JPH0241431A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、タイヤ補強用コードを改良した空気入りタイ
ヤに関し、特に高強力ポリビニルアルコール系合成繊維
のタイヤ補強用コードの耐疲労性を大幅に改良した空気
入りタイヤに関するものである。

（従来の技術） 従来、ポリビニルアルコール系合成繊維（以下ｒＰＶＡ
繊維」と略す）はゴム補強材料として広〈産業用繊維と
して使用されてきた。しかし、この繊維は耐疲労性が劣
り、また元来水に可溶であるというポリマー特性を有し
ている為に、耐熱水性に劣るという欠点を存している。

従って、屈曲歪を多く受けるタイヤ補強用コードとして
は、比較的入力歪の少ないラジアルタイヤのベルト材と
して一部用いられているに過ぎないのが現状であった。

ところが、今日、特開昭５９−１３０３１４号および同
５９−１００７１０号各公報に見られる様に超高分子量
（例えば平均分子量４０万以上）化によってＰＶＡ繊維
の高強力化が可能となった。しかし、かかる超高分子量
のＰＶＡポリマーを工業的に生産することは難しく、ま
た、製造面の困難さからコスト的にもポリエステルやナ
イロン等の一般のタイヤ用コードに供される繊維に比し
大幅に割高となり、商業的に競争力を持ち得ないもので
あった。

以上の様な背景から、ＰＶＡポリマーを従来のＰＶＡ繊
維の分子量より若干大きい程度の分子量とすることで、
工業的にも比較的容易にかつ多量に高強力ＰＶＡ繊維を
供給出来る方法が見い出され（例えば特開昭６０−１２
６３１１号および同６０−１２６３１２号各公報）、タ
イヤコードとして工業的、商業的に用いることの見通し
がついた。この様にして供給された高強力ＰＶＡｇｌｉ
維はアラミド繊維には強力および弾性率の面でともに及
ばないものの、従来のナイロンやポリエステル等の繊維
よりは大幅に強度も向上し、−見、タイヤコードとして
十分使用可能なものと考えられた。また、かかる方法で
得られた高強力ＰＶＡ繊維は特開昭６１−１０８７１３
号公報にも記述されている様に従来のＰＶＡ繊維に比し
機械的な歪入力に対しても大幅に改善される為、タイヤ
コードとしての耐疲労性も十分実用に耐え得るものと考
えられた。

（発明が解決しようとする問題点） し７かしながら本発明者らは、上記方法により得られた
高強力ＰＶＡ繊維は耐疲労性に関して重大な欠点を有し
ていることを明らかにした。すなわち、このままでは全
くタイヤコードとしての耐疲労性が不足し、通常の実地
走行でもコード切れ（以）ｒｃＢＵ、：コードブレーキ
ングアップと呼ぶ）が発生し、タイヤ安全上到底実用に
は適さないことを明らかにした。以下、この点につき更
に詳細に説明する。

下記の第１表に示す各種繊維材料を同表に示す条件下で
カーカスプライのコードとして用いたタイヤサイズ１９
５／７０　ＳＲ１４の乗用車用タイヤを試作し、これら
タイヤにつき、カーカスプライのコードの強力保持率を
ドラム走行および実地走行後に新品時のコード強力との
対比で評価した。得られた結果を第１表に併記する。尚
、カーカスプライコードの強力保持率の測定個所は、第
１図に示すタイヤの×印の部分とした。

第１表から明らかな様に、高強力ＰＶＡ繊維のドラム走
行後の強力保持率はポリエステル繊維とほぼ同等であっ
たが、実地走行後のコード強力保持率はポリエステル繊
維が９０％以上であるのに対して、高強力ＰＶＡ繊維は
２０〜４０％にまで低下してしまい、また場合によって
はＣＢＵが発生し、タイヤパンクの寸前の状態であった
。

