JP5211848B2 - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、ポリオレフィンケトン繊維をベルトカバー層に用いた空気入りラジアルタイヤに関し、更に詳しくは、加硫故障の発生を抑制しながら高速耐久性とロードノイズを改善することを可能にした空気入りラジアルタイヤに関する。

空気入りラジアルタイヤにおいて、高速耐久性を向上すると共に走行時のロードノイズを低減するために、ベルト層の外周側に補強コードをタイヤ周方向に巻回してなるベルトカバー層を配置することが行われている。このようなベルトカバー層の補強コードとしては、熱収縮性を有するナイロン繊維コードを用いることが一般的である（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、近年では高速耐久性とロードノイズの更なる改善が求められており、ナイロン繊維コードからなるベルトカバー層では必ずしも十分な改善効果が得られないのが現状である。

そこで、ベルトカバー層の補強コードとして、ナイロン繊維コードよりも弾性率が高いポリオレフィンケトン繊維コードを使用することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。ところが、ベルトカバー層にポリオレフィンケトン繊維コードを用いた場合、その繊維コードが加硫時のリフト変形に追従できずにベルト層への食い込みを生じ、加硫故障を生じ易いという問題がある。

また、ベルトカバー層の補強コードとして、ポリオレフィンケトン繊維とナイロン繊維との複合コードを使用し、その下撚り係数及び上撚り係数の範囲を規定することにより、加硫故障の発生を抑制しながら高速耐久性とロードノイズを改善することが提案されている（例えば、特許文献３参照）。しかしながら、この場合、良好な効果が期待されるものの、下撚り係数及び上撚り係数が狭い範囲に限定されるため、撚り構造の設計自由度が狭くなるという欠点がある。
特開２００５−１９３８６５号公報 特開２０００−１４２０２５号公報 特開２００６−２６４６６６号公報

本発明の目的は、加硫故障の発生を抑制しながら高速耐久性とロードノイズの改善を可能にした空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の空気入りラジアルタイヤは、左右一対のビード部間にカーカス層を装架し、トレッド部における前記カーカス層の外周側に補強コードがタイヤ周方向に対して傾斜しつつ層間で互いに交差する複数層のベルト層を埋設すると共に、前記ベルト層の外周側に補強コードをタイヤ周方向に巻回してなるベルトカバー層を配置した空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記ベルトカバー層の補強コードとして、撚り係数Ｋ_P が３００〜２０００となる下撚りが与えられていると共に、１５０℃での乾熱収縮率が０．８％〜１．５％であり、１５０℃での熱収縮応力が０．４９ｃＮ／ｄｔｅｘ〜０．６８ｃＮ／ｄｔｅｘであり、下記（１）式で表される構造を有するポリオレフィンケトン繊維の下撚り糸と、前記撚り係数Ｋ_P よりも小さい撚り係数Ｋ_N となる下撚りが与えられているナイロン繊維の下撚り糸とを撚り合わせた複合コードを用い、
前記複合コードの撚り係数Ｋ _C と前記ポリオレフィンケトン繊維の下撚り糸の撚り係数Ｋ _P とが１≦Ｋ _C ／Ｋ _P ≦８の関係を満足し、
前記ポリオレフィンケトン繊維の下撚り糸の繊度が５００〜１６７０ｄｔｅｘであり、前記ナイロン繊維の下撚り糸の繊度が４７０〜１４００ｄｔｅｘであることを特徴とするものである。
−（ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −ＣＯ）ｎ−（Ｒ−ＣＯ）ｍ− ・・・（１）
ここで、１．０５≧（ｎ＋ｍ）／ｎ≧１．００、
Ｒは炭素数が３以上のアルキレン基である。

本発明では、ベルトカバー層の補強コードとして、撚り係数Ｋ_P に加えて１５０℃での乾熱収縮率（＠１５０℃×３０分）及び１５０℃での熱収縮応力を所定の範囲に規定したポリオレフィンケトン繊維の下撚り糸と、撚り係数Ｋ_N が撚り係数Ｋ_P よりも小さいナイロン繊維の下撚り糸とを撚り合わせた複合コードを用いることにより、初期伸びを確保しながらポリオレフィンケトン繊維の弾性率を活かすことを可能にし、それによって、加硫故障の発生を抑制しながら高速耐久性とロードノイズの改善を可能にする。また、ポリオレフィンケトン繊維の下撚り糸の１５０℃での乾熱収縮率及び１５０℃での熱収縮応力を所定の範囲に規定しているので、撚り構造の設計自由度を従来よりも大きくすることが可能である。

