WO2005121440A1 - ゴム物品補強用スチールコードおよび空気入りタイヤ - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a rubber cord for reinforcing a rubber article and a pneumatic tire, and more particularly, to a steel cord used as a reinforcing material for a rubber article such as a pneumatic tire and an industrial belt, and the steel cord for a belt.
  • the present invention relates to a pneumatic tire provided as a reinforcing material.
  • a rubber article to be reinforced with a steel cord, in particular, a pneumatic tire achieves light weight without impairing the durability.
  • Patent Document 1 proposes a steel cord having a 2 + 4 twist structure as a steel cord having high rigidity. This steel cord has flexibility due to twisting I X
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-227081
  • the steel cord described in Patent Document 1 has a corrugated spiral habit applied to a bundle of two steel wires constituting the core, so that a tension is applied to the cord that is applied during tire manufacturing.
  • the gap between the core strand and the sheath strand is lost during kneading, and sufficient rubber permeability into the cord cannot be obtained. For this reason, there is a problem that a separation phenomenon occurs.
  • Another object of the present invention is to provide a pneumatic tire that satisfies both weight reduction, durability, and steering stability by applying the steel cord as a reinforcing material for a belt. .
  • a steel cord for reinforcing a rubber article of the present invention comprises a core formed by twisting two strands, in which core strands are arranged in parallel in a longitudinal direction;
  • a steel core for reinforcing rubber articles comprising a single-layered sheath made by twisting five to five sheath strands around the core, and having a flat cord profile in a cross section orthogonal to the cord axis. And wherein the inclination of the core strand as viewed from the side of the cord is not more than 3 ° with respect to the cord axis direction.
  • the pneumatic tire of the present invention is characterized in that the rubber cord for reinforcing a rubber article is used as a reinforcing material for a belt.
  • the steel cord of the present invention it is possible to increase the tensile rigidity of a rubber article without causing a decrease in durability due to separation around the cord in the rubber article. Therefore, by applying this cord to a tire in particular, it becomes possible to simultaneously satisfy the lightweight, durability and steering stability of the tire.
  • FIG. 1 is an explanatory view of a steel cord according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of steel cords of Examples 1, 3, and 4.
  • FIG. 3 is an enlarged sectional view of a steel cord of Example 2.
  • FIG. 4 is an enlarged sectional view of a steel cord of a comparative example.
  • the steel cord for reinforcing rubber articles of the present invention comprises a core in which two untwisted core strands are arranged in parallel in the longitudinal direction, and three to five sheath strands twisted around the core. It is composed of a single layered sheath and has a flat cord profile in a cross section perpendicular to the cord axis.
  • the inclination of the core strand as viewed from the side of the cord is 3 ° or less, preferably substantially 0 °, with respect to the cord axis direction.
  • the reason for this is that the core strands are arranged side by side and almost straight, so that the cord elongation at the time of tensioning the cord applied during tire manufacturing is suppressed, and a closed space is formed between the core and the sheath. This is because they are not formed.
  • the rubber easily penetrates between the core strand and the sheath strand, so that moisture penetrating from the outside of the tire to the internal belt and the like through cuts and the like corrodes the belt cord, and this causes It is possible to avoid a separation in which the cord and rubber are separated due to the expansion of the corrosion area.
  • the sheath strand is uniformly formed around the core. It is preferable that the arrangement is not scattered but arranged eccentrically (see FIG. 1 in an embodiment described later). By using a strong arrangement, the thickness of the cord in the vertical direction can be reduced, and the thickness of the belt layer can be reduced. Further, the flexibility against the knocking deformation of the belt generated outside the tread portion during cornering and the breakability of the cord are improved.
  • the tensile strength of the core wire and the sheath wire of the steel cord for reinforcing rubber articles of the present invention is preferably 2.9 kNZmm 2 (300 kgZmm 2 ) or more, and the lightening force is also preferable.
