JPH059881A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 有機繊維をベルト材として使用して高速性能
を高め、かつ耐屈曲疲労性および操縦安定性を改良した
空気入りラジアルタイヤを得る。 【構成】 引張り強度が15ｇ／ｄ以上でフィラメントの
繊度が１〜15デニールの多数本のフィラメントからなる
コード状繊維束に、引張り弾性率が150kg ／mm² 以下の
樹脂を30〜70％含浸付着せしめ、その断面形状の偏平率
を長径(b) ／短径(a) の比率で1.5 〜５の範囲内とした
楕円または長方形のコードを少なくとも一層のベルト補
強用コードとして用いた空気入りラジアルタイヤ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は空気入りラジアルタイヤ
に関し、更に詳しくは高速性能が向上し、耐屈曲疲労性
および操縦安定性が改良された空気入りラジアルタイヤ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】今日の空気入りラジアルタイヤの普及
は、ラジアル構造により操縦安定性、耐高速性、耐摩耗
性が従来のバイアスタイヤに比べて優れていることに起
因している。一般にラジアルタイヤの構造は、タイヤの
半径方向にコードを配列してなるカーカスを一対のビー
ドで支え、このカーカスをベルト層が取り巻く構造とな
っている。このベルト層は、一般にタイヤ周方向に対し
コードを10〜30゜の角度に配列した２層以上のコード層
からなり、また、カーカスは周方向に対してほぼ90°に
カーカスコードが配列された１層又は２層のプライから
形成されている。

【０００３】かかるカーカス部およびベルト層は、ビー
ド部とともにラジアルタイヤの強度を保持する上で重要
な役割を担っている。ラジアルタイヤの１番の特徴は、
このベルト層およびカーカスにある。カーカス部はタイ
ヤに柔軟性を与え、一方ベルト層はカーカス部を拘束
し、それはあたかも桶のたがのような役割をもってい
る。

【０００４】ところで最近、高速道路の発達により、よ
り高速性能に優れたタイヤが要求されるようになってき
ており、ベルト層の新材料の開発が急務となって来てい
る。従来のラジアルタイヤのベルト層にはスチールコー
ドが主に使用されているが、このスチールベルトには重
いという問題、すなわち高速道路、自動車の発達等で高
速性が要求されるタイヤにとっては大きな問題を有して
いる。重いスチールコードは高速回転時の遠心力により
タイヤ外側への成長を大きくするため、タイヤ内部の動
きを大きくし、転がりロスを大きくする。また、このロ
スは、発熱となって、タイヤ破壊につながる。従って、
より高速性能の要求されるタイヤにはスチールコードベ
ルトは適さない。

【０００５】一方、最近の有機繊維の研究は目覚ましい
ものがあり、特に液晶紡糸、超延伸、ゲル紡糸等により
スチールコードに代わる可能性を持った軽量でかつ高強
度、高弾性率の繊維材料が出現してきた。例えば、アラ
ミド繊維、炭素繊維、超高強力ポリエチレン繊維、高強
度PVA 繊維、ポリオキシメチレン繊維、全芳香族ポリエ
ステル繊維等である。これらの繊維はスチールコードの
約５分の１の軽さで、強度はスチールコード並、弾性率
もスチールコードに匹敵する特徴のものが得られてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
有機繊維は、細いフィラメント多数本から構成されてい
るため、従来の有機繊維タイヤコードと同様に撚りを加
えて結束させて使用する方法では、撚りにより引張り弾
性率が低下してしまうということと細フィラメントの柔
軟性のため、曲げ、圧縮剛性が低いことから、ラジアル
タイヤとしてのベルト剛性が低下してしまうという問題
が生じた。このため、スチールコードのような十分なベ
ルト剛性が得られず、タイヤの操縦安定性、高速耐久
性、耐摩耗性等の低下をきたすことになる。

