JPH0557819A - ゴム補強用材料 - Google Patents

ゴム補強用材料

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JPH0557819A
JPH0557819A JP3244139A JP24413991A JPH0557819A JP H0557819 A JPH0557819 A JP H0557819A JP 3244139 A JP3244139 A JP 3244139A JP 24413991 A JP24413991 A JP 24413991A JP H0557819 A JPH0557819 A JP H0557819A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tire
reinforcing
fiber
resin
rubber
Prior art date
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Pending
Application number
JP3244139A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuo Okamoto
哲夫 岡本
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Teijin Ltd
Original Assignee
Teijin Ltd
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Publication date
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  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、従来のスチールに比べてはる
かに軽く、かつ錆びないという利点を有する、自動車用
タイヤ等に好適なゴム補強材料を提供することにある。 【構成】本発明は、補強用繊維束を樹脂で含浸被覆した
樹脂含浸被覆繊維よりなり、50kg/mm2 以上の引張強
度と1.5g/cm3 以下の密度とを有し、偏平比が2.
0〜9.0の偏平形状であることを特徴とするゴム補強
用材料である。 【効果】本発明のゴム補強材料を用いることにより、従
来のスチールワイヤーを使用したタイヤに比べて大幅に
タイヤの重量を軽減することができ、自動車の燃費節減
ひいては地球の環境保護に大きな効果が発揮できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車用タイヤのビー
ド部補強材料、あるいはカーカスを保護するためのベル
ト材料等に有用なゴム補強材料に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば自動車用タイヤのビード部
補強材料のコアとしてはもっぱらスチール製のワイヤー
が用いられてきた。即ち、ビードワイヤーの役目はカー
カスプライを固定すると同時にリム上のタイヤを固定す
ることにあり、従ってその具備すべき条件は十分な引張
強度があること、タイヤの加硫や走行時の熱によって収
縮が起こらない熱的に安定な材料であること、さらにタ
イヤの内圧で伸びてしまわないような低伸度、高弾性率
の材料特性が要求され、ゴムとの接着の善し悪しも重要
な因子である。
【0003】このような要求を満足する材料として、コ
ストも考慮した上で従来はスチールが圧倒的に多く用い
られてきたが、特に最近、省資源、省エネルギーの観点
からタイヤ重量の軽減化が検討され、比重の大きいスチ
ールに代わる素材の利用がクローズアップされている。
即ち、米国のCAFE規制にみられる如く、地球規模の
環境保護の観点から段階的な燃費規制等が行われてお
り、この規制をクリアーするための有効な方策として構
成部品の軽量化があげられているからである。
【0004】またスチールの場合はタイヤが外傷を受け
た時にそこから水が浸みこんでビードワイヤーに達しワ
イヤーを錆びさせることがあるが、1本或いは数本のワ
イヤーが錆びて弱くなると応力集中が起こり、急速に疲
労を促進して最悪の場合には破壊に至ることもある。近
年、自動車の高速巡航性能が向上している中でこのよう
な欠点は致命傷にもなりかねない。
【0005】これらの問題を解決するため、従来スチー
ルが主体であったビードワイヤーをそれと同等或いはそ
れ以上の物性を有する繊維材料で置き換えることが検討
されており、特公昭56―22722号公報に記載の如
く、二輪車用タイヤでは有機繊維コード固有の特性を生
かしたビードコアとして使用されている。しかしなが
ら、上記公報に記載の方法は、曲げ及び圧縮に対しほと
んど抵抗力を生じない方法であるため、タイヤに掛かる
衝撃が比較的小さい、ゴム層の厚さが薄い二輪車用タイ
ヤには好適であるものの、自動車用タイヤに適用する場
合には曲げ剛性が不足し、タイヤの使用中に衝撃が加わ
った場合にビードのリム外れが起こり易く、またタイヤ
を成形する際の形態保持性が劣るという欠点があった。
【0006】また、実開平1―16901号公報には炭
素繊維の繊維芯を熱硬化性樹脂で充填しビードコアとす
る方法が開示されているが、一般に無機繊維は脆い上、
さらにそれを剛性の高い熱硬化性樹脂で被覆した場合に
はタイヤの成形時あるいは使用時にコア材の折損が起こ
りやすいという欠点を有している。
【0007】
【発明の目的】本発明は前述の如き従来技術の問題点を
