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WO2010082666A1 - ゴム物品補強用スチールコードおよび空気入りタイヤ - Google Patents

ゴム物品補強用スチールコードおよび空気入りタイヤ Download PDF

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WO2010082666A1
WO2010082666A1 PCT/JP2010/050568 JP2010050568W WO2010082666A1 WO 2010082666 A1 WO2010082666 A1 WO 2010082666A1 JP 2010050568 W JP2010050568 W JP 2010050568W WO 2010082666 A1 WO2010082666 A1 WO 2010082666A1
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tire
cord
belt
reinforcing rubber
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Inventor
中村　圭介
Original Assignee
株式会社ブリヂストン
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    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber

Definitions

  • the present invention relates to a steel cord for reinforcing rubber articles and a pneumatic tire (hereinafter also simply referred to as “tire”), and more specifically, is suitably applied to a heavy load tire mounted on a heavy vehicle such as a transportation vehicle or a construction machine.
  • the present invention relates to a steel cord for reinforcing rubber articles and the heavy load tire.
  • Construction vehicle tires are installed in large-scale dump trucks used in large-scale civil engineering construction sites and ore mining sites, and are subject to severe operating conditions under heavy loads on rough surfaces.
  • construction vehicle tires whose mission is running on rough terrain have a large input from the road surface and are inherently loaded with heavy loads. Therefore, the steel cords used for each reinforcing layer such as carcass and belt have high tensile strength. Strength (cutting load) is required.
  • these reinforcing layers are formed by twisting several sheath strands obtained by twisting a plurality of strands around one core strand obtained by twisting a plurality of strands.
  • Steel cords with a so-called double twist structure such as a 7 ⁇ (3 + 9 + 15) structure (for example, Patent Documents 1 and 2) and steel cords with a 3 + 8 + 13 + 18 four-layer twist structure (Patent Documents 3 and 4) are widely used. ing.
  • construction vehicle tires are often subject to trauma as a result of heavy loads imposed on rough ground surfaces, whereas the cords used as reinforcements have a large diameter or are per unit area.
  • the cords used as reinforcements have a large diameter or are per unit area.
  • high strength steel In order to increase the tensile strength at break in the cord axis direction, such as increasing the tensile strength at break of the cord, or applying so-called high strength steel.
  • steel cords used as reinforcements for construction vehicle tires are required to have both tensile strength in the axial direction of the cord and strength in the shearing direction.
  • the belt layer is thick, the belt cord on the inner side is located outside the bend when it is bent by stepping on the protrusions, so that it is easy to enter the tensile force to reach the cutting elongation. Thinning is required.
  • an object of the present invention is to step on blunt and sharp protrusions without reducing the strength in the cord axis direction and without increasing the radial thickness, that is, without increasing the tire weight. It is an object of the present invention to provide a steel cord for reinforcing rubber articles with improved durability against so-called cut properties such as cuts and perforations, and a tire for construction vehicles to which the steel cord for reinforcing rubber articles is applied as a reinforcing material.
  • the present inventor has eagerly studied a steel cord having a four-layer twist structure, which conventionally has a disadvantage that the manufacturing facility becomes huge.
  • the present inventors have found that this can be done and have completed the present invention.
  • the steel cord for reinforcing rubber articles of the present invention is formed by twisting a plurality of sheath strands obtained by twisting a plurality of strands around one core strand obtained by twisting a plurality of strands.
  • the core strand has a four-layer twist structure, and the steel cord diameter is 5 mm or more.
  • the sheath strand preferably has a twisted structure of at least two layers in which a core strand and a sheath strand are twisted, and the number of sheath strands is preferably 6 to 10.
  • the pneumatic tire of the present invention has a carcass made of a ply with a radial arrangement cord extending in a toroid shape extending between a pair of left and right bead portions as a skeleton, and a belt disposed on the outer side in the tire radial direction of the crown region of the carcass
  • a pneumatic tire comprising a belt layer of six layers in which the belt is arranged by arranging the cords arranged side by side between the layers
  • the cords constituting the third belt layer and the fourth belt layer of the belt are the steel cords for reinforcing rubber articles according to the present invention.
