JP2008044550A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】有機繊維コードを用いたトリート材とスチールコードを用いたトリート材との積層からなるベルト層において、ベルト端部からの破壊の進展を効果的に抑制することにより、従来に比し耐久性に優れた空気入りラジアルタイヤを提供する。
【解決手段】ビード部１１と、サイドウォール部１２と、クラウン部１３とを備え、ビード部間にトロイド状に延在するカーカス層１と、そのクラウン部外周に配置された２枚以上のトリート材からなるベルト層２とにより補強されてなる空気入りラジアルタイヤである。ベルト層を構成するトリート材のうち少なくとも１枚２Ａが、有機繊維コードまたは炭素繊維コードを並列させたゴム引き布からなり、それ以外のトリート材２Ｂが、スチールコードのゴム引き布からなり、かつ、トリート材中で並列したベルトコードの撚り方向が、１本ごとに異なる。
【選択図】図１

Description

本発明は空気入りラジアルタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、耐久性を向上した空気入りラジアルタイヤに関する。

一般に、空気入りラジアルタイヤのベルト層は、有機繊維コードや金属コードを複数本並置してゴム引きしてなるトリート材の積層構造からなる。タイヤの軽量化の観点からは、ベルトコードとして有機繊維コードを用いることが好ましいが、この場合、ベルト層の剛性が低下してしまうため、通常は、有機繊維コードを用いたトリート材とともに、スチールコードを用いたトリート材を積層して、ベルト層を構成している。

例えば、特許文献１には、アラミド繊維コードを用いたトリート材と、スチールモノフィラメントを用いたトリート材とが、互いに交差するよう積層されてなるベルト層を備えた空気入りタイヤが開示されている。また、タイヤのカーカスまたはベルトとして用いられるプライの改良に係る技術として、特許文献２には、サイズが同一かつ撚り方向を反対としたスチールコードを交互に配列したプライを有するラジアルタイヤが開示されている。
特開平１０−１６６８１２号公報（特許請求の範囲等） 特開平２−４１９０４号公報（特許請求の範囲等）

一方、空気入りラジアルタイヤの耐久性を低下させる原因の一つとして、ベルト端部を起点として破壊が進展する、いわゆるベルトエッヂセパレーションの問題がある。この問題に対しては従来より種々検討がなされてきており、ベルト端部の破壊を抑制するために、例えば、ゴムゲージを増加して歪を抑制したり、ベルトコード間隔を広げることでセパレーションの進展を抑制するなどの方法が提案されてきている。

しかしながら、未だ十分にベルトエッヂセパレーションを防止できる手段はなく、より効果的にベルト端部からの破壊の進展を抑制して、空気入りラジアルタイヤの耐久性を向上し、高寿命化を図ることのできる技術の確率が望まれていた。

そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、有機繊維コードを用いたトリート材とスチールコードを用いたトリート材との積層からなるベルト層において、ベルト端部からの破壊の進展を効果的に抑制することにより、従来に比し耐久性に優れた空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

本発明者は鋭意検討した結果、ゴムと接着していないコード部分が集中するベルト端部において、トリート材中のベルトコードの撚り方向が全て同一であると、歪が集中しコード端面を起点として生じたセパレーションが各コード間で容易に?がって、早期にベルトエッヂセパレーションに至ってしまい、その結果タイヤの寿命が短くなることを見出し、さらに検討した結果、トリート材中に含まれるベルトコードの撚り方向を交互に異ならしめることによりベルト端部における歪を低減して、結果としてベルトエッヂセパレーションの抑制を図ることができることを見出して、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の空気入りラジアルタイヤは、左右一対のリング状のビード部と、該ビード部に連なる左右一対のサイドウォール部と、該サイドウォール部間に跨るクラウン部とを備え、前記ビード部間にトロイド状に延在する少なくとも１層のカーカス層と、該カーカス層のクラウン部外周に配置された２枚以上のトリート材からなるベルト層とにより補強されてなる空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記ベルト層を構成するトリート材のうち少なくとも１枚が、有機繊維コードまたは炭素繊維コードをタイヤ赤道面に対し斜めの方向に並列させたゴム引き布からなり、それ以外のトリート材が、スチールコードを、タイヤ赤道面に対し斜めの方向であって前記有機繊維コードまたは炭素繊維コードと交差する方向に並列させたゴム引き布からなり、かつ、前記トリート材中で並列したベルトコードの撚り方向が、１本ごとに異なることを特徴とするものである。

