JP2013177052A

JP2013177052A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2013177052A
Application number: JP2012041688A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Yamaguchi; 真広山口
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2012-02-28
Filing date: 2012-02-28
Publication date: 2013-09-09

Abstract

【課題】カーカスプライに熱収縮性のコードを適用してなお、高速耐久性を向上させた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】トレッド部１と、一対のサイドウォール部２、一対のビード部３、各ビード部３のビードコア４にトロイド状に延在する本体部５ａおよび、ビードコア４の周りに折り返した折返し部５ｂを持つ少なくとも一枚のカーカスプライからなるカーカス５とを具え、前記カーカスプライを構成する複数本のコードは、ポリケトン繊維を５０質量％以上含み、カーカスプライの折返し部のタイヤ幅方向外側で、折返し部の半径方向外方にゴムシート１０を配置してなることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気入りタイヤ、特にタイヤの軽量化を実現させつつ、高速耐久性を向上させた空気入りタイヤに関するものである。

近年、特許文献１に記載されるような、カーカスプライのコードに、熱収縮特性を有する所定のポリケトンを配置して、走行時の乗り心地性を向上させる技術が提案されている。

しかるに、このようなタイヤでは、高速走行および高歪状態によりタイヤが高温になり、タイヤのビードコアの周りに折り返したカーカスの折返し部の半径方向外方端付近に歪の発生やその半径方向外方端付近の剛性段差や接着剤の剥離に起因して、その半径方向外方端付近にセパレーションが発生するおそれがあり、さらなる高速耐久性には改良の余地があった。

特開２００８−２４０９３号公報

本発明の目的は、カーカスプライに熱収縮性のコードを適用してなお、高速耐久性を向上させた空気入りタイヤを提供することにある。

この発明にかかる空気入りタイヤは、トレッド部と、一対のサイドウォール部と、一対のビード部と、各ビード部内のビードコア間にトロイド状に延在する本体部および、ビードコアの周りに折り返した折返し部を持つ少なくとも一枚のカーカスプライからなるカーカスとを具えてなるものであって、前記カーカスプライを構成する複数本のコードは、ポリケトン繊維を５０質量％以上含み、カーカスプライの折返し部のタイヤ幅方向外側で、折返し部の半径方向外方にゴムシートを配置してなることを特徴とするものである。

ここで、「折返し部の半径方向外方端」は、タイヤが生産され、使用される地域に有効な産業規格であって、日本ではＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会）ＹＥＡＲＢＯＯＫ、欧州ではＥＴＲＴＯ（ＥｕｒｏｐｅａｎＴｙｒｅａｎｄＲｉｍＴｅｃｈｎｉｃａｌＯｒｇａｎｉｓａｔｉｏｎ）ＳＴＡＮＤＡＲＤＳＭＡＮＵＡＬ、米国ではＴＲＡ（ＴＨＥＴＩＲＥａｎｄＲＩＭＡＳＳＯＣＩＡＴＩＯＮＩＮＣ．）ＹＥＡＲＢＯＯＫ等に規定されたリムに、タイヤを組み付けて、ＪＡＴＭＡ等の規格にタイヤサイズに応じて規定された、最高空気圧を充填した状態での位置とする。

このようなタイヤにおいてより好ましくは、前記カーカスプライのポリケトン繊維コードは、下記式（Ｉ）及び式（ＩＩ）：
σ≧−０．０１×Ｅ＋１．２・・・（Ｉ）
σ≧０．０２・・・（ＩＩ）
［式中、σは、１７７℃における熱収縮応力（ｃＮ／ｄｔｅｘ）であり、Ｅは、２５℃における４９Ｎ荷重時の引張弾性率（ｃＮ／ｄｔｅｘ）である］を満たす。

ここで、熱収縮応力σとは、ＪＩＳＬ１０１７８．１０の試験による、一般的なディップ処理を施した加硫前の有機繊維コードの２５ｃｍの長さサンプルを、５℃／分の昇温速度で加熱して、１７７℃で２分間加熱したときのコードに発生する応力（ｃＮ／ｄｔｅｘ）をいうものとする。
引張弾性率とは、ＪＩＳＬ１０１７８．５のコード引張り試験による、ＳＳカーブの４９Ｎ時の接線から算出した弾性率（ｃＮ／ｄｔｅｘ）をいうものとする。