  • a steel cord for reinforcing a rubber article that has improved durability against cutability without reducing the strength in the axial direction of the cord and without increasing the thickness in the radial direction, and the steel cord for reinforcing the rubber article It is possible to provide a tire for construction vehicles to which is applied as a reinforcing material.
  • FIG. 1 is a sectional view of a steel cord of Example 1.
  • FIG. It is steel cord sectional drawing of Example 2.
  • FIG. It is steel cord sectional drawing of the prior art example 2.
  • 6 is a sectional view of a steel cord of Example 3.
  • FIG. 6 is a sectional view of a steel cord of Example 4.
  • FIG. It is sectional drawing of the tire for construction vehicles of an example of this invention.
  • FIG. 1 In the steel cord of the preferred example of the present invention shown in FIG. 1, six sheath strands 2 are twisted around one core strand 1. A wrapping wire 3 is spirally wound around the outer periphery of the cord along the outer periphery of the cord.
  • the core strand 1 has a four-layer twist structure.
  • the core strand 1 has a four-layer twist structure, so that shear resistance and cut resistance against a shear force when a relatively sharp protrusion is stepped on can be obtained. It can be ensured and an increase in tire weight can be suppressed.
  • the core strand 1 is less than 4 layers, the amount of steel per unit cross-sectional area is small, so that it is difficult to obtain sufficient tensile strength, which is sufficient for bending tension input when a dull protrusion is stepped on. The strength is not exhibited, the cut resistance is lowered, and the shear resistance is also lowered.
  • the twisted structure is 3 + 9 + 15 + 21.
  • the sheath strand 2 consists of at least 2 layer twist structure which twisted the core strand and the sheath strand. In the illustrated example, it is a 3 + 9 + 15 three-layer twist structure.
  • the core strand 1 has a four-layer twist structure, the core strand diameter is increased, and the steel cord diameter is 5 mm or more.
  • the steel cord diameter is less than 5 mm, when the steel cord of the present invention is used as a reinforcing material for a tire, strength cannot be ensured, and improvement in cut resistance cannot be expected. Moreover, sufficient shear resistance cannot be obtained.
  • the steel cord diameter is preferably 5 to 8 mm from the viewpoints of ensuring the above effects satisfactorily and not increasing the thickness of the belt layer.
  • the number of sheath strands is preferably 6 to 10.
  • the number of sheath strands wound around the core strand is less than 6, it is difficult to obtain a good tensile strength with respect to the cord cross-sectional area.
  • the number of windings of the sheath strand is 11 or more, the sheath strand becomes thin.
  • the wire diameter constituting the sheath strand becomes extremely thin.
  • the strand which comprises a sheath strand destroys ahead, it becomes difficult to obtain sufficient cut resistance.
  • FIG. 2 shows another preferred embodiment of the steel cord of the present invention.
  • the core strand 1 has a four-layer twisted structure of 3 + 9 + 15 + 21.
  • the six sheath strands 2 twisted around the core strand 1 have a 3 + 9 + 15 three-layer twist structure.
  • the strand diameter of the strand which comprises a core strand is smaller than the strand diameter of the strand which comprises a sheath strand.
  • FIG. 3 further shows a steel cord of another preferred embodiment of the present invention.
  • the core strand 1 has a four-layer twisted structure of 3 + 9 + 15 + 21.
  • the ten sheath strands 2 twisted around the core strand 1 have a 3 + 9 + 15 three-layer twisted structure.
  • the core strand and the sheath strand are preferably in the same direction twisted structure in order to make line contact in the strand and avoid breakage due to stress concentration.
  • the present invention in order to ensure the strength of the rubber article, it is preferable to use a high tensile strength steel having a carbon content of 0.80 to 1.00% by mass for the wire used. Further, in order to suppress twisting of the cord and ensure factory workability, it is preferable to wrap the wrapping element wire 3 around the outer periphery of the cord.
  • the strands constituting each strand preferably have a strand diameter in the range of 0.20 to 0.60 mm. If the diameter of each strand is less than 0.20 mm, sufficient tensile strength as a steel cord cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 0.60 mm, when the cord is applied to a tire, This is not preferable because the surface strain of the strands of the steel cord increases and the fatigue resistance decreases. In addition, in order to improve productivity, it is preferable that the strand used by a core strand and a sheath strand is respectively the same wire diameter.
