JP2012162819A - ゴム物品補強用コード及び空気入りタイヤ - Google Patents

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Abstract

【課題】高い剛性と耐疲労性を併せ持つゴム物品補強用コード及び該コードをカーカスのプライコードに用いた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】空気入りタイヤは、セルロース繊維２を下撚りしたコードに対し、ナイロン繊維１を下撚りしたコードを撚り合わせたゴム物品補強用コードにおいて、前記ナイロン繊維の下撚り数は、前記セルロース繊維の下撚り数より少ない。ナイロン繊維１の下撚り数、ナイロン繊維の下撚り数は、特定数値範囲内とすることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、ゴム物品補強用コード及び該コードをカーカスのプライコードに用いた空気入りタイヤに関する。
ゴム物品の典型例である、空気入りタイヤ、特に、モーターサイクル用のタイヤにおいては、カーカスプライに高剛性繊維であるレーヨン繊維を使用し、高い操縦安定性を実現させていた。さらに、同じセルロース繊維であるリヨセル繊維を用いると、レーヨンより高い剛性を持つためさらに高い操縦安定性が得られる。
例えば、特許文献1には、モーターサイクル用のタイヤのカーカスコードに用いる繊維としてレーヨンを用いて操縦安定性を向上させる技術が開示されている。
特開2006−290164
しかしながら、レーヨン繊維やリヨセル繊維などのセルロース繊維は、剛性が高い一方で、耐疲労性に劣り、とりわけリヨセル繊維は耐疲労性に劣ることが問題であった。
特に、モーターサイクル用タイヤ(以下MCタイヤと称する)におけるカーカスプライは、タイヤ周方向に対して斜め方向をなすプライコードを交互に重ね合わせたバイアス構造を有していることが多く、積層間のプライコードの交差部分に働く繰り返し入力により、疲労破断が生じやすいという問題があった。
このように、セルロース繊維からなるプライコードは耐疲労性が悪いため、バイアス構造においては、プライコードの交差部分のフレッティング磨耗を低減するために、カーカスをタイヤ周方向に対して、80°〜90°の角度に設ける必要があった。
特に、キャップ構造を有するタイヤにおいて、プライに、タイヤ周方向に対して80°〜90°の角度で配置した、セルロース繊維からなるコードを用いた場合、圧縮ひずみによりコードが疲労し、タイヤの耐久性が低くなるという問題があった。
そこで、本発明の目的は、高剛性を維持しつつ、耐疲労性を改善したゴム物品補強用コード及び該コードをカーカスのプライコードに用いた、耐久性の高い空気入りタイヤを提供することにある。
発明者らは前記課題を解決すべく、鋭意究明を重ねたところ、高剛性を持つセルロース繊維に、耐疲労性に優れたナイロン繊維を混合したコードを用いることで、セルロース繊維の持つ高剛性とナイロン繊維の持つ耐疲労性とを両立し得ることを知見し、さらに、具体的にその両立を達成するには、各繊維の下撚り数の条件を適切に設定することが必要であることの新規知見を得た。
本発明にかかる空気入りタイヤの要旨構成は、以下の通りである。
(1) セルロース繊維を下撚りした糸と、ナイロン繊維を下撚りした糸とを撚り合わせたゴム物品補強用コードにおいて、
前記ナイロン繊維の下撚り数は、前記セルロース繊維の下撚り数より少ないことを特徴とするゴム物品補強用コード。
(2) 前記ナイロン繊維の下撚り数をn(回/10cm)、前記セルロース繊維の下撚り数をm(回/10cm)とするとき、前記ナイロン繊維の下撚り数と前記セルロース繊維の下撚り数との比n/mは
0≦n/m≦0.75
を満たす範囲内にあることを特徴とする、(1)に記載のゴム物品補強用コード。
(3) 前記セルロース繊維の下撚り数は、32(回/10cm）以上である、(1)又は(2)に記載のゴム物品補強用コード。
(4) 前記ナイロン繊維の下撚り数は、30 (回/10cm)以下である、(1)〜(3)のいずれか1つに記載のゴム物品補強用コード。
