JPH0253928A - 処理された高強力ポリビニルアルコール繊維コードおよび該コードにより補強された空気入りタイヤ - Google Patents

処理された高強力ポリビニルアルコール繊維コードおよび該コードにより補強された空気入りタイヤ

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JPH0253928A
JPH0253928A JP63202732A JP20273288A JPH0253928A JP H0253928 A JPH0253928 A JP H0253928A JP 63202732 A JP63202732 A JP 63202732A JP 20273288 A JP20273288 A JP 20273288A JP H0253928 A JPH0253928 A JP H0253928A
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cord
strength
water
polyvinyl alcohol
soluble polymer
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JP63202732A
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Masanori Sato
真紀 佐藤
Kazuo Oshima
一男 大島
Shizuo Iwasaki
静雄 岩崎
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は、耐疲労性が大幅に向上したゴム補強用の高強
力ポリビニルアルコール系合成繊維(以下rPVA繊維
」と略す)および該PVA繊維コードにより補強された
空気入りタイヤに関するものである。
(従来の技術) 従来、PVA繊維はゴム補強材料として広〈産業用繊維
として使用されてきた。しかし、この繊維は耐疲労性が
劣り、また元来水に可溶であるというポリマー特性を有
している為に、耐熱水性に劣るという欠点を有している
。従って、屈曲歪を多く受けるタイヤ補強用コードとし
ては、比較的入力歪の少ないラジアルタイヤのヘルド材
として一部用いられているに過ぎないのが現状であった
ところが、今日、特開昭59−130314号および同
59−100710号各公報に見られる様に超高分子量
(例えば平均分子量40万以上)化によってPVA繊維
の高強力化が可能となった。しかし、かかる超高分子量
のPVAポリマーを工業的に生産することは難しく、ま
た、製造面の困難さからコスト的にもポリエステルやナ
イロン等の一般のタイヤ用コードに供される繊維に比し
大幅に割高となり、商業的に競争力を持ち得ないもので
あった。
以上の様な背景から、PVAポリマーを従来のPVA繊
維の分子量より若干大きい程度の分子量とすることで、
工業的にも比較的容易にかつ多量に高強力PVA繊維を
供給出来る方法が見い出され(例えば特開昭60−12
6311号および同60−126312号各公報)、タ
イヤコードとして工業的、商業的に用いることの見通し
がついた。この様にして供給された高強力PVA繊維は
アラミド繊維には強力および弾性率の面でともに及ばな
いものの、従来のナイロンやポリエステル等の繊維より
は大幅に強度も向上し、−見、タイヤコードとして十分
使用可能なものと考えられた。また、かかる方法で得ら
れた高強力PVA繊維は特開昭61−108713号公
報にも記述されている様に従来のPVA繊維に比し機械
的な歪入力に対しても大幅に改善される為、タイヤコー
ドとしての耐疲労性も十分実用に耐え得るものと考えら
れた。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら本発明者らは、上記方法により得られた高
強力PVA繊維は耐疲労性に関して重大な欠点を有して
いることを明らかにした。すなわち、このままでは全く
タイヤコードとしての耐疲労性が不足し、通常の実地走
行でもコード切れ(以下rCBUJ:コードブレーキン
グアップと呼ぶ)が発生し、タイヤ安全上到底実用には
適さないことを明らかにした。以下、この点につき更に
詳細に説明する。
下記の第1表に示す各種繊維材料を同表に示す条件下で
