JP7156928B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤに関するものである。

空気入りタイヤでは、ベルト補強層に、ナイロン６６からなる有機繊維コードが従来用いられている。

ベルト補強層にナイロン６６からなる有機繊維コードを用いた場合、操縦安定性を向上させるには、ベルト補強層の枚数を増やし、タガ効果を高める必要がある。しかしながら、ベルト補強層の枚数が増えることで、タイヤ重量の増加に繋がってしまうという問題があった。

特開２０１３－２１６２４９号公報 特開平４－１６６４０２号公報

上記問題に対して、本発明者は、鋭意検討の結果、有機繊維コードとして、芳香族ポリアミド繊維からなるものを適切に使用することで、タイヤ重量を低減しつつ、操縦安定性を向上できることを見出した。しかしながら、芳香族ポリアミド繊維からなる有機繊維コードは、剛直で伸びにくいため、タイヤ加硫成型時の拡張に追従することができず、ベルトに食い込み、ベルトが折れることや、耐久性が悪化することがあった。

本発明は、以上の点に鑑み、タイヤ重量を低減しつつ、操縦安定性、及び耐久性を向上させることができる、空気入りタイヤを提供することを目的とする。

なお、特許文献１，２には、ベルト補強層に用いる有機繊維コードとして、芳香族ポリアミド繊維（アラミド繊維）からなる有機繊維コードを用いた空気入りタイヤが記載されているが、いずれにも有機繊維コードの２％伸張時荷重等の特性については記載されていない。

本発明に係る空気入りタイヤは、カーカスと、カーカスのクラウン部の外周にコードをタイヤ周方向に対して傾斜配列したベルト層と、上記ベルト層の外周に有機繊維コードをタイヤ周方向に沿って配列したベルト補強層とを有する空気入りタイヤにおいて、上記有機繊維コードが、芳香族ポリアミド繊維からなり、上記有機繊維コード１本当りの２％伸張時荷重が１００Ｎ以下であり、上記有機繊維コード１本当りの２％伸張時荷重（Ｎ）と打ち込み本数（本／２５ｍｍ）との積が１０００～２０００であり、上記有機繊維コードの繊度が２０００～２５００ｄｔｅｘであり、上記ベルト層と上記ベルト補強層との間にゴムシートを有するものとする。

上記ゴムシートの厚さが、０．５～０．９ｍｍであるものとすることができる。

上記有機繊維コードは、撚り係数が１６００～２３００であるものとすることができる。

本発明の空気入りタイヤによれば、タイヤ重量を低減しつつ、優れた操縦安定性及び耐久性が得られる。

本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤの半断面図。

以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。

図１に示す実施形態の空気入りタイヤは、乗用車用空気入りラジアルタイヤであって、左右一対のビード部１及びサイドウォール部２と、左右のサイドウォール部２の径方向外方端部同士を連結するように両サイドウォール部間に設けられたトレッド部３とを備えて構成されており、一対のビード部間にまたがって延びるカーカス４が設けられている。

カーカス４は、トレッド部３からサイドウォール部２をへて、ビード部１に埋設された環状のビードコア５にて両端部が係止された少なくとも１枚のカーカスプライからなる。カーカスプライは、有機繊維コード等からなるカーカスコードをタイヤ周方向に対して実質的に直角に配列し、コーティングゴムで被覆されてなる。

トレッド部３におけるカーカス４の外周側（即ち、タイヤ径方向外側）には、カーカス４とトレッドゴム部７との間に、ベルト層６が配されている。ベルト層６は、カーカス４のクラウン部の外周に重ねて設けられており、１枚又は複数枚のベルトプライ、通常は少なくとも２枚のベルトプライで構成することができ、本実施形態では、カーカス側の第１ベルトプライ６Ａと、トレッドゴム部側の第２ベルトプライ６Ｂとの２枚のベルトプライで構成されている。ベルトプライ６Ａ，６Ｂは、スチールコードをタイヤ周方向に対して所定の角度（例えば、１５～３５度）で傾斜させ、かつタイヤ幅方向に所定の間隔にて配列させてなるものである。各ベルトプライは、スチールコードがコーティングゴムで被覆されている。スチールコードは、上記２枚のベルトプライ６Ａ，６Ｂ間で互いに交差するように配設されている。

