JP2007331619A

JP2007331619A - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP2007331619A
Application number: JP2006166733A
Authority: JP
Inventors: Eiji Komura; 栄次小村
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2006-06-15
Filing date: 2006-06-15
Publication date: 2007-12-27

Abstract

【課題】操縦安定性、ユニフォミティー、耐久性能を向上し、さらに軽量化が図られる空気入りラジアルタイヤを提供する。
【解決手段】ＲＦＬ接着液で処理されたポリオレフィンケトンコードからなる少なくとも１枚のカーカスプライで構成されたカーカス３を備えた空気入りラジアルタイヤＴであって、前記ポリオレフィンケトンコードの強度が８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、２％伸張時モジュラスが１．５〜２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、２ｃＮ／ｄｔｅｘ荷重時の伸び率と１５０℃での乾熱収縮率との和である寸法安定性指数が２．０〜３．０、かつ、コード曲げ硬さが５〜１０ｃＮの範囲にある。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気入りラジアルタイヤに関し、特に、ポリオレフィンケトンコードをカーカスに用いた空気入りラジアルタイヤに関する。

従来の空気入りラジアルタイヤ、特に乗用車用の小型タイヤのカーカスには、レーヨンやポリエステルコードが使用されている。

しかしながら、レーヨンは、寸法安定性に優れているものの強度が低いため軽量化が難しく、また、原料がパルプであることから生産量が縮小傾向にある。これに対し、ポリエステルは、高速紡糸など紡糸技術の向上に伴う高強度化及びレーヨンに比べて安価なことから、現在ではカーカス用補強材の主流となっている。しかし、ポリエステルはレーヨンに比べてモジュラスが低く、また寸法安定性が劣るため、操縦安定性の低下やユニフォミティー、プライジョイントの凹凸をサイドウォールに生じやすいなどの問題点がある。

ポリオレフィンケトン繊維は、レーヨンやポリエステルに比べて、高強度、高モジュラスである上に、良好な耐熱性や寸法安定性を有することから、各種の産業用資材用途として使用することが期待されている。このような特性に着目しタイヤコードにも使用する試みが多数検討されている（特許文献１〜３など）。

しかし、従来の提案では、いずれもこのポリオレフィンケトン繊維の優れた特性が活かされているとはいえず、特にタイヤの操縦安定性やユニフォミティー、さらには耐久性能を向上する観点において十分な性能を発揮するに至っていないのが現状である。
特開２００１−３４１５０４号公報特開２０００−１４２０２５号公報特開２０００−１９０７０５号公報

特に近年では、タイヤの軽量化、低燃費化、省資源化、コスト削減、生産性向上等を目的として、上記カーカスの積層数の低減、コードの打ち込み本数の低減、コードの細糸化等により補強材の使用量を削減することが要請されている。

本発明の目的は、上記従来の問題を解消し、ポリオレフィンケトン繊維の特性を活かして操縦安定性、ユニフォミティー、耐久性能を向上し、さらに軽量化が図られる空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

ＲＦＬなどの接着処理液を用いてポリオレフィンケトン繊維からなるタイヤコードを接着処理した場合、接着処理液中にコードをディップし接着処理液を付着、含浸させた後、高温オーブン内においてコードに付着した接着処理液が乾燥し樹脂化することで、ポリオレフィンケトン繊維が癒着してその自由度が低下し、コードの強伸度やモジュラスなどの引張特性や収縮特性が低下してしまう。そのため、タイヤ中でコード伸長時にポリオレフィンケトン繊維に均一に応力がかからず、コードが本来有する特性を発揮できず、低い強力で破断したり、伸びや収縮が大きくなる。

そこで、本発明者は、上記従来技術の問題を解決するため、ＲＦＬなどの接着処理液中での処理、乾燥、熱処理条件に着目し鋭意研究した結果、ポリオレフィンケトン繊維の優れた引張特性や収縮特性を発揮させることができるポリオレフィンケトン繊維の接着処理条件を見出しカーカス用に好適なタイヤコードを得て本発明に到達したものである。

すなわち、本発明の空気入りラジアルタイヤは、ＲＦＬ接着液で処理されたポリオレフィンケトンコードからなる少なくとも１枚のカーカスプライで構成されたカーカスを備えた空気入りラジアルタイヤであって、前記ポリオレフィンケトンコードの強度が８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、２％伸張時モジュラスが１．５〜２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、２ｃＮ／ｄｔｅｘ荷重時の伸び率と１５０℃での乾熱収縮率との和である寸法安定性指数が２．０〜３．０、かつ、コード曲げ硬さが５〜１０ｃＮの範囲にあることを特徴とする。

