JP5473118B2

JP5473118B2 - 乗用車用タイヤ

Info

Publication number: JP5473118B2
Application number: JP2009203276A
Authority: JP
Inventors: 健一杉本
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2009-09-03
Filing date: 2009-09-03
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2029-09-03
Also published as: JP2011051505A

Description

本発明は、乗用車用タイヤに使用されるタイヤ用補強材およびそれを使用した乗用車用タイヤに関する。

乗用車用タイヤの補強材としては、従来より織物、簾状タイヤコード、ゴム−繊維複合材が広く用いられている。この場合、ゴムと補強材とが強固に接着していることは、その製品の耐久性、剛性発現などの面から重要なことである。従って、有機繊維コードとゴムとの複合材においては、両者の接着性を高めるために、通常レゾルシン・ホルムアルデヒド縮合物／ラテックス（ＲＦＬ）など接着剤中への有機繊維コードのディップ処理が行われている。

また、タイヤの補強部材としてゴム−繊維複合材に不織布を用いることも知られている。例えば、特許文献１においては、タイヤの耐久性を損なうことなく、タイヤサイドウォール部の剛性を高め、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との間に、不織布を用いたゴム−不織布繊維複合体を適用することが提案されている。

ここで、不織布繊維とゴムとの接着方法としては、従来、不織布をＲＦＬ接着液で処理する方法や、不織布表面に各種接着剤をコーティングする方法が知られている。また、不織布とゴムとの接着性の向上を図るために、不織布表面にフィラメント表面に硫黄と反応可能な金属被膜を物理的気相成長法（ＰＶＤ）または化学的気相成長法（ＣＶＤ）により形成する方法も提案されている。

また、特許文献２において、繊維成分としてポリフェニレンエーテルを含む樹脂からなる不織布を、スチレン−ブタジエン共重合ゴムを含むゴムに埋没させることにより不織布とゴムとの接着性を高める手法も報告されている。

特開平１０−５３０１０号公報（特許請求の範囲等）特開２００３−３１３３０９号公報（特許請求の範囲等）

上述したような従来のタイヤ用補強材は、その製造工程において裁断工程が必要であり、補強材内部の繊維材料の性状を崩さずに裁断しなければならないため、幅の狭い補強材を作ることが困難であった。また、繊維材料による補強材、特に織物は嵩高いものが多く、繊維材料自身の厚みに加えて、カレンダー工程を必要とするために、その分のゴムの厚みを必要とした。更に、嵩高い繊維材料による補強材をカレンダー工程を省いて用いると、その繊維材料内部の空間内に、加硫期間中、ゴムが十分に流入せず、微小な空洞部分が発生するという問題があった。

そこで、本発明の目的は、容易に製造することができ、優れた成形性およびゴムとの接着性を有し、さらにはタイヤの軽量化を実現することができる、乗用車用タイヤに使用されるタイヤ用補強材およびそれを使用した乗用車用タイヤを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、左右一対のビード部およびサイドウォール部と、両サイドウォール部間に連なるトレッド部とを有し、前記ビード部間にトロイド状に延在して、これら各部を補強する少なくとも１枚のカーカスプライからなるカーカスと、該カーカスのタイヤ半径方向外側に配置された、少なくとも１枚のベルト層とを備える乗用車用タイヤにおいて、
前記カーカスプライの折返し部のタイヤ幅方向外側であって前記ビード部から前記サイドウォール部にわたる領域に、タイヤ周方向に沿って、ポリフェニレンエーテルを含む樹脂からなるフィルムまたは成形体であるタイヤ用補強材が配置されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、容易に製造することができ、優れた成形性およびゴムとの接着性を有する、乗用車用タイヤに使用されるタイヤ用補強材を提供することができる。また、このタイヤ用補強材を用いた乗用車用タイヤにおいては、タイヤの軽量化をも実現することができる。

