JPH0791716B2 - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は乗用車用空気入りラジアルタイヤに関するもの
であり、更に詳しくはカーカス層及び／又はベルト層の
補強用コードとして改良されたポリエステルコードを使
用することにより耐久性が改良された乗用車用空気入り
ラジアルタイヤに関するものである。

（従来の技術） 乗用車用ラジアルタイヤのカーカス補強材としては、有
機繊維としてレーヨン、ポリアミド及びポリエステルが
良く知られている。このうち、レーヨンについては原料
資源の問題、製造工程での悪臭、汚水処理等の問題から
その使用は限界に来ている。また、ポリアミドは耐久性
はすぐれているもののクリープ性が劣り、更にフラット
スポットの発生などの問題がある。この為近年、乗用車
用ラジアルタイヤの補強材としてはポリエステルが主流
となって来ている。

しかしながら、ポリエステルはポリアミドに比べ強度が
低い為に、カーカス補強材としてポリエステルを使用す
るタイヤではカーカスの安全率を確保する為に多くのコ
ードを使用する必要がある。また、ポリエステルはポリ
アミドに比べ耐熱性が劣る事からコード−ゴム間のセパ
レーションを引き起し易く、また耐疲労性も劣る事から
カーカスの耐久性からくるコード切れの問題等がある。
このため、かかる問題点を解決する為に従来より多くの
改良技術が提案されている。例えば、特開昭53−58031
号及び特開昭53−58032号の公報に開示されている様
に、ミクロ構造として複屈折率の値を160×10^-3〜189×
10^-3の範囲内とし、また結晶化度を45〜55％の範囲内と
して耐疲労性の向上を狙った技術が知られている。ま
た、特開昭55−116816号公報には、耐熱性を向上させる
為にポリマー中の末端カルボキシル基含有率を減少させ
たポリエステルが開示されている。更には、ポリエステ
ルのミクロ構造を改良し、このコードをタイヤに応用す
る時のトッピングゴムの膨潤綱目濃度を規定し、かつポ
リエステルポリマー中の末端カルボキシル基含有率を少
なくして耐久性を向上させようとする試みも行われてい
る。

（発明が解決しようとする問題点） 上述の如く従来技術ではカーカスの耐疲労性を向上させ
る試みとして、例えば機械的疲労性の優れたポリエステ
ルコードを採用しているが、この機械的疲労性の優れた
ポリエステルとして従来技術で開示されている高応力紡
糸のポリエステルは、通常のポリエステルに比べ強度が
低くそのミクロ特性から耐熱性が大幅に劣るという問題
点がある。この為、カーカスの安全率を確保しようとし
てコードの使用量を多くすると、タイヤ重量が重くなる
ばかりでなく経済性も劣る事になる。また、コードを多
く使用することは、高速走行時にコード自体からの発熱
が大きくなる為にポリエステルの熱劣化が促進され、コ
ードとゴムとの間の破壊、すなわちセパレーションを生
じ易くなるという問題がある。

一方、耐熱性を向上させるためにポリエステルポリマー
の末端カルボキシル基の減少を図る従来技術において
は、かかる末端カルボキシル基をあまり少なくすると接
着性が低下してしまうという問題があり、また高応力紡
糸のポリエステルと組合せても強度面の解決は図れなか
った。尚、ポリエステルの強度を向上させる手段として
はポリマーの高重合度化、高延伸倍率化等の手段が知ら
れているが、この様な手段を用いただけでは強度は向上
するものの耐疲労性が大幅に低下してしまう為にタイヤ
の耐久性は低下してしまう事になる。またそればかりで
なく、この様なコードの特性として、通常熱収縮率が大
きくなる為にポリエステル本来の高弾性率、低熱収縮と
いう良い特性までも喪失してしまう事になる。

そこで本発明の目的は、ポリエステル本来の高弾性率、
低熱収縮率という特性を維持したまま高強度及び高耐疲
労性を有し、しかも耐熱性に優れたディップコードを製
造し、このディップコードをラジアルタイヤに応用する
ことによりタイヤの耐久性の向上を図ることにある。

尚、ここでディップコードとは接着剤処理を施したコー
ドのことをいう。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、ポリエステルコードを補強材として使用
するラジアルタイヤの耐久性を向上すべくポリエステル
ポリマーの１次構造、２次構造及びディップ処理の相互
の関係を明確にする事に着目して鋭意検討した結果、こ
れらの所定の関係の下でポリエステル本来の特性を損な
うことなく高強度で耐疲労性及び耐熱性に優れたポリエ
ステルディップコードが得られることを見出し、耐久性
に優れたラジアルタイヤの発明を完成するに至った。

