JP2014169508A - ゴム物品補強用金属コードおよびそれを用いた空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】トリートのカールを抑制することができるゴム物品補強用金属コードおよびそれを用いた空気入りラジアルタイヤを提供する。
【解決手段】Ｍ本のコアフィラメント１からなるコアと、コアの周囲に撚り合わされたＮ本のシースフィラメン２と、からなるゴム物品補強用金属コードである。コアフィラメント１の径をｄ１、シースフィラメント２の径をｄ２としたとき、ｄ１＞ｄ２であり、コアフィラメント１の平均型付け率をＨ１、シースフィラメント２の平均型付け率をＨ２としたとき、Ｈ１＜Ｈ２であり、かつ、シースフィラメント２が合金からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ゴム物品補強用金属コードおよびそれを用いた空気入りラジアルタイヤ（以下、単にそれぞれ「金属コード」および「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、トリートにカールを生じさせることのないゴム物品補強用金属コードおよびそれを用いた空気入りラジアルタイヤに関する。

近年、タイヤにおいて、環境性能の重要性が増しており、スチールコードを補強部材として用いるゴム物品やタイヤにおいては軽量化のニーズが高まっている。このような状況の中、タイヤの軽量化や耐久性の向上に関して、多くの提案がなされている。例えば、タイヤの補強材であるベルトは、通常、ゴム−スチールコード複合体（以下、トリート）からなるが、タイヤを軽量化するために、Ｍ（Ｍ＝２〜５）＋Ｎ（Ｎ＝１〜３）構造でかつ、フィラメント本数がＭ≧Ｎのスチールコードが提案されている。

通常、トリートは、複数本のスチールコードが並行に引き揃え、この上下にゴムシートを配置し、その後、このゴムシートを圧着してスチールコードをゴム中に埋設することにより製造される。しかしながら、Ｍ＋Ｎ構造のスチールコードが埋設されてなるトリートは、才断工程にて裁断されるとカールしてしまい、タイヤの生産性が悪化してしまうという問題を有している。トリートがカールしてしまうという問題の対策として、例えば、特許文献１では、１＋Ｎ構造のスチールコードにおいて、コアフィラメントとシースフィラメントの径比、コアフィラメントの引張強さｔとシースフィラメントの引張強さＴの比を所定の範囲とする技術が提案されている。

特開平９−３１８７４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、１＋Ｎ構造のスチールコードを用いたトリートにおいては有効であるが、コアフィラメントが２本以上のＭ＋Ｎ構造のスチールコードを用いたトリートのカールの発生を抑制するものではない。このように、トリートのカール防止に関しては、これまで十分に検討がされていないというのが現状である。

そこで、本発明の目的は、トリートにカールを生じさせることのないゴム物品補強用金属コードおよびそれを用いた空気入りラジアル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、Ｍ＋Ｎ構造の金属コードにおいては、コアフィラメントおよびシースフィラメントの線径および型付け率がトリートのカールに大きく寄与していることを見出した。かかる知見を基に、本発明者はさらに鋭意検討した結果、コアフィラメントおよびシースフィラメントの線径および型付け率がトリートのカールを生じさせやすい範囲であっても、コアフィラメントおよびシースフィラメントの材質を所定のものとすることで、上記課題を解消することが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、本発明のゴム物品補強用金属コードは、Ｍ本のコアフィラメントからなるコアと、該コアの周囲に撚り合わされたＮ本のシースフィラメンと、からなるゴム物品補強用金属コードにおいて、
前記コアフィラメントの径をｄ１、前記シースフィラメントの径をｄ２としたとき、ｄ１＞ｄ２であり、
前記コアフィラメントの平均型付け率をＨ１、前記シースフィラメントの平均型付け率をＨ２としたとき、Ｈ１＜Ｈ２であり、かつ、
前記シースフィラメントが合金からなることを特徴とするものである。

