JP2973027B2 - Pneumatic tire - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の技術分野〕 本発明は、タイヤの軽量化のためビード部に配置する
ビード環状体として、繊維強化樹脂複合材料を使用しな
がら、この種のビード環状体の欠点とされるリム組性や
耐久性を向上した空気入りタイヤに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Technical Field] The present invention relates to a bead ring of this kind using a fiber-reinforced resin composite material as a bead ring to be disposed in a bead portion for reducing the weight of a tire. The present invention relates to a pneumatic tire having improved rim assembly and durability, which are disadvantages of the above.
近年の地球環境の温暖化の最大の要因としては、石油
燃料の消費がもたらす炭酸ガスの排出に依ることが明ら
かになって来ている。中でも自動車の排気ガスの及ぼす
影響は、非常に大きなものがあり、排出ガスの消減、即
ち自動車の低燃費化が急務となってきている。It has become clear that the greatest factor of global warming in recent years depends on carbon dioxide emission caused by petroleum fuel consumption. Above all, the influence of the exhaust gas from automobiles is very large, and there is an urgent need to reduce the exhaust gas, that is, to reduce the fuel consumption of automobiles.
自動車における低燃費化を達成する場合、タイヤの軽
量化は有効な手段である。しかし、単純にタイヤの各部
材の重量を軽減するだけでは耐久性が低下するだけでな
く、操縦安定性やユニフォーミティ等のタイヤの基本性
能が低下してしまう。したがって、タイヤの基本性能を
維持して各部材を軽量化することは極めて困難である。To achieve low fuel consumption in automobiles, reducing the weight of tires is an effective means. However, simply reducing the weight of each member of the tire not only reduces the durability, but also decreases the basic performance of the tire such as steering stability and uniformity. Therefore, it is extremely difficult to reduce the weight of each member while maintaining the basic performance of the tire.
これらの困難な条件の中でタイヤの軽量化を図るた
め、従来の部材に匹敵する基本性能を保有する軽量な新
材料を使用したタイヤが提案されている。たとえば、特
開昭57−66007号公報には、ビート部材のスチールワイ
ヤに代えて無機質の高モジュラス繊維束に、マトリック
スとして熱硬化樹脂又は液状ゴムを含浸し、所定の形に
成形した後加熱硬化したものをビード環状体として使用
した空気入りタイヤが提案されている。本発明者らが鋭
意研究した結果、このようなビードで耐久性を向上させ
るには、マトリックスの剛性が高ければ高いほど良好で
あることが判ったが、所定の形に成形後加熱硬化させる
このようなビードでマトリックスの剛性を大きくする
と、ビード環状体（ビード部）が剛直化するため、タイ
ヤのリム組性が悪化し、現行のリムを適用し難くすると
いう問題があることが判った。In order to reduce the weight of the tire under these difficult conditions, a tire using a new lightweight material having basic performance comparable to that of a conventional member has been proposed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-66007 discloses that a high modulus fiber bundle made of inorganic material is impregnated with a thermosetting resin or liquid rubber as a matrix in place of a steel wire of a beat member, formed into a predetermined shape, and then heat-cured. There has been proposed a pneumatic tire using the above as a bead ring. As a result of intensive studies conducted by the present inventors, it has been found that the higher the rigidity of the matrix, the better the durability of such a bead. It has been found that when the rigidity of the matrix is increased with such a bead, the bead annular body (bead portion) becomes rigid, which deteriorates the rim assemblability of the tire and makes it difficult to apply the current rim.
また、実開昭64−16901号明細書には、炭素繊維と熱
硬化性樹脂とからなる繊維強化樹脂複合材料を、比較的
太い、円形、長方形平板状又は多角形等の断面形状の線
状体に成形し、これを必要回数環状に巻回して所定の強
度を付与した後、ラッピングテープを巻回したビード環
状体が開示されている。しかし、このビード環状体は、
剛くて可撓性に乏しいためタイヤの製作工程で破損し易
く、また良好なリム組性が得られなかった。しかも繊維
強化樹脂複合材料（以下、FRPと称す）からなる線状体
相互間の摩耗により強力が損なわれ、耐久性に劣る欠点
があった。Further, Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 64-16901 describes that a fiber-reinforced resin composite material composed of a carbon fiber and a thermosetting resin is formed into a relatively thick, circular, rectangular flat plate or polygonal cross-sectional linear shape. A bead annular body is disclosed in which a wrapping tape is wound after a predetermined strength is imparted by forming the sheet into a body, winding the sheet a required number of times in an annular shape. However, this bead ring
Since it is rigid and poor in flexibility, it is easily broken in the tire manufacturing process, and good rim assemblability cannot be obtained. In addition, there is a drawback that the strength is impaired due to wear between the linear bodies made of a fiber reinforced resin composite material (hereinafter, referred to as FRP), resulting in poor durability.