また好ましくは、前記カーカスプライのコードは、熱収縮応力σを０．１〜１．８ｃＮ／ｄｔｅｘとし、引張強度を１０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上とし、引張弾性率Ｅを２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上とする。
ここで、引張強度とは、ＪＩＳＬ１０１３に準じて測定された引張強度のことをいう。

そしてまた好ましくは、前記ゴムシートは、温度３０℃、周波数５０Ｈｚおよび振幅１％での、複素弾性率を５０〜１００ｋｇｆ／ｃｍ^２とし、損失正接を０．０５〜０．２５の範囲とし、ゴムシートの幅を５〜１００ｍｍの範囲とし、厚さを０．１〜１．５ｍｍの範囲とする。
なお、複素弾性率及び損失正接は、東洋精機社製スペクトロメーターを用い、幅：５ｍｍ、厚さ：２ｍｍ、長さ：２０ｍｍの試験片を、初期荷重：１５０ｇｆ、振動数：５０Ｈｚ、動歪：１％、温度：３０℃の条件下で測定したものとする。

ところで、少なくともサイドウォール部と対応する部分でカーカスのタイヤ幅方向内側に配設した、横断面形状が三日月状をなす補強ゴムを配置することが好ましい。

本発明に係る空気入りタイヤでは、カーカスプライを構成する複数本のコードが、ポリケトン繊維を５０質量％以上含むことで、カーカスに所望の熱収縮応力およびタイヤの撓みに抗する方向の曲げ剛性が高温下で有することができ、走行時の乗り心地性を向上させることができる

そして、カーカスプライの折返し部のトレッド幅方向外側にゴムシートを配置することで、カーカスプライにポリケトンのような熱収縮材料を用いて、例えば高速走行や高歪状態に起因するタイヤが高温化して、カーカスの折返し部の半径方向外方端で発生する剛性段差や、部材端からの接着剥離を軽減して、セパレーションの発生を低減することができる。

本発明の空気入りタイヤの一の実施形態を規定内圧の充填姿勢で示す幅方向断面図である。本発明の空気入りタイヤの他の実施形態を規定内圧の充填姿勢で示す幅方向断面図である。

以下に、図面を参照しながら本発明の空気入りタイヤを詳細に説明する。
図１は本発明の空気入りタイヤの一の実施形態を規定内圧の充填姿勢で示す幅方向断面図であり、１はトレッド部を、２はトレッド部１の側部に連続して半径方向内方に延びる一対のサイドウォール部を、３は各サイドウォール部２の内周側に連続させて設けたビード部をそれぞれ示す。

ここに示すタイヤは、一対のビード部３内に埋設した、図では六角形上のビードコア４間に、カーカス５の本体部５ａをトロイド状に延在させるとともに、各側部部分をビードコア４の周りで、タイヤ幅方向内側から外側に向けて折り返された折返し部５ｂを有する。

また、カーカス５のクラウン域の外周側に、タイヤ赤道面に対して、例えば１０〜６０°の角度で傾斜して延びる、例えばスチールコードの複数本を整列させて配置することによって形成してなり、コード交錯ベルト層からなるベルト６、このベルトの端部のみを被覆するベルト端部補強層７およびトレッドゴム８を順次に配置し、このトレッドゴム８の表面には、例えば、タイヤ周方向に延びる複数本の周溝等を形成する。

ビード部３には、カーカスの本体部５ａと折返し部５ｂとの間で、ビードコア４の半径方向外方に向けて厚みを漸減する略三角形の横断面形状のビードフィラー９を配設する。

そしてこの空気入りタイヤでは、カーカスプライを構成する複数本のコードは、ポリケトン繊維を５０質量％以上含み、このコードは、例えば、タイヤ周方向と直交する方向に傾斜して延在することができる。

図２は、本発明の空気入りタイヤの他の実施形態を示す、タイヤ半部の子午線断面図である。
なお、先の図１に示したタイヤと同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
この実施形態では、カーカス本体部５ａのタイヤ幅方向外側に横断面形状が三日月状をなす補強ゴム１１を配置する。
そして、カーカスプライを構成する複数本のコードは、ポリケトン繊維を５０質量％以上含み、カーカスプライの折返し部のタイヤ幅方向外側で、少なくとも折返し部の半径方向外方にゴムシートを配置する。

