TW202043564A - 自行車輪胎用強化構件及自行車輪胎 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種自行車輪胎用的強化構件及自行車輪胎。自行車輪胎(100)至少具備被配置於自行車輪胎(100)的接地面的胎面部(12)、及被配置於胎面部(12)的內側的胎體部(16),在選自前述胎面部(12)與前述胎體部(16)之間、前述胎體部(16)的內部、及前述胎面部(12)的內部的至少一處配置了強化構件(14)。前述強化構件(14)係一種含有由液晶聚酯纖維線所構成的織物,且前述纖維線是由3根以上的單纖維所構成,前述單纖維的平均纖維徑為25μm以上,前述纖維線中的單纖維根數(根)與前述平均纖維徑(μm)之積為1700以下的強化構件。
Description
本發明係關於一種使自行車輪胎的耐破壞性提升之強化構件、及耐破壞性優異之自行車輪胎。
自行車輪胎係在內部具備形成輪胎骨架的胎體部,在地面與輪胎的接地面側具備胎面部。又,為了保護輪胎不受存在於地面的石頭或玻璃、金屬片等影響,在自行車輪胎設置了強化構件。另一方面,若存在強化構件,則會有無法實現自行車輪胎所要求的輕量性這樣的課題,因此例如專利文獻1(歐洲專利第1682362號說明書)揭示了一種自行車輪胎,其係含有:由含有超過30根熱塑性液晶聚酯單絲的多絲所構成的強化構件、胎面部、及胎體部。
該文獻中記載了藉由以含有超過30根熱塑性液晶聚酯單絲的多絲來構成強化構件,在輪胎的輕量化的同時,使防割性提升。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1:歐洲專利第1682362號說明書
[發明欲解決之課題]
然而,在專利文獻1中只是確認了將刀刃狀觸針(Stichel)按壓在輪胎所致之防割性。另一方面,輪胎的爆胎存在著許多原因。例如,若自行車騎在路面的凹凸或不平坦上,則自行車輪胎會有發生所謂輪圈擠壓爆胎的爆胎或輪胎本身破壞的情形,但這種爆胎/破壞是因為自行車輪胎不具有足夠的耐破壞性而發生。因此要求一種即使行走在存在石頭或突起物等的凹凸的爛路時也不易發生故障的輪胎,亦即耐破壞性高的輪胎。
所以,本發明的目的在於提供一種使自行車輪胎的耐破壞性提升之強化構件、及耐破壞性優異之自行車輪胎。
[用以解決課題之手段]
本發明的發明人等為了達成上述目的而鑽研檢討的結果,發現使用含有液晶聚酯纖維線的織物作為自行車輪胎的強化構件,並使構成前述液晶聚酯纖維線的單纖維的平均纖維徑成為特定值,不僅如此,在該纖維徑與纖維線中的單纖維根數具有特定關係的情況,由液晶聚酯纖維線所構成的織物出乎預料地可提升自行車輪胎的耐破壞性,而完成了本發明。
亦即本發明可由以下的態樣所構成。
[態樣1]
一種強化構件,其係含有由液晶聚酯纖維線所構成的織物之自行車輪胎用的強化構件,前述纖維線是由3根以上(較佳為5根以上,更佳為7根以上,例如60根以下,較佳為40根以下,更佳為29根以下)的單纖維所構成,前述單纖維的平均纖維徑為25μm以上(較佳為28μm以上,更佳為35μm以上,再更佳為40μm以上,特佳為42μm以上,例如500μm以下,較佳為300μm以下,更佳為100μm以下,再更佳為60μm以下),前述纖維線中的單纖維根數(根)與前述平均纖維徑(μm)之積為1700以下(較佳為250~1700左右,更佳為300~1500左右)。
[態樣2]
如態樣1所記載之強化構件,其中在前述織物的上下方存在加熱壓接而硫化的硫化橡膠之厚度2mm的供試體的貫通測試所致之最大荷重為850N以上(較佳為870N以上,再更佳為900N以上,例如3000N以下)。
[態樣3]
如態樣1或2所記載之強化構件,其中前述織物為平織物或簾織物。
[態樣4]
如態樣1至3中任一態樣所記載之強化構件,其具備由前述液晶聚酯纖維線所構成的扁平的經線及/或緯線。
[態樣5]
如態樣4所記載之強化構件,其中前述經線及/或緯線的線寬為0.1~3.0mm(較佳為0.15~2.0mm)。
[態樣6]
如態樣1至5中任一態樣所記載之強化構件,其中前述液晶聚酯纖維線係互相交叉的織物。
[態樣7]
如態樣1至6中任一態樣所記載之強化構件,其中前述液晶聚酯纖維線的撚數為1~30次/10cm(較佳為2~20次/10cm,更佳為3~18次/10cm)。
[態樣8]
如態樣1至7中任一態樣所記載之強化構件,其中前述單纖維的根數為29根以下。
[態樣9]
如態樣1至8中任一態樣所記載之強化構件,其中前述單纖維的平均纖維徑為40μm以上。
