JPH05505652A - 高張力コード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 高張力コード 本出願は、１９９０年３月２１日提出の米国特許出願０７／４−９６．　７５９ 号のＣＩＰであり、かつ、１９８９年１０月２日に提出され、参考のために本明 細書に挿入されている、増加された強度と延性を有する弾性ゴム製品のための強 化ワイヤ／１線に用いる鋼鉄合金とその製造法を開示している、譲受人の米国特 許出１１０７／４１５，９４８号と共に出願中である。

本発明は、コードとコード強化ブライに関するものである。

特に本発明は、補強タイヤのための構造に相応しい弾性ゴムを含むコード強化複 合材に関する。

強化エラストマー材は、たとえばコンベヤなどのベルトやタイヤの技術分野でよ く知られている。また、単一ストランド構造が数本の素線よりなり、この構造を 補強するためその周囲を外被用素線で被覆して、この多数素線を撚り合わせた細 いワイヤからなるコードちまた。よく知られている。最近では、タイヤ・ベルト 複合材の耐久性への要求が高まっているため、２＋７ｘ、２２＋１のような多ス トランド・コードおよび多層コードが、必要になっている。さらに最近では。

コード構造と多方向コード−を単純化するため、互いに撚り合わせるのではなく 、−束にまとめて一緒により撚り合わせた多数素線の単一ストランド・コードが 使月されるようになった。このように、タイヤ複合材の疲れ寿命をより長くした いという要求が高まっている結果、必要な強度を得るため、コードは素線の直径 を小さくし、その本数を増されることになる。

最も新しい例では、乗用車と軽トラツクのタイヤにそれぞれ２ｘ、３０ＨＴと２ ＋２Ｘ、３０ＨＴ：ｌ−ドの２ブライ・タイヤ・ベルトが用いられている。２ｘ コードの例は、１９８７年９月１６日にＥＰｏ　２３７４６２号として公示され た、譲受人の以前の特許申請にも示されている。この種のコードは、重量で０゜ ８０％以上の炭素を含有している高張力鋼（ＨＴ）で作られていているが、この 明細書で超高張力鋼（ＳＴ）として言及されている上記の鋼鉄合金よりその張力 は弱い。

上述の鋼鉄合金と素線の開発があってもまだ多くの問題を克服しなければなけれ ばならない、より強い張力鋼合金を用いれば、その結果、コード係数に変化が生 じ、弾性ゴムの接着に適当なコードを規定する３つのファクターに従って、上記 の２ｘコードの特許出願に記載のタイヤ・ベルト総荷重のパラメータを調整する ことができる。これら３つのファクターは、まずコ−ド係数、次に、しばしばイ ンチ当たりのコード端末数として表される弾性ゴム体積に対するコード体積の比 、およびコード補強材の角度である。上述のコード関連の二つのファクターの数 値が増大すれば、一般的にベルトの重量が増える結果になる６重量が増加すれば 、タイヤの生産コストも回転抵抗も増大する。しかし、低い係数を持っている、 より軽いコードでも、この問題を解決することはできない、それは、たとえより 少ない重量でも、コード／弾性ゴムの比の増大によって、より低いコード係数が 相殺されてしまうからである。コード体積のこのような増加は、コードの物理的 寸法とその結果のコード間の間隔によって制限され、そして、このコード間の間 隔は、弾性ゴムの接着に適したコードの条件である、弾性ゴムのコード間への浸 透性を左右する。

本発明の課題は、新しいコード係数の利点を保ちながら、横方向の補強材に関し 、コード体積／弾性ゴム体積比に悪影響を与えない、コード構造を決定すること である。

かなりの研究、努力、試験を重ね、時間をかけた後、本発明は素線の数を相当削 減したコードを供することができた。素線の数を減らすことは、重量の減少を期 待させるものであるが、これによって必ずしも、素線の寸法の増加を必要とする わけではなかった。このような状況において、ベルトのプライにおけるインチ当 たりの端末数（Ｅ　Ｐ　Ｉ　’）を変えることによって、使用できるコードが発 明された０本発明に見出されるその他の利点には、ベルトの各コード層間のコー ド粘性ゴム被覆基準の低下や、また、粘性ゴム量の削減と同様に、補強材の重量 を下げることによる、全体の重量減も含まれる。その結果、本発明の複合材の製 造コストも低下する。

