JP5623425B2 - タイヤ補強用鋼コード - Google Patents

Description

本発明は、１本または複数本の予成形されたフィラメントを有するコア層および外層を備えている鋼コードに関する。該鋼コードは、タイヤのベルトまたはブレーカ構造のような補強材に適している。

予成形されたフィラメントを備えている鋼コードは、当技術分野において知られている。鋼コードの４＋６構造も開示されている。

特許文献１は、４＋６のコード構造を提供している。該特許文献は、コア層および外層の２層から構成された鋼コードによって補強された扁平ラジアルタイヤを開示している。コアは、３本または４本のフィラメントを備えており、外層は、コアフィラメントの数と等しいかまたはそれよりも少ない数のフィラメントを備えている。これらのフィラメントは、実質的に等しい直径を有している。コアフィラメントおよび外側フィラメントは、同一方向の撚りおよび互いに異なるピッチを有している。タイヤのアスペクト比は、最大０．８５である。該特許文献は、コード構造が４＋６であってもよいことも開示している。しかし、該特許文献による鋼コードは、ゴム浸透が十分ではない。その結果、使用中に湿気が個々のフィラメントに達することがあり、鋼コードおよび補強タイヤの寿命を著しく低下させる可能性がある。

十分なゴム浸透は、コード内の構成要素間のフレッチング腐食および張力を低減させるために、また（著しい腐食をもたらし、コードおよびゴム製品の寿命を著しく低下させることになる）コードに沿った湿気の移動を避けるために、ゴムがコード内の構成要素間に浸透し、存在し得る全ての隙間を充填することができなければならないことを意味している。

特許文献２は、第１のグループおよび第２のグループを備えている鋼コードを提供している。第１のグループは、４本のフィラメントを備えており、第２のグループは、６本のフィラメントを備えている。第２のグループは、第１のグループの周囲に螺旋状に撚られている。第１のフィラメントは、３００ｍｍよりも大きい撚りピッチを有している。第２のフィラメントは、多角形に予成形されている。第１の鋼フィラメントは、空間的波形状を有している。該特許文献は、空間的波形状が平面的波形状ではないこと、および空間的波形状が、第１の波形（crimp）および第２の波形を有していることを開示している。第１の波形は、第２の波形の面と実質的に異なる面内にある。空間的波形状、すなわち、互いに異なる面内の２つの連続的な波形の作製過程に起因して、高張力が第１のフィラメントに導入され、第１のフィラメントの残留応力は、極めて高いものとなる。その結果、コードの順次破断率が高くなる。これによって、コードの破断負荷を要求値まで高めることができない。また、空間的波形状の作製過程に起因して、クリンプ装置（crimp device）の摩耗も多くなる。

欧州特許出願公開第０３０１７７６Ａ１号明細書 国際特許出願公開第０２／０８８４５９Ａ１号パンフレット

本発明の目的は、先行技術の問題を解消することにある。
本発明の他の目的は、十分なゴム浸透および高破断負荷が得られる鋼コードを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、経済的な方法によって作製可能な鋼コードを提供することにある。

本発明によれば、鋼コードは、コア層および外層を備えている。コア層は、第１の数の第１の鋼フィラメントを備えている。第１の数は、３から８の範囲内にある。そして、第１の鋼フィラメントは、３１０ｍｍを超える撚りピッチを有している。外層は、第２の数の第２の鋼フィラメントを備えている。第２の数は、３から１０の範囲内にある。第２の鋼フィラメントの少なくとも１本は、多角形に予成形されている。外層は、コア撚りピッチでコア層の周囲に螺旋状に撚られている。コア撚りピッチは、第２の鋼フィラメントの平均径がＲ_ｆｍｍのとき、１５Ｒ_ｆから１５０Ｒ_ｆの範囲内にある。前記第１の鋼フィラメントの少なくとも１本は、１つの面において波形状に予成形されている。波形の高さは、第１の鋼フィラメントの平均直径がＤ_ｆｍｍであるとき、１．２Ｄ_ｆｍｍから２．４Ｄ_ｆｍｍの範囲内にあり、波形の長さは、１０Ｄ_ｆｍｍから２５Ｄ_ｆｍｍの範囲内にある。

