CN111688413A

CN111688413A - 充气轮胎

Info

Publication number: CN111688413A
Application number: CN202010176858.9A
Authority: CN
Inventors: 茶谷隆充; 张替绅也
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2019-03-13
Filing date: 2020-03-13
Publication date: 2020-09-22
Also published as: JP2020147165A; JP7305991B2

Abstract

本发明提供一种具备由有机纤维帘线构成的胎体层并能够兼顾耐冲击爆破性和高速耐久性的充气轮胎。用由将有机纤维的丝束捻合而成的有机纤维帘线构成的胎体帘线构成架设于一对胎圈部(3)之间的至少1层胎体层(4)，使该胎体帘线的断裂伸长率为20％以上，且使胎侧部处的1.5cN/dtex负荷时的伸长率为5.0％以上，用由将有机纤维的丝束捻合而成的有机纤维帘线构成的带束加强帘线构成在胎面部(1)处的胎体层(4)的外周侧配置的带束加强层(8)，使该带束加强帘线的2.0cN/dtex负荷时的伸长率为2.0％～4.0％。

Description

充气轮胎

技术领域

本发明涉及具备由有机纤维帘线构成的胎体层的充气轮胎，更详细而言，涉及能够兼顾耐冲击爆破(英文：shock burst)性和高速耐久性的充气轮胎。

背景技术

作为充气轮胎的故障的原因之一，已知有在行驶中轮胎受到大的冲击而使得胎体破坏的损伤(冲击爆破)。针对这样的损伤的耐久性(耐冲击爆破性)例如能够通过柱塞能量试验(英文：Plunger Energy test)来判定。即，柱塞能量试验是对胎面中央部按压预定的大小的柱塞来测定轮胎破坏时的破坏能量的试验，因此能够作为充气轮胎越过凹凸路面上的突起时的破坏能量(针对胎面部的突起输入的破坏耐久性)的指标。

作为通过这样的柱塞能量试验得到良好的结果(即，提高耐冲击爆破性)的方法，例如，已知有在试验时增大柱塞所抵接的轮胎赤道部的橡胶厚度的方法(例如，参照专利文献1)。然而，在这些方法中，有可能所使用的橡胶量增加而轮胎重量增大。因此，也研究了使用断裂伸长率大的有机纤维帘线作为构成胎体层的胎体帘线而能够容许试验时(被柱塞按压了时)的变形的情况。然而，在该情况下，胎体层的刚性下降，因此高速耐久性有可能下降。因此，要求在具备由有机纤维帘线构成的胎体层的充气轮胎中高度兼顾耐冲击爆破性和高速耐久性的对策。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-247700号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的目的在于提供以下充气轮胎，该充气轮胎涉及具备由有机纤维帘线构成的胎体层的充气轮胎，更详细而言，该充气轮胎能够兼顾耐冲击爆破性和高速耐久性。

用于解决课题的技术方案

用于达成上述目的的本发明的充气轮胎具备沿轮胎周向延伸而呈环状的胎面部、配置于该胎面部的两侧的一对胎侧部、以及配置于这些胎侧部的轮胎径向内侧的一对胎圈部，并具有架设于所述一对胎圈部之间的至少1层胎体层、在所述胎面部处的所述胎体层的外周侧配置的多层带束层、以及配置于所述带束层的外周侧的带束加强层(也称为带束覆盖层)，所述充气轮胎的特征在于，所述胎体层用由将有机纤维的丝束(日文：フィラメント束)捻合而成的有机纤维帘线构成的胎体帘线构成，所述胎体帘线的断裂伸长率为20％以上，所述胎体帘线的胎侧部处的1.5cN/dtex负荷时的伸长率为5.0％以上，所述带束加强层用由将有机纤维的丝束捻合而成的有机纤维帘线构成的带束加强帘线构成，所述带束加强帘线的2.0cN/dtex负荷时的伸长率为2.0％～4.0％。

