JP4358467B2 - ゴム−繊維複合体材料およびそれを用いたゴム物品 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴム−繊維複合体材料およびそれを用いたゴム物品に関し、詳しくはタイヤやベルト等のゴム物品の補強材として使用した場合に、該ゴム物品の耐久性を高めることができるとともに、軽量化を図ることのできるゴム−繊維複合体材料およびそれを用いたゴム物品、特にタイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、タイヤに適用されるゴム系複合材料の補強材は、有機繊維コードやスチールコードが知られているが、近年では不織布を用いたゴム系複合材料の適用が提案されている。例えば、特開平１０−５３０１０号公報においては、乗心地性能や耐久性といったラジアルタイヤ本来の性能を損なうことなく、また製法を複雑化することなく、タイヤサイドウォール部の剛性を高めてタイヤの操縦安定性を向上させるために、カーカス層とサイドウォール部との間に、不織布を用いたゴム系複合材料を適用することが提案されている。
【０００３】
さらに、補強材としての不織布の性能向上が注目され、最近では、タイヤ以外の剛性や耐久性が求められるゴム物品への不織布の適用が検討されてきている。また、従来補強材を含まない構造のゴム系複合材料においても、不織布からなる補強材を用いることにより、設計の自由度が広がるとともに、高い耐久性を実現することが期待されている。
【０００４】
ここで、不織布をゴム系複合材料の補強材として用いる場合、複合材料として優れた機能、例えば剛性や伸びなどの機能を発現させるためには、不織布内部までゴムが十分に浸透することが必要とされる。
【０００５】
一方、補強するゴム物品の剛性をより高めて耐久性を顕著に向上させるためには、従来、使用する不織布の目付重量を大きくする方法が知られていたが、この方法ではある目付重量以上になると不織布内部へのゴムの浸透性が低下してしまい、複合材料として十分に剛性を発現することが困難であるという課題があった。
【０００６】
ところで、空気入りタイヤがパンク等しても、修理，補修ができる場所までの相当距離を継続走行できることを可能としたランフラットタイヤまたは安全タイヤは、従来から各種のものが研究，開発されており、例えば、補強チューブ，多重室チューブ，充填チューブ，折りたたみチューブ，チューブ自体を工夫したランフラットタイヤや、シーラント剤塗布タイヤ，充填タイヤ，中子内蔵型タイヤなどが知られている。
また近年、特開平７−２７６９３１号公報では、外部タイヤの内部に、これよりも若干小さい内部タイヤを入れた二重構造の安全タイヤが報告されている。
【０００７】
しかるに、従来のこの種のタイヤは製造方法、補助部材の材質などが特殊で作りにくく、かつホイールリムへの装着や取り扱いに難点があることが多かった。例えば、チューブ改良型のランフラットタイヤで多重室のものは、チューブの製造が難しく非現実的であり、また、シーラント剤塗布タイヤや充填タイヤでは、シーラント剤の注入方法や材料の開発が難しく、中子内蔵型タイヤでは、その中子のリムへの装着に難点があった。
さらに、スポンジ充填，弾性体充填等のムースタイプの安全タイヤも製造が難しく、また、形状の制御や安定化も困難であった。
また、特開平７−２７６９３１号公報記載の安全タイヤは、タイヤを二重構造とすることからその分タイヤが重くなり、低燃費性能に問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記の課題を解消して、不織布内部へのゴムの浸透性を十分に確保しつつ、大きな剛性を発現しうる補強材を提供することにあり、より具体的には、タイヤやベルト等のゴム物品の補強材として使用した場合に、該ゴム物品の剛性を高め耐久性を向上させるとともに、軽量化も図ることが可能なゴム−繊維複合体材料およびそれを用いたゴム物品を提供することにある。
さらに、本発明は、これらのゴム−繊維複合体材料をタイヤに適用することで、タイヤ構造が簡単で製造が容易であるとともに、リムへの装着が容易で材質面でも経済的であり、低燃費性能を損なうことなく、しかも通常走行耐久性とランフラット耐久性に優れた安全空気入りタイヤを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記課題を解決するために、不織布を構成するフィラメントの単繊維径および剛性と、複合材料としてのゴムの浸透性及び剛性との関係について鋭意検討した結果、不織布を構成するフィラメントの単繊維径を大きくするとともに、単繊維の弾性率を大きくすることで、目付重量を過大とし、不織布内部までのゴム浸透を低下させることなく、大きな剛性を発現し得るゴム−繊維複合体材料を実現できることを見出した。
【００１０】
また、本発明者は、パンク走行を可能とするランフラットタイヤにおいて、従来のチューブを内蔵したタイプのタイヤを検討した結果、通常走行時の遠心力でクリープ変形してチューブ外径が大きくなり、タイヤと接触してインナーライナー部とチューブとのこすれによりチューブが損傷を受け、ランフラット走行性能を確保することができないこと、及びランフラット時の撓みを抑制するため、タイヤよりチューブの内圧を高めても、タイヤ内空間部が確保できずチューブ損傷を受け易いことを知見した。その結果、本発明者は、該空間部の確保のためには、少なくともチューブ頂部に不織布とゴムとから構成される特定の補強層を配設することが有効なことを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、上記課題を解決するために、本発明のゴム−繊維複合体材料は、不織布と不織布を被覆するゴムとからなるゴム−繊維複合体材料であって、該不織布が、１０〜３５μｍの単繊維径、かつ３０〜１００ｍｍの繊維長を有し、引張弾性率が５０ＧＰａ以上である有機繊維を少なくとも一部に含むことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明は、前記ゴム−繊維複合体材料を補強材として使用したことを特徴とするゴム物品、特にはタイヤを提供するものであり、本発明のゴム−繊維複合体材料は、これを補強材として用いたゴム物品の耐久性を損なうことなく、該ゴム物品の剛性を高めることができる。特に、ラジアルタイヤの場合、かかるゴム−繊維複合体材料をタイヤサイドウォール部に適用した場合、該サイドウォール部の剛性を効果的に高め、タイヤの操縦安定性を向上させることができる。
【００１３】
さらに、本発明は、（Ａ）環状に形成されたトレッドと、該トレッドの両端からタイヤ半径方向内側に配設された一対のサイドウォールと、該サイドウォールのタイヤ半径方向内側端に埋設されたビードとを具備するチューブレスタイヤと、（Ｂ）前記チューブレスタイヤの内側に内蔵されたチューブ、及び（Ｃ）前記チューブの少なくとも頂部を覆う補強層からなり、空気充填状態において該チューブ外径側と前記チューブレスタイヤのクラウン部内壁との間に空間部が形成されているとともに、タイヤ内圧が低下した際には、前記補強層が伸びて、外側タイヤ内面に密着する形態をとりランフラット走行を可能とするタイヤ組立体であり、かつ前記補強層（Ｃ）が、１０μｍ〜３５μｍの単繊維径を有し、引張弾性率が５０ＧＰａ以上である繊維を少なくとも一部に含む不織布とゴムとで構成されたゴム−繊維複合体からなることを特徴とする安全空気入りタイヤを提供するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
