JP2020015381A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性を良好に維持しながら、ロードノイズを効果的に低減することを可能にした空気入りラジアルタイヤを提供する。【解決手段】トレッド部１と一対のサイドウォール部２と一対のビード部３とを備えると共に、一対のビード部３，３間にカーカス層４が装架され、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側に複数層のベルト層７が配置され、該ベルト層の外周側にタイヤ周方向に沿って螺旋状に巻回された複数本の有機繊維コードを含むベルトカバー層８が配置された空気入りラジアルタイヤにおいて、ベルトカバー層８はベルト層７の全域を覆うフルカバー層８Ａとベルト層７の両端部をそれぞれ局所的に覆う一対のエッジカバー層８Ｂとから構成され、ベルトカバー層８には１００℃での４４Ｎ負荷時の弾性率が３．５ｃＮ／（ｔｅｘ・％）〜５．５ｃＮ／（ｔｅｘ・％）の範囲にあり、かつ１００℃での熱収縮応力が０．６ｃＮ／ｔｅｘ以上であるポリエチレンテレフタレート繊維コードが使用される。【選択図】図１

Description

本発明は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維コードをベルトカバー層に用いた空気入りラジアルタイヤに関し、更に詳しくは、耐久性を良好に維持しながら、ロードノイズを効果的に低減することを可能にした空気入りラジアルタイヤに関する。

乗用車用又は小型トラック用の空気入りラジアルタイヤにおいては、一対のビード部間にカーカス層が装架され、トレッド部におけるカーカス層の外周側に複数層のベルト層が配置され、ベルト層の外周側にタイヤ周方向に沿って螺旋状に巻回された複数本の有機繊維コードを含むベルトカバー層が配置されている。このようなベルトカバー層は高速耐久性の改善に寄与すると共に、中周波ロードノイズの低減にも寄与する。

従来、ベルトカバー層に使用される有機繊維コードはナイロン繊維コードが主流であるが、ナイロン繊維コードに比べて高弾性であり、かつ安価なポリエチレンテレフタレート繊維コードを使用することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、ポリエチレンテレフタレート繊維コードの弾性率が高過ぎると、コードの耐疲労性が低下し、タイヤの耐久性が悪化するという問題がある。その一方で、ポリエチレンテレフタレート繊維コードの弾性率が低過ぎると、ロードノイズの低減効果を十分に得ることができない。

特開２００１−６３３１２号公報

本発明の目的は、耐久性を良好に維持しながら、ロードノイズを効果的に低減することを可能にした空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の空気入りラジアルタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備えると共に、前記一対のビード部間にカーカス層が装架され、前記トレッド部における前記カーカス層の外周側に複数層のベルト層が配置され、該ベルト層の外周側にタイヤ周方向に沿って螺旋状に巻回された複数本の有機繊維コードを含むベルトカバー層が配置された空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記ベルトカバー層は前記ベルト層の全域を覆うフルカバー層と前記ベルト層の両端部をそれぞれ局所的に覆う一対のエッジカバー層とから構成され、前記有機繊維コードは１００℃での４４Ｎ負荷時の弾性率が３．５ｃＮ／（ｔｅｘ・％）〜５．５ｃＮ／（ｔｅｘ・％）の範囲にあり、かつ１００℃での熱収縮応力が０．６ｃＮ／ｔｅｘ以上であるポリエチレンテレフタレート繊維コードから構成されることを特徴とするものである。

本発明者は、ポリエチレンテレフタレート繊維コードからなるベルトカバー層を備えた空気入りラジアルタイヤについて鋭意研究した結果、ポリエチレンテレフタレート繊維コードのディップ処理を適正化し、１００℃での４４Ｎ負荷時の弾性率と１００℃での熱収縮応力を所定の範囲に設定することにより、ベルトカバー層として好適なコードの耐疲労性とタガ効果が得られることを知見し、本発明に至ったのである。

即ち、本発明では、ベルトカバー層はベルト層の全域を覆うフルカバー層とベルト層の両端部をそれぞれ局所的に覆う一対のエッジカバー層とから構成される構造において、ベルトカバー層を構成する有機繊維コードとして、１００℃での４４Ｎ負荷時の弾性率が３．５ｃＮ／（ｔｅｘ・％）〜５．５ｃＮ／（ｔｅｘ・％）の範囲にあり、かつ１００℃での熱収縮応力が０．６ｃＮ／ｔｅｘ以上であるポリエチレンテレフタレート繊維コードを使用することにより、空気入りラジアルタイヤの耐久性を良好に維持しながら、ロードノイズを効果的に低減することができる。

