JP4259790B2 - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリオレフィンケトンの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、有機繊維コードをベルト層に用いた場合の不都合を解消するようにした空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤの軽量化の手段として、スチールコードの替わりに高弾性の有機繊維コードをベルト層に用いることが提案されている。しかしながら、有機繊維ベルト層を形成した場合、スチールベルト層と比較してトレッド部の剛性が低くなるため、タイヤ特性が損なわれる傾向がある。その改善策として、ベルト層の外周側にベルトカバー層を設置することが考えられるが、従来のナイロン繊維では改善効果が不十分であった。そこで、アラミド並の物性とナイロン並の接着特性を有するポリオレフィンケトンの繊維コードをベルトカバー層に用いることが考えられるが、このような繊維コードの使用に際して、タイヤの重量増加を防ぎつつ、高速耐久性、乗り心地、ロードノイズ等のタイヤ性能についても十分な配慮が必要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、タイヤの重量増加を防ぎつつ、高速耐久性と乗り心地とロードノイズとをバランス良く改善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。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
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、左右一対のビード部間にカーカス層を装架し、トレッド部における前記カーカス層の外周側に引張り強度２．０ＧＰａ以上、弾性率７０ＧＰａ以上の複数本の有機繊維コードを引き揃えた少なくとも１層の有機繊維ベルト層と複数本のスチールコードを引き揃えたスチールベルト層を含む複数層のベルト層を前記スチールベルト層がタイヤ内側に位置して前記有機繊維ベルト層がタイヤ外側に位置するように埋設した空気入りラジアルタイヤであって、前記ベルト層の外周側に、下記（１）式で表される構造を有するポリオレフィンケトンのフィラメントからなる繊維コードを用いたベルトカバー層を少なくともベルト層の両端部から突き出すように配置し、該ベルトカバー層を構成する繊維コードの強度が１０ｇ／Ｄ以上で、２．２５ｇ／Ｄ時の伸び率が１．６％〜３．５％であることを特徴とするものである。
【０００５】
−（ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −ＣＯ）ｎ−（Ｒ−ＣＯ）ｍ− ・・・（１）
ここで、１．０５≧（ｎ＋ｍ）／ｎ≧１．００、
Ｒは炭素数が３以上のアルキレン基である。
【０００６】
このように高弾性の有機繊維コードからなるベルト層を備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、特定の条件を満足するポリオレフィンケトンの繊維コードからなるベルトカバー層を用いることにより、タイヤの重量増加を防ぎつつ、高速耐久性と乗り心地とロードノイズとをバランス良く改善することができる。
【０００７】
本発明において、タイヤの重量増加を増加させることなく、高速耐久性と乗り心地とロードノイズとを同時に改善するために、ベルトカバー層の繊維コードは５００Ｄ〜１５００Ｄのフィラメント束を１本以上撚り合わせたものであることが好ましい。
【０００８】
本発明では、便宜上、繊維コードの太さとしてデニールを用いているが、このデニールは１Ｄ＝１．１１１dtexの関係に基づいてデシテックスに変換することが可能である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成について添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
