KR101803350B1

KR101803350B1 - 공기입 타이어

Info

Publication number: KR101803350B1
Application number: KR1020177027294A
Authority: KR
Inventors: 유이치 타케나카
Original assignee: 요코하마 고무 가부시키가이샤
Priority date: 2015-05-27
Filing date: 2016-05-24
Publication date: 2017-11-30
Also published as: EP3305549A1; CN107614284B; JP2016222010A; JP6004045B1; EP3305549A4; KR20170117200A; WO2016190299A1; US20180154695A1; CN107614284A

Abstract

공기입 타이어는 복수 개가 배열된 보강 코드가 고무층으로 피복된 타이어 골격부를 가진다. 보강 코드는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 형성된 유기 섬유 코드이다. 유기 섬유 코드는, 중간 신도(伸度)(2.0cN/dtex)가 3.0% ~ 4.0%이고, 치수 안정성 지수가 5.0% ~ 6.5%이고, 또한 강신도 곡선에 있어서 절단 시의 강도의 70%의 강도에 있어서의 신장률과 절단 시의 신장률의 차이가 11% ~ 16%이다.

Description

공기입 타이어

본 발명은, 타이어 골격부가, 복수 개가 배열된 보강 코드가 고무층으로 피복된 것으로 구성된 공기입 타이어에 관한 것이고, 특히, 조종 안정성을 유지하면서, 타이어 사이드부의 내외상성(耐外傷性)을 확보한 공기입 타이어에 관한 것이다.

종래부터, 승용차용의 공기입 타이어에 있어서, 카커스층 등의 보강 코드에 레이온, PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), PEN(폴리에틸렌 나프탈레이트) 등의 여러 가지의 것이 이용되고 있다.

현재, 공기입 타이어를 제조하는데 있어서, 환경 부하 경감이 기술 과제로 여겨지고 있고, 그 중에서도 재생 자원의 이용 및 자원 절약화를 들 수 있다. 재생 자원의 이용에 관해서는, 셀룰로오스 섬유, 예를 들어, 레이온을 들 수 있지만, 소원료(素原料)의 제조 프로세스에 있어서의 환경 부하라고 하는 점에서는, 레이온은 이황화탄소를 이용하기 때문에, PET가 보다 바람직하다.

또한, 자원 절약화에 관해서는, 타이어의 경량화를 들 수 있다. 현상(現狀) 타이어에는 보강 코드로서 레이온이 사용되고 있지만, 보강 코드로서, 보다 강도가 높은 PET를 사용하는 것이 바람직하다. 그것에 더하여, 공기입 타이어의 타이어 사이드부의 두께(타이어 사이드 게이지)를 저감하는 것이 효과적이다.

일본국 특허공보 특허제3848763호 일본국 공개특허공보 특개2011-11594호

그렇지만, 특허 문헌 1에 있어서 지적되고 있는 바와 같이, 보강 코드에 PET를 이용한 경우, 고온에서의 모듈러스 저하가 크기 때문에, 고속 주행 시에 있어서의 조종 안정성에 문제가 있다.

또한, 특허 문헌 2에는, 카커스층을 구성하는 카커스 코드에 편연(片撚) 코드를 이용한 공기입 타이어가 기재되어 있다. 특허 문헌 2의 공기입 타이어에서는, 카커스 코드가, 적어도 강도가 8cN/dtex 이상이고, 식 G = T×E^1/2(T는 강도(cN/dtex), E는 파단 신장(%))로 나타내지는 터프니스(toughness) 지수 G가 25 이상, 단사 섬도(纖度)가 4.5 ~ 8.5dtex, 교락도(交絡度)가 5개/m 이하인 폴리에스테르 섬유 멀티필라멘트 얀(multifilament yarn)에 일 방향의 꼬임을 부여한 편연 코드로 이루어진다. 이 경우, 내구성을 악화시키는 일 없이, 경량화는 달성할 수 있지만, 조종 안정성 및 타이어 사이드부의 내외상성에 관해서는 언급되어 있지 않다. 현재, 보강 코드에 PET를 이용한 경우, 조종 안정성 및 타이어 사이드부의 내외상성의 양립을 도모한 것이 없는 것이 현상이다.

본 발명의 목적은, 상기 종래 기술에 기초하는 문제점을 해소하고, 조종 안정성을 유지하면서, 타이어 사이드부의 내외상성을 확보한 공기입 타이어를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 복수 개가 배열된 보강 코드가 고무층으로 피복된 타이어 골격부를 가지는 공기입 타이어에 있어서, 보강 코드는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 형성된 유기 섬유 코드이고, 유기 섬유 코드는, 중간 신도(伸度)(2.0cN/dtex)가 3.0% ~ 4.0%이고, 150℃에 있어서의 건열 수축률(%)과 중간 신도(2.0cN/dtex)(%)의 합으로 나타내지는 치수 안정성 지수가 5.0% ~ 6.5%이고, 또한 강신도 곡선에 있어서 절단 시의 강도의 70%의 강도에 있어서의 신장률과 절단 시의 신장률의 차이가 11% ~ 16%인 것을 특징으로 하는 공기입 타이어를 제공하는 것이다.

이 경우, 유기 섬유 코드는, 꼬임 계수가 1700 ~ 2100인 것이 바람직하다.

