JP2010143390A

JP2010143390A - 空気入りラジアルタイヤ

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Publication number: JP2010143390A
Application number: JP2008322538A
Authority: JP
Inventors: Tatsuhiro Nishino; 達弘西野
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2008-12-18
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2010-07-01
Anticipated expiration: 2028-12-18
Also published as: JP5345378B2

Abstract

【課題】低コスト化や軽量化を図りながら、操縦安定性と高速耐久性を向上させた空気入りラジアルタイヤを提供する。
【解決手段】トレッド部２におけるカーカス層６の外周側に、コードをタイヤ周方向に対して傾斜配列したベルト層７と、前記ベルト層の外周側においてコードをタイヤ周方向に沿って配列したベルト補強層８とを備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、前記ベルト補強層を構成するコードとして、ポリオレフィンケトンフィラメントを束ねてなる公称繊度が１０００〜２０００ｄｔｅｘのヤーンを、長さ１０ｃｍ当たりの撚り数をＴ、公称繊度をＤとして、Ｔ（Ｄ／１．３０）^1/2で定義される撚り係数Ｋが１０００〜３０００になるように撚って形成された片撚り構造のポリオレフィンケトン繊維コードを用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気入りラジアルタイヤに関するものである。

一般に、ラジアルタイヤは、カーカス層の外周側に、スチールコードをタイヤ周方向に対して傾斜配列した少なくとも２枚のベルト層を設けてなる。自動車の技術革新に伴って、タイヤの使用速度も高速化する中、タイヤの高速耐久性を向上することが求められている。そのため、走行中のタイヤ形状を保持し、特に高速走行時の遠心力によるトレッド部の径方向外方への変形を抑制するために、ベルト層の外周側に、化学繊維コードをタイヤ周方向に実質的に平行に配列してなるキャッププライやエッジプライ等のベルト補強層を設けることが提案されている（下記特許文献１，２参照）。

従来、上記化学繊維コードとしては、ナイロン繊維やポリエステル繊維が用いられているが、ベルト補強層による締め付け力を高めるために、化学繊維コードとしてモジュラスの高いポリオレフィンケトン繊維からなるコードを用いることが提案されている（下記特許文献３参照）。
特開２００２−１５４３０４号公報特開２００８−１１６８号公報特開２０００−８５３１５号公報

ベルト補強層には、従来、下撚りを施した有機繊維の素線の束（所謂ストランド）の複数本を、更に上撚りによって撚り合わせた双撚り構造の有機繊維コードが主として使用されている。しかしながら、双撚り構造では、下撚りと上撚りとの撚り方向が互いに逆のため、形態保持性は良好であるものの、撚り工程が多く、製造コストが高くなる。また、コード直径が太くなるなど、コード重量の増加を招き、ベルト補強層のプライ厚さを増大させるなど、タイヤ重量の増加の原因ともなっている。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、低コスト化や軽量化を図りながら、操縦安定性と高速耐久性を向上させた空気入りラジアルタイヤを提供することを目的とする。

本発明者は、以上に鑑み、ベルト補強層に片撚り構造のポリオレフィンケトン繊維コードを用いることに着目し、更に検討を重ねた結果、その撚り係数と繊度を所定範囲に設定することで、上記課題が解決できることを見い出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明に係る空気入りラジアルタイヤは、トレッド部におけるカーカス層の外周側に、コードをタイヤ周方向に対して傾斜配列したベルト層と、前記ベルト層の外周側においてコードをタイヤ周方向に沿って配列したベルト補強層とを備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、前記ベルト補強層を構成する前記コードが、ポリオレフィンケトンフィラメントを束ねてなる公称繊度が１０００〜２０００ｄｔｅｘのヤーンを、長さ１０ｃｍ当たりの撚り数をＴ、公称繊度をＤとして、Ｔ（Ｄ／１．３０）^1/2で定義される撚り係数Ｋが１０００〜３０００になるように撚って形成された片撚り構造のポリオレフィンケトン繊維コードからなることを特徴とする。

本発明によれば、特定の繊度と撚り係数を持つ片撚り構造のポリオレフィンケトン繊維コードを、タイヤ周方向に沿って配列するベルト補強層に用いたことにより、低コスト化や軽量化を図りながら、操縦安定性と高速耐久性を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。

