JPWO2019098121A1 - 自転車タイヤ用の補強部材および自転車タイヤ - Google Patents
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Abstract
自転車タイヤ100は、自転車タイヤ100の接地面に配設されたトレッド部12と、トレッド部12の内側に配設されたカーカス部16とを少なくとも備え、前記トレッド部12と前記カーカス部16の間、前記カーカス部16の内部、および前記トレッド部12の内部から選択された少なくとも一か所において、補強部材14が配設されている。前記補強部材14は、ポリビニルアルコール系繊維糸の織物で少なくとも構成され、前記繊維糸は複数の単繊維で構成され、前記単繊維の平均繊維径が45μm以下である。
Description
本願は、日本国で2017年11月17日に出願した特願2017−221518の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本出願の一部をなすものとして引用する。
本発明は、自転車タイヤの耐刺通性を向上させる補強部材、および耐刺通性に優れる自転車タイヤに関する。
自転車タイヤは、タイヤの骨格を形成するカーカス部を内部に備え、地面とタイヤとの接地面側にトレッド部を備えている。自転車タイヤには軽量性が求められるため、自動車タイヤと比べるとその厚みは薄く、そのため、路上に釘やガラス、金属片などの鋭利な異物が存在すると、このような鋭利な異物はトレッド部を容易に貫通して、自転車タイヤを破損、パンクさせてしまう。
そこで、自転車タイヤの耐カット性、耐パンク性を改善するため、例えば、特許文献1(特開昭59−199305号公報)には、少なくとも一層のブレーカーをタイヤのトレッド部の直下に位置するカーカスのプライ間に配置埋設した自転車タイヤが開示されている。
しかしながら、特許文献1では、直径8mmのプランジャーをタイヤに押し込み、その沈み率によって、タイヤによる外部エネルギーの吸収を確認するにすぎず、この試験では、鋭利な異物(例えば、ガラス破片、釘、画鋲)に対するタイヤの耐刺通性について、何ら明確にすることはできない。
したがって、本発明の目的は、自転車タイヤの耐刺通性を向上させる補強部材、および耐刺通性に優れる自転車タイヤを提供することにある。
本発明の発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、自転車タイヤの補強部材として、特定の単繊維直径を有するポリビニルアルコール系繊維糸で織物を構成すると、驚くべきことに、この織物は、自転車タイヤの耐刺通性を予想外に向上できることを見出し、本発明の完成に至った。
すなわち、本発明は、以下の態様で構成されうる。
〔態様1〕
ポリビニルアルコール系繊維糸の織物で少なくとも構成された自転車タイヤ用の補強部材であって、前記繊維糸は複数の単繊維で構成され、前記単繊維の平均繊維径が45μm以下(好ましくは5〜45μm、より好ましくは7〜40μm、さらに好ましくは15〜35μm)である、補強部材。
〔態様2〕
態様1に記載の補強部材であって、織物の目付が、少なくとも100g/m2(より好ましくは110g/m2以上、さらに好ましくは120g/m2以上、特に好ましくは130g/m2以上、最も好ましくは140g/m2以上)である、補強部材。
〔態様3〕
態様1または2に記載の補強部材であって、前記織物の上下に加熱加圧して加硫された加硫ゴムが存在する厚さ2mm供試体の貫通試験による最大荷重が13N以上(好ましくは14N以上、さらに好ましくは15N以上)である、補強部材。
〔態様4〕
態様1から3のいずれか一態様に記載の補強部材であって、前記織物が平織物またはスダレ織物である、補強部材。
〔態様5〕
自転車タイヤの接地面に配設されたトレッド部と、トレッド部の内側に配設されたカーカス部とを少なくとも備える自転車タイヤであって、前記トレッド部と前記カーカス部の間、前記カーカス部内部、および前記トレッド部内部から選択された少なくとも一か所において、態様1から4のいずれか一態様に記載の補強部材が配設されている、自転車タイヤ。
〔態様1〕
ポリビニルアルコール系繊維糸の織物で少なくとも構成された自転車タイヤ用の補強部材であって、前記繊維糸は複数の単繊維で構成され、前記単繊維の平均繊維径が45μm以下(好ましくは5〜45μm、より好ましくは7〜40μm、さらに好ましくは15〜35μm)である、補強部材。
〔態様2〕
態様1に記載の補強部材であって、織物の目付が、少なくとも100g/m2(より好ましくは110g/m2以上、さらに好ましくは120g/m2以上、特に好ましくは130g/m2以上、最も好ましくは140g/m2以上)である、補強部材。
〔態様3〕
態様1または2に記載の補強部材であって、前記織物の上下に加熱加圧して加硫された加硫ゴムが存在する厚さ2mm供試体の貫通試験による最大荷重が13N以上(好ましくは14N以上、さらに好ましくは15N以上)である、補強部材。
〔態様4〕
態様1から3のいずれか一態様に記載の補強部材であって、前記織物が平織物またはスダレ織物である、補強部材。
〔態様5〕
