JP2018130974A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】荷重耐久性及び操縦安定性を良好に維持しながら、再生ポリエチレンテレフタレート繊維の使用により環境負荷の低減を可能にした空気入りタイヤを提供する。【解決手段】一対のビード部３，３間に装架されたカーカス層４と、ビード部３の各々に埋設されたビードコア５と、ビードコア５の外周上に配置されたビードフィラー６とを有する空気入りタイヤにおいて、カーカス層４は、カーカスコードとして、再生ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーン及び高強度繊維ヤーンから構成されていて撚り係数Ｋが１６００〜２４００の範囲にある複数本の複合コードを含み、ビードフィラー６の高さＢＨが３０ｍｍ〜７０ｍｍの範囲にある。【選択図】図１

Description

本発明は、再生ポリエチレンテレフタレート繊維をカーカスコードの素材として用いた空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、荷重耐久性及び操縦安定性を良好に維持しながら、再生ポリエチレンテレフタレート繊維の使用により環境負荷の低減を可能にした空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤは、通常、一対のビード部間に装架されたカーカス層と、これらビード部の各々に埋設されたビードコアと、そのビードコアの外周上に配置されたビードフィラーとを備えており、カーカス層がビードコアの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられた構造を有している。

このような空気入りタイヤ（特に、ハイパフォーマンスタイヤ）において、カーカス層を構成するカーカスコードとして、ポリエステル繊維ヤーンと芳香族ポリアミド繊維ヤーンとを互いに撚り合わせた複合コードを用いることが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。このような複合コードでは、芳香族ポリアミド繊維ヤーンが操縦安定性の改善に寄与し、その芳香族ポリアミド繊維ヤーンに対してポリエステル繊維ヤーンを組み合わせることで良好な耐久性を確保することが可能になるとされている。

一方、近年では環境負荷の低減がタイヤの技術課題とされており、そのような観点からＰＥＴボトルよりリサイクルされた再生ポリエチレンテレフタレート繊維をカーカスコードの素材として活用することが検討されている。しかしながら、再生ポリエチレンテレフタレート繊維の弾性率は汎用ポリエチレンテレフタレート繊維の弾性率よりも低いため、再生ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーンと芳香族ポリアミド繊維ヤーンとを互いに撚り合わせて複合コードを構成した場合、カーカスコードとしての剛性が不十分になるため、高速走行時の操縦安定性を十分に確保することができないという問題がある。

国際公開第２００９／６３９１３号 特開２０１２−３０７３７号公報

本発明の目的は、荷重耐久性及び操縦安定性を良好に維持しながら、再生ポリエチレンテレフタレート繊維の使用により環境負荷の低減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、該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ると共に、前記一対のビード部間に装架されたカーカス層と、前記ビード部の各々に埋設されたビードコアと、該ビードコアの外周上に配置されたビードフィラーとを有する空気入りタイヤにおいて、
前記カーカス層は、カーカスコードとして、再生ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーン及び高強度繊維ヤーンからなり、下記（１）式で表される撚り係数Ｋが１６００〜２４００の範囲にある複数本の複合コードを含み、
前記ビードフィラーの高さが３０ｍｍ〜７０ｍｍの範囲にあることを特徴とするものである。
Ｋ＝Ｔ√Ｄ ・・・（１）
但し、Ｔ：コードの上撚り数（回／１０ｃｍ）
Ｄ：コードの総繊度（ｄｔｅｘ）

本発明では、カーカス層のカーカスコードとして、再生ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーン及び高強度繊維ヤーンからなり、撚り係数Ｋが１６００〜２４００の範囲、より好ましくは２１００〜２４００の範囲にある複合コードを使用することにより、高強度繊維ヤーンが操縦安定性の改善に寄与する一方で、再生ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーンの低弾性特性に基づいて良好な荷重耐久性を発揮することが可能になる。また、ビードフィラーの高さを３０ｍｍ〜７０ｍｍの範囲、より好ましくは５０ｍｍ〜６５ｍｍの範囲に設定することにより、上記複合コードの剛性不足を補って良好な操縦安定性を発揮することが可能になる。その結果、空気入りタイヤの荷重耐久性及び操縦安定性を良好に維持しながら、再生ポリエチレンテレフタレート繊維の使用により環境負荷の低減を実現することができる。

本発明において、高強度繊維ヤーンとは、引張強度が８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であるヤーンを意味する。ここで言う引張強度とは、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／分の条件にて測定される引張強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）である。このような高強度繊維ヤーンとしては、芳香族ポリアミド繊維ヤーンを採用することが好ましい。

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。 本発明の空気入りタイヤのカーカス層に使用される複合コードを示す断面図である。

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は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示し、図２はそのカーカス層に使用される複合コードを示すものである。

図１に示すように、本実施形態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１と、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。