【０００７】そこで本発明の目的は、上記問題点を解決
し、有機繊維をベルト材として使用して高速性能を高
め、かつ耐屈曲疲労性および操縦安定性を改良した空気
入りラジアルタイヤを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決すべく鋭意検討した結果、多数本のフィラメント
からなる有機繊維コードをベルト材として使用するにあ
たり、該コードの引張弾性率を低下させずかつ圧縮弾性
率を高める結束方法として、有機繊維束に撚りを加えず
に樹脂を含浸付着して結束させる方法が有効であること
を見い出した。しかし、撚りを加えない繊維コードは耐
疲労性に難点があった。そこで、この解決方法を見いだ
すべく更に鋭意研究を重ねた結果、かかるコードの断面
形状を偏平化（楕円化または長方形）することにより、
高い弾性率を有し、なおかつ耐屈曲疲労性に優れた繊維
コードが得られることを見い出し、本発明を完成するに
至った。

【０００９】すなわち、本発明は、引張り強度が15ｇ／
ｄ以上でフィラメントの繊度が１〜15デニール、好まし
くは１〜５デニールの多数本のフィラメントからなるコ
ード状繊維束に、引張り弾性率が150 kg／mm² 以下の樹
脂を30〜70％含浸付着せしめ、その断面形状の偏平率を
長径(b) ／短径(a) の比率で1.5 〜５の範囲内とした楕
円または長方形のコードを少なくとも一層のベルト補強
用コードとして用いたことを特徴とする空気入りラジア
ルタイヤに関するものである。

【００１０】本発明で用いるコード状繊維束は、引張り
強度が15ｇ／ｄ以上であることを要する。15ｇ／ｄ未満
では、ベルトの強力が不足する結果、強力を補うためベ
ルトコードの使用量を増やすことになり、好ましくな
い。すなわち、コードの使用量を増やすと、ベルト層数
を増やすかあるいは層数を増やさないとコード間隔が狭
くなり、コード間ゴムの歪みが増大し、これによるロス
が発熱となり、高速耐久性を低下させることになる。

【００１１】尚、フィラメント多数本からなるコード状
繊維束は無撚りで用いるため、屈曲時のフィラメント表
面歪みが大きく、よって単繊維の繊度が15デニールより
太くなると耐疲労性が悪くなり、逆に１デニールより細
くなるとフィラメントの凹凸、フィラメント内のゴミ、
ミクロ気泡等による欠陥に応力が集中して強度が弱くな
るため、１〜15デニール、好ましくは１〜５デニールの
範囲内とする。

【００１２】本発明においては、上記フィラメントを結
束させる方法として、樹脂をフィラメント間に含浸付着
させる方法を採る。かかる樹脂としては、熱硬化性樹脂
として、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェ
ノール樹脂、メラミン樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリ
イミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、フリーデルクラフツ
樹脂、フラン樹脂、シリコン樹脂、アリル樹脂などが挙
げられる。また、熱可塑性樹脂として、6,6-ナイロン、
6-ナイロン、ポリエステル、ポリエーテルエーテルケト
ン、ポリカーボネート、ポリアセタールなどが挙げられ
る。これら樹脂は、熱硬化性樹脂の２種以上、熱可塑性
樹脂の２種以上又は熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との適
宜選択されたブレンドでもよい。

【００１３】前記樹脂が硬化物として剛直すぎて脆すぎ
る場合には、例えば酸末端液状ゴム等でエラストマー変
性した樹脂を用いて強靱性を付与することができる。本
発明における含浸樹脂の引張り弾性率は150 kgf/mm² 以
下であることが必要である。150 kgf/mm² を超えると柔
軟さがないために局部的に折れてしまい、その折れた部
分に変形が集中してベルト破壊を引き起こすことにな
る。

