JP2012192826A

JP2012192826A - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP2012192826A
Application number: JP2011058011A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Uryu; 知幸瓜生
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2011-03-16
Filing date: 2011-03-16
Publication date: 2012-10-11

Abstract

【課題】高速耐久性を維持しつつ、フラットスポット性を改善することにより乗り心地が向上した空気入りラジアルタイヤを提供する。
【解決手段】ラジアルカーカスのクラウン部外周に設けられる少なくとも２層のコード交差層からなるベルトと、このベルトの外周に沿って巻回した、ベルト全幅を覆うベルト補強層とを備える空気入りラジアルタイヤにおいて、ベルト補強層をポリエステル繊維からなるポリエステルコードにて構成し、このポリエステルコードは０．０２０Ｎ／ｄｔｅｘ荷重下の中間伸度が４．５％以下であり、かつタイヤにした時のトレッド部分の面積１００ｃｍ^２当りのポリエステル繊維使用量が１．０〜３．０ｇであるものとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気入りラジアルタイヤに関し、詳しくは高速耐久性を維持しつつ、乗り心地を向上させた空気入りラジアルタイヤに関するものである。

空気入りラジアルタイヤにおいて、タイヤのベルト補強層には従来ナイロン６６からなるナイロンコードを使用してきたが、ナイロン６６はガラス転移点が５０℃と低いためフラットスポット現象が発生し、タイヤの乗り心地を悪化させるという問題があった。

これに対し、ポリエステルはガラス転移点が６９℃〜８０℃と高く、ナイロンよりモジュラスが高いため、ベルト補強層にポリエステルコードを使用するとトレッド部の拘束力が高くなり、フラットスポット現象が発生し難いことが知られている。

しかし一方、ポリエステルはｔａｎδが大きい為に、ベルト補強層としての単位面積当たりの使用量が多いと糸の自己発熱量が大きくなり、高速耐久性が悪化する傾向があることが分かった。

これに関し、ベルトの一部をポリエステル繊維からなる補強層で補強するという提案は従来からなされており、例えば特許文献１は、ベルト補強層の中央部にナイロンコードを使用し、エッジ部にポリエステルコードを使用して、タイヤの高速耐久性やロードノイズ、操縦安定性を向上させることを提案している。また、特許文献２は、ベルト補強層の中央部にナイロンコードを使用し、ショルダー部にＰＥＮ（ポリエチレン−２，６−ナフタレート）コードを使用することにより、タイヤの転がり抵抗を低く抑え、高速耐久性を向上させることを提案している。

しかしながら、ベルトの全幅を覆うベルト補強層においてポリエステルコードを使用しつつ、高速耐久性と乗り心地を両立させたタイヤは未だ得られていない。

特開２００８−２７３４５４号公報特開２００７−１６８７６１号公報

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、キャッププライにポリエステルコードを使用しながら、高速耐久性を維持しつつ、フラットスポット性を改善することにより乗り心地が向上した空気入りラジアルタイヤを提供することを目的とする。

本発明の発明者は、上記の課題を解決するために鋭意研究を進めたところ、コードモジュラスを上げ、かつ単位面積当たりのポリエステル繊維使用量を調整することにより、高速耐久性を維持しつつフラットスポット性を改善できることを見出し、本発明の完成に至った。

すなわち、本発明の空気入りラジアルタイヤは、ラジアルカーカスのクラウン部外周に設けられる少なくとも２層のコード交差層からなるベルトと、このベルトの外周に沿って巻回した、ベルト全幅を覆うベルト補強層とを備える空気入りラジアルタイヤにおいて、上記ベルト補強層をポリエステル繊維からなるポリエステルコードにて構成し、このポリエステルコードは０．０２０Ｎ／ｄｔｅｘ荷重下の中間伸度が４．５％以下であり、かつタイヤにした時のトレッド部分の面積１００ｃｍ^２当りのポリエステル繊維使用量が１．０〜３．０ｇであるものとする。

本発明によれば、高速耐久性を維持しつつ、乗り心地が従来より向上した空気入りラジアルタイヤを提供できる。

本発明の実施形態に係る空気入りタイヤの半断面図である。

以下、本発明の実施形態について図を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態の空気入りラジアルタイヤ１を示す半断面図である。空気入りラジアルタイヤ（以下、単に「タイヤ」という）１は、一対のビード部１およびサイドウォール部２と、その両サイドウォール部２に連なるトレッド部３とからなり、ビード部１に埋設したビードコア４，４間にわたり補強する２プライのラジアルカーカス５が、カーカス５の端部をビードコア４の周りにタイヤ内側から外側に折り返され、ビードフィラー９に沿って巻き上げられ、サイドウォール部２で係止されている。カーカス５のクラウン部外周には、２層のコード交差層からなるベルト６、このベルト６の外周に沿って巻回したキャッププライ７を備えている。キャッププライ７は、ポリエステルコードをタイヤ周方向に対して実質的に０度の角度で配列してなり、ベルト６の全幅を覆っている。