또한, 고무층은, 저장 탄성률이 7.0MPa ~ 9.0MPa인 것이 바람직하다. 예를 들어, 타이어 사이드의 최대 폭 위치에 있어서의 사이드 트레드의 고무 두께가 1.0mm ~ 2.5mm이다.

본 발명의 공기입 타이어에 의하면, 상기 구성에 의하여, 조종 안정성을 유지하면서, 타이어 사이드부의 내외상성을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태의 공기입 타이어의 단면 형상을 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태의 공기입 타이어의 카커스층의 구성의 일례를 도시하는 모식적 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태의 공기입 타이어의 유기 섬유 코드의 강도와 신장으로 나타내지는 강신도 곡선을 도시하는 그래프이다.

이하에, 첨부의 도면에 도시하는 호적(好適) 실시 형태에 기초하여, 본 발명의 공기입 타이어를 상세하게 설명한다.

도 1은, 본 발명의 실시 형태의 공기입 타이어의 단면 형상을 도시하는 단면도이다.

도 1에 도시하는 공기입 타이어(이하, 단지 타이어라고 한다)(10)는, 트레드부(12)와 숄더부(14)와 사이드 월부(16)와 비드부(18)를 주된 구성 부분으로서 가진다.

덧붙여, 이하의 설명에 있어서, 도 1 중에 화살표로 도시하는 바와 같이, 타이어 폭 방향이란, 타이어의 회전축(도시하지 않음)과 평행한 방향을 말하고, 타이어 경(徑)방향이란, 회전축과 직교하는 방향을 말한다. 또한, 타이어 둘레 방향이란, 회전축을 회전의 중심이 되는 축으로 하여 회전하는 방향을 말한다.

나아가, 타이어 내측이란, 타이어 경방향에 있어서 도 1 중 타이어의 하측, 즉 타이어에 소정의 내압을 주는 공동(空洞) 영역(R)에 면하는 타이어 내면 측을 말하고, 타이어 외측이란, 도 1 중 타이어의 상측, 즉, 타이어 내주면(內周面)과 반대 측의, 유저가 시인(視認)할 수 있는 타이어 외면 측을 말한다.

타이어(10)는, 카커스층(20)과 벨트층(22)과 벨트 보조 보강층(24)과 사이드 보강층(26)과 비드 코어(28)와 비드 필러(30)와 트레드 고무층(32)과 사이드 월 고무층(34)과 림 쿠션 고무층(36)과 이너라이너 고무층(38)을 주로 가진다.

트레드부(12)에는, 타이어 외측의 트레드면(12a)을 구성하는 육부(陸部)(12b)와, 트레드면(12a)에 형성되는 트레드 홈(12c)이 설치되고, 육부(12b)는, 트레드 홈(12c)에 의하여 구획된다. 트레드 홈(12c)은, 타이어 둘레 방향으로 연속하여 형성되는 주홈과 타이어 폭 방향으로 연재(延在)하는 복수의 러그 홈(도시하지 않음)을 가진다. 트레드면(12a)에는, 트레드 홈(12c)과 육부(12b)에 의하여 트레드 패턴이 형성된다.

카커스층(20)은, 타이어 폭 방향으로, 트레드부(12)에 대응하는 부분으로부터, 숄더부(14) 및 사이드 월부(16)에 대응하는 부분을 거쳐 비드부(18)까지 연재하여 타이어의 골격을 이루는 것이다.

카커스층(20)은, 후에 상세하게 설명하지만 보강 코드가 배열되고, 코드 코팅 고무로 피복된 구성이다. 카커스층(20)은, 후술하는 좌우 한 쌍의 비드 코어(28)에 타이어 내측으로부터 타이어 외측으로 되접어 꺾이고, 사이드 월부(16)의 영역에서 단부(端部) A를 이루고 있으며, 비드 코어(28)를 경계로 하는 본체부(20a)와 되접어 꺾음부(20b)로 구성되어 있다. 즉, 본 실시 형태에 있어서는, 카커스층(20)이 1층, 좌우 한 쌍의 비드부(18) 사이에 걸쳐 놓여져 있다. 카커스층(20)의 수는 1층으로 한정되는 것이 아니고, 구조 및 용도에 따라 복수층 있어도 무방하다. 본 실시 형태의 타이어(10)에 있어서는, 카커스층(20)은, 2층 이상에서는 경량화의 효과가 적기 때문에, 경량화의 관점으로부터, 1층 구조(1플라이)인 것이 바람직하다.

또한, 카커스층(20)은, 1개의 시트재로 구성되어도, 복수의 시트재로 구성되어도 무방하다. 복수의 시트재로 구성하는 경우, 카커스층(20)은 계부(繼部)(스플라이스(splice)부)를 가지게 된다.

카커스층(20)의 코드 코팅 고무로서는, 천연 고무(NR), 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 부타디엔 고무(BR), 이소프렌 고무(IR)로부터 선택된 1종류 또는 복수 종류의 고무가 바람직하게 이용된다. 또한, 이러한 고무를 질소, 산소, 불소, 염소, 규소, 인, 또는 유황 등의 원소를 포함하는 관능기, 예를 들어, 아민, 아미드, 하이드록실, 에스테르, 케톤, 실록시, 혹은 알킬 실릴 등에 의하여 말단 변성된 것, 또는 에폭시에 의하여 말단 변성된 것을 이용할 수 있다.

