JP2009083537A - タイヤ用のカーカスプライ材料、及びそれを用いた空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】耐空気透過性を高めつつ軽量化を図る。
【解決手段】タイヤ用のカーカスプライ材料１０は、カーカスコード１１が互いに平行に引き揃えられたコード配列体１２と、熱可塑性の合成樹脂フィルム１４からなりかつ前記コード配列体１２の少なくとも一方面に添着される厚さ０．０５〜０．５ｍｍの空気透過防止膜１３とからなるシート基体１４の両面を、トッピングゴムGで被覆した。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤの耐空気透過性を高めつつ軽量化を図りうるタイヤ用のカーカスプライ材料、及びそれを用いた空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤの骨格をなすカーカスは、従来、カーカスコードを互いに平行に引き揃えたコード配列体の両面を、トッピングゴムによって被覆したカーカスプライによって形成されている。そしてこのカーカスプライの内面には、例えばブチルゴムなどの低空気透過性ゴムからなるインナーライナが添着され、このインナーライナによりタイヤ内腔面を形成することにより、タイヤ内腔内に充填された高圧空気を気密に保持している。しかしインナーライナが低空気透過性ゴムからなるとはいえ、必要な気密性を確保するためには、例えば１．５〜２．０mm程度のゴム厚さが必要であるなど、タイヤ質量の増加を招く。

そこで近年、軽量化のために、前記インナーライナとして、低空気透過性ゴムに代えてナイロンフィルムを採用することが下記の特許文献１、２等に提案されている。

特開平７−４０７０２号公報 特開平９−１６５４６９号公報

しかしながら、上記文献で提案される構造では、図５に示すように、ナイロンフィルム層ａがタイヤ内腔で露出するため、ナイロンフィルム層ａに劣化や損傷を受けやすく、気密性を長期に亘って安定して維持できない恐れがある。又生タイヤ成形時、カーカスプライｂの周方向両端を互いに重ね合わせて連結するが、このとき、一端ｅ１側のナイロンフィルム層ａ１と、他端ｅ２側のカーカスプライｂ２のトッピングゴムとの接着が不充分となり耐久性を損ねるという問題もある。

そこで本発明は、カーカスコード配列体の少なくとも一方面に熱可塑性の合成樹脂フィルムが添着されたシート基体の両面を、さらにトッピングゴムで被覆したカーカスプライ材料を用いることを基本として、従来のインナーライナを排除でき、耐空気透過性を高めつつタイヤの軽量化を達成しうるとともに、前記合成樹脂フィルムの劣化や損傷を防止して優れた気密性を長期に亘って安定して維持でき、しかもカーカスプライ両端の重合わせ部の接着強度を高めて耐久性を向上しうるタイヤ用のカーカスプライ材料、及びそれを用いた空気入りタイヤを提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本願請求項１の発明はタイヤ用のカーカスプライ材料であって、カーカスコードが互いに平行に引き揃えられたコード配列体と、熱可塑性の合成樹脂フィルムからなりかつ前記コード配列体の少なくとも一方面に添着される厚さ０．０５〜０．５ｍｍの空気透過防止膜とからなるシート基体の両面を、トッピングゴムで被覆したことを特徴としている。

又請求項２の発明では、前記カーカスコードは有機繊維コードであることを特徴としている。

又請求項３の発明では、前記合成樹脂フィルムは、ナイロン樹脂フィルムであることを特徴としている。

又請求項４の発明は、請求項１〜３に記載のタイヤ用のカーカスプライ材料を用いた空気入りタイヤであって、
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プライ本体部を有するカーカスプライからなるカーカスを具え、
前記カーカスプライは、カーカスコードがタイヤ周方向に対して２５〜９０°の角度で配列するコード配列体と、熱可塑性の合成樹脂フィルムからなりかつ前記コード配列体の少なくとも一方面に添着される空気透過防止膜とからなるシート基体、及びこのシート基体の両面を被覆するトッピングゴムの被覆層から形成されるとともに、
前記カーカスプライがタイヤ内腔面をなし、しかも前記ビードコア下における空気透過防止膜の厚さを０．０５〜０．５ｍｍとしたことを特徴としている。

本発明のカーカスプライ材料は、カーカスコードが互いに平行に引き揃えられたコード配列体と、熱可塑性の合成樹脂フィルムからなりかつ前記コード配列体の少なくとも一方面に添着される厚さ０．０５〜０．５ｍｍの空気透過防止膜とからなるシート基体を有する。従って、従来のインナーライナを排除でき、耐空気透過性を高めつつタイヤの軽量化を達成しうる。

