JPS63134310A - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、乗用車用ラジアルタイヤのベルト層に熱硬化
性樹脂をマトリックスとする。繊維強化材を用いる事に
より、タイヤ転勤抵抗を減少させると共に操縦安定性の
面で、従来のレベルを保持し得る新しい構造を提供する
ものである。

〔従来技術〕

自動車の普及、高速道路の充実と共に乗用車用タイヤの
ラジアル化が進み、新型車に装着されているタイヤのラ
ジアル化率は、約８０％にも達している。このようにラ
ジアルタイヤが普及してきたのは、その独特なラジアル
構造により耐摩耗性、耐高速性、操縦安定性が従来のバ
イアスタイヤに比べて優れていることに起因している。

良く知られている乗用車用ラジアル・プライ・タイヤの
構造は、トレッド部とそのトレッド部の両肩でこれに連
なる一対のサイド部とサイド部の内周にそれぞれ形成し
た一対のビード部をそなえタイヤの半径方向にコードを
配列してなるカーカス及びカーカスを取り巻くベルトよ
り構成されている。前記カーカス部、ベルト部はビード
部と共にタイヤの強度を保持する重要な役割をもってい
る。そして、一般にベルトはタイヤ周方向に対しコード
を１０°〜３０゛　に配列した２層以上のプライから成
り、またカーカスは周方向に対しほぼ９０”に配列され
た１層または２層のプライから形成されている。ラジア
ルタイヤの特徴は前記ベルト、カーカスにある。カーカ
スはタイヤに柔軟性を与えベルトはカーカスを拘束し、
それはあたかも、桶の“タガのような役割をもっている
。このベルトにより、トレッド踏面部がかためられるた
めトレッド踏面部の動きが押さえられ、前記良好なタイ
ヤ特性が得られる。昭和４８年のオイルショッ　、り以
来、省エネルギーが叫ばれ自動車においても、その低燃
費性は大きな車両特性となり、従来タイヤに比べ良好な
タイヤ特性をもつ乗用車は、ラジアル・プライ・タイヤ
においても様々な角度から改善が要求されている。自動
車における低燃費性は、エンジンの熱効率を向上するご
と（いかに走行抵抗を低減化することができるかによる
。自動車にとって重要部品の１つであるタイヤは、走行
抵抗に大きく影響するもので前記は低燃費化の一翼をに
なうものである。

この車両の走行抵抗は一般に、■各軸受摩擦などの機械
的損失に起因する転勤抵抗、■空気抵抗、■勾配抵抗、
■加速抵抗、■タイヤ転勤抵抗、と大別することができ
る。このうち前記■のタイヤ転勤抵抗の占める割合は、
車両の速度によって変化するが、空気抵抗の小さいｌｏ
Ｏｋｍ／ｈ以下の速度域では５０％以上に達すると言わ
れている。タイヤの転勤抵抗は更にそのメカニズムから
分析すると、（ａ）ヒステリシス・ロス、（ｂ）摩擦抵
抗、（ｃ）空気抵抗に分けられ、このうちｔＪ記ヒステ
リシス・ロスはタイヤ転勤抵抗の９０％以上を占めると
言われている。このヒステリシス・ロスを低減すること
が、前記タイヤ転勤抵抗を低減化するのに極めて有効で
あることは言うまでもない。そして、このヒステリシス
・ロスによって生ずる転勤抵抗は次式によ・って表され
ることは、一般的に知られている。

転動抵抗＝Ｈ／２πｒ ここで、 Ｈ＝ΣＵｉ−ｓｉｎδ・Ｖｉ ｒ−タイヤ半径 Ｕｉ　：タイヤ各部の歪エネルギー ｓｉｎδ：タイヤ各部のエネルギー損失量■ｉ　：タイ
ヤ各部の体積 これから、ヒステリシス・ロスを小さくする要因をタイ
ヤ半径を一定として考えると、ヒステリシス・ロスはＵ
ｉ、　ｓｉｎδ、Ｖｉに影響を受けることがわかる。Ｕ
ｉは、タイヤ形状、その他、外的要因によって影響を受
は易く、またそれを定量的に把握することはむずかしい
。このため、ヒステリシス・ロスを小さくする手段とし
て現在、一般的に用いられているのはｓｉｎδ、Ｖｉを
小さくする方法が取られている。これまでに、ｓｉｎδ
、Ｖｉを小さくする方法として取られてきたのは、ｓｉ
ｎδについては低発熱トレッド、コンパウンドの採用、
またＶｉについては各部材の軽量化である。トレッド、
コンパウンドを低発熱化すると、湿潤路特性が低下し、
ウェット路面に於ける安全性が低下し、安易にこの方法
を取ることができない。また、各部材の軽量化は効果が
あるが、しかし単純に各部材の重量を軽減するだけでは
耐久性が低下するだけでなく、タイヤの基本性能が低下
してしまうので、現行基本性能を維持し、各部材を軽量
化することばむずかしいことは周知の事実である。これ
らのむずかしい条件の中でタイヤの軽量化を計るには、
従来の材料に匹敵する特性をもつ新材料で、しかも軽量
な新材料が要求されていた。

