JP7549574B2

JP7549574B2 - 自転車タイヤ用補強部材および自転車タイヤ

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Publication number: JP7549574B2
Application number: JP2021519339A
Authority: JP
Inventors: 慎一竹本; 周平頼光; 潮鈴木; 卓志中村
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 2019-05-13
Filing date: 2020-04-23
Publication date: 2024-09-11
Anticipated expiration: 2040-04-23
Also published as: WO2020230573A8; US20220055408A1; TW202043564A; EP3970991B1; TWI862586B; EP3970991A4; KR20220005488A; JPWO2020230573A1; CN113825650A; EP3970991A1; WO2020230573A1

Description

関連出願

本願は、日本国で２０１９年５月１３日に出願した特願２０１９－０９０８３６の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本出願の一部をなすものとして引用する。

本発明は、自転車タイヤの耐破壊性を向上させる補強部材、および耐破壊性に優れる自転車タイヤに関する。

自転車タイヤは、タイヤの骨格を形成するカーカス部を内部に備え、地面とタイヤとの接地面側にトレッド部を備えている。また、地面に存在する石やガラス、金属片などからタイヤを保護するために、自転車タイヤには補強部材が設けられる。一方、補強部材が存在すると自転車タイヤに求められる軽量性が実現できないという課題があるため、例えば、特許文献１（欧州特許第１６８２３６２号明細書）には、熱可塑性液晶ポリエステルフィラメントを３０本超で含むマルチフィラメントで構成された補強部材と、トレッド部と、カーカス部とを含む自転車タイヤが開示されている。

この文献には、熱可塑性液晶ポリエステルフィラメントを３０本超で含むマルチフィラメントで補強部材を構成することにより、タイヤの軽量化とともに、耐切創性を向上させることが記載されている。

欧州特許第１６８２３６２号明細書

しかしながら、特許文献１では、刃物状スタイラス（Stichel）をタイヤに押し当てることによる耐切創性を確認しているにすぎない。一方、タイヤのパンクには、数々の原因が存在している。例えば、自転車は路面の凹凸や段差に乗り上げると、自転車タイヤには、リム打ちパンクと言われるパンクが発生したり、タイヤ自体が破壊することがあるが、このようなパンク・破壊は、自転車タイヤが十分な耐破壊性を有しないために発生する。そのため石や突起物などの凹凸が存在する悪路を走行した場合でも故障が発生しにくいタイヤ、即ち、耐破壊性が高いタイヤが求められている。

したがって、本発明の目的は、自転車タイヤの耐破壊性を向上させる補強部材、および耐破壊性に優れる自転車タイヤを提供することにある。

本発明の発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、自転車タイヤの補強部材として、液晶ポリエステル繊維糸を含む織物を用い、前記液晶ポリエステル繊維糸を構成する単繊維の平均繊維径を特定の値にするだけでなく、この繊維径と繊維糸中の単繊維本数とが特定の関係を有する場合、液晶ポリエステル繊維糸で構成された織物は、予想外に自転車タイヤの耐破壊性を向上できることを見出し、本発明の完成に至った。