上記の実地走行試験は通常の車輌に試験タイヤを取り付
け、内圧も通常内圧（通常は１．７ｋｇ／ｃｍ”）で試
験を実施したものであるが、これはあくまでタイヤ使用
条件としては管理状態におかれたものであり、一般市場
では過剰積載や時として内圧１．０ｋｇ　／　ｃｍ　”
以下という異常状態で使用されることもあり得る為、管
理状態下で実地走行５万一走行時のコード強力保持率が
２０〜４０％であったということは、一般市場での安全
性を全く保証出来ないと判断せざるを得ず、このままで
は到底実用には供し得ないと判断された。

更に、ベルトに関しても次の様な試験を行なった。

下記の第２表に示す各種繊維材料を同表に示す条件下で
ベルトコードとして用いた第２図に示すフォールドヘル
ド構造の、タイヤサイズＰ２３５／７５Ｉ？１５の乗用
車用タイヤを試作した。これらタイヤにつき、前述の様
にして実地走行後のベルトコードの強力保持率を評価し
た。得られた結果を第２表に併記する。尚、ベルトコー
ドの強力保持率の測定個所は、第２図に示すＸ印の部分
とした。

第２表から明らかな様に、高強力ＰＶＡ繊維をベルトコ
ードとして使用してもコードの強力保持率は、新品時対
比約６０％にまで低下し、やはり耐疲労性に大きな問題
があることが判明した。

従って本発明の目的は、実地走行後も殆どコードの強力
の低下を生ずることのない高強力ＰＶＡ繊維を確立し、
該高強力ＰＶＡ繊維をタイヤ補強用コードとして使用す
ることにより空気入りタイヤの耐久性を改善することに
ある。

（問題点を解決するための手段） 本発明者は前記実地走行後の高強力ＰＶＡ繊維コードの
強力低下原因につき鋭意検討した結果、以下に示す知見
を得た。

まず、実地走行後タイヤから取り出したコードをエポキ
シ樹脂中に埋め込み、ミクロトームで切断した該コード
横断面を観察したところ、上撚りと下撚りの交錯面近傍
のフィラメン十が著しく変形し、フィラメン）１０本以
上が凝集東北していることが分かった。通常フィラメン
トはコードにかかる歪をフィラメント−本−本に分散す
る役割を有する為、フィラメントが凝集し歪を均一に分
散することが出来なくなればフィラメントまたはコード
の強力低下は促進されてしまうことになる。

次に、この様なフィラメント凝集体現象を更に明確化す
る為に、上撚り、下撚りをほぐし、上撚りと下撚りが接
しているコード界面を顕微鏡で観察した。するとやはり
フィラメントは数本〜数十本単位であたかもプレスされ
た様にフィルム状になっている形跡が認められ、フィラ
メント元来の役割と考えられる歪入力の緩和を図ること
は不可能であることが分かった。この様なフィラメント
同士の凝集現象はポリエステル、アラミド繊維には認め
られず、ＰＶＡ繊維のみに見られる現象であブた。

一方、ドラム走行（２万す走行、コード強力保持率６０
％）したコードでは一部で上記フィラメント凝集現象が
若干認められるものの、その程度は極めて小さく、ドラ
ム走行においてはフィラメント各１本ずつに歪入力がま
だ均一に分散されているもと考えられる。また、従来の
ＰＶＡ繊維ではドラム走行でも４７００に＋＋＋　Ｔ：
　ＣＢ　Ｕが発生してしまっているが、前記高強力ＰＶ
Ａ繊維は２万すでも残強力が６０％であり、従来のＰＶ
Ａ繊維と較べ大幅に耐疲労性が改良されていることが分
かる。しかし、この様に改良された高強力ＰＶＡ繊維で
も実地走行後のコードで大きく強力低下するという現象
は従来の知見からは同腹予測することの出来ない現象で
あった。

そこで本発明者らは、実地走行後とドラム走行後のコー
ドおよびフィラメントを詳細に観察することにより、以
下の相違を見い出した。即ち、（１）実施走行において
は走行と停止をくり返す為、１００℃〜常温までの不規
則な温度履歴を繰り返して受ける。