[態樣10]
如態樣1至9中任一態樣所記載之強化構件,其進一步具備由單纖維的平均纖維徑為45μm以下的複數單纖維所構成的聚乙烯醇系纖維線之織物。
[態樣11]
一種自行車輪胎,其係至少具備被配置於自行車輪胎的接地面的胎面部、及被配置於胎面的內側的胎體部之自行車輪胎,在選自前述胎面部與前述胎體部之間、前述胎體部內部、及前述胎面部內部的至少一處配置了如態樣1至10中任一態樣所記載之強化構件。
此外,申請專利範圍及/或說明書及/或圖式所揭示的至少兩個構成要素的任何組合也被包括在本發明中。特別是,申請專利範圍所記載的請求項之兩個以上的任何組合也被包括在本發明中。
[發明之效果]
根據本發明的強化構件,藉由使用具有特定單纖維平均纖維徑,同時前述平均纖維徑與單纖維根數具有特定關係的液晶聚酯纖維線來形成織物,可使自行車輪胎的耐破壞性提升,其結果可良好地預防因為自行車輪胎的耐破壞性不足所發生的爆胎,尤其是輪圈擠壓爆胎。尤其,本發明的強化構件在液晶聚酯纖維線的單纖維纖維徑大的情況,能夠使自行車輪胎的耐破壞性更加提升。
[用以實施發明的形態]
[強化構件]
本發明的強化構件是至少由液晶聚酯纖維線的織物所構成的自行車輪胎用的強化構件,前述纖維線是由3根以上的單纖維所構成。此外,強化構件可由一層或複數層的織物所構成。在複數層織物的情況,可只由液晶聚酯纖維線的織物構成,亦可將液晶聚酯纖維線的織物與液晶聚酯纖維線以外的織物組合而構成。
(液晶聚酯纖維線)
液晶聚酯纖維線是由單纖維3根以上的液晶聚酯纖維所構成。液晶聚酯纖維只要是由可形成光學性異向性的熔融相的熱塑性聚合物所構成的纖維即可,但以例如熱塑性的全芳香族聚酯纖維(聚芳酯纖維)為較佳。
液晶聚酯纖維(例如,全芳香族聚酯纖維)可藉由將液晶聚酯(例如,全芳香族聚酯)熔融紡絲來獲得。就全芳香族聚酯而言,例如由來自芳香族二醇、芳香族二羧酸、芳香族羥基羧酸等的重複結構單元所形成,在不損及本發明效果的前提下,來自芳香族二醇、芳香族二羧酸、芳香族羥基羧酸的結構單元,其化學構成並未受到特別限定。又,在不阻礙本發明的效果的範圍,全芳香族聚酯亦可含有來自芳香族二胺、芳香族羥基胺或芳香族胺基羧酸的結構單元。例如,就較佳的結構單元而言,可列舉表1所示的例子。
在表1的結構單元中,m為0~2之整數,式中的Y,在1至可取代的最大數的範圍中係各自獨立,可列舉氫原子、鹵素原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等)、烷基(例如,甲基、乙基、異丙基、三級丁基等的碳數1至4之烷基等)、烷氧基(例如,甲氧基、乙氧基、異丙氧基、正丁氧基等)、芳基(例如,苯基、萘基等)、芳烷基[苄基(苯基甲基)、苯乙基(苯基乙基)等]、芳氧基(例如,苯氧基等)、芳烷氧基(例如,苄氧基等)等。
就更佳的結構單元而言,可列舉下述表2、表3及表4所示的例(1)~(18)所記載的結構單元。此外,在式中的結構單元為可表示複種構造的結構單元的情況,亦可將這些結構單元組合兩種以上,作為構成聚合物的結構單元使用。
在表2、表3及表4的結構單元中,n為1或2之整數,且各結構單元n=1、n=2可單獨或組合存在,Y1
及Y2
各自獨立,可為氫原子、鹵素原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等)、烷基(例如,甲基、乙基、異丙基、三級丁基等的碳數1至4之烷基等)、烷氧基(例如,甲氧基、乙氧基、異丙氧基、正丁氧基等)、芳基(例如,苯基、萘基等)、芳烷基[苄基(苯基甲基)、苯乙基(苯基乙基)等]、芳氧基(例如,苯氧基等)、芳烷氧基(例如,苄氧基等)等。這些之中,以氫原子、氯原子、溴原子、或甲基為較佳。
又,就Z而言,可列舉下述式所表示之取代基。
全芳香族聚酯,較佳為可為具有萘骨架作為結構單元的組合。此外,以含有來自羥基安息香酸的結構單元(A)與來自羥基萘甲酸的結構單元(B)兩者為特佳。例如,就結構單元(A)而言可列舉下述式(A),就結構單元(B)而言可列舉下述式(B),從提升熔融成形性的觀點來看,結構單元(A)與結構單元(B)的比率較佳可為9/1~1/1,更佳可為7/1~1/1,再更佳可為5/1~1/1的範圍。
又,(A)的結構單元與(B)的結構單元的合計,例如,相對於全部結構單元可為65莫耳%以上,更佳可為70莫耳%以上,再更佳可為80莫耳%以上。聚合物中,尤其(B)的結構單元為4~45莫耳%的全芳香族聚酯為較佳。
