JP2004168118A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】ロードノイズ及び振動が低減されていることに加え、高速耐久性を大幅に向上させた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】一対のビード部と、一対のサイド部と、トレッド部と、前記各ビード部間にトロイド状に延在させたカーカスと、該カーカスのクラウン部でタイヤ径方向外側に配した少なくとも二枚のベルト層からなるベルトと、該ベルトのタイヤ径方向外側でベルトの全体及び／又は両端部を覆うように配置され、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列した補強素子のゴム引き層からなる少なくとも一層のベルト補強層とを備える空気入りタイヤにおいて、少なくとも一層の前記ベルト補強層を構成する補強素子が、総デシテックス数１０００〜６０００ｄｔｅｘのリヨセル繊維コードよりなることを特徴とする空気入りタイヤである。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも一層のベルト補強層を備える空気入りタイヤ、より詳しくは、少なくとも一層のベルト補強層の補強素子としてリヨセル繊維コードを用いた空気入りタイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、乗用車用ラジアルタイヤのベルトには、主としてタイヤの赤道面に対し或るコード角度に傾斜配列されたスチールコードを含有する少なくとも二枚のベルト層が、これらベルト層中のスチールコードが互いに交差するようにして用いられ、またタイヤ走行時の安定性及び快適性を確保するため、特に高速走行時におけるベルト層の剥離を防止して耐久性を向上させ、更にはロードノイズを低減させるために、該ベルトのタイヤ径方向外側にナイロンコード等の補強素子をゴム引きしてなるベルト補強層が配置されており、該ベルト補強層の構造としては、所謂キャップ・レイヤー構造等がある。
【０００３】
現在では、高速耐久性を向上させるために、ベルト補強層を採用することは一般的となっており、該ベルト補強層における補強素子の材質としては低発熱でコーティングゴムとの接着性が良好なナイロンが主として用いられている。しかし、車の性能向上と相まって、タイヤに対する市場の要求は益々高くなり、更なる高速耐久性の向上、並びにロードノイズ及び振動の低減が求められている。ここで、振動の原因としては、温度変化に伴う弾性率の変化に起因するフラットスポットが挙げられる。
【０００４】
これに対する改善策として、ナイロンに比べ高弾性で、ロードノイズの低減及びフラットスポットが原因となる振動の低減に効果があるポリエチレン−２，６−ナフタレート（ＰＥＮ）や芳香族ポリアミド（アラミド）等の何れかの材質よりなるコードを補強素子としてベルト補強層に適用しているが、コーティングゴムとの接着性がナイロンに比べ劣るため、高速耐久性の大幅な向上には至っていない（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−６６７０５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、ロードノイズ及び振動が低減されていることに加え、高速耐久性を大幅に向上させた空気入りタイヤを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、ベルト補強層を備えるタイヤにおいて、ナイロンコードに比べ高弾性で、コーティングゴムとの接着性が良好なリヨセル繊維コードを該ベルト補強層に適用することにより、タイヤのロードノイズ及びフラットスポットに起因する振動が低減し、更にはタイヤの高速耐久性が著しく向上することを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００８】
即ち、本発明の空気入りタイヤは、一対のビード部と、一対のサイド部と、トレッド部と、前記各ビード部間にトロイド状に延在させたカーカスと、該カーカスのクラウン部でタイヤ径方向外側に配した少なくとも二枚のベルト層からなるベルトと、該ベルトのタイヤ径方向外側でベルトの全体及び／又は両端部を覆うように配置され、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列した補強素子のゴム引き層からなる少なくとも一層のベルト補強層とを備える空気入りタイヤにおいて、少なくとも一層の前記ベルト補強層を構成する補強素子が、総デシテックス数１０００〜６０００ｄｔｅｘのリヨセル繊維コードよりなることを特徴とする。
