JP2003527268A - 温度変動に対し安定した異方性の下層を有するトレッドバンドを具備する高性能タイヤ - Google Patents
温度変動に対し安定した異方性の下層を有するトレッドバンドを具備する高性能タイヤInfo
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Abstract
Description
般的には、高い運転速度を伴う用途のために意図されたタイヤ、といった高性能
タイヤに関する。
れるこれらのタイヤは、210Km/hや240Km/hを越える最大速度をそ
れぞれ提供するクラス「V」や「Z」に特に属するタイヤであり、これらのタイ
ヤにとって運転性能は疑いなく最も重要な特徴の1つである。
方向応力に対する反応とに関係する。
一方、横方向応力と遠心力とに対する反応はタイヤ構造に関係する。これらの理
由のために、HPとUHPタイヤが受ける力学系(the force systems)を補償
するように設計された構造が存在する。
円周方向に螺旋状に巻回された通常熱収縮可能なコード(例えばナイロン製のコ
ード)によって補強されたゴム層の存在を予見させる。
これが、コードが配置される層が「0°」層と呼ばれる理由である。次に、トレ
ッドバンドはこの層の上に装着される。
umitomoの名義である欧州特許EP592218から、一般に「キャップ
とベース」構造として知られるものによって、すなわち円周方向に交互に配設さ
れた2つの層から成る構造によって、トレッドバンドを形成することも知られて
おり、この場合、半径方向最内側の層は「ベース」または下層を形成し、一方、
他方の最外側の層は「キャップ」を形成し、道路上で回転するように意図される
層である。
めに、下層と、高いグリップを有する外側キャップであって、その弾性係数と下
層の弾性係数との間に予め規定された比率を有する外側キャップとを組み合わせ
ることを提案している。
タイヤに関して円周方向と横断方向にそれぞれ異なる弾性係数をもたせて異方性
の挙動を得るように、特別な方法で前記補強繊維を配向することを教示している
。
低いころがり抵抗を有するタイヤを得ることが可能である。
ドに代えて、特定の寸法と強度の繊維によって強化されたトレッド下層を設ける
ことによって、0°に配設されたナイロンコードから成る補強層を有するタイヤ
の特性と実質的に等価である特性を有するタイヤを製造することが知られている
。
リアミド)、ポリエステルまたはポリオレフィンのような材料から成り、これら
の材料は、タイヤ製造においてはそれらの使用についての関連技術は既知である
。
な説明が、参考として本出願に組み込まれている米国特許US4871004に
なされている。
ともに優れた構造的抵抗の達成を一般的に可能にするという事実にある。
点がある。
それらと組み合わせた繊維の使用は、今日なお完全には知られていない領域であ
り、したがって、タイヤの必要な特徴を得るために繊維の使用を最適化できるこ
とが重要である。
転時間にわたる性能の観点から、完全には満足されない。本発明は、異なる使用
状態において実質的に不変のままである構造上および運転上の特徴を有する高性
能タイヤを提供することによって、この問題を解決することを提案する。
ウンドの高モジュラスおよび/または硬度の特性が、上に示した高速においても
保証されなければならず、特に高速における長期使用による温度上昇によって悪
化してはならないということ、および、この目的が上述の繊維を用いて達成し得
るという本出願人の認識を出発点とする。
を有するトレッドバンドが付与され、その下層が23℃〜100℃において実質
的に安定している硬度および/または弾性値を有するタイヤを用いて問題を解決
し得ることを発見した。
起こし得る高い運転速度においても均一な性能を保証する。
るトレッド下層の硬度が、IRHD(国際ゴム硬度)スケールの5単位を越えて
変化せず、好ましくはこの変化は3単位、さらに良ければ1IRHD単位を越え
ないタイヤに関する。
00℃において10%を越えて変化せず、好ましくは変化が5%未満である動的
モジュラス(E’)を有する下層を有する。
ち円周方向の)剛性と走行方向に垂直方向の剛性との間に高い比率(4よりも大
きい)を有し、これは、トレッドバンド下層が異方性の挙動を有することを意味
する。
