JP2007137208A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】レーヨン繊維コードを使用した場合と比べ、同等レベル又はそれを超えるほどに優れた操縦安定性と良好な耐久性を有する空気入りタイヤをポリオレフィンケトン繊維コードを用いて実現すること。
【解決手段】式（ａ）で表されるポリオレフィンケトン繊維からなり乾熱１５０℃における熱収縮応力が０．１９ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、かつ、下撚り係数Ｎ₁ と上撚り係数Ｎ₂ の比率Ｒ（＝Ｎ₂ ／Ｎ₁ ）が１．２０≦Ｒ≦１．７０であり、上撚り係数Ｎ₂ が１６００以上２３００以下である撚りコードを含むカーカス層を１プライ以上有する空気入りタイヤ。
−（ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −ＣＯ）ｎ−（Ｒ−ＣＯ−）ｍ− …式（ａ）
ここで、式（ａ）中、ｎとｍの関係は記式（ｂ）で表されるものであり、またＲは炭素数が３以上のアルキレン基である。
１．０５≧（ｎ＋ｍ）／ｎ≧１．００ …式（ｂ）
【選択図】図１

Description

本発明は空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、カーカス層を形成するカーカスコードとしてポリオレフィンケトン繊維コードを使用していながら、レーヨン繊維コードを使用した場合と同等かもしくはそれを超えるレベルの良好な耐久性と良好な操縦安定性を実現することのできる新規な空気入りタイヤに関する。

従来、空気入りタイヤを形成するカーカスコードとして、コード強力を維持して剛性を確保しつつ耐疲労性を改善するために、コードの下撚り数と上撚り数を相違させることが行われており、具体的には、下撚り数を小さく設定して、上撚り数を下撚り数よりも多くすることが行われていた。

例えば、そのような技術思想になる提案として、ポリオレフィンケトン繊維からなり、下撚りと上撚りのそれぞれを特定の範囲に規定することで、強度と耐疲労性を高度にバランスさせたというゴム補強用コードが提案されており（特許文献１）、具体的には、例えば、その実施例中に示されているように、上撚り数３９回／１０ｃｍに対し、下撚り数１３〜３７回／１０ｃｍとしたポリオレフィンケトン繊維コードの例が開示されている。

しかし、この提案の場合、下撚り数を小さくすることにより、同じ繊維糸（原料糸）を使用する場合でも、撚りコードとしてのコード径が小さくなり、つまり、細くなり、その結果、単位カーカス幅当たりに同一本数のコード打込みをするとコードとコードの間の間隔がより大きくなり、そして、更にその結果として、例えば、ほぼ同一のレーヨン繊維撚りコードを使用した場合と同等か、それを超えるほどに良好な操縦安定性を確保することがむずかしくなる。すなわち、コードが細くなり、コードとコードの間隔が大きくなると、カーカス層でのゴム使用量が増え、このゴム使用量が増えるとハンドリングの応答性が悪くなることにつながり、良好な操縦安定性が確保できないという問題があった。

また、カーカス層を、繊維コードで補強されたラジアルプライの少なくとも２枚から構成し、外側プライと内側プライのそれぞれにおける撚り係数を特定の範囲内にすることにより、特に、ランフラット走行時における強度と耐疲労性をバランスさせるという提案がされている（特許文献２）。

しかし、この提案は、特に、ランフラット時における強度と耐疲労性に着目して、外側プライと内側プライの各コードの構造差に関する提案にすぎず、本発明で問題視する通常の走行時の耐久性と操縦安定性に注目して、かつまた、単一体としてのカーカスコードにおける上撚り・下撚り構造に関するものではなかった。
特開２００４−３０８０２４号公報 特開２００１−６３３０８号公報

本発明の目的は、上述したような点に鑑み、レーヨン繊維コードを使用した場合と比べても、同等レベルないしはそれを超えるほどに優れた操縦安定性と良好な耐久性を有する空気入りタイヤを、ポリオレフィンケトン繊維コードを用いた空気入りタイヤにおいて提供せんとするものである。

