JPH03157206A - 空気入りラジアルタイヤ - 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） この発明は、空気入りラジアルタイヤ、特にポリビニル
アルコール繊維コードのベルト補強層を少なくとも１層
そなえ、乗心地及び耐久性が改良された空気入りラジア
ルタイヤに関する。

（従来の技術） 空気入りラジアルタイヤのベルト補強層は、タイヤトレ
ッド部の剛性を高めることによってタイヤの操縦安定性
、耐摩耗性及び転り抵抗に起因する低燃費性能を著しく
高める機能を有している。

このため、従来ベルト補強層には、主としてスチールコ
ードが使用されてきたが、アラミド繊維、レーヨン、ポ
リエステル、ポリビニルアルコール繊維（ＰＶＡ繊維）
等の有機繊維も一部使用された。

スチールコードの場合、前記機能は十分有するが、半面
トレッド部の曲げ剛性が高いために乗心地が悪くなると
か、タイヤ全体の重量が増加する為に転り抵抗が大きく
なり、近年重要視される燃料消費量が増大するとか、更
には踏面部に発生したカット部から水が浸入してスチー
ルコードを腐蝕するとかの種々の問題がある。

このようなスチールコードの欠点を克服するためには、
本来柔軟で軽く、かつ腐蝕しない有機繊維コードを使用
したベルト補強層が期待されるが、従来ベルト補強層に
使用されてきたレーヨン、ポリエステル繊維は、弾性率
がスチールコードに比較して低いため、ベルト補強層本
来の機能であるベルト効果が十分でなく、操縦安定性及
び耐摩耗性において劣るという欠点を有していた。

また、高弾性であるアラミド繊維をベルト補強層に使用
すると、スチールコードに近いベルト効果が得られるが
、アラミド繊維の動的弾性率が高すぎるため有機繊維の
柔軟さを十分に出せず乗心地が改善できなかっただけで
なく、耐疲労性とか接着力、特に高温時の接着力が低い
ためタイヤの耐久性の面でも不満足であった。

ＰＶＡ繊維では、近年高強力高弾性率ＰＶＡ繊維が比較
的容易に、かつ大量に供給できる方法が見い出され（例
えば特開昭６０−１２６３１１号及び同６０１２６３１
２号公報）、タイヤコードとして有望になったが、通常
の使用法では、タイヤの安全性の面で不安が残ることが
分かった。すなわち、高強力高弾性率ＰＶＡ繊維をベル
トコードとして用いたタイヤは、コードの強力や切断伸
度又は打込本数が不適当であると、タイヤが悪路の石や
道路上の突起物を乗り越す時、タイヤ内部で数本のベル
トコードの部分的破断が起こり、タイヤ安全上問題があ
った。しかしながら、前記破断を防止するためにベルト
コードの打込本数を多（するとベルト端でセパレーショ
ンを起こしやすくなる問題が生じた。

（発明が解決しようとする課題） この発明の目的は、空気入りラジアルタイヤにおいて本
来の目的である操縦安定性、耐摩耗性、低燃費性に寄与
するタイヤトレッド部の剛性を保ちながら、有機繊維コ
ードの利点である耐腐蝕性及び軽量性に加えて乗心地及
び耐久性を改良した高強力、高弾性率ＰＶＡ繊維の補強
ベルト層を有する空気入りラジアルタイヤを提供するこ
とである。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、前記課題を解決すべく高強力高弾性率Ｐ
ＶＡ繊維について鋭意研究した結果、この繊維のベルト
補強層コードの物性及び層構造を制限することによって
タイヤの安全性を確保できることを確かめ、この発明を
完成するに至った。

すなわち、この発明は、２層以上のベルト補強層をそな
え、ベルト補強層の少なくとも１層が高強度、高弾性率
ポリビニルアルコール繊維コード、すなわちＰＶＡ繊維
コードをゴム中に埋設したベルト補強層である空気入り
ラジアルタイヤにおいて、前記ＰＶＡ繊維コードのベル
トを満足し、かつ前記ＰＶＡ繊維コードのコード強力Ｓ
　（ｋｇ）とコード切断伸度Ｕ（％）とこの補強層のク
ラウンセンター部の５Ｃｍ当りの打込本数Ｔとが次の関
係式１式％（１） を満足し、ＰＶＡ繊維コードのコード直径Ｌ　（ｍｍ）
と前記コードの５ｃｍ当りの打込本数Ｔとが次の関係式 を満足し、かつ前記ＰＶＡ繊維コードのベルトを満足し
、かつ前記ＰＶＡ繊維コードの１００℃、３０Ｈｚにお
ける動的弾性率Ｅ′が次式 ％式％（３） を満足する空気入りラジアルタイヤである。Ｅ′は、１
．０ｘｌＯ”ｄｙｎ／ｃｍ”　＜Ｅ’　＜１．５Ｘ１０
”ｄｙｎ／ｃｍ’を満足することが好ましい。

