CN113348097A - 充气子午线轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明提供具备由有机纤维帘线构成的带束覆盖层、并能够在有效地降低路面噪声的同时提高耐久性的充气子午线轮胎。将配置于胎面部1的胎体层4的外周侧的带束层7由具有由M根线材7s构成的1×M构造的钢帘线7C构成，使线材7s的根数M为1根～6根，将钢帘线7C的5N～50N负荷时的拉伸弹性模量设定为130GPa以上，将钢帘线7C以在带束层7的层间相互交叉的方式相对于轮胎周向倾斜地排列，将配置于带束层7的外周侧的带束覆盖层8由2.0cN/dtex负荷时的伸长率为2.0％～4.0％的有机纤维帘线构成，将该有机纤维帘线沿着轮胎周向呈螺旋状卷绕。

Description

充气子午线轮胎
技术领域
本发明涉及具备由有机纤维帘线构成的带束覆盖层的充气子午线轮胎，更详细而言，涉及能够在有效地降低路面噪声的同时提高耐久性的充气子午线轮胎。
背景技术
在乘用车用或小型卡车用的充气子午线轮胎中，在一对胎圈部之间架设有胎体层，在胎面部处的胎体层的外周侧配置有多层带束层，在带束层的外周侧配置有带束覆盖层，该带束覆盖层包含沿着轮胎周向呈螺旋状卷绕的多根有机纤维帘线。对于这样的带束覆盖层所使用的有机纤维帘线而言，尼龙纤维帘线为主流，但近年来，提出了使用与尼龙纤维帘线相比高弹性且廉价的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线(以下称为PET纤维帘线)(例如，参照专利文献1)。在使用由这样的高弹性的PET纤维帘线构成的带束覆盖层的情况下，存在行驶时在充气轮胎产生的振动的频率向不易与车辆发生共振的频带偏移的倾向，其结果是，能够有效地抑制中频路面噪声。
另一方面，在带束覆盖层中使用高弹性的PET纤维帘线的情况下，由于与构成相邻的带束层的加强帘线的物性差(弹性模量、载荷负荷时的伸长率的不同)，有可能在带束层与带束覆盖层之间容易发生脱层。因此，寻求在得到由带束覆盖层(高弹性的PET纤维帘线)带来的上述的路面噪声抑制效果的同时提高对于带束层与带束覆盖层之间的脱层的耐久性的对策。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-63312号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的目的在于，提供具备由有机纤维帘线构成的带束覆盖层、并能够在有效地降低路面噪声的同时提高耐久性的充气子午线轮胎。
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子午线轮胎具备：胎面部，所述胎面部沿轮胎周向延伸而呈环状；一对胎侧部，所述一对胎侧部配置于该胎面部的两侧；以及一对胎圈部，所述一对胎圈部配置于这些胎侧部的轮胎径向内侧，该充气子午线轮胎具有：胎体层，所述胎体层架设于所述一对胎圈部之间；多层带束层，所述多层带束层配置于所述胎面部处的所述胎体层的外周侧；以及带束覆盖层，所述带束覆盖层配置于所述带束层的外周侧，所述充气子午线轮胎的特征在于，所述带束层由具有由M根线材构成的1×M构造的钢帘线构成，所述线材的根数M为1根～6根，所述钢帘线的5N～50N负荷时的拉伸弹性模量为130GPa以上，所述钢帘线以在所述带束层的层间相互交叉的方式相对于轮胎周向倾斜地排列，所述带束覆盖层由2.0cN/dtex负荷时的伸长率为2.0％～4.0％的有机纤维帘线构成，所述有机纤维帘线沿着轮胎周向呈螺旋状卷绕。
发明效果
在本发明中，通过在带束覆盖层中使用2.0cN/dtex负荷时的伸长率为2.0％～4.0％的有机纤维帘线，能够使行驶时在充气轮胎产生的振动的频率向不易与车辆发生共振的频带偏移，能够降低中频路面噪声，提高噪声性能。另一方面，作为带束层而使用具有上述的构造和物性且初始伸长率小的钢帘线，因此能够有效地防止带束层与带束覆盖层的层间的脱层，能够提高耐久性。
在本发明中，优选的是，作为钢帘线的截面面积S(mm2)和与钢帘线的长度方向正交的方向上的宽度每50mm的钢帘线的植入根数E(根/50mm)的乘积而算出的钢帘线量A在5.0～8.0的范围内。由此，带束层的构造变得良好，因此有利于防止带束层与带束加强层的层间的脱层，提高耐久性。
在本发明中，优选的是，设为线材的根数M为2根且钢帘线具有1×2构造的规格。或者，优选的是，设为线材的根数M为1根且钢帘线具有单线构造的规格。无论哪种规格，都能够利用其构造有效地减小初始伸长率，因此有利于防止带束层与带束加强层的层间的脱层，提高耐久性。
在本发明中，优选的是，有机纤维帘线由聚酯纤维构成。通过这样使用聚酯纤维，能够利用其优异的物性(高弹性模量)来有效地提高路面噪声性能。
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。