本発明において、下記（１）式で表される有機繊維コードの撚り係数Ｋは１３００〜１８００の範囲にあることが好ましい。これにより、耐久性の改善効果とロードノイズの低減効果をより高い次元で両立することができる。
Ｋ＝Ｔ√Ｄ ・・・（１）
但し、Ｔ：有機繊維コードの上撚り数（回／１０ｃｍ）
Ｄ：有機繊維コードの総繊度（ｄｔｅｘ）

ポリエチレンテレフタレート繊維コードのガーレー曲げ硬さは２０ｍＮ以下であることが好ましい。これにより、コードの耐疲労性を改善し、タイヤの耐久性を効果的に改善することができる。

本発明において、１００℃での４４Ｎ負荷時の弾性率[Ｎ／（ｔｅｘ・％）]は、ＪＩＳ−Ｌ１０１７の「化学繊維タイヤコード試験方法」に準拠し、つかみ間隔２５０ｍｍ、引張速度３００±２０ｍｍ／分の条件にて引張試験を実施し、荷重―伸び曲線の荷重４４Ｎに対応する点における接線の傾きを１ｔｅｘ当たりの値に換算することで算出される。１００℃での熱収縮応力（ｃＮ／ｔｅｘ）は、ＪＩＳ−Ｌ１０１７の「化学繊維タイヤコード試験方法」に準拠し、試料長さ５００ｍｍ、加熱条件１００℃×５分の条件にて加熱したときに測定される試料コードの熱収縮応力である。ガーレー曲げ硬さ（ｍＮ）は、ＪＩＳ−Ｌ１０９６に準拠して測定される剛軟度である。

ガーレー曲げ硬さの具体的な測定方法は、以下の通りである。先ず、測定対象のベルトカバーコードから、長さＬｍｍの試験片を２本採取する。そして、ガーレー式試験機（例えば、株式会社東洋精機製作所製のガーレーステフネステスタ）を用い、試験片をチャックに取り付け、可動アーム上の目盛１、１．５及び２（Ｌ／２５．４）のいずれかに合わせてチャックを固定し、試験片が振り子の頂点から離れた位置に移動しておく。次に、振り子の支点から下部の荷重取付孔ａ、ｂ及びｃに、おもりＷa（ｇ）、Ｗb（ｇ）及びＷc（ｇ）を単独又は組み合わせて取り付け、振動のない垂直の状態にする。ここで、可動アームを２回／ｍｉｎの速度で右又は左に定速で移動させる。試験片の下部が振り子に接触し、振り子から離れるときの目盛ＲＧを読む。剛軟度は、それぞれ２本の試験片の表裏を測る。５回の平均値を算出し、次の式によって、剛軟度Ｂrを求める。剛軟度Ｂrの計算値は、小数点以下１けたに丸める。

ここに、Ｂr：剛軟度（ｍＮ）
ＲＧ：試験片が振り子から離れるときの目盛
ａ、ｂ、ｃ：荷重取付孔と支点間の距離（ｍｍ）
Ｗa（ｇ）、Ｗb（ｇ）、Ｗc：荷重取付孔に取り付けたおもりの質量（ｇ）
Ｌ：試験片の長さ（ｍｍ）
ｄ：試験片の幅（すなわちコード径ｘ２）（ｍｍ）

本発明の実施形態からなる空気入りラジアルタイヤを示す子午線断面図である。 図１の空気入りラジアルタイヤにおけるベルト層及びベルトカバー層を抽出して示す平面図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の実施形態からなる空気入りラジアルタイヤを示し、図２はそのベルト層及びベルトカバー層を示すものである。

図１に示すように、本実施形態の空気入りラジアルタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部１と、トレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２と、サイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３とを備えている。トレッド部１にはタイヤ周方向に延びる複数本の主溝１０が形成されているが、主溝１０の他にタイヤ幅方向に延びるラグ溝を含む各種の溝を形成することができる。

一対のビード部３，３間にはタイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含むカーカス層４が装架されている。各ビード部３には、環状のビードコア５が埋設されており、そのビードコア５の外周上に断面三角形状のゴム組成物からなるビードフィラー６が配置されている。そして、カーカス層４はビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられている。カーカス層４の補強コードとしては、例えばポリエステルコードが好ましく使用される。

一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には、複数層のベルト層７がタイヤ全周にわたって埋設されている。これらベルト層７は、タイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層７において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１０°〜４０°の範囲に設定されている。ベルト層７の補強コードとしては、例えばスチールコードが好ましく使用される。

ベルト層７の外周側には、高速耐久性の向上とロードノイズの低減を目的として、図２に示すように、補強コードをタイヤ周方向に対して５°以下の角度で配列してなるベルトカバー層８が配置されている。ベルトカバー層８は、ベルト層７の全域を覆うフルカバー層８Ａとベルト層７の両エッジ部を局所的に覆う一対のエッジカバー層８Ｂとから構成されている。ベルトカバー層８は少なくとも１本の補強コードを引き揃えてゴム被覆してなるストリップをタイヤ周方向に螺旋状に巻回したジョイントレス構造とすることが望ましい。ベルトカバー層８の補強コードとしては、有機繊維コードが使用されている。