上記カーカス５のカーカスプライには、ポリエステル、ナイロン、レーヨンなどの有機繊維コードが用いられ、ベルト６のベルトプライには、スチールコード、アラミド繊維などの剛直なコードが用いられている。

本発明で上記キャッププライ７を構成するポリエステルコードは、０．０２０Ｎ／ｄｔｅｘ荷重下の中間伸度が４．５％以下であるものとする。この中間伸度は２．０％以上であることが好ましく、３．０〜４．５％であることがより好ましい。

ポリエステルコードは、ポリエステル系合成繊維からなるものであればよいが、汎用性やコストからポリエチレンテレフタレート繊維からなるものが好ましい。また、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略記する）繊維とポリエチレンナフタレート（以下、ＰＥＮと略記する）繊維とからなるハイブリッドコードも使用でき、本明細書ではこのようなハイブリッドコードも含めてポリエステルコードというものとする。

本発明でいう中間伸度とは、ＪＩＳＬ１０１７に準拠する引張試験における０．０２０Ｎ／ｄｔｅｘ荷重時の伸度を指す。この中間伸度が４．５％より大きいと、走行中のベルトのせり上がりを抑えるベルト補強としての効果が低下し、高速耐久性が悪化する。一方、ポリエステルコードの中間伸度と乾熱収縮率との和が約７％で一定であるため、中間伸度を下げ過ぎると乾熱収縮率が大きくなり過ぎ、加硫時のタイヤの拡張率とも関係するが、加硫中の拡張時にベルトコードに補強コードが食い込み、故障を起しやすくなる。中間伸度の大きさの調整方法は特に限定されるものではないが、例えば後述する処理液へのディップ処理を行い、熱セット後のコードの巻き取りテンションを調整することにより所望の大きさに調整することが可能である。

上記ポリエステルコードのポリエステル繊維使用量は、タイヤにした時のトレッド部の面積１００ｃｍ^２当りの質量で１．０〜３．０ｇの範囲内とし、１．８〜２．５ｇの範囲内とすることが好ましい。ポリエステルはナイロンと比較してｔａｎδが大きく、タイヤ走行中の発熱が大きいため、３．０ｇを超えると発熱が大きくなり、高速耐久性がナイロンコードを使用した場合よりも低下する。一方、繊維使用量が減るにつれてベルト補強の拘束力が減少するために、１．０ｇ未満の場合も高速耐久性が低下する。なお、この条件を満たす範囲内であれば、キャッププライ７は１層設けても２層以上設けてもよい。

ポリエステルコードの繊度は特に制限されないが、上記中間伸度を適正値にする上で９００〜１８００ｄｔｅｘ／２の範囲が好ましい。

また、ポリエステルコードの撚り数も特に制限されないが、中間伸度を適正値にする上で、例えば１１００ｄｔｅｘ／２撚りコードの場合で４０〜５５回／１０ｃｍ、また１６７０ｄｔｅｘ／２の場合で３０〜４５回／１０ｃｍの範囲内であることが好ましい。

本発明で使用するポリエステルコードには所望の物性を付与するために各種処理液で処理を施すことができる。処理の一例として、特許文献１（特開２００８−２７３４５４号公報）に記載の（Ａ）キャリアーを含む処理液と（Ｂ）ブロックドイソシアネート水溶液とを含む第１処理液で処理した後、次いで（Ｂ）ブロックドイソシアネート水溶液と（Ｃ）エポキシ化合物の分散液及び（Ｄ）レゾルシン−ホルムアルデヒド−ラテックス（ＲＦＬ）混合液を含む第２処理液で処理して耐熱接着性を向上させる方法が挙げられる。第２処理液と同じ処理液で３回目の処理を繰り返し行ってもよい。

上記（Ａ）キャリアーを含む処理液とは、キャリアーを水に溶解、分散または乳化させたものであり、キャリアー以外の溶剤、分散液、乳化剤あるいは安定剤等の助剤や紡糸油剤等が含有されていてもよい。キャリアーとは、ポリエステル繊維内部に浸入拡散し、ポリエステル繊維の膨潤を高め、繊維内部構造を接着剤分子が入りやすいよう変化させる物質であり、キャリアー作用を活用して、ブロックドイソシアネート水溶液、エポキシ化合物の分散液およびＲＦＬ混合液をポリエステル繊維により強固に結合させ、耐熱接着性を向上させることができる。