カーカスプライのコードとして用いたタイヤサイズ19
5/70 SR14の乗用車用タイヤを試作し、これら
タイヤにつき、カーカスプライのコードの強力保持率を
ドラム走行および実地走行後に新品時のコード強力との
対比で評価した。得られた結果を第1表に併記する。尚
、カーカスプライコードの強力保持率の測定個所は、第
1図に示すタイヤの×印の部分とした。
第1表から明らかな様に、高強力PVA繊維のドラム走
行後の強力保持率はポリエステル繊維とほぼ同等であっ
たが、実地走行後のコード強力保持率はポリエステル繊
維が90%以上であるのに対して、高強力PVA繊維は
20〜40%にまで低下してしまい、また場合によって
はCBUが発生し、タイヤパンクの寸前の状態であった
上記の実地走行試験は通常の車輌に試験タイヤを取り付
け、内圧も通常内圧(通常は1.7 kg/cm2)で
試験を実施したものであるが、これはあくまでタイヤ使
用条件としては管理状態におかれたものであり、一般市
場では過剰積載や時として内圧1.0kg / cm 
2以下という異常状態で使用されることもあり得る為、
管理状態下で実地走行5万す走行時のコード強力保持率
が20〜40%であったということは、一般市場での安
全性を全く保証出来ないと判断せざるを得す、このまま
では到底実用には供し得ないと判断された。
更に、ヘルドに関しても次の様な試験を行なった。
下記の第2表に示す各種繊維材料を同表に示す条件下で
ヘルドコードとして用いた第2図に示すフォールトベル
ト構造の、タイヤパンクP235/75R15の乗用車
用タイヤを試作した。これらタイヤにつき、前述の様に
して実地走行後のへルトコードの強力保持率を評価した
。得られた結果を第2表に併記する。尚、ヘルドコード
の強力保持率の測定個所は、第2図に示す×印の部分と
した。
第2表から明らかな様に、高強力PVA繊維をベルトコ
ードとして使用してもコードの強力保持率は、新品時対
比約60%にまで低下し、やはり耐疲労性に大きな問題
があることが判明した。
従って本発明の目的は、実地走行後も殆どコードの強力
の低下を生ずることのない高強力PVA繊維を確立し、
該高強力PVA繊維をタイヤ補強用コードとして使用す
ることにより空気入りタイヤの耐久性を改善することに
ある。
(問題点を解決するための手段) 本発明者らは前記実地走行後の高強力PVA繊維コード
の強力低下原因につき鋭意検討した結果、以下に示す知
見を得た。
まず、実地走行後タイヤから取り出したコードをエポキ
シ樹脂中に埋め込み、ミクロトームで切断した該コード
横断面を観察したところ、上撚りと下撚りの交錯面近傍
のフィラメントが著しく変形し、フィラメント10本以
上が凝集東北していることが分かった。通常フィラメン
トはコードにががる歪をフィラメント−本−本に分散す
る役割を=10 有する為、フィラメントが凝集し歪を均一に分散するこ
とが出来なくなればフィラメントまたはコードの強力低
下は促進されてしまうことになる。
次に、この様なフィラメント凝集体現象を更に明確化す
る為に、上撚り、下撚りをはくし、上撚りと下撚りが接
しているコード界面を顕微鏡で観察した。するとやはり
フィラメントは数本〜数十本単位であたかもプレスされ
た様にフィルム状になっている形跡が認められ、フィラ
メント元来の役割と考えられる歪入力の緩和を図ること
は不可能であることが分かった。この様なフィラメント
同士の凝集現象はポリエステル、アラミド繊維には認め
られず、PVA繊維のみに見られる現象であった。
一方、ドラム走行(2万す走行、コード強力保持率60
%)したコードでは一部で上記フィラメント凝集現象が
若干認められるものの、その程度は極めて小さく、ドラ
ム走行においてはフィラメント各1木ずつに歪入力がま
だ均一に分散されているもと考えられる。また、従来の
PVA繊維ではドラム走行でも4700kmでCBUが
発生してしまっているが、前記高強力PVA繊維は2万
廟でも残強力が60%であり、従来のPVA繊維と較べ
大幅に耐疲労性が改良されていることが分かる。しかし
、この様に改良された高強力PVA繊維でも実地走行後
のコードで大きく強力低下するという現象は従来の知見
からは到底予測することの出来ない現象であった。
そこで本発明者らは、実地走行後とドラム走行後のコー
ドおよびフィラメントを詳細に観察することにより、以
