WO2020080443A1 - タイヤ - Google Patents

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一樹 上村
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株式会社ブリヂストン
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Definitions

  • the present invention relates to a tire, and more particularly, to a tire using a belt made of an elastomer-metal cord composite obtained by coating a metal cord, which is a bundle of metal filaments that are not twisted and aligned, with an elastomer.
  • a carcass including reinforcing cords embedded along the meridian direction of the ring-shaped tire body is arranged, and a belt layer is arranged on the tire radial outside of the carcass.
  • This belt layer is usually formed by using an elastomer-metal cord composite obtained by coating a metal cord such as steel with an elastomer, and imparts load resistance, traction resistance and the like to the tire.
  • Patent Document 1 in order to improve lightness and durability, metal filaments having a high tensile strength and a small diameter are aligned in parallel without twisting to form a metal filament bundle, and the metal filament bundle is provided with a width.
  • a tire has been proposed in which a belt layer is formed by at least two belt plies arranged in a direction. In this tire, the number of metal filaments in the metal filament bundle is optimized according to the metal filament diameter. It has also been proposed that the radial thickness of the metal filament bundle be set to a specific ratio with respect to the belt ply thickness.
  • Patent Document 1 Although lightness and durability are examined, other performances are not examined. Therefore, it is expected that further improvement will be required in the future when the metal filament is used as a cord for a belt without twisting as the performance of the tire becomes higher.
  • an object of the present invention is to provide a tire using a belt made of an elastomer-metal cord composite in which a metal cord made of a bundle of metal filaments that are not twisted and aligned is coated with an elastomer and which can highly improve the performance of the tire.
  • the present inventor has obtained the following knowledge as a result of extensive studies to solve the above problems. That is, when a metal cord in which metal filaments are bundled without being twisted is used, the metal cord is suppressed from being deformed in the plane when the belt treat is compressed, and the fatigue property of the metal cord is deteriorated. Further, in the metal cord formed by bundling the metal filaments without twisting each other, the rubber hardly penetrates between the adjacent metal filaments, and a non-rubber-coated region not covered with the rubber occurs. Therefore, when the tire rolls, the metal filaments are displaced from each other, and the in-plane rigidity (rigidity in the tire ground contact surface) is reduced, which may impair steering stability. Based on these findings, the present inventor has conducted further diligent studies, and has found that the above problems can be solved by making the bundle structure of metal filaments as follows, and has completed the present invention.
  • the tire of the present invention includes a belt having a carcass extending in a toroidal shape between a pair of bead portions as a skeleton, and a belt including at least two belt layers arranged outside the crown portion of the carcass in the tire radial direction.
  • the belt layer is composed of an elastomer-metal cord composite in which a metal cord made of a bundle in which a plurality of metal filaments are not twisted and aligned in a row is covered with an elastomer.
  • the metal filament is shaped, and there is at least one pair of metal filaments having different phases between the adjacent metal filaments,
  • the belt layer has a thickness of more than 0.30 mm and less than 1.00 mm,
  • the distance between the metal cords of the two adjacent belt layers in the tire radial direction is 0.10 mm or more and 1.20 mm or less at the tire center.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of the metal filament showing the definition of the metal filament forming amount h and the forming pitch p, and the forming amount h refers to the width of fluctuation that does not include the wire diameter of the metal filament 1.
  • the amount h of the metal filament 1 to be imprinted is measured by projecting the metal filament 1 after imprinting with a projector and projecting a projected image of the metal filament on a screen or the like.
  • the metal filaments have the same molding amount and the same pitch. Further, in the tire of the present invention, it is preferable that the phase difference between the adjacent metal filaments is ⁇ / 4 to 7 ⁇ / 4. Further, in the tire of the present invention, it is preferable that an elastomer coverage of the adjacent metal filaments on the side surface in the width direction of the metal cord is 10% or more per unit length. Furthermore, in the tire of the present invention, it is preferable that the metal filament has a mold amount of 0.03 to 0.30 mm and the metal filament has a mold pitch of 2 to 30 mm. Further, in the tire of the present invention, it is preferable that the molding direction of the molded metal filament is the width direction of the metal cord.
  • an interlayer rubber is arranged between the adjacent belt layers at the tire width direction end portion, and in this case, the thickness of the interlayer rubber is 0.2 mm. It is preferably 1.2 mm or less.
  • the 50% modulus value of the elastomer measured according to JIS K 6251 (2010) is preferably 1.5 MPa or more.
  • the tensile strength of the metal filament is preferably 2500 MPa or more.
  • the straight metal filament refers to a metal filament that is not intentionally modeled and is substantially unmolded.
  • the elastomer coverage means for example, when rubber is used as the elastomer and steel cord is used as the metal cord, the steel cord is coated with rubber and vulcanized, and then the obtained rubber-steel cord composite is steel-coated. The cord is pulled out, and the length of the side surface of the steel filament in the width direction of the metal cord, which is covered with rubber that has penetrated into the gap between the steel filaments that make up the steel cord, is measured, and the average of the values calculated based on the following formula Say.
  • Elastomer coverage (rubber coating length / sample length) x 100 (%) The same calculation can be performed when an elastomer other than rubber is used as the elastomer and when a metal cord other than the steel cord is used as the metal cord.
  • a tire in which a belt is made of an elastomer-metal cord composite, which is obtained by coating a metal cord made of a bundle of metal filaments which are not twisted and aligned with each other with an elastomer and which can highly improve the performance of the tire. can do.
  • FIG. 1 is a schematic one-sided cross-sectional view of a tire according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view in the width direction of an elastomer-metal cord composite used for a belt layer of a tire according to a preferred embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic plan view of a metal cord of an elastomer-metal cord composite used for a belt layer of a tire according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view in the width direction of a metal cord of an elastomer-metal cord composite used for a belt layer of a tire according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is another example of a schematic cross-sectional view in the width direction of the metal cord of the elastomer-metal cord composite used for the belt layer of the tire according to the preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view in the width direction of a metal cord of an elastomer-metal cord composite used for a belt layer of a tire according to another preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic one-sided sectional view of a tire belt according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a schematic one-sided sectional view of a tire according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the illustrated tire 100 includes a tread portion 101 forming a ground contact portion, a pair of sidewall portions 102 continuously extending inward in the tire radial direction on both side portions of the tread portion 101, and an inner circumference of each sidewall portion 102.
