JP2010201997A

JP2010201997A - タイヤ

Info

Publication number: JP2010201997A
Application number: JP2009047832A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Nozaki; 優介野▲崎▼
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2009-03-02
Filing date: 2009-03-02
Publication date: 2010-09-16

Abstract

【課題】良好な吸音性とタイヤ内面への接着性とを保持しつつ、優れた耐久性を実現し得る吸音層を具えたタイヤを提供すること。
【解決手段】本発明のタイヤは、タイヤ内面に、繊維が厚さ方向に配向してなる不織布から構成される吸音層を具えることを特徴とし、前記繊維は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリベンゾイミダゾール、ポリフェニレンサルファイド、ポリビニルアルコール、芳香族ポリアミド、芳香族ポリイミド、炭素繊維、フッ素繊維、ガラス繊維、金属繊維からなる群より選択されるのが望ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、吸音層を具えたタイヤに関する。

リム組みされ、車両に取り付けられたタイヤでは、車両の走行中にトレッド部が路面の凹凸に衝接して振動することによって、タイヤ内腔に充填された空気が空洞共鳴する。この空洞共鳴は、いわゆるロードノイズの主たる原因であり、その共鳴周波数の多くは１８０〜３００Ｈｚの範囲内に存在する。こうしたロードノイズが、車室内に伝達されると、他の周波数帯域の騒音とは異なり、鋭く高いピーク値を取るため、車室内の乗員にとって耳障りな騒音となる。

かかる空洞共鳴を抑制してロードノイズを低減するべく、例えば、特許文献１には、有機繊維を絡み合わせた不織布からなる制振シートを配したタイヤが提案されている。こうした不織布を用いる場合、不織布の密度やフィラメント径等の要因が吸音効果の向上に影響を及ぼす可能性がある。

特開平８−１３２８１６号公報

ここで、例えば不織布の密度が低いと、車両走行中に発生する遠心力によってつぶされ易くなるという問題が生じる可能性がある。その一方、不織布の密度を高めると、タイヤ内面との接着面積を増大させることができるとともに不織布の曲げ剛性等をも向上させることができる反面、吸音性能が低下したり、蓄熱性が高まったりするおそれがある。こうした状況は、優れた高速耐久性を有するタイヤを実現する際に、困難を引き起こす要因となり得る。

そこで、本発明は、良好な吸音性とタイヤ内面への接着性とを保持しつつ、優れた耐久性を実現し得る吸音層を具えたタイヤを提供することを目的としている。

本発明者は、上記課題を解決すべく、繊維が特定の方向に配向してなる不織布を吸音層として用いたタイヤを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明のタイヤは、タイヤ内面に、繊維が厚さ方向に配向してなる不織布から構成される吸音層を具えることを特徴とする。
前記繊維は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリベンゾイミダゾール、ポリフェニレンサルファイド、ポリビニルアルコール、芳香族ポリアミド、芳香族ポリイミド、セルロース、炭素繊維、フッ素繊維、ガラス繊維、金属繊維からなる群より選択されるものであってもよい。

また、前記繊維は、ニードルパンチ法、サーマルボンド法、またはケミカルボンド法により結合してなるものであってもよく、ケミカルボンド法において用いる接着剤が、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、エストラマー系樹脂から選ばれるものであってもよい。
さらに、前記繊維は、互いに接着剤により結合してなるのが望ましく、この場合、接着剤の使用量は、不織布の総重量１００質量％中、２０〜５０質量％の範囲内であるのが好ましい。

また、前記不織布の平均密度は５〜２０ｋｇ／ｍ³であり、かつ平均厚みは１０〜３０ｍｍであるのが好ましく、前記不織布の圧縮応力は、０．１〜５ｋＮ／ｍ²であるのが望ましい。さらに前記不織布の曲げ剛性は、１．０〜２０．０Ｎ／１０ｍｍであるのが望ましい。
前記不織布は、両面粘着テープを介してタイヤ内面に接着されてなるのが望ましい。