自転車タイヤの接地面に配設されたトレッド部と、トレッド部の内側に配設されたカーカス部とを少なくとも備える自転車タイヤであって、前記トレッド部と前記カーカス部の間、前記カーカス部内部、および前記トレッド部内部から選択された少なくとも一か所において、態様1から4のいずれか一態様に記載の補強部材が配設されている、自転車タイヤ。
本発明の補強部材によれば、特定の単繊維平均繊維径を有するポリビニルアルコール系繊維糸を用いて織物を形成することにより、自転車タイヤの耐刺通性を向上させることができる。特に、本発明の補強部材で用いられるポリビニルアルコール系繊維糸は、いわゆる高強力スーパー繊維と比べて繊維強力が低いにもかかわらず、驚くべきことに、本発明の補強部材は、高強力スーパー繊維で形成される補強部材よりも自転車タイヤの耐刺通性を向上させることできる。
この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施例の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施例および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。
本発明の一実施形態の自転車タイヤを示す概略断面図である。
本発明の別の実施形態の自転車タイヤを示す概略断面図である。
本発明の別の実施形態の自転車タイヤを示す概略断面図である。
補強部材の貫通試験を説明するための定速貫通試験機の一部概略断面図である。
[補強部材]
本発明の補強部材は、ポリビニルアルコール系繊維糸の織物で少なくとも構成された自転車タイヤ用の補強部材であって、前記繊維糸は複数の単繊維で構成される。なお、補強部材は、一層または複数層の織物で構成されていてもよい。複数層の織物の場合、ポリビニルアルコール系繊維糸の織物のみで構成してもよいし、ポリビニルアルコール系繊維糸の織物と、ポリビニルアルコール系繊維糸以外の織物とを組み合わせて構成してもよい。
本発明の補強部材は、ポリビニルアルコール系繊維糸の織物で少なくとも構成された自転車タイヤ用の補強部材であって、前記繊維糸は複数の単繊維で構成される。なお、補強部材は、一層または複数層の織物で構成されていてもよい。複数層の織物の場合、ポリビニルアルコール系繊維糸の織物のみで構成してもよいし、ポリビニルアルコール系繊維糸の織物と、ポリビニルアルコール系繊維糸以外の織物とを組み合わせて構成してもよい。
(ポリビニルアルコール系繊維糸)
ポリビニルアルコール系繊維糸は、PVA系ポリマーで形成された繊維(以下、PVA系繊維と称する場合がある)からなる糸であり、特定の平均繊維径を有する複数のPVA系単繊維で構成される。補強部材の耐刺通性を向上させる観点から、織物は細繊維で構成され、PVA系繊維糸の単繊維での平均繊維径は、45μm以下である。
ポリビニルアルコール系繊維糸は、PVA系ポリマーで形成された繊維(以下、PVA系繊維と称する場合がある)からなる糸であり、特定の平均繊維径を有する複数のPVA系単繊維で構成される。補強部材の耐刺通性を向上させる観点から、織物は細繊維で構成され、PVA系繊維糸の単繊維での平均繊維径は、45μm以下である。
PVA系ポリマーは、ビニルアルコールユニットを主成分とするものであれば特に限定されず、本発明の効果を損なわない限り、所望により他の構成単位(変性ユニット)を有していてもかまわない。ビニルアルコールユニットに対する変性ユニットの割合(モル比)は、例えば、(ビニルアルコールユニット)/(変性ユニット)=85/15〜100/0程度であってもよい。
PVA系繊維を構成するPVA系ポリマーの重合度は、目的に応じて適宜選択でき特に限定されるものではないが、得られる繊維の強度等を考慮すると30℃水溶液の粘度から求めた平均重合度が1000〜20000程度、好ましくは1300〜15000程度、さらに好ましくは1500〜10000程度のものが望ましい。PVA系ポリマーのケン化度も、目的に応じて適宜選択でき特に限定されるものではないが、得られる繊維の強度およびゴムとの接着性等を考慮すると、例えば、90モル%以上、好ましくは95モル%以上、さらに好ましくは98モル%以上であってもよい。
本発明に用いられるPVA系繊維は、このようなPVA系ポリマーを溶剤(例えば、水、DMSOなどの極性溶媒)に溶解し、湿式、乾湿式、乾式のいずれかの方法により紡糸し、必要に応じて乾熱延伸処理が行われてもよい。また、得られたPVA系繊維はアルデヒドによりアセタール化処理(好ましくはホルマール化処理)などが行われてもよく、長繊維または短繊維として用いられる。PVA系繊維は、PVA系ポリマー単相で構成された非複合繊維であってもよく、他の成分との複合繊維(例えば、PVA系ポリマーを芯相または鞘相とする芯鞘繊維など)であってもよいが、経済的な観点から非複合繊維であるのが好ましい。また、繊維断面は略円形、マユ形、多角形、星形などの各種断面形状を有していてもよく、マユ形または略円形が好ましい。
本発明の効果を損なわない範囲であれば、PVA系繊維糸には、目的に応じて、難燃剤、酸化防止剤、界面活性剤、分解抑制剤、凍結防止剤、pH調整剤、隠蔽剤、着色剤、油剤などの添加剤などが含まれていてもよい。