  • the tire 100 is provided with a bead portion 103 continuous to the side.
  • the tread portion 101, the sidewall portion 102, and the bead portion 103 are reinforced by a carcass 104 formed of one carcass layer extending in a toroidal shape from one bead portion 103 to the other bead portion 103.
  • the tread portion 101 is formed by at least two layers disposed outside the crown region of the carcass 104 in the tire radial direction, and in the illustrated example, a belt 105 including two layers of a first belt layer 105a and a second belt layer 105b. It is reinforced.
  • the carcass 104 may have a plurality of carcass layers, and an organic fiber cord extending in a direction substantially orthogonal to the tire circumferential direction, for example, at an angle of 70 to 90 ° can be preferably used.
  • an elastomer-metal cord composite in which at least two belt layers are covered with an elastomer, and a metal cord formed of a bundle in which a plurality of metal filaments are not twisted and aligned in a line It consists of a body.
  • the metal filaments of the elastomer-metal cord composite are modeled, and at least one pair of metal filaments having different phases between adjacent metal filaments is present. These shaped metal filaments are preferably arranged so as not to overlap in the thickness direction of the metal cord.
  • the thickness of the belt layer is more than 0.30 mm and less than 1.00 mm, and the distance between the metal cords of two adjacent belt layers in the tire radial direction is 0.10 mm or more and 1 at the tire center. 20 mm or less.
  • the thickness of the belt 105 can be reduced and the weight of the tire can be reduced.
  • the in-plane rigidity of the belt it is possible to ensure good steering stability of the tire. That is, the durability and steering stability of the belt can be improved at the same time.
  • the elastomer-metal cord composite according to the tire 100 of the present invention will be described in detail.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view in the width direction of an elastomer-metal cord composite used for a belt layer of a tire according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic plan view of a metal cord of an elastomer-metal cord composite used for a belt layer of a tire according to FIG. 5, and FIG. 5 is an elastomer-metal cord composite used for a belt layer of a tire according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view in the width direction of the metal cord of the body, and FIG. 6 is a schematic cross-sectional view in the width direction of the metal cord of the elastomer-metal cord composite used for the belt layer of the tire according to the preferred embodiment of the present invention. Another example.
  • the elastomer-metal cord composite 10 according to the tire 100 of the present invention is obtained by coating the metal cord 2 composed of a bundle in which a plurality of metal filaments 1 are not twisted and aligned in a row with the elastomer 3. is there.
  • the number of the metal filaments 1 is preferably 2 or more, more preferably 5 or more, preferably 20 or less, more preferably 12 or less, further preferably 10 or less, particularly preferably
  • the metal cord 2 is composed of a bundle of 9 or less. In the illustrated example, five metal filaments 1 are aligned without being twisted to form a metal cord 2.
  • the metal filaments 1 of the elastomer-metal cord composite 10 according to the tire 100 of the present invention are corrugated, and there are at least one pair of metal filaments 1 having different phases from each other. By doing so, it is possible to prevent the phases of the two from matching. Preferably, in 50% or more of the pairs, the phases of the adjacent metal filaments 1 are different. With such a configuration, the elastomer can be sufficiently permeated between the adjacent metal filaments 1, and as a result, the metal cord can be deformed out of the plane at the time of compression input, and the bendability of the metal cord can be suppressed. You can
  • the elastomer in the bundle of metal filaments 1, the elastomer hardly penetrates between the adjacent filaments, and a non-elastomer-coated region not covered by the elastomer occurs. Therefore, when a metal cord obtained by bundling metal filaments without twisting is used as a belt cord, the metal filaments are displaced from each other during rolling of the tire in the non-elastomer-covered region, and as a result, the in-plane rigidity of the belt is reduced. May decrease, resulting in impaired steering stability.
  • the elastomer-metal cord composite 10 according to the tire 100 of the present invention since the elastomer 3 sufficiently penetrates between the adjacent metal filaments 1, the above problems can be solved, and the in-plane rigidity of the belt 105 is improved, The steering stability can be improved.
  • adjacent metal filaments have different phases at least at one place in the metal cord 2, and the phase difference is ⁇ / 4 to 7 ⁇ / 4 is preferable.
  • the phase difference is more preferably ⁇ / 2 to 3 ⁇ / 2, and particularly preferably ⁇ / 2.
  • the elastomer-metal cord composite 10 according to the tire 100 of the present invention it is preferable that all the metal filaments 1 that have been molded have the same molding amount and the same pitch.
  • the elastomer-metal cord composite 10 according to the tire 100 of the present invention may be formed by two-dimensional patterning such as corrugated patterning or zigzag patterning as illustrated, or by spiral three-dimensional patterning. From the viewpoint of lightness, two-dimensional patterning is preferable, and corrugation is more preferable. However, from the viewpoint of making the belt layer thin and reducing the weight of the tire, it is preferable that the metal filaments 1 do not overlap each other in the thickness direction of the metal cord 2.
  • the elastomer coverage of the adjacent metal filaments 1 on the side surface in the width direction of the metal cord 2 is preferably 10% or more per unit length. , And more preferably 20% or more.
  • the coating is more preferably 50% or more, and particularly preferably 80% or more. Most preferably, it is in a state of being covered by 90% or more.
  • the mold amount of the metal filament 1 is preferably 0.03 mm or more and 0.30 mm or less. By setting the mold amount to 0.30 mm or less, the strength of the belt layers 105a and 105b can be secured, and the effects of the present invention can be sufficiently obtained.
  • the molding amount is preferably 0.03 mm or more and 0.30 mm or less, and more preferably 0. It is 0.03 mm or more and 0.25 mm or less, and most preferably 0.03 mm or more and 0.20 mm or less.
  • the molding pitch of the metal filament 1 is preferably 2 mm or more and 30 mm or less, more preferably 2 mm or more and 20 mm or less, and most preferably 3 mm or more and 15 mm or less.