本発明においては、前記乾熱収縮率が１％未満であることが特に好ましい。

本発明においては、前記ポリオレフィンケトンコードの繊度が１５００〜４０００ｄｔｅｘであり、撚り係数が１８００〜２５００であることが好ましい。

本発明の空気入りラジアルタイヤは、前記カーカスが１プライ構造であるものが好ましい。

本発明の空気入りラジアルタイヤによれば、上記特性を備えるポリオレフィンケトンコードを使用することにより、操縦安定性、ユニフォミティー、耐久性能などのタイヤ性能を向上しつつ、カーカスを１プライ化してタイヤ軽量化を図ることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る空気入りラジアルタイヤＴの半断面図である。このタイヤＴは、トレッド部１０と、左右一対のビード部１１と、トレッド部１０とビード部１１との間に介在する左右一対のサイドウォール部１２とよりなり、トレッド部１０の径方向内側に配されたカーカス３が、そこから両側のサイドウォール部１２を経てビード部１１でビードコア６の内側から外側に巻き上げられることにより係止されている。また、トレッド部１０におけるカーカス３の径方向外側にスチールコードよりなる２層のベルト２が配され、さらにベルト２の外周にはナイロンコードよりなる１層のキャッププライ４が配されている。

カーカス３は、ポリオレフィンケトン繊維からなるタイヤコード（以下、ＰＯＫコードという）を用いて構成されており、本発明では、該ＰＯＫコードは、強度が８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、２％伸張時モジュラスが１．５〜２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、２ｃＮ／ｄｔｅｘでの伸び率と１５０℃での乾熱収縮率との和である寸法安定性指数が２．０〜３．０、かつ、コード曲げ硬さが５〜１０ｃＮの範囲にあるものを用いている。ここで、前記乾熱収縮率が１％未満であるものが特に好ましい。

さらに、ＰＯＫコードの繊度が１５００〜４０００ｄｔｅｘであり、撚り係数が１８００〜２５００であることが好ましい。

該ＰＯＫコードの強度は、タイヤの性能を維持するためのタイヤ強度を確保するために８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上必要である。また、８ｃＮ／ｄｔｅｘ未満の場合、カーカスを１プライ化するには、コードの打ち込み本数を増やしたり、コードを太くする必要がある。打ち込み本数が多すぎると、ビード部でのセパレーションが起こりやすくなり、耐久性が低下し、また、コードを太くすると、カーカスプライが厚くなり、軽量化のメリットが小さくなる。

ＰＯＫコードの２％伸張時モジュラスが１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ未満であると、十分なカーカス剛性が得られず操縦安定性やユニフォミティーが低下し、２．５ｃＮ／ｄｔｅｘを超えるとカーカス剛性が高くなりすぎ、すなわちサイドウォール部が剛直になり高速耐久性や乗り心地が悪化する。

また、寸法安定性指数が２．０未満になるとコードの寸法安定性は良好になり、加硫時のコード収縮が少なくユニフォミティーやサイド部凹凸は良好になるが、タイヤ内でのコードの伸び率も小さくなって応力時の歪を吸収できず耐久性能が低下し、またタイヤ成型時にカーカスが拡張しずらくなるためコード分布の乱れを生じやすくし高速耐久性やユニフォミティーに影響する。寸法安定性指数が３．０を超えると加硫時の収縮が大きくなりユニフォミティーが悪化し、タイヤ走行中の伸びが大きくなって剛性不足により操縦安定性や高速耐久性が低下し、特に３．５を超えるとカーカスプライジョイントでのサイド部凹凸の発生頻度が大きくなり製品外観の不良原因となる。特に、１プライタイヤでは、サイドウォール部ゴムの薄肉化が同時に図られるので、この寸法安定性指数はタイヤ軽量化にとって重要なものとなる。

上記寸法安定性指数を構成する乾熱収縮率は、１．０％以下であることが好ましく、特に０．６％以下が好ましい。乾熱収縮率が１．０％を超えると、寸法安定性指数を３．０以内としても、カーカスプライのジョイント本数が多くなった場合、サイド部凹凸が発生しやすくなるからである。すなわち、寸法安定性指数の内、２ｃＮ／ｄｔｅｘ荷重時の伸び率は耐久性や成型性、ユニフォミティー維持のために２．０％程度は必要であり、乾熱収縮率は小さい程好ましく、収縮率０％であってもよい。

