WO2021261481A1 - 空気入りタイヤ - Google Patents

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WO2021261481A1
WO2021261481A1 PCT/JP2021/023570 JP2021023570W WO2021261481A1 WO 2021261481 A1 WO2021261481 A1 WO 2021261481A1 JP 2021023570 W JP2021023570 W JP 2021023570W WO 2021261481 A1 WO2021261481 A1 WO 2021261481A1
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cord
mass
rubber
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pneumatic tire
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PCT/JP2021/023570
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智之 和田
隆充 茶谷
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横浜ゴム株式会社
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    • Y02T10/80Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/86Optimisation of rolling resistance, e.g. weight reduction 

Definitions

  • the present invention relates to a pneumatic tire provided with a reinforcing layer including a cord.
  • An object of the present invention is to provide a pneumatic tire capable of achieving both high-speed steering stability, high-speed durability and low rolling resistance at a high level.
  • the pneumatic tire of the present invention for achieving the above object has a tread portion extending in the tire circumferential direction to form an annular shape, a pair of sidewall portions arranged on both sides of the tread portion, and these sidewall portions.
  • a pneumatic tire having a pair of bead portions arranged inside in the radial direction of the tire, and having a reinforcing layer containing a cord embedded in at least one portion selected from the tread portion, the sidewall portion, and the bead portion.
  • the coated rubber covering the cord contained in the reinforcing layer has a nitrogen adsorption specific surface area N 2 SA of 100 m 2 / g or more with respect to 100 parts by mass of a rubber component containing 70% by mass to 100% by mass of natural rubber.
  • a certain carbon black is blended in an amount of 30 to 60 parts by mass, and an aroma oil is optionally blended in an amount of 0 parts by mass or more and 10 parts by mass or less.
  • MPa is characterized by being composed of a rubber composition satisfying the relationship of TB 2 / M100 ⁇ 50.0.
  • the coated rubber is composed of the rubber composition having the above-mentioned composition, high-speed steering stability, high-speed durability, and low rolling resistance can be improved, respectively.
  • the rubber component contains a large amount of natural rubber, carbon black having a large nitrogen adsorption specific surface area N 2 SA and excellent reinforcing properties is blended in an appropriate amount, and the blending amount of aroma oil is kept low. , These performances can be compatible at a high level.
  • the rubber composition constituting the coated rubber satisfies the above-mentioned physical characteristics, it is possible to exhibit excellent high-speed durability. Through these collaborations, it is possible to achieve both high-speed steering stability, high-speed durability and low rolling resistance at a high level.
  • the "nitrogen adsorption specific surface area N 2 SA” is a value measured in accordance with JIS 6217-2.
  • the “breaking strength TB at 100 ° C.” is a value [unit: MPa] measured under the condition of a temperature of 100 ° C. in accordance with JIS K6251.
  • the "tensile stress M100 at 100% elongation at 100 ° C.” is a value measured under the conditions of a tensile speed of 500 mm / min and a temperature of 100 ° C. using a No. 3 type dumbbell test piece in accordance with JIS K6251.
  • the cord is made of organic fibers. This improves the adhesiveness between the cord and the coated rubber, which is advantageous for improving high-speed durability.
  • the product A of the positive fineness D [unit: dtex / piece] per cord and the number of cords driven E [unit: line / 50 mm] per 50 mm in the direction orthogonal to the extension direction of the cord. It is preferable that D ⁇ E is 1.0 ⁇ 10 5 dtex / 50 mm to 3.0 ⁇ 10 5 dtex / 50 mm.
  • the elongation of the cord under a 1.5 cN / dtex load is preferably 5.0% to 8.0%, and the elongation at break is preferably 20% or more.
  • the characteristics of the cord will further improve high-speed steering stability, high-speed durability, and low rolling resistance, which is advantageous for improving these performances in a well-balanced manner.
  • Both "elongation at break” and “elongation under 1.5 cN / dtex load” are based on JIS L1017 "chemical fiber tire cord test method", with a gripping interval of 250 mm and a tensile speed of 300 ⁇ 20 mm / min.
  • the above-mentioned reinforcing layer is a carcass layer.
  • the effect of the above-mentioned coated rubber can be more effectively exhibited, and high-speed steering stability, high-speed durability, and low speed can be exhibited. It is advantageous to improve the rolling resistance in a well-balanced manner.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the meridian showing a pneumatic tire according to an embodiment of the present invention.
  • the pneumatic tire of the present invention is arranged inside the tread portion 1, a pair of sidewall portions 2 arranged on both sides of the tread portion 1, and the sidewall portion 2 in the tire radial direction. It is provided with a pair of bead portions 3.
  • the reference numeral CL indicates the tire equator.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the meridian, it is not depicted, but the tread portion 1, the sidewall portion 2, and the bead portion 3 each extend in the circumferential direction of the tire to form an annular shape, whereby the toroidal of the pneumatic tire is formed.
  • the basic structure of the shape is constructed.
  • the description using FIG. 1 is basically based on the illustrated meridian cross-sectional shape, but each tire component extends in the tire circumferential direction to form an annular shape.
  • a carcass layer 4 including a plurality of reinforcing cords (hereinafter referred to as carcass cords) extending in the tire radial direction is mounted between the pair of left and right bead portions 3.
  • a bead core 5 is embedded in each bead portion, and a bead filler 6 having a substantially triangular cross section is arranged on the outer periphery of the bead core 5.
  • the carcass layer 4 is folded around the bead core 5 from the inside to the outside in the tire width direction.
  • the bead core 5 and the bead filler 6 are formed around the main body portion of the carcass layer 4 (the portion extending from the tread portion 1 to each bead portion 3 via each sidewall portion 2) and the folded portion (in each bead portion 3 around the bead core 5). It is wrapped by a portion that is folded back and extends toward each sidewall portion 2 side).
  • each belt layer 7 includes a plurality of reinforcing cords (hereinafter referred to as belt cords) that are inclined with respect to the tire circumferential direction, and the belt cords are arranged so as to intersect each other between the layers.
  • the inclination angle of the belt cord with respect to the tire circumferential direction is set to, for example, in the range of 10 ° to 40 °.
  • the belt cord for example, a steel cord is preferably used.