すなわち、本発明は、以下の態様で構成されうる。
〔態様１〕
液晶ポリエステル繊維糸で構成された織物を含む自転車タイヤ用の補強部材であって、前記繊維糸は３本以上（好ましくは５本以上、より好ましくは７本以上、例えば、６０本以下、好ましくは４０本以下、より好ましくは２９本以下）の単繊維で構成され、前記単繊維の平均繊維径が２５μｍ以上（好ましくは２８μｍ以上、より好ましくは３５μｍ以上、さらに好ましくは４０μｍ以上、特に好ましくは４２μｍ以上、例えば、５００μｍ以下、好ましくは３００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下、さらに好ましくは６０μｍ以下）であり、前記繊維糸中の単繊維本数（本）と前記平均繊維径（μｍ）の積が１７００以下（好ましくは２５０～１７００程度、より好ましくは３００～１５００程度）である、補強部材。
〔態様２〕
態様１に記載の補強部材であって、前記織物の上下に加熱圧着して加硫された加硫ゴムが存在する厚さ２ｍｍの供試体の貫通試験による最大荷重が８５０Ｎ以上（好ましくは８７０Ｎ以上、さらに好ましくは９００Ｎ以上、例えば、３０００Ｎ以下）である補強部材。
〔態様３〕
態様１または２に記載の補強部材であって、前記織物が平織物またはスダレ織物である、補強部材。
〔態様４〕
態様１から３のいずれか一態様に記載の補強部材であって、前記液晶ポリエステル繊維糸で構成された偏平な経糸および／または緯糸を備える、補強部材。
〔態様５〕
態様４に記載の補強部材であって、前記経糸および／または緯糸の糸幅が０．１～３．０ｍｍ（好ましくは、０．１５～２．０ｍｍ）である、補強部材。
〔態様６〕
態様１から５のいずれか一態様に記載の補強部材であって、前記液晶ポリエステル繊維糸が互いに交差する織物である、補強部材。
〔態様７〕
態様１から６のいずれか一態様に記載の補強部材であって、前記液晶ポリエステル繊維糸の撚り数が、１～３０回／１０ｃｍ（好ましくは２～２０回/１０ｃｍ、より好ましくは３～１８回／１０ｃｍ）である、補強部材。
〔態様８〕
態様１から７のいずれか一態様に記載の補強部材であって、前記単繊維の本数が２９本以下である、補強部材。
〔態様９〕
態様１から８のいずれか一態様に記載の補強部材であって、前記単繊維の平均繊維径が４０μｍ以上である、補強部材。
〔態様１０〕
態様１から９のいずれか一態様に記載の補強部材であって、さらに、単繊維の平均繊維径が４５μｍ以下である、複数の単繊維で構成されたポリビニルアルコール系繊維糸の織物を備える、補強部材。
〔態様１１〕
自転車タイヤとの接地面に配設されたトレッド部と、トレッドの内側に配設されたカーカス部とを少なくとも備える自転車タイヤであって、前記トレッド部と前記カーカス部の間、前記カーカス部内部、および前記トレッド部内部から選択された少なくとも一箇所において、態様１から１０のいずれか一態様に記載の補強部材が配設されている、自転車タイヤ。

なお、請求の範囲および／または明細書および／または図面に開示された少なくとも２つの構成要素のどのような組み合わせも、本発明に含まれる。特に、請求の範囲に記載された請求項の２つ以上のどのような組み合わせも本発明に含まれる。

本発明の補強部材によれば、特定の単繊維平均繊維径を有するとともに、前記平均繊維径が単繊維本数と特定の関係を有する液晶ポリエステル繊維糸を用いて織物を形成することにより、自転車タイヤの耐破壊性を向上させることができ、その結果、自転車タイヤの耐破壊性不足により発生するパンク、特にリム打ちパンクを良好に予防できる。特に、本発明の補強部材は、液晶ポリエステル繊維糸の単繊維繊維径が大きい場合、自転車タイヤの耐破壊性をより向上させることできる。

この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施例の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施例および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。
本発明の一実施形態の自転車タイヤを示す概略断面図である。本発明の別の実施形態の自転車タイヤを示す概略断面図である。本発明の別の実施形態の自転車タイヤを示す概略断面図である。補強部材の貫通試験を説明するための定速貫通試験機の一部概略断面図である。

［補強部材］
本発明の補強部材は、液晶ポリエステル繊維糸の織物で少なくとも構成された自転車タイヤ用の補強部材であって、前記繊維糸は３本以上の単繊維で構成される。なお、補強部材は、一層または複数層の織物で構成されていてもよい。複数層の織物の場合、液晶ポリエステル繊維糸の織物のみで構成してもよいし、液晶ポリエステル繊維糸の織物と、液晶ポリエステル繊維糸以外の織物とを組み合わせて構成してもよい。

（液晶ポリエステル繊維糸）
液晶ポリエステル繊維糸は、単繊維３本以上の液晶ポリエステル繊維で構成される。液晶ポリエステル繊維は、光学的に異方性の溶融相を形成し得る熱可塑性ポリマーからなる繊維であればよいが、例えば、熱可塑性である全芳香族ポリエステル繊維（ポリアリレート繊維）が好ましい。