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、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部である。左右一対のビード部３，３間にはカーカス層４が装架され、そのカーカス層４の端部がビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されている。トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には２層のベルト層６ａ，６ｂが埋設されている。タイヤ内側に位置するベルト層６ａは複数本のスチールコードを引き揃えたものであり、タイヤ外側に位置するベルト層６ｂは複数本の有機繊維コードを引き揃えたものである。これらベルト層６ａ，６ｂはコードがタイヤ周方向に対して傾斜し、かつ層間で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６ｂを構成する有機繊維コードには、アラミド繊維に代表される引張り強度２．０ＧＰａ以上、弾性率７０ＧＰａ以上の有機繊維コードが使用されている。
【００１１】
但し、本発明では少なくとも１層の有機繊維ベルト層を備えていれば良く、必要に応じてベルト層の総数を増やすことも可能である。いずれの場合も、従来から使用されているベルト層のスチールコードを上記物性の有機繊維コードに置き換えることでタイヤの軽量化が可能になる。
【００１２】
上記空気入りラジアルタイヤにおいて、ベルト層６ａ，６ｂの外周側には、ポリオレフィンケトンの繊維コードをタイヤ周方向に配向してなるベルトカバー層７が配置されている。このベルトカバー層７は少なくとも１本の繊維コードを引き揃えてゴム被覆してなるリボン材をタイヤ周方向に対して実質的に０°で連続的に巻回したジョイントレス構造とすることが望ましい。また、ベルトカバー層７は、ベルト層６ａ，６ｂを全幅にわたって覆うフルカバーと、ベルト層６ａ，６ｂの両端部だけを覆うエッジカバーとから構成すると良い。
【００１３】
ベルトカバー層７はベルト層６ａ，６ｂを押さえ込む作用を持っているが、その作用を高めるために、ベルトカバー層７を少なくともベルト層６ａ，６ｂの幅方向両端部から外側へ突き出すように配置することが望ましい。
【００１４】
ここで用いるポリオレフィンケトン繊維は、特開平１−１２４６１７号公報、特開平２−１１２４１３号公報、米国特許第５１９４２１０号公報、特開平９−３２４３７７号公報、特開２００１−１１５００７号公報、特開２００１−１３１８２５号公報などで開示された溶融紡糸や湿式紡糸によって得ることができるが、下記（１）式で表される構造を有するポリオレフィンケトン繊維を用いることが必要である。
【００１５】
−（ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −ＣＯ）ｎ−（Ｒ−ＣＯ）ｍ− ・・・（１）
ここで、１．０５≧（ｎ＋ｍ）／ｎ≧１．００、
Ｒは炭素数が３以上のアルキレン基である。
【００１６】
（１）式において、ｍの分率（エチレン以外のアルキレンユニット）が増えると、タイヤの走行成長が大きくなり、耐久性が低下する。これは、紡糸繊維の結晶構造がｍユニットの増加により変化し、分子鎖間の二次結合力が低下するためと考えられる。また、該繊維の強度が低くなると撚りコードとした時に更に強度が低下するので、タイヤの破壊強度を確保するためにコードの使用量を多くする必要があり、軽量で経済性の高いタイヤの提供が困難となる。ここでより好ましくはｍ＝０である実質的にエチレンと一酸化炭素だけからなる交互共重合ポリマーを用いるのが良い。このような繊維を製造するには湿式紡糸を用いるのが好適である。
【００１７】