  • a belt reinforcing layer 8 is provided on the outer peripheral side of the belt layer 7 for the purpose of improving high-speed durability.
  • the belt reinforcing layer 8 includes a reinforcing cord (hereinafter referred to as a cover cord) oriented in the tire circumferential direction.
  • a cover cord a reinforcing cord
  • the angle of the cover cord with respect to the tire circumferential direction is set to, for example, 0 ° to 5 °.
  • a full cover layer 8a that covers the entire width direction of the belt layer 7 and a pair of edge cover layers 8b that locally cover both ends of the belt layer 7 in the tire width direction are used alone or individually.
  • the belt reinforcing layer 8 can be formed, for example, by aligning at least one cover cord and spirally winding a strip material covered with a coated rubber in the tire circumferential direction.
  • the present invention relates to a rubber (coated rubber) that covers a cord in a reinforcing layer including a cord (carcass cord, belt cord, cover cord) such as the carcass layer 4, the belt layer 7, and the belt reinforcing layer 8 described above.
  • a cord carrier cord, belt cord, cover cord
  • the basic structure of the tire is not limited to the above, except for the features related to the cord and the coated rubber described later.
  • the reinforcing layer including the cord may be collectively referred to as a “cord reinforcing layer”.
  • those corresponding to the cord reinforcing layer are the carcass layer 4, the belt layer 7, and the belt reinforcing layer 8, but in addition to these, a layer corresponding to the cord reinforcing layer (another cord reinforcing layer) is provided.
  • the configuration described below can be applied to other cord reinforcing layers.
  • the present invention is preferably applied to a layer in which the cord is composed of organic fibers among the cord reinforcing layers.
  • the cord to which the present invention is applied is preferably an organic fiber cord obtained by twisting filament bundles of organic fibers. That is, since the coated rubber described later exhibits particularly excellent adhesiveness to the organic fiber cord, high-speed durability can be effectively improved by applying it to the cord reinforcing layer made of the organic fiber.
  • the cords of the carcass layer 4 and the belt reinforcing layer 8 are composed of organic fibers, and it is preferable to apply the present invention to these layers. Above all, it can be suitably used for the carcass layer 4.
  • the positive fineness D (unit: dtex / piece] per cord and the number of cords driven per 50 mm in the direction orthogonal to the extension direction of the cord E [
  • the product A D ⁇ E with [unit: book / 50 mm] is preferably 1.0 ⁇ 10 5 dtex / 50 mm to 3.0 ⁇ 10 5 dtex / 50 mm.
  • the above-mentioned product A is more preferably 1.8 ⁇ 10 5 dtex / 50 mm to 2.7 ⁇ 10 5 dtex / 50 mm.
  • the above-mentioned product A is more preferably 1.2 ⁇ 10 5 dtex / 50 mm to 2.2 ⁇ 10 5 dtex / 50 mm. With such a setting, it is possible to more effectively improve the high-speed steering stability, high-speed durability, and low rolling resistance due to the characteristics of the cord, which is advantageous for improving these performances in a well-balanced manner. Become. When the above-mentioned product A is less than 1.0 ⁇ 10 5 dtex / 50mm, the code does the hardness of the reinforcing layer is sufficiently obtained, no desired effect can be obtained.
  • the cord reinforcing layer is the carcass layer 4, the high-speed steering stability is lowered.
  • the above-mentioned product A is more than 3.0 ⁇ 10 5 dtex / 50mm, the hardness of the cord reinforcement layer becomes excessive, not desired effects.
  • the cord reinforcing layer is the carcass layer 4, the high-speed durability is lowered.
  • the breaking elongation of the cord is preferably 20% or more, more preferably 24% to 28%.
  • the range of breaking elongation in this way, both high-speed steering stability and high-speed durability can be achieved.
  • the shock burst resistance can be improved. That is, the shock burst resistance can be determined, for example, by a plunger energy test (a test in which a plunger of a predetermined size is pressed against the center of the tread to measure the fracture energy when the tire breaks).
  • the deformation at the time of the test (when pressed by the plunger) becomes acceptable, and good results can be obtained in the plunger energy test. That is, when applied to the tire running, the fracture durability (corresponding to the above-mentioned fracture energy) of the tread portion 1 against the protrusion input can be improved, and the shock burst resistance of the pneumatic tire can be improved.
  • the elongation of the cord under a load of 1.5 cN / dtex is preferably 5.0% to 8.0%, more preferably 6.0% to 7.0%. ..
  • the rigidity of the cord reinforcing layer in which the cord is used is appropriately lowered, so that steering stability can be improved.
  • the cord reinforcing layer is the carcass layer 4
  • the rigidity of the tread portion 1 is appropriately lowered, so that a sufficient ground contact area can be secured and the maneuvering can be performed. Stability can be improved.
  • the rigidity of the cord reinforcing layer becomes high, and the desired effect cannot be sufficiently obtained.
  • the cord reinforcing layer is the carcass layer 4
  • the compression strain at the winding end of the carcass layer 4 just below the ground contact region increases, which may lead to breakage of the cord (that is, the durability may be impaired). There is).
  • the elongation of the cord under a 1.5 cN / dtex load exceeds 8.5%, the rigidity of the cord reinforcing layer cannot be sufficiently secured, and the desired effect cannot be sufficiently obtained.
  • the cord reinforcing layer is the carcass layer 4, the effect of securing the above-mentioned ground contact area cannot be sufficiently obtained, and the effect of improving the steering stability is limited.
  • the heat shrinkage of the cord is preferably 0.5% to 2.5%, more preferably 1.0% to 2.0.
  • the "heat shrinkage rate” is a sample code measured when heated under the conditions of a sample length of 500 mm and a heating condition of 150 ° C. x 30 minutes in accordance with the "chemical fiber tire code test method" of JIS L1017. Dry heat shrinkage rate (%).
  • the organic fiber cord is kinked (twisted, broken, twisted, deformed, etc.) during vulcanization to reduce durability and suppress deterioration of uniformity. can do.
  • the heat shrinkage rate of the cord is less than 0.5%, kink is likely to occur during vulcanization, and it becomes difficult to maintain good durability. If the heat shrinkage of the cord exceeds 2.5%, the uniformity may deteriorate.
