WO2012105268A1 - ゴム物品補強用コード及び空気入りタイヤ - Google Patents

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啓介 川嶋
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    • Y10T152/10855—Characterized by the carcass, carcass material, or physical arrangement of the carcass materials

Definitions

  • the present invention relates to a rubber article reinforcing cord and a pneumatic tire using the cord as a carcass ply cord.
  • a rayon fiber that is a highly rigid fiber is used for a carcass ply to realize high steering stability.
  • lyocell fiber which is the same cellulose fiber, it has higher rigidity than rayon, so that higher steering stability can be obtained.
  • Patent Document 1 discloses a technique for improving steering stability by using rayon as a fiber used for a carcass cord of a motorcycle tire.
  • cellulose fibers such as rayon fiber and lyocell fiber have high rigidity, they are inferior in fatigue resistance, and in particular, lyocell fiber is inferior in fatigue resistance.
  • carcass plies in motorcycle tires often have a bias structure in which ply cords that are inclined with respect to the tire circumferential direction are alternately stacked, and work at the intersection of ply cords between the stacks. There was a problem that fatigue fracture was likely to occur due to repeated input.
  • the carcass is 80 ° to about the tire circumferential direction. It was necessary to provide at an angle of 90 °.
  • the cord fatigues due to compressive strain, and the durability of the tire is increased. There was a problem that the property became low.
  • an object of the present invention is to provide a rubber article reinforcing cord having improved fatigue resistance while maintaining high rigidity, and a highly durable pneumatic tire using the cord as a carcass ply cord. is there.
  • the inventors have made extensive studies in order to solve the above problems, and as a result, by using a cord in which nylon fibers having excellent fatigue resistance are mixed with cellulose fibers having high rigidity, the high rigidity of cellulose fibers can be obtained. Knowing that it is possible to achieve both the fatigue resistance of nylon fibers, and in order to achieve the compatibility specifically, it is necessary to appropriately set the conditions for the number of twists of each fiber. New findings were obtained.
  • the gist configuration of the pneumatic tire according to the present invention is as follows.
  • a cord for reinforcing rubber articles, The rubber article reinforcing cord is formed by twisting a yarn obtained by twisting cellulose fibers and a yarn obtained by twisting nylon fibers.
  • a cord having both high rigidity and fatigue resistance and a pneumatic using the cord as a ply cord for carcass by using cellulose fiber and nylon fiber in combination under an appropriate number of lower twists Tires can be provided.
  • FIG. 1 to 3 are diagrams for explaining a cord used for a carcass ply of a pneumatic tire according to an embodiment of the present invention.
  • a cord in which cellulose fibers having high rigidity and nylon fibers having excellent fatigue resistance are mixed is used.
  • FIG. 1 is a diagram in the case where the number of twists of nylon fibers and cellulose fibers is 30 (times / 10 cm).
  • the nylon fiber 1 and the cellulose fiber 2 are alternately arranged with respect to one cord, and when the compressive strain is input to the cord, the compressive strain is equally applied to the nylon fiber and the cellulose fiber. .
  • the number of twists is represented by a numerical value between 10 cm of the yarn in accordance with JIS L 1017 (1983).
  • FIG. 2 shows a state in which the yarn twisted with cellulose fibers and the yarn twisted with nylon fibers are twisted in the opposite direction to the twist (up twist). As shown in FIG. 2, the nylon fiber is disposed inside the cord and the cellulose fiber is disposed outside the cord.
  • the nylon fiber is arranged outside the cellulose fiber by adopting the above structure, when the compression strain is applied to the twisted cord, most of the strain is applied to the nylon fiber. Accordingly, since the compressive strain applied to the cellulose fiber inferior in compression fatigue is reduced, the fatigue resistance of the entire twisted cord is improved.
  • the number of twists of the nylon fiber is n (times / 10 cm) and the number of twists of the cellulose fiber is m (times / 10 cm)
  • the number of twists of the nylon fiber and the twist of the cellulose fiber is 0 ⁇ n / m ⁇ 0.75 It is preferable to be within a range satisfying the above. This is because if the ratio is larger than 0.75, the effect of twisting the cellulose fibers so as to enter the inside of the nylon fibers cannot be obtained sufficiently. Further, even when the above ratio is 0, the fatigue resistance is improved as compared with the cord made only of cellulose fibers. On the other hand, in order to prevent the compressive strain applied to the nylon fiber from becoming too large, the above ratio is more preferably set to 0.3 or more.