液晶ポリエステル繊維（例えば、全芳香族ポリエステル繊維）は、液晶ポリエステル（例えば、全芳香族ポリエステル）を溶融紡糸することにより得ることができる。全芳香族ポリエステルとしては、例えば芳香族ジオール、芳香族ジカルボン酸、芳香族ヒドロキシカルボン酸等に由来する反復構成単位からなり、本発明の効果を損なわない限り、芳香族ジオール、芳香族ジカルボン酸、芳香族ヒドロキシカルボン酸に由来する構成単位は、その化学的構成については特に限定されるものではない。また、本発明の効果を阻害しない範囲で、全芳香族ポリエステルは、芳香族ジアミン、芳香族ヒドロキシアミンまたは芳香族アミノカルボン酸に由来する構成単位を含んでいてもよい。例えば、好ましい構成単位としては、表１に示す例が挙げられる。

表１の構成単位において、ｍは０～２の整数であり、式中のＹは、１～置換可能な最大数の範囲において、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子（例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子など）、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ｔ－ブチル基などの炭素数１から４のアルキル基など）、アルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、ｎ－ブトキシ基など）、アリール基（例えば、フェニル基、ナフチル基など）、アラルキル基［ベンジル基（フェニルメチル基）、フェネチル基（フェニルエチル基）など］、アリールオキシ基（例えば、フェノキシ基など）、アラルキルオキシ基（例えば、ベンジルオキシ基など）などが挙げられる。

より好ましい構成単位としては、下記表２、表３および表４に示す例（１）～（１８）に記載される構成単位が挙げられる。なお、式中の構成単位が、複数の構造を示しうる構成単位である場合、そのような構成単位を二種以上組み合わせて、ポリマーを構成する構成単位として使用してもよい。

表２、表３および表４の構成単位において、ｎは１または２の整数で、それぞれの構成単位ｎ＝１、ｎ＝２は、単独でまたは組み合わせて存在してもよく、Ｙ_１およびＹ_２は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子（例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子など）、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ｔ－ブチル基などの炭素数１から４のアルキル基など）、アルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、ｎ－ブトキシ基など）、アリール基（例えば、フェニル基、ナフチル基など）、アラルキル基［ベンジル基（フェニルメチル基）、フェネチル基（フェニルエチル基）など］、アリールオキシ基（例えば、フェノキシ基など）、アラルキルオキシ基（例えば、ベンジルオキシ基など）などであってもよい。これらのうち、水素原子、塩素原子、臭素原子、またはメチル基が好ましい。

また、Ｚとしては、下記式で表される置換基が挙げられる。

全芳香族ポリエステルは、好ましくは、ナフタレン骨格を構成単位として有する組み合わせであってもよい。なお、ヒドロキシ安息香酸由来の構成単位（Ａ）と、ヒドロキシナフトエ酸由来の構成単位（Ｂ）の両方を含むことが、特に好ましい。例えば、構成単位（Ａ）としては下記式（Ａ）が挙げられ、構成単位（Ｂ）としては下記式（Ｂ）が挙げられ、溶融成形性を向上する観点から、構成単位（Ａ）と構成単位（Ｂ）の比率は、好ましくは９／１～１／１、より好ましくは７／１～１／１、さらに好ましくは５／１～１／１の範囲であってもよい。

また、（Ａ）の構成単位と（Ｂ）の構成単位の合計は、例えば、全構成単位に対して６５モル％以上であってもよく、より好ましくは７０モル％以上、さらに好ましくは８０モル％以上であってもよい。ポリマー中、特に（Ｂ）の構成単位が４～４５モル％である全芳香族ポリエステルが好ましい。