本発明のタイヤによれば、吸音層を構成する不織布の繊維が、該層の厚さ方向に配向しているので、上下方向からの圧縮に充分に耐えうる強度を有し、優れた厚み保持性を発揮することができる。このように、上記吸音層は高度な耐久性を発揮し得ることから、不織布の密度を上げる必要がないので、タイヤ内面との接着性および吸音性を良好に保持することができる。

すなわち、本発明によれば、優れた吸音性と耐久性とを兼ね備えた吸音層を具えたタイヤを実現することができるので、該タイヤを空洞共鳴を有効に抑制してロードノイズを充分に低減し得るタイヤ、特に高速耐久性が要求されるタイヤとして好適に採用することができる。

リム組みした、本発明に係る代表的なタイヤのタイヤ幅方向断面図である。図１に示すタイヤのタイヤ周方向断面図である。図１に示す吸音層１１の拡大模式図である。図１で示した吸音層１１の代わりに、図１と同様の態様で用いられていた従来の不織布で構成された吸音層１１’の拡大模式図を示す。

以下、本発明について、必要に応じて図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明に係る代表的なタイヤをリムＲに装着して構成した際の、タイヤとリムＲの組立体のタイヤ幅方向における断面を示している。図２は、図１に示すタイヤ１のタイヤ周方向断面図である。

本発明のタイヤ１は、慣例に従い、路面に接地するトレッド部２と、このトレッド部２の両側部からタイヤ径方向内側に延びる一対のサイドウォール部３、３と、各サイドウォール部３、３のタイヤ径方向内側に設けられ、リムＲに嵌合される一対のビード部４、４とでタイヤ本体部５を構成している。このタイヤ本体部５の内部には、各ビード部４、４に埋設したビードコア６、６間にトロイド状に延びてタイヤ本体部５の骨格構造をなす、例えばラジアル構造のカーカス７と、このカーカス７のクラウン域の外周側に位置し、トレッド部２を補強するベルト８とが配設されている。また、タイヤ本体部５の内面側、すなわちタイヤ１とリムＲとにより画定されるタイヤ内腔９に面する側には空気不透過性のインナーライナ１０が配設されている。

インナーライナ１０の内面上には、繊維が厚さ方向に配向してなる不織布から構成される１枚の帯状の吸音層１１が、全周にわたって不織布の一平面とタイヤ内面とが接合するよう配設されている。これにより、タイヤ内腔９で生じた空洞共鳴に伴う充填空気の振動エネルギーを、吸音層１１を構成する不織布の内部振動エネルギーに変換し、そして熱エネルギーとして消費させ、空洞共鳴音の低減を達成している。なお、上記厚さ方向とは、吸音層１１の平面方向に対する垂直方向を意味し、図１に示すようにタイヤ内腔９でトレッド部２やベルト８が配設されている側に位置するタイヤ内面に吸音層１１を配設した場合、かかる厚さ方向はタイヤ内面に対しても垂直方向となる。すなわち、タイヤが回転することによって遠心力が負荷された際、かかる遠心力と上記厚さ方向とが同方向となり、後述するように遠心力に起因する圧縮力等に対しても強い抵抗力を発揮することとなる。したがって、上記遠心力と上記厚さ方向とが同方向である限り、吸音層１１の配設位置は図１に示す態様に限定されず、タイヤ内腔９のリムＲ側に位置するタイヤ内面に吸音層１１を配設してもよい。

