JP2002528316A - タイヤおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】トレッドバンドとベルトプライとの間に配設されたコンパウンド材料のエラストマー中間層を有し、そのエラストマー中間層が繊維強化材料で作られているタイヤ。一実施形態において、エラストマー中間層がさらに、その中心部よりも約３３％厚い端部を有し、その端部は厚さ約２ｍｍであり、その中心部は厚さ約１．５ｍｍである。その端部はそれぞれ、エラストマー中間層の幅の約２／７ｔｈｓを含み、その中心部は残り３／７ｔｈｓを含む。エラストマー中間層を、強化用短繊維で強化し、その弾性係数、とりわけ機械的特性を向上させることが可能である。強化用短繊維は、直径約１０ミクロン、長さ約２００ミクロン、アスペクト比約２０を有する。その強化用短繊維は、ゴム１００部当たり約５〜１５部（ｐｈｒ）の濃度でコンパウンド材料に組み込まれる。タイヤを組み立てる方法もまた記載する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、タイヤおよびタイヤを製造する方法に関する。さらに詳細には、本
発明は、タイヤおよび特殊なベルト構造体を有するタイヤを製造する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】

周知のように、タイヤは、カーカス、トレッドバンド、１対のサイドウォール
、およびトレッドバンドとカーサスとの間の補強層を含む。カーカス、通常少な
くとも１つのプライの端は、１対のビードコアの周りで折り返されている。ビー
ドコア、カーカスの端部、およびビードとカーカスとの間に付加することが可能
ないずれかのフィラーが、タイヤ両側のビードを形成する。

【０００３】 従来の（または周知の）タイヤには、一般に、トレッドバンド下の少なくとも
３つのゴム層、２つのベルト層、および０度層またはナイロン層がある。ナイロ
ン層は、タイヤの赤道面に対して０°に（周方向に）配向する、好ましくは繊維
材料（textile material）、さらに好ましくは熱収縮材料から製造されたナイロ
ンなどの補強コードを含む。補強コードは、エラストマーコンパウンド（elasto
meric compound）から製造されたシートに配設することが好ましい。ナイロン層
は、トレッドバンドとベルト層との間に位置する。当業者には理解されるように
、ナイロン層はタイヤを安定させ、その転がり抵抗を改善し、一般にその操作特
性を向上させる。というのは、高速での大きな遠心力にさらした場合に、ナイロ
ン層はタイヤの形状を保つのに有効だからである。ナイロン層を含まないと、特
に高速でのタイヤの性能が損なわれることがある。

【０００４】 ２つのベルト層は、互いに交差し、タイヤの赤道面に対して両方に角度が付い
ているエラストマーコンパウンド中に配設された細いコード、好ましくは金属コ
ードを含む。

【０００５】 ３つの補強層に加えて、従来のタイヤは、ナイロン層とトレッドバンドとの間
にゴムシートも含む。従来のタイヤを製造する手法では、ゴムシートを付け加え
る必要があるからである。周知のように、トレッドバンドはしばしば、別々に製
造される押出し成形品である。トレッドバンドは別々に製造されることから、タ
イヤに組み込まれる前に、それは室温に冷却される。冷却するとトレッドバンド
は粘着性を失い、タイヤを組み立てる際に、下の層に適切に固着することができ
なくなる。加硫する前に、タイヤを適切に組み立てられるように、粘着性の損失
を補うため、および下の層へのトレッドバンドの付着性を改善するために、ゴム
シートをトレッドバンドの裏面に付ける。このゴムシートは、当技術分野では公
知の、天然ゴムをベースとするエラストマーコンパウンドのカレンダーシートま
たは同時押出し成形（トレッドバンドとの）によるシートである。このゴムシー
トは通常、厚さ０．２〜１．０ｍｍである。その粘着性は、ゴムシートは通常、
天然ゴム含有量がポリマー量の約５０パーセントを超えるコンパウンドから製造
されているという事実によるものである。

【０００６】 「キャップ・ベース構造タイヤ」として知られる、従来のタイヤの代替え構造
にはさらに、タイヤ内部に対面するトレッドバンドの側面にトレッドバンドの一
部として下層を含む。トレッドバンドとその下の層との間のトレッドバンドに組
み込まれるこの下層により、タイヤの転がり抵抗が低減され、その一方ハンドリ
ングが改善される。この代替え構造には、以下の手法で、タイヤの外部から内部
にタイヤの様々な層が配置されている：（１）トレッドバンド、（２）トレッド
バンド裏面に組み込まれる下層、（３）ゴムシート、および（４）ベルトプライ
上に位置する０°ナイロン層。下層はゴムをベースとするコンパウンドから製造
され、通常、厚さ１〜２ｍｍである。下層はトレッドバンドと同じ組成および特
性を有さないため、タイヤトレッドが摩耗した場合に、下層が道路と接触しない
ように下層の厚さが選択される。

【０００７】 例えば、天然ゴム含有量がポリマー量の５０パーセントを超えるコンパウンド
から下層が製造される状況では、ゴムシートを省くことが可能である。というの
は、ゴムシートについて上述のように、下層はトレッドバンドをカーカスに適切
に付着するのに十分な粘着性を有するからである。

【０００８】 しかしながら、これは、重なる層の天然ゴム含有量が５０％を超えるすべての
場合にゴムシートを省くということではない。場合によっては、重なる層のゴム
含有量が５０％未満であるという事実にもかかわらず、例えば、良好な接着性を
有する重なる層を製造することが可能な他の材料をコンパウンドに添加する場合
、またはトレッドバンドを冷却させておかない場合には、ゴムシートを省くこと
が可能である。