本発明で好適に用いられる全芳香族ポリエステルの融点は２５０～３６０℃の範囲であることが好ましく、より好ましくは２６０～３２０℃である。なお、ここでいう融点とは、ＪＩＳＫ７１２１試験法に準拠し、示差走査熱量計（ＤＳＣ）で測定し、観察される主吸収ピーク温度である。具体的には、前記ＤＳＣ装置に、サンプルを１０～２０ｍｇをとりアルミ製パンへ封入した後、キャリヤーガスとして窒素を１００ｍＬ／分流し、２０℃／分で昇温したときの吸熱ピークを測定する。ポリマーの種類によってＤＳＣ測定において１ｓｔｒｕｎで明確なピークが現れない場合は、予想される流れ温度よりも５０℃高い温度まで５０℃／分で昇温し、その温度で３分間完全に溶融した後、８０℃／分の降温速度で５０℃まで降温し、しかる後に２０℃／分の昇温速度で吸熱ピークを測定するとよい。

なお、上記液晶ポリエステル（特に全芳香族ポリエステル）には、本発明の効果を損なわない範囲で、ポリエチレンテレフタレート、変性ポリエチレンテレフタレート、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂等の熱可塑性ポリマーを添加してもよい。また酸化チタン、カオリン、シリカ、酸化バリウム等の無機物、カーボンブラック、染料や顔料等の着色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤等の各種添加剤を含んでいてもよい。

本発明における液晶ポリエステル繊維は、加熱により繊維表面の一部を融解することができる性質を有する限り、その繊維化の方法は限定されないが、通常、溶融紡糸により得られる繊維を用いることができる。溶融紡糸は公知または慣用の方法により行うことができ、例えば、押出機において液晶ポリエステル繊維を得るための繊維形成樹脂を溶融させた後、所定の紡糸温度でノズルから吐出して得ることができる。

液晶ポリエステル繊維糸は、３本以上の単繊維で構成され、前記単繊維の平均繊維径が２５μｍ以上である。ただし、液晶ポリエステル繊維糸が補強部材で耐破壊性を発揮するために、液晶ポリエステル繊維糸を構成する単繊維の平均繊維径と単繊維本数とは所定の関係にあり、繊維糸中の単繊維本数（本）と前記平均繊維径（μｍ）の積が１７００以下である。これは、補強部材として耐破壊性を発揮する上で、平均繊維径と単繊維本数との間には反比例の関係が成立することを示している。

すなわち、本発明では、単繊維の平均繊維径が２５μｍ以上であると、これらの単繊維で構成される繊維糸により支えることができる荷重は増加させることが可能であるが、一方、自転車タイヤ用の補強部材である関係から、繊維糸を構成する上で平均繊維径の大きさや、繊維糸を構成する単繊維の本数には上限が存在する。しかしながら、平均繊維径の大きさと繊維糸を構成する単繊維本数とを所定の範囲により調整すると、繊維糸として良好に織物を形成しつつも、補強部材としての耐破壊性を向上させることが可能である。

液晶ポリエステル繊維糸を構成する液晶ポリエステル単繊維の平均繊維径は、好ましくは２８μｍ以上であってもよく、より好ましくは３５μｍ以上、さらに好ましくは４０μｍ以上、特に好ましくは４２μｍ以上であってもよい。また、液晶ポリエステル単繊維の平均繊維径の上限は、液晶ポリエステル単繊維の単繊維本数との関係で適宜設定することが可能であるが、例えば、５００μｍ以下であってもよく、好ましくは３００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下、さらに好ましくは６０μｍ以下程度であってもよい。平均繊維径は、後述する実施例に記載された方法により測定された値である。なお、液晶ポリエステル単繊維が異形断面である場合、その単繊維の繊維径は、断面形状の外接円径により測定される値であってもよい。

液晶ポリエステル繊維糸を構成する液晶ポリエステル単繊維の本数は、液晶ポリエステル単繊維の平均繊維径に応じて適宜設定することが可能であるが、好ましくは５本以上であってもよく、より好ましくは７本以上であってもよい。また、前記単繊維本数の上限は、液晶ポリエステル単繊維の平均繊維径との関係で適宜設定することが可能であるが、例えば、６０本以下、好ましくは４０本以下、より好ましくは２９本以下であってもよい。

また、繊維糸中の単繊維本数（本）と前記平均繊維径（μｍ）の積は、平均繊維径と単繊維本数の値に応じて適宜設定することが可能であるが、好ましくは２５０～１７００程度、より好ましくは３００～１５００程度であってもよい。