【０００９】
本発明の空気入りタイヤの好適例においては、前記リヨセル繊維コードは、撚り本数が１〜３本、より好ましくは１〜２本であり、且つ撚り係数が０．２〜０．９、より好ましくは０．４〜０．６５である。
【００１０】
本発明の空気入りタイヤの他の好適例においては、前記リヨセル繊維コードは、（ｉ）レゾルシン・ホルムアルデヒド縮合物ラテックス（ＲＦＬ）液によるディップ処理、（ｉｉ）乾燥処理及び（ｉｉｉ）熱処理を順次施した後の１．４ｇ／ｄ荷重下の伸度が、常温（２４℃）下で１．０〜２．０％で、５０±５℃下で１．０〜２．０％で、１７０±５℃下で１．０〜２．０％である。
【００１１】
本発明の空気入りタイヤの他の好適例においては、前記ベルト補強層を構成する補強素子の打ち込み数が３０〜７０（本／５０ｍｍ）である。
【００１２】
本発明の空気入りタイヤの他の好適例においては、少なくとも一本の前記補強素子をゴム引きしてなり、前記ベルト補強層よりも幅が狭いリボン状シートをタイヤ周方向に螺旋巻回することによりベルト補強層を形成する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を詳細に説明する。本発明の空気入りタイヤは、一対のビード部と、一対のサイド部と、トレッド部と、前記各ビード部間にトロイド状に延在させたカーカスと、該カーカスのクラウン部でタイヤ径方向外側に配した少なくとも二枚のベルト層からなるベルトと、該ベルトのタイヤ径方向外側でベルトの全体及び／又は両端部を覆うように配置され、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列した補強素子のゴム引き層からなる少なくとも一層のベルト補強層とを備える。なお、本発明のタイヤにおいて、タイヤ内に充填する気体としては、通常の若しくは酸素分圧を変えた空気、又は窒素等の不活性なガスが挙げられる。
【００１４】
本発明のタイヤを構成するベルト補強層の少なくとも一層は、該ベルト補強層を構成する補強素子が、総デシテックス数１０００〜６０００ｄｔｅｘのリヨセル繊維コードよりなる。リヨセル繊維コードは、ナイロンコードに比べて高弾性なため、ロードノイズを低減することができる。また、リヨセル繊維は、２６０〜３００℃付近で着色分解するものの、２６０℃以下では弾性率が大きく低下すような軟化点を持たないため、温度変化に伴う弾性率の変化に起因するフラットスポットを低減することができる。更に、リヨセル繊維コードは、コーティングゴムとの接着性が良好なため、タイヤの高速耐久性を向上させることもできる。ここで、リヨセル繊維コードの総デシテックス数が１０００ｄｔｅｘ未満では、ベルトを充分補強するためにはベルト補強層の層数を増やす必要があり、結果としてタイヤの製造コストアップに繋がる。一方、リヨセル繊維コードの総デシテックス数が６０００ｄｔｅｘを超えると、ベルト補強層の一層当りの厚さが必要以上に増加してしまい、タイヤ重量の増加を招く。
【００１５】
本発明の空気入りタイヤのベルト補強層を構成する補強素子に用いるリヨセル繊維は、原料のセルロースから溶剤紡糸法によって得られるセルロース繊維であり、同じくセルロース繊維であるレーヨンと同様に、コーティングゴムとの接着性、特に高温での接着性が良好である。また、リヨセル繊維は、レーヨンと製造及び紡糸法が異なるため、配向度が高く且つ結晶化度も高いため高弾性であるという特徴を持つ。
【００１６】
同じセルロース繊維であるレーヨンは、高弾性でコーティングゴムとの接着性が良好であるが、配向度が低くミクロ的にセルロース分子鎖のパッキングが悪いため、或いは結晶化度が低いため、吸湿速度が速く、吸湿により強力が著しく低下する。そのため、レーヨンコードをベルト補強層に適用する場合、ベルト補強層が充分な設計強度を発揮できるようにするためには、製造時の湿度管理を厳格に行う必要があり、製造上の困難を伴う。これに対し、リヨセル繊維は、上述のようにレーヨンよりも配向度及び結晶化度が高いため、吸湿速度がレーヨンに比べて遅く、リヨセル繊維コードをベルト補強層に適用する場合、製造時の湿度管理が容易である。また、リヨセル繊維コードのモジュラスがレーヨンコードのモジュラスに比べて高いため、該リヨセル繊維コードを用いたベルト補強層は、レーヨンコードを用いたベルト補強層よりもベルトを補強する効果が高い。