本発明の金属コードにおいては、前記コアフィラメントはスチールフィラメントであり、前記シースフィラメントは、Ｃｕ−Ａｌ−Ｍｎ合金、Ｍｇ−Ｚｒ合金、Ｍｎ−Ｃｕ合金、Ｍｎ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ合金、Ｔｉ−Ｎｉ合金、Ａｌ−Ｚｎ合金、Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ合金、Ｍｇ合金、Ｃｕ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｍｎ−Ｓｉ−Ｃｏ合金、およびＮｉ−Ａｌ合金からなる群から選ばれる１種の双晶型の制振合金からなる合金フィラメントであることが好ましい。さらに、本発明においては、２本のコアフィラメントからなるコアと、該コアの周囲に撚り合わされたＮ（２≦Ｎ≦４）本のシースフィラメンと、からなることが好ましい。さらにまた、本発明においては、前記シースフィラメントの本数は３本であることが好ましい。

また、本発明の空気入りラジアルタイヤは、左右一対のビードコア間にわたりトロイド状をなして跨る少なくとも１枚のカーカス層からなるカーカスと、該カーカスのクラウン領域のタイヤ径方向外側に配設されて接地部を形成するトレッド部と、該トレッド部と前記カーカスのクラウン領域との間に配置されて補強部を形成する、少なくとも２枚のベルト層からなるベルトとを備える空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記ベルトの１層目の第１ベルト層と２層目の第２ベルト層とがともに、上記本発明のゴム物品補強用金属コードがコーティングゴム中に埋設されてなるものであることを特徴とするものである。

本発明によれば、トリートにカールを生じさせることのないゴム物品補強用金属コードおよびそれを用いた空気入りラジアルタイヤを提供することができる。

本発明の一好適な実施の形態に係る金属コードの断面図である。 フィラメントの振幅を示す説明図である。 トリートの部分断面図であり。 金属コードの短径の比較図であり、（ａ）はｄ１＝ｄ２の場合、（ｂ）および（ｃ）はｄ１＞ｄ２の場合を表す。 本発明の空気入りラジアルタイヤの一好適例の片側断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の一好適な実施の形態に係る金属コードの断面図である。本発明の金属コード１０は、Ｍ本、好適には２本のコアフィラメント１を撚り合せることなく並列して配置されたコアと、コアの周囲に撚り合わされたＮ本、好適には２〜４本、特に好適には３本のシースフィラメント３と、からなる。本発明の金属コード１０は、コアフィラメント１の径ｄ１とシースフィラメント２の径ｄ２とが、ｄ１＞ｄ２の関係を満足し、コアフィラメント１の平均型付け率Ｈ１、シースフィラメント２の平均型付け率Ｈ２とが、Ｈ１＜Ｈ２の関係を満足し、かつ、シースフィラメント２は合金からなる。

一般に、Ｍ＋Ｎ構造の金属コードは、生産性の観点からバンチャータイプの撚線機で製造されているが、バンチャータイプの撚線機を用いて製造される金属コードにおいては、金属フィラメントに捻じりが加わえられている。Ｍ＋Ｎ構造の金属コ−ドの場合、コアフィラメント１とシースフィラメント２には逆向きのト−ション（捻じれ）が発生する。

後述するが、Ｍ＋Ｎ構造の金属コードにおいては、ｄ１＝ｄ２の場合と比較して、ｄ２をｄ１より小さくした場合、すなわち、ｄ１＞ｄ２とすることで、トリートを薄ゲージ化することができ、タイヤの軽量化を図ることができる。しかしながら、ｄ２をｄ１よりも小さくすると、ｄ１＝ｄ２の場合と比較して、金属コードは塑性域が広がる結果、シースフィラメント２のトーションが大きくなってしまう。

また、本発明の金属コードは、コアフィラメント１の平均型付け率をＨ１、シースフィラメント２の平均型付け率をＨ２としたとき、Ｈ１＜Ｈ２の関係を満たす際に最も効果を発揮する。本発明の金属コードにおいてＨ１＜Ｈ２としたのは、Ｈ１＜Ｈ２の場合に、トリートのカールの発生が顕著だからである。ここで、コアフィラメント１およびシースフィラメント２の平均型付け率Ｈ（％）とは、フィラメントの振幅Ａの平均をＡａｖｅ．としたとき、下記式、
平均型付け率Ｈ（％）＝Ａａｖｅ．／（２×ｄ１＋ｄ２）×１００
にて定義される。振幅Ａの平均であるＡａｖｅ．は、金属コードを解した後、フィラメントにおける振幅を測定し、その最大値Ａ１と最小値Ａ２の平均を意味する。なお、図２はフィラメントの振幅を示す説明図である。以下、Ｈ１およびＨ２とトリートカールの関係を図３を用いて説明する。

