JP2012517934A - 車両用の空気式タイヤ - Google Patents

Abstract

本発明は、ベルトと、少なくとも１つのゴム混合物に埋設された補強材層とを有する車両用の空気式タイヤに関し、ベルトは、鋼、アラミド、炭素繊維、天然繊維、マグネシウム、およびマグネシウム化合物からなる群から選択された材料で作製され、補強材層は、円周方向に対して０°〜５°の角度をなす単一層または複層とされ、少なくとも１つのポリエステル糸および／またはポリエステルコードで作製される。

Description

本発明は、ベルトを有し、少なくとも１つのゴム混合物に埋設された強度要素層を有する空気式車両用タイヤに関する。

様々なエラストマー製品を補強する強度要素は公知である。空気式車両用タイヤを例にあげると、このタイヤは、単層または複層構造を有し、ベルト縁部を覆い、平行な態様で基本的に円周方向に延びる、ゴムに埋設されたコードの形態の強度要素を含むベルトバンデージを使用することで知られている。このベルトバンデージには、特に高速用途において、運転時に発生する遠心力によりタイヤが膨れるのを防止する目的がある。

タイヤの製造過程では、バンデージは、ベルトに巻き付けられる、またはスプールされる未加硫のゴム混合物に強度要素が埋設された層、ストリップ、または個々のコードの形態であてがわれる。強度要素は、一層の基本的に平行な糸状強度要素としてゴムに埋設され、この糸状強度要素は通常、埋め込みゴムへの付着性を良好にするために、当業者に公知の態様で熱的前処理および／または含浸前処理され、ゴム混合物で被覆するために、カレンダまたは押出機を長手方向に通過する。タイヤを既存の装置で成形し、加硫する過程で、タイヤは通常、生タイヤがフラットドラムに巻かれたときの未加硫生タイヤと比較して、膨らむことにより、ショルダ領域で最大２％、中央領域で最大４％拡大する。より最近の構築ドラムの場合、タイヤ製造時の伸長を約２％以下にさらに低くする必要がある。膨らみは、装置が最新のものであるほど小さい。さらなる問題は、高温における特定のコード材料の収縮挙動である。収縮挙動が小さければ小さいほど、車両用タイヤの寸法安定性が高くなり、それにより、フラットスポット化が良好になる。

タイヤを正確に形成するために、バンデージのコードは、タイヤ製造中の成形時および加硫モールド内で十分な膨らみを可能にすべきであり、タイヤが完成した後、良好な高速実用性、すなわち、運転時の良好な寸法安定性を保証すべきである。これらの要件を満たすために、コードは、適度な力で最大約３％〜約４％の歪みまで伸長可能であり、より高い歪みまで伸長するのに、はるかに大きな力を必要とすべきである。

コンベヤベルトは、通常同一のおよび／または異なるコード材料で構築された織物層からなる強度要素を基本的特徴部として含むエンドレスベルトである。コード織物は、コンベヤベルトの製造過程においてでさえ過酷な機械圧力をかけられる。コード織物は、コーティング層に付着しやすくするために、摩擦をかけられるか、またはこねられ、その後、カレンダ内で両側をコーティングされ、何度も重ねられ、最終的には、最上層を付けてカレンダ仕上げされる。コンベヤベルトは通常、高い搬送速度に起因するかなりの圧力に耐えることができなければならず、これが、一般的に強度要素を多く使用することが必要な理由である。

平ベルトは、撚り合わせたコード糸で構成された強度要素層から形成される牽引要素を有する。ゴムマトリクスに埋設されたコード糸は、１つまたは２つのゴム引き巻き布で保護される。コードは、平ベルトが小さい歪みで大きな力を伝達できるようにすることを意図されている。コードはまた、可撓性織物管に適用することができ、可撓性織物管は、高い内圧および外圧がかかり、したがって、コード織物または個々のコード糸で構成された適切な強度要素層によって強化される。コードを可撓性織物管に埋設する場合、延びて薄くなること、または広がって短くなることを防止するために、コード糸を特定の角度であてがうことが重要である。

