JP7029286B2

JP7029286B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP7029286B2
Application number: JP2017241004A
Authority: JP
Inventors: 和秀安達
Original assignee: Toyo Tire Corp
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2017-12-15
Publication date: 2022-03-03
Anticipated expiration: 2037-12-15
Also published as: JP2019107948A

Description

本発明は、空気入りタイヤに関するものである。

空気入りタイヤのベルト補強層に、ナイロン６６などの有機繊維コードを用いる場合、耐衝撃性を向上させる方法としては、例えば、コードの打ち込み本数を増加させることや、コード径を大きくすることが挙げられる。しかしながら、このような手段をとると、高速耐久性の低下や部材質量の増加に伴うタイヤ質量の増加に繋がるという問題があった。また、タイヤの質量を増加させることなく、操縦安定性を向上させるのは困難であった。

このような問題に対して、特許文献１には、高速耐久性と荷重耐久性との両立を可能にした空気入りラジアルタイヤを提供することを目的として、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側に少なくとも１層のベルト層６を配置し、ベルト層６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補強層７を配置した空気入りラジアルタイヤにおいて、ベルト補強層７の補強コードとして、レーヨン下撚り糸とリヨセル下撚り糸とを撚り合わせたハイブリッドコードであって、上撚りの撚り係数αが１４００≦α≦３８００であり、破断伸びが１０％以上であり、タフネス係数βが１２６０以上であるコードを用いることが開示されている。

しかしながら、特許文献１には、操縦安定性についての記載はなく、高速耐久性、耐衝撃性、及び操縦安定性についてさらなる改善の余地があった。

特開２００８－２６５６８８号公報特開２０１７－１９４６１号公報

本発明は、以上の点に鑑み、ベルト補強層の質量を増加させることなく、高速耐久性、耐衝撃性、及び操縦安定性を向上させることができる、空気入りタイヤを提供することを目的とする。

なお、特許文献２には、トレッド部３におけるカーカス層４の外周側にコードをタイヤ周方向に対して傾斜配列したベルト層７と、該ベルト層の外周側において有機繊維コードをタイヤ周方向に沿って配列したベルト補強層９と、を備えた空気入りタイヤにおいて、ベルト補強層の有機繊維コードとして、脂肪族ポリアミド繊維からなるコードであって、２％伸張時荷重（ｃＮ／ｄｔｅｘ）と温度１００℃における損失正接ｔａｎδとの積が０．０３５～０．０４４であるコードを用いることが開示されているが、耐フラットスポット性を向上しつつ、転がり抵抗を低減することができる空気入りタイヤを提供することを目的としたものであり、高速耐久性、耐衝撃性、及び操縦安定性についての記載はない。

本発明に係る空気入りタイヤは、カーカスと、カーカスのクラウン部の外周に配されたベルトと、ベルトの外周に配されたベルト補強層とを有する空気入りタイヤであって、上記ベルト補強層は、脂肪族ポリアミド繊維のフィラメント束からなる下撚りされたヤーンを２本撚り合わせてなる双撚り構造のコードであって、公称繊度が４０００ｄｔｅｘ以下、コード１本当りの引っ張りタフネス（Ｊ）が５Ｊ以上である有機繊維コードを有し、その長径方向がベルト外周面と平行になるように配置したベルト補強プライを備え、有機繊維コード１本当りの引っ張りタフネス（Ｊ）と打ち込み本数（本／２５ｍｍ）との積が１３０以上であり、かつ有機繊維コード１本当りの２％伸張時荷重（Ｎ）と打ち込み本数（本／２５ｍｍ）との積が４７０以上であるものとする。

上記脂肪族ポリアミド繊維は、ナイロン６６からなるものであるものとすることができる。

ベルト補強プライにおける単位幅当りのコード占有率は、８５％以下であるものとすることができる。

本発明の空気入りタイヤによれば、ベルト補強層の質量を増加させることなく、優れた高速耐久性、耐衝撃性、及び操縦安定性が得られる。

本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤの半断面図。

以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。

図１に示す実施形態の空気入りタイヤＴは、空気入りラジアルタイヤであって、左右一対のビード部１及びサイドウォール部２と、左右のサイドウォール部２の径方向外方端部同士を連結するように両サイドウォール部間に設けられたトレッド部３とを備えて構成されており、一対のビード部間にまたがって延びるカーカス４が設けられている。

カーカス４は、トレッド部３からサイドウォール部２をへて、ビード部１に埋設された環状のビードコア５にて両端部が係止された少なくとも１枚のカーカスプライからなる。カーカスプライは、有機繊維コード等からなるカーカスコードをタイヤ周方向に対して実質的に直角に配列してなる。