又前記カーカスプライ材料では、前記シート基体の両面が、トッピングゴムの被覆層で被覆保護されている。即ち、合成樹脂フィルムが露出せずにトッピングゴムで被覆保護されているため、この合成樹脂フィルムの劣化や損傷を防止でき、優れた気密性を長期に亘って安定して維持することが可能となる。しかもカーカスプライの両端を重ね合わせて連結する際、トッピングゴム同士の接合となるため接着強度を高めることができ、ひいてはタイヤの耐久性を向上しうる。

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は本発明のタイヤ用のカーカスプライ材料を示す斜視図である。
図１に示すように、本実施形態のカーカスプライ材料１０は、カーカスコード１１が互いに平行に引き揃えられたコード配列体１２と、このコード配列体１２の少なくとも一方面に添着される厚さ０．０５〜０．５ｍｍの薄い空気透過防止膜１３とからなるシート基体１５、及びこのシート基体１５の両面に添着され該両面を被覆保護するトッピングゴムＧの被覆層１６から形成される。

前記カーカスコード１１としては、例えばナイロン、レーヨン、ポリエステル、アラミド等、従来タイヤに使用されている有機繊維のカーカスコードがそのまま好適に採用できる。なおスチールコードも使用しうるが、コード自体の質量が大であるため本願の主目的である軽量化のメリットを充分に活かすことができない。又前記コード配列体１２におけるカーカスコード１１の配列密度も特に規制することがなく、従来タイヤの場合と同様、例えば巾５ｃｍ当たりの本数を３０〜６０本程度に設定できる。

次に、前記空気透過防止膜１３は、前記コード配列体１２の少なくとも一方面に添着される熱可塑性の合成樹脂フィルム１４からなり、本例では、前記合成樹脂フィルム１４が前記コード配列体１２の一方面（図では上面）のみに添着された場合が例示されている。前記空気透過防止膜１３は、図２に拡大して示すように、カーカスコード１１の外面に沿って湾曲し該外面の少なくとも一部を被覆するコード被覆部１３Ａと、このコード被覆部１３Ａ、１３Ａ間を伸びる継ぎ部１３Ｂとからなり、前記コード被覆部１３Ａの形成により接触面積を増し、カーカスコード１１と合成樹脂フィルム１４との接着強度の確保が図られる。なお接着する方法として、前記合成樹脂フィルム１４を予め形成し、この合成樹脂フィルム１４とカーカスコード１１とを接着剤を用いて接着することができる。しかし、作業性及び接着強度の観点から、加熱により前記合成樹脂フィルム１４をカーカスコード１１に溶着させることが好ましい。又空気透過防止膜１３の他の形成方法としては、コード配列体１２の一方面側から合成樹脂を溶射（溶射成形）することで合成樹脂フィルム１４を合成樹脂の溶射皮膜として接着と同時に形成することができる。係る場合にも、作業性及び接着強度の観点から好ましい。

前記熱可塑性の合成樹脂フィルム１４として、例えばナイロンフィルム、ポリエステルフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム等が好適に使用しうるが、
（ア）生タイヤ形成時のシェーピング工程などにおいて自在な方向に容易に伸張でき、コード配列を乱さないこと、即ち伸び性に優れかつ２軸延伸性（伸びに方向性を持たない）であること；
（イ）耐空気透過性に優れること；
（ウ）ゴムとの接着性に優れること；
が重要である。このような観点から、特にナイロンフィルムがより好適に採用しうる。なおナイロンフィルムとしては、例えばナイロン６６タイプ、ナイロン６１０タイプ、ナイロン３タイプなどが挙げられる。

ここで、前記空気透過防止膜１３の厚さｔ（図２に示す）が０．０５ｍｍ未満の場合には、耐空気透過性が不充分となってタイヤ内腔Ｈの気密性を充分に確保することができなくなる。逆に厚さｔが０．５ｍｍを超えると、空気透過防止膜１３の柔軟性が低下し、タイヤ剛性のバランスを損ねて走行性能に影響を及ぼす他、走行中のタイヤ変形に追従しきれず空気透過防止膜１３に損傷を招く傾向となる。このような観点から、空気透過防止膜１３の厚さｔの下限値は０．０５ｍｍ以上、さらには０．１ｍｍ以上がより好ましく、又上限値は０．５ｍｍ以下、さらには０．３ｍｍ以下がより好ましい。なお空気透過防止膜１３の前記厚さｔは、無延伸状態において前記継ぎ部１３Ｂで測定した厚さを意味する。又図３に示す如く、コード配列体１２の両面に合成樹脂フィルム１４が添着される場合には、前記空気透過防止膜１３の厚さｔは、前記継ぎ部１３Ｂにおける２枚の合成樹脂フィルム１４、１４の厚さの和として示される。