本発明の一好適実施の形態に係る乗用車用空気入りタイヤの一例を示す幅方向断面図である。実施例におけるタイヤ用補強材のタイヤへの配置状態を示す説明図である。実施例における成形体２の断面形状を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態につき具体的に説明する。
本発明のタイヤ用補強材は、ポリフェニレンエーテル（以下、「ＰＰＥ」と略記する）を含む樹脂からなるフィルムまたは成形体であって、乗用車用タイヤに使用されるものである。乗用車用とした理由は、第一として、大型タイヤの場合は、肉厚なので加硫温度が乗用車用と比較して低いため、接着に際しＰＰＥポリマーセグメントの拡散を前提とする本発明においては、温度が低い分、接着に不利となるためである。第二として、ＰＰＥの引張破壊強力は数十〜百数十ＭＰａ程度であるため、重荷重向きではないからである。第三として、一般にインサート材等の補強材を必要とするのは乗用車用タイヤであるからである。

本発明に使用されるＰＰＥとしては、ポリ（１，４−フェニレンエーテル）又はその誘導体が好ましく、特にポリ−（２，６−ジメチル−１，４−フェニレンエーテル）が好ましい。

従来のタイヤ用補強材としては、織物、簾状タイヤコード、不織布等の繊維材料が用いられ、このため、タイヤ内で使用する前に撚糸、製織、接着加工、ゴムをつけるカレンダー加工、並びに裁断工程が必要であったが、本発明におけるＰＰＥを含む樹脂からなるフィルムまたは成形体の場合、従来の工程が不要となり、製造が容易である。ＰＰＥを使用した場合に、接着加工が不要となる理由は、ＰＰＥがポリスチレンと相溶性が極めて高いため、タイヤに一般的に用いられているスチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）のスチレンセグメントがゴム加硫で加熱中にＰＰＥ内に拡散して分子レベルで混じり合うことに起因するためである（ポリマーダイジェスト２００２．１ｐ９０−１０５六田充輝著：参照）。従って、十分な接着性を得る上で、スチレン−ブタジエン共重合ゴムは、ゴム成分中１０質量％以上であることが好ましく、特に２５質量％以上であることが好ましい。このスチレン−ブタジエン共重合ゴムがブレンドされる場合、他のゴムとしては、特に限定されるものではないが、例えば天然ゴム（ＮＲ）、ニトリル・ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、イソブチレン・イソプレンゴム（ＩＩＲ）等のゴムを挙げることができる。

また、かかる樹脂は、ＰＰＥと相溶するポリスチレンを含むことが好ましい。ポリスチレンと相溶させることにより樹脂の溶融粘度が低下して、フィルム状等に成形し易くなるためである。

さらに、ＰＰＥを構成単位として含む二以上のモノマーからなる共重合体、さらに、作業性などの改良を目的としての、例えばポリスチレンなどのビニル芳香族化合物とポリフェニレンエーテルとのグラフト又はブロック共重合による変性ＰＰＥも含まれる。本発明においては、より良好な効果を得る上で、樹脂中に５０質量％以上のＰＰＥが含まれていることが好ましい。さらに、所望により、当該樹脂には可塑剤、安定剤などの添加剤を適宜配合することができる。

本発明のタイヤ用補強材は、従来のものと比較して補強材の幅、厚さの選択範囲が広いという利点がある。即ち、従来のタイヤ用補強材では裁断工程が必要で、補強層内部の繊維材料の性状を崩さずに裁断しなければならないために幅の狭い補強層を作る事が困難であったが、本発明のようにフィルムまたは成形体の形態においては、かかる制約を殆ど受けないためである。

さらに、従来の繊維材料によるタイヤ用補強材（特に織物）は嵩高いものが多く、更に補強材自身の厚みに加えてカレンダーの工程を必要とするため、その分、ゴムの厚みを必要としてきたが、本発明においては、かかるカレンダーを必要としないため、追加のゴムの厚みを省くことが可能となる。これにより、フィルムのように薄層化および軽量化に有利となる。また、本発明の補強材は破壊核となり難く、耐久性の面で有利であるばかりではなく、破壊核になり難いが故に、適用位置の選択が広くなる点も有利である。