图2是示意性地示出带束帘线的构造的说明图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的结构进行详细说明。
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是子午线剖视图所以没有描绘，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形状的基本构造。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，但主槽的条数并没有特别限定。另外，除了主槽之外还能够形成包括沿轮胎宽度方向延伸的横槽在内的各种槽、刀槽花纹。
在左右一对胎圈部3之间架设有包含沿轮胎径向延伸的多根加强帘线的胎体层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经由各胎侧部2到达各胎圈部3的部分)和折回部(在各胎圈部3处绕胎圈芯5折回并朝向各胎侧部2侧延伸的部分)包入。作为胎体层4的加强帘线，例如优选使用聚酯纤维帘线。
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包含相对于轮胎周向倾斜的多根加强帘线7C，并且以在层间加强帘线7C相互交叉的方式配置。在这些带束层7中，加强帘线7C相对于轮胎周向的倾斜角度例如设定在10°～40°的范围。作为带束层7的加强帘线7C，使用钢帘线(在以下的说明中有时将“加强帘线7C”称为“钢帘线7C”)。
特别是，在本发明中，如图2所示，构成带束层7的钢帘线7C具有由M根线材7s构成的1×M构造(在图示的例子中为1×2构造)。在本发明中，线材7s的根数M为1根～6根。也就是说，本发明的钢帘线7C具有由1根线材7s构成的1×1构造(即单线构造)，或者具有将M根(2～6根)线材7s捻合而构成的1×M构造。特别是，关于1×1构造(单线构造)、图示的1×2构造，由捻合构造引起的初始伸长率小，在线材7s与其覆盖橡胶之间产生的应力小，因此能够合适采用。
另外，本发明的钢帘线7C的5N～50N负荷时的拉伸弹性模量为130GPa以上，优选为150GPa～200GPa。此外，钢帘线7C的5N～50N负荷时的拉伸弹性模量是通过将进行了从轮胎采集的钢帘线7C的拉伸试验后得到的载荷-应变曲线的载荷5N～50N的范围内的斜率(载荷/应变)除以构成帘线的线材7s的截面面积之和而得到的数值。
为了提高高速耐久性和降低路面噪声，在带束层7的外周侧设置有带束覆盖层8。带束加强层8包含在轮胎周向上取向的有机纤维帘线。在带束加强层8中，有机纤维帘线相对于轮胎周向的角度例如设定为0°～5°。在本发明中，带束覆盖层8能够设为必定包括覆盖带束层7的整个区域的全覆盖层8a并任意地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及边缘覆盖层8b这两者)。带束覆盖层8可以通过将至少1根有机纤维帘线拉齐并用覆盖橡胶覆盖而得到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。
特别是，在本发明中，作为构成带束覆盖层8的有机纤维帘线，使用2.0cN/dtex负荷时的伸长率为2.0％～4.0％的有机纤维帘线。构成有机纤维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，其中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”、在夹持间隔250mm、拉伸速度300±20mm/分钟的条件下实施拉伸试验、在2.0cN/dtex负荷时测定的试样帘线的伸长率(％)。
通过这样将由具有特定的构造和物性的钢帘线7C构成的带束层7和由具有特定的物性的有机纤维帘线构成的带束覆盖层8组合而使用，能够在提高路面噪声性能的同时提高耐久性。即，在带束覆盖层8中，利用有机纤维帘线的物性，能够使行驶时在充气轮胎产生的振动的频率向不易与车辆发生共振的频带偏移，能够提高路面噪声性能。另一方面，由于在带束层7中，使用具有上述的构造和物性且初始伸长率小的钢帘线7C，因此能够有效地防止带束层7与带束覆盖层8的层间的脱层，能够提高耐久性。
此时，若构成带束层7的钢帘线7C的线材7s的根数M超过6根，则捻合构造不稳定，初始伸长率恶化。若构成带束层7的钢帘线7C的5N～50N负荷时的拉伸弹性模量小于130GPa，则无法降低钢帘线7C的初始伸长率，无法得到防止带束层7与带束覆盖层8的层间的脱层的效果。若构成带束覆盖层8的有机纤维帘线的2.0cN/dtex负荷时的伸长率小于2.0％，则有机纤维帘线的耐疲劳性降低，对于带束层7与带束覆盖层8的层间的脱层的耐久性降低。若构成带束覆盖层8的有机纤维帘线的2.0cN/dtex负荷时的伸长率超过4.0％，则无法充分提高路面噪声性能。