キャリアーとして好ましいものは、ｐ−クロルフェノール、ｏ−フェニルフェノール等のフェノール誘導体類、モノクロルベンゼン、トリクロルベンゼン等のハロゲン化ベンゼン類およびレゾルシンとｐ−クロルフェノールとホルムアルデヒドとの反応生成物等が挙げられる。

上記（Ｂ）ブロックドイソシアネートが水溶液に含まれるイソシアネート成分の例としては特に限定されないが、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート系のポリイソシアネートが挙げられる。また、（Ｃ）エポキシ化合物の分散液に含まれるエポキシ化合物の例としては、グリセロール・ポリグリシジルエーテル、ジグリセロール・ポリグリシジルエーテル、ポリグリセロール・ポリグリシジルエーテル、ソルビトール・ポリグリシジルエーテル等、脂肪族多価アルコールのポリグリシジルエーテル化合物が挙げられる。さらに、（Ｄ）ＲＦＬ混合液はレゾルシンとホルマリンを酸またはアルカリ触媒下で反応させて得られる初期縮合物と、スチレンブタジエンラテックス、カルボキシ変性スチレンブタジエンラテックス、スチレンブタジエンビニルピリジンラテックス、カルボキシ変性スチレンブタジエンビニルピリジンラテックス、天然ゴム、ポリブタジエンラテックス等の１種又は２種以上の混合水溶液が用いられる。

上記第１処理液で処理することで、イソシアネートによるアミンバリア層が、キャリアー効果で繊維と強固に結合し、繊維および繊維と隣接する接着剤層およびそれらの界面の劣化を著しく抑制させ、次いで、第２処理液は、イソシアネートおよびエポキシによるラテックスの架橋改質効果により、ＲＦＬ樹脂の耐熱性が向上し、これら全体の効果により耐熱接着性および強力保持率を付与することができる。

上記処理液によるディッピング処理は、ゴム業界で通常に使用されるディッピング処理装置を用いて行うことができる。例えば、コードを処理液中でディップ処理を施した後、所定温度の乾燥処理（ドライ）ゾーンで処理液の乾燥処理を行った後、連続して配置された緊張熱処理（ヒートストレッチ）ゾーン及び緊張緩和熱処理（ヒートリラックス）ゾーンの中を所定張力下で順次通過させて、熱セットさせる方法が用いられる。この熱セット後の巻き取りの際にテンションを調整することにより、中間伸度の大きさを調整することができる。

キャッププライ７は、上記処理済みポリエステルコードを所定間隔で引き揃えてゴム被覆されたリボン状の帯状部材を、タイヤ２次成型の際に成型ドラム１周毎に帯状部材をベルト上でずらせながら側端部同士を突き合わせてスパイラル状に巻き付けることにより、コード角度がタイヤ周方向に対して実質的に０°になるように形成することができる。また、処理済みのシングルコードをタイヤ幅方向にずらせながらベルト上にスパイラル状に巻き付けて形成することもできる。

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

［実施例・比較例］
表１に示したコード構造及び撚り数を有するポリエステルコード又はナイロンコードを、次の第１処理液でディップ処理して乾燥させた後第２処理液でディップ処理して乾燥させ、２００℃で熱セットした後、巻き取りテンションを調整することにより表１に示した中間伸度になるように調整した。なお、実施例３のコードはＰＥＴとＰＥＮからなるハイブリッドコードである。

［処理液組成］
・第１処理液：キャリアー（ｐ−クロルフェノール・ホルマリンレゾルシン縮合物のアンモニア水溶液；ナガセケムテックス（株）製「デナボンド」）を含む処理液及びブロックドイソシアネート水溶液（ポリウレタンプレポリマーブロック化体、固形分３０％；第一工業製薬（株）製「エラストロンＢＮ−２７」）を含む処理液。

・第２処理液：ブロックドイソシアネート水溶液（ポリウレタンプレポリマーブロック化体、固形分３０％；第一工業製薬（株）製「エラストロンＢＮ−２７」）、エポキシ化合物の分散液（ソルビトール・ポリグリシジル・エーテル；ナガセケムテックス（株）デナコールＥＸ−６１４）、界面活性剤（ジアルキルスルホコハク酸エステルソーダ塩、固形分７５％；第一工業製薬（株）製「ネオコールＰ」）及びレゾルシン−ホルマリン−ラテックス（ＲＦＬ）の混合液を含む処理液。