まず本発明において適用し得る不織布は、特に限定されず、いずれの製法で製造されたものでも差し支えない。例えば、カーディング法、抄紙法、エアレイ法、メルトブロー、スパンボンド法などの製法によりウェブを作製されたものなどが使用できる。メルトブロー、スパンボンド法以外のウェブでの繊維の結合方法として、熱融着、バインダによる方法、水流または針の力で繊維を交絡させる水流絡合法、ニードルパンチ法を好適に利用することができる。とりわけ水流または針で繊維を交絡させる水流絡合法、ニードルパンチ法およびメルトブロー、スパンボンド法により得られた不織布が好適である。
【００１５】
次に、本発明のゴム−繊維複合体材料において、かかる不織布は、繊維フィラメントの間まで十分にゴムが浸透する構造を有していること、そして比較的長い距離、広い範囲でフィラメントとゴムとが相互に連続層を形成できる構造を有していることが重要な要件である。
【００１６】
このため、フィラメント単繊維の直径または最大径は１０〜３５μｍの範囲内にあることが必要であり、好ましくは２０〜３０μｍの範囲内にあることが望ましい。１０μｍ未満の場合には繊維フィラメント間同士の隙間が十分でなく、不織布内部へのゴム浸透性が困難となるため、ゴムとの複合体として十分に機能を発現できなくなるからであり、一方、３５μｍを超える場合には繊維フィラメント自身の曲げ剛性が過大となってしまうため、不織布として十分な繊維間の交絡を得ることが困難となり、その結果ゴムとの複合体として十分に機能を発現できなくなるからである。なお、その断面形状は特に限定されず、円状のもの、円と異なる断面形状のもの、中空部を有するものなどを用いることができる。
【００１７】
また、フィラメント繊維の長さは３０〜１００ｍｍの範囲内にあることが好ましく、さらには４０〜６０ｍｍの範囲であることが望ましい。かかるフィラメントの繊維の長さが３０ｍｍ未満の場合には、繊維フィラメント−繊維フィラメント間の絡み合いが十分でなく、補強層として剛性を保持できなくなる場合があるからであり、一方、フィラメント繊維の長さが１００ｍｍを超える場合は、繊維フィラメントの末端個数が少なくなり過ぎるため、この場合も繊維フィラメント−繊維フィラメント間の絡み合いが十分でなく、補強層として剛性を保持できなくなることがあるからである。
【００１８】
さらには、本発明における不織布は、引張弾性率が５０ＧＰａ以上である有機繊維を少なくとも一部、好ましくは５０％以上含むことを特徴とするものである。かかる不織布に引張弾性率が５０ＧＰａ未満である繊維フィラメントを用いた場合や、引張弾性率が５０ＧＰａ以上である有機繊維の含有率（重量％）が小さすぎる場合には、大きな剛性を発現しうるゴム−繊維複合体材料を得ようとすると、不織布の目付重量を大きくしなければならず、この場合には不織布内部における、繊維フィラメント間同士の隙間が十分でなくなり、不織布内部へのゴム浸透性が困難となるため、ゴムとの複合体として十分に機能を発現できない場合があるからである。
【００１９】
また不織布の目付重量は、３０〜１２０ｇ／ｍ2の範囲、好ましくは４０〜８０ｇ／ｍ2の範囲内であることが望ましい。目付重量が３０ｇ／ｍ2未満の場合には、不織布としてのムラが大きくなり、ゴムとの複合体として均一に剛性を発現できない場合があるからであり、目付重量が１２０ｇ／ｍ2を超える場合には、不織布を構成する繊維フィラメントの径を大きくしたとしても、不織布内部における、繊維フィラメント間同士の隙間が十分でなくなり、不織布内部へのゴム浸透性が困難となるため、ゴムとの複合体として十分に機能を発現できない場合があるからである。
【００２０】
次に、不織布の厚さに関しては、１０ｇ／ｃｍ2（約９８１Ｐａ）の加圧下で測定した不織布の厚さを、２００ｇ／ｃｍ2（約１９６１３Ｐａ）の加圧下で測定した不織布の厚さで除した値が２以上であることが好ましい。この値が２より小さい場合には、ロール圧延などの複合化方法によるゴムの浸透性が悪い場合があり、複合化したゴム−繊維複合体材料の剛性が不十分なものとなる可能性があるからである。
【００２１】
また、有機繊維としては、アラミド繊維、ポリオレフィンケトン繊維、ポリベンゾアゾール繊維、ポリイミド繊維、ポリエステル繊維、カーボン繊維及びポリエーテルケトン繊維等が挙げられるが、その中でも、パラ系アラミド繊維、ポリオレフィンケトン繊維、ポリベンゾアゾール繊維及びポリイミド繊維から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
【００２２】
前記パラ系アラミド繊維としては、コポリパラフェニレン−３，４’−オキシジフェニレンテレフタルアミド又はポリパラフェニレンテレフタルアミド等が挙げられ、特にコポリパラフェニレン−３，４’オキシジフェニレンテレフタルアミドを好適に用いることができる。なお、これらは市販品として、帝人（株）製テクノーラ（商標）、デュポン社製ケブラー（商標）として入手することができる。
また、前記ポリオレフィンケトン繊維は、一酸化炭素とオレフィンの共重合体からなる繊維であり、該オレフィンとしては、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及びビニルアセテート等が挙げられる。
【００２３】
前記ポリベンゾアゾール繊維としては、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール等が挙げられ、市販品としては、東洋紡績（株）社製「ザイロン」等が挙げられる。また、ポリイミド繊維としては、例えばインスペックファイバーズ社製「Ｐ８４」等の市販品が挙げられる。その他、ポリエステル繊維としてはポリエチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンナフタレート繊維等が挙げられる。
【００２４】
また、上記繊維には一定量のクレー（粘土鉱物）をミクロ分散させることができ、そのことによって繊維の弾性率を向上させると同時に熱収縮率を小さくすることができ、ゴム−繊維複合体材料のさらなる改良が可能である。
【００２５】
クレーのような無機材料の有機繊維などへの分子レベルでの分散は、クレーのインターカレーション（クレーの表面処理による表面の有機化に伴うマトリックスポリマーでの分散）により、クレーが繊維などのポリマー中にミクロンないしナノオーダーで分散することにより達成される。
【００２６】
また、本発明における不織布は、ゴムとの接着性を向上させ、ゴム−繊維複合体としての耐久性を高めるために、所望により、不織布を構成するフィラメント表面に硫黄と反応可能な金属または金属酸化物を物理的気相成長法（ＰＶＤ）または化学的気相成長法（ＣＶＤ）、好ましくはスパッタ法により皮膜を形成することができる。
【００２７】