【００１７】
上記リヨセル繊維の製法は、例えば、特公昭６０−２８８４８号公報、特表平１１−５０４９９５号公報に記載されているように、有機溶剤中に溶解されたセルロースと水等の非溶媒を含む溶液を、空気中又は非沈殿性媒体中に紡糸し、その際、紡糸口金から出た繊維形成溶液を送り出す速度より早い速度で引張って、３倍以上の延伸倍率で延伸した後に、非溶媒で処理することによって得ることができる。
【００１８】
上記リヨセル繊維コードは、撚り本数が１〜３本であるのが好ましく、１〜２本であるのが更に好ましい。リヨセル繊維コードの撚り本数が４本を超えると、コードを構成するフィラメントの強力利用率が下がり、総デシテックス数の割に弾性率が低くなるため、高弾性が求められるベルト補強層用コードとしては不適切な撚り構造となる。
【００１９】
また、上記リヨセル繊維コードは、撚り係数が０．２〜０．９であるのが好ましく、０．４〜０．６５であるのが更に好ましい。ここで撚り係数Ｒは、下記の式（Ｉ）から計算することができる。
Ｒ＝Ｎ×（０．１３９×Ｄ／ρ×１０／９）^１／２×１０^−３ ・・・ （Ｉ）
（式中、Ｎはコードの撚り数（回／１０ｃｍ）で；Ｄはコードの総表示デシテックス数で；ρはコードの比重を表す。）
【００２０】
リヨセル繊維コードの撚り係数が０．２未満では、リヨセル繊維コードとコーティングゴムとの接着性が低下し、０．９を超えると、伸びが増大して初期モジュラスが低下するため、ベルト補強層のタガ効果が低下する。一般に、低撚りになると、強力が大きくなり、伸度が小さくなり、疲労性が悪化する傾向がある。一方、高撚りになると、強力が小さくなり、伸度が大きくなり、疲労性が良好になる傾向がある。そのため、リヨセル原糸の強伸度特性の場合、ベルト補強層に求められる性能を最大限に引き出すには、撚り係数は上記の範囲がよい。
【００２１】
上記リヨセル繊維コードは、レゾルシン・ホルムアルデヒド縮合物ラテックス（ＲＦＬ）液によるディップ処理、乾燥処理及び熱処理を順次施した後、ゴム引きされてベルト補強層となる。該リヨセル繊維コードは、（ｉ）ＲＦＬ液によるディップ処理、（ｉｉ）１５０℃で６０秒間の乾燥処理及び（ｉｉｉ）１５０℃で１２０秒間の熱処理を順次施した後の１．４ｇ／ｄ荷重下の伸度が、常温（２４℃）下で１．０〜２．０％で、５０±５℃下で１．０〜２．０％で、１７０±５℃下で１．０〜２．０％であるのが好ましい。常温における１．４ｇ／ｄ荷重下での伸度が１．０％未満では、ゴムとの接着性が悪くなり耐久性が低下し、２．０％を超えるとベルトの振動に起因するロードノイズ低減効率が下がる。また、タイヤ走行時のベルト補強層の温度である５０±５℃における１．４ｇ／ｄ荷重下での伸度が１．０％未満では、ゴムとの接着性が悪くなり耐久性が低下し、２．０％を超えると、ロードノイズ及び振動を充分に低減できず、また、走行後、車を停止した時、接地部が変形し（フラットスポット）、再走行後、振動の原因となる。更に、生タイヤの加硫時のベルト補強層の温度である１７０±５℃における１．４ｇ／ｄ荷重下での伸度が１．０％未満では、加硫時にベルト補強層が充分に伸びず加硫成形が不良となり、タイヤ接地性が不均一でロードノイズ及び振動を充分に低減できず、２．０％を超えると高速耐久性が低下する。
【００２２】
本発明の空気入りタイヤのベルト補強層を構成する補強素子の打ち込み数は、３０〜７０（本／５０ｍｍ）であるのが好ましい。打ち込み数が３０（本／５０ｍｍ）未満では、ベルト補強層のベルト補強能が小さく、７０（本／５０ｍｍ）を超えると、タイヤの重量が増加する。
【００２３】
本発明のタイヤのベルト補強層は、少なくとも一本の補強素子をゴム引きしてなり、ベルト補強層よりも幅が狭いリボン状シートをタイヤ周方向に螺旋巻回することにより形成されるのが好ましい。高弾性なリヨセル繊維コードよりなる補強素子のゴム引きリボン状シートをタイヤ周方向に連続して螺旋状に巻回することにより、ベルト補強層のタイヤ周方向の張力剛性が向上し、ベルトのタガ効果が高まるため、タイヤ走行時に路面の凹凸による振動をトレッド面でひろいにくく、タイヤサイド部−リム−ホイールへと伝達されて車内に伝わる振動が減少し、ロードノイズも減少する。また、リボン状シートをタイヤ周方向に連続して螺旋巻回してベルト補強層を形成することにより、タイヤ周方向にジョイント部が生じず、均一にベルトを補強することができる。
【００２４】