  • the number of twists of cellulose is preferably 32 (times / 10 cm) or more. This is because if it is smaller than 32 (times / 10 cm), the effect that the cellulose fibers are twisted so as to enter the outside with respect to the nylon fibers cannot be sufficiently obtained.
  • the number of twists of nylon is preferably 30 (times / 10 cm) or less. This is because, when it is larger than 30 (times / 10 cm), the fatigue resistance of the nylon fiber is improved, but the rigidity of the cords twisted is lowered.
  • chord is comprised with 17 to 45% of nylon fiber content rate. This is because if it is less than 17%, the cellulose fiber cannot sufficiently receive the buffering action of the nylon fiber, and the fatigue resistance cannot be improved. If it is more than 45%, the ratio of the nylon fiber to the cord This is because the nylon fiber has a lower elastic modulus than the cellulose fiber, and as a result, the rigidity of the cord itself cannot be maintained, and the steering stability cannot be maintained.
  • the “content ratio” refers to the ratio of the weight of the nylon fiber to the weight of the entire cord.
  • the cord is preferably composed of a cellulose fiber having a fineness of 500 to 3000 dtex and a nylon fiber having a fineness of 400 to 3000 dtex. This is because if the fineness of the cellulose fiber is less than 500 dtex and the fineness of the nylon fiber is less than 400 dtex, the tensile strength is too small, and if the fineness of the cellulose fiber and nylon fiber is greater than 3000 dtex, the weight becomes too large. It is.
  • the tire using the cord of the present embodiment for the carcass has excellent fatigue resistance, it can be disposed at an angle of 60 ° to 90 ° with respect to the circumferential direction of the tire.
  • the cord of the present invention since the cord of the present invention has high rigidity and excellent fatigue resistance, it is preferably used for a carcass ply cord of a pneumatic tire.
  • the pneumatic tire has, for example, a structure having a carcass 3 straddling a toroidal shape between a pair of bead cores and a belt disposed on the outer side in the tire radial direction of the carcass 3 as shown in FIG. Since the cord of the present invention has high rigidity and excellent fatigue resistance, a tire excellent in steering stability and durability can be realized by using this cord as a carcass ply cord of a pneumatic tire.
  • the cord of the present invention is preferably used for a tire having a cap structure as shown in FIG. 3 that has low durability due to compression strain.
  • the cap structure here is made by embedding organic fiber cords arranged substantially in parallel with the tire circumferential direction in rubber, and the belt 4 has more tire width than the belt 4 over the entire width of the belt.
  • (INDEX of invention example) ((mileage of tire of invention example) / (mileage of tire of conventional example 1)) ⁇ 100 A larger INDEX is superior in durability.
  • the INDEX of the invention example of steering stability is obtained by running an actual vehicle on a test course and evaluating the overall evaluation based on the running feeling of the test rider with the tire of the conventional example 1 being 100. Larger numbers are better.
  • the comparative example is the same as the invention example.
  • the notation x / y (for example, 1840/2) in the structure of the cord material indicates that y fibers of x (dtex) are twisted.
  • Invention Examples 1 to 3 in which the relationship between the number of twists of the cord material 1 and the cord material 2 is within the preferable range are superior in both durability and handling stability. It can be seen that Comparative Examples 1 and 2 whose relationship is not within the preferred range are inferior to Conventional Example 1 in durability. Furthermore, in comparison with Invention Example 5 and Comparative Example 1, Invention Example 5 in which the number of twists of lyocell, which is a cellulose fiber, is within the preferred range is more durable than Comparative Example 3, in which the number of twists of lyocell is outside the preferred range. It can be seen that the properties are excellent.

