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技術 コード・ゴム複合体及び空気入りタイヤ

出願人 住友ゴム工業株式会社
発明者 藤澤浩二
出願日 2016年8月1日 (4年10ヶ月経過) 出願番号 2016-151449
公開日 2018年2月8日 (3年4ヶ月経過) 公開番号 2018-020607
状態 特許登録済
技術分野 プラスチック等の特殊発泡成形、タイヤ成形 タイヤ一般
主要キーワード 合計本数 共通仕様 老化状態 変形モード 半加硫 黄銅メッキ 界面部分 複素弾性率
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年2月8日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

解決手段

複数本のスチールコード14が、その長手方向を揃えて配列されたコード配列体12と、コード配列体12を被覆する未加硫のトッピングゴム13とを含むコード・ゴム複合体11である。下記式(1)で定義されるコード配列体12の単位長手方向当たりのスチールコード14の表面積パラメータSが60(mm)以上であり、トッピングゴム13は、加硫時の複素弾性率E*が5MPa以上を示すゴム組成物3Gからなる。 S=D×π×E …(1) ここで、符号は以下の通りである。 D:スチールコードの外径(mm) π:円周率E:コード・ゴム複合体のスチールコードの長手方向と直交する向きの幅5cm当たりのスチールコードの打ち込み本数

概要

背景

イヤを含むゴム製品は、補強用のコード・ゴム複合体が用いられることがある(例えば、下記特許文献1参照)。コード・ゴム複合体は、複数本スチールコードが配列されたコード配列体と、コード配列体を被覆する未加硫トッピングゴムとを含んでいる。これらは、例えば、プライと呼ばれ、タイヤのカーカスベルトの材料として組み込まれる。また、コード・ゴム複合体は、加硫工程を経て、トッピングゴムが加硫ゴムとなり、スチールコードと接着されて一体化する。ゴム製品の耐久性を向上させるためには、スチールコードとトッピングゴムとの剥離を防ぐことが重要である。

概要

スチールコードとトッピングゴムとの接着性を向上させる。複数本のスチールコード14が、その長手方向を揃えて配列されたコード配列体12と、コード配列体12を被覆する未加硫のトッピングゴム13とを含むコード・ゴム複合体11である。下記式(1)で定義されるコード配列体12の単位長手方向当たりのスチールコード14の表面積パラメータSが60(mm)以上であり、トッピングゴム13は、加硫時の複素弾性率E*が5MPa以上を示すゴム組成物3Gからなる。 S=D×π×E …(1) ここで、符号は以下の通りである。 D:スチールコードの外径(mm) π:円周率E:コード・ゴム複合体のスチールコードの長手方向と直交する向きの幅5cm当たりのスチールコードの打ち込み本数

目的

このため、従来から、スチールコードとトッピングゴムとの接着性を向上させることが望まれていた

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

複数本スチールコードが、その長手方向を揃えて配列されたコード配列体と、前記コード配列体を被覆する未加硫トッピングゴムとを含むコード・ゴム複合体であって、下記式(1)で定義される前記コード配列体の単位長手方向当たりのスチールコードの表面積パラメータSが60(mm)以上であり、前記トッピングゴムは、加硫時の複素弾性率E*が5MPa以上を示すゴム組成物からなることを特徴とするコード・ゴム複合体。S=D×π×E…(1)ここで、符号は以下の通りである。D:スチールコードの外径(mm)π:円周率E:コード・ゴム複合体のスチールコードの長手方向と直交する向きの幅5cm当たりのスチールコードの打ち込み本数

請求項2

前記スチールコードは、撚り合わされた複数のフィラメントを含む請求項1記載のコード・ゴム複合体。

請求項3

請求項1又は2記載のコード・ゴム複合体をタイヤ構成部材として含むことを特徴とする空気入りタイヤ

技術分野

0001

本発明は、複数本スチールコードトッピングゴム被覆されたコード・ゴム複合体及び空気入りタイヤに関する。

背景技術

0002

イヤを含むゴム製品は、補強用のコード・ゴム複合体が用いられることがある(例えば、下記特許文献1参照)。コード・ゴム複合体は、複数本のスチールコードが配列されたコード配列体と、コード配列体を被覆する未加硫のトッピングゴムとを含んでいる。これらは、例えば、プライと呼ばれ、タイヤのカーカスベルトの材料として組み込まれる。また、コード・ゴム複合体は、加硫工程を経て、トッピングゴムが加硫ゴムとなり、スチールコードと接着されて一体化する。ゴム製品の耐久性を向上させるためには、スチールコードとトッピングゴムとの剥離を防ぐことが重要である。