  • the diameter of the core strand and the sheath strand is preferably in the range of 0.21 mm to 0.24 mm. If the diameter is less than 0.21 mm, it is difficult to secure the strength of the belt.On the other hand, if it exceeds 0.24 mm, the bending stiffness in the out-of-plane direction of the belt becomes too large and steering stability is reduced. become. It is advantageous in terms of productivity that the core wire and the sheath wire have the same wire diameter.
  • a ply formed by embedding a plurality of steel cords of the present invention in parallel with each other and burying them in a rubber sheet is applied as a belt. It can be adopted as appropriate according to the usage that should not be restricted
  • the steel cord of the present invention as a reinforcing material for a belt, it is important to arrange the core wires in such a manner that the horizontal direction of the core wires is substantially along the belt width direction.
  • This arrangement increases the rigidity against in-plane bending deformation that occurs in the direction along the belt surface, and improves the steering stability of the tire. That is, in the steel cord of the present invention, two core strands are arranged side by side, and the core strands are in side-to-side contact with each other. This is because the lateral bending direction of the cords is increased by working, so that the in-plane bending rigidity of the tire belt whose cords are substantially aligned in the belt width direction is increased. Further, since the steel cord of the present invention has a thinner upward and downward thickness than a conventional steel cord having a circular cross section, the thickness of a rubber article, for example, a belt is also reduced, and the weight can be reduced.
  • Figure 1 shows a steel cord with a 2 + 4 twist structure.
  • (a) is a partial side view seen from above, and (b) is the code axis at each position of a--a, b--b, c--c, d--d, and e--e in (a).
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a cross section orthogonal to FIG.
  • (C) is a partial side view as viewed from the side
  • (d) is a cross-section of a cross-section orthogonal to the code axis at each position of a--a, b--b, cc, dd, and e--e in (c). It is a figure.
  • 1 is a core strand
  • 2 is a sheath strand
  • two core strands 1 are almost straight in the cord axis direction, and two cores are held in parallel.
  • the four sheath wires 2 are twisted on the outer layer of the core wire 1 at a pitch P of 14 mm.
  • the core unwinding tension at the time of the stranded wire is made larger than the unwinding tension of the sheath to reduce the inclination of the core in the axial direction of the cord, and the after-forming amount after the twisting is performed.
  • the core unwinding tension at the time of the stranded wire is made larger than the unwinding tension of the sheath to reduce the inclination of the core in the axial direction of the cord, and the after-forming amount after the twisting is performed.
  • FIG. 2 shows an enlarged cross section of the steel cord orthogonal to the cord axis.
  • the specifications of the steel cord strand diameter, strand tensile strength, inclination of core strand as viewed from the side of the cord (incline of the core in the major axis direction and inclination of the core in the minor axis direction, where ⁇ major axis
  • the “direction” is the maximum radial direction of the cord cross section per one pitch of the sheath, and the “minor direction” is the direction orthogonal to the major axis direction)
  • the produced steel cord was applied to a belt composed of the first and second belt layers at the driving number shown in Table 1 below, and a tire having a size of 185Z70R14 was prototyped.
  • the belt is placed on the carcass with the inner first belt layer in a direction in which the steel cord is inclined at an angle of 22 ° to the left with respect to the equatorial plane of the tire.
  • the second belt layer was arranged so that the steel cord was inclined at an angle of 22 ° to the right.
  • the prototype tire was mounted on a standard rim specified in the JATMA standard, filled with an internal pressure corresponding to the maximum load capacity in the JATMA YEAR B OOK, and mounted on a passenger car. After traveling 50,000 km on the paved road, the tires were dissected and the length of corrosion of the cord from the cut and the length of the crack at the end of the belt were investigated. Here, there is no problem in durability if the corrosion length is 10 mm or less and the crack length is 2 Omm or less. In terms of steering stability, three drivers drove the vehicle on a specific test road with the same driving mode and each tire. This feeling evaluation was performed on a scale of 10 out of 10 points, and the average of three drivers Calculated. If the value is 6.5 or more, there is no practical problem. The results of these evaluations and adjustments are shown in Table 1 below.