이러한 고무에 배합하는 카본 블랙으로서는, 예를 들어, 요오드 흡착량이 20 ~ 100(g/kg), 바람직하게는 20 ~ 50(g/kg)이고, DBP 흡수량이 50 ~ 135(cm³/100g), 바람직하게는 50 ~ 100(cm³/100g)이고, 또한 CTAB 흡착 비표면적이 30 ~ 90(m²/g), 바람직하게는 30 ~ 45(m²/g)인 것이 이용된다.

또한, 사용하는 유황의 양은, 예를 들어, 고무 100질량부에 대하여 1.5 ~ 4.0질량부이고, 바람직하게는 2.0 ~ 3.0질량부이다.

덧붙여, 카커스층(20)에 관해서는, 후에 한층 더 상세하게 설명한다.

벨트층(22)은, 타이어 둘레 방향으로 붙여지고, 카커스층(20)을 보강하기 위한 보강층이다. 이 벨트층(22)은, 트레드부(12)에 대응하는 부분에 설치되고, 내측 벨트층(22a) 및 외측 벨트층(22b)을 가진다.

본 실시 형태에 있어서는, 내측 벨트층(22a) 및 외측 벨트층(22b)은, 타이어 둘레 방향에 대하여 경사하는 복수 개의 보강 코드를 포함하고, 그 보강 코드가 층 사이에서 서로 교차하도록 배치되어 있다. 내측 벨트층(22a) 및 외측 벨트층(22b)은, 보강 코드가, 예를 들어, 스틸 코드이고, 상술의 코드 코팅 고무 등으로 피복되어 구성되어 있다.

내측 벨트층(22a) 및 외측 벨트층(22b)은, 보강 코드의 타이어 둘레 방향에 대한 코드 각도가, 예를 들어, 24° ~ 35°이고, 바람직하게는 27° ~ 33°이다. 이것에 의하여, 고속 내구성을 향상시킬 수 있다.

벨트층(22)의 내측 벨트층(22a) 및 외측 벨트층(22b)은, 모두 보강 코드가 스틸 코드인 것에 한정되는 것이 아니며, 어느 일방(一方)에만 스틸 벨트를 적용하여도 무방하고, 적어도 일방을, 폴리에스테르, 나일론, 방향족 폴리아미드 등으로 이루어지는 유기 섬유 코드 등으로 이루어지는 종래 공지의 보강 코드로 하여도 무방하다.

타이어(10)에는, 벨트층(22)의 최상층인 외측 벨트층(22b) 상에, 벨트층(22)의 보강을 행하는 벨트 보조 보강층(24)이 타이어 둘레 방향으로 배치되어 있다.

이 벨트 보조 보강층(24)은, 보강 코드로서, 예를 들어, 유기 섬유 코드가, 타이어 둘레 방향으로 나선상(螺旋狀)으로 배치되어 있고, 이러한 유기 섬유 코드가 상술의 코드 코팅 고무 등으로 피복되어 구성되어 있다.

벨트 보조 보강층(24)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 예를 들어, 벨트층(22)의 단부 β만을 덮도록 설치되어 있다. 도시예의 벨트 보조 보강층(24)은, 이른바 에지 커버로 불리는 것이다.

덧붙여, 벨트 보조 보강층(24)은, 도 1에 도시하는 것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 벨트층(22)을 타이어 폭 방향으로 단(端)부터 단까지 덮는 구성, 이른바 풀 커버로 불리는 것이어도 무방하다. 나아가서는, 벨트 보조 보강층(24)은, 풀 커버를 복수 적층한 구성이어도 무방하고, 에지 숄더와 풀 커버를 조합한 구성이어도 무방하다.

벨트 보조 보강층(24)에 있어서, 유기 섬유 코드로서, 예를 들어, 나일론 66(폴리헥사메틸렌 아디프아미드) 섬유, 아라미드 섬유, 아라미드 섬유와 나일론 66 섬유로 이루어지는 복합 섬유(아라미드/나일론 66 하이브리드 코드), PEN 섬유, POK(지방족 폴리케톤) 섬유, 내열 PET 섬유, 및 레이온 섬유 등이 이용된다.

비드부(18)에는, 카커스층(20)을 되접어 꺾어, 타이어(10)를 휠에 고정하기 위하여 기능하는 비드 코어(28)와, 비드 코어(28)에 접하도록 비드 필러(30)가 설치되어 있다. 그 때문에, 비드 코어(28) 및 비드 필러(30)는, 카커스층(20)의 본체부(20a)와 되접어 꺾음부(20b)와의 사이에 끼워 넣어져 있다.

또한, 비드부(18)에는, 타이어 둘레 방향에 대하여 경사하는 보강 코드를 포함하는 사이드 보강층(26)이 매설되어 있다.

본 실시 형태에 있어서는, 사이드 보강층(26)은, 비드부(18)에서는, 카커스층(20)의 본체부(20a)와 비드 필러(30)와의 사이에, 사이드 월부(16)에서는, 카커스층(20)의 본체부(20a)와 되접어 꺾음부(20b)와의 사이에 배치되고, 비드 코어(28)로부터 되접어 꺾음부(20b)의 단부 A보다도 타이어 경방향을 따라, 숄더부(14) 측의 단부 B까지 연재하고 있다.

