JP4369152B2

JP4369152B2 - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP4369152B2
Application number: JP2003098802A
Authority: JP
Inventors: 由紀谷口; 敏裕四元
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2003-04-02
Filing date: 2003-04-02
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2023-04-02
Also published as: JP2004306632A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カーカスプライを備える空気入りラジアルタイヤに関する。特に、本発明は、シャープなハンドルレスポンス、高いグリップ性及び高い剛性感を有し、高性能車両に好適に用いられる空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の車両の高速、高運動性能化に伴い、コーナリングスピードの限界も上がり、市場では、タイヤに対する高い横力（グリップ）や、大きな荷重移動でもタイヤが腰砕けにならない剛性感が求められている。
【０００３】
トップトレッドゴムのハイグリツフ化やサイド〜ビード部にワイヤインサート等の補強部材を追加する対応策があるが、トップトレッドのゴムの変更は、磨耗性、ウェット性等の相反する性能を犠牲にする場合があり、ワイヤインサートの補助部材を付加した場合には、乗り心地性の悪化やインサート反部でのセパレーション故障等の耐久性の問題や、重量が増加する等の不具合がある。また、補助部材を付加することは、操縦安定性にも悪影響を及ぼす虞がある。
【０００４】
この対応策として、カーカス層の繊維コードを所定の高弾性率のコーティングゴムによって被覆することが知られている（例えば、特許文献１）。また、カーカス層の繊維コード（以下、「プライコード」と称する。）に所定の強度等の脂肪族ポリケトン繊維を用いることで、優れたタイヤ性能を発現させる試みがある（例えば、特許文献２〜６参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−１７１３０３号公報
【特許文献２】
特開平１１−３３４３１３号公報
【特許文献３】
特開２０００−１９０７０５号公報
【特許文献４】
特開２００１−３３４８０７号公報
【特許文献５】
特開２００１−３４１５０４号公報
【特許文献６】
特開２００２−３０７９０８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、本発明者は、上述のタイヤでは、十分な操縦安定性を安定して提供し難いことを見出した。
【０００７】
本発明の課題は、空気入りラジアルタイヤの耐久牲、磨耗性、乗り心地性、その他の特性を犠牲にすることなく、グリップ力やレスポンスを向上させることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、カーカスプライを備える空気入りラジアルタイヤであって、前記カーカスプライが、少なくとも２本のプライコードと前記各プライコードを被覆しているコーティングゴムとからなり、前記コーティングゴムが、前記各プライコードの表面上の被覆部と前記各プライコードの間の連結部とを有しており、前記各プライコードが１５ｇ／ｄｔｅｘ以上の強度を有しており、かつ前記カーカスプライが、前記各プライコードを横切る断面で見たとき、５０％以上で、かつ６５％以下の平均充填率〔Ｃ_ｌ／（Ｃ_ｌ＋Ｇ_ｌ）×１００（式中、Ｃ_ｌは前記プライコードの直径［μｍ］を示し、及びＧ_ｌは前記コーティングゴムの前記連結部の幅［μｍ］を示す。）〕の前記プライコードを含んでいる空気入りラジアルタイヤに関し、中でも、前記コーティングゴムが、３．０ＭＰａ以上で、かつ６．０ＭＰａ以下の１００％伸長時モジュラス（Ｍ_１００）を有することができる空気入りラジアルタイヤに係るものである。