本発明は、非金属繊維フィラメントと熱硬化性樹脂と
からなるFRPから成形したビード環状体を使用しながら
耐久性を向上し、かつ操縦安定性等のタイヤの基本性能
とリム組性を良好にした空気入りタイヤを提供すること
を目的とする。The present invention improves the durability while using a bead ring formed from FRP composed of a non-metallic fiber filament and a thermosetting resin, and improves the tire's basic performance and rim assembly such as steering stability. It is an object of the present invention to provide a pneumatic tire that has been manufactured.
このような目的を達成する本発明は、比重3.0未満、
引張強さ150Kgf/mm2以上、引張弾性率4,000Kgf/mm2以上
の多数本の非金属繊維フィラメントからなるコード状繊
維束に、マトリックスとして硬化後の引張弾性率が150K
gf/mm2以上の熱硬化性樹脂が15重量％以上含浸付着せし
められて線径0.7mm〜2.0mmのFRPからなる線状体（以
下、FRP線状体と称す）を構成し、該FRP線状体の複数本
が体積分率0.3から0.8の範囲でゴム中に埋設されること
によりビード環状体を構成したことを特徴とするもので
ある。The present invention to achieve such an object has a specific gravity of less than 3.0,
Tensile strength of 150 kgf / mm 2 or more, the tensile cord-shaped fiber bundle made of an elastic modulus 4,000Kgf / mm 2 or more a large number of non-metallic fiber filaments, the tensile elastic modulus after curing as a matrix 150K
gf / mm 2 or more thermosetting resin is impregnated and adhered by 15% by weight or more to form a linear body made of FRP having a wire diameter of 0.7 mm to 2.0 mm (hereinafter, referred to as FRP linear body). A bead ring is formed by embedding a plurality of linear bodies in rubber in a volume fraction of 0.3 to 0.8.
このようにFRP線状体をゴム中に埋設する構造とした
ことによって、FRP線状体に基づく軽量化を可能にし、
しかも従来欠点とされていた耐久性やリム組性の向上を
可能にする。By adopting a structure in which the FRP linear body is embedded in rubber in this way, it is possible to reduce the weight based on the FRP linear body,
Moreover, it is possible to improve the durability and the rim assemblage, which have been conventionally regarded as disadvantages.
本発明において、コード状繊維束の引張強さと引張弾
性率はJIS R7601に規定されている方法に準拠して測定
した値をいう。また、熱硬化性樹脂の引張弾性率はASTM
D638に規定されている方法に準拠して測定した値をい
う。In the present invention, the tensile strength and the tensile modulus of the cord-like fiber bundle refer to values measured in accordance with the method specified in JIS R7601. The thermosetting resin has a tensile modulus of ASTM.
A value measured according to the method specified in D638.
以下、図面を参照して本発明の構成について具体的に
説明する。Hereinafter, the configuration of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
第１図は、本発明タイヤのビード環状体の１例を示す
断面図で、１はビード環状体、２はFRP線状体、３はゴ
ムである。ビード環状体１は複数本のFRP線状体２をゴ
ム３中に埋設し、円形の断面形状に成形された構造を有
している。FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a bead ring of the tire of the present invention, wherein 1 is a bead ring, 2 is an FRP linear body, and 3 is rubber. The bead ring 1 has a structure in which a plurality of FRP linear members 2 are embedded in rubber 3 and formed into a circular cross-sectional shape.
第２図は、第１図のビード環状体を構成するFRP線状
体２の断面図である。図に示す通り、FRP線状体２は、
多数本の非金属繊維フィラメント４からなるコード状繊
維束に、熱硬化性樹脂５をマトリックスとして含浸付着
し一体化したFRPを円形の断面形状を有する線状体に成
形したものである。FIG. 2 is a sectional view of the FRP linear body 2 constituting the bead annular body of FIG. As shown in the figure, the FRP linear body 2
An FRP obtained by impregnating and adhering a thermosetting resin 5 as a matrix to a cord-like fiber bundle composed of a large number of non-metallic fiber filaments 4 and forming the same into a linear body having a circular cross-sectional shape.
