JP2008013035A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】ベルト角度の低アングル化に対しても十分に適用し得る高剛性繊維コードをベルト補強層として使用することにより高速耐久性および高速操縦安定性に優れた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】カーカスのクラウン部タイヤ半径方向外側に配置された少なくとも２枚のスチールベルトと、該スチールベルトのタイヤ半径方向外側に配置されたベルト補強層と、を有する空気入りタイヤにおいて、前記ベルト補強層が、３本以上のフィラメント束を撚り合わせたポリケトン繊維コードであって、かつ、σ≧−０．０１Ｅ＋１．２、σ≧０．０２（上記式中、Ｅは２５℃における４９Ｎ荷重時の弾性率（ｃＮ／ｄｔｅｘ）であり、σは１７７℃における熱収縮応力（ｃＮ／ｄｔｅｘ）である）で表される関係を満足する当該ポリケトン繊維コードがタイヤ周方向にスパイラルに巻回されてなるスパイラルベルト補強層である。
【選択図】図1

Description

本発明は、空気入りタイヤに関し、詳しくは高速耐久性および高速操縦安定性に優れた超高性能空気入りタイヤに関する。

現在、乗用車用ラジアルタイヤの骨格をなすカーカスの補強部材、特にカーカスのクラウン部の補強部材として一般に用いられているベルトは、主としてタイヤの赤道面に対し傾斜配列されたスチールコードのゴム引き層からなるスチールベルト層を２枚以上用い、これらベルト層中のスチールコードが互いに交差するようにして構成されており、そのベルト角度は６０〜７０°程度に保たれている。

また、タイヤの走行時の安定性、特に、高速走行時の安定性、更には、高速走行時における上記ベルト層の剥離、特に、ベルト層端部で顕著に起こる剥離を防止してタイヤの耐久性を向上させるために、上記ベルトのタイヤ半径方向外側にナイロンコード等をタイヤ周方向にゴム引きしてなるベルト補強層を配設することがある。かかるベルト補強層の構造としては、所謂、キャップ構造やレイヤー構造等が知られている。ナイロン繊維コード等を補強素子とするベルト補強層の配設により、走行時のタイヤの径成長を抑制して、タイヤの走行時の安定性を向上させることができる。

現在、乗用車用ラジアルタイヤにおいては、ベルト角度は６０〜７０°程度に保たれており、このベルト角度を低アングルにしていくと、タイヤのせん断剛性が高くなり、横力入力時のバックリング抑制につながることが知られている。しかし、ベルト角度の低アングル化は、タイヤの周方向剛性の低下や周方向強度の低下につながり、高速耐久性が極端に低下することになる。そのため、周方向ベルト補強層による周方向剛性および強度を上げるために、従来のナイロン繊維コードに替えて、アラミド繊維コードなどの高剛性繊維の使用も考えられる。しかし、アラミド繊維コードを使用すると、ナイロン繊維コードに比べ接着力が低下し、また熱収縮性がないために加硫時にコードが弛んでしまうなどの問題があった。従って、従来の高剛性繊維コードは、ベルト角度の低アングル化に対して十分に適用し得るものであるとはいえなかった。

そこで本発明の目的は、ベルト角度の低アングル化に対しても十分に適用し得る高剛性繊維コードをベルト補強層として使用することにより高速耐久性および高速操縦安定性に優れた空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、コードの弾性率および強度をアラミド繊維コードと同等レベルに維持しながら、高温時に大きな熱収縮応力を発生させるコードにつき鋭意検討した結果、所定のポリケトン繊維をベルト補強層に適用することにより高速耐久性の向上が可能となり、また、接着性、コードの弛みなどの懸念点も同時に解消し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の空気入りタイヤは、トレッド部と、その両端からタイヤ半径方向内方に延びる一対のサイドウォール部と、該サイドウォール部の内方端に位置する一対のビード部とを備え、該ビード部に埋設された一対のビードコア間にトロイド状に延在するカーカスと、該カーカスのクラウン部タイヤ半径方向外側に配置された少なくとも２枚のスチールベルトと、該スチールベルトのタイヤ半径方向外側に配置されたベルト補強層と、を有する空気入りタイヤにおいて、
前記ベルト補強層が、３本以上のフィラメント束を撚り合わせたポリケトン繊維コードであって、かつ、下記式（Ｉ）および（ＩＩ）、
σ≧−０．０１Ｅ＋１．２ （Ｉ）
σ≧０．０２ （ＩＩ）
（上記式中、Ｅは２５℃における４９Ｎ荷重時の弾性率（ｃＮ／ｄｔｅｘ）であり、σは１７７℃における熱収縮応力（ｃＮ／ｄｔｅｘ）である）で表される関係を満足する当該ポリケトン繊維コードがタイヤ周方向にスパイラルに巻回されてなるスパイラルベルト補強層であることを特徴とするものである。