このようなタイヤでは、高速耐久性を向上させるとともに、ランフラット耐久性を向上させることができる。

また好ましくは、カーカスプライの乾熱収縮率は、１〜７％、より好ましくは２〜５％である。
ここで、乾熱収縮率とは、ディップ処理済コードについて、オーブン中で１５０℃、３０分の乾燥処理を行い、処理前後の繊維長を、１／３０（ｃＮ／ｄｔｅｘ）の荷重をかけて計測し、下記式により算出される値である。
乾熱収縮率（％）＝（Ｌｂ−Ｌａ）／Ｌｂ×１００
（Ｌｂ：処理前の繊維長、Ｌａ：繊維後の繊維長）

この範囲により、熱収縮応力を有するとともに、加硫後寸法安定性ならびに製品としてのユニフォミティを改善することができる。

より好ましくは、カーカスプライのポリケトン繊維コードは、下記式（Ｉ）及び式（ＩＩ）：
σ≧−０．０１×Ｅ＋１．２・・・（Ｉ）
σ≧０．０２・・・（ＩＩ）
［式中、σは、１７７℃における熱収縮応力（ｃＮ／ｄｔｅｘ）であり；Ｅは、２５℃における４９Ｎ荷重時の弾性率（ｃＮ／ｄｔｅｘ）である］を満たす。

このようなコードは、高速走行時における発熱によって熱収縮させて大きな熱収縮応力の発揮を担保し、温度の低下に伴って伸張変形する可逆性を有するので、走行中でのコード疲労によるカーカスプライのコードの破断を防ぐことができる。

すなわち、σ＜−０．０１Ｅ＋１．２の場合、および、σ＜０．０２の場合はいずれも、高速走行時の、タイヤの撓みを十分に抑制することができず、高速耐久性が低下したり、通常走行時のタイヤの縦バネが大きくなり、乗り心地性が悪化する傾向がある。

カーカスプライを構成するコードは、例えば、化１で表される繰り返し単位から実質的になるポリケトン製の繊維よりなる。

ポリケトンは、一酸化炭素ＣＯと不飽和炭化水素との共重合体であり、例えば、高分子鎖中で各ＣＯ単位の隣に、エチレン単位等が一つずつ位置する交互共重合体である。また、ポリケトンは、一酸化炭素と特定の不飽和炭化水素の一種との共重合体であってもよく、一酸化炭素と不飽和炭化水素の二種以上との共重合体であってもよい。式中のＡを形成する不飽和炭化水素としては、エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、シクロペンテン、ヘキセン、シクロヘキセン、ヘプテン、オクテン、ノネン、デセン、ドデセン、スチレン、アセチレン、アレン等の不飽和炭化水素化合物や、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、ビニルアセテート、アクリルアミド、ヒドロキシエチルメタクリレート、ウンデセン酸、ウンデセノール、６−クロロヘキセン、Ｎ−ビニルピロリドン、スルニルホスホン酸のジエチルエステル、スチレンスルホン酸ナトリウム、アリルスルホン酸ナトリウム、ビニルピロリドン及び塩化ビニル等の不飽和結合を含む化合物等であってもよい。これらは単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。

特にポリマーの力学特性や耐熱性等の点から、不飽和炭化水素としてエチレンを主体とするものを用いたポリケトンが好ましく、繰り返し単位の９７モル％以上が１−オキソトリメチレン［−ＣＨ_２−ＣＨ_２−ＣＯ−］であるポリケトンがより好ましく、９９モル％以上が１−オキソトリメチレンであるポリケトンが更に好ましく、１００モル％が１−オキソトリメチレンであるポリケトンが最も好ましい。

このようなコードは、例えば、ポリケトンからなるフィラメント束を複数本、好ましくは二本又は三本撚り合わせてなり、これも例えば、ポリケトンからなるフィラメント束に下撚りをかけ、次いで、これを複数本合わせて、逆方向に上撚りをかけることで、双撚り構造の撚糸コードとして得ることができる。

式（Ｉ）および（ＩＩ）における熱収縮応力σおよび弾性率Ｅは、有機繊維コードの種類によっても変わるが、コード作成時の撚り数やディップ処理条件を変えることにより熱収縮応力σおよび弾性率Ｅの値を変えることができる。

そしてまた好ましくは、カーカスプライのコードは、熱収縮応力σが０．１〜１．８ｃＮ／ｄｔｅｘで、引張強度が１０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、より好ましくは１５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、引張弾性率Ｅが２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、より好ましくは３００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の範囲である。