（２）実地走行においては、コードの受ける歪入力も不
規則に絶えず変化し、これに従い、フィラメント同士の
こすれ個所、こすれ人力も変化することになる。

（３）これに対してドラム走行におけるコードは絶えず
１００℃以上の高温下にあり、フィラメント自体の軟化
によりフィラメント同士のこすれ入力を緩和し易い。

上記知見は、ドラム走行後のコードのフィラメントはフ
ィラメント同士のこずれがフィラメント中の一箇所に集
中することにより所謂バイアス状カント面を有するのに
対し、実地走行後のコードのフィラメント面には多数箇
所でフィラメント同士のこすれ傷が見られ、またバイア
ス状カット面だけを見てもバイアス状カットの中に数箇
所のごずれ傷跡が見られることによっても説明される。

以上説明した様なフィラメント凝集束化によるフィラメ
ント入力を減少させ、高強力ＰＶＡ繊維のコードの耐疲
労性を高める為には、フィラメント凝集を阻止すれば良
いという知見に基づき、本発明は以下に示す考察の下に
なされたものである。

即ち、ＰＶＡ繊維は元来分子内に水素結合を有している
為、僅かな水の存在によっても水素結合が水分子と親和
性を持ち、このことがＰ　Ｖ　Ａ　１３Ｎ維自体が凝集
し易いという欠点となっていると考えられる。また、所
謂水分子はＰＶＡ繊維の非晶部に浸入し、ＰＶＡ繊維非
晶部の膨潤を引き起こすことが、例えばガラス転移点の
低下等を招く結果となっていると考えられる。

尚、前記高強力ＰＶＡ繊維では高強力発現の一手段とし
て非晶部の緻密化や、高配向化により高強力を可能とし
ており、特開昭６１−１０８７１３号公報では、かかる
高強力ＰＶＡ８ａ維の耐蒸圧性も向上することが報告さ
れているが、これだけではまだまだ実地走行後のコード
の耐疲労性を向上させることは不可能であることは、前
述の結果から見て明らかであった。

そこで本発明者らは、フィラメント同士の凝集を防止す
る為にフィラメント表層を硬化すれば実地走行での高強
力ＰＶＡ繊維コードの強力低下を実質的に阻止すること
が出来るとの考えの下に更に鋭意検討した結果、原糸強
度１．５８／ｄ以上の高圧力ＰＶＡフィラメントまたは
これを撚り合わせたコードを５０〜１２０℃の熱水中ま
たは飽和水蒸気中で熱水またはスチーム処理した後、通
常のレゾルシン−ホルマリン／ラテックス（以下ｒＲＦ
ＬＪと略す）にて接着剤処理することによってタイヤ走
行後のコード強力低下が大幅に防止出来ることを見い出
し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、ＰＶＡ繊維コードにより補強された
空気入りタイヤにおいて、該コードが５０〜１２０℃の
熱水中または飽和水蒸気中で熱水処理またはスチーム処
理されており、タイヤから取り出した該コードが次式： ％式％ （式中のＮＴはＮ、＝Ｎ×Ｆ］πフ石弓Ｘ　１０−’で
表される撚り係数で、Ｎはコードの撚り数（回／１０ｃ
ｍ）　、Ｄはコードのトークルデニール数の１７２、ρ
はコード比重を示す）の関係を満足する強度Ｓ　（ｇ／
ｄ）を有する高強度ＰＶＡ繊維コードであることを特徴
とする空気入りタイヤに関するものである。

尚、本発明に要求される様な高強力ＰＶＡ繊維の一般的
製造は、従来のＰＶＡ繊維製造に用いるよりも大幅に分
子量を増大したポリマーを使用し、製糸時の延伸倍率を
高めるような方法、あるいは一般にゲル紡糸法と呼ばれ
ているような超高分子量のポリマーを希薄溶液より紡糸
し、高延伸倍率で延伸するといった方法で達成すること
ができる。

一般に、タイヤ補強用コードとして使用される繊維は高
度の緊張、熱処理にて配向、結晶化を最大限に高めであ
るが、本発明の様に５０〜１２０℃の熱水処理によって
実地走行後のコード強力低下が抑制されるという知見は
本発明者らによって初めて明らかにされた事実である。

