JP2007153175A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程における厳格な湿度や温度管理を不要とし、かつ高速耐久性や高速操縦安定性を向上させる。
【解決手段】カーカス６は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して７０〜９０°の角度で配列したカーカスプライ６Ａからなり、かつ前記カーカスコードに、精製セルロース繊維コードを用いるとともに、該精製セルロース繊維コードを温度１２０℃にて２時間乾燥させた乾燥状態における精製セルロース繊維コードの破断強度Ｓ１を３．５ｇｆ／ｄｔｅｘ以上とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、カーカスコード、及び／又はバンドコードに、破断強度を３．５ｇｆ／ｄｔｅｘ以上とした精製セルロース繊維コードを用いた空気入りタイヤに関する。

乗用車用などの空気入りタイヤにおいては、タイヤの骨格をなすカーカスコードとして、軽量かつ乗心地に優れるナイロン、ポリエステル、レーヨンなどの有機繊維コードを用いるのが主流となっている。中でもレーヨンは引張弾性、熱寸法安定性などに優れた材料であるため、特に高速走行性能が要求されるタイヤにおいては、このレーヨンをカーカスコードに使用する場合が多い。

他方、空気入りタイヤでは、カーカスの半径方向外側に配されるベルト層への拘束力を高め、高速耐久性や高速操縦安定性を改善するために、バンドコードをタイヤ周方向に対して５°以下の角度で螺旋状に巻回したバンドプライからなるバンド層を形成する場合があり、このバンドコードには、従来、ナイロンが広く使用されている。しかしナイロンコードでは伸度が大きいため、タガ効果が充分とはいえず、又ナイロンコードは、熱収縮率が高く連続高速走行した場合の性能低下も懸念される。従ってバンドコードにおいても同様に、高速走行性能が要求されるタイヤにおいては、レーヨンコードを採用することが望まれる。

しかし、再生セルロース繊維である前記レーヨンは、熱寸法安定性に優れる反面、湿度による強度低下や、伸度特性の変化が大きい。そのため、製造工程において厳格な湿度や温度管理が必要でありコストの大幅な上昇を招く。又完全な湿度や温度管理が困難であり、コードとゴムとの接着力低下、強度低下、及び伸度上昇等の影響をある程度受けざるを得ず、目的とする走行性能の向上が充分期待できなくなる。又タイヤに外傷を受けた場合、この外傷部分から浸入する湿気によってコードが強度低下を起こしてタイヤ耐久性を低下させるという問題も懸念される。

そこで本発明は、カーカスコード、及び／又はバンドコードに、破断強度を３．５ｇｆ／ｄｔｅｘ以上とした精製セルロース繊維コードを用いることを基本として、製造工程における厳格な湿度や温度管理を不要としながらも、湿度による強度低下や伸度上昇等の影響を抑制でき、優れた高速耐久性や高速操縦安定性を発揮しうる空気入りタイヤを提供することを目的としている。

特開平１０−２９７２１１号公報

前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、該カーカスの半径方向外側かつトレッド部内に配されるベルト層とを有する空気入りタイヤであって、
前記カーカスは、カーカスコードをタイヤ周方向に対して７０〜９０°の角度で配列したカーカスプライからなり、かつ前記カーカスコードに、精製セルロース繊維コードを用いるとともに、該精製セルロース繊維コードを温度１２０℃にて２時間乾燥させた乾燥状態における精製セルロース繊維コードの破断強度Ｓ１を３．５ｇｆ／ｄｔｅｘ以上としたことを特徴としている。

又本願請求項２の発明は、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、該カーカスの半径方向外側かつトレッド部内に配されるベルト層と、このベルト層の半径方向外側かつトレッド部内に配されるバンド層とを有する空気入りタイヤであって、
前記バンド層は、バンドコードをタイヤ周方向に対して５°以下の角度で螺旋状に巻回したバンドプライからなり、かつ前記バンドコードに、精製セルロース繊維コードを用いるとともに、該精製セルロース繊維コードを温度１２０℃にて２時間乾燥させた乾燥状態における精製セルロース繊維コードの破断強度Ｓ１を３．５ｇｆ／ｄｔｅｘ以上としたことを特徴としている。

又請求項３の発明では、前記精製セルロース繊維コードは、コードを温度１２０℃にて２時間乾燥させた乾燥状態において、１．３６ｇｆ／ｄｔｅｘの荷重を負荷した時のコードの伸度ε１を１．０〜３．０％の範囲としたことを特徴としている。
又請求項４の発明では、前記精製セルロース繊維コードは、コードを温度１８０℃にて３０分間熱処理した熱処理後の収縮率である乾熱収縮率を３．０％以下としたことを特徴としている。
又請求項５の発明では、前記精製セルロース繊維コードは、コードを温度２０℃、相対湿度６５％にて２４時間放置した標準状態における破断強度Ｓ０を、コードを温度１２０℃にて２時間乾燥させた乾燥状態における破断強度Ｓ１の０．８５倍以上としたことを特徴としている。