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Abstract

　本発明のゴム物品補強用コードは、セルロース繊維を下撚りした糸と、ナイロン繊維を下撚りした糸とを撚り合わせてなり、前記ナイロン繊維の下撚り数は、前記セルロース繊維の下撚り数より少ないものである。また、本発明の空気入りタイヤは、本発明のゴム物品補強用コードをカーカスのプライコードに用いたものである。

Description

ゴム物品補強用コード及び空気入りタイヤ
　本発明は、ゴム物品補強用コード及び該コードをカーカスのプライコードに用いた空気入りタイヤに関する。
　ゴム物品の典型例である、空気入りタイヤ、特に、モーターサイクル用のタイヤにおいては、カーカスプライに高剛性繊維であるレーヨン繊維を使用し、高い操縦安定性を実現させていた。さらに、同じセルロース繊維であるリヨセル繊維を用いると、レーヨンより高い剛性を持つためさらに高い操縦安定性が得られる。
　例えば、特許文献１には、モーターサイクル用のタイヤのカーカスコードに用いる繊維としてレーヨンを用いて操縦安定性を向上させる技術が開示されている。
特開２００６－２９０１６４号公報
　しかしながら、レーヨン繊維やリヨセル繊維などのセルロース繊維は、剛性が高い一方で、耐疲労性に劣り、とりわけリヨセル繊維は耐疲労性に劣ることが問題であった。
　特に、モーターサイクル用タイヤにおけるカーカスプライは、タイヤ周方向に対して斜め方向をなすプライコードを交互に重ね合わせたバイアス構造を有していることが多く、積層間のプライコードの交差部分に働く繰り返し入力により、疲労破断が生じやすいという問題があった。
　このように、セルロース繊維からなるプライコードは耐疲労性が悪いため、バイアス構造においては、プライコードの交差部分のフレッティング磨耗を低減するために、カーカスをタイヤ周方向に対して、８０°～９０°の角度に設ける必要があった。
　特に、キャップ構造を有するタイヤにおいて、プライに、タイヤ周方向に対して８０°～９０°の角度で配置した、セルロース繊維からなるコードを用いた場合、圧縮ひずみによりコードが疲労し、タイヤの耐久性が低くなるという問題があった。
　そこで、本発明の目的は、高剛性を維持しつつ、耐疲労性を改善したゴム物品補強用コード及び該コードをカーカスのプライコードに用いた、耐久性の高い空気入りタイヤを提供することにある。
　発明者らは前記課題を解決すべく、鋭意究明を重ねたところ、高剛性を持つセルロース繊維に、耐疲労性に優れたナイロン繊維を混合したコードを用いることで、セルロース繊維の持つ高剛性とナイロン繊維の持つ耐疲労性とを両立し得ることを知見し、さらに、具体的にその両立を達成するには、各繊維の下撚り数の条件を適切に設定することが必要であることの新規知見を得た。
　本発明にかかる空気入りタイヤの要旨構成は、以下の通りである。
　（１）ゴム物品補強用コードであって、
　前記ゴム物品補強用コードは、セルロース繊維を下撚りした糸と、ナイロン繊維を下撚りした糸とを撚り合わせてなり、
　前記ナイロン繊維の下撚り数は、前記セルロース繊維の下撚り数より少ないことを特徴とするゴム物品補強用コード。
　（２）前記ナイロン繊維の下撚り数をｎ（回／１０ｃｍ）、前記セルロース繊維の下撚り数をｍ（回／１０ｃｍ）とするとき、前記ナイロン繊維の下撚り数と前記セルロース繊維の下撚り数との比ｎ／ｍは
０≦ｎ／ｍ≦０．７５
を満たす範囲内にあることを特徴とする、（１）に記載のゴム物品補強用コード。
　（３）前記セルロース繊維の下撚り数は、３２（回／ｃｍ）以上である、（１）又は（２）に記載のゴム物品補強用コード。
　（４）前記ナイロン繊維の下撚り数は、３０ （回／１０ｃｍ）以下である、（１）～（３）のいずれか１つに記載のゴム物品補強用コード。
　（５）前記コードにおけるナイロン繊維の含有率は１７％以上４５％以下である、（１）～（４）のいずれか１つに記載のゴム物品補強用コード。
　（６）下撚りした１本以上のセルロース繊維と、下撚りした１本以上のナイロン繊維からなる、（１）～（５）のいずれか１つに記載のゴム物品補強用コード。