【０００９】
本発明は、所定強度のプライコードをコーティングゴム中で所定範囲内の充填率に規定することによって、優れた操縦安定性の空気入りラジアルタイヤが得られるという知見に基づくものである。
【００１０】
本発明にかかるプライコードは、１５ｇ／ｄｔｅｘ以上の強度を有する。本発明では、かかるプライコードをカーカスプライトリートに適用する。かかるプライコードは、高強力糸であり、そのため、細糸でも、空気入りラジアルタイヤの所定の安全率を確保することができる。
【００１１】
本発明にかかるプライコードは、少なくとも２本がコーティングゴムによって所定の充填率で被覆される。本発明では、プライコードが所定の高強力糸であるが故に細糸でも適用できるため、プライコードに対するコーティングゴムの比率を比較的高く設定することができる。
【００１２】
本発明では、所定の高強度のプライコードがコーティングゴムにより所定の充填率で被覆されることによって相対的に粗の状態のカーカスプライとなる。
【００１３】
本発明によれば、所定の高強度のプライコードが、比較的粗な状態になるようにコーティングゴムによって被覆されるので、コーティングゴムの特性を十分に引き出すことができ、高性能の空気入りラジアルタイヤを得ることができる。
【００１４】
特に、本発明によれば、高弾性率のコーティングゴムを用いることによって、空気入りラジアルタイヤの耐久牲、磨耗性、乗り心地性、その他の特性を犠牲にすることなく、グリップ力やレスポンスを向上させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施をする形態について説明する。
（１）プライコード
コーティングゴムによって被覆される繊維コードである。１５ｇ／ｄｔｅｘ以上、好ましくは、１８ｇ／ｄｔｅｘ以上の強度を有する。種々の材質からなることができる。
【００１６】
（１−１）プライコードの材質
例えば、プライコードは、アラミド繊維、ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール繊維（ＰＢＯ繊維）及び
下記式（Ｉ）：
【化２】

（式中、Ａはエチレン性結合によって重合されたエチレン性不飽和化合物由来の部分であり、各繰り返し単位において同一でも異なっていてもよい）
で表される繰り返し単位から実質的になるポリケトンの繊維からなる群より選ばれる少なくとも１種の繊維からなることができる。中でも、好ましくは、プライコードはポリケトンの繊維からなる。
【００１７】
（１−２）ポリケトン
該ポリケトンは、分子中にＣＯ単位（カルボニル基）とエチレン性不飽和化合物由来の単位とが配列された交互共重合体、即ち、高分子鎖中で各ＣＯ単位の隣に、例えばエチレン単位等のオレフィン単位が一つずつ位置する構造である。また、該ポリケトンは、一酸化炭素と特定のエチレン性不飽和化合物一種との共重合体であってもよく、一酸化炭素とエチレン性不飽和化合物二種以上との共重合体であってもよい。式（Ｉ）中のＡを形成するエチレン性不飽和化合物としては、エチレン，プロピレン，ブテン，ペンテン，ヘキセン，ヘプテン，オクテン，ノネン，デセン，ドデセン，スチレン等の不飽和炭化水素化合物、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，ウンデセン酸等の不飽和カルボン酸又はその誘導体、更にはウンデセノール，６−クロロヘキセン，Ｎ−ビニルピロリドン，及びスルニルホスホン酸のジエチルエステル等が挙げられる。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が、特にポリマーの力学特性や耐熱性等の点から、エチレン性不飽和化合物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い。
【００１８】