このFRP線状体２を構成するコード状繊維束は、その
比重が3.0未満で、引張強さ150Kgf/mm2以上、引張弾性
率4,000Kgf/mm2以上の物性を有する非金属繊維フィラメ
ント４からなっている。非金属繊維フィラメント４の比
重が3.0以上では軽量化材料としてのメリットが発揮さ
れず、タイヤを十分に軽量化することができない。ま
た、引張強度が150Kgf/mm2未満ではFRP線状体の使用量
を多くしないと、ビード環状体としての必要な強度が得
られなくなり、軽量化することができなくなる。また、
引張弾性率が4,000Kgf/mm2未満ではタイヤのビード部剛
性が不足し操縦安定性が低下する。The cord-shaped fiber bundle constituting the FRP linear body 2 has a specific gravity of less than 3.0, a tensile strength of 150 kgf / mm 2 or more, and a tensile modulus of 4,000 kgf / mm 2 or more. Has become. If the specific gravity of the non-metallic fiber filament 4 is 3.0 or more, the merit as a lightening material is not exhibited, and the tire cannot be lightened sufficiently. Further, if the tensile strength is less than 150 kgf / mm 2 , unless the amount of the FRP linear body is increased, the required strength as a bead ring cannot be obtained, and the weight cannot be reduced. Also,
If the tensile modulus is less than 4,000 kgf / mm 2 , the bead rigidity of the tire is insufficient, and the steering stability is reduced.
このコード状繊維束の太さは、20,000デニール（Ｄ）
以下であるのが望ましいい。その太さが20,000D以上で
あると内部への樹脂の含浸が容易になり、非金属繊維フ
ィラメントの収束効果が向上してコード状繊維束の引張
弾性率の利用効率が向上するため、その曲げ歪みに対す
る抵抗性が増大し、操縦安定性を向上することができ
る。また、このコード状繊維束は、通常無撚りで用いら
れるが、収束性付与のためには樹脂の含浸性を阻害しな
い程度の若干の撚りを付与することができる。The thickness of this cord-shaped fiber bundle is 20,000 denier (D)
It is desirable that: When the thickness is 20,000 D or more, the resin is easily impregnated into the inside, the convergence effect of the non-metallic fiber filament is improved, and the utilization efficiency of the tensile elastic modulus of the cord-like fiber bundle is improved. Resistance to distortion is increased, and steering stability can be improved. The cord-like fiber bundle is usually used without twist, but for imparting convergence, a slight twist can be imparted to the extent that the impregnation of the resin is not impaired.
このような本発明のコード状繊維束を構成する非金属
繊維素材としては、例えば炭素繊維、アラミド繊維（ポ
リパラフェニレンテレフタルアミド繊維）、ガラス繊
維、全芳香族ポリエステル（“ベクトラン”）、炭化珪
素繊維、ボロン繊維等を挙げることができる。Examples of the nonmetallic fiber material constituting such a cord-like fiber bundle of the present invention include carbon fiber, aramid fiber (polyparaphenylene terephthalamide fiber), glass fiber, wholly aromatic polyester (“Vectran”), and silicon carbide. Fiber, boron fiber and the like.
一方、本発明のFRP線状体のマトリックスとしては、
硬化後の引張弾性率が150Kgf/mm2以上の熱硬化性樹脂５
が使用される。硬化後の引張弾性率が150Kgf/mm2では、
走行中のタイヤに加わる繰り返し応力によりビート環状
体が座屈し易くなるため、タイヤの耐久性で低下する。
また、タイヤの製作過程で短時間ではあるが、比較的高
温で加硫されるので、熱硬化性樹脂５は加硫中の熱履歴
により物性変化を起こさない程度の耐熱性を有すること
が望ましい。このような熱硬化性樹脂としては、たとえ
ば、耐熱エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂等を例示す
ることができる。On the other hand, as the matrix of the FRP linear body of the present invention,
Thermosetting resin 5 with a tensile modulus of 150 kgf / mm 2 or more after curing
Is used. Tensile modulus after curing at 150 kgf / mm 2,
The beating ring body tends to buckle due to the repeated stress applied to the running tire, and the durability of the tire decreases.
Since the vulcanization is performed at a relatively high temperature for a short time in the tire manufacturing process, it is desirable that the thermosetting resin 5 has heat resistance to such an extent that physical properties do not change due to heat history during vulcanization. . Examples of such a thermosetting resin include a heat-resistant epoxy resin and a bismaleimide resin.
この熱硬化性樹脂５のコード状繊維束４に対する含浸
付着量は、コード状繊維束重量に対し15重量％以上、好
ましくは30重量％以上であるのがよい。15重量％未満で
は均一に含浸させることが不充分となり、多数本のフィ
ラメントに対する収束効果が低減し、コード状繊維束の
引張弾性率の利用効率が低下するため、その曲げ歪みに
対する抵抗性が悪化し、操縦安定性が低下する。The amount of the thermosetting resin 5 impregnated on the cord-shaped fiber bundle 4 is preferably 15% by weight or more, and more preferably 30% by weight or more, based on the weight of the cord-shaped fiber bundle. If the content is less than 15% by weight, it is insufficient to uniformly impregnate, the convergence effect on a large number of filaments is reduced, and the utilization efficiency of the tensile modulus of the cord-like fiber bundle is reduced, so that the resistance to bending strain is deteriorated. And steering stability is reduced.