本發明所適合使用的全芳香族聚酯的熔點以250~360℃的範圍為較佳,更佳為260~320℃。此外,此處所謂的熔點,是依據JIS K 7121測試法,藉由示差掃描熱量計(DSC)進行測定所觀察到的主吸收峰溫度。具體而言,於前述DSC裝置,採取樣品10~20mg並封入鋁製盤之後,以100mL/分鐘流通作為載體氣體的氮氣,測定以20℃/分鐘升溫時的吸熱峰。依照聚合物的種類,在DSC測定中,在1st run沒有出現明確的峰的情況,以50℃/分鐘升溫至比所預測的流動溫度還高50℃的溫度,在該溫度下完全熔融3分鐘之後,以80℃/分鐘的降溫速度降溫至50℃,然後以20℃/分鐘的升溫速度測定吸熱峰即可。
此外,上述液晶聚酯(尤其是全芳香族聚酯)中,在不損及本發明效果的範圍,亦可添加聚對苯二甲酸乙二酯、改性聚對苯二甲酸乙二酯、聚烯烴、聚碳酸酯、聚醯胺、聚苯硫醚(polyphenylene sulfide)、聚醚醚酮、氟樹脂等的熱塑性聚合物。又,亦可含有氧化鈦、高嶺土、二氧化矽、氧化鋇等的無機物、碳黑、染料或顏料等的著色劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、光穩定劑等的各種添加劑。
本發明中的液晶聚酯纖維,只要具有藉由加熱可將纖維表面的一部分熔融的性質,則其纖維化的方法不受限定,但通常可使用藉由熔融紡絲所得到的纖維。熔融紡絲可藉由周知或慣用的方法來進行,例如,可在擠出機中使用於得到液晶聚酯纖維的纖維形成樹脂熔融後,以既定紡絲溫度由噴嘴吐出而獲得。
液晶聚酯纖維線是由3根以上的單纖維所構成,前述單纖維的平均纖維徑為25μm以上。但是,為了使液晶聚酯纖維線在強化構件發揮出耐破壞性,構成液晶聚酯纖維線的單纖維的平均纖維徑與單纖維根數有既定的關係,纖維線中的單纖維根數(根)與前述平均纖維徑(μm)之積為1700以下。這表示在作為強化構件發揮出耐破壞性的情況下,平均纖維徑與單纖維根數之間成立反比例的關係。
亦即,在本發明中,若單纖維的平均纖維徑為25μm以上,則可使由以這些單纖維所構成的纖維線所能夠支撐的荷重增加,但另一方面,因為是自行車輪胎用的強化構件的關係,所以在構成纖維線的情況下,平均纖維徑的大小或構成纖維線的單纖維的根數存在上限。然而,若藉由既定範圍將平均纖維徑的大小與構成纖維線的單纖維的根數進行調整,則能夠作為纖維線良好地形成織物,同時還可使作為強化構件的耐破壞性提升。
構成液晶聚酯纖維線的液晶聚酯單纖維的平均纖維徑較佳可為28μm以上,更佳可為35μm以上,再更佳可為40μm以上,特佳可為42μm以上。又,液晶聚酯單纖維的平均纖維徑的上限可依液晶聚酯單纖維的與單纖維根數的關係適當設定,但例如可為500μm以下,較佳可為300μm以下,更佳可為100μm以下,再更佳可為60μm以下左右。平均纖維徑是藉由後述實施例所記載的方法所測定之值。此外,在液晶聚酯單纖維為異形剖面的情況,其單纖維的纖維徑可為藉由剖面形狀的外接圓直徑所測定之值。
構成液晶聚酯纖維線的液晶聚酯單纖維的根數,可因應液晶聚酯單纖維的平均纖維徑適當設定,但較佳可為5根以上,更佳可為7根以上。又,前述單纖維根數的上限,可藉由與液晶聚酯單纖維的平均纖維徑的關係適當設定,但例如可為60根以下,較佳可為40根以下,更佳可為29根以下。
又,纖維線中的單纖維根數(根)與前述平均纖維徑(μm)之積,可因應平均纖維徑與單纖維根數的值適當設定,但較佳可為250~1700左右,更佳可為300~1500左右。
纖維線只要可作為織線來使用則不受特別限制,可為單絲線、紡線、複合線等的任一者,但以單絲線為較佳。
纖維線可為無撚線亦可為撚線。在撚線的情況,撚數例如可為1~30次/10cm,較佳可為2~20次/10cm,更佳可為3~18次/10cm。又,經線與緯線的加撚方向,經線與緯線可相同亦可不同,但以相同為較佳。此處,撚數(次/10cm)表示纖維線10cm之間的加撚的次數,是藉由後述實施例所記載的方法所測定之值。
例如,液晶聚酯纖維線之纖維強度例如可為15cN/dtex以上,較佳可為18cN/dtex以上,再更佳可為20cN/dtex以上。纖維強度的上限並未受到特別限定,但纖維強度例如可為50cN/dtex以下,或40cN/dtex以下。此外,纖維強度是藉由後述實施例所記載的方法所測定之值。
液晶聚酯纖維線亦可因應必要進行後加工。就後加工而言,以膨鬆加工為較佳,例如,就膨鬆加工而言,可列舉加撚-熱固定-退撚加工、假撚加工、壓痕加工、賦形加工、摩擦加工、塔絲隆加工等。這些之中,以不使纖維的伸縮發生的塔絲隆加工為較佳,在塔絲隆加工中,對於拉整齊的狀態的多絲供給亂流的高壓空氣,藉此使線的排列變亂,可對線賦予膨鬆性。
