JP2009120981A - タイヤ用コード材及びそれを用いた空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】空気入りタイヤのカーカスコードとして好適なタイヤ用コード材を提供する。
【解決手段】タイヤ用コード材９は、有機繊維からなり、第１のストランド９ａと、該第１のストランド９ａよりも熱収縮率が小さい第２のストランド９ｂとを撚り合わせることにより形成される。しかも、第１のストランド９ａの熱収縮率ε１と、第２のストランド９ｂの熱収縮率ε２との差（ε１−ε２）が２％以上である。タイヤ用コード材９は、カーカスコードとして好適である。
【選択図】図３

Description

本発明は、熱収縮率が異なるストランドを撚り合せることにより形成されたタイヤ用コード材及びそれを用いた空気入りタイヤの製造方法に関する。

近年、乗用車の高性能化に伴い、高速走行時における操縦安定性が求められている。そのため、タイヤ用コード材（例えばカーカスコード）に、伸びの小さいコード材を用いることにより、タイヤにスリップ角等が与えられたときのタイヤの変形を抑制して、旋回性能などの向上が図られている。しかしながら、伸びが小さいカーカスコードは、直進進行時に路面から入力される微小な振動を吸収し難く、ひいては、乗り心地が悪いという傾向がある。なお、カーカスコードに関する先行技術としては、次のものがある。

特開２００１−２４６９０８号公報

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、熱収縮率が異なる第１及び第２のストランドを互いに撚り合わせるとともに、それらの熱収縮率の差を一定範囲に限定することを基本として、低引張荷重時に伸び易くする一方、高引張荷重時には伸び難くすることにより、例えばカーカスコードとして用いられたときに、タイヤの操縦安定性と乗り心地との両立を図ることが可能なタイヤ用コード材及びそれを用いた空気入りタイヤの製造方法を提供することを主たる目的としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、有機繊維からなるタイヤ用コード材であって、第１のストランドと、該第１のストランドよりも熱収縮率が小さい第２のストランドとを撚り合わせることにより形成され、しかも、第１のストランドの熱収縮率ε１（％）と、第２のストランドの熱収縮率ε２（％）との差（ε１−ε２）が２〜５（％）であることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、正量繊度が２０００〜５０００（dtex）である請求項１記載のタイヤ用コード材である。

また請求項３記載の発明は、前記第１及び第２のストランドは、ポリエステル繊維からなる請求項１又は２記載のタイヤ用コード材である。

また請求項４記載の発明は、前記第１のストランドは、前記第２のストランドよりも繊度が大きい請求項１乃至３のいずれかに記載のタイヤ用コード材である。

また請求項５記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載されたタイヤ用コード材をカーカスコードとして用いて生カバーを成型する工程と、前記生カバーを加硫する工程とを含むことを特徴とする空気入りタイヤの製造方法である。

本発明のタイヤ用コード材は、ともに有機繊維からなる第１のストランドと該第１のストランドよりも熱収縮率が小さい第２のストランドとを撚り合わせることにより形成される。しかも、第１のストランドと第２のストランドとの熱収縮率の差が一定範囲に限定される。このようなコード材は、タイヤ加硫成形時の熱によって各ストランドが収縮するが、相対的に第１のストランドの方が大きく縮む。このため、コード材は、第１のストランドが直線状へと変化する一方、その周囲を第２のストランドが螺旋状に巻付くような形状へと変わる。そして、このような撚りを有するコード材は、低引張荷重領域では第１のストランドが優先的に荷重を受けるため、比較的伸び易くなる一方、高引張荷重時では、第１及び第２のストランドが略均等に荷重を受けるため、相対的に伸び難くなる。

従って、請求項５記載の発明のように、このようなコード材をカーカスコードとして用いた生カバーを加硫して得られた空気入りタイヤは、カーカスコードに対する引張荷重が小さい通常走行時では、カーカスコードによる振動吸収性能が高まって乗り心地が向上する。他方、カーカスコードに対する荷重が大きくなる旋回走行時では、カーカスの変形が抑制され、ひいては、操縦安定性が向上する。このように、本発明のタイヤ用コード材は、操縦安定性と乗り心地とを高いレベルで両立し得る。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本実施形態の空気入りタイヤ１のタイヤ軸を含むタイヤ子午線断面図を示す。該空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、このカーカス６のタイヤ半径方向外側かつトレッド部２の内部に配されしかもスチールコードが用いられた２枚のベルトプライを重ね合わせたベルト層７とが設けられており、この例では乗用車用のラジアルタイヤ１が例示される。