エチレンと他のエチレン性不飽和化合物とを併用する場合、エチレンは、全エチレン性不飽和化合物に対し、８０モル％以上になるように用いるのが好ましい。８０モル％未満では得られるポリマーの融点が２００℃以下になり、得られる有機繊維コードの耐熱性が不充分となる場合がある。有機繊維コードの力学特性や耐熱性の点から、エチレンの使用量は、特に全エチレン性不飽和化合物に対し９０モル％以上が好ましい。前記のポリケトンは、公知の方法、例えばヨーロッパ特許公開第１２１９６５号，同第２１３６７１号，同第２２９４０８号及び米国特許第３９１４３９１号明細書に記載された方法に従って製造することができる。
【００１９】
本発明にかかる有機繊維コードに用いられるポリケトンの重合度は、ｍ−クレゾール中、６０℃で測定した溶液粘度が１．０〜１０．０ｄＬ／ｇの範囲にあるのが好ましい。溶液粘度が１．０ｄＬ／ｇ未満では、得られる有機繊維コードの力学強度が不充分となる場合があり、コードの力学強度の観点から、溶液粘度が１．２ｄＬ／ｇ以上であるのが更に好ましい。一方、溶液粘度が１０．０ｄＬ／ｇを超えると、繊維化時の溶融粘度や溶液粘度が高くなりすぎて紡糸性が不良となる場合があり、紡糸性の観点から、溶液粘度が５．０ｄＬ／ｇ以下であるのが更に好ましい。繊維の力学強度及び紡糸性などを考慮すると、溶液粘度は１．３〜４．０ｄＬ／ｇの範囲が特に好ましい。
【００２０】
（１−３）ポリケトンの繊維
上記ポリケトンの繊維化方法は、特に限定されないが、一般的には溶融紡糸法又は溶液紡糸法が採用される。溶融紡糸法を採用する場合には、例えば特開平１−１２４６１７号公報に記載の方法に従って、ポリマーを通常、融点より２０℃以上高い温度、好ましくは融点より４０℃程度高い温度で溶融紡糸し、次いで、通常、融点より１０℃以下低い温度、好ましくは融点より４０℃程度低い温度において、好ましくは３倍以上の延伸比で、更に好ましくは７倍以上の延伸比で延伸処理することにより、容易に所望の繊維を得ることができる。
【００２１】
一方、溶液紡糸法を採用する場合、例えば特開平２−１１２４１３号公報に記載の方法に従って、ポリマーを例えばヘキサフルオロイソプロパノール，ｍ−クレゾール等に０．２５〜２０質量％、好ましくは０．５〜１０質量％の濃度で溶解させ、紡糸ノズルより押し出して繊維化し、次いでトルエン，エタノール，イソプロパノール，ｎ−ヘキサン，イソオクタン，アセトン，メチルエチルケトン等の非溶剤浴、好ましくはアセトン浴中で溶剤を除去、洗浄して紡糸原糸を得、さらに（融点−１００℃）〜（融点＋１０℃）、好ましくは（融点−５０℃）〜（融点）の範囲の温度で延伸処理することにより、所望のフィラメントを得ることができる。また、このポリケトンには、熱，酸素等に対して十分な耐久性を付与する目的で酸化防止剤を加えることが好ましく、また必要に応じて艶消し剤，顔料，帯電防止剤等も配合することができる。
【００２２】
（１−４）プライコードの構造
好ましくは、プライコードの構造は、１５５０ｄ／２、３９×３９等の構造が好ましい。
【００２３】
（２）コーティングゴム
プライコードを被覆しているゴムである。コーティングゴムは、各プライコードの表面上の被覆部と各プライコードの間の連結部とからなることができる。
【００２４】
コーティングゴムは、空気入りラジアルタイヤの諸性能を十分に引き出させるよう、種々のゴム組成物からなることができる。かかるゴム組成物は、ゴム成分に対し、必要に応じて、種々の添加剤を配合させることができる。通常は、かかるゴム組成物は加硫処理された加硫ゴム組成物である。
【００２５】
好ましくは、コーティングゴムは、３．０ＭＰａ以上で、かつ６．０ＭＰａ以下の１００％伸長時モジュラス（以下、「１００％伸長時モジュラス」を単に「Ｍ_１００」と称する。）を有する。かかるコーティングゴムによって形成されるカーカスプライは、空気入りラジアルタイヤの操縦安定性を著しく向上させる。
【００２６】
（３）カーカスプライ
