JP4531932B2

JP4531932B2 - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP4531932B2
Application number: JP2000165963A
Authority: JP
Inventors: 浩司東
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2000-06-02
Filing date: 2000-06-02
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2020-06-02
Also published as: JP2001341505A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気入りラジアルタイヤに関し、特に、ポリオレフィンケトン繊維をベルトのコードに用いた空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、タイヤのベルトには補強材としてスチールコードが用いられている。スチールコードは、強度や弾性率、耐熱性、経済性が非常に優れており、ベルト用補強材として適している。しかし、スチールコードは、比重が大きく、そのためタイヤの重量が大きくなってしまうという欠点がある。タイヤの軽量化が全世界的に進められている現在、スチールコードの代替材料が求められる。
【０００３】
かかるスチールコードの代替材料として、軽量でありながら高強度、高弾性率であるアラミド繊維の使用が試みられている。しかし、アラミド繊維は、ゴムとの接着性に難があり、予めイソシアネートやエポキシ樹脂で前処理した後にＲＦＬ処理を施す必要がある。また、ベルトカットエンド（ベルト両端部のコードの切断端）への応力集中により、コードとゴムの間にセパレーションが生じやすく、高速耐久性に劣るという問題がある。さらに、アラミド繊維は高価である。
【０００４】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、タイヤ性能を維持しつつベルトを軽量化して軽量なラジアルタイヤを得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の空気入りラジアルタイヤは、ポリオレフィンケトン繊維からなる繊維コードを用いて構成されたカーカス側ベルト層と、スチールコードを用いて構成されたトレッド側ベルト層との２層以上のベルト層で構成されたベルトを備えるタイヤであって、前記繊維コードは、強度が８．０cN/dtex以上、２．０cN/dtexでの伸び率と１５０℃での乾熱収縮率との合計値である寸法安定性指数が４．０以下であり、かつ、繊度が３０００〜６０００dtexの範囲にあり、前記ポリオレフィンケトン繊維で構成された前記カーカス側ベルト層の両端部を、前記トレッド側ベルト層の両端部を覆うように折り曲げてなることを特徴とする。
【０００６】
このようにベルトを構成する繊維コードとして、上記特性を備えるポリオレフィンケトン繊維コードを使用することにより、高速耐久性、操縦安定性などのタイヤ性能を損なうことなくタイヤを軽量化することができる。
【０００８】
また、ポリオレフィンケトン繊維で構成されたカーカス側ベルト層によって、スチールコードで構成されたトレッド側ベルト層の両端部を包み込むように保持することにより、ベルトの両端部にコードのカットエンドが出なくなるため、高速耐久性を向上させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態（但し、参考例である。）に係る空気入りラジアルタイヤ（10）の半断面図である。このタイヤ（10）は、トレッド部（12）と、左右一対のビード部（14）と、トレッド部（12）とビード部（14）との間に介在して両者を連結する左右一対のサイドウォール部（16）とよりなり、トレッド部（12）の径方向内側に配されたカーカス（18）が、そこから両側のサイドウォール部（16）を経てビード部（14）でビードコア（20）により係止され、また、トレッド部（12）におけるカーカス（18）の径方向外側にベルト（22）が配されている。