本発明の空気入りタイヤにおいては、夫々、前記スチールベルトのベルト角度が６０°以下であること、前記ベルト補強層におけるポリケトン繊維コードの打ち込み数が３０〜７０本／５０ｍｍの範囲内であること、前記ポリケトン繊維コードが、繊度５００〜２０００ｄｔｅｘのフィラメント束を３本以上撚り合わせてなること、前記ポリケトン繊維コードの、２５℃における４９Ｎ荷重時の弾性率Ｅが９０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であること、前記ポリケトン繊維コードの１７７℃における熱収縮応力σが０．２ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であること、前記ポリケトン繊維の引っ張り強度が１０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であること、前記ポリケトン繊維の弾性率が２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であること、前記ポリケトン繊維の１５０℃×３０分乾熱処理時熱収縮率が１％〜５％の範囲にあること、さらに、前記ベルト補強層が、配設幅よりも狭い幅寸法をもつ２本以上の補強素子をゴム引きした細いリボン状シートを前記配設幅になるまでタイヤ幅方向に複数回らせん巻回することによって形成されてなること、が好適である。

本発明によれば、ベルト補強層のタイヤ周方向の引張剛性および強度を維持しながら、高速・高温時に大きな熱収縮応力を発生させることにより、高速時のタガ効果を劇的に上昇させることができるとともに、接着性、コードの弛みなどの懸念が解消され、これにより高速耐久性を向上させることができる。その結果、高速時の操縦安定性を増すことが可能となる。

以下、本発明の好適実施形態を図面を参照して具体的に説明する。
図１に、本発明の第１実施形態に係る空気入りタイヤの一例の概略断面図を示す。図示する本発明のタイヤ１０は、トレッド部１と、その両端からタイヤ半径方向内方に延びる一対のサイドウォール部２と、その内方端に位置する一対のビード部３とを備え、少なくとも１枚のカーカスプライ（図示例では１枚）からなるカーカス層５をビード部３に埋設された一対のビードコア４間にトロイド状に延在させて有する。ここで、符号８はビードフィラーである。また、タイヤ１０は、カーカス層５のクラウン部タイヤ半径方向外側に配置され、少なくとも２枚のベルトプライ（図示例では２枚の傾斜ベルト層）からなるベルト層６と、該ベルト層６のタイヤ半径方向外側に配置された少なくとも１枚（図示例では１枚）のベルト補強層７とを有する。

ベルト層６の、タイヤの子午線方向（幅方向）を０°、赤道方向（周方向）を９０°としたとき、子午線方向を基準として配置された角度として定義されるベルト角度は、好ましくは６０°以下であり、より好ましくは１５〜４５°である。ベルト角度を６０°以下に設定することで、タイヤのせん断剛性が高くなり、横力入力時のバックリング抑制につながり、また、以下で詳述するベルト補強層７の使用によりタイヤの周方向剛性の低下や周方向強度の低下を接着性不良や加硫時のコード弛みを生ずることなく防止することができる。また、その本来の機能である、ベルト端セパレーションに起因するタイヤ故障を防止することもできる。

図示する例では、ベルト補強層７が、ベルト層６のほぼ全幅を覆うように設けたキャップ構造を示す。このベルト補強層７は、ベルト層６の両端部に配設されるレイヤー構造でもよく、あるいは、キャップ構造とレイヤー構造との組み合わせであってもよい。かかるベルト補強層７は、配設幅よりも狭い幅寸法をもつ２本以上の補強素子をゴム引きした細いリボン状シートを配設幅になるまでタイヤ幅方向に複数回らせん巻回することによって好適に形成される。リボン状シートを連続してらせん巻回することにより補強層７を形成することで、タイヤ周方向にジョイント部が生じず、ベルト６の補強を均一に行うことが可能となる。