　（７）セルロース繊維の繊度は５００～３０００ｄｔｅｘであり、ナイロン繊維の繊度は４００～３０００ｄｔｅｘである、（１）～（６）のいずれか１つに記載のゴム物品補強用コード。
　（８）タイヤの周方向に対して６０°～９０°で配置したことを特徴とする、（１）～（７）のいずれか１つに記載のゴム物品補強用コード。
　（９） （１）～（８）のいずれか１つに記載のゴム物品補強用コードをカーカスのプライコードに用いた空気入りタイヤ。
　（１０）タイヤ周方向に沿って配置した高弾性コードで補強されたキャップ構造を有していることを特徴とする、（９）に記載の空気入りタイヤ。
　本発明によれば、適切な下撚り数の条件の下でセルロース繊維とナイロン繊維とを併用することにより、高い剛性と耐疲労性を併せ持つコード及び該コードをカーカスのプライコードに使用した空気入りタイヤを提供できる。
ナイロンとセルロースの下撚り数が等しい場合の上撚りの図である。 セルロースの下撚り数をナイロンの下撚り数より大きくした場合の上撚りの図である。 キャップ構造を有するタイヤの断面図である。
　以下、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。図１～３は、本発明の一実施形態による空気入りタイヤのカーカスプライに用いるコードを説明するための図である。
　本実施形態では、高剛性と耐疲労性とを両立させるべく、高剛性を持つセルロース繊維と耐疲労性に優れたナイロン繊維とを混合させたコードを使用する。
　図１は、ナイロン繊維とセルロース繊維の下撚り数が共に３０（回／１０ｃｍ）の場合の図である。
　この場合は、１本のコードに対してナイロン繊維１とセルロース繊維２とが交互に並んでおり、コードに圧縮歪が入力した際に、該圧縮歪がナイロン繊維とセルロース繊維とに均等にかかる。このため、ナイロン繊維とセルロース繊維とを撚り合わせたコードにしたとしても圧縮疲労性に劣るセルロース繊維にかかる圧縮歪は変わらない。従って、この場合は、コードとしての耐疲労性は向上しない。
　なお、撚り数は、ＪＩＳ　Ｌ　１０１７（１９８３年）に準拠して、糸１０ｃｍ間の数値で表している。
　そこで、本実施形態では、セルロース繊維の高剛性とナイロン繊維の優れた耐疲労性を両立させるために、セルロースの下撚り数をナイロンの下撚り数より大きくすることが肝要である。例えば、ナイロンの下撚り数を５（回／１０ｃｍ）、セルロースの下撚り数を３０（回／１０ｃｍ）とする。
　図２は、このとき、セルロース繊維を下撚りした糸とナイロン繊維を下撚りした糸とを下撚りと逆方向に撚り合わせる（上撚りする）様子を示している。
　図２に示すように、ナイロン繊維がコードの内側、セルロース繊維がコードの外側に配置される構造となる。
　上記の構造とすることにより、ナイロン繊維がセルロース繊維の外側に配置されるため、撚り合わせたコードに圧縮歪が加わった際に、その歪の多くがナイロン繊維にかかる。
　従って、圧縮疲労性に劣るセルロース繊維にかかる圧縮歪が小さくなるため、撚り合わせたコード全体の耐疲労性が向上する。
　具体的には、ナイロン繊維の下撚り数をｎ（回／１０ｃｍ）、セルロース繊維の下撚り数をｍ（回／１０ｃｍ）とするとき、前記ナイロン繊維の下撚り数と前記セルロース繊維の下撚り数との比ｎ／ｍを
０≦ｎ／ｍ≦０．７５
を満たす範囲内とすることが好ましい。
　上記の比を０．７５より大きくすると上述のセルロース繊維がナイロン繊維に対して内側に入るように撚り合わされる効果が十分に得られなくなるからである。
　また、上記の比は０であっても、耐疲労性はセルロース繊維のみのコードより向上する。
　一方で、ナイロン繊維にかかる圧縮歪が大きくなりすぎないようにするためには、上記の比は０．３以上とすることがより好ましい。
　また、セルロースの下撚り数は、３２（回／１０ｃｍ）以上であることが好ましい。なぜなら、３２（回／１０ｃｍ）より小さいと、セルロース繊維がナイロン繊維に対して外側に入るように撚り合わされる効果が十分に得られなくなるからである。