繊維糸は、織糸として使用できる限り特に制限されず、フィラメント糸、紡績糸、複合糸などのいずれであってもよいが、フィラメント糸であるのが好ましい。

繊維糸は、無撚糸であっても、撚糸であってもよい。撚糸の場合、撚り数は、例えば１～３０回/１０ｃｍ、好ましくは２～２０回/１０ｃｍ、より好ましくは３～１８回／１０ｃｍであってもよい。また、経糸と緯糸の撚り方向は、経糸と緯糸で同一であっても、異なっていてもよいが、同一であるのが好ましい。ここで、撚り数（回／１０ｃｍ）は、繊維糸１０ｃｍの間の撚りの回数を示しており、後述する実施例に記載された方法により測定された値である。

例えば、液晶ポリエステル繊維糸の繊維強度は、例えば、１５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であってもよく、好ましくは１８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であってもよく、さらに好ましくは２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であってもよい。繊維強度の上限は特に限定されないが、繊維強度は、例えば、５０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下、または４０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であってもよい。なお、繊維強度は、後述する実施例に記載された方法により測定された値である。

液晶ポリエステル繊維糸には、必要に応じて後加工が行われていてもよい。後加工としては、かさ高加工が好ましく、たとえば、かさ高加工としては、加撚-熱固定-解撚加工、仮撚り加工、押し込み加工、賦形加工、擦過加工、タスラン加工などが挙げられる。これらのうち繊維の伸縮を生じさせないタスラン加工が好ましく、タスラン加工では、引き揃えた状態のマルチフィラメントに対して、乱気流の高圧エアーを与えることにより糸の配列を乱れさせ、糸にかさ高性を付与することができる。

織物は、経糸と緯糸を一定の規則で交差させてシート状にすればよく、例えば、織物組織としては、平織、斜文織、朱子織、スダレ織などが挙げられる。好ましい織物としては平織物、およびスダレ織物が挙げられる。また、液晶ポリエステル繊維糸は、経糸、緯糸の双方に用いられてもよく、一方のみに用いられてもよい。好ましくは、液晶ポリエステル繊維糸は、少なくとも経糸に用いられ、より好ましくは、液晶ポリエステル繊維糸が互いに交差しており、最も好ましくは、織物は全て液晶ポリエステル繊維糸で構成される。

また、織物を構成する経糸および／または緯糸は、偏平な形状〔例えば、経糸および／または緯糸の糸の厚み（繊維糸の最小径）に対して、経糸および／または緯糸の糸幅（繊維糸の最大径）が２～１０倍である形状など〕が好ましい。例えば、経糸および／または緯糸の糸幅は、０．１～３．０ｍｍ程度であってもよく、より好ましくは、０．１５～２．０ｍｍ程度であってもよい。

織物の経糸密度は、織目に隙間が発生するのを抑制する観点から、例えば、４０本／２．５４ｃｍ以上であってもよく、好ましくは４５本／２．５４ｃｍ以上であってもよい。また、織物の種類に応じて経糸密度の上限は適宜設定することができるが、例えば、９０本／２．５４ｃｍ以下であってもよい。ここで、経糸密度は、後述する実施例に記載された方法により測定される値である。

織物の目付は、耐破壊性の観点から、好ましくは７０ｇ／ｍ^２以上、より好ましくは８０ｇ／ｍ^２以上、さらに好ましくは９０ｇ／ｍ^２以上であってもよい。一方、タイヤ重量の軽量化の観点から、織物の目付は、好ましくは３００ｇ／ｍ^２以下、より好ましくは２５０ｇ／ｍ^２以下、さらに好ましくは２００ｇ／ｍ^２以下であってもよい。ここで、目付は後述する実施例に記載された方法により測定される値である。

また、タイヤ1本あたりに使用される織物の重量（単位：ｇ）は、軽量性の観点から、タイヤの周長（単位：ｍ）をＬとする場合、例えば１５×Ｌ以下、好ましくは１０×Ｌ以下、より好ましくは５×Ｌ以下であってもよく、例えば、２×Ｌ以上であってもよい。一般的な自転車では、織物の重量は、例えば、３０ｇ以下、より好ましくは２０ｇ以下、さらに好ましくは１０ｇ以下であってもよく、例えば、５ｇ以上であってもよい。