  • a construction vehicle tire shown in FIG. 7 can be preferably cited.
  • a carcass 21 formed of a steel cord ply extending in a radial direction between a pair of bead cores 20 and a cord arranged side by side on the outer side in the tire radial direction of the crown portion of the carcass 21 are crossed between stacked layers.
  • the third belt layer and the fourth belt layer prevent the tire from being damaged by a large cut.
  • the fifth belt layer and the sixth belt layer are sequentially laminated for the purpose of preventing corrosion due to small cuts.
  • the cords constituting the third belt layer 22A and the fourth belt layer 22B are the steel cords for reinforcing rubber articles according to the present invention. Thereby, it becomes possible to improve the cut resistance in the case of stepping on blunt and sharp protrusions without reducing the strength in the tire cord axial direction and without increasing the tire weight. .
  • Example 1 Conventional Examples 1 and 2 and Comparative Example
  • Various steel cords shown in Table 1 below were produced.
  • the cross-sectional structures perpendicular to the cord axis of these steel cords are shown in FIGS. 2 corresponds to Example 1
  • FIG. 3 corresponds to Example 2
  • FIG. 4 corresponds to Conventional Example 2
  • FIG. 5 corresponds to Example 3
  • the strand used for the steel cord is a high strength steel having a carbon content of 0.82% by mass. The following evaluation tests were conducted on these steel cords.
  • the test steel cord was evaluated for shear fracture resistance using a Charpy impact tester.
  • the steel cord of Conventional Example 1 is indicated as 100, and the index is displayed. The higher the number, the better the result.
  • test steel cord was applied as a reinforcing material for the third belt layer and the fourth belt layer of a 53R63 construction vehicle tire under the same size conditions, and the weight was measured.
  • the tire of Conventional Example 1 is shown as an index with 100 as the index. The smaller the number, the better the result.