　ところで、ナイロンの下撚り数は、３０（回／１０ｃｍ）以下であることが好ましい。なぜなら、３０（回／１０ｃｍ）より大きいとナイロン繊維の耐疲労性は向上するが、撚り合わせたコードの剛性が低下してしまうからである。
　また、コードは、ナイロン繊維の含有率が１７％以上４５％以下で構成されることが好ましい。なぜなら、１７％未満だと、セルロース繊維がナイロン繊維の緩衝作用を十分に受けることができず、耐疲労性を向上させることができないからであり、４５％より大きいとコードに占めるナイロン繊維の割合が高くなるため、ナイロン繊維はセルロース繊維に比べ弾性率が小さくなり、その結果コードそのものの剛性を維持することができず、操縦安定性が維持できなくなるからである。
　なお、ここでいう「含有率」とはコード全体の重量に対する、ナイロン繊維の重量の割合をいう。
　さらに、コードは、セルロース繊維の繊度が５００～３０００ｄｔｅｘ、ナイロン繊維の繊度が４００～３０００ｄｔｅｘで構成されることが好ましい。
　なぜなら、セルロース繊維の繊度が５００ｄｔｅｘ未満、ナイロン繊維の繊度が４００ｄｔｅｘ未満であると引っ張り強さが小さすぎるからであり、セルロース繊維及びナイロン繊維の繊度が３０００ｄｔｅｘより大きいと重量が大きくなりすぎてしまうからである。
　さらにまた、本実施形態のコードをカーカスに用いたタイヤは、耐疲労性に優れているため、タイヤの周方向に対して６０°～９０°までの角度で配置することができる。
　加えて、本発明のコードは、高剛性を持ち、耐疲労性に優れているため、空気入りタイヤのカーカスのプライコードに使用することが好ましい。
　空気入りタイヤは、例えば、図３に示すような、一対のビードコア間にトロイダル状に跨るカーカス３と該カーカス３のタイヤ径方向外側に配置したベルトを有する構造を有している。
　本発明のコードは、高剛性を持ち、耐疲労性に優れているため、これを空気入りタイヤのカーカスのプライコードに使用することにより、操縦安定性及び耐久性に優れたタイヤを実現できる。
　特に、本発明のコードは、圧縮ひずみに起因して耐久性が低い、図３に示すようなキャップ構造を保持しているタイヤに用いることが好ましい。
　なお、ここでいうキャップ構造とは、図３に示すようにタイヤ周方向に対し実質的に平行に配列された有機繊維コードをゴムに埋設してなり、ベルトの全幅以上にわたりベルト４よりタイヤの半径方向外側に配置されたベルト補強層５を有する構造をいう。
　次に、従来技術のタイヤと本発明のタイヤで耐久性に差があることを確認するため、走行ドラムによる試験を実施した。ここで発明例１～７及び比較例１～５として、セルロース繊維（レーヨン又はリヨセル）とナイロンとを下撚りと逆方向に撚り合わせたコードをカーカスのプライコードに用いたタイヤを試作した。従来例１～４として、ナイロンのみからなるコードをカーカスプライに用いたタイヤを用意した。
　この試験では耐久性を見るために、タイヤサイズ１８０／５５Ｒ１７の各タイヤを適用リムに装着し、空気圧を１４０ｋＰａとした。それからタイヤに荷重４．５８ｋＮをかけ、８１ｋｍ／ｈの速度で走行させるドラム試験を行った。発明例１～７及び比較例１～５及び従来例１～４を比較した結果をタイヤの緒元と共に表１～３に示してある。
ここで、表１～３の低内圧時の耐久性を示している発明例のＩＮＤＥＸとは、従来例１のタイヤを１００とし、以下の式で求めるものである。
（発明例のＩＮＤＥＸ）=（（発明例タイヤの走行距離）／（従来例１のタイヤの走行距離））×１００
　なお、ＩＮＤＥＸは大きい方が耐久性に優れている。
　また、操縦安定性の発明例のＩＮＤＥＸは、テストコースで実車走行を行い、テストライダーの走行感覚による総合評価を従来例１のタイヤを１００として評価したものである。数値は大きいほうが良い。なお、比較例についても発明例と同様である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　ここで、コード材質の構造におけるｘ／ｙとの表記（例えば、１８４０／２）は、ｘ（ｄｔｅｘ）のｙ本の繊維を撚っていることを示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表１の従来例１と従来例２との比較によると、リヨセルを用いたコードを使用したタイヤは、耐久性がレーヨンの場合よりも劣ることがわかる。
