JP2020142679A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】スチールコードの生産性を低下させることなく、ストランド内部へのゴム浸透性を改善して耐久性を改善することを可能にした空気入りラジアルタイヤを提供する。【解決手段】ベルト保護層７ａ〜７ｂの補強コードとして、互いに撚り合わされたＮ本（Ｎ＝３〜４）のストランド１０を含み、各ストランド１０が互いに撚り合わされたＭ本（Ｍ＝６〜７）のフィラメント１１から構成されたＮ×Ｍ構造を有し、各ストランド１０に含まれるＸ本（１≦Ｘ≦Ｍ−２）のシースフィラメント１１ａの引張強度Ｔ1（ＭＰａ）がその素線径Ｄｓ（ｍｍ）に対してＴ1≧３９００−２０００Ｄｓの関係を満たし、各ストランド１０に含まれる他のシースフィラメント１１ｂの引張強度Ｔ2（ＭＰａ）がその素線径Ｄｓ（ｍｍ）に対してＴ2≦３８００−２０００Ｄｓの関係を満たすスチールコード２０を用いる。【選択図】図２

Description

本発明は、Ｎ×Ｍ構造を有するスチールコードをベルト保護層に代表される補強層の補強コードとして用いた空気入りラジアルタイヤに関し、更に詳しくは、スチールコードの生産性を低下させることなく、ストランド内部へのゴム浸透性を改善して耐久性を改善することを可能にした空気入りラジアルタイヤに関する。

建設車両用の空気入りラジアルタイヤにおいて、ベルト保護層の補強コードとして、互いに撚り合わされたＮ本（Ｎ＝３〜４）のストランドを含み、各ストランドが互いに撚り合わされたＭ本（Ｍ＝６〜７）のフィラメントから構成されたＮ×Ｍ構造を有するスチールコード（例えば、特許文献１〜２参照）が使用されている。

一般に、Ｎ×Ｍ構造を有するスチールコードは、ストランド内部へのゴム浸透率が低いため、ストランド内部に水分が滲み込むと、その水分がスチールコードの長手方向に沿って伝播し、広い範囲で錆が成長し、その結果として、空気入りラジアルタイヤの耐久性が低下するという問題がある。

これに対して、各ストランドに含まれるシースフィラメントの型付け率を異ならせることにより、フィラメント間に十分な隙間を形成し、ゴム浸透性を改善することができる。しかしながら、シースフィラメントの型付け率が異なるように選択的にプレフォーミングを行う場合、スチールコードの生産性が低下するという不都合がある。

特開２０００−１２９５８４号公報 特開２０１０−９０５０９号公報

本発明の目的は、スチールコードの生産性を低下させることなく、ストランド内部へのゴム浸透性を改善して耐久性を改善することを可能にした空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の空気入りラジアルタイヤは、複数本の補強コードを含む補強層を備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、前記補強コードとして、互いに撚り合わされたＮ本（Ｎ＝３〜４）のストランドを含み、各ストランドが互いに撚り合わされたＭ本（Ｍ＝６〜７）のフィラメントから構成されたＮ×Ｍ構造を有し、各ストランドに含まれるＸ本（１≦Ｘ≦Ｍ−２）のシースフィラメントの引張強度Ｔ₁（ＭＰａ）がその素線径Ｄｓ（ｍｍ）に対してＴ₁≧３９００−２０００Ｄｓの関係を満たし、各ストランドに含まれる他のシースフィラメントの引張強度Ｔ₂（ＭＰａ）がその素線径Ｄｓ（ｍｍ）に対してＴ₂≦３８００−２０００Ｄｓの関係を満たすスチールコードを用いたことを特徴とするものである。