下の相違を見い出した。即ち、(1)実施走行において
は走行と停止をくり返す為、100°C〜常温までの不
規則な温度履歴を繰り返して受ける。
(2)実地走行においては、コードの受ける歪入力も不
規則に絶えず変化し、これに従い、フィラメント同士の
こすれ個所、こすれ人力も変化することになる。
(3)これに対してドラム走行におけるコードは絶えず
100°C以上の高温下にあり、フィラメント自体の軟
化によりフィラメント同士のこすれ入力を緩和し易い。
上記知見は、ドラム走行後のコードのフィラメントはフ
ィラメント同士のこすれがフィラメント中の一箇所に集
中することにより所謂バイアス状カット面を有するのに
対し、実地走行後のコードのフィラメント面には多数箇
所でフィラメント同士のこすれ傷が見られ、またバイア
ス状カット面だけを見てもバイアス状カットの中に数箇
所のこすれ傷跡が見られることによっても説明される。
以上説明した様なフィラメント凝集束化によるフィラメ
ント入力を減少させ、高強力PVA繊維のコードの耐疲
労性を高める為には、フィラメント凝集を阻止すれば良
いという知見に基づき、本発明は以下に示す考察の下に
なされたものである。
即ち、PVA繊維は元来分子内に水素結合を有している
為、僅かな水の存在によっても水素結合が水分子と親和
性を持ち、このことがPVA繊維自体が凝集し易いとい
う欠点となっていると考えられる。また、所謂水分子は
PVA繊維の非晶部に浸入し、PVA繊維非晶部の膨潤
を引き起こすことが、例えばガラス転移点の低下等を招
く結果となっていると考えられる。
尚、前記高強力PVA繊維では高強力発現の一手段とし
て非晶部の緻密化や、高配向化により高強力を可能とし
ており、特開昭61−108713号公報では、かかる
高強力PVA繊維の耐蒸圧性も向上することが報告され
ているが、これだけではまだまだ実地走行後のコードの
耐疲労性を向上させることは不可能であることは、前述
の結果から見て明らかであった。
そこで本発明者らは、フィラメント同士の擦れ、摩滅、
凝着を防止する為にはフィラメント間に重合体化合物を
充填すれば実地走行での高強力PVA繊維の強力低下を
実質的に阻止することができるとの考えの下に更に鋭意
検討した結果、原糸強度15g/d以上である高強力P
VA繊維フィラメントまたはこれを撚り合わせたコード
に水溶性重合体を付着させた後、通常のレゾルシン−ホ
ルマリン/ラテックス(以下rRFL、と略す)にて接
着剤処理することによりタイヤ走行後のコード強力低下
が大幅に防止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、本発明は水溶性重合体の付着処理後にRF 
T、、接着剤処理が施されていることを特徴とする高強
力PVA繊維コード、および該コードにより補強された
空気入りタイヤに関するものである。
従来、フィラメント間に異物が入ると一般にコード強力
が低下したり、接着力が低下すると考えられていたが、
本発明のようにしかるべき処理で強力、接着力とも満足
するゴム補強用コードが得られるという事実は、本発明
者らによって初めて見い出された知見である。
また、水溶性重合体は高強力PVA繊維表面のOH基と
よく反応するためコードの剛性が高まり、耐疲労性が劣
るように思われていが、本発明者らは本発明によってコ
ードの剛性に悪影響を及ばずことなく耐疲労性の良好な
るタイヤコードが得られることを明らかにした。
さらに、本発明で使用する処理剤が水溶性であるため、
安全性や作業性といった面でも工業生産上大きな利点と
なる。
以下、本発明を具体的に説明する。
本発明に要求されるような原糸強度15g/d以上の高
強力PVA繊維の一般的製法は、従来のPVA繊維の製
造に用いるよりも大幅に分子量を増大した重合体を使用
し、製糸時の延伸倍率を高めるような方法、あるいは一
般にゲル紡糸法と呼ばれているような超高分子量の重合
体を希薄溶液より紡糸し、高延伸倍率で延伸するといっ
た方法で達成することができる。
本発明においては、タイヤから取り出した高強力PVA
繊維コードの強度Sが次式、 S≧14.5−12 Nア(g/d) (式中のNTはNt=Nxiゴ而フフII面XIO−3
で表される撚り係数で、Nはコードの撚り数(回/10
cm) 、Dはコードのトークルデニール数の2、ρは