本発明において、複合コードの撚り係数Ｋ_C とポリオレフィンケトン繊維の下撚り糸の撚り係数Ｋ_P とが１≦Ｋ_C ／Ｋ_P ≦８の関係を満足することが必要である。これにより、良好な高速耐久性を確保することができる。

また、ポリオレフィンケトン繊維の下撚り糸の繊度は５００〜１６７０ｄｔｅｘであり、ナイロン繊維の下撚り糸の繊度は４７０〜１４００ｄｔｅｘであることが必要である。これにより、高速耐久性とロードノイズの改善効果を十分に得ることができる。

更に、複合コードの表面にはレゾルシン、フォルマリン及びラテックスを含むＲＦＬ処理液にて単一の接着層を形成することが好ましい。つまり、ポリオレフィンケトン繊維の下撚り糸とナイロン繊維の下撚り糸との複合コードは、ＲＦＬ処理液による１浴処理にて良好な接着性を確保することができる。

本発明において、乾熱収縮率及び乾熱収縮応力はＪＩＳ Ｌ１０１７に準じて測定されたものである。また、撚り係数Ｋ_P ，Ｋ_N ，Ｋ_C はそれぞれ以下のように規定されるものである。
Ｋ_P ＝Ｔ_P √Ｄ_P
但し、Ｔ_P ：ポリオレフィンケトン繊維の下撚り数（回／１０ｃｍ）
Ｄ_P ：ポリオレフィンケトン繊維の下撚り糸の繊度（ｄｔｅｘ）
Ｋ_N ＝Ｔ_N √Ｄ_N
但し、Ｔ_N ：ナイロン繊維の下撚り数（回／１０ｃｍ）
Ｄ_N ：ナイロン繊維の下撚り糸の繊度（ｄｔｅｘ）
Ｋ_C ＝Ｔ_C √Ｄ_C
但し、Ｔ_C ：複合コードの上撚り数（回／１０ｃｍ）
Ｄ_C ：複合コードの総繊度（ｄｔｅｘ）

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の実施形態からなる空気入りラジアルタイヤを示し、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部である。左右一対のビード部３，３間にはカーカス層４が装架され、そのカーカス層４の端部がビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されている。トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層のベルト層６，６が埋設されている。これらベルト層６，６は補強コードがタイヤ周方向に対して傾斜し、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。

上記空気入りラジアルタイヤにおいて、ベルト層６，６の外周側には、補強コードをタイヤ周方向に巻回してなるベルトカバー層７が配置されている。このベルトカバー層７は少なくともベルト層６，６のタイヤ幅方向の両端部を覆うように配置されている。また、ベルトカバー層７は少なくとも１本の繊維コードを引き揃えてゴム被覆してなるストリップ材をタイヤ周方向に対して実質的に０°で連続的に巻回したジョイントレス構造とすることが望ましい。ベルトカバー層７の補強コードとしては、ポリオレフィンケトン繊維の下撚り糸とナイロン繊維の下撚り糸とを撚り合わせた複合コードが使用されている。

ここで用いるポリオレフィンケトン繊維は、特開平１−１２４６１７号公報、特開平２−１１２４１３号公報、米国特許第５１９４２１０号公報、特開平９−３２４３７７号公報、特開２００１−１１５００７号公報、特開２００１−１３１８２５号公報などで開示された溶融紡糸や湿式紡糸によって得ることができるが、下記（１）式で表される構造を有するポリオレフィンケトン繊維を用いることが必要である。
−（ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −ＣＯ）ｎ−（Ｒ−ＣＯ）ｍ− ・・・（１）
ここで、１．０５≧（ｎ＋ｍ）／ｎ≧１．００、
Ｒは炭素数が３以上のアルキレン基である。

（１）式において、ｍの分率（エチレン以外のアルキレンユニット）が増えると、タイヤの走行成長が大きくなり、耐久性が低下する。これは、紡糸繊維の結晶構造がｍユニットの増加により変化し、分子鎖間の二次結合力が低下するためと考えられる。また、該繊維の強度が低くなると撚りコードとした時に更に強度が低下するので、タイヤの破壊強度を確保するためにコードの使用量を多くする必要があり、軽量で経済性の高いタイヤの提供が困難となる。ここでより好ましくはｍ＝０である実質的にエチレンと一酸化炭素だけからなる交互共重合ポリマーを用いるのが良い。このような繊維を製造するには湿式紡糸を用いるのが好適である。