本発明のタイヤ用補強材においては、タイヤ周方向に沿って配置されるリング状形態とすることが有利である。これにより、これをタイヤ成型時に未加硫タイヤのサイド部に単に置くだけでタイヤに配置することが可能となる。

また、本発明のタイヤ用補強材は、成形体として、その断面形状（厚さ）を変化させることにより補強効果に変化を持たせることが可能である。例えば、タイヤの径方向内側から外側に向かうに従い、徐々に高い補強効果を必要とする場合、従来の補強材ではタイヤの径方向外側に幅の狭い補強層をもう１層追加して積層するしか方法がなかったが、本発明においては、成形体の断面形状を、例えば、鋭角三角形とし、タイヤの径方向外側に当該鋭角三角形の底辺が位置するように配置すれば無理なく上方の補強効果を高くすることが可能となる。その他、用途に応じ、フィルムまたは成型体の断面形状を長方形、台形、楕円形、円形、三日月系、凹形、凸形等、適宜選定することができる。かかるフィルムまたは成形体を用いる補強は、本発明において使用する樹脂がゴムと十分に接着することで初めて可能になるものである。

さらにまた、本発明においては、樹脂中に有機繊維、ガラス繊維、セラミック繊維等の長繊維または短繊維や、充填材を配合し、強力および弾性率を適宜高めることができる。また、本発明のタイヤ用補強材は、フィルムまたは成形体のため、その平面形状を波形、のこぎり型、三角形等の波形とすることができる。

図１に、本発明の乗用車用空気入りタイヤの一例の幅方向断面図を示す。図示する乗用車用空気入りタイヤ１０は、左右一対のビード部１１およびサイドウォール部１２と、両サイドウォール部１２間に連なるトレッド部１３とを有し、ビード部１１間にトロイド状に延在して、これら各部を補強する少なくとも１枚、図示する例では１枚のカーカスプライからなるカーカス２を備えている。また、各ビード部１１にはそれぞれビードコア１が埋設され、そのタイヤ半径方向外側であってカーカスプライ２の本体部２Ａと折返し部２Ｂとの間には、ビードフィラー３が配置されている。

また、トレッド部１３におけるカーカスプライ２のタイヤ半径方向外側には、少なくとも１枚、図示する例では２枚のベルト層５が配置されている。ベルト層５は、平行に配列されたスチールコードをゴム引きして形成され、そのコード角度は、タイヤ周方向に対し０°〜４５°とすることができる。また、ベルト層５のタイヤ半径方向外側には、必要に応じ、キャップ層６およびレイヤー層７を配置することができる。キャップ層６は、図示するようにベルト層５の全幅以上にわたり少なくとも１層にて配置され、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列された有機繊維コードをゴム引きしてなる。また、レイヤー層７は、ベルト層５の両端領域に少なくとも１層にて配置され、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列された有機繊維コードをゴム引きしてなる。さらにまた、トレッド部１３の表面には適宜トレッドパターンが形成されており、トレッド部１３の最内層にはインナーライナーが形成されている（図示せず）。

図示する本発明の好適例の乗用車用タイヤにおいては、カーカスプライ２の折返し部２Ｂのタイヤ幅方向外側であってビード部１１からサイドウォール部１２にわたる領域に、本発明のタイヤ補強材４が配置されている。かかる箇所にタイヤ補強材４を設けることにより操縦安定性を高めることができる。

また、上述したように、本発明の補強材のフィルムまたは成型体の断面形状を、三角形、長方形、台形、楕円形、円形、三日月系、凹形、凸形等とし、あるいはフィルムまたは成形体の平面形状を波形、のこぎり型、三角形等の波形とすることにより、補強材の設置による縦ばねの上昇を抑えて、乗り心地の悪化を防止するとことができる。

本発明の乗用車用タイヤは、本発明の補強材を用いたものであればよく、タイヤの適用箇所や、タイヤ構造、各構成部材の材質等については、特に制限されるものではない。また、適用の仕方もタイヤ内に単一に配置するだけではなく、隣接、中抜き、積層等で配置することができる。