尚、トレッド部１には、図示は省略したが、一般タイヤと同様、タイヤ周方向に沿って延びる複数本の周方向溝、及び／又は、該周方向溝を横断する方向に延びる複数本の横断溝等のトレッド溝や、複数本のサイプなどが用途に応じて適宜配設されている。

ベルト補強層７は、３本以上のフィラメント束を撚り合わせたポリケトン繊維（以下「ＰＫ繊維」）コードであって、かつ、下記式（Ｉ）および（ＩＩ）、
σ≧−０．０１Ｅ＋１．２ （Ｉ）
σ≧０．０２ （ＩＩ）
（上記式中、Ｅは２５℃における４９Ｎ荷重時の弾性率（ｃＮ／ｄｔｅｘ）であり、σは１７７℃における熱収縮応力（ｃＮ／ｄｔｅｘ）である）で表される関係を満足する当該ＰＫ繊維コードがタイヤ周方向にスパイラルに巻回されてなるスパイラルベルト補強層である。

本発明に用いるＰＫ繊維コードは、３本以上のフィラメント束を撚り合わせたものであり、好ましくは、繊度５００〜２０００ｄｔｅｘのフィラメント束を３本撚り合わせたものである。従来においては、ベルト補強層に使用するコードは片撚り、または２本撚りであったが、本発明においては耐久性の面から３本以上の撚りとするものである。また、その際、各フィラメント束の繊度５００〜２０００ｄｔｅｘの範囲内であれば、高剛性で、かつ、有機繊維のメリットであるスチールコード対比の軽量化が達成できる。コードの総デシテックスが１５００ｄｔｅｘ未満では高剛性なベルト補強層を１枚で構成できず、一方、６０００ｄｔｅｘを超えると、ベルト補強層のゲージが厚くなってしまい、タイヤ重量増加となってしまう。

また、本発明に用いるＰＫ繊維コードは、下記式（Ｉ）および（ＩＩ）で表される関係を満足することが必要である。
σ≧−０．０１Ｅ＋１．２ （Ｉ）
σ≧０．０２ （ＩＩ）
但し、σが１．５より大きくなると加硫時の収縮力が大きくなりすぎ、結果的にタイヤ内部のコード乱れやゴムの配置乱れを引き起こし、耐久性悪化やユニフォミティー悪化を招くおそれがあるため、上限として、下記式、
１．５≧σ
で表される関係を満足することが好ましい。ここで、熱収縮応力σは、一般的なディップ処理を施した加硫前の上記ＰＫ繊維コードの、２５ｃｍの長さ固定サンプルを５℃／分の昇温スピードで加熱して、１７７℃時にコードに発生する応力（単位：ｃＮ／ｄｔｅｘ）であり、また、弾性率Ｅは、同様のＰＫ繊維コードの２５℃における４９Ｎ荷重時の弾性率であって、ＪＩＳのコード引張り試験によるＳＳカーブの４９Ｎ時の接線より算出される単位ｃＮ／ｄｔｅｘの弾性率である。

上記ＰＫ繊維コードは高温における熱収縮応力が大きいため、低速走行時に十分な接地面積を確保できるようにＰＫ繊維コードをタイヤ中に配設した場合であっても、高速走行時にタイヤの温度が上昇するに従ってコードに十分な熱収縮応力が発生し、ベルト補強層が十分なタガ効果を発揮して、遠心力によるトレッドの迫り出しを抑制する。そのため、上記式（Ｉ）および式（ＩＩ）を満たすＰＫ繊維コードを用いることで、低速走行時の乗心地性と高速走行時の操縦安定性とを両立することが可能となる。なお、一般的な繊維コードを用いた場合、低速走行時の乗心地性と高速走行時の操縦安定性とは二律背反の関係にあるため、両立させることができず、上記式（Ｉ）および式（ＩＩ）を満たすＰＫ繊維コードを用いることで、初めて両立させることが可能となるものである。

使用するＰＫ繊維コードが上記式（Ｉ）の関係を満足しない場合、熱収縮応力σが大きいものの弾性率Ｅが低いコードを使用すると、高速走行時にベルト補強層のタガ効果が減少してしまい、一方、弾性率Ｅが高いものの熱収縮応力σが小さいコードを使用すると、低速走行時のタイヤの接地面積を十分に確保できなくなり、いずれの場合も、タイヤの低速走行時における乗心地性と高速走行時における操縦安定性とを同時に向上させることができない。