【０００９】 強化用繊維を添加することによって補強される、タイヤに用いるエラストマー
コンパウンドを構成することも当技術分野で周知である。かかる一例としては、
ケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）（登録商標）がゴム１００部当たり０．２〜２０部（
（ｐｈｒ：per hundred of rubber）の濃度を有する程度に、ケブラー（登録商
標）パルプ（Ｄｕｐｏｎ社の登録商標）をタイヤゴムへ添加することが記載され
ている米国特許第４，８７１，００４号（「'００４特許」）が挙げられる。'０
０４特許では、長さ（Ｌ）０．２〜５ｍｍ、直径（Ｄ）０．００５〜０．０２ｍ
ｍ、約１００を超えるアスペクト比（Ｌ／Ｄ）を有するケブラー（登録商標）繊
維が記載されている。その結果得られた繊維とゴムとの混合物を用いて、以下に
示されるタイヤ構成要素のいずれか１つを作ることができる：アペックス、フィ
ラーストリップ、ベルト、ベルトオーバーレイ、およびガムストリップ。この'
００４特許には、強化用繊維をエラストマーに添加することによる、その補強効
果および得られたタイヤの向上した剛性などの空気タイヤ（pneumatic tire）の
構造におけるいくつかの利点が記載されている。

【００１０】 欧州特許第０ ５９２ ２１８ Ａ１号（「ＥＰＯ'２１８特許」）にも、空
気タイヤの様々な部品に使用するゴムに強化用繊維を添加することによる、いく
つかの利点が記載されている。このＥＰＯ'２１８特許には、平均直径（Ｄ）０
．１〜０．５μｍ、平均の長さ（Ｌ）４０〜５００μｍ、アスペクト比（Ｌ／Ｄ
）１００〜５０００を有する短繊維を、ゴム１００部当たり１６〜３０部（ｐｈ
ｒ）添加することが記載されている。添加可能な繊維の例としては、ケブラー（
登録商標）などのアラミド繊維、綿、ナイロン、ポリエステル、レーヨン、およ
びナイロン６などの表面処理が施された短繊維が挙げられる。

【００１１】 同様に、欧州特許第０ ６０４ １０８ Ａ１（「ＥＰＯ'１０８特許」）に
、空気タイヤのゴムを強化するために、ある種類の繊維を添加することが記載さ
れている。ＥＰＯ'１０８特許により述べられている特定の繊維は、ＵＢＥＰＯ
Ｌ−ＨＥ０１００（ＵＢＥ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社から入手可能な）の短繊維
、つまりナイロン６である。平均直径（Ｄ）０．３μｍ、平均の長さ（Ｌ）３０
０μｍ、アスペクト比（Ｌ／Ｄ）１０００を有する繊維が記載されている。この
繊維は、ゴム１００部当たり１０部（ｐｈｒ）以上、好ましくは１０〜３０ｐｈ
ｒの濃度でゴムコンパウンド中に組み込まれる。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

本発明は、従来のタイヤのナイロン層と取り替えられるが、かかる構造要素の
有益な特性を保持する、空気タイヤのトレッドバンドとベルトプライとの間のエ
ラストマー中間層の構造に関する。さらに、ゴムシートが存在する場合には、ゴ
ムシートをこの中間層に取り替えることが可能である。同様に、従来のタイヤの
第２の例に対して、本発明は、０°ナイロン層、下層、およびゴムシート（存在
する場合には）をエラストマー中間層に取り替えた、同じ目的を達成する構造を
提供する。

【００１３】 本出願人は、繊維強化材料を用いて製造したトレッドバンドにエラストマー中
間層を導入することによって、従来のタイヤの１つまたは複数の層を取り替える
ことを見出し、本発明は、以前は従来のタイヤ両方の設計構造により達成された
、転がり抵抗およびハンドリングにおける少なくとも同じ利点を実現し、さらに
タイヤの総重量を低減する。

【００１４】 さらに、従来の構造をより少ない層と取り替えることによって、タイヤの構造
が単純化される。

【００１５】 本発明は、ケブラー（登録商標）（ケブラー（登録商標）パルプ形状の）など
の短繊維を、好ましくはトレッドバンドに組み込まれるエラストマー中間層に添
加し、従来のタイヤ設計構造からの従来の０°ナイロン層、ゴムシート（存在す
る場合には）、および下層（存在する場合には）の除去を補うことを企図する。
本発明は、直径約１０ミクロン、長さ約２００ミクロン、アスペクト比約２０の
幹部分（trunk portion）を有する短繊維を添加することを企図するものである
。短繊維（ケブラー（登録商標）などの）を添加することは、本発明の他の特徴
と共に、従来の２つのタイヤ設計により提供された転がり抵抗およびハンドリン
グの利点を保持する助けとなる。同様に、トワロン（Ｔｗａｒｏｎ）（登録商標
）パルプ（Ａｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ社の登録商標）、強化用繊維を含有する他の種
類のパルプを、ケブラー（登録商標）パルプの代わりに用いることが可能である
。繊維が添加されることから、エラストマー中間層は「フェルト」層と呼ばれる
。

【００１６】 本発明はさらに、エラストマー中間層を、短繊維とコンパウンド材料との組み
合わせから製造することを認める。コンパウンド材料は、天然ゴム、乳化重合ス
チレンブタジエンゴム、溶液重合スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴムを含
んでもよい。このコンパウンド材料は、天然ゴム約６０％と乳化重合スチレンブ
タジエンゴム約４０％との組み合わせであることが好ましい。本発明は、コンパ
ウンド材料に、強化用短繊維をゴム１００部当たり約５〜１５部（ｐｈｒ）、好
ましくは約７〜１１ｐｈｒの濃度で添加することを企図するものである。さらに
、本発明は、カーボンブラックを、濃度約２０〜８０ｐｈｒ、好ましくは約５０
〜７０ｐｈｒで混合物に添加することを企図するものである。

【００１７】 １ｍｍを超える厚さを有する、繊維強化エラストマー中間層の均一な断面が企
図されると同時に、本発明は、タイヤの高速試験およびハンドリング特性を更に
改善することができる不均一な断面を有するように、かかる層を製造することが
可能であることもまた認識している。かかる構造について、本発明は、断面のエ
ラストマー中間層が、層全体の幅の約４／７ｔｈｓを占めるより厚い端部を有す
ると同時に、その中心部がその幅の残り３／７ｔｈｓを占めることを企図する。
さらに、本発明は、その端部が中心部よりも約２５％〜７５％、好ましくは３３
％厚いことを企図するものである。本発明は特に、エラストマー中間層の中心領
域よりも、その端部領域が大きい厚さを有することを企図するものである。エラ
ストマー中間層のより厚い部分によって、タイヤが回転する際にトレッドバンド
の端部で生じる大きな応力に十分に対処することができる。