このFRP線状体は、その直径を0.7mm〜2.0mmの範囲内
になるようにする。直径が0.7mm以下では加硫以前の工
程におけるタイヤの形状安定性が低下する。また、タイ
ヤに成形した時のビード部剛性が不足し、操縦安定性が
悪化する。直径が2.0mm以上ではタイヤに成形した時の
ビード部剛性が大きくなり過ぎてリム組性が悪化し、且
つFRP線状体の端末部での断面積変化が大きくなり、ユ
ニフォーミティが低下する。This FRP linear body has a diameter in the range of 0.7 mm to 2.0 mm. When the diameter is 0.7 mm or less, the shape stability of the tire in the step before vulcanization is reduced. In addition, the rigidity of the bead portion when formed into a tire is insufficient, and steering stability is deteriorated. If the diameter is 2.0 mm or more, the rigidity of the bead portion when formed into a tire becomes too large, the rim assemblability deteriorates, and the change in the cross-sectional area at the end of the FRP linear body increases, and the uniformity decreases.
このFRP線状体の断面形状は、円形、並びに前記直径
0.7mm〜2.0mmの範囲内の円形断面と同等の断面積を有す
る三角形から実質的に円形と見做せるまでの多角形、そ
の他の異形形状の各種の断面形状にすることができる。The cross-sectional shape of this FRP linear body is circular,
Various cross-sectional shapes such as a triangle having a cross-sectional area equivalent to a circular cross-section within a range of 0.7 mm to 2.0 mm to a polygon ranging from a substantially circular shape to a substantially circular shape, and other irregular shapes can be obtained.
このようなFRP線状体は、その体積分率が0.3〜0.8の
範囲内になるように、その複数本がゴム中に埋設され
る。FRP線状体をゴムをマトリックスとして複合一体化
することにより、ビード環状体に要求される剛性を満足
しながら可撓性を付与することができる。しかし、FRP
線状体の体積分率が0.3未満ではマトリックスのゴムの
量が多くなり過ぎてビード部剛性が小さくなり、タイヤ
の操縦安定性が低下する。他方、上記容積分率が0.8を
越えると、ゴムの量が少なくなり過ぎてビード環状体
（ビード部）の可撓性が低下するためリム組性が低下
し、堪だしい場合にはビード部が折損するに至る。ま
た、FRP線状体とゴムとの間の接着性が弱くなり、悪路
走行時のように繰り返し衝撃を受けるとセパレーション
を発生し、FRP線状体が折損する。また、折損に到らな
いとしても、FRP線状体同志の磨耗によりFRP線状体の強
力が損なわれる等の問題がある。A plurality of such FRP linear bodies are embedded in rubber such that the volume fraction is in the range of 0.3 to 0.8. By combining and integrating the FRP linear body with rubber as a matrix, it is possible to impart flexibility while satisfying the rigidity required for the bead annular body. But FRP
If the volume fraction of the linear body is less than 0.3, the amount of the rubber in the matrix becomes too large, the bead rigidity becomes small, and the steering stability of the tire decreases. On the other hand, if the above volume fraction exceeds 0.8, the amount of rubber becomes too small and the flexibility of the bead ring (bead portion) is reduced, so that the rim assemblability is reduced. Leads to breakage. In addition, the adhesiveness between the FRP linear body and the rubber is weakened, and when subjected to repeated impacts such as when traveling on a bad road, separation occurs, and the FRP linear body is broken. Further, even if breakage does not occur, there is a problem that the strength of the FRP linear body is impaired due to wear of the FRP linear bodies.
このFRP線状体には接着剤を塗布し、ゴムと接着性を
改良することができる。このような接着剤としては、所
謂レゾルシン・ホルマリン初期縮合物とラテックスの混
合液（RFL）がある。ゴムに対する接着性をさらに向上
させるためには、塩化ゴム系接着剤を使用したり、プリ
ズマ処理や酸によるエッチング等により表面活性化を行
った後前記RFLで処理したりするのがよい。An adhesive can be applied to this FRP linear body to improve its adhesion to rubber. Such an adhesive includes a so-called resorcinol-formalin precondensate and latex mixture (RFL). In order to further improve the adhesiveness to rubber, it is preferable to use a chlorinated rubber-based adhesive, or to perform surface treatment by plasma treatment or etching with an acid, and then perform the RFL treatment.
次の４種類のFRP線状体イ，ロ，ハ及びニを作製し
た。The following four types of FRP linear bodies a, b, c and d were prepared.