また、使用するＰＫ繊維コードが上記式（ＩＩ）の関係を満足しない場合、高温、即ち、高速走行時における熱収縮応力σが小さすぎるため、低速走行時の接地面積を確保できるようにコードを配設した場合には、高速走行時のベルト補強層のタガ効果が不十分となってトレッドが迫り出し、接地形状が大きく変化するためにタイヤの高速走行時の操縦安定性が低下してしまい、一方、高速走行時にベルト補強層がタガ効果を十分に発揮できるようにコードを配設した場合には、低速走行時のタイヤの接地面積を十分に確保できないためにタイヤの低速走行時の乗心地性が低下してしまう。

なお、本発明において好適には、上記熱収縮応力σは０．２０〜０．７０ｃＮ／ｄｔｅｘ程度であり、上記弾性率Ｅは９０〜２００ｃＮ／ｄｔｅｘの範囲内程度である。熱収縮応力σが０．７０ｃＮ／ｄｔｅｘを超えると、タイヤ製造加硫時のコード収縮によるタイヤ変形の発生があり、また、弾性率Ｅが９０ｃＮ／ｄｔｅｘ未満であると剛性が不十分となる一方、２００ｃＮ／ｄｔｅｘを超えるともう一方のベルト補強層との剛性段差に起因する耐久性の悪化が生じ、いずれの場合も不都合が生ずる。

また、上記ＰＫ繊維コードの打ち込み数は、好適には３０〜７０本／５０ｍｍの範囲内である。ＰＫ繊維コードの打ち込み数が３０本／５０ｍｍ未満では、ベルト補強層のベルト補強能が小さくなり、一方、７０本／５０ｍｍを超えると、タイヤの重量が増加してしまうとともに、常温時におけるトリート剛性が過大となり、低速走行時における接地面積が小さくなる。

また、上記ＰＫ繊維コードは、下記式（ＩＩＩ）、

（式中、Ｔは撚り数（回／１００ｍｍ）、Ｄはコードの総繊度（ｄｔｅｘ）、ρはコードに使用される繊維素材の密度（ｇ／ｃｍ³）である）で定義される撚り係数αが０．２５〜１．２５の範囲であることが好ましい。ＰＫ繊維コードの撚り係数αが０．２５未満では、熱収縮応力が十分に確保できず、一方、１．２５を超えると、弾性率が十分に確保できず、補強能が小さくなる。

さらに、上記ＰＫ繊維コードは、高温下で収縮し、室温に戻すと伸長する可逆性を有することが好ましい。これにより、高温下、即ち、高速走行時においてはベルト補強層内のＰＫ繊維コードが収縮して、十分なタガ効果を発揮することによりトレッドの迫り出しを十分に抑制することができる一方、低温下、即ち、低速走行時においてはベルト補強層内のＰＫ繊維コードが伸長して、タイヤの接地面積を十分に確保することができる。

上記ＰＫ繊維コードのポリケトン繊維として、引っ張り強度は、好ましくは１０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、より好ましくは１５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である。この引っ張り強度が１０ｃＮ／ｄｔｅｘ未満の場合、タイヤとしての強度が不十分となる。また、ＰＫ繊維として、弾性率は、好ましくは２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、より好ましくは２５０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である。この弾性率が２００ｃＮ／ｄｔｅｘ未満の場合、タイヤとして形状保持性が不十分となる。さらに、ＰＫ繊維として、１５０℃×３０分乾熱処理時熱収縮率が、好ましくは１％〜５％の範囲、より好ましくは２％〜４％の範囲である。この値が１％未満の場合には、タイヤ製造時の加熱による引き揃え効率が著しく低下し、タイヤ補強部材としての強度や剛性が不十分となる。一方、５％を超える場合には、タイヤ製造時の加熱によりコードが著しく収縮するため、出来上がりのタイヤ形状が悪化する懸念がある。

なお、本発明におけるＰＫ繊維の乾熱収縮率は、オーブン中で１５０℃、３０分の乾熱処理を行ない、熱処理前後の繊維長を、１／３０（ｃＮ／ｄｔｅｘ）の荷重をかけて計測して下式により求められる値である。
乾熱収縮率（％）＝（Ｌｂ−Ｌａ）／Ｌｂ×１００
但し、Ｌｂは熱処理前の繊維長、Ｌａは熱処理後の繊維長である。また、ＰＫ繊維における引張強度および引張弾性率は、ＪＩＳ−Ｌ−１０１３に準じて測定することにより得られる値であり、引張弾性率は伸度０．１％における荷重と伸度０．２％における荷重から算出した初期弾性率の値である。