本発明において、使用するゴムと不織布との複合化は、プレスまたはロールなどによりシート状未加硫ゴム組成物を、上下両面または片面から圧着して、不織布内部の空気をゴムと置換する方法がある。または、他の複合化の方法としては、未加硫ゴム組成物を、溶媒を用いて液状化させ、不織布に塗布する方法などがある。このようにして得られた未加硫複合部材を繊維補強部材層として適用して生タイヤを成型し、続いて加硫成型を施すことで、タイヤが製造される。
【００２８】
上記のゴム−繊維複合材料の適用の例としては、特開平１０−５３０１０号公報に記載されている如く、空気入りラジアルタイヤにおいて、カーカス層とサイドウォールとの間にて、ビードフィラーの上端からベルト部の最大幅端部に至るまでの好ましくは３５％以上を被覆したサイドウォール部補強層として好ましく用いられ、特に操縦安定性とドラム耐久性とを著しく向上させることができる。
【００２９】
また、本発明のゴム−繊維複合体材料は、安全空気入りタイヤに好適に使用し得る。以下、安全空気入りタイヤに関して、さらに詳細に説明する。
本発明は、チューブレスタイヤの内部にチューブを有する安全空気入りタイヤにおいて、該チューブは少なくともその頂部を覆う特定層で補強されている。この補強層は、以下に説明する如く、タイヤ組立て適用時に要求される初期引張弾性率，破壊強度，破壊伸びを満足するとともに、通常走行時及び内圧低下走行時のチューブの耐久寿命を効果的に向上させる作用を有している。
すなわち、この補強層は、通常走行時（例えば１００ｋｍ／ｈ）には転動により作用する遠心力と、チューブとタイヤの内圧差（例えば、タイヤ９００ｋＰａ、チューブ９５０ｋＰａの場合は５０ｋＰａ）により作用する張力とに抗してチューブの伸びを抑制し、タイヤがパンクした状態（例えば４００ｋＰａ以下）になった時には、タイヤ内面まで伸張することでタイヤの撓みを抑制する作用を有する。また、このような作用を有する限りにおいて、補強層が伸びる領域は、その弾性域であっても塑性域であってもよい。
【００３０】
本発明において用いられるチューブの上記補強層には、不織布とゴムとで構成されるゴム−繊維複合体が適用される。
ここで用いられる不織布は、上記したように、繊維フィラメント間の隙間までゴムが十分に浸透する構造を有していることが基本的要件である。このため、不織布の単繊維の直径または最大径は、１０μｍ〜３５μｍの範囲にあることが必要である。１０μｍ未満の場合には繊維フィラメント間同士の隙間が十分でなく、不織布内部へのゴム浸透性が困難となるため、ゴムとの複合体として十分に機能を発現できなくなる。
一方、３５μｍを超える場合には繊維フィラメント自身の曲げ剛性が過大となってしまうため、不織布として十分な繊維間の交絡を得ることが困難となるため、その結果やはりゴムとの複合体として十分に機能を発現できなくなる。
【００３１】
さらに、本発明においては、補強層に適用した不織布とゴムとで構成されるゴム−繊維複合体は、前記の如く、通常走行時の転動により作用する遠心力、及びチューブとタイヤの内圧差により作用する張力とに抗してチューブの伸びを抑制することが基本要件であるため、これを満足する複合体引張弾性率を発現させるには、引張弾性率が５０ＧＰａ以上である繊維を少なくとも不織布の一部に含ませることが必要であり、この引張弾性率が５０ＧＰａ以上である繊維は、好ましくは不織布の５０重量％以上、さらに好ましくは１００重量％であることが好ましい。
引張弾性率が５０ＧＰａ未満であるような繊維フィラメントからなる不織布とゴムとからなるゴム系材料を前記のチューブ補強層として適用しようとしても十分な引張弾性率が得られないため、上記チューブのクリープ変形を抑制しようとすると、例えば、補強層の積層数が過大となったりして安全タイヤ組立体の重量が増大してしまい、その結果、低燃費性能などの通常走行性能が著しく低下してしまう。
【００３２】
前記ゴム−繊維複合体に用いる不織布は、上記したように、目付重量３０〜１２０ｇ／ｍ2のものが好ましい。目付重量が３０ｇ／ｍ2未満では、チューブの伸びを抑制することが困難となり、１２０ｇ／ｍ2を超えるとタイヤ圧低下時に充分な伸びが得られないことがある。また、２０ｇ／ｃｍ2（約１９６１Ｐａ）の加圧下で測定した不織布の厚さは、０．２〜１．４ｍｍであることが好ましい。前記不織布とゴムとの複合化は、従来、有機繊維コードやスチールコードをゴム引きするのに使用される設備を用いて、比較的容易に行なうことができる。このようにして得られる本発明におけるゴム−繊維複合体の引張弾性率は２〜２０ＧＰａであることが好ましい。さらに、本発明のタイヤにおいて用いられる補強層７は、このゴム−繊維複合体３〜６層を積層した構成にしたものが好ましい。このゴム−繊維複合体のゴム成分は特に限定されないが、例えば天然ゴム，ブタジエンゴム，スチレンーブタジエンゴム，イソプレンゴムなどが好ましい。また、この複合体におけるゴム組成物の１００％モジュラスは、その用途により適宜設定することができる。例えば、本発明の複合体材料を、ゴム製の安全装置に用いる場合は、１．０〜５．０ＭＰａの範囲が好ましく、またサイドウォールに用いる場合は、０．３〜０．５ＭＰａの範囲であることが好ましい。
【００３３】
次に、本発明の安全空気入りタイヤに関する、実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る安全空気入りタイヤの概略を示す断面図である。チューブレスタイヤ１は、環状に形成されたトレッド２と、トレッド２の両端からタイヤの半径方向内側に埋設された一対のサイドウォール３と、サイドウォール３のタイヤの半径方向内側端に形成されたビード部４とを具備し、ビード部４がリム６に装着され、その内側にチューブ５が内蔵されて、チューブ５の少なくとも頂部を覆って補強層７が位置している。
また、チューブ５の外径側とチューブレスタイヤ１のクラウン部の内壁との間には、大きな空間部Ｓが形成されている。さらに、チューブ５の左右両側部は、チューブレスタイヤ１のビード部４の内面に密着するようにしてある。空気充填時、チューブ５の内圧Ｐ2は、空間部Ｓの内圧Ｐ1より高く、通常は２０〜１００ｋＰａ高くなるように維持される。
【００３４】
本発明の安全空気入りタイヤは、釘踏み等によりタイヤ内の空気が抜ける外的要因で空間部Ｓの内圧Ｐ1が低下すると、チューブ５の内圧Ｐ2とチューブレスタイヤ１内の圧力Ｐ1とのバランスが崩れ、チューブ５の内圧が大きくなる結果、チューブ５がチューブレスタイヤ１の内面にフィットすべく拡張し、最終的にタイヤ形状を保つことができる。また、この際、Ｐ2はＰ1より高めに設定されているので、チューブ補強層７がない場合より高いチューブ内圧を保ってランフラット走行が可能となるため、サイドウォール部の撓みは抑制され、その結果、ランフラット走行距離を大幅に増大させることができる。
【００３５】
【実施例】
次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明は、この例によってなんら限定されるものではない。
なお、タイヤの性能は以下の方法により測定した。
（１）操縦安定性
試作タイヤを車輌（国産 ＦＦ２０００ｃｃ）に装着し、速度４０〜１２０ｋｍ／ｈで直進、レーンチェンジの条件にて実車走行を行い、ドライバーのフィーリングにより操縦安定性を評価した。評価は従来例１との対比で
０ ：「変わらない」
＋２ ：「やや良いと思われる」
＋４ ：「やや良い」
＋８ ：「良い」
に区分しその合計点数を、従来例１を１００として指数で表示した。