FRP線状体イ： 比重1.8、引張強さ360Kgf/mm2、引張弾性率23,500Kgf
/mm2、太さ9,000Dの無撚りの炭素繊維に、第１表に示す
熱硬化性樹脂組成物Ａを35重量％含浸付着せしめ100℃
で２時間、さらに150℃で15時間熱処理した後、ゴムと
の接着性を向上するため接着性を塗布しFRP線状体イを
作製した。このFRP線状体イに含浸付着した熱硬化性樹
脂の硬化後の引張弾性率は320Kgf/mm2であった。FRP linear material a: Specific gravity 1.8, tensile strength 360Kgf / mm 2 , tensile modulus 23,500Kgf
A non-twisted carbon fiber having a thickness of 9,000 D / mm 2 and a thermosetting resin composition A shown in Table 1 impregnated with 35% by weight and adhered at 100 ° C.
For 2 hours and then at 150 ° C. for 15 hours, and then applied with an adhesive in order to improve the adhesiveness to rubber, thereby producing an FRP linear body (a). The cured elastic modulus of the thermosetting resin impregnated and attached to the FRP linear body a was 320 kgf / mm 2 .
FRP線状体ロ： 比重2.52、引張強さ280Kgf/mm2、引張弾性率7,500Kgf
/mm2、太さ10,000Dの無撚りのガラス繊維に、第１表に
示す熱硬化性樹脂組成物Ｃを35重量％含浸付着せしめ18
0℃で２時間、さらに240℃で４時間熱処理した後、ゴム
との接着性を向上するため接着性を塗布しFRP線状体ロ
を作製した。FRP linear body b: Specific gravity 2.52, tensile strength 280Kgf / mm 2 , tensile modulus 7,500Kgf
A non-twisted glass fiber having a thickness of 10,000 D / mm 2 and a thickness of 10,000 D is impregnated with 35% by weight of the thermosetting resin composition C shown in Table 1 and adhered thereto.
After heat treatment at 0 ° C. for 2 hours and further at 240 ° C. for 4 hours, adhesiveness was applied to improve the adhesiveness with rubber to prepare an FRP linear body B.
このFRP線状体ロに含浸付着した熱硬化性樹脂の硬化
後の引張弾性率は400Kgf/mm2であった。The tensile modulus of the cured thermosetting resin impregnated and attached to the FRP linear body was 400 kgf / mm 2 .
FRP線状体：ハ 比重1.8、引張強さ360Kgf/mm2、引張弾性率23,500Kgf
/mm2、太さ9,000Dの無撚りの炭素繊維に、第１表に示す
熱硬化性樹脂組成物Ｂを35重量％含浸付着せしめ100℃
で２時間、さらに150℃で15時間熱処理した後、さらに
ゴムとの接着性を向上するため接着性を塗布しFRP線状
体ハを作製した。FRP linear material: c Specific gravity 1.8, tensile strength 360Kgf / mm 2 , tensile modulus 23,500Kgf
35% by weight of a thermosetting resin composition B shown in Table 1 was impregnated and adhered to a non-twisted carbon fiber having a thickness of 9,000 D / mm 2 and a temperature of 100 ° C.
For 2 hours and further at 150 ° C. for 15 hours, and then applied with an adhesive to further improve the adhesiveness to rubber, thereby producing an FRP linear body C.
このFRP線状体ハに含浸付着した熱硬化性樹脂Ｂの硬
化後に引張弾性率は50Kgf/mm2であった。After curing, the thermosetting resin B impregnated and attached to the FRP linear body C had a tensile modulus of 50 kgf / mm 2 .
FRP線状体ニ： 比重1.44、引張強さ285Kgf/mm2、引張弾性率12,000Kg
f/mm2、太さ8520Dの無撚りのアラミド繊維（ポリパラフ
ェニレンテレフタルアミド繊維）に、第１表に示す熱硬
化性樹脂組成物Ａを10重量％含浸付着せしめ100℃で２
時間、さらに150℃で15時間熱処理した後、さらにゴム
との接着性を向上するため接着性を塗布しFRP線状体ニ
を作製した。FRP linear material d: Specific gravity 1.44, tensile strength 285Kgf / mm 2 , tensile elastic modulus 12,000Kg
10% by weight of a thermosetting resin composition A shown in Table 1 was impregnated and adhered to a non-twisted aramid fiber (polyparaphenylene terephthalamide fiber) having an f / mm 2 and a thickness of 8520D.
After further heat treatment at 150 ° C. for 15 hours, the adhesiveness was further applied to further improve the adhesiveness with rubber, thereby producing an FRP linear body.
このFRP線状体ニに含浸付着した熱硬化性樹脂Ａの硬
化後の引張弾性率は320Kgf/mm2であった。The cured tensile modulus of the thermosetting resin A impregnated and attached to the FRP linear body was 320 kgf / mm 2 .