(5) 前記コードにおけるナイロン繊維の含有率は17%以上45%以下である、(1)〜(4)のいずれか1つに記載のゴム物品補強用コード。
(6) 下撚りした1本以上のセルロース繊維と、下撚りした1本以上のナイロン繊維からなる、(1)〜(5)のいずれか1つに記載のゴム物品補強用コード。
(7) セルロース繊維の繊度は500〜3000dtexであり、ナイロン繊維の繊度は400〜3000dtexである、(1)〜(6)のいずれか1つに記載のゴム物品補強用コード。
(8) タイヤの周方向に対して60°〜90°で配置したことを特徴とする、(1)〜(7)のいずれか1つに記載のゴム物品補強用コード。
(9) (1)〜(7)のいずれか1つに記載のゴム物品補強用コードをカーカスのプライコードに用いた空気入りタイヤ。
(10) タイヤ周方向に沿って配置した高弾性コードで補強されたキャップ構造を有していることを特徴とする、(9)に記載の空気入りタイヤ。
本発明によれば、適切な下撚り数の条件の下でセルロース繊維とナイロン繊維とを併用することにより、高い剛性と耐疲労性を併せ持つコード及び該コードをカーカスのプライコードに使用した空気入りタイヤを提供できる。
ナイロンとセルロースの下撚り数が等しい場合の上撚りの図である。 セルロースの下撚り数をナイロンの下撚り数より大きくした場合の上撚りの図である。 キャップ構造を有するタイヤの断面図である。
以下、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。図1〜3は、本発明の一実施形態による空気入りタイヤのカーカスプライに用いるコードを説明するための図である。
本実施形態では、高剛性と耐疲労性とを両立させるべく、高剛性を持つセルロース繊維と耐疲労性に優れたナイロン繊維とを混合させたコードを使用する。
図1は、ナイロン繊維とセルロース繊維の下撚り数が共に30(回/10cm)の場合の図である。
この場合は、1本のコードに対してナイロン繊維1とセルロース繊維2とが交互に並んでおり、コードに圧縮歪が入力した際に、該圧縮歪がナイロン繊維とセルロース繊維とに均等にかかる。このため、ナイロン繊維とセルロース繊維とを撚り合わせたコードにしたとしても圧縮疲労性に劣るセルロース繊維にかかる圧縮歪は変わらない。従って、この場合は、コードとしての耐疲労性は向上しない。
なお、撚り数は、JIS L1017(1983年) に準拠して、糸10cm間の数値で表している。
そこで、本実施形態では、セルロース繊維の高剛性とナイロン繊維の優れた耐疲労性を両立させるために、例えば、ナイロンの下撚り数を5 (回/10cm)、セルロースの下撚り数を30 (回/10cm)とし、セルロースの下撚り数をナイロンの下撚り数より大きくすることが肝要である。
図2は、このとき、セルロース繊維を下撚りした糸とナイロン繊維を下撚りした糸とを下撚りと逆方向に撚り合わせる(上撚りする)様子を示している。
図2に示すように、ナイロン繊維がコードの内側、セルロース繊維がコードの外側に配置される構造となる。
上記の構造とすることにより、ナイロン繊維がセルロース繊維の外側に配置されるため、撚り合わせたコードに圧縮歪が加わった際に、その歪の多くがナイロン繊維にかかる。
従って、圧縮疲労性に劣るセルロース繊維にかかる圧縮歪が小さくなるため、撚り合わせたコード全体の耐疲労性が向上する。
具体的には、ナイロン繊維の下撚り数をn(回/10cm)、セルロース繊維の下撚り数をm(回/10cm)とするとき、前記ナイロン繊維の下撚り数と前記セルロース繊維の下撚り数との比n/mを
0≦n/m≦0.75
を満たす範囲内とすることが好ましい。
上記の比を0.75より大きくすると上述のセルロース繊維がナイロン繊維に対して内側に入るように撚り合わされる効果が十分に得られなくなるからである。
また、上記の比は0であっても、耐疲労性はセルロース繊維のみのコードより向上する。
一方で、ナイロン繊維にかかる圧縮歪が大きくなりすぎないようにするためには、上記の比は0.3以上とすることがより好ましい。