  • the twist coefficient K of the cord represented by the following formula (1) is preferably 2000 to 2500, more preferably 2100 to 2400.
  • the twist coefficient K is a numerical value of the code after the dip process.
  • the twist coefficient K of the cord is less than 2000, the fatigue resistance of the cord is lowered and it becomes difficult to secure the durability.
  • the twist coefficient K of the cord exceeds 2500, the productivity of the cord deteriorates.
  • K T ⁇ D 1/2 ... (1) (In the formula, T is the number of top twists of the cord [times / 10 cm], and D is the total fineness of the cord [dtex].)
  • the type of organic fiber constituting the above-mentioned organic fiber cord is not particularly limited, but for example, polyester fiber, nylon fiber, aromatic polyamide fiber (aramid fiber) and the like can be used, and among them, polyester fiber can be preferably used.
  • polyester fiber include polyethylene terephthalate fiber (PET fiber), polyethylene naphthalate fiber (PEN fiber), polybutylene terephthalate fiber (PBT), and polybutylene naphthalate fiber (PBN). It can be suitably used. Regardless of which fiber is used, it is advantageous to achieve both high-speed durability and steering stability in a well-balanced manner depending on the physical characteristics of each fiber. In particular, in the case of PET fiber, since the PET fiber is inexpensive, it is possible to reduce the cost of the pneumatic tire. In addition, workability when manufacturing the cord can be improved.
  • the cord constituting the cord reinforcing layer is covered with coated rubber.
  • the rubber component in the rubber composition constituting the coated rubber (hereinafter referred to as the rubber composition of the present invention), the rubber component always contains natural rubber.
  • natural rubber is contained in the rubber component in an amount of 70% by mass to 100% by mass, preferably 75% by mass to 90% by mass.
  • desired rubber physical properties can be obtained.
  • the peeling resistance between the cord and the rubber can be improved and the durability of the tire can be improved. If the blending amount of the natural rubber is out of the above range, the desired effect of the present invention cannot be sufficiently obtained.
  • synthetic rubber other than natural rubber for example, diene-based rubber
  • diene-based rubber can be blended as a rubber component.
  • rubbers generally used in tire rubber compositions such as polybutadiene rubber, isoprene rubber, and styrene-butadiene rubber can be used. Among them, styrene-butadiene rubber can be preferably used.
  • the blending amount [mass%] in the rubber component of these other diene-based rubbers is 30% by mass to 0% by mass, preferably 25% by mass to 10% by mass because it is the remaining amount of the above-mentioned natural rubber.
  • These other diene rubbers can be used alone or as any blend.
  • the rubber composition of the present invention 30 parts by mass to 60 parts by mass, preferably 35 parts by mass to 55 parts by mass of carbon black is blended with respect to 100 parts by mass of the above-mentioned rubber component.
  • the nitrogen adsorption specific surface area N 2 SA of carbon black used in the present invention is 100 m 2 / g or more, preferably 100 m 2 / g to 130 m 2 / g.
  • the hardness and wear resistance can be improved by appropriately blending carbon black having a large nitrogen adsorption specific surface area N 2 SA and excellent reinforcing property.
  • the blending amount of carbon black is less than 30 parts by mass, the mechanical properties of the rubber composition cannot be sufficiently ensured, and the basic tire performance (for example, hardness and wear resistance) may be deteriorated. If the blending amount of carbon black exceeds 60 parts by mass, the heat generation property deteriorates, and it becomes difficult to sufficiently secure low rolling resistance. If the nitrogen adsorption specific surface area N 2 SA is less than 100 m 2 / g, the reinforcing effect of carbon black cannot be sufficiently obtained, and it becomes difficult to secure the desired tire performance.
  • the rubber composition of the present invention can contain an inorganic filler other than carbon black.
  • inorganic fillers include silica, clay, talc, calcium carbonate, mica, aluminum hydroxide and the like.
  • Aroma oil can be arbitrarily added to the rubber composition of the present invention.
  • the blending amount may be 10 parts by mass or less, preferably 0.0 parts by mass to 5.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the above-mentioned rubber component.
  • the blending amount of the aroma oil is restricted to 10 parts by mass or less.
  • a compounding agent other than the above can be added to the rubber composition of the present invention.
  • Other compounding agents include various compounding agents generally used in rubber compositions for tires, such as vulcanization or cross-linking agents, vulcanization accelerators, antiaging agents, liquid polymers, thermosetting resins, and thermoplastic resins. Can be exemplified.
  • the blending amount of these blending agents can be a conventional general blending amount as long as it does not contradict the object of the present invention.
  • a normal rubber kneading machine for example, a Banbury mixer, a kneader, a roll or the like can be used as the kneading machine.
  • the rubber composition of the present invention can improve high-speed steering stability, high-speed durability, and low rolling resistance by the above-mentioned formulation.
  • a large amount of natural rubber is contained in the rubber component, carbon black having a large nitrogen adsorption specific surface area N2SA and excellent reinforcing property is blended in an appropriate amount, and the blending amount of aroma oil is suppressed to a low level. Therefore, it is possible to achieve both of these performances at a higher level. Therefore, when used in combination with the coated rubber covering the above-mentioned cord, these performances can be effectively exhibited.
  • the rubber composition of the present invention has a breaking strength TB [unit: MPa] at 100 ° C. and a stress M100 [unit: MPa] at 100% elongation at 100 ° C. TB 2 /.
  • the relationship of M100 ⁇ 50.0, preferably 75 ⁇ TB 2 / M100 ⁇ 125 is satisfied. Since the rubber composition of the present invention has such physical properties, it is possible to exhibit further excellent high-speed durability. If TB 2 / M100 deviates from the above range, the balance between the breaking strength TB and the stress M100 at 100% elongation becomes poor, so that the effect of improving high-speed durability cannot be sufficiently obtained.
  • the respective ranges of the breaking strength TB and the stress M100 at 100% elongation are not particularly limited, but the breaking strength TB at 100 ° C.
  • the breaking strength TB at 100 ° C. can be set to 13.5 MPa to 17.5 MPa
  • the stress M100 at 100% elongation at 100 ° C. can be set to, for example, 1.0 MPa to 3.5 MPa.