本発明は叙上の如く、カーカスコード、及び／又はバンドコードに、破断強度を３．５ｇｆ／ｄｔｅｘ以上とした精製セルロース繊維コードを用いているため、製造工程における厳格な湿度や温度管理を不要としながらも、湿度による強度低下や伸度上昇等の影響を抑制でき優れた高速耐久性や高速操縦安定性を発揮できる。

以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図１は本発明の空気入りタイヤが、乗用車用の高性能のラジアルタイヤである場合を示す断面図である。
図１に示すように、本実施形態の空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、このカーカス６の半径方向外側かつトレッド部２内に配されるベルト層７と、該ベルト層７のさらに半径方向外側かつトレッド部２内に配されるバンド層９とを具えて構成される。

前記カーカス６は、前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して７０〜９０゜の角度で配列した１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａからなる。このカーカスプライ６Ａは、前記ビードコア５、５間を跨るトロイド状のプライ本体部６ａの両側に、前記ビードコア５の廻りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返されるプライ折返し部６ｂを一連に具える。そして、該プライ本体部６ａとプライ折返し部６ｂとの間には、前記ビードコア５からタイヤ半径方向外側に先細状にのびる硬質ゴムからなるビードエーペックスゴム８が配置され、ビード部４からサイドウォール部３にかけて補強される。

本例では、高性能タイヤとして必要なタイヤ剛性を確保するため、前記ビードエーペックスゴム８の外端のビードベースラインＢＬからの半径方向高さＨ１を、タイヤ断面高さＨ０の０．３〜０．５倍の範囲としている。又前記プライ巻上げ部６ｂの外端のビードベースラインＢＬからの半径方向高さＨ２を、前記高さＨ１よりも大とし、ビードエーペックスゴム８から延出する延出部分と、プライ本体部６ａとが隣設することにより、ビードエーペックスゴム８を完全に包み込み、これによりタイヤ剛性のいっそうの向上を図っている。

次に、前記ベルト層７は、高弾性のベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば１０〜３５°の角度で配列した２枚以上、本例では２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂから形成される。各ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、ベルトコードがプライ間相互で交差することによりベルト剛性を高め、トレッド部２の略全巾をタガ効果を有して強固に補強する。ベルトコードとしてスチールコードが好適であるが、これに匹敵する例えばアラミド繊維、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の高モジュラスの合成繊維コードも必要に応じて用いうる。

又前記バンド層９は、バンドコードをタイヤ周方向に対して５度以下の角度で螺旋状に巻回した１枚以上のバンドプライ９Ａから形成される。このバンドプライ９Ａとして、前記ベルト層７のタイヤ軸方向外端部のみを被覆する左右一対のエッジバンドプライ、及びベルト層７の略全巾を覆うフルバンドプライが使用できる。本例では、バンド層９が１枚のフルバンドプライからなる場合を例示している。このバンド層９は、強いタガ効果を有してベルト層７を拘束し、高速走行時におけるリフティングを抑制するなど、高速耐久性や高速操縦安定性を向上することができる。

そして本発明では、前記カーカスコード、及び／又はバンドコードに、破断強度を３．５ｇｆ／ｄｔｅｘ以上とした精製セルロース繊維コードを使用している。

ここで、レーヨンは、木質パルプの繊維素であるセルロースを溶剤を用いていったん化学分解し、しかる後それを凝固再生したもので、再生セルロース繊維として知られている。これに対して、前記精製セルロース繊維は、前記レーヨンと同様のセルロースを原料として生産されるが、このセルロースを化学分解せずに物理的に精製したもので、セルロースの分子を生かしたまま溶解、紡糸することで形成される。この精製セルロース繊維としては、例えば、リヨセル（レンチング社の商標）や、テンセル（コートルズ社の商標）が知られている。このような精製セルロース繊維は、再生セルロース繊維に比して結晶化度が高く、また結晶部分と非結晶部分との配向性が高いため、高弾性を有するという特徴を有する。又再生セルロース繊維であるレーヨンが、湿度によって強度低下等を起こすのは、セルロース鎖間に水分が入って膨潤することでセルロース鎖間の水素結合が弱くなることに起因すると推察されるが、精製セルロース繊維では、前述の如く、結晶化度が高くかつ結晶部分と非結晶部分との配向性が高いため、セルロース鎖間に水分が入りにくく、従って、湿度に対する強度や伸度の安定性が高いという特性も有する