少なくとも２本のプライコードと各プライコードを被覆しているコーティングゴムとからなる。かかるカーカスプライは、ゴム組成物によるプライコードの被覆によって形成される。例えば、プライコードは、ゴム組成物を用いて、浸漬、塗布、貼り合わせ等の公知の方法に従って被覆される。
【００２７】
カーカスプライは、通常、プライコードをゴム組成物で被覆し、シート状のゴム付き樹脂部材とした後、これを未加硫のタイヤの所定位置に配置してタイヤと共に加硫することによって得られる。
【００２８】
（４）プライコードの充填率
カーカスプライは、各プライコードを横切る断面で見たとき、５０％以上で、かつ６５％以下の平均充填率〔Ｃ_ｌ／（Ｃ_ｌ＋Ｇ_ｌ）×１００（式中、Ｃ_ｌはプライコードの直径［μｍ］を示し、及びＧ_ｌはコーティングゴムの連結部の幅［μｍ］を示す。）〕のプライコードを含む。
【００２９】
かかるプライコードの充填率は、プライコードが所定の高強度を有し、細糸でも十分な安全性を確保できることから、カーカスプライにおいて、プライコードに対するコーティングゴムの割合を相対的に高くし、コーティングゴムの特性を十分に引き出すことが可能となる。
【００３０】
（５）空気入りラジアルタイヤ
上述のカーカスプライを備える。１又はそれ以上のカーカスプライからカーカス層が形成される場合がある。一対のビードコア、サイドトレッド層、トップトレッド層、ベルト層、ベルト補強層等を備えることができる。種々の空気入りラジアルタイヤが含まれる。
【００３１】
図面を参照して本発明をより一層詳細に説明する。
図１は本発明にかかる１例のカーカスプライを示す断面図である。図２は本発明の１例の空気入りラジアルタイヤの断面図である。
【００３２】
図１に示すように、カーカスプライ１は、少なくとも２本のプライコード２，３と、プライコード２，３を被覆しているコーティングゴム４とからなる。コーティングゴム４は、各プライコード２，３の表面上の被覆部４Ａと各プライコード２，３の間の連結部４Ｂとからなる。
【００３３】
プライコードの充填率は、図１に示すように、各プライコード２，３を横切る断面で見たときのＣ_ｌ／（Ｃ_ｌ＋Ｇ_ｌ）×１００（式中、Ｃ_ｌ：例えば、プライコード２の直径［μｍ］及びＧ_ｌ：コーティングゴム４の連結部４Ｂの幅［μｍ］）から求められる。
【００３４】
カーカスプライ１は、図２に示すような１例の空気入りラジアルタイヤ１１に配置される。図１のカーカスプライ１は、サイドゴム層５とインナーライナ層６との間に配置されている状態であり、図１はこれを拡大して示すものである。
【００３５】
図２に示すように、空気入りラジアルタイヤ１１（タイヤサイズ２５５／４０ＺＲ１７）は、一対のビードコア１２（図２は一方のみ図示する。）と、一方のビードコア１２から他方のビードコアに亘ってトロイド状に延びるカーカス層１３とを有する。カーカス層１３は、少なくとも１枚のカーカスプライ、本例では２枚のカーカスプライ１４，１５から構成される。
【００３６】
カーカスプライ１４，１５の端末部は、ビードコア１２の回りをタイヤ内側から周回してタイヤ半径方向外側に向かって折り返されており、各カーカスプライ１４，１５の折り返し端部１４Ａ、１５Ａは、ステップをつけて配置されてタイヤ半径方向に離れている。
【００３７】
カーカスプライ１４，１５は、多数本の有機繊維からなるプライコードをゴムコーティングして形成される。コード方向はラジアル方向である。カーカスプライ１４のコード方向は赤道面に対して８０°の角度で傾斜しており、カーカスプライ１５のコード方向は赤道面に対して−８０°の角度で傾斜し、互いに交差する。
【００３８】
好ましくは、プライコードは、１５５０ｄ／２のＰＫ繊維コードであり、３９×３９のコード構造を有し、強度は１５ｇ／ｄｔｅｘ以上、好ましくは１８ｇ／ｄｔｅｘ以上である。コードをコーティングしているコーティングゴムは、３．０ＭＰａ〜６．０ＭＰａのＭ_１００を有するのが好ましい。
【００３９】
カーカス層１３のタイヤ軸方向外側には、サイドゴム層１６が配置され、タイヤ半径方向外側には、トレッドパターンの形成されたトップトレッド層１７が配設される。カーカス層１３とトップトレッド層１７との間には、ベルト層１８が配置される。