また、ＰＯＫコードの曲げ硬さが５ｃＮ未満であると、コードの耐疲労性が向上し耐久性はよくなるが、タイヤの剛性不足により操縦安定性が低下し、１０ｃＮを超えるとコードの耐疲労性が低下し耐久性の悪化とともに乗り心地も低下し、タイヤ成型時にビードコアを巻き上げるのが困難になり成型精度に支障をきたす。

従って、本発明においては、上記ＰＯＫコードが上記の特性を全て満たす場合に、タイヤの操縦安定性、ユニフォミティー、耐久性能を向上し、軽量化を実現することができる。

さらに、ＰＯＫコードの繊度が１５００ｄｔｅｘ未満では、強度が８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上でもコード１本当たりの強力が低くなり、コード打ち込み本数の増加や、プライ数の増加などタイヤの軽量化や耐久性に不利になる。４０００ｄｔｅｘを超えるとコード径が大きくなってプライ厚み増となり、１プライ化した場合にも軽量化効果が減少し好ましくない。

なお、ＰＯＫコードを構成する単糸フィラメントの太さ、すなわち単糸繊度としては、好ましくは０．５〜７ｄｔｅｘ、より好ましくは１〜４．５ｄｔｅｘの範囲にするのがよい。単糸繊度が０．５ｄｔｅｘ未満の場合、紡糸工程、撚糸工程、製織工程などにおいて毛羽立ちが多発し、コード強力の低下を招く。また、７ｄｔｅｘよりも太いと耐疲労性が悪化し、ポリオレフィンケトン繊維が湿式紡糸で得られる場合スキンコア構造になり、フィブリル化を起こし易くコード強力の低下の原因になる。

また、コード撚り係数は１８００〜２５００であることが好ましく、この範囲にあると上記寸法安定性指数の制御が容易となり、すなわち撚り係数が１８００未満では伸び率、乾熱収縮率共に小さくなって耐久性が低下し、２５００を超えると伸び率が大きくなってユニフォミティーや操縦安定性に悪影響し、また強度も低下する。

上記ＰＯＫコードの強力、２％伸張時モジュラスは、常温において、引張試験機（例えば、島津製作所（株）製のオートグラフなど）によって、ＪＩＳＬ１０１７（化学繊維タイヤコード試験方法）に従って引張試験を行い、強力はコード切断時の荷重（Ｎ）として、２％伸張時モジュラスはコードを２％伸張した時の荷重（Ｎ）として求められる。コード強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）は、強度＝切断強力／正量繊度により求めた。

また、寸法安定性指数は、上記引張試験における２ｃＮ／ｄｔｅｘ荷重時のコードの伸び率（％）と、ＪＩＳＬ１０１７乾熱収縮率Ｂ法に準じて測定した１５０℃での乾熱収縮率（％）との和である。

曲げ硬さは、支点間距離２５ｍｍでコード１本を曲げた時の曲げ最大荷重（ｃＮ）である。

また、撚り係数は次式により求められる値である。Ｋ＝Ｔ・Ｄ^１／２ここで、Ｋ＝撚り係数、Ｔ＝上撚り数と下撚り数の平均値（回／１０ｃｍ）、Ｄ＝総表示デシテックス（ｄｔｅｘ）。

本発明に用いられるポリオレフィンケトン繊維は、オレフィン部分がオレフィン系モノマー由来の単位からなり、１種であってもよいし、２種以上であってもよい。前記オレフィン系モノマーとしては、例えば、エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、ノネン、デセン、ドデセン、スチレン、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、ビニルアセテート、ウンデセン酸、ウンデセノール、６−クロロヘキセン、Ｎ−ビニルピロリドンなどが挙げられる。これらの中でも、力学特性、耐熱性などの点で、ポリメチレンケトン、ポリエチレンケトン、ポリプロピレンケトンなどが好ましい。

前記ポリオレフィンケトンの繊維の製造方法としては、特に制限はなく、溶融紡糸法、溶液紡糸法などにより前記ポリオレフィンケトンを繊維化する方法が挙げられる。

溶融紡糸法による場合、例えば、特開平１−１２４６１７号公報に記載の方法に従って、溶融紡糸し延伸することにより、ポリオレフィンケトンの繊維を製造することができる。溶液紡糸法による場合、例えば、特開平２−１１２４１３号公報に記載の方法に従って、ポリオレフィンケトンを、例えばヘキサフルオロイソプロパノール、ｍ−クレゾール等に、０．２５〜２０重量％の濃度で溶解させ、紡糸ノズルより押し出して繊維化し、次いでトルエン、エタノール、イソプロパノール、ｎ−ヘキサン、イソオクタン、アセトン、メチルエチルケトン等の非溶剤浴、好ましくはアセトン溶中で溶剤を除去した後、洗浄して紡糸原糸を得て、さらに延伸することにより、ポリオレフィンケトンの繊維を製造することができる。