前記カーカス６は、有機繊維からなるカーカスコードをタイヤ赤道Ｃに対して例えば８０゜〜９０゜の角度で配列したラジアル構造の１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａにより構成されている。またカーカスプライ６Ａは、トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４のビードコア５に至る本体部６ａと、この本体部６ａからのびて前記ビードコア５の廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返された折返し部６ｂとを有する。なお前記カーカスプライ６Ａの本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、ビードコア５からタイヤ半径方向外側にのびかつ硬質ゴムからなるビードエーペックス８が配され、ビード部４が適宜補強される。

このような空気入りタイヤ１は、慣例に従い、カーカス６を含む未加硫の生カバーを成型する工程と、該生カバーを金型で加硫成形する加硫工程とを経て製造される。

図２には、本実施形態のタイヤ用コード材（以下、単に「コード材」ということがある。）９の加硫成形前の状態が示される。本実施形態において、前記コード材９は、カーカスコードとして用いられるものであって、有機繊維からなる第１のストランド９ａと、有機繊維からなりかつ前記第１のストランド９ａよりも熱収縮率が小さい第２のストランド９ｂとが略均等に撚り合わせることにより形成される。該コード材９は、図２に示される状態で前記生カバーのカーカスプライの中に組み入れられる。

このようなコード材９は、前記加硫工程時の熱を受けることにより、少なくとも第１のストランド９ａが収縮する。図３には、このような加硫による熱収縮後のコード材９が示される。図３から明らかなように、第１のストランド９ａは、第２のストランド９ｂより熱収縮率が大きいので、第２ストランド９ｂよりも大きく縮む。このため、第１及び第２のストランド９ａ、９ｂが実質的に均等に撚られていたコード材９は、加硫後には、前記第１のストランド９ａが螺旋状から直線状へと近づく変形をなす一方、その周りに第２のストランド９ｂが例えば弛みを有して巻付くような撚り形状へと変化する。つまり、加硫済みの空気入りタイヤ１のカーカスプライ６Ａの中では、コード材９は図３の態様で存在する。

以上のようなコード材９の作用について図４を参照しつつ述べる。図４には、前記コード材９における荷重−伸びのグラフが示される。Ｘ軸はコード材９の伸び、Ｙ軸はコード材９に作用する引張荷重である。コード材９は、荷重が０〜Ｐ１までの低引張荷重領域では、第１のストランド９ａが実質的に荷重を受ける。言い換えると、第２のストランド９ｂは、荷重の増加によって自らの弛みが減少するに止まり、実質的な荷重を負担しない。このため、コード材９は低荷重領域では比較的伸び易くなる。一方、高引張荷重領域（荷重がＰ１よりも大の領域）では、第２のストランド９ｂの弛みも無くなり、ひいては第１及び第２のストランド９ａ、９ｂの双方で荷重を受け持つ。このため、コード材９は、低荷重領域の場合に比して相対的に伸び難くなる。つまり、本実施形態のコード材９は、低荷重領域での弾性率ＥLよりも、高荷重領域での弾性率ＥHが大きくなる。

従って、このようなコード材９がカーカスコードとして組み入れられた本実施形態の空気入りタイヤ１は、カーカスコードの張力が比較的小さい直進走行時では、路面から入力される微小な振動ないし衝撃をカーカスコードの柔軟な伸びによって吸収できるので乗り心地が向上する。他方、カーカスコードの張力が大きくなる旋回走行時では、カーカスコードを伸び難くし、カーカス６の変形を抑えて操縦安定性を向上させる。このように、本実施形態の空気入りタイヤ１は、操縦安定性と乗り心地とを高いレベルで両立させ得る。

なお、コード材９の弾性率が実質的に変化するときの伸びＳ（図４）は、特に限定されるものではないが、小さすぎると乗り心地の向上が期待できないおそれがあり、逆に大きすぎると、操縦安定性の向上が期待できないおそれがある。従って、操縦安定性と乗り心地との両立をより確実に達成させるために、前記伸びＳは、好ましくは２％以上、より好ましくは３％以上が望ましく、また好ましくは５％以下、より好ましくは４％以下が望ましい。

なお、前記伸びＳは、コード材の荷重−伸びのグラフにおいて、低荷重領域での弾性率ＥLが、高荷重領域での弾性率ＥHに変化するときの伸びである。本実施形態のように、前記グラフが、荷重と伸びが比例する低荷重側の直線部Ｌ１及び高荷重側の直線部Ｌ２を有する場合には、それらの延長線Ｌ１ａ及びＬ２ａの交点Ｋの伸びとして定められるものとる。

また、前記交点Ｋでの荷重Ｐ１は、好ましくは５０Ｎ以上、より好ましくは６０Ｎ以上が望ましく、また好ましくは１００Ｎ以下、より好ましくは８０Ｎ以下が望ましい。

また、加硫前の前記コード材９において、第１のストランド９ａの熱収縮率ε１（％）と第２のストランド９ｂの熱収縮率ε２（％）との差（ε１−ε２）は、２〜５％であることが必要である。