多角形予成形の技術は、国際特許出願公開第９５／１６８１６号パンフレットに開示されている。

多角形予成形は、螺旋状予成形と異なっている。当業者には、これらは、いずれも、三次元的予成形または空間的予成形と見なされているが、多角形予成形および空間的予成形は、異なる形式の予成形である。

多角形予成形は、鋼フィラメントに長手方向中心軸と直交する面への投影像を付与する予成形である。この投影像は、曲率半径の最大値と最小値とが交互に入れ替わる凸状曲線である曲線の形態にある。具体的には、予成形された鋼フィラメントの曲率半径は、２つの極限値、すなわち、最大曲げが付与される点における最小値と最小曲げが付与される点における最大値とを交互に入れ替わって取るものである。フィラメントがそれ自体の長軸を中心として自転する結果として、鋼フィラメントの曲率半径は、常に、鋼ワイヤの中心軸の方向を指している。これは、この多角形が凸形状を有していることを意味している。換言すると、鋼フィラメントの塑性引張区域は、常に、半径方向内方にあり、塑性圧縮区域は、半径方向外方にある。

特開平６−１０８３８７号公報は、コアワイヤに２次元的予成形が施され、かつ外側ワイヤに螺旋状予成形が施された鋼コードを記載している。当技術分野では、特別の規定がない限り、螺旋状予成形は、曲率半径が一定値または連続的な単調関数である円曲線である曲線の形態にある予成形を意味している。これは、螺旋状に予成形された鋼フィラメントの曲線が、どちらかと言えば、円曲線であることを意味している。

好ましくは、波形の高さは、１．６Ｄ_ｆｍｍから２．０Ｄ_ｆｍｍの範囲内にある。最も好ましくは、波形の高さは、１．７Ｄ_ｆｍｍから１．９Ｄ_ｆｍｍの範囲内にある。

好ましくは、波形の長さは、１２Ｄ_ｆｍｍから２０Ｄ_ｆｍｍの範囲内にある。最も好ましくは、波形の長さは、１４Ｄ_ｆｍｍから１６Ｄ_ｆｍｍの範囲内にある。

本発明によれば、Ｄ_ｆは、第１の鋼フィラメントの平均直径である。Ｄ_ｆは、０．０６ｍｍから１．０ｍｍの範囲内にある。好ましくは、Ｄ_ｆは、０．２ｍｍから０．５ｍｍの範囲内にある。最も好ましくは、Ｄ_ｆは、０．３ｍｍから０．４ｍｍの範囲内にある。Ｄ_ｆは、０．３５ｍｍまたは０．３８ｍｍであるとよい。

本発明によれば、コア撚りピッチは、１５Ｒ_ｆから１５０Ｒ_ｆの範囲内にある。好ましくは、コア撚りピッチは、４０Ｒ_ｆから７０Ｒ_ｆの範囲内にある。

外層は、外側撚りピッチで互いに撚り合されているとよい。外側撚りピッチは、１５Ｒ_ｆから１５０Ｒ_ｆの範囲内にある。好ましくは、外側撚りピッチは、４０Ｒ_ｆから７０Ｒ_ｆの範囲内にある。最も好ましくは、外側撚りピッチは、コア撚りピッチと等しくなっている。

本発明によれば、Ｒ_ｆは、第２の鋼フィラメントの平均直径である。Ｒ_ｆは、０．０６ｍｍから１．０ｍｍの範囲内にある。好ましくは、Ｒ_ｆは、０．２ｍｍから０．５ｍｍの範囲内にある。最も好ましくは、Ｒ_ｆは、０．３ｍｍから０．４ｍｍの範囲内にある。Ｒ_ｆは、０．３５ｍｍまたは０．３８ｍｍとすることができる。