以下に示すように、本発明は、従来の技術では、たとえ高張力素線を用いても、 コード制作工程で使用できなかったより強力な緊線を用いて、タイヤ・ベルトに かかる総荷重はほぼ従来通り維持しながら、重量とコストを低減させ、かつ、コ ードの体積と角度を減少させることによって、ベルトの材料を削減する。同様な 利点がまた。カーカス・プライのような他の複合材においても、ある得るし、ま た実現されてもいる。

本発明に基づく強化複合材構造に用いられるコードは、先ず具体例の一つでは多 数の素線よりなり、これら鋼鉄製の各素線は、下記の式、すなわち、ＴＳ５１１ Ｋ１−に２　Ｄ によって定義される引張強さくＴＳ）を少なくとも有している。

ただし、上記式において。

Ｋ１　＝４０８　ＯＮ／ｍｍ２　、　Ｋ２　＝２００　ＯＮ／ｍｍ２であり、Ｄ はミリメートル単位の素線直径を表す。

また、コードにおける、２グループの素線を有するエラストマー構造を補強する ため、Ｕ＋Ｔタイプのコードがあり、この場合、グループＴは撚り合わされてい て、グループＵは撚り合わされておらず、しかもこの２つのグループは互いに撚 り合わされ、少なくとも３本の素線からなるもので、かつ全て同一のピッチと撚 り方向をもっているが、鋼鉄製の上記コードは、下記の式、すなわち、 ＣＢＬ冨Ｎ　（７２０，４０２−３５２，６Ｄ３　）　Ｇ　Ｅによって定義され る、ボンド単位のコード破壊荷重（ＣＢＬ）　を有している。

ただし、上記式において。

ＧＥはコードの効率であり、Ｄはミリメートル単位のｌＩ＃線直径であり、さら にＮはコード内の素線の数である。

そのうえ、上記の各コードは、２＋２．３＋２．３＋３およびＵ＋Ｔの形をとっ て、従来の多層コードより単純な構造になっているが、この場合、ＴとＵはコー ドを形成する各グループにおける素線の数を表している。素線の寸法を変えるこ とにより、幾つかのタイヤ・ベルトまたは複合材に用いられるコードの構造が得 られる。

さらに、コードにおける、２グループの素線を有するエラストマー構造を補強す るため、Ｕ＋Ｔタイプのコードがあり、二の場合、グループＴは撚り合わされて いて、グループＵは撚り合わされておらず、しかもこの２つのグループは互いに 撚り合わされ、少なくとも３本の素線からなるもので、かつ全て同一のピッチと 撚り方向をもっているが、鋼鉄製の上記コードは、下記の式、すなわち、 ＴＳ！に１−に２　Ｄ によって定義される引張強さくＴＳ）を少なくとも有している。

ただし、上記式において。

Ｋ１　ｍ４０８ＯＮ／ｍｍ２　、に２　ｘ２００ＯＮ／ｍｍ２であり、Ｄはミリ メートル単位の素線直径を表す。

また、コードにおける、２グループの素線を有するエラストマー構造を補強する ため、Ｕ＋Ｔタイプのコードがあり、この場合、グループＴは撚り合わされてい て、グループＵは撚り合わされておらず、しかもこの２つのグループは互いに撚 り合わされ、少なくとも３本の素線からなるもので、かつ全て同一のピッチと撚 り方向をもっているが、鋼鉄製の上記コードには重量百分率で、炭素０．７８％ 〜０．８６％、珪素０゜３％〜１．０％が含まれ、さらに以下の種類の元素のう ち、合金を作る１つの元素０．１％〜０．５％が含まれている。すなわち、Ｃｒ 、Ｎ　ｉ、Ｃｏ、Ｗ、Ｍｏ。