【００１８】 本発明はさらに、トレッド溝の幅がより広い領域で、エラストマー中間層に、
より厚い領域を増やすことが可能であることを企図するものである。トレッドの
幅が広い溝は、タイヤが回転する際に、応力を蓄積することが可能なたわみ点（
deflection point）の働きをする。これらの領域のエラストマー中間層に厚さを
加えると、タイヤが回転する際に応力を低減する助けとなる。

【００１９】 本発明は、エラストマー中間層をトレッドバンドと共に同時押出し成形し、均
一な製品を製造することもまた企図するものである。同時押出し成形によって、
組み立ての際にトレッドバンドに対してエラストマー中間層を正確な向きにする
ことが可能である。それにより、強化用繊維に取り替えられる０°ナイロンコー
ドと実質的に同一の赤道方向に位置するように、強化用繊維を正確な向きにする
ことも可能である。

【００２０】

【発明の実施の形態】

本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付の図面により、本発明
のいくつかの実施形態を説明する。先に示される全体的な説明および以下に示さ
れる実施形態の詳細な説明と共に、これらの図面は、本発明の原理を説明する役
割を果たすものである。

【００２１】 当業者であれば、本発明の他の利点および修正形態を容易に思いつくであろう
。したがって、そのより広範な態様において、本発明は、特定の詳細、典型的な
手段、および示され、説明されている例証となる実施例に限定されない。したが
って、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される、全体的な本
発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、かかる詳細から脱却するこ
とが可能である。

【００２２】 図１は、従来技術での第１の例によるタイヤＴを示す。従来から、タイヤＴは
、その両側の端部が対応する固定ビードコアＢＣの周りで折り返され、自動車ホ
イールの一部である取り付けリムＲにタイヤＴ自体が嵌合される位置にて、タイ
ヤＴの内部周方向端部に沿って定められたビードＢにその端部それぞれが組み込
まれる、少なくとも１つのカーカスプライＣＰを備える。

【００２３】 カーカスプライＣＰに、その周方向の延長線に沿って、ゴム引シートに組み込
まれた織物または金属コードから製造された１つまたは複数のベルト層ＢＬを施
す。通常、ベルト層は３つである：カーカスプライに近接する最初の２層は、互
いに交差し、タイヤＴの赤道面Ｙ−Ｙに対して両方に角度が付いているコード、
好ましくは金属コードを含むゴム引織物から製造される。タイヤの赤道面に対し
て０°（周方向）に配向する、好ましくは繊維材料、さらに好ましくは熱収縮材
料から製造された、ナイロンなどの補強コードを含むゴム引織物の層ＮＬが２つ
の金属ベルト層上に位置する。

【００２４】 カーカスプライＣＰ外部表面の両側部分それぞれに、実質的にビードＢから、
ベルト層縁端部周辺に定められたタイヤのいわゆる「ショルダー」領域にそれぞ
れが延在する１対のサイドウォールＳも施す。

【００２５】 トレッドバンドＴは、ベルト層ＢＬの周りに周方向に配設され、前記トレッド
バンドの縁端部はショルダーで終端しており、サイドウォールＳにつなげられて
いる。トレッドバンドＴＢは外面上、地面に対する接触に作用するよう配置され
た転がり表面を表し、その表面には、横方向のカットアウトと交互になる周方向
の溝Ｇが形成される。前記溝Ｇにより、１つまたは複数の周方向の列に振り分け
られた複数のブロックが定められる。

【００２６】 示されるように、トレッドバンドＴＢは、ゴムシートＲＳに隣接し、かつゴム
シートＲＳ上に配設される。ゴムシートＲＳは通常、厚さ０．２〜１．０ｍｍを
有し、ほぼトレッドバンドＴＢ全体の幅に延在する。トレッドバンドＴＢの端部
両方に、当業者に周知のミニサイドウォールＭＳＷを配設する。従来のタイヤに
は、ナイロン層ＮＬがゴムシートＲＳの真下に配設され、その２層は合わせた厚
さＴＨを有する。

【００２７】 トレッドバンドＴＢが十分な接着性を示す場合には、当然ゴムシートＲＳを省
くことが可能である。

【００２８】 図２は、従来技術の第２の例によるタイヤＴの一部の構造を示す。示されるよ
うに、トレッドバンドＴＢは、ゴムシート上のその最下部に下層ＵＬを含む。下
層ＵＬは通常、厚さ約１〜２ｍｍであるが、いずれにしても、タイヤトレッドが
摩耗し、下層ＵＬが道路と接触するようになる場合には、十分な厚さではない。
このことは、下層の組成物がトレッドバンドＴＢの組成物と異なり、したがって
トレッドバンドと同じ操作特性を有さないことから、望ましいことである。第１
の従来技術の例と同様に、ナイロン層ＮＬはゴムシートＲＳの下に配設される。
下層ＵＬ、ゴムシートＲＳ、およびナイロン層ＮＬは、合わせた厚さＴＨを有す
る。第１の例と同様に、ミニサイドウォールＭＳＷをトレッドバンドの側面端部
両方に配設することが可能である。

【００２９】 当然、下層が十分な接着性を示す場合にも、ゴムシートＲＳを省くことが可能
である。

【００３０】 当技術分野で周知のように、ゴムシートは通常、当技術分野で周知の天然ゴム
との組み合わせをベースとするエラストマーコンパウンド材料から構成される。
一般的に、ゴムシートＲＳの十分な接着性は、天然ゴム量がポリマー量のうち５
０％を超えることにより付与される。永続的に十分な接着性を得るために、ゴム
シートＲＳのコンパウンドに他の添加物を加えることが可能である。このように
して、組み立ての際にトレッドバンドＴＢ（それが下層ＵＬを含んでいようがい
まいが）は、下の層に固着する。それぞれの例において、ゴムシートＲＳは、シ
ートとして、トレッドバンド（または下層ＵＬを有するトレッドバンド）の裏面
に施される。ゴムシートＲＳ下の層は通常、ナイロン層ＮＬ、続いて２つのベル
トプライおよびカーカスプライ（図示せず）である。