本発明のタイヤは、ベルト補強層の総ての層を構成する補強素子が上述したリヨセル繊維コードよりなるのが好ましいが、ベルト補強層の少なくとも一層を構成する補強素子がリヨセル繊維コードであればよく、リヨセル繊維コードを用いないベルト補強層には、補強素子としてナイロンコード、アラミドコード、ＰＥＮコード等を用いることができる。
【００２５】
次に本発明のタイヤの実施態様を図面に基づき説明する。図１は、本発明の空気入りタイヤの一実施態様を示す断面図である。図１に示すタイヤは、一対のビード部１と、一対のサイド部２と、トレッド部３と、該ビード部１に埋設されたビードコア４間にトロイド状に延在させたカーカス５と、該カーカス５のクラウン部でタイヤ径方向外側に配した少なくとも二枚のベルト層からなるベルト６と、該ベルト６のタイヤ径方向外側でベルト６の全体を覆うように配置したベルト補強層７Ａと、該ベルト補強層７Ａのタイヤ径方向外側でベルト６の両端部を覆うように配置した一対のベルト補強層７Ｂとからなる。ここで、ベルト補強層７Ａ，７Ｂは、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列した補強素子のゴム引き層からなり、該補強素子が上述のリヨセル繊維コードからなる。図示例のベルト補強層７Ａ，７Ｂは、夫々一層であるが、二層以上であってもよい。
【００２６】
図２及び３は、本発明の空気入りタイヤの他の実施態様を示す断面図である。図２のタイヤには、ベルト６のタイヤ径方向外側でベルト６の全体を覆うようにベルト補強層７Ａのみが配置されている。一方、図３のタイヤには、ベルト６のタイヤ径方向外側でベルト６の両端部のみを覆うように一対のベルト補強層７Ｂが配置されている。図２のベルト補強層７Ａは一層で、図３のベルト補強層７Ｂは二層であるが、ベルト補強層７Ａ，７Ｂの層数はこれに限られるものではない。
【００２７】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、 本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【００２８】
サイズ１９５／６５Ｒ１４のタイヤを、加硫条件：１６７℃で１２分、ポストキュアインフレーション条件：内圧２５０ｋＰａで２３分の下で試作した。カーカスコードはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）で、ベルトは二枚のスチールベルト層からなり、タイヤ径方向内側のベルト層は幅１５０ｍｍで、タイヤ径方向外側のベルト層は幅１４０ｍｍである。これらスチールベルト層に用いたスチールコードは１×５×０．２３構造で、打ち込み数３４．０本／５ｃｍである。なお、タイヤ径方向内側のベルト層のコード角度はタイヤ周方向に対し左上がり２２°とし、タイヤ径方向外側のベルト層のコード角度はタイヤ周方向に対し右上がり２２°とした。
【００２９】
ベルト補強層は、図１に示す構造で、表１に示す材質の補強素子をゴム引きしてなるリボン状シートを、ベルトのタイヤ径方向外側に周方向に対し実質的に平行（０〜５°）になるように螺旋状（スパイラル状）に巻きつけて製造した。ベルトに隣接しベルトの全体を覆うベルト補強層７Ａを、ベルト端から夫々１ｃｍ外側に出る（即ち、ベルト補強層７Ａの幅はベルトの幅より２ｃｍ広い）ように配置し、更に該ベルト補強層７Ａのタイヤ径方向外側でベルトの両端部のみを覆うベルト補強層７Ｂを、ベルト補強層７Ａの端部からタイヤ幅方向内側に３ｃｍの幅で夫々配置した。なお、補強素子は、所定のデシテックス数の原糸を下撚りし、これを２本合わせ更に上撚りして作製した。このようにして試作したタイヤの夫々について、下記の方法で高速耐久性、ロードノイズ及びフラットスポットを測定した。結果を表１に示す。
【００３０】
（１）高速耐久性
試作タイヤをサイズ６Ｊ−１４のリムに組み付け、２００ｋＰａの内圧充填下、１５０ｋｍ／ｈの速度で３０分間走行させ、故障が無ければ速度を６ｋｍ／ｈづつ上げていき、故障発生時の速度を測定し、比較例１の故障発生速度を１００として指数表示する。指数値が大きくなるほど、耐久限界速度が高く高速耐久性に優れることを示す。
【００３１】
（２）ロードノイズ
試作タイヤを６Ｊ−１４のリムサイズのリムに組み付け２００ｋＰａの内圧を充填し、２０００ｃｃの排気量を有するセダンタイプの乗用車の４輪すべてに装着し、２名乗車してロードノイズ評価路のテストコースを６０ｋｍ／ｈの速度で走行させながら、運転席の背もたれの中央部分に取り付けた集音マイクを介して周波数：１００〜５００Ｈｚ及び３００〜５００Ｈｚの全音圧（デシベル）を測定し、該測定値からロードノイズを評価し、比較例１のロードノイズを１００として指数表示する。指数値が大きくなるほど、ロードノイズが小さく良好であることを示す。
