WO2016017653A1 - ゴム物品補強用スチールコード - Google Patents

ゴム物品補強用スチールコード Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a steel cord for reinforcing rubber articles (hereinafter also simply referred to as “cord”), and more particularly to a steel cord for reinforcing rubber articles used for reinforcing rubber articles such as tires.
  • steel cords formed by twisting a plurality of steel filaments are widely used as reinforcing materials.
  • tires used for large vehicles such as construction vehicles are used under heavy load on rough terrain and the like, and therefore, steel cords used as reinforcing materials have particularly high strength and durability. Needed. Therefore, in such a large tire, a steel cord having a so-called double-twist structure in which a plurality of strands formed by twisting a plurality of steel filaments is further twisted is employed.
  • Patent Document 1 discloses a rubber having a double twist structure in which a plurality of strands having a layer twist structure in which a plurality of steel filaments are twisted are twisted together.
  • the ratio dc / ds between the diameter dc of the outermost layer sheath filament constituting the outermost layer sheath of the core strand and the diameter ds of the outermost layer sheath filament constituting the outermost layer sheath of the sheath strand is 1.
  • a technology for improving the cord strength by preventing the occurrence of preceding breakage of the outermost layer filament by setting to 05 to 1.25 is disclosed.
  • an object of the present invention is to provide a steel cord for reinforcing rubber articles that can further improve cut resistance when applied to a tire while maintaining the amount of steel used.
  • the steel cord for reinforcing rubber articles of the present invention is a layer twist formed by twisting a single core strand having a two-layer twist structure formed by twisting a plurality of steel filaments and a plurality of steel filaments.
  • a steel cord for reinforcing rubber articles comprising a plurality of sheath strands having a structure, wherein the sheath strands are twisted around the core strand.
  • the ratio dc / ds between the diameter dc of the sheath filament constituting the sheath of the core strand and the diameter ds of the outermost layer sheath filament constituting the outermost sheath of the sheath strand is more than 1.25 and not more than 1.50. It is characterized by being.
  • the number of the sheath strands is preferably 7 to 9. In the cord of the present invention, it is preferable that all the filaments constituting the core strand have the same diameter. Furthermore, in the cord of the present invention, the cord diameter is preferably 5.00 mm or more.
  • the pneumatic tire of the present invention is characterized by using the steel cord for reinforcing rubber articles of the present invention as a reinforcing material.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view in the width direction showing a structural example of a steel cord for reinforcing rubber articles according to the present invention.
  • the cord of the present invention is formed by twisting a single core strand 11 having a two-layer twisted structure formed by twisting a plurality of steel filaments 1 and a plurality of steel filaments 2.
  • the sheath strand 12 is composed of a plurality of layers having a layer twist structure of layers, in the illustrated example, and has a double twist structure in which the sheath strand 12 is twisted around the core strand 11.
  • the core strand 11 has a 3 + 9 structure in which a sheath is formed by twisting nine sheath filaments 1b around a core composed of three twisted core filaments 1a.
  • 12 has a 3 + 9 structure in which a sheath is formed by twisting nine sheath filaments 2b around a core composed of three twisted core filaments 2a.
  • the spiral filament 3 is spirally wound around the outer periphery of the sheath strand 12.
  • the ratio dc / ds between the diameter dc of the sheath filament 1b constituting the sheath of the core strand 11 and the diameter ds of the outermost sheath filament 2b constituting the outermost sheath of the sheath strand 12 is 1.25. It is important that it is more than 1.50 or less. In order to improve the cut resistance of the cord, it is effective to make the outermost layer filament of the core strand thicker. However, if the core strand has three layers, the cord diameter increases and the amount of steel increases. Contrary to the request for weight reduction. Therefore, in the present invention, the value of the ratio dc / ds is defined while the core strand 11 is limited to a two-layer twist structure.
  • the value of the ratio dc / ds needs to exceed 1.25 and be equal to or less than 1.50, and is preferably in the range of 1.27 to 1.42.
  • the value of the ratio dc / ds is defined in the range of 1.05 to 1.25.
  • the present inventor has limited the core strand 11 to a two-layer twist structure, so that the ratio dc / ds> 1.25.
  • the present inventors have found that the shear stress is relaxed and the shear resistance of the cord is improved.