本発明において、前記有機繊維コードとしては、アラミド繊維またはポリケトン繊維を好適に用いることができる。また、前記有機繊維コードまたは炭素繊維コードとしては、総デシテックス数が８８０ｄｔｅｘ以上８０００ｄｔｅｘ以下のコードを一本で撚ってなり、室温での１．５％伸長時における引張弾性率が２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である高弾性コードを好適に用いることができる。なお、コードの総デシテックス数とは、原糸のデシテックスと撚り本数との積である。

さらに、前記有機繊維コードまたは炭素繊維コードの、下記式、
Ｎｔ＝０．００１×Ｎ×√（０．１２５×Ｄ／ρ）
（式中、Ｎ：撚り数（回／１０ｃｍ），ρ：コードの比重，Ｄ：総デシテックス数（ｄｔｅｘ）である）で示される撚り係数Ｎｔは、好適には０．１２〜０．６８の範囲内である。さらに、前記有機繊維コードまたは炭素繊維コードの、１５０℃３０分乾熱処理時の熱収縮率は、好適には２．０％以下である。

本発明によれば、上記構成としたことにより、ベルト端部からの破壊の進展を効果的に抑制することができ、従来に比し耐久性に優れた空気入りラジアルタイヤを実現することが可能となった。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図１に、本発明の空気入りラジアルタイヤの一例の断面図を示す。図示するように、本発明のタイヤ１０は、左右一対のリング状のビード部１１と、ビード部１１に連なる左右一対のサイドウォール部１２と、サイドウォール部１２間に跨るクラウン部１３とを備えており、ビード部１１間にトロイド状に延在する少なくとも１層のカーカス層１と、そのクラウン部外周に配置された２枚以上のトリート材からなる非伸長性のベルト層２とにより補強されている。なお、図中の符号３はビードコア、符号４はビードフィラーをそれぞれ示す。

また、ベルト層２は、有機繊維コードまたは炭素繊維コードをタイヤ赤道面に対し斜めの方向に並列させたゴム引き布からなる少なくとも１枚のトリート材２Ａと、スチールコードを、タイヤ赤道面に対し斜めの方向であって上記有機繊維コードまたは炭素繊維コードと交差する方向に並列させたゴム引き布からなるトリート材２Ｂと、により構成されている。図示する例では、有機繊維コードまたは炭素繊維コードを用いた１枚のトリート材２Ａとスチールコードを用いた１枚のトリート材２Ｂとによりベルト層２を構成しているが、これには限られず、例えば、２枚のトリート材２Ａと１枚のトリート材２Ｂとによりベルト層を構成してもよい。また、これらトリート材２Ａ，２Ｂにおけるコード方向は、好適にはタイヤ赤道面に対し２０°〜４５°程度とする。

本発明のタイヤにおいては、かかるベルト層２を構成するトリート材中で並列したベルトコード、すなわち、有機繊維コードまたは炭素繊維コードおよびスチールコードの撚り方向が、１本ごとに異なる点に特徴を有する。各トリート材中で並列したベルトコードを、撚り方向（Ｓ撚り／Ｚ撚り）が１本ごとに交互に異なるものとしたことにより、コードに引張り歪が作用した際においても、ＳとＺとの回転モーメントが反対であるためにコード／コード間のゴムの歪が低減されて、結果としてベルトエッヂセパレーションを抑制することができる。

本発明においては、上記ベルトを構成するトリート材において、タイヤコードの撚り方向を交互に変えた点のみが重要であり、それ以外の具体的なコード構造や、タイヤ構造の詳細については特に制限されるものではないが、例えば、以下のように構成することができる。

有機繊維コードとしては、従来コード材料として用いられている各種有機繊維からなるもののうちから適宜選択して用いることができ、好適には、アラミド繊維（芳香族ポリアミド）、ポリケトン（ＰＫ）繊維等を用いる。また、炭素繊維コードに用いる炭素繊維としては、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）繊維等の有機高分子繊維を炭素化して得られるものや、石油、石炭等のピッチを原料として得られる炭素化繊維など、いかなるものを用いてもよい。