（２）高荷重ドラム耐久性
試作タイヤを２５±２℃の室内中で、ＪＡＴＭＡ規格の最大空気圧に調整し、２４時間放置した後、ＪＡＴＭＡ規格の最大荷重の２倍荷重をタイヤに負荷し、直径１．７ｍｍのドラム上で速度６０ｋｍ／ｈで走行させ、故障までの走行距離を測定した。従来例１における、タイヤの故障までの走行距離を１００として指数で表示した。
（３）厚み測定
適当な大きさに切断した不織布の上面に荷重面積５ｃｍ2 で５０ｇまたは１０００ｇの荷重をかけ、Ｍｉｔｓｕｔｏｙｏ Ｃｏｒｐ．製 Ｍｏｄｅｌ：ＩＤ−Ｆ１２５厚み計で、その厚みを１０点測定し、その平均値をとった。
（４）室内ドラム耐久性（通常走行耐久性）
タイヤとリム（９．００×２２．５）とを所定内圧でリム組みし、３４．８１ｋＮの荷重下周速度６０ｋｍ／時で回転するドラムに押し当て、故障発生までの走行距離を測定し、比較例４の値を１００として指数表示した。指数が大きい程、ランフラット性は良好である。
（５）ランフラット耐久性
タイヤとリム（９．００×２２．５）とを所定内圧でリム組みし、バルブのコアを抜き内圧を大気圧として、荷重５７０ｋｇ、速度８９ｋｍ／時、室温３８℃の条件でドラム走行テストを行なった。この時の故障発生までの走行距離をランフラット耐久性とし、比較例４の値を１００として指数表示した。指数が大きい程、ランフラット性は良好である。
【００３６】
実施例１〜５、比較例１〜３
本実施例および比較例で使用した不織布は、水流交絡法にて作製した。ただし比較例１については水流絡合法により得られた不織布を１５０℃×１０ｋｇｆ／ｃｍ2×１ｍｉｎ．でプレスして得たものを使用した。第１表に不織布の繊維種、繊維長、端繊維径、目付重量を示す。この不織布をロールにより未加硫ゴムを上下面から圧着して得られた繊維補強部材を前記サイドウォール部補強層として用いて、通常の方法により、サイズ１９５／６５ Ｒ１５のラジアルタイヤを製造した。このタイヤについて、前記の方法により、操縦安定性とドラム耐久性を評価した。結果を第１表に示す。
【００３７】
従来例１，２
サイドウォール部補強層としては、２本撚り１６７０デシテックス（ｄｔｅｘ）のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の簾織りコードをゴムコーティングした部材を用いたこと以外は、実施例１と同様にして被覆幅を異にするラジアルタイヤを製造し、操縦安定性とドラム耐久性を評価した。結果を第１表に示す。
【００３８】
実施例６〜１０
タイヤとしてはトラック・バス用タイヤ（３１５／６０Ｒ２２．５）を用い、チューブの補強層７を有する図１に示すタイヤ／リム組立体を準備した。ここで、補強層７は、第２表に記載の繊維種と単繊維径とからなり、かつ目付重量はいずれも５０ｇ／ｍ2からなる不織布にゴムコーティングして得たゴム−繊維複合体を４層積層して作成したものである。このようにして得られたタイヤ／リム組立体について、タイヤ充填内圧９００ｋＰａ，チューブ充填内圧９５０ｋＰａ又は１０００ｋＰａとして、通常走行耐久性とランフラット耐久性の評価を行なった。結果を第２表に示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】
【表２】
【００４１】
比較例４
実施例６において、補強層なしの構成としたこと以外は実施例６と同様にしてタイヤ／リム組立体を準備し、実施例６と同様の試験を行なった。結果を第２表に示す。
比較例５〜７
実施例６において、補強層には第２表記載の不織布を用い、ゴム−繊維複合体を４層又は８層としたこと以外は実施例６と同様にしてタイヤ／リム組立体を準備し、実施例６と同様の試験を行なった。結果を第２表に示す。
【００４２】
【表３】
【００４３】
【表４】
【００４４】
（注）
＊１ 不織布繊維種：
ＰＥＴ；ポリエチレンテレフタレート
テクノーラ；商標，帝人（株）製、コポリパラフェニレン−３，４’−オキシジフェニレンテレフタルアミド
ケブラー；商標，デュポン社製
＊２ チューブ重量指数：チューブ５と補強層７との総重量を、比較例１を１００として指数表示した。
上記より，本発明における実施例６〜１０のタイヤは、通常走行耐久性とランフラット耐久性はともに著しく優れているが、比較例５〜７のタイヤは比較例４に比べて、改良度合いは著しく低いか、或いはむしろ悪化していることが分かる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明にかかる、ゴム−繊維複合体材料をゴム物品の補強材として使用した場合に、該ゴム物品の耐久性を高めることができるとともに、軽量化を図ることができる。
また、このゴム−繊維複合部材はタイヤのサイドウォール部補強部材に適用することにより、特に安定性とドラム耐久性を著しく向上させることができる。
さらに、本発明の安全空気入りタイヤによれば、上記の特定の不織布とゴムとからなるゴム−繊維複合体でチューブを補強することにより、タイヤ内圧に対してチューブ内圧を高めに設定することが可能となり、タイヤパンク時にチューブが伸張した状態のエアボリュームが大きくなった結果、ランフラット走行時の撓みが抑制されランフラット耐久性も大幅に向上することが可能となる。また、安全空気入りタイヤの過大な重量増加を抑制し、低燃費性能などの通常走行時性能を改良することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る安全空気入りタイヤの概略を示す断面図である。
【符号の説明】
１； チューブレスタイヤ
２； トレッド
３； サイドウォール
４； ビード部
５； チューブ
６； リム
７； 補強層
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴム−繊維複合体材料およびそれを用いたゴム物品に関し、詳しくはタイヤやベルト等のゴム物品の補強材として使用した場合に、該ゴム物品の耐久性を高めることができるとともに、軽量化を図ることのできるゴム−繊維複合体材料およびそれを用いたゴム物品、特にタイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、タイヤに適用されるゴム系複合材料の補強材は、有機繊維コードやスチールコードが知られているが、近年では不織布を用いたゴム系複合材料の適用が提案されている。例えば、特開平１０−５３０１０号公報においては、乗心地性能や耐久性といったラジアルタイヤ本来の性能を損なうことなく、また製法を複雑化することなく、タイヤサイドウォール部の剛性を高めてタイヤの操縦安定性を向上させるために、カーカス層とサイドウォール部との間に、不織布を用いたゴム系複合材料を適用することが提案されている。
【０００３】
さらに、補強材としての不織布の性能向上が注目され、最近では、タイヤ以外の剛性や耐久性が求められるゴム物品への不織布の適用が検討されてきている。また、従来補強材を含まない構造のゴム系複合材料においても、不織布からなる補強材を用いることにより、設計の自由度が広がるとともに、高い耐久性を実現することが期待されている。
【０００４】
ここで、不織布をゴム系複合材料の補強材として用いる場合、複合材料として優れた機能、例えば剛性や伸びなどの機能を発現させるためには、不織布内部までゴムが十分に浸透することが必要とされる。