（作用） この発明に用いられる高強力高弾性率ＰＶＡ繊維のコー
ド物性の測定結果を他のベルト補強層用コードと比較し
て第１表に示す。

第１表のコードの接着剤処理は、次のように行った。レ
ーヨン及び高強力高弾性率ＰＶＡ繊維は、通常のレゾル
シン・ホルムアルデヒド／ラテックス（ＲＦ／Ｌ）系接
着剤に浸漬後、乾燥熱処理した。ポリエステルは、硫黄
変性レゾルシンとＲＦ／Ｌとの混合液に浸漬後、乾燥熱
処理した。また、アラミド繊維は、ＲＦ／Ｌ系接着剤塗
布前にエポキシ水溶液に浸漬後乾燥熱処理した。

第１表の耐疲労性測定は次の疲労試験によった。

２４本／　２．５４ｃｍ　（２４本／インチ）の打込本
数のコードに天然ゴム主体の未加硫配合ゴム１．０ｍｍ
シートを両側より貼り合わせた５　ｃｍ幅Ｘ６０ｃｍ長
さのトッピングコードシートを作製した。このトッピン
グコードシートとスチールコードシートとを貼り合わせ
、その上下面にサンプル全体の厚さが１５ｍｍになるよ
うに未加硫配合ゴムを貼り合わせ、１４５°Ｃ×３０分
、２０ｋｇ／ｃｍ”の加圧下で加硫し、耐屈曲疲労性測
定用加硫物を作製した。次にこの加硫物を直径２０ｍｍ
のプーリーに、試料コードシートがプーリー側になるよ
うにかけ、両端より１００　ｋｇの荷重をかけ、１００
°Ｃの環境下で毎時５０００回の屈曲歪みを加え、４時
間後に取りはずし、コードを取り出し、その破断強度を
測定し、その値の、コードの元の破断強度に対する保持
率（％）でコードの耐疲労性を表した。

第１表に示されるように、高強力高弾性率ＰＶＡ繊維は
、コード強度及びコード動的弾性率がアラミド繊維より
低いがレーヨン、ポリエステルよりすぐれ耐疲労性がア
ラミド繊維より著しくすぐれ、レーヨン及びポリエステ
ルに匹敵する。また、アラミド繊維の場合、高温での接
着力が低く、高速、高荷重、低内圧等の走行条件でベル
ト端セパレーションを起こしやすいのに対し、高強力高
弾性率ＰＶＡ繊維は、分子鎖に結合した多数のＯＨ基を
有するためレゾルシン・ホルムアルデヒド／ラテックス
（ＲＦ／Ｌ）接着剤との接着性が良好であり、高温での
接着性も良好である利点を有する。

この発明で用いる高強力高弾性率ＰＶＡ繊維に含まれる
が、この繊維に後に述べるように架橋剤を反応させて架
橋処理を施した繊維も、この処理を施さない繊維と同様
の利点を有するばかりでなく、耐疲労性が向上する利点
を有する。

この発明で用いる高強力高弾性率ＰＶＡ繊維は、前述の
ように関係式１を満足する必要があり、そうでない場合
、悪路走行時、路上の石や突起物によるベルトコードの
破断が起こりやすい。また、関係式１を満足しても、関
係式２を満足しない場合、ベルト端セパレーションを起
こしやすい。更に、式３を満足しない場合は、操縦安定
性が劣る欠点が生ずる。これに対して前記式１．　２及
び３を同時に満たす高強力高弾性率ＰＶＡ繊維は、前記
不利益がなく乗心地及び耐久性が改良される。

この発明で用いる高強力高弾性率ＰＶＡ繊維は、架橋処
理を施したものが好ましい。これは、第１表に示すよう
に、架橋処理により強力保持率がいっそう改善され、タ
イヤとしてより好ましい方向に向かうからである。

発明者らは、このような架橋処理を行っていない高強力
高弾性率ＰＶＡ繊維コードをそなえるタイヤの実地走行
後の該コードの強力低下の原因にっき種々検討した後、
次のような知見を得た。すなわち、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トが著しく
変形し、フィラメント１０本以上が凝着化し、一部フィ
ブリル化を伴っていることが分かった。これは、ポリエ
ステルやアラミド繊維には見られない現象である。本発
明者らは、このような疲労特性を改良するため、フィラ
メントの圧縮、擦れ、耐高温性及び耐熱水性の向上を図
るため、繊維分子鎖の横方向の結合を高めるべく、隣接
ポリビニルアルコール分子の両ＯＨ基と架橋反応を起こ
させ、上記疲労特性を改良することができた。

