JP5358424B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、カーカスプライの改良を図った空気入りタイヤ、特には、乗用車用として好適な空気入りラジアルタイヤに関する。

従来、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステルコードをカーカスコードに用いる場合には、総デシテックス数の小さい細糸の撚りコードを高打込み数にて、または、総デシテックス数の大きい太糸の撚りコードを低打込みにて、それぞれ用いてトリートを作製し、さらに、高いトリート強力が必要な場合には、そのトリートを複数枚用いるものとしている。

一方で、近年、ＳＵＶ用タイヤに、ライトトラック用ではなく乗用車用タイヤが用いられるようになっていること、および、乗用車のトレンドとしての車重の重量化や、高速走行での使用要求の増加に伴い、タイヤのエクストラロード（ＸＬ）規格化が進んでいることから、今まで問題なく使用されていたトリートを用いて２枚のカーカス構成としても、耐久性が大幅に悪化する場合が生じてきている。しかし、これに対し、トリート枚数を増やして３枚以上とすると、大幅な重量増加や、それに伴う転がり抵抗の悪化を併発してしまう。

カーカスプライにポリエステルコードを用いた空気入りラジアルタイヤに係る改良技術としては、例えば、特許文献１，２に、操縦安定性と乗り心地性、耐摩耗性に優れるとともに耐久性能を向上した空気入りラジアルタイヤを提供することを目的として、ベルトコードとして特定のスチールコードを用いるとともに、カーカスプライに用いるポリエステルコードとして、接着処理済みのコード強度が４．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、コード１本当たりの曲げ硬さが１５〜５０ｃＮであるものを用いる技術が開示されている。

特開２００８−００１１６３号公報（特許請求の範囲等） 特開２００８−００１１６４号公報（特許請求の範囲等）

一般に、カーカスに用いるトリートの強力および適用枚数を調整することにより、タイヤに内圧を充填したときの安全率（耐圧破壊性）や耐カット性をコントロールすることができ、トリート枚数を増やすこと、コードを太くすること、打込み数を増やすこと、ディップコードの強度を高めることなどが、安全率や耐カット性の向上に繋がることが知られている。

しかしながら、前述したように、タイヤ重量の低減、すなわち、転がり抵抗の低減のためには、トリート枚数を増やすことは好ましくない。また、コード強度を上げるために、コードを太糸化したり、接着処理（ディップ処理）時におけるテンションを上げるなどすると、コードの熱収縮応力が大きくなって、タイヤ内面コード出が多発するという問題が生ずる。さらにこの場合、カーカスジョイント部での応力集中により、ユニフォミティが悪化するという問題もある。上記のタイヤ内面コード出については、カーカストリートとインナーライナーとの間にスキージゴムを配設することにより抑制することは可能であるが、これもタイヤ重量増（すなわち、転がり抵抗の悪化）の要因となるため好ましくない。

また、打込み数を高めたり、打込み数を同等にしてコードを太くした場合、トリート強力は高くなるものの、コード占有率が上がって、すなわち、空隙率が小さくなり、コード−コード間距離が狭くなるために、走行時の歪によるセパレーションが発生しやすくなり、結果として耐久性が悪化することになる。また、トリートゲージが厚くなるため、タイヤトータルの重量増にも繋がってしまう。

上記のように、他性能を損なうことなくタイヤの安全率および耐久性を向上するための技術については、従来より種々検討されてきているが、十分なものではなく、さらなる改良技術の実現が望まれていた。そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、タイヤ重量増や内面コード出不良の増加などの問題を生ずることなく、安全率および耐久性を向上した空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者は鋭意検討した結果、カーカスプライの補強コードとして、太径撚りコードに適切なディップ処理を施すことで、所望のトリート強力に対応した所定のコード強度および伸びを有するものとしたポリエステル繊維コードを用いることで、上記課題が解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の空気入りタイヤは、一対のビード部にそれぞれ埋設されたビードコア間にまたがってトロイド状に延在する１枚以上のカーカスを有する空気入りタイヤにおいて、
前記カーカスの補強コードとして、撚りコードとしての総デシテックス数が４３００〜５１００ｄｔｅｘであって、ディップ処理済みコードとしてのコード強度が６．５〜７．２ｃＮ／ｄｔｅｘ、２ｃＮ／ｄｔｅｘの応力負荷時におけるコード伸びが３．５〜４．０％であるポリエステル繊維コードを用い、かつ、該補強コードをゴムで被覆したトリートとしての単位幅あたりのトリート強力が、２．９〜３．２ｋＮ／ｃｍであることを特徴とするものである。