前記熱収縮率の差（ε１−ε２）が２％未満の場合、加硫時の熱によって生じる第１のストランド９ａ及び第２のストランド９ｂの収縮量の差が小さくなり、ひいては撚り形状に上述の変化が実質的に生じず、ひいては荷重によって弾性率が変化するという上述の作用も得られない。このような観点より、前記熱収縮率の差（ε１−ε２）は、より好ましくは２．５％以上、さらに好ましくは３％以上が望ましい。

他方、前記熱収縮率の差（ε１−ε２）が５％を超える場合、加硫時の熱によって生じる第１のストランド９ａの縮み量が第２のストランド９ｂに比して著しく大きくなる。このため、低荷重領域での第１のストランド９ａの伸びが大きくなり、ひいては第１のストランドの耐久性が低下するおそれがある。このような観点より、前記熱収縮率の差（ε１−ε２）は、より好ましくは４．５％以下、さらに好ましくは４％以下が望ましい。

なお、本明細書において、前記熱収縮率は、各ストランドを無負荷の状態で放置しかつ１８０℃の温度下で３０分間加熱した後、室温で３０分放冷したときの加熱前後のコードの縮み量ｙと、縮む前の元のコード長さｘとの比（ｙ／ｘ）（％）で表される。

前記熱収縮率の差（ε１−ε２）は、種々の方法によって調節することができる。例えば、双方のストランド９ａ、９ｂを同じ有機繊維材料で形成するとともに、第２のストランド９ｂにのみ、加硫成型に先立つ加熱処理を施し、ある程度の熱収縮を予め発生させておくことにより、熱収縮率の差を調節できる。ただし、双方のストランド９ａ、９ｂについて、加硫成形前に、加熱時間及び／又は加熱温度等が異なる加熱処理を施すことによって、それらの熱収縮率に差を設けることもできる。

さらに、第１及び第２のストランド９ａ、９ｂに、結晶構造等を異ならせた同じ有機繊維材料を用いることもできる。一例としては、第１のストランド９ａにいわゆるレギュラーポリエステル材料を、また第２のストランド９ｂにハイモジュラス（低熱収縮）ポリエステル材料を使用することもできる。なおレギュラーポリエステル及びハイモジュラスポリエステルの各結晶構造は、夫々結晶領域のサイズ、割合及び／又は配向度が夫々異なる。これにより、ハイモジュラスポリエステルは、低い熱収縮率を、またレギュラーポリエステルは大きい熱収縮率をそれぞれ示すことができる。

また、さらに他の方法としては、第１のストランド９ａと第２のストランド９ｂとに異なる有機繊維材料を用いることもできる。しかしながら、加硫形後のタイヤ性能を安定させるためには、各ストランド９ａ及び９ｂに、同じ有機繊維材料を採用することが望ましい。

また、前記第１及び第２のストランド９ａ、９ｂを構成する有機繊維としては、特に限定されるものではないが、例えばポリエステル、ナイロン、レーヨン又はアラミド等を採用することができ、とりわけ、操縦安定性と乗り心地との適度なバランス及び耐疲労性を確保しうるとともに、熱収縮率に差をつけやすいという理由によりポリエステル、中でもポリエチレンテレフタレート繊維が望ましい。

また、第１のストランド９ａの熱収縮率ε１及び第２のストランド９ｂの熱収縮率ε２の各々の値も特に限定されるものではないが、該値が大きすぎると加硫成形時の収縮が過度に大きくなり、ひいてはカーカスコードがタイヤ内腔側に食い込むいわゆるペネトレーションなどの成型不良が生じるおそれがある。他方、熱収縮率ε１及びε２が小さすぎると、両者に十分な差をつけることが困難になる。このような観点より、第１のストランド９ａの熱収縮率ε１及び第２のストランド９ｂの熱収縮率ε２の各値は、いずれも、好ましくは３％以上、より好ましくは３．５％以上が望ましく、また好ましくは８％以下、より好ましくは７．５％以下が望ましい。

また、前記コード材９がカーカスコードとして用いられる場合、その正量繊度が小さすぎると、カーカス６の剛性を十分に確保できず、ひいては耐久性が低下するおそれがある。このような観点より、前記コード材９の正量繊度は、好ましくは２０００dtex以上、より好ましくは２１００dtex以上、さらに好ましくは２２００dtex以上が望ましい。他方、前記コード材９の正量繊度が大きすぎると、カーカス６の剛性が過度に上昇して乗り心地が悪化するおそれがある。また、タイヤ重量が増加し、燃費性能が低下するおそれもある。このような観点より、前記コード材９の正量繊度は、好ましくは５０００dtex以下、より好ましくは、４８００dtex以下、さらに好ましくは４５００dtex以下が望ましい。なお、前記正量繊度は、ＪＩＳ−Ｌ１０１７に準拠して測定される。