10phr、さらにより好ましくは6〜9phr(100重量部のゴムに対する
重量部)の範囲の繊維量によって補強されたコンパウンドを使用して得ることが
可能であり、前記硬化樹脂はレソルシノールおよびメチレンドナーをベースとす
ることが好ましい。
あり、一方、好ましいメチレンドナーはヘキサメトキシメチルメラミン(HMM
M)またはヘキサメチレンテトラミン(HMT)を含む。ただし、本出願人は、
他のメチレンドナーと他の種類の硬化樹脂が使用可能であることを確認した。
る、本発明の好ましいが非限定的な実施形態の詳細な説明からさらに明らかにな
るであろう。
の端部3aはそれぞれのコア4(一般にビードワイヤとして知られる)に結合さ
れ、コアの各々は、タイヤの内周縁に沿って画定されたビード5に組み込まれる
。ビードのコアまたはビードワイヤ4は、例えば金属ワイヤまたはコードを用い
て、当業者に既知の任意の方法で構成することが可能である。
るように意図される。
らは、ゴムシート内に埋設され、また層内に互いに平行に配設されて、隣接層の
ベルト層に関して交差している金属製のストランドまたはコードの網(meshwork
)によって従来形成される。
タイヤと共軸に螺旋状に巻回される。コード8の巻回角度は、通常、タイヤの正
中面m−mに関して小さく、また関連技術で一般に実行されているように(いわ
ゆる「ストリップ」または他の解決策を用いて)、前記コードもゴム層に組み込
まれる。
、より詳しくは、このトレッドバンドは下層11と外層12とによって形成され
た「キャップとベース」型であり、前記外層の上に、複数の割れ目(seams)と
ブロックとを画定する凹部と溝13を具備するトレッドパターンが、従来の方法
で形成される。
を有し、好ましくは、この厚さは1mmよりも大きく、さらにより好ましくは1
.5〜2mmである。
縁の近傍において(図1と図2に示した断面を参考にして)および/または中央
ゾーンにおいて、より大きいことが可能であることを指摘したい。
許さないように、溝13の厚さ(通常自動車タイヤで7〜8mm)と少なくとも
等しく、好ましくはそれよりも大きい厚さを有しなければならない。
例ではDu Pont de Nemour社製のKevlar(登録商標)か
ら製造されたアラミド繊維によって補強されることが好ましく、本実施例では、
これらの繊維は、約10μmに等しい直径Dと約200mの長さLとを有する主
幹部を有する構造を備え、この主幹部から小さな分枝または微細繊維が延在する
。
る)が天然ゴムの中に分散され、これによって、23%のKevlarと77%
の天然ゴムとから成る組成を有する、商標名Kevlartex(登録商標)の
下にDu Pont社から販売されている「マスタバッチ」を生みだす状態で、
材料が使用されている。
れによって、繊維と、下層11を製造するために使用されるエラストマーコンパ
ウンドとのより効率的な混合および配分が可能になるからである。
の商標名と簡単な化学的定義が示されている。
ASTMまたはISO)による合成エマルジョン重合ゴム(「スチレンブタジエ
ンゴム」)の型を表すか、あるいは数字付きの文字Nから成る略語によってAS
TM規格書のカーボンブラックの型を示している。
)、本例では、使用されたコンパウンドは39phrのKevlartex(登
録商標)を含み、したがって、このマスタバッチの組成を考慮すると、基本的に
39phrは、30phrの天然ゴム(NR)と9phrのアラミド繊維とに分
割されることを意味することを指摘したい。
Cyrez(登録商標)963はCYTEC社によって、またレノグランレソル
シノール(登録商標)80はRHEINCHEMIEによって販売されているこ
とをここに明示する。
ルおよびメチレンドナーをベースとする硬化樹脂(特にHMMM)が使用された
。
チレンテトラミン(HMT)を含むが、他のドナーも使用することができ、また
硬化樹脂は予め圧縮した形態もあり得る。
ン、エポキシド−ジカルボン酸をベースとする硬化樹脂、あるいはアルコールと
二酸とを反応させることによって得られる樹脂(アルキド樹脂)のような他の硬
化樹脂が使用可能である。
べき機械的性質(モジュラス、硬度等)に応じて最適化し得ると述べることがで
きる。
る樹脂が使用されるならば、0.5phrよりも大きな量の予め圧縮した樹脂を