本発明においては、前記トリートにおける補強コードの占有率が７０〜８０％であることが好ましく、下記式、
α＝ｔａｎθ＝０．００１×Ｎ×√（０．１２５×Ｄ／ρ）
（式中、Ｎは撚り数（回／１０ｃｍ）であり、Ｄはコードの総デシテックス数の半分の値であり、ρはコードの比重である）で定義される前記補強コードの撚り係数αが、０．４２〜０．５５であることも好ましい。

また、本発明において、前記補強コード１本あたりの、ディップ処理済みコードとしての、１７７℃における熱収縮応力は、好適には６〜１２Ｎである。さらに、前記ポリエステル繊維としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維を好適に用いることができる。さらにまた、本発明においては、前記トリートの片面に、予備加硫として、加速電圧２００ｋＶ以上６００ｋＶ未満、照射線量１０〜１００ｋＧｙの条件で電子線照射処理が施され、該照射面がタイヤ内側となるよう配置されていることが好ましい。

本発明によれば、上記構成としたことにより、タイヤ重量増や内面コード出不良の増加などの問題を生ずることなく、安全率および耐久性を向上した空気入りタイヤを実現することが可能となった。

本発明の一実施の形態に係る空気入りタイヤを示す片側断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に、本発明の空気入りタイヤの一例の幅方向断面図を示す。図示するように、本発明の空気入りタイヤは、一対のビード部１１と、それに連なる一対のサイドウォール部１２と、両サイドウォール部１２間に跨るトレッド部１３とからなり、これら各部をビード部１１内にそれぞれ埋設された一対のビードコア１相互間にわたって補強する１枚以上のカーカス２を備えている。

本発明においては、カーカス２の補強コードとして、撚りコードとしての総デシテックス数が４３００〜５１００ｄｔｅｘであって、ディップ処理済みコードとしてのコード強度が６．５〜７．２ｃＮ／ｄｔｅｘ、２ｃＮ／ｄｔｅｘの応力負荷時におけるコード伸びが３．５〜４．０％であるポリエステル繊維コードを用いることが必要である。かかる条件を満足するポリエステル繊維コードをカーカス２の補強コードとして用いることで、この補強コードをゴムで被覆したトリートとしての単位幅あたりのトリート強力を、２．９〜３．２ｋＮ／ｃｍとすることができ、従来手法におけるようなタイヤ重量増や内面コード出不良の増加などの問題を生ずることなく、安全率および耐久性を向上した空気入りタイヤを得ることが可能となった。特に、本発明においてカーカス２を２枚以上とする場合には、全てのカーカスについて上記条件を満足するポリエステル繊維コードを用いることが必要である。

本発明においては、上記範囲のコード強度および２ｃＮ／ｄｔｅｘの応力負荷時におけるコード伸びを有するポリエステル繊維コードを用いることで、上記範囲のトリート強力を得ることができるものであり、上記範囲のコード強度および２ｃＮ／ｄｔｅｘの応力負荷時におけるコード伸びを有するポリエステル繊維コードを得るための手法としては、ディップ条件としての温度、テンションおよび露出時間を調整する方法が挙げられる。具体的には例えば、ポリエステル繊維コードのディップ工程において、テンションを上げると、コード強度は大きくなり、かつ、２ｃＮ／ｄｔｅｘの応力負荷時におけるコード伸びは小さくなる傾向があり、また、温度ないし露出時間を上げると、コード強度は小さくなり、かつ、２ｃＮ／ｄｔｅｘの応力負荷時におけるコード伸びは小さくなる傾向がある。したがって、これらディップ条件を適宜組み合わせて調整することで、コード物性を所望に応じコントロールすることが可能となる。