このようなコードは、強度の要求される様々なタイヤで使用することができ、カーカスプライに使用するコードの重量を少なくすることができるとともに、同一荷重下でのタイヤの寸法変形が小さく形態安定性を向上させることができる。

また、熱収縮応力σが０．１ｃＮ／ｄｔｅｘ未満の場合には、タイヤ製造時の加熱による引き揃え効率の低下やタイヤの撓み量が大きくなり、タイヤとしての強度が不十分となるおそれがあり、一方、１．８ｃＮ／ｄｔｅｘを超える場合には、タイヤ製造時の加熱により有機繊維コードが収縮するため、タイヤ内部のコード乱れやゴムの配置乱れを引き起こし、耐久性の悪化や加硫後のタイヤの形状が悪化する傾向がある。

なお、有機繊維コードの通常走行時と、高速走行時での効果を両立させるためには、コードの２０℃での熱収縮応力と１７７℃での熱収縮応力との差を、好ましくは０．２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、より好ましくは０．２５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のポリケトン繊維コードを用いることができる。

ところで、ゴムシートは、温度３０℃、周波数５０Ｈｚおよび振幅１％での、複素弾性率が５０〜１００ｋｇｆ／ｃｍ^２で、損失正接が０．０５〜０．２５の範囲とし、ゴムシートの幅は５〜１００ｍｍの範囲で、厚さが０．１〜１．５ｍｍの範囲とすることが好ましい。

上述のタイヤは、重荷重用ラジアルタイヤや、サイド補強型のランフラットタイヤに用いることが好ましい。

以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

（ポリケトン繊維コードの製造）
常法により調製したエチレンと一酸化炭素が完全交互共重合した極限粘度５．３のポリケトンポリマーを、塩化亜鉛６５重量％／塩化ナトリウム１０重量％含有する水溶液に添加し、８０℃で２時間攪拌溶解しポリマー濃度８重量％のドープを得た。このドープを８０℃に加温し、２０μｍ焼結フィルターでろ過した後に、８０℃に保温した紡口径０．１０ｍｍφ、５０ホールの紡口より１０ｍｍのエアーギャップを通した後に５重量％の塩化亜鉛を含有する１８℃の水中に吐出量２．５ｃｃ／分の速度で押出し、速度３．２ｍ／分で引きながら凝固糸条とした。引き続き凝固糸条を濃度２重量％、温度２５℃の硫酸水溶液で洗浄し、さらに３０℃の水で洗浄した後に、速度３．２ｍ／分で凝固糸を巻取った。この凝固糸にＩＲＧＡＮＯＸ１０９８（ＣｉｂａＳｐｅｃｉａｌｔｙＣｈｅｍｉｃａｌｓ社製）、ＩＲＧＡＮＯＸ１０７６（ＣｉｂａＳｐｅｃｉａｌｔｙＣｈｅｍｉｃａｌｓ社製）をそれぞれ０．０５重量％ずつ（対ポリケトンポリマー）含浸せしめた後に、該凝固糸を２４０℃にて乾燥後、仕上剤を付与して未延伸糸を得た。

この仕上剤は以下の組成のものを用いた。
オレイン酸ラウリルエステル／ビスオキシエチルビスフェノールＡ／ポリエーテル（プロピレンオキシド／エチレンオキシド＝３５／６５：分子量２００００）／ポリエチレンオキシド１０モル付加オレイルエーテル／ポリエチレンオキシド１０モル付加ひまし油エーテル／ステアリルスルホン酸ナトリウム／ジオクチルリン酸ナトリウム＝３０／３０／１０／５／２３／１／１（重量％比）。

得られた未延伸糸を１段目を２４０℃で、引き続き２５８℃で２段目、２６８℃で３段目、２７２℃で４段目の延伸を行った後に、引き続き５段目に２００℃で１．０８倍（延伸張力１．８ｃＮ／ｄｔｅｘ）の５段延伸を行い、巻取機にて巻取った。未延伸糸から５段延伸糸までの全延伸倍率は１７．１倍であった。

この繊維は強度１５．６ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度４．２％、弾性率３４７ｃＮ／ｄｔｅｘと高物性を有しており、乾熱収縮率が４．３％、最大熱収縮応力０．９２ｃＮ／ｄｔｅｘと高い熱収縮特性を有していた。