使用することが好ましい。しかし、2成分系の場合、0.5phrよりも大きな
レソルシノールと、それとの比率が0.5〜3のメチレンドナー(HMMM型)
とを有することが好ましい。
押出し得るか、あるいは個別に形成し、次に前記外層と共に組み立てることが可
能であるが、同時押出成形は、限定された厚さの下層を得るために、また必要な
らば、それらのプロフィルを賦形する(shaping)ために好ましい。
るために一連の機械試験が行われた。これらの試験の結果は以下の表2に示され
ている。
験は、12mmの直径と25mmの高さを有する円筒状試験片で動的モジュラス
E’を測定することによって行われた。
かに広いストリップを巻くことによって形成され、これらのストリップは、その
内部の繊維の配向方向に切断された1mmの厚さのストリップをカレンダリング
することによって得られた。続いて前記ストリップを巻き上げることで、前記繊
維は試験片を形成する円筒に関して周方向に配置される。
れの方向に沿って、コンパウンドに組み込まれた繊維を配向する効果を生みだす
ことが指摘される。
期予備変形および0.033に等しい実際の動的変形を付与しながら、100H
zの周波数(正弦波状)によって実行される動的試験にさらされた。この後者の
変数は予備変形された試験片の長さに関する変形を表す。
カレンダリング方向(M1)およびカレンダリング方向に対して直交方向(M2
)の10%の伸び変形における負荷を含む。
片に引張りを受けさせることによって得られ、それらは、相互に垂直方向におけ
る、下層の強度の評価を提供する。表に示した比率M1/M2は、配向された繊
維の存在による下層の異方性の指数を構成する。
、すでに述べた欧州特許EP592218(Sumitomo Rubber
Industries)および特許CA1228282(Bridgeston
e)に対応するコンパウンドのサンプルについて実施された比較試験の結果をそ
れぞれ示している。
かに温度に関して安定している(熱安定性がある)ことが容易に理解できる。
0IRHD〜89IRHDの範囲)、より一般的には、硬度の変化は、上述の温
度範囲において5IRHDを越えてはならない。
よりも大きいことが好ましく、より詳しくは、この硬度は、100℃において好
ましくは80IRHDよりも大きくなければならず、さらにより好ましくは、1
00℃において85IRHDよりも大きくなければならない。
な変化を蒙らず、これに対し、このことは例2と3のコンパウンドには当てはま
らない。
くは、上述の温度範囲で5%である。
外層のそれよりも大きく、より詳しくは、このモジュラスは100℃において好
ましくは15MPaよりも大きく、さらにより好ましくは、前記温度において2
0MPaよりも大きくなければならない。
のすべてのタイヤの実質的な質的向上が、トレッドバンドの外層の特性と無関係
に得られることを認識した。
、より一般的には、この比率が3よりも大きくなければならないことを指摘し得
る。
と3に関する下層コンパウンドの組成について報告する。
タイヤと比較して驚くほど非常に優れた結果を達成し、これらの結果は、タイヤ
の特定の挙動のパラメータに関して−2a+2の範囲の値のスケールによる評価
を示している、次の表4に要約される。
リング)、グリップ、横安定性、車線変更に対する応答および性能不変性に関し
、この性能不変性の指数は、高速における、したがって温度上昇による性能レベ
ルを不変に保つタイヤの機能を指す。
40R17のタイヤを使用して実施された。
ことを確証し、タイヤは、実際に、考慮されたすべてのパラメータについて優れ
た結果を達成し、すべてのカテゴリの最高等級を獲得し、また唯一グリップを例
外に、実施例3のタイヤよりも著しく優れている。
ればならない。
係せず、トレッドの「キャップ」のコンパウンドに特に関係し、この場合、同一
のコンパウンドが本発明によるタイヤの外層、および例3によるタイヤの外層の
ために使用されているので、グリップに関するデータそれ自体は、予想し得るデ
ータと一致する。
イヤによって達成される優れた性能が、下層11と、下層を構成するコンパウン
ドとに帰されることが確証される。
態様も指摘することが重要であり、それはその優れた加工性である。
案した範囲を超える)は、前記コンパウンドの加工性に悪影響を及ぼして、下層
を有するトレッドの引き続く生産に問題を引き起こす可能性があることが確認さ