この場合、使用する架橋剤としては、前記ＯＲ基と反応
して架橋反応を起こすものはもち論であるが、その他の
架橋剤でもＰＶＡ分子鎖間の架橋を生ずるものであれば
使用することができる。架橋剤の例は、ＯＨ基と反応す
る、アルデヒド類、メチロール化合物、エポキシ化合物
、イソシアナート化合物、ペルオキシド、金属（Ａｆｆ
、　Ｔｉ、　　Ｐ、　Ｃｒ。

Ｃｕなど）を含む化合物及び脱水反応を起こさせる無機
酸類である。

このような架橋剤と反応させる方法として、繊維原糸又
はコードと架橋剤との反応方法について述べる。架橋剤
をＰＶＡ繊維原糸又はコードのフィラメントの内部まで
浸透させるために、架橋剤の溶液で繊維を処理するが、
溶媒として紡糸溶媒と同じものを用いるのが好ましい。

すなわち、紡糸溶媒であるジメチルスルホキシド、グリ
セリン、エチレングリコール、プロピレングリコール、
トリエチレングリコール、ジメチルホルムアミド、メチ
ルアルコール、エチルアルコール、フェノール、ｎ−プ
ロピルアルコール、ｉｓｏ　　−プロピルアルコール、
水及びこれら溶媒の混合物などが考えられ、ジメチルス
ルホキシド及び水が好ましい。

例えば、ジメチルスルホキシド又は水に架橋剤を溶解し
た浴の温度を約５０〜９０°Ｃの範囲内に保つとＰＶＡ
繊維の非晶部が膨潤し、フィラメント内部への架橋剤の
入り込みを助ける。この場合の浸漬時間は長い方が好ま
しいが、約３０分で充分である。

浸漬後、コードとコードの間やフィラメントの表面に付
着した余分な架橋剤を水又はアルコール類で洗い去り、
乾燥熱処理することにより架橋反応を行わせることがで
きる。

また、本発明で用いる架橋処理ＰＶＡ繊維は、上記以外
の架橋処理で得られたものでも、もち論よい。例えば、
架橋剤のフィラメント内部への浸透を紡糸工程又は紡糸
後の凝固工程で行わせることも可能であり、工業的には
むしろこれらの方法の方が好ましい。具体的には、紡糸
原液に架橋剤を加える場合、ＰＶＡを２〜５０重量％溶
解する紡糸原液を調製し、この原液に架橋剤を重量でＰ
ＶＡ　１００に対し１以下となるように投入する。紡糸
方法は、乾式又は湿式のいずれでもよく、あるいはその
両者を組み合わせた乾湿式でもよい。一般に紡糸後、糸
をメタノール等の凝固浴に通した後延伸し、熱処理下更
に延伸しながら架橋反応を行わせる。なお、前記架橋原
液に架橋剤を加える代わりに、凝固浴に加えて架橋剤を
繊維内部に浸透させる方法を取ることもできる。この架
橋反応を行うに必要な温度は、架橋剤の種類により異な
るが、通常１２０℃以上であってフィラメントの融点以
下が好ましい。また、架橋反応に紫外線、遠赤外線、マ
イクロ波などを用いてもよい。

この発明で用いる場合、架橋ＰＶＡ繊維は、コードを１
２０°Ｃのジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）に溶解し
た場合、不溶成分含量が５重量％以上であることが好ま
しく、１０重量％以上が更に好ましく、３０重量％以上
が特に好ましい。この不溶成分の含量が分子間架橋の程
度を示す指標となる。不溶成分含量が５重量％未満では
疲労特性の改良効果が明らかでない。このようにしてＰ
ＶＡフィラメントに架橋結合を生成させた後、このフィ
ラメントを撚糸工程に供し、生コードとする。しかる後
、この生コードを通常のＲＦＬ接着剤処理に供する。こ
のようにして得た、架橋処理高強力高弾性率ＰＶＡ繊維
は、第１表に示したように架橋処理しないＰＶＡ繊維に
比べて耐疲労特性が明らかに向上していることが分かる
。