发明的效果

在本发明中，如上所述，构成胎体层的胎体帘线的断裂伸长率为20％以上，因此，能够充分容许柱塞能量试验时(被柱塞按压了时)的变形，能够提高破坏能量(针对胎面部的突起输入的破坏耐久性)。即，能够提高充气轮胎的耐冲击爆破性。另一方面，胎体帘线的胎侧部处的1.5cN/dtex负荷时的伸长率为5.0％以上，胎侧部处的胎体层的刚性被抑制得低，因此能够良好地维持高速耐久性。而且，构成带束加强层的带束加强帘线的2.0cN/dtex负荷时的伸长率为2.0％～4.0％，因此，能够有效果地抑制高速行驶时的带束端部的翘起(日文：せり上がり)，有利于提高高速耐久性。通过它们的协作，本发明的充气轮胎能够高度兼顾耐冲击爆破性和高速耐久性。

在本发明中，优选的是，胎体帘线的断裂伸长率为22％～24％。另外，优选的是，胎体帘线的胎侧部处的1.5cN/dtex负荷时的伸长率为5.0％～6.5％。而且，优选的是，由下述(1)式表示的所述胎体帘线的浸渍处理后的捻系数K为2000～2500。通过这样设定各物性值，从而胎体帘线的物性变得更加良好，有利于高度兼顾耐冲击爆破性和高速耐久性。

K＝T×D^1/2···(1)

(其中，T为帘线的复捻捻数(次/10cm)，D为帘线的总纤度(dtex)。)

在本发明中，优选的是，带束加强帘线的2.0cN/dtex负荷时的伸长率为2.5％～3.5％。由此，带束加强帘线的物性变得更加良好，有利于高度兼顾耐冲击爆破性和高速耐久性。

在本发明中，优选的是，构成胎体帘线的有机纤维为聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维。另外，优选的是，构成带束加强帘线的有机纤维为聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维。通过这样对各层使用聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，从而通过其优异的物性(高弹性模量)，有利于高度兼顾耐冲击爆破性和高速耐久性。

在本发明中，优选的是，带束加强帘线覆盖带束层的轮胎宽度方向的整个区域。通过设为这样的配置，能够更良好地发挥带束加强帘线的效果。

附图说明

图1是示出由本发明的实施方式构成的充气子午线轮胎的子午线剖视图。

附图标记说明

1 胎面部

2 胎侧部

3 胎圈部

4 胎体层

5 胎圈芯

6 胎圈填胶

7 带束层

8 带束加强层

CL 轮胎赤道

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的结构详细地进行说明。

如图1所示，本发明的充气轮胎具备胎面部1、配置于该胎面部1的两侧的一对胎侧部2、以及配置于胎侧部2的轮胎径向内侧的一对胎圈部3。在图1中，附图标记CL表示轮胎赤道。图1是子午线剖视图，因此未描绘，但胎面部1、胎侧部2、胎圈部3分别沿轮胎周向延伸而呈环状，由此构成充气轮胎的环状的基本构造。以下，使用了图1的说明基本上基于图示的子午线截面形状，但各轮胎构成构件均沿轮胎周向延伸而呈环状。

在图示的例子中，在胎面部1的外表面形成有沿轮胎周向延伸的多条(在图示的例子中为4条)主槽，但主槽的条数并不特别限定。另外，除了主槽之外，还可以形成包括沿轮胎宽度方向延伸的横槽的各种槽、刀槽花纹。

在左右一对的胎圈部3之间架设有包括沿轮胎径向延伸的多根加强帘线(胎体帘线)的胎体层4。在各胎圈部埋设有胎圈芯5，在该胎圈芯5的外周上配置有截面大致三角形形状的胎圈填胶6。胎体层4绕胎圈芯5从轮胎宽度方向内侧向外侧折回。由此，胎圈芯5及胎圈填胶6由胎体层4的主体部(从胎面部1经各胎侧部2而到达各胎圈部3为止的部分)和折回部(在各胎圈部3绕胎圈芯5折回并朝向各胎侧部2侧延伸的部分)包入。