  • the test steel cord was applied as a reinforcing material for the third belt layer and the fourth belt layer of a tire for a construction vehicle having a size of 53R63. Each tire was designed so that the weight of the steel cord was equal. Each tire is assembled in a standard rim of JATMA standard and mounted on a construction vehicle. After running for 1000 hours at an average vehicle speed of 40 km / h, each tire is applied to each layer to which a steel cord is applied in a portion corresponding to 1/5 in the circumferential direction. The number of cuts reached was counted. The obtained results are also shown in Table 1 below.

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Abstract

　コード軸方向の強力を低下させることなく、かつ径方向の厚みを増すことなく、カット性に対する耐久を向上させたゴム物品補強用スチールコード、およびこのゴム物品補強用スチールコードを補強材として適用した建設車両用タイヤを提供する。複数本の素線を撚り合わせた１本のコアストランド(１)の周りに、複数本の素線を撚り合わせた複数本のシースストランド(２)を撚り合わせてな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(１)が４層撚り構造からなり、かつスチールコード径が５ｍｍ以上である。また、本発明の空気入りタイヤは、カーカスのクラウン部のタイヤ径方向外側に並置配列されたコードを積層間で交差させて配置してなる６層のベルト層からなるベルトを有し、上記ゴム物品補強用スチールコードを第３ベルト層および第４ベルト層に適用したものである。

Description

ゴム物品補強用スチールコードおよび空気入りタイヤ
　本発明は、ゴム物品補強用スチールコードおよび空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、輸送車両または建造機械のような重車両に装着される重荷重用タイヤに好適に適用されるゴム物品補強用スチールコードおよび当該重荷重用タイヤに関する。
　建設車両用タイヤは大規模土木工事現場や鉱石採掘場で供用される大型ダンプカーなどに装着され、荒れた地表上で重い負荷の下に過酷な稼働条件が課される。すなわち、荒れ地走行を使命とする建設車両用タイヤは、路面からの入力が大きい上、元来重荷重が負荷されるため、そのカーカスやベルトなどの各補強層に使用するスチールコードには高い引張り強さ（切断荷重）が要求される。
　そのため、これら補強層には複数本の素線を撚り合わせた１本のコアストランドの周りに、複数本の素線を撚り合わせたシースストランド数本を撚り合わせてなる、例えば、７×（３＋９）構造や７×（３＋９＋１５）構造などの、いわゆる複撚り構造のスチールコード（例えば、特許文献１、２）や、３＋８＋１３＋１８の４層撚り構造のスチールコード（特許文献３、４）が広く用いられている。
　また、建設車両用タイヤは、荒れた地表面に対し重い負荷が課せられる結果として、外傷を受ける機会が多く、これに対し補強材としてのコードには太い径のものを用いるか、単位面積当たりのコード引張り破断強力を高くする、いわゆる高抗張力鋼を適用するなど、コード軸方向の引張り破断強度を高くする対応がなされている。
特開２０００－１９２３７９号公報 特開２００２－３０５８６号公報 特開平０４－１８１８２号公報 特開平０４－１８１８３号公報
　しかしながら、これまでの重荷重用タイヤの補強材としてのスチールコードは、次のような状況下において、必ずしも満足の得られるものではなかった。即ち、荒地走行を強いられる重荷重用タイヤのベルト層、特にインナー側に最も近いベルト層は比較的鈍的な突起物を踏んだ場合、大きく曲げられ、補強用スチールコードはコード軸方向引張り入力で先行的にコード破断をきたすことが多く見られた。一方、比較的鋭的な突起物を踏んだ場合には、局所的に曲げられ、突起物からのせん断力により、特にトレッド側に最も近いベルト補強層より、やはりコード破断をきたすことが多く見られた。
　このようなことから、建設車両用タイヤに補強材として適用するスチールコードには、コードの軸方向の引張り強さと、せん断方向の強さの両方が求められている。また、ベルト層が厚い場合、突起物を踏んで曲げられる時、インナー側のベルトコードは曲げの外側に位置するので、切断伸度に至る引張り入力が容易に入り易くなるため、ベルト層をできるだけ薄くすることが求められている。
　そこで、本発明の目的は、コード軸方向の強力を低下させることなく、かつ径方向の厚みを増すことなく、すなわち、タイヤ重量を増加させることなく、鈍的および鋭的な突起物を踏んだ場合に、切り目および穿孔などいわゆるカット性に対する耐久を向上させたゴム物品補強用スチールコード、およびこのゴム物品補強用スチールコードを補強材として適用した建設車両用タイヤを提供することにある。