れた。
果をなくすことができたのであり、これによって、工業生産の観点から本発明を
非常に有利にする。
し得ることが明らかである。
ることを指摘しなければならない。例えば、名称Twaron(登録商標)で公
知のAkzo Nobel社によって販売されているアラミド繊維のような、他
のアラミド繊維を実際に使用し得る。また一般的に、本出願人は、他のポリアミ
ド、あるいはポリエステル、ポリオレフィン、ポリビニルアルコール、ナイロン
、ガラス等をベースとする繊維の使用が可能であることを確認した。
トレッド下層との間に通常の薄い接合シートを挿入し得る。
低いころがり抵抗を有するタイヤを得ることが可能である。 また、欧州特許出願EP904958は、キャップおよびベース構造を有する タイヤトレッドバンドを開示し、この例のゴムは、少なくとも2つのポリマから 成る海島(sea-island)交差部を有する短繊維によって補強されている。
Claims (30)
- 【請求項1】 少なくとも1つのカーカスプライ(3)が設けられたカーカ
スと、該カーカス上に円周方向に付与される、補強コードから構成される2つ以
上の層(7)が存在するベルトであって、かかる補強コードは、層内で互いに平
行であり、隣接層の補強コードに関して交差している、ベルトと、該ベルトに付
与された円周方向に配向される補強コードから構成される半径方向外層(8)と
、下層(11)と外層(12)とを備えるトレッドバンド(10)と、を具備す
る高性能タイヤにおいて、前記下層(11)が、23℃〜100℃の温度範囲で
実質的に変化しないままである硬度を有することを特徴とするタイヤ。 - 【請求項2】 前記下層(11)の硬度が、23℃〜100℃の温度範囲で
5IRHDよりも大きく変化しない、請求項1に記載のタイヤ。 - 【請求項3】 前記下層(11)の硬度が、23℃〜100℃の温度範囲で
1IRHDよりも大きく変化しない、請求項2に記載のタイヤ。 - 【請求項4】 前記下層(11)の硬度が、100℃において80IRHD
よりも大きい、請求項1に記載のタイヤ。 - 【請求項5】 前記下層(11)の硬度が、100℃において85IRHD
よりも大きい、請求項4に記載のタイヤ。 - 【請求項6】 少なくとも1つのカーカスプライ(3)が設けられたカーカ
スと、カーカス上に円周方向に付与される、補強コードから構成される2つ以上
の層(7)が存在するベルトであって、かかる補強コードは、層内で互いに平行
であり、隣接層の補強コードに関して交差している、ベルトと、該ベルトに付与
された円周方向に配向される補強コードから構成される半径方向外層(8)と、
下層(11)と外層(12)とを備えるトレッドバンド(10)と、を具備する
高性能タイヤにおいて、前記下層(11)が、70℃〜100℃の温度範囲で実
質的に変化しない弾性率(E’)を有することを特徴とするタイヤ。 - 【請求項7】 前記下層(11)の弾性率(E’)が、70℃〜100℃の
温度範囲で10%よりも大きく変化しない、請求項6に記載のタイヤ。 - 【請求項8】 前記下層(11)の弾性率が、70℃〜100℃の温度範囲
で5%よりも大きく変化しない、請求項7に記載のタイヤ。 - 【請求項9】 前記下層(11)の弾性率(E’)が、100℃において1
5Mpaよりも大きい、請求項6に記載のタイヤ。 - 【請求項10】 前記下層(11)の弾性率(E’)が、100℃において
20Mpaよりも大きい、請求項9に記載のタイヤ。 - 【請求項11】 少なくとも1つのカーカスプライ(3)が設けられたカー
カスと、カーカス上に円周方向に付与される、補強コードから構成される2つ以
上の層(7)が存在するベルトであって、かかる補強コードは、層内で互いに平
行であり、隣接層の補強コードに関して交差している、ベルトと、該ベルトに付
与された円周方向に配向される補強コードから構成される半径方向外層(8)と
、下層(11)と外層(12)とを備えるトレッドバンド(10)と、を具備す
る高性能タイヤにおいて、前記下層(11)が、補強繊維と硬化樹脂とを含むエ
ラストマーコンパウンドから製造されることを特徴とするタイヤ。 - 【請求項12】 前記下層(11)が、円周方向の10%の伸び負荷と横断
方向の10%の伸び負荷との間に3よりも大きな比率を有する、請求項11に記