PVA系繊維糸は、織糸として使用できる限り特に制限されず、フィラメント糸、紡績糸、複合糸などのいずれであってもよい。PVA系繊維糸の総繊度は、1000mの基準長さ、0.1gの基準質量の恒長式繊度として、例えば100〜1500dtexであってもよく、好ましくは200〜1300dtex、より好ましくは250〜1000dtexであってもよい。
糸は、無撚糸であっても、撚糸であってもよく、撚り数は、例えば50〜1000T/m、好ましくは100〜500T/mであってもよい。また、たて糸とよこ糸の撚り方向は、たて糸とよこ糸で同一であっても、異なっていてもよいが、同一であるのが好ましい。
また、PVA系繊維糸を構成するPVA系単繊維の平均繊維径は、45μm以下であり、好ましくは5〜45μm、より好ましくは7〜40μm、さらに好ましくは15〜35μmであってもよい。この平均繊維径は、例えば、後述する実施例に記載された方法により測定された値であってもよい。
例えば、PVA系繊維糸(好ましくはたて糸として用いられるPVA系繊維糸)の繊維強度は、例えば、7cN/dtex以上であってもよく、好ましくは8cN/dtex以上であってもよく、さらに好ましくは9cN/dtex以上であってもよい。繊維強度の上限は、繊維に応じて適宜設定することができ、特に限定されないが、繊維強度は、例えば、30cN/dtex以下、または20cN/dtex以下であってもよい。なお、繊維強度は、後述する実施例に記載された方法により測定された値であってもよい。
PVA系繊維糸には、必要に応じて後加工が行われていてもよい。後加工としては、かさ高加工が好ましく、たとえば、かさ高加工としては、加撚-熱固定-解撚加工、仮撚り加工、押し込み加工、賦形加工、擦過加工、タスラン加工などが挙げられる。これらのうち繊維の伸縮を生じさせないタスラン加工が好ましく、タスラン加工では、引き揃えた状態のマルチフィラメントに対して、乱気流の高圧エアーを与えることにより糸の配列を乱れさせ、糸にかさ高性を付与することができる。
織物は、たて糸とよこ糸を一定の規則で交差させてシート状にすればよく、例えば、織物組織としては、平織、斜文織、朱子織、スダレ織などが挙げられ、好ましくは平織、スダレ織である。また、PVA系繊維糸は、たて糸、よこ糸の双方に用いられてもよく、一方のみに用いられてもよいが、好ましくは、PVA系繊維糸は、少なくともたて糸に用いられ、最も好ましくは、織物は全てPVA系繊維糸で構成される。
織物のたて糸密度は、織目に隙間が発生するのを抑制する観点から、例えば、40本/2.54cm以上であってもよく、好ましくは45本/2.54cm以上であってもよい。また、織物の種類に応じてたて糸密度の上限は適宜設定することができるが、例えば、90本/2.54cm以下であってもよい。ここで、たて糸密度は、後述する実施例に記載された方法により測定される値であってもよい。
織物の目付は、耐刺通性と軽量性を両立させる観点から、好ましくは100g/m2以上、より好ましくは110g/m2以上、さらに好ましくは120g/m2以上、特に好ましくは130g/m2以上、最も好ましくは140g/m2以上であってもよい。一方、タイヤ重量の軽量化の観点から、織物の目付は、好ましくは300g/m2以下、より好ましくは250g/m2以下、さらに好ましくは200g/m2以下であってもよい。ここで、目付は後述する実施例に記載された方法により測定される値であってもよい。
また、タイヤ1本あたりに使用される織物の重量(単位:g)は、軽量性の観点から、タイヤの周長(単位:m)をLとする場合、例えば15×L以下、好ましくは10×L以下、より好ましくは5×L以下であってもよく、例えば、2×L以上であってもよい。一般的な自転車では、織物の重量は、例えば、30g以下、より好ましくは20g以下、さらに好ましくは10g以下であってもよく、例えば、5g以上であってもよい。
織物の厚さは、耐刺通性と薄さを両立させる観点から、例えば、0.10〜1.00mm程度であってもよく、好ましくは0.15〜0.80mm程度、より好ましくは0.20〜0.60mm程度であってもよい。
織物の引張強度は、平織物の場合はたて方向またはよこ方向の少なくとも一方の方向(好ましくは、より引張強度の高い方向)で、1300N/3cm以上であるのが好ましく、より好ましくは、1500N/3cm以上であってもよい。一方、本発明では、織物が特定の平均単繊維径を有するPVA系繊維糸で構成されるため、いわゆる高強力スーパー繊維の織物が有する引張強度程の高い引張強度を有さずとも、耐刺通性を向上させることができる。そのため、織物の引張強度は、例えば、2800N/3cm以下、または2500N/3cm以下であってもよい。ここで、織物の引張強度は、後述する実施例に記載された方法により測定される値であってもよい。
得られた織物は、補強部材としてそのまま用いてもよく、必要に応じて、(i)織物に対してレゾルシンホルマリンラテックス(RFL)処理などの前処理を行ってもよく、および/または、(ii)織物の少なくとも一方の面にゴム層を配設してもよい。