  • FIG. 7 shows a schematic cross-sectional view in the width direction of the metal cord of the elastomer-metal cord composite used for the belt layer of the tire according to another preferred embodiment of the present invention.
  • the mold amount of the metal filament 1 is preferably 0.10 mm or more and 0.50 mm or less, more preferably 0.20 mm or more and 0.30 mm or less. .
  • the molding pitch of the metal filament 1 is preferably 5 mm or more, more preferably 8 mm or more and 20 mm or less.
  • the shaped metal filament 1a is shaped in the width direction of the metal cord 2, but in the elastomer-metal cord composite 10 of the present invention, As shown in FIG. 6, the molding direction of the metal filament 1 may be inclined with respect to the width direction of the metal cord 2. Even with such a structure, rubber can be sufficiently permeated between the adjacent metal filaments 1, and the effect of the present invention can be obtained. However, in the belt layers 105a and 105b according to the tire 100 of the present invention, from the viewpoint of lightness, the belt 105 can be made thinner when the molding direction of the adjacent metal filaments 1 is the width direction of the metal cord 2. preferable.
  • FIG. 8 shows a schematic one-side sectional view of a belt of a tire according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the thickness t1 of the belt layers 105a and 105b is more than 0.30 mm and less than 1.00 mm, preferably 0.40 mm or more and 0.90 mm or less.
  • the distance g in the tire radial direction between the metal cords 2 of the two adjacent belt layers 105a and 105b is 0.1 mm or more and 1.20 mm or less at the tire center.
  • it is preferably 0.1 mm or more and 0.8 mm or less.
  • an interlayer rubber 106 for ensuring a space between the layers is arranged at an end portion in the tire width direction of the adjacent belt layers.
  • the thickness t2 of the interlayer rubber 106 is preferably 0.2 mm or more and 1.2 mm or less.
  • the thickness t2 of the interlayer rubber 106 is 1.2 mm or less, there is no problem in reducing the weight of the tire.
  • the shape of the interlayer rubber 6 may be a sheet shape as shown in the figure, or may be a shape that covers the end portion of the belt layer.
  • the end portions of all the belt layers may be covered, and only a part of the belt layers, for example, only the end portion of the first belt layer or only the end portion of the second belt layer. May be covered.
  • the interlayer rubber 6 a coated rubber that coats the metal cord 2 can be used, but it may be different.
  • the elastomer covering the metal cord 2 in the belt layer has a 50% modulus value measured according to JIS K 6251 (2010) of 1.5 MPa or more. . It is preferably 1.8 MPa or more, more preferably 2.0 MPa or more.
  • the elastomer inside the metal cord 2 has high rigidity. It is possible to inhibit the extension of the belt 2 in the longitudinal direction and further improve the rigidity of the belt 105. As a result, steering stability can be further improved.
  • an elastomer for example, natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), epoxidized natural rubber, styrene-butadiene rubber (SBR), butadiene rubber (as well as conventional rubber, as long as it is a rubber, BR, high cis BR and low cis BR), nitrile rubber (NBR), hydrogenated NBR, hydrogenated SBR and other diene rubbers and hydrogenated products thereof, ethylene propylene rubber (EPDM, EPM), maleic acid modified ethylene propylene rubber (M-EPM), butyl rubber (IIR), isobutylene and aromatic vinyl or diene monomer copolymer, acrylic rubber (ACM), olefin rubber such as ionomer, Br-IIR, CI-IIR, isobutylene paramethylstyrene copolymer Polymer bromide (Br-IPMS), chloroprene rubber (C ), Hydrin rubber (CHR), chloros, chlor
  • thermoplastic elastomers such as fluororubbers, styrene-based elastomers, olefin-based elastomers, ester-based elastomers, urethane-based elastomers and polyamide-based elastomers.
  • the 50% modulus value of the coated rubber is a value measured according to JIS K 6251 (2010) after vulcanizing the rubber composition of each sample for 40 minutes at 145 ° C. is there.
  • the metal filament 1 is generally steel, that is, a linear material containing iron as a main component (the mass of iron is more than 50 mass% with respect to the total mass of the metal filament).
  • the metal may include only iron, or may contain a metal other than iron, such as zinc, copper, aluminum, or tin.
  • the surface state of the metal filament 1 is not particularly limited, but for example, the following forms can be adopted. That is, as the metal filament 1, the N atom on the surface is 2 atom% or more and 60 atom% or less, and the Cu / Zn ratio on the surface is 1 or more and 4 or less. Further, as the metal filament 1, the amount of phosphorus contained as an oxide in the outermost layer of the metal filament up to 5 nm inward from the surface of the metal filament in the radial direction of the filament was 7.0 in a ratio of the total amount excluding the amount of C. The case where the content is atomic% or less is included.
  • the surface of the metal filament 1 may be plated.
  • the type of plating is not particularly limited, and examples thereof include zinc (Zn) plating, copper (Cu) plating, tin (Sn) plating, brass (copper-zinc (Cu-Zn)) plating, and bronze (copper-tin ( In addition to Cu-Sn)) plating and the like, there are ternary plating such as copper-zinc-tin (Cu-Zn-Sn) plating and copper-zinc-cobalt (Cu-Zn-Co) plating. Among these, brass plating and copper-zinc-cobalt plating are preferable.
  • the brass-plated metal filament has excellent adhesion to rubber.
  • the ratio of copper to zinc (copper: zinc) is usually 60 to 70:30 to 40 on a mass basis, and in copper-zinc-cobalt plating, copper is usually 60 to 75% by weight, and cobalt is Is 0.5 to 10% by weight.
  • the thickness of the plating layer is generally 100 nm or more and 300 nm or less.
  • the wire diameter, tensile strength, and cross-sectional shape of the metal filament 1 are not particularly limited.
  • the wire diameter of the metal filament 1 can be 0.15 mm or more and 0.40 mm or less.
  • the metal filament 1 one having a tensile strength of 2500 MPa (250 kg / mm 2 ) or more can be used.
  • the cross-sectional shape of the metal filament 1 in the width direction is not particularly limited, and may be an elliptical shape, a rectangular shape, a triangular shape, a polygonal shape, or the like, but a circular shape is preferable.
