CN113498444A - 充气子午线轮胎 - Google Patents

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Abstract

提供能够一边良好地维持耐久性一边有效地降低路面噪声的充气子午线轮胎。在具备胎面部1、一对胎侧部2及一对胎圈部3、并且在一对胎圈部3、3之间架设有胎体层4、在胎面部1处的胎体层4的外周侧配置有多层带束层7、在该带束层7的外周侧配置有包含沿着轮胎周向而呈螺旋状地卷绕的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的带束覆盖层8的充气子午线轮胎中，带束覆盖层8的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的100℃下的2.0cN/dtex负荷时的弹性模量处于3.5cN/(tex·％)～5.5cN/(tex·％)的范围，带束覆盖层8的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的在频率20Hz、应变±0.1％、初载荷300g、升温速度2℃/分钟的条件下测定的tanδ的峰值为0.15以下。

Description

充气子午线轮胎
技术领域
本发明涉及在带束覆盖层中使用了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维帘线的充气子午线轮胎，更详细而言，涉及能够一边良好地维持耐久性一边有效地降低路面噪声的充气子午线轮胎。
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包含沿着轮胎周向而呈螺旋状地卷绕的多条有机纤维帘线的带束覆盖层。这样的带束覆盖层有助于高速耐久性的改善，并且也有助于中频路面噪声的降低。
以往，关于在带束覆盖层中使用的有机纤维帘线，尼龙纤维帘线是主流，但提出了使用与尼龙纤维帘线相比为高弹性且廉价的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线(例如，参照专利文献1)。
然而，在将高弹性的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线应用于带束覆盖层的情况下，带束层与带束覆盖层之间的层间剪切应变变大，因此存在容易发生脱层故障这一问题。因而，在基于由聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线构成的带束覆盖层来降低路面噪声时，要求良好地维持充气子午线轮胎的耐久性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开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，提供能够一边良好地维持耐久性一边有效地降低路面噪声的充气子午线轮胎。
用于解决课题的手段
用于达成上述目的的本发明的充气子午线轮胎具备在轮胎周向上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及配置于这些胎侧部的轮胎径向内侧的一对胎圈部，并且在所述一对胎圈部之间架设有胎体层，在所述胎面部处的所述胎体层的外周侧配置有多层带束层，在该带束层的外周侧配置有包含沿着轮胎周向而呈螺旋状地卷绕的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的带束覆盖层，其特征在于，
所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的100℃下的2.0cN/dtex负荷时的弹性模量处于3.5cN/(tex·％)～5.5cN/(tex·％)的范围，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的在频率20Hz、应变±0.1％、初载荷300g、升温速度2℃/分钟的条件下测定的tanδ的峰值为0.15以下。
发明效果
本发明人关于具备由聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线构成的带束覆盖层的充气子午线轮胎进行了锐意研究，结果认识到：聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线与尼龙纤维帘线相比，tanδ的峰值高，发热性高，而且得到了以下见解：向聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线施加的张力越低，则tanδ的峰值越上升。并且，构成带束覆盖层的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的发热成为助长脱层故障的要因。
于是，在本发明中，通过将构成带束覆盖层的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的100℃下的2.0cN/dtex负荷时的弹性模量设为3.5cN/(tex·％)～5.5cN/(tex·％)的范围，能够一边充分地确保帘线疲劳性一边有效地降低路面噪声，同时，通过将聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的在上述条件下测定的tanδ的峰值设定为0.15以下，能够抑制聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的发热，抑制带束覆盖层的周边的脱层故障的发生。由此，能够一边良好地维持耐久性，一边有效地降低路面噪声。