コードの比重を示す)の関係を満足するようにするのが
好ましい。
本発明における水溶性重合体の付着処理は、高強力PV
A繊維フィラメントの表面に水溶性重合体を付着させる
ことを目的としているため、繊維フィラメン1〜、撚り
コードのいずれに処理してもよい。水溶性重合体の付着
処理方法としては、水溶性重合体の水溶液を高強力PV
A繊維フィラメントまたはその撚りコードに吹き付ける
等の処理方法も可能であるが、高強力PVA繊維フィラ
メントまたはその撚りコードを水溶性重合体の水溶液中
に浸漬させた後、乾燥熱処理することが好ましい。また
、紡糸直後のフィラメントに水溶性重合体を付着させて
も同様の効果が得られる。
本発明において使用する水溶性重合体とは、ポリビニル
アルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキ
シド、ポリエチルオキサゾリン、水溶性ポリアミドまた
はこれらの単量体を含む共重合体等が考えられる。
ポリビニルアルコールは次式、 で表わされ、重合度は200〜3000位が好ましい。
また、ポリビニルアルコールをピロリドンで変性したも
のでもよい。
ポリエチレンオキシドは次式、 で表わされ、水溶性が高い。
ポリエチルオキサゾリンは次式、 C21(5 で表わされ、分子量50000位のものが好ましい。
水溶性ポリアミドは次式、 で表わされ、式中のXとしては一〇C0N114、水酸
基またはハロゲン原子等がある。
これら重合体は末端および分子内にゴムとの共加硫性を
もたせるための種々の官能基を付与することが可能であ
り、また他の機能をもった単量体との共重合も可能であ
り、本発明においてはこのように変性された重合体を用
いることもできる。
本発明において好適には、上述の水溶性重合体を水また
は温水で溶解し、繊維処理剤として使用する。かかる処
理剤の濃度は30°Cにおいて2%以上であることが好
ましい。また、本発明においては、高強力PVA繊維の
原糸または撚りコードを上記処理剤に浸漬し、緊張下で
乾燥熱処理を行った後、通常のRFL接着剤処理を行な
うのが好ましい。
(作 用) 本発明の処理が施された高強力PVA繊維コードをタイ
ヤ補強用に供した場合、水溶性重合体で表面加工されて
いない通常のPVA繊維コードで補強した場合に較べて
タイヤ実地走行後のコード強力低下が著しく抑制される
という効果が得られ、タイヤから取り出した高強力PV
A繊維コードの強力保持率は、カーカスプライで80%
以上であり、またベルト材でも80%以上の強力保持率
を得ることができる。
この様な、本発明の条件を満足する高強力PVA繊維は
従来のナイロンやポリエステル繊維に比し大幅な強力お
よび弾性率の向上が可能となる。
この結果、従来の繊維コードに比し大幅にコードの使用
量の削減が可能となり、タイヤの軽量化や低乾り抵抗化
、更にばかがるコードをベルト材として用いた場合には
スチールコードの代替として低ロードノイズ化や振動乗
心地性の大幅な向上が図れることになる。
(実施例) 次に本発明を実施例および比較例により説明する。
下記の実施例1〜10及び比較例2〜6ともにコードは
、特開昭61−108711号、同61−108712
号、同61−108713号公報等記載の方法により得
られた原糸強度17.5 g/dの高強力PVAフィラ
メントを合糸して1500デニールあるいは1800デ
ニールとし、これに一定回数の下撚りをかけた後2本の
下撚りコードを合糸し、一定回数の上撚りをかけて得た
1500d/2あるいは1800d/2のコードを用い
た。
水溶性重合体の付着処理には、ポリビニルアルコール、
ポリビニルピロリドン、ポリエチルオキサゾリン若しく
は水溶性ポリアミドを水または温水に溶解した固形分1
0%の水溶液を処理剤として使用した。
上記撚りコードを上記処理剤に2秒間浸漬した後、緊張
下で乾燥熱処理を施した。この乾燥熱処理条件は、処理
温度150°C×露出時間120秒×張力0.1g/d
 + 200°CX120秒X0.5g/dとした。そ
の後、かかるコードをRFLデイツプ処理に供した。
このデイツプ処理は、下記の第3表に示すRFL接着剤
を用いて行い、RFL接着剤への浸漬処理後、ドライゾ
ーン、ホットゾーン、ノルマゾーンでコードに緊張熱処
理を施すことにより行った。
これらゾーンの処理温度、時間および張力条件は、ドラ