  • a wrapping filament may be used when the bundle of the metal filaments 1 forming the metal cord 2 needs to be constrained.
  • the elastomer-metal cord composite according to the tire of the present invention can be manufactured by a known method.
  • a steel cord as a metal cord composed of a bundle of a plurality of metal filaments which are not twisted and twisted can be produced by coating in parallel with a rubber at a predetermined interval, and a sample for evaluation is then prepared. It can be produced by vulcanizing under general conditions.
  • the metal filament can be molded by a conventional molding machine according to a conventional method.
  • the tire of the present invention is specifically a tire having a belt composed of two belt layers of the type shown in FIG. 2, in which seven steel filaments having a wire diameter of 0.25 mm and a molding amount of 0.1 mm are used. , Two-dimensional patterning with a patterning pitch of 4 mm, and aligning them in parallel so that the phase difference is ⁇ / 2 to form steel cords, and arranging these steel cords so that the cord distance w is 0.6 mm A rubber-steel cord composite in which rubber is coated to have a thickness of 0.65 mm is used as a belt layer. The rubber-steel cord composite has a driving number of 15.6 / 50 mm and an interlayer distance g of 0.4 mm. In this tire, an interlayer rubber having a thickness t2 of 0.5 mm can be arranged between the belt layers and at the tire width direction end portion.
  • the tire 100 of the present invention may have the belt structure described above, and other specific tire structures are not particularly limited.
  • a belt reinforcing layer may be arranged outside the belt 105 in the tire radial direction, or other reinforcing members may be used.
  • an inert gas such as nitrogen, argon, or helium can be used.
  • the tire of the present invention can be suitably used as a passenger car tire or a truck / bus tire.

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Abstract

金属フィラメントを撚り合わせずに引き揃えた束からなる金属コードをエラストマーで被覆した、タイヤの性能を高度に改善し得るエラストマー-金属コード複合体を用いたタイヤを提供する。 少なくとも2層のベルト層105a、105bからなるベルト105を備えたタイヤ100であり、ベルト層105a、105bが、複数本の金属フィラメント1が撚り合わされずに一列に引き揃えられた束からなる金属コード2が、エラストマー3により被覆されてなり、金属フィラメント1に型付けがなされており、隣り合う金属フィラメント1同士の位相が異なる金属フィラメント1の対が少なくとも1つ存在し、ベルト層105a、105bの厚みが、0.30mm超、1.00mm未満であり、隣接する2層のベルト層105a、105bの金属コード2同士のタイヤ径方向の間隔が、タイヤセンターにおいて0.10mm以上1.20mm以下である。

Description

タイヤ
 本発明は、タイヤに関し、詳しくは、金属フィラメントを撚り合わせずに引き揃えた束からなる金属コードをエラストマーで被覆してなるエラストマー-金属コード複合体をベルトに用いたタイヤに関する。
 一般に、強度が必要とされるタイヤの内部には、リング状のタイヤ本体の子午線方向に沿って埋設された補強コードを含むカーカスが配置され、カーカスのタイヤ半径方向外側には、ベルト層が配置される。このベルト層は通常、スチール等の金属コードをエラストマーで被覆してなるエラストマー-金属コード複合体を用いて形成され、タイヤに耐荷重性、耐牽引性等を付与している。
 近年、自動車の燃費を向上させるために、タイヤを軽量化する要求が高まっている。タイヤの軽量化の手段として、ベルト補強用の金属コードが注目され、金属フィラメントを撚らずにベルト用コードとして使用する技術が多数公開されている。例えば、特許文献1では、軽量性と耐久性とを改善するにあたって、高い引張り強度で細径の金属フィラメントを、撚らずに並列に引き揃えて金属フィラメント束とし、これを被覆ゴム中に幅方向に配列させた少なくとも2枚のベルトプライでベルト層を形成したタイヤが提案されている。このタイヤにおいては、金属フィラメント束内の金属フィラメント本数を、金属フィラメント径に応じて適正化している。また、金属フィラメント束の径方向厚みも、ベルトプライ厚みに対し特定の割合とすることも提案されている。