図３は、トリートの部分断面図である。図３に示すように、コアフィラメント１の平均型付け率Ｈ１（％）が小さい場合、コアフィラメント１はトリートの略中心に位置し、ほとんど移動しないため、コアフィラメント１はスチールコードの上下に配置された被覆ゴム３ａ、３ｂと接触することはなく、シースフィラメント２のみが被覆ゴム３ａ、３ｂと接触している状態となる。このような状態においては、シースフィラメント２は被覆ゴム３ａ、３ｂにより、トーションによる回転が抑制されるが、コアフィラメント１は被覆ゴム３ａ、３ｂとの接触がないため、トリートの才断時にコアフィラメント１のトーションに起因する回転が生じ、これにより、トリートにカールが発生する。このように、Ｍ＋Ｎ構造の金属コードのうち、ｄ１＞ｄ２であり、かつ、Ｈ１＜Ｈ２の条件を満足する金属コードを用いたトリートは、特にカールしやすい。

そこで、本発明の金属コードは、このような金属コードにおいて、シースフィラメントとして合金からなるフィラメントを用いている。合金からなるフィラメントは、スチールフィラメントよりも塑性変形しやすいため、ｄ１＞ｄ２、およびＨ１＜Ｈ２の関係を満足する金属コードを用いたトリートであっても、カールを防止することができる。特に、ｄ１／ｄ２の値が１．２〜２．０、Ｈ１／Ｈ２の値が０〜０．７０である場合に有効である。また、合金製のフィラメントは、スチールフィラメントよりも制振性、静音性に優れているため、本発明の金属コードを用いたトリートをタイヤのベルトに適用することによって、走行中の振動ノイズを低減させることができる。

本発明の金属コードにおいては、コアフィラメントはスチールフィラメントであることが好ましい。コアフィラメントとしてスチールコードを用いることで、本発明の金属コードをタイヤの補強材に用いた場合でも、タイヤ強度を十分に確保することができる。より好適には、引張り強さが２７００Ｎ／ｍｍ^２以上のスチールフィラメントである。高い抗張力を有するスチールフィラメントとしては、少なくとも０．７２質量％、特には少なくとも０．８２質量％の炭素を含有するものを、特に好適に用いることができる。

また、本発明の金属コードにおいては、シースフィラメントは合金からなるが、その合金としては、Ｃｕ−Ａｌ−Ｍｎ合金、Ｍｇ−Ｚｒ合金、Ｍｎ−Ｃｕ合金、Ｍｎ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ合金、Ｔｉ−Ｎｉ合金、Ａｌ−Ｚｎ合金、Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ合金、Ｍｇ合金、Ｃｕ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｍｎ−Ｓｉ−Ｃｏ合金、およびＮｉ−Ａｌ合金からなる群から選ばれる１種の双晶型の制振合金であることが好ましい。特に、ゴム中に存在する硫黄（Ｓ）との架橋反応により強固な接着性が得られるＣｕ系の合金がより好ましく、Ｃｕ−Ａｌ−Ｍｎ合金、Ｍｎ−Ｃｕ合金、Ｍｎ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ合金、Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ合金、Ｍｇ合金、Ｃｕ−Ｓｉ合金が好適である。

本発明の金属コードを用いたトリートを乗用車用タイヤのベルト層に用いる場合は、コアフィラメント１の径ｄ１は０．１６〜０．３２ｍｍであり、かつ、シースフィラメント２の径ｄ２は０．１２〜０．２９ｍｍであることが好ましい。各フィラメントの径が上記範囲を超えると、本発明の金属コードをベルトの補強材として用いたとしても、十分な軽量効果が得られない場合がある。一方、各フィラメントの径が上記範囲未満であると、ベルト強度不足の懸念がある。