  • dc / ds is 1.25 or less, the effect of improving the shear resistance of the cord is small in the two-layered structure of the core strand, and when it exceeds 1.50, the diameter of ds becomes too small in comparison with dc. For this reason, there is a high possibility that the outermost sheath filament constituting the outermost sheath of the sheath strand 12 will break prior.
  • the number of layers of the layer strand structure of the sheath strand 12 is not particularly limited, and may be, for example, 2 to 3 layers. Therefore, when the first sheath and the second sheath are sequentially formed from the inner side of the layer twist structure, when the sheath strand 12 has a two-layer twist structure, the outermost layer sheath of the sheath strand 12 becomes the first sheath, and the sheath When the strand 12 has a three-layer twist structure, the outermost layer sheath of the sheath strand 12 is the second sheath.
  • the number of sheath strands 12 is preferably 7-9. If the core strand and the sheath strand are all the same diameter and the sheath strands are in the close-packed state so that there is no gap between them, six sheath strands can be arranged. In the present invention, as shown in the figure, the diameter of the sheath strand 12 is made smaller than the diameter of the core strand 11 so that 7 to 9 sheath strands 12 can be arranged. Therefore, by setting the number of sheath strands 12 to 9 to 9, the resistance of the core strand to the tightening force of the sheath strand can be further improved, and the cut resistance of the cord can be further improved.
  • the core strand 11 has the same diameter.
  • the core strand 11 has a two-layer twisted structure.
  • the diameter of the core filament 1a of the core strand 11 is as thick as the sheath filament core 1b.
  • the cord diameter of the cord of the present invention is preferably 5.00 mm or more, for example, 5.00 to 6.00 mm.
  • a cord having a large diameter of 5.00 mm or more it is possible to ensure both strength and cut resistance required for large tires used in large vehicles such as construction vehicles. .
  • the wire diameter and tensile strength of the filament to be used and the twisting direction and twisting pitch of the filament and strand are not particularly limited, and are appropriately selected according to the usual method according to a desired method. It is possible.
  • the filament a so-called high strength steel having a carbon content of 0.80% by mass or more can be used.
  • the cord of the present invention may or may not have a spiral filament.
  • the cord of the present invention is excellent in cut resistance, it is particularly used as a reinforcing material for large tires used in large vehicles such as construction vehicles, especially for ultra-large off-road radial tires having a tire size of about 40.00R57.
  • a large tire usually has one or more carcass made of a steel cord ply extending in a radial direction between a pair of bead cores and at least four belts arranged on the outer side in the tire radial direction of the crown portion. And a tread disposed on the outer side in the tire radial direction.
  • the cord of the present invention can be used, for example, as a reinforcing cord for a belt crossing layer in such a tire.
  • the ratio dc / the ratio of the diameter dc of the sheath filament constituting the outermost layer sheath of the core strand and the diameter ds of the sheath filament constituting the outermost layer sheath of the sheath strand by changing the cord structure The steel cords for reinforcing rubber articles of the respective examples and comparative examples in which a plurality of sheath strands having a layer twist structure are twisted around one core strand having a layer twist structure by changing ds did. The results of the following evaluation for each of the obtained codes are also shown in the following table.
  • Step amount The steel amount per unit length of each of the obtained cords was measured, and the index was displayed with the cord of Comparative Example 1 as 100. The smaller the value, the less steel and the better lightness.