RFL処理は、RFL処理液を織物に対して浸漬、塗布などすることにより行うことができる。RFL処理液中、R(レゾルシン)/F(ホルマリン)のモル比は、例えば、1.0/1.0〜1.0/4.5、好ましくは、1.0/1.3〜1.0/3.5、より好ましくは、1.0/1.5〜1.0/2.0であってもよい。さらに、RF(レゾルシン・ホルマリン)/L(ラテックス)の重量比は、例えば、1/2〜1/8、好ましくは、1/3〜1/7、より好ましくは、1/4〜1/6であってもよい。
ラテックスとしては、各種ゴムラテックスを用いることができ、例えば、天然ゴムラテックス、スチレン・ブタジエンゴムラテックス、アクリロニトリル・ブタジエンゴムラテックス、クロロプレンゴムラテックス、ビニルピリジン・スチレン・ブタジエンゴムラテックス、エチレン・プロピレン・非共役ジエン系三元共重合体ゴムラテックスなどが挙げられ、これらを単独または混合して使用することができる。なかでも、スチレン・ブタジエンゴムラテックス、ビニルピリジン・スチレン・ブタジエン三元共重合体ゴムラテックスが好ましい。
なお、RFL処理に先立って、必要に応じて、エポキシ化合物、イソシアネート化合物による下処理を行ってもよい。下処理では、エポキシ化合物、イソシアネート化合物は、公知または慣用の化合物を有機溶媒に混合し、織物に対して、得られた処理液を浸漬または塗布することにより適用してもよい。
また、織物にゴム層を組み合わせて補強部材とする場合、例えば、ゴム層は、織物の一方の面のみに設けてもよいし、織物の両面に設けてもよい。ゴム層は、例えば、厚さ0.10〜1.50mm程度、好ましくは0.20〜1.30mm程度、さらに好ましくは0.30〜1.20mm程度のシート状物であってもよい。また、ゴム層は織物を被覆しているのが好ましい。
ゴム層を形成するゴムは、例えば、天然ゴム、スチレン・ブタジエンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ビニルピリジン・スチレン・ブタジエンゴム、エチレン・プロピレン・非共役ジエン系三元共重合体ゴムなどの単体またはブレンド体からなるゴムであってもよい。ゴムは加硫性ゴムであるのが好ましく、密着性の観点からは、加熱加圧された加硫ゴム層であるのが好ましい。
RFL処理した織物に対してゴム層を設ける場合、RFL処理で使用したゴムラテックスと、補強部材のゴム層を形成するゴムとは、同じ種類であっても異なる種類であってもよいが、同じ種類であるのが好ましい。
ゴム層を設ける場合、織物とゴム層とを含む補強部材の総厚さとして、例えば、0.20〜3.50mm、好ましくは0.40〜3.00mm、さらに好ましくは0.60〜2.50mmであってもよい。
例えば、織物の上下に配設された未加硫ゴムシートが織物と共に加熱加圧により加硫されて一体化した供試体(縦15cm×横15cm、厚さ約2mm)に対して、供試体の中心部の直径3mmの円を除いて周囲を固定した状態において、注射針(針の直径:1.2mm;先端部の刃面の角度:12度)を用いてこの中心部に貫通試験を行った場合、その最大荷重は、例えば、13N以上であるのが好ましく、より好ましくは14N以上、さらに好ましくは15N以上であってもよい。また、最大荷重は30N以下、または25N以下であってもよい。ここで、最大荷重は、後述する実施例に記載された方法により測定される値であってもよい。なお、この供試体は、金型により加熱加圧することにより、厚さが約2mm(2.0〜2.2mm)に調整されている。
[自転車タイヤ]
本発明の自転車タイヤは、自転車タイヤの接地面に配設されたトレッド部と、トレッド部の内側に配設されたカーカス部とで少なくとも構成される自転車タイヤであって、前記トレッド部と前記カーカス部の間、前記カーカス部内部、および前記トレッド部内部から選択された少なくとも一か所において、前記補強部材が配設されている。自転車タイヤの接地面での肉厚は、例えば、1〜10mmであってもよい。
本発明の自転車タイヤは、自転車タイヤの接地面に配設されたトレッド部と、トレッド部の内側に配設されたカーカス部とで少なくとも構成される自転車タイヤであって、前記トレッド部と前記カーカス部の間、前記カーカス部内部、および前記トレッド部内部から選択された少なくとも一か所において、前記補強部材が配設されている。自転車タイヤの接地面での肉厚は、例えば、1〜10mmであってもよい。
トレッド部は通常ゴムで形成されている。カーカス部は、少なくとも織物で構成されるが、必要に応じて、この織物の周囲はゴム層で被覆されていてもよい。補強部材のゴム層を形成するゴムと、補強部材が接触するトレッド部および/またはカーカス部を形成するゴムとは、同じ種類であっても異なる種類であってもよいが、同じ種類であるのが好ましい。
補強部材は、織物のたて糸方向が、タイヤの円周方向中心線に対して斜め方向になるよう配設されるのが好ましい。織物のたて糸方向は、前記中心線に対して、例えば、30〜60°、好ましくは40〜50°であってもよい。
以下、本発明の自転車タイヤの各実施形態について図を参照しながら説明する。ただし、本発明は、図示の形態に限定されるものではない。また、図1〜図3において、共通する形態においては、共通する番号を付し、説明を省略している。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る自転車タイヤを示す概略断面図である。図1に示すように、本発明の第1の実施形態に係る自転車タイヤ100は、地面と接触するトレッド部12と、タイヤの骨格部にあたるカーカス部16を備えている。トレッド部12から、自転車タイヤの回転軸方向に向かって、カーカス部16が設けられ、トレッド部12とカーカス部16の間には、前記補強部材14が配設されている。