トレッド部３におけるカーカス４の外周側（即ち、タイヤ径方向外側）には、カーカス４とトレッドゴム部７との間に、ベルト６が配されている。ベルト６は、カーカス４のクラウン部の外周に重ねて設けられており、１枚又は複数枚のベルトプライ、通常は少なくとも２枚のベルトプライで構成することができ、本実施形態では、カーカス側の第１ベルトプライ６Ａと、トレッドゴム部側の第２ベルトプライ６Ｂとの２枚のベルトプライで構成されている。ベルトプライ６Ａ，６Ｂは、スチールコードをタイヤ周方向に対して所定の角度（例えば、１５～３５度）で傾斜させ、かつタイヤ幅方向に所定の間隔にて配列させてなるものである。各ベルトプライは、スチールコードがコーティングゴムで被覆されている。スチールコードは、上記２枚のベルトプライ６Ａ，６Ｂ間で互いに交差するように配設されている。

ベルト６の外周側（即ち、タイヤ半径方向外側）には、ベルト６とトレッドゴム部７との間に、ベルト補強層８が設けられている。ベルト補強層８は、ベルト補強プライによりベルト６をその全幅で覆うキャッププライであり、その長径方向がタイヤ外周方向に実質的に平行に配列した有機繊維コードからなる。すなわち、ベルト補強層８は、有機繊維コードをタイヤ周方向に沿って配列してなり、ベルト６の幅方向全体を覆うように、有機繊維コードをタイヤ周方向に対して０～５度の角度で螺旋状に巻回することにより形成することができる。

本実施形態のベルト補強層８は、脂肪族ポリアミド繊維のフィラメント束からなる下撚りされたヤーンを２本撚り合わせてなる双撚り構造のコードであって、公称繊度が４０００ｄｔｅｘ以下、コード１本当りの引っ張りタフネス（Ｊ）が５Ｊ以上である有機繊維コードを有するものである。ここで、「引っ張りタフネス（Ｊ）」とは、ＪＩＳＬ１０１７に準拠して、２０℃、６５％ＲＨの恒温条件で２４時間放置後、引張試験機を用いて引っ張り試験を行い、得られた応力－歪み曲線（以下、Ｓ－Ｓ曲線ともいう）から伸張に伴い繊維が破壊するまでになされる仕事量（破壊エネルギー）のことである。なお、引っ張りタフネスは、有機繊維コードの公称繊度などにより調整することができる。

脂肪族ポリアミド繊維として用いられる樹脂は、特に限定されないが、例えば、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン４６、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン６／６６共重合体、ナイロン６／６６／６１０共重合体、ナイロンＭＸＤ６、ナイロン６Ｔ、ナイロン６／６Ｔ共重合体などの脂肪族ポリアミド系樹脂が挙げられ、この中でもナイロン６６であることが好ましい。

有機繊維コードは、脂肪族ポリアミド繊維のフィラメント束に下撚りをかけ、それにより得られたヤーンを２本上撚りすることにより得られる。例えば、脂肪族ポリアミド繊維のフィラメント束をＺ方向に撚り合わせた２本の下撚糸を引き揃え、これを下撚りの撚り方向と逆方向であるＳ方向に撚り合わせることにより作製することができる。なお、上撚りと下撚りの撚り数は、特に限定されないが、２０～４０回／１０ｃｍであることが好ましく、また、上撚り数と下撚り数は同程度の値に設定されることが好ましい。

このようにして撚り合わされたコードは、通常、公知の接着処理液を用いたディップ処理が施され、これにより、ディップ処理済みコードとしての有機繊維コードが得られる。

有機繊維コードの公称繊度は、４０００ｄｔｅｘ以下であれば特に限定されないが、２０００～３５００ｄｔｅｘであることが好ましく、２０００～３０００ｄｔｅｘであることがより好ましい。公称繊度が４０００ｄｔｅｘ以下であることにより、タイヤ質量の増加を抑えやすい。なお、有機繊維コードの公称繊度とは、撚り合わせる２本のヤーンの繊度を足し合わせた値である。

有機繊維コード１本当りの引っ張りタフネス（Ｊ）は、５Ｊ以上であれば特に限定されないが、５～１０Ｊであることが好ましい。引っ張りタフネス（Ｊ）が５Ｊ以上であることにより、優れた耐衝撃性が得られ易い。

有機繊維コードを用いてベルト６上にベルト補強層８を形成する方法は、特に限定されない。例えば、有機繊維コードを複数本引き揃えてゴム被覆したものを、生タイヤのベルト６上に螺旋状に巻き付けてもよく、あるいはまた、有機繊維コードを引き揃えた幅広のゴム引きシートをベルト６上に一周巻きしてもよい。このようにして、ベルト補強層８をベルト６の外周側に巻き付けた状態にて生タイヤ（グリーンタイヤ）を作製し、得られた生タイヤを加硫成型することで空気入りタイヤが得られる。