上記ＰＫ繊維の原料のポリケトンとしては、下記一般式（ＩＶ）、

（式中、Ａは不飽和結合によって重合された不飽和化合物由来の部分であり、各繰り返し単位において同一であっても異なっていてもよい）で表される繰り返し単位から実質的になるものが好適であり、その中でも、繰り返し単位の９７モル％以上が１−オキソトリメチレン［−ＣＨ₂−ＣＨ₂−ＣＯ−］であるポリケトンが好ましく、９９モル％以上が１−オキソトリメチレンであるポリケトンが更に好ましく、１００モル％が１−オキソトリメチレンであるポリケトンが最も好ましい。

かかるポリケトンは、部分的にケトン基同士、不飽和化合物由来の部分同士が結合していてもよいが、不飽和化合物由来の部分とケトン基とが交互に配列している部分の割合が９０質量％以上であることが好ましく、９７質量％以上であることが更に好ましく、１００質量％であることが最も好ましい。

また、上記式（ＩＶ）において、Ａを形成する不飽和化合物としては、エチレンが最も好ましいが、プロピレン、ブテン、ペンテン、シクロペンテン、ヘキセン、シクロヘキセン、ヘプテン、オクテン、ノネン、デセン、ドデセン、スチレン、アセチレン、アレン等のエチレン以外の不飽和炭化水素や、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、ビニルアセテート、アクリルアミド、ヒドロキシエチルメタクリレート、ウンデセン酸、ウンデセノール、６−クロロヘキセン、Ｎ−ビニルピロリドン、スルニルホスホン酸のジエチルエステル、スチレンスルホン酸ナトリウム、アリルスルホン酸ナトリウム、ビニルピロリドンおよび塩化ビニル等の不飽和結合を含む化合物等であってもよい。

さらに、上記ポリケトンの重合度としては、下記式（Ｖ）、

（上記式中、ｔおよびＴは、純度９８％以上のヘキサフルオロイソプロパノールおよび該ヘキサフルオロイソプロパノールに溶解したポリケトンの希釈溶液の２５℃での粘度管の流過時間であり、Ｃは、上記希釈溶液１００ｍＬ中の溶質の質量（ｇ）である）で定義される極限粘度［η］が、１〜２０ｄＬ／ｇの範囲内にあることが好ましく、３〜８ｄＬ／ｇの範囲内にあることがより一層好ましい。極限粘度が１ｄＬ／ｇ未満では、分子量が小さ過ぎて、高強度のポリケトン繊維コードを得ることが難しくなる上、紡糸時、乾燥時および延伸時に毛羽や糸切れ等の工程上のトラブルが多発することがあり、一方、極限粘度が２０ｄＬ／ｇを超えると、ポリマーの合成に時間およびコストがかかる上、ポリマーを均一に溶解させることが難しくなり、紡糸性および物性に悪影響が出ることがある。

さらにまた、ＰＫ繊維は、結晶化度が５０〜９０％、結晶配向度が９５％以上の結晶構造を有することが好ましい。結晶化度が５０％未満の場合、繊維の構造形成が不十分であって十分な強度が得られないばかりか加熱時の収縮特性や寸法安定性も不安定となるおそれがある。このため、結晶化度としては５０〜９０％が好ましく、より好ましくは６０〜８５％である。

上記ポリケトンの繊維化方法としては、（１）未延伸糸の紡糸を行った後、多段熱延伸を行い、該多段熱延伸の最終延伸工程で特定の温度および倍率で延伸する方法や、（２）未延伸糸の紡糸を行った後、熱延伸を行い、該熱延伸終了後の繊維に高い張力をかけたまま急冷却する方法が好ましい。上記（１）または（２）の方法でポリケトンの繊維化を行うことで、上記ポリケトン繊維コードの作製に好適な所望のフィラメントを得ることができる。

ここで、上記ポリケトンの未延伸糸の紡糸方法としては、特に制限はなく、従来公知の方法を採用することができ、具体的には、特開平２−１１２４１３号、特開平４−２２８６１３号、特表平４−５０５３４４号に記載されているようなヘキサフルオロイソプロパノールやｍ−クレゾール等の有機溶剤を用いる湿式紡糸法、国際公開第９９／１８１４３号、国際公開第００／０９６１１号、特開２００１−１６４４２２号、特開２００４−２１８１８９号、特開２００４−２８５２２１号に記載されているような亜鉛塩、カルシウム塩、チオシアン酸塩、鉄塩等の水溶液を用いる湿式紡糸法が挙げられ、これらの中でも、上記塩の水溶液を用いる湿式紡糸法が好ましい。