また、本発明において、有機繊維コードまたは炭素繊維コードとしては、総デシテックス数が８８０ｄｔｅｘ以上８０００ｄｔｅｘ以下のコードを一本で撚ってなり、室温での１．５％伸長時における引張弾性率が２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である高弾性コードを好適に用いることができる。総デシテックス数が８８０ｄｔｅｘ未満では、必要な周方向剛性およびトリート強力が得られず、期待した耐久性向上が得られないおそれがある。一方、総デシテックス数が８０００ｄｔｅｘを超えると、コード径が必要以上に太くなるために被覆するゴム量が増えることによるタイヤ重量の増加や、接地性および耐久レベルの悪化を招く。また、上記弾性率が２００ｃＮ／ｄｔｅｘ未満であると、プライ剛性が不足して、コーナリング性能が低下する。

さらに、本発明に用いる有機繊維コードまたは炭素繊維コードの下記式、
Ｎｔ＝０．００１×Ｎ×√（０．１２５×Ｄ／ρ）
（式中、Ｎ：撚り数（回／１０ｃｍ），ρ：コードの比重，Ｄ：総デシテックス数（ｄｔｅｘ）である）で示される撚り係数Ｎｔは、好適には０．１２〜０．６８である。撚り係数が小さすぎるとタイヤ高速ドラム耐久性が不足し、大きすぎると操縦安定性を損なうため、いずれも好ましくない。

さらにまた、本発明に用いる有機繊維コードまたは炭素繊維コードとしては、１５０℃３０分乾熱処理時の熱収縮率が２．０％以下、特には０％以上１．５％以下であるものが好適である。熱収縮率が２．０％を超えると、加硫時に収縮することでコードが不均一となり、耐久性の悪化を招くおそれがある。

また、図示はしないが、本発明のタイヤにおいては、最内層には通常インナーライナーが配置され、トレッド表面には、適宜トレッドパターンが形成される。さらに、本発明の空気入りラジアルタイヤにおいて、タイヤ内に充填する気体としては、通常のあるいは酸素分圧を変えた空気、または、窒素等の不活性ガスを用いることができる。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
タイヤサイズ３０５／３０ＺＲ１９にて、図１に示す断面構造を有する空気入りラジアルタイヤを作製した。ベルト層２は図示するように２枚のトリート材からなるものとし、このうちトリート材２Ａとしては、下記の表１，２中にそれぞれ示す繊維コードを並列させたゴム引き布を、トリート材２Ｂとしては、スチールコードを並列させたゴム引き布を、それぞれ用いた。また、各トリート材中のベルトコードの撚り方向は、下記表１中にそれぞれ示すように設定した。

（ＰＫ繊維の調製例）
常法により調製したエチレンと一酸化炭素が完全交互共重合した極限粘度５．３のポリケトンポリマーを、塩化亜鉛６５重量％／塩化ナトリウム１０重量％を含有する水溶液に添加し、８０℃で２時間攪拌溶解し、ポリマー濃度８重量％のドープを得た。

このドープを８０℃に加温し、２０μｍ焼結フィルターでろ過した後に、８０℃に保温した紡口径０．１０ｍｍφ、５０ホールの紡口より１０ｍｍのエアーギャップを通した後に５重量％の塩化亜鉛を含有する１８℃の水中に吐出量２．５ｃｃ／分の速度で押出し、速度３．２ｍ／分で引きながら凝固糸条とした。

引き続き凝固糸条を濃度２重量％、温度２５℃の硫酸水溶液で洗浄し、さらに３０℃の水で洗浄した後に、速度３．２ｍ／分で凝固糸を巻取った。
この凝固糸にＩＲＧＡＮＯＸ１０９８（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社製）、ＩＲＧＡＮＯＸ１０７６（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社製）をそれぞれ０．０５重量％ずつ（対ポリケトンポリマー）含浸せしめた後に、該凝固糸を２４０℃にて乾燥後、仕上剤を付与して未延伸糸を得た。

仕上剤は以下の組成のものを用いた。
オレイン酸ラウリルエステル／ビスオキシエチルビスフェノールＡ／ポリエーテル（プロピレンオキシド／エチレンオキシド＝３５／６５：分子量２００００）／ポリエチレンオキシド１０モル付加オレイルエーテル／ポリエチレンオキシド１０モル付加ひまし油エーテル／ステアリルスルホン酸ナトリウム／ジオクチルリン酸ナトリウム＝３０／３０／１０／５／２３／１／１（重量％比）。