またこれまでは、コードまたはフィラメントを硬化させ
るとフィラメントに歪みが集中し、耐疲労性が低下する
と言われてきたが、上記熱水処理によってＰＶ’Ａ繊維
が硬化するにも拘らずコード強力低下の抑制、すなわち
耐疲労性が改善されるという事実も本発明者らによって
初めて得られた知見である。

本発明における熱水処理温度は５０〜１２０℃の温度範
囲内であることとを要するが、この中でも、６０〜１１
５℃の温度範囲が好ましい。この理由は、１２５　’Ｃ
以上を超える温度での熱水処理を施すとコードまたはフ
ィラメント張力にもよるがフィラメント表面が融解して
しまうことがあり、また５０℃未満では耐疲労性の向上
効果が僅かしか発揮されないからである。

また、飽和水蒸気中で同様な温熱処理を施しても、熱水
中に浸漬した効果と同様に耐疲労性は著しく改良される
。かかる熱水処理または飽和水蒸気処理中におけるＰＶ
Ａ繊維のフィラメント張力は定長状態または緊張状態に
ある方がフィラメントの収縮を抑える上で好ましいが、
自由収縮状態で行なっても耐疲労性の改良効果を損なう
ものではない。しかし、自由収縮下で上記熱水処理を行
うと、特に１００℃以上の高温下ではコード強力が低下
するおそれがあるため、定長状態または緊張状態で熱水
処理することが好ましい。

尚、上述の様に熱水処理によってタイヤ走行後のコード
強力低下が抑制されるという現象は、ナイロンやポリエ
ステル繊維等の他タイヤ補強用繊維コードでは効果が全
く認められず、ＰＶＡ繊維独特の現象である。

（作　用） 本発明の空気入りタイヤにおいては、上述の様な高強力
ＰＶＡ繊維コードの熱水処理またはスチーム処理が施さ
れていない従来コードを有するタイヤに較べて、タイヤ
実地走行後のコード強力低下抑制が著しく改善され、タ
イヤから取り出した高強力ＰＶＡ繊維コードのカーカス
プライコードとしての強力保持率が６５％以上であり、
またベルト材に用いた場合でも６０％以上の強力保持率
となる。

この様な、本発明の条件を満足する高強力ＰＶＡ繊維は
従来のナイロンやポリエステル繊維に比し大幅な強力お
よび弾性率の向上が可能となる。

この結果、従来の繊維コードに比し大幅にコードの使用
量の削減が可能となり、タイヤの軽量化や低乾り抵抗化
、更にばかがるコードをベルト材として用いた場合には
スチールコードの代替として低ロードノイズ化や振動乗
心地性の大幅な向上が図れることになる。

（実施例） 次に本発明を実施例および比較例により説明する。

実施例１〜１０及び比較例３〜６ともにコードは、特開
昭６１−１０８７１１号、同６１−１０８７１２号、同
６１−１０８７１３号公報等記載の方法により得られた
原糸強度１７．５　ｇ／ｄの高強力ＰＶＡフィラメント
を５００本合糸して１５００デニールとして、これに一
定回数の下撚りをかけた後２本の下撚りコードを合糸し
、一定回数の上撚りをかけて得た１５００ｄ／２のコー
ドを用いた。

熱水処理またはスチーム処理は下記の第３表に示す温度
にて原糸または上撚りコード段階で施し、しかる後１１
０℃の絶乾状態で３０分間乾燥させ、撚糸または接着剤
処理に供した。

尚、接着剤処理は、通常の下記の第１表に示すＲＦＬ接
着剤に供試コードを浸漬した後、ドライゾーン、ホット
ゾーン、ノルマゾーンでコードに緊張熱処理を施すこと
により行った。これらゾーンの処理温度、時間及び張力
条件はドライゾーン１５０℃Ｘ１２０秒間×０．１　ｇ
／ｄ　、ホ・シトゾーン２００’ＣＸ４０秒間Ｘ１ｇ／
ｄおよびノルマゾーン２００℃×４０秒間Ｘ０．５　ｇ
／ｄとした。