図３に図１で示した吸音層１１の拡大模式図を示し、図４に図１で示した吸音層１１の代わりに、図１と同様の態様で用いられていた従来の不織布で構成された吸音層１１’の拡大模式図を示す。これらの図に示すように、従来の不織布は、繊維１２’の一本一本が吸音層１１’の平面方向に配向してなるのに対し、本発明で用いる不織布を構成する繊維１２は、その一本一本が吸音層１１の厚さ方向に配向してなる。したがって、吸音層１１’は不織布の厚さ方向に対する圧縮力が負荷されると、該方向につぶされ易い傾向にあるのに対し、吸音層１１は不織布の厚さ方向、すなわちタイヤ内面に対する上下方向への圧縮剛性を飛躍的に向上させることができる。しかも、吸音を効果的に発揮する領域を夫々の繊維周辺に保持しており、良好な吸音効果も発揮することができる。

したがって、充分な剛性を付与するために不織布の密度を大きくする必要がなく、繊維同士の配置が密になり過ぎることによって発生しがちな吸音効果の低減を有効に回避することができる。また、このようなタイヤであれば、回転した際に負荷される遠心力によっても不織布が過剰に変形するおそれがなく、不織布を構成する繊維間距離が小さくなり過ぎない。それらのことから、前述した吸音効果を奏する領域の体積を充分に確保して、吸音効果を低減させることなく、ロードノイズの発生を抑制することが可能となる。

上記不織布を構成する繊維としては、レーヨン又はアラミド等の有機繊維であっても、ガラスまたはカーボン等の無機繊維であってもよく、具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリベンゾイミダゾール、ポリフェニレンサルファイド、ポリビニルアルコール、芳香族ポリアミド、芳香族ポリイミド、セルロース、炭素繊維、フッ素繊維、ガラス繊維、金属繊維が挙げられる。なかでも、良好な熱寸法安定性および好適な加工性等を付与する観点から、ポリエチレンテレフタレートおよび芳香族ポリアミドが好ましい。なお、これら繊維の長さは任意に設定することができる。

上記不織布の平均密度は、通常５〜２０ｋｇ／ｍ³、好ましくは１０〜１５ｋｇ／ｍ³であるのが望ましい。上記範囲内の平均密度であれば、好適な低密度を実現することとなり、良好な吸音性能を保持しつつ、必要以上にタイヤ内面との接着性を低下させるおそれがない。また、上記不織布の平均厚みは、通常１０〜３０ｍｍ、好ましくは１０〜１５ｍｍであるのが望ましい。このような範囲内の平均厚みであれば、上述したような吸音層としての効果を充分に発揮することができる。

さらに、上記不織布の圧縮応力は、通常０．１〜５ｋＮ／ｍ²、好ましくは０．２〜２ｋＮ／ｍ²であるのが望ましい。なお、本明細書において圧縮応力とは、２５℃の条件下、不織布を厚み方向に５０％圧縮させた際における応力値（ｋＮ／ｍ²）を意味する。上記範囲内の圧縮応力であれば、この不織布から構成される吸音層を図１に示すような態様で形成することにより、タイヤ内面に対する上下方向への圧縮剛性をより充分に向上させることができ、車両走行中に発生する遠心力にも優れた耐性を発揮して、良好な厚み保持性を奏することが可能となる。

また、上記不織布の曲げ剛性は、１．０〜２０．０Ｎ／１０ｍｍであるのが望ましい。なお、本明細書において、不織布の曲げ剛性とは、不織布の押し込み量１０ｍｍあたりの不織布への押し込み力（Ｎ）として算出される値（単位：Ｎ／１０ｍｍ）を意味する。上記範囲内の曲げ剛性であれば、通常、タイヤ内面に吸音材を配置した際に付加される曲げ外力に対する反発力を強化させることができ、タイヤ内面に対する吸音材自体の押力、特に吸音材の端部において、この押力をより強化させることが可能となる。これにより、吸音材自体が自らタイヤ内面に貼り付けられる力、いわゆる自己貼付力が向上されることとなり、タイヤ内面との接着をより強固なものとすることができる。したがって、車両走行後の不織布の剥がれを有効に防止することが可能となる。