上記のようにして得られたポリオレフィンケトン繊維は所定の撚り数で合撚されＰＯＫコードとされた後、所定の打ち込み本数でスダレ状に製織されたスダレ織物としてカーカス材に供される。

また、本発明におけるＲＦＬ接着液は、ＲＦＬ（レゾルシン−ホルマリン−ラテックス）の組成は特に限定されないが、例えば、カセイソーダ水中にレゾルシンが１〜１０重量％、ホルマリンが１〜１０重量％、ラテックスが１〜２８重量％にすることができる。具体的には、ナイロンコード用として公知の処方である、Ｄ５Ａ処方が挙げられる。また、エポキシ化合物あるいはブロックドイソシアネート化合物を含む第一液で処理した後、レゾルシンとホルマリンとラテックスを含む第二液（ＲＦＬ液）で処理する二浴型の公知のポリエステルコード用処方などを利用することができる。

ここで、ＲＦＬ接着液の固形分濃度は１８〜２２％の範囲にあることが好ましい。これにより、ＰＯＫコードに付着し、後の熱処理で樹脂化されるコードの樹脂付着率が制御されることで適正なコード曲げ硬さを得ることができる。すなわち、固形分濃度が低いと樹脂付着率が少なくなって曲げ硬さが小さくコードが柔軟になり、濃度が高いと樹脂付着率が多くなりコードが剛直になる。

ＰＯＫコードのＲＦＬ接着液による処理方法は、ＰＯＫコードにＲＦＬ接着液をディップ工程において付着させたのち、そのＲＦＬ接着液の乾燥と定着のために熱処理を行うことによりＲＦＬ処理コードを得る。熱処理工程は、乾燥とヒートセットとノルマライジングとからなり、それぞれ一般には加熱オーブンの中に搬送ローラが設けられた構成からなり、公知のディッピングマシンなどの設備がいずれも使用可能である。

ＲＦＬ接着液付与後のＰＯＫコードは、所定温度の乾燥処理（ドライ）ゾーンでＲＦＬ接着液の乾燥処理を行った後、連続して配置された緊張熱処理（ホットストレッチ）ゾーン及び緊張緩和熱処理（ノルマライジング）ゾーンの中を所定張力下で順次通過させて熱処理しヒートセットさせてコード物性が調整され、その後冷却されディップコードとなる。

本発明においては、上記ホットストレッチゾーンにおける熱処理温度を２２０〜２３０℃、コード張力を０．３５〜０．６５ｃＮ／ｄｔｅｘとすることで、ＰＯＫコードの熱劣化を防いで高モジュラス性、高強度、接着性などの諸物性を損なうことなく、ＰＯＫコードに寸法安定性を付与することができる。コード張力のより好ましい範囲は、０．４５〜０．６０ｃＮ／ｄｔｅｘである。

この熱処理温度が２２０℃未満であると、熱処理が不足し所望の伸びや収縮性、接着性が得られず、２３０℃を超えるとモジュラスや強度が低下し高速耐久性が不十分になる。

また、コード張力が０．３５ｃＮ／ｄｔｅｘ未満では上記ホットストレッチゾーンでの張力不足により所望の伸びや収縮性、モジュラスが得られず、特に伸びが大きくなり、０．６５ｃＮ／ｄｔｅｘを超えると収縮が大きく、モジュラスも高くなってしまう。

本発明において、上記ドライ及びノルマライジングゾーンにおける加熱温度は特に限定されないが、例えば、ドライゾーンでは１２０〜２００℃、またノルマライジングゾーンでは１２０〜２２０℃にすることができる。

上記のようにして得たＲＦＬ接着液処理コードは、カーカス用ゴム組成物を用いて所定厚みのトッピング反に加工され、タイヤカーカスに使用して未加硫タイヤを成型し、次いで未加硫タイヤを金型にセットして加硫することにより製品タイヤにする。

以下に、本発明の実施例について説明するが、本発明の主旨を逸脱しない限り本実施例により限定されるものではない。

表１にコード構造、撚り数、ＲＦＬ接着液処理条件（固形分、ホットストレッチ温度及びコード張力）を変更したＰＯＫコード、従来例としてポリエステルコード（ＰＥＴ）のコード物性を示す。なお、ＰＯＫコードのＲＦＬ接着液はＤ５Ａを使用し、ＰＥＴコードは第１浴に公知の「ＰＥＸＵＬ」、第２浴にＲＦＬ液の２浴処理を行った。