更に、ポリオレフィンケトンの繊維コードとしては、引張り強度が１０ｇ／Ｄ以上で、２．２５ｇ／Ｄ時の伸び率が３．５％以下である繊維コードを用いることが必要である。引張り強度が１０ｇ／Ｄ未満であると繊維コードの打ち込み本数を増加させたり、コードの太さを太くする必要がある。ところが、打ち込み数が多過ぎるとコード間のゴムが実質的に存在しない状態となり、ベルトカバー層と周りのゴムと間での接着破壊が生じ易くなり耐久性が低下する。一方、コードが太くなるとベルトカバー層が厚くなり軽量性の確保が困難となる。また、２．２５ｇ／Ｄ時の伸び率が３．５％を超えると高速走行時のタイヤ径方向の成長が大きくなり高速耐久性が低下する。
【００１８】
上記ポリオレフィンケトンの繊維コードは、５００Ｄ〜１５００Ｄのフィラメント束を１本以上撚り合わせたものであることが好ましい。フィラメント束の太さが５００Ｄ未満であると高速耐久性が不十分になり、逆に１５００Ｄを超えると剛性が上がり過ぎて乗り心地が悪化する。なお、コードの総デニール数は３０００Ｄ以下にすると良い。
【００１９】
また、ポリオレフィンケトンの繊維コードは、Ｋ＝Ｔ√Ｄで表される撚り係数Ｋが１０００〜３５００の範囲であることが好ましい。ここでＫは撚り係数、Ｔはコードの上撚り数（回／１０ｃｍ）、Ｄはコードの総デニール数である。撚り係数Ｋが１０００未満であると耐疲労性の確保が困難となるばかりでなく、破断伸びが低下して耐外傷性が悪化する。撚り係数Ｋが３５００を超えるとモジュラスの低下が大きく高速耐久性の確保が困難となる。
【００２０】
【実施例】
タイヤサイズ２０５／５０Ｒ１５とし、下記材料を用いて実施例１〜６及び比較例１〜４の空気入りラジアルタイヤをそれぞれ製作した。
【００２１】
ベルトカバー層の材料：
６６Ｎ：ナイロン６６
強度７．４ｇ／Ｄ、２．２５ｇ／Ｄ時の伸び率８．０％
ＰＯＫ１：ポリオレフィンケトン （ｎ＋ｍ）／ｎ＝１．０７、
強度１０．５ｇ／Ｄ、２．２５ｇ／Ｄ時の伸び率２．９％、
撚り係数１５００
ＰＯＫ２：ポリオレフィンケトン （ｎ＋ｍ）／ｎ＝１．００、
強度１３．４ｇ／Ｄ、２．２５ｇ／Ｄ時の伸び率２．１％、
撚り係数２０００
ＰＯＫ３：ポリオレフィンケトン （ｎ＋ｍ）／ｎ＝１．００、
強度１４．４ｇ／Ｄ、２．２５ｇ／Ｄ時の伸び率１．６％、
撚り係数１５００
ＰＯＫ４：ポリオレフィンケトン （ｎ＋ｍ）／ｎ＝１．００、
強度１２．１ｇ／Ｄ、２．２５ｇ／Ｄ時の伸び率３．５％、
撚り係数３５００
ベルト層の材料：
スチールベルト層：スチールコードの引張り強度３．０ＧＰａ、
弾性率１６０ＧＰａ
有機繊維ベルト層：アラミドコードの引張り強度２．７ＧＰａ、
弾性率７１ＧＰａ
比較例１：
内側ベルト層として幅１９０ｍｍのスチールベルト層を使用し、外側ベルト層として幅１８０ｍｍの有機繊維ベルト層を使用し、ベルト層全体を覆う幅１９０ｍｍのベルトカバー層（フルカバー）に１２６０Ｄ／２の繊維コード６６Ｎを用い、ベルト層の両端部を覆う幅３０ｍｍのベルトカバー層（エッジカバー）に１２６０Ｄ／２の繊維コード６６Ｎを用いた。
【００２２】
実施例１：
内側ベルト層として幅１９０ｍｍのスチールベルト層を使用し、外側ベルト層として幅１８０ｍｍの有機繊維ベルト層を使用し、ベルト層全体を覆う幅２００ｍｍの２層のベルトカバー層（フルカバー）に５００Ｄ／１の繊維コードＰＯＫ３を用い、ベルト層の両端部を覆う幅３０ｍｍ，３５ｍｍの２層のベルトカバー層（エッジカバー）に５００Ｄ／１の繊維コードＰＯＫ３を用いた。
【００２３】
実施例２：
内側ベルト層として幅１９０ｍｍのスチールベルト層を使用し、外側ベルト層として幅１８０ｍｍの有機繊維ベルト層を使用し、ベルト層全体を覆う幅２００ｍｍのベルトカバー層（フルカバー）に５００Ｄ／２の繊維コードＰＯＫ３を用い、ベルト層の両端部を覆う幅３５ｍｍのベルトカバー層（エッジカバー）に５００Ｄ／２の繊維コードＰＯＫ３を用いた。
【００２４】
実施例３：
内側ベルト層として幅１９０ｍｍのスチールベルト層を使用し、外側ベルト層として幅１８０ｍｍの有機繊維ベルト層を使用し、ベルト層全体を覆う幅２００ｍｍのベルトカバー層（フルカバー）に１０００Ｄ／２の繊維コードＰＯＫ３を用い、ベルト層の両端部を覆う幅２０ｍｍのベルトカバー層（エッジカバー）に１０００Ｄ／２の繊維コードＰＯＫ３を用いた。