〔発明の目的〕

本発明は、操縦安定性を損なうことなく転勤抵抗を減少
させた空気入りラジアルタイヤを提供することを目的と
する。

〔発明の構成〕

本発明は、比重３．０未満、引張強度１０ｇ／ｄ以上、
引張弾性率２００ｇ／ｄ以上のフィラメント多数本から
なる繊維から構成されるコード状繊維束又は織物に硬化
後の引張弾性率が１５０ｋｇｆ／ｍｍ２以上の熱硬化性
樹脂を１５重量％以上含浸付着せしめた繊維強化材をベ
ルト部補強層に用いた空気入りラジアルタイヤを要旨と
するものである。

以下、本発明の構成につき詳しく説明する。

現在、一般に用いられている乗用車用ラジアル・プライ
・タイヤの構造は周方向に対し、コードをほぼ９０°に
配列したカーカスプライと周方向に対しコードを１５°
〜３０°に配列したベルトより構成されている。そして
カーカス部材としては、ナイロン、ポリエステル等の有
機繊維が用いられている。ベルトはスチールが主として
用いられている。スチールは初期モジュラスが前記、有
機繊維より大きく、このためベルト、　　部の剛性が高
められ、前記乗用車用ラジアル・プライ・タイヤの優れ
た特性を保持する上で重要な材料となっている。スチー
ル・ベルトはタイヤが走行中障害物に当たり、トレッド
部に傷がつきその傷がベルトまで達すると雨水等が入り
、その水分によりベルトがサビるという欠点があるが、
上述のような優れた特性がある為、現在、ベルト材とし
て広く使われている。しかし、一方スチールは重量当た
りの引張強さが極めて低いので、タイヤ重量、特にベル
ト部の重量が大きくなりスチール・ベルトの重量はタイ
ヤ全体の重量の１５〜１７％を占めている。即ち、ベル
ト部の重量を如何に低減するかと言うことが、タイヤ転
勤抵抗を減らす上に重要となっている。軽量化という面
で考えれば、ベルト材として前記有機繊維があるが、こ
れらは初期モジュラスがスチールより大幅にベルト部の
剛性が不足し、操縦安定性の悪化を招く。

最近の繊維材料の研究開発にはめざましいものがあり、
特に液晶紡糸、超延伸、ゲル紡糸、等の新しい紡糸技術
によりスチールコードに代わり得る軽量でかつ高強度、
高弾性な繊維材料が出現してきた。例えば、炭素センイ
、アラミド繊維、超高強力ポリエチレン繊維、ポリオキ
シメチレン繊維、全芳香族ポリエステル繊維、等である
。発明者らの検討によるとこれら繊維は、スチールの約
１７５の軽さで強度はスチール並、又弾性率もスチール
に匹敵する特性のものが得られている。

しかしながら、これら繊維は基本的に単糸デニールの極
めて細いフィラメント多数本から構成されている為、従
来の有機繊維タイヤコードと同様に接着処理済撚りコー
ドとして用いた場合、繊維軸方向での引張歪に対しては
良好な強度と弾性率を示すものの曲げ歪に対しては従来
の有機繊維コードと何ら変わる事がなく、特にタイヤの
ベルト部補強層に用いた時にベルト部剛性が低下し、タ
イヤの操縦安定性の悪化を招（という欠点がある。本発
明はこれら、軽量かつ高強度高弾性な繊維材料を有効に
利用する事により、該繊維材料をベルトに用いた場合の
剛性不足に起因する操縦安定性低下を解決し、軽量かつ
転がり抵抗の改良されたタイヤを提供する事にある。か
かる目的に対し上記、高強度高弾性繊維の利用方法を鋭
意検討する中で次の知見を得た。即ち、該繊維を従来の
有機繊維と同様に撚りコードとした後、レゾルシンホル
マリン縮金物とゴムラテックスの混合液（ＲＦＬ）等の
通常の接着剤で処理した場合、接着剤の含浸が不充分で
かつ接着剤の凝集力も小さく、多数本のフィラメントか
らなるコードを充分収束させる効果がなくその結果曲げ
歪が加えられた場合、コードを構成する個々のフィラメ
ント間のズレにより歪を吸収してしまうと同時に撚り構
造の変化で同様に歪を吸収する為に、繊維束全体に引張
張力が加わらない結果、高い弾性率を有する繊維である
にもかかわらずコードとして充分な曲げ剛性が発現しな
い事が確認された。