另一方面，在胎面部1处的胎体层4的外周侧埋设有多层(在图示的例子中为2层)带束层7。各带束层7包括相对于轮胎周向倾斜的多根加强帘线(带束帘线)，并且在层间以带束帘线互相交叉的方式配置。在这些带束层7中，带束帘线相对于轮胎周向的倾斜角度例如设定在10°～40°的范围。作为带束帘线，例如使用钢丝帘线。

在带束层7的外周侧，以提高高速耐久性和减低路面噪声为目的，设置有带束加强层8。带束加强层8包括在轮胎周向上取向的加强帘线(带束加强帘线)。在带束加强层8中，带束加强帘线相对于轮胎周向的角度例如设定为0°～5°。在本发明中，带束加强层8可以设为必须包括覆盖带束层7的整个区域的全覆盖层8a且任意包括局部覆盖带束层7的两端部的一对边缘覆盖层8b的结构(在图示的例子中，包括全覆盖层8a和边缘覆盖层8b这双方)。带束加强层8可以将通过将至少1根带束加强帘线拉齐并用覆盖橡胶覆盖而成的带材沿轮胎周向呈螺旋状卷绕而构成，特别优选为无接缝构造。

本发明涉及上述的构成胎体层4的胎体帘线和构成带束加强层8的带束帘线，因此轮胎整体的基本构造并不限定于上述结构。

在本发明中，构成胎体层4的胎体帘线由将有机纤维的丝束捻合而成的有机纤维帘线构成。该胎体帘线(有机纤维帘线)的断裂伸长率为20％以上，优选为22％～24％。另外，胎体帘线的胎侧部2处的1.5cN/dtex负荷时的伸长率为5.0％以上，优选为5.0％～6.5％。构成胎体帘线的有机纤维的种类没有特别限定，例如能够使用聚酯纤维、尼龙纤维、芳族聚酰胺纤维等，尤其能够优选使用聚酯纤维。另外，作为聚酯纤维，能够例示聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(PET纤维)、聚萘二甲酸乙二醇酯纤维(PEN纤维)、聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维(PBT)、聚萘二甲酸丁二醇酯纤维(PBN)，能够优选使用PET纤维。此外，“断裂伸长率”及“1.5cN/dtex负荷时的伸长率”是依据JIS L1017的“化学纤维轮胎帘线试验方法”并在夹持间隔为250mm、拉伸速度为300±20mm/分钟的条件下实施拉伸试验而测定的试样帘线的伸长率(％)，“断裂伸长率”是在帘线断裂时测定的值，“1.5cN/dtex负荷时的伸长率”是在1.5cN/dtex负荷时测定的值。

在本发明中，构成带束加强层8的带束加强帘线由将有机纤维的丝束捻合而成的有机纤维帘线构成。该带束加强帘线(有机纤维帘线)的2.0cN/dtex负荷时的伸长率为2.0％～4.0％，优选为2.5％～3.5％。构成带束加强帘线的有机纤维的种类没有特别限定，例如能够使用聚酯纤维、尼龙纤维、芳族聚酰胺纤维等，尤其能够优选使用聚酯纤维。另外，作为聚酯纤维，能够例示聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(PET纤维)、聚萘二甲酸乙二醇酯纤维(PEN纤维)、聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维(PBT)、聚萘二甲酸丁二醇酯纤维(PBN)，能够优选使用PET纤维。此外，在本发明中，2.0cN/dtex负荷时的伸长率是依据JIS L1017的“化学纤维轮胎帘线试验方法”并在夹持间隔为250mm、拉伸速度为300±20mm/分钟的条件下实施拉伸试验并且在2.0cN/dtex负荷时测定的试样帘线的伸长率(％)。