先行技術

0003

特開2011−126338号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、スチールコードは、有機繊維コードに比べると、ゴムとの接着性に劣る。このため、従来から、スチールコードとトッピングゴムとの接着性を向上させることが望まれていた。

0005

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、スチールコードとトッピングゴムとの接着性を向上させることができるコード・ゴム複合体及び空気入りタイヤを提供することを主たる目的としている。

課題を解決するための手段

0006

本発明は、複数本のスチールコードが、その長手方向を揃えて配列されたコード配列体と、前記コード配列体を被覆する未加硫のトッピングゴムとを含むコード・ゴム複合体であって、
下記式(1)で定義される前記コード配列体の単位長手方向当たりのスチールコードの表面積パラメータSが60(mm)以上であり、
前記トッピングゴムは、加硫時の複素弾性率E*が5MPa以上を示すゴム組成物からなることを特徴とする。
S=D×π×E …(1)
ここで、符号は以下の通りである。
D:スチールコードの外径(mm)
π:円周率
E:コード・ゴム複合体のスチールコードの長手方向と直交する向きの幅5cm当たりのスチールコードの打ち込み本数

0007

本発明に係る前記コード・ゴム複合体において、前記スチールコードは、撚り合わされた複数のフィラメントを含むのが望ましい。

0008

本発明は、請求項1又は2記載のコード・ゴム複合体をタイヤ構成部材として含むことを特徴とする。

発明の効果

0009

本願の第1発明のコード・ゴム複合体は、下記式(1)で定義されるコード配列体の単位長手方向当たりのスチールコードの表面積パラメータSが60(mm)以上に設定される。これにより、本願の第1発明のコード・ゴム複合体は、スチールコードとトッピングゴムとの接触面積を大きくできるため、スチールコードとトッピングゴムとの接着性を向上しうる。
S=D×π×E …(1)
ここで、符号は以下の通りである。
D:スチールコードの外径(mm)
π:円周率
E:コード・ゴム複合体のスチールコードの長手方向と直交する向きの幅5cm当たりのスチールコードの打ち込み本数

0010

トッピングゴムは、加硫時の複素弾性率E*が5MPa以上を示すゴム組成物からなる。これにより、トッピングゴムは、加硫工程後において、スチールコードとの剛性差を小さくすることができる。これにより、本願の第1発明のコード・ゴム複合体は、スチールコードとトッピングゴムとの界面部分で生じがちな応力集中を低減することができ、スチールコードとトッピングゴムとの接着性を向上しうる。

0011

このように、本願の第1発明のコード・ゴム複合体は、上記式(1)で定義されるスチールコードの表面積パラメータS、及び、トッピングゴムの加硫時の複素弾性率E*が上記範囲に限定されることにより、スチールコードとトッピングゴムとの接着性を大幅に向上しうる。

0012

本願の第2発明の空気入りタイヤは、本願の第1発明のコード・ゴム複合体を、タイヤ構成部材として含んでいる。このような本願の第2発明の空気入りタイヤは、コード・ゴム複合体を構成するスチールコードとトッピングゴムとの剥離を防ぐことができるため、耐久性を向上させることができる。

図面の簡単な説明

0013

本発明のコード・ゴム複合体を含むタイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図である。
コード・ゴム複合体の一例を示す部分斜視図である。
図2の部分断面図である。
層撚り構造のスチールコードを含んだコード・ゴム複合体の断面図である。

0014

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
本発明のコード・ゴム複合体は、例えば、タイヤを含むゴム製品に用いられる。本実施形態のコード・ゴム複合体は、空気入りタイヤ(以下、単に「タイヤ」ということがある。)に用いられる場合が例示される。図1は、本発明のコード・ゴム複合体を含んだタイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図である。

0015

本実施形態のタイヤ1は、乗用車用ラジアルタイヤである場合が例示される。なお、タイヤ1は、乗用車用のラジアルタイヤに限定されるわけではなく、例えば、重荷重用タイヤ自動二輪車用タイヤ等、種々のタイヤとして構成されてもよい。