ビード環状体として、上述したFRP線状体イ，ロ，ハ
及びニ並びにスチールワイヤーを使用して、下記の９種
類の本発明タイヤＩ、本発明タイヤII、比較タイヤＩ〜
VIIを作製した。 The following nine types of the present tire I, the present tire II, and the comparative tires I to I using the above-described FRP linear bodies A, B, C, and D, and steel wires as bead annular bodies.
VII was prepared.
これらのタイヤのサイズは、いずれも同一の195/70HR
14とした。These tires are the same size, 195 / 70HR
It was set to 14.
本発明タイヤI: 次のビード環状体、カーカス層及びベルト層から構成
したタイヤである。Invention Tire I: A tire composed of the following bead ring, carcass layer and belt layer.
ビード環状体：直径1.0mmのFRP線状体イを、その体積
分率が0.6となるようにゴム中に埋め込んだ。Bead annular body: An FRP linear body having a diameter of 1.0 mm was embedded in rubber so that its volume fraction was 0.6.
カーカス層:1000d/2のポリエテルコードを２層積層し
た。Carcass layer: Two layers of 1000 d / 2 polyether cord were laminated.
ベルト層:1×５×0.25のスチールコードを5cm当たり4
0本の打ち込み数にて、タイヤ周方向に20゜で互いに交
差してなるように配置した。Belt layer: 4 × 5 × 0.25 steel cord per 5cm
With 0 shots, they were arranged so as to cross each other at 20 ° in the tire circumferential direction.
本発明タイヤII: 本発明タイヤＩにおいて、ビーム環状体として、直径
の1.2mmのFRP線状体ロを、その体積分率が0.6となるよ
うにゴム中に埋め込んだものを使用したタイヤである 比較タイヤI: 本発明タイヤＩにおいて、ビード環状体として、直径
の1.0mmのFRP線状体イを、その体積分率が0.2となるよ
うにゴム中に埋め込んだものを使用したタイヤである 比較タイヤII: 本発明タイヤＩにおいて、ビーム環状体として、直径
の1.0mmのFRP線状体イを、ゴム中に埋め込むことなく
（体積分率が1.0）、そのまま用いたタイヤである 比較タイヤIII: 本発明タイヤＩにおいて、ビード環状体として、直径
の1.0mmのFRP線状体ハを、その体積分率が0.6となるよ
うにゴム中に埋め込んだものを使用したタイヤである 比較タイヤIV: 本発明タイヤＩにおいて、ビード環状体として、直径
の0.8mmのFRP線状体ニを、その体積分率が0.6となるよ
うにゴム中に埋め込んだものを使用したタイヤである 比較タイヤV: 本発明タイヤＩにおいて、ビーム環状体として、直径
0.5mmのFRP線状体イを、その体積分率が0.6となるよう
にゴム中に埋め込んだものを使用したタイヤである 比較タイヤVI: 本発明タイヤＩにおいて、ビード環状体として、直径
3.0mmのFRP線状体イを、その体積分率が0.6となるよう
にゴム中に埋め込んだものを使用したタイヤである 比較タイヤVII: 本発明タイヤＩにおいて、ビード環状体として、直径
0.95mmのスチールワイヤーを、その体積分率が0.4とな
るようにゴム中に埋め込んだものを使用したタイヤであ
る。Tire of the present invention II: Tire of the present invention I, which is obtained by embedding an FRP linear body having a diameter of 1.2 mm in rubber so that its volume fraction is 0.6 as the beam annular body in the present invention I. Comparative tire I: In the tire I of the present invention, a tire in which an FRP linear body A having a diameter of 1.0 mm was embedded in rubber so that its volume fraction was 0.2 as a bead annular body was used. Tire II: In the tire I of the present invention, a 1.0-mm-diameter FRP linear body A was used as the beam annular body without embedding in rubber (volume fraction: 1.0) Comparative tire III: The tire I of the present invention is a tire in which a bead annular body is used in which a FRP linear body C having a diameter of 1.0 mm is embedded in rubber so that its volume fraction is 0.6. Comparative tire IV: Book In invention tire I, bead ring Then, a tire using an FRP linear body d having a diameter of 0.8 mm embedded in rubber so that its volume fraction becomes 0.6 Comparative tire V: In the tire I of the present invention, a beam annular body As the diameter
This is a tire using an FRP linear body of 0.5 mm embedded in rubber so that its volume fraction is 0.6 Comparative tire VI: In the tire I of the present invention, the diameter of the bead ring is
A tire using a 3.0 mm FRP linear body A embedded in rubber so that its volume fraction becomes 0.6 Comparative tire VII: In the tire I of the present invention, the diameter of the bead ring is
This tire uses a 0.95 mm steel wire embedded in rubber so that its volume fraction is 0.4.