上記空気入りラジアルタイヤにおいて、ベルトカバー層８を構成する有機繊維コードとして、１００℃での４４Ｎ負荷時の弾性率が３．５ｃＮ／（ｔｅｘ・％）〜５．５ｃＮ／（ｔｅｘ・％）の範囲にあり、かつ１００℃での熱収縮応力が０．６ｃＮ／ｔｅｘ以上であるポリエチレンテレフタレート繊維コードが使用されている。

上述した空気入りタイヤでは、ベルトカバー層８がベルト層７の全域を覆うフルカバー層８Ａとベルト層７の両端部をそれぞれ局所的に覆う一対のエッジカバー層８Ｂとから構成される構造を採用すると共に、ベルトカバー層８を構成する有機繊維コードとして、１００℃での４４Ｎ負荷時の弾性率が３．５ｃＮ／（ｔｅｘ・％）〜５．５ｃＮ／（ｔｅｘ・％）の範囲にあり、かつ１００℃での熱収縮応力が０．６ｃＮ／ｔｅｘ以上であるポリエチレンテレフタレート繊維コードを使用することにより、空気入りラジアルタイヤの耐久性を良好に維持しながら、ロードノイズを効果的に低減することができる。

ここで、ポリエチレンテレフタレート繊維コードの１００℃での４４Ｎ負荷時の弾性率が３．５ｃＮ／（ｔｅｘ・％）よりも小さいと中周波ロードノイズを十分に低減することができず、逆に５．５ｃＮ／（ｔｅｘ・％）よりも大きいとコードの耐疲労性が低下し、タイヤの耐久性が低下する。また、ポリエチレンテレフタレート繊維コードの１００℃での熱収縮応力が０．６ｃＮ／ｔｅｘよりも小さいと走行時のタガ効果が小さくなり、高速耐久詩を十分に維持することができない。熱収縮応力の上限値は２．０ｃＮ／ｔｅｘと良い。

上述のような物性を有するポリエチレンテレフタレート繊維コードを得るために、例えばディップ処理を適正化すると良い。つまり、カレンダー工程に先駆けて、ポリエチレンテレフタレート繊維コードには接着剤のディップ処理が行われるが、２浴処理後のノルマライズ工程において、雰囲気温度を２１０℃〜２５０℃の範囲内に設定し、コード張力を２．２×１０^-2Ｎ／ｔｅｘ〜６．７×１０^-2Ｎ／ｔｅｘの範囲に設定することが好ましい。これにより、ポリエチレンテレフタレート繊維コードに上述のような所望の物性を付与することができる。ノルマライズ工程におけるコード張力が２．２×１０^-2Ｎ／ｔｅｘよりも小さいとコード弾性率が低くなり、中周波ロードノイズを十分に低減することができず、逆に６．７×１０^-2Ｎ／ｔｅｘよりも大きいとコード弾性率が高くなり、コードの耐疲労性が低下する。

上記空気入りタイヤにおいて、下記（１）式で表される有機繊維コードの撚り係数Ｋは１３００〜１８００の範囲にあると良い。これにより、耐久性の改善効果とロードノイズの低減効果をより高い次元で両立することができる。
Ｋ＝Ｔ√Ｄ ・・・（１）
但し、Ｔ：有機繊維コードの上撚り数（回／１０ｃｍ）
Ｄ：有機繊維コードの総繊度（ｄｔｅｘ）

ここで、ベルトカバー層８を構成する有機繊維コードの撚り係数Ｋが１３００よりも小さいとコードの耐疲労性が低下し、タイヤの耐久性が低下することになり、逆に１８００よりも大きいとコードモジュラスが低下し、中周波ロードノイズを効果的に低減することができない。ベルトカバー層８を構成する有機繊維コードの総繊度は１０００ｄｔｅｘ〜３０００ｄｔｅｘの範囲にあり、その上撚り数は２０．０回／１０ｃｍ〜４０．０回／１０ｃｍの範囲にあることが望ましい。

ベルトカバー層８に使用されるポリエチレンテレフタレート繊維コードのガーレー曲げ硬さは２０ｍＮ以下であると良い。このようなガーレー曲げ硬さを有するコードは耐疲労性に優れているため、タイヤの耐久性を効果的に改善することができる。ポリエチレンテレフタレート繊維コードのガーレー曲げ硬さが２０ｍＮよりも大きいとコードの耐疲労性が低下し、タイヤの耐久性の改善効果が低下する。ポリエチレンテレフタレート繊維コードのガーレー曲げ硬さの下限値は４ｍＮ程度である。

