JP2011225085A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】製造コスト及びタイヤ質量を抑制しつつ、タイヤ強度を向上しうる空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】カーカスコード１０は、２本のポリエチレンテレフタレート繊維からなるストランド１１、１１が撚り合されてなり、かつその総繊度Ｄが２２００dtex以下である。総繊度Ｄ（dtex）、カーカスプライ６Ａの幅５cm当たりのカーカスコード１０の打ち込み本数であるエンズＥ（本／５cm）、カーカスコード１０のガーレ法による剛軟度Ｂ（ｍＮ）、及びカーカスコード１０の破断強力Ｓ（Ｎ）が下記式（１）〜（３）を満たす。Ｅ≦−３０．６lnＤ＋３０７…（１）Ｂ≧３５７／Ｅ…（２）Ｓ≧４１６１／Ｅ…（３）
【選択図】図２

Description

本発明は、製造コスト及びタイヤ質量を抑制しつつ、タイヤ強度を向上しうる空気入りタイヤに関する。

近年、車両の高性能化にともない、強度に優れた空気入りタイヤが強く求められている。このような要求に応じるべく、近年、空気入りタイヤのカーカスコードには、例えば、アラミド繊維やポリエチレンナフタレート繊維等の高弾性の有機繊維コードが用いられている（例えば、下記特許文献１参照）。

特開２００９−３５１３１号公報

しかしながら、このような高弾性の有機繊維コードは、他の有機繊維コードに比べて高価であるため、製造コストの上昇を招くという問題があった。また、高弾性の有機繊維コードは、耐疲労性に劣るため、一定量の総繊度を保持する必要があり、タイヤ質量が増大しやすいという問題もあった。

一方、コストを削減するために、カーカスコードに、比較的安価なポリエチレンテレフタレート繊維を用いることも考えられる。しかしながら、このようなポリエチレンナフタレート繊維は、アラミド繊維やポリエチレンナフタレート繊維と比べて低弾性であるため、十分なタイヤ強度を得るのが難しいという問題があった。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、カーカスコードを、２本のポリエチレンテレフタレート繊維からなるストランドを撚り合せて形成するとともに、その総繊度、エンズ、剛軟度、及び破断強力を一定の範囲に限定することを基本として、製造コスト及びタイヤ質量を抑制しつつ、タイヤ強度を向上しうる空気入りタイヤを提供することを主たる目的としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスコードを配列したカーカスプライからなるカーカスを具え、 前記カーカスコードは、２本のポリエチレンテレフタレート繊維からなるストランドが撚り合されてなり、かつその総繊度Ｄが２２００dtex以下であるとともに、この総繊度Ｄ（dtex）、カーカスプライの幅５cm当たりのカーカスコードの打ち込み本数であるエンズＥ（本／５cm）、カーカスコードのガーレ法による剛軟度Ｂ（ｍＮ）、及びカーカスコードの破断強力Ｓ（Ｎ）が下記式（１）〜（３）を満たすことを特徴とする。空気入りタイヤ。
Ｅ≦−３０．６lnＤ＋３０７…（１）
Ｂ≧３５７／Ｅ…（２）
Ｓ≧４１６１／Ｅ…（３）

また、請求項２記載の発明は、前記エンズＥ（本／５cm）は、６３８４０／Ｄ以上である請求項１に記載の空気入りタイヤである。

また、請求項３記載の発明は、前記破断強力Ｓ（Ｎ）は、１０３６０／Ｅ以下である請求項１又は２に記載の空気入りタイヤである。

また、請求項４記載の発明は、前記剛軟度Ｂ（ｍＮ）は、Ｄ／７５以下である請求項１乃至３の何れかに記載の空気入りタイヤである。

また、請求項５記載の発明は、前記総繊度Ｄ（dtex）は、５６０dtex以上である請求項１乃至４の何れかに記載の空気入りタイヤである。

また、請求項６記載の発明は、前記総繊度Ｄ（dtex）は、１１２０dtex以上かつ１６６０dtex以下である請求項１乃至５の何れかに記載の空気入りタイヤである。

本明細書において、ガーレ法による剛軟度は、ＪＩＳ Ｌ １０９６ Ａ法（ガーレ法)に準じ、テスタ−産業（株）社製ガーレ式剛軟度測定器（ＳＴ−４０１）を用いて算出した値である。具体的には、長さ２５mmのカーカスコードを１０本用意して、各カーカスコードごとに左右方向それぞれの振り子の最大値を測定し、以下の式で算出される。
ガーレ法による剛軟度（ｍＮ）＝Ｘ×Ｗ×ｆ×０．９８０６６５
Ｘ：振り子の最大値の平均（左右で２０データ）
Ｗ：ウエイトの重さ（ｇ）
ｆ：ウエイトの位置（上：０．２ 中心：０．４ 下：０．８）