本発明は、かかる知見に基づきなされたものである。即
ち、本発明は高強度高弾性率を有す繊維からなるコード
状の繊維束又は織物に熱硬化性樹脂を含浸付着させた繊
維強化材料をタイヤのベルト補強層として用いる事を特
徴とするものである。ここで用いられる高強度・高弾性
率を有す繊維からなるコード状の繊維束又は織物とは、
比重が、３．０未満で引張強度がＬｏｇ／ｄ以上、引張
弾性率が２００ｇ／ｄ以上の繊維フィラメント多数本か
らなる太さが１０，０ＯＯＤ以下の繊維束で構成される
ものである。ここで比重が３．０以上では軽量化材料と
してのメリットを享受できない。

又、引張強度がＬｏｇ／ｄ未満では強度が不足する結果
タイヤベルトに用いた場合、使用量を多くする必要から
充分な軽量化が達成できないその観点で好ましくは１５
ｇ／ｄ以上のものを用いるのがよい。又、引張弾性率が
２００ｇ／ｄ未満であると本発明の方法を用いてもタイ
ヤのベルト剛性が不足し操縦安定性に問題を生ずる。好
ましくは３００ｇ／ｄ以上のものを用いるのが良い。コ
ード状の繊維束は樹脂の含浸性の観点から１０．０００
　Ｄ以下がよい。繊維束が太すぎると樹脂の内部への含
浸が困難となり、フィラメントを収束させる効果が低下
し、曲げ歪が加わった場合充分に繊維の引張弾性率を生
かす事が出来なくなる。又、繊維束は通常無撚りで用い
られるが、含浸性を阻害しない程度に収束性を与える意
味から若干の撚りを加える事も可能である。又、これら
の繊維束を用いて構成される織物の織構造は特に限定さ
れるものではないが、タテ糸とヨコ糸が交叉する事で生
ずる空隙は出来る限り小さくする事が好ましい。空隙が
多いと空隙を埋めた樹脂に応力集中が起こり、耐久性が
悪くなり又、繊維束の引張特性が充分享受できなくなる
。本発明で用いる熱硬化性樹脂として、フェノール樹脂
、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹
脂等が上げられるが、硬化後の引張弾性率が１５０ｋｇ
ｆ／ｍｍ２以上のものを用いる事が必要である。樹脂の
引張弾性率が１５０ｋｇｆ／ｍｍ２未満であると曲げ歪
が加わった場合、樹脂層で歪を吸収する割合が大きくな
り繊維フィラメントに充分中が加わらなくなり、従って
発生応力が低下し強化材として曲げ剛性が不足する。そ
の結果タイヤのベルトに用いた場合、ベルト剛性低下に
より操縦安定性が低下する。熱硬化性樹脂の繊維束への
含浸付着量は繊維束重量に対し１５重量％以上、好まし
くは３０重量％以上が必要である。１５重量％未満であ
ると含浸が不充分となり、多数本のフィラメントを収束
させる効果が低減し、曲げ歪が加わった場合充分に繊維
の引張弾性率を生かせなくなる。このようにして、熱硬
化性樹脂をマトリックスとした繊維強化材は、ゴムとの
接着性を付与する為に接着剤を塗布し用いられる。接着
剤としては所謂ＲＦＬでもよいが接着をさらに上げる為
にはゴムセメント類を用いるのがよい。このようにして
得られた材料をタイヤのベルト層に用いる場合には、通
常と同じコード状でゴムに埋設してもよいし、又織物状
で埋設してもよい。

以下、実施例にて説明する。

〈実施例１〉 引張強度２２ｇ／ｄ　、引張弾性率５６０ｇ／ｄ、比重
１゜４４のアラミド繊維（ポリパラフェニレンテレフタ
ルアミド繊維）、３０００Ｄの無撚りの繊維を用い、下
記表１のＡに示す熱硬化性樹脂を３５重量％含浸付着せ
しめ１００℃で２時間、さらに１５０℃で１５時間熱処
理し、処理コードを得た。さらに、このコードにゴムと
の接着剤を塗布した。この熱硬化性樹脂の硬化後の引張
弾性係数は３２０ｋｇｆ／ｍｍ２である。尚、繊維の引
張特性はＪＩＳ　Ｌ　１０１７に、又、樹脂の引張特性
はＡＳＴＭ　Ｄ　６３Ｂに準拠し測定した。