織物の厚さは、耐破壊性と薄さを両立させる観点から、例えば、０．１０～１．００ｍｍ程度であってもよく、好ましくは０．１５～０．８０ｍｍ程度、より好ましくは０．２０～０．６０ｍｍ程度であってもよい。

また、補強部材は、前記液晶ポリエステル繊維糸で構成された織物に加えて、さらに、単繊維の平均繊維径が４５μｍ以下である、複数の単繊維で構成されたポリビニルアルコール系繊維糸の織物を備えていてもよい。前記ポリビニルアルコール系繊維糸の織物は、耐刺通性に優れるため、そのような補強部材は、耐破壊性と耐刺通性とを両立することができる。前記ポリビニルアルコール系繊維糸の織物は、前記液晶ポリエステル繊維糸で構成された織物の製造条件に合わせて製造することができる。

得られた織物は、補強部材としてそのまま用いてもよく、必要に応じて、（ｉ）織物に対してレゾルシン・ホルマリン（ホルムアルデヒド）・ラテックス（ＲＦＬ）処理などの前処理を行ってもよく、および／または、（ｉｉ）織物の少なくとも一方の面にゴム層を配設してもよい。上記（ｉ）の前処理を行うことで、ゴム層との接着性を向上することができる。

ＲＦＬ処理は、ＲＦＬ処理液を織物に対して浸漬、塗布などすることにより行うことができる。前記処理液には、クロルフェノール系接着剤等のポリエステル繊維用接着性向上剤を加えてもよい。このようなポリエステル繊維用接着性向上剤は、例えば、ナガセケムテックス株式会社のデナボンド（商品名）等として上市されている。ＲＦＬ処理液中、Ｒ（レゾルシン）／Ｆ（ホルマリン）のモル比は、例えば、１．０／１．０～１．０／４．５、好ましくは、１．０／１．３～１．０／３．５、より好ましくは、１．０／１．５～１．０／２．０であってもよい。さらに、ＲＦ（レゾルシン・ホルマリン）／Ｌ（ラテックス）の重量比は、例えば、１／２～１／８、好ましくは、１／３～１／７、より好ましくは、１／４～１／６であってもよい。ＲＦＬ／ポリエステル繊維用接着性向上剤の固形分重量比は、例えば、１０／１～１０／１０、好ましくは１０／２～１０／７であってもよい。

ラテックスとしては、各種ゴムラテックスを用いることができ、例えば、天然ゴムラテックス、スチレン・ブタジエンゴムラテックス、アクリロニトリル・ブタジエンゴムラテックス、クロロプレンゴムラテックス、ビニルピリジン・スチレン・ブタジエンゴムラテックス、エチレン・プロピレン・非共役ジエン系三元共重合体ゴムラテックスなどが挙げられ、これらを単独または混合して使用することができる。なかでも、スチレン・ブタジエンゴムラテックス、ビニルピリジン・スチレン・ブタジエン三元共重合体ゴムラテックスが好ましい。

なお、ＲＦＬ処理に先立って、必要に応じて、エポキシ化合物、イソシアネート化合物による下処理を行ってもよい。下処理では、エポキシ化合物、イソシアネート化合物は、公知または慣用の化合物を水または有機溶媒に混合し、織物に対して、得られた処理液を浸漬または塗布することにより適用してもよい。水溶性の脂肪族エポキシ樹脂としてはナガセケムテックス株式会社のデナコールシリーズなどを用いることができる。

また、織物にゴム層を組み合わせて補強部材とする場合、例えば、ゴム層は、織物の一方の面のみに設けてもよいし、織物の両面に設けてもよい。ゴム層は、例えば、厚さ０．１０～１．５０ｍｍ程度、好ましくは０．２０～１．３０ｍｍ程度、さらに好ましくは０．３０～１．２０ｍｍ程度のシート状物であってもよい。また、ゴム層は織物を被覆しているのが好ましい。