本発明に係る空気入りラジアルタイヤは、ベルト層の外周側に配設されるベルト補強層の構成に特徴を有するものである。ベルト補強層は、ベルト層のタイヤ半径方向外側において、タイヤ周方向に沿って配列したコードからなるものである。すなわち、ベルト補強層のコードは、タイヤ周方向に実質的に平行に、すなわち略０°の角度（好ましくは５°以下の角度）で延びており、該コードがタイヤ幅方向に所定間隔で配列されている。このようなベルト補強層としては、ベルト層の幅方向全体を覆うキャッププライでもよく、あるいはベルト端部を覆うエッジプライでもよい。

図１は、乗用車用空気入りラジアルタイヤの１例を示すタイヤ（１）の半断面図である。このタイヤ（１）は、左右一対のビード部（４）及びサイドウォール部（３）と、両サイドウォール部（３）間に設けられたトレッド部（２）とを備えて構成されており、一対のビード部（４）間にまたがって延びるカーカス層（６）が設けられている。

カーカス層（６）は、トレッド部（２）からサイドウォール部（３）を通り、ビード部（４）においてビードコア（５）で内側から外側に折り返すことにより係止されている。カーカス層（６）は、有機繊維コード等からなるカーカスコードをタイヤ周方向に対し実質上直角に配列してなり、この実施形態では２層で構成されている。

トレッド部（２）におけるカーカス層（６）の外周側（即ち、タイヤ半径方向外側）にはベルト層（７）が配されている。ベルト層（７）は、カーカス層（６）のクラウン部の外周に重ねて設けられており、１枚又は複数枚のベルト層、通常は少なくとも２枚のベルト層で構成することができ、本実施形態では２枚のベルト層で構成されている。そして、ベルト層（７）の外周側（即ち、タイヤ半径方向外側）において、ベルト層（７）とトレッドゴム部（９）との間に、ベルト補強層（８）が設けられている。

ベルト層（７）は、従来一般的なベルト用スチールコードをタイヤ周方向に対して一定角度で傾斜させかつタイヤ幅方向に所定間隔にて配列させてなるものであり、２枚のベルト層間で、スチールコードが互いに交差するように配設されている。

ベルト補強層（８）は、この例ではベルト層（７）をその全幅で覆うキャップフライであり、タイヤ周方向に実質的に平行に配列したポリオレフィンケトン繊維コード（以下、ＰＯＫコードということがある。）からなる。

該ＰＯＫコードとして、多数のポリオレフィンケトンフィラメントを束ねてなる公称繊度（表示繊度とも称される。）が１０００〜２０００ｄｔｅｘのヤーンを、撚り係数Ｋが１０００〜３０００になるように撚って形成された片撚り構造のＰＯＫコードが用いられている。このようなＰＯＫコードを用いることにより、低コスト化や軽量化を達成しながら、ベルト補強層の締め付け力を高めて、高速走行時の操縦安定性及び高速耐久性を向上することができる。

公称繊度が１０００ｄｔｅｘよりも細いコードを用いた場合、ベルト補強層を必要な強度にするためには、コードの打ち込み本数を、セパレーションなどの故障が発生しやすくなるまで多くする必要がある。公称繊度が２０００ｄｔｅｘよりも太いコードを用いた場合、軽量化が達成できない。公称繊度は、より好ましくは１０００〜１７００ｄｔｅｘである。

上記撚り係数Ｋが１０００未満では、コードの耐疲労性が低下し、タイヤとしての高速耐久性に劣る。撚り係数Ｋが３０００を超えると、ゴムとの複合体となったときの剛性が小さくなって、タイヤとしての操縦安定性が低下する。撚り係数Ｋは、好ましくは１３００〜２８００ｄｔｅｘであり、より好ましくは１３００〜２６００ｄｔｅｘである。ここで、撚り係数Ｋは、コードの長さ１０ｃｍ当たりの撚り数をＴ（回／１０ｃｍ）、上記公称繊度をＤ（ｄｔｅｘ）として、Ｔ（Ｄ／１．３０）^1/2で定義される値である。

片撚り構造のＰＯＫコードを用いるのは、双撚り構造では下撚りと上撚りとの撚り方向が互いに逆のため、撚り工程が多く、製造コストが高くなり、また、コード直径が太くなることでコード重量の増加を招き、またベルト補強層のプライ厚さが増大することにより、タイヤ重量の増加につながるためである。