ベルト層６の外周側（即ち、タイヤ半径方向外側）には、ベルト層６とトレッドゴム部７との間に、ベルト補強層８が設けられている。ベルト補強層８は、ベルト補強プライによりベルト層６をその全幅で覆うキャッププライである。ベルト補強プライは、タイヤ周方向に実質的に平行に配列した有機繊維コードがコーティングゴムで被覆されてなる。すなわち、ベルト補強層８は、有機繊維コードをタイヤ周方向に沿って配列してなり、ベルト層６の幅方向全体を覆うように、有機繊維コードを有するリボン状ゴム（ゴムストリップともいう）を、タイヤ周方向に対して０～５度の角度で螺旋状に巻回することにより形成することができる。

ベルト層６とベルト補強層８との間には、ゴムシート９が設けられている。ゴムシート９を設けたことにより、タイヤ成型時の拡張によって、ベルト層６のスチールコードと、ベルト補強層８の有機繊維コードとが接触するのを抑制することができる。本実施形態においては、ゴムシート９は、ベルト層６の幅方向全体を覆うように形成することができる。

ゴムシート９の厚さは、特に限定されないが、０．５～０．９ｍｍであることが好ましい。ゴムシート９の厚さが０．５ｍｍ以上である場合、ベルト層６のスチールコードと、ベルト補強層８の有機繊維コードとが接触しにくく、０．９ｍｍ以下である場合、タイヤ重量を低減しやすい。

ゴムシート９に用いるゴム組成物は、特に限定されないが、ムーニー粘度が５５～７５Ｍであることが好ましい。ゴムシート９に用いるゴム組成物のムーニー粘度が上記範囲内である場合、ベルト層６のスチールコードと、ベルト補強層８の有機繊維コードとの接触を抑制しやすい。ここで本明細書において、「ムーニー粘度」とは、ＪＩＳ Ｋ６３００に準拠して、未加硫ゴムを１００℃で１分間予備加熱の後、回転開始から４分経過後のトルク値をムーニー単位で測定した値とする。

本実施形態に係るベルト補強層８を構成する有機繊維コードは、芳香族ポリアミド繊維からなるものである。芳香族ポリアミド繊維は、主鎖に芳香族骨格を有するポリアミドであり、パラ系アラミドでもメタ系アラミドでもよく、例えば本技術分野で使用されている公知のアラミド繊維を適宜用いることができる。

上記有機繊維コードとしては、多数の芳香族ポリアミドフィラメントを束ねてなるヤーンをＺ方向に撚って下撚糸とし、得られた下撚糸を複数本引き揃えて下撚り方向と逆方向であるＳ方向に撚り合わせた複撚り構造とすることができ、例えば２本の下撚糸を撚り合わせた双撚り構造でもよい。

上記有機繊維コード１本当りの２％伸張時荷重は、１００Ｎ以下であれば特に限定されないが、８５Ｎ以下であることが好ましく、７０Ｎ以下であることがより好ましい。１００Ｎ以下である場合、タイヤ成形時の拡張に、ベルト補強層８の有機繊維コードが追従しやすく、ベルト層６のスチールコードに食い込むのを抑制しやすい。ベルト補強層８の有機繊維コードが、ベルト層６のスチールコードに食い込むと、ベルト層６のコードが折れるおそれがある。なお、２％伸張時荷重の値は、例えば、有機繊維コードを構成する芳香族ポリアミド繊維の弾性率を調整したり、コード構造や撚り数を調整したり、またＲＦＬ（レゾルシン－ホルマリン－ラテックス）処理液などの公知の接着処理液の種類及び付着量などを調整したりすることにより行うことができ、例えば、撚り数を増やすことで２％伸張時荷重を小さくすることができる。

ここで、本明細書において、有機繊維コード１本当りの２％伸張時荷重とは、ＪＩＳ Ｌ１０１７に準拠した引張試験を、ＪＩＳ Ｌ０１０５に規定される温度２０±２℃，相対湿度(６５±４)％の標準状態の試験室で実施し、測定される値である。