  • the breaking strength TB and the stress M100 at the time of 100% elongation are not determined only by the above-mentioned compounding, but are physical properties that can be adjusted by, for example, kneading conditions and kneading method.
  • the tire size is 195 / 65R15, it has the basic structure shown in FIG. 1, and the composition and physical properties of the coated rubber covering the cord constituting the carcass layer (breaking strength TB at 100 ° C. and tensile strength at 100% elongation at 100 ° C.).
  • Pneumatic tires of Examples 1 to 4 and Examples 1 to 8 were manufactured.
  • Hardness of coated rubber For the coated rubber used for each test tire, the hardness of the rubber was measured using a type A durometer under the condition of a temperature of 20 ° C. in accordance with the durometer hardness test specified in JIS K6253. The evaluation result is shown by an index with the measured value of Comparative Example 1 as 100. The larger the index value, the higher the hardness.
  • Coated rubber tan ⁇ (60 ° C)
  • tan ⁇ at 60 ° C. was measured at a temperature of 60 ° C., a frequency of 20 Hz, an initial strain of 10%, and a dynamic strain of ⁇ 2% using a viscoelastic spectrometer manufactured by Toyo Seiki Seisakusho.
  • the evaluation result is shown by an index with the value of Comparative Example 1 as 100 using the reciprocal of the measured value. The larger the index value, the smaller the tan ⁇ (60 ° C.) and the lower the heat generation.
  • -NR Natural rubber, PT.
  • NUSIRA SIR20 -SBR Styrene butadiene rubber, NIPOL1502 manufactured by Zeon Corporation
  • CB1 Carbon black, Niteron #GN manufactured by Nittetsu Carbon Co., Ltd.
  • N 2 SA 30 m 2 / g
  • CB2 Carbon black, Niteron # 300IH manufactured by Nittetsu Carbon Co., Ltd.
  • Aroma oil Idemitsu Kosan Diana Process NH-60 ⁇ Zinc oxide: Zinc oxide 3 types manufactured by Shodo Chemical Industry Co., Ltd. ⁇ Stearic acid: YR stearic acid manufactured by NOF CORPORATION ⁇ Sulfur: Oil-treated sulfur manufactured by Hosoi Chemical Industry Co., Ltd. ⁇ Vulcanization accelerator: SANTOCURE CBS manufactured by FLEXSYS
  • the tires of Examples 1 to 8 improved high-speed steering stability, high-speed durability, and low rolling resistance in comparison with Comparative Example 1, and achieved a good balance between these performances. Further, regarding the physical characteristics of the coated rubber itself, the hardness and tan ⁇ (60 ° C.) were improved in comparison with Comparative Example 1. On the other hand, in Comparative Example 2, since the nitrogen adsorption specific surface area N 2 SA of carbon black was small, the hardness of the coated rubber could not be sufficiently obtained, and the high-speed steering stability was lowered.
  • Comparative Example 3 since the amount of the aroma oil was large, the hardness of the coated rubber and tan ⁇ (60 ° C.) could not be sufficiently obtained, and the high-speed steering stability and the low rolling resistance were lowered.
  • Comparative Example 4 the coating rubber was appropriately blended, but the TB 2 / M100 was small, so that the high-speed durability was lowered.

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Abstract