圧縮、引張り、または剪断に起因する応力を部分的に吸収するために、１つまたは複数のゴムマトリクスから構築されるエアベローズも同様に、コードから構築される強度要素層による補強を必要とする。コードで構築される強度要素層は、この場合も非常に小さい歪みで大きい力を伝達しなければならない。
以下の文献は先行技術として認められなければならない。

米国特許第７，２５２，１２９号明細書 欧州特許第１ ７０３ ００５号明細書 英国特許出願公開第２ １３９ ５７４号明細書 英国特許出願公開第２ １７２ ２５１号明細書 米国特許出願公開第６，０１６，８５８号明細書 米国特許出願公開第６，０８２，４２３号明細書 欧州特許出願公開第０ ７１５ ９７１号明細書

特許文献１は、アラミド繊維と、ポリエステル、ナイロン、およびレーヨンからなる群から選択されたさらなる繊維とで構成される複合コードを開示している。この複合コードにより、強度要素層の個々の糸があまり分離しないようになる。

特許文献２は、レーヨン糸およびリヨセル糸を含み、良好な耐疲労性が顕著である、浸漬コーティングされた複合コードを開示している。

４０〜１００ｔ／ｍの低い撚り数の強度要素コードを有する車両用タイヤの開示は特許文献３から公知である。これは、高速用タイヤの転がり抵抗を改善するとされている。

特許文献４は、単繊維糸で構成される強度要素コードを有する車両用タイヤを開示しており、単繊維は、少なくとも２５０ｄｔｅｘの繊度を有し、単繊維は撚られていない。

特許文献５および特許文献６はそれぞれ、アラミド、レーヨン、ＰＥＮ、ＰＥＴ、およびＰＶＡからなる群から選択されたコードの「オーバーレイ」を有する、転がり抵抗挙動を最適化した軽量タイヤについて記載している。それぞれのタイヤのベルトは、ガラス繊維（特許文献５）、またはレーヨン（特許文献６）で構成される。

特許文献７は、ポリエチレンテレフタレート繊維またはナイロン繊維で構成される、いわゆる０°ベルト層を有する空気式の車両用タイヤを開示している。この場合、撚りは３００ｔ／ｍ以下である。

したがって、本発明は、糸および／またはコードから構築され、収縮挙動が小さくかつ寸法安定性が高い強度要素層を有する空気式車両用タイヤを提供することを目的とする。

本出願人は、ベルトを有し、少なくとも１つのゴム混合物に埋設された強度要素層を有する空気式車両用タイヤが、鋼、アラミド、炭素繊維、天然繊維、マグネシウム、およびマグネシウム化合物からなる群から選択された材料でベルトが構成されることと、強化要素層が、円周方向に対して０°〜５°の角度をなす単層または複層であり、少なくとも１つのポリエステル糸および／またはポリエステルコードで構成されることとを特徴とする場合に、本発明の上記の目的が達成されることを発見した。

驚くべきことに、そのような強度要素層により、そのベルト材料が鋼、アラミド、炭素繊維、天然繊維、マグネシウム、およびマグネシウム化合物からなる群から選択された空気式車両用タイヤの収縮挙動が確実に改善され、寸法安定性が確実に改善されると分かった。

当業者には公知であるが、強度要素層にポリアミド糸およびポリアミドコードを使用すると、弾性係数が低くなり、最終的なタイヤにおいて高い熱収縮という欠点が現れる。

一方、タイヤ構築時にアラミド糸および／またはアラミドコードを使用する場合、このようにして構築された強度要素層は、それらの伸長性があまりにも低いので、生タイヤは不十分に形成することしかできず、その結果として、不完全なタイヤ均一性が得られるだけであるという点で不利益であることがわかる。

ポリエステル糸および／またはポリエステルコードの強化要素層を有する本発明の空気式車両用タイヤは、対照的に、これらの前述した欠点を示さない。さらに、強化要素層にポリエステル糸および／またはポリエステルコードを使用する方が、従来のようにアラミド糸またはアラミドコードを使用する、および／あるいは複合コードを使用するよりも確実に費用がかからない。