上記有機繊維コード１本当りの２％伸張時荷重（Ｎ）と打ち込み本数（本／２５ｍｍ）との積は、１０００～２０００であれば特に限定されないが、１１００～１９００であることがより好ましい。１０００以上であることにより、タガ効果による、優れた操縦安定性が得られやすく、２０００以下であることにより、タガ効果が大きくなりすぎず、空気入りタイヤの優れた接地形状を維持しやすい。

上記有機繊維コードの繊度は、特に限定されないが、８５０～３５００ｄｔｅｘであることが好ましく、１７００～２８００ｄｔｅｘであることがより好ましく、２０００～２５００ｄｔｅｘであることがさらに好ましい。ここで、繊度とは、公称繊度や表示繊度とも称されるものである。

上記有機繊維コードの撚り係数（Ｋ）は、特に限定されないが、１６００～２３００であることが好ましく、１６００～２２００であることがより好ましい。撚り係数が、１６００以上であることにより、有機繊維コードの２％伸張時荷重が１００Ｎ以下となりやすく、２３００以下であることにより、操縦安定性の向上効果が得られやすい。

ここで、撚り係数（Ｋ）とは、下記式（Ｉ）で表されるものであり、Ｔは１０ｃｍ当りの撚り数（回／１０ｃｍ）、Ｄは公称繊度（ｄｔｅｘ）、Ｐは芳香族ポリアミド繊維の密度（ｇ／ｃｍ^３）を示す。
Ｋ＝Ｔ（Ｄ／Ｐ）^１／２ ・・・（Ｉ）

上記有機繊維コードの１０ｃｍ当りの上撚りの撚り数（回／１０ｃｍ）は、特に限定されないが、２５～７０回／１０ｃｍであってもよく、４０～６０回／１０ｃｍが好ましい。下撚り数については、通常は上撚り数と同程度の値に設定することができる。

上記有機繊維コードの打ち込み本数（本／２５ｍｍ）は、特に限定されないが、１０～３２本／２５ｍｍであってもよく、１７～３２本／２５ｍｍが好ましい。

本実施形態に係る空気入りタイヤの種類としては、特に限定されず、乗用車用タイヤ、トラックやバスなどに用いられる重荷重用タイヤなどの各種のタイヤが挙げられる。

上記実施形態においては、ベルト補強層８が、ベルト層６をその全幅で覆うキャッププライであるものについて説明したが、これに限定されず、ベルト層６のタイヤ幅方向外側の端部とその周辺を覆う、エッジプライであってもよく、エッジプライがキャッププライのタイヤ幅方向の両端部が折り返された部分からなるものであってもよい。

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

下記表１に示す構造、撚り数を持つ有機繊維コードを作製した。作製した有機繊維コードを、表１に記載の打ち込み本数で配置し、カレンダー装置を用いてトッピング反とすることによりベルト補強プライを作製した。比較例１では、コード材質がナイロン６６（Ｎｙ６６）であるものを用い、実施例１～３，比較例２～５では、コード材質がポリパラフェニレンテレフタラミド（アラミド）であるものを用いた。

有機繊維コード、ベルト補強プライについての測定方法は以下に示す通りである。

・コード径：有機繊維コード１本を撚りが戻らないように４本に折り曲げて、たるまないように引揃えて４本平行に並べたものに対して、所定のダイヤルゲージ（脚（測定子）の直径９．５±０．０３ｍｍ、荷重１６６６±２９．４ｍＮ）を用いて、約６．５ｍｍの高さから脚を落下させて測定した。

・有機繊維コード１本当りの２％伸張時荷重：ＪＩＳ Ｌ１０１７に準拠した引張試験を、有機繊維コードについて、ＪＩＳ Ｌ０１０５に規定される温度２０±２℃，相対湿度(６５±４)％の標準状態の試験室で行い、２％伸張時における荷重を測定した。

・ベルト補強プライの厚さ：加硫前のベルト補強層部材を用いて、当該部材がたるまないように置き、所定のダイヤルゲージ（脚の直径９．５±０．０３ｍｍ，荷重１６６６±２９．４ｍＮ）を用いて、約６．５ｍｍの高さから脚を落下させて部材厚みを測定した。

また、得られたベルト補強プライと、表１に記載の厚さのゴムシート（ムーニー粘度：６５Ｍ）を用いて、タイヤサイズが２２５／４５Ｒ１８のラジアルタイヤを、常法に従い加硫成形した。なお、比較例１～５ではゴムシートを使用しなかった。