従って、このような精製セルロース繊維のコードを、カーカスコードやバンドコードに使用することで、湿度に対する強度や伸度の安定性が高まり、高速耐久性や高速操縦安定性に優れる高性能の空気入りタイヤを、湿度や温度に対する厳格な工程管理を必要としないで安定して製造することができる。

なお前記精製セルロース繊維コードは、連続紡糸された精製セルロース繊維の長繊維フィラメントの複数本を、収束しかつ加撚りすることで形成され、例えば撚りを加えた１本のフィラメント束のみからなる片撚り構造、下撚りした２本のフィラメント束を上撚りにて撚り合わせた双撚り構造などが採用できる。しかし軽量化の観点から、片撚り構造が好ましく採用しうる。なおコード１本当たりのトータル表示デシテックス（繊度）は、カーカスコードの場合１４００〜６０００ｄｔｅｘの範囲、又バンドコードの場合１４００〜４０００ｄｔｅｘの範囲が好ましい。

このとき、必要なタイヤ強度をうるために、前記精製セルロース繊維コードは、該コードを温度１２０℃にて２時間乾燥させた乾燥状態における破断強度Ｓ１が、３．５ｇｆ／ｄｔｅｘ以上であることが重要である。もし破断強度Ｓ１が３．５ｇｆ／ｄｔｅｘ未満であると、必要なタイヤ強度をうるためにカーカスプライやバンドプライの枚数を増加させる必要が生じるなど、重量増加やコストアップを招くという問題がある。

又前記精製セルロース繊維コードでは、
・ 前記乾燥状態において、１．３６ｇｆ／ｄｔｅｘの荷重を負荷した時のコードの伸度ε１が、１．０〜３．０％の範囲であること；
・ コードを温度１８０℃にて３０分間熱処理した熱処理後の収縮率である乾熱収縮率が、３．０％以下であること；及び
・ コードを温度２０℃、相対湿度６５％にて２４時間放置した標準状態におけるコードの破断強度Ｓ０が、前記乾燥状態におけるコードの破断強度Ｓ１の０．８５倍以上であることが；好ましい。

前記乾燥状態におけるコードの伸度ε１が１．０〜３．０％の範囲であると、コードの寸法変化が少なく走行時のタイヤ変形が抑えられるため、特に高速走行時の操縦安定性を高めることができる。なお伸度が３．０％を上回ると前記効果が不充分であり、逆に伸度が１．０％を下回ると配向性が高いために耐疲労性が悪化するという問題がある。なお標準状態において、１．３６ｇｆ／ｄｔｅｘの荷重を負荷した時のコードの伸度ε０は、前記伸度ε１の１５０％以下である。

又コードの乾熱収縮率が３．０％以下であると、連続高速走行した場合にも、温度上昇によるコードの寸法変化を低く抑えることができ、連続高速走行においても性能低下が発生せず、高速走行時の優れた操縦安定性を長時間安定して発揮することが可能となる。

又コードの破断強度Ｓ０が、前記乾燥状態におけるコードの破断強度Ｓ１の０．８５倍以上であると、湿度による破断強度の低下が低く抑えられるため、製造工程における高度な湿度管理を必要とせずに前記高性能のタイヤを製造することができる。又長期のタイヤ使用によりタイヤゴム中の水分率が上昇した場合にも、コード物性の低下が抑えられるため、タイヤ性能を安定して維持することも可能となる。

このような、乾燥状態におけるコードの伸度、乾熱収縮率、標準状態と乾燥状態における破断強度の比Ｓ１／Ｓ０は、コード材料として精製セルロース繊維を使用することに加え、コードの撚り構造、撚り数、撚り係数、ディップ処理条件（例えば張力及び処理温度）を調整することで、前記範囲に設定する。

なおカーカスコード及びバンドコードの少なくとも一方に精製セルロース繊維コードを使用するが、カーカスコード及びバンドコードの双方に精製セルロース繊維コードを使用することもできる。斯かる場合には、カーカスコード及びバンドコードの双方に、同じコード構造かつコード特性の精製セルロース繊維コード、即ち同一の精製セルロース繊維コードを使用するのが好ましい。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

図１に示す構造を有し、かつ表１の仕様のカーカスコードを用いたタイヤサイズ２１５／４５ＺＲ１７の乗用車用ラジアルタイヤを試作するとともに、各試供タイヤにおける高速操縦安定性、連続高速性能、高速耐久性を比較した。又表中のタイヤ製造（工程管理）とは、タイヤ製造工程において特に高度な湿度・温度管理が必要ない場合は○、必要な場合は×として評価した。