　一方、発明例１～３と従来例１、２を比較すると、いずれの発明例もナイロンと共にリヨセルを使用しているものの、耐久性がレーヨンのみを使用している従来例１と比べて優れていることがわかる。また、操縦安定性も優れている。
　また、表１によると、コード材質１とコード材質２の下撚り数の関係が好適範囲内にある発明例１～３は、耐久性、操縦安定性が共に優れているのに対して、上記関係が好適範囲内にない比較例１、２は、耐久性が従来例１より劣っていることがわかる。
　さらに、発明例５と比較例１との比較によりセルロース繊維であるリヨセルの下撚り数が好適範囲内である発明例５は、リヨセルの下撚り数が好適範囲外である比較例３より、耐久性が優れていることがわかる。
　また、表２において、発明例３と比較例４及び比較例５とを比較すると、ナイロンの含有率が好適範囲内にある発明例３は、ナイロンの含有率が好適範囲内を上回る比較例４より、操縦安定性に優れ、また、ナイロンの含有率が好適範囲内を下回る比較例５より耐久性に優れていることがわかる。
　加えて、表３を参照すると、従来例４のように従来のタイヤにおいてカーカスの角度をタイヤ周方向に対して８０°未満に配置すると、耐久性が悪化するのに対し、本発明による発明例６及び７では、カーカスの角度をタイヤ周方向に対して８０°未満に配置しても耐久性及び操縦安定性が良好であることがわかる。
　剛性及び耐久性を両立させたゴム物品補強用のコード及び、該コードをカーカスのプライコードに用いた、操縦安定性が高く、かつ耐久性に優れた空気入りタイヤを製造して、市場に提供できる。
１　ナイロン
２　セルロース
３　カーカス
４ ベルト
５　ベルト補強層

Claims (10)

  1. 　ゴム物品補強用コードであって、
    　前記ゴム物品補強用コードは、セルロース繊維を下撚りした糸と、ナイロン繊維を下撚りした糸とを撚り合わせてなり、
    　前記ナイロン繊維の下撚り数は、前記セルロース繊維の下撚り数より少ないことを特徴とするゴム物品補強用コード。
  2. 　前記ナイロン繊維の下撚り数をｎ（回／１０ｃｍ）、前記セルロース繊維の下撚り数をｍ（回／１０ｃｍ）とするとき、前記ナイロン繊維の下撚り数と前記セルロース繊維の下撚り数との比ｎ／ｍは
    ０≦ｎ／ｍ≦０．７５
    を満たす範囲内にあることを特徴とする、請求項１に記載のゴム物品補強用コード。
  3. 　前記セルロース繊維の下撚り数は、３２（回／１０ｃｍ）以上である、請求項１又は２に記載のゴム物品補強用コード。
  4. 　前記ナイロン繊維の下撚り数は、３０（回／１０ｃｍ）以下である、請求項１～３のいずれか一項に記載のゴム物品補強用コード。
  5. 　前記コードにおけるナイロン繊維の含有率は１７％以上４５％以下である、請求項１～４のいずれか一項に記載のゴム物品補強用コード。
  6. 　下撚りした１本以上のセルロース繊維と、下撚りした１本以上のナイロン繊維からなる、請求項１～５のいずれか一項に記載のゴム物品補強用コード。
  7. 　セルロース繊維の繊度は５００～３０００ｄｔｅｘであり、ナイロン繊維の繊度は４００～３０００ｄｔｅｘである、請求項１～６のいずれか一項に記載のゴム物品補強用コード。
  8. 　タイヤの周方向に対して６０°～９０°で配置したことを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載のゴム物品補強用コード。
  9. 　請求項１～８のいずれか一項に記載のゴム物品補強用コードをカーカスのプライコードに用いた空気入りタイヤ。
  10. 　タイヤ周方向に沿って配置した高弾性コードで補強されたキャップ構造を有していることを特徴とする、請求項９に記載の空気入りタイヤ。
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