さらに、熱収縮率の大きい第１のストランド９ａは、前記第２のストランド９ｂよりも繊度が大きい（即ち、ストランド径が大きい）ことが望ましい。第１のストランド９ａは、低引張荷重時に優先的に荷重を支持する。このため、この第１のストランド９ａを相対的に太くすることによって、低荷重領域での第１のストランド９ａの破断強度を高め、ひいてはコード全体としての耐久性の低下を防止することが望ましい。他方、第１のストランド９ａの繊度が、第２のストランド９ｂに比して過度に大きくなると、低荷重領域での伸びが失われ乗り心地の向上が期待できないおそれがある。このような観点より、第１のストランド９ａの繊度は、第２のストランド９ｂの繊度の１．２倍以上、より好ましくは１．３倍以上が望ましく、また好ましくは２．２倍以下、より好ましくは２．０倍以下が望ましい。

以上本発明の実施形態につい説明したが、本発明は、上記の具体的な実施形態に限定されるものではなく種々の態様に変形して実施し得るのは言うまでもない。

表１の仕様に基づいたテストコードを５cm当り５０本打ち込んだ１枚のカーカスプライを用いて生カバーを成型し、これを加硫することによりサイズ２１５／４５ＺＲ１７の乗用車用ラジアルタイヤが製造された。そして、各タイヤについて性能がテストされた。なお、各タイヤにおいて、カーカスコード以外はいずれも同一の仕様を有し、ベルト層には、１×４×０．２７のスチールコードを５cm当り５０本打ち込んだ２枚のベルトプライが用いられた。
テスト方法は次の通りである。

＜乗り心地＞
各試供タイヤを内圧２００ｋＰａで上記リムに組み付けて排気量２０００ccの国産乗用車の四輪に装着して凹凸路面を走行させ、そのときの乗り心地がドライバーによる官能により１０点法で評価された。数値が大きいほど良好である。

＜操縦性・安定性＞
各試供タイヤを内圧２００ｋＰａで上記リムに組み付けて排気量２０００ccの国産乗用車の四輪に装着させるとともに、速度１２０km／ｈで乾燥アスファルト路面を走行させ、そのときの操縦性（ステアリング操作に対する応答性、グリップ等に関する特性）及び安定性（ステアリング操作に対するタイヤの剛性感等）がドライバーの官能によりそれぞれ１０点法で評価された。数値が大きいほど良好である。

＜コード強力保持率＞
各タイヤを解体してコードを取りだし、「ＪＩＳ Ｌ １０１７ 化学繊維タイヤコード試験方法」の付属書１の「２．２．２ディスク疲労強さ（グッドリッチ法）」に準じて、伸長率を０％、圧縮率５％で１００時間試験を行い、試験後の伸長・圧縮疲労率（強度保持率）（％）を算出した。数値が大きいほど良好である。
テストの結果を表１に示す。

テストの結果、実施例のコードを用いたタイヤは、操縦安定性及び乗り心地に優れることが確認できた。また、耐久性にも優れることが確認できた。

本実施形態の空気入りタイヤの断面図である。 本実施形態の熱収縮前のタイヤ用コード材の部分拡大図である。 図２の熱収縮後のコード材の部分拡大図である。 タイヤ用コード材の荷重−伸びのグラフである。

符号の説明

１ 空気入りタイヤ
９ タイヤ用コード材
９ａ 第１のストランド
９ｂ 第２のストランド
ε１ 第１のストランドの熱収縮率
ε２ 第２のストランドの熱収縮率

Claims (5)

1. 有機繊維からなるタイヤ用コード材であって、
   第１のストランドと、該第１のストランドよりも熱収縮率が小さい第２のストランドとを撚り合わせることにより形成され、しかも、
   第１のストランドの熱収縮率ε１（％）と、第２のストランドの熱収縮率ε２（％）との差（ε１−ε２）が２〜５（％）であることを特徴とするタイヤ用コード材。
2. 正量繊度が２０００〜５０００（dtex）である請求項１記載のタイヤ用コード材。
3. 前記第１及び第２のストランドは、ポリエステル繊維からなる請求項１又は２記載のタイヤ用コード材。
4. 前記第１のストランドは、前記第２のストランドよりも繊度が大きい請求項１乃至３のいずれかに記載のタイヤ用コード材。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載されたタイヤ用コード材をカーカスコードとして用いて生カバーを成型する工程と、前記生カバーを加硫する工程とを含むことを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。

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