ポリオレフィンケトン繊維の下撚り糸の撚り係数Ｋ_P は３００〜２０００とする。この撚り係数Ｋ_P が３００未満であると耐疲労性が低下し、逆に２０００を超えると複合コードのディップ反の平坦性が悪くなるため該ディップ反の圧延加工性が悪化する。ポリオレフィンケトン繊維の下撚り糸の繊度は５００〜１６７０ｄｔｅｘであると良い。ポリオレフィンケトン繊維の下撚り糸の繊度が５００ｄｔｅｘ未満であると高速耐久性やロードノイズの改善効果が不十分になり、逆に１６７０ｄｔｅｘを超えると加硫時における複合コードのベルト部への食い込みにより加硫故障を生じ易くなる。

ポリオレフィンケトン繊維の下撚り糸の１５０℃での乾熱収縮率は１．５％以下とする。この乾熱収縮率が１．５％を超えると加硫時における複合コードのベルト部への食い込みにより加硫故障を生じ易くなる。また、ポリオレフィンケトン繊維の下撚り糸の１５０℃での熱収縮応力は０．６８ｃＮ／ｄｔｅｘ以下とする。この乾熱収縮応力が０．６８ｃＮ／ｄｔｅｘを超えると加硫時における複合コードのベルト部への食い込みにより加硫故障を生じ易くなる。

一方、ナイロン繊維の下撚り糸の撚り係数Ｋ_N は撚り係数Ｋ_P よりも小さくし、１５０〜１５００とする。ナイロン繊維の下撚り糸の撚り係数Ｋ_N が撚り係数Ｋ_P よりも大きいと複合コードの破壊形態が悪化し、劇的なコード破壊を生じ易くなる。ナイロン繊維の下撚り糸の繊度は４７０〜１４００ｄｔｅｘとする。ナイロン繊維の下撚り糸の繊度が４７０ｄｔｅｘ未満であると複合コードの初期伸びが不十分になり、逆に１４００ｄｔｅｘを超えると高速耐久性やロードノイズの改善効果が不十分になる。

複合コードの撚り係数Ｋ_C とポリオレフィンケトン繊維の下撚り糸の撚り係数Ｋ_P とは１≦Ｋ_C ／Ｋ_P ≦８の関係を満足する。Ｋ_C ／Ｋ_P ＜１であると複合コードの耐疲労性が悪化し、Ｋ_C ／Ｋ_P ＞８とすると加硫故障が生じ易くなる。

複合コードの表面にはレゾルシン、フォルマリン及びラテックスを含むＲＦＬ処理液にて単一の接着層を形成することが好ましい。複合コードの表面にＲＦＬ処理液による接着層だけを設けた場合であっても良好な接着性を確保することができ、２浴処理に比べて製造工程を簡略化することができる。

上記複合コードはディップ処理時にヒートセットゾーン及びノルマライズゾーンの処理温度をそれぞれ２００〜２５０℃にして６０〜１８０秒間熱処理することが好ましい。その際、ヒートセットゾーンで複合コードに与える張力は１．２４ｃＮ／ｄｔｅｘ以下にすると良い。ヒートセットゾーンでのコード張力を１．２４ｃＮ／ｄｔｅｘ以下にすることにより、ポリオレフィンケトン繊維の下撚り糸の乾熱収縮率及び乾熱収縮応力を低く抑えることができる。

タイヤサイズ２２５／６０Ｒ１６で、ベルト層の幅方向全域を覆うフルカバー構造のベルトカバー層を備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、ベルトカバー層の補強コードとして、ポリオレフィンケトン繊維の下撚り糸とナイロン繊維の下撚り糸とを撚り合わせた複合コードを用いた実施例１〜７及び比較例１〜３の空気入りラジアルタイヤをそれぞれ製作した。また、ベルトカバー層の補強コードとして、ポリオレフィンケトン繊維の下撚り糸を２本撚り合わせたコードを用いた比較例４の空気入りラジアルタイヤを製作した。更に、ベルトカバー層の補強コードとして、ナイロン繊維の下撚り糸を２本撚り合わせたコードを用いた比較例５の空気入りラジアルタイヤを製作した。

実施例１〜７及び比較例１〜５の空気入りラジアルタイヤにおいて、ポリオレフィンケトン繊維の下撚り糸の１５０℃での乾熱収縮率及び１５０℃での熱収縮応力、ポリオレフィンケトン繊維の下撚り糸の撚り係数Ｋ_P 、ナイロン繊維の下撚り糸の撚り係数Ｋ_N 、コードの撚り係数Ｋ_C 、Ｋ_C ／Ｋ_P 、ヒートセットゾーンでのテンション、ノルマライズゾーンでのテンションは表１及び表２の通りである。なお、ポリオレフィンケトン繊維（ＰＯＫ）には、（ｎ＋ｍ）／ｎ＝１．００のものを使用した。ナイロン繊維には６６ナイロン（Ｎ６６）を使用した。