【００４０】
ベルト層１８は、少なくとも２枚のベルトプライを有することが好ましく、本例では、２枚のベルトプライ１９，２０からなる。ベルトプライ１９，２０内には、タイヤ周方向に対して傾斜した多数本のコードが埋設されると共に、これらのコードは隣接するベルトプライのものに対して互いに交差する。ベルトプライ１９，２０の端部では、それらのタイヤ半径方向外側に、ベルトプライ１９，２０を覆うように２枚のベルト補強層２１が隣接して配置される。
【００４１】
図２に示す本例の空気入りラジアルタイヤ１１は、図１に示すように、所定の高強度のプライコード２，３がコーティングゴム４によって被覆されたようなカーカスプライ１４，１５を備える。カーカスプライ１４，１５は、プライコードが比較的粗な状態になるような充填率でコーティングゴムによって被覆されており、コーティングゴムの量が相対的に多くなる。
【００４２】
このため、本例の空気入りラジアルタイヤ１１では、カーカスプライ１４，１５のコーティングゴムの特性が十分に引き出され、高性能化する。特に、高弾性率のコーティングゴムを用いることによって、耐久牲、磨耗性、乗り心地性、その他のタイヤ特性を犠牲にすることなく、グリップ力やレスポンスを向上させることができる。
【００４３】
また、本例の空気入りラジアルタイヤは、ワイヤインサート等の補助部材を付加していないため、重量増加が抑制されており、また乗り心地が悪化する等の不具合も生じない。さらに、トップトレッドゴムも変更していないため、摩耗等への悪影響も生じない。
【００４４】
本例では、偏平率が４０％の空気入りラジアルタイヤを示したが、本発明は偏平率が４０％の空気入りラジアルタイヤに限るものではなく、高性能車両に用いられる偏平率が６０％以下の空気入りラジアルタイヤに適用することにより、最も大きな効果を発揮することができる。
【００４５】
【実施例】
図面を参照して、本発明を実施例及び比較例に基づいて説明する。
（実施例１）
表１に示すプライコード及びコーティングゴムからなるカーカスプライを備える図２に示すような空気入りラジアルタイヤを製造する。空気入りラジアルタイヤは、具体的には、タイヤサイズが２５５／４０ＺＲ１７であり、２つのカーカスプライからなるカーカス層と、２つのベルトプライからなるベルト層とを備える。
【００４６】
プライコードは、ポリケトンの繊維（以下、「ＰＫ繊維」と表記する。）からなり、２０ｇ／ｄの強度を有し、１５５０ｄ／２及び３９×３９のコード構造を有する。コーティングゴムは５．５ＭＰａのＭ_１００を有する。プライコードの充填率は６０％である。なお、コードの強度は、ＪＩＳＬ１０１７に従い、島津製作所製オートグラフにて引張りテストし、破断時の張力(ｋｇ)を求める。Ｍ_１００は、ＪＩＳ−Ｋ−６２５１−１９９３に従って測定する。
【００４７】
（実施例２）
表１に示すように、実施例１において、プライコードの充填率を５０％に変える以外は、実施例１と同様にして空気入りラジアルタイヤを製造する。
【００４８】
（実施例３）
表１に示すように、実施例１において、プライコードの充填率を６５％に変えて、コーティングゴムのＭ_１００を４．２ＭＰａに変える以外は、実施例１と同様にして空気入りラジアルタイヤを製造する。
【００４９】
（比較例１）
表１に示すように、実施例１において、プライコードを６６ナイロン（以下、「Ｎ６６」と表記する。）からなる１０．６ｇ／ｄの強度のもの（１４００ｄ／２及び３９×３９のコード構造）に変えて、コーティングゴムのＭ_１００を２．５ＭＰａに変える以外は、実施例１と同様にして空気入りラジアルタイヤを製造する。
【００５０】
（比較例２）
表１に示すように、実施例１において、プライコードをＮ６６からなる１０．６ｇ／ｄの強度のもの（９４０ｄ／２及び４７×４７のコード構造）に変える以外は、実施例１と同様にして空気入りラジアルタイヤを製造する。
【００５１】
（比較例３）
表１に示すように、実施例１において、プライコードの充填率を４５％に変える以外は実施例１と同様にして空気入りラジアルタイヤを製造する。