【００１１】
ベルト（22）は、この実施形態では、２枚のベルト層で構成されており、タイヤ径方向内側のカーカス側ベルト層（24）とその径方向外側に重ねられたトレッド側ベルト層（26）は、ともにポリオレフィンケトン繊維からなる繊維コードを用いて形成されている。そして、このポリオレフィンケトン繊維コードとして、強度が８．０cN/dtex以上、２．０cN/dtexでの伸び率と１５０℃での乾熱収縮率との合計値である寸法安定性指数が４．０以上であり、かつ、繊度が３０００〜６０００dtexの範囲にあるものが用いられている。
【００１２】
該繊維コードの強度が８．０cN/dtex未満の場合、タイヤ性能を維持するためには、コードの打ち込み本数を増やしたり、コードを太くする必要がある。しかし、打ち込み本数が多すぎると、ベルト端部での接着破壊が起こりやすくなり、高速耐久性が低下する。また、コードを太くすると、ベルト（22）が厚くなり、軽量化のメリットが小さい。
【００１３】
該繊維コードの寸法安定性指数は、ＪＩＳＬ１０１７に準じて該コードに常温で２．０cN/dtexの荷重を付与したときのコードの伸び率（％）と、ＪＩＳＬ１０１７に準じて該コードを１５０℃の乾熱雰囲気下で無荷重の状態で３０分間加熱したときのコードの収縮率（％）との和である。この寸法安定指数が４．０を越えると、ベルトのモジュラスが小さくなり、ベルト端部でのタガ効果が小さくなるため、高速耐久性や操縦安定性が低下する。
【００１４】
該繊維コードの繊度、即ち実総デニール数が、３０００dtex未満であると、タイヤの性能を維持するためには、コードの打ち込み本数を増やす必要があり、打ち込み本数が多すぎるとベルト端部での接着破壊が起こりやすくなる。また、繊度が６０００dtexを越えると、ベルト（22）が厚くなり、軽量化のメリットが小さい。
【００１５】
該繊維コードは、２％伸長時のモジュラスが５０Ｎ以上であることが好ましい。ここで、２％伸長時のモジュラスとは、ＪＩＳＬ１０１７に準じて繊維コードを常温で引張試験したときにおける２％伸長時の荷重をいう。２％伸長時のモジュラスが５０Ｎ未満では、剛性が不十分で、コーナリング時の横力による変形が大きく、十分な操縦安定性が得にくい。
【００１６】
上記ポリオレフィンケトン繊維は、特開平２−１１２４１３号公報、特開平１−１２４６１７号公報などに記載されたゲル紡糸または溶融紡糸によって得ることができるが、本発明では、溶融紡糸にて得られたポリオレフィンケトン繊維を使用することが、安価にタイヤを生産することができる点で好ましい。なお、ポリオレフィンケトン繊維としては、ポリメチレンケトン、ポリエチレンケトン、ポリプロピレンケトンなどが挙げられる。
【００１７】
ゲル紡糸または溶融紡糸にて得られたポリオレフィンケトン繊維は、通常の方法で合撚されて繊維コードとなる。得られた繊維コードを所定の打ち込み本数でスダレ状に製織し、接着剤を付与した後に、ゴムで被覆することにより１枚のベルトが得られ、これを２枚重ねることにより、本実施形態の２層構造のベルト（22）が得られる。
【００１８】
以上では、２枚のベルト層によりベルトを構成する場合について説明したが、本発明において、ベルト層は２層には限定されず、２層以上とすることができる。また、上記では、２層のベルト層を共に上記ポリオレフィンケトン繊維コードで構成したが、本発明では、ポリオレフィンケトン繊維コードからなるベルト層とスチールコードからなるベルト層とを組み合わせて使用する。
【００１９】
図２は、本発明の実施形態に係る空気入りラジアルタイヤの一部断面図である。この実施形態のタイヤでは、２枚のベルト層（24）（26）で構成されたベルト（22）において、カーカス側ベルト層（24）の両端部（24ａ）をトレッド側ベルト層（26）の両端部（26ａ）上に折り重ね、これにより、カーカス側ベルト層（24）によってトレッド側ベルト層（26）の両端部（26ａ）を包み込むように保持している。
【００２０】