例えば、有機溶剤を用いる湿式紡糸法では、ポリケトンポリマーをヘキサフルオロイソプロパノールやｍ−クレゾール等に０．２５〜２０質量％の濃度で溶解させ、紡糸ノズルより押し出して繊維化し、次いでトルエン、エタノール、イソプロパノール、ｎ−ヘキサン、イソオクタン、アセトン、メチルエチルケトン等の非溶剤浴中で溶剤を除去、洗浄してポリケトンの未延伸糸を得ることができる。

一方、水溶液を用いる湿式紡糸法では、例えば、亜鉛塩、カルシウム塩、チオシアン酸塩、鉄塩等の水溶液に、ポリケトンポリマーを２〜３０質量％の濃度で溶解させ、５０〜１３０℃で紡糸ノズルから凝固浴に押し出してゲル紡糸を行い、さらに脱塩、乾燥等してポリケトンの未延伸糸を得ることができる。ここで、ポリケトンポリマーを溶解させる水溶液には、ハロゲン化亜鉛と、ハロゲン化アルカリ金属塩またはハロゲン化アルカリ土類金属塩とを混合して用いることが好ましく、凝固浴には、水、金属塩の水溶液、アセトン、メタノール等の有機溶媒等を用いることができる。

また、得られた未延伸糸の延伸法としては、未延伸糸を該未延伸糸のガラス転移温度よりも高い温度に加熱して引き伸ばす熱延伸法が好ましく、さらに、かかる未延伸糸の延伸は、上記（２）の方法では一段で行ってもよいが、多段で行うことが好ましい。熱延伸の方法としては、特に制限はなく、例えば、加熱ロール上や加熱プレート上に糸を走行させる方法等を採用することができる。ここで、熱延伸温度は、１１０℃〜（ポリケトンの融点）の範囲内が好ましく、総延伸倍率は、好適には１０倍以上とする。

上記（１）の方法でポリケトンの繊維化を行う場合、上記多段熱延伸の最終延伸工程における温度は、１１０℃〜（最終延伸工程の一段前の延伸工程の延伸温度−３℃）の範囲が好ましく、また、多段熱延伸の最終延伸工程における延伸倍率は、１．０１〜１．５倍の範囲が好ましい。一方、上記（２）の方法でポリケトンの繊維化を行う場合、熱延伸終了後の繊維にかける張力は、０．５〜４ｃＮ／ｄｔｅｘの範囲が好ましく、また、急冷却における冷却速度は、３０℃／秒以上であることが好ましく、更に、急冷却における冷却終了温度は、５０℃以下であることが好ましい。熱延伸されたポリケトン繊維の急冷却方法としては、特に制限はなく、従来公知の方法を採用することができ、具体的には、ロールを用いた冷却方法が好ましい。なお、こうして得られるポリケトン繊維は、弾性歪みの残留は大きいため、通常、緩和熱処理を施し、熱延伸後の繊維長よりも繊維長を短くすることが好ましい。ここで、緩和熱処理の温度は、５０〜１００℃の範囲が好ましく、また、緩和倍率は、０．９８０〜０．９９９倍の範囲が好ましい。

上記ＰＫ繊維コードは、上記ポリケトンのフィラメントを複数本撚り合わせてなるマルチフィラメント撚りのＰＫ繊維からなり、例えば、上記ポリケトンからなるフィラメント束に下撚りをかけ、次いでこれを２本または３本合わせて、逆方向に上撚りをかけることで、撚糸コードとして得ることができる。

上記のようにして得られたＰＫ繊維コードをゴム引きすることで、ベルト補強層に用いるコード／ゴム複合体を得ることができる。ここで、ＰＫ繊維コードのコーティングゴムとしては、特に制限はなく、従来ベルト補強層に用いられているコーティングゴムを用いることができる。なお、ＰＫ繊維コードのゴム引きに先立って、ＰＫ繊維コードに接着剤処理を施し、コーティングゴムとの接着性を向上させてもよい。