  • FIG. 3 is an enlarged view of one section of the steel cord of Example 2 orthogonal to the cord axis. As shown in Fig. 3, in this steel cord, the sheath wires 2 are distributed almost uniformly around the core.
  • FIG. 2 is an enlarged view showing a cross section orthogonal to the cord axis of each of the steel cords of Examples 3 and 4.
  • Fig. 4 shows an enlarged cross section of the steel cord of the comparative example, which is perpendicular to the cord axis.
  • Example 1 Using these steel cords, tires were prototyped in the same manner as in Example 1, and the same evaluation was performed. Further, the tire belt weight was represented by an index when the value of Example 1 was set to 100. The smaller the value, the lighter the weight. In addition, the overall evaluation results were calculated by multiplying the average values of the corrosion length and crack length, which are evaluation items related to durability, and the results of evaluation of lightness (belt weight) and steering stability. It was shown on a scale of 1 to 10. Table 1 shows the results of these evaluations.

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Abstract

　タイヤベルトの補強材として適用することにより軽量化と耐久性と操縦安定性とを同時に満足することができるゴム物品補強用スチールコードおよび空気入りタイヤを提供する。 　２本の撚り合わせていないコア素線１を長手方向に並列して配置してなるコアと、３本～５本のシース素線２をコアの回りに撚り合わせてなる１層のシースとによって構成され、コード軸に直交する断面でのコード輪郭形状が偏平であるゴム物品補強用スチールコードである。コード側面から見たコア素線の傾きがコード軸方向に対して３°以下である。

Description

明 細 書
ゴム物品補強用スチールコードおよび空気入りタイヤ
技術分野
[0001] 本発明は、ゴム物品補強用スチールコードおよび空気入りタイヤに関し、詳しくは、 空気入りタイヤや工業用ベルト等のゴム物品の補強材として使用されるスチールコー ドおよびこのスチールコードをベルトの補強材として備える空気入りタイヤに関する。 本発明では、特に、スチールコードで補強すべきゴム物品、特には空気入りタイヤの 耐久性を損なわずに軽量ィ匕を達成するものである。
背景技術
[0002] ゴム物品の典型例である空気入りタイヤにおいて、その耐久性を低下させる要因と して、カット傷などを介してタイヤの外部から内部のベルト等に浸入する水分がベルト のコードを腐食し、この腐食域の拡大によってコードとゴムとが剥離して生じるセパレ ーシヨンが知られている。
[0003] このセパレーシヨンを回避するには、コード内部へゴムを十分に浸入させてコードの フィラメント間に水分が伝播する隙間を形成させな 、構造、 、わゆるゴムベネ構造が 有効である。このゴムぺネ構造は、コードを緩く撚ることによってフィラメント間の隙間 を大きくしてゴムの浸透を実現したものであり、特に 1 X 3や 1 X 5構造の単撚りコード 【こ； して 0