カーカス部16は、例えば、一層または複数層のカーカス織物に対して所定の厚みのゴム層を被覆して形成されてもよい。必要に応じて、カーカス部16の両端において、カーカス織物がビードワイヤ18を包み込んでいてもよい。なお、ビードワイヤ18は、金属製ワイヤ、または有機繊維ないし無機繊維ロープなどで構成されていてもよい。
例えば、図1に示した自転車タイヤ100は、オープンサイドタイプのタイヤであり、カーカス部16は、タイヤの側面であるサイドウォール部15およびリム(図示せず)への固定部分であるビード部17を含んでいる。ビード部17では、カーカス部16を構成するカーカス織物(図示せず)が、ビードワイヤ18を包み込み、カーカス織物とビードワイヤ18とは、外側からゴムで被覆することにより、ビード部17において一体化している。
なお、トレッド部12は、直接路面に接する部分に設けられていればよいが、必要に応じて、サイドウォール部15に向かって延出していてもよい。軽量化の観点からは、トレッド部はタイヤの接地部分を中心として配設され、サイドウォール部への延出割合は、サイドウォール部の幅の半分以下であるのが好ましい。
補強部材14が、カーカス部16の外側であってトレッド部12の内側に配設される場合(すなわち、補強部材14が、カーカス部16とトレッド部12の間に配設される場合)、補強部材14は、タイヤの円周方向中心線を略中心として、トレッド部の幅以下の範囲で配設されるのが好ましく、例えば、補強部材の幅は、トレッド部の幅の70〜100%の範囲、好ましくは75〜98%、より好ましくは80〜95%の範囲であってもよい。なお、それぞれの幅は、タイヤの円周方向における両端間の長さを意味している。
また、図2は、本発明の第2の実施形態に係る自転車タイヤを示す概略断面図である。図2に示すように、本発明の第2の実施形態に係る自転車タイヤ200は、地面と接触するトレッド部22と、タイヤの骨格部にあたるカーカス部26を備えている。前記補強部材24は、カーカス部26の内部に配設されている。
カーカス部26は、少なくとも補強部材を配設する箇所において、複数のカーカス織物(図示せず)を備えていてもよく、この場合、補強部材24は、カーカス部26内において、カーカス織物の間に挟みこまれていてもよく、好ましくは、補強部材24はカーカス部26の内部において、タイヤの円周方向中心線を略中心として配設される。例えば、補強部材の幅は、トレッド部の幅の70〜200%の範囲、好ましくは75〜150%、より好ましくは80〜130%の範囲であってもよい。ここで、それぞれの幅は、タイヤの円周方向における両端間の長さを意味している。
また、図3は、本発明の第3の実施形態に係る自転車タイヤを示す概略断面図である。図3に示すように、本発明の第3の実施形態に係る自転車タイヤ300は、地面と接触するトレッド部32と、タイヤの骨格部にあたるカーカス部36を備えている。前記補強部材34は、トレッド部32の内部に配設されている。
補強部材34は、トレッド部32の内部において、タイヤの円周方向中心線を略中心として配設され、例えば、補強部材34の幅は、トレッド部の幅の60〜95%の範囲、好ましくは65〜90%、より好ましくは70〜85%の範囲であってもよい。
トレッド部32に溝部が形成される場合、補強部材34は溝部から露出しない範囲で配設されるのが好ましい。
トレッド部32に溝部が形成される場合、補強部材34は溝部から露出しない範囲で配設されるのが好ましい。
以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明は本実施例により何ら限定されるものではない。なお、以下の実施例及び比較例においては、下記の方法により各種物性を測定した。
[平均繊維径]
走査型電子顕微鏡を用いて織物のたて糸およびよこ糸から無作為に採取した5本の繊維糸の断面を観察し、1000倍に拡大した電子顕微鏡写真を撮影した。この電子顕微鏡写真において、1本につき無作為に選択した20箇所における各単繊維の繊維径を測定し、その平均繊維径を求めた。
走査型電子顕微鏡を用いて織物のたて糸およびよこ糸から無作為に採取した5本の繊維糸の断面を観察し、1000倍に拡大した電子顕微鏡写真を撮影した。この電子顕微鏡写真において、1本につき無作為に選択した20箇所における各単繊維の繊維径を測定し、その平均繊維径を求めた。
[繊度(dtex)]
JIS L 1096「一般織物試験方法」の8.9.1 に準じて、PVA系繊維糸の総繊度を測定した。
JIS L 1096「一般織物試験方法」の8.9.1 に準じて、PVA系繊維糸の総繊度を測定した。
[繊維強度(cN/dtex)]
JIS L 1013「化学繊維フィラメント糸試験方法」の8.5に準じて、繊維強度を測定した。
JIS L 1013「化学繊維フィラメント糸試験方法」の8.5に準じて、繊維強度を測定した。
[たて糸密度(本/2.54cm)]
JIS L 1096「一般織物試験方法」の8.6.1に準じて、織物のたて糸密度を測定した。