次に、上記ＰＯＫ、ＰＥＴコードをカーカスに用いた、１９５／５５Ｒ１４８２Ｖのラジアルタイヤを表１に記載の仕様により試作し、ユニフォミティー、サイド部凹凸、操縦安定性、高速耐久性を下記の方法に従い評価した。結果を表１に示す。

なお、ベルトとしては２＋２×０．２５ｍｍのスチールコードによるものを２枚、該ベルトの外周には、ナイロン６６の９４０ｄｔｅｘ／２コードによるキャッププライが配置されている。

［ユニフォミティー］
ＪＩＳＤ４２３３に準拠してラジアルフォースバリエーション（ＲＦＶ）を測定することにより評価した。従来例のタイヤの結果を１００として指数で示す。指数が小さい程、良好であることを示す。

［サイド部凹凸］
ＪＡＴＭＡ規定の標準リムに空気圧３００ＫＰａでリム組みし、サイドウォールにおける凹凸発生の有無を目視により観察した。

［操縦安定性］
標準リムを用いて内圧２００ｋＰａに調整し、２５００ｃｃの国産乗用車に同種の４本のタイヤを装着し、テストコースにて３名のフィーリング担当テストドライバーにより直進安定性、旋回安定性、ハンドル応答性、剛性感、グリップ感等の操縦安定性を総合的に官能評価し、従来例を基準にして、優れるモノを「◎」、同等のものを「○」、やや劣るものを「△」、劣るものを「×」、として示す。

［高速耐久性］
ＥＣＥ−Ｒ３０で定められた条件に準拠してドラム試験を行い、規定の速度、時間条件では故障の発生が認められず各試験タイヤは合格したので、さらに１０分ごとに速度を１０Ｋｍ／ｈずつ増速して故障するまでドラム走行を続け、故障発生時までの走行距離を測定した。従来例を１００とする指数で示す。数値の大きいほど高速耐久性が良好であることを示している。

表１に示す結果から明らかなように、本発明に係る実施例１、２のラジアルタイヤはポリエステルコードをカーカスに使用した従来例のタイヤに対して、ユニフォミティーとサイド外観性を良好にし、同時に操縦安定性と高速耐久性を同等乃至向上し、１プライ化によりタイヤ軽量化を実現することができる。

一方、ＰＯＫコードの強度、２％伸張時モジュラス、寸法安定性指数及び曲げ硬さを全て満たしていない各比較例のタイヤは何らかの欠点を持っている。すなわち、モジュラスが低く、寸法安定性指数の大きい比較例１はユニフォミティー、操縦安定性が低下し、モジュラスが高く、寸法安定性指数の小さい比較例２及びコード曲げ硬さの大きい比較例３は高速耐久性が悪化し、コード曲げ硬さの小さい比較例４は操縦安定性が劣った。また、接着処理温度を２０５℃とした比較例５は、寸法安定性指数が外れ、特に乾熱収縮率が１％を超え、サイド部凹凸が発生し外観不良になり、またユニフォミティー、高速耐久性も低下した。

以上の通り、本発明の空気入りラジアルタイヤは、乗用車用のラジアルタイヤ、特に１プライ構造のタイヤに好適である。

実施形態の空気入りラジアルタイヤの半断面図である。

符号の説明

２……ベルト
３……カーカス
４……キャッププライ
６……ビードコア
１０……トレッド部
１１……ビード部
１２……サイドウォール部
Ｔ……空気入りラジアルタイヤ

Claims

ＲＦＬ接着液で処理されたポリオレフィンケトンコードからなる少なくとも１枚のカーカスプライで構成されたカーカスを備えた空気入りラジアルタイヤであって、
前記ポリオレフィンケトンコードの強度が８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、２％伸張時モジュラスが１．５〜２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、２ｃＮ／ｄｔｅｘ荷重時の伸び率と１５０℃での乾熱収縮率との和である寸法安定性指数が２．０〜３．０、かつ、コード曲げ硬さが５〜１０ｃＮの範囲にある
ことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
前記乾熱収縮率が１％未満である
ことを特徴とする請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
前記ポリオレフィンケトンコードの繊度が１５００〜４０００ｄｔｅｘ、撚り係数が１８００〜２５００である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りラジアルタイヤ。
前記カーカスが１プライ構造である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りラジアルタイヤ。