また、セルロースの下撚り数は、32(回/10cm)以上であることが好ましい。
なぜなら、32(回/10cm)より小さいと、セルロース繊維がナイロン繊維に対して外側に入るように撚り合わされる効果が十分に得られなくなるからである。
ところで、ナイロンの下撚り数は、30(回/10cm)以下であることが好ましい。なぜなら、30 (回/10cm)より大きいとナイロン繊維の耐疲労性は向上するが、撚り合わせたコードの剛性が低下してしまうからである。
また、コードは、ナイロン繊維の含有率が17%以上45%以下で構成されることが好ましい。なぜなら、17%未満だと、セルロース繊維がナイロン繊維の緩衝作用を十分に受けることができず、耐疲労性を向上させることができないからであり、45%より大きいとコードに占めるナイロン繊維の割合が高くなるため、ナイロン繊維はセルロース繊維に比べ弾性率が小さくなり、その結果コードそのものの剛性を維持することができず、操縦安定性が維持できなくなるからである。
なお、ここでいう「含有率」とはコード全体の重量に対する、ナイロン繊維の重量の割合をいう。
さらに、コードは、セルロース繊維の繊度が500〜3000dtex、ナイロン繊維の繊度が400〜3000dtexで構成されることが好ましい。
なぜなら、セルロース繊維の繊度が500未満、ナイロン繊維の繊度が400未満であると引っ張り強さが小さすぎるからであり、セルロース繊維及びナイロン繊維の繊度が3000より大きいと重量が大きくなりすぎてしまうからである。
さらにまた、本実施形態のコードをカーカスに用いたタイヤは、耐疲労性に優れているため、タイヤの周方向に対して60°〜90°までの角度で配置することができる。
加えて、本発明のコードは、高剛性を持ち、耐疲労性に優れているため、空気入りタイヤのカーカスのプライコードに使用することが好ましい。
空気入りタイヤは、例えば、図3に示すような、一対のビードコア間にトロイダル状に跨るカーカス3と該カーカス3のタイヤ径方向外側に配置したベルトを有する構造を有している。
本発明のコードは、高剛性を持ち、耐疲労性に優れているため、これを空気入りタイヤのカーカスのプライコードに使用することにより、操縦安定性及び耐久性に優れたタイヤを実現できる。
特に、本発明のコードは、圧縮ひずみに起因して耐久性が低い、図3に示すようなキャップ構造を保持しているタイヤに用いることが好ましい。
なお、ここでいうキャップ構造とは、図3に示すようにタイヤ周方向に対し実質的に平行に配列された有機繊維コードをゴムに埋設してなり、ベルトの全幅以上にわたりベルト4よりタイヤの半径方向外側に配置されたベルト補強層5を有する構造をいう。
次に、従来技術のタイヤと本発明のタイヤで耐久性に差があることを確認するため、走行ドラムによる試験を実施した。ここで発明例1〜7及び比較例1〜5として、セルロース繊維(レーヨン又はリヨセル)とナイロンとを下撚りと逆方向に撚り合わせたコードをカーカスのプライコードに用いたタイヤを試作した。従来例1〜4として、ナイロンのみからなるコードをカーカスプライに用いたタイヤを用意した。
この試験では耐久性を見るために、タイヤサイズ180/55R17の各タイヤを適用リムに装着し、空気圧を140kPaとした。それからタイヤに荷重3.58kNをかけ、81km/hの速度で走行させるドラム試験を行った。発明例1〜6及び比較例1〜5及び従来例1〜4を比較した結果をタイヤの緒元と共に表1〜3に示してある。
ここで、表1〜3の低内圧時の耐久性を示している発明例のINDEXとは、従来例1のタイヤを100とし、以下の式で求めるものである。
(発明例のINDEX)=((発明例タイヤの走行距離)/(従来例1のタイヤの走行距離))×100
なお、INDEXは大きい方が耐久性に優れている。
また、操縦安定性の発明例のINDEXは、テストコースで実車走行を行い、テストライダーの走行感覚による総合評価を従来例1のタイヤを100として評価したものである。数値は大きいほうが良い。
なお、比較例についても発明例と同様である。
ここで、コード材質の構造におけるｘ/ｙとの表記(例えば、1840/2)は、ｘ(dtex)のｙ本の繊維を撚っていることを示している。