ゴム層を形成するゴムは、例えば、天然ゴム、スチレン・ブタジエンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ビニルピリジン・スチレン・ブタジエンゴム、エチレン・プロピレン・非共役ジエン系三元共重合体ゴムなどの単体またはブレンド体からなるゴムであってもよい。ゴムは加硫性ゴムであるのが好ましく、密着性の観点からは、加熱加圧された加硫ゴム層であるのが好ましい。

ＲＦＬ処理した織物に対してゴム層を設ける場合、ＲＦＬ処理で使用したゴムラテックスと、補強部材のゴム層を形成するゴムとは、同じ種類であっても異なる種類であってもよいが、同じ種類であるのが好ましい。

ゴム層を設ける場合、織物とゴム層とを含む補強部材の総厚さとして、例えば、０．２０～３．５０ｍｍ、好ましくは０．４０～３．００ｍｍ、さらに好ましくは０．６０～２．５０ｍｍであってもよい。

例えば、織物の上下に配設された未加硫ゴムシートが織物と共に加熱加圧により加硫されて一体化した供試体（縦１５ｃｍ×横１５ｃｍ、厚さ約２ｍｍ）に対して、供試体の中心部の直径４０ｍｍの円を除いて周囲を固定した状態において、プランジャー（直径８ｍｍの先端球状の円柱状物）を用いてこの中心部に貫通試験を行った場合、その最大荷重は、例えば、８５０Ｎ以上であるのが好ましく、より好ましくは８７０Ｎ以上、さらに好ましくは９００Ｎ以上であってもよい。また、最大荷重は高ければ高いほど好ましいが、通常は３０００Ｎ程度である。ここで、最大荷重は、後述する実施例に記載された方法により測定される値であってもよい。なお、この供試体は、金型により加熱加圧することにより、厚さが約２ｍｍ（１．９～２．３ｍｍ）に調整されている。

［自転車タイヤ］
本発明の自転車タイヤは、自転車タイヤの接地面に配設されたトレッド部と、トレッド部の内側に配設されたカーカス部とで少なくとも構成される自転車タイヤであって、前記トレッド部と前記カーカス部の間、前記カーカス部内部、および前記トレッド部内部から選択された少なくとも一か所において、前記補強部材が配設されている。自転車タイヤの接地面での肉厚は、例えば、１．０～１０．０ｍｍであってもよく、好ましくは１．２～７．０ｍｍ、より好ましくは１．５～５．０ｍｍであってもよい。

トレッド部は通常ゴムで形成されている。カーカス部は、少なくとも織物で構成されるが、必要に応じて、この織物の周囲はゴム層で被覆されていてもよい。補強部材のゴム層を形成するゴムと、補強部材が接触するトレッド部および／またはカーカス部を形成するゴムとは、同じ種類であっても異なる種類であってもよいが、同じ種類であるのが好ましい。

補強部材は、織物の経糸方向が、タイヤ断面の円周方向における中心線に対して斜め方向になるよう配設されるのが好ましい。織物の経糸方向は、前記中心線に対して、例えば、３０～６０°、好ましくは４０～５０°であってもよい。

以下、本発明の自転車タイヤの各実施形態について図を参照しながら説明する。ただし、本発明は、図示の形態に限定されるものではない。また、図１～図３において、共通する形態においては、共通する番号を付し、説明を省略している。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る自転車タイヤを示す概略断面図である。図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る自転車タイヤ１００は、地面と接触するトレッド部１２と、タイヤの骨格部にあたるカーカス部１６を備えている。トレッド部１２から、自転車タイヤの回転軸に向かう方向に、カーカス部１６が設けられ、トレッド部１２とカーカス部１６の間には、前記補強部材１４が配設されている。

カーカス部１６は、例えば、一層または複数層のカーカス織物に対して所定の厚みのゴム層を被覆して形成されてもよい。必要に応じて、カーカス部１６の両端において、カーカス織物がビードワイヤ１８を包み込んでいてもよい。なお、ビードワイヤ１８は、金属製ワイヤ、または有機繊維ないし無機繊維ロープなどで構成されていてもよい。