　本発明者は、上記課題を解決するために、従来は、製造設備が巨大化してしまうという短所を有していた４層撚り構造のスチールコードについて鋭意検討した結果、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スチールコードは、複数本の素線を撚り合わせた１本のコアストランドの周りに、複数本の素線を撚り合わせた複数本のシースストランドを撚り合わせてな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が４層撚り構造からなり、かつ、スチールコード径が５ｍｍ以上であることを特徴とするものである。
　本発明においては、前記シースストランドがコア素線とシース素線とを撚り合わせた少なくとも２層撚り構造からなることが好ましく、また、前記シースストランドの本数が６～１０本であることが好ましい。
　また、本発明の空気入りタイヤは、左右一対のビード部間に跨ってトロイド状に延びるラジアル配列コードによるプライから成るカーカスを骨格とし、該カーカスのクラウン領域のタイヤ径方向外側に配置されたベルトを有し、該ベルトが、並置配列されたコードを積層間で交差させて配置してなる６層のベルト層からなる空気入りタイヤにおいて、
　前記ベルトの第３ベルト層および第４ベルト層を構成するコードが、本発明のゴム物品補強用スチールコードであることを特徴とするものである。
　本発明によれば、コード軸方向の強力を低下させることなく、かつ径方向の厚みを増すことなく、カット性に対する耐久を向上させたゴム物品補強用スチールコード、およびこのゴム物品補強用スチールコードを補強材として適用した建設車両用タイヤを提供することができる。
本発明のスチールコード断面図である。 実施例１のスチールコード断面図である。 実施例２のスチールコード断面図である。 従来例２のスチールコード断面図である。 実施例３のスチールコード断面図である。 実施例４のスチールコード断面図である。 本発明の一例の建設車両用タイヤの断面図である。
　以下、本発明の実施の形態につき具体的に説明する。
　図１に示す本発明の好適例のスチールコードでは、１本のコアストランド１の周りに、６本のシースストランド２が撚り合わさっている。また、このコードの外周にはラッピング素線３がコード外周に沿って螺旋状に巻回されている。
　本発明においては、コアストランド１は４層撚り構造からなることが肝要である。本発明のコードを補強材としてタイヤに適用した際、コアストランド１を４層撚り構造とすることで、比較的鋭的な突起物を踏んだ際のせん断力に対する耐せん断性と耐カット性を確保することができ、かつ、タイヤ重量増加を抑制することができる。コアストランド１が４層未満である場合、単位断面積当たりのスチール量が少なくなるため、十分な引張り強力が得難くなり、鈍的な突起物を踏んだ場合の曲げ引張り入力に対して十分な強力を発揮せず、耐カット性が低下してしまうとともに、耐せん断性も低下してしまう。一方、コアストランド１が４層を超えると、タイヤ重量が増加してしまう。図示例では、３＋９＋１５＋２１の撚り構造である。また、本発明においては、シースストランド２はコア素線とシース素線とを撚り合わせた少なくとも２層撚り構造からなることが好ましい。図示例では、３＋９＋１５の３層撚り構造である。
　また、本発明においては、コアストランド１を４層撚り構造とし、コアストランド径を大きくして、スチールコード径を５ｍｍ以上とすることも肝要である。スチールコード径が５ｍｍ未満であると、本発明のスチールコードをタイヤの補強材として用いた場合、強度を確保することができず、耐カット性の向上が望めない。また、耐せん断性も十分に得ることができない。上記効果を良好に確保し、かつ、ベルト層の厚みを増加させないという観点から、スチールコード径は、５～８ｍｍであることが好ましい。
　本発明においては、シースストランドの本数が６～１０本であることが好ましい。コアストランドの周りのシースストランド巻き付け本数が６本未満の場合、コード断面積に対して良好な引張り強力が得難くなる。一方、シースストランドの巻き付け本数が１１本以上の場合シースストランドが細くなり、結果として、シースストランドを構成する素線径が極端に細くなるため、鈍的な突起物を踏んだ場合の曲げ引張り入力で、シースストランドを構成する素線が先行破壊するため、十分な耐カット性を得難くなる。
　図２に本発明の他の好適例のスチールコードを示す。このスチールコードでは、コアストランド１が３＋９＋１５＋２１の４層撚り構造を有する。また、このコアストランド１の周りに撚り合わされた６本のシースストランド２は、３＋９＋１５の３層撚り構造を有する。図示例においては、コアストランドを構成する素線の素線径が、シースストランドを構成する素線の素線径よりも小さい。
　図３に、更に本発明の他の好適例のスチールコードを示す。このスチールコードでは、コアストランド１が３＋９＋１５＋２１の４層撚り構造を有する。また、このコアストランド１の周りに撚り合わされた１０本のシースストランド２は、３＋９＋１５の３層撚り構造を有する。
　また、本発明においては、コアストランドとシースストランドは、それぞれストランド内で線接触し応力集中による破断を避けるため、同方向撚り構造が好ましい。
　さらに、本発明においては、ゴム物品の強度を確保するために、使用する素線には炭素含有量は０．８０～１．００質量％の高抗張力鋼を用いることが好ましい。また、コードの捻じれを抑制し、工場作業性などを確保するためには、コードの外周にラッピング素線３を巻き付けることが好ましい。