JIS L 1096「一般織物試験方法」の8.6.1に準じて、織物のたて糸密度を測定した。
[目付(g/m2)]
JIS L 1096「一般織物試験方法」の8.3.2に準じて、織物の目付を測定した。
JIS L 1096「一般織物試験方法」の8.3.2に準じて、織物の目付を測定した。
[厚さ(mm)]
JIS L 1096「一般織物試験方法」の8.4に準じて、織物の厚さを測定した。
JIS L 1096「一般織物試験方法」の8.4に準じて、織物の厚さを測定した。
[引張強度(N/3cm)]
JIS L 1096「一般織物試験方法」の8.12.1に準じて、試験片の幅を3cmとして、織物の引張強度(引張強さ)を測定した。
JIS L 1096「一般織物試験方法」の8.12.1に準じて、試験片の幅を3cmとして、織物の引張強度(引張強さ)を測定した。
[織物の最大荷重]
織物の両面を硫黄を含む未加硫ゴムシート((天然ゴムRSS#3、SBRゴム商品名「Nipol 1500」)を重量比1/1で混合、厚み:1mm)で挟み、厚さ2mmの供試体を作製できる金型に入れ、温度150℃、圧力50kg/cm2下30分間加熱加圧し、ゴムシートを加硫させるとともに織物に対して熱圧着させることにより一体化した供試体(縦15cm×横15cm、厚さ2mm)を得た。織物は事前にRFL処理 (R/Fのモル比が1/1.7で、RF/Lの重量比が1/5)したものを用いた。またベクトランとケブラーについてはRFL処理の前にイソシアネート化合物による前処理を行った。得られた供試体を用いて、図4に示すように、注射針(太さ:18G(針の外径:1.2mm)、長さ:38mm、針先形状:レギュラーベベル(先端部の刃面の角度:12度)を備える定速貫通試験機を用いて貫通試験を行った。
織物の両面を硫黄を含む未加硫ゴムシート((天然ゴムRSS#3、SBRゴム商品名「Nipol 1500」)を重量比1/1で混合、厚み:1mm)で挟み、厚さ2mmの供試体を作製できる金型に入れ、温度150℃、圧力50kg/cm2下30分間加熱加圧し、ゴムシートを加硫させるとともに織物に対して熱圧着させることにより一体化した供試体(縦15cm×横15cm、厚さ2mm)を得た。織物は事前にRFL処理 (R/Fのモル比が1/1.7で、RF/Lの重量比が1/5)したものを用いた。またベクトランとケブラーについてはRFL処理の前にイソシアネート化合物による前処理を行った。得られた供試体を用いて、図4に示すように、注射針(太さ:18G(針の外径:1.2mm)、長さ:38mm、針先形状:レギュラーベベル(先端部の刃面の角度:12度)を備える定速貫通試験機を用いて貫通試験を行った。
図4は、定速貫通試験機の概略断面図を示している。供試体53は、織物51と、織物51の上下面に加硫ゴム層52,52を備えている。一方、定速貫通試験機は、定速で降下する注射針54と、供試体53を上下面で固定する固定盤56,56を備えている。注射針54による貫通部を中心とした直径3mmの円を除いて、供試体53は周囲を固定盤56,56により固定され、1分間当たり5cmの速度で降下する注射針54が、供試体53を突き破る強さを測り、その強さを最大荷重とした。
(実施例1)
PVA系繊維糸として、株式会社クラレ製ビニロンフィラメント(500dtex/200f;10.2cN/dtex;単繊維の平均繊維径:16μm;撚り数:200T/m)を、たて糸(経糸)およびよこ糸(緯糸)に用いて平織物を作製した。得られた平織物は、たて糸密度51本/2.54cm、目付167g/m2、厚さ0.32mmを有していた。得られた平織物の性能評価を表1および2に示す。
PVA系繊維糸として、株式会社クラレ製ビニロンフィラメント(500dtex/200f;10.2cN/dtex;単繊維の平均繊維径:16μm;撚り数:200T/m)を、たて糸(経糸)およびよこ糸(緯糸)に用いて平織物を作製した。得られた平織物は、たて糸密度51本/2.54cm、目付167g/m2、厚さ0.32mmを有していた。得られた平織物の性能評価を表1および2に示す。
(実施例2)
PVA系繊維糸として、株式会社クラレ製ビニロンフィラメント(500dtex/200f;10.2cN/dtex;単繊維の平均繊維径:16μm;撚り数:200T/m)を、たて糸(経糸)およびよこ糸(緯糸)に用いてスダレ織物を作製した。得られたスダレ織物は、たて糸密度77本/2.54cm、目付142g/m2、厚さ0.22mmを有していた。得られたスダレ織物の性能評価を表1に示す。
PVA系繊維糸として、株式会社クラレ製ビニロンフィラメント(500dtex/200f;10.2cN/dtex;単繊維の平均繊維径:16μm;撚り数:200T/m)を、たて糸(経糸)およびよこ糸(緯糸)に用いてスダレ織物を作製した。得られたスダレ織物は、たて糸密度77本/2.54cm、目付142g/m2、厚さ0.22mmを有していた。得られたスダレ織物の性能評価を表1に示す。
(比較例1)
液晶ポリエステル系繊維糸として、株式会社クラレ製ベクトランフィラメント(560dtex/27f;22.9cN/dtex;単繊維の平均繊維径:43μm;撚り数:100T/m)を、たて糸(経糸)およびよこ糸(緯糸)に用いて平織物を作製した。得られた平織物は、たて糸密度47本/2.54cm、目付171g/m2、厚さ0.29mmを有していた。得られた平織物の性能評価を表1に示す。