また、本発明においては、上記補強コード１本あたりの、ディップ処理済みコードとしての、１７７℃における熱収縮応力が６〜１２Ｎであることが好ましい。補強コードの熱収縮応力が６Ｎ未満であると、高速走行時（発熱時）の走行による径成長の抑制効果が小さく、耐久性の向上効果を十分得られないおそれがある。一方、補強コードの熱収縮応力が１２Ｎを超えると、加硫時のコード収縮力が大きすぎて、内面コード出不良率が高くなってしまうおそれがある。

さらに、本発明においては、上記トリートにおける補強コードの占有率（空隙率）が、７０〜８０％であることが好ましい。ここで、トリートにおける補強コードの占有率は、下記式、
占有率（％）＝コードゲージ（ｍｍ）×打込み数（本／ｃｍ）／１０×１００
により定義され、コードの配列方向におけるコードの占有率を意味している。コード占有率が７０％未満でも問題はないが、必要なトリート強力が得られないおそれがある。一方、コード占有率が８０％を超えると、コード−コード間距離が狭すぎるために、走行時における歪を抑制しても、セパレーションの抑制効果が不十分で、耐久性の向上効果を十分得られないおそれがある。

上述のように、高いコード占有率を有する場合、すなわち、打込み数が大きい場合でも、セパレーションの発生を抑制して、耐久性の悪化を防止できる点に、本発明のメリットがある。コード占有率が高すぎると耐久性悪化の懸念があるため、従来は高いコード占有率は適用されていなかったが、本発明においては、高いコード占有率と上記範囲の熱収縮応力とを組み合わせることにより、高速走行時にタイヤの温度が上がることでコードの熱収縮応力が発現して、走行による径成長を抑制することができ、これによりカーカストリート周辺に発生するせん断歪を抑制して、セパレーションの発生を抑制することで、十分な耐久性が確保できることを見出したものである。

また、本発明においては、下記式、
α＝ｔａｎθ＝０．００１×Ｎ×√（０．１２５×Ｄ／ρ）
（式中、Ｎは撚り数（回／１０ｃｍ）であり、Ｄはコードの総デシテックス数の半分の値であり、ρはコードの比重である）で定義される上記補強コードの撚り係数αが、０．４２〜０．５５であることが好ましい。撚り係数が０．４２未満では、疲労性の悪化により、市場耐久性の確保が困難となるおそれがある。一方、撚り係数が０．５５を超えると、コードの熱収縮応力が大きくなって、不良率の上昇およびコードのゲージ増加により、重量増に繋がってしまう。

図示するタイヤのカーカス２は１枚のカーカスプライからなるが、本発明においては、カーカス２を構成するカーカスプライの枚数はこれに限られるものではなく、２枚以上であってもよい。また、その構造も特に限定されるものではない。ビード部におけるラジアルカーカス２の係止構造についても、図示するようにビードコア１の周りに巻き上げて係止した構造に限られず、ラジアルカーカスの端部を２層のビードコアで挟み込んだ構造でもよい（図示せず）。また、本発明において、カーカスの補強コードに用いるポリエステル繊維としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）繊維、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）繊維等を挙げることができ、中でも好適には、ＰＥＴ繊維を用いる。