（カーカスプライの製造）
上述のポリケトン繊維からなるコードに一定の撚りを加え、２〜３本撚り合せ、これを経糸として多本数引き揃え、それに細く弱い緯糸を荒く打ち込み、スダレ状とし、次いで、ゴムとの接着を行なう為の接着剤処理を行う。しかる後、一定厚さのトッピングゴムを被覆し、ゴム被覆コードとする。次に、このゴム被覆コードの経糸がー定の長さとなる様に裁断し、裁断面以外の両縁部を接合し、タイヤのカーカス材料とする。
タイヤ成型時には、かかるカーカス材料をドラム成型機（又は類似設備）上で経糸と同一方向に切断し接合することにより筒状にする。

次に、上述のカーカスプライを具え図に示すような構造を有する、タイヤを試作し、表１，２に示すように、それぞれの諸元を変化させた実施例１〜６タイヤおよび、比較例タイヤ１〜４とのそれぞれにつき、高速耐久性を測定した。
また、実施例タイヤ４〜６および比較例タイヤ３，４はランフラット耐久性を測定した。

〔高速耐久性〕
実施例タイヤ１〜６および、比較例タイヤ１〜４とのそれぞれにつき、表１，２に示すように、ＪＡＴＭＡに準拠するリムに組み付けて、速度を測定した。その結果を表３，４に指数で示す。
なお、表中の指数値については、２４５／４０ＺＲ１９のタイヤは比較例タイヤ１の値をコントロールとして求め、２４５／４５ＺＲ１７のタイヤは比較例３の値をコントロールとして求めたものであり、指数値が大きいほど、高速耐久性が優れていることを示す。

〔ランフラット耐久性〕
実施例タイヤ４〜６および、比較例タイヤ３，４とのそれぞれにつき、表２に示すように、ＪＡＴＭＡに準拠するリムに組み付けて、内圧を０ｋＰａ、荷重を負荷し、時速８０ｋｍ／ｈで、タイヤを転動させ、タイヤが故障に至るまでの走行距離を測定した。その結果を表４に指数で示す。
なお、表中の指数値は、比較例３の値をコントロールとして求めたものであり、指数が大きいほど、故障に至るまでの走行距離が長く、ランフラット耐久性が優れていることを示す。

表３の結果から、実施例タイヤ１〜３は、比較例タイヤ１，２に対して、高速耐久性を向上することができた。
表４の結果から、実施例タイヤ４〜６は、比較例タイヤ３，４に対して、高速耐久性およびランフラット耐久性を向上することができた。

１トレッド部
２サイドウォール部
３ビード部
４ビードコア
５カーカス
５ａ本体部５
５ｂ折返し部
６ベルト
７ベルト端部補強層
８トレッドゴム
９ビードフィラー
１０ゴムシート
１１補強ゴム

Claims

トレッド部と、一対のサイドウォール部と、一対のビード部と、各ビード部内のビードコア間にトロイド状に延在する本体部および、ビードコアの周りに折り返した折返し部を持つ少なくとも一枚のカーカスプライからなるカーカスとを具えてなる空気入りタイヤにおいて、
前記カーカスプライを構成する複数本のコードは、ポリケトン繊維を５０質量％以上含み、
カーカスプライの折返し部のタイヤ幅方向外側で、折返し部の半径方向外方にゴムシートを配置してなることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記カーカスプライのポリケトン繊維コードは、下記式（Ｉ）及び式（ＩＩ）：
σ≧−０．０１×Ｅ＋１．２・・・（Ｉ）
σ≧０．０２・・・（ＩＩ）
［式中、σは、１７７℃における熱収縮応力（ｃＮ／ｄｔｅｘ）であり、Ｅは、２５℃における４９Ｎ荷重時の引張弾性率（ｃＮ／ｄｔｅｘ）である］を満たしてなる請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記カーカスプライのコードは、熱収縮応力σが０．１〜１．８ｃＮ／ｄｔｅｘで、引張強度が１０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上で、引張弾性率Ｅが２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
前記ゴムシートは、温度３０℃、周波数５０Ｈｚおよび振幅１％での、複素弾性率が５０〜１００ｋｇｆ／ｃｍ^２で、損失正接が０．０５〜０．２５の範囲であり、
ゴムシートの幅は５〜１００ｍｍの範囲で、厚さが０．１〜１．５ｍｍの範囲である請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
少なくともサイドウォール部と対応する部分でカーカスのタイヤ幅方向内側に配設した、横断面形状が三日月状をなす補強ゴムを配置してなる請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。