【００５２】
（タイヤ性能の評価）
実施例１〜３及び比較例１〜３の空気入りラジアルタイヤについて、その性能を評価する。結果を表１に示す。
性能の試験では、１周４ｋｍのテストコースにて車両を走行させ、ラップタイム、グリップ、剛性感、ハンドルレスポンス及び乗り心地の５項目について評価する。各試験成績は、比較例１の従来のタイヤを１００とする指数で評価し、数値の大きい方ほど性能に優れていることを示す。
耐久性は、ビード部耐久ドラム試験（一例としてＢＦドラム）を用いて評価する。試作タイヤを、２５℃±２℃に調節された室内でＪＩＳ規格の最大空気圧に調整した後、２４時間放置後、空気圧の再調整を行い、ＪＡＴＭＡＹＥＡＲＢＯＯＫ（２０００年度版）における適用サイズ・プライレーラィングでの最大負荷能力の１．５倍をタイヤに負荷し、直径約１．７ｍのドラム上で、速度６０ｋｍ／時で走行させ、故障なしで１万ｋｍを走行したものを完走とする。
【００５３】
【表１】

【００５４】
表１に示すように、実施例の空気入りラジアルタイヤは、いずれも、比較例のものに比べ、耐久性等に悪影響を与えることなく、ラップタイム及びフィーリング等に優れており、極めて良好な操縦安定性を提供する。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、空気入りラジアルタイヤは、所定の充填率のプライコードと所定のコーティングゴムとからなるカーカスプライを備えるため、カーカスプライのプライコードが粗の状態でありながら、タイヤの諸特性を犠牲にすることがなく、コーティングゴムの特性が十分に引き出せ、タイヤの操縦安定性等の性能の向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる１例のカーカスプライを示す断面図である。
【図２】本発明の１例の空気入りラジアルタイヤの断面図である。
【符号の説明】
１，１４，１５カーカスプライ
２，３プライコード
４コーティングゴム
４Ａ被覆部
４Ｂ連結部
１１空気入りラジアルタイヤ
１２ビードコア
１３カーカス層

Claims

カーカスプライを備える空気入りラジアルタイヤであって、
前記カーカスプライが、少なくとも２本のプライコードと前記各プライコードを被覆しているコーティングゴムとからなり、前記コーティングゴムが、前記各プライコードの表面上の被覆部と前記各プライコードの間の連結部とを有しており、前記各プライコードが１５ｇ／ｄｔｅｘ以上の強度を有しており、かつ前記カーカスプライが、前記各プライコードを横切る断面で見たとき、５０％以上で、かつ６５％以下の平均充填率〔Ｃ_ｌ／（Ｃ_ｌ＋Ｇ_ｌ）×１００（式中、Ｃ_ｌは前記プライコードの直径［μｍ］を示し、及びＧ_ｌは前記コーティングゴムの前記連結部の幅［μｍ］を示す。）〕の前記プライコードを含んでおり、前記コーティングゴムが、３．０ＭＰａ以上で、かつ６．０ＭＰａ以下の１００％伸長時モジュラス（Ｍ_１００）を有することを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
前記プライコードが１８ｇ／ｄｔｅｘ以上の強度を有する請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
前記プライコードが、アラミド繊維、ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール繊維及び
下記式（Ｉ）：

（式中、Ａはエチレン性結合によって重合されたエチレン性不飽和化合物由来の部分であり、各繰り返し単位において同一でも異なっていてもよい）
で表される繰り返し単位から実質的になるポリケトンの繊維からなる群より選ばれる少なくとも１種の繊維からなる請求項１又は２記載の空気入りラジアルタイヤ。
前記プライコードがポリケトンの繊維からなる請求項３記載の空気入りラジアルタイヤ。
前記［化１］中のＡがエチレン基である請求項３又は４記載の空気入りラジアルタイヤ。