本発明者は、Ｎ×Ｍ構造を有するスチールコードについて鋭意研究した結果、各ストランドに含まれるＸ本（１≦Ｘ≦Ｍ−２）のシースフィラメントの引張強度Ｔ₁を選択的に高くし、各ストランドに含まれる他のシースフィラメントの引張強度Ｔ₂を低くすることにより、各ストランドのシースフィラメントに対して撚り線に先駆けて一律のプレフォーミング加工を施した場合であっても、高い引張強度Ｔ₁を有するシースフィラメントは癖が付き難いことから、引張強度Ｔ₁，Ｔ₂の相違に起因してシースフィラメントの型付け率が相違し、その結果、シースフィラメント間に隙間が形成されることを知見し、本発明に至ったのである。

即ち、本発明では、補強層の補強コードとして、Ｎ×Ｍ構造を有するスチールコードを採用するにあたって、各ストランドに含まれる一部のシースフィラメントの引張強度Ｔ₁を選択的に高くし、各ストランドに含まれる他のシースフィラメントの引張強度Ｔ₂を低くすることにより、シースフィラメント間に隙間が形成されるので、ストランド内部へのゴム浸透性を改善し、空気入りラジアルタイヤの耐久性を改善することができる。

しかも、シースフィラメントの引張強度Ｔ₁，Ｔ₂の相違を利用してシースフィラメント間に隙間を形成することが可能であるので、シースフィラメント毎に異なる度合いのプレフォーミング加工を行う必要はなく、スチールコードの生産性を低下させるという不都合を生じることもない。

本発明において、各ストランドのコアフィラメントの素線径Ｄｃとシースフィラメントの素線径Ｄｓが、Ｄｃ＞Ｄｓ、Ｄｓ／Ｄｃ≧０．８の関係を満足することが好ましい。このようにコアフィラメントを太くすることにより、ゴム浸透性を更に改善することができ、また、スチールコードが座屈し難くなる。これにより、空気入りラジアルタイヤの耐久性を更に改善向上することができる。

上記スチールコードにおいて、引張強度Ｔ₁は４２００ＭＰａ以下であることが好ましい。これにより、スチールコードの撚り線工程におけるフィラメントの破断を防止し、スチールコードの生産性の低下を回避することができる。

本発明において、上記スチールコードが使用される空気入りラジアルタイヤの補強層は特に限定されるものではなく、例えば、カーカス層、ベルト層、ベルト保護層、サイド補強層を挙げることができる。しかしながら、上記スチールコードの特性を考慮すると、該スチールコードが使用される補強層はベルト保護層であることが好ましい。

本発明は、建設車両用の空気入りラジアルタイヤに適用することが好適であるが、上述のようなスチールコードが補強層の補強コードとして使用される限りにおいて、上記以外の用途の空気入りラジアルタイヤにも適用可能である。

本発明の実施形態からなる建設車両用の空気入りラジアルタイヤを示す子午線半断面図である。 本発明で使用されるＮ×Ｍ構造を有するスチールコードの一例を示す断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は試験において使用されたスチールコードを示す断面図である。

以下、本発明の構成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は本発明の実施形態からなる建設車両用の空気入りラジアルタイヤを示し、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部である。左右一対のビード部３，３間にはタイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含むカーカス層４が装架され、そのカーカス層４の端部がビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されている。

トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層のベルト層６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが埋設されている。これらベルト層６ａ〜６ｄはタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層６ａ〜６ｄにおいて、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１５°〜４０°の範囲に設定され、そのコード打ち込み密度は例えば１０本／５０ｍｍ〜２５本／５０ｍｍの範囲に設定されている。

また、ベルト層６ａ〜６ｄの外周側には複数層のベルト保護層７ａ，７ｂが埋設されている。ベルト層６ａ〜６ｄがトレッド部１の補強を担持しているのに対して、ベルト保護層７ａ，７ｂはベルト層６ａ〜６ｄを保護する目的で配設されている。これらベルト保護層７ａ，７ｂはタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト保護層７ａ，７ｂにおいて、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば２０°〜４０°の範囲に設定され、そのコード打ち込み密度は例えば１０本／５０ｍｍ〜３０本／５０ｍｍの範囲に設定されている。ベルト保護層７ａ，７ｂの補強コードとしては、例えば、破断伸びが４％以上であるスチールコードが使用されている。