特開2001-334810号公報
 しかしながら、特許文献1では、軽量性と耐久性については検討されているものの、他の性能については、検討がなされていない。したがって、今後、タイヤの高性能化に伴い、金属フィラメントを撚らずにベルト用コードとして使用するにあたっては、さらなる改良が求められることが予想される。
 そこで、本発明の目的は、金属フィラメントを撚り合わせずに引き揃えた束からなる金属コードをエラストマーで被覆した、タイヤの性能を高度に改善し得るエラストマー-金属コード複合体をベルトに用いたタイヤを提供することにある。
 本発明者は、上記課題を解消するために鋭意検討した結果、以下の知見を得た。すなわち、金属フィラメントを撚り合わせずに束ねた金属コードを用いると、ベルトトリートの圧縮入力時に金属コードが面内への変形を抑制し、金属コードの疲労性の悪化につながる。また、金属フィラメントを撚り合わせずに束ねた金属コードは隣接する金属フィラメント間ではゴムは浸透し難く、ゴムによって被覆されていない非ゴム被覆領域が発生する。したがってタイヤ転動時に、金属フィラメントが相互にずれてしまい、面内剛性(タイヤ接地面内の剛性)の低下により、操縦安定性が損なわれるおそれがある。かかる知見に基づき、本発明者はさらに鋭意検討した結果、金属フィラメントの束の構成を下記のとおりとすることにより、上記課題を解消できることを見出し、本発明を完成するに至った。
 すなわち、本発明のタイヤは、一対のビード部間にトロイド状に延在するカーカスを骨格とし、該カーカスのクラウン部のタイヤ半径方向外側に配置された少なくとも2層のベルト層からなるベルトを備えたタイヤにおいて、
 前記ベルト層が、複数本の金属フィラメントが撚り合わされずに一列に引き揃えられた束からなる金属コードが、エラストマーにより被覆されてなるエラストマー-金属コード複合体からなり、
 前記金属フィラメントに型付けがなされており、隣り合う前記金属フィラメント同士の位相が異なる金属フィラメントの対が少なくとも1つ存在し、
 前記ベルト層の厚みが、0.30mm超、1.00mm未満であり、
 隣接する2層の前記ベルト層の金属コード同士のタイヤ径方向の間隔が、タイヤセンターにおいて0.10mm以上1.20mm以下であるものである。
 ここで、図1は、金属フィラメントの型付け量hおよび型付けピッチpの定義を示す金属フィラメントの説明図であり、型付け量hとは金属フィラメント1の線径を含まない変動の幅をいう。なお、金属フィラメント1の型付け量hは、型付け後の金属フィラメント1を投影機にて投影し、金属フィラメントの投影像をスクリーン等に映して計測する。
 本発明のタイヤにおいては、前記金属フィラメントが、同一型付け量および同一ピッチであることが好ましい。また、本発明のタイヤにおいては、前記隣り合う金属フィラメント同士の位相差が、π/4~7π/4であることが好ましい。さらに、本発明のタイヤにおいては、前記隣り合う金属フィラメントの、前記金属コードの幅方向側面におけるエラストマー被覆率が、単位長さ当たり10%以上であることが好ましい。さらにまた、本発明のタイヤにおいては、前記金属フィラメントの型付け量が0.03~0.30mm、前記金属フィラメントの型付けピッチが2~30mmであることが好ましい。また、本発明のタイヤにおいては、前記型付けされた金属フィラメントの型付け方向が、前記金属コードの幅方向であることが好ましい。さらに、本発明のタイヤにおいては、隣接する前記ベルト層の間であってタイヤ幅方向端部に、層間ゴムが配置されていることが好ましく、この場合、前記層間ゴムの厚みは、0.2mm以上1.2mm以下が好ましい。さらにまた、本発明のタイヤにおいては、前記エラストマーの、JIS K 6251(2010年)に準拠し測定した50%モジュラス値が、1.5MPa以上であることが好ましい。また、本発明のタイヤにおいては、前記金属フィラメントの抗張力は、2500MPa以上であることが好ましい。なお、本発明のエラストマー-金属コード複合体においては、真直の金属フィラメントとは、意図的に型付けをしておらず、実質的に型がついていない状態の金属フィラメントを指す。
 ここで、エラストマー被覆率とは、例えば、エラストマーとしてゴムを用い、金属コードとしてスチールコードを用いた場合、スチールコードをゴム被覆し、加硫した後、得られたゴム-スチールコード複合体からスチールコードを引き抜き、スチールコードを構成するスチールフィラメント同士の間隙に浸透したゴムにより被覆されている、スチールフィラメントの金属コード幅方向側面の長さを測定し、下記算出式に基づいて算出した値の平均をいう。
 エラストマー被覆率=(ゴム被覆長/試料長)×100(%)
 なお、エラストマーとして、ゴム以外のエラストマーを用いた場合、および、金属コードとして、スチールコード以外の金属コードを用いた場合も、同様に算出することができる。
 本発明によれば、金属フィラメントを撚り合わせずに引き揃えた束からなる金属コードをエラストマーで被覆した、タイヤの性能を高度に改善し得るエラストマー-金属コード複合体をベルトに用いたタイヤを提供することができる。
金属フィラメントの型付け量hおよび型付けピッチpの定義を示す金属フィラメントの説明図である。 本発明の一好適な実施の形態に係るタイヤの概略片側断面図である。 本発明の一好適な実施の形態に係るタイヤのベルト層に用いるエラストマー-金属コード複合体の幅方向における部分断面図である。 本発明の一好適な実施の形態に係るタイヤのベルト層に用いるエラストマー-金属コード複合体の金属コードの概略平面図である。 本発明の一好適な実施の形態に係るタイヤのベルト層に用いるエラストマー-金属コード複合体の金属コードの幅方向概略断面図である。 本発明の一好適な実施の形態に係るタイヤのベルト層に用いるエラストマー-金属コード複合体の金属コードの幅方向概略断面図の他の例である。 本発明の他の好適な実施の形態に係るタイヤのベルト層に用いるエラストマー-金属コード複合体の金属コードの幅方向概略断面図である。 本発明の一好適な実施の形態に係るタイヤのベルトの概略片側断面図である。
 以下、本発明のタイヤについて、図面を用いて詳細に説明する。
 図2に、本発明の一好適な実施の形態に係るタイヤの概略片側断面図を示す。図示するタイヤ100は、接地部を形成するトレッド部101と、このトレッド部101の両側部に連続してタイヤ半径方向内方へ延びる一対のサイドウォール部102と、各サイドウォール部102の内周側に連続するビード部103とを備えたタイヤ100である。