さらに、強度要素層は、円周方向に対して０°〜５°の角度をなす単層または複層、好ましくは単層であるように構成される。この文脈において「構成される」とは、強化要素層が、円周方向に単層または複層、好ましくは単層になるように巻かれることを意味する。

本発明の空気式車両用タイヤのベルトは、鋼が好ましいが、鋼、アラミド、炭素繊維、天然繊維、マグネシウム、およびマグネシウム化合物からなる群から選択された材料で構成される。

ポリエステル糸および／またはポリエステルコードが、ＨＭＬＳ（高弾性低収縮）ポリエステル糸および／またはＨＭＬＳポリエステルコードであるか、あるいはＨＭＨＳ（高弾性高収縮）ポリエステル糸および／またはＨＭＨＳポリエステルコードであることが有利であると分かるであろう。

ＨＭＬＳポリエステル糸および／またはＨＭＬＳポリエステルコードを使用することを選択した場合、浸漬ポリエステル糸および／または浸漬ＨＭＬＳコードは、タイヤでの使用に対して、ＡＳＴＭ Ｄ ８５５による収縮が、１８０℃で２％±１．０％でなければならない。

空気式車両用タイヤおよび産業用ゴム物品は、単なる糸ではなくて、通常はコードを利用することが多い。糸と対比して、コードは、互いに撚った少なくとも２つの糸で構成される。

ポリエステル糸および／またはポリエステルコードのポリエステルは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）および／またはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）および／またはポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）および／またはポリカーボネート（ＰＣ）からなる群から有利に選択される。

織物強度要素のゴムへの確実な付着を保証するために、ポリエステル糸および／またはポリエステルコードに、例えば、１槽または２槽プロセスでＲＦＬ（レゾルシン・ホルムアルデヒド・ラテックス）浸漬を行うなど接着剤を含浸させることは有益である。

ポリエステルコードが、２０００〜５０００ｄｔｅｘの範囲にある、好ましくは３０００〜４０００ｄｔｅｘの範囲にある繊度を有し、かつ／またはポリエステル糸が、１０００〜１６７０ｄｔｅｘの範囲にある、好ましくは１１００〜１４４０ｄｔｅｘの範囲にある繊度を有するのはさらに有益である。コードについては、全体としてのｄｔｅｘに関すると当業者には分かっている。

好ましくは浸漬コードとして存在する、すなわち、すでに接着剤を含浸されたポリエステル糸が、２５０〜５００ｔ／ｍの範囲、好ましくは３７０〜４３０ｔ／ｍの範囲の撚り数で縦糸に撚りをかけられ、ＡＳＴＭ Ｄ ８５５による伸びが４５Ｎで２．０〜５．５％、好ましくは２．７〜５．０％、より好ましくは３．２〜４．５％であると、それは有益である。

これらの材料特性は、収縮挙動および寸法安定性に対する良好な結果を保証することが分かった。

少なくとも１つのゴム混合物に埋設された上記の強度要素層を空気式車両用タイヤで、好ましくはベルトバンデージとして、および／またはビード補強材として使用すると、タイヤは、特に良好な高速実用性を有することになり、フラットスポット化は大幅に低減される。このために、特定の実施形態でのコード内の縦糸数は、８０〜１２５ｅｐｄｍの範囲にあり、好ましくは９０〜１１０ｅｐｄｍの範囲にある。

上記の強化要素層が、空気式車両用タイヤのビード補強材として使用される場合、その利点は、強度要素が、従来から使用されてきたポリアミド製強度要素層よりも高い弾性率を有することであり、さらにコスト面でも有利である。

これらの利点は、上記の強度要素層が、コンベヤベルト、平ベルト、可撓性織物管、およびエアベローズなどの別のエラストマー製品の製造で使用される場合にも得られる。

本発明の例示的な実施形態およびさらなる利点が、下記の表１に関連してより詳細に説明される。

表に記載された力は、歪みに従属して一義的に決まる。収縮は対抗力に従属して決まる。表に記載された値は、予圧０．５ｃＮ／ｔｅｘ、すなわち、９４０×２では９４ｃＮとなる予圧、１１４０×２では１４４ｃＮとなる予圧での実験室データである。ポリエステルコードの高い弾性率は、強度要素の層数を約５０％だけ低減できることを意味し、さらに、これにより、強度要素層が埋設されるゴム混合物の量も低減される。これは、空気式車両用タイヤの転がり抵抗挙動を良好にし、ひいては燃料消費を少なくする。