【００３１】 従来の例では、ゴムシートＲＳは、タイヤＴのトレッドバンドＴＢと別々に製
造される。ゴムシートは通常、その押出し成形後、トレッドバンドＴＢ（または
下層ＵＬを有するトレッドバンドＴＢ）の裏面に施される材料のカレンダーシー
ト（calendered sheet）である。ゴムシートＲＳは、トレッドバンドＴＲと共に
同時押出し成形することも可能である。タイヤの他の構成要素と共に、ゴムシー
トＲＳおよびトレッドバンドＴＢ（またはトレッドバンドＴＢおよび下層ＵＬ）
は完成したグリーンタイヤ（green tire）を形成し、完成かつ一体化されたタイ
ヤ製品を製造するために、加硫処理される。

【００３２】 従来技術と異なり、図３に示す本発明の第１の実施形態に示されるように、ト
レッドバンド１はエラストマー中間層３上に配設された外面部２を含む。エラス
トマー中間層３は、その幅にわたる実質的に均一な厚さ４を有する。外面部２は
、最も外側の端部両方にミニサイドウォール部５、６も含むことが可能である。
エラストマー中間層３の厚さは、１ｍｍより厚く、好ましくは約１．５〜２ｍｍ
である。いずれにせよ、タイヤトレッドが摩耗している場合、トレッドパターン
の溝の最大深さに関係する外面部２の厚さによって、エラストマー中間層３は道
路表面と接触しないはずである。次いで、本発明に従って製造されたトレッドバ
ンド１を、タイヤ構造に組み込む。

【００３３】 本発明の第２の実施形態を図４に示す。図４は、エラストマー中間層１４上に
配設された外面部１２を有するトレッドバンド１０を示している。エラストマー
中間層１４は、中心部１８の厚さ１６から端部２４、２６の厚さ２０，２２まで
変化する厚さを有する。外面部１２は、最も外側の端それぞれにミニサイドウォ
ール部２８、３０を含む。中心部１８の厚さ１６は１ｍｍよりも厚く、好ましく
は１．５ｍｍ〜２ｍｍであり、端部２４、２６の厚さ２０、２２は１ｍｍよりも
厚く、好ましくは１．５ｍｍ〜３ｍｍであるが、いずれにしても厚さ１６より厚
い。いずれにせよ、タイヤトレッドが摩耗している場合、トレッドパターンの溝
の最大深さに関係する外面部１２の様々な厚さによって、エラストマー中間層３
は道路表面と接触しないはずである。本発明のこの実施形態は厚さ２０、２２が
同一であることを企図するが、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、
トレッドバンド１０の内側および外側端部の操作特性を変化させるために、タイ
ヤの設計に応じて厚さ２０、２２が互いに異なってもよいことは、当業者なら容
易に理解するであろう。

【００３４】 本発明の第３の実施形態では、図５に示すように、トレッドバンド４０は、厚
さが変わっている付加的なセクション（additional sections of variable thic
kness）を有するエラストマー中間層４６を含む。図５に示すように、トレッド
バンド４０は、ベース部５６、４２のベース厚さ５２、５４よりも大きい厚さ４
８、５０の端部４４、４５を有するエラストマー中間層４６を含む。さらに、広
い溝６２が組み込まれる外面部６０の領域に、ベース部５６、４２の厚さよりも
大きい厚さ６６を有する、より厚い部分５８を中間に含むこともまた可能である
。エラストマー中間層４６の中間のより厚い部分５８は、トレッドバンド４０が
回転した場合に、広い溝６２の領域における不釣合いな（disproportionately）
高い応力を補う。というのは、広い溝６２は、特に高速で操作する際に応力を蓄
積できる、トレッドバンド４０のたわみ点として作用するからである。エラスト
マー中間層４６の様々な部分の厚さは、先の例と同じ通例に従う。ベース部５６
、４２は１ｍｍよりも厚く、好ましくは厚さ１．５ｍｍ〜２ｍｍであり、端部４
４、４５および中間のより厚い部分５８は１ｍｍよりも厚く、またベース部５６
、４２よりも厚く、好ましくは厚さ１．５ｍｍ〜３ｍｍである。いずれにせよ、
タイヤトレッドが摩耗している場合、トレッドパターンの溝の最大深さに関係す
る外面部６０の厚さによって、エラストマー中間層４６は道路表面と接触しない
はずである。

【００３５】 本発明の好ましい実施形態では、エラストマー中間層４６の断面図は対称であ
る。しかしながら、端部４４、４５の厚さ４８、５０は互いに同じであることが
企図されるが、厚さ４８、５０は、互いに異なるよう設計することが可能である
。同様に、本発明は、中間のより厚い部分５８の厚さ６６が、端部４４、４５の
厚さと同じであることを企図するが、これらの部分それぞれの厚さは、特定のタ
イヤの設計に望まれる操作特性に応じて互いに異なってもよい。さらに、ベース
部５６、４２の厚さ５２、５４が同じであることが企図されるが、当業者には理
解されるように、それらも互いに異なってもよい。

【００３６】 本発明の第３の実施形態では、広い溝６２に関連して、中間のより厚い部分５
８が１つのみ示されているが、トレッドバンド４０に複数の広い溝６２が組み込
まれる場合、多くのかかる部分をトレッドバンド４０の幅にわたって配設するこ
とが可能である。最終的に、トレッドバンド４０の構造は、まさに先の例のよう
に、ミニサイドウォール６８、７０を含むことが可能である。

【００３７】 示される３つの実施形態のいずれかにおける、エラストマー中間層の構造をこ
れから説明する。以下の説明が、本発明により企図されるすべての実施形態にあ
てはまることは理解されよう。以下に、より詳細に説明されるように、押出し成
形またはカレンダー仕上げによってこれを行うことができる。