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Abstract

　使用するスチール量を維持しつつ、タイヤに適用した際においてさらなる耐カット性の向上を図ることができるゴム物品補強用スチールコードを提供する。　複数本のスチールフィラメント１を撚り合わせてなる２層の層撚り構造を有する１本のコアストランド１１と、複数本のスチールフィラメント２を撚り合わせてなる層撚り構造を有する複数本のシースストランド１２とからなり、シースストランドがコアストランドの周囲に撚り合わせられているゴム物品補強用スチールコードである。コアストランドのシースを構成するシースフィラメントの径ｄｃと、シースストランドの最外層シースを構成する最外層シースフィラメントの径ｄｓとの比ｄｃ／ｄｓが、１．２５を超え１．５０以下である。

Description

ゴム物品補強用スチールコード
　本発明はゴム物品補強用スチールコード（以下、単に「コード」とも称する）に関し、詳しくは、タイヤ等のゴム物品の補強用途に用いられるゴム物品補強用スチールコードに関する。
　タイヤ等のゴム物品においては、補強材として、複数本のスチールフィラメントを撚り合わせてなるスチールコードが汎用されている。特に、建設車両等の大型車両に使用されるタイヤは、凹凸の激しい不整地等において大きな荷重負荷の下で使用されるため、補強材となるスチールコードには、特に、高い強度および耐久性が必要とされる。そのため、このような大型タイヤにおいては、複数本のスチールフィラメントを撚り合わせて形成されたストランドを、さらに複数本で撚り合わせてなる、いわゆる複撚り構造のスチールコードが採用されている。
　複撚り構造のスチールコードに係る先行技術として、例えば、特許文献１には、複数本のスチールフィラメントを撚り合わせた層撚り構造を有するストランドが、複数にて撚り合わされてなる複撚り構造を有するゴム物品補強用スチールコードにおいて、コアストランドの最外層シースを構成する最外層シースフィラメントの径ｄｃと、シースストランドの最外層シースを構成する最外層シースフィラメントの径ｄｓとの比ｄｃ／ｄｓを１．０５～１．２５とすることで、最外層フィラメントの先行破断の発生を防止して、コード強力を向上する技術が開示されている。
特開２００９－２９９２２３号公報（特許請求の範囲等）
　建設車両等に用いられるタイヤにおいては、岩等の鈍的または鋭的な突起物に対する耐性、すなわち、耐カット性についても重要となる。複撚り構造のコードにおいて耐カット性を高めるためには、シースストランドの締め付けに対するコアストランドの耐性を向上することが考えられ、特許文献１に記載されているような技術も知られている。
　しかしながら、近年のさらなるタイヤ高性能化の要請の下、耐カット性についても、より向上したタイヤの実現が求められている。また一方、近年、環境負荷低減のために、タイヤについても軽量化の要請が高まっている。タイヤ軽量化のためには、スチール量の増大を避けつつ、タイヤ性能のさらなる向上を図ることが望まれる。
　そこで本発明の目的は、使用するスチール量を維持しつつ、タイヤに適用した際においてさらなる耐カット性の向上を図ることができるゴム物品補強用スチールコードを提供することにある。
　本発明者は鋭意検討した結果、下記構成とすることにより上記問題を解決できることを見出して、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スチールコードは、複数本のスチールフィラメントを撚り合わせてなる２層の層撚り構造を有する１本のコアストランドと、複数本のスチールフィラメントを撚り合わせてなる層撚り構造を有する複数本のシースストランドとからなり、該シースストランドが該コアストランドの周囲に撚り合わせられているゴム物品補強用スチールコードにおいて、
　前記コアストランドのシースを構成するシースフィラメントの径ｄｃと、前記シースストランドの最外層シースを構成する最外層シースフィラメントの径ｄｓとの比ｄｃ／ｄｓが、１．２５を超え１．５０以下であることを特徴とするものである。
　本発明のコードにおいて、前記シースストランドの本数は、好適には７～９本とする。また、本発明のコードにおいては、前記コアストランドを構成する各フィラメントがすべて同径であることが好ましい。さらに、本発明のコードにおいて、コード径は、好適には５．００ｍｍ以上である。
　また、本発明の空気入りタイヤは、上記本発明のゴム物品補強用スチールコードを補強材として用いたことを特徴とするものである。
　本発明によれば、使用するスチール量を維持しつつ、タイヤに適用した際においてさらなる耐カット性の向上を図ることができるゴム物品補強用スチールコードを実現することが可能となった。
本発明のゴム物品補強用スチールコードの一構成例を示す幅方向断面図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