このようにカーカス側ベルト層（24）によりトレッド側ベルト層（26）の両端部（26ａ）を包み込むように保持することにより、ベルト（22）の両端部に繊維コードのカットエンドが出なくなるため、高速耐久性を向上させることができる。
【００２１】
図２に示す実施形態の場合、トレッド側ベルト層（26）を包み込むカーカス側ベルト層（24）が上記ポリオレフィンケトン繊維コードで構成され、トレッド側ベルト層（26）がスチールコードで構成されている。
【００２２】
なお、本発明においては、上記ベルト（22）の径方向外側に、該ベルト（22）を覆うように、ベルト補強層（不図示）を設けてもよい。ベルト補強層は、タイヤ周方向にほぼ平行に配設されたナイロン６６等の有機繊維コードからなる層であり、かかるベルト補強層を設けることにより、ベルト（22）のばたつき抑えることができる。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳述するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
【００２４】
タイヤサイズを２０５／６０Ｒ１５として、従来例、実施例及び比較例の各ラジアルタイヤを表１に示す仕様で作成した。なお、ベルトコードのタイヤ周方向に対する角度は全て２１°とした。また、カーカスには、１１００dtex／２のポリエステル繊維コードを打ち込み本数２４本／25mmで配置したプライの２層構造とした。
【００２５】
従来例は、ベルトコードにスチールコードを用いたものである。実施例１（参考例）は、１６７０dtex／２のポリオレフィンケトン繊維コードを打ち込み本数２５本／25mmで配置したベルト層を２枚用いたものであり、実施例２（参考例）は、１６７０dtex／３のポリオレフィンケトン繊維コードを打ち込み本数１８本／25mmで配置したベルト層を２枚用いたものである。
【００２６】
実施例３は、実施例１のベルト層をカーカス側に、従来例のベルト層をトレッド側に配して、図２に示すように、カーカス側ベルト層（24）でトレッド側ベルト層（26）の両端部を包み込むように保持させたものである。
【００２７】
比較例１は、ベルトコードにアラミド繊維コードを用いたものである。比較例２は、実施例１に対し、繊維コードの強度を本発明範囲外の７．５cN/dtexとしたものである。比較例３は、実施例１に対し、繊維コードの寸法安定性指数を本発明範囲外の５．３としたものである。比較例４は、１１００dtex／２のポリオレフィンケトン繊維コードを用いて、コードの繊度を本発明範囲外の２５２０dtexとしたものであり、比較例５は、２２００dtex／３のポリオレフィンケトン繊維コードを用いて、コードの繊度を本発明範囲外の７４２０dtexとしたものである。
【００２８】
なお、表中、コード材質における「ＰＯＫ」はポリオレフィンケトン繊維を意味し、溶融紡糸にて得られたものを用いた。
【００２９】
また、撚り係数Ｋは、上撚り数（回／10cm）と下撚り数（回／10cm）の平均値をＴ、コードの表示総デニール数（dtex）をＤとして、Ｋ＝Ｔ√Ｄにより求められる値である。
【００３０】
また、ベルト構造における「標準」は図１に示す構造を意味し、「フォールド」は図２に示す構造を意味する。
【００３１】
また、タイヤ１本当りのベルト重量とは、タイヤ１本当りに用いたベルトの総重量であり、従来例のベルト重量を１００として指数表示した。数字が小さいほど軽い。
【００３２】
得られた各タイヤについて試験を行い、高速耐久性、実車乗り心地性、実車操縦安定性を評価した。各試験方法は以下の通りである。
【００３３】
・タイヤ高速耐久性：米国自動車安全基準ＦＭＶＳＳ１０９に高速耐久試験として定める条件に準拠して、表面が平滑な鋼製で直径１７００mmのドラム試験機を用いて行った。リムサイズは１５×６ＪＪ、タイヤ内圧は２２０kPa、荷重はＪＡＴＭＡ規定の最大荷重の８８％とした。８０km/hで６０分間慣らし走行した後、放冷し、再度空気圧を調整した後に本走行を行った。本走行は、１２０km/hから開始し、３０分毎に８km/hずつ段階的に速度を上昇させ、故障が発生するまで走行させた。故障が発生するまでの走行距離を、従来例のタイヤを１００として指数表示した。数字が大きいほど高速耐久性に優れる。