这样，通过将由具有特定的物性的有机纤维帘线构成的胎体层4和由具有特定的物性的有机纤维帘线构成的带束加强层8组合使用，本发明的充气轮胎能够高度兼顾耐冲击爆破性和高速耐久性。即，在胎体层4中，因胎体帘线的断裂伸长率大，从而能够充分容许柱塞能量试验时(被柱塞按压了时)的变形，能够提高破坏能量(针对胎面部的突起输入的破坏耐久性)，能够提高充气轮胎的耐冲击爆破性。另一方面，胎侧部2处的胎体层4的刚性被抑制得低，因此能够良好地维持高速耐久性。而且，在带束加强层8中，通过上述的物性的带束加强帘线，能够有效果地抑制高速行驶时的带束端部的翘起，能够提高高速耐久性。

此时，若胎体帘线(有机纤维帘线)的断裂伸长率小于20％，则无法充分容许柱塞能量试验时的变形，无法提高耐冲击爆破性。若胎体帘线的胎侧部2处的1.5cN/dtex负荷时的伸长率小于5.0％，则胎侧部2处的胎体层的刚性变高，接地区域正下方的胎体层的卷起端部的压缩应变(日文：圧縮歪み)增大，有可能导致帘线的断裂(即，有可能耐久性受损)。若带束加强帘线(有机纤维帘线)的2.0cN/dtex负荷时的伸长率小于2.0％，则带束加强层8的刚性变高，帘线的耐疲劳性下降，针对脱层(英文：separation)的耐久性有可能下降。若带束加强帘线(有机纤维帘线)的2.0cN/dtex负荷时的伸长率大于4.0％，则带束加强层8的刚性变低，抑制高速行驶时的带束端部的翘起的效果有限。

本发明的胎体帘线除了上述的物性以外，还可以是，由下述(1)式表示的捻系数K优选为2000～2500。此外，该捻系数K是浸渍处理后的胎体帘线的数值。通过这样将捻系数K设定得大，有利于提高高速耐久性。若捻系数K小于2000，则因由轮胎滚动时的胎圈部的倾倒(日文：倒れ込み)引起的胎体层4的卷起部的反复压缩变形，胎体层4容易产生疲劳，有可能无法充分得到改善高速耐久性的效果。

K＝T×D^1/2···(1)

【实施例】

制作了轮胎尺寸为275/40ZR20并具有图1所例示的基本构造并且使构成胎体层的胎体帘线的材质、物性(断裂伸长率、胎侧部处的1.5cN/dtex负荷时的伸长率)和构成带束加强层的带束加强帘线的材质、物性(2.0cN/dtex负荷时的伸长率)如表1～2那样不同的以往例1、比较例1～6、实施例1～7的充气轮胎。

在任一例子中，带束加强层均具有将通过将1根有机纤维帘线(尼龙66纤维帘线或PET纤维帘线)拉齐并用覆盖橡胶覆盖而成的带沿轮胎周向呈螺旋状卷绕而成的无接缝构造。带中的帘线埋入密度为50根/50mm。另外，有机纤维帘线(尼龙66纤维帘线或PET纤维帘线)分别具有1100dtex/2的构造。

关于有机纤维的种类一栏，将尼龙66纤维帘线的情况表示为“N66”，将PET纤维帘线的情况表示为“PET”。

关于这些试验轮胎，通过下述的评价方法，评价耐冲击爆破性、高速耐久性、脱层的有无，将其结果一并示于表1、2。

耐冲击爆破性

将各试验轮胎组装于轮辋尺寸为91/2J的车轮(ETRTO标准轮辋)，将气压设为240kPa(Reinforced/Extra Load Tires：加强/超负荷轮胎)，使柱塞直径为19±1.6mm的柱塞在负荷速度(柱塞的压入速度)为50.0±1.5m/min的条件下进行按压于胎面中央部的轮胎破坏试验，测定轮胎强度(轮胎的破坏能量)。评价结果以将以往例1的测定值设为100的指数来表示。该值越大，意味着破坏能量越大，耐冲击爆破性越优异。此外，若该指数值为“110”以下，则意味着得不到充分的改善效果。