【０００５】
一方、補強するゴム物品の剛性をより高めて耐久性を顕著に向上させるためには、従来、使用する不織布の目付重量を大きくする方法が知られていたが、この方法ではある目付重量以上になると不織布内部へのゴムの浸透性が低下してしまい、複合材料として十分に剛性を発現することが困難であるという課題があった。
【０００６】
ところで、空気入りタイヤがパンク等しても、修理，補修ができる場所までの相当距離を継続走行できることを可能としたランフラットタイヤまたは安全タイヤは、従来から各種のものが研究，開発されており、例えば、補強チューブ，多重室チューブ，充填チューブ，折りたたみチューブ，チューブ自体を工夫したランフラットタイヤや、シーラント剤塗布タイヤ，充填タイヤ，中子内蔵型タイヤなどが知られている。
また近年、特開平７−２７６９３１号公報では、外部タイヤの内部に、これよりも若干小さい内部タイヤを入れた二重構造の安全タイヤが報告されている。
【０００７】
しかるに、従来のこの種のタイヤは製造方法、補助部材の材質などが特殊で作りにくく、かつホイールリムへの装着や取り扱いに難点があることが多かった。例えば、チューブ改良型のランフラットタイヤで多重室のものは、チューブの製造が難しく非現実的であり、また、シーラント剤塗布タイヤや充填タイヤでは、シーラント剤の注入方法や材料の開発が難しく、中子内蔵型タイヤでは、その中子のリムへの装着に難点があった。
さらに、スポンジ充填，弾性体充填等のムースタイプの安全タイヤも製造が難しく、また、形状の制御や安定化も困難であった。
また、特開平７−２７６９３１号公報記載の安全タイヤは、タイヤを二重構造とすることからその分タイヤが重くなり、低燃費性能に問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記の課題を解消して、不織布内部へのゴムの浸透性を十分に確保しつつ、大きな剛性を発現しうる補強材を提供することにあり、より具体的には、タイヤやベルト等のゴム物品の補強材として使用した場合に、該ゴム物品の剛性を高め耐久性を向上させるとともに、軽量化も図ることが可能なゴム−繊維複合体材料およびそれを用いたゴム物品を提供することにある。
さらに、本発明は、これらのゴム−繊維複合体材料をタイヤに適用することで、タイヤ構造が簡単で製造が容易であるとともに、リムへの装着が容易で材質面でも経済的であり、低燃費性能を損なうことなく、しかも通常走行耐久性とランフラット耐久性に優れた安全空気入りタイヤを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記課題を解決するために、不織布を構成するフィラメントの単繊維径および剛性と、複合材料としてのゴムの浸透性及び剛性との関係について鋭意検討した結果、不織布を構成するフィラメントの単繊維径を大きくするとともに、単繊維の弾性率を大きくすることで、目付重量を過大とし、不織布内部までのゴム浸透を低下させることなく、大きな剛性を発現し得るゴム−繊維複合体材料を実現できることを見出した。
【００１０】
また、本発明者は、パンク走行を可能とするランフラットタイヤにおいて、従来のチューブを内蔵したタイプのタイヤを検討した結果、通常走行時の遠心力でクリープ変形してチューブ外径が大きくなり、タイヤと接触してインナーライナー部とチューブとのこすれによりチューブが損傷を受け、ランフラット走行性能を確保することができないこと、及びランフラット時の撓みを抑制するため、タイヤよりチューブの内圧を高めても、タイヤ内空間部が確保できずチューブ損傷を受け易いことを知見した。その結果、本発明者は、該空間部の確保のためには、少なくともチューブ頂部に不織布とゴムとから構成される特定の補強層を配設することが有効なことを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、上記課題を解決するために、本発明のゴム−繊維複合体材料は、不織布と不織布を被覆するゴムとからなるゴム−繊維複合体材料であって、該不織布が、１０〜３５μｍの単繊維径、かつ３０〜１００ｍｍの繊維長を有し、引張弾性率が５０ＧＰａ以上である有機繊維を少なくとも一部に含むことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明は、前記ゴム−繊維複合体材料を補強材として使用したことを特徴とするゴム物品、特にはタイヤを提供するものであり、本発明のゴム−繊維複合体材料は、これを補強材として用いたゴム物品の耐久性を損なうことなく、該ゴム物品の剛性を高めることができる。特に、ラジアルタイヤの場合、かかるゴム−繊維複合体材料をタイヤサイドウォール部に適用した場合、該サイドウォール部の剛性を効果的に高め、タイヤの操縦安定性を向上させることができる。
【００１３】
さらに、本発明は、（Ａ）環状に形成されたトレッドと、該トレッドの両端からタイヤ半径方向内側に配設された一対のサイドウォールと、該サイドウォールのタイヤ半径方向内側端に埋設されたビードとを具備するチューブレスタイヤと、（Ｂ）前記チューブレスタイヤの内側に内蔵されたチューブ、及び（Ｃ）前記チューブの少なくとも頂部を覆う補強層からなり、空気充填状態において該チューブ外径側と前記チューブレスタイヤのクラウン部内壁との間に空間部が形成されているとともに、タイヤ内圧が低下した際には、前記補強層が伸びて、外側タイヤ内面に密着する形態をとりランフラット走行を可能とするタイヤ組立体であり、かつ前記補強層（Ｃ）が、１０μｍ〜３５μｍの単繊維径を有し、引張弾性率が５０ＧＰａ以上である繊維を少なくとも一部に含む不織布とゴムとで構成されたゴム−繊維複合体からなることを特徴とする安全空気入りタイヤを提供するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
まず本発明において適用し得る不織布は、特に限定されず、いずれの製法で製造されたものでも差し支えない。例えば、カーディング法、抄紙法、エアレイ法、メルトブロー、スパンボンド法などの製法によりウェブを作製されたものなどが使用できる。メルトブロー、スパンボンド法以外のウェブでの繊維の結合方法として、熱融着、バインダによる方法、水流または針の力で繊維を交絡させる水流絡合法、ニードルパンチ法を好適に利用することができる。とりわけ水流または針で繊維を交絡させる水流絡合法、ニードルパンチ法およびメルトブロー、スパンボンド法により得られた不織布が好適である。
【００１５】
次に、本発明のゴム−繊維複合体材料において、かかる不織布は、繊維フィラメントの間まで十分にゴムが浸透する構造を有していること、そして比較的長い距離、広い範囲でフィラメントとゴムとが相互に連続層を形成できる構造を有していることが重要な要件である。
【００１６】
このため、フィラメント単繊維の直径または最大径は１０〜３５μｍの範囲内にあることが必要であり、好ましくは２０〜３０μｍの範囲内にあることが望ましい。１０μｍ未満の場合には繊維フィラメント間同士の隙間が十分でなく、不織布内部へのゴム浸透性が困難となるため、ゴムとの複合体として十分に機能を発現できなくなるからであり、一方、３５μｍを超える場合には繊維フィラメント自身の曲げ剛性が過大となってしまうため、不織布として十分な繊維間の交絡を得ることが困難となり、その結果ゴムとの複合体として十分に機能を発現できなくなるからである。なお、その断面形状は特に限定されず、円状のもの、円と異なる断面形状のもの、中空部を有するものなどを用いることができる。