当将钢帘线7C的截面面积S(mm2)和与钢帘线7C的长度方向正交的方向上的宽度每50mm的钢帘线7C的植入根数E(根/50mm)的乘积定义为钢帘线量A时，该钢帘线量A优选在5.0～8.0的范围内。由此，带束层的构造变得良好，因此有利于防止带束层与带束加强层的层间的脱层，提高耐久性。若钢帘线量A小于5.0，则钢帘线7C在带束层7中所占的比例减少，因此操纵稳定性有可能降低。若钢帘线量A超过8.0，则无法充分得到防止带束层7与带束覆盖层8的层间的脱层的效果。钢帘线7C的截面面积S、植入根数E的各数值范围没有特别限定，钢帘线7C的截面面积S例如能够设定为0.08mm2～0.30mm2，植入根数E例如能够设定为20根/50mm～60根/50mm。
在使用聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线(PET纤维帘线)作为构成带束加强层8的有机纤维帘线的情况下，优选使用100℃下的44N负荷时的弹性模量处于3.5cN/(tex·％)～5.5cN/(tex·％)的范围的PET纤维帘线。通过这样使用特定的物性的PET纤维帘线，能够在良好地维持充气子午线轮胎的耐久性的同时有效地降低路面噪声。若PET纤维帘线的100℃下的44N负荷时的弹性模量小于3.5cN/(tex·％)，则无法充分降低中频路面噪声。若PET纤维帘线的100℃下的44N负荷时的弹性模量超过5.5cN/(tex·％)，则帘线的耐疲劳性降低而轮胎的耐久性降低。此外，在本发明中，100℃下的44N负荷时的弹性模量[N/(tex·％)]是通过依据JIS-L1017的“化学纤维轮胎帘线试验方法”、在夹持间隔250mm、拉伸速度300±20mm/分钟的条件下实施拉伸试验并将载荷-伸长率曲线的与载荷44N对应的点处的切线的斜率换算为每1tex的值而算出。
在使用聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线(PET纤维帘线)作为构成带束加强层8的有机纤维帘线的情况下，进一步优选PET纤维帘线的100℃下的热收缩应力为0.6cN/tex以上。通过这样设定100℃下的热收缩应力，从而能够在良好地维持充气子午线轮胎的耐久性的同时有效地降低路面噪声。若PET纤维帘线的100℃下的热收缩应力小于0.6cN/tex，则无法充分提高行驶时的箍紧效应(环箍效应，日文：タガ効果)，变得难以充分维持高速耐久性。PET纤维帘线的100℃下的热收缩应力的上限值没有特别限定，例如可以为2.0cN/tex。此外，在本发明中，100℃下的热收缩应力(cN/tex)是依据JIS-L1017的“化学纤维轮胎帘线试验方法”、在试样长度500mm、加热条件100℃×5分钟的条件下加热了时测定的试样帘线的热收缩应力。
为了得到具有上述那样的物性的PET纤维帘线，例如可以使浸渍处理适当化。也就是说，优选的是，在压延工序之前，对PET纤维帘线进行粘接剂的浸渍处理，但在2浴处理后的规格化工序(英文：normalize process)中，将环境温度设定在210℃～250℃的范围内，将帘线张力设定在2.2×10-2N/tex～6.7×10-2N/tex的范围。由此，能够对PET纤维帘线赋予上述那样的所期望的物性。若规格化工序中的帘线张力小于2.2×10-2N/tex，则帘线弹性模量变低，无法充分降低中频路面噪声，相反地，若大于6.7×10-2N/tex，则帘线弹性模量变高，帘线的耐疲劳性降低。
实施例
制作了轮胎尺寸为225/60R18、具有图1所例示的基本构造、并如表1～2那样使构成带束层的钢帘线的构造、钢帘线的5N～50N负荷时的拉伸弹性模量、作为钢帘线的截面面积S和与钢帘线的长度方向正交的方向上的宽度每50mm的钢帘线的植入根数E的乘积而算出的钢帘线量A、构成带束覆盖层的有机纤维帘线所使用的有机纤维的种类、有机纤维帘线的2.0cN/dtex负荷时的伸长率不同的现有例1、比较例1～4、实施例1～10的轮胎。
在任意的例子中都是，带束覆盖层具有将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材沿轮胎周向呈螺旋状卷绕而成的无接缝构造。带材中的帘线植入密度为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。
关于表1、2的“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”。
对于这些试验轮胎，通过下述的评价方法，评价路面噪声性能、对于带束层与带束覆盖层的脱层的耐久性、操纵稳定性，将其结果一并示于表1、2。
路面噪声性能