上記ＰＯＫコードは、１５０℃に加熱時の熱収縮応力σが０．２ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。該熱収縮応力は、ＪＩＳＬ１０１７に準拠して、コードつかみ間隔を２５０ｍｍ、初荷重を公称繊度×０．０４４１ｃＮとし、１５０℃で５分間加熱後に測定される応力である。このように熱収縮応力が高いコードを用いることにより、高速走行時におけるベルト補強層による締め付け力を大きくして、高速耐久性の向上効果を高めることができる。該熱収縮応力が０．２ｃＮ／ｄｔｅｘ未満であると、高速耐久性の向上効果に劣る。なお、該熱収縮応力の上限は特に限定されないが、通常は０．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以下である。

上記ＰＯＫコードを構成するポリオレフィンケトンフィラメントは、オレフィン部分がオレフィン系モノマー由来の単位からなり、１種であってもよいし、２種以上であってもよい。前記オレフィン系モノマーとしては、例えば、エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、ノネン、デセン、ドデセン、スチレン、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、ビニルアセテート、ウンデセン酸、ウンデセノール、６−クロロヘキセン、Ｎ−ビニルピロリドンなどが挙げられる。これらの中でも、力学特性、耐熱性などの点で、ポリメチレンケトン、ポリエチレンケトン、ポリプロピレンケトンなどが好ましい。

該ポリオレフィンケトンフィラメントの製造方法としては、特に制限はなく、溶融紡糸法、溶液紡糸法などによりポリオレフィンケトンを繊維化する方法が挙げられる。溶融紡糸法による場合、例えば、特開平１−１２４６１７号公報に記載の方法に従って、溶融紡糸し延伸することにより、ポリオレフィンケトンの繊維を製造することができる。溶液紡糸法による場合、例えば、特開平２−１１２４１３号公報に記載の方法に従って、ポリオレフィンケトンを、例えばヘキサフルオロイソプロパノール、ｍ−クレゾール等に、０．２５〜２０重量％の濃度で溶解させ、紡糸ノズルより押し出して繊維化し、次いでトルエン、エタノール、イソプロパノール、ｎ−ヘキサン、イソオクタン、アセトン、メチルエチルケトン等の非溶剤浴、好ましくはアセトン溶中で溶剤を除去した後、洗浄して紡糸原糸を得て、さらに延伸することにより、ポリオレフィンケトンの繊維を製造することができる。

以上よりなるＰＯＫコードを用いて、ベルト補強層をベルト層の外周側に巻き付けた状態にて生タイヤ（グリーンタイヤ）を作製し、得られた生タイヤを加硫成型することで空気入りラジアルタイヤが得られる。

ベルト層上にベルト補強層を形成する際には、上記ＰＯＫコードを１本又は複数本引き揃えてゴム被覆したものを、生タイヤのベルト層上に螺旋状に巻き付けるか、又は、ＰＯＫコードを引き揃えた幅広のゴム引きシートを生タイヤの周方向に一周巻きすればよい。好ましくは、前者の螺旋状に巻き付けることである。

ベルト補強層における上記ＰＯＫコードのエンド数（打込み本数）としては、コード強力等に応じて適宜に設定することができ、特に限定されないが、２０〜６０本／２５ｍｍであることが好ましい。

以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

図１に示す断面形状を持つタイヤサイズ２４５／５５Ｒ１９のラジアルタイヤを試作した。ベルト補強層（キャッププライ）の構成は、実施例及び比較例の各タイヤについて、下記表１，２に示す通りであり、ベルト補強層以外の構成は、全ての共通の構成とした。

詳細には、ベルト層は、２＋２×０．２５ｍｍのスチールコードよりなるものを２枚（コード角度は、＋２１°／−２１°）とした。カーカス層は、ポリエステル繊維の１６７０ｄｔｅｘ／２コードを２４本／２５ｍｍで配列したものの２プライとした。

表１，２中のＰＯＫは、ポリエチレンケトンである。また、コード強力は、ＪＩＳＬ１０１７に準じて繊維コードを常温で引っ張り試験することにより測定される値であり、２％伸長時のモジュラスは、前記引っ張り試験したときにおける２％伸長時の荷重をよみとることにより得られる値である。また、キャッププライ厚さは、トッピングゴムによってコードを被覆してなるベルト補強層としての厚みである。また、タイヤ１本当たりのキャッププライ重量は、上記トッピングゴム重量を含むベルト補強層全体としての重量を、従来例を１００とした指数で表示したものであり、指数が小さいほど軽量であることを意味する。