高速操縦安定性を高速耐久性と低転がり抵抗性を高次に両立することを可能にした空気入りタイヤを提供する。コードを含む補強層が埋設された空気入りタイヤにおいて、補強層に含まれるコードを被覆するコートゴムとして、天然ゴムを70質量%~100質量%含むゴム成分100質量部に対して、窒素吸着比表面積N2SAが100m2/g以上であるカーボンブラックが30質量部~60質量部、アロマオイルが任意で0質量部以上10質量部以下配合され、100℃における破断強度TB〔単位:MPa〕と100℃における100%伸長時の応力M100〔単位:MPa〕とがTB2/M100≧50.0の関係を満たすゴム組成物を用いる。

Description

空気入りタイヤ
 本発明は、コードを含む補強層を備えた空気入りタイヤに関する。
 近年、タイヤに対する要求性能が高まっており、例えば、高速走行時の操縦安定性や低転がり抵抗性能に加えて、更に高速耐久性を高次に両立させることが求められている。そのため、タイヤの各部位を構成するゴム(ゴム組成物)について高硬度化や低発熱化を図り、上述の様々なタイヤ性能を両立することが検討されている。
 このような高硬度化や低発熱化を図る部位としては、従来、ゴムの使用量が多い部位(トレッド部、サイドウォール部、ビード部など)が検討されてきた。そして、更なるタイヤ性能向上のために、ゴムの使用量が少ない部位、例えば、コードを含む補強層(カーカス層、ベルト層、ベルト補強層など)においてコードを被覆するコートゴムについても前述の高硬度化や低発熱化が検討されている(例えば、特許文献1を参照)。このようなコートゴムにおいては、高硬度化や低発熱化に加えて、コードに対する優れた接着性も求められるため更なる改善の余地がある。そして、これら性能をバランスよく両立して、優れた高速操縦安定性、低転がり抵抗性、高速耐久性を発揮することも求められている。
日本国特開2017‐031381号公報
 本発明の目的は、高速操縦安定性を高速耐久性と低転がり抵抗性を高次に両立することを可能にした空気入りタイヤを提供することにある。
 上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、前記トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、前記トレッド部、前記サイドウォール部、および前記ビード部から選ばれる少なくとも1つの部位にコードを含む補強層が埋設された空気入りタイヤにおいて、前記補強層に含まれる前記コードを被覆するコートゴムが、天然ゴムを70質量%~100質量%含むゴム成分100質量部に対して、窒素吸着比表面積N2SAが100m2/g以上であるカーボンブラックが30質量部~60質量部、アロマオイルが任意で0質量部以上10質量部以下配合され、100℃における破断強度TB〔単位:MPa〕と100℃における100%伸長時の応力M100〔単位:MPa〕とがTB2/M100≧50.0の関係を満たすゴム組成物で構成されていることを特徴とする。
 本発明においては、コートゴムが上述の配合からなるゴム組成物で構成されているので、高速操縦安定性、高速耐久性、および低転がり抵抗性をそれぞれ向上することができる。特に、ゴム成分中に天然ゴムを多く含み、窒素吸着比表面積N2SAが大きく補強性に優れるカーボンブラックを適度な量だけ配合しており、且つ、アロマオイルの配合量を低く抑えているので、これら性能を高次に両立することができる。更に、コートゴムを構成するゴム組成物が上述の物性の関係を満たすため、優れた高速耐久性を発揮することが可能になる。これらの協働により、高速操縦安定性を高速耐久性と低転がり抵抗性を高次に両立することができる。
 尚、本発明において、「窒素吸着比表面積N2SA」とは、JIS 6217‐2に準拠して測定した値である。「100℃における破断強度TB」とは、JIS K6251に準拠して、温度100℃の条件で測定した値〔単位:MPa〕である。「100℃における100%伸長時の引張応力M100」とは、JIS K6251に準拠して、3号型ダンベル試験片を用い、引張速度500mm/分、温度100℃の条件で測定した値である。
 本発明においては、コードが有機繊維で構成されていることが好ましい。これにより、コードとコートゴムとの接着性が良好になり、高速耐久性を向上するには有利になる。
 本発明においては、コード1本あたりの正量繊度D〔単位:dtex/本〕と、コードの延長方向と直交する方向50mm当たりのコードの打ち込み本数E〔単位:本/50mm〕との積A=D×Eが1.0×105dtex/50mm~3.0×105dtex/50mmであることが好ましい。このようなコードを用いることで、コードの特性による高速操縦安定性、高速耐久性、および低転がり抵抗性の改善効果が見込めるので、これら性能をバランスよく向上するには有利になる。
 本発明においては、コードの1.5cN/dtex負荷時の伸びが5.0%~8.0%であり、破断伸びが20%以上であることが好ましい。このようなコードを用いることで、コードの特性による更なる高速操縦安定性、高速耐久性、および低転がり抵抗性の改善効果が見込めるので、これら性能をバランスよく向上するには有利になる。尚、「破断伸び」および「1.5cN/dtex負荷時の伸び」はいずれも、JIS L1017の「化学繊維タイヤコード試験方法」に準拠し、つかみ間隔250mm、引張速度300±20mm/分の条件にて引張試験を実施して測定される試料コードの伸び率(%)であり、「破断伸び」はコード破断時に測定される値であり、「1.5cN/dtex負荷時の伸び」は1.5cN/dtex負荷時に測定される値である。
 本発明においては、上述の補強層がカーカス層であることが好ましい。タイヤ構成部材のなかでもタイヤ骨格を形成するカーカス層において上述のコートゴムを採用することで、上述のコートゴムによる効果をより効果的に発揮することができ、高速操縦安定性、高速耐久性、および低転がり抵抗性をバランスよく向上するには有利になる。
図1は、本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線断面図である。
 以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
 図1に示すように、本発明の空気入りタイヤは、トレッド部1と、このトレッド部1の両側に配置された一対のサイドウォール部2と、サイドウォール部2のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部3とを備えている。図1において、符号CLはタイヤ赤道を示す。図1は子午線断面図であるため描写されないが、トレッド部1、サイドウォール部2、ビード部3は、それぞれタイヤ周方向に延在して環状を成しており、これにより空気入りタイヤのトロイダル状の基本構造が構成される。以下、図1を用いた説明は基本的に図示の子午線断面形状に基づくが、各タイヤ構成部材はいずれもタイヤ周方向に延在して環状を成すものである。
 左右一対のビード部3間にはタイヤ径方向に延びる複数本の補強コード(以下、カーカスコードという)を含むカーカス層4が装架されている。各ビード部には、ビードコア5が埋設されており、そのビードコア5の外周上に断面略三角形状のビードフィラー6が配置されている。カーカス層4は、ビードコア5の廻りにタイヤ幅方向内側から外側に折り返されている。これにより、ビードコア5およびビードフィラー6はカーカス層4の本体部(トレッド部1から各サイドウォール部2を経て各ビード部3に至る部分)と折り返し部(各ビード部3においてビードコア5の廻りに折り返されて各サイドウォール部2側に向かって延在する部分)とにより包み込まれている。