織物只要使經線與緯線以一定的規則交叉而製成片狀即可,例如,就織物組織而言,可列舉平織、斜紋織、緞織、簾織物等。就較佳的織物而言,可列舉平織物及簾織物。又,液晶聚酯纖維線可使用於經線、緯線雙方,亦可只使用於一方。較佳為液晶聚酯纖維線至少使用於經線,更佳為液晶聚酯纖維線互相交叉,最佳為織物全部由液晶聚酯纖維線所構成。
又,構成織物的經線及/或緯線,以扁平的形狀[例如,相對於經線及/或緯線的線厚度(纖維線的最小徑),經線及/或緯線的線寬(纖維線的最大徑)為2~10倍的形狀等]為較佳。例如,經線及/或緯線的線寬可為0.1~3.0mm左右,更佳可為0.15~2.0mm左右。
織物的經線密度,從抑制織物結構產生間隙的觀點來看,例如可為40根/2.54cm以上,較佳可為45根/2.54cm以上。又,經線密度的上限可因應織物的種類適當設定,但例如,可為90根/2.54cm以下。此處,經線密度是藉由後述實施例所記載的方法所測定之值。
織物的單位面積重量,從耐破壞性的觀點來看,較佳可為70g/m2
以上,更佳可為80g/m2
以上,再更佳可為90g/m2
以上。另一方面,從輪胎重量的輕量化的觀點來看,織物的單位面積重量較佳可為300g/m2
以下,更佳可為250g/m2
以下,再更佳可為200g/m2
以下。此處,單位面積重量是藉由後述實施例所記載的方法所測定之值。
又,每一個輪胎所使用的織物的重量(單位:g),從輕量性的觀點來看,在將輪胎的周長(單位:m)定為L的情況,例如可為15×L以下,較佳可為10×L以下,更佳可為5×L以下,例如可為2×L以上。在一般的自行車中,織物的重量例如可為30g以下,更佳可為20g以下,再更佳可為10g以下,例如可為5g以上。
織物的厚度,從兼顧耐破壞性與薄度的觀點來看,例如可為0.10~1.00mm左右,較佳可為0.15~0.80mm左右,更佳可為0.20~0.60mm左右。
又,強化構件除了由前述液晶聚酯纖維線所構成的織物之外,還可進一步具備由單纖維的平均纖維徑為45μm以下的複數單纖維所構成的聚乙烯醇系纖維線之織物。前述聚乙烯醇系纖維線的織物係耐刺穿性優異,因此這種強化構件可兼顧耐破壞性與耐刺穿性。前述聚乙烯醇系纖維線的織物,可配合由前述液晶聚酯纖維線所構成的織物的製造條件來製造。
所得到的織物可直接作為強化構件使用,因應必要(i)可對於織物進行間苯二酚・福馬林(甲醛)・乳膠(RFL)處理等的前處理,及/或(ii)可在織物的至少一面配置橡膠層。藉由進行上述(i)的前處理,可提升與橡膠層的接著性。
RFL處理可藉由對於織物浸漬、塗布RFL處理液等來進行。在前述處理液中亦可加入氯酚系接著劑等的聚酯纖維用接著性提升劑。這種聚酯纖維用接著性提升劑,例如Nagase ChemteX股份有限公司的Denabond(商品名)等已上市。RFL處理液中,R(間苯二酚)/F(福馬林)之莫耳比,例如可為1.0/1.0~1.0/4.5,較佳可為1.0/1.3~1.0/3.5,更佳可為1.0/1.5~1.0/2.0。再者,RF(間苯二酚・福馬林)/L(乳膠)的重量比,例如可為1/2~1/8,較佳可為1/3~1/7,更佳可為1/4~1/6。RFL/聚酯纖維用接著性提升劑之固體成分重量比,例如可為10/1~10/10,較佳可為10/2~10/7。
就乳膠而言,可使用各種橡膠乳膠,可列舉例如天然橡膠乳膠、苯乙烯・丁二烯橡膠乳膠、丙烯腈・丁二烯橡膠乳膠、氯丁二烯橡膠乳膠、乙烯基吡啶・苯乙烯・丁二烯橡膠乳膠、乙烯・丙烯・非共軛二烯系三元共聚物橡膠乳膠等,這些可單獨或混合而使用。其中尤其以苯乙烯・丁二烯橡膠乳膠、乙烯基吡啶・苯乙烯・丁二烯三元共聚物橡膠乳膠為較佳。
此外,在RFL處理之前,亦可因應必要進行利用環氧化合物、異氰酸酯化合物的預處理。在預處理之中,環氧化合物、異氰酸酯化合物,可將周知或慣用的化合物混合至水或有機溶劑中,對於織物,將所得到的處理液浸漬或塗布,藉此適用。就水溶性的脂肪族環氧樹脂而言,可使用Nagase ChemteX股份有限公司的Denacol系列等。
又,在織物上組合橡膠層而作成強化構件的情況,例如,橡膠層可只設置於織物的一面,亦可設置於織物的兩面。橡膠層例如可為厚度0.10~1.50mm左右,較佳可為0.20~1.30mm左右,再更佳可為0.30~1.20mm左右的片狀物。又,橡膠層以被覆織物為較佳。