又前記カーカスプライ材料１０では、前記シート基体１５の両面は、該両面に添着されトッピングゴムＧの被覆層１６により被覆保護される。前記トッピングゴムＧとしては、従来のカーカスプライに用いるトッピングゴムが好適に使用でき、例えばゴム基材として、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエンゴム等のジエン系ゴムを単独で或いは２種以上をブレンドして使用される。又添加剤としても、カーボンブラックなどの補強剤、硫黄などの加硫剤、さらには加硫促進剤、加硫促進助剤等の周知の配合薬剤が選択的に使用される。なお前記被覆層１６は、シート基体１５に、カレンダロールを用いた従来と同様のトッピング作業を行うことで形成できる。この場合、トッピングゴムＧが高温状態にてシート基体１５圧接されるため、トッピングゴムＧと合成樹脂フィルム１４との接着力は高く確保される。なお要求により、合成樹脂フィルム１４の表面に接着剤を塗布することもできる。又被覆層１６における最小被覆厚さＴmin は０．０５〜０．２ｍｍの範囲が好ましい。

次に、このようなカーカスプライ材料１０を用いた空気入りタイヤ１の一実施例を図４に例示する。図４において、空気入りタイヤ１は、自動二輪車用タイヤであって、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の外側かつトレッド部２の内部に配されるトレッド補強コード層７とを具える。前記トレッド部２は、タイヤ赤道Ｃからトレッド端Ｔｅに向かって凸円弧状に湾曲してのびるトレッド面２Ｓを有し、前記トレッド端Ｔｅ、Ｔｅ間の距離であるトレッド巾ＴＷがタイヤ最大巾をなすことにより、大きなバンク角での旋回走行を可能としている。

前記カーカス６は、カーカスコード１１がタイヤ周方向に対して２５〜９０°の角度で配列するコード配列体１２を有する１枚のカーカスプライ６Ａからなり、このカーカスプライ６Ａは、前記ビードコア５、５間に跨るトロイド状のプライ本体部６ａの両端に、前記ビードコア５の廻りで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。又該プライ本体部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ビード補強用のビードエーペックスゴム８が配置されている。

前記ビードエーペックスゴム８のビードベースラインＢＬからの半径方向高さｈ１は、前記トレッド端Ｔｅの半径方向高さｈｅより小であり、好ましくは、その下限値を前記高さｈｅの３５％以上さらには４０％以上、又上限値を７０％以下さらには６０％以下としている。本例では、前記プライ折返し部６ｂが、サイドウォール部３を通った後、前記プライ本体部６ａとトレッド補強コード層７との間に挟まれて終端するハイターンアップ構造をなす場合を例示しているが、トレッド補強コード層７の外端よりも半径方向内側で終端させた構造でも良い。

又前記トレッド補強コード層７として、本例ではベルト層９が配される。このベルト層９は、タイヤ周方向に対して例えば１０〜３５°の角度で配列されたベルトコードの配列体を、トッピングゴムにて被覆した周知構成の少なくとも２枚、本例では２枚のベルトプライ９Ａ、９Ｂから形成される。このベルト層９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、前記トレッド部２をタガ効果を有して強固に補強する。なおトレッド補強コード層７としては、前記ベルト層９の外側に、例えばバンドコードをタイヤ周方向に螺旋状に巻回させた１枚以上のバンドプライからなるバンド層を具えることもでき、又ベルト層９を有することなくバンド層のみによってトレッド補強コード層７を構成することもできる。

そして、前記カーカスプライ６Ａは、前記図２、３に示すようなカーカスプライ材料１０を用いて形成される。即ちカーカスプライ６Ａは、前記コード配列体１２の少なくとも一方面に添着される熱可塑性の合成樹脂フィルム１４からなる空気透過防止膜１３を有するシート基体１４と、このシート基体１４の両面を被覆するトッピングゴムＧの被覆層１５とから形成される。又前記プライ本体部６ａは、タイヤ内腔Ｈで露出することによりタイヤ内腔面ＨＳを形成する。このように本実施形態の空気入りタイヤ１では、前記空気透過防止膜１３がタイヤの内圧保持を受け持ち、従来的なタイヤにおけるインナーライナを排除している。従ってタイヤの内圧保持性を従来以上に高めつつ、タイヤ質量を低減することが可能となる。

前記空気透過防止膜１３の表面は、トッピングゴムＧの被覆層１４で被覆保護されている。従って、この空気透過防止膜１３がタイヤ内腔に露出することに起因する該空気透過防止膜１３の劣化や損傷を効果的に防止でき、優れた気密性を長期に亘って安定して維持することが可能となる。しかも生タイヤ成形時、カーカスプライ６の両端を重ね合わせて連結するが、そのときトッピングゴムＧ同士の接合となるため接着強度を高めることができ、ひいてはタイヤの耐久性を向上しうる。