一対のビード部３，３間にはタイヤ径方向に延びる複数本のカーカスコードを含むカーカス層４が装架されている。各ビード部３には、環状のビードコア５が埋設されており、そのビードコア５の外周上に断面三角形状のゴム組成物からなるビードフィラー６が配置されている。そして、カーカス層４はビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられている。

一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には、複数層のベルト層７がタイヤ全周にわたって埋設されている。これらベルト層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を含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層７において、補強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。ベルト層７の補強コードとしては、例えばスチールコードが好ましく使用される。

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、補強コードをタイヤ周方向に対して５°以下の角度で配列してなる少なくとも１層のベルト補強層８が配置されている。ベルト補強層８は少なくとも１本の補強コードを引き揃えてゴム被覆してなるストリップ材をタイヤ周方向に連続的に巻回したジョイントレス構造とすることが望ましい。ベルト補強層８の補強コードとしては、ナイロンやアラミド等の有機繊維コードが好ましく使用される。

上記空気入りタイヤにおいて、カーカス層４を構成するカーカスコードとして、図２に示すような複合コード２０が使用されている。複合コード２０は、再生ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーンからなる少なくとも１本の下撚り糸２１と高強度繊維ヤーンからなる少なくとも１本の下撚り糸２２とを互いに撚り合わせた構造を有している。下撚り糸２１，２２の各々には一方向の撚りが付与され、複合コード２０には下撚り糸２１，２２とは逆方向の撚りが付与されている。

複合コード２０を構成する再生ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーンの繊度は８００ｄｔｅｘ〜２５００ｄｔｅｘの範囲に設定され、複合コード２０を構成する高強度繊維ヤーンの繊度は８００ｄｔｅｘ〜２５００ｄｔｅｘの範囲に設定され、複合コード２０の総繊度は１６００ｄｔｅｘ〜５０００ｄｔｅｘの範囲に設定されていることが好ましい。また、複合コード２０において、芳香族ポリアミド繊維ヤーンの繊度は再生ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーンの繊度の０．８倍〜１．２倍であると良い。このような繊度を選択することにより、タイヤのカーカスコードとして良好な特性を発揮することが可能となり、タイヤの荷重耐久性及び操縦安定性を両立することができる。

高強度繊維ヤーンとしては、芳香族ポリアミド（アラミド）やポリパラフェニレンベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）やポリオレフィンケトン（ＰＯＫ）等からなる高強度の有機繊維ヤーン又は炭素繊維に代表される高強度の無機繊維ヤーンを採用することができるが、その中でも芳香族ポリアミド繊維ヤーンを採用することが好ましい。つまり、カーカス層４を構成するカーカスコードとして、再生ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーン及び芳香族ポリアミド繊維ヤーンを互いに撚り合わせてなる複合コード２０を用いることが好ましい。

複合コード２０において、下記（１）式で表される撚り係数Ｋが１６００〜２４００の範囲に設定されている。
Ｋ＝Ｔ√Ｄ ・・・（１）
但し、Ｔ：コードの上撚り数（回／１０ｃｍ）
Ｄ：コードの総繊度（ｄｔｅｘ）

このような撚り係数Ｋを選択することにより、耐疲労性と操縦安定性を十分に確保することができる。ここで、撚り係数Ｋが１６００未満であると耐疲労性が低下して荷重耐久性が悪化し、逆に２４００超であると剛性が低下して操縦安定性が不十分になる。特に、撚り係数Ｋは２１００〜２４００の範囲にあると良い。なお、複合コード２０の上撚り数は例えば５３回／１０ｃｍ〜６３回／１０ｃｍの範囲にあると良い。

また、上記空気入りタイヤにおいて、図１に示すように、ビードフィラー６の高さＢＨは３０ｍｍ〜７０ｍｍの範囲に設定されている。ビードフィラー６の高さＢＨはタイヤ径方向に沿って測定される高さである。再生ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーンを含む複合コード２０は剛性が低くなる傾向があるが、上述のようにビードフィラー６の高さＢＨを高くすることにより、複合コード２０の剛性不足を補って良好な操縦安定性を発揮することが可能になる。ここで、ビードフィラー６の高さＢＨが３０ｍｍよりも小さいと十分な剛性が得られないため高速走行時の操縦安定性が悪化し、逆に７０ｍｍよりも大きいとゴム量の増加に起因してカーカス層４の巻き上げ部分が発熱し易くなるため荷重耐久性が悪化する。特に、ビードフィラー６の高さＢＨは５０ｍｍ〜６５ｍｍの範囲にあると良い。

上述した空気入りタイヤでは、カーカス層４のカーカスコードとして、再生ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーン及び高強度繊維ヤーンから構成されていて特定の撚り係数Ｋを有する複合コード２０を使用すると共に、ビードフィラー６の高さＢＨを大きくすることにより、複合コード２０が再生ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーンを含む場合であっても、空気入りタイヤの荷重耐久性及び操縦安定性を良好に維持することができる。その結果、再生ポリエチレンテレフタレート繊維をカーカスコードの素材として用いることを可能にし、環境負荷の低減を実現することができる。