さらに、本発明においては、上記ポリエステル繊維コードからなるカーカストリートをタイヤに適用する際に、トリートの片面に、予備加硫として、加速電圧２００ｋＶ以上６００ｋＶ未満、照射線量１０〜１００ｋＧｙの条件で電子線照射処理を施して、その照射面がタイヤ内側、すなわち、インナーライナー側となるよう配置して、タイヤを成型することが好ましい。これにより、タイヤ内面コード出の発生を抑える効果を得ることができ、また、タイヤ重量の低減にも繋がるものである。ここで、電子線を照射する際の加速電圧が２００ｋＶ未満であると、電子線の透過力が不十分となって、カーカストリートの表面のみでしか予備加硫が行われず、タイヤ内面コード出の発生の抑制効果が十分得られない場合がある。一方、加速電圧が６００ｋＶ以上であると、カーカストリート表面の予備加硫が過剰に進行して、タイヤの成形性や耐久性に悪影響を及ぼす可能性がある。また、電子線の照射量が１０ｋＧｙ未満であると、電子線の透過力が不十分となって、カーカストリートの表面のみでしか予備加硫が行われず、タイヤ内面コード出の発生の抑制効果が十分得られない場合がある。一方、電子線の照射量が１００ｋＧｙ以上であると、カーカストリート表面の予備加硫が過剰に進行して、タイヤの成形性や耐久性に悪影響を及ぼす可能性がある。

本発明の空気入りタイヤにおいては、上記カーカスの補強コードに係る条件を満足することのみが重要であり、それ以外のタイヤ構造の詳細や各部材の材質などについては特に制限されず、従来公知のもののうちから適宜選択して構成することができる。

例えば、図示するタイヤにおいて、カーカス２のクラウン部のタイヤ半径方向外側には、内層側から順次、２層のベルト層３ａ，３ｂと、ベルト補強層４，５とが配置されている。このうちベルト層３ａ，３ｂは、タイヤ周方向に対し所定の角度をもって平行に配列されたコードのゴム引き層、好ましくは、スチールコードのゴム引き層からなり、少なくとも１層にて設けられるが、通常は図示するように、２層にて交錯配置される。また、ベルト補強層は、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列された有機繊維コードのゴム引き層からなり、図示する例では、ベルト層３ａ，３ｂの全幅以上にわたり配設される１層のキャップ層４と、ベルト層２ａ，２ｂの両端領域に配設される一対のレイヤー層５とからなるが、本発明においてはベルト補強層の配設は必須ではなく、別の構造のベルト補強層としてもよく、その層数についても、図示する例には制限されない。

さらに、トレッド部１３の表面には適宜トレッドパターンが形成されており、最内層にはインナーライナー（図示せず）が形成されている。さらにまた、本発明のタイヤにおいて、タイヤ内に充填する気体としては、通常の又は酸素分圧を変えた空気、もしくは窒素等の不活性ガスを用いることができる。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
下記表中に示す条件を満足する補強コードをカーカスに適用して、タイヤサイズ２０５／５５Ｒ１６の空気入りタイヤを作製した。ベルト層は、スチールコードのゴム引き層の２層からなるものとし、タイヤ周方向に対し±２５°の角度で交錯配置した。なお、タイヤを成型する際には、カーカストリートの片面に電子線照射処理を施し、その照射面がタイヤ内側となるよう配置した。得られた各供試タイヤにつき、以下に従い評価を行った結果を、下記表中に併記する。

ここで、下記実施例および比較例における補強コードのコード強度およびコード伸びは、コード製造時のディップ処理工程において、ディップ条件としての処理温度、処理時テンションおよび処理時間を調整することにより制御した。具体的には、コードにＲＦＬ（レゾルシン・ホルムアルデヒド）系接着剤を付与した後に実施する緊張熱処理プロセスにおける、乾燥ゾーン、第一の加熱延伸部（ヒートセットゾーン）および第二の加熱延伸部（ノルマライジングゾーン）のそれぞれについて、下記の範囲で条件を変えることで、各補強コードを得た。乾燥ゾーンについては、処理温度を１６０℃とし、処理時間を６０秒とし、テンションを０．７〜０．９ｇ／ｄｔｅｘの範囲とした。また、ヒートセットゾーンおよびノルマライジングゾーンの処理温度は２４０℃、処理時間は６０秒とした。さらに、ヒートセットゾーンのテンションは０．７〜０．９ｇ／ｄｔｅｘの範囲、ノルマライジングゾーンのテンションは０．３〜０．５ｇ／ｄｔｅｘの範囲とした。