こられの９種類のタイヤについて、操縦安定性テス
ト、タイヤ転がり抵抗、タイヤ重量、リム組性、ユニフ
ォーミティ、及び悪路走行後の複合線状体の強力保持率
を評価した。These nine types of tires were evaluated for steering stability test, tire rolling resistance, tire weight, rim assembly, uniformity, and strength retention of the composite linear body after running on a rough road.
操縦安定性テスト、タイヤ転がり抵抗、タイヤ重量の
評価結果は、それぞれ比較タイヤVIIの評価結果を100と
する指数で示した。この指数値が大きいほどこれらの性
能は優れている。The evaluation results of the steering stability test, the rolling resistance of the tire, and the weight of the tire were indicated by indices with the evaluation result of the comparative tire VII being 100. The higher the index value, the better these performances.
また、悪路走行後の強力保持率は、新品時の強力を10
0とした場合の指数で示した。この値が大きい程強力保
持率が優れている。In addition, the strength retention rate after traveling on rough roads
It is shown by an index when it is set to 0. The larger the value, the better the strength retention.
操縦安定性テスト、タイヤ転がり抵抗及び悪路走行後
の強力保持率の評価方法は次の通りである。The methods for evaluating the steering stability test, the tire rolling resistance and the strength retention after running on rough roads are as follows.
操縦安定性テスト： テストドライバーのフィーリングテストで基準タイヤ
を100点として減点、加点で優劣を評価した。Driving stability test: In the feeling test of the test driver, points were deducted from the reference tire as 100 points, and superiority was evaluated by adding points.
タイヤ転がり抵抗： 周速150km/hrでタイヤをドラム上で回転させ、その後
ドラムを随行運転させドラムの減衰速度と時間の関係か
らタイヤとドラムの転がり抵抗を算出し、無負荷時のド
ラムの回転抵抗を差し引いてタイヤの転がり抵抗を求め
た。Tire rolling resistance: The tire is rotated on the drum at a peripheral speed of 150 km / hr, then the drum is driven along with it, and the rolling resistance of the tire and the drum is calculated from the relationship between the damping speed of the drum and time, and the rotation of the drum under no load The rolling resistance of the tire was determined by subtracting the resistance.
悪路走行後の強力保持率： 悪路を20000km走行後にタイヤ中より複合線状体を取
り出し、その強力を引張試験機で測定し新品時の強力と
比較した。Strength retention rate after running on rough road: After traveling 20,000 km on a rough road, the composite linear body was taken out of the tire, and the strength was measured with a tensile tester and compared with the strength when new.
評価結果を第２表に示した。 The evaluation results are shown in Table 2.
第２表に示したように、本発明タイヤI,IIおよび比較
タイヤＩ〜VIは、いずれもスチールワイヤーを用いた比
較タイヤVIIに比べて著しく重量が軽くなっており、タ
イヤ転がり抵抗が向上している。 As shown in Table 2, the tires I and II of the present invention and the comparative tires I to VI are significantly lighter in weight than the comparative tire VII using steel wire, and the tire rolling resistance is improved. ing.
しかし、比較タイヤＩのように、FRP線状体のビード
環状体における体積分率（0.2）が極端に低いものは軽
量化が不十分となり、操縦安定性を低下している。However, as in the comparative tire I, the bead annular body of the FRP linear body having an extremely low volume fraction (0.2) has insufficient weight reduction and has reduced steering stability.
又、比較タイヤIIのようにFRP線状体をゴム中に埋め
込まない場合は、走行に伴う強力の低下を生じる。Further, when the FRP linear body is not embedded in the rubber as in the comparative tire II, the strength is reduced with running.
さらに比較タイヤIIIのように、FRP線状体を形成する
樹脂の硬化後の引張弾性率（50kgf/mm2）が小さい場合
もまた、走行に伴う強力の低下が見られる。Furthermore, when the tensile modulus (50 kgf / mm 2 ) of the resin forming the FRP linear body after curing is small, as in Comparative Tire III, a decrease in strength due to running is also observed.
比較タイヤIVの場合は、FRP線状体を形成するマトリ
ックスの熱硬化性樹脂の含浸付着量（10重量％）が少な
く、フィラメントの収束性が低下し大幅に操縦安定性が
低下している。In the case of the comparative tire IV, the amount of the impregnated thermosetting resin (10% by weight) of the matrix forming the FRP linear body was small, the convergence of the filament was reduced, and the steering stability was greatly reduced.
比較タイヤＶはFRP線状体の線径が小さい（0.5mm）場
合であり、操縦安定性が低下していることが判る。In the comparative tire V, the wire diameter of the FRP linear body was small (0.5 mm), and it can be seen that the steering stability was reduced.