덧붙여, 사이드 보강층(26)의 타단부 C는, 카커스층(20)의 본체부(20a)와 비드 필러(30)와의 사이의, 비드 코어(28) 근방에 존재한다. 덧붙여, 사이드 보강층(26)은, 비드부(18)에서는, 카커스층(20)의 되접어 꺾음부(20b)와 비드 코어(28) 및/또는 비드 필러(30)와의 사이에, 사이드 월부(16)에서는, 본체부(20a)와 되접어 꺾음부(20b)와의 사이에 배치되어 있어도 무방하고, 비드부(18)에서는, 되접어 꺾음부(20b)의 타이어 폭 방향 외측에, 사이드 월부(16)에서는, 본체부(20a)의 외측에 배치되어 있어도 무방하다. 나아가, 이것들을 조합하여 배치하여도 무방하다.

사이드 보강층(26)은, 스틸 코드로 이루어지는 보강 코드를 일정 간격으로 타이어 둘레 방향에 대하여 경사한 방향을 향하여 배열하고, 상술의 코드 코팅 고무 등으로 피복되어 구성되어 있다. 이 사이드 보강층(26)의 보강 코드는, 스틸 코드 이외에도, 예를 들어, 폴리에스테르, 나일론 혹은 방향족 폴리아미드 등으로 이루어지는 유기 섬유 코드 등이 이용된다.

사이드 보강층(26)은, 타이어(10)의 사이드(측면), 즉, 비드부(18) 및/또는 사이드 월부(16)의 보강을 행할 수 있으면, 비드부(18) 및/또는 사이드 월부(16)의 전부(全部) 또는 일부(一部)에만 설치되는 것이어도 무방하고, 단부의 위치도, 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 사이드 보강층(26)의 단부를 숄더부(14)의 벨트층(22)과 접하는 영역까지 연재시켜, 비드부(18) 및 사이드 월부(16)의 전부에 대하여 설치되어도 무방하고, 비드부(18)만, 또는 사이드 월부(16)만에 대하여 설치되어도 무방하며, 예를 들어, 비드부(18)와 사이드 월부(16)로 분할하는 등, 복수로 분할하여 설치되어 있어도 무방하다.

나아가, 사이드 보강층(26)을 설치하는 영역을 보강 코드의 종류에 따라 바꾸어도 무방하다. 예를 들어, 사이드 보강층(26)의 보강 코드로서, 종래 공지의 스틸 코드를 이용하는 경우에는, 비드 필러(30)와 카커스층(20)의 되접어 꺾음부(20b)와의 사이에 사이드 보강층(26)을 배치하는 것이 바람직하고, 유기 섬유 코드를 이용하는 경우에는, 비드 코어(28) 및 비드 필러(30)를 감싸도록 사이드 보강층(26)을 배치하는 것이 바람직하다.

타이어(10)는, 이 외에 고무재로서, 트레드부(12)를 구성하는 트레드 고무층(32)과, 사이드 월부(16)를 구성하는 사이드 월 고무층(34), 림 쿠션 고무층(36), 및 타이어 내주면에 설치되는 이너라이너 고무층(38)을 가진다.

다음으로, 카커스층(20)에 관하여 상세하게 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시 형태의 공기입 타이어의 카커스층의 구성의 일례를 도시하는 모식적 단면도이다.

카커스층(20)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 보강 코드로서, 복수 개의 유기 섬유 코드(40)가 배열 방향 x로 배열되어 있다. 유기 섬유 코드(40)는, PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트)로 형성되어 있다. 도시는 하지 않지만, 유기 섬유 코드(40)는 위사(緯絲)로 발 형상으로 짜여져 있다. 복수 개의 유기 섬유 코드(40)가 위사로 짜여진 상태로 고무층(42)에 피복되어 있다. 고무층(42)은 상술의 코드 코팅 고무로 구성된다. 유기 섬유 코드(40)의 구성은, 특별히 한정되는 것이 아니고, 예를 들어, 1개(단사)여도 복수 개를 꼰 것이어도 무방하다.

다음으로, 유기 섬유 코드(40)에 관하여 상세하게 설명한다. 유기 섬유 코드(40)는, 고탄성, 또한 파괴 에너지가 높은 PET로 형성되어 있고, 이하에 나타내는 특성값을 가진다.

유기 섬유 코드(40)는, 중간 신도(2.0cN/dtex)가 3.0% ~ 4.0%이다. 중간 신도(2.0cN/dtex)가 3.0% ~ 4.0%이면, 카커스층(20)에 관하여 높은 강성을 확보할 수 있고, 또한 조종 안정성을 개선할 수 있다.

중간 신도(2.0cN/dtex)가 4.0%를 넘으면, 타이어의 강성이 저하하고, 조종 안정성이 악화된다. 한편, 중간 신도(2.0cN/dtex)가 3.0% 미만에서는, 유기 섬유 코드(40)의 제조가 곤란하다.

중간 신도(2.0cN/dtex)는, 이하와 같이 하여 측정할 수 있다.

우선, 10cm 길이의 시험 길이(척 사이 거리)에서의 인장 시험에 제공할 수 있는 길이의 유기 섬유 코드의 시료 코드편을 준비한다. 시료 코드편에 관해서는, 시험 길이(척 사이 거리)에 대응한 위치 2개소를 착색하여, 시험 전의 원 길이 및 시험 후의 길이를 알 수 있도록 한다.