【００１７】
また、フィラメント繊維の長さは３０〜１００ｍｍの範囲内にあることが好ましく、さらには４０〜６０ｍｍの範囲であることが望ましい。かかるフィラメントの繊維の長さが３０ｍｍ未満の場合には、繊維フィラメント−繊維フィラメント間の絡み合いが十分でなく、補強層として剛性を保持できなくなる場合があるからであり、一方、フィラメント繊維の長さが１００ｍｍを超える場合は、繊維フィラメントの末端個数が少なくなり過ぎるため、この場合も繊維フィラメント−繊維フィラメント間の絡み合いが十分でなく、補強層として剛性を保持できなくなることがあるからである。
【００１８】
さらには、本発明における不織布は、引張弾性率が５０ＧＰａ以上である有機繊維を少なくとも一部、好ましくは５０％以上含むことを特徴とするものである。かかる不織布に引張弾性率が５０ＧＰａ未満である繊維フィラメントを用いた場合や、引張弾性率が５０ＧＰａ以上である有機繊維の含有率（重量％）が小さすぎる場合には、大きな剛性を発現しうるゴム−繊維複合体材料を得ようとすると、不織布の目付重量を大きくしなければならず、この場合には不織布内部における、繊維フィラメント間同士の隙間が十分でなくなり、不織布内部へのゴム浸透性が困難となるため、ゴムとの複合体として十分に機能を発現できない場合があるからである。
【００１９】
また不織布の目付重量は、３０〜１２０ｇ／ｍ2の範囲、好ましくは４０〜８０ｇ／ｍ2の範囲内であることが望ましい。目付重量が３０ｇ／ｍ2未満の場合には、不織布としてのムラが大きくなり、ゴムとの複合体として均一に剛性を発現できない場合があるからであり、目付重量が１２０ｇ／ｍ2を超える場合には、不織布を構成する繊維フィラメントの径を大きくしたとしても、不織布内部における、繊維フィラメント間同士の隙間が十分でなくなり、不織布内部へのゴム浸透性が困難となるため、ゴムとの複合体として十分に機能を発現できない場合があるからである。
【００２０】
次に、不織布の厚さに関しては、１０ｇ／ｃｍ2（約９８１Ｐａ）の加圧下で測定した不織布の厚さを、２００ｇ／ｃｍ2（約１９６１３Ｐａ）の加圧下で測定した不織布の厚さで除した値が２以上であることが好ましい。この値が２より小さい場合には、ロール圧延などの複合化方法によるゴムの浸透性が悪い場合があり、複合化したゴム−繊維複合体材料の剛性が不十分なものとなる可能性があるからである。
【００２１】
また、有機繊維としては、アラミド繊維、ポリオレフィンケトン繊維、ポリベンゾアゾール繊維、ポリイミド繊維、ポリエステル繊維、カーボン繊維及びポリエーテルケトン繊維等が挙げられるが、その中でも、パラ系アラミド繊維、ポリオレフィンケトン繊維、ポリベンゾアゾール繊維及びポリイミド繊維から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
【００２２】
前記パラ系アラミド繊維としては、コポリパラフェニレン−３，４’−オキシジフェニレンテレフタルアミド又はポリパラフェニレンテレフタルアミド等が挙げられ、特にコポリパラフェニレン−３，４’オキシジフェニレンテレフタルアミドを好適に用いることができる。なお、これらは市販品として、帝人（株）製テクノーラ（商標）、デュポン社製ケブラー（商標）として入手することができる。
また、前記ポリオレフィンケトン繊維は、一酸化炭素とオレフィンの共重合体からなる繊維であり、該オレフィンとしては、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及びビニルアセテート等が挙げられる。
【００２３】
前記ポリベンゾアゾール繊維としては、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール等が挙げられ、市販品としては、東洋紡績（株）社製「ザイロン」等が挙げられる。また、ポリイミド繊維としては、例えばインスペックファイバーズ社製「Ｐ８４」等の市販品が挙げられる。その他、ポリエステル繊維としてはポリエチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンナフタレート繊維等が挙げられる。
【００２４】
また、上記繊維には一定量のクレー（粘土鉱物）をミクロ分散させることができ、そのことによって繊維の弾性率を向上させると同時に熱収縮率を小さくすることができ、ゴム−繊維複合体材料のさらなる改良が可能である。
【００２５】
クレーのような無機材料の有機繊維などへの分子レベルでの分散は、クレーのインターカレーション（クレーの表面処理による表面の有機化に伴うマトリックスポリマーでの分散）により、クレーが繊維などのポリマー中にミクロンないしナノオーダーで分散することにより達成される。
【００２６】
また、本発明における不織布は、ゴムとの接着性を向上させ、ゴム−繊維複合体としての耐久性を高めるために、所望により、不織布を構成するフィラメント表面に硫黄と反応可能な金属または金属酸化物を物理的気相成長法（ＰＶＤ）または化学的気相成長法（ＣＶＤ）、好ましくはスパッタ法により皮膜を形成することができる。
【００２７】
本発明において、使用するゴムと不織布との複合化は、プレスまたはロールなどによりシート状未加硫ゴム組成物を、上下両面または片面から圧着して、不織布内部の空気をゴムと置換する方法がある。または、他の複合化の方法としては、未加硫ゴム組成物を、溶媒を用いて液状化させ、不織布に塗布する方法などがある。このようにして得られた未加硫複合部材を繊維補強部材層として適用して生タイヤを成型し、続いて加硫成型を施すことで、タイヤが製造される。
【００２８】
上記のゴム−繊維複合材料の適用の例としては、特開平１０−５３０１０号公報に記載されている如く、空気入りラジアルタイヤにおいて、カーカス層とサイドウォールとの間にて、ビードフィラーの上端からベルト部の最大幅端部に至るまでの好ましくは３５％以上を被覆したサイドウォール部補強層として好ましく用いられ、特に操縦安定性とドラム耐久性とを著しく向上させることができる。
【００２９】
また、本発明のゴム−繊維複合体材料は、安全空気入りタイヤに好適に使用し得る。以下、安全空気入りタイヤに関して、さらに詳細に説明する。
本発明は、チューブレスタイヤの内部にチューブを有する安全空気入りタイヤにおいて、該チューブは少なくともその頂部を覆う特定層で補強されている。この補強層は、以下に説明する如く、タイヤ組立て適用時に要求される初期引張弾性率，破壊強度，破壊伸びを満足するとともに、通常走行時及び内圧低下走行時のチューブの耐久寿命を効果的に向上させる作用を有している。
すなわち、この補強層は、通常走行時（例えば１００ｋｍ／ｈ）には転動により作用する遠心力と、チューブとタイヤの内圧差（例えば、タイヤ９００ｋＰａ、チューブ９５０ｋＰａの場合は５０ｋＰａ）により作用する張力とに抗してチューブの伸びを抑制し、タイヤがパンクした状態（例えば４００ｋＰａ以下）になった時には、タイヤ内面まで伸張することでタイヤの撓みを抑制する作用を有する。また、このような作用を有する限りにおいて、補強層が伸びる領域は、その弾性域であっても塑性域であってもよい。