本発明の金属コードにおいては、シースフィラメントの撚り方向、撚りピッチ等の条件については、特に制約されるものではなく、常法に従い適宜構成することが可能である。また、トリートのカールの抑制や静音性の抑制の観点からいえば、金属コードを構成するすべてのフィラメントを合金からなるフィラメントにすることも考えられるが、合金はスチール対比、強力発揮率が低いため、タイヤ強度を十分に確保することができない。さらに、コアフィラメントを合金からなるフィラメントとし、シースフィラメントをスチールフィラメントとすると、コアフィラメントとシースフィラメントの塑性域の差がさらに広がり、トーション差が大きくなってしまう。

なお、先述したとおり、Ｍ＋Ｎ構造の金属コードにおいて、ｄ１＜ｄ２とすることで、ｄ１＝ｄ２の場合と比較して、タイヤの軽量化効果も得ることができる。以下、かかる点について説明する。図４（ａ）〜（ｃ）は、金属コードの短径の比較図であり、（ａ）はｄ１＝ｄ２の場合、（ｂ）および（ｃ）はｄ１＞ｄ２の場合を表す。図示するように、Ｍ＋Ｎ構造（図示例においては２＋３構造）の金属コード１０の短径はシースフィラメント２の径に支配されている。したがって、シースフィラメント２の径ｄ２をコアフィラメント１の径ｄ１よりも小さくすることにより、金属コードの短径を小さくすることができる。したがって、本発明の金属コードを、例えば、タイヤを構成するベルトの第１ベルト層および第２ベルト層の補強材に適用すれば、第１ベルト層の金属コードと第２ベルト層の金属コードとの距離を保ちつつ、ベルト層の厚みを薄くすることができる。これにより、ＢＥＳに対する耐性である、いわゆる耐ＢＥＳ性を低下させることなく、ベルトの軽量化が可能となる。同時に、金属の使用量を減らすことができるため、さらにタイヤの軽量化を図ることができる。なお、本発明のスチールコードにおいては、トリートカールの低減とコード性状安定性の効果を得つつ、軽量性とベルト強度を確保するため、ｄ１／ｄ２の値は、１．２〜２．０とすることが好ましい。

次に、本発明の空気入りラジアルタイヤについて説明する。
図５に、本発明の空気入りラジアルタイヤの一好適例の片側断面図を示す。図示するタイヤは、カーカスのクラウン領域に配設されて接地部を形成するトレッド部１１と、トレッド部１１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１２と、各サイドウォール部１２の内周側に連続するビード部１３とを備えている。また、一方のビード部１３から他方のビード部１３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１４が配設されており、カーカス１４のクラウン領域のタイヤ径方向外側は、少なくとも２層、図示する例では２層の第１ベルト層１５ａと第２ベルト層１５ｂとからなるベルトにより補強されている。ここで、カーカス１４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。

本発明のタイヤにおいては、第１ベルト層１５ａ、第２ベルト層１５ｂがともに、上記本発明の金属コードを用いたトリートからなる。本発明の金属コード１０を用いたトリートは、カールが生じないため、タイヤ製造時の作業性に優れている。また、シースフィラメントとして合金を用いているため、振動ノイズを低減させることができる。また、本発明の金属コードを用いることにより、第１ベルト層１５ａの金属コードと第２ベルト層１５ｂの金属コードの距離を保ちつつ、ベルト層の厚みを薄くすることができる。これにより、耐ＢＥＳ性を低下させることなく、ベルトの軽量化が可能となる。また、金属の使用量を減らすことができるため、さらにタイヤの軽量化を図ることができる。

本発明の空気入りラジアルタイヤは、ベルトの構造が上記要件を満足するものであれば、それ以外の具体的なタイヤ構造については、特に制限されるものではない。また、本発明の空気入りラジアルタイヤは、乗用車用タイヤに好適に用いることができる。なお、タイヤに充填する気体としては、通常のあるい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。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
＜実施例１〜４、従来例および比較例１、２＞
下記表１に示す構造の金属コードを、バンチャー撚線機で製造した。この際、金属コード全体としてのトーションが０となるようにした。得られた金属コードの多数本を、同表に示す打込み数となるように複数本並行に引き揃えて、上下から未加硫ゴムを被覆してトリートを作製した。なお、トリートの厚みは１．２０ｍｍとした。得られたトリートにつき、下記手順に従い、トリートカール性つき評価した。なお、シースフィラメントのトーションは、ＪＩＳ Ｇ ３５１０のスチールタイヤコード試験方法に準拠して求めた。