上述した実施形態においては、一対のビード部３，３間に１層のカーカス層４が装架された実施形態について説明したが、本発明は少なくとも１層のカーカス層を備えた空気入りタイヤに対して適用することができる。従って、要求されるタイヤ剛性に応じて一対のビード部間に複数層のカーカス層を装架し、各カーカス層のカーカスコードとして所定の複合コードを適用することが可能である。

タイヤサイズが２３５／６０Ｒ１８であり、一対のビード部間に装架された１層のカーカス層を有する空気入りタイヤにおいて、カーカス層のコード材質、コード構造、撚り係数Ｋ、ビードフィラー高さＢＨを表１のように設定した従来例、比較例１〜４及び実施例１〜５のタイヤを製作した。

従来例においては、カーカスコードとして、汎用ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーンからなる１本の下撚り糸と芳香族ポリアミド繊維ヤーンからなる１本の下撚り糸を撚り合わせてなる複合コード（ＰＥＴ＋アラミド）を使用した。比較例１〜４及び実施例１〜５においては、カーカスコードとして、再生ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーンからなる１本の下撚り糸と芳香族ポリアミド繊維ヤーンからなる１本の下撚り糸を撚り合わせてなる複合コード（再生ＰＥＴ＋アラミド）を使用した。

これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、荷重耐久性、操縦安定性を評価し、その結果を表１に併せて示した。

荷重耐久性：
各試験タイヤをリムサイズ１８×８Ｊのホイールに組み付け、空気圧を２２０ｋＰａに設定し、ＪＩＳ−Ｄ４２３０の耐久性能試験に準拠し、表面が平滑な鋼製で直径１７０７ｍｍのドラムを備えたドラム試験機を用い、周辺温度を３８±３℃に制御し、走行速度を８１ｋｍ／ｈとし、負荷荷重をＪＡＴＭＡ規定の最大荷重の８５％から４時間ごとに最大荷重の１５％ずつ増加させながらタイヤが破壊するまでの走行距離を測定した。但し、最終荷重は最大荷重の２８０％とし、その荷重条件のまま故障を生じるまで走行を続けた。評価結果は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど荷重耐久性が優れていることを意味する。

操縦安定性：
各試験タイヤをリムサイズ１８×８Ｊのホイールに組み付けて試験車両に装着し、空気圧を２２０ｋＰａに設定し、高速走行時の操縦安定性についてテストコースにてテストドライバーによる官能評価を行った。評価結果は、従来例を１００とする指数値にて示した。この指数値が大きいほど操縦安定性が優れていることを意味する。

表１から判るように、実施例１〜５のタイヤは、カーカスコードの再生原料比率が５０重量％であるにも拘わらず、従来例との対比において荷重耐久性及び操縦安定性がいずれも優れていた。

一方、比較例１のタイヤは、従来例においてカーカスコードを構成する汎用ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーンを単に再生ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーンに置き換えたものであるが、再生ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーンの使用に起因して操縦安定性が低下していた。比較例２のタイヤでは、比較例１に比べてビードフィラー高さＢＨを大きくすることで操縦安定性が改善されているが、そのビードフィラー高さＢＨが大き過ぎるため荷重耐久性が低下していた。また、比較例３のような設定では荷重耐久性が低下し、比較例４のような設定では操縦安定性が低下していた。

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
２０ 複合コード
２１ 再生ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーンの下撚り糸
２２ 芳香族ポリアミド繊維ヤーン（高強度繊維ヤーン）の下撚り糸

Claims (4)

1. タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該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ると共に、前記一対のビード部間に装架されたカーカス層と、前記ビード部の各々に埋設されたビードコアと、該ビードコアの外周上に配置されたビードフィラーとを有する空気入りタイヤにおいて、
   前記カーカス層は、カーカスコードとして、再生ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーン及び高強度繊維ヤーンからなり、下記（１）式で表される撚り係数Ｋが１６００〜２４００の範囲にある複数本の複合コードを含み、
   前記ビードフィラーの高さが３０ｍｍ〜７０ｍｍの範囲にあることを特徴とする空気入りタイヤ。
   Ｋ＝Ｔ√Ｄ ・・・（１）
   但し、Ｔ：コードの上撚り数（回／１０ｃｍ）
   Ｄ：コードの総繊度（ｄｔｅｘ）
2. 前記撚り係数Ｋが２１００〜２４００の範囲にあ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. 前記ビードフィラーの高さが５０ｍｍ〜６５ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記高強度繊維ヤーンが芳香族ポリアミド繊維ヤーンであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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