なお前記空気透過防止膜１３は、前記ビードコア下、即ちビードコア５の半径方向内方位置において測定された厚さが０．０５〜０．５ｍｍの範囲をなす。これは、カーカスプライ材料１０における空気透過防止膜１３が、タイヤの加硫成形よって伸張し、その厚さｔが各部位によって変化するからであり、厚さ変化が殆ど生じないビードコア下での空気透過防止膜１３の厚さを測定することで、前記カーカスプライ材料１０における空気透過防止膜１３の厚さｔを掌握できる。なお空気入りタイヤ１では、空気透過防止膜１３の伸張は、タイヤ赤道Ｃにおいて最も大となる。従って、タイヤの内圧保持性の観点から、前記タイヤ赤道Ｃにおける空気透過防止膜１３の厚さを０．１ｍｍ以上とするのが好ましい。

なお図４において、符号２０は、耐摩耗性に優れる硬質のゴムからなりビード部４をリムずれ等から保護するとともにビード剛性を高めるクリンチゴム、符号２１は、柔軟性に優れる軟質のゴムからなり前記カーカス６を外傷から保護するサイドウォールゴム、符号２２は、耐摩耗性に優れ路面と接地するトレッドゴムである。

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、例えば乗用車用タイヤなど他のカテゴリーのタイヤにも採用しうる等、種々の態様に変形して実施しうる。

図１に示す構造をなしかつ表１の仕様のカーカスプライ材料を用いて、図４に示す構造の自動二輪車用タイヤ（タイヤサイズ１２０／７０ＺＲ１７）を試作するとともに、各試供タイヤの、質量及び耐空気透過性を比較し、その結果を表１に記載した。表１に記載以外は同仕様である。

なお従来例では、カーカスプライ材料として、コード配列体の両面をトッピングゴムで被覆したものを使用している。又インナーライナは、ブチルゴムからなる厚さ０．７ｍｍの空気透過防止層と、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）からなる厚さ０．７ｍｍの接着層とからなる従来的な２層構造を有している。

なお各タイヤとも、
＜カーカス＞
・プライ枚数−−−１枚、
・カーカスコード−−−ナイロン（１４００dtex／２）、
・コード角度−−−９０°
＜ベルト層＞
・プライ枚数−−−２枚、
・ベルトコード−−−アラミド（１６７０dtex／２）、
・コード角度−−−＋２０°／−２０°

（１）タイヤ質量：
タイヤ１本当たりの質量を測定した。

（２）耐空気透過性：
リム（１７×ＭＴ３．５）に装着したタイヤに内圧（２９０ｋＰａ）を充填し、９０日間自然放置した後の内圧を測定した。

表１に示すように、実施例のタイヤは、優れた耐空気透過性を確保しながら、質量が大幅に低減されているのが確認できる。

本発明のタイヤ用のカーカスプライ材料の一実施例を示す斜視図である。 カーカスプライ材料を拡大して示す断面図である。 カーカスプライ材料の他の例を示す断面図である。 カーカスプライ材料を用いた空気入りタイヤの一実施例を示す断面図である。 従来タイヤの問題点を説明するカーカスプライの重ね継ぎ部の部分断面図である。

符号の説明

１ 空気入りタイヤ
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
６ａ プライ本体部
１０ カーカスプライ材料
１１ カーカスコード
１２ コード配列体
１３ 空気透過防止膜
１４ 合成樹脂フィルム
１５ シート基体
１６ 被覆層

Claims (4)

1. カーカスコードが互いに平行に引き揃えられたコード配列体と、熱可塑性の合成樹脂フィルムからなりかつ前記コード配列体の少なくとも一方面に添着される厚さ０．０５〜０．５ｍｍの空気透過防止膜とからなるシート基体の両面を、トッピングゴムで被覆したことを特徴とするタイヤ用のカーカスプライ材料。
2. 前記カーカスコードは有機繊維コードであることを特徴とする請求項１記載のタイヤ用のカーカスプライ材料。
3. 前記合成樹脂フィルムは、ナイロン樹脂フィルムであることを特徴とする請求項１又は２記載のタイヤ用のカーカスプライ材料。
4. 請求項１〜３に記載のタイヤ用のカーカスプライ材料を用いた空気入りタイヤであって、
   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プライ本体部を有するカーカスプライからなるカーカスを具え、
   前記カーカスプライは、カーカスコードがタイヤ周方向に対して２５〜９０°の角度で配列するコード配列体と、熱可塑性の合成樹脂フィルムからなりかつ前記コード配列体の少なくとも一方面に添着される空気透過防止膜とからなるシート基体、及びこのシート基体の両面を被覆するトッピングゴムの被覆層から形成されるとともに、
   前記カーカスプライがタイヤ内腔面をなし、しかも前記ビードコア下における空気透過防止膜の厚さを０．０５〜０．５ｍｍとしたことを特徴とする空気入りタイヤ。
   

Images