上述した目的を達成する本発明の空気入りタイヤは、以下の（１）の構成からなるものである。
（１）下記式（ａ）で表されるポリオレフィンケトン繊維からなるとともに、乾熱１５０℃における熱収縮応力値が０．１９ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であって、かつ、下撚り係数Ｎ₁ と上撚り係数Ｎ₂ の比率Ｒ（＝Ｎ₂ ／Ｎ₁ ）が１．２０≦Ｒ≦１．７０であり、上撚り係数Ｎ₂ が１６００以上２３００以下である撚りコードを含むカーカス層を１プライ以上有することを特徴とする空気入りタイヤ。
−（ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −ＣＯ）ｎ−（Ｒ−ＣＯ−）ｍ− …………式（ａ）

ここで、式（ａ）中、ｎとｍの関係は、下記式（ｂ）で表されるものであり、また、Ｒは炭素数が３以上のアルキレン基である。
１．０５≧（ｎ＋ｍ）／ｎ≧１．００ …………式（ｂ）
また、
Ｎ₁ ＝Ｔ₁ ×√（Ｄ₁ ／１．１１１）
Ｎ₂ ＝Ｔ₂ ×√（Ｄ₂ ／１．１１１）
ここで、Ｎ₁ ：下撚り係数、
Ｎ₂ ：上撚り係数、
Ｄ₁ ：下撚り糸の表示デシテックス数、
Ｄ₂ ：上撚り糸の表示デシテックス数、
Ｔ₁ ：下撚り糸の下撚り数（回／１０ｃｍ）、
Ｔ₂ ：上撚り糸の上撚り数（回／１０ｃｍ）、

請求項１にかかる本発明によれば、ポリオレフィンケトン繊維コードを用いた空気入りタイヤにおいて、レーヨン繊維コードを使用した場合と比べて、同等レベルないしはそれを超えるほどに優れた操縦安定性と良好な耐久性を有する空気入りタイヤを提供することができる。

以下、更に詳しく本発明の空気入りタイヤについて、説明する。
本発明の空気入りタイヤは、まず、下記式（ａ）で表されるポリオレフィンケトン繊維からなることが重要である。

すなわち、ポリオレフィンケトン繊維は、例えば、特開平１−１２４６１７号公報、特開平２−１１２４１３号公報、米国特許第５１９４２１０号明細書、特開平９−３２４３７７号公報、特開２００１−１１５００７号公報、あるいは特開２００１−１３１８２５号公報などで開示された溶融紡糸や湿式紡糸によって得ることができるが、特に、本発明では、下記（ａ）式で表される構造を有するポリオレフィンケトン繊維を用いることが重要である。
−（ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −ＣＯ）ｎ−（Ｒ−ＣＯ−）ｍ− …………式（ａ）

ここで、式（ａ）中、ｎとｍの関係は、下記式（ｂ）で表されるものであり、また、Ｒは、炭素数が３以上のアルキレン基である。
１．０５≧（ｎ＋ｍ）／ｎ≧１．００ …………式（ｂ）

該ポリオレフィンケトン繊維の、ｍの分率（エチレン以外のアルキレンユニット）が増えると、タイヤの走行成長が大きくなり、耐久性が著しく低下することになり好ましくない。これは、紡糸された繊維の結晶構造がｍユニットの増加により変化し、分子鎖間の二次結合力が低下するためと考えられるものである。

ここで、より好ましくは、ｍ＝０である実質的にエチレンと一酸化炭素だけからなる交互共重合ポリマーを用いるのがよく、このようなポリオレフィンケトン繊維を製造するには、湿式紡糸法によるのが好適である。

さらに、本発明において用いられるポリオレフィンケトン繊維の撚りコードは、乾熱１５０℃における熱収縮応力値が０．１９ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが重要である。

乾熱１５０℃における熱収縮応力値を基準のパラメータとするのは、加硫後、タイヤをモールドから取り出した後、直ちに行われる所定の空気圧をかけるポストキュアインフレーション（ＰＣＩ）工程においては、タイヤ温度が１５０℃以上から徐々に放冷されるため、該過程で発生する熱収縮応力値によりタイヤ寸法が変化することとなるからであり、乾熱１５０℃における熱収縮応力値を一つの基準とすることが該寸法変化のレベルを左右する点で有意義だからである。