本発明の空気入りタイヤは、カーカスコードが、２本のポリエチレンテレフタレート繊維からなるストランドが撚り合されて構成される。ポリエチレンテレフタレート繊維は、アラミド繊維やポリエチレンナフタレート繊維に比べて安価である。従って、タイヤの製造コストが抑えられる。しかも、カーカスコードは、その総繊度Ｄが２２００dtex以下と細く形成される。従って、タイヤ質量が小さくなる。

また、カーカスプライは、その幅５cm当たりのカーカスコードの打ち込み本数であるエンズＥ（本／５cm）が−３０．６lnＤ＋３０７以下に設定される。これにより、例えば、カーカスコードの総繊度Ｄが１６６０dtexの場合のエンズＥは８０（本／５cm）以下に、また、カーカスコードの総繊度Ｄが２２００dtexの場合のエンズＥは７１（本／５cm）以下に、それぞれ設定される。即ち、上記数式により、カーカスコードが太くなるほど、そのエンズが小さく設定される。従って、隣り合うカーカスコードの間隔が十分に確保しうるので、タイヤ成形中に、トッピングゴムが剥離するのを抑制しうる。これは、走行中に、隣り合うカーカスコード同士が接触して損傷するのを抑制し、タイヤの耐久性を向上するのに役立つ。

しかも、カーカスコードは、そのガーレ法による剛軟度Ｂ（ｍＮ）が、３５７／Ｅ以上に設定される。ガーレ法による剛軟度とは、ＪＩＳ Ｌ１０９６ Ａ法（ガーレ法)に準拠して測定される繊維等の曲げ反発性を示す指標であり、カーカスコードの曲げ剛性が評価される。そして、その値が３５７／Ｅ以上に設定されることにより、未加硫のカーカスプライの曲げ剛性が確保され、ベルトコンベア等への「巻き込み」や、トッピングゴムの皺入り等の不具合を防いで、生産性を向上しうる。

さらに、カーカスコードの破断強力Ｓ（Ｎ）は、４１６１／Ｅ以上に設定される。即ち、カーカスプライのエンズが小さくなるほど、カーカスコードには、破断強力Ｓ（Ｎ）の大きいものが用いられる。従って、本発明のタイヤは、外部から衝撃を受けたときの損傷を抑制でき、タイヤ強度が向上する。

従って、本発明の空気入りタイヤは、製造コスト及びタイヤ質量が抑制され、またタイヤ強度が向上する。

本実施形態の空気入りタイヤを示す断面図である。 （Ａ）はカーカスプライを概念的に示す断面図、（Ｂ）はカーカスコード拡大して示す斜視図である。 カーカスプライのエンズとカーカスコードの総繊度との関係を示すグラフである。 カーカスプライのエンズとカーカスコードの剛軟度との関係を示すグラフである。 カーカスプライのエンズとカーカスコードの破断強力との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１に示されるように、本実施形態の空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、このカーカス６のタイヤ半径方向外側かつトレッド部２の内方に配されたベルト層７とを具えた乗用車用のものが示される。

前記カーカスプライ６Ａは、トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４のビードコア５に至る本体部６ａと、この本体部６ａに連なりかつビードコア５の廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返された折返し部６ｂとを有する。なお、カーカスプライ６Ａの本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、ビードコア５からタイヤ半径方向外側にのびかつ硬質ゴムからなるビードエーペックスゴム８が配され、ビード部４が適宜補強される。

前記ベルト層７は、ベルトコードをタイヤ赤道Ｃに対して例えば１０〜３５度の小角度で傾けて配列した少なくとも２枚、本例ではタイヤ半径方向内、外２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂをコードが互いに交差する向きに重ね合わせて構成される。ベルトコードは、本例ではスチールコードが採用されているが、アラミド、レーヨン等の高弾性の有機繊維コードも必要に応じて用いうる。