【００３８】 本発明の構造では、本発明の３つの例で示されるように、従来では下層によっ
て占められるスペースに、エラストマー中間層が位置することが好ましい。この
位置にフェルト層を配置することによって、従来のタイヤより軽い（重量で）タ
イヤ構造が可能となるが、従来のタイヤのハンドリング特性を保持する。しかし
ながら、従来では０°ナイロン層により占められた位置にタイヤのフェルト層を
配置することが可能である。かかる例では、エラストマー中間層の性能利点を実
現するが、従来のタイヤと比較してこのタイヤの総重量が著しく低減されるわけ
ではない。

【００３９】 強化用繊維はアラミド繊維が好ましく、それらはケブラー（登録商標）、トワ
ロン（登録商標）、または他の材料である。特に、強化用繊維は、直径約１０ミ
クロン（μｍ）、長さ約２００ミクロン（μｍ）の幹部分を有することが好まし
い。これにより、強化用繊維に、繊維の長さと直径との比であるアスペクト比約
２０が付与される。強化用繊維は、外面的に幹部分から伸びている幹部分の直径
よりも小さい直径を有する多数の分岐またはフィブリル（fibril）も含む。

【００４０】 参照により本明細書に組み込まれる米国特許第４，８７１，００４号に、この
繊維の構造についての説明がある。この特許によると、ケブラー（登録商標）２
９（特定のケブラー（登録商標）パルプ製品）などのケブラー（登録商標）製品
は、ステープルの長さで、またパルプとして入手可能であり、「Ｍｏｄｅｒｎ
Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ」によれば、低密度、高強度のア
ラミド繊維である。Ｄｕｐｏｎｔ社の説明によれば、ケブラー（登録商標）の繊
維は、ポリ−パラフェニレンテレフタルアミドから生成される長い分子鎖から成
る。その鎖は、強い鎖間架橋（interchain bonding）で非常に配向しており、そ
の結果、特有な特性の組み合わせが得られる。

【００４１】 それが好ましい補強材であることから、以下の説明は、特にケブラー（登録商
標）繊維に焦点を当てているが、本発明の範囲および精神から逸脱することなく
、全体または一部に、ケブラー（登録商標）の代わりにトワロン（登録商標）を
用いることが可能である。Ａｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ社によれば、トワロン（登録商
標）繊維は、アラミドポリマーから製造された軽量、超強度の合成繊維である。
このアラミド分子は、ジッパー（zipper）のように機械的応力を前後に伝える、
強い水素結合によって結合した比較的剛性のポリマー鎖を特徴とする。最終的に
、当業者には理解されるように、本発明の範囲および精神から逸脱することなく
、同様の分枝フィブリルを有する他のアラミド繊維を、ケブラー（登録商標）ま
たはトワロン（登録商標）の代わりに用いることができる。

【００４２】 さらに、用いる繊維にかかわらず、繊維がその意図される機能を改善するよう
、繊維は従来のタイヤの例における０°ナイロンコードと実質的に同じ方向に配
向することが好ましい。

【００４３】 本発明の好ましい実施形態で用いるケブラー（登録商標）繊維を天然ゴム（Ｎ
Ｒ）中に分散し、得られた混合物は、「ケブラー（登録商標）パルプ」として周
知であり、それはまたＤｕｐｏｎｔ社から市販の製品である。

【００４４】 当業者には理解されるように、製造プロセスにおいてある利点が得られること
から、マスターバッチ（masterbatch）としてのケブラー（登録商標）パルプの
使用は、本発明の成功の一因となる。

【００４５】 ケブラー（登録商標）とトワロン（登録商標）のどちらも、それぞれの製造元
からパルプとして入手可能であることもまた理解されたい。どちらかのアラミド
繊維を含有するパルプは、アラミド繊維とゴムとの予備混合された組み合わせで
ある。パルプはアラミド原繊維よりもエラストマーコンパウンドに混合するのが
容易なことから、本発明のエラストマー中間層を構成するのに用いられるゴムコ
ンパウンド中に分散した繊維の均質性を改善するために、アラミドパルプを使用
することが好ましい。アラミド原繊維は、その分枝構造のために、大変ふわふわ
（fluffy）しており、多少手間をかけた後にのみ、エラストマーコンパウンドと
混合する。

【００４６】 本発明のエラストマー中間層に用いるために生成されるコンパウンドは、混合
物に添加するアラミド繊維の量により表される。このコンパウンドは、ゴム１０
０部当たりで表されることから、その省略形「ｐｈｒ」が一般に用いられる。

【００４７】 繊維の量は、好ましくは約５〜１５ｐｈｒである。繊維の量は、さらに好まし
くは約７〜１１ｐｈｒである。アラミド繊維の量は約９ｐｈｒであることが最も
好ましい。

【００４８】 Ｄｕｐｏｎｔ社から入手可能な様々なケブラー（登録商標）繊維マスターバッ
チがある。最も一般に知られ、用いられている、しばしばケブラー（登録商標）
パルプと呼ばれるものは、天然ゴム（ＮＲ）７７％と繊維２３％との混合物であ
る。

【００４９】 ケブラー（登録商標）パルプとして繊維を添加する場合、それらは、本発明に
おいて有効であるための、ゴムマトリックス中での分散の必須レベルに到達する
ことができる。このようにコンパウンド中に導入されたＮＲの量は、ゴムの総重
量に入れられる。

【００５０】 このゴムコンパウンドは、加硫可能な様々な材料のうちのいずれかから構成さ
れ、ゴムエラストマーを付与することができる。例えば、以下に示されるいずれ
か１つまたはそれらの組み合わせを用いることができる：天然ゴム（ＮＲ）、イ
ソプレンゴム（ＩＲ）、乳化重合スチレンブタジエンゴム（Ｅ−ＳＢＲ）、溶液
重合ＳＢＲ（Ｓ−ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）等。

【００５１】 本発明については、ＮＲとＥ−ＳＢＲとの組み合わせが好ましい。見出された
最良の結果はＮＲを用いて得られたが、コンパウンドを押出し成形する際に問題
が生じるため、残念ながらすべてＮＲである混合物を使用することは除外した。
ＮＲ製品を押出し成形するのに必要な温度が、非常に高すぎた。実験により、Ｎ
Ｒ約６０％とＥ−ＳＢＲ約４０％とのブレンドで、適切な妥協点が得られること
が示された。