このようにして得られたＰＫ繊維コードの熱収縮応力は、従来の繊維素材、例えば、ナイロン６６に比べて約４倍、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に比べて１０倍近い熱収縮応力となり、使用する繊維の量を大幅に減らして軽量化を図ることが可能となる。また、ＰＫ繊維の高い熱収縮特性を最も効果的に活用するには、加工時の処理温度や使用時の成型品の温度が、最大熱収縮応力を示す温度（最大熱収縮温度）と近い温度であることが望ましい。具体的には、ＲＦＬ処理温度や加硫温度等の加工温度が１００〜２５０℃であること、また、繰り返し使用や高速回転によってタイヤ材料が発熱した際の温度は１００〜２００℃にもなることなどから、最大熱収縮温度は、好ましくは１００〜２５０℃の範囲内、より好ましくは１５０〜２４０℃の範囲内である。

本発明においては、ベルト補強層７を上述のように形成するものであれば、それ以外のタイヤ構造や材質については特に制限されるものではなく、常法に従い適宜設定することができる。例えば、カーカス５は、図示する例では１枚の有機繊維プライコードからなるが、２枚以上にて設けてもよい。また、スチールベルト６は、図示する例では２枚であるが、３枚以上であってもよく、タイヤ設計に応じて適宜配置で設けることができる。さらに、図示はしないが、タイヤの最内層には通常インナーライナーが配置され、トレッド表面には、適宜トレッドパターンが形成される。なお、本発明の空気入りラジアルタイヤにおいて、タイヤ内に充填する気体としては、通常のあるいは酸素分圧を変えた空気、または、窒素等の不活性ガスを用いることができる。

以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明する。
（ＰＫ繊維の調製例）
常法により調製したエチレンと一酸化炭素が完全交互共重合した極限粘度５．３のポリケトンポリマーを、塩化亜鉛６５重量％／塩化ナトリウム１０重量％を含有する水溶液に添加し、８０℃で２時間攪拌溶解し、ポリマー濃度８重量％のドープを得た。

このドープを８０℃に加温し、２０μｍ焼結フィルターでろ過した後に、８０℃に保温した紡口径０．１０ｍｍφ、５０ホールの紡口より１０ｍｍのエアーギャップを通した後に５重量％の塩化亜鉛を含有する１８℃の水中に吐出量２．５ｃｃ／分の速度で押出し、速度３．２ｍ／分で引きながら凝固糸条とした。

引き続き凝固糸条を濃度２重量％、温度２５℃の硫酸水溶液で洗浄し、さらに３０℃の水で洗浄した後に、速度３．２ｍ／分で凝固糸を巻取った。
この凝固糸にＩＲＧＡＮＯＸ１０９８（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社製）、ＩＲＧＡＮＯＸ１０７６（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社製）をそれぞれ０．０５重量％ずつ（対ポリケトンポリマー）含浸せしめた後に、該凝固糸を２４０℃にて乾燥後、仕上剤を付与して未延伸糸を得た。

仕上剤は以下の組成のものを用いた。
オレイン酸ラウリルエステル／ビスオキシエチルビスフェノールＡ／ポリエーテル（プロピレンオキシド／エチレンオキシド＝３５／６５：分子量２００００）／ポリエチレンオキシド１０モル付加オレイルエーテル／ポリエチレンオキシド１０モル付加ひまし油エーテル／ステアリルスルホン酸ナトリウム／ジオクチルリン酸ナトリウム＝３０／３０／１０／５／２３／１／１（重量％比）。

得られた未延伸糸を１段目を２４０℃で、引き続き２５８℃で２段目、２６８℃で３段目、２７２℃で４段目の延伸を行った後に、引き続き５段目に２００℃で１．０８倍（延伸張力１．８ｃＮ／ｄｔｅｘ）の５段延伸を行い、巻取機にて巻取った。未延伸糸から５段延伸糸までの全延伸倍率は１７．１倍であった。この繊維原糸は強度１５．６ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度４．２％、弾性率３４７ｃＮ／ｄｔｅｘと高物性を有していた。また、１５０℃×３０分乾熱処理時熱収縮率は４．３％であった。このようにして得られたＰＫ繊維を下記の条件下でコードとして使用した。

（実施例１，２、従来例１，２および比較例１，２）
下記の表１に示すコードをスパイラルベルトに使用し、サイズ２１５／４５ＺＲ１７のタイヤを試作し、下記の方法で耐久ドラム試験、操縦安定性を評価した。