上記不織布はウェブを作製した後、繊維１２同士を結合させることにより製造する。繊維１２の結合方法としては、具体的には、ニードルパンチ法などを用いて互いに物理的に絡み合わせてもよく、サーマルボンド法や、接着剤を用いるケミカルボンド法などを用いて互いに結合させてもよい。これらの方法は、複数を組み合わせて用いることもできる。なかでも、接着剤を用いるケミカルボンド法が好適である。このように、不織布の繊維を互いに絡み合わせたり結合させたりすることで、一本一本の繊維１２を好適な空隙を保持したまま外れ難くすることができ、タイヤ負荷転動時に不織布を構成する繊維１２の脱落をより有効に抑制することができる。

上記ケミカルボンド法に用いる接着剤としては、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、エストラマー系樹脂などが挙げられる。より具体的には、エポキシ樹脂系、またはポリイミド樹脂系などが好適である。これらは良好な熱硬化性を有しているため、高速走行時にタイヤが発熱したとしても、不織布の変形がより確実に抑制され、吸音効果をさらに有効に保持することができる。

この際、上記接着剤の使用量は、上記繊維が接着剤により結合してなる不織布の総重量１００質量％中、通常２０〜５０質量％、好ましくは３０〜４０質量％の範囲内の量である。接着剤の使用量が上記範囲内であると、繊維間をより充分に結合することができ、不織布から繊維が脱落したり不織布がタイヤ内面から剥れたりするのを有効に防止するとともに、充分な吸音効果を奏する繊維量を適度に確保して、不織布の重量が大きくなり過ぎることによるタイヤのユニフォーミティの悪化を回避することができる。

上記不織布から構成される吸音層は、その一平面を通常タイヤ内面に接着するのが望ましく、接着方法としては、例えば、スチレン−ブタジエンゴム系のラテックス接着剤、水性高分子−イソシアネート系の接着剤、またはアクリル系、合成樹脂系の粘着テープを用いてインナーライナの内面に化学的に接着する方法などを採用してもよい。また、未加硫のタイヤ本体に吸音層を貼り付ける場合には、かかる接着テープや接着剤により仮固定した後に、加熱及び加圧による加硫成形により、吸音層をインナーライナの内面に含浸させて物理的に固定してもよい。なかでも、両面粘着テープを用いる接着が好適であり、吸音層１１が両面粘着テープを介してタイヤ内面に容易に接着させることができる。本発明に用いる上記不織布１１であれば、低密度を容易に実現しつつタイヤ内面との接着面積を充分に確保することができるので、吸音層１１のタイヤ内面からの剥がれを有効に防止することが可能となる。

以下、本発明について、実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

[実施例１〜４、比較例１〜４]
表１〜２に示す不織布を、図１のタイヤ構成に従ってタイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５および２１５／４５Ｒ１７の乗用車用ラジアルタイヤを作製し、それぞれサイズ１５×５×１／２Ｊ、サイズ１７×７ＪＪのリムに取り付けてタイヤ車輪として車両に装着し、空気圧：２１０ｋＰａ（相対圧）、タイヤ負荷荷重：３．９２ｋＮを適用した状態で、各種性能の評価に供した。結果を表１〜２に示す。

《不織布の平均密度》
表１〜２に示す不織布の平均密度を、不織布の目付（ｇ／ｍ²）／不織布の厚み（ｍｍ）により測定した。

《圧縮応力》
表１〜２に示す各不織布をサイズ（φ４．０ｃｍ、厚み２０ｍｍ）のサンプルとして、２５℃で１０ｍｍ圧縮させた際（＝厚み方向に５０％圧縮）における応力値を測定した。

《不織布の曲げ剛性》
表１〜２に示す不織布の曲げ剛性を、下記式に従い、不織布の押し込み量１０ｍｍあたりの不織布への押し込み力（Ｎ）として算出した。
押し込み力（Ｎ）／押し込み量（１０ｍｍ）