【００２５】
比較例２：
内側ベルト層として幅１９０ｍｍのスチールベルト層を使用し、外側ベルト層として幅１８０ｍｍの有機繊維ベルト層を使用し、ベルト層全体を覆う幅１９０ｍｍのベルトカバー層（フルカバー）に１０００Ｄ／２の繊維コードＰＯＫ３を用い、ベルト層の両端部を覆う幅２０ｍｍのベルトカバー層（エッジカバー）に１０００Ｄ／２の繊維コードＰＯＫ３を用いた。
【００２６】
実施例４：
内側ベルト層として幅１９０ｍｍのスチールベルト層を使用し、外側ベルト層として幅１８０ｍｍの有機繊維ベルト層を使用し、ベルト層全体を覆う幅２００ｍｍのベルトカバー層（フルカバー）に１５００Ｄ／２の繊維コードＰＯＫ３を用い、ベルト層の両端部を覆う幅２０ｍｍのベルトカバー層（エッジカバー）に１５００Ｄ／２の繊維コードＰＯＫ３を用いた。
【００２８】
実施例５：
内側ベルト層として幅１９０ｍｍのスチールベルト層を使用し、外側ベルト層として幅１８０ｍｍの有機繊維ベルト層を使用し、ベルト層全体を覆う幅２００ｍｍのベルトカバー層（フルカバー）に１０００Ｄ／２の繊維コードＰＯＫ２を用い、ベルト層の両端部を覆う幅２０ｍｍのベルトカバー層（エッジカバー）に１０００Ｄ／２の繊維コードＰＯＫ２を用いた。
【００２９】
比較例３：
内側ベルト層として幅１９０ｍｍのスチールベルト層を使用し、外側ベルト層として幅１８０ｍｍの有機繊維ベルト層を使用し、ベルト層全体を覆う幅２００ｍｍのベルトカバー層（フルカバー）に５００Ｄ／２の繊維コードＰＯＫ１を用い、ベルト層の両端部を覆う幅３５ｍｍのベルトカバー層（エッジカバー）に５００Ｄ／２の繊維コードＰＯＫ１を用いた。
【００３０】
実施例６：
内側ベルト層として幅１９０ｍｍのスチールベルト層を使用し、外側ベルト層として幅１８０ｍｍの有機繊維ベルト層を使用し、ベルト層全体を覆う幅２００ｍｍのベルトカバー層（フルカバー）に２０００Ｄ／２の繊維コードＰＯＫ３を用い、ベルト層の両端部を覆う幅２０ｍｍのベルトカバー層（エッジカバー）に２０００Ｄ／２の繊維コードＰＯＫ４を用いた。
【００３３】
比較例４：
内側ベルト層として幅１９０ｍｍのスチールベルト層を使用し、外側ベルト層として幅１８０ｍｍのスチールベルト層を使用し、ベルト層全体を覆う幅１９０ｍｍのベルトカバー層（フルカバー）に１２６０Ｄ／２の繊維コード６６Ｎを用い、ベルト層の両端部を覆う幅３０ｍｍのベルトカバー層（エッジカバー）に１２６０Ｄ／２の繊維コード６６Ｎを用いた。
【００３４】
これら試験タイヤについて、ベルトカバー層の重量及びタイヤ重量を測定すると共に、下記の方法により、高速耐久性、乗り心地、ロードノイズを評価し、その結果を表１に示した。ベルトカバー層の重量及びタイヤ重量については、基準タイヤ（比較例１）を１００とする指数で示した。
【００３５】
高速耐久性：
試験内圧２１０ｋＰａ、速度８１ｋｍ／ｈの条件にて、ＪＡＴＭＡで規定された空気圧条件に対応する荷重の８８％で１２０分間ならし走行する。次いで３時間以上放冷した後、空気圧を再調整し、１２１ｋｍ／ｈの速度から試験を開始し、３０分毎に速度を８ｋｍ／ｈづつ段階的に上昇させ、故障が発生するまで走行する。タイヤの故障が発生するまでの距離を、基準タイヤ（比較例１）の故障距離を１００として指数で表した値を高速耐久性とする。この指数値が大きいほど高速耐久性が優れている。
【００３６】
乗り心地：
実車乗り心地評価（フィーリング相対評価）を５名のドライバーにより行った。評価結果は、基準タイヤ（比較例１）との相対比較にて、以下の判定基準をもとに５点法で採点し、最高点と最低点を除いた３名の平均点で表した。判定基準は、３が基準と同等を意味し、３−が実用下限である。
【００３７】
ロードノイズ：