形成橡膠層的橡膠,例如可為由天然橡膠、苯乙烯・丁二烯橡膠、丙烯腈・丁二烯橡膠、氯丁二烯橡膠、乙烯基吡啶・苯乙烯・丁二烯橡膠、乙烯・丙烯・非共軛二烯系三元共聚物橡膠等的單體或摻合物所形成的橡膠。橡膠以硫化性橡膠為較佳,從密著性的觀點來看,以經加熱加壓的硫化橡膠層為較佳。
在對於RFL處理的織物設置橡膠層的情況,RFL處理所使用的橡膠乳膠與形成強化構件的橡膠層的橡膠,可為相同種類亦可為不同種類,但以相同種類為較佳。
在設置橡膠層的情況,作為含有織物與橡膠層的強化構件的總厚度,例如可為0.20~3.50mm,較佳可為0.40~3.00mm,再更佳可為0.60~2.50mm。
例如,對於將配置於織物上下方的未硫化橡膠片與織物一起加熱加壓而硫化、一體化的供試體(縱15cm×橫15cm、厚度約2mm),在將供試體的中心部的直徑40mm的圓去除而將周圍固定的狀態下,使用柱塞(直徑8mm的尖端球狀的圓柱狀物),在其中心部進行貫通測試時,其最大荷重例如以850N以上為較佳,更佳可為870N以上,再更佳可為900N以上。另外,最大荷重愈高愈好,但通常為3000N左右。此處,最大荷重可為藉由後述實施例所記載的方法所測定之值。此外,該供試體可藉由金屬模具加熱加壓而調整成厚度為約2mm(1.9~2.3mm)。
[自行車輪胎]
本發明的自行車輪胎係至少由被配置於自行車輪胎的接地面的胎面部、及被配置於胎面部的內側的胎體部所構成之自行車輪胎,在選自前述胎面部與前述胎體部之間、前述胎體部內部、及前述胎面部內部的至少一處配置了前述強化構件。自行車輪胎的接地面的厚度例如可為1.0~10.0mm,較佳可為1.2~7.0mm,更佳可為1.5~5.0mm。
胎面部通常是由橡膠所形成。胎體部至少由織物所構成,但因應必要,亦可以橡膠層被覆該織物的周圍。形成強化構件的橡膠層的橡膠與形成強化構件所接觸的胎面部及/或胎體部的橡膠,可為相同種類亦可為不同種類,但以相同種類為較佳。
強化構件以織物的經線方向相對於輪胎剖面的圓周方向的中心線成為斜向的方式配置為較佳。織物的經線方向,相對於前述中心線,例如可為30~60°,較佳可為40~50°。
以下,針對本發明的自行車輪胎的各實施形態,一邊參照圖一邊進行說明。但是,本發明並不受圖示的形態限定。又,在圖1~圖3中,在共通的形態中附加共通的號碼,並省略說明。
圖1為表示本發明的第1實施形態之自行車輪胎的概略剖面圖。如圖1所示般,本發明的第1實施形態之自行車輪胎100具備與地面接觸的胎面部12及相當於輪胎的骨架部的胎體部16。由胎面部12往自行車輪胎的旋轉軸的方向設置胎體部16,並在胎面部12與胎體部16之間配置前述強化構件14。
胎體部16例如可對於一層或複數層的胎體織物被覆既定厚度的橡膠層來形成。因應必要,亦可在胎體部16的兩端,以胎體織物將胎唇鋼絲18包住。此外,胎唇鋼絲18可由金屬製鋼絲、或者有機纖維或無機纖維繩等所構成。
例如,圖1所示的自行車輪胎100係側敞開型(open side type)的輪胎,胎體部16包含輪胎的側面之側壁部15及對於輪圈(未圖示)的固定部分之胎唇部17。在胎唇部17中,構成胎體部16的胎體織物(未圖示)將胎唇鋼絲18包住,胎體織物與胎唇鋼絲18藉由從外側以橡膠被覆而在胎唇部17一體化。
此外,胎面部12只要設置於直接接觸路面的部分即可,但因應必要,亦可往側壁部15延伸。從輕量化的觀點來看,胎面部是以輪胎的接地部分為中心來配置,往側壁部的延伸比例,以側壁部的寬度的一半以下為較佳。
強化構件14被配置於胎體部16的外側且在胎面部12的內側的情況(亦即強化構件14被配置於胎體部16與胎面部12之間的情況),強化構件14較佳為以圖1所示的輪胎剖面的圓周方向X的中心線Y為大略中心,以胎面部12的寬度以下的範圍配置,例如,強化構件14的寬度,可為胎面部12的寬度的70~100%的範圍,較佳可為75~98%,更佳可為80~95%的範圍。此外,各寬度意指前述輪胎剖面的圓周方向X的各部分的兩端間的長度(亦即,將寬度方向伸展成直線狀時的寬的長度)。
又,圖2為表示本發明的第2實施形態之自行車輪胎的概略剖面圖。如圖2所示般,本發明的第2實施形態之自行車輪胎200具備與地面接觸的胎面部22、及相當於輪胎的骨架部的胎體部26。前述強化構件24被配置於胎體部26的內部。
胎體部26,至少在配置強化構件24之處亦可具備複數的胎體織物(未圖示),在此情況下,強化構件24在胎體部26內可被夾在胎體織物之間,較佳為強化構件24在胎體部26的內部以圖2所示的輪胎剖面的圓周方向X的中心線Y為大略中心來配置。例如,強化構件24的寬度可為胎面部22的寬度的70~200%的範圍,較佳可為75~150%,更佳可為80~130%的範圍。此處,各寬度意指前述輪胎剖面的圓周方向X的各部分的兩端間的長度。