0016

タイヤ1は、複数のタイヤ構成部材2から構成されている。タイヤ構成部材2としては、カーカス3、ベルト層4、トレッドゴム5a、サイドウォールゴム5b、ビードゴム5c、ビードコア6、及び、ビードエーペックスゴム7が含まれている。

0017

カーカス3は、少なくとも1枚、本実施形態では1枚のカーカスプライ3Aにより構成されている。カーカスプライ3Aは、一対のビード部1c、1c間を跨ってのびている。カーカスプライ3Aは、トレッド部1aからサイドウォール部1bを経てビード部1cのビードコア6に至る本体部3aと、この本体部3aに連なりビードコア6の廻りタイヤ軸方向内側から外側に折り返された折返し部3bとを含んでいる。

0018

カーカスプライ3Aの本体部3aと折返し部3bとの間には、ビードコア6からタイヤ半径方向外側にのびるビードエーペックスゴム7が配されている。カーカスプライ3Aは、例えば、タイヤ赤道Cに対して80〜90度の角度で配列されたカーカスコード(図示省略)が設けられている。

0019

ベルト層4は、タイヤ半径方向内、外2枚のベルトプライ4A、4Bによって構成されている。ベルトプライ4A、4Bは、ベルトコード(図示省略)が、タイヤ周方向に対して、例えば10〜35度の角度で傾けて配列されている。ベルトプライ4A、4Bは、ベルトコードが互いに交差する向きに重ね合わされている。

0020

本実施形態のコード・ゴム複合体は、これらのタイヤ構成部材2のうち、少なくとも一つのタイヤ構成部材2として、タイヤ1に含まれている。本実施形態のコード・ゴム複合体は、ベルトプライ4A、4Bとして、タイヤ1に含まれる場合が例示される。

0021

図2は、コード・ゴム複合体の一例を示す部分斜視図である。図3図2の部分断面図である。本実施形態のコード・ゴム複合体11は、コード配列体12と、トッピングゴム13とを含んで構成されている。

0022

本実施形態のコード・ゴム複合体11は、シート状に形成されている。コード・ゴム複合体11の厚さW1は、0.5〜3.5mmに設定されている。コード配列体12は、複数本のスチールコード14が、その長手方向を揃えて配列されている。本実施形態の各スチールコード14は、長手方向の長さ(図示省略)が同一に設定されている。また、トッピングゴム13は、タイヤ1(図2に示す)が加硫成形される前の生タイヤ(図示省略)において、未加硫のゴムによって構成されている。トッピングゴム13は、コード配列体12を被覆している。本明細書において「未加硫」とは、完全な加硫に至っていない全ての態様が含まれる。従って、いわゆる半加硫の状態は、この「未加硫」に含まれる。

0023

本実施形態のコード・ゴム複合体11は、図1に示したベルトプライ4A、4Bとして、他のタイヤ構成部材2とともに、未加硫の生タイヤ(図示省略)の形成に用いられる。そして、図2に示したコード・ゴム複合体11は、生タイヤを加硫成形する加硫工程を経て、トッピングゴム13が加硫ゴムとなり、スチールコード14と接着されて一体化する。これにより、コード・ゴム複合体11は、図1に示したタイヤ1のベルトプライ4A、4Bとして形成される。

0024

図2及び図3に示されるように、本実施形態のコード・ゴム複合体11は、 下記式(1)で定義されるコード配列体12の単位長手方向当たりのスチールコード14の表面積パラメータ(以下、単に、「表面積パラメータ」ということがある。)Sが、60(mm)以上に限定される。
S=D×π×E …(1)
ここで、符号は以下の通りである。
D:スチールコードの外径(mm)
π:円周率
E:コード・ゴム複合体のスチールコードの長手方向と直交する向きの幅5cm当たりのスチールコードの打ち込み本数(本/5cm)

0025

外径Dは、JIS G3510の「スチールタイヤコード試験方法」に準拠して測定されたスチールコード14の外径である。なお、各スチールコード14の外径Dがそれぞれ異なる場合、外径Dは、コード・ゴム複合体11のスチールコード14の長手方向と直交する向きの幅5cm(以下、単に「コード・ゴム複合体11の幅5cm」ということがある。)に配置されるスチールコード14の外径Dの平均値として特定される。