本発明によれば、Ｒ_ｆは、Ｄ_ｆと異なっていてもよいし、同じであってもよい。好ましくは、Ｒ_ｆは、Ｄ_ｆと等しくなっている。

好ましくは、第１の数は、３から５の範囲内にある。最も好ましくは、第１の数は、４である。

好ましくは、第２の数は、５から８の範囲内にある。最も好ましくは、第２の数は、６である。

第２の数は、第１の数と等しくてもよい。好ましくは、第２の数は、第１の数よりも大きくなっている。

鋼コードの構造は、３＋３、３＋４、３＋５、３＋６、３＋７、３＋８、３＋９、３＋１０、４＋４、４＋５、４＋６、４＋７、４＋８、４＋９、４＋１０、５＋５、５＋６、５＋７、５＋８、５＋９、５＋１０、６＋６、６＋７、６＋８、６＋９、６＋１０、７＋７、７＋８、７＋９、７＋１０、８＋８、８＋９、または８＋１０とすることができる。

本発明によれば、第１の鋼フィラメントの少なくとも１本は、単一平面内で波状に予成形されている。好ましくは、第１の鋼フィラメントの全てが、単一平面内で波状に予成形されている。どのような他の予成形も、第１のフィラメントに付与されていない。

鋼フィラメントは、単一平面内で波形状に予成形されているので、空間的波形状と比較して、鋼フィラメントの強度損失が少ない。このように予成形された鋼フィラメントを備えている鋼コードの順次破断率は、著しく低い。鋼コードの破断負荷は、先行技術による鋼コードの破断負荷と同等かまたは高くなる。また、クリンプ装置の摩耗が低い。

本発明によれば、第２の鋼フィラメントの少なくとも１本が、多角形に予成形されている。好ましくは、第２の鋼フィラメントの全てが、多角形に予成形されている。

第２の鋼フィラメントを多角形に予成形することによって、鋼コードにオープン構造を付与し、これによって、ゴムまたは他の素地材料を第１の鋼フィラメントまで浸透させることができる。

本発明によれば、第１の鋼フィラメントは、３１０ｍｍよりも大きい撚りピッチを有している。好ましくは、第１の鋼フィラメントは、撚られていない。

鋼コードの順次破断率は、２０％未満、さらに１０％未満である。鋼コードが十分なゴム浸透性を有すると共に、破断負荷が２９６５Ｎよりも大きくなる。

本発明によれば、鋼コードは、地下鉄列車、バス、道路輸送機械、荷降ろし機械、航空機、および他の輸送または出荷車両から選択される工業用車両向けのタイヤを補強するベルト層またはブレーカ構造のような補強材として使用可能である。

以下、添付の図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。

４＋６構造を有する鋼コードの断面図である。 予成形された第１の鋼フィラメントの側面図である。 予成形された第１の鋼フィラメントの正面図である。 予成形された第２の鋼フィラメントの側面図である。 予成形された第２の鋼フィラメントの正面図である。 ３＋５構造を有する鋼コードの断面図である。 ４＋７構造を有する鋼コードの断面図である。

第１の好ましい実施形態が、図１に示されている。鋼コード５０は、４本の第１の鋼フィラメント１０を備えるコア層と、６本の第２の鋼フィラメント２０を備える外層とを有している。外層は、２３ｍｍのコア撚りピッチでコア層の周囲に螺旋状に撚られている。鋼フィラメント２０の直径は、０．３８ｍｍである。

４本の第１の鋼フィラメント１０は、単一平面内で波状に予成形されており、撚られていない。すなわち、これらのフィラメントは、互いに平行になっている。図２，３は、それぞれ、第１の鋼フィラメント１０の側面図および正面図を示している。波形の高さＨは、０．６５ｍｍであり、波形の長さＬは、５．１３ｍｍであり、直径Ｄ_ｆは、０．３８ｍｍである。