【００１４】また、これら樹脂の含浸付着量としては30
〜70％であることを要する。30％未満ではフィラメント
間に均一に樹脂が含浸付着せず、一方70％を超えると含
浸樹脂量が多くなり過ぎ、ベルトコードとしての強度、
引張り剛性が低下する。このようにして作られたコード
状繊維束は無撚りに近いため耐屈曲疲労性に問題があ
る。従って、本発明においては、この耐屈曲疲労性を改
良するために、樹脂含浸コードの断面形状を偏平化し、
屈曲時のフィラメント表面歪みを緩和してやることとし
た。その偏平率は、長径(b) ／短径(a) が1.5 〜５の範
囲内であることが必要である。同一断面積であれば偏平
化率が1.5 未満であるとコード内フィラメント歪みはあ
まり緩和されず、耐屈曲疲労性の改良にはならない。ま
た、打込み数による強力を考慮した場合、偏平率が５以
上であるとコード間隔が狭くなり、成形工程の際（加硫
前の作業）、コードとゴムが分離しやすく、作業性が悪
く、生産性が落ちる。さらに好ましくは、偏平化率は1.
5 〜３の範囲内とする。

【００１５】マトリックス樹脂の種類によっては、RFL
接着剤処理の前にコードをエポキシ水溶液等で前処理し
てもよく、プラズマ処理、コロナ放電処理又は酸処理等
により表面接着活性を付与してもよい。更に、接着系と
して、コードをコーティングするゴム配合中にレゾルシ
ン等とヘキサメチレンテトラミン等のホルムアルデヒド
発生剤、シリカ等を配合したドライボンディングシステ
ムを用いてもよく、この場合、接着性の良好な樹脂に対
してはコードの接着剤処理工程を省略することもでき
る。

【００１６】

【実施例】実施例１，比較例１，２ 樹脂の剛性とコードの局部屈曲破壊の関係を調べるた
め、3000デニールのデユポン社製ケブラー繊維束に、ビ
スフェノールＡ型エポキシを主成分とする熱硬化性樹脂
を含浸付着せしめ、ラジアルタイヤのベルト用コードを
試作した。この熱硬化性樹脂の配合内容（重量部）と硬
化条件は下記の第１表に示す通りである。

【００１７】

【表１】

【００１８】実施例２〜４，比較例３ 実施例２〜４は、実施例１と同じ樹脂を用いて、断面形
状の偏平率を口金形状をかえて試作したものであり、こ
れらを用いて樹脂含浸繊維束の断面形状と耐疲労性の関
係を調べた。試作タイヤのサイズは195/70 HR 14で、ベ
ルトは２層構造とし、コードの打込数はコード扁平化率
によって第２表に示すように変え、タイヤ周方向に20°
で互いに交差するように配置した。なお、カーカス部は
1000 d/2のポリエステルコードを用いた２層構造とし
た。

【００１９】試験は試作タイヤを内圧1.0 kg／cm² 、荷
重600 kgでドラム走行にて１万km（速度60km／hr) 走行
させた後、ベルトコードを解剖して取り出して強力測定
し、未走行タイヤのベルトコードの強力で除して強力保
持率を算出し、疲労性の目安とした。

【００２０】

【表２】

【００２１】第２表より、樹脂含浸繊維束のベルトコー
ドは、円形状ｂ／ａ＝１のものに対してコード形状を扁
平にしたものの方が強力保持率が高く、耐疲労性の良い
ことが分かる。このことにより、コード断面形状b/a は
1.5 〜５の範囲が実用的範囲と考えられる。実施例６〜８，比較例４〜６ 上記第１表に示す樹脂を含浸付着させて作ったアラミド
無撚り繊維束コードを、下記の第３表に示す断面形状と
ベルト強力に設定し、これらベルトコードをタイヤサイ
ズ195/70 HR 14のタイヤに適用した。これらタイヤのベ
ルトは２層構造とし、５cm幅当り34本の打込数にてタイ
ヤ周方向に20°で互に交差してなるように配置した。な
お、カーカスとしては1000 d/2のポリエステルコードを
用いた２層構造とした。