液晶ポリエステル系繊維糸として、株式会社クラレ製ベクトランフィラメント(560dtex/27f;22.9cN/dtex;単繊維の平均繊維径:43μm;撚り数:100T/m)を、たて糸(経糸)およびよこ糸(緯糸)に用いて平織物を作製した。得られた平織物は、たて糸密度47本/2.54cm、目付171g/m2、厚さ0.29mmを有していた。得られた平織物の性能評価を表1に示す。
(比較例2)
液晶ポリエステル系繊維糸として、株式会社クラレ製ベクトランフィラメント(560dtex/27f;22.9cN/dtex;単繊維の平均繊維径:43μm;撚り数:150T/m)を、たて糸(経糸)およびよこ糸(緯糸)に用いてスダレ織物を作製した。得られたスダレ織物は、たて糸密度70本/2.54cm、目付145g/m2、厚さ0.20mmを有していた。得られた平織物の性能評価を表1に示す。
液晶ポリエステル系繊維糸として、株式会社クラレ製ベクトランフィラメント(560dtex/27f;22.9cN/dtex;単繊維の平均繊維径:43μm;撚り数:150T/m)を、たて糸(経糸)およびよこ糸(緯糸)に用いてスダレ織物を作製した。得られたスダレ織物は、たて糸密度70本/2.54cm、目付145g/m2、厚さ0.20mmを有していた。得られた平織物の性能評価を表1に示す。
(比較例3)
ポリアミド系繊維糸として、東レ株式会社製ナイロン66フィラメント(470dtex/72f;9.2cN/dtex;単繊維の平均繊維径:27μm;撚り数:150T/m)を、たて糸(経糸)およびよこ糸(緯糸)に用いて平織物を作製した。得られた平織物は、たて糸密度54本/2.54cm、目付165g/m2、厚さ0.36mmを有していた。得られた平織物の性能評価を表1に示す。
ポリアミド系繊維糸として、東レ株式会社製ナイロン66フィラメント(470dtex/72f;9.2cN/dtex;単繊維の平均繊維径:27μm;撚り数:150T/m)を、たて糸(経糸)およびよこ糸(緯糸)に用いて平織物を作製した。得られた平織物は、たて糸密度54本/2.54cm、目付165g/m2、厚さ0.36mmを有していた。得られた平織物の性能評価を表1に示す。
(比較例4)
芳香族ポリアミド系繊維糸として、東レ・デュポン株式会社製ケブラーフィラメント(440dtex/267f;20.4cN/dtex;単繊維の平均繊維径:12μm;撚り数:150T/m)を、たて糸(経糸)およびよこ糸(緯糸)に用いて平織物を作製した。得られた平織物は、たて糸密度58本/2.54cm、目付166g/m2、厚さ0.30mmを有していた。得られた平織物の性能評価を表1に示す。
芳香族ポリアミド系繊維糸として、東レ・デュポン株式会社製ケブラーフィラメント(440dtex/267f;20.4cN/dtex;単繊維の平均繊維径:12μm;撚り数:150T/m)を、たて糸(経糸)およびよこ糸(緯糸)に用いて平織物を作製した。得られた平織物は、たて糸密度58本/2.54cm、目付166g/m2、厚さ0.30mmを有していた。得られた平織物の性能評価を表1に示す。
表1に示すように、平織物である実施例1と、比較例1、3および4とを比べた場合、これらはいずれも平織物であり、目付も同程度であったが、実施例1は、比較例1、3および4よりも貫通するための最大荷重が高いため、耐刺通性に優れていた。特に、実施例1の繊維糸の繊維強度は、比較例1および4の繊維糸の繊維強度の1/2以下にすぎないにもかかわらず、実施例1の織物の方が耐刺通性に優れていることは、驚くべき結果である。
また、スダレ織物である、実施例2と比較例2とを比べた場合も同様に、実施例2の繊維糸の繊維強度は、比較例2の繊維糸の繊維強度の1/2以下にすぎないにもかかわらず、実施例2の方が最大荷重が高いため、耐刺通性に優れていた。
(実施例3)
PVA系繊維糸として、株式会社クラレ製ビニロンフィラメント(500dtex/50f;9.5cN/dtex;単繊維の平均繊維径:32μm;撚り数:200T/m)を、たて糸(経糸)およびよこ糸(緯糸)に用いて平織物を作製した。得られた平織物は、たて糸密度51本/2.54cm、目付165g/m2、厚さ0.38mmを有していた。得られた平織物の性能評価を表2に示す。
PVA系繊維糸として、株式会社クラレ製ビニロンフィラメント(500dtex/50f;9.5cN/dtex;単繊維の平均繊維径:32μm;撚り数:200T/m)を、たて糸(経糸)およびよこ糸(緯糸)に用いて平織物を作製した。得られた平織物は、たて糸密度51本/2.54cm、目付165g/m2、厚さ0.38mmを有していた。得られた平織物の性能評価を表2に示す。
(実施例4)
タスラン加工を行ったPVA系繊維糸を用いて実施例1と同様に織物を作製する場合、かさ高加工により織物中の繊維糸の隙間を低減することができるので、耐刺通性が向上すると推測される。
タスラン加工を行ったPVA系繊維糸を用いて実施例1と同様に織物を作製する場合、かさ高加工により織物中の繊維糸の隙間を低減することができるので、耐刺通性が向上すると推測される。
(比較例5)