　図１に、本発明のゴム物品補強用スチールコードの一構成例を示す幅方向断面図を示す。図示するように、本発明のコードは、複数本のスチールフィラメント１を撚り合わせてなる２層の層撚り構造を有する１本のコアストランド１１と、複数本のスチールフィラメント２を撚り合わせてなる２層の層撚り構造を有する複数本、図示例では７本のシースストランド１２とからなり、シースストランド１２がコアストランド１１の周囲に撚り合わせられてなる複撚り構造を有する。図示するコードにおいては、コアストランド１１が、撚り合わされた３本のコアフィラメント１ａからなるコアの周囲に、９本のシースフィラメント１ｂが撚り合わされてシースが形成された３＋９構造を有し、シースストランド１２が、撚り合わされた３本のコアフィラメント２ａからなるコアの周囲に、９本のシースフィラメント２ｂが撚り合わされてシースが形成された３＋９構造を有している。また、図示するコードにおいては、シースストランド１２の外周に、スパイラルフィラメント３が螺旋状に巻き付けられている。
　本発明においては、コアストランド１１のシースを構成するシースフィラメント１ｂの径ｄｃと、シースストランド１２の最外層シースを構成する最外層シースフィラメント２ｂの径ｄｓとの比ｄｃ／ｄｓが、１．２５を超え１．５０以下である点が重要である。コードの耐カット性を向上させるためには、コアストランドの最外層フィラメントをさらに太くすることが有効であるが、コアストランドが３層であると、コード径が太くなって、スチール量が増加し、軽量化の要請に反する。そのため、本発明においては、コアストランド１１を２層の層撚り構造に限定しつつ、上記比ｄｃ／ｄｓの値を規定したものである。
　上記比ｄｃ／ｄｓの値は、１．２５を超え１．５０以下とすることが必要であり、好ましくは、１．２７以上１．４２以下の範囲内である。比ｄｃ／ｄｓの値を１．２５を超え１．５０以下の範囲とすることで、コアストランドとシースストランドとの間に作用するフィラメント同士のせん断応力が緩和されるので、シースストランド１２の締め付け力に十分耐え得る強度を有するコアストランド１１とすることができ、結果として、コード自体の耐せん断性を向上して、コードの耐カット性を向上することができる。なお、特許文献１では、比ｄｃ／ｄｓを１．０５～１．２５の範囲に規定しており、比ｄｃ／ｄｓが１．２５を超えて大きい値となると、コアストランドとシースストランドとの間でフィラメント同士の先行破断が生ずるとの記載があるが、本発明者は鋭意検討の結果、コアストランド１１を２層の層撚り構造に限定することで、比ｄｃ／ｄｓ＞１．２５の範囲においても、せん断応力が緩和されて、コードの耐せん断性が向上することを見出したものである。ｄｃ／ｄｓが１．２５以下であると、コアストランドが２層の層撚り構造においてはコードの耐せん断性の向上効果が小さく、１．５０を超えるとｄｃ対比でｄｓの径が小さくなりすぎるため、シースストランド１２の最外層シースを構成する最外層シースフィラメントが先行破断するおそれが高くなる。
　本発明のコードにおいて、シースストランド１２の層撚り構造の層数は、特に制限されず、例えば、２～３層とすることができる。よって、層撚り構造の内側から順次、第１シース、第２シースとしたとき、シースストランド１２が２層の層撚り構造の場合には、シースストランド１２の最外層シースは第１シースとなり、シースストランド１２が３層の層撚り構造の場合には、シースストランド１２の最外層シースは第２シースとなる。
　また、本発明のコードにおいて、シースストランド１２の本数は、７～９本とすることが好ましい。コアストランドおよびシースストランドがすべて同径であって、かつ、シースストランドが相互間に隙間がないよう最密充填された状態である場合、シースストランドは６本配置することが可能であるが、本発明においては、図示するように、シースストランド１２の径をコアストランド１１の径より小さくして、シースストランド１２を７～９本で配置可能としている。よって、シースストランド１２の本数を７～９本とすることで、シースストランドの締め付け力に対するコアストランドの耐性をより向上することができ、コードの耐カット性をより向上することができる。
　また、本発明のコードにおいては、図示するように、コアストランド１１を構成する各フィラメント１が、すべて同径であることが好ましい。コアストランド１１内において、コアフィラメント１ａをシースフィラメント１ｂよりも細径にすることで、耐せん断性を向上させることは可能であるが、本発明におけるようにコアストランド１１が２層の層撚り構造である場合、コアストランド１１のコアフィラメント１ａの径を、シースフィラメントコア１ｂと同径程度に太くすることが好ましい。これにより、コアストランド１１内において、シースフィラメント１ｂを配置するための空間を確保しやすくすることができる。