タイヤサイズが２２５／６０Ｒ１８であり、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を備えると共に、一対のビード部間にカーカス層が装架され、トレッド部におけるカーカス層の外周側に２層のベルト層が配置され、ベルト層の外周側に補強コードとしてポリエチレンテレフタレート繊維コードを含むベルトカバー層（フルカバー、エッジカバー）が配置された空気入りラジアルタイヤにおいて、ベルトカバー層に使用されるポリエチレンテレフタレート繊維コードのコード構造、２浴処理後のノルマライズ工程でのコード張力、１００℃での４４Ｎ負荷時の弾性率、１００℃での熱収縮応力、ガーレー曲げ硬さ、撚り数、撚り係数を表１及び表２のように設定した従来例１、比較例１〜３及び実施例１〜７のタイヤを製作した。

ベルトカバー層は、複数本のポリエチレンテレフタレート繊維コードを引き揃えてゴム被覆してなるストリップをタイヤ周方向に螺旋状に巻回したジョイントレス構造を有している。ストリップにおけるコード打ち込み密度は５０本／５０ｍｍである。

これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、ロードノイズ、耐久性を評価し、その結果を表１及び表２に併せて示した。

ロードノイズ：
各試験タイヤをリムサイズ１８×７Ｊのホイールに組み付けて排気量２５００ｃｃの乗用車の前後車輪として装着し、空気圧を２３０ｋＰａとし、運転席の窓の内側に集音マイクを設置し、アスファルト路面からなるテストコースを平均速度５０ｋｍ／ｈの条件で走行させた際の周波数３１５Ｈｚ付近の音圧レベルを測定した。評価結果としては、従来例を基準とし、その基準に対する変化量（ｄＢ）を示した。

耐久性：
各試験タイヤをリムサイズ１７×７Ｊのホイールに組み付け、内圧２３０ｋＰａで酸素を封入した状態で６０℃に保持されたチャンバー内に２週間保管した後、内部の酸素を解放し、内圧１６０ｋＰａで空気を充填する。このように前処理された試験タイヤを、表面が平滑な鋼製で直径１７０７ｍｍのドラムを備えたドラム試験機に装着し、周辺温度を３８±３℃に制御し、走行速度を５０ｋｍ／ｈとし、スリップ角を０°±３°とし、荷重をＪＡＴＭＡ規定の最大荷重の７０％±４０％とする変動条件下で、荷重とスリップ角を０．０８３Ｈｚの矩形波で変動させながら走行させ、タイヤに故障が生じるまでの走行距離を計測した。評価結果は、走行距離の測定値を用い、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど耐久性が優れていることを意味する。

表１及び表２から判るように、実施例１〜７のタイヤは、基準となる従来例１との対比において、耐久性を良好に維持しながら、ロードノイズを効果的に低減することができた。一方、比較例１〜２のタイヤは、いずれもベルトカバー層を構成するポリエチレンテレフタレート繊維コードの１００℃での４４Ｎ負荷時の弾性率が高過ぎるためタイヤの耐久性が低下していた。また、比較例３のタイヤは、ベルトカバー層を構成するポリエチレンテレフタレート繊維コードの１００℃での４４Ｎ負荷時の弾性率が低過ぎるためロードノイズの改善効果が不十分であった。

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ カーカス層
５ ビードコア
６ ビードフィラー
７ ベルト層
８ ベルトカバー層
８Ａ フルカバー層
８Ｂ エッジカバー層
１０ 主溝

Claims (3)

1. タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備えると共に、前記一対のビード部間にカーカス層が装架され、前記トレッド部における前記カーカス層の外周側に複数層のベルト層が配置され、該ベルト層の外周側にタイヤ周方向に沿って螺旋状に巻回された複数本の有機繊維コードを含むベルトカバー層が配置された空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記ベルトカバー層は前記ベルト層の全域を覆うフルカバー層と前記ベルト層の両端部をそれぞれ局所的に覆う一対のエッジカバー層とから構成され、前記有機繊維コードは１００℃での４４Ｎ負荷時の弾性率が３．５ｃＮ／（ｔｅｘ・％）〜５．５ｃＮ／（ｔｅｘ・％）の範囲にあり、かつ１００℃での熱収縮応力が０．６ｃＮ／ｔｅｘ以上であるポリエチレンテレフタレート繊維コードから構成されることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 下記（１）式で表される前記有機繊維コードの撚り係数Ｋが１３００〜１８００の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
   Ｋ＝Ｔ√Ｄ ・・・（１）
   但し、Ｔ：有機繊維コードの上撚り数（回／１０ｃｍ）
   Ｄ：有機繊維コードの総繊度（ｄｔｅｘ）
3. 前記ポリエチレンテレフタレート繊維コードのガーレー曲げ硬さが２０ｍＮ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りラジアルタイヤ。

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