（１）耐久性
各供試タイヤを、ドラム試験機上にて、規定内圧および規定荷重を負荷した状態で８０ｋｍ／ｈで走行させ、故障が発生するまでの時間を測定した。結果は、比較例１のタイヤの故障発生までの時間を１００とする指数にて示した。数値が大きいほど、耐久性能が良好である。

（２）サイドカット性
各供試タイヤを規定リムにリム組みし、規定内圧を充填して、そのサイド部に、先端の曲率半径Ｒ＝１０である凸状突起を押し当て、サイド部がカットするまでに必要な仕事量を測定した。結果は、比較例１のタイヤのサイドカットに至るまでに必要な仕事量を１００とする指数にて示した。数値が大きいほど、サイドカット性能が良好である。

（３）水圧（耐圧性）
リム組みした各供試タイヤ内を水で満たして内圧を上昇させたとき、タイヤが破壊する圧力を測定して、比較例１のタイヤの破壊圧力を１００とする指数にて示した。数値が大きいほど、耐圧性能が良好である。

（４）内面コード出不良率
各供試タイヤについて、一定本数の製造タイヤのうち、内面コード出による不良が発生したタイヤの本数を計測し、比較例１の不良タイヤ本数に対して同等以上である場合（本数が同じか少ないもの）を○、悪化した場合（本数が多いもの）を×とした。

上記表中に示すように、カーカスの補強コードとして本発明の条件を満足するポリエステル繊維コードを用い、所定のトリート強力を有するカーカストリートを適用した各実施例のタイヤにおいては、タイヤの重量増や内面コード出不良の増加などの問題なしで、安全率および耐久性が向上していることが明らかである。

１ ビードコア
２ カーカス
３ａ，３ｂ ベルト層
４ キャップ層
５ レイヤー層
１１ ビード部
１２ サイドウォール部
１３ トレッド部
２１ 補強コード
２２ ゴム

Claims (6)

1. 一対のビード部にそれぞれ埋設されたビードコア間にまたがってトロイド状に延在する１枚以上のカーカスを有する空気入りタイヤにおいて、
   前記カーカスの補強コードとして、撚りコードとしての総デシテックス数が４３００〜５１００ｄｔｅｘであって、ディップ処理済みコードとしてのコード強度が６．５〜７．２ｃＮ／ｄｔｅｘ、２ｃＮ／ｄｔｅｘの応力負荷時におけるコード伸びが３．５〜４．０％であるポリエステル繊維コードを用い、かつ、該補強コードをゴムで被覆したトリートとしての単位幅あたりのトリート強力が、２．９〜３．２ｋＮ／ｃｍであることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記トリートにおける補強コードの占有率が７０〜８０％である請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 下記式、
   α＝ｔａｎθ＝０．００１×Ｎ×√（０．１２５×Ｄ／ρ）
   （式中、Ｎは撚り数（回／１０ｃｍ）であり、Ｄはコードの総デシテックス数の半分の値であり、ρはコードの比重である）で定義される前記補強コードの撚り係数αが、０．４２〜０．５５である請求項１または２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記補強コード１本あたりの、ディップ処理済みコードとしての、１７７℃における熱収縮応力が６〜１２Ｎである請求項１〜３のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
5. 前記ポリエステル繊維がポリエチレンテレフタレート繊維である請求項１〜４のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
6. 前記トリートの片面に、予備加硫として、加速電圧２００ｋＶ以上６００ｋＶ未満、照射線量１０〜１００ｋＧｙの条件で電子線照射処理が施され、該照射面がタイヤ内側となるよう配置されている請求項１〜５のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。

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