《走行時厚み保持性（％）》
サイズ１９５／６５Ｒ１５のタイヤを装着した上記車両を、速度６０ｋｍ／ｈで３００００ｋｍ走行させた際における、走行前後の不織布の厚みを測定した。走行時厚み保持性は、走行前の厚さＴ₀に対する、走行後の厚さＴ₁を百分率（％）で算出したものであり、その評価結果を表１〜２に示す。なお、表中の評価結果の数値が大きいほど圧縮変形しにくく、厚み保持性が良好であることを示す。

《走行後剥がれ》
上記走行時厚み保持性を評価した後、上記タイヤを２週間放置し、吸音材の剥がれの有無を目視により観察した。

《吸音効果》
サイズ２１５／４５Ｒ１７のタイヤを装着した上記車両を、速度６０ｋｍ／ｈでアルファルト走行させた際における運転席での車内騒音を測定し、周波数分析した。２３０Ｈｚ付近に見られるピークが空洞共鳴のピークである。数値が大きい程、吸音効果に優れることを示す。

※１：使用した接着剤：エポキシ樹脂、使用量＝不織布総重量１００質量％中に４０質量％

表１〜２によれば、繊維としてポリエチレンテレフタレートを用いた実施例１は、同繊維で同程度の密度を有する不織布を用いた比較例１と比べ、吸音効果に優れるだけでなく、強大な圧縮応力を有し、厚み保持性にも優れることがわかる。
一方、厚み保持性や接着性を改善すべく不織布をより高密度化した比較例２は、不織布の繊維間隙が減少するために吸音効果が低下しているのに対し、実施例１は、極めて優れた吸音効果を発揮するだけでなく、他の良好な性能を兼ね備えることができることがわかる。また、実施例１において繊維の結合方法を代えた実施例２〜３についても、同等の効果を発揮することが示された。

さらに、繊維として芳香族ポリアミドを用いた実施例４についても、同繊維を用いた比較例３〜４と比べ、優れた吸音効果だけでなく、良好な厚み保持性やタイヤ内面との接着性をバランスよく発揮することがわかる。
また、不織布の曲げ剛性が１．０〜２０．０Ｎ／１０ｍｍの範囲内にある実施例２〜４は、実施例１よりも有効に走行後の剥がれを防止できることも明らかである。

１タイヤ
２トレッド部
３サイドウォール部
４ビード部
５タイヤ本体部
６ビードコア
７カーカス
８ベルト
９タイヤ内腔
１０インナーライナ
１１、１１’ 吸音層
１２、１２’ 繊維
Ｒリム

Claims

タイヤ内面に、繊維が厚さ方向に配向してなる不織布から構成される吸音層を具えることを特徴とするタイヤ。
前記繊維が、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリベンゾイミダゾール、ポリフェニレンサルファイド、ポリビニルアルコール、芳香族ポリアミド、芳香族ポリイミド、セルロース、炭素繊維、フッ素繊維、ガラス繊維、金属繊維からなる群より選択される請求項１に記載のタイヤ。
前記繊維が、ニードルパンチ法、サーマルボンド法、またはケミカルボンド法により結合してなる請求項１または２に記載のタイヤ。
前記ケミカルボンド法において用いる接着剤が、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、エストラマー系樹脂から選ばれる請求項３に記載のタイヤ。
前記接着剤の使用量が、不織布の総重量１００質量％中、２０〜５０質量％の範囲内である請求項４に記載のタイヤ。
前記不織布の平均密度が５〜２０ｋｇ／ｍ³であり、かつ平均厚みが１０〜３０ｍｍである請求項１〜５のいずれかに記載のタイヤ。
前記不織布の５０％圧縮応力が、０．１〜５ｋＮ／ｍ²である請求項１〜６のいずれかに記載のタイヤ。
前記不織布の曲げ剛性が、１．０〜２０．０Ｎ／１０ｍｍである請求項１〜７のいずれかに記載のタイヤ。
前記不織布が、両面粘着テープを介してタイヤ内面に接着されてなる請求項１〜８のいずれかに記載のタイヤ。