在本发明中，优选的是，聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的轮胎中的张力为0.9cN/dtex以上。由此，能够使构成带束覆盖层的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的tanδ的峰值下降，提高耐久性的改善效果。
另外，优选的是，胎面部的中央区域中的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的轮胎中的张力Tce与胎面部的胎肩区域中的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的轮胎中的张力Tsh之比Tce/Tsh满足1.0≤Tce/Tsh≤2.0的关系。由此，能够充分地确保胎面部的胎肩区域中的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的轮胎中的张力Tsh，有效地抑制以胎面部的胎肩区域为起点的脱层故障的发生。
优选的是，带束覆盖层具有1条聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线呈螺旋状地卷绕而得到的构造。在构成带束覆盖层的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的末端上难以施加张力，但通过设为1条卷绕，能够尽量减小其影响。由此，能够在带束覆盖层的更广的范围中充分地确保聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的张力，提高耐久性的改善效果。
在本发明中，2.0cN/dtex负荷时的弹性模量[cN/(tex·％)]是依照JIS-L1017的“化学纤维轮胎帘线试验方法”并在温度100℃、夹持间隔250mm、拉伸速度300±20mm/分钟的条件下实施拉伸试验，载荷-伸长率曲线中的2.0cN/dtex负荷时的切线的斜率。另外，上述带束覆盖层的每1条加强帘线的张力(cN/dtex)通过以下的测定方法而测定。即，除去无负荷状态的轮胎的胎面橡胶的一部分而使带束覆盖层的加强帘线露出，对该加强帘线标注表示一定的长度La的区间的记号后，将该加强帘线从轮胎切出，测定收缩后的长度Lb。长度La为了尽量消除测定误差而设定得充分大，例如，可以设为500mm。在长度Lb的测定时，相对于加强帘线施加公称纤度的1/20g/dtex的载荷。之后，依照由JIS L1017规定的初始拉伸抵抗度的测定条件而求出加强帘线的应力应变曲线，将应变La-Lb下的力Ls(N)根据所述应力应变曲线而求出。将这样得到的力Ls设为带束覆盖层的每1条加强帘线的张力。此外，测定时的温度设为20℃，湿度设为65％。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式的充气子午线轮胎的子午线剖视图。
图2是将图1的充气子午线轮胎中的带束层及带束覆盖层提取而示出的平面图。
图3是示出带束覆盖层的构造的剖视图。
图4(a)、(b)示出在带束覆盖层中使用的带条，图4(a)是示出包含多条帘线的带条的立体图，图4(b)是示出包含1条帘线的带条的立体图。
图5是示出聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的tanδ与温度的关系的坐标图。
图6是示出用于成形包括带束层及带束覆盖层的胎面环的成形鼓的剖视图。
具体实施方式
以下，一边参照附图一边对本发明的结构进行详细说明。图1示出本发明的实施方式的充气子午线轮胎，图2示出其带束层及带束覆盖层。另外，图3示出带束覆盖层的构造，图4(a)、(b)示出在带束覆盖层中使用的带条。
如图1所示，本实施方式的充气子午线轮胎具备在轮胎周向上延伸而呈环状的胎面部1、配置于胎面部1的两侧的一对胎侧部2及配置于胎侧部2的轮胎径向内侧的一对胎圈部3。在胎面部1形成有在轮胎周向上延伸的多条主槽10，但除了主槽10之外还能够形成包括在轮胎宽度方向上延伸的横槽的各种槽。
在一对胎圈部3、3之间架设有包含在轮胎径向上延伸的多条加强帘线的胎体层4。在各胎圈部3埋设有环状的胎圈芯5，在该胎圈芯5的外周上配置有由截面三角形状的橡胶组合物构成的胎圈填胶6。并且，胎体层4绕着胎圈芯5从轮胎内侧向外侧卷起。作为胎体层4的加强帘线，优选使用例如聚酯帘线等有机纤维帘线。
另一方面，在胎面部1处的胎体层4的外周侧，遍及轮胎整周而埋设有多层带束层7。这些带束层7包含相对于轮胎周向倾斜的多条加强帘线，且以在层间加强帘线互相交叉的方式配置。在带束层7中，加强帘线相对于轮胎周向的倾斜角度被设定为例如10°～40°的范围。作为带束层7的加强帘线，优选使用例如钢帘线。
在带束层7的外周侧，以高速耐久性的提高和路面噪声的降低为目的，如图2所示，以覆盖带束层7的整个区域的方式配置有将加强帘线C(参照图3)相对于轮胎周向以5°以下的角度排列而成的至少1层带束覆盖层8。带束覆盖层8可以仅是覆盖带束层7的整个区域的全覆盖件，或者也可以是覆盖带束层7的整个区域的全覆盖件与仅覆盖带束层7的两边缘部的边缘覆盖件的组合。如图3所示，带束覆盖层8由加强帘线C和覆盖该加强帘线C的覆盖橡胶R构成。带束覆盖层8成为了将至少1条加强帘线C拉齐并进行橡胶覆盖而成的带条S(参照图4(a)、(b))在轮胎周向上呈螺旋状地卷绕而得到的无接缝构造。图4(a)的带条S在覆盖橡胶R中包含多条加强帘线C，图4(b)的带条S在覆盖橡胶R中包含1条加强帘线C。