前記カーカスプライ６Ａは、図２（Ａ）に概念的に示されるように、カーカスコード１０の配列体をトッピングゴム１２で被覆した１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａから形成され、前記カーカスコード１０は、タイヤ周方向に対して８０〜９０度の角度で配列されている。

本実施形態のカーカスコード１０は、多数本のポリエチレンテレフタレート繊維（以下、単に「ＰＥＴ繊維」という。）が下撚りにて撚り合わされて形成される２本のストランド１１、１１を、上撚りにて互いに撚り合せた双撚り構造をなしている。ＰＥＴ繊維は、アラミド繊維やポリエチレンナフタレート繊維（以下、単に「ＰＥＮ繊維」という）に比べて耐疲労性に優れため、カーカスコード１０の総繊度Ｄを、２２００dtex以下と細く形成して使用することができる。

また、本実施形態のカーカスコード１０は、同一の繊度を有するストランド１１、１１が撚り合わされて形成されるが、各ストランド１１、１１の繊度がそれぞれ異なるものでもよい。また、カーカスコード１０は、下撚り数と上撚り数とが同一に設定され、コードの安定性に優れる点で好ましい。また、コード１０cm当たりの上撚り数及び下撚り数については、適宜設定できるが、耐疲労性の観点より、例えば、４０〜８０回の範囲に設定されるのが好ましい。

このようなカーカスコード１０は、ＰＥＴ繊維が、アラミド繊維やＰＥＮ繊維に比べて安価であるため、製造コストを低減しうる。また、カーカスコード１０は、その総繊度Ｄが２２００dtex以下と細く形成できるので、タイヤ質量を低減しうる。

一方、ＰＥＴ繊維は、アラミド繊維やＰＥＮ繊維に比べて弾性率が小さい。このため、このようなＰＥＴ繊維のカーカスコード１０を具える空気入りタイヤ１は、通常では、十分な強度を得るのが難しいという問題がある。

そこで、本発明者は、カーカスコード１０にＰＥＴ繊維を用いても、十分なタイヤ強度が得られるよう鋭意研究を重ねた。具体的には、前記総繊度Ｄ（dtex）、カーカスプライ６Ａの幅５cm当たりのカーカスコード１０の打ち込み本数であるエンズＥ、カーカスコード１０のガーレ法による剛軟度Ｂ（ｍＮ）、及びカーカスコード１０の破断強力Ｓ（Ｎ）を種々変更して、カーカスコード１０及びカーカスプライ６Ａを試作し、タイヤ強度との関係を調査した。

その結果、本発明者は、カーカスコード１０にＰＥＴ繊維を用いても、下記式（１）〜（３）を充足させることにより、タイヤ強度を向上しうることを究明できた。
Ｅ≦−３０．６lnＤ＋３０７…（１）
Ｂ≧３５７／Ｅ…（２）
Ｓ≧４１６１／Ｅ…（３）

前記式（１）は、前記エンズＥ（本／５cm）の上限値を示す式である。図３には、縦軸にエンズＥ（本／５cm）、横軸に総繊度Ｄ（dtex）をとったグラフを示す。式（１）は、図３に示されるように、滑らかな右下がりの曲線であり、エンズＥの上限を限定している。これにより、例えば、総繊度Ｄが１６６０dtexの場合のエンズＥが８０（本／５cm）以下に、また、総繊度Ｄが２２００dtexの場合のエンズＥが７１（本／５cm）以下に、夫々設定される。これは、総繊度Ｄが大きくなるほど、エンズＥの上限値が小さくなることを示している。

これにより、カーカスコード１０は、太くなるほど、エンズＥが小さくなるので、式（１）を採用することにより、隣り合うカーカスコード１０の間隔Ｌ１（図２（Ａ）に示す）を確実に確保できる。従って、走行中に、隣り合うカーカスコード１０同士が接触して損傷するフレッティングを抑制でき、タイヤ強度の低下が抑制される。また、カーカスコード１０は、前記トッピングゴム１２に確実に被覆されるので、カーカスプライ６Ａの耐久性が向上する。

このような式（１）は、総繊度ＤとエンズＥとを種々変更して空気入りタイヤを試作するとともに、フレッティングによるカーカスコードの損傷の有無を確認して、その結果を重回帰分析することによって得たものである。