　さらにまた、各ストランドを構成する素線は、素線径が０．２０～０．６０ｍｍの範囲にあることが好ましい。各素線の径が０．２０ｍｍ未満では、スチールコードとして十分な引張り強さが得られず、一方、０．６０ｍｍを超えると、当該コードをタイヤに適用した場合に、タイヤ接地面内でのスチールコードの素線の表面歪みが増加して耐疲労性が低下するため、好ましくない。なお、生産性を高めるために、コアストランド、シースストランドで使用する素線はそれぞれ同一線径であることが好ましい。
　本発明のスチールコードをベルトの補強材として適用する本発明のタイヤとして、例えば、図７に示す建設車両用タイヤを好適に挙げることができる。この建設車両用タイヤは、１対のビードコア２０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カーカス２１と、このカーカス２１のクラウン部のタイヤ径方向外側に並置配列されたコードを積層間で交差させて配置してなる６層のベルト層からなるベルト２２と、このベルト２２のタイヤ径方向外側に配置したトレッド２３とを具備する。
　ここで、６層からなるベルトの第１ベルト層、第２ベルト層はタイヤの径方向へ拡張を防止することを目的として、第３ベルト層、第４ベルト層は大きなカットによるタイヤの破壊防止を目的として、第５ベルト層、第６ベルト層は小さなカットによる腐食防止を目的として順次積層して設けられる。
　本発明のタイヤにおいては、かかるベルト２２を構成するベルト層のうち、第３ベルト層２２Ａおよび第４ベルト層２２Ｂを構成するコードが、本発明のゴム物品補強用スチールコードである。これにより、このタイヤコード軸方向の強力を低下させることなく、かつ、タイヤ重量を増加させることなく、鈍的および鋭的な突起物を踏んだ場合における耐カット性を向上させることが可能となる。
　以下、本発明を実施例に基づき説明する。
（実施例１～４、従来例１，２および比較例）
　下記の表１に示す種々のスチールコードを製作した。これらスチールコードのコード軸に直交する断面構造について図２～６に夫々示す。図２は実施例１、図３は実施例２、図４は従来例２、図５は実施例３、図６は実施例４に夫々対応する。尚、スチールコードに使用した素線は炭素含有量０．８２質量％の高抗張力鋼である。これらのスチールコードにつき以下の評価試験をおこなった。
（耐せん断性）
　供試スチールコードについてシャルピー衝撃試験機を用い、耐せん断破壊性を評価した。従来例１のスチールコードを１００として指数表示した。数値が大なる程、結果が良好である。
（タイヤ重量）
　供試スチールコードをサイズを同じ条件下で５３Ｒ６３の建設車両用タイヤの第３ベルト層および第４ベルト層の補強材として適用し、重量測定を行った。従来例１のタイヤを１００として指数表示した。数値が小なる程、結果が良好である。
（カット受傷数）
　供試スチールコードをサイズを５３Ｒ６３の建設車両用タイヤの第３ベルト層および第４ベルト層の補強材として適用した。なお、各タイヤはスチールコードの重量が同等となるように設計した。各タイヤを、ＪＡＴＭＡ規格の標準リムに組み込み建設車両に装着して平均車両速度４０ｋｍ／ｈで１０００時間走行後に、各タイヤの周方向の１／５相当の部分において、スチールコードを適用した各層に達したカット個数を数えた。得られた結果を下記の表１に併記する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　上記表１の評価結果から、実施例１～４において、いずれもタイヤ重量の増加を招くことなく耐せん断性が向上し、かつカット箇所数が減少していることがわかる。
　１　コアストランド
　２　シースストランド
　３　ラッピング素線
　２０　ビードコア
　２１　カーカス
　２２　ベルト
　２２Ａ　第３ベルト層
　２２Ｂ　第４ベルト層
　２３　トレッド

Claims (4)

  1. 　複数本の素線を撚り合わせた１本のコアストランドの周りに、複数本の素線を撚り合わせた複数本のシースストランドを撚り合わせてな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が４層撚り構造からなり、かつ、スチールコード径が５ｍｍ以上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がコア素線とシース素線とを撚り合わせた少なくとも２層撚り構造からなる請求項１記載のゴム物品補強用スチールコード。
  3. 　前記シースストランドの本数が６～１０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。
  4. 　左右一対のビード部間に跨ってトロイド状に延びるラジアル配列コードによるプライから成るカーカスを骨格とし、該カーカスのクラウン領域のタイヤ径方向外側に配置されたベルトを有し、該ベルトが、並置配列されたコードを積層間で交差させて配置してなる６層のベルト層からなる空気入りタイヤにおいて、
    　前記ベルトの第３ベルト層および第４ベルト層を構成するコードが、請求項１記載のゴム物品補強用スチールコードであることを特徴とする空気入りタイヤ。
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