イゾーン150°CX120秒xO,1g/d、ホット
ゾーン200°C×40秒X l g/dおよびノルマ
ゾーン200’CX40秒xo、5g/dとした。
3  : RFL 上述の様に接着剤処理して得られた処理コードをスダレ
織りにし、次いで通常の方法でゴムシートを被覆してゴ
ム引き布としたものをカーカスプライまたはベルト部材
として使用し、各種供試タイヤを試作した。タイヤサイ
ズは比較例1〜3および実施例1〜2のカーカスプライ
検討用試作タイヤでは195/70 SR14とし、ま
た比較例4〜6および実施例3〜10のベルト検討用試
作タイヤでは185/70 R13サイズとした。また
かかる試作タイヤのクラウンセンタ一部のコード打込み
数は、カーカスプライでは33本/ 5 cmとし、ま
たベルトでは40本/ 5 cmとした。
尚、比較例1は比較のために従来のPVA繊維をカーカ
スモノプライに適用したものである。
上記試作タイヤにつき、タイヤから取り出したコードの
強度測定試験、ビード部耐久性評価用ドラム走行試験(
以下IBFドラム走行試験]と略す)および実地走行試
験を下記の様にして実施した。
1コード   S   ″ タイヤから取り出したコードからはさみで付着ゴムを取
り除いた後、該コードをチャック間距離10cmでJI
S L1017に従い常温で引張り、破断時の強力を測
定し、破断強力を撚糸前のトークルデニール数で除した
値を強力S (g/d)とした。尚、ト−テルデニール
数は撚糸前のデニール数を用いたが、これはコード処理
工程やタイヤ加硫工程で若干コードの伸縮があり、また
タイヤから取り出したコードは若干ゴム付着がある為、
繁雑化を避ける為である。また、測定位置はカーカスプ
ライは第1図のビード折り返し部、ベルトは第2図のベ
ルト折り返し部で行った。
2BFドーム a。
試作タイヤを25°C±2°Cの室内中で内圧3.0k
g/ cm 2に調整した後、24時間放置後、空気圧
の再調整を行い、JIS荷重の2倍荷重をタイヤに負荷
し、直径約3mのドラム上で速度60kg/時で2万論
走行させた。その後タイヤからコードを取り出し、コー
ド強力を上述の様にJIS L1017に従い測定した
。試験結果は、走行前の強力を100%として保持率を
%で表示した。
殻ス11煮菰−験− 試作タイヤを規定リムで組んだ後、一般乗用車に取り付
けて一般走行させ、195/70 SR1,4ザイズの
カーカスプライ検討用試作タイヤでは実地走行約5万鵬
、また185/70 R13のヘルドコード検討用試作
タイヤでは3,2万Km走行させた後のコード強力を上
述の様にJIS LLO17に従い測定した。試験結果
はBFドラム走行試験と同様にして保持率を%で表示し
た。得られた結果を下記の第4表および第5表に示す。
−第一−1□=、1 第4表および第5表に示す試験結果から次のことが確認
された。
先ず、カーカスプライ適用例(比較例1〜3、実施例]
 、  2 )について述べる。
比較例1ば、従来PVA繊維をカーカスプライとして用
いた例であるが、この場合強力、耐疲労性とも満足でき
るものではなく、BFドラム試験では4600KmでC
BUを起こし、実用に耐え得ながった。比較例2ば、紡
糸溶媒に水を用いた高強力PVA繊維コードの例である
が、本発明の処理は施さなかった。この場合、強力、耐
疲労性ともに改善されたが、BFトラム試験でば1万k
mでCBUを起こした。これに対し、実施例Jは、がが
る高強力PVA繊維コードをポリビニルアルコール水溶
液て含浸処理した例である。この例では、耐疲労性が著
しく改善され、B Fドラム試験では2万km完走した
。また、実地投入したところ、5万km走行で、コード
強力保持率が55%であった。
比較例3は、シメチルスルポキシド(DMSO)を紡糸
溶媒として用いたが、本発明の処理は施さなかった例で
ある。この例では、高強力、耐疲労性が改善されたが、
実地投入5万km走行後のコード強力保持率は30%で
あり、決して満足できるものではなかった。これに対し
、実施例2は、かかるコードをポリビニルアルコール水
溶液で含浸処理した例である。この例では、実地投入後
もコード強力保持率で95%を達成しており、十分に使
用に耐えうろことが分かった。
次にヘルド適用例(比較例4〜5、実施例4〜11)に
ついて述べる。
比較例4は、紡糸溶媒に水を用いたが、本発明の処理は