前記式（２）は、前記剛軟度Ｂ（ｍＮ）の下限値を示す式である。図４には、縦軸に剛軟度Ｂ（ｍＮ）、横軸にエンズＥ（本／５cm）をとったグラフを示す。式（２）は、図４に示されるように、エンズＥが小さくなるほど、剛軟度Ｂが大きくなる滑らかな曲線であり、その上方へ剛軟度Ｂの下限を限定している。即ち、本発明では、エンズＥが小さいほど、剛軟度Ｂが大きいカーカスコード１０が採用される。従って、未加硫のカーカスプライ６Ａは、その曲げ剛性が高められるので、タイヤ成形時において、搬送中のコンベア等に張り付いて巻き込まれるといった不具合や、皺の発生を抑制でき、生産性を向上しうる。

このような式（２）は、剛軟度ＢとエンズＥとを種々変更して空気入りタイヤを試作し、タイヤ成形時の不具合の有無を確認して、その結果を解析することにより得たものである。

また、前記式（３）は、前記破断強力Ｓ（Ｎ）の下限値を示す式である。図５には、縦軸に破断強力Ｓ（Ｎ）、横軸にエンズＥ（本／５cm）をとったグラフを示す。式（３）は、図５に示されるように、エンズＥが小さくなるほど、破断強力Ｓが大きくなる滑らかな曲線であり、その上方へ破断強力Ｓの下限値を限定している。即ち、本発明では、エンズＥが小さいほど、破断強力Ｓが大きなカーカスコード１０が採用されるので、タイヤ強度を向上しうる。

このような式（３）も、破断強力ＳとエンズＥとを種々変更して空気入りタイヤを試作するとともに、タイヤ強度の試験を行い、その結果を重回帰分析することによって得たものである。

このように、本実施形態の空気入りタイヤ１は、ＰＥＴ繊維をカーカスコード１０に用いても、カーカスコード１０の総繊度Ｄ（dtex）、カーカスプライ６ＡのエンズＥ（本／５cm）、カーカスコード１０の剛軟度Ｂ（ｍＮ）、及び破断強力Ｓ（Ｎ）が上記範囲内に限定されることにより、製造コスト及びタイヤ質量を抑制しつつ、タイヤ強度を発揮しうる。

上記作用を効果的に発揮させるために、前記カーカスコード１０の総繊度Ｄ（dtex）は、好ましくは１６６０dtex以下、さらに好ましくは１４００dtex以下が望ましい。一方、カーカスコード１０の総繊度Ｄが過度に小さくなると、カーカスプライ６Ａの曲げ剛性が低下し、タイヤ強度及び生産性が低下するおそれがある。このような観点より、カーカスコード１０の総繊度Ｄ（dtex）は、好ましくは５６０dtex以上、より好ましくは７００dtex以上、さらに好ましくは１１２０dtex以上が望ましい。

前記エンズＥについては、前記式（１）の範囲内であれば適宜設定できるが、カーカスコード１０のエンズＥの過度の減少を防いで十分なタイヤ強度を得るために、総繊度Ｄとの関係において、好ましくは６３８４０／Ｄ以上、さらに好ましくは７０５６０以上が望ましい。

また、前記剛軟度Ｂ（ｍＮ）についても、前記式（２）の範囲内であれば適宜設定できるが、カーカスコード１０の曲げ剛性が過度に大きくなると、未加硫のカーカスプライ６Ａにカールが発生し、生産性が低下するおそれがある。このような観点より、剛軟度Ｂ（ｍＮ）は、好ましくはＤ／７５以下、さらに好ましくはＤ／６５以下が望ましい。

また前記破断強力Ｓ（Ｎ）についても、前記式（３）の範囲内であれば適宜設定できるが、カーカスコード１０の総繊度Ｄが過大となり、タイヤ質量が増大するのを防ぐために、エンズＥとの関係において、好ましくは１０３６０／Ｅ以下、さらに好ましくは８６４０以下が望ましい。

このような剛軟度Ｂ（ｍＮ）及び破断強力Ｓ（Ｎ）は、前記ストランド１１を形成工程で行なわれるディップ処理とストレッチ処理とにおいて調節することができる。具体的には、ディップ処理において、ディップ液に含まれる樹脂のストランド１１への付着量と、ストレッチ処理において付加される張力とを増減することにより、容易に調整できる。本実施形態では、樹脂付着量、又は張力を増加することにより、剛軟度Ｂ（ｍＮ）及び破断強力Ｓ（Ｎ）を大きくしている。