在上述充气子午线轮胎中，作为构成带束覆盖层8的加强帘线C，使用100℃下的2.0cN/dtex负荷时的弹性模量处于3.5cN/(tex·％)～5.5cN/(tex·％)的范围并且在频率20Hz、应变±0.1％、初载荷300g、升温速度2℃/分钟的条件下测定的tanδ的峰值为0.15以下的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线。
在上述的充气轮胎中，通过使用2.0cN/dtex负荷时的弹性模量处于3.5cN/(tex·％)～5.5cN/(tex·％)的范围的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线作为构成带束覆盖层8的加强帘线C，能够一边充分地确保帘线疲劳性一边有效地降低路面噪声。而且，通过将聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的在上述条件下测定的tanδ的峰值设定为0.15以下，能够抑制聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的发热，抑制带束覆盖层8的周边的脱层故障的发生。由此，能够一边良好地维持耐久性，一边有效地降低路面噪声。
在此，若在带束覆盖层8中使用的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的2.0cN/dtex负荷时的弹性模量比3.5cN/(tex·％)小，则无法充分地降低中频路面噪声，相反，若比5.5cN/(tex·％)大，则帘线的耐疲劳性下降，轮胎的耐久性下降。
另外，关于在带束覆盖层8中使用的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线，若在上述条件下测定的tanδ的峰值比0.15大，则聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的发热性变高，因此轮胎的耐久性下降，尤其是，容易发生带束覆盖层8的周边的脱层故障。此外，在带束覆盖层8中使用的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线由许多长丝构成，但其长丝数优选为300条以下。若长丝数比300条多，则聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的长丝间的摩擦变大，发热被促进而帘线疲劳性下降。
图5是示出聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的tanδ与温度的关系的坐标图。在图5中，将频率20Hz、应变±0.1％、升温速度2℃/分钟设为共同条件，描绘了将初载荷设为了50g的情况下的tanδ的变化曲线A、将初载荷设为了300g的情况下的tanδ的变化曲线B、将初载荷设为了500g的情况下的tanδ的变化曲线C。聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的tanδ伴随于温度的上升而变化，例如在0℃～200℃的温度范围中具有峰值(极大值)。另外，聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的tanδ具有初载荷越小且张力越低则tanδ的峰值越上升的倾向。在本发明中，使用将初载荷设为了300g的情况下的tanδ的峰值成为0.15以下的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线。此外，tanδ的峰值最好为0.05以上。
如上所述，聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的tanδ具有初载荷越小且张力越低则tanδ的峰值越上升的倾向，因此，在上述充气轮胎中，要求聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的轮胎中的张力设为例如0.2cN/dtex以上。尤其是，聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的轮胎中的张力最好为0.9cN/dtex以上。由此，能够使构成带束覆盖层8的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的tanδ的峰值下降，提高耐久性的改善效果。