시료 코드편을, 척 사이 거리 10cm로 착색 위치를 맞추어 인장 시험기에 취부하고, 시료 코드의 섬도(dtex)에 따라 정하여지는 2.0cN/dtex 상당의 인장력을 속도 300±20mm/분으로 가하여 인장 시험을 행한다. 인장 시험은, 온도 20℃±2℃, 상대 습도 65±2%의 일정 분위기 내에서 행한다. 인장력을 해제한 후, 시료 코드편을 떼고, 착색 위치 사이의 거리를 구한다. 그 측정값과 이하의 계산식을 이용하여 중간 신도(%)를 구한다. 중간 신도(%)는, 이하의 계산식으로부터 소수점 1자리수까지 구한다.

신도(%) = (인장 시험 후의 코드 길이 / 원래의 코드 길이)×100

n수는 5로 하여 시험을 행하여, 그 평균값을 구하고, 한층 더 그 값을 사사오입 하여, 소수점 1자리수까지의 값으로 하여 그 시료의 신도(%)로 한다.

유기 섬유 코드(40)는, 치수 안정성 지수가 5.0% ~ 6.5%이다. 치수 안정성 지수는 150℃에 있어서의 건열 수축률(%)과 중간 신도(2.0cN/dtex)(%)의 합으로 나타내진다. 유기 섬유 코드(40)에 관하여, 치수 안정성 지수를 5.0% ~ 6.5%로 하는 것으로, 조종 안정성을 확보하고, 또한 안정된 타이어 제조가 가능하다.

치수 안정성 지수가 6.5%를 넘으면 타이어 폭 치수가 커진다. 한편, 치수 안정성 지수가 5.0% 미만에서는, 유기 섬유 코드(40)의 제조가 곤란하다.

치수 안정성 지수의 중간 신도(2.0cN/dtex)(%)를 구하는 방법은 상술한 대로이기 때문에, 상세한 설명은 생략한다. 건열 수축률(%)은, 이하와 같이 하여 측정할 수 있다.

일정 길이(L0)의 유기 섬유 코드를 오븐 중에 150℃, 30분 무하중의 상태로 방치하고, 그 후, 유기 섬유 코드의 길이를 측정하여, 측정한 유기 섬유 코드의 길이(L)로부터, 이하의 식을 이용하여 건열 수축률(%)을 구한다.

(건열 수축률) = (L₀ - L)/L₀×100(%)

유기 섬유 코드(40)는, 도 3에 도시하는, 강도(cN/dtex)와 신장(%)으로 나타내지는 강신도 곡선에 있어서 절단 시의 강도 S_r(cN/dtex)의 70%의 강도 S₇₀(cN/dtex)에 있어서의 신장률 ε₇₀(%)과 절단 시의 신장률 ε_r(%)의 차이 δ가 11% ~ 16%이다. 유기 섬유 코드(40)에 관하여 인장 시험을 행하여, 강신도 곡선을 얻는다. 얻어진 강신도 곡선으로부터 상술의 차이 δ를 구할 수 있다.

상술의 차이 δ를 11% ~ 16%로 하는 것으로, 높은 터프니스를 확보하여, 타이어 사이드부의 내외상성을 개선하는 것이 가능하다. 상술의 차이 δ가 11% 미만의 경우, 충분한 터프니스를 얻을 수 없고, 타이어 사이드부의 내외상성의 개선 효과를 얻을 수 없다. 한편, 차이 δ가 16%를 넘는 유기 섬유 코드(40)의 제조가 곤란하다.

상술의 강신도 곡선은, 이하에 설명하는 인장 시험에 의하여 얻어지는 것이다. 이하, 인장 시험에 관하여 설명한다.

인장 시험에서는, 우선, 10cm 길이의 시험 길이(척 사이 거리)에서의 인장 시험에 제공할 수 있는 길이의 유기 섬유 코드(40)의 시료 코드편을 준비한다. 시료 코드편에 관해서는, 시험 길이(척 사이 거리)에 대응한 위치 2개소를 착색하여, 시험 전의 원 길이 및 시험 후의 길이를 알 수 있도록 한다. 시료 코드편을, 척 사이 거리 10cm로 착색 위치를 맞추어 인장 시험기에 취부하고, 온도 20℃±2℃, 상대 습도 65±2%의 일정 분위기 내에서, 속도 300±20mm/분의 조건으로 인장 시험을 행한다. 시료 코드편에서는, 상술과 같이 시험 전의 원 길이 및 시험 후의 길이를 알 수 있도록 하고 있기 때문에, 시료 코드편의 신장을 구할 수도 있다.

덧붙여, 상술의 중간 신도(2.0cN/dtex), 치수 안정성 지수 및 차이 δ의 물성값을 만족하는 유기 섬유 코드(40)는, PET 섬유의 방사(紡絲) 속도를 빠르게 하는 등, 방사 속도를 바꾸는 것에 의하여 제조할 수 있다.

유기 섬유 코드(40)는 총 섬도가, 예를 들어, 2000 ~ 4500dtex이다.