すなわち、上述した熱収縮応力特性を有するポリオレフィンケトン繊維をカーカスコードに使用すれば、タイヤ加硫工程で発生する熱収縮応力が、例えば従来のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維よりも高いために（一般に、ＰＥＴでは、０．０７〜０．１８ｃＮ／ｄｔｅｘ）、加硫後、タイヤをモールドから取り出した後に行われる所定の空気圧をかけるポストキュアインフレーション（ＰＣＩ）工程においての寸法変化がより少なくなり、所望の特性を有する空気入りタイヤを期待性能にそって精度良く製造することが可能となるのである。

特に、乾熱１５０℃における熱収縮応力値は、好ましい範囲が、０．１９ｃＮ／ｄｔｅｘ以上０．８１ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であり、さらに最も好ましくは、０．１９ｃＮ／ｄｔｅｘ以上０．６９ｃＮ／ｄｔｅｘ以下である。

本発明において、ポリオレフィンケトン繊維からなるカーカス撚りコードは、ポリオレフィンケトン繊維１００％からなる１１００〜２２００ｄｔｅｘなどのマルチフィラメント糸条の複数本が撚り合わされて形成されていることが重要であり、本発明では、さらに、その際に下撚りと上撚りの構造を以下のようにすることが重要である。

すなわち、下撚り係数Ｎ₁ と上撚り係数Ｎ₂ の比率Ｒ（＝Ｎ₂ ／Ｎ₁ ）を、１．２０≦Ｒ≦１．７０であるようにすること、かつ、上撚り係数Ｎ₂ は１６００以上２３００以下の領域内にあることである。

本発明の上述した下撚りと上撚りの構造によれば、技術思想を図で説明すると、図１は、本発明の技術思想を説明する概略モデル図であり、図１の（ａ）は、従来技術の技術思想として下撚り糸４の撚り数を減少させて、かつ該下撚り糸４を２本撚合わせてカーカス撚りコード３を形成した場合に、下撚り糸の径が小さくなり、その結果、カーカス撚りコード３の径が小さくなり、該撚りコード３間の間隔Ｗ₁ が大きなものになることを示している。２はカーカスゴム部である。それに対して、本発明では、図１の（ｂ）にモデルを示したように、下撚り係数Ｎ₁ が上撚り係数Ｎ₂ よりも特定の比率で小さいために、同じポリオレフィンケトンマルチフィラメント糸条を使用した場合でも、該撚りコード３間の間隔はＷ₂ に示したように小さくなる。したがって、カーカス層におけるゴム使用量が少なくて済み、このことは良好なハンドリングの応答性を実現し操縦安定性を良好なものとすることができるのである。

上記のような観点から、比率Ｒ（＝Ｎ₂ ／Ｎ₁ ）が１．２０未満である場合には、良好な操縦安定性が得られるがコード使用量が多くなり価格面で好ましくなく、また、１．７０よりも大きい場合には、コード／コード間のゴム量が多くなりコードの弾性率を活用できず、良好な操縦安定性を得ることが難しくなり好ましくないのである。

上撚り係数Ｎ₂ は、１６００よりも小さい場合には、カーカス撚りコードとしての基本性能を発揮することが難しく、一方、２３００よりも大きい場合には、低荷重時の弾性率が小さくなることや、また、撚糸プロセスの生産性やコストの点からも望ましくない。なお、この上撚り係数Ｎ₂ の１６００以上２３００以下は、１６７０デシテックスのポリオレフィンケトン繊維糸条の２本合撚糸（双糸）で上撚り数でいうと、約２９．２回／１０ｃｍ（Ｎ₂ が１６００のとき）以上約４１．９回／１０ｃｍ（Ｎ₂ が２３００のとき）以下に相当するものである。

本発明の空気入りタイヤは、以上に説明したポリオレフィンケトン繊維のカーカスコードを含むカーカス層を１プライ以上有して構成されるものである。

ポリオレフィンケトンマルチフィラメント糸条を構成する単繊維の太さ（単繊維繊度）は、特に限定されるものではないが、本発明者らの各種知見によれば、好ましくは０．５〜７ｄｔｅｘ、より好ましくは１〜４．５ｄｔｅｘの範囲内とするのがよい。