0026

上記式(1)において、D×πは、スチールコード14の外周14oの長さ(mm)を示すものである。また、打ち込み本数Eは、コード・ゴム複合体11の幅5cmに配置されるスチールコード14の合計本数である。従って、外周の長さ(D×π)に打ち込み本数Eを乗じた表面積パラメータSは、コード・ゴム複合体11の幅5cm当たりに配置されるスチールコード14の外周長さの合計を示している。

0027

ところで、各スチールコード14の外周面14sの表面積は、外周の長さ(D×π)に、長手方向の長さ(図示省略)を乗じることで求めることができる。しかしながら、本実施形態の各スチールコード14は、長手方向の長さ(図示省略)が同一に設定されている。このため、上記式(1)の表面積パラメータSは、スチールコード14の長手方向の長さが乗じられなくても、コード配列体12の単位長手方向当たりのスチールコード14の表面積の大きさを示すパラメータとして扱うことができる。

0028

本実施形態のコード・ゴム複合体11は、表面積パラメータSが60(mm)以上に限定されている。このため、コード・ゴム複合体11は、コード配列体12のスチールコード14と、トッピングゴム13との接触面積を大きくすることができる。従って、コード・ゴム複合体11は、スチールコード14とトッピングゴム13との接着性を向上しうる。

0029

スチールコード14とトッピングゴム13との接着性を効果的に向上させるために、表面積パラメータSは、より好ましくは70(mm)以上であり、さらに好ましくは80(mm)以上である。なお、表面積パラメータSが大きすぎても、コード・ゴム複合体11の重量が大きくなり、タイヤ1の転がり抵抗性能が悪化するおそれがある。このため、表面積パラメータSは、好ましくは400(mm)以下であり、さらに好ましくは300(mm)以下である。

0030

本実施形態のスチールコード14は、1本のフィラメント15で構成されてもよいが、撚り合わされた複数のフィラメント15を含んで構成されるのが望ましい。このようスチールコード14は、フィラメント15、15間に、トッピングゴム13を浸入させることができる凹部を形成できるため、スチールコード14とトッピングゴム13との接着性をさらに向上しうる。

0031

本実施形態のスチールコード14の撚り構造としては、N本(本実施形態では、2本)のフィラメント15を一回撚り合わせる単撚り(1×N)である場合が例示される。単撚りのフィラメントの本数Nについては、適宜設定することができる。フィラメント15の本数が少ないと、フィラメント15間に隙間を形成することができず、スチールコード14とトッピングゴム13との接着性を十分に向上できないおそれがある。逆に、フィラメントの本数Nが多いと、スチールコード14の外径Dが過度に大きくなるおそれがある。このような観点より、フィラメント15の本数は、2〜10本に設定されるのが望ましい。

0032

スチールコード14の他の撚り構造としては、N本のコアに、M本のシースを層状に巻き付けた層撚り(N+M)であってもよい。図4は、層撚り構造のスチールコード14を含むコード・ゴム複合体11の断面図である。

0033

層撚り構造のスチールコード14は、単撚り構造のスチールコード14に比べて、フィラメント15間に、トッピングゴム13を浸入させうる凹部や隙間を多く形成できる。このため、層撚り構造は、単撚り構造に比べて、スチールコード14と、トッピングゴム13との接着性を向上しうる。コア17のフィラメント15の本数N、及び、シース18のフィラメント15の本数Mについては、適宜設定することができる。コアのフィラメントの本数N、及び、シースの本数Mは、単撚りのフィラメントの本数Nと同様に、2〜10本に設定されるのが望ましい。

0034

フィラメント15の外周面15oには、メッキ層(図示省略)が設けられてもよい。メッキ層は、例えば、黄銅メッキ青銅メッキ等によって形成されうる。このようなメッキ層は、スチールコード14とトッピングゴム13との接着性を向上させることができる。

0035

トッピングゴム13は、加硫時の複素弾性率E*が5MPa以上を示すゴム組成物13Gから構成されている。このようなゴム組成物13Gは、ゴム組成物13Gを構成する材料の配合量が適宜調整されることで作成されうる。また、本明細書において、複素弾性率E*は、JIS−K6394の規定に準拠して、次に示される条件で(株)岩本製作所製の粘弾性スペクトロメータを用いて測定した値である。
初期歪:10%
振幅:±2%
周波数:10Hz
変形モード:引張
温度:30℃