유기 섬유 코드(40)는, 꼬임 계수 K가 1700 ~ 2100인 것이 바람직하다. 꼬임 계수 K를 1700 ~ 2200으로 하는 것으로, 높은 강성으로 할 수 있고, 또한 조종 안정성을 확보할 수 있다.

본 발명에 있어서 꼬임 계수 K는 하기 식으로 나타내지는 것이다. 하기 식에 있어서 N은 꼬임수(회/10cm), D는 총 섬도(dtex)이다.

K = N×D^1/2

카커스층(20)의 고무층(42)은, 저장 탄성률이 7.0MPa ~ 9.0MPa인 것이 바람직하다. 상술의 강성이 높은 유기 섬유 코드(40)에 저장 탄성률이 7.0MPa ~ 9.0Mpa의 고무층(42)을 조합하는 것으로, 카커스층(20)으로서, 보다 높은 강성이 얻어져, 조종 안정성을 한층 더 개선할 수 있다.

덧붙여, 고무층(42)의 저장 탄성률이 7.0Mpa 미만에서는, 카커스층(20)으로서 높은 강성이 얻어지기 어려워, 개선 효과가 작다. 한편, 고무층(42)의 저장 탄성률이 9.0Mpa를 넘는 경우, 카커스층(20)의 강성이 너무 높아져, 타이어의 내구성이 저하할 우려가 있다.

도 1에 도시하는 타이어(10)에 있어서, 타이어 사이드(39)의 최대 폭 위치(39a)에 있어서의 사이드 트레드의 고무 두께 ts가 1.0mm ~ 2.5mm인 것이 바람직하다.

상술의 타이어 사이드(39)의 최대 폭 위치(39a, 도 1 참조)란, 타이어 폭 방향에 있어서의 최대 길이를 나타내는 위치이다. 도 1에서는, 타이어 폭 방향에 있어서의 최대 폭은 부호 Wm으로 나타내진다. 타이어의 최대 폭 위치(39a)를 중심으로 하여 타이어 경방향으로 타이어 단면 높이 SH의 ±30(%)의 범위 내에 있는 영역을 사이드 트레드라고 한다.

상술의 사이드 트레드의 고무 두께 ts란, 최대 폭 위치(39a)와 타이어 폭 방향에 있어서의 카커스층(20)의 표면(20c)까지의 거리이다.

상술의 고무 두께 ts가 2.5mm를 넘으면 타이어 질량 저감의 이점이 저하한다. 한편, 상술의 고무 두께 ts가 1mm 미만의 경우, 타이어 측면의 스침에 의한 마모로, 카커스층(20)이 노출할 가능성이 생긴다.

카커스층(20)의 보강 코드에 유기 섬유 코드(40)를 이용한 예에 관하여 설명하였지만, 유기 섬유 코드(40)는, 카커스층(20)의 보강 코드로 한정되는 것은 아니고, 타이어의 골격을 구성하는 타이어 골격부의 보강 코드에 이용할 수 있다. 타이어 골격부에는, 카커스층(20), 벨트층(22)(내측 벨트층(22a) 및 외측 벨트층(22b)), 및 벨트 보조 보강층(24)이 포함된다. 카커스층(20) 이외에 벨트 보조 보강층(24)의 보강 코드에 상술의 유기 섬유 코드(40)를 이용할 수 있다.

이 경우도, 유기 섬유 코드(40)를 덮는 고무층은 상술과 같이 저장 탄성률이 7.0MPa ~ 9.0MPa인 것이 바람직하다.

본 실시 형태의 타이어(10)에 있어서는, 본 실시 형태의 유기 섬유 코드(40)를 가지는 카커스층(20)을 이용하는 것에 의하여, 조종 안정성을 유지하면서, 타이어 사이드부의 내외상성을 확보할 수 있다.

또한, 상술의 PET의 유기 섬유 코드(40)를 가지는 카커스층(20)을 이용하는 것에 의하여, 보강 코드에 레이온을 이용한 경우에 비하여 타이어 사이드부를 얇게 하여도, 내외상성을 확보할 수 있기 때문에, 타이어 사이드부의 두께를 저감할 수 있고, 나아가서는 타이어를 경량화할 수 있다. 게다가, PET에서는 제조에 이황화탄소를 이용하는 일이 없기 때문에, 레이온에 비하여 제조 프로세스에 있어서의 환경 부하도 저감할 수 있다.

이와 같이, 본 실시 형태의 타이어(10)에서는, 조종 안정성을 유지하면서, 타이어 사이드부의 내외상성을 확보할 수 있고, 나아가서는 타이어를 경량화하면서, 환경 부하도 저감할 수 있다.

본 발명은, 기본적으로 이상과 같이 구성되는 것이다. 이상, 본 발명의 공기입 타이어에 관하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되지 않고, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 여러 가지의 개량 또는 변경을 하여도 무방한 것은 물론이다.

실시예

이하, 본 발명의 공기입 타이어의 실시예에 관하여, 구체적으로 설명한다.

본 실시예에 있어서는, 하기 표 1, 2에 나타내는 구성의 카커스층을 가지는 실시예 1 ~ 실시예 4 및 비교예 1 ~ 비교예 4 및 기준예의 공기입 타이어(이하, 단지 타이어라고 한다)를 제작하고, 각 타이어에 관하여, 타이어 질량을 측정하여, 조종 안정성, 타이어의 내외상성(타이어 사이드부의 내외상성) 및 타이어의 내구 성능을 평가하였다. 타이어 질량, 조종 안정성, 타이어의 내외상성 및 타이어의 내구 성능의 결과를 하기 표 1, 2에 나타낸다. 덧붙여, 각 타이어의 타이어 사이즈는 205/55 R16이다.