将各试验轮胎组装于轮辋尺寸为18×7J的车轮，作为排气量2500cc的乘用车(前轮驱动车)的前后车轮进行安装，将气压设为230kPa，在驾驶座的窗户的内侧设置集音麦克风，测定了在由沥青路面构成的测试路线上以平均速度50km/h的条件行驶了时的频率315Hz附近的声压级。作为评价结果，以现有例为基准，示出相对于该基准的变化量(dB)。此外，变化量为0dB～－1dB意味着实质上未得到路面噪声的降低效果。
耐久性
将各试验轮胎安装于轮辋尺寸为18×7J的轮辋，在以内压280kPa封入了氧的状态下，在保持为室温70℃的腔室内保持2周后，释放内部的氧，以170kPa填充空气。对于这样进行了前处理的试验轮胎，使用直径1707mm的室内转鼓试验机，将周边温度控制为38±3℃，在行驶速度50km/h、滑移角0±3°、JATMA最大载荷的70％±40％的变动条件下，使载荷和滑移角以0.083Hz的矩形波变动，行驶了100小时、5000km。在行驶后，将轮胎拆卸，测定带束层与带束覆盖层的层间的脱层的量(mm)。关于评价结果，将脱层的量为3mm以下的情况表示为“良”，将脱层的量超过3mm且为5mm以下的情况表示为“可”，将脱层的量超过5mm的情况表示为“不可”，以3个等级示出。如果评价结果为“良”或“可”，则意味着得到了充分的耐久性，在“良”的情况下，意味着示出特别优异的耐久性。
操纵稳定性
将各试验轮胎组装于轮辋尺寸为18×7J的车轮，作为排气量2500cc的乘用车(前轮驱动车)的前后车轮进行安装，将气压设为230kPa，在由干燥路面构成的测试路线上，对操纵稳定性进行基于5名测试驾驶员的感官评价。评价结果用以现有例1的结果为3分(基准)的5分法进行评分，示出除去最高分和最低分后的3名测试驾驶员的分数的平均值。该分数越大，意味着路面噪声性能(感官测定)越优异。
[表1]
Figure BDA0003181244440000091
[表2]
Figure BDA0003181244440000101
从表1、2可知，实施例1～10的轮胎在与作为基准的现有例1的对比中，提高了路面噪声性能，并且维持或提高了耐久性及操纵稳定性。另一方面，在比较例1中，由于构成带束层的钢帘线的拉伸弹性模量小，因此无法防止带束层与带束覆盖层的脱层，无法得到充分的耐久性。在比较例2中，由于构成带束覆盖层的有机纤维帘线的2.0cN/dtex负荷时的伸长率过大，因此无法得到路面噪声性能的改善效果。在比较例3中，由于带束覆盖层的2.0cN/dtex负荷时的伸长率过小，因此无法防止带束层与带束覆盖层的脱层，无法得到充分的耐久性。在比较例4中，由于带束覆盖层的2.0cN/dtex负荷时的伸长率过大，因此无法充分得到路面噪声性能的改善效果，另外，操纵稳定性降低。
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
7C 加强帘线(钢帘线)
7s 线材
8 带束覆盖层
CL 轮胎赤道

Claims (5)

1.一种充气子午线轮胎，具备：胎面部，所述胎面部沿轮胎周向延伸而呈环状；一对胎侧部，所述一对胎侧部配置于该胎面部的两侧；以及一对胎圈部，所述一对胎圈部配置于这些胎侧部的轮胎径向内侧，该充气子午线轮胎具有：胎体层，所述胎体层架设于所述一对胎圈部之间；多层带束层，所述多层带束层配置于所述胎面部处的所述胎体层的外周侧；以及带束覆盖层，所述带束覆盖层配置于所述带束层的外周侧，
所述充气子午线轮胎的特征在于，
所述带束层由具有由M根线材构成的1×M构造的钢帘线构成，所述线材的根数M为1根～6根，所述钢帘线的5N～50N负荷时的拉伸弹性模量为130GPa以上，所述钢帘线以在所述带束层的层间相互交叉的方式相对于轮胎周向倾斜地排列，
所述带束覆盖层由2.0cN/dtex负荷时的伸长率为2.0％～4.0％的有机纤维帘线构成，所述有机纤维帘线沿着轮胎周向呈螺旋状卷绕。
2.根据权利要求1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，
作为所述钢帘线的截面面积S和与所述钢帘线的长度方向正交的方向上的宽度每50mm的所述钢帘线的植入根数E的乘积而算出的钢帘线量A在5.0～8.0的范围内，所述钢帘线的截面面积S的单位是mm2，所述钢帘线的植入根数E的单位是根/50mm。
3.根据权利要求1或2所述的充气子午线轮胎，其特征在于，
所述线材的根数M为2根，所述钢帘线具有1×2构造。
4.根据权利要求1或2所述的充气子午线轮胎，其特征在于，
所述线材的根数M为1根，所述钢帘线具有单线构造。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的充气子午线轮胎，其特征在于，
所述有机纤维帘线由聚酯纤维构成。
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