 図示するタイヤ100は、トレッド部101、サイドウォール部102およびビード部103は、一方のビード部103から他方のビード部103にわたってトロイド状に延びる一枚のカーカス層からなるカーカス104により補強されている。また、トレッド部101は、カーカス104のクラウン領域のタイヤ径方向外側に配設した少なくとも2層、図示する例では、2層の第1ベルト層105aと第2ベルト層105bとからなるベルト105により補強されている。ここで、カーカス104のカーカス層は複数枚としてもよく、タイヤ周方向に対してほぼ直交する方向、例えば、70~90°の角度で延びる有機繊維コードを好適に用いることができる。
 本発明のタイヤ100においては、少なくとも2層のベルト層が、複数本の金属フィラメントが撚り合わされずに一列に引き揃えられた束からなる金属コードが、エラストマーにより被覆されてなるエラストマー-金属コード複合体からなる。本発明のタイヤ100においては、エラストマー-金属コード複合体の金属フィラメントには型付けがなされており、隣り合う金属フィラメント同士の位相が異なる金属フィラメントの対が少なくとも1つ存在する。これらの型付けされた金属フィラメントは、金属コードの厚み方向において重ならないように配置されていることが好ましい。また、ベルト層の厚みは、0.30mm超、1.00mm未満であり、さらに、隣接する2層のベルト層の金属コード同士のタイヤ径方向の間隔が、タイヤセンターにおいて、0.10mm以上1.20mm以下である。かかる構造とすることにより、ベルト105の厚みを薄くすることができ、タイヤの軽量化を図ることができる。また、ベルトの面内剛性が向上する結果、タイヤの操縦安定性を良好に確保することができる。すなわち、ベルトの耐久性および操縦安定性を同時に向上させることができる。以下、本発明のタイヤ100に係るエラストマー-金属コード複合体について、詳細に説明する。
 図3は、本発明の一好適な実施の形態に係るタイヤのベルト層に用いるエラストマー-金属コード複合体の幅方向における部分断面図であり、図4は、本発明の一好適な実施の形態に係るタイヤのベルト層に用いるエラストマー-金属コード複合体の金属コードの概略平面図であり、図5は、本発明の一好適な実施の形態に係るタイヤのベルト層に用いるエラストマー-金属コード複合体の金属コードの幅方向概略断面図であり、図6は、本発明の一好適な実施の形態に係るタイヤのベルト層に用いるエラストマー-金属コード複合体の金属コードの幅方向概略断面図の他の例である。
 本発明のタイヤ100に係るエラストマー-金属コード複合体10は、複数本の金属フィラメント1が、撚り合わされずに一列に引き揃えられた束からなる金属コード2が、エラストマー3により被覆されたものである。金属フィラメント1は、好適には2本以上、より好適には5本以上であって、好適には20本以下、より好適には12本以下、さらに好適には10本以下、特に好適には9本以下の束で金属コード2を構成する。図示例においては、5本の金属フィラメント1が、撚り合わされずに引き揃えられて、金属コード2を形成している。
 本発明のタイヤ100に係るエラストマー-金属コード複合体10の金属フィラメント1は波型型付けされてなり、隣り合う金属フィラメント1同士の位相が異なる金属フィラメント1の対が少なくとも1つ存在する。このようにすることで、両者の位相が合致することを避けている。好ましくは対の50%以上において、隣り合う金属フィラメント1同士の位相が異なる。このような構成とすることで、隣り合う金属フィラメント1間にエラストマーを十分に浸透させることが可能となり、その結果、圧縮入力時に、金属コードが面外変形でき、金属コード折れ性を抑止することができる。
 また、前述のとおり、金属フィラメント1の束は、隣接するフィラメント間ではエラストマーは浸透し難く、エラストマーによって被覆されていない非エラストマー被覆領域が発生する。したがって、金属フィラメントを撚り合わせずに束ねた金属コードをベルト用コードとして用いた場合、この非エラストマー被覆領域において、タイヤ転動時に金属フィラメントが相互にずれてしまい、その結果、ベルトの面内剛性が低下し、操縦安定性が損なわれる結果となることがある。しかしながら、本発明のタイヤ100に係るエラストマー-金属コード複合体10は、隣り合う金属フィラメント1間にエラストマー3が十分に浸透するため上記の不具合が解消でき、ベルト105の面内剛性を向上させ、操縦安定性を改善することができる。
 本発明のエラストマー-金属コード複合体10においては、金属コード2中の少なくとも一か所において、隣り合う金属フィラメント同士の位相が異なっているものであるが、その位相差としては、π/4~7π/4が好ましい。位相差をかかる範囲とすることで、本発明の効果を良好に得ることができる。より好ましくはπ/2~3π/2、特に好ましくは、位相差がπの場合である。
 本発明のタイヤ100に係るエラストマー-金属コード複合体10において、型付けされた金属フィラメント1は、全て同一型付け量および同一ピッチであることが好ましい。また、本発明のタイヤ100に係るエラストマー-金属コード複合体10においては、図示するような波型型付けやジグザグ型付けのような2次元型付けであっても、螺旋状の3次元型付けであってもよいが、軽量性の観点からは2次元型付けが好ましく、波型型付けがより好ましい。ただし、ベルト層を薄くし、タイヤの軽量化を図るとの観点から、金属コード2の厚み方向に、金属フィラメント1同士が重ならないことが好ましい。
 本発明のタイヤ100に係るエラストマー-金属コード複合体10において、隣り合う金属フィラメント間における連続する非エラストマー被覆領域の存在を解消して、耐腐食進展性を確保するとともに、ベルトの面内剛性を向上させ、操縦安定性を改善する効果を良好に得るためには、隣り合う金属フィラメント1の、金属コード2の幅方向側面におけるエラストマー被覆率は、単位長さ当たり10%以上であることが好ましく、より好ましくは20%以上である。さらに好ましくは50%以上被覆されており、80%以上被覆されていることが特に好ましい。もっとも好ましくは、90%以上被覆されている状態である。
 本発明のタイヤ100に係るエラストマー-金属コード複合体10においては、金属フィラメント1の型付け量が大きすぎると、エラストマー-金属コード複合体10中の金属コード2間の距離wが短くなり、ベルトの強度低下の原因となる。そのため、金属フィラメント1の型付け量は、2次元型付けの場合、0.03mm以上0.30mm以下が好ましい。型付け量を0.30mm以下とすることで、ベルト層105a、105bの強力を確保でき、本発明の効果を十分に得られるものとなる。特に、金属コード2間の距離wおよび、金属フィラメント1の強力の観点から、金属フィラメント1に2次元型付けを施すにあたっては、型付け量は0.03mm以上0.30mm以下が好ましく、より好ましくは0.03mm以上0.25mm以下であり、もっとも好ましくは0.03mm以上0.20mm以下である。また、同様の理由から、2次元型付けの場合、金属フィラメント1の型付けピッチは2mm以上30mm以下であることが好ましく、より好ましくは2mm以上20mm以下であり、もっとも好ましくは3mm以上15mm以下である。金属フィラメント1の型付けピッチを2mm以上とすることで、フィラメント強度の低下やコード重量の増加を抑制することができる。