得られた未延伸糸を１段目を２４０℃で、引き続き２５８℃で２段目、２６８℃で３段目、２７２℃で４段目の延伸を行った後に、引き続き５段目に２００℃で１．０８倍（延伸張力１．８ｃＮ／ｄｔｅｘ）の５段延伸を行い、巻取機にて巻取った。未延伸糸から５段延伸糸までの全延伸倍率は１７．１倍であった。この繊維原糸は強度１５．６ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度４．２％、弾性率３４７ｃＮ／ｄｔｅｘと高物性を有していた。また、１５０℃×３０分乾熱処理時熱収縮率は４．３％であった。このようにして得られたＰＫ繊維を下記表１に示す条件下でコードとして使用した。

＜高速ドラム耐久テスト＞
ＦＭＶＳＳ（Ｆｅｄｅｒａｌ Ｍｏｔｏｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｓａｆｅｔｙ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）Ｎｏ．１０６の条件に従って下記のドラム走行試験を行った。すなわち、各供試タイヤを２５℃±２℃の室内で内圧２９４ｋＰａ（３．０ｋｇ／ｃｍ²）に調整した後、２４時間放置し、その後、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て、直径約３ｍのドラムの上で速度６０ｋｍ／時で２万ｋｍ走行させた。タイヤが故障したときの距離を耐久距離として、比較例１の値を１００とする指数にて示した。数値が大なるほど結果は良好である。

＊１）１５０℃３０分乾熱処理時の繊維コードの熱収縮率
＊２）室温での１．５％伸長時における繊維コードの引張弾性率

上記表１，２に示すように、有機繊維コードまたは炭素繊維コードを用いたトリート材とスチールコードを用いたトリート材とを積層してなるベルト層において、トリート材中のベルトコードの撚り方向を１本ごとに異なるものとした各実施例の空気入りラジアルタイヤにおいては、ベルトコード撚り方向を全て同一とした比較例に比し、耐久性が向上することが確かめられた。

本発明の一実施の形態に係る空気入りラジアルタイヤを示す幅方向断面図である。

符号の説明

１ カーカス層
２ ベルト層
２Ａ，２Ｂ トリート材
３ ビードコア
４ ビードフィラー
１０ 空気入りラジアルタイヤ
１１ ビード部
１２ サイドウォール部
１３ トレッド部

Claims (5)

1. 左右一対のリング状のビード部と、該ビード部に連なる左右一対のサイドウォール部と、該サイドウォール部間に跨るクラウン部とを備え、前記ビード部間にトロイド状に延在する少なくとも１層のカーカス層と、該カーカス層のクラウン部外周に配置された２枚以上のトリート材からなるベルト層とにより補強されてなる空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記ベルト層を構成するトリート材のうち少なくとも１枚が、有機繊維コードまたは炭素繊維コードをタイヤ赤道面に対し斜めの方向に並列させたゴム引き布からなり、それ以外のトリート材が、スチールコードを、タイヤ赤道面に対し斜めの方向であって前記有機繊維コードまたは炭素繊維コードと交差する方向に並列させたゴム引き布からなり、かつ、前記トリート材中で並列したベルトコードの撚り方向が、１本ごとに異なることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記有機繊維コードが、アラミド繊維またはポリケトン繊維である請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記有機繊維コードまたは炭素繊維コードが、総デシテックス数が８８０ｄｔｅｘ以上８０００ｄｔｅｘ以下のコードを一本で撚ってなり、室温での１．５％伸長時における引張弾性率２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の高弾性コードである請求項１または２記載の空気入りラジアルタイヤ。
4. 前記有機繊維コードまたは炭素繊維コードの、下記式、
   Ｎｔ＝０．００１×Ｎ×√（０．１２５×Ｄ／ρ）
   （式中、Ｎ：撚り数（回／１０ｃｍ），ρ：コードの比重，Ｄ：総デシテックス数（ｄｔｅｘ）である）で示される撚り係数Ｎｔが、０．１２〜０．６８の範囲内である請求項１〜３のうちいずれか一項記載の空気入りラジアルタイヤ。
5. 前記有機繊維コードまたは炭素繊維コードの、１５０℃３０分乾熱処理時の熱収縮率が２．０％以下である請求項１〜４のうちいずれか一項記載の空気入りラジアルタイヤ。

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