 一方、トレッド部1におけるカーカス層4の外周側には複数層(図示の例では2層)のベルト層7が埋設されている。各ベルト層7は、タイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コード(以下、ベルトコードという)を含み、かつ層間でベルトコードが互いに交差するように配置されている。これらベルト層7において、ベルトコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば10°~40°の範囲に設定されている。ベルトコードとしては、例えばスチールコードが好ましく使用される。
 更に、ベルト層7の外周側には、高速耐久性の向上を目的として、ベルト補強層8が設けられている。ベルト補強層8は、タイヤ周方向に配向する補強コード(以下、カバーコードという)を含む。ベルト補強層8において、カバーコードはタイヤ周方向に対する角度が例えば0°~5°に設定されている。ベルト補強層8としては、ベルト層7の幅方向の全域を覆うフルカバー層8aや、ベルト層7のタイヤ幅方向の両端部を局所的に覆う一対のエッジカバー層8bをそれぞれ単独で、またはこれらを組み合わせて設けることができる(図示の例では、フルカバー層8aおよびエッジカバー層8bの両方が設けられている)。ベルト補強層8は、例えば、少なくとも1本のカバーコードを引き揃えてコートゴムで被覆したストリップ材をタイヤ周方向に螺旋状に巻回して構成することができる。
 本発明は、上述のカーカス層4、ベルト層7、ベルト補強層8のように、コード(カーカスコード、ベルトコード、カバーコ―ド)を含む補強層において、コードを被覆するゴム(コートゴム)に関するものである。そのため、後述のコードとコートゴムに関する特徴を除いて、タイヤの基本的な構造は上述のものに限定されない。尚、以下の説明では、コードを含む補強層を総称して「コード補強層」という場合がある。上述のタイヤにおいて、コード補強層に該当するものはカーカス層4、ベルト層7、ベルト補強層8であるが、これら以外にコード補強層に該当する層(他のコード補強層)が設けられているタイヤの場合は、他のコード補強層についても後述の構成を適用することができる。
 本発明は、コード補強層の中でも、コードが有機繊維で構成される層に適用することが好ましい。言い換えると、本発明が適用されるコードは、有機繊維のフィラメント束を撚り合わせた有機繊維コードであることが好ましい。即ち、後述のコートゴムは、有機繊維コードに対して特に優れた接着性を示すので、有機繊維で構成されたコード補強層に適用することで効果的に高速耐久性を向上することができる。図示の例では、上述のように、カーカス層4とベルト補強層8のコードが有機繊維で構成されているので、これらの層に本発明を適用することが好ましい。なかでもカーカス層4に好適に用いることができる。
 コードが有機繊維で構成される場合、コード補強層において、コード1本あたりの正量繊度D〔単位:dtex/本〕と、コードの延長方向と直交する方向50mm当たりのコードの打ち込み本数E〔単位:本/50mm〕との積A=D×Eが、好ましくは1.0×105dtex/50mm~3.0×105dtex/50mmであるとよい。特に、コード補強層がカーカス層4である場合は、上述の積Aが、より好ましくは1.8×105dtex/50mm~2.7×105dtex/50mmであるとよい。また、コード補強層がベルト補強層8である場合は、上述の積Aが、より好ましくは1.2×105dtex/50mm~2.2×105dtex/50mmであるとよい。このような設定にすることで、コードの特性による高速操縦安定性、高速耐久性、および低転がり抵抗性の改善効果をより効果的に発揮できるので、これら性能をバランスよく向上するには有利になる。上述の積Aが1.0×105dtex/50mm未満であると、コード補強層の硬度が十分に得られず、所望の効果が得られない。例えば、コード補強層がカーカス層4である場合は、高速操縦安定性が低下する。上述の積Aが3.0×105dtex/50mmを超えると、コード補強層の硬度が過剰になり、所望の効果が得られない。例えば、コード補強層がカーカス層4である場合は、高速耐久性が低下する。
 コードが有機繊維で構成される場合、コードの破断伸びが好ましくは20%以上、より好ましくは24%~28%であるとよい。このように破断伸びの範囲を設定することで、高速操縦安定性と高速耐久性を両立することができる。特に、コード補強層がカーカス層4である場合は、耐ショックバースト性を向上することもできる。即ち、耐ショックバースト性は、例えばプランジャーエネルギー試験(トレッド中央部に所定の大きさのプランジャーを押し付けてタイヤが破壊する際の破壊エネルギーを測定する試験)によって判定することができるが、上述の破断伸びを有するコードを用いることで、試験時(プランジャーに押圧された際)の変形を許容可能になり、プランジャーエネルギー試験において良好な結果を得ることができる。つまり、タイヤ走行時に当てはめて考えると、トレッド部1の突起入力に対する破壊耐久性(上述の破壊エネルギーに相当)を向上することができ、空気入りタイヤの耐ショックバースト性を向上することができる。
 コードが有機繊維で構成される場合、コードの1.5cN/dtex負荷時の伸びが好ましくは5.0%~8.0%、より好ましくは6.0%~7.0%であるとよい。このようにコードの物性を設定することで、そのコードが用いられるコード補強層の剛性が適度に低くなるため、操縦安定性を良好にすることができる。例えば、コード補強層がカーカス層4である場合は、トレッド部1(特にベルト層7と重複する領域)における剛性が適度に低くなるため、接地面積を十分に確保することが可能になり、操縦安定性を良好にすることができる。コードの1.5cN/dtex負荷時の伸びが5.0%未満であると、コード補強層の剛性が高くなり、所望の効果が十分に得られなくなる。例えば、コード補強層がカーカス層4である場合は、接地領域直下でのカーカス層4の巻き上げ端部の圧縮歪みが増大し、コードの破断を招く虞がある(即ち、耐久性が損なわれる虞がある)。コードの1.5cN/dtex負荷時の伸びが8.5%を超えると、コード補強層の剛性が十分に確保できず、所望の効果が十分に得られなくなる。例えば、コード補強層がカーカス層4である場合は、上述の接地面積を確保する効果が十分に得られなくなり、操縦安定性を改善する効果が限定的になる。
 更に、コードが有機繊維で構成される場合、コードの熱収縮率は好ましくは0.5%~2.5%、より好ましくは1.0%~2.0であるとよい。尚、「熱収縮率」とは、JIS L1017の「化学繊維タイヤコード試験方法」に準拠し、試料長さ500mm、加熱条件150℃×30分の条件にて加熱したときに測定される試料コードの乾熱収縮率(%)である。このような熱収縮率を有するコードを用いることで、加硫時に有機繊維コードにキンク(捩じれ、折れ、よれ、形くずれ等)が発生して耐久性が低下することや、ユニフォミティの低下を抑制することができる。このとき、コードの熱収縮率が0.5%未満であると、加硫時にキンクが発生しやすくなり、耐久性を良好に維持することが難しくなる。コードの熱収縮率が2.5%を超えると、ユニフォミティが悪化する虞がある。