単繊維繊度が０．５ｄｔｅｘ未満のときは、製糸工程や撚糸工程、製織工程などの原料繊維段階で毛羽立ちを多発する場合があり、コード強力の低下を招くので一般的には避けるべきである。また、７ｄｔｅｘを超える場合には、ポリオレフィンケトン繊維は一般的には湿式紡糸法により製造されるが、繊維表面のスキンコア構造が顕著なものとなって製造され、フィブリル化を起こしやすい構造となり、これも撚りコードの強力低下を招くので一般的には避けるべきである。

乾熱１５０℃における熱収縮応力値が０．１９ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であるポリオレフィンケトン繊維は、該繊維を形成した後に、該ポリオレフィンケトン繊維糸条に対して適宜の熱処理を施すことにより得ることができるが、本発明においては、タイヤ製造プロセス（カーカス製造プロセス）に組込むことができ、特に限定されるものではないが、例えば、以下の熱処理を行うことなどにより得ることが好ましいものである。なお、該熱収縮応力値の上限は、おのずと限界があるが、本発明者等の知見によれば、好ましい上限は前述のとおりに０．８１ｃＮ／ｄｔｅｘ付近までであり、これも以下に記載するような熱処理条件の組合せ等により得ることができるものである。

すなわち、ポリオレフィンケトン繊維からなる撚りコードをカーカス層に形成するためには、予め、カーカスを構成する他材料であるゴムとの接着性を向上させるために接着剤としてのＲＦＬ（レゾルシン−ホルマリン−ラテックス）液を付与する工程が一般に設けられるが、該ＲＦＬ液にポリオレフィンケトン繊維からなる撚りコードを該ＲＦＬ液に浸漬して付着させた後、該ＲＦＬ液の乾燥と定着のために行う緊張熱処理の条件を特別なものにして行うことにより、乾熱１５０℃における熱収縮応力値が０．１９ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であるポリケトン繊維とすることができる。

具体的には、例えば、緊張熱処理を、熱固定ゾーン（ヒートセット・ゾーン）と定着ゾーン（ノルマライジング・ゾーン）の２つのゾーンに分けて行い、特に、熱固定ゾーンを１９０℃〜２６０℃×６０秒〜１８０秒下でかつコードにかける張力を０．２０ｃＮ／ｄｔｅｘ〜１．５０ｃＮ／ｄｔｅｘの条件範囲で行い、定着ゾーンを１９０℃〜２６０℃×６０秒〜１８０秒下でかつコードにかける張力を０．０１５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の条件下で行うことが重要である。特に、好ましくは、熱固定ゾーン（ヒートセット・ゾーン）および定着ゾーン（ノルマライジング・ゾーン）の処理温度を２００〜２４０℃として６０〜１６０秒間熱処理することが好ましい。

これら緊張熱処理の条件に関して、上記の範囲の熱固定ゾーンの張力は、特に、定着ゾーンの張力よりも高くなるようにして緊張熱処理を行うことが肝要なものである。

なお、レゾルシン・フォルマリン・ラテックスの付着量（有効固形成分の付着量）については、７重量％以下（対カーカス層重量）であることが好ましく、特に該付着量が、３．０重量％以上、６．０重量％以下であることが好ましい。

以下、実施例に基づいて本発明の空気入りタイヤコードの具体的構成・効果について説明する。なお、乾熱１５０℃における熱収縮応力、耐久性および操縦安定性は、以下のようにして測定、判定などしたものである。

（１）乾熱１５０℃における熱収縮応力：
繊維コードを２５０ｍｍ間隔のチャックに取付け、（表示デシテックス数×０．４５）ｍＮの荷重を掛けた状態でのサンプル長さ（チャック間）を試長とした。

該試長を維持したまま、下記昇温パターンにて昇温し、１５０℃での発生熱収縮応力を測定した。測定は、ｎ数を２として行いその平均値をとった。

昇温パターン
・室温から１分間で４０℃へ昇温させ１分間保持する。
・その後、昇温速度５℃／ｍｉｎで２５０℃まで昇温させた。

（２）耐久性：
各実施例、比較例で製造したタイヤを用い、室内荷重耐久評価を行った。レーヨンタイヤコードを使用した比較例１の耐久性を基準（１００）として評価を行い、各実施例、比較例について判定した。この値が大きいほど優れているものである。