[0004] し力しながら、近年、空気入りタイヤの乗り心地性や操縦安定性などの性能面から、 より剛性の高いスチールコードが要望されている。なお、タイヤのベルトにおけるコー ドの打ち込み数を増加することによってベルトの引張剛性を確保することは可能であ る力 タイヤの重量増の原因となる上、ベルトでの隣接コード間隔が狭くなるため、ベ ルト幅方向端部のコード端を起点としたゴム剥離が容易に隣接コード間に伝播して、 いわゆるベルトエッジセパレーシヨンを招き易くなる。
[0005] 高い剛性を有するスチールコードとして、特許文献 1には、 2 +4の撚り構造のスチ ールコードが提案されている。このスチールコードは、撚りにより柔軟さが生ずる I X
Ν構造のスチールコードに比べて相対的に剛性は高いものとなる。 特許文献 1 :特開 2002— 227081号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] しかしながら、特許文献 1記載のスチールコードは、コアを構成する 2本のスチール 素線力 なる束に波形螺旋癖付けが施されているため、タイヤ製造時に掛カるコード への張力付カ卩時にコア素線とシース素線間の隙間が無くなり、コード内部への充分 なゴム浸透性が得られない。このため、セパレーシヨン現象が発生するという問題が めつに。
[0007] そこで本発明の目的は、スチールコードで補強したゴム物品にお!/、て、該コード周 辺でのセパレーシヨンの発生による耐久性の低下を招くことなしに、ゴム物品の引張 剛性を高めることが可能で、かつ 1 X N構造のコードよりもコード生産性向上が可能 な 2+n (n= 3〜5)構造を基本とするスチールコードを提供することにある。
[0008] また、本発明の他の目的は、上記スチールコードをベルトの補強材として適用する ことにより軽量化と耐久性と操縦安定性とを同時に満足させた空気入りタイヤを提供 することにある。
課題を解決するための手段
[0009] 上記課題を解決するために、本発明のゴム物品補強用スチールコードは、 2本の撚 り合わせて 、な 、コア素線を長手方向に並列して配置してなるコアと、 3本〜 5本の シース素線を前記コアの回りに撚り合わせてなる 1層のシースとによって構成され、コ ード軸に直交する断面でのコード輪郭形状が偏平であるゴム物品補強用スチールコ ードであって、コード側面から見たコア素線の傾きがコード軸方向に対して 3° 以下 であることを特徴とするものである。
[0010] また、本発明の空気入りタイヤは、前記ゴム物品補強用スチールコードがベルトの 補強材として使用されていることを特徴とするものである。
発明の効果
[0011] 本発明のスチールコードによれば、ゴム物品におけるコード周辺でのセパレーショ ンの発生による耐久性の低下を招くことなしに、当該ゴム物品の引張剛性を高めるこ とができるため、このコードを特にタイヤに適用することによって、タイヤの軽量ィ匕と耐 久性と操縦安定性とを同時に満足することが可能となる。
図面の簡単な説明
[0012] [図 1]実施例 1のスチールコードの説明図である。
[図 2]実施例 1、 3、 4のスチールコードの拡大断面図である。
[図 3]実施例 2のスチールコードの拡大断面図である。
[図 4]比較例のスチールコードの拡大断面図である。
符号の説明
[0013] 1 コア素線
2 シース素線
P ピッチ
発明を実施するための最良の形態
[0014] 以下、本発明の実施の形態について具体的に説明する。
本発明のゴム物品補強用スチールコードは、 2本の撚り合わせていないコア素線を 長手方向に並列して配置してなるコアと、 3本〜 5本のシース素線をコアの回りに撚り 合わせてなる 1層のシースとによって構成され、コード軸に直交する断面でのコード 輪郭形状が偏平である。力かる構成とすることにより、 1 X N構造のスチールコードに 比べて相対的に剛性が高ぐかつ、 1 X N構造のコードよりもコード生産性が向上す る。
[0015] ここで、本発明では、コード側面から見たコア素線の傾きがコード軸方向に対して 3 ° 以下、好ましくは実質的に 0° であることが肝要である。この理由は、コア素線を横 並びでかつほぼ真直とすることで、タイヤ製造時に掛カるコードへの張力付カ卩時のコ ード伸びが抑制され、コアとシース間に閉鎖空間が形成されることがないためである 。これにより、ゴムがコア素線とシース素線相互間に容易に浸入するため、カット傷な どを介してタイヤの外部から内部のベルト等に浸入した水分がベルトのコードを腐食 して、この腐食域の拡大によってコードとゴムとの間に剥離が生じるセパレーシヨンを 回避することが可能となる。