なお、この発明におけるコード強力Ｓ、引張強度、コー
ド切断伸度ＵはＪＩＳ−Ｌ−１０１３に準じて、つかみ
間隔２５ｃｍ、引張り速度３０ｃｍ／分で測定するもの
である。また、コード動的弾性率（Ｅ′）は、パイブロ
ン型スペクトロメータを使用し、コードサンプル長さ３
　ｃｍで１００°Ｃ，３０Ｈｚ、初期張力０．１ｇ／ｄ
、動的張力を±０．０３３　ｇ／ｄの条件下で測定した
。

（実施例） 次にこの発明を実施例及び比較例によって説明する。

実遊びＬＬ因グ」−１比較例１〜６ 実施例１及び２、比較例１及び２のコードは、第１表に
示したコードであり、比較例３〜６のコードは、実施例
１に準じた方法により第２表に示すような特性のものを
準備したものである。これらの各種コードを、２層のベ
ルト補強層をそなえる乗用車用ラジアルタイヤのトレッ
ド側に位置する第２ベルト補強層にそれぞれ用い、第１
ベルト補強層にスチールコードを用いて１８５／７０　
Ｒ１３サイズのタイヤを試作した。カーカスプライはポ
リエステル１５００　Ｄ／２のコードを使用した。タイ
ヤの構造配置図は、第１図に示すとおりであり、第２ベ
ルト補強層は、補強層の横方向最外端部分が折り返され
たフォールド構造を有している。

タイヤの試験において、操縦安定性及び乗心地性は、６
０〜２００　ｋｍ／ｌ（の速度でのプロドライバーによ
る実車テストのフィーリングによる評点で示した。値の
大きい程良好であることを示す。また、悪路４０％、良
路６０％の比率で各タイヤに内圧２．５ｋｇ　／　ｃｍ
　２で荷重５００　ｋｇかかるようにし完全摩耗まで走
行させた後、第２ベルト層部を露出させ、タイヤ１本中
のコードの破断本数を数えコード破断性を見た。また、
耐久性テストとしてタイヤのドラムテストをタイヤ内圧
３．０　ｋｇ／ｃｍ２、荷重９００ｋｇ、速度６０ｋｍ
／Ｈの条件で行い、故障が生じなかった場合、２万ｉ走
行で打ち切りとした。ドラムテスト後、第２ベルト補強
層を切り出しベルト端セパレーションの有無を評価し、
またコードを取り出して最初のコード強力に対するドラ
ムテスト後のコードの残強力の保持率百分率を耐疲労性
の尺度として評価した。

１２０°Ｃジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）不溶分の
測定は、次のようにして行った。ＰＶＡベルトコードを
タイヤから取り出し、該コードのゴム付着部分及びＲＦ
Ｃ接着眉部分を注意深く取り除いた後、該繊維を約３ｍ
ｍ程度に切断したちの０．５ｇを１２０　’ＣＤＭＳＯ
に充分溶解させ、熱時ろ過した。ろ紙上に残った不溶成
分を充分乾燥した後、その重量を測定し、重量百分率で
示す。

試験結果を第２表に示す。

比較例１のポリエステルの動的弾性率は、０．５ｘ　１
０”　ｄｙｎ／ｃｍ２と低く、このような動的弾性率の
コードをベルト材として使用しても操縦安定性が劣り、
充分なベルト効果が望めない。

比較例２のアラミド繊維は、動的弾性率が２．５ｘ　１
０　”　ｄｙｎ／ｃｍ　”と高く、これをベルト材とし
たタイヤの操縦安定性も良好であるが、乗心地性のソフ
トさの点ではマイナスに働いて第２表の他の有機繊維に
比べて劣る。また、この繊維をベルト材としたタイヤは
、ドラムテストで完走しているものの、ベルト端セパレ
ーションが発生しており、第１表に示すような接着力、
特に高温接着力が劣る点で不安がある。

第２表のデータを用いて切断伸度（縦軸）−打込本数×
コード強力（横軸）平面で示された悪路走行におけるコ
ード非破断領域のグラフを第２図に示す。これは、１２
　（Ｓ　Ｘ　Ｔ）　＋１００ＯＵ　＞　２８０００（１
）を満たす領域（第２図斜線領域）内ではベルト層のコ
ードの破断が起こらないが、上記条件を満たさない領域
（白い部分）ではコード破断が起こることを示す（比較
例３．５）。

実施例１は、比較例３に比べてコードを太糸化し、撚係
数を同一としてコード強力を大幅に上げて耐コード破断
性を上げたものである。比較例４は、打込本数を上げる
ことでもコード破断が防げるがコード占有率が８０以上
となりドラム走行後、ベルト端セパレーションが発生し
ている。比較例５は、切断伸度を上げるため撚数を多く
したが、コード強力とコード弾性率が低下した結果、関
係式１の条件を満たすことができず、ベルトコード破断
が起こり、操縦安定性も低下した。