６本の第２の鋼フィラメント２０は、多角形に予成形されており、２３ｍｍの外側撚りピッチで互いに撚られている。図４，５は、それぞれ、第２の鋼フィラメント２０の側面図および正面図である。Ｘ軸は、長手方向中心軸８０と平行であり、Ｙ軸およびＺ軸は、中心軸８０と直交する面内にある。図５から、多角形予成形は、通常の円形状というよりは、丸められた縁を有する曲線の形状を有しており、Ｙ方向およびＺ方向の大きさは、Ｘ方向の大きさよりも著しく大きくなっている。

実施形態を製造するためのプロセスは、以下のステップ：
（ｉ）単一平面内における波形予成形を第１の鋼フィラメントに付与する１対の歯付きホィールに向かって、４本の第１の鋼フィラメント１０を案内するステップと、
（ｉｉ）前記第１の鋼フィラメントの束を二重撚り装置の第１のフライヤに向かって案内し、第１の鋼フィラメントの束に第１の撚り方向、例えば、Ｚ方向における２回の撚りを付与するステップと、
（ｉｉｉ）二重撚り装置の回転しているフライヤの内側において、第２の鋼フィラメントに多角形予成形を付与する予成形装置に向かって、６本の第２の鋼フィラメント２０を案内するステップと、
（ｉｖ）次いで、第１の鋼フィラメンの束および第２の鋼フィラメントの束を二重撚り装置の第２のフライヤに向かって一緒に案内し、第２の反対の撚り方向、例えば、Ｓ方向における別の２回の撚りを付与するステップであって、第１の鋼フィラメントを備えるコア層が、Ｚ方向における撚りがＳ方向における撚りによって相殺されることによって、撚りが戻され、第２の鋼フィラメントを備える外層が、例えば、Ｓ方向に撚られるようになっている、ステップと、
を含んでいる。

第２の好ましい実施形態が、図６に示されている。鋼コード６０は、３本の第１の鋼フィラメント１０を備えるコア層と、５本の第２のフィラメント２０を備える外層と、を有している。鋼フィラメント１０の直径は、０．３５ｍｍである。鋼フィラメント２０の直径は、０．３５ｍｍである。３本の第１の鋼フィラメント１０は、波状に予成形されており、撚られていない。波形の高さは、０．６０ｍｍであり、波形の長さは、５．５２ｍｍである。５本の第２の鋼フィラメント２０は、多角形に予成形されており、２０ｍｍの外側撚りピッチで互いに撚り合されている。外層は、２０ｍｍのコア撚りピッチでコア層の周囲に螺旋状に撚られている。

第３の好ましい実施形態が、図７に示されている。鋼コード７０は、４本の第１の鋼フィラメント１０を備えるコア層および７本の第２の鋼フィラメント２０を備える外層を有している。鋼フィラメント１０の直径は、０．３５ｍｍである。鋼フィラメント２０の直径は、０．３８ｍｍである。４本の第１の鋼フィラメント１０は、波状に予成形されており、撚られていない。波形の高さは、０．５６ｍｍであり、波形の長さは、６．０８ｍｍである。７本の第２の鋼フィラメント２０は、多角形に予成形されており、１８ｍｍの外側撚りピッチで互いに撚り合されている。外層は、１９ｍｍのコア撚りピッチでコア層の周囲に螺旋状に撚られている。

国際特許出願公開第０２／０８８４５９Ａ１号パンフレットに記載されている４＋６構造を有する鋼コードＳと比較して、本発明のいくつかの特性が測定されている。以下の表１は、その結果をまとめたものである。

鋼コードに適している鋼フィラメントは、０．７０％を超える炭素量、好ましくは、０．８０％または９０％を超える炭素量を含んでいる。この鋼フィラメントは、（０．２０％から１．００％の範囲内にある含量の）マンガン、（０．０５％に制限されている含量の）硫黄および燐、および／または（０．１０％から０．９０％の範囲内の含量の）珪素を含むこともできる。加えて、クロム、ニッケル、ホウ素、ニッケル、バナジウム、モリブデン、ニオビウム、銅、カルシウム、アルミニウム、チタン、および／または窒素が添加されていてもよい。