このディップ液としては、例えば、レゾルシノール−フォルマリン−ラテックス（Resorcinol-Formalin-Latex：ＲＦＬ）液が好適に使用できる。本実施形態のように、ゴムとの接着に劣るＰＥＴ繊維からなるフィラメントの場合には、前記ＲＦＬ液に浸漬する前に、例えばエポキシ化合物、イソシアネート化合物、尿素化合物などからなる処理液に浸漬し、乾燥させるのが好ましい。

前記ストレッチ処理については、例えば、ストランド１１がＰＥＴ繊維からなる場合、温度２３０〜２４５℃で、３０〜１２０秒間加熱しながら、０〜４％延伸されるのが好ましい。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

図１に示す基本構造をなし、かつ表１に示すカーカスコード及びカーカスプライを具える空気入りタイヤを試作するとともに、それらの性能を比較した。
なお、共通仕様は以下のとおりである。
タイヤサイズ：１５５／６５Ｒ１３
リムサイズ：１３×４．５ＪＪ
テスト方法は次の通りである。

＜トッピングゴムの耐剥離性＞
未加硫のカーカスプライを、カーカスコードと直交するシートの幅方向に１００％伸長させた後に、トッピングゴムの剥離の有無を確認した。評価は次の通りである。
○：剥離無し
×：剥離有り

＜タイヤ強度＞
各供試タイヤを、上記リムにリム組みし、かつ内圧２００ｋＰａを充填して、一方のサイドウォール部が上向きとなるように寝かせた状態で重さ３０ｋＮの錘を自由落下させ、サイドウォール部の最大幅位置に衝突させた。錘を衝突させた後、サイドウォール部を目視によって観察し、カーカスコードの損傷による局部的な膨れの有無を確認した。サイドウォール部に膨れが生じるまで錘の高さを徐々に増してテストを繰り返し、膨れが生じたときの錘の高さとブロックの重さとの積で破壊エネルギーを計算した。評価は、実施例２を１００とする指数で表示した。指数が６２以上であれば良好である。

＜生産性＞
各供試タイヤの生タイヤを５０本成形した際に、未加硫のカーカスプライがコンベア等に貼りついて巻き込まれるといった不具合や、皺の発生の有無を確認した。評価は次の通りである。
○：不具合無し
×：不具合有り

＜タイヤ質量＞
空気入りタイヤ１本当たりの質量を測定した。数値が小さいほど良好である。

＜カーカスプライの製造コスト＞
タイヤ１本当たりのカーカスプライを製造するのに要した製造コストを、比較例１を１００とする指数で表示している。数値が小さいほど製造コストが小さく良好である。
テスト結果などを表１に示す。

テストの結果、実施例の空気入りタイヤは、製造コスト及びタイヤ質量を抑制しつつ、タイヤ強度を向上しうることが確認できた。

１ 空気入りタイヤ
６ カーカス
６Ａ カーカスプライ
１０ カーカスコード
１１ ストランド

Claims (6)

1. トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスコードを配列したカーカスプライからなるカーカスを具え、
   前記カーカスコードは、２本のポリエチレンテレフタレート繊維からなるストランドが撚り合されてなり、かつその総繊度Ｄが２２００dtex以下であるとともに、
   この総繊度Ｄ（dtex）、カーカスプライの幅５cm当たりのカーカスコードの打ち込み本数であるエンズＥ（本／５cm）、カーカスコードのガーレ法による剛軟度Ｂ（ｍＮ）、及びカーカスコードの破断強力Ｓ（Ｎ）が下記式（１）〜（３）を満たすことを特徴とする空気入りタイヤ。
   Ｅ≦−３０．６lnＤ＋３０７…（１）
   Ｂ≧３５７／Ｅ…（２）
   Ｓ≧４１６１／Ｅ…（３）
2. 前記エンズＥ（本／５cm）は、６３８４０／Ｄ以上である請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記破断強力Ｓ（Ｎ）は、１０３６０／Ｅ以下である請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記剛軟度Ｂ（ｍＮ）は、Ｄ／７５以下である請求項１乃至３の何れかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記総繊度Ｄ（dtex）は、５６０dtex以上である請求項１乃至４の何れかに記載の空気入りタイヤ。
6. 前記総繊度Ｄ（dtex）は、１１２０dtex以上かつ１６６０dtex以下である請求項１乃至５の何れかに記載の空気入りタイヤ。

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