上記空気入りラジアルタイヤにおいて、ベルト保護層７ａ，７ｂの補強コードとして、後述するＮ×Ｍ構造を有するスチールコードが使用されている。

図２は本発明で使用されるＮ×Ｍ構造を有するスチールコードを示すものである。図２に示すように、スチールコード２０は、互いに撚り合わされたＮ本（Ｎ＝３〜４）のストランド１０を含み、各ストランド１０が互いに撚り合わされたＭ本（Ｍ＝６〜７）のフィラメント１１から構成されている。より具体的には、各ストランド１０は１本のコアフィラメント１１ｃと、該コアフィラメント１１ｃの周囲に撚り合わされたＭ−１本のシースフィラメント１１ａ，１１ｂとを含んでいる。各ストランド１０に含まれるシースフィラメント１１ａ，１１ｂには撚り線に先駆けてスパイラル状の型付けが施されている。同一層内のシースフィラメント１１ａ，１１ｂは同一の素線径及び同一の型付けピッチを有している。本実施形態において、スチールコード２０は４本のストランド１０を含み、各ストランド１０が６本のフィラメント１１から構成されている。つまり、４×６構造である。その他の例として、例えば、４×７構造や３×６構造を挙げることができる。

各ストランド１０に含まれるＭ本のフィラメント１１のうちＸ本（１≦Ｘ≦Ｍ−２）のシースフィラメント１１ａ（斜線付き）の引張強度Ｔ₁（ＭＰａ）はその素線径Ｄｓ（ｍｍ）に対してＴ₁≧３９００−２０００Ｄｓの関係を満たし、各ストランド１０に含まれる他のシースフィラメント１１ｂの引張強度Ｔ₂（ＭＰａ）がその素線径Ｄｓ（ｍｍ）に対してＴ₂≦３８００−２０００Ｄｓの関係を満たしている。なお、シースフィラメント１１ｂの引張強度Ｔ₂と同様に、コアフィラメント１１ｃの引張強度Ｔ₃はその素線径Ｄｃ（ｍｍ）に対してＴ₃≦３８００−２０００Ｄｃの関係を満たすことが望ましい。これらフィラメント１１ａ，１１ｂ，１１ｃの引張強度は、スチールの炭素含有量や伸線加工度に基づいて適宜調整することが可能である。

上述した空気入りラジアルタイヤでは、ベルト保護層７ａ，７ｂの補強コードとして、Ｎ×Ｍ構造を有するスチールコード２０を採用するにあたって、各ストランド１０に含まれる一部のシースフィラメント１１ａの引張強度Ｔ₁を選択的に高くし、各ストランド１０に含まれる他のシースフィラメント１１ｂの引張強度Ｔ₂を低くしているので、シースフィラメント１１ａ，１１ｂに対して撚り線に先駆けて一律のプレフォーミング加工を施した場合であっても、高い引張強度Ｔ₁を有するシースフィラメント１１ａは癖が付き難いことから、引張強度Ｔ₁，Ｔ₂の相違に起因してシースフィラメント１１ａ，１１ｂの型付け率が相違し、各ストランド１０のフィラメント１１間に隙間が形成される。これにより、ストランド１０の内部へのゴム浸透性を改善し、空気入りラジアルタイヤの耐久性を改善することができる。

しかも、シースフィラメント１１ａ，１１ｂの引張強度Ｔ₁，Ｔ₂の相違を利用して各ストランド１０のフィラメント１１間に隙間を形成することが可能であるので、シースフィラメント１１ａ，１１ｂに対して異なる度合いのプレフォーミング加工を行う必要はなく、スチールコード２０の生産性を低下させることもない。