上記により得られたポリエステルコード又はナイロンコードをキャッププライに使用してタイヤを製造し、以下の通り乗り心地及び高速耐久性の評価を行った。具体的には、タイヤサイズ：２０５／６０Ｒ１６９２Ｈ、ベルトコード：２＋１×０．２７ＨＴ、カーカス：ポリエステル１６７０ｄｔｅｘ／２１ｐｌｙ、ビードワイヤ：Φ０．９６ｍｍ６列５段の条件でタイヤ試作を実施した。キャッププライは１層設けてテストした。なお、比較例４は文献１に示されているように、ベルト中央部にナイロンコードを使用し、ショルダー部にＰＥＴコードを使用した。

表１における１００ｃｍ^２当りの繊維使用量（ＰＥＴ、ＰＥＮ、又はナイロン６６の量）（ｇ）は、それぞれ以下の方法により測定した。

１００ｃｍ^２当りのポリエステル（ＰＥＴ又はＰＥＮ）繊維使用量（ｇ）：タイヤのトレッド部から１０ｃｍ×１０ｃｍのベルト補強層を切り出し、カッターナイフでゴムを除去し、質量を測定した後、細かく刻んだ。フェノール６体積部に対し、１，１，２，２−テトラクロルエタン４体積部を混合した混合液を作り、刻んだ試料を投入し、１２０±１０℃で約１時間加熱してポリエステルを溶解させた。溶解後、質量の分ったガラスフィルターでろ過し、上記フェノール−テトラクロルエタンの混合溶液で洗浄した。その後、メタノールで洗浄した時に、白く変色した繊維がとけ残っていれば、再度溶解ろ過を繰り返し、繊維が残らなくなったときに残渣入りのガラスフィルターを乾燥し、質量を測り、ポリエステルの質量を求めた。

１００ｃｍ^２当りのナイロン６６繊維使用量（ｇ）：タイヤ上で１０ｃｍ×１０ｃｍのベルト補強層を切り出し、カッターナイフでゴムを除去し、質量を測定した後、切り出した試料を細かく刻んだ。刻んだ試料をギ酸に投入し、１２０±１０℃で約１時間加熱してナイロンを溶解させた。溶解後、質量の分ったガラスフィルターでろ過し、ギ酸で洗浄した。その後、水で洗浄した時に、白く変色した繊維がとけ残っていれば、再度溶解ろ過を繰り返し、繊維が残らなくなったときに残渣入りのガラスフィルターを乾燥して質量を測り、ナイロンの質量を求めた。

乗り心地評価：２０５／６０Ｒ１６９２Ｈのタイヤでテストを行なった。速度１００ｋｍで４．３１ｋＮの荷重をかけて１時間慣らし走行をさせた後、１６時間静置させた。その後、テストドライバーによる官能評価を行い、乗り心地評価を１０点満点法で採点した。乗り心地としては、走りはじめの上下方向及び前後方向の振動の大きさを評価し、小さいほど良いと判定した。

高速耐久性：ＪＩＳＤ−４２３０の高速性能試験Ａを、２０５／６０Ｒ１６９２Ｈのタイヤで行なった。停止状態から１７０ｋｍ／ｈまで１０分間で速度を上げ、その後１０分毎に１０ｋｍ／ｈずつ上げて、故障が発生した時点で停止させ、故障発生時の速度と時間を成績とした。

表１に示された評価結果から分かるように、中間伸度と使用量が本発明で規定された範囲内のポリエステルコードを使用した実施例のタイヤは、乗り心地と高速耐久性が共に比較例５より顕著に優れるものとなったが、ポリエステルの使用量が少な過ぎる比較例１、多すぎる比較例２、及び中間伸度が大き過ぎる比較例３はナイロンコードを使用した比較例５と比較して、高速耐久性がほぼ同等かこれより劣るものとなった。また、ショルダー部のみにポリエステルコードを使用した比較例４は、乗り心地が比較例５より若干改良された程度にとどまることが分かった。

以上の通り、本発明の空気入りラジアルタイヤは、乗り心地と高速耐久性が共に優れるので乗用車用のラジアルタイヤに好適に用いることができる。

１……ビード部
２……サイドウォール部
３……トレッド部
４……ビードコア
５……カーカス
６……ベルト
７……キャッププライ
Ｔ……空気入りラジアルタイヤ

Claims

ラジアルカーカスのクラウン部外周に設けられる少なくとも２層のコード交差層からなるベルトと、このベルトの外周に沿って巻回した、ベルト全幅を覆うベルト補強層とを備える空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記ベルト補強層をポリエステル繊維からなるポリエステルコードにて構成し、
このポリエステルコードは０．０２０Ｎ／ｄｔｅｘ荷重下の中間伸度が４．５％以下であり、かつ
タイヤにした時のトレッド部分の面積１００ｃｍ^２当りのポリエステル繊維使用量が１．０〜３．０ｇである
ことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。