運転席窓側の耳位置にマイクロフォンを設置し、粗い路面のテストコースを速度６０ｋｍ／ｈで定常走行した際の音圧を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、基準タイヤ（比較例１）を１００とする指数で示した。この指数値が大きいほどロードノイズが少ないことを意味する。
【００３８】
【表１】

【００３９】
この表１から次のことが判る。ベルトカバー層の総強力を合わせた比較例１と実施例１，２とを比較すると、実施例１，２では高速耐久性と乗り心地を維持しながら軽量化とロードノイズの低減が達成されている。実施例３はベルトカバー層に実施例２よりも太い繊維コードを使用することで最も好ましい結果が得られている。比較例２はベルトカバー層の突き出し効果がないため実施例３よりは結果が劣っている。実施例４は剛性がかなり高いため実施例３よりは結果が劣っている。更に、ベルトカバー層の構成を種々異ならせた実施例５，６においても目的に応じた改善効果が得られている。一方、比較例３はベルトカバー層に用いたポリオレフィンの繊維コードの強度が不十分であるため高速耐久性と乗り心地の低下が顕著である。比較例４は２層のスチールベルト層を使用しているためタイヤ重量が極めて大きいものである。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、左右一対のビード部間にカーカス層を装架し、トレッド部における前記カーカス層の外周側に引張り強度２．０ＧＰａ以上、弾性率７０ＧＰａ以上の複数本の有機繊維コードを引き揃えた少なくとも１層の有機繊維ベルト層と複数本のスチールコードを引き揃えたスチールベルト層を含む複数層のベルト層を前記スチールベルト層がタイヤ内側に位置して前記有機繊維ベルト層がタイヤ外側に位置するように埋設した空気入りラジアルタイヤを構成し、ベルト層の外周側に、特定の条件を満足するポリオレフィンケトンの繊維コードを用いたベルトカバー層を少なくともベルト層の両端部から突き出すように配置したから、タイヤの重量増加を防ぎつつ、高速耐久性と乗り心地とロードノイズとをバランス良く改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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半断面図である。
【符号の説明】
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
６ａ，６ｂ ベルト層
７ ベルトカバー層

Claims (2)

1. 左右一対のビード部間にカーカス層を装架し、トレッド部における前記カーカス層の外周側に引張り強度２．０ＧＰａ以上、弾性率７０ＧＰａ以上の複数本の有機繊維コードを引き揃えた少なくとも１層の有機繊維ベルト層と複数本のスチールコードを引き揃えたスチールベルト層を含む複数層のベルト層を前記スチールベルト層がタイヤ内側に位置して前記有機繊維ベルト層がタイヤ外側に位置するように埋設した空気入りラジアルタイヤであって、前記ベルト層の外周側に、下記（１）式で表される構造を有するポリオレフィンケトンのフィラメントからなる繊維コードを用いたベルトカバー層を少なくともベルト層の両端部から突き出すように配置し、該ベルトカバー層を構成する繊維コードの強度が１０ｇ／Ｄ以上で、２．２５ｇ／Ｄ時の伸び率が１．６％〜３．５％である空気入りラジアルタイヤ。
   −（ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −ＣＯ）ｎ−（Ｒ−ＣＯ）ｍ− ・・・（１）
   ここで、１．０５≧（ｎ＋ｍ）／ｎ≧１．００、
   Ｒは炭素数が３以上のアルキレン基である。
2. 前記ベルトカバー層の繊維コードが５００Ｄ〜１５００Ｄのフィラメント束を１本以上撚り合わせたものである請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。

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