解決し、自動車用タイヤ等に好適なゴム補強材料を提供
することを目的とするものである。
【0008】
【発明の構成】すなわち本発明は、補強用有機繊維束を
樹脂で被覆した樹脂含浸被覆繊維よりなり、50kg/mm
2 以上の引張強度と1.5g/cm3 以下の密度を有し、
偏平比が2.0〜9.0の偏平形状であることを特徴と
するゴム補強用材料である。
【0009】以下本発明についてさらに詳細に説明す
る。すなわち本発明のゴム補強用材料は補強用有機繊維
束を樹脂で含浸被覆してなり、かつ50kg/mm2 以上の
強度を有する。該材料の強度が上記の値未満の場合に
は、たとえばタイヤに成形した際、タイヤの形態固定が
不十分でリム上のタイヤを固定することができないほ
ど、製造上あるいは使用上の不都合が生じる。
【0010】さらに、本発明のゴム補強用材料の密度は
1.5g/cm3以下である。すなわち、前述のCAFE
規制の軽量化の目標値を達成するためにはタイヤの総重
量を10%削減する必要があり、これをスチールから他
素材への置き換えによって達成するには、密度はスチー
ルの5分の1以下とする必要がある。現在タイヤのビー
ド補強に用いられているスチールの平均的な密度は約
7.5g/cm3 であり、従って材料の密度は1.5以下
でなければならない。密度の値は小さい程スチールに対
する軽量化のメリットが発揮できるが、実用的には1.
0g/cm3 以上の値が好ましい。
【0011】この点でも無機繊維は有機繊維より密度が
大きく好ましくない。
【0012】具体的な樹脂含浸被覆繊維の製造方法は、
ポリパラフェニレンテレフタルアミド(デュポン社製
「ケブラー」など)、あるいはポリ3,4′オキシジフ
ェニレンテレフタルアミドとの共重合体(帝人製「テク
ノーラ」など)等の全芳香族ポリアミド繊維、全芳香族
ポリエステル繊維、高強力ポリエチレン繊維あるいは高
強力ビニロン繊維などを補強繊維とし、ポリアミド、ポ
リエチレン、ポリエステル、ポリアリレート、ポリスル
フォン、ポリアリーレンスルフィド、ポリエーテルスル
フォン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリ
カーボネート、ポリアセタール、ポリエーテルエーテル
ケトンなどの熱可塑性樹脂あるいはエポキシ、不飽和ポ
リエステル、エポキシアクリレートなどの熱硬化性樹脂
を前記補強繊維に含浸する、いわゆるプルトリュージョ
ン法、あるいは前記補強繊維と繊維状の熱可塑性樹脂と
を混繊交絡させた後、熱可塑性樹脂分を溶融固化させる
コミングル法等自由に用いてよい。
【0013】また、前述の補強繊維あるいは樹脂には、
その特性を改善するための種々の添加剤、例えば耐熱
剤、耐候剤、紫外線劣化防止剤、帯電防止剤、滑剤、離
型剤、染料、顔料、結晶化促進剤、難燃剤等を添加して
もよい。
【0014】さらに最も重要なことは、本発明のゴム補
強用材料は偏平比が2.0〜9.0の偏平形状を有して
いることである。ここでいう偏平比とは、ゴム補強材料
の断面において、タイヤ軸方向の長辺とそれに直角なタ
イヤ半径方向の短辺との比である。前述のように、ビー
ドコアの役目はタイヤをリムに固定することであり、ビ
ードコアに要求される特性は、タイヤの変形によるタイ
ヤ軸方向の力に対する抵抗力すなわち剛性と、走行中に
繰り返しかかる半径方向の応力を均一に分散させる柔軟
性である。
【0015】現在主に用いられているスチールワイヤー
は均質であらゆる方向に等しい物性を持っているため、
上記の相反する特性を満足させるためには、ビードワイ
ヤーを引き揃えてビードコアに成形する際に4角形ある
いは6角形とし、ビードコア全体としてタイヤの軸方向
と半径方向とで異なった特性を付与すればよい。本発明
のゴム補強材料の場合には材料自体の特性を変化させて
おく必要がある。
【0016】しかし、本発明のゴム補強材料は補強用有
機繊維束と樹脂とからなる複合体であるため、上記の方
法では繰り返し変形に対する追随性の差により、内部発
熱が起って材料が著しく疲労してしまう。従ってスチー
ルワイヤーでの方法をそのまま用いることはできない。
【0017】本質的には、タイヤ軸方向の曲げ剛性が高
くて半径方向の曲げ剛性が低ければよい。本発明では偏
平化によりこの目的を達成したものである。すなわち曲
げ剛性は曲げ弾性率と断面2次モーメントとの積で表さ
れるので同一材質の場合、曲げ剛性は断面2次モーメン
トに比例する。従って、断面を偏平形状すなわち長方形
断面にすることにより、縦および横方向の断面2次モー
メントが変えられるので、方向により、異なった曲げ剛
性を持つ材料が得られることになる。
【0018】縦および横方向に必要な断面2次モーメン
トの値すなわち偏平比は、材料の種類によって異なる
が、本発明の樹脂含浸被覆繊維の場合、2.0〜9.0
が好ましい。この値が2.0より小さい場合にはビード
コアに成形した場合、タイヤ軸方向の曲げ剛性が不足し
タイヤのリムはずれが起こりやすくなり、また9.0よ
り大きい場合には半径方向の曲げ剛性が小さくなりすぎ
タイヤ成形ができないという問題が発生する。
【0019】もちろん、前述の偏平化の効果は、ビード
コアを形成する材料とゴムとが十分に接着されているこ
とが前提であるが、ビードコアを偏平形状にすることに
より、ゴムとの接着性を向上させることも可能である。
すなわち、同一断面積の場合には丸断面よりも長方形断
面の方がビードコア材料の表面積が大きくなり、同じ接
着剪断力を有している場合には接着力が高くなるからで
ある。
【0020】
【発明の効果】本発明により、従来のスチールワイヤー