在此，若聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的轮胎中的张力过小，则使构成带束覆盖层8的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的tanδ的峰值下降的效果不充分。此外，聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的轮胎中的张力的实用上的上限值为3.0cN/dtex左右。另外，由于从构成带束覆盖层8的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线(带条)的末端起的2周量的环绕部分具有张力不可避免地下降的倾向，所以上述的张力的规定适用于排除了从聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线(带条)的末端起的2周量的环绕部分后的部分。也就是说，在排除了从聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的末端起的2周量的环绕部分后的部分的整个区域中满足上述的张力的规定。
另外，关于构成带束覆盖层8的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线，胎面部1的中央区域中的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的轮胎中的张力Tce与胎面部1的胎肩区域中的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的轮胎中的张力Tsh之比Tce/Tsh最好满足1.0≤Tce/Tsh≤2.0的关系。由此，能够充分地确保胎面部1的胎肩区域中的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的轮胎中的张力Tsh，有效地抑制以胎面部1的胎肩区域为起点的脱层故障的发生。
在此，若比Tce/Tsh比2.0大，则胎面部1的胎肩区域中的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的轮胎中的张力Tsh相对变小，因此配置于胎肩区域的覆盖件帘线的发热会上升，无法有效地抑制脱层故障的发生。胎面部1的中央区域中的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的轮胎中的张力Tce是在轮胎赤道位置处测定的张力，胎面部1的胎肩区域中的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的轮胎中的张力Tsh是在排除了从构成带束覆盖层8的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线(带条)的末端起的2周量的环绕部分后的部分的宽度方向最外侧位置处测定的张力。
图6示出用于成形包括带束层及带束覆盖层的胎面环的成形鼓的一例。在图6中，成形鼓D在其外周面具有沿着轮胎宽度方向而弯曲的曲率。也就是说，成形鼓D具有在宽度方向中央部处外径最大且朝向宽度方向外侧而外径逐渐变小的截面形状。在使用这样的成形鼓D成形了包括带束层7及带束覆盖层8的胎面环的情况下，带束覆盖层8以近似于轮胎中的最终形状的形状成形，因此有利于满足上述的1.0≤Tce/Tsh≤2.0的关系。
在上述充气轮胎中，带束覆盖层8最好具有1条聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线呈螺旋状地卷绕而得到的构造。也就是说，最好是如图4(b)那样包含1条加强帘线C的带条S沿着轮胎周向呈螺旋状地卷绕而得到的构造。在构成带束覆盖层8的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的末端上难以施加张力，但通过设为1条卷绕，能够尽量减小其影响。由此，能够在带束覆盖层8的更广的范围中充分地确保聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的张力，提高耐久性的改善效果。
构成带束覆盖层8的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的弹性模量、tanδ的峰值能够通过捻合构造、浸渍条件而适当调整。例如，关于捻合构造，具有捻数越低则tanδ的峰值越低的倾向。
在上述充气轮胎中，构成带束覆盖层8的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的由下述(1)式表示的捻系数K最好处于1300～1800的范围。由此，能够将耐久性的改善效果和路面噪声的降低效果以更高的水准兼顾。
K＝T√D···(1)
其中，T：帘线的复捻捻数(次/10cm)
D：帘线的总纤度(dtex)
在此，若构成带束覆盖层8的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的捻系数K比1300小，则帘线的耐疲劳性下降，轮胎的耐久性下降，相反，若比1800大，则帘线模量下降，无法有效地降低中频路面噪声。优选的是，构成带束覆盖层8的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的总纤度处于1000dtex～3000dtex的范围，其复捻捻数处于20.0次/10cm～40.0次/10cm的范围。
实施例
制作了在轮胎尺寸是225/60R18、具备胎面部、一对胎侧部及一对胎圈部、并且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2层带束层、在带束层的外周侧配置有包含沿着轮胎周向而呈螺旋状地卷绕的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的带束覆盖层的充气子午线轮胎中，关于在带束覆盖层中使用的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线(1100dtex/2)，将100℃下的2.0cN/dtex负荷时的弹性模量、在预定的条件下(频率20Hz、应变±0.1％、初载荷300g、升温速度2℃/分钟)测定的tanδ的峰值、轮胎中的张力(Tce、Tsh)如表1及表2那样设定了的以往例1、比较例1～4及实施例1～5的轮胎。