■およびＮｂ、さらにこれらの組合せも含まれていて、差引弁は鉄と残余である 。

上記のコードは、高張力鋼製の同一構造の従来のコードより、コード破壊荷重が ７％〜９％増になるという利点がある。

そのほか、上記のコードは全て、これらのコードがそのために用いられる補強材 の線密度を減少させ、その結果、タイヤ、ベルトまたは他の強化エラストマー材 にせよ、補強材とその製品の重量とコストを低減させる。

本発明の上記の利点は、添付の図面を参照しながら以下に記す本発明を具体化し た実施例の説明を読めば、該技術に熟達している者にとって、容易に明らかにな ろう。

図１〜図３は１本発明の具体例に準拠したコードの断面図である。

図４は、本発明に準拠した複合材の断面の模式図である。

図５〜図１３は５本発明に準拠したコード断面の模式図であり、コードの１回の 撚りの軸方向の長さにそった。理思化された幾何学的形態を示している。

当明細書および特許請求の範囲に月いられている以下の用語を定義する。

「カーカス」とは、ベルト構造、トレッド、アンダートレッド、およびプライ上 のサイドウオール弾性ゴムを除くが、ビードを含むタイヤ構造を指す。

「コード」とは、撚り合わされているか、または撚り合わされていない一本また は複数本の素線／ワイヤにより形成されているか、もしくは他の方法で形成され ている、一つまたは複数の補強材を指し、また該コードにはさらに、タイヤにお けるプライを構成する、上述のように形成されているか、もしくはそのように形 成されていない、ストランドを含む。

「超高張力鋼Ｊ　（ＴＳ）とは、上記の参照特許出願０７／４１５９４８号に示 されている鉄鋼か、または少なくとも下記の式、すなわち。

ＴＳ＝に１−に２　Ｄ で定義される引張強さを有する鉄鋼を指す。

ただし、上記式において、 Ｋ１ｚ４０８　ＯＮ／ｍｍ２　、に２−２００　ＯＮ／ｍｍ３であり、Ｄはミリ メートル単位の素線直径を表す本発明に基づく鉄鋼補強コード３６（図１〜図３ ）は、少なくとも３３８　’ＯＮ／ｍｍ２の引張強さを有する素線３８．４０． ４２および４４を備えたコード３６という特徴を持つ。

実施例の一つでは、コード３６は、精密な引き抜き加工をした超高張力鋼の４本 の素線からなる。上述の参考として挿入された特許出願に記載されているように 、超高張力鋼（ＳＴ）として以上に定義されている引張強さがある、幾つかの冶 金上の実施例がある。

作業実施例に用いられているコード３６は、４本の直径０．３５ｍｍの超高張力 鋼ワイヤ素Ｉ！３８．４０．４２および４４からなる構造を有し、１２５８ニユ ートン±７０ニユートンのコード３６破壊強さ持って（＼る。各コード３６は、 撚り目長さ１６ｍｍで互いに撚り合わされている２本の素線３８．４０を有し、 かつ、撚り合わされていず、互いに平行な二本の素線４２．４４と、上記の素線 ３８．４０は、撚り目長さ１６ｍｍで互いに撚り合わされており、そして素線４ ２．４４が、撚られている素Ｊ！３８．４０と互いに撚り合わされる時、全て同 一の撚り方向になされる。このコードは、２＋２ｘ、３５ＳＴとして設計された ちのである。この２＋２構造はその開放性によって知られ、こうした開放性によ って弾性ゴムの浸透性が高１１．上記コードの符号において、０．３５はミリメ ートル単位の素線直径を示し、ＳＴは超高張力の材料であることを示している。