又,圖3為表示本發明的第3實施形態之自行車輪胎的概略剖面圖。如圖3所示般,本發明的第3實施形態之自行車輪胎300具備與地面接觸的胎面部32、及相當於輪胎的骨架部的胎體部36。前述強化構件34被配置於胎面部32的內部。
強化構件34在胎面部32的內部中以圖3所示的輪胎剖面的圓周方向X的中心線Y為大略中心來配置,例如,強化構件34的寬度可為胎面部32的寬度的60~95%的範圍,較佳可為65~90%,更佳可為70~85%的範圍。此處,各寬度意指前述輪胎剖面的圓周方向X的各部分的兩端間的長度。
在胎面部32形成溝部的情況,強化構件34較佳為以不由溝部露出的範圍配置。
[實施例]
以下,藉由實施例更詳細地說明本發明,但本發明不受本實施例任何限定。此外,在以下的實施例及比較例中,藉由下述方法來測定各種物性。
[平均纖維徑(μm)]
使用X光CT裝置,取得由織物的經線及緯線隨機採取的5根纖維線的剖面二維影像。在該剖面二維影像中,對於1根纖維線隨機選擇10根單纖維測定纖維徑,將所得到的合計50個纖維徑數據的平均值作為平均纖維徑而求得。此外,在構成1根纖維線的單纖維小於10根的情況,測定纖維線中所有單纖維的纖維徑,將5根纖維線所得到的所有纖維徑數據的平均值定為平均纖維徑。
[纖維強度(cN/dtex)]
根據JIS L 1013「化學纖維單絲線測試方法」的8.5.1,測定纖維強度。
[線寬(mm)]
將織物置於平坦的台上,消除不自然的皺褶及張力,針對3個不同處,以具有測定功能的數位顯微鏡(Keyence製,VHX-2000)進行觀察,由每處測量5根線寬之合計15根的平均值求得平均一根纖維線的線寬。
[經線密度(根/2.54cm)]
根據JIS L 1096「一般織物測試方法」的8.6.1,測定織物的經線密度。
[撚數(次/10cm)]
參考JIS L 1013「化學纖維單絲線測試方法」的8.13,將檢撚機的夾具間隔定為10cm,測定纖維線每10cm的撚數。
[單位面積重量(g/m2
)]
根據JIS L 1096「一般織物測試方法」的8.3.2,測定織物的單位面積重量。
[厚度(mm)]
根據JIS L 1096「一般織物測試方法」的8.4,測定織物的厚度。
[最大荷重(N)]
將織物的兩面以含有硫的未硫化橡膠片((天然橡膠RSS#3,SBR橡膠商品名「Nipol 1500」)以重量比1/1混合,厚度:1mm)夾住,裝入可製作厚度2mm的供試體的金屬模具,在溫度150℃、壓力50kg/cm2
下加熱加壓30分鐘,使橡膠片硫化,同時對於織物使其熱壓接,藉此得到一體化的供試體(縱15cm×橫15cm,厚度2mm)。織物是使用事先經RFL處理(R/F的莫耳比為1/1.7,且RF/L的重量比為1/5)者。此外,關於「Vectran」(TM)與「Kevlar」(TM),是使用在RFL處理液中添加Nagase ChemteX股份有限公司製Denabond(商品名)作為聚酯用接著提升劑(RFL/Denabond的固體成分重量比為10/4)的處理液。使用所得到的供試體,如圖4所示般,使用具備柱塞(球狀尖端的直徑:8mm)的定速貫通測試機進行貫通測試。
圖4表示定速貫通測試機的概略剖面圖。供試體53具備織物51與位於織物51的上下面的硫化橡膠層52,52。另一方面,定速貫通測試機具備以定速降下的柱塞54、及從上下面將供試體53固定的固定盤56,56。將以柱塞54所致之貫通部為中心之直徑40mm的圓去除,供試體53係周圍藉由固定盤56,56固定,測量以每1分鐘5cm的速度降下之柱塞54刺破供試體53的強度,將此強度定為最大荷重。
(實施例1)
以Kuraray股份有限公司製「Vectran」(TM)單絲(單纖維的平均纖維徑:49μm、單纖維根數:10根、撚數:10次/10cm、纖維強度:22.9cN/dtex)作為液晶聚酯纖維線使用於經線及緯線,製作平織物。在所得到的平織物中,經線及緯線為扁平形狀。將所得到的平織物的性能評估揭示於表5。
(實施例2)
以Kuraray股份有限公司製「Vectran」(TM)單絲(單纖維的平均纖維徑:30μm、單纖維根數:27根、撚數:10次/10cm、纖維強度:22.9cN/dtex)作為液晶聚酯纖維線使用於經線及緯線,製作平織物。在所得到的平織物中,經線及緯線為扁平形狀。將所得到的平織物的性能評估揭示於表5。