（１）高速耐久ドラム試験
高速耐久性については、直径が２ｍのドラムにタイヤを約５００ｋｇの力で押し付けて、ドラム周速を１５０ｋｍ／ｈから１０ｋｍ／ｈずつ段階的に増速し、各速度の維持時間を１０分間とする高速耐久ドラム試験を行い、故障の発生速度を測定した。従来例１のナイロン繊維コードを使用したもの（コントロール）を１００とし、数値が高いほど耐久性が良好なものとする。

（２）操縦安定性評価
各試作タイヤを実車に装着し、６０〜２００ｋｍ／時の速度で実車フィーリングテストを実施し、（ｉ）直進安定性、（ｉｉ）旋回安定性、（ｉｉｉ）剛性感、（ｉｖ）ハンドリング等の項目について１〜１０点の評点をつけ各項目を平均して操縦安定性の評点とした。尚、評価は専門のドライバー２名で行い２名の評点を求め、従来例１のコントロールを１００として指数で示した。数値の大きいほうが良好である。

（３）水圧試験
各試作タイヤに水を注入し、タイヤ破壊に至るまでの水圧を測定し、従来例１のコントロールを１００として指数で示した。数値の大きいほうが良好である。

ナイロン繊維コードを用いた従来例に比し、アラミド繊維コードを用いた比較例およびＰＫ繊維コードを用いた実施例では操縦安定性が良くなり、高速耐久性も向上し、水圧破壊レベルも劇的に向上することが確かめられた。また、実施例は比較例に比し、さらに高速耐久性および高速時の操縦安定性が向上していることが確かめられた。これは、ＰＫ繊維のもつ高熱収縮応力に由来するものであり、高速時に大きなタガ効果が発生していることによるものである。

本発明の一実施の形態に係る空気入りタイヤを示す幅方向片側断面図である。

符号の説明

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ ビードコア
５ カーカス
６ スチールベルト
７ ベルト補強層
８ ビードフィラー

Claims (10)

1. トレッド部と、その両端からタイヤ半径方向内方に延びる一対のサイドウォール部と、該サイドウォール部の内方端に位置する一対のビード部とを備え、該ビード部に埋設された一対のビードコア間にトロイド状に延在するカーカスと、該カーカスのクラウン部タイヤ半径方向外側に配置された少なくとも２枚のスチールベルトと、該スチールベルトのタイヤ半径方向外側に配置されたベルト補強層と、を有する空気入りタイヤにおいて、
   前記ベルト補強層が、３本以上のフィラメント束を撚り合わせたポリケトン繊維コードであって、かつ、下記式（Ｉ）および（ＩＩ）、
   σ≧−０．０１Ｅ＋１．２ （Ｉ）
   σ≧０．０２ （ＩＩ）
   （上記式中、Ｅは２５℃における４９Ｎ荷重時の弾性率（ｃＮ／ｄｔｅｘ）であり、σは１７７℃における熱収縮応力（ｃＮ／ｄｔｅｘ）である）で表される関係を満足する当該ポリケトン繊維コードがタイヤ周方向にスパイラルに巻回されてなるスパイラルベルト補強層であることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記スチールベルトのベルト角度が６０°以下である請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記ベルト補強層におけるポリケトン繊維コードの打ち込み数が３０〜７０本／５０ｍｍの範囲内である請求項１または２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記ポリケトン繊維コードが、繊度５００〜２０００ｄｔｅｘのフィラメント束を３本以上撚り合わせてなる請求項１〜３のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
5. 前記ポリケトン繊維コードの、２５℃における４９Ｎ荷重時の弾性率Ｅが９０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である請求項１〜４のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
6. 前記ポリケトン繊維コードの１７７℃における熱収縮応力σが０．２ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である請求項１〜５のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
7. 前記ポリケトン繊維の引っ張り強度が１０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である請求項１〜６のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
8. 前記ポリケトン繊維の弾性率が２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である請求項１〜７のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
9. 前記ポリケトン繊維の１５０℃×３０分乾熱処理時熱収縮率が１％〜５％の範囲にある請求項１〜８のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
10. 前記ベルト補強層が、配設幅よりも狭い幅寸法をもつ２本以上の補強素子をゴム引きした細いリボン状シートを前記配設幅になるまでタイヤ幅方向に複数回らせん巻回することによって形成されてなる請求項１〜９のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。

Images