また、得られたトリートをベルト層に適用して、タイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５のタイヤを作製した。作製したタイヤは、３枚のベルト層を有し、第１ベルト層と第２ベルト層に上記トリートを適用した。金属コードの打込み角度はタイヤ周方向に対して±２６°とした。また、最外層ベルト層として、タイヤ周方向に実質的に平行に配置された、有機繊維コードのゴム引き層からなる周方向ベルトを配置した。

＜トリートカール性＞
得られた各トリートを才断し、トリートに浮き上がりが生じるかについて観察した。結果は、従来例を基準として、同程度であれば○、劣る場合を×とした。得られた結果を表１に併記する。

＜車外騒音＞
得られた各タイヤを、ＪＡＴＭＡ規格に定める標準リムに装着後、ＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ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。その後、自動車規格ＪＡＳＯ Ｚ１０１−８３にて定められた車外騒音試験法に準拠して試験を行った。速度は６０ｋｍ／ｈとした。全体の騒音を測定し、従来例のタイヤからの低減量を表１に併記する。また、評価として、従来例のタイヤよりも優れている場合を○、同等以下の場合を×とした。

＜総合評価＞
トリートカール性および車外騒音の評価において、×がないものを○、×があるものを×とした。

表１より本発明のゴム物品補強用金属コードは、トリートのカールが生じず、また、これをベルト層に適用した場合、騒音も低減できていることがわかる。

１ コアフィラメント、 ２ シースフィラメント、 ３ａ、３ｂ 被覆ゴム、 １０ 金属コード、 １１ トレッド部、 １２ サイドウォール部、 １３ ビード部、 １４ カーカス、 １５ａ 第１ベルト層、 １５ｂ 第２ベルト層

Claims (5)

1. Ｍ本のコアフィラメントからなるコアと、該コアの周囲に撚り合わされたＮ本のシースフィラメンと、からなるゴム物品補強用金属コードにおいて、
   前記コアフィラメントの径をｄ１、前記シースフィラメントの径をｄ２としたとき、ｄ１＞ｄ２であり、
   前記コアフィラメントの平均型付け率をＨ１、前記シースフィラメントの平均型付け率をＨ２としたとき、Ｈ１＜Ｈ２であり、かつ、
   前記シースフィラメントが合金からなることを特徴とするゴム物品補強用金属コード。
2. 前記コアフィラメントがスチールフィラメントであり、前記シースフィラメントが、Ｃｕ−Ａｌ−Ｍｎ合金、Ｍｇ−Ｚｒ合金、Ｍｎ−Ｃｕ合金、Ｍｎ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ合金、Ｔｉ−Ｎｉ合金、Ａｌ−Ｚｎ合金、Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ合金、Ｍｇ合金、Ｃｕ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｍｎ−Ｓｉ−Ｃｏ合金、およびＮｉ−Ａｌ合金からなる群から選ばれる１種の双晶型の制振合金からなる合金フィラメントである請求項１記載のゴム物品補強用金属コード。
3. ２本のコアフィラメントからなるコアと、該コアの周囲に撚り合わされたＮ（２≦Ｎ≦４）本のシースフィラメンと、からなる請求項１または２記載のゴム物品補強用金属コード。
4. 前記シースフィラメントの本数が３本である請求項１〜３のうちいずれか一項記載のゴム物品補強用金属コード。
5. 左右一対のビードコア間にわたりトロイド状をなして跨る少なくとも１枚のカーカス層からなるカーカスと、該カーカスのクラウン領域のタイヤ径方向外側に配設されて接地部を形成するトレッド部と、該トレッド部と前記カーカスのクラウン領域との間に配置されて補強部を形成する、少なくとも２枚のベルト層からなるベルトとを備える空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記ベルトの１層目の第１ベルト層と２層目の第２ベルト層とがともに、請求項１〜４のうちいずれか一項記載のゴム物品補強用金属コードがコーティングゴム中に埋設されてなるものであることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。

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