0036

このようなトッピングゴム13は、加硫工程後において、スチールコード14との剛性差を小さくすることができる。これにより、本実施形態のコード・ゴム複合体11は、スチールコード14とトッピングゴム13との界面部分16で生じがちな応力集中を低減することができるため、スチールコード14とトッピングゴム13との接着性を向上しうる。

0037

スチールコード14とトッピングゴム13との接着性を効果的に向上させるために、トッピングゴム13の加硫時の複素弾性率E*は、より好ましくは5.5MPa以上であり、さらに好ましくは6MPa以上である。なお、トッピングゴム13の加硫時の複素弾性率E*が大きすぎても、トッピングゴム13の粘度が過度に高くなり、生産性が低下するおそれがある。このため、トッピングゴム13の加硫時の複素弾性率E*は、好ましくは25MPa以下、さらに好ましくは20MPa以下が望ましい。

0038

このように、本実施形態のコード・ゴム複合体11は、スチールコード14の表面積パラメータSが60(mm)以上、及び、トッピングゴム13の加硫時の複素弾性率E*が5MPa以上に限定されるため、スチールコード14とトッピングゴム13との接触面積を高めつつ、スチールコード14とトッピングゴム13との界面部分16で生じがちな応力集中を低減することができる。従って、本実施形態のコード・ゴム複合体11は、スチールコード14とトッピングゴム13との接着性を大幅に向上させることができる。

0039

本実施形態のコード・ゴム複合体11がベルトプライ4A、4Bとして含まれるタイヤ1(図1に示す)は、スチールコード14とトッピングゴム13との剥離を、長期間に亘って防ぐことができる。従って、タイヤ1は、例えば、トレッド部1a(図1に示す)のセパレーション等の損傷を効果的に防ぐことができるため、耐久性を向上させることができる。

0040

図1に示されるように、本実施形態のコード・ゴム複合体11は、ベルトプライ4A、4Bとして、タイヤ1に含まれたが、このような態様に限定されない。例えば、コード・ゴム複合体11は、カーカスプライ3Aや、他の補強プライ(図示省略)として、タイヤ1に含まれても良い。このようなタイヤ1は、スチールコード14とトッピングゴム13との剥離を防ぐことができるため、耐久性を向上させることができる。また、コード・ゴム複合体11は、タイヤ以外のゴム製品に用いられてもよい。

0041

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

0042

図2に示す基本構造を有し、かつ、表1に示す仕様に基づいて、コード・ゴム複合体が作成された(実施例1、2、及び比較例1〜4)。各コード・ゴム複合体は、ベルトプライとして未加硫の生タイヤの形成に用いられた。そして、生タイヤが加硫成形されることで、図1に示す基本構造を有するタイヤが製造された。そして、各タイヤに含まれるコード・ゴム複合体について、スチールコードとトッピングゴムとの接着性が評価された。共通仕様は次の通りである。
タイヤサイズ:185/70R14
スチールコード:
構成:単撚り(1×2)
外径:0.59mm
フィラメントの外径:0.295mm
テスト方法は、次の通りである。

0043

初期状態の接着性>
JISK6256−1に準拠して、製造後の各タイヤから取り出したベルトプライを、引張試験機により50mm/分の引張速度で引っ張り、スチールコードの被覆率が求められた。数値が大きいほど、スチールコードとトッピングゴムとの接着性が良好である。

0044

老化状態の接着性>
70℃及び相対湿度95%の環境下で、製造後の各タイヤを10日間放置して老化させた。そして、JISK6256−1に準拠して、老化後の各タイヤから取り出したベルトプライを、引張試験機により50mm/分の引張速度で引っ張り、スチールコードの被覆率が求められた。数値が大きいほど、スチールコードとトッピングゴムとの接着性が良好である。
テストの結果を表1に示す

0045

実施例

0046

テストの結果、実施例1、2のコード・ゴム複合体は、比較例1〜4のコード・ゴム複合体に比べて、初期状態及び老化状態の双方において、スチールコードとトッピングゴムとの接着性が良好であることが確認できた。従って、実施例1、2のコード・ゴム複合体をベルトプライとして含むタイヤは、スチールコードとトッピングゴムとの剥離を長期間に亘って防ぐことができるため、耐久性を向上しうることが確認できた。

0047

11 コード・ゴム複合体
12コード配列体
13トッピングゴム
14 スチールコード

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