실시예 1 ~ 실시예 4 및 비교예 1 ~ 비교예 4 및 기준예의 카커스층에서는, 유기 섬유 코드의 배치는 모두 같게 하고, 위사에 20번수의 면사를 이용하였다.

유기 섬유 코드가 PET의 경우, 중간 신도, 치수 안정성 지수 및 절단 시의 강도의 70%의 강도에 있어서의 신장률과 절단 시의 신장률의 차이의 특성값에 관해서는, PET 섬유의 방사 속도를 빠르게 하는 등 하여 조정하였다.

하기 표 1, 2의 「코드 재질」의 란에는, 카커스층의 유기 섬유 코드의 소재를 나타낸다.

하기 표 1, 2의 「코드 구조」의 란에 있어서, 「1670dtex/2」는, 섬도가 1670dtex의 실을 2개 꼰 것인 것을 나타낸다. 「1840dtex/2」는, 섬도가 1840dtex의 실을 2개 꼰 것인 것을 나타낸다.

타이어의 질량은, 실시예 1 ~ 실시예 4 및 비교예 1 ~ 비교예 4 및 기준예의 타이어를 저울로 측정하였다. 타이어의 질량은 기준예의 타이어의 질량을 100으로 하여 지수 표시하였다.

덧붙여, 하기 표 1, 2에 나타내는 「타이어 질량 지수」의 란의 수치는, 수치가 작은 쪽이 가벼운 것을 나타낸다.

조종 안정성은, 이하와 같이 하여 측정하여, 평가하였다.

실시예 1 ~ 실시예 4 및 비교예 1 ~ 비교예 4 및 기준예의 각 타이어를 이용하여, 평탄한 주회로를 가지는 테스트 코스를 60 ~ 100km/h로 실차 주행시켜, 레인 체인지 시 및 코너링 시의 조타성과 직진 시의 안정성에 관하여, 전문 패널 3명에 의한 감응 평가를 행하였다. 평가 결과는, 기준예를 100으로 하는 지수로 나타내었다.

덧붙여, 하기 표 1, 2에 나타내는 「조종 안정성」의 란의 수치는, 수치가 클수록, 조종 안정성이 뛰어난 것을 의미한다.

타이어의 내외상성은, 이하와 같이 하여 측정하여, 평가하였다.

실시예 1 ~ 실시예 4 및 비교예 1 ~ 비교예 4 및 기준예의 각 타이어를 표준 림에 조립하여 차량에 장착하고, 공기압 200kPa로 하여, 속도 10km/h에서 높이 15cm의 연석(緣石)에 30°의 각도로 올라 타게 하고, 이것을 5회 반복하였다. 그리고, 실시예 1 ~ 실시예 4 및 비교예 1 ~ 비교예 4 및 기준예의 각 타이어에 관하여, 사이드 월부에서 손상을 받은 카커스층의 유기 섬유 코드의 개수를 세었다. 손상을 받은 카커스층의 유기 섬유 코드의 개수를, 기준예를 100으로 하는 지수로 나타내었다.

덧붙여, 하기 표 1, 2에 나타내는 「내외상성」의 란의 수치는, 수치가 클수록, 타이어의 내외상성이 뛰어난 것을 의미한다.

타이어의 내구 성능은, 이하와 같이 하여 측정하여, 평가하였다.

타이어의 내구 성능에는, JIS D4230 내구 성능 시험에 준거하여, 드럼 표면이 평활한 철제이고 또한 직경 1707mm인 드럼 시험기를 이용하였다.

실시예 1 ~ 실시예 4 및 비교예 1 ~ 비교예 4 및 기준예의 각 타이어를, 림 사이즈가 18×8J의 림에 조립하고, 시험 내압 230kPa로 인플레이트(inflate) 시켰다. 그 후, 각 타이어에 관하여, 주변 온도를 38±3℃로 제어하고, 주행 속도를 81km/h, 부하 하중을 JATMA 규정의 최대 하중 85%에서 4시간마다 15%씩 하중을 증가시키면서 타이어가 파괴될 때까지 주행하였다(최종 하중은 280%로서 고장까지 주행). 주행 후의 타이어 사이드부의 카커스 세퍼레이션 길이를, 기준예를 100으로 하는 지수값으로 평가하였다. 덧붙여, 하기 표 1, 2에 나타내는 「내구 성능」의 란의 수치는, 수치가 클수록, 내(耐)카커스 세퍼레이션성이 뛰어나고, 타이어의 내구 성능이 뛰어난 것을 나타낸다.