 図7に、本発明の他の好適な実施の形態に係るタイヤのベルト層に用いるエラストマー-金属コード複合体の金属コードの幅方向概略断面図を示す。図7に示すように、金属フィラメント1が、3次元型付けの場合、金属フィラメント1の型付け量は、0.10mm以上0.50mm以下が好ましく、より好ましくは0.20mm以上0.30mm以下である。型付け量を0.50mm以下とすることで、ベルト層105a、105bの強力の低下を抑制して、本発明の効果を十分に得ることができる。3次元型付けの場合、金属フィラメント1の型付けピッチは5mm以上であることが好ましく、より好ましくは8mm以上20mm以下である。
 なお、図3~5に示す金属コード2においては、型付けされている金属フィラメント1aは、金属コード2の幅方向に型付けされているが、本発明のエラストマー-金属コード複合体10においては、図6に示すように、金属フィラメント1の型付け方向は金属コード2の幅方向に対して傾いていてもよい。このような構造であっても、隣り合う金属フィラメント1間にゴムを十分に浸透させることが可能であり、本発明の効果を得ることができる。しかしながら、本発明のタイヤ100に係るベルト層105a、105bにおいては、軽量性の観点からは、隣り合う金属フィラメント1同士の型付け方向が金属コード2の幅方向であるほうが、ベルト105を薄くできるため好ましい。
 図8に、本発明の一好適な実施の形態に係るタイヤのベルトの概略片側断面図を示す。本発明のタイヤ100においては、軽量性の観点から、ベルト層105a、105bの厚みt1は、0.30mm超、1.00mm未満であり、好適には0.40mm以上0.90mm以下である。また、隣接する2層のベルト層105a、105bの金属コード2同士のタイヤ径方向の間隔gが、タイヤセンターにおいて、0.1mm以上1.20mm以下である。かかる範囲とすることで、ベルトの軽量化と隣接するベルト層の間に生じるゴムの亀裂も防止することができ、耐久性も向上させることができる。好適には0.1mm以上0.8mm以下である。
 また、本発明のタイヤ100においては、隣接するベルト層のタイヤ幅方向端部に、層間の間隔を確保するための層間ゴム106が配置されていることが好ましい。この場合、層間ゴム106の厚みt2は0.2mm以上1.2mm以下であることが好ましい。層間ゴム106の厚みt2を0.2mm以上とすることで、ベルト層間の間隔を十分に確保することができ、ベルト端におけるセパレーションが抑制することができる。一方、層間ゴム106の厚みt2が1.2mm以下であれば、タイヤの軽量化を図る上で問題となることはない。なお、本発明のタイヤ100においては、層間ゴム6の形状は、図示するようなシート状のものであってもよく、ベルト層端部を覆う形状であってもよい。ベルト層端部を覆う形状の場合、全てのベルト層の端部を覆ってもよく、一部のベルト層のみ、例えば、第1ベルト層の端部のみや、第2ベルト層の端部のみを覆っていてもよい。
 なお、本発明のタイヤ100においては、層間ゴム6としては、上記金属コード2を被覆する被覆ゴムを用いることができるが、異なっていてもよい。
 さらに、本発明のタイヤ100においては、ベルト層中の金属コード2を被覆するエラストマーの、JIS K 6251(2010年)に準拠し測定した50%モジュラス値が、1.5MPa以上であることが好ましい。好ましくは1.8MPa以上、より好ましくは2.0MPa以上である。このようなエラストマーをベルト層105a、105bの被覆に用いると、金属コード2が長手方向に伸張して撚り締まった場合であっても、金属コード2内部のエラストマーが高剛性であるため、金属コード2の長手方向への伸張を阻害し、ベルト105の剛性をさらに向上させることができる。その結果、操縦安定性をより向上させることができる。
 このようなエラストマーとしては、ゴムであれば、例えば、従来のゴム以外にも、例えば、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、エポキシ化天然ゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR、高シスBRおよび低シスBR)、ニトリルゴム(NBR)、水素化NBR、水素化SBR等のジエン系ゴムおよびその水添物、エチレンプロピレンゴム(EPDM、EPM)、マレイン酸変性エチレンプロピレンゴム(M-EPM)、ブチルゴム(IIR)、イソブチレンと芳香族ビニルまたはジエン系モノマー共重合体、アクリルゴム(ACM)、アイオノマー等のオレフィン系ゴム、Br-IIR、CI-IIR、イソブチレンパラメチルスチレン共重合体の臭素化物(Br-IPMS)、クロロプレンゴム(CR)、ヒドリンゴム(CHR)、クロロスルホン化ポリエチレンゴム(CSM)、塩素化ポリエチレンゴム(CM)、マレイン酸変性塩素化ポリエチレンゴム(M-CM)等の含ハロゲンゴム、メチルビニルシリコンゴム、ジメチルシリコンゴム、メチルフェニルビニルシリコンゴム等のシリコンゴム、ポリスルフィドゴム等の含イオウゴム、ビニリデンフルオライド系ゴム、含フッ素ビニルエーテル系ゴム、テトラフルオロエチレン-プロピレン系ゴム、含フッ素シリコン系ゴム、含フッ素ホスファゼン系ゴム等のフッ素ゴム、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、エステル系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー等の熱可塑性エラストマーが挙げられる。なお、被覆ゴムの50%モジュラス値は、各サンプルのゴム組成物を、145℃で40分間加硫して加硫ゴムとした後、JIS K 6251(2010年)に準拠して測定した値である。
 本発明のタイヤ100のベルト層105a、105bにおいては、金属フィラメント1は、一般に、鋼、すなわち、鉄を主成分(金属フィラメントの全質量に対する鉄の質量が50質量%を超える)とする線状の金属をいい、鉄のみで構成されていてもよいし、鉄以外の、例えば、亜鉛、銅、アルミニウム、スズ等の金属を含んでいてもよい。