収縮挙動を確実に改善することで、空気式車両用タイヤの寸法安定性が高くなる。

Claims (19)

1. ベルトを有し、少なくとも１つのゴム混合物に埋設された強度要素層を有する空気式車両用タイヤであって、前記ベルトは、鋼、アラミド、炭素繊維、天然繊維、マグネシウム、およびマグネシウム化合物からなる群から選択された材料で構成されることと、前記強化要素層は、円周方向に対して０°〜５°の角度をなす単層または複層であることと、前記強化要素層は、少なくとも１つのポリエステル糸および／またはポリエステルコードで構成されることとを特徴とする空気式車両用タイヤ。
2. 前記ベルトは鋼で構成されることを特徴とする、請求項１に記載の空気式車両用タイヤ。
3. 前記強化要素層は単層であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の空気式車両用タイヤ。
4. 前記ポリエステル糸および／またはポリエステルコードのポリエステルは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）および／またはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）および／またはポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）および／またはポリカーボネート（ＰＣ）からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気式車両用タイヤ。
5. 前記ポリエステルコードは、２０００〜５０００ｄｔｅｘの範囲の繊度を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の空気式車両用タイヤ。
6. 前記ポリエステルコードは、３０００〜４０００ｄｔｅｘの範囲の繊度を有することを特徴とする、請求項５に記載の空気式車両用タイヤ。
7. 前記ポリエステル糸は、１０００〜１６７０ｄｔｅｘの範囲の繊度を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の空気式車両用タイヤ。
8. 前記ポリエステル糸は、１１００〜１４４０ｄｔｅｘの範囲の繊度を有することを特徴とする、請求項７に記載の空気式車両用タイヤ。
9. 前記ポリエステル糸および／または前記ポリエステルコードは、２５０〜５００ｔ／ｍの範囲の撚り数で縦糸に撚りがかけられることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の空気式車両用タイヤ。
10. 前記ポリエステル糸および／または前記ポリエステルコードは、３００〜４３０ｔ／ｍの範囲の撚り数で縦糸に撚りがかけられることを特徴とする、請求項９に記載の空気式車両用タイヤ。
11. 前記ポリエステル糸および／または前記ポリエステルコードは、ＡＳＴＭ Ｄ ８５５による伸びが４５Ｎで２．０〜５．５％であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の空気式車両用タイヤ。
12. 前記ポリエステル糸および／または前記ポリエステルコードは、ＡＳＴＭ Ｄ ８５５による伸びが４５Ｎで２．７〜５．０％であることを特徴とする、請求項１１に記載の空気式車両用タイヤ。
13. 前記ポリエステル糸および／または前記ポリエステルコードは、ＡＳＴＭ Ｄ ８５５による伸びが４５Ｎで３．２〜４．５％であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の空気式車両用タイヤ。
14. 少なくとも１つのゴム混合物に埋設された前記強度要素層はベルトバンデージであることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の空気式車両用タイヤ。
15. 前記ベルトバンデージ内の縦糸数は８０〜１２５ｅｐｄｍの範囲にあることを特徴とする、請求項１４に記載の空気式車両用タイヤ。
16. 前記ベルトバンデージ内の縦糸数は９０〜１１０ｅｐｄｍの範囲にあることを特徴とする、請求項１５に記載の空気式車両用タイヤ。
17. 少なくとも１つのゴム混合物に埋設された前記強度要素層はビード補強材であることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の空気式車両用タイヤ。
18. 前記ビード補強材内の縦糸数は８０〜１２５ｅｐｄｍの範囲にあることを特徴とする、請求項１７に記載の空気式車両用タイヤ。
19. 前記ビード補強材内の縦糸数は９０〜１１０ｅｐｄｍの範囲にあることを特徴とする、請求項１８に記載の空気式車両用タイヤ。