상기 표 1에 나타내는 실시예 1은, 중간 신도, 치수 안정성 지수 및 절단 시의 강도의 70%의 강도에 있어서의 신장률과 절단 시의 신장률의 차이의 특성값을, PET 섬유의 방사 속도를 빠르게 하는 등 하여 조정하였다. 이것에 의하여, 치수 안정성이 개선되고, 고강성으로 하는 것으로 조종 안정성이 확보되었다. 또한, 절단 시의 강도의 70%의 강도에 있어서의 신장률과 절단 시의 신장률의 차이를 비교예 1 ~ 4보다도 크게 하는 것으로, 타이어의 내외상성을 개선할 수 있었다. 실시예 1에서는, 보강 코드에 PET를 이용하여도 보강 코드에 레이온을 이용한 기준예와 동등 이상의 특성값을 얻을 수 있었다. 또한, 타이어 사이드 게이지(타이어 사이드부의 두께)를 기준예보다도 얇게 하여도 타이어의 내외상성이 확보되었기 때문에, 타이어 사이드 게이지를 얇게 할 수 있었다. 이것에 의하여, 타이어를 경량화할 수 있었다.

실시예 2는, 실시예 1의 유기 섬유 코드와 같은 특성값으로, 고무층의 저장 탄성률을 한층 더 높게 한 것이다. 이것에 의하여, 카커스층의 강성이 한층 더 높아져, 조종 안정성이 한층 더 향상하였다. 또한, 타이어 사이드 게이지를 기준예보다도 얇게 하여도 타이어의 내외상성을 확보할 수 있었기 때문에, 타이어 사이드 게이지를 얇게 할 수 있었다. 이것에 의하여, 타이어를 경량화할 수 있었다.

실시예 3은, 실시예 1의 유기 섬유 코드와 같은 특성값으로, 고무층의 저장 탄성률을 한층 더 높게 한 것이며, 실시예 2보다도 고무층의 저장 탄성률이 높다. 실시예 3에서는, 카커스층의 강성이 한층 더 높아져, 조종 안정성은 향상하지만, 고무층의 저장 탄성률이 너무 높다. 이 때문에, 카커스층의 강성이 너무 높아져, 압축 피로에 의하여, 타이어의 내구성은 기준예보다도 높지만 실시예 2보다도 낮았다. 또한, 타이어 사이드 게이지를 기준예보다도 얇게 하여도 타이어의 내외상성을 확보할 수 있었기 때문에, 타이어 사이드 게이지를 얇게 할 수 있었다. 이것에 의하여, 타이어를 경량화할 수 있었다.

실시예 4는, 실시예 1의 유기 섬유 코드와 같은 소재로, 섬도가 1840dtex의 것을 2개 이용하여, 총 섬도를 높게 한 것이다. 실시예 4는 총 섬도가 높고, 조종 안정성이 향상하였다. 타이어의 내구성은 기준예와 동일한 정도였다. 또한, 타이어 사이드 게이지를 기준예보다도 얇게 하여도 타이어의 내외상성을 확보할 수 있었기 때문에, 타이어 사이드 게이지를 얇게 할 수 있었다.

이것에 의하여, 타이어를 경량화할 수 있었다.

비교예 1에서는, 보강 코드에 레이온을 이용하고 있고, 타이어 사이드 게이지는 실시예 1과 같은 두께이다. 이 때문에, 보강 코드의 노출도가 높아져, 타이어의 내외상성이 악화되었다.

비교예 2, 3, 4에서는, 보강 코드에 PET를 이용하고 있지만, 중간 신도가 높고, 치수 안정성 지수도 높다. 이것에 의하여, 조종 안정성이 악화되었다. 또한, 절단 시의 강도의 70%의 강도에 있어서의 신장률과 절단 시의 신장률의 차이도 작아 타이어의 내외상성이 악화되었다.

비교예 4는, 저장 탄성률이 비교예 2, 3보다도 크고, 카커스층으로서 보다 높은 강성을 얻을 수 있어, 비교예 2, 3보다도 조종 안정성이 높았다.

10: 공기입 타이어(타이어)
12: 트레드부
14: 숄더부
16: 사이드 월부
18: 비드부
20: 카커스층
22: 벨트층
22a: 내측 벨트층
22b: 외측 벨트층
24: 벨트 보조 보강층
26: 사이드 보강층
28: 비드 코어
30: 비드 필러
32: 트레드 고무층
34: 사이드 월 고무층
36: 림 쿠션 고무층
38: 이너라이너 고무층
40: 유기 섬유 코드
42: 고무층

Claims

복수 개가 배열된 보강 코드가 고무층으로 피복된 타이어 골격부를 가지는 공기입 타이어에 있어서,
상기 보강 코드는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 형성된 유기 섬유 코드이고,
상기 유기 섬유 코드는, 중간 신도(伸度)(2.0cN/dtex)가 3.0% ~ 4.0%이고,
150℃에 있어서의 건열 수축률(%)과 중간 신도(2.0cN/dtex)(%)의 합으로 나타내지는 치수 안정성 지수가 5.0% ~ 6.5%이고,
또한 강신도 곡선에 있어서 절단 시의 강도의 70%의 강도에 있어서의 신장률과 절단 시의 신장률의 차이가 11% ~ 16%인 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
제1항에 있어서,
상기 유기 섬유 코드는, 꼬임 계수가 1700 ~ 2100인 공기입 타이어.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 고무층은, 저장 탄성률이 7.0MPa ~ 9.0MPa인 공기입 타이어.
제1항 또는 제2항에 있어서,
타이어 사이드의 최대 폭 위치에 있어서의 사이드 트레드의 고무 두께가 1.0mm ~ 2.5mm인 공기입 타이어.