載のタイヤ。 - 【請求項13】 前記硬化樹脂が、レソルシノールメチレンドナー、エポキ
シドジカルボン酸、エポキシドジアミン、エポキシドポリオール、アルコール二
酸の群のうち、1つ以上の中から選択された成分をベースとする、請求項11に
記載のタイヤ。 - 【請求項14】 前記メチレンドナーがヘキサメトキシメチレンメラミン(
HMMM)またはヘキサメチレンテトラミン(HMT)である、請求項13に記
載のタイヤ。 - 【請求項15】 前記下層(11)が、0.5phrよりも多い量の予め圧
縮された形態のレソルシノールおよびメチレンドナーをベースとする硬化樹脂を
含む、請求項11に記載のタイヤ。 - 【請求項16】 前記下層(11)のコンパウンドが、0.5phrよりも
多いレソルシノールの量と、0.5〜3phrのレソルシノールの比率に対応す
るメチレンドナーの量とを有する、2成分の形態のレソルシノールおよびメチレ
ンドナーをベースとする硬化樹脂を含む、請求項11に記載のタイヤ。 - 【請求項17】 前記補強繊維が、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフ
ィン、炭素繊維、ガラス繊維およびポリビニルアルコールから選択される、請求
項11に記載のタイヤ。 - 【請求項18】 前記補強繊維がアラミド繊維である、請求項17に記載の
タイヤ。 - 【請求項19】 前記下層(11)のコンパウンドが、3〜10phrの範
囲のアラミド繊維の量を含む、請求項18に記載のタイヤ。 - 【請求項20】 前記下層(11)のコンパウンドが、6〜9phrの範囲
のアラミド繊維の量を含む、請求項19に記載のタイヤ。 - 【請求項21】 前記下層(11)が、1mmよりも大きな厚さを有する、
請求項11に記載のタイヤ。 - 【請求項22】 前記下層(11)が、1.5〜2mmの範囲の厚さを有す
る、請求項21に記載のタイヤ。 - 【請求項23】 前記下層(11)の厚さが変化する、請求項11に記載の
タイヤ。 - 【請求項24】 少なくとも1つのカーカスプライ(3)が設けられたカー
カスと、カーカス上に円周方向に付与される、補強コードから構成される2つ以
上の層(7)が存在するベルトであって、かかる補強コードは、層内で互いに平
行であり、隣接層の補強コードに関して交差している、ベルトと、該ベルトに付
与された円周方向に配向される補強コードから構成される半径方向外層(8)と
、下層(11)と外層(12)とを備えるトレッドバンド(10)と、を具備す
る高性能タイヤにおいて、前記下層(11)が、70℃〜100℃において実質
的に変化しないままである硬度および弾性率(E’)を有することを特徴とする
タイヤ。 - 【請求項25】 少なくとも1つのカーカスプライ(3)が設けられたカー
カスと、カーカス上に円周方向に付与される、補強コードから構成される2つ以
上の層(7)が存在するベルトであって、かかる補強コードは、層内で互いに平
行であり、隣接層の補強コードに関して交差している、ベルトと、該ベルトに付
与された円周方向に配向される補強コードから構成される半径方向外層(8)と
が存在する高性能タイヤの高速における挙動を改良するための方法であって、 外層(12)と下層(11)とが設けられたトレッドバンドを半径方向外層(
8)の周辺に装着するステップを含む方法において、 前記下層(11)のために熱安定性のコンパウンドを使用することを特徴とす
る方法。 - 【請求項26】 前記コンパウンドの熱安定性が、補強繊維と硬化樹脂とを
使用することによって達成される、請求項25に記載の方法。 - 【請求項27】 前記熱安定性のコンパウンドが、70℃〜100℃の温度
範囲で実質的に変化しないままである弾性率(E’)を有する、請求項25に記
載の方法。 - 【請求項28】 前記熱安定性のコンパウンドが、23℃〜100℃の温度
範囲で実質的に変化しないままである硬度を有する、請求項25に記載の方法。 - 【請求項29】 前記トレッドバンド(10)が、外層(12)と下層(1
1)との同時押出成形によって獲得される、請求項25に記載の方法。 - 【請求項30】 前記下層(11)がカレンダリングによって獲得される、
請求項25に記載の方法。
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