有機繊維コード１本当りの引っ張りタフネス（Ｊ）と打ち込み本数（本／２５ｍｍ）との積は、１３０以上であり、好ましくは１３０～１８０であり、より好ましくは１４０～１７０である。引っ張りタフネス（Ｊ）と打ち込み本数（本／２５ｍｍ）との積が１３０以上であることにより、優れた耐衝撃性が得られやすい。

有機繊維コード１本当りの２％伸張時荷重（Ｎ）と打ち込み本数（本／２５ｍｍ）との積は、４７０以上であり、好ましくは４７０～５５０である。２％伸張時荷重（Ｎ）と打ち込み本数（本／２５ｍｍ）との積が４７０以上であることにより、優れた操縦安定性が得られやすい。ここで、有機繊維コード１本当たりの「２％伸張時荷重（Ｎ）」は、ＪＩＳＬ１０１７に準拠して、２０℃、６５％ＲＨの恒温条件で２４時間放置後、引張試験機を用いて引張り試験を行い、２％伸びたときの引張荷重（Ｎ）のことである。

有機繊維コード１本当りの２％伸張時荷重（Ｎ）は、特に限定されないが、１０～２０Ｎであることが好ましく、１３～１８Ｎであることがより好ましい。なお、２％伸張時荷重（Ｎ）は、撚り数などにより調整することができる。

ベルト補強プライにおける単位幅当りのコード占有率は、特に限定されないが、８５％以下であることが好ましく、より好ましくは５５～８５％である。コード占有率が８５％以下であることにより、優れた高速耐久性が維持され易い。

本実施形態に係る空気入りタイヤの種類としては、特に限定されず、乗用車用タイヤ、トラックやバスなどに用いられる重荷重用タイヤなどの各種のタイヤが挙げられる。

上記実施形態においては、ベルト補強層８が、ベルト６をその全幅で覆うキャッププライであるものについて説明したが、これに限定されず、ベルト６のタイヤ幅方向外側の端部とその周辺を覆う、エッジプライであってもよく、エッジプライがキャッププライのタイヤ幅方向の両端部が折り返された部分からなるものであってもよい。

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

下記表１に示す構造を持つ有機繊維コードを作製した。有機繊維コードについての測定方法は以下の通りである。

・コード径（ｍｍ）：得られた有機繊維コードを４本、たるまないように引きそろえて平行に並べ、ダイヤルゲージ（脚の直径９．５ｍｍ）にて計測した。

・引っ張りタフネス（Ｊ）：ＪＩＳＬ１０１７に準拠して、２０℃、６５％ＲＨの恒温条件で２４時間放置後、引張試験機を用いて引っ張り試験を行い、得られたＳ－Ｓ曲線から伸張に伴い繊維が破壊するまでになされる仕事量（破壊エネルギー）を求めた。

・２％伸張時荷重（Ｎ）：ＪＩＳＬ１０１７に準拠して、２０℃、６５％ＲＨの恒温条件で２４時間放置後、引張試験機を用いて引張り試験を行い、２％伸びたときの引張荷重（Ｎ）を測定した。

また、得られた有機繊維コードをベルト補強層用のコードとして用いて、タイヤサイズが２２５／６０Ｒ１７のラジアルタイヤを、常法に従い加硫成形した。各タイヤについて、ベルト補強層以外の構成は、全て共通の構成とした。ベルトプライにおけるスチールコードは、２＋１×０．２７構造とし、打ち込み本数を１９本／ｉｎｃｈとした。ベルトプライ（６Ａ）／（６Ｂ）におけるスチールコードの角度は、タイヤ周方向に対して＋２５°／－２５°とした。ベルト補強プライは、コードをその長径方向がベルト面に平行になるように、表１記載の打ち込み本数にて配置した上で、カレンダー装置を用いて、トッピング反とすることにより作製した。

なお、カーカスプライは、ポリエチレンテレフタラートのコード１１００ｄｔｅｘ／２、打ち込み本数２２本／２５ｍｍで２プライとした。

得られたトッピング反について、ベルト補強プライの厚さとコード占有率を求めた。測定方法は以下の通りである。

・ベルト補強プライの厚さ：被覆ゴムによって有機繊維コードを被覆してなるベルト補強プライとしての厚さであり、ダイヤルゲージ（脚の直径９．５ｍｍ）により測定した。

・コード占有率（％）＝（コード径（ｍｍ）×打ち込み本数（本／２５ｍｍ））×１００／２５（ｍｍ）

得られた各空気入りタイヤにつき、ベルト補強層の質量、耐衝撃性、操縦安定性、及び高速耐久性を評価した。各評価項目の評価方法を、以下に示す。なお、比較例２，３は、ベルト補強プライの質量が増加し、比較例３は耐衝撃性が従来例と比較し劣っていたため、操縦安定性及び高速耐久性については評価しなかった。