施さなかった例であるのに対し、実施例3は同じコード
をポリビニルアルコール水溶液で処理した例である。こ
れらの例の比較より、実地走行3,2万km後のコード
強力保持率で、本発明の効果を1111認することがで
きた。
比較例5および実施例4〜8は、いずれもDMSOを紡
糸溶媒として用いた例であるが、比較例5では本発明の
処理を施さなかったのに対し、実施例4〜8では高強力
PVA繊維を各種水溶性重合体で含浸処理した。
この結果、ポリビニルアルコール、ポリエチルオキサゾ
リン、ポリビニルピロリドンおよび水ン容性ナイロンの
処理による効果はいずれも大きく、実地走行3.2万k
m後でもコード強ノj保持率90%以上を得ることがで
きた。
一方、比較例5および実施例9.10.11. 4は水
溶性重合体の処理溶液の濃度を0%、1%、3%、5%
、10%とした例でもある。これらの例より、溶液濃度
が1%だと効果は少ないが、3%を超えると効果が顕著
となり、高濃度の方が効果が大きいことが確認された。
(発明の効果) 以」二説明してきた様に、水溶性重合体の付着処理後に
REL接着剤処理が施された高強力PVA繊維コードで
補強された本発明の空気入りタイヤにおいては、実地走
行後においても該コードの強力低下を抑えることができ
、この結果、タイヤの耐久性を大幅に向上させることが
できるという効果が得られる。また、かかるコードをヘ
ルド材として用いた場合にはスチールコードの代替とし
て低ロードノイズ化や振動乗心地性の大幅向上が図れる
ことになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、カーカスプライ検討用試作タイヤの部分断面
図、 第2図は、ベルト検討用試作タイヤの部分断面図である
。 1・・・高強力PVA繊維コード補強ベルト2・・・ス
チールコード補強ベルト 特許出願人 株式会社 ブリデストン 第1

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、水溶性重合体の付着処理後に、レゾルシン−ホルマ
    リン/ラテックス接着剤処理が施されていることを特徴
    とする高強力ポリビニルアルコール繊維コード。 2、水溶性重合体処理が高強力ポリビニルアルコール繊
    維フィラメント又は高強力ポリビニルアルコール繊維コ
    ードを水溶性重合体の水溶液中に浸漬した後、乾燥熱処
    理するものである請求項1記載の処理された高強力ポリ
    ビニルアルコール繊維コード。 3、水溶性重合体がポリビニルアルコール、ポリビニル
    ピロリドン、ポリエチレンオキサイド、ポリエチルオキ
    サゾリン、水溶性ポリアミドおよびこれらの単量体を含
    む共重合体から少なくとも1種以上選択されたものであ
    ることを特徴とする請求項1又は2記載の処理された高
    強力ポリビニルアルコール繊維コード。 4、請求項1〜3項のうちいずれか一項記載の処理され
    た高強力ポリビニルアルコール繊維コードで補強された
    空気入りタイヤ。 5、空気入りタイヤから取り出した高強力ポリビニルア
    ルコール繊維コードの強度Sが次式、S≧14.5−1
    2N_T(g/d) (式中のN_TはN_T=N×√(0.139×D/ρ
    )×10^−^3で表される撚り係数で、Nはコードの
    撚り数(回/10cm)、Dはコードのトータルデニー
    ル数の1/2、ρはコード比重を示す) の関係を満足することを特徴とする空気入りタイヤ。
JP63202732A 1988-08-16 1988-08-16 処理された高強力ポリビニルアルコール繊維コードおよび該コードにより補強された空気入りタイヤ Pending JPH0253928A (ja)

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JP (1) JPH0253928A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022173082A (ja) * 2021-05-06 2022-11-17 横浜ゴム株式会社 タイヤ

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