得られた各タイヤについて、高速耐久性と実車操縦安定性を評価した。評価方法は以下の通りである。

・高速耐久性：ＦＭＶＳＳ１０９（ＵＴＱＧ）に準拠して、表面が平滑な鋼製のドラム試験機（ドラム直径＝１７００ｍｍ）を用い、タイヤ内圧２２０ｋＰａで、ＪＡＴＭＡ規定の最大荷重の８８％の荷重を負荷して評価を行った。評価手順は、８０ｋｍ／ｈで６０分間慣らし走行した後放冷し、再度空気圧を調整した後、本走行を実施した。本走行は１２０ｋｍ／ｈから開始し、３０分毎に８ｋｍ／ｈずつ段階的に速度を上昇させ、故障が発生するまで走行させた。故障が発生するまでの走行距離を、従来例を１００とした指数で表示した。指数が大きいほど、高速耐久性に優れることを意味する。

・実車操縦安定性：内圧２００ｋＰａで組み込んだ各タイヤを排気量２０００ｃｃの試験車両に装着し、訓練された３名のテストドライバーにてテストコースを走行し、フィーリング評価した。採点は１０段階評価とし、従来例のタイヤを相対比較にて行い、３人の平均点を従来例のタイヤを１００として指数表示した。指数が大きいほど、操縦安定性に優れることを意味する。なお、タイヤ高速耐久性試験にて著しく結果の悪かったものは、実車テストは行わなかった（表中「−」で示した）。

表１に示すように、実施例１〜５であると、ベルト補強層として双撚り構造のナイロン繊維コードを用いた従来例に比べて、高速耐久性、操縦安定性が向上しており、かつ、軽量化効果も大きかった。

これに対し、表２に示すように、比較例１では、ＰＯＫコードを用いているものの、公称繊度が規定外の８４０ｄｔｅｘのヤーンの片撚り構造であったため、ベルト補強層としての強度を確保するためにコードの打ち込み本数が多くなり、そのため、カットエンド部の接着破壊が起こりやすく、高速耐久性が低下していた。

比較例２では、ＰＯＫコードを用いているものの、公称繊度が規定外の２２００ｄｔｅｘのヤーンの片撚り構造であったため、従来例に比べて、高速耐久性と操縦安定性は向上したが、軽量化が達成できなかった。

比較例３では、撚り係数Ｋが９６８と低すぎたため、疲労性が低下したことにより、従来例に比べて高速耐久性が低下していた。逆に、比較例４では、従来例に比べて高速耐久性は向上したが、撚り係数Ｋが３０４７と高すぎたため、剛性が低下し、従来例に比べて操縦安定性が低下していた。

比較例５では、ＰＯＫコードを用いているものの、１６７０ｄｔｅｘ／２の双撚り構造であったため、従来例に比べて高速耐久性と操縦安定性は向上したが、軽量化が達成できなかった。また、撚り工程が多く製造コストの高いものであった。

比較例６では、ナイロン繊維の１４００ｄｔｅｘ／１の片撚り構造であり、熱収縮応力が小さく、タガ効果が見込めないため、従来例に比べて高速耐久性が低下していた。

本発明は、乗用車用タイヤを始めとする各種の空気入りラジアルタイヤに好適に用いることができる。

実施形態の空気入りラジアルタイヤの半断面図である。

符号の説明

１…空気入りラジアルタイヤ、２…トレッド部、３…サイドウォール部、４…ビード部、５…ビードコア、６…カーカス層、７…ベルト層、８…ベルト補強層、９…トレッドゴム部

Claims

トレッド部におけるカーカス層の外周側に、コードをタイヤ周方向に対して傾斜配列したベルト層と、前記ベルト層の外周側においてコードをタイヤ周方向に沿って配列したベルト補強層とを備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記ベルト補強層を構成する前記コードが、ポリオレフィンケトンフィラメントを束ねてなる公称繊度が１０００〜２０００ｄｔｅｘのヤーンを、長さ１０ｃｍ当たりの撚り数をＴ、公称繊度をＤとして、Ｔ（Ｄ／１．３０）^1/2で定義される撚り係数Ｋが１０００〜３０００になるように撚って形成された片撚り構造のポリオレフィンケトン繊維コードからなる
ことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
前記ポリオレフィンケトン繊維コードは、１５０℃における熱収縮応力が０．２ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることを特徴とする請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。