 また、本発明のタイヤ100のベルト層105a、105bにおいて、金属フィラメント1の表面状態については特に制限されないが、例えば、下記の形態をとることができる。すなわち、金属フィラメント1としては、表面のN原子が2原子%以上60原子%以下であって、かつ、表面のCu/Zn比が1以上4以下であることが挙げられる。また、金属フィラメント1としては、金属フィラメント表面からフィラメント半径方向内方に5nmまでの金属フィラメント最表層に酸化物として含まれるリンの量が、C量を除いた全体量の割合で、7.0原子%以下である場合が挙げられる。
 また、本発明のタイヤ100のベルト層105a、105bにおいて、金属フィラメント1の表面には、めっきが施されていてもよい。めっきの種類としては、特に制限されず、例えば、亜鉛(Zn)めっき、銅(Cu)めっき、スズ(Sn)めっき、ブラス(銅-亜鉛(Cu-Zn))めっき、ブロンズ(銅-スズ(Cu-Sn))めっき等の他、銅-亜鉛-スズ(Cu-Zn-Sn)めっきや銅-亜鉛-コバルト(Cu-Zn-Co)めっき等の三元めっきなどが挙げられる。これらの中でもブラスめっきや銅-亜鉛-コバルトめっきが好ましい。ブラスめっきを有する金属フィラメントは、ゴムとの接着性が優れているからである。なお、ブラスめっきは、通常、銅と亜鉛との割合(銅:亜鉛)が、質量基準で60~70:30~40、銅-亜鉛-コバルトめっきは、通常銅が60~75重量%、コバルトが0.5~10重量%である。また、めっき層の層厚は、一般に100nm以上300nm以下である。
 さらに、本発明のタイヤ100のベルト層105a、105bにおいては、金属フィラメント1の線径や抗張力、断面形状については、特に制限はない。例えば、金属フィラメント1の線径は、0.15mm以上0.40mm以下とすることができる。また、金属フィラメント1としては、抗張力が2500MPa(250kg/mm)以上のものを用いることができる。さらに、金属フィラメント1の幅方向の断面形状も特に制限されず、楕円状や矩形状、三角形状、多角形状等であってもよいが、円状が好ましい。なお、本発明のエラストマー-金属コード複合体10においては、金属コード2を構成する金属フィラメント1の束を拘束する必要がある場合には、ラッピングフィラメント(スパイラルフィラメント)を使用してもよい。
 本発明のタイヤに係るエラストマー-金属コード複合体は、既知の方法にて製造することができる。例えば、複数本の金属フィラメントを撚り合わせずに引き揃えた束からなる金属コードとしてのスチールコードを、所定の間隔で平行に並べてゴムで被覆して製造することができ、評価用サンプルは、その後、一般的な条件で加硫することにより、製造することができる。また、金属フィラメントの型付けについても、通常の型付け機を用いて、従来の手法に従い、行うことができる。
 本発明のタイヤとしては、具体的には、図2に示すタイプの2層のベルト層からなるベルトを有するタイヤであって、線径0.25mmのスチールフィラメント7本に、型付け量0.1mm、型付けピッチ4mmの2次元型付けを施し、位相差がπ/2となるように並列に引き揃えてスチールコードとし、このスチールコードを、コード間距離wが0.6mmとなるように並べ、厚みが0.65mmとなるようにゴム被覆したゴム-スチールコード複合体を、ベルト層として用いた形態を挙げることができる。このゴム-スチールコード複合体の打ち込み本数は15.6本/50mm、層間距離gは0.4mmである。このタイヤには、ベルト層の間であって、タイヤ幅方向端部に厚みt2が0.5mmの層間ゴムを配置することができる。
 本発明のタイヤ100は、ベルトの構造を上記のものとすればよく、それ以外の具体的なタイヤ構造についても、特に制限されるものではない。例えば、ベルト105のタイヤ径方向外側にベルト補強層を配置してもよく、その他の補強部材を用いてもよい。なお、タイヤ100に充填する気体としては、通常のまたは酸素分圧を調整した空気の他、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを用いることができる。本発明のタイヤは、乗用車用タイヤやトラック・バス用タイヤに好適に用いることができる。
 本発明に係るエラストマー-金属コード複合体をベルトに用いることで、操縦安定性と耐セパレーション性とを両立させることができる。
 1 金属フィラメント
 2 金属コード
 3 エラストマー
 10 エラストマー-金属コード複合体
 100 タイヤ
 101 トレッド部
 102 サイドウォール部
 103 ビード部
 104 カーカス
 105 ベルト
 105a,105b ベルト層
 106 層間ゴム

Claims (10)

  1.  一対のビード部間にトロイド状に延在するカーカスを骨格とし、該カーカスのクラウン部のタイヤ半径方向外側に配置された少なくとも2層のベルト層からなるベルトを備えたタイヤにおいて、
     前記ベルト層が、複数本の金属フィラメントが撚り合わされずに一列に引き揃えられた束からなる金属コードが、エラストマーにより被覆されてなるエラストマー-金属コード複合体からなり、
     前記金属フィラメントに型付けがなされており、隣り合う前記金属フィラメント同士の位相が異なる金属フィラメントの対が少なくとも1つ存在し、
     前記ベルト層の厚みが、0.30mm超、1.00mm未満であり、
     隣接する2層の前記ベルト層の金属コード同士のタイヤ径方向の間隔が、タイヤセンターにおいて0.10mm以上1.20mm以下であることを特徴とするタイヤ。
  2.  前記金属フィラメントが、同一型付け量および同一ピッチである請求項1記載のタイヤ。
  3.  前記隣り合う金属フィラメント同士の位相差が、π/4~7π/4である請求項1または2記載のタイヤ。
  4.  前記隣り合う金属フィラメントの、前記金属コードの幅方向側面におけるエラストマー被覆率が、単位長さ当たり10%以上である請求項1~3のうちいずれか一項記載のタイヤ。
  5.  前記金属フィラメントの型付け量が0.03~0.30mm、前記金属フィラメントの型付けピッチが2~30mmである請求項1~4のうちいずれか一項記載のタイヤ。
  6.  前記型付けされた金属フィラメントの型付け方向が、前記金属コードの幅方向である請求項1~5のうちいずれか一項記載のタイヤ。
  7.  隣接する前記ベルト層の間であってタイヤ幅方向端部に、層間ゴムが配置されている請求項1~6のうちいずれか一項記載のタイヤ。
  8.  前記層間ゴムの厚みが、0.2mm以上1.2mm以下である請求項7記載のタイヤ。
  9.  前記エラストマーの、JIS K 6251(2010年)に準拠し測定した50%モジュラス値が、1.5MPa以上である請求項1~8のうちいずれか一項記載のタイヤ。
  10.  前記金属フィラメントの抗張力が、2500MPa以上である請求項1~9のうちいずれか一項記載のタイヤ。
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