逆に比較タイヤVIのように、FRP線状体の線径が大き
い（3.0mm）とリム組性が悪く、ユニフォーミティも低
下する。Conversely, when the wire diameter of the FRP linear body is large (3.0 mm) as in the comparative tire VI, the rim assemblability is poor and the uniformity is reduced.
これに対して、本発明タイヤII及び本発明タイヤII
は、いずれもリム組性、耐久性、操縦安定性を害するこ
となく軽量化されている。On the other hand, the present tire II and the present tire II
Are lighter without impairing the rim assembly, durability, and steering stability.
以上、説明したように本発明によれば、FRP線状体か
らビーム環状体を構成し、かつそのFRP線状体の強化繊
維として、比重の小さい、特定の引張強さと弾性率を有
する非金属繊維フィラメントからなるコード状繊維束を
使用したので、ビード環状体を大幅に軽量化しながらビ
ード環状体に要求される強度特性とビード部剛性を付与
することができる。さらにFRP線状体のマトリックスと
して硬化後一定値以上の引張弾性率を有する熱硬化性樹
脂を特定量含浸付着することにより、前記コード繊維束
に対する収束性を向上し、繰り返し応力に対する耐座屈
性を大きくし、ビード環状体の耐久性を向上することが
できる。As described above, according to the present invention, a beam annular body is formed from an FRP linear body, and as a reinforcing fiber of the FRP linear body, a non-metal having a small specific gravity, a specific tensile strength and an elastic modulus. Since the cord-like fiber bundle made of the fiber filament is used, the strength characteristics and the bead portion rigidity required for the bead annular body can be imparted while significantly reducing the weight of the bead annular body. Furthermore, by impregnating and adhering a specific amount of a thermosetting resin having a tensile elastic modulus of a certain value or more after curing as a matrix of the FRP linear body, convergence to the cord fiber bundle is improved, and buckling resistance to repeated stress is improved. And the durability of the bead annular body can be improved.
さらに前記FRP線状体を特定の線径とし、その体積分
率が特定の範囲内になるようにゴム中に埋設したから、
ビーム環状体に要求される剛性を満足しながら可撓性を
付与し、タイヤの製作における成形安定性を向上し、良
好なリム組性を付与することができる。Further, since the FRP linear body is a specific wire diameter, and embedded in rubber so that its volume fraction is within a specific range,
Flexibility can be imparted while satisfying the rigidity required of the beam annular body, and the molding stability in tire production can be improved, and good rim assembly can be imparted.
第１図は本発明タイヤのビード環状体の１例を示す断面
図、第２図は第１図のビード環状体を構成する繊維強化
樹脂からなる線状体の１例を示す断面図である。 １……ビード環状体、２……FRP線状体、３……ゴム、
４……非金属繊維フィラメント、５……熱硬化性樹脂。FIG. 1 is a cross-sectional view showing one example of a bead annular body of the tire of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing one example of a linear body made of a fiber-reinforced resin constituting the bead annular body of FIG. . 1 ... bead ring, 2 ... FRP linear body, 3 ... rubber,
4 ... non-metallic fiber filaments 5 ... thermosetting resin
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−63907（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−66007（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−59831（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−134310（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−151505（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−167194（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B60C 15/04 D07B 1/00 - 9/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-2-63907 (JP, A) JP-A-57-66007 (JP, A) JP-A-4-59831 (JP, A) JP-A-63-63 134310 (JP, A) JP-A-63-151505 (JP, A) JP-A-63-167194 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) B60C 15/04 D07B 1 / 00-9/00
Claims (1)
引張弾性率4,000Kgf/mm2以上の多数本の非金属繊維フィ
ラメントからなるコード状繊維束に、マトリックスとし
て硬化後の引張弾性率が150Kgf/mm2以上の熱硬化性樹脂
が15重量％以上含浸付着せしめられて線径0.7mm〜2.0mm
の繊維強化樹脂複合材料からなる線状体を構成し、該線
状体の複数本が体積分率0.3から0.8の範囲でゴム中に埋
設されることによりビード環状体を構成した空気入りタ
イヤ。(1) a specific gravity of less than 3.0, a tensile strength of 150 kgf / mm 2 or more,
Tensile cord-shaped fiber bundle made of an elastic modulus 4,000Kgf / mm 2 or more a large number of non-metallic fiber filaments, the tensile elastic modulus after curing the matrix 150 kgf / mm 2 or more thermosetting resin is 15 wt% or more impregnation 0.7mm ~ 2.0mm wire diameter
A pneumatic tire comprising a linear body made of the fiber-reinforced resin composite material described above, and a plurality of the linear bodies being embedded in rubber in a volume fraction of 0.3 to 0.8 to form a bead annular body.
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