本発明の構成は以下の通りである。

トレッド部の内側に配置したベルトで補強されたカーカ
スを有する空気入りラジアルタイヤにおいて、前記ベル
ト及びカーカスのプライの少なくとも一方がポリエチレ
ンテレフタレート系繊維コードにて補強されており、こ
のポリエチレンテレフタレート系繊維コードが、ディッ
プ処理条件としてホットストレッチングゾーンのコード
張力を１〜2.5g/d、ノルマライジングゾーンのコード張
力を0.5〜1.5g/dとすることにより得られたディップコ
ードよりなり、次式： 強度（Ｓ）7.0（g/d） 小角Ｘ線の長周期（L_p）160（Å） 末端カルボキシル基含有率（Ｃ）15（当量/10⁶gポリ
マー） ポリマー中のジエチレングリコール含有率（D.E.G）
1.5（重量％） の関係を満足してなることを特徴とする。

（作 用） 本発明者らは、ラジアルタイヤの補強材コードとタイヤ
耐久性能との関係を検討したところ以下に示す知見を得
た。

乗用車用ラジアルタイヤにおいてポリエステルコードを
補強材として使用すると、ポリアミドコードを使用した
場合に比べ段階的に速度を上昇させ故障に至るまでの室
内ドラム上耐久テストにおいて、１〜２段階低いレベル
で故障した。この原因を詳細に解析検討した結果、ポリ
エステルコードを補強材として使用したタイヤは走行時
のタイヤの発熱性が高く、またコードとゴムとの界面付
近の温度が120℃以上に達すると急激にコードの熱劣化
が進みセパレーションの故障に至る事が判った。更に、
このコードの発熱性は、１本のタイヤに使われているコ
ードの使用量が多いとこれに比例して発熱量も多くなる
という現象を示した。すなわち、この現象から、補強材
として使用されるコードの量が多いとコード自身からの
発熱量が多くなり、結果としてタイヤの温度が上昇して
しまうものと推定された。従って、コードの使用量はで
きるだけ少なくする事がタイヤの耐久性を向上させる上
で重要であると考えた。しかし、コードの使用量を少な
くすると補強効果もこれに比例して低下する事になり、
タイヤの空気容器としての安全率が低下し、ひいては走
行中に受ける各種の刺激によりコードが破壊され現象、
すなわちショックバーストに至ったり、また鋭い石片等
によってはカットバーストに至る危険性もある。従っ
て、補強材としてのポリエステルコードは一定以上の強
度が必要である。そこで、この強度の必要限界について
鋭意検討した結果、タイヤに使用される補強用ポリエス
テルコードの強度（Ｓ）は7.0g/d以上であれば良い事が
判った。これ未満であると以下の実施例で詳述する様に
耐カットバースト性能が低下し、好ましくない。

一方、この強度を保持し尚かつ耐疲労性及び耐熱性を改
良するためには下記の条件を満たす必要がある事が判っ
た。

すなわち、タイヤ補強材としてのコードを構成するポリ
エチレンテレフタレート系繊維は、分子鎖の全繰り返し
単位の90モル％以上がポリエチレンテレフタレート単位
からなり、かつｏ−クロロフェノールを使用して25℃で
測定した値より算出した固有粘度が0.8以上、好ましく
は0.9以上が好適である。また、本発明においてはこの
ポリマーの主鎖中に含まれる副反応生成物であるジエチ
レングリコールの含有率が1.5重量％以下であることが
重要なポイントである。この理由は、ジエチレングリコ
ール分が1.5重量部を超えて含まれるとディップ熱処理
時に強度低下が起り、十分な強度が得られないからであ
る。

更に本発明においては、前記ポリマー中の末端カルボキ
シル基含有率が15当量/10⁶gポリマー以下、好ましくは1
0当量/10⁶gポリマー以下である事が必要である。この理
由は、カルボキシル末端基を15当量/10⁶gポリマーを超
えて含有するポリマーを用いると耐熱性が低下する為
に、高速走行時の発熱から受ける熱劣化で耐久性に劣る
ものしか得られないからである。

次にこのポリマーを用いて高応力紡糸を行った。得られ
たコードの機械的疲労性を改良する為にポリエチレンテ
レフタレートコードの疲労性と繊維内部構造との関係を
検討した結果、コードの疲労性はＸ線回析の長周期L
_p（Å）と関係がある事を見いだし、更に長周期L
_p（Å）が次式： Lp160 の関係を満足する場合には本発明の目的を達し得ること
が判明した。