よりもはるかに軽く、且つ錆びず、しかも従来と同等以
上の特性を有するゴム補強材料を提供することが可能と
なり、自動車の燃費節減、ひいては地球の環境保護に大
きく寄与することができる。
【0021】以下、実施例により本発明を具体的に説明
する。なお実施例で用いた幅および厚み、引張弾性率、
引張強度、密度の測定方法は下記の通りである。 (1)幅および厚み 幅および厚みとも電子式マイクロメーターを用いて10
分の1mm単位まで読み取った。 (2)引張弾性率 インストロン・ジャパン(株)製万能材料試験機(モデ
ル1130)を用い、スチールワイヤー用チャック(モ
デル2714―010)を使用して、試験長670mm、
引張速度268mm/分の条件にて測定を行ない、荷伸曲
線の初期接線勾配から、初期接線勾配/(幅×厚み)に
て算出した。 (3)引張強度 (2)と同様の方法で測定を行ない、荷伸曲線のピーク
強力から、強力/(幅×厚み)にて算出した。 (4)密度 JIS K―7112に準じて測定した。
【0022】
【実施例1】1000デニール/667フィラメントの
「テクノーラ」糸(帝人(株)製パラ系アラミド繊維)
を補強用繊維束とし、5本の繊維束を内径0.5mmφ、
長さ10mmの別々の導入孔を通して5本の繊維束が接し
ないように押出成形機に取りつけたポリマー溜に導き、
ここでスクリューで溶融され300℃にコントロールさ
れたナイロン66樹脂を50kg/cm2の加圧下で該繊維
束に含浸せしめ、ついで幅4.0mm、厚さ0.5mmの導
出ノズルより引き抜き、冷却して表1に示される如き物
性を有する偏平状ゴム補強材料を得た。尚、この時の成
形速度は20m/分であった。
【0023】
【実施例2】補強用繊維として「テクノーラ」糸3本を
用い、幅2.0mm、厚さ0.5mmの導出ノズルを用いた
以外は実施例1と同様の方法にて表1に示される如き物
性を有するゴム補強材料を得た。
【0024】
【実施例3】実施例1において、補強繊維に1500デ
ニール/300フィラメントのポリアリレート繊維4本
を用い、樹脂にポリブチレンテレフタレートを用い、溶
融および成形温度を290℃に変更した以外は実施例1
と同様に実施した。特性は表1に示す。
【0025】
【実施例4】実施例1において、補強用繊維束を、エピ
コート819(油化シェルエポキシ製エポキシ樹脂)1
00重量部とイミダゾール系硬化剤20重量部とを混合
した樹脂溜に導き、該繊維束に樹脂を含浸した後、幅
3.0mm、厚さ0.4mmの導出ノズルより引き抜き、1
75℃で5分間加熱硬化させて表1に示される如き物性
を有するゴム補強材料を得た。尚、この時の成形速度は
0.4m/分であった。
【0026】
【比較例1】実施例1において導出ノズルの幅を6.0
mm、厚さを0.4mmに変更した以外は実施例1と同様の
方法にて表1に示される如き物性を有するゴム補強材料
を得た。
【0027】
【比較例2】実施例4において、補強用繊維に1000
デニール/250フィラメントのポリエチレンテレフタ
レート繊維5本を用いた以外は実施例4と同様に実施し
た。特性は表1に示す。
【0028】
【比較例3】実施例4において、補強用繊維に1150
テックスのガラスロービングを用いた以外は実施例4と
同様に実施した。特性は表1に示す。
【0029】表1に示す如く、本発明によって得られた
ゴム補強材料は、従来のスチールに比べてはるかに軽
く、かつ錆びないという利点を有しており、スチールワ
イヤーの代替として自動車用タイヤの重量軽減に大きく
寄与するものである。
【0030】
【表1】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F16G 1/08 A 7366−3J // B29K 105:06

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】補強用有機繊維束を樹脂で含浸被覆した樹
    脂含浸被覆繊維よりなり、50kg/mm2 以上の引張強度
    と1.5g/cm3以下の密度とを有し、偏平比が2.0
    〜9.0の偏平形状であることを特徴とするゴム補強用
    材料。
  2. 【請求項2】有機繊維束が、全芳香族ポリアミド繊維あ
    るいはその変性物である請求項1に記載のゴム補強用材
    料。
JP3244139A 1991-08-30 1991-08-30 ゴム補強用材料 Pending JPH0557819A (ja)

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JP3244139A JPH0557819A (ja) 1991-08-30 1991-08-30 ゴム補強用材料

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JP (1) JPH0557819A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019001403A (ja) * 2017-06-19 2019-01-10 株式会社ブリヂストン ランフラットタイヤ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019001403A (ja) * 2017-06-19 2019-01-10 株式会社ブリヂストン ランフラットタイヤ

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