これら試験タイヤについて、下記の方法により、ロードノイズ、高速耐久性及び耐加硫故障を評価し、その結果を表１及び表２に併せて示した。

ロードノイズ：
試験タイヤをリムサイズ１６×７ＪＪのホイールに組み付けて空気圧２１０ｋＰａの条件で車両に装着し、運転席窓側の耳位置にマイクロフォンを設置し、舗装路面を速度６０ｋｍ／ｈで走行した際の音圧レベルを測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、基準タイヤ（比較例５）を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほどロードノイズが少ないことを意味する。

高速耐久性：
試験内圧２１０ｋＰａ、速度８１ｋｍ／ｈの条件にて、ＪＡＴＭＡで規定された空気圧条件に対応する荷重の８８％で１２０分間ならし走行した。次いで、３時間以上放冷した後、空気圧を再調整し、１２１ｋｍ／ｈの速度から試験を開始し、３０分毎に速度を８ｋｍ／ｈづつ段階的に上昇させ、故障が発生するまでの走行距離を測定した。評価結果は、基準タイヤ（比較例５）を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど高速耐久性が優れていることを意味する。なお、故障時に劇的な破壊を生じたものには評価値に「＊」を付記した。

耐加硫故障：
加硫後のタイヤを切断し、ベルト層端部におけるベルトカバー層の食い込み状態を目視にて判定した。そして、食い込みが全く見られない場合を「○」で示し、食い込みが僅かに見られる場合を「△」で示し、食い込みが大きく製品として不適当である場合を「×」で示した。

この表１及び表２から明らかなように、実施例１〜７のタイヤは比較例５に比べてロードノイズが少なく、高速耐久性が優れ、しかも加硫故障を生じ難いものであった。一方、比較例１のタイヤは撚り係数Ｋ_N が撚り係数Ｋ_P よりも大きいため故障時に劇的な破壊を生じていた。比較例２のタイヤはポリオレフィンケトン繊維の下撚り糸の撚り係数Ｋ_P が大き過ぎるためディップ反が平坦にならず圧延加工性が悪いものであった。比較例３のタイヤはポリオレフィンケトン繊維の下撚り糸の乾熱収縮率及び熱収縮応力が大き過ぎるため加硫時にベルトカバー層のコードがベルト部に食い込んで加硫故障を生じていた。その結果、比較例３のタイヤについては性能試験を実施することができなかった。比較例４のタイヤはベルトカバー層にポリオレフィンケトン繊維コードを用いているため加硫時にベルトカバー層のコードがベルト部に食い込んで加硫故障を生じるもの場合が多かった。但し、比較例４のタイヤのうち加硫故障を生じていないものは良好な性能を呈していた。

本発明の実施形態からなる空気入りラジアルタイヤを示す子午線半断面図である。

符号の説明

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ カーカス層
５ ビードコア
６ ベルト層
７ ベルトカバー層

Claims (2)

1. 左右一対のビード部間にカーカス層を装架し、トレッド部における前記カーカス層の外周側に補強コードがタイヤ周方向に対して傾斜しつつ層間で互いに交差する複数層のベルト層を埋設すると共に、前記ベルト層の外周側に補強コードをタイヤ周方向に巻回してなるベルトカバー層を配置した空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記ベルトカバー層の補強コードとして、撚り係数Ｋ_P が３００〜２０００となる下撚りが与えられていると共に、１５０℃での乾熱収縮率が０．８％〜１．５％であり、１５０℃での熱収縮応力が０．４９ｃＮ／ｄｔｅｘ〜０．６８ｃＮ／ｄｔｅｘであり、下記（１）式で表される構造を有するポリオレフィンケトン繊維の下撚り糸と、前記撚り係数Ｋ_P よりも小さい撚り係数Ｋ_N となる下撚りが与えられているナイロン繊維の下撚り糸とを撚り合わせた複合コードを用い、
   前記複合コードの撚り係数Ｋ _C と前記ポリオレフィンケトン繊維の下撚り糸の撚り係数Ｋ _P とが１≦Ｋ _C ／Ｋ _P ≦８の関係を満足し、
   前記ポリオレフィンケトン繊維の下撚り糸の繊度が５００〜１６７０ｄｔｅｘであり、前記ナイロン繊維の下撚り糸の繊度が４７０〜１４００ｄｔｅｘであることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
   −（ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −ＣＯ）ｎ−（Ｒ−ＣＯ）ｍ− ・・・（１）
   ここで、１．０５≧（ｎ＋ｍ）／ｎ≧１．００、
   Ｒは炭素数が３以上のアルキレン基である。
2. 前記複合コードの表面にレゾルシン、フォルマリン及びラテックスを含むＲＦＬ処理液にて単一の接着層を形成したことを特徴とする請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。

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