【００５２】 カーボンブラック（ＣＢ）は、タイヤ構造に用いる標準的な充填剤である。Ｎ
３００系（ＡＳＴＭ規格；ヨウ素吸着約６５〜９５ｍｇｌ／ｇＣＢ（ＩＳＯ １
３０４／８５）、ＤＢＰ約７０〜１２５ｍｌ／１００ｇＣＢ（ＩＳＯ ４６５６
／９２））のＣＢを、混合物に対して充填剤として用いた場合、タイヤのより優
れた特性が得られることを見出した。実験を通して、ＣＢの量は、約３０〜８０
ｐｈｒであることが好ましく、約５０〜７０ｐｈｒであることがさらに好ましか
った。本発明では、ＣＢ Ｎ３２６を約６０ｐｈｒ含むことが最も好ましいもの
であった。

【００５３】 芳香族ポリアミド繊維と共に、架橋樹脂（cross-linking resin）、例えばレ
ゾルシノール−ホルムアルデヒド樹脂が存在すると、得られたコンパウンドに有
益な影響をもたらすことが知られている。タイヤ試験に用いる１種のコンパウン
ド、コンパウンドＡの詳細な配合を、以下の表１に示す。

【００５４】

【表１】

【００５５】 表１に示すように、このコンパウンドはケブラー（登録商標）パルプ（Ｋｖ２
３％、ＮＲ７７％）を３９ｐｈｒ含有し、これはＮＲを３０ｐｈｒ、ケブラー（
登録商標）繊維を９ｈｐｒ含むことを意味する。

【００５６】 次いで、好ましくはコンパウンドＡを、トレッドバンドおよびミニサイドウォ
ールコンパウンドと共に同時押出し成形した。とりわけ、試験されるタイヤの規
格において、カレンダー仕上げ（calendering）ではベースコンパウンドＡに必
要とされる厚さが大きすぎるという理由で、同時押出し成形が好ましい。さらに
、押出し成形によって、繊維の配向を実質的に周方向に、つまり従来のタイヤ構
造の０°ナイロンコードと同じ方向にすることが可能になった。さらに、コンパ
ウンドＡから製造した層を、図４または図５に示すように様々な厚さに形成する
ことが可能であることから、押出し成形が好ましい。例えば図４に示し、かつ説
明するように、端部２４、２６の厚さ２０、２２は、中心部１８の厚さ１６より
も３３％厚かった。

【００５７】 このために特別に設計したダイ（die）を用いて、ミニサイドウォール２８、
３０と共にコンパウンドＡの同時押出し成形を行った。コンパウンドＡで製造し
た層の最終形状を作るために、複数種のダイをそれぞれの形材に用いなければな
らない。

【００５８】 マスターコンベヤーの速度で同時押出し成形工程を制御し、押出し物の温度が
１２０℃を超えないよう制御した。押出し物の寸法が、試験されるタイヤの特定
の値または範囲に維持されるようにも制御を行った。コンパウンドＡ中の繊維の
強化作用のため、ダイの外に押出された場合に、コンパウンドＡは膨張しないこ
とが見出された。一度押出し成形機を離れると、コンパウンドＡは本質的に同一
の寸法を保つ。このため、このコンパウンドの粘度を最適化しなければならなか
った。

【００５９】 以下の特徴を有する三段式押出し機を押出し成形プラントに用いた：（１）ト
レッド本体に対して、スクリュー直径１５０ｍｍ、（２）ベース本体に対して、
スクリュー直径１２０ｍｍ、および（３）ミニサイドウォール本体に対して、ス
クリュー直径９０ｍｍ。工程中、それぞれの本体のバレル、スクリュー、および
ヘッドを温度調節した。

【００６０】 上述の混合および押出し成形段階により、一度タイヤが押出し成形された後は
、コンパウンドＡから製造されたトレッドバンド下に補強層を有する空気タイヤ
（１７５／６５Ｒ１４Ｔ）が作られた。次いで、得られたタイヤについて実験を
行い、他の類似のタイヤと比較して本発明の構造の有効性を評価した。

【００６１】 最初に、従来のタイヤを試験した（タイヤＩ）。第２に、そのゴムシートおよ
び下層が、コンパウンドＡで製造したエラストマー中間層に取り替えられたタイ
ヤ（タイヤＩＩ）を試験した。第３に、ナイロン０°プライが除去された、タイ
ヤＩＩのようにタイヤ（タイヤＩＩＩ）を試験した。第３の実施例では、コンパ
ウンドＡの厚さを、下層の厚さを３０％超える厚さに増大した。第３の実施例に
おいて、コンパウンドＡの厚さの範囲は、押出し成形された半完成トレッド、ミ
ニサイドウォール、およびベースコンパウンドＡを合わせた厚さ全体の１７％〜
２７％であった。この場合、下層の厚さは約２ｍｍであった。第４かつ最後に、
タイヤＩＩＩのようにタイヤ（タイヤＩＶ）を構成した。コンパウンドＡを、図
４に示される本発明に従って成形した。中心のトレッド領域でのコンパウンドＡ
の厚さ範囲は、タイヤＩＩＩの場合と同じであった。エラストマー中間層の端部
は、コンパウンドＡを含む、同時押出し成形されたトレッドの半完成品の厚さ全
体よりも２５％〜５０％厚かった。タイヤＩＶの場合には、下層は中心部で厚さ
２ｍｍであり、端部では厚さ３ｍｍであった。次いで、上述の４種のタイヤをい
くつかの方法で試験した。

【００６２】 最初に、高速安全性試験（High Speed Integrity Test）を行った。直径２ｍ
を有するドラム上で回転するタイヤについて、荷重３９４Ｋｇおよび空気圧２.
５ｂaｒで試験を行う。本発明者らの試験において、Ｔスピードクラスを有する
タイヤを１９０ｋｍ／ｈで６０分間回転させ、次いで、タイヤが破断するまでそ
の速度を１０分毎に１０ｋｍ／ｈ増大する。