(實施例3)
以Kuraray股份有限公司製「Vectran」(TM)單絲(單纖維的平均纖維徑:43μm、單纖維根數:27根、撚數:15次/10cm、纖維強度:22.9cN/dtex)作為液晶聚酯纖維線使用於經線及緯線,製作簾織物。在所得到的簾織物中,經線為扁平形狀。將所得到的簾織物的性能評估揭示於表5。
(實施例4)
以Kuraray股份有限公司製「Vectran」(TM)單絲(單纖維的平均纖維徑:32μm、單纖維根數:50根、撚數:15次/10cm、纖維強度:22.9cN/dtex)作為液晶聚酯纖維線使用於經線及緯線,製作簾織物。在所得到的簾織物中,經線為扁平形狀。將所得到的簾織物的性能評估揭示於表5。
(比較例1)
以Kuraray股份有限公司製「Vectran」(TM)單絲(單纖維的平均纖維徑:23μm、單纖維根數:48根、撚數:10次/10cm、纖維強度:22.9cN/dtex)作為液晶聚酯纖維線使用於經線及緯線,製作平織物。在所得到的平織物中,經線及緯線為扁平形狀。將所得到的平織物的性能評估揭示於表5。
(比較例2)
以東麗股份有限公司製耐綸66單絲(單纖維的平均纖維徑:27μm、單纖維根數:72根、撚數:20次/10cm、纖維強度:9.2cN/dtex)作為聚醯胺系纖維線使用於經線及緯線,製作平織物。在所得到的平織物中,經線及緯線為扁平形狀。將所得到的平織物的性能評估揭示於表5。
(比較例3)
以東麗・杜邦股份有限公司製「Kevlar」(TM)單絲(單纖維的平均纖維徑:12μm、單纖維根數:267根、撚數:15次/10cm、纖維強度:20.4cN/dtex)作為芳香族聚醯胺系纖維線使用於經線及緯線,製作平織物。在所得到的平織物中,經線及緯線為扁平形狀。將所得到的平織物的性能評估揭示於表5。
(比較例4)
以Kuraray股份有限公司製維尼綸單絲(單纖維的平均纖維徑:16μm、單纖維根數:200根、撚數:15次/10cm、纖維強度:10.2cN/dtex)作為聚乙烯醇系纖維線使用於經線及緯線,製作平織物。在所得到的平織物中,經線及緯線為扁平形狀。將所得到的平織物的性能評估揭示於表5。
(比較例5)
以Kuraray股份有限公司製「Vectran」(TM)單絲(單纖維的平均纖維徑:23μm、單纖維根數:100根、撚數:15次/10cm、纖維強度:22.9cN/dtex)作為液晶聚酯纖維線使用於經線及緯線,製作簾織物。在所得到的簾織物中,經線為扁平形狀。將所得到的簾織物的性能評估揭示於表5。
[表5]
實施例1 | 實施例2 | 實施例3 | 實施例4 | 比較例1 | 比較例2 | 比較例3 | 比較例4 | 比較例5 | ||
纖維線 | Vectran | Vectran | Vectran | Vectran | Vectran | 耐綸 | Kevlar | 維尼綸 | Vectran | |
纖維強度 | cN/dtex | 22.9 | 22.9 | 22.9 | 22.9 | 22.9 | 9.2 | 20.4 | 10.2 | 22.9 |
線中的單纖維根數 | 根 | 10 | 27 | 27 | 50 | 48 | 72 | 267 | 200 | 100 |
單纖維的平均纖維徑 | μm | 49 | 30 | 43 | 32 | 23 | 27 | 12 | 16 | 23 |
單纖維根數×單纖維徑 | 根・μm | 490 | 810 | 1161 | 1600 | 1104 | 1944 | 3204 | 3200 | 2300 |
撚數 | 次/10cm | 10 | 10 | 15 | 15 | 10 | 20 | 15 | 15 | 15 |
織物形態 | 平織 | 平織 | 簾織 | 簾織 | 平織 | 平織 | 平織 | 平織 | 簾織 | |
經線密度 | 根/2.54cm | 76 | 76 | 77 | 77 | 76 | 54 | 58 | 51 | 77 |
線寬 | mm | 0.37 | 0.39 | 0.37 | 0.39 | 0.40 | 0.44 | 0.31 | 0.50 | 0.40 |
單位面積重量 | g/m2 | 114 | 114 | 159 | 159 | 114 | 165 | 166 | 161 | 159 |
織物的厚度 | mm | 0.22 | 0.19 | 0.25 | 0.23 | 0.19 | 0.36 | 0.30 | 0.32 | 0.22 |