・ベルト補強層の質量：タイヤ１本当りに用いたベルト補強プライの総質量であり、従来例のベルト補強プライの総質量を１００として指数表示した。数字が小さいほど軽い。

・耐衝撃性：有機繊維コードをゴムでトッピングしたトッピング反を加硫し、得られたゴム複合体をサンプルとした。引張試験機（島津製作所（株）製オートグラフ）を用いて、金属製の棒（先端形状：半球形、直径：１ｃｍ）で５ｍｍ／ｍｉｎの速度で、有機繊維コードが破断するか、サンプルを貫通するまで押した。上記の状態になった時に試験を終了し、その最大点までのエネルギーの総量を測定した。従来例を１００として指数表示した。指数が大きいほど、耐衝撃性に優れる。

・操縦安定性：内圧２５０ｋＰａで組み込んだ各タイヤを排気量２０００ｃｃの試験車両に装着し、訓練された３名のテストドライバーにてテストコースを走行し、フィーリング評価をした。採点は１０段階評価で行い、従来例を６として相対比較でフィーリング評価し、従来例を１００として指数表示した。指数が大きいほど操縦安定性に優れる。

・高速耐久性：ＦＭＶＳＳ１０９（ＵＴＱＧ）に準拠し、表面が平滑な鋼製の直径１７００ｍｍの回転ドラムを有するドラム試験機により、次のようにして測定した。試験タイヤを内圧２２０ｋＰａ（２．２ｋｇｆ／ｃｍ^２）で、ＪＩＳ規定の標準リムに組み付け、荷重は、ＪＡＴＭＡ規定の最大荷重の８８％とした。８０ｋｍ／ｈの速度で慣らし走行させた後、一旦放冷し、再度空気圧を調整した後に、本走行を行った。本走行は、１２０ｋｍ／ｈから開始し、以降、３０分間経過毎に速度を８ｋｍ／ｈずつ増加させつつ、故障が発生するまで走行させた。故障発生までの、本走行の総走行距離について、従来例を１００として指数表示した。指数が大きいほど高速耐久性に優れる。

結果は、表１に示す通りであり、実施例１，２は、従来例と比較し、ベルト補強プライの軽量性を維持しつつ、耐衝撃性、操縦安定性、及び高速耐久性に優れていた。

比較例１は、有機繊維コード１本当りの引っ張りタフネス（Ｊ）が所定範囲外であり、従来例と比較し、高速耐久性が劣っていた。

比較例２は、有機繊維コードの公称繊度、及び有機繊維コード１本当りの２％伸張時荷重（Ｎ）と打ち込み本数（本／２５ｍｍ）との積が所定範囲外であり、従来例と比較し、ベルト補強プライの質量が増加した。

比較例３は、有機繊維コード１本当りの引っ張りタフネス（Ｊ）及びこれと打ち込み本数（本／２５ｍｍ）との積が所定範囲外であり、従来例と比較し、ベルト補強プライの質量が増加し、耐衝撃性が劣っていた。

比較例４は、有機繊維コード１本当りの引っ張りタフネス（Ｊ）、及び有機繊維コード１本当りの２％伸張時荷重（Ｎ）と打ち込み本数（本／２５ｍｍ）との積が所定範囲外であり、従来例と比較し、高速耐久性が劣っていた。

本発明の空気入りタイヤは、乗用車、ライトトラック、バス等の各種車両に用いることができる。

Ｔ……タイヤ
１……ビード部
２……サイドウォール部
３……トレッド部
４……カーカス
５……ビードコア
６……ベルト
６Ａ…第１ベルトプライ
６Ｂ…第２ベルトプライ
７……トレッドゴム部
８……ベルト補強層

Claims

カーカスと、カーカスのクラウン部の外周に配されたベルトと、ベルトの外周に配されたベルト補強層とを有する空気入りタイヤであって、
前記ベルト補強層は、脂肪族ポリアミド繊維のフィラメント束からなる下撚りされたヤーンを２本撚り合わせてなる双撚り構造のコードであって、公称繊度が４０００ｄｔｅｘ以下、コード１本当りの引っ張りタフネス（Ｊ）が５Ｊ以上である有機繊維コードを有し、有機繊維コードの長径方向がベルト外周面と平行になるように配置したベルト補強プライを備え、
有機繊維コード１本当りの引っ張りタフネス（Ｊ）と打ち込み本数（本／２５ｍｍ）との積が１３０以上であり、かつ
有機繊維コード１本当りの２％伸張時荷重（Ｎ）と打ち込み本数（本／２５ｍｍ）との積が４７０以上であることを特徴とする、空気入りタイヤ。
前記脂肪族ポリアミド繊維が、ナイロン６６からなるものであることを特徴とする、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
ベルト補強プライにおける単位幅当りのコード占有率が、８５％以下であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。