表1の従来例1と従来例2との比較によると、リヨセルを用いたコードを使用したタイヤは、耐久性がレーヨンの場合よりも劣ることがわかる。
一方、発明例1〜3と従来例1、2を比較すると、いずれの発明例もナイロンと共にリヨセルを使用しているものの、耐久性がレーヨンのみを使用している従来例1と比べて優れていることがわかる。また、操縦安定性も優れている。
また、表1によると、コード材質1とコード材質2の下撚り数の関係が好適範囲内にある発明例1〜3は、耐久性、操縦安定性が共に優れているのに対して、上記関係が好適範囲内にない比較例1、2は、耐久性が従来例1より劣っていることがわかる。
さらに、発明例5と比較例1との比較によりセルロース繊維であるリヨセルの下撚り数が好適範囲内である発明例5は、リヨセルの下撚り数が好適範囲外である比較例3より、耐久性が優れていることがわかる。
また、表2において、発明例3と比較例4及び比較例5とを比較すると、ナイロンの含有率が好適範囲内にある発明例3は、ナイロンの含有率が好適範囲内を上回る比較例4より、操縦安定性に優れ、また、ナイロンの含有率が好適範囲内を下回る比較例5より耐久性に優れていることがわかる。
加えて、表3を参照すると、従来例4のように従来のタイヤにおいてカーカスの角度をタイヤ周方向に対して80°未満に配置すると、耐久性が悪化するのに対し、本発明による発明例6及び7では、カーカスの角度をタイヤ周方向に対して80°未満に配置しても耐久性及び操縦安定性が良好であることがわかる。
剛性及び耐久性を両立させたゴム物品補強用のコード及び、該コードをカーカスのプライコードに用いた、操縦安定性が高く、かつ耐久性に優れた空気入りタイヤを製造して、市場に提供できる。
1 ナイロン
2 セルロース
3 カーカス
4 ベルト
5 ベルト補強層

Claims (10)

  1. セルロース繊維を下撚りした糸と、ナイロン繊維を下撚りした糸とを撚り合わせたゴム物品補強用コードにおいて、
    前記ナイロン繊維の下撚り数は、前記セルロース繊維の下撚り数より少ないことを特徴とするゴム物品補強用コード。
  2. 前記ナイロン繊維の下撚り数をn(回/10cm)、前記セルロース繊維の下撚り数をm(回/10cm)とするとき、前記ナイロン繊維の下撚り数と前記セルロース繊維の下撚り数との比n/mは
    0≦n/m≦0.75
    を満たす範囲内にあることを特徴とする、請求項1に記載のゴム物品補強用コード。
  3. 前記セルロース繊維の下撚り数は、32(回/10cm）以上である、請求項1又は2に記載のゴム物品補強用コード。
  4. 前記ナイロン繊維の下撚り数は、30 (回/10cm)以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のゴム物品補強用コード。
  5. 前記コードにおけるナイロン繊維の含有率は17%以上45%以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のゴム物品補強用コード。
  6. 下撚りした1本以上のセルロース繊維と、下撚りした1本以上のナイロン繊維からなる、請求項1〜5のいずれか一項に記載のゴム物品補強用コード。
  7. セルロース繊維の繊度は500〜3000dtexであり、ナイロン繊維の繊度は400〜3000dtexである、請求項1〜6のいずれか一項に記載のゴム物品補強用コード。
  8. タイヤの周方向に対して60°〜90°で配置したことを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載のゴム物品補強用コード。
  9. 請求項1〜7のいずれか一項に記載のゴム物品補強用コードをカーカスのプライコードに用いた空気入りタイヤ。
  10. タイヤ周方向に沿って配置した高弾性コードで補強されたキャップ構造を有していることを特徴とする、請求項9に記載の空気入りタイヤ。
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