上述の様に接着剤処理して得られた処理コードをスダレ
織りにし、次いで通常の方法でゴムシートを被覆してゴ
ム引き布としたものを第３表に示す構造にてカーカスプ
ライまたはベルト部材として使用し、各種供試夕・イヤ
を試作した。タイヤサイズは比較例１〜３および実施例
１のカーカスプライ検討用試作タイヤでは１９５／７０
　Ｒ１４とし、また比較例４〜６および実施例２〜１０
のヘルド検討用試作タイヤでは１８５／７０　Ｒ１３サ
イズとした。またかかる試作タイヤのクラウンセンタ一
部のコード打込み数は、カーカスプライでは３３本／　
５　ｃｍとし、またベルトでは４０本／　５　ｃｍとし
た。

尚、比較例１．２は比較のために従来のＰＶＡ繊維をカ
ーカスモノプライに適用したものである。

上記試作タイヤにつき、タイヤから取り出したコードの
強度測定試験、ビード部耐久性評価用ドラム走行試Ｍで
以下ｒＢＦドラム走行試験」と略す）および実地走行試
験を下記の様にして実施した。

尚、タイヤサイズ１９５／７０　ＳＲ１４のカーカスプ
ライ検討用試作タイヤについては第１図中の×印のビー
ド折り返し部の強力低下率が最も大きい部分にて試験を
行った。またベルト検討用試作タイヤは、ベルト構造が
折りたたみ構造の高強力ＰＶＡ繊維コード補強ベルト１
とスチールコード補強ヘルド２の２層構造であり、これ
らタイヤは第２図中の×印のベルト折り返し部の所にて
試験を行った。

Ｉコード？・Ｔ０５Ｓ　　徂１−スえ二３−思鵡和□測
定位置に対応する位置でタイヤから取り出したコードか
らはさみで付着ゴムを取り除いた後、該コードをチャッ
ク間距離１０ｃｍでＪＩＳ　Ｌ１０１７に従い常温で引
張り、破断時の強度を測定し、破断強力を撚糸前のトー
クルデニール数で除した値を強力Ｓ　（ｇ／ｄ）とした
。尚、トーテルデニール数は撚糸前のデニール数を用い
たが、これはコード処理工程やタイヤ加硫工程で若干コ
ードの伸縮があり、またタイヤから取り出したコードは
若干ゴム付着がある為、繁雑化を避ける為である。

尊且ｌエプム走丘成狂 試作タイヤを２５℃±２℃の室内中で内圧３．０ｋｇ／
　ｃｍ　２に調整した後、２４時間放置後、空気圧の再
調整を行い、ＪＩＳ荷重の２倍荷重をタイヤに負荷し、
直径約３ｍのドラム上で速度６０ｋｇ／時で２万ｋｍ走
行させた。その後タイヤからコードを取り出し、コード
強力を上述の様にＪＩＳ　Ｌ１０１７に従い測定した。

（２）芸１１Ｊお尺狡 試作タイヤを規定リムで組んだ後、一般乗用車に取り付
けて一般走行させ、１９５／７０　ＳＲ１４サイズのカ
ーカスプライ検討用試作タイヤでは実地走行約５万廟、
また１８５／７０　Ｒ１３のベルトコード検討用試作タ
イヤでは３．２万Ｋｍ走行させた後のコード強力を上述
の様にＪｉＳ　Ｌ１０１７に従い測定した。

得られた試験結果を第３表に併記する。

第３表に示す試験結果から次のことが確認された。

比較例１ではＢＦドラム走行試験において４６００Ｋｍ
でビード部でコード切断（ＣＢＵ）が生じ、タイヤが故
障した。

また比較例２では、従来ＰＶＡ繊維の撚糸後のコードに
熱水処理（１１０℃まで昇温）を施した後、撚糸および
接着剤処理を施したコードをカーカスプライに適用した
が、この比較例２ではＰＶＡｇｌｉ維に熱水処理が施さ
れているため、比較例１よりもＢＦ″ドラム走行試験距
離は大幅に向上した。しかし従来のＰＶＡ繊維を使用し
たために耐疲労性に劣り、ドラム完走には至らなかった
。