　さらに、本発明のコードのコード径は、５．００ｍｍ以上、例えば、５．００～６．００ｍｍとすることが好ましい。５．００ｍｍ以上の太径のコードとすることで、特に、建設車両等の大型車両に使用される大型タイヤに対し必要とされる強力と耐カット性能とを、ともに確保することが可能となる。
　本発明のコードにおいては、使用するフィラメントの線径や抗張力、および、フィラメントやストランドの撚り方向、撚りピッチ等については、特に制限されるものではなく、常法に従い、所望に応じて適宜選定することが可能である。例えば、フィラメントとしては、炭素含有量が０．８０質量％以上のいわゆる高抗張力鋼を用いることができる。また、本発明のコードは、スパイラルフィラメントを有していても有していなくてもよい。
　本発明のコードは、耐カット性に優れることから、特に、建設車両等の大型車両に使用される大型タイヤ、中でも、タイヤサイズ４０．００Ｒ５７程度の超大型のオフロード用ラジアルタイヤの補強材として好適に用いられる。かかる大型タイヤは、通常、１対のビードコア間でラジアル方向に延びるスチールコードのプライからなる１枚以上のカーカスと、そ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４枚以上のベルト交錯層と、そのタイヤ半径方向外側に配置されたトレッドと、を具備する。本発明のコードは、かかるタイヤにおいて、例えば、ベルト交錯層の補強コードとして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。
　下記の表中に示すように、コード構造の変更により、コアストランドの最外層シースを構成するシースフィラメントの径ｄｃと、シースストランドの最外層シースを構成するシースフィラメントの径ｄｓとの比ｄｃ／ｄｓを変えて、層撚り構造を有する１本のコアストランドの周囲に、層撚り構造を有する複数本のシースストランドが撚り合わせられてなる各実施例および比較例のゴム物品補強用スチールコードを作製した。得られた各コードについて下記の評価を行った結果を、下記の表中に併せて示す。
（耐せん断性）
　得られた各コードにつき、シャルピー衝撃試験機を用いて、耐せん断破壊性を評価した。結果は、比較例１のコードを１００として指数表示した。数値が大きいほど、耐せん断性に優れ、良好である。
（スチール量）
　得られた各コードの単位長さあたりのスチール量を測定して、比較例１のコードを１００として指数表示した。数値が小さいほど、スチール量が少なく、軽量性に優れている。
　また、耐せん断性および軽量性のバランスの評価の観点から、耐せん断性（指数）／スチール量比（指数）を算出して、比較例１を１００として指数表示した。数値が大きいほど、耐せん断性および軽量性をバランス良く備えているといえる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　上記表中の結果からわかるように、２層の層撚り構造を有する１本のコアストランドの周囲に、層撚り構造を有する複数本のシースストランドが撚り合わされてなり、比ｄｃ／ｄｓの値が所定の範囲を満足する各実施例のコードにおいては、スチール量の増大を抑制しつつ耐せん断性が向上されていることが明らかである。
１，２　スチールフィラメント
１ａ，２ａ　コアフィラメント
１ｂ，２ｂ　シースフィラメント　
３　スパイラルフィラメント
１１　コアストランド
１２　シースストランド

Claims (5)

  1. 　複数本のスチールフィラメントを撚り合わせてなる２層の層撚り構造を有する１本のコアストランドと、複数本のスチールフィラメントを撚り合わせてなる層撚り構造を有する複数本のシースストランドとからなり、該シースストランドが該コアストランドの周囲に撚り合わせられているゴム物品補強用スチールコードにおいて、
    　前記コアストランドのシースを構成するシースフィラメントの径ｄｃと、前記シースストランドの最外層シースを構成する最外層シースフィラメントの径ｄｓとの比ｄｃ／ｄｓが、１．２５を超え１．５０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. 　前記シースストランドの本数が７～９本である請求項１記載のゴム物品補強用スチールコード。
  3. 　前記コアストランドを構成する各フィラメントがすべて同径である請求項１記載のゴム物品補強用スチールコード。
  4. 　コード径が５．００ｍｍ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。
  5. 　請求項１記載のゴム物品補強用スチールコードを補強材として用いたことを特徴とする空気入りタイヤ。
PCT/JP2015/071405 2014-07-28 2015-07-28 ゴム物品補強用スチールコード Ceased WO2016017653A1 (ja)

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