制作された他のコードには、３＋２ｘ、３５ＳＴと３＋３ｘ、３５ＳＴが含まれ てイル。

これらのコードは特に、従来の構造に代わる、トラック用タイヤに用いられる複 合材に応用される。

コードの線密度（ＬＤ）に対するコードの強さく５ＴＲ）の比（ＳＴＲ／ＬＤ） を比較すれば、該コードの利点は、明らかである。

表　１ 強さ　線密度 Ｃリー　ｍＬＬＬ　」■ＬＬ 更米ニユニ」 ３ｘ、２６５／９ｘ、２４５ＨＴ＋１　１８１０＋／−１００４８４５０，３７ ３Ｘ、２０＋６ｘ、３５ＨＴ　１８５０＋／−１０７５４０００，３４３＋ＩＤ １５ｘ、２２＋１　２７５０＋／−１５０８４７００，３２木ユニ」 ２＋２ｘ、３５ＳＴ　１２５４＋／−６７３０１８０，４２３＋２ｘ、３５ＳＴ 　１５６８＋／−８０３７７３０，４２３＋３ｘ、３５ＳＴ　１８８１＋／−１ ００４５２７０，４２コードの線密度に対する強さの比を較べると、この比は常 に、本コードにおける方がより大きいことが分かる０インチ当たりの同一の強さ で、より少ない総重量をもたらす複合材を作るために、いかにして上記の構造の 増大した強さ／線密度比（ＳＴＲ／ＬＤ　）を利用できるか、下記に示されてい る。

たとえば、１２ＥＰＩ　（４，７端末／　ｃ　ｍ　）で、かつ１７０８ニユート ンの最小コード強さで、従来のコード３ｘ、２６５／９ｘ、２４５ＨＴ＋１は、 １センチ当たり８０７　’１ニュートンの複合材強さを与えられる。もしコード に接着されるカレンダ加工の粘性ゴム標準量が、あらゆるコードに対し同一に維 持されるならば、以下の表の結果が得られる。

ｃｍ当たりの　１−小エ　−平＝９ 端末数　Ｎ　Ｎ え１二ユニ」 ３ｘ、２６５／９ｘ、２４５ＨＴ＋１　４．７　（１２）　１７０８　１８１０ ３Ｘ、２０＋６ｘ、３５ＨＴ　４．３　（１１）　１７４３　１８４６３＋９＋ １５ｘ、２２＋１　３．１　（８）　２５９８　２７４９主旦二」 ２＋２ｘ、３５Ｓ７　６．９　（１７，５）　＋１８８　１２５９３＋２ｘ、３ ５Ｓ７　５．５　（１４，０）　＋４８６　１５７５３＋３ｘ、３５ＳＴ　４． ５　（１１，５）　＋７７９　＋８７７複合材１０００平方インチ −ゑ１− （７）ユニ”　ユニ」！Ｌａ　！ｔ　ＮＬＬ！呈請 ｋｇ　ｋｇ　ｋｇ ３ｘ、２６５／９ｘ、２４５ＨＴ＋１　１．４８　１．３２　２．８１　８０７ １３Ｘ、２０＋６ｘ、３５ＨＴ　１．６８　１．３７　３．０５　７９１９３＋ ９＋１５ｘ、２２＋１　１．７２　１．５０　３．２１　８１８３本≦レニ上 ２＋２ｘ、３５ＳＴ　１．３４　１．３２　２．６６　８１８３３＋２Ｘ、３５ ＳＴ　１．３４　１．３８　２．７２　８１９０３＋３Ｘ、３５ＳＴ　１．３２ 　１．４０　２．７２　８０５７上記の表２は、各コードと端末数（ｃｍ当たり の端末数）が示されていると共に、その最後の欄には、全ての複合材におけるセ ンチメータ当たりの複合材の強さがニュートン単位で示されていているが、その 値は全て８０００台で、はぼ同一と見なされる。従来のコードが先に挙げられて いて、本発明に基づく本コードは、本コードに代えられることが可能な従来のコ ードの下に１列挙されている。従来のコードに較べて本コードのＳＴＲ／ＬＤが より増大したことにより、コード使用の柔軟性が増し、固有の端末数を有する複 合材において本コードを相互交換可能にしている。各ケースにおいて、本発明の コードは、より少数の素線構造であり、より単純化されている。取替えられるコ ードより、コード強さは低くなるが、超高張力素線材料のＥＰＩと強さの増大に よって、複合材は同じ強さを持つことができる。しかし１本発明のコードは、よ り少ない重量にすることができるので、その結果、インチ当たり同一の強さでよ り軽量の複合材が得られ、ひいては燃料効率のより良いタイヤの製造に貢献する 。さらに、上述の重量削減は、最大１８χまでの複合材製造コストの削減をもた らす。