ここで、各ストランド１０に含まれるＸ本（１≦Ｘ≦Ｍ−２）のシースフィラメント１１ａの引張強度Ｔ₁（ＭＰａ）がその素線径Ｄｓ（ｍｍ）に対してＴ₁≧３９００−２０００Ｄｓの関係を満たすことが必要であるが、この引張強度Ｔ₁が３９００−２０００Ｄｓ（ＭＰａ）よりも小さいと、ストランド１０の内部へのゴム浸透性を改善する効果が不十分になる。引張強度Ｔ₁は４２００ＭＰａ以下であることが望ましい。これにより、スチールコード２０の撚り線工程におけるシースフィラメント１１ａの破断を防止し、スチールコード２０の生産性の低下を回避することができる。一方、各ストランド１０に含まれる他のシースフィラメント１１ｂの引張強度Ｔ₂（ＭＰａ）はその素線径Ｄｓ（ｍｍ）に対してＴ₂≦３８００−２０００Ｄｓの関係を満たすことが必要であるが、この引張強度Ｔ₂が３８００−２０００Ｄｓ（ＭＰａ）よりも大きいとストランド１０の内部へのゴム浸透性を改善する効果が不十分になる。引張強度Ｔ₂はスチールコード２０の補強性能を確保するために２０００ＭＰａ以上であることが望ましい。

また、引張強度Ｔ₁を有するシースフィラメント１１ａの本数はＸ本（１≦Ｘ≦Ｍ−２）とする必要があるが、Ｘ＞Ｍ−２であると、ゴム浸透性の改善効果が低下する。特に、１≦Ｘ≦Ｍ−４であると良い。また、Ｘ≧２である場合、引張強度Ｔ₁を有するシースフィラメント１１ａは互いに隣接しないように配置されることが好ましい。これにより、ゴム浸透性を効果的に高めることができる。

上記空気入りラジアルタイヤにおいて、各ストランド１０のコアフィラメント１１ｃの素線径Ｄｃとシースフィラメント１１ａ，１１ｂの素線径Ｄｓは、Ｄｃ＞Ｄｓ、Ｄｓ／Ｄｃ≧０．８の関係を満足すると良い。このようにコアフィラメント１１ｃを太くすることにより、ゴム浸透性を更に改善することができる。また、コアフィラメント１１ｃを太くした場合、スチールコード２０が座屈し難くなる。これにより、空気入りラジアルタイヤの耐久性を更に改善向上することができる。ここで、Ｄｓ／Ｄｃ＜０．８であると、各ストランド１０のシースフィラメント１１ａ，１１ｂが適正な位置に配置されないため耐久性の改善効果が低下する。コアフィラメント１１ｃの素線径Ｄｃとシースフィラメント１１ａ，１１ｂの素線径Ｄｓは、特に限定されるものではないが、ベルト保護層７ａ，７ｂの補強コードとして好適な補強効果を得るために、０．２０ｍｍ〜０．４０ｍｍの範囲から適宜選択することができる。コアフィラメント１１ｃの素線径Ｄｃとシースフィラメント１１ａ，１１ｂの素線径Ｄｓが太過ぎると、耐疲労性が悪化することになる。

タイヤサイズ２７００Ｒ４９の建設車両用の空気入りラジアルタイヤを構成するベルト保護層について、その補強コードだけを異ならせた試験用サンプル（従来例、比較例１〜３及び実施例１〜５）を製作した。

従来例、比較例１〜３及び実施例１〜５において、ベルト保護層の補強コードとして、４×６構造を有するスチールコードを使用した。従来例１ではスチールコードを標準フィラメントで構成する一方で、比較例１〜２及び実施例１〜５では標準フィラメントの少なくとも一部を高強力フィラメントに置き換え、比較例３では標準フィラメントの少なくとも一部を低強力フィラメントに置き換えた。コード打ち込み密度、各フィラメントの素線径Ｄｃ，Ｄｓ、素線径の比Ｄｓ／Ｄｃ、高強力フィラメントの本数、各フィラメントの引張強度、高強力フィラメントの配置［図３（ａ）〜（ｅ）］は、表１のように設定した。図３（ａ）〜（ｅ）において、斜線付きのフィラメントが高強力フィラメントである。但し、比較例３では、図３（ｂ）において高強力フィラメントの位置に低強力フィラメントを配置した。