最大荷重 | N | 1120 | 910 | 1076 | 890 | 820 | 547 | 378 | 479 | 820 |
如表5所示般,在將平織物的實施例1及2與比較例1作比較的情況,此等皆為液晶聚酯纖維線的平織物,單位面積重量也為相同程度,但與比較例1相比,實施例1及2具有良好的耐破壞性。有鑑於專利文獻1記載了單纖維愈細,會與橡膠化合物產生愈良好的接著性,因而耐久性提升,在使用了纖維徑較比較例1粗的織物的實施例1及2中,即使是在平織物的兩面具備硫化橡膠層的強化構件,耐破壞性亦提升,是令人意外的效果。
又,在將簾織物的實施例3及4與比較例5作比較的情況,此等皆為液晶聚酯纖維線的簾織物,單位面積重量也為相同程度,但與比較例5相比,實施例3及4具有良好的耐破壞性。尤其,在比較例5中,儘管為了克服單纖維的細小而使單纖維的根數增加,實施例3及4的耐破壞性仍較比較例5高,是令人意外的效果。
又,在纖維強度較實施例1及2低的比較例2及4中,果然耐破壞性較實施例差,但在纖維強度與實施例1及2同等的比較例3中亦為耐破壞性差的結果,是預料之外的結果。
此外,由比較例4所示的維尼綸纖維線所構成的織物,由柱塞改變成以注射針(粗度:18G(針的外徑:1.2mm)、長度:38mm、針尖形狀:常規斜角(尖端部的刀面的角度:12度)進行貫通測試的情況,具有良好的耐刺穿性,因此認為,在與由液晶聚酯纖維線所構成的織物組合的情況,強化構件可兼顧耐破壞性及耐刺穿性雙方。
[產業上利用之可能性]
本發明的強化構件可有效地使用於使自行車輪胎的耐破壞性提升的目的,可適合地使用在公共自行車、電動輔助自行車、公路競賽用自行車、登山自行車、越野自行車、旅行自行車、斜躺自行車、折疊式自行車等的各種自行車的自行車輪胎。
如以上所述般,一邊參照圖式一邊說明本發明的適合的實施形態,但在不脫離本發明的要旨的範圍,各種追加、變更或削除是可能的,該者也被包括在本發明的範圍內。
100,200,300:自行車輪胎
12,22,32:胎面部
14,24,34:強化構件
16,26,36:胎體部
15:側壁部
17:胎唇部
18:胎唇鋼絲
由參考附加的圖式之以下的合適的實施例的說明應該能夠更明白地理解此發明。然而,實施例及圖式是單純用來圖示及說明者,並非為了決定此發明的範圍所利用者。此發明的範圍是由所附的申請專利範圍來決定。
圖1為表示本發明的一實施形態之自行車輪胎的概略剖面圖。
圖2為表示本發明的另一實施形態之自行車輪胎的概略剖面圖。
圖3為表示本發明的另一實施形態之自行車輪胎的概略剖面圖。
圖4為用來說明強化構件的貫通測試的定速貫通測試機的一部分概略剖面圖。
12:胎面部
14:強化構件
15:側壁部
16:胎體部
17:胎唇部
18:胎唇鋼絲
100:自行車輪胎
Claims (11)
- 一種強化構件,其係含有由液晶聚酯纖維線所構成的織物之自行車輪胎用的強化構件,該纖維線係由3根以上的單纖維所構成,該單纖維的平均纖維徑為25μm以上,該纖維線中之單纖維根數(根)與該平均纖維徑(μm)之積為1700以下。
- 如請求項1之強化構件,其中被配置於該織物上下方的未硫化橡膠片與織物一起加熱加壓而硫化、一體化之厚度2mm的供試體的貫通測試所致之最大荷重為850N以上。
- 如請求項1或2之強化構件,其中該織物為平織物或簾織物。
- 如請求項1至3中任一項之強化構件,其具備由該液晶聚酯纖維線所構成的扁平的經線及/或緯線。
- 如請求項4之強化構件,其中該經線及/或緯線的線寬為0.1~3.0mm。
- 如請求項1至5中任一項之強化構件,其中該液晶聚酯纖維線係互相交叉的織物。
- 如請求項1至6中任一項之強化構件,其中該液晶聚酯纖維線的撚數為1~30次/10cm。
- 如請求項1至7中任一項之強化構件,其中該單纖維的根數為29根以下。
- 如請求項1至8中任一項之強化構件,其中該單纖維的平均纖維徑為40μm以上。
- 如請求項1至9中任一項之強化構件,其進一步具備由單纖維的平均纖維徑為45μm以下的複數單纖維所構成的聚乙烯醇系纖維線之織物的織物。
- 一種自行車輪胎,其係至少具備被配置於自行車輪胎的接地面的胎面部、及被配置於胎面的內側的胎體部之自行車輪胎,在選自該胎面部與該胎體部之間、該胎體部內部、及該胎面部內部的至少一處配置了如請求項1至10中任一項之強化構件。
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