[0016] 本発明のゴム物品補強用スチールコードでは、シース素線がコアの周りに均一に 分散配置されずに、偏った配置とすることが好ましい (後述する実施例における図 1 参照)。力かる配置とすることで、コード上下方向の厚みが薄くでき、更にはベルト層 の厚みを薄くできることから、タイヤの軽量ィ匕が可能となる。また、コーナリング中の踏 面部外側に発生するベルトのノ ックリング変形に対する柔軟性及びコード折れ性が 改善される。
[0017] また、本発明のゴム物品補強用スチールコードのコア素線及びシース素線の抗張 力が 2. 9kNZmm2 (300kgZmm2)以上であること力 軽量化の点力も好ましい。さ らに、コア素線及びシース素線の直径は 0. 21mm〜0. 24mmの範囲内であること が好ましい。この直径が 0. 21mm未満ではベルトの強度を確保することが困難となり 、一方、 0. 24mmを超えると、ベルトの面外方向の曲げ剛性が大きくなり過ぎて操縦 安定性が低下してしまうことになる。なお、コア素線とシース素線の線径は同径である ことが生産性の面で有利である。
[0018] 本発明の空気入りタイヤでは、上記の本発明のスチールコードの複数本を互いに 並行に揃えてゴムシートに埋設してなるプライをベルトとして適用し、ベルト以外のタ ィャ構造は特に制限されるべきものではなぐ慣用に従い適宜採用することができる
[0019] ここで、本発明のスチールコードをベルトの補強材として適用するにあたり、コア素 線の横並び方向がベルト幅方向に略沿う配置とすることが肝要である。力かる配置と することで、ベルト面に沿う向きに生じる面内曲げ変形に対する剛性が高くなり、タイ ャの操縦安定性が向上する。すなわち、本発明のスチールコードはコア素線 2本が 横並び配列となっており、かつコア素線同士が横並びで接触しているため、コードの 横曲げ変形に対してコア素線同士のフリクションが働いて横方向のコード曲げ剛性 が高くなることから、コードの横並び方向がベルト幅方向に略揃ったタイヤのベルトは 、その面内曲げ剛性が高くなるためである。また、本発明のスチールコードは上下方 向の厚みが従来の断面円形のスチールコードに比べ薄くなるため、ゴム物品、例え ばベルトの厚さも薄くなり、重量を軽くすることが可能となる。
実施例
[0020] 以下、本発明を実施例および比較例に基づき詳細に説明する。 実施例 1
図 1に、 2+4撚り構造のスチールコードを示す。図中、（a)は上から見た部分側面 図、（b)は（a)における a— a、 b— b、 c— c、 d— d、 e— eの各位置での、コード軸に直 交する断面の断面図である。また、（c)は横から見た部分側面図、（d)は (c)における a— a、 b— b、 c c、 d-d, e— eの各位置でのコード軸に直交する断面の断面図で ある。図中、 1はコア素線、 2はシース素線であり、 2本のコア素線 1はコード軸方向に ほぼ直線で、 2本のコアが平行を保って保持されている。一方、 4本のシース素線 2は コア素線 1の外層上に 14mmのピッチ Pをもって撚り合わされている。
[0021] 力かるスチールコードの作製にあたっては、コアのコード軸方向傾きを小さくするた めに、撚り線時のコア巻き出しテンションをシースの巻き出しテンション対比大きくし、 撚り合わせ後のアフターフォーミング量を適正化した。
[0022] 図 2に、このスチールコードのコード軸に直交する一断面を拡大して示す。また、こ のスチールコードの仕様 (素線径、素線抗張力、コード側面から見たコア素線の傾き (コード長径方向のコアの傾き及びコード短径方向のコアの傾き、ここで、「長径方向 」とはシース 1ピッチあたりのコード断面の最大径方向であり、「短径方向」とは、長径 方向に直交する方向である） )を下記の表 1に示す。
[0023] 作製されたスチールコードを下記の表 1に示す打込み数にて第 1および第 2ベルト 層からなるベルトに適用し、サイズ 185Z70R14のタイヤを試作した。なお、ベルトは 、カーカス上に、タイヤの赤道面に対してスチールコードが左 22° の角度で傾斜す る向きで内側の第 1ベルト層を配置し、さらにその上にタイヤの赤道面に対してスチ ールコードが右 22° の角度で傾斜する向きで第 2ベルト層を配置した。