【００３０】
本発明において用いられるチューブの上記補強層には、不織布とゴムとで構成されるゴム−繊維複合体が適用される。
ここで用いられる不織布は、上記したように、繊維フィラメント間の隙間までゴムが十分に浸透する構造を有していることが基本的要件である。このため、不織布の単繊維の直径または最大径は、１０μｍ〜３５μｍの範囲にあることが必要である。１０μｍ未満の場合には繊維フィラメント間同士の隙間が十分でなく、不織布内部へのゴム浸透性が困難となるため、ゴムとの複合体として十分に機能を発現できなくなる。
一方、３５μｍを超える場合には繊維フィラメント自身の曲げ剛性が過大となってしまうため、不織布として十分な繊維間の交絡を得ることが困難となるため、その結果やはりゴムとの複合体として十分に機能を発現できなくなる。
【００３１】
さらに、本発明においては、補強層に適用した不織布とゴムとで構成されるゴム−繊維複合体は、前記の如く、通常走行時の転動により作用する遠心力、及びチューブとタイヤの内圧差により作用する張力とに抗してチューブの伸びを抑制することが基本要件であるため、これを満足する複合体引張弾性率を発現させるには、引張弾性率が５０ＧＰａ以上である繊維を少なくとも不織布の一部に含ませることが必要であり、この引張弾性率が５０ＧＰａ以上である繊維は、好ましくは不織布の５０重量％以上、さらに好ましくは１００重量％であることが好ましい。
引張弾性率が５０ＧＰａ未満であるような繊維フィラメントからなる不織布とゴムとからなるゴム系材料を前記のチューブ補強層として適用しようとしても十分な引張弾性率が得られないため、上記チューブのクリープ変形を抑制しようとすると、例えば、補強層の積層数が過大となったりして安全タイヤ組立体の重量が増大してしまい、その結果、低燃費性能などの通常走行性能が著しく低下してしまう。
【００３２】
前記ゴム−繊維複合体に用いる不織布は、上記したように、目付重量３０〜１２０ｇ／ｍ2のものが好ましい。目付重量が３０ｇ／ｍ2未満では、チューブの伸びを抑制することが困難となり、１２０ｇ／ｍ2を超えるとタイヤ圧低下時に充分な伸びが得られないことがある。また、２０ｇ／ｃｍ2（約１９６１Ｐａ）の加圧下で測定した不織布の厚さは、０．２〜１．４ｍｍであることが好ましい。前記不織布とゴムとの複合化は、従来、有機繊維コードやスチールコードをゴム引きするのに使用される設備を用いて、比較的容易に行なうことができる。このようにして得られる本発明におけるゴム−繊維複合体の引張弾性率は２〜２０ＧＰａであることが好ましい。さらに、本発明のタイヤにおいて用いられる補強層７は、このゴム−繊維複合体３〜６層を積層した構成にしたものが好ましい。このゴム−繊維複合体のゴム成分は特に限定されないが、例えば天然ゴム，ブタジエンゴム，スチレンーブタジエンゴム，イソプレンゴムなどが好ましい。また、この複合体におけるゴム組成物の１００％モジュラスは、その用途により適宜設定することができる。例えば、本発明の複合体材料を、ゴム製の安全装置に用いる場合は、１．０〜５．０ＭＰａの範囲が好ましく、またサイドウォールに用いる場合は、０．３〜０．５ＭＰａの範囲であることが好ましい。
【００３３】
次に、本発明の安全空気入りタイヤに関する、実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る安全空気入りタイヤの概略を示す断面図である。チューブレスタイヤ１は、環状に形成されたトレッド２と、トレッド２の両端からタイヤの半径方向内側に埋設された一対のサイドウォール３と、サイドウォール３のタイヤの半径方向内側端に形成されたビード部４とを具備し、ビード部４がリム６に装着され、その内側にチューブ５が内蔵されて、チューブ５の少なくとも頂部を覆って補強層７が位置している。
また、チューブ５の外径側とチューブレスタイヤ１のクラウン部の内壁との間には、大きな空間部Ｓが形成されている。さらに、チューブ５の左右両側部は、チューブレスタイヤ１のビード部４の内面に密着するようにしてある。空気充填時、チューブ５の内圧Ｐ2は、空間部Ｓの内圧Ｐ1より高く、通常は２０〜１００ｋＰａ高くなるように維持される。
【００３４】
本発明の安全空気入りタイヤは、釘踏み等によりタイヤ内の空気が抜ける外的要因で空間部Ｓの内圧Ｐ1が低下すると、チューブ５の内圧Ｐ2とチューブレスタイヤ１内の圧力Ｐ1とのバランスが崩れ、チューブ５の内圧が大きくなる結果、チューブ５がチューブレスタイヤ１の内面にフィットすべく拡張し、最終的にタイヤ形状を保つことができる。また、この際、Ｐ2はＰ1より高めに設定されているので、チューブ補強層７がない場合より高いチューブ内圧を保ってランフラット走行が可能となるため、サイドウォール部の撓みは抑制され、その結果、ランフラット走行距離を大幅に増大させることができる。
【００３５】
【実施例】
次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明は、この例によってなんら限定されるものではない。
なお、タイヤの性能は以下の方法により測定した。
（１）操縦安定性
試作タイヤを車輌（国産 ＦＦ２０００ｃｃ）に装着し、速度４０〜１２０ｋｍ／ｈで直進、レーンチェンジの条件にて実車走行を行い、ドライバーのフィーリングにより操縦安定性を評価した。評価は従来例１との対比で
０ ：「変わらない」
＋２ ：「やや良いと思われる」
＋４ ：「やや良い」
＋８ ：「良い」
に区分しその合計点数を、従来例１を１００として指数で表示した。
（２）高荷重ドラム耐久性
試作タイヤを２５±２℃の室内中で、ＪＡＴＭＡ規格の最大空気圧に調整し、２４時間放置した後、ＪＡＴＭＡ規格の最大荷重の２倍荷重をタイヤに負荷し、直径１．７ｍｍのドラム上で速度６０ｋｍ／ｈで走行させ、故障までの走行距離を測定した。従来例１における、タイヤの故障までの走行距離を１００として指数で表示した。
（３）厚み測定
適当な大きさに切断した不織布の上面に荷重面積５ｃｍ2 で５０ｇまたは１０００ｇの荷重をかけ、Ｍｉｔｓｕｔｏｙｏ Ｃｏｒｐ．製 Ｍｏｄｅｌ：ＩＤ−Ｆ１２５厚み計で、その厚みを１０点測定し、その平均値をとった。
（４）室内ドラム耐久性（通常走行耐久性）
タイヤとリム（９．００×２２．５）とを所定内圧でリム組みし、３４．８１ｋＮの荷重下周速度６０ｋｍ／時で回転するドラムに押し当て、故障発生までの走行距離を測定し、比較例４の値を１００として指数表示した。指数が大きい程、ランフラット性は良好である。
（５）ランフラット耐久性
タイヤとリム（９．００×２２．５）とを所定内圧でリム組みし、バルブのコアを抜き内圧を大気圧として、荷重５７０ｋｇ、速度８９ｋｍ／時、室温３８℃の条件でドラム走行テストを行なった。この時の故障発生までの走行距離をランフラット耐久性とし、比較例４の値を１００として指数表示した。指数が大きい程、ランフラット性は良好である。
【００３６】
実施例１〜５、比較例１〜３