高強力ＰＶＡ繊維を湧水処理をしないで、カーカスプラ
イに適用した比較例３は、ＢＦドラム走行では２万Ｋｍ
完走し、残強力保持率も６０％であったが、実地走行後
のコード強力保持率は３０％まで低下し、中にはコード
切断寸前のものも散見した。

これに対し、高強力ＰＶＡ繊維に比較例２と同様な熱水
処理を施した実施例１は、耐疲労性の改良効果が認めら
れ、また、実地５万り走行後のコード強力保持率も未処
理３０％に対し、熱水処理を施したために６０％まで改
良された。

一方、比較例４〜６および実施例２〜１０では９、高強
力ＰＶＡ繊維をベルト材として用いたが、比較例４では
熱水処理をコードに施していないために、実地走行後の
コード強力保持率は５５％であった。

また、比較例５では、高強力ＰＶＡ繊維のコードを４０
℃熱水中で定長処理した後、乾燥、ＲＦＬ塗布処理をし
たコードをヘルド材に用いたが、実地走行後のコード強
力保持率は４５％と、未処理コードよりも強力低下が大
きくなった。

これに対し、実施例２〜８は、高強力ＰＶＡ繊維のコー
ドに各６０℃３８０°ｃ、ｉｏｏ℃，１０５℃，１１５
’Ｃ，１２０℃で熱水処理を施した後、乾燥、ＲＦＬ塗
布処理を施したコードをベルト材に用いた例である。こ
れらの場合、実地走行後のコード強力保持率は６０％以
上となり、未処理コードに較べ耐疲労性も向上した。尚
、実施例８の様に熱水処理の温度を１２０　’Ｃにする
と新品時のコード強力は低下する傾向を示したが、耐疲
労性は未処理コードより改良された。

比較例６は、ＰＶＡ繊維のコードを１２５℃熱水中で処
理した例であるが、この場合新品時のコード強力は大幅
に低下し、耐疲労性は確保されるものの新品コード強力
の低下は実用上好ましくないと判断された。

実施例９では、高強力ＰＶＡ繊維に撚糸前の原糸状態で
１０５℃の熱水処理を施した後、乾燥、撚糸した後に通
常のＲＦＬ塗布処理を施したコードをベルトに用いたが
、この場合新品時のコード強力および実地走行後のコー
ド強力保持率ともＧこ大幅に改良された。

実施例１０では、高強力ＰＶＡ繊維のコードに１０５℃
飽和水蒸気中でスチーム処理を施したが、この場合、実
施例５の熱水処理と同様に実地走行後の強力保持率の改
善が見られた。

（発明の効果） 以上説明してきた様に、所定温度で熱水処理またはスチ
ーム処理の施された高強力ＰＶＡ繊維コードで補強され
た本発明の空気入りタイヤにおいては、実地走行後にお
いても該コードの強力低下を抑えることができ、この結
果、タイヤの耐久性を大幅に向上させることができると
いう効果が得られる。また、かかるコードをベルト材と
して用いた場合にはスチールコードの代替として低ロー
ドノイズ化や振動乗心地性の大幅向上が図れることにな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、カーカスプライ検討用試作タイヤの部分断面
図、 第２図は、ベルト検討用試作タイヤの部分断面図である
。 １・・・高強力ＰＶＡ繊維コード補強ベルト２・・・ス
チールコード補強ベルト 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ポリビニルアルコール系合成繊維コードにより補強
   された空気入りタイヤにおいて、 該コードが５０〜１２０℃の熱水中または飽和水蒸気で
   熱水処理またはスチーム処理されており、タイヤから取
   り出した該コードが次式：Ｓ≧１４．５−１２Ｎ＿Ｔ （式中のＮ＿ＴはＮ＿Ｔ＝Ｎ×√（０．１３９×Ｄ／ρ
   ）×１０＾−＾３で表される撚り係数で、Ｎはコードの
   撚り数（回／１０ｃｍ）、Ｄはコードのトータルデニー
   ル数の１／２、ρはコード比重を示す） の関係を満足する強度Ｓ（ｇ／ｄ）を有する高強力ポリ
   ビニルアルコール系合成繊維コードであることを特徴と
   する空気入りタイヤ。