【００３２】
（３）フラットスポット
試作タイヤを実車に装着し、一定時間走行させて十分高温となったタイヤに負荷をかけて完全に冷えるまで放置した後のタイヤの変形を、真円度の変化として測定することにより評価する。すなわち、負荷の前後における真円度をそれぞれ測定して、その差をフラットスポット量として求め、比較例１のフラットスポット量を１００として指数表示する。指数値が大きくなるほど、フラットスポット量が小さく良好であることを示す。
【００３３】
【表１】

【００３４】
高弾性なアラミドコードやＰＥＮコードをベルト補強層に用いた比較例２や３のタイヤは、比較例１に比べロードノイズ及びフラットスポットが低減しているものの、コーティングゴムとの接着性が劣るため、高速耐久性の改善効果が不充分であった。また、比較例４のタイヤは、接着性の高いレーヨンコードをベルト補強層に用いているため比較例２及び３よりも高速耐久性が優れるものの、フラットスポットの低減が不充分であった。
【００３５】
これに対し、ベルト補強層にリヨセル繊維コードを用いた実施例１のタイヤは、リヨセル繊維コードのコーティングゴムとの接着性が高いため高速耐久性が著しく向上し、更にリヨセル繊維コードが高弾性で且つ温度上昇による弾性率の低下が少ないためロードノイズ及びフラットスポットが低減し、タイヤの高速耐久性、ロードノイズ、フラットスポット性がバランス良く向上していた。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、一層以上のベルト補強層の補強素子に特定のリヨセル繊維コードを適用することにより、高速耐久性、ロードノイズ、フラットスポット性をバランス良く向上させた空気入りタイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空気入りタイヤの一実施態様を示す断面図である。
【図２】本発明の空気入りタイヤの他の実施態様を示す断面図である。
【図３】本発明の空気入りタイヤの他の実施態様を示す断面図である。
【符号の説明】
１ ビード部
２ サイド部
３ トレッド部
４ ビードコア
５ カーカス
６ ベルト
７Ａ，７Ｂ ベルト補強層

Claims (5)

1. 一対のビード部と、一対のサイド部と、トレッド部と、前記各ビード部間にトロイド状に延在させたカーカスと、該カーカスのクラウン部でタイヤ径方向外側に配した少なくとも二枚のベルト層からなるベルトと、該ベルトのタイヤ径方向外側でベルトの全体及び／又は両端部を覆うように配置され、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列した補強素子のゴム引き層からなる少なくとも一層のベルト補強層とを備える空気入りタイヤにおいて、
   少なくとも一層の前記ベルト補強層を構成する補強素子が、総デシテックス数１０００〜６０００ｄｔｅｘのリヨセル繊維コードよりなることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記リヨセル繊維コードは、撚り本数が１〜３本であり、且つ撚り係数が０．２〜０．９であることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記リヨセル繊維コードは、（ｉ）レゾルシン・ホルムアルデヒド縮合物ラテックス（ＲＦＬ）液によるディップ処理、（ｉｉ）乾燥処理及び（ｉｉｉ）熱処理を順次施した後の１．４ｇ／ｄ荷重下の伸度が、常温（２４℃）下で１．０〜２．０％で、５０±５℃下で１．０〜２．０％で、１７０±５℃下で１．０〜２．０％であることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記ベルト補強層を構成する補強素子の打ち込み数が３０〜７０（本／５０ｍｍ）であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の空気入りタイヤ。
5. 少なくとも一本の前記補強素子をゴム引きしてなり、前記ベルト補強層よりも幅が狭いリボン状シートをタイヤ周方向に螺旋巻回することによりベルト補強層を形成したことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の空気入りタイヤ。

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