上記の条件を全て満足するポリエチレンテレフタレート
系繊維コードは、例えば原糸製造工程における固相重合
ポリマー（固有粘度1.31）を紡糸口金下で10〜60℃のガ
ス雰囲気にて急冷し、この際紡糸速度1500〜2000m/分及
び延伸倍率2.30〜2.50の範囲内の最適条件を選ぶ事によ
り得られる。

また本発明においては、ディップ熱処理条件としてホッ
トスレッチングゾーンのコード張力を１〜2.5g/dとし、
かつノルマライジングゾーンのコード張力を0.5〜1.5g/
dの範囲内とすることを要する。この理由は、高応力紡
糸ポリエチレンテレフタレート系繊維コードは繊維のミ
クロ構造特性として非晶質部の配向乱れが大きい為にデ
ィップ熱処理時に強力低下を起こし易いと推定され、こ
れを防ぐ為にはディップ処理し十分乾燥が終了するまで
の間はコードにかかる張力を大きくし、緊張状態におい
て非晶質部分の分子の強力低下を防ぐためである。尚、
十分乾燥した後は、必要な物性となる様に張力を調整す
ればよい。

以上の様な技術を組合せる事により、高強度及び高耐疲
労性でかつ耐熱性の優れたディップコードが得られ、従
ってかかるコードをタイヤに応用した場合には補強材の
使用量が少なくて済み、低発熱性、軽量性及び耐久性に
優れたラジアルタイヤが得られることになる。

（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。

固有粘度（IV）1.31、ジエチレングリコール含有率（DE
G）0.8重量％及び末端カルボキシル基含率（Ｃ）８当量
/10⁶gポリマー値を有するポリエチレンテレフタレート
を使用し、紡糸口金下温度25℃のガス雰囲気にて急冷し
乍ら紡糸速度2000m/分で紡糸して巻き取り、次いで延伸
工程にて2.40倍に延伸してポリエチレンテレフタレート
原糸1000d/192フィラメントを作成した。

得られた原糸を用いて撚り数49回/10cmにて下撚りし、
次にこれを２本合糸して逆方向に撚り数49回/10cmにて
上撚りして撚りコードとした。次いで、このコードを65
本/5cmの打ち込み数のスダレ状織物として、下記のディ
ップ処理条件にてディップ処理を行った。但し、下記の
第１表中の比較例５〜７について第１表に示す如くその
ディップ処理条件を変えてディップ処理を行った。

尚、接着剤はレゾルシン−ポリサルファイドとレゾルシ
ン過多レゾルシン−ホルムアルデヒド縮合物とを固形分
比で20:100に混合し、その中から固形分で18部取り出
し、これに９部の28％アンモニア水を加え、更に全体を
50部になるように水を加えて完全に溶解させ、次に50部
のレゾルシン−ホルムアルデヒド縮合物／ラテックス
（RFL）を加えて、接着剤液として用いた。

ここで、このRFLは下記組成に調製し、48時間以上熟成
したものである。

水 518.8（重量部） レゾルシン 11.0 ホルマリン（37％） 16.2 水酸化アンモニウム（28％） 10.0 ビニルピリジン−スチレン−ブタジン共重合体ラテック
ス（41％） 244.0 このようにして作成された生コード及びディップコード
の強度（Ｓ）、固有粘度（IV）、ジエチレングリコール
含有率（DEG）、カルボキシル基含有率並びに小角Ｘ線
長周期（L_p）を夫々第１表に併記する。

上述したジエチレングリコール含有率（DEG）、末端カ
ルボキシル基含有率（Ｃ）、強度（Ｓ）及び小角Ｘ線長
周期（L_p）の測定は以下の様にして行った。

ジエチレングリコール含有率（DEG） 試料0.5gを1N NaOH/80％メタノール溶液25ml中にて還
流、分解した後、過剰のアルカリを中和した後静置し
た。次いで、上澄み液をガスクロマトグラフィー（ガラ
スカラム3mmφ×1500mmにPEG 20M 5％、80〜100メッシ
ュを充填）に注入し、DEG/EG（エチレングリコール）の
ピーク高さ比を算出して、検量線よりDEG（重量％）を
求めた。