 更に、コードが有機繊維で構成される場合、下記式(1)で表されるコードの撚り係数Kが好ましくは2000~2500、より好ましくは2100~2400であるとよい。尚、この撚り係数Kは、ディップ処理後のコードの数値である。このような撚り係数Kを有するコードを用いることで、コード疲労性を良好にして優れた耐久性を確保することができる。このとき、コードの撚り係数Kが2000未満であると、コード疲労性が低下し、耐久性を確保することが難しくなる。コードの撚り係数Kが2500を超えると、コードの生産性が悪化する。
   K=T×D1/2     ・・・(1)
(式中、Tはコードの上撚り数[回/10cm]であり、Dはコードの総繊度[dtex]である。)
 上述の有機繊維コードを構成する有機繊維の種類は特に限定されないが、例えばポリエステル繊維、ナイロン繊維、芳香族ポリアミド繊維(アラミド繊維)などを用いることができ、なかでもポリエステル繊維を好適に用いることができる。また、ポリエステル繊維としては、ポリエチレンテレフタレート繊維(PET繊維)、ポリエチレンナフタレート繊維(PEN繊維)、ポリブチレンテレフタレート繊維(PBT)、ポリブチレンナフタレート繊維(PBN)を例示することができ、PET繊維を好適に用いることができる。いずれの繊維を用いた場合も、各繊維の物性によって、高速耐久性と操縦安定性とをバランスよく高度に両立するには有利になる。特に、PET繊維の場合は、PET繊維が安価であることから、空気入りタイヤの低コスト化を図ることができる。また、コードを製造する際の作業性を高めることもできる。
 前述のように、コード補強層を構成するコードはコートゴムによって被覆されている。本発明では、コートゴムを構成するゴム組成物(以下、本発明のゴム組成物という)において、ゴム成分は天然ゴムを必ず含む。特に、天然ゴムをゴム成分中に70質量%~100質量%、好ましくは75質量%~90質量%含む。このように十分な量の天然ゴムを含むことで、所望のゴム物性を得ることができる。特に、十分な量の天然ゴムと後述の特定のカーボンブラックと組み合わせることで、コード‐ゴム間の耐剥離力を向上して、タイヤの耐久性を向上することができる。天然ゴムの配合量が上述の範囲から外れると、本発明の所望の効果が充分に得られない。
 本発明のゴム組成物においては、ゴム成分として、天然ゴム以外の合成ゴム(以下、他のゴムという)、例えばジエン系ゴムを配合することもできる。他のゴムとしては、ポリブタジエンゴム、イソプレンゴム、スチレン‐ブタジエンゴム等のタイヤ用ゴム組成物に一般的に用いられるゴムを使用することができる。なかでも、スチレン‐ブタジエンゴムを好適に用いることができる。これら他のジエン系ゴムのゴム成分中の配合量〔質量%〕は、上述の天然ゴムの残量であるので30質量%~0質量%、好ましくは25質量%~10質量%である。これら他のジエン系ゴムは、単独または任意のブレンドとして使用することができる。
 本発明のゴム組成物においては、上述のゴム成分100質量部に対し、カーボンブラックが30質量部~60質量部、好ましくは35質量部~55質量部配合される。また、本発明で使用されるカーボンブラックの窒素吸着比表面積N2SAは100m2/g以上、好ましくは100m2/g~130m2/gである。このように、窒素吸着比表面積N2SAが大きく補強性に優れるカーボンブラックを適度に配合することで、硬度や耐摩耗性を向上することができる。カーボンブラックの配合量が30質量部未満であると、ゴム組成物の機械的特性を十分に確保できず、基本的なタイヤ性能(例えば、硬度や耐摩耗性)が低下する虞がある。カーボンブラックの配合量が60質量部を超えると、発熱性が悪化し、低転がり抵抗性を十分に確保することが難しくなる。窒素吸着比表面積N2SAが100m2/g未満であると、カーボンブラックによる補強効果が十分に得られず、所望のタイヤ性能を確保することが難しくなる。
 本発明のゴム組成物は、カーボンブラック以外の他の無機充填剤を配合することができる。他の無機充填剤としては、例えばシリカ、クレー、タルク、炭酸カルシウム、マイカ、水酸化アルミニウム等を例示することができる。
 本発明のゴム組成物には、アロマオイルを任意に配合することができる。アロマオイルを配合する場合は、その配合量を上述のゴム成分100質量部に対して10質量部以下、好ましくは0.0質量部~5.0質量部にするとよい。言い換えると、本発明のゴム組成物においては、アロマオイルの配合量は10質量部以下に規制される。このようにアロマオイルの配合量を少なくするか、或いは、アロマオイルを配合しないことで、上述の高補強性のカーボンブラックを配合した場合に悪化することが懸念される発熱性を良好に維持することができ、ゴムの硬度と発熱性のバランスを良好にすることができる。アロマオイルの配合量が10質量部を超えると、ゴムの硬度と発熱性をバランスよく両立することが難しくなる。
 本発明のゴム組成物には、上記以外の他の配合剤を添加することができる。他の配合剤としては、加硫または架橋剤、加硫促進剤、老化防止剤、液状ポリマー、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂など、一般的にタイヤ用ゴム組成物に使用される各種配合剤を例示することができる。これら配合剤の配合量は本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量にすることができる。更に、混練機としは、通常のゴム用混練機械、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を使用することができる。
 本発明のゴム組成物は、上述の配合であることで、高速操縦安定性、高速耐久性、および低転がり抵抗性をそれぞれ向上することができる。特に、上述のように、ゴム成分中に天然ゴムを多く含み、窒素吸着比表面積N2SAが大きく補強性に優れるカーボンブラックを適度な量だけ配合しており、且つ、アロマオイルの配合量を低く抑えているので、これら性能を高次に両立することができる。そのため、前述のコードを被覆するコートゴムと組み合わせて用いたときには、これら性能を効果的に発揮することができる。
 本発明のゴム組成物は、上述の配合であることに加えて、100℃における破断強度TB〔単位:MPa〕と100℃における100%伸長時の応力M100〔単位:MPa〕とがTB2/M100≧50.0の関係、好ましくは75≦TB2/M100≦125の関係を満たしている。本発明のゴム組成物はこのような物性を有するため、更に優れた高速耐久性を発揮することが可能になる。TB2/M100が上述の範囲から外れると、破断強度TBと100%伸長時の応力M100とのバランスが悪くなるため、高速耐久性を向上する効果が十分に得られない。
 本発明のゴム組成物では、TB2/M100が上述の範囲を満たしていれば、破断強度TBおよび100%伸長時の応力M100のそれぞれの範囲は特に限定されないが、100℃における破断強度TBは、例えば13.5MPa~17.5MPaに設定することができ、100℃における100%伸長時の応力M100は、例えば1.0MPa~3.5MPaに設定することができる。尚、これら破断強度TBおよび100%伸長時の応力M100は上述の配合のみで決定されるものではなく、例えば混練条件や混練方法によっても調整可能な物性である。
 以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