下記の表３は、高張力ＨＴと、全ての場合で強さの増大を示している様々な素線 直径の超高張力ＳＴとにおける幾つかの４１Ｒ悪コード闇の直接的比較を行って いる。なお、表３のコード見本が全て、上述のような利用の対象になるとは限ら ない。

表　３ コードの強さ ニュートン単位の強さミ素線破壊荷重×素線数ＸＣＥ（０，９７） 高張力　超高張力 ユニ」　三重　Ｌ　三重　ｌ謔 ２＋２Ｘ、３０　８９０　８４５　９５２　９０３２＋２Ｘ、３２５１０３２　 ９７９　１１０３　１０５０２＋２ｘ、３５　１１８８　１１２５　１２５９　 １１８８２＋２ｘ、３８　１３７（１１３０３１４３７ｌ３８８３＋２ｘ、３５ 　１４８６　１４０６　１５７５　１４８６３＋３ｘ、３５　１７７９　１６８ ６　１８７７　１７７９従来のコードに較べた場合１本コードのもう一つ別の利 点は、その構造がより開放的なため、カレンダ加工の粘性ゴムの浸透性が高くな り、その結果、腐食の伝播に対する防護力がより高まる。下記の表４は、様々な コードにおける当初と２日間の蒸気時効後との引張力および観察された粘性ゴム 被覆率を比較したもの表　４ Ｎ　被覆率　Ｎ　被覆率 良米立ユニ」 ３に、２６５／９Ｘ、２４５ＨＴ＋１　８２９　９０　６７４　８０３＋９＋１ ５ｘ、２２＋１　９３１　９０　７６３　８０木ユニ」 ３＋２ｘ、３５ＳＴ　７３９　９０　７４９　９０２＋２Ｘ、３５Ｓ丁　６４４ 　９０　６３８　９０上記表によれば、本コードはその引張力と被覆率を維持し ているが、従来のコードはその強さと被覆率を低下させている。また塩と湿気の 時効においても、同様な結果になった。

本コードは、コードの強さにおいてより強力であるため、等しい強さではより少 ないコードを使用することができる。より大きな直径の素線を有するコードを利 用すれば、従来のコードに較べてコード内の素線の数をかなり削減することがで き、従来の強さの水準では不可能であったＵ＋Ｔタイプの使用が可能になる。

Ｕ＋Ｔタイプの構造は、開放度がより大きく、その結果、より高い接着力を生じ させ、耐腐食性も大きくなる。最後に、上述のように、新しいコードは、エラス トマーにおける補強材の重量を軽減させるが、これはエラストマーからと共に補 強材自身からもその重量を削減することによってなされる。

特許法の規定に従って、該コードの原理とその操作方法を説明し、その最善の実 施例と考えられるものを図示し、説明した。しかしながら、本発明はその精神と 請求範囲から逸脱することなく、二こに特に図示され、説明されたものと異なる 方法で具体化されることもあり得ることが理解されるであろう。