比較例６は、比較例５と同じ撚係数で太糸化している第
２ベルトコードを使用しているので、コード強力が上が
り、関係式１の条件を満たすので、悪路走行でもベルト
コード破断は起こらなかった。

しかし、動的弾性率は、比較例５と同様に０．５５Ｘ１
０　”　ｄｙｎ／ａｍ　”と低下しており、操縦安定性
が低下した。

実施例２は、高強力高弾性率ＰＶＡに架橋処理を施した
もので、架橋処理をしない実施例１に比べてドラム走行
後のベルトコード強力の保持率で顕著な改良が認められ
る。

以上のデータなどから本発明者らは関係式１の条件（第
２図斜線領域内）をベルトコードの破断の起こらない条
件として確立した。

悪路走行でコード破断が起こることを防止する、この発
明の技術を考察すると次のように考えられる。タイヤが
悪路の石や道路上の突起物等を乗り越す時、タイヤが石
を包む形で変形し、この時、コード特に第２ベルト補強
層コードに局所的な大きな張力が加わり、この張力に対
抗するだけの十分な強力（すなわち、コード強力Ｘ打込
数）の有無及び突起物を包む際のベルトコードの変形へ
の追随性（切断伸度）の有無によってベルトコードの破
断が左右されると考えられ、このような破断が起こるか
起こらないかの境界条件が第２図の斜線領域と白い領域
の境界線であり、斜線領域内のコード強力Ｘ打込本数及
び切断伸度を有するコードのみが前記乗り越し時の張力
を克服しうると考えられる。ただし、打込本数について
は、これが多過ぎるとコード間のゴムゲージが薄くなり
、ベルト端セパレーションが起こりやすくなる問題が生
じている。

（発明の効果） 実施例及び比較例からも明らかなように、この発明は、
空気入りラジアルタイヤのベルト補強層、特に第２ベル
ト補強層のコードとして高強力高弾性率ＰＶＡ繊維を使
用し、このコードの特定の物性及び配列条件を限定する
ことにあり、操縦安定性にすぐれ、しかも乗心地と耐久
性が改良された空気入りラジアルタイヤを提供する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例を示す空気入りラジアルタ
イヤの断面図、 第２図は、コード非破断領域を示す打込本数×コード強
力（横軸）と切断伸度（縦軸）との平面に非破断領域を
示すグラフである。 ■・・・ビード　　　　　　　２・・・カーカスプライ
３・・・第１ベルト補強層　　４・・・第２ベルト補強
層第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２層以上のベルト補強層をそなえ、ベルト補強層の
   少なくとも１層が高強度、高弾性率ポリビニルアルコー
   ル繊維コード、すなわちＰＶＡ繊維コードをゴム中に埋
   設したベルト補強層である空気入りラジアルタイヤにお
   いて、前記ＰＶＡ繊維コードのベルト補強層から取り出
   したコードのコード強力Ｓ（ｋｇ）とコード切断伸度Ｕ
   （％）とこの補強層のクラウンセンター部の５ｃｍ当り
   の打込本数Ｔとが次の関係式 １２（Ｓ×Ｔ）＋１０００Ｕ＞２８０００ を満足し、ＰＶＡ繊維コードのコード直径Ｌ（ｍｍ）と
   前記コードの５ｃｍ当りの打込本数Ｔとが次の関係式 Ｌ×Ｔ／５０×１００＜８０ を満足し、かつ前記ＰＶＡ繊維コードのベルト補強層か
   ら取り出したコードの１００℃、３０Ｈｚにおける動的
   弾性率Ｅ′が次式 ０．７×１０＾１＾１ｄｙｎ／ｃｍ＾２＜Ｅ′＜２．０
   ×１０＾１＾１ｄｙｎ／ｃｍ＾２を満足することを特徴
   とする空気入りラジアルタイヤ。 ２、前記ＰＶＡ繊維コードが１２０℃のジメチルスルホ
   キシドに溶解した際の不溶成分５重量％以上を含有する
   請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。 ３、ＰＶＡ繊維コードのベルト補強層が最外側ベルト補
   強層である請求項１又は請求項２記載の空気入りラジア
   ルタイヤ。 ４、ＰＶＡ繊維コードのベルト補強層が補強層の横方向
   最外端部分が折り返されたフォールド構造を有する請求
   項３記載の空気入りラジアルタイヤ。