关于这些试验轮胎，通过下述的评价方法评价了路面噪声、耐久性，将其结果在表1及表2中一并示出。
路面噪声：
将各试验轮胎向轮辋尺寸18×7J的车轮组装并作为排气量2500cc的乘用车的前后车轮而装配，将空气压设为230kPa，在驾驶席的窗户的内侧设置集音麦克风，测定了在由柏油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，以以往例1为基准，示出了相对于该基准的变化量(dB)。
耐久性：
将各试验轮胎向轮辋尺寸18×7J的车轮组装，在以内压230kPa封入了氧的状态下在保持为温度70℃及湿度95％的腔室内保管30天后，释放内部的氧，以内压230kPa填充空气。将这样被预处理后的试验轮胎向具备表面平滑的钢制的直径1707mm的转鼓的转鼓试验机装配，将周边温度控制为38±3℃，将初始速度设为120km/h，每隔0.5小时使速度增加10km/h，直到轮胎破坏为止继续试验，计测了其行驶距离。评价结果由以以往例1为100的指数表示。该指数值越大则意味着耐久性越优异。另外，调查了轮胎的故障形态，将是胎体层的卷起末端附近的破坏的情况以“A”示出，将是带束覆盖层的脱层故障的情况以“B”示出，将是其他故障的情况以“C”示出。
[表1]
Figure BDA0003226599520000101
[表2]
Figure BDA0003226599520000111
从表1及表2可知，实施例1～5的轮胎在与作为基准的以往例1的对比中，能够一边良好地维持耐久性一边有效地降低路面噪声。另一方面，比较例1、2的轮胎都是，由于构成带束覆盖层的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的2.0cN/dtex负荷时的弹性模量过高，所以虽然能够得到路面噪声的降低效果，但在带束覆盖层发生了脱层故障，耐久性恶化。比较例3的轮胎由于构成带束覆盖层的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的2.0cN/dtex负荷时的弹性模量过低，所以路面噪声的降低效果不充分。比较例4的轮胎由于构成带束覆盖层的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的在上述条件下测定的tanδ的峰值过高，所以在带束覆盖层发生了脱层故障，耐久性恶化。
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 带束覆盖层
10 主槽。

Claims (4)

1.一种充气子午线轮胎，具备在轮胎周向上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及配置于这些胎侧部的轮胎径向内侧的一对胎圈部，并且在所述一对胎圈部之间架设有胎体层，在所述胎面部处的所述胎体层的外周侧配置有多层带束层，在该带束层的外周侧配置有包含沿着轮胎周向而呈螺旋状地卷绕的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的带束覆盖层，其特征在于，
所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的100℃下的2.0cN/dtex负荷时的弹性模量处于3.5cN/(tex·％)～5.5cN/(tex·％)的范围，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的在频率20Hz、应变±0.1％、初载荷300g、升温速度2℃/分钟的条件下测定的tanδ的峰值为0.15以下。
2.根据权利要求1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，
所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的轮胎中的张力为0.9cN/dtex以上。
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，
所述胎面部的中央区域中的所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的轮胎中的张力Tce与所述胎面部的胎肩区域中的所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的轮胎中的张力Tsh之比Tce/Tsh满足1.0≤Tce/Tsh≤2.0的关系。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的充气子午线轮胎，其特征在于，
所述带束覆盖层具有1条聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线呈螺旋状地卷绕而得到的构造。
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