鋼フィラメントは、好ましくは、金属皮膜によって被覆されている。この被膜は、亜鉛−銅合金（低銅−６３．５％Ｃｕまたは高銅−６７．５％Ｃｕのいずれか）または亜鉛−銅−ニッケルまたは亜鉛−銅−コバルトのような３元真鍮のような、素地材料への付着を促進する耐食性被膜であるとよい。

鋼フィラメントの引張力は、鋼フィラメント組成、予成形の程度、およびフィラメントの直径に依存している。好ましくは、鋼フィラメントは、高い引張力を有している。最も好ましくは、鋼フィラメントは、４０００ＭＰａまでの引張力を有している。
第１の鋼フィラメントのコア層内において、１本の鋼フィラメントの直径が他の高フィラメントの直径と異なっていてもよく、および／または第２の鋼フィラメントの層内において、１本の鋼フィラメントの直径が他の高フィラメントの直径と異なっていてもよい。

Claims (12)

1. コア層および外層を備えた鋼コードであって、
   前記コア層は、第１の数の第１の鋼フィラメントを備え、前記第１の数は、３から８の範囲内にあり、前記第１の鋼フィラメントは、３１０ｍｍよりも大きい撚りピッチを有しており、
   前記外層は、第２の数の第２の鋼フィラメントを備え、前記第２の数は、３から１０の範囲内にあり、前記第２の鋼フィラメントの少なくとも１本は、多角形に予成形されており、前記外層は、コア撚りピッチで前記コア層の周囲に螺旋状に撚られており、前記コア撚りピッチは、前記第２の鋼フィラメントの平均直径Ｒ_ｆｍｍにつき１５Ｒ_ｆから１５０Ｒ_ｆの範囲内にあるものにおいて、
   前記第１の鋼フィラメントの少なくとも１本は、単一平面内で波形状に予成形されており、前記波形の高さは、前記第１の鋼フィラメントの平均直径Ｄ_ｆにつき１．２Ｄ_ｆｍｍから２．４Ｄ_ｆｍｍの範囲内にあり、前記波形の長さは、１０Ｄ_ｆｍｍから２５Ｄ_ｆｍｍの範囲内にあり、前記外層の前記第２の数の前記第２の鋼フィラメントは、外側撚りピッチで互いに撚り合され、前記外側撚りピッチは、前記コア撚りピッチと等しいことを特徴とする鋼コード。
2. 前記波形の高さは、１．６Ｄ_ｆｍｍから２．０Ｄ_ｆｍｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の鋼コード。
3. 前記波形の高さは、１．７Ｄ_ｆｍｍから１．９Ｄ_ｆｍｍの範囲内にあることを特徴とする請求項２に記載の鋼コード。
4. 前記波形の長さは、１２Ｄ_ｆｍｍから２０Ｄ_ｆｍｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の鋼コード。
5. 前記波形の長さは、１４Ｄ_ｆｍｍから１６Ｄ_ｆｍｍの範囲内にあることを特徴とする請求項４に記載の鋼コード。
6. 前記第１の数は、３から５の範囲内にあり、前記第２の数は、５から８の範囲内にあることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の鋼コード。
7. 前記第１の数は、４であり、前記第２の数は、６であることを特徴とする請求項６に記載の鋼コード。
8. 前記第２の鋼フィラメントの全てが、多角形に予成形されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の鋼コード。
9. 前記第１の鋼フィラメントの全てが、波状に予成形されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の鋼コード。
10. 前記第１のフィラメントの少なくとも一本は、単一平面内での前記波状予成形を除く他の予成形を有していないことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の鋼コード。
11. 複合製品であって、前記製品が、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の鋼コードによって補強されていることを特徴とする複合製品。
12. 前記製品は、タイヤであることを特徴とする請求項１１に記載の複合製品。

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