又各タイヤは、カーカスコード以外は同仕様であり、
・カーカスは、プライ枚数（１枚）、コード角度（９０°）、コード打ち込み数（５０本／５ｃｍ）：
・ベルト層は、プライ枚数（２枚）、スチールコード（１×４×０．２７）、コード角度（＋１８°，−１８°）、コード打ち込み数（４０本／５cm）：
・バンド層は、プライ枚数（１枚；フルバンドプライ）、コード（ナイロン；１４００ｄｔｅｘ／２）、コード角度（０°；螺旋巻き）、コード打ち込み数（５０本／５ｃｍ）：
としている。

＜高速操縦安定性＞
タイヤをリム（１７×７ＪＪ）、内圧（２００ｋＰａ）にて、車両（排気３０００ｃｃの国産ＦＲ車）の全輪に装着し、ドライアスファルト路面のタイヤテストコースを速度１８０ｋｍ／ｈにて走行したときの直進安定性を、比較例１を２点とした３点法で評価した。点数が高い方が良好である。

＜連続高速性能＞
前記車両を用い、速度１２０ｋｍ／ｈで２時間連続走行した後の直進安定性を、比較例１を２点とした３点法で評価した。点数が高い方が良好である。

＜高速耐久性＞
ドラム試験機を用いて、リム（１７×７ＪＪ）、内圧（２００ｋＰａ）の基で、ＥＣＥ３０により規定された荷重／速度性能テストに準拠して、ステップスピード方式により実施した。テストは、初速度１７０ｋｍ／ｈから１０分毎に、速度を１０ｋｍ／ｈづつステップアップし、タイヤに損傷が生じた時の速度を測定した。

図１に示す構造を有し、かつ表１の仕様のバンドコードを用いたタイヤサイズ２１５／４５ＺＲ１７の乗用車用ラジアルタイヤを試作するとともに、各試供タイヤにおける高速操縦安定性、連続高速性能、高速耐久性を比較した。又表中のタイヤ製造（工程管理）とは、タイヤ製造工程において特に高度な湿度・温度管理が必要ない場合は○、必要な場合は×として評価した。

又各タイヤは、カーカスコード以外は同仕様であり、
・カーカスは、プライ枚数（１枚）、コード（レーヨン；１８４０ｄｔｅｘ／２）、コード角度（９０°）、コード打ち込み数（５０本／５ｃｍ）：
・ベルト層は、プライ枚数（２枚）、スチールコード（１×４×０．２７）、コード角度（＋１８°，−１８°）、コード打ち込み数（４０本／５cm）：
・バンド層は、プライ枚数（１枚；フルバンドプライ）、コード角度（０°；螺旋巻き）、コード打ち込み数（５０本／５ｃｍ）：
としている。

発明の空気入りタイヤの一実施例を示す断面図である。

符号の説明

２ トレッド部
３ サイドウォール部
４ ビード部
５ ビードコア
６ カーカス
６Ａ カーカスプライ
７ ベルト層
９ バンド層

Claims (5)

1. トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、該カーカスの半径方向外側かつトレッド部内に配されるベルト層とを有する空気入りタイヤであって、
   前記カーカスは、カーカスコードをタイヤ周方向に対して７０〜９０°の角度で配列したカーカスプライからなり、かつ前記カーカスコードに、精製セルロース繊維コードを用いるとともに、該精製セルロース繊維コードを温度１２０℃にて２時間乾燥させた乾燥状態における精製セルロース繊維コードの破断強度Ｓ１を３．５ｇｆ／ｄｔｅｘ以上としたことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、該カーカスの半径方向外側かつトレッド部内に配されるベルト層と、このベルト層の半径方向外側かつトレッド部内に配されるバンド層とを有する空気入りタイヤであって、
   前記バンド層は、バンドコードをタイヤ周方向に対して５°以下の角度で螺旋状に巻回したバンドプライからなり、かつ前記バンドコードに、精製セルロース繊維コードを用いるとともに、該精製セルロース繊維コードを温度１２０℃にて２時間乾燥させた乾燥状態における精製セルロース繊維コードの破断強度Ｓ１を３．５ｇｆ／ｄｔｅｘ以上としたことを特徴とする空気入りタイヤ。
3. 前記精製セルロース繊維コードは、コードを温度１２０℃にて２時間乾燥させた乾燥状態において、１．３６ｇｆ／ｄｔｅｘの荷重を負荷した時のコードの伸度ε１を１．０〜３．０％の範囲としたことを特徴とする請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記精製セルロース繊維コードは、コードを温度１８０℃にて３０分間熱処理した熱処理後の収縮率である乾熱収縮率を３．０％以下とした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. 前記精製セルロース繊維コードは、コードを温度２０℃、相対湿度６５％にて２４時間放置した標準状態における破断強度Ｓ０を、コードを温度１２０℃にて２時間乾燥させた乾燥状態における破断強度Ｓ１の０．８５倍以上と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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