【００３４】
・実車乗り心地性：１５×６ＪＪのリムに内圧２００kPaで組み込んだ試験タイヤを排気量２０００ccの試験車両に装着し、訓練された３名のテストドライバーにてテストコースを走行し、フィーリング評価した。採点は１０段階評価で、従来例のタイヤを６点とした相対比較にて行い、３人の平均点を従来例のタイヤを１００として指数表示した。数字が大きいほど乗り心地性に優れる。
【００３５】
・実車操縦安定性：１５×６ＪＪのリムに内圧２００kPaで組み込んだ試験タイヤを排気量２０００ccの試験車両に装着し、訓練された３名のテストドライバーにてテストコースを走行し、フィーリング評価した。採点は１０段階評価で、従来例のタイヤを６点とした相対比較にて行い、３人の平均点を従来例のタイヤを１００として指数表示した。数字が大きいほど操縦安定性に優れる。
【００３６】
結果を表１に示す。
【表１】

表１に示すように、アラミド繊維コードを用いた比較例１では、従来例に比べて、ベルト重量が大幅に低減され、乗り心地性及び操縦安定性に優れるものの、高速耐久性に劣るものであった。
【００３７】
これに対して、実施例１及び２では、従来例に比べて、高速耐久性、乗り心地性及び操縦安定性が同等かそれ以上の結果が得られ、しかも、大幅な軽量化が図られていた。また、カーカス側ベルト層でトレッド側ベルト層の両端部を包み込むように保持させた実施例３では、ベルト端部に繊維コードのカットエンドが出なくなったため、従来例はもとより実施例１に対しても高速耐久性が向上していた。
【００３８】
一方、コード強度が８cN/dtex未満である比較例２では、剛性を確保するためにコードの打ち込み本数が多くなってしまったことから、ベルト端部で接着破壊が起こり、高速耐久性が著しく低下していた。また、寸法安定性指数が４．０を越える比較例３では、ベルトの総モジュラスが小さく、ベルト端部のタガ効果が小さいため、従来例に比べて、高速耐久性及び操縦安定性が低下していた。コードの繊度が３０００dtex未満である比較例４では、コードの打ち込み本数が多くなり、ベルト端部の接着破壊が起こり、高速耐久性が著しく低下していた。コードの繊度が６０００dtexを越える比較例５では、従来例に対し乗り心地性及び操縦安定性は向上していたが、実施例１及び２に比べて、ベルト重量が大きく、軽量化のメリットが小さかった。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の空気入りラジアルタイヤによれば、高速耐久性、乗り心地性、操縦安定性などのタイヤ性能を損なうことなく、ベルトを軽量化して、軽量なラジアルタイヤを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例にかかる空気入りラジアルタイヤの半断面図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる空気入りラジアルタイヤの一部断面図である。
【符号の説明】
１０……空気入りラジアルタイヤ
１２……トレッド部
１４……ビード部
１６……サイドウォール部
２２……ベルト
２４……カーカス側ベルト層
２６……トレッド側ベルト層

Claims

ポリオレフィンケトン繊維からなる繊維コードを用いて構成されたカーカス側ベルト層と、スチールコードを用いて構成されたトレッド側ベルト層との２層以上のベルト層で構成されたベルトを備えるタイヤであって、
前記繊維コードは、強度が８．０cN/dtex以上、２．０cN/dtexでの伸び率と１５０℃での乾熱収縮率との合計値である寸法安定性指数が４．０以下であり、かつ、繊度が３０００〜６０００dtexの範囲にあり、
前記ポリオレフィンケトン繊維で構成された前記カーカス側ベルト層の両端部を、前記トレッド側ベルト層の両端部を覆うように折り曲げてなる
ことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
前記ポリオレフィンケトン繊維が溶融紡糸により得られた
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。