（３）操縦安定性：
排気量３．０リッターのスポーツカーに、各実施例、比較例で製造したタイヤを装着し、大人４人乗車相当の状態を形成し実際に試験コースを走行して操縦安定性についてのフィーリング評価を行った。レーヨンタイヤコードを使用した比較例１の操縦安定感を基準（１００）として評価を行い、各実施例、比較例について判定した。この値が大きいほど優れているものである。

実施例１〜５、比較例１〜８
タイヤサイズを２２５／４５ＺＲ１７とした空気入りタイヤを、表１に詳細を示したように糸種、１５０℃熱収縮応力値、下撚り条件および上撚り条件等を変えた各繊維コードをカーカス層に用いて作成して、上述の耐久性および操縦安定性について評価した。

実施例１〜５と比較例２〜８は、糸条繊度１６７０ｄｔｅｘのマルチフィラメント糸条２本を撚り合わせて双糸にしてカーカス撚りコードとしたものである。

比較例１は、１８４０ｄｔｅｘのレーヨン繊維糸条２本を撚り合わせて双糸にしてカーカス撚りコードとしたものである。

比較例３はアラミド繊維コードを用いたもので、比較例１と比較例３以外は、すべてポリオレフィンケトン繊維（表１で、ＰＯＫ繊維と表記）コードを用いたものである。

ポリオレフィンケトン繊維糸条などの乾熱１５０℃における熱収縮応力は、各種相違させるために、ＲＦＬ（レゾルシン−ホルマリン−ラテックス）液の浸漬付着処理の後に行った緊張熱処理条件として、それぞれ、熱固定ゾーン（ヒートセット・ゾーン）と定着ゾーン（ノルマライジング・ゾーン）の条件を適宜に組合せ変更して行った。その詳細（処理時の糸条張力×温度×時間）は、それぞれ表２に示した通りである。

なお、各実施例、比較例において、レゾルシン−ホルマリン−ラテックスの付着量は、約５重量％（対カーカスコード重量）とした。

これら各実施例、比較例からわかるように、本発明の空気入りタイヤによれば、高強度、高弾性率という特質を有するポリオレフィンケトン繊維を使用して、走行耐久性については従来のレーヨン繊維コードを使用したものと同等かないしはそれ以上を維持しつつ、操縦安定性を向上させることのできる空気入りタイヤが実現されているものである。

図１は、カーカス層におけるカーカスコードの状態を説明する概略断面モデル図であり、図１の（ａ）は、下撚り糸の撚り数が少ない場合のカーカス層の断面をモデル的に示し、図１の（ｂ）は、下撚り糸の撚り数が多い場合のカーカス層の断面をモデル的に示したものである。

符号の説明

１：カーカス層
２：カーカスゴム部
３：カーカス撚りコード
４：下撚り糸
Ｗ₁ 、Ｗ₂ ：カーカス撚りコード間の間隔

Claims (1)

1. 下記式（ａ）で表されるポリオレフィンケトン繊維からなるとともに、乾熱１５０℃における熱収縮応力値が０．１９ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であって、かつ、下撚り係数Ｎ₁ と上撚り係数Ｎ₂ の比率Ｒ（＝Ｎ₂ ／Ｎ₁ ）が１．２０≦Ｒ≦１．７０であり、上撚り係数Ｎ₂ が１６００以上２３００以下である撚りコードを含むカーカス層を１プライ以上有することを特徴とする空気入りタイヤ。
   −（ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −ＣＯ）ｎ−（Ｒ−ＣＯ−）ｍ− …………式（ａ）
   ここで、式（ａ）中、ｎとｍの関係は下記式（ｂ）で表されるものであり、また、Ｒは炭素数が３以上のアルキレン基である。
   １．０５≧（ｎ＋ｍ）／ｎ≧１．００ …………式（ｂ）
   また、
   Ｎ₁ ＝Ｔ₁ ×√（Ｄ₁ ／１．１１１）
   Ｎ₂ ＝Ｔ₂ ×√（Ｄ₂ ／１．１１１）
   ここで、Ｎ₁ ：下撚り係数、
   Ｎ₂ ：上撚り係数、
   Ｄ₁ ：下撚り糸の表示デシテックス数、
   Ｄ₂ ：上撚り糸の表示デシテックス数、
   Ｔ₁ ：下撚り糸の下撚り数（回／１０ｃｍ）、
   Ｔ₂ ：上撚り糸の上撚り数（回／１０ｃｍ）、

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