[0024] 試作したタイヤを、 JATMA規格に定める標準リムに装着後、 JATMA YEAR B OOKにおける最大負荷能力に対応する内圧を充填し、乗用車に装着した。舗装路 を 50000km走行した後、タイヤを解剖してカット傷からのコードの腐食長さ、ベルト 端での亀裂長さをそれぞれ調査した。ここで、腐食長さは 10mm以下、亀裂長さは 2 Omm以下であれば耐久上問題ない。また、操縦安定性については、特定試験路を 同一走行モードで各タイヤを装着して走行し、 3人のドライバーによるフィーリング評 価を行った。このフィーリング評価は 10点満点で行い、 3人のドライバーの平均値で 算出した。数値が 6. 5以上であれば実用上問題とならない。これらの評価および調 查結果を下記の表 1に併記する。
[0025] 実施例 2〜4.比較例
実施例 2〜4および比較例として下記の表 1に示す仕様のスチールコードを作製し た。実施例 2のスチールコードのコード軸に直交する一断面を図 3に拡大して示す。 図 3から分力るように、このスチールコードではシース素線 2がコアの周りにほぼ均一 に分散配置されている。実施例 3および 4のスチールコードのコード軸に直交する一 断面を拡大して示す図は、図 2と同じである。また、図 4には比較例のスチールコード のコード軸に直交する一断面を拡大して示す。
[0026] これらスチールコードを用いて実施例 1と同様にタイヤを試作し、同様の評価を行つ た。また、タイヤのベルト重量を、実施例 1を 100としたときの指数で表示した。数値が 小さい程軽量であることを示す。さらに、耐久性に関連する評価項目である腐食長さ および亀裂長さの夫々の平均値を掛け合わせた値に軽量性 (ベルト重量)および操 縦安定性の評価結果を加味した結果を総合評価として 10点満点で示した。これらの 評価結果を表 1に併記する。
[0027] [表 1]
' -—— 実施例 1 比較例 実施例 2実施例 3実施例 4 コ—ド構造 2 + 4 2 + 4 2 + 4 2 + 4 2 + 4 (参照図） 図 2 図 4 図 3 図 2 図 2 素 fe^ (mm) 0.225 0.225 0.225 0.25 0.225 素線抗張力 3.28 3.28 3.28 3.28 2.74 (kN/mm2 (kg/mm乙）） (335) (335) (335) (335) (280) コード長径方向のコアの傾き （° ) 0 5 0 0 0 コード短径方向のコアの傾き （° ) 0 5 0 0 0 打込み数 （本 Z50mm) 30.0 30.0 30.0 24.3 35.9 ベルト重量 （指数） 100 97 103 104 108 評 腐食長さ （mm) 0〜9 15〜25 0〜6 0〜10 0〜10 価 20〜25 5〜10 25〜40 結 亀裂長さ (mm) 12〜17 10〜15
果 操縦安定性 6.5 6.0 6.5 5.5 7.0 総合評価 10 7 9 9 8

Claims

請求の範囲
[1] 2本の撚り合わせて 、な 、コア素線を長手方向に並列して配置してなるコアと、 3本
〜5本のシース素線を前記コアの回りに撚り合わせてなる 1層のシースとによって構 成され、コード軸に直交する断面でのコード輪郭形状が偏平であるゴム物品補強用 スチールコードであって、コード側面から見たコア素線の傾きがコード軸方向に対し て 3° 以下であることを特徴とするゴム物品補強用スチールコード。
[2] 前記シース素線が前記コアの周りに均一に分散配置されずに、偏った配置である 請求項 1記載のゴム物品補強用スチールコード。
[3] 前記コア素線及び前記シース素線の抗張力が 2. 9kN/mm2 (300kg/mm2)以 上である請求項 1記載のゴム物品補強用スチールコード。
[4] 前記コア素線及び前記シース素線の直径が 0. 21mm〜0. 24mmである請求項 1 記載のゴム物品補強用スチールコード。
[5] 請求項 1〜4のうちいずれか一項記載のゴム物品補強用スチールコードがベルトの 補強材としてして使用されていることを特徴とする空気入りタイヤ。
[6] 前記ゴム物品補強用スチールコード力 そのコアのコア素線の横並び方向がベルト 幅方向に略沿う配置である請求項 5記載の空気入りタイヤ。
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