これら試験用サンプルについて、下記の評価方法により、ゴム浸透性及びタイヤ耐久性を評価し、その結果を表１に併せて示した。

ゴム浸透性：
補強コードを含む５枚の圧延部材（ベルト保護層）を重ねて加硫した後、３番目の層から８本のスチールコードを取り出し、カッターナイフでスチールコードの外側のゴムを除去し、ストランドのシースフィラメントを１本除去し、ストランド内のゴム浸透率を目視にて測定した。８本のスチールコードのゴム浸透率の平均値を求め、これをゴム浸透率とした。

タイヤ耐久性：
補強コードを含む２枚の圧延部材（ベルト保護層）を互いのコード角度が９０°となるように重ねて加硫した後、圧力容器内において、温度１３０℃、湿度９５％の雰囲気下で９６時間にわたって劣化させてから層間の剥離力を測定した。評価結果は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど耐剥離性が優れ、即ち、タイヤとしての耐久性が優れていることを意味する。

表１から明らかなように、実施例１〜５は、従来例との対比において、ストランドの内部へのゴム浸透性が改善された結果、耐剥離性が優れ、タイヤとしての耐久性が改善されていた。特に、実施例３では、コアフィラメントの増径により素線径の比Ｄｓ／Ｄｃが適正化されているため、ゴム浸透性が改善され、タイヤ耐久性の改善効果が顕著であった。一方、実施例４では、素線径の比Ｄｓ／Ｄｃが小さいため、タイヤ耐久性の改善効果が低下する傾向が見られた。実施例５では、各ストランドの最外層に配置された高強力フィラメントの引張強度が高いためスチールコードの生産性が低下する傾向が見られた。

これに対して、比較例１のタイヤは、各ストランドの最外層に５本の高強力フィラメントを配置したため、ゴム浸透性の改善効果が得られなかった。比較例２のタイヤは、コアフィラメントを高強力フィラメントとしたため、ゴム浸透性の改善効果が得られなかった。比較例３のタイヤは、各ストランドの最外層に低強力フィラメントを配置したため、低強力フィラメントの浮きが発生し、タイヤ耐久性の改善効果が得られなかった。

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ カーカス層
５ ビードコア
６ａ〜６ｄ ベルト層
７ａ，７ｂ ベルト保護層
１０ ストランド
１１ フィラメント
１１ｃ コアフィラメント
１１ａ，１１ｂ シースフィラメント
２０ スチールコード

Claims (3)

1. 複数本の補強コードを含む補強層を備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、前記補強コードとして、互いに撚り合わされたＮ本（Ｎ＝３〜４）のストランドを含み、各ストランドが互いに撚り合わされたＭ本（Ｍ＝６〜７）のフィラメントから構成されたＮ×Ｍ構造を有し、各ストランドに含まれるＸ本（１≦Ｘ≦Ｍ−２）のシースフィラメントの引張強度Ｔ₁（ＭＰａ）がその素線径Ｄｓ（ｍｍ）に対してＴ₁≧３９００−２０００Ｄｓの関係を満たし、各ストランドに含まれる他のシースフィラメントの引張強度Ｔ₂（ＭＰａ）がその素線径Ｄｓ（ｍｍ）に対してＴ₂≦３８００−２０００Ｄｓの関係を満たすスチールコードを用いたことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 各ストランドのコアフィラメントの素線径Ｄｃとシースフィラメントの素線径Ｄｓが、Ｄｃ＞Ｄｓ、Ｄｓ／Ｄｃ≧０．８の関係を満足することを特徴とする請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記引張強度Ｔ₁が４２００ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りラジアルタイヤ。

Images