PVA系繊維糸として、株式会社クラレ製ビニロンフィラメント(500dtex/20f;9.4cN/dtex;単繊維の平均繊維径:50μm;撚り数:200T/m)を、たて糸(経糸)およびよこ糸(緯糸)に用いて平織物を作製した。得られた平織物は、たて糸密度51本/2.54cm、目付161g/m2、厚さ0.45mmを有していた。得られた平織物の性能評価を表2に示す。
PVA系繊維糸として、株式会社クラレ製ビニロンフィラメント(500dtex/20f;9.4cN/dtex;単繊維の平均繊維径:50μm;撚り数:200T/m)を、たて糸(経糸)およびよこ糸(緯糸)に用いて平織物を作製した。得られた平織物は、たて糸密度51本/2.54cm、目付161g/m2、厚さ0.45mmを有していた。得られた平織物の性能評価を表2に示す。
(実施例5)
PVA系繊維糸として、株式会社クラレ製ビニロンフィラメント(500dtex/1000f;9.1cN/dtex;単繊維の平均繊維径:7μm;撚り数:200T/m)を、たて糸(経糸)およびよこ糸(緯糸)に用いて平織物を作製した。得られた平織物は、たて糸密度51本/2.54cm、目付167g/m2、厚さ0.32mmを有していた。得られた平織物の性能評価を表2に示す。
PVA系繊維糸として、株式会社クラレ製ビニロンフィラメント(500dtex/1000f;9.1cN/dtex;単繊維の平均繊維径:7μm;撚り数:200T/m)を、たて糸(経糸)およびよこ糸(緯糸)に用いて平織物を作製した。得られた平織物は、たて糸密度51本/2.54cm、目付167g/m2、厚さ0.32mmを有していた。得られた平織物の性能評価を表2に示す。
(実施例6)
PVA系繊維糸として、株式会社クラレ製ビニロンフィラメント(500dtex/200f;10.2cN/dtex;単繊維の平均繊維径:16μm;撚り数:200T/m)を、たて糸(経糸)およびよこ糸(緯糸)に用いて平織物を作製した。得られた平織物は、たて糸密度41本/2.54cm、目付134g/m2、厚さ0.30mmを有していた。得られた平織物の性能評価を表2に示す。
PVA系繊維糸として、株式会社クラレ製ビニロンフィラメント(500dtex/200f;10.2cN/dtex;単繊維の平均繊維径:16μm;撚り数:200T/m)を、たて糸(経糸)およびよこ糸(緯糸)に用いて平織物を作製した。得られた平織物は、たて糸密度41本/2.54cm、目付134g/m2、厚さ0.30mmを有していた。得られた平織物の性能評価を表2に示す。
実施例1、3、5および6と、比較例5とを比べた場合、比較例5は耐刺通性に劣っていた。織物の状態を目視により観察したところ、比較例5では単繊維の繊維径が太いため織物の織目に隙間が生じているのが確認できたが、実施例1、3、5および6では、織物の織目に目視で確認できる隙間が発生していなかった。比較例5の耐刺通性が劣っていた理由は、織物に生じた目視可能な程度の隙間に対して、鋭利な注射針がたやすく進入したためであると推測される。
本発明の補強部材は、自転車タイヤの耐刺通性を向上させるために有用に用いることができ、シティサイクル、電動補助自転車、ロードレーサー、マウンテンバイク、クロスバイク、ランドナー、リカンベント、折り畳み自転車などの各種自転車の自転車タイヤにおいて、好適に用いることができる。
以上のとおり、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、変更または削除が可能であり、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
100,200,300・・・自転車タイヤ
12,22,32・・・トレッド部
14,24,34・・・補強部材
16,26,36・・・カーカス部
15…サイドウォール部
17・・・ビード部
18・・・ビードワイヤ
12,22,32・・・トレッド部
14,24,34・・・補強部材
16,26,36・・・カーカス部
15…サイドウォール部
17・・・ビード部
18・・・ビードワイヤ
Claims (5)
- ポリビニルアルコール系繊維糸の織物で少なくとも構成された自転車タイヤ用の補強部材であって、前記繊維糸は複数の単繊維で構成され、前記単繊維の平均繊維径が45μm以下である、補強部材。
- 請求項1に記載の補強部材であって、織物の目付が、少なくとも100g/m2である、補強部材。
- 請求項1または2に記載の補強部材であって、前記織物の上下に加熱加圧して加硫された加硫ゴムが存在する厚さ2mmの供試体の貫通試験による最大荷重が13N以上である、補強部材。
- 請求項1から3のいずれか一項に記載の補強部材であって、前記織物が平織物またはスダレ織物である、補強部材。
- 自転車タイヤの接地面に配設されたトレッド部と、トレッド部の内側に配設されたカーカス部とを少なくとも備える自転車タイヤであって、前記トレッド部と前記カーカス部の間、前記カーカス部内部、および前記トレッド部内部から選択された少なくとも一か所において、請求項1から4のいずれか一項に記載の補強部材が配設されている、自転車タイヤ。
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