末端カルボキシル基含有率（Ｃ） 試料1gをｏ−クレゾール20mlに溶解させ、完全に溶解さ
せた後に冷却し、次いで、クロロホルム40mlを加えた後
にNaOHのメタノール溶液にて電位差滴定を行い求めた。

強度（Ｓ） ディップ処理前の生コード（又はディップコード）引張
り強さSD（gf）と、生コードの正量繊度D_N（ｄ）とから
次式： に従い算出した。生コード（又はディップコード）の引
張強さSDの測定はJIS−L 1017の標準時試験法で行い、
また生コードの正量繊度D_Nの測定もJIS−L 1017の方法
で行った。

小角Ｘ線長周期（L_p） 小角散乱写真フィルム上の４点干渉の繊維軸方向の干渉
間距離（Smm）からカメラ半径（Ｒ＝400mm）装置の幾何
学条件より散乱角（２θ）を求め、Braggの式より長周
期L_p（Å）を求めた。

次に、上述のディップコードのスダレ状織物にゴムをト
ッピングした後、これを規定の長さに裁断してカーカス
層として使用し、ベルト層として２枚のスチールコード
層を有するサイズ165 SR 13のラジアルタイヤを作成し
た。得られたタイヤにつき高速耐久性ドラム試験、低内
圧高荷重耐久性ドラム試験及びタイヤサイド部プランジ
ャー試験を実施した。以下、これらの試験法について説
明する。

高速耐久性ドラム試験法 ドラム表面が平滑な鋼製で且つ直径が1.707mであるドラ
ム試験機を用い、周辺温度を38±３℃に制御し、リムサ
イズ4 1/2 J−13、試験内圧2.1kg/cm²、荷重425kgの条
件にて81km/時の速度で120分ならし走行し、次いで３時
間以上放冷した後に試験空気圧に再調整して、本走行を
開始した。

本走行は、121km/時の速度より開始し、30分走行毎に速
度を8km/時ずつ段階的に上昇させ、故障した速度と走行
時間とを測定した。

過去の実績より、185km/時の速度で30分間完走し得ない
場合には市場で問題となる可能性がある。

低内圧高荷重耐久性ドラム試験法 前記高速耐久性ドラム試験と同様のドラム試験機を用
い、周辺温度を30±３℃に制御し、リムサイズ4 1/2 J
−13、試験内圧1.0kg/cm²、荷重470kgの条件にて故障発
生又は10,000kmまで走行させた。

過去の実績より、10,000万km完走しない場合には、市場
で問題となる可能性がある。

サイド部プランジャー試験法 タイヤをリムサイズ4 1/2 J−13、空気圧1.9kgf/cm²に
てリム組みし、無負荷の状態で試験機に固定し、先端が
半球面（φ19mm）のプランジャーピンを50±2.5mm/分で
タイヤ最大幅位置に垂直に押し込んでいき、プランジャ
ーがタイヤに接してから破壊するまでのプランジャー移
動量Ｙ（cm）と、タイヤ破壊時のプランジャー押込力Ｆ
（kg）より次式： に従いプランジャーエネルギー（PE）を算出した。この
試験結果は、市場での耐サイドカット性と関係があり、
過去の実績から500kg・cmが必要と予測されている。

上記各試験結果を第１表に併記する。

（発明の効果） 前記第１表に示す各試験結果より明らかな如く、本発明
の条件をすべて満足するディップコードを用いた空気入
りラジアルタイヤにおいては、本発明の条件のいずれか
を欠いたディップコードを用いた空気入ラジアルタイヤ
に比し極めて耐久性に優れていた。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−89322（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−98419（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−154410（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−23914（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−246811（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トレッド部の内側に配置したベルトで補強
   されたカーカスを有する空気入りラジアルタイヤにおい
   て、前記ベルト及びカーカスのプライの少なくとも一方
   がポリエチレンテレフタレート系繊維コードにて補強さ
   れており、このポリエチレンテレフタレート系繊維コー
   ドが、ディップ処理条件としてホットストレッチングゾ
   ーンのコード張力を１〜2.5g/d、ノルマライジングゾー
   ンのコード張力を0.5〜1.5g/dとすることにより得られ
   たディップコードよりなり、次式： 強度（Ｓ）7.0（g/d） 小角Ｘ線の長周期（L_p）160（Å） 末端カルボキシル基含有率（Ｃ）15（当量/10⁶gポリ
   マー） ポリマー中のジエチレングリコール含有率（D.E.G）
   1.5（重量％） の関係を満足してなることを特徴とする空気入りラジア
   ルタイヤ。