【００６３】 すべてのタイヤが安全性試験制限（２００ｋｍ／ｈで１０分）に合格すること
ができた。しかしながら、タイヤＩＩＩの場合には、他のタイヤよりも早く試験
が終わった（２２０ｋｍ／ｈで２分）。タイヤＩＩＩの試験が早く終わったとい
うことは、たとえコンパウンドＡから製造した非常に補強されたベースを有した
としても、ナイロン０°プライなしで、ベース層が一定の厚さであることは、他
の設計よりも有効ではないことを示している。これは、タイヤＩＩＩの設計が使
用に不適切であるという意味ではなく、タイヤＩＶなどの他の設計が好ましいと
いう意味であることを留意されたい。他のすべてのタイヤは少なくとも２３０ｋ
ｍ／ｈに達した。これにより、その端部がベース層の中心部よりも３３％厚く作
られたタイヤＩＶが、本発明の利点を含む、好ましい実施形態であることが確認
された。言い換えれば、本発明のエラストマー中間層を組み込んだタイヤＩＶは
、タイヤ性能を犠牲にすることなく、従来のナイロンおよびゴムシートをうまく
取り替えた。

【００６４】 第２に、転がり抵抗（ＲＲ）試験を、タイヤＩ、ＩＩ、ＩＩＩ、およびＩＶに
ついて行った。その有効性の範囲は選択される速度および構造の作用により変化
するが、タイヤにコンパウンドＡを添加することは、すべての例で有利であるこ
とが明らかになった。タイヤＩおよびＩＩは、中間速度（＜１２０ｋｍ／ｈ）ま
で同じＲＲを示し、高速ではタイヤＩＩが低い転がり抵抗を示した。タイヤＩお
よびＩＩの重量は等しく、したがってＲＲの改善は、単にコンパウンドＡに依存
することが示された。タイヤＩＩＩおよびＩＶはナイロン０°プライを含まない
ため、タイヤＩおよびＩＩよりも軽く、低速でどちらも低いＲＲを示した。高速
では、タイヤＩＩＩは、増大したＲＲを示した。タイヤＩＩＩにさらに改善点を
有するタイヤＩＶは、タイヤＩと同様のＲＲを示した。この場合、ナイロン０°
プライなしで、コンパウンドＡは、従来のタイヤにある本来の安定性の大部分を
維持することできたが、端部を厚くすることによる構造の修正によって提供され
た、いっそうの安定性から恩恵を受けたことが試験により示された。

【００６５】 第３かつ最後に、タイヤＩ、ＩＩ、ＩＩＩ、およびＩＶを用いて、屋外試験を
行った。この試験では、いくつかの運転条件を評価し、コンパウンドＡおよび新
規な構造の効果を立証した。ナイロン０°プライを除去した場合、その特性の損
失を埋め合わせるために、コンパウンドＡから製造される層を図４に示すように
修正することが好ましいことがこの試験により立証された。その構造にかかわら
ず、コンパウンドＡがタイヤ構造に組み込まれるそれぞれの例で、ドライハンド
リング性能が改善することが見出された。改善は、まずまずであるが、注目に値
し、特にタイヤＩＶで著しい。この結論は、ソフトハンドリング条件でもまた実
証された。快適性試験では、タイヤIIのみに改善が示され、それに対してタイヤ
ＩＩＩおよびＩＶについては、測定可能な違いは観察されず、これは、コンパウ
ンドＡから製造されたエラストマー中間層を含有させることで、性能を犠牲にす
ることなく、従来のタイヤのゴムシートおよびナイロン層をうまく取り替えられ
るという結論を再び支持するものである。

【００６６】 本発明は、ナイロン０°プライの除去を補う、タイヤの新規な構造を提供する
。さらに、本発明は、製造が容易であるが、ナイロン０°プライにより付与され
るハンドリング特性を失わない、より軽いタイヤ構造を可能にする。

【００６７】

【表２】

【００６８】 表３中の、「−ナイロン０°」は、ナイロン層がないことを意味し、「ＮＰ」
は本明細書の冒頭で説明した従来技術のタイヤを示し、「＋Ｋｖ」はケブラー（
登録商標）パルプが添加されていることを意味し、「＋Ｋｖ可変の厚さ」は、ケ
ブラー（登録商標）パルプが添加され、その層の厚さが変化していることを意味
するものであり、「１分（２４０ｋｍ／ｈｒ）は速度２４０ｋｍ／ｈで１分後、
タイヤが「破断した」ことを意味する。

【００６９】 当業者であれば、容易にその他の利点および修正形態を思いつくであろう。し
たがって、広範な態様において本発明は、特定の詳細、典型的な手段、および示
され、説明された例証となる実施例に限定されない。したがって、添付の特許請
求の範囲およびその均等物によって定義される、全体的な本発明の概念の精神ま
たは範囲から逸脱することなく、かかる詳細から脱却することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来技術による０°ナイロン層とトレッドバンドとの間に配設さ
れたゴムシートを示す、第１の従来のタイヤ設計の断面図である。

【図２】 下層、ゴムシート、およびトレッドバンドとカーカスとの間の０
°ナイロン層を示す、第２の従来のタイヤ設計の断面図である。

【図３】 トレッドバンド下の実質的に均一なエラストマー中間層の配置を
示す、本発明の第１の実施形態によるタイヤの断面図である。

【図４】 エラストマー中間層端部の厚い領域を示す、本発明の第２の実施
形態を示す図である。

【図５】 トレッドバンドの幅にわたって厚い領域が配設されるエラストマ
ー中間層の第３の実施形態であって、エラストマー中間層の厚い部分がトレッド
バンドの溝によって生じるたわみ点のたわみを補うように配置される様子を示す
図である。