【００２２】上記供試タイヤの性能評価項目の条件およ
び詳細内容は以下の通りである。タイヤ転がり抵抗指数 外径1708mmのドラム上に内圧1.70km／cm² に調整した供
試タイヤを設置し、JIS 100 ％荷重を負荷させた後、80
km／hrで30分間予備走行させ、空気圧を再調整し200 km
／hrの速度までドラム回転速度を上昇させた後ドラムを
惰行させ、185km／hrから20km／hrまでドラム回転速度
が低下するまでの慣性モーメントから算出した。

【００２３】タイヤの転り抵抗 ＝ds／dt（ID／RD² ＋It／ Rt²）−ドラム単体の抵抗 式中ID：ドラムの慣性モーメント It：タイヤの慣性モーメント RD：ドラム半径 Rt：タイヤ半径 上記にて求めた50km／hr時の転り抵抗値を代表値として
求めた。なお環境は24±２°にコントロールされた室内
で測定を実施した。指数化はテストタイヤ指数＝100 ＋
100× （コントロールタイヤ代表値−供試タイヤ代表値／ コントロールタイヤ代表値） で表わした。この結果、転り抵抗値が小さい方が指数が
大きくなり、従って低燃費性能が良好となる。

【００２４】尚、コントロールタイヤは比較例４のタイ
ヤとした。操縦安定性指数 テストドライバーのフィーリング試験で、コントロール
タイヤ（比較例４）を100 点として指数で評価した。指
数が大きい程、結果が良好である。８の字旋回試験 ８の字旋回試験は、自動運転装置を用いて８の字の曲線
を描き、これを300ラップ行った後タイヤを解剖してベ
ルト層コードの折れ本数を調べた。

【００２５】コントロールタイヤ（比較例４）のベルト
層コードの折れ本数を調べ、実施例７〜９のタイヤおよ
び比較例５，６のタイヤの折れ本数を求めて、夫々次
式、コントロール折れ数／供試タイヤ折れ数×100に従
い指数表示した。指数が大きい程結果が良好である。

【００２６】得られた結果を第３表に併記する。

【００２７】

【表３】

【００２８】第３表に示す試験結果より次のことが確か
められた。操縦安定性は、本発明に係るベルトコードの
場合、スチールコードなみで、形状(b/a) を大きくする
と良好になる傾向が見られた。これはサイドフォースに
対して樹脂含浸コードが変形しにくいためである。転り
抵抗においても本発明に係るベルトコードの場合スチー
ルコードなみで、形状(b/a) を大きくすると、被覆ゴム
使用量が少なくなり、良い方向になった。

【００２９】高速耐久性もコードの形状(b/a) を大きく
すると、被覆ゴム使用量が少なくなって、遠心力による
変形が少なくなり、レベルが向上することが判明した。
８の字旋回テストによるコード破断は、各実施例ともス
チールコードベルト層より良好であり、コード形状の扁
平率(b/a) が大きくなるにしたがってコード表面歪みが
緩和されて折れにくかったが、コード含浸付着樹脂が15
0 kg/mm ² 以上では折れ破断が多くなった。

【００３０】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明の空気入
りタイヤにおいては、多数本のフィラメントからなる有
機繊維コードをベルト材として使用するにあたり、該有
機繊維束に撚りを加えずに樹脂を含浸付着せしめ、か
つ、コード断面を扁平化することにより高速性能を高
め、かつ耐屈曲疲労性と操縦安定性とを改良することが
可能である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 引張り強度が15ｇ／ｄ以上でフィラメ
   ントの繊度が１〜15デニールの多数本のフィラメントか
   らなるコード状繊維束に、引張り弾性率が150kg ／mm²
   以下の樹脂を30〜70％含浸付着せしめ、その断面形状の
   偏平率を長径(b) ／短径(a) の比率で1.5 〜５の範囲内
   とした楕円または長方形のコードを少なくとも一層のベ
   ルト補強用コードとして用いたことを特徴とする空気入
   りラジアルタイヤ。