント材で被覆し、乾燥した後、両端を切断し、スチールコードの一端を２０％の塩水に５日間浸漬後、塩水から取り出し、コアフィラメントとシースフィラメントの剥離長さを測定した。その結果を試験タイヤ５を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど、耐腐食伝播性が優れている。

表２から、本発明のスチールコードをベルト層に使用した試験タイヤ１〜３は、タイヤ外径成長、ベルト層の耐エッジセパレーション性及びスチールコードの耐腐食伝播性がいずれも良好であることがわかる。

本発明のスチールコードの一実施形態を示す拡大断面図である。 本発明のスチールコードの他の実施形態を示す拡大断面図である。 スチールコードの製造方法を示す説明図である。 加熱する工程を示す説明図である。 本発明のスチールコードをベルト層に用いた空気入りタイヤの一例を示す半断面図である。

符号の説明

１ コアフィラメント（非癖付けコアフィラメント）
２ シースフィラメント
３ 加硫ゴム
３’未加硫ゴム
４ コード
１１ 被覆部
１２ 撚り合わせ部
１５ リール
１６ 加熱部
Ｓ１，Ｓ２ スチールコード
２７ ベルト層（補強層）

Claims (5)

1. １本の非癖付けコアフィラメントの周りに５本または６本のシースフィラメントを撚り合わせた１＋５構造または１＋６構造のスチールコードにおいて、前記コアフィラメントの少なくとも一部を加硫ゴムで被覆、接着接合され、該コアフィラメントに前記シースフィラメントが前記加硫ゴムを介して接着接合してなるスチールコード。
2. 前記コアフィラメントの外周面全体が加硫ゴムで被覆される請求項１に記載のスチールコード。
3. 請求項１に記載のスチールコードを製造する方法であって、１本の非癖付けコアフィラメントの少なくとも一部を未加硫ゴムで被覆し、該ゴム被覆したコアフィラメントの周りに５本または６本のシースフィラメントを撚り合わせ、該シースフィラメントを撚り合わせたコードをリールに巻取った後、加熱して前記未加硫ゴムを加硫するスチールコードの製造方法。
4. 窒素雰囲気下で加熱する請求項３に記載のスチールコードの製造方法。
5. 請求項１または２に記載のスチールコードを配列した補強層を有する空気入りタイヤ。

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