ＦＩＧ　５　ＦＩＧ　６　ＦＩＧ　７ ＦＩＧ、　８　ＦＩＧ　９　ＦＩＧ　ｌ０ＦＩＧ　ＩＩ　ＦＩＧ、　１２　ＦＩ Ｇ　１３要約 タイヤのようなエラストマー材を強化するための、少なくとも３３８ＯＮ／ｍｍ ２の引張強さを持つ素線（３８，４０，４２および４４）を有する鋼鉄製強化用 コード（３６）。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の７第１項）平成４年９月１４　日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．エラストマー構造を補強するためのＵ＋Ｔタイプのコードであって、該コー ド内には素線の２グループがあり、一方のグループＴは撚り合わされており、他 方のグループＵは撚り合わされていず、かつ、この２つのグループは互いに撚り 合わされているコードにおいて、該コードは、全て同一のピッチと撚り方向をも っている、少なくとも３本の素線からなり、そのうえ鋼鉄製の上記コードは、下 記式、すなわち、ＣＢＬ＝Ｎ（７２０．４Ｄ２−３５２．６Ｄ３）ＣＥによって 定義される、ボンド単位のコード破壊荷重（ＣＢＬ）を有しているコード。 ただし、上記式において、 ＣＥはコードの効率であり、Ｄはミリメートル単位の素線直径であり、さらにＮ はコード内の素線の数である。 ２．エラストマー構造を補強するためのＵ＋Ｔタイプのコードであって、該コー ド内には素線の２グループがあり、一方のグループＴは撚り合わされており、他 方のグループＵは撚り合わされていず、かつ、この２つのグループは互いに撚り 合わされているコードにおいて、該コードは、全て同一のピッチと撚り方向をも っている、少なくとも３本の素線からなり、そのうえ鋼鉄製の上記コードは、下 記式、すなわち、ＴＳ＝Ｋ１−Ｋ２Ｄ によって定義される、少なくとも引張強さ（ＴＳ）を持っているコード。 ただし、上記式において、 Ｋ１＝４０８０Ｎ／ｍｍ２，Ｋ２＝２０００Ｎ／ｍｍ２であり、Ｄはミリメート ル単位の素線直径を表す。 ３．エラストマー構造を補強するためのＵ＋Ｔタイプのコードであって、該コー ド内には素線の２グループがあり、一方のグループＴは撚り合わされており、他 方のグループＵは撚り合わされていず、かつ、この２つのグループは互いに撚り 合わされているコードにおいて、該コードは、全て同一のピッチと撚り方向をも っている、少なくとも３本の素線からなり、そのうえ鋼鉄製の上記コードには重 量百分率で、炭素０．７８％〜０．８６％、珪素０．３％〜１．０％が含まれ、 さらに以下の種類の元素、すなわちＣｒ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｗ，Ｍｏ，ＶおよびＮｂ 、さらにこれらの組合せのうち、合金を作る１つの元素０．１％〜０．５％が含 まれていて、差引分は鉄と残余であるコード。 ４．上記素線の直径は、０．１５ｍｍ〜０．３８ｍｍの範囲内にある請求項１． ２および３に記載のコード。 ５．上記素線の直径は、０．３０ｍｍ〜０．３８ｍｍの範囲内にある請求項４に 記載のコード。６．上記素線グループの少なくとも１つは、その中に少なくとも ２木の素線を有している請求項１、２および３に記載のコード。 ７．上記素線グループはそれぞれその中に少なくも２木の素線を有している請求 項１、２および３に記載ののコード。 ８．上記素線直径は０．３５ｍｍである請求項７に記載のコード。 ９．上記素線グループの少なくとも１つは、その中に少なくとも３本の素線を有 している請求項１、２および３に記載のコード。 １０．他の素線グループは、その中に少なくとも２本の素線を有している請求項 ９に記載のコード。 １１．上記素線クループはそれぞれ、その中に少なくとも３本の素線を有してい る請求項１、２および３記載のコード。 １２．上記素線直径は０．３５ｍｍである請求項１０に記載のコード。 １３．上記素線直径は０．３５ｍｍである請求項１１に記載のコード。 １４．鋼鉄製の素線からなる、強化タイヤ用コードにおいて、このコードは、撚 り合わされていない３本の素線グループと、少なくとも２本の撚り合わされてい る素線グループとからなり、かつこれらの素線クループは同一のピッチと撚り目 方向で互いに撚り合わされており、各素線の直径は０．３０ｍｍ〜０．３９ｍｍ であるコード。 １５．ここに説明され、添付図面に示されているコード。