各タイヤについて、ベルト補強層とゴムシート以外の構成は、全て共通の構成とした。ベルトプライにおけるコードは、構成が２＋２×０．２５であるスチールコードを、打ち込み本数２３本／２５．４ｍｍとし、コードの角度はタイヤ周方向に対して＋２７°／－２７°とした。ベルト補強プライは、有機繊維コードをその長径方向がベルト面に平行になるように、ベルト層の外周に配置した。

なお、カーカスプライは、１８４０ｄｔｅｘ／３のコード構造を有する、レーヨンからなる有機繊維コードを、打ち込み本数２１本／２５ｍｍで１プライとした。

得られた各空気入りタイヤにつき、部材重量、ベルト折れ、操縦安定性、及び耐久性を評価した。各評価項目の評価方法は、以下に示す通りである。なお、比較例５については、ベルト折れが生じたため、操縦安定性、及び耐久性については評価しなかった。

・部材重量：ベルト補強層の総重量であり、比較例１のベルト補強層の総重量を１００として指数表示した。数字が小さいほど軽い。

・ベルト折れ：加硫したタイヤからベルトコードを取り出し、ベルトコードに折れが発生していないか確認した。

・操縦安定性：各タイヤをＪＩＳ規定の標準リムを用いて車両の標準空気圧に調整し、排気量２０００ｃｃの乗用車に装着した。そして、操縦安定性評価用のテストコースにて、訓練された３名のテストドライバーにより、ハンドル応答性、剛性感、グリップ感等の操縦安定性を総合的に官能評価した。この際、比較例１を６点として１０点満点で相対比較にて行い、３名の平均点を、比較例１を１００とする指数で示した。数値が大きいほど操縦安定性が良好であることを示す。

・耐久性：米国自動車安全基準ＦＭＶＳＳ１３９に定める条件に準拠し、ドラム式試験機にて耐久性試験を行い、タイヤに故障が発生するまでの走行距離を測定し、比較例１の値を１００とした指数で表示した。指数が大きいほど耐久性が良好であることを示す。

結果は、表１に示す通りであり、実施例１～４は、比較例１と比較し、部材重量が低減し、操縦安定性及び耐久性が向上した。また、ベルト折れも発生しなかった。

比較例２は、ゴムシートを有していない点以外は、実施例１と同じ構成であり、実施例１と比較し、耐久性が劣っていた。

比較例３は、有機繊維コードの２％伸張時荷重と打ち込み本数との積が下限値未満である例であり、比較例１と比較し、操縦安定性の向上効果は得られず、耐久性が劣っていた。

比較例４は、有機繊維コードの２％伸張時荷重と打ち込み本数との積が上限値を超える例であり、比較例１と比較し、操縦安定性、及び耐久性が劣っていた。

比較例５は、有機繊維コードの２％伸張時荷重が１００Ｎを超える例であり、ベルト折れが発生した。

本発明の空気入りタイヤは、乗用車、ライトトラック、バス等の各種車両に用いることができる。

１……ビード部
２……サイドウォール部
３……トレッド部
４……カーカス
５……ビードコア
６……ベルト層
６Ａ…第１ベルトプライ
６Ｂ…第２ベルトプライ
７……トレッドゴム部
８……ベルト補強層
９……ゴムシート

Claims (3)

1. カーカスと、カーカスのクラウン部の外周にコードをタイヤ周方向に対して傾斜配列したベルト層と、前記ベルト層の外周に有機繊維コードをタイヤ周方向に沿って配列したベルト補強層とを有する空気入りタイヤにおいて、
   前記有機繊維コードが、芳香族ポリアミド繊維からなり、
   前記有機繊維コード１本当りの２％伸張時荷重が１００Ｎ以下であり、
   前記有機繊維コード１本当りの２％伸張時荷重（Ｎ）と打ち込み本数（本／２５ｍｍ）との積が１０００～２０００であり、
   前記有機繊維コードの繊度が２０００～２５００ｄｔｅｘであり、
   前記ベルト層と、前記ベルト補強層との間にゴムシートを有することを特徴とする、空気入りタイヤ。
2. 前記ゴムシートの厚さが、０．５～０．９ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記有機繊維コードの撚り係数が、１６００～２３００であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
   

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