高速耐久性

将各试验轮胎组装于轮辋尺寸为91/2J的车轮，在内压240kPa下封入了氧的状态下保持为温度70℃、湿度95％的腔室内保管30天。将这样进行了前处理后的试验轮胎安装于具备表面平滑且钢制且直径为1707mm的滚筒的滚筒试验机，将周边温度控制为38±3℃，从速度120km/h起每30分钟加速10km/h，计测直到轮胎发生故障为止的行驶距离。评价结果以将以往例1的测定值设为100的指数来表示。该指数值越大，意味着高速耐久性越优异。此外，若该指数值为“105”以下，则意味着得不到充分的改善效果。

脱层的有无

在进行上述高速耐久性的试验之后，将各试验轮胎拆卸而确认胎体层的卷起端部处的脱层的有无。评价结果在发生脱层的情况下表示为“有”，在没有发生脱层的情况下表示为“无”。

【表1】

【表2】

从表1、2可知，实施例1～8的轮胎在与作为基准的以往例1的对比中，高度兼顾了耐冲击爆破性和高速耐久性。另外，在高速耐久性试验后也没有发生脱层。另一方面，在比较例1中，由于胎体帘线的断裂伸长率小，因此在柱塞试验中测定的轮胎的破坏能量变小，无法充分得到提高耐冲击爆破性的效果。在比较例2中，由于胎体帘线的胎侧部处的1.5cN/dtex负荷时的伸长率小，因此胎侧部的刚性变高，无法充分得到提高高速耐久性的效果。另外，在高速耐久性试验后的轮胎中发生了脱层。在比较例3中，由于带束加强帘线的2.0cN/dtex负荷时的伸长率小，因此无法充分得到提高耐冲击爆破性的效果。在比较例4中，由于带束加强帘线的2.0cN/dtex负荷时的伸长率大，因此无法充分得到提高高速耐久性的效果。

Claims

1.一种充气轮胎，所述充气轮胎具备沿轮胎周向延伸而呈环状的胎面部、配置于该胎面部的两侧的一对胎侧部、以及配置于这些胎侧部的轮胎径向内侧的一对胎圈部，并具有架设于所述一对胎圈部之间的至少1层胎体层、在所述胎面部处的所述胎体层的外周侧配置的多层带束层、以及配置于所述带束层的外周侧的带束加强层，

所述充气轮胎的特征在于，

所述胎体层用由将有机纤维的丝束捻合而成的有机纤维帘线构成的胎体帘线构成，所述胎体帘线的断裂伸长率为20％以上，所述胎体帘线的胎侧部处的1.5cN/dtex负荷时的伸长率为5.0％以上，

所述带束加强层用由将有机纤维的丝束捻合而成的有机纤维帘线构成的带束加强帘线构成，所述带束加强帘线的2.0cN/dtex负荷时的伸长率为2.0％～4.0％。

2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，

所述胎体帘线的断裂伸长率为22％～24％。

3.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，

由下述(1)式表示的所述胎体帘线的浸渍处理后的捻系数K为2000～2500，

K＝T×D^1/2···(1)

其中，T为帘线的复捻捻数(次/10cm)，D为帘线的总纤度(dtex)。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的充气轮胎，其特征在于，

所述胎体帘线的胎侧部处的1.5cN/dtex负荷时的伸长率为5.0％～6.5％。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的充气轮胎，其特征在于，

构成所述胎体帘线的有机纤维为聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的充气轮胎，其特征在于，

所述带束加强帘线的2.0cN/dtex负荷时的伸长率为2.5％～3.5％。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的充气轮胎，其特征在于，

构成所述带束加强帘线的有机纤维为聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的充气轮胎，其特征在于，

所述带束加强帘线覆盖所述带束层的轮胎宽度方向的整个区域。