以下、本発明を実施例に基づき説明する。
タイヤサイズ１９５／６０Ｒ１５（カーカスプライ：ポリエステル１６７０ｄｔｅｘ／２、１プライ）の乗用車用タイヤの補強材として、下記の表１に示すものを製造した。表１中、簾タイヤコードとは、ポリエステル繊維コード（１１００ｄｔｅｘ／２）を打込み数５０本／５０ｍｍで作製した補強材である。また、フィルムとは、ＰＰＥを含む樹脂（商品名：ベストラン１９００ダイセル・テグサ株式会社製）の補強材である。さらに、成形体１および２とは、いずれもＰＰＥを含む樹脂（商品名：ベストラン１９００ＧＦ２０ダイセル・テグサ株式会社製）の補強材である。

これら補強材のタイヤへの適用箇所は図１および図２に示すように、カーカスプライ２の折返し部２Ｂのタイヤ幅方向外側であってビード部からサイドウォール部にわたる領域とした。なお、図２中のａは４０ｍｍ、ｂは３０ｍｍである。また、補強材４のタイヤ半径方向における幅ｃ、下端位置ｄ、図３に示す補強材４のタイヤ半径方向外側端の厚み（上辺厚み）ｅおよびタイヤ半径方向内側端の厚み（下辺厚み）ｆは、夫々下記の表１に示す値である。

＊：タイヤコードのゲージ

得られた補強材を乗用車用タイヤに適用した際の材料の準備工程の条件、製造されたタイヤの操縦安定性およびタイヤ中でのゴム／補強材の接着を夫々評価した。操縦安定性は、供試タイヤを実車に装着し、速度４０〜１２０ｋｍ／時で直進、レーンチェンジなどの実車走行を行い、ドライバーによるフィーリングにより評価した。数値が大きい程、結果が良好である。また、タイヤ中におけるゴム／補強材の接着は、加硫後の新品タイヤで補強材を使用している位置で任意にタイヤをカットしてゴム／補強材の接着の有無を確認した。得られた結果を下記の表２に示す。

厚みの薄いフィルムの補強材を適用した実施例１、幅の狭い成形体１の補強材を適用した実施例２、および上下で厚さ（補強効果）の異なる成形体２の補強材を適用した実施例３はいずれも、補強材無しの比較例１よりも操縦安定性に優れ、簾タイヤコードの補強材を適用した比較例２に匹敵するかそれ以上の操縦安定性が得られることが分かる。また、実施例１〜３より、補強材の接着性に問題がないことが分かる。さらに、比較例２と比較して大幅に少ない工程数で補強材を得ることができることが分かる。

１ビードコア
２カーカスプライ（２Ａ本体部，２Ｂ折返し部）
３ビードフィラー
４タイヤ補強材
５ベルト層
６キャップ層
７レイヤー層
１０乗用車用空気入りタイヤ
１１ビード部
１２サイドウォール部
１３トレッド部

Claims

左右一対のビード部およびサイドウォール部と、両サイドウォール部間に連なるトレッド部とを有し、前記ビード部間にトロイド状に延在して、これら各部を補強する少なくとも１枚のカーカスプライからなるカーカスと、該カーカスのタイヤ半径方向外側に配置された、少なくとも１枚のベルト層とを備える乗用車用タイヤにおいて、
前記カーカスプライの折返し部のタイヤ幅方向外側であって前記ビード部から前記サイドウォール部にわたる領域に、タイヤ周方向に沿って、ポリフェニレンエーテルを含む樹脂からなるフィルムまたは成形体であるタイヤ用補強材が配置されていることを特徴とする乗用車用タイヤ。
前記ポリフェニレンエーテルがポリ−２，６−ジメチル−１，４−フェニレンエーテルである請求項１記載の乗用車用タイヤ。
前記樹脂が、ポリフェニレンエーテルと相溶するポリスチレン樹脂を含む請求項１または２記載の乗用車用タイヤ。
前記樹脂が、長繊維、短繊維および充填材からなる群から選択される補強材で補強されている請求項１〜３のうちいずれか一項記載の乗用車用タイヤ。