本実施例および比較例で使用した不織布は、水流交絡法にて作製した。ただし比較例１については水流絡合法により得られた不織布を１５０℃×１０ｋｇｆ／ｃｍ2×１ｍｉｎ．でプレスして得たものを使用した。第１表に不織布の繊維種、繊維長、端繊維径、目付重量を示す。この不織布をロールにより未加硫ゴムを上下面から圧着して得られた繊維補強部材を前記サイドウォール部補強層として用いて、通常の方法により、サイズ１９５／６５ Ｒ１５のラジアルタイヤを製造した。このタイヤについて、前記の方法により、操縦安定性とドラム耐久性を評価した。結果を第１表に示す。
【００３７】
従来例１，２
サイドウォール部補強層としては、２本撚り１６７０デシテックス（ｄｔｅｘ）のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の簾織りコードをゴムコーティングした部材を用いたこと以外は、実施例１と同様にして被覆幅を異にするラジアルタイヤを製造し、操縦安定性とドラム耐久性を評価した。結果を第１表に示す。
【００３８】
実施例６〜１０
タイヤとしてはトラック・バス用タイヤ（３１５／６０Ｒ２２．５）を用い、チューブの補強層７を有する図１に示すタイヤ／リム組立体を準備した。ここで、補強層７は、第２表に記載の繊維種と単繊維径とからなり、かつ目付重量はいずれも５０ｇ／ｍ2からなる不織布にゴムコーティングして得たゴム−繊維複合体を４層積層して作成したものである。このようにして得られたタイヤ／リム組立体について、タイヤ充填内圧９００ｋＰａ，チューブ充填内圧９５０ｋＰａ又は１０００ｋＰａとして、通常走行耐久性とランフラット耐久性の評価を行なった。結果を第２表に示す。
【００３９】
【表１】
【表２】
比較例４
実施例６において、補強層なしの構成としたこと以外は実施例６と同様にしてタイヤ／リム組立体を準備し、実施例６と同様の試験を行なった。結果を第２表に示す。
比較例５〜７
実施例６において、補強層には第２表記載の不織布を用い、ゴム−繊維複合体を４層又は８層としたこと以外は実施例６と同様にしてタイヤ／リム組立体を準備し、実施例６と同様の試験を行なった。結果を第２表に示す。
【００４２】
【表３】
【表４】
（注）
＊１ 不織布繊維種：
ＰＥＴ；ポリエチレンテレフタレート
テクノーラ；商標，帝人（株）製、コポリパラフェニレン−３，４’−オキシジフェニレンテレフタルアミド
ケブラー；商標，デュポン社製
＊２ チューブ重量指数：チューブ５と補強層７との総重量を、比較例１を１００として指数表示した。
上記より，本発明における実施例６〜１０のタイヤは、通常走行耐久性とランフラット耐久性はともに著しく優れているが、比較例５〜７のタイヤは比較例４に比べて、改良度合いは著しく低いか、或いはむしろ悪化していることが分かる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明にかかる、ゴム−繊維複合体材料をゴム物品の補強材として使用した場合に、該ゴム物品の耐久性を高めることができるとともに、軽量化を図ることができる。
また、このゴム−繊維複合部材はタイヤのサイドウォール部補強部材に適用することにより、特に安定性とドラム耐久性を著しく向上させることができる。
さらに、本発明の安全空気入りタイヤによれば、上記の特定の不織布とゴムとからなるゴム−繊維複合体でチューブを補強することにより、タイヤ内圧に対してチューブ内圧を高めに設定することが可能となり、タイヤパンク時にチューブが伸張した状態のエアボリュームが大きくなった結果、ランフラット走行時の撓みが抑制されランフラット耐久性も大幅に向上することが可能となる。また、安全空気入りタイヤの過大な重量増加を抑制し、低燃費性能などの通常走行時性能を改良することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る安全空気入りタイヤの概略を示す断面図である。
【符号の説明】
１； チューブレスタイヤ
２； トレッド
３； サイドウォール
４； ビード部
５； チューブ
６； リム
７； 補強層
Claims (14)
- 不織布と不織布を被覆するゴムとからなるゴム−繊維複合体材料において、該不織布が、１０〜３５μｍの単繊維径かつ３０〜１００ｍｍの繊維長を有し、引張弾性率が５０ＧＰａ以上である有機繊維を少なくとも一部に含み、
１０ｇ／ｃｍ2（約９８１Ｐａ）の加圧下の測定における不織布の厚さを、２００ｇ／ｃｍ2（約１９６１３Ｐａ）の加圧下の測定における不織布の厚さで除した値が２以上であり、
前記有機繊維がコポリパラフェニレン−３，４’−オキシジフェニレンテレフタルアミドであることを特徴とするゴム−繊維複合体材料。 - 不織布の目付重量は、３０〜１２０ｇ／ｍ2である請求項１記載のゴム−繊維複合体材料。
- チューブレスタイヤの内側に内蔵されたチューブの少なくとも頂部を覆うことを特徴とする請求項１または２に記載のゴム−繊維複合体材料。
- 請求項１または２に記載するゴム−繊維複合体材料を補強材として使用したことを特徴とするゴム物品。
- 請求項１〜３のいずれかに記載するゴム−繊維複合体材料を補強材として使用したことを特徴とするタイヤ。
- （Ａ）環状に形成されたトレッドと、該トレッドの両端からタイヤ半径方向内側に配設された一対のサイドウォールと、該サイドウォールのタイヤ半径方向内側端に埋設されたビードとを具備するチューブレスタイヤと、（Ｂ）前記チューブレスタイヤの内側に内蔵されたチューブ、及び（Ｃ）前記チューブの少なくとも頂部を覆う補強層からなり、空気充填状態において該チューブ外径側と前記チューブレスタイヤのクラウン部内壁との間に空間部が形成されているとともに、タイヤ内圧が低下した際には、前記補強層が伸びて、外側タイヤ内面に密着する形態をとりランフラット走行を可能とするタイヤ組立体であり、かつ前記補強層（Ｃ）が、１０μｍ〜３５μｍの単繊維径を有し、引張弾性率が５０ＧＰａ以上である繊維を少なくとも一部に含む不織布とゴムとで構成されたゴム−繊維複合体からなり、１０ｇ／ｃｍ2（約９８１Ｐａ）の加圧下の測定における不織布の厚さを、２００ｇ／ｃｍ2（約１９６１３Ｐａ）の加圧下の測定における不織布の厚さで除した値が２以上であることを特徴とする安全空気入りタイヤ。
- 前記ゴム−繊維複合体に用いる不織布の繊維材は、パラ系アラミド繊維である請求項６記載の安全空気入りタイヤ。
- 補強層（Ｃ）に含まれる不織布の繊維長が３０〜１００ｍｍであることを特徴とする請求項６または７に記載の安全空気入りタイヤ。
- 不織布の目付重量は、３０〜１２０ｇ／ｍ2である請求項６〜８のいずれかに記載の安全空気入りタイヤ。
- 不織布の厚さは、２０ｇ／ｃｍ2（約１９６１Ｐａ）の加圧下の測定で０．２〜１．４ｍｍである請求項６〜９のいずれかに記載の安全空気入りタイヤ。
- 不織布全繊維中のパラ系アラミド繊維の混合割合は、５０重量％以上である請求項７〜１０のいずれかに記載の安全空気入りタイヤ。
- パラ系アラミド繊維は、コポリパラフェニレン−３，４’−オキシジフェニレンテレフタルアミド又はポリパラフェニレンテレフタルアミドである請求項７〜１１のいずれか記載の安全空気入りタイヤ。
- 前記補強層は、前記ゴム−繊維複合体の３〜６層を積層した構成からなる請求項６〜１２のいずれかに記載の安全空気入りタイヤ。
- チューブ内圧は、タイヤ内圧より２０〜１００ｋＰａ高く保たれている請求項６〜１３のいずれかに記載の安全空気入りタイヤ。
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