〈比較例１〉 実施例１と同様のアラミド繊維を用い、熱硬化性樹脂と
して下記表１のＢに示すものを用い３５重量％含浸付着
せしめた同様の熱処理を行ない処理コードを得た。この
熱硬化性樹脂の引張弾性係数は、５０ｋｇｆ／ｍｍ２で
あった。

表１ 配　　　　合　　　　　　　　Ａ　　　　　　　　　Ｂ
ベンジ１シジメチルアミン　　　　　　　　　　０重を
部）　　　　　　０３ｉ量部）表２ 水　　　　　　　　　８５．０（重量部）１０χＮａＯ
Ｈ１，０（重量部） ２−ビ■リドン　　　　　　　　　　　　１０．０（重
量部）エポン８１２　”　　　　　　　　２．０（重量
部）注） ＊　シェル社製　グリセロール・ジグリシジルエーテル 表３ 水　　　　　　　　　５０．９（重量部）レゾルシン　
　　　　　　　　　　　　　　　　２．２（重量部）３
７χホルマリン　　　　　　　　　　　　　　３．２（
重量部）１０χＮａＯＨ水溶液　　　　０．６（重量部
）２８χアシモニア水　　　　　　　　　　　　１．４
（重量部）〈比較例２〉 実施例１と同様特性のアラミド繊維１５００　Ｄを用い
、通常タイヤコードとして用いられる方法／１０ｃｍ）
のコードを作成し、表２に示す水溶性　　Ｑ エポキシ樹脂を１％付着させ、熱処理後さらに表３に示
すＲＦＬを６％付着させて熱処理し、接着処理コードを
得た。これは通常、タイヤでアラミド繊維を用いる場合
に使用される方法である。

〈タイヤ実施例〉 実施例１、比較例１〜２の材料及びスチールコードをベ
ルトに用いタイヤ評価を行った。タイヤサイズは１９５
／７０ＨＲ１４である。また評価項目は、操縦安定性と
タイヤ転がり抵抗及びタイヤ重量である。操縦安定性は
テストドライバーのフィーリング試験で基準タイヤを１
００点として評価した。転がり抵抗は、周速１５０ｋｍ
／ｈｒでタイヤをドラム上で回転させ、その後ドラムを
随行運転させドラムの減衰速度と時間の関係からタイヤ
とドラムの転がり抵抗を算出し、無負荷時のドラムの回
転抵抗を差し引いてタイヤの転がり抵抗を求める。

タイヤの仕様は下記の通りである。

〈実施例２〉 ベルトは２層用い、実施例１のコードを５　ｃｍ当り５
０本の打込み数にてタイヤ周方向に２０°で互いに交差
してなるように配置した。

尚、カーカスは１０００ｄ／２のポリエステルコードを
２層用いた。

く比較例３〉 実施例２と全く同様にして、比較例１のコードをベルト
に用いた。

く比較例４〉 実施例２と全く同様にし、比較例２のコードをベルトに
用いた。

く比較例５〉 ベルト用コードとして、Ｉ　Ｘ　５　（０，２５）のス
チールコードを用い、５ｃｍ当り４０本の打込み数にて
、タイヤ周方向に２０°で互いに交差してなる様装置し
た。

尚、カーカスは実施例２と全く同様に１０００ｄ／２ポ
リエステルを２層用いた。

評価結果を表４に示す。

表４に示すように比較例５に示すスチールベルトを用い
たタイヤに対し、軽量な繊維を用いた他の例は明らかに
軽量となり転がり抵抗も良くなっている。しかし、従来
使用されているような通常の接着処理だけで用いた場合
には比較例４に示すように明らかに大幅に操縦安定性が
低下する。又、比較例３に用いた樹脂は引張弾性率が低
く比較例５のスチールベルトタイヤに比較し操縦安定性
が低下している。ところが、実施例に示すように本発明
によれば操縦安定性を損なう事なく、軽量でかつ転がり
抵抗の低減が可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、操縦安定性を損な
うことな（転勤抵抗を低減でき、さらに、タイヤの軽量
化をはかることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 比重３．０未満、引張強度１０ｇ／ｄ以上、引張弾性率
   ２００ｇ／ｄ以上のフィラメント多数本からなる繊維か
   ら構成されるコード状繊維束又は織物に硬化後の引張弾
   性率が１５０ｋｇｆ／ｍｍ＾２以上の熱硬化性樹脂を１
   ５重量％以上含浸付着せしめた繊維強化材をベルト部補
   強層に用いた空気入りラジアルタイヤ。