【符号の説明】

１、１０、４０ トレッドバンド ２、１２、６０ 外面部 ３、１４、４６ エラストマー中間層 ２４、２６、４４、４５ 端部 １８ 中心部 ４２、５６ ベース部 ５、６、２８、３０、６８、７０ ミニサイドウォール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２９Ｋ 21:00 Ｂ２９Ｋ 21:00 77:00 77:00 105:12 105:12 Ｂ２９Ｌ 30:00 Ｂ２９Ｌ 30:00 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＢＲ，ＣＮ，Ｊ Ｐ，ＫＲ，ＴＲ，ＵＳ (72)発明者 ザニチェッリ，クラウディオ イタリア国，28010 ネウビノ，ヴィア カーサ スパルス−コリ フィオリティ， 18 Ｆターム(参考） 4F207 AA45 AB25 AD16 AH20 KA01 KA17 KB26 4F212 AA46 AA47 AB18 AB25 AH20 VA02 VA07 VA10 VC02 VC12 VC22 VD08 VD20 VK02 VK34 VL32

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ラジアルカーカスと、地面と接触するその表面に溝が設けら
   れた、カーカスラジアル外側表面上に位置するトレッドバンドと、ホイールリム
   上にタイヤを固定するためのサイドウォールおよびビードと、トレッドバンドと
   カーカスとの間にベルト構造体とを含む車両用空気タイヤであって、繊維強化エ
   ラストマー中間層が前記ベルト構造体と前記トレッドバンドとの間に位置するこ
   とを特徴とする、車両用空気タイヤ。
2. 【請求項２】 前記繊維強化エラストマー中間層が、コンパウンド材料およ
   び強化用短繊維を含む、請求項１に記載のタイヤ。
3. 【請求項３】 前記強化用短繊維が、アラミドポリマーを含む、請求項２に
   記載のタイヤ。
4. 【請求項４】 前記強化用短繊維が、タイヤの赤道面に対して実質的に０°
   の角度に配向する、請求項２に記載のタイヤ。
5. 【請求項５】 前記コンパウンド材料が、天然ゴム、イソプレンゴム、乳化
   重合スチレンブタジエンゴム、溶液重合スチレンブタジエンゴム、およびブタジ
   エンゴムから選択される、請求項２に記載のタイヤ。
6. 【請求項６】 前記コンパウンド材料中の強化用短繊維の濃度が、約５〜１
   ５ｐｈｒである、請求項２に記載のタイヤ。
7. 【請求項７】 強化用短繊維の前記濃度が、約７〜１１ｐｈｒである、請求
   項２に記載のタイヤ。
8. 【請求項８】 前記繊維強化エラストマー中間層が、前記トレッドバンドに
   組み込まれる、請求項１に記載のタイヤ。
9. 【請求項９】 前記コンパウンド材料が、天然ゴムを約５０％超えて含む、
   請求項２に記載のタイヤ。
10. 【請求項１０】 前記コンパウンド材料が、約２０〜８０ｐｈｒの濃度のカ
    ーボンブラックを含む、請求項２に記載のタイヤ。
11. 【請求項１１】 前記繊維強化エラストマー中間層が、１ｍｍを超える厚さ
    を有する、請求項１に記載のタイヤ。
12. 【請求項１２】 前記繊維強化エラストマー中間層が、厚さ１．５ｍｍ〜３
    ｍｍを有する、請求項１に記載のタイヤ。
13. 【請求項１３】 前記繊維強化エラストマー中間層が、断面で、中心部より
    も厚い２つの端部を有する、請求項１に記載のタイヤ。
14. 【請求項１４】 前記の２つの端部がどちらも、中心部より約２５％〜７５
    ％厚い、請求項１３に記載のタイヤ。
15. 【請求項１５】 前記の２つの端部がどちらも、中心部より約３３％厚い、
    請求項１３に記載のタイヤ。
16. 【請求項１６】 前記繊維強化エラストマー中間層が幅を有し、その２つの
    端部それぞれが、その幅の約２／７ｔｈｓを含み、その中心部がその幅の残り３
    ／７ｔｈｓを含む、請求項１に記載のタイヤ。
17. 【請求項１７】 前記ベルト構造体が、互いに交差し、かつタイヤの赤道面
    に対して両方に角度が付けられたコードを含む少なくとも１つのゴム引布層を含
    む、請求項１に記載のタイヤ。
18. 【請求項１８】 タイヤの赤道面に対して実質的に０°の角度に位置する縦
    方向の強化コードを有するゴム引布層を含まない、請求項１に記載のタイヤ。
19. 【請求項１９】 前記タイヤが、ゴムシート、０度層、および下層を含む群
    から選択される１つまたは複数の層を除外する、請求項１に記載のタイヤ。
20. 【請求項２０】 前記繊維強化エラストマー中間層が、前記ベルト構造体と
    前記トレッドバンドとの間に位置する唯一の層である、請求項１に記載のタイヤ
    。
21. 【請求項２１】 少なくとも１つのベルト層、その少なくとも１つのベルト
    層上にあるトレッドバンド、そのトレッドバンド下およびその少なくとも１つの
    ベルト層上に配設された繊維強化エラストマー中間層を含むタイヤを製造する方
    法であって、 少なくとも１つのベルト層を設ける段階と、 その少なくとも１つのベルト層の上部表面上に繊維強化エラストマー中間層を配
    設する段階と、 その繊維強化エラストマー中間層の上部表面上にトレッドバンドを配設する段
    階とを含む方法。
22. 【請求項２２】 前記方法が、ゴムシート、ナイロン層、および下層を含む
    群から選択される１つまたは複数の層を組み込むことを除外する、請求項２１に
    記載の方法。
23. 【請求項２３】 少なくとも１つのベルト層、その少なくとも１つのベルト
    層上にあるトレッドバンド、そのトレッドバンド下およびその少なくとも１つの
    ベルト層上に配設された繊維強化エラストマー中間層を含むタイヤを製造する方
    法であって、 少なくとも１つのベルト層を設ける段階と、 トレッドバンドと共に繊維強化エラストマー中間層を押出し成形し、同時押出
    し成形品を形成する段階であって、その繊維強化エラストマー中間層がトレッド
    バンド底部表面に組み込まれる段階と、 その少なくとも１つのベルト層の上部表面上に同時押出し成形品を配設する段
    階とを含む方法。
24. 【請求項２４】 ゴムシート、０度層、および下層を含む群から選択される１つまたは複数の層
    を組み込むことを除外する、請求項２３に記載の方法。