 タイヤサイズが195/65R15であり、図1に示す基本構造を有し、カーカス層を構成するコードを被覆するコートゴムの配合と物性(100℃における破断強度TBと100℃における100%伸長時の引張応力M100とから算出されるTB2/M100)を表1のように設定し、且つ、カーカス層を構成するコードについて、コードを構成する有機繊維の種類、コード1本あたりの正量繊度D〔単位:dtex/本〕とコードの延長方向と直交する方向50mm当たりの打ち込み本数E〔単位:本/50mm〕とから算出される積A(=D×E)を表1のように設定した比較例1~4、実施例1~8の空気入りタイヤを製作した。
 表1において、「100℃における破断強度TB」は、JIS K6251に準拠して、温度100℃の条件で測定した。「100℃における100%伸長時の引張応力M100」とは、JIS K6251に準拠して、3号型ダンベル試験片を用い、引張速度500mm/分、温度100℃の条件で測定した。
 これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、高速操縦安定性、高速耐久性、低転がり抵抗性を評価し、その結果を表1に併せて示した。また、コートゴムに関しては、タイヤに使用する前のゴムの状態で、下記の方法により、硬度および60℃におけるtanδ(以下、tanδ(60℃)という)を評価し、その結果も表1に併せて示した。
   コートゴムの硬度
 各試験タイヤに用いたコートゴムについて、JIS K6253に規定されるデュロメータ硬さ試験に準拠して、温度20℃の条件でタイプAのデュロメータを用いてゴムの硬度を測定した。評価結果は、比較例1の測定値を100とする指数にて示した。この指数値が大きいほど、硬度が大きいことを意味する。
   コートゴムのtanδ(60℃)
 各試験タイヤに用いたコートゴムについて、東洋精機製作所製の粘弾性スペクトロメータを使用し、温度60℃、周波数20Hz、初期歪10%、動歪±2%の条件で60℃におけるtanδを測定した。評価結果は、測定値の逆数を用いて比較例1の値を100とする指数にて示した。この指数値が大きいほど、tanδ(60℃)が小さく低発熱であることを意味する。
   高速操縦安定性
 各試験タイヤをリムサイズ15×6Jのホイールに組み付けて、空気圧を210kPaとして排気量1500ccの試験車両に装着し、2名が乗車した状態で乾燥路面からなるテストコースにて、速度100km/hの条件で、テストドライバーによる高速操縦安定性の官能評価を行った。評価結果は、比較例1を100とする指数で示した。この指数値が大きいほど高速操縦安定性に優れることを意味する。
   高速耐久性
 各試験タイヤをリムサイズ15×6Jのホイールに組み付け、空気圧を260kPaとして、ドラム試験機(ドラム径1707mm)に装着し、周辺温度を38±3℃に制御し、速度120km/hから30分毎に10km/hずつ加速し、タイヤに故障が生じるまでの走行距離を計測した。評価結果は、比較例1の測定値を100とする指数にて示した。この指数値が大きいほど、タイヤに故障が生じるまでの走行距離が大きく、高速耐久性が優れていることを意味する。
   低転がり抵抗性
 各試験タイヤをリムサイズ15×6Jのホイールに組み付け、空気圧を210kPaとして、JIS D4230に準拠する室内ドラム試験機(ドラム径1707mm)に装着し、試験荷重4.82kN、速度80km/時の抵抗力(転がり抵抗)を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用いて比較例1の値を100とする指数として表1に示した。この指数が大きいほど転がり抵抗が小さく、低転がり抵抗性に優れることを意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1において使用した原材料の種類を下記に示す。
・NR:天然ゴム、PT.NUSIRA社製SIR20
・SBR:スチレンブタジエンゴム、日本ゼオン社製NIPOL1502
・CB1:カーボンブラック、日鉄カーボン社製ニテロン#GN(窒素吸着比表面積N2SA:30m2/g)
・CB2:カーボンブラック、日鉄カーボン社製ニテロン#300IH(窒素吸着比表面積N2SA:120m2/g)
・アロマオイル:出光興産社製ダイアナプロセスNH‐60
・亜鉛華:正同化学工業社製酸化亜鉛3種
・ステアリン酸:NOF CORPORATION社製ステアリン酸YR
・硫黄:細井化学工業社製油処理イオウ
・加硫促進剤:FLEXSYS社製SANTOCURE CBS
 表1から判るように、実施例1~8のタイヤは、比較例1との対比において、高速操縦安定性、高速耐久性、および低転がり抵抗性を向上し、これら性能をバランスよく両立した。また、コートゴム自体の物性についても、比較例1との対比において、硬度およびtanδ(60℃)を向上した。一方、比較例2は、カーボンブラックの窒素吸着比表面積N2SAが小さいため、コートゴムの硬度が十分に得られず、高速操縦安定性が低下した。比較例3は、アロマオイルの配合量が多いため、コートゴムの硬度とtanδ(60℃)が十分に得られず、高速操縦安定性と低転がり抵抗性が低下した。比較例4は、コートゴムの配合は適切であるが、TB2/M100が小さいため、高速耐久性が低下した。
1 トレッド部
2 サイドウォール部
3 ビード部
4 カーカス層
5 ビードコア
6 ビードフィラー
7 ベルト層
8 ベルト補強層
CL タイヤ赤道

Claims (5)

  1.  タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、前記トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、前記トレッド部、前記サイドウォール部、および前記ビード部から選ばれる少なくとも1つの部位にコードを含む補強層が埋設された空気入りタイヤにおいて、
     前記補強層に含まれる前記コードを被覆するコートゴムが、天然ゴムを70質量%~100質量%含むゴム成分100質量部に対して、窒素吸着比表面積N2SAが100m2/g以上であるカーボンブラックが30質量部~60質量部、アロマオイルが任意で0質量部以上10質量部以下配合され、100℃における破断強度TB〔単位:MPa〕と100℃における100%伸長時の応力M100〔単位:MPa〕とがTB2/M100≧50.0の関係を満たすゴム組成物で構成されていることを特徴とする空気入りタイヤ。
  2.  前記コードが有機繊維で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の空気入りタイヤ。
  3.  前記コード1本あたりの正量繊度D〔単位:dtex/本〕と、前記コードの延長方向と直交する方向50mm当たりの前記コードの打ち込み本数E〔単位:本/50mm〕との積A=D×Eが1.0×105dtex/50mm~3.0×105dtex/50mmであることを特徴とする請求項2に記載の空気入りタイヤ。
  4.  前記コードの1.5cN/dtex負荷時の伸びが5.0%~8.0%であり、破断伸びが20%以上であることを特徴とする請求項2または3に記載の空気入りタイヤ。
  5.  前記補強層がカーカス層であることを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
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