例えば、図１に示した自転車タイヤ１００は、オープンサイドタイプのタイヤであり、カーカス部１６は、タイヤの側面であるサイドウォール部１５およびリム（図示せず）への固定部分であるビード部１７を含んでいる。ビード部１７では、カーカス部１６を構成するカーカス織物（図示せず）が、ビードワイヤ１８を包み込み、カーカス織物とビードワイヤ１８とは、外側からゴムで被覆することにより、ビード部１７において一体化している。

なお、トレッド部１２は、直接路面に接する部分に設けられていればよいが、必要に応じて、サイドウォール部１５に向かって延出していてもよい。軽量化の観点からは、トレッド部はタイヤの接地部分を中心として配設され、サイドウォール部への延出割合は、サイドウォール部の幅の半分以下であるのが好ましい。

補強部材１４が、カーカス部１６の外側であってトレッド部１２の内側に配設される場合（すなわち、補強部材１４が、カーカス部１６とトレッド部１２の間に配設される場合）、補強部材１４は、図１に示すタイヤ断面の円周方向Ｘにおける中心線Ｙを略中心として、トレッド部１２の幅以下の範囲で配設されるのが好ましく、例えば、補強部材１４の幅は、トレッド部１２の幅の７０～１００％の範囲、好ましくは７５～９８％、より好ましくは８０～９５％の範囲であってもよい。なお、それぞれの幅は、前記タイヤ断面の円周方向Ｘにおける各部の両端間の長さ（すなわち、幅方向を直線状に伸ばした時の幅の長さ）を意味している。

また、図２は、本発明の第２の実施形態に係る自転車タイヤを示す概略断面図である。図２に示すように、本発明の第２の実施形態に係る自転車タイヤ２００は、地面と接触するトレッド部２２と、タイヤの骨格部にあたるカーカス部２６を備えている。前記補強部材２４は、カーカス部２６の内部に配設されている。

カーカス部２６は、少なくとも補強部材２４を配設する箇所において、複数のカーカス織物（図示せず）を備えていてもよく、この場合、補強部材２４は、カーカス部２６内において、カーカス織物の間に挟みこまれていてもよく、好ましくは、補強部材２４はカーカス部２６の内部において、図２に示すタイヤ断面の円周方向Ｘにおける中心線Ｙを略中心として配設される。例えば、補強部材２４の幅は、トレッド部２２の幅の７０～２００％の範囲、好ましくは７５～１５０％、より好ましくは８０～１３０％の範囲であってもよい。ここで、それぞれの幅は、前記タイヤ断面の円周方向Ｘにおける各部の両端間の長さを意味している。

また、図３は、本発明の第３の実施形態に係る自転車タイヤを示す概略断面図である。図３に示すように、本発明の第３の実施形態に係る自転車タイヤ３００は、地面と接触するトレッド部３２と、タイヤの骨格部にあたるカーカス部３６を備えている。前記補強部材３４は、トレッド部３２の内部に配設されている。

補強部材３４は、トレッド部３２の内部において、図３に示すタイヤ断面の円周方向Ｘにおける中心線Ｙを略中心として配設され、例えば、補強部材３４の幅は、トレッド部３２の幅の６０～９５％の範囲、好ましくは６５～９０％、より好ましくは７０～８５％の範囲であってもよい。ここで、それぞれの幅は、前記タイヤ断面の円周方向Ｘにおける各部の両端間の長さを意味している。
トレッド部３２に溝部が形成される場合、補強部材３４は溝部から露出しない範囲で配設されるのが好ましい。

以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明は本実施例により何ら限定されるものではない。なお、以下の実施例及び比較例においては、下記の方法により各種物性を測定した。

［平均繊維径（μｍ）］
Ｘ線ＣＴ装置を用いて織物の経糸および緯糸から無作為に採取した５本の繊維糸の断面の二次元像を取得した。この断面二次元像において、１本の繊維糸につき無作為に選択した１０本の単繊維について繊維径を測定し、得られた合計５０個の繊維径データの平均値を平均繊維径として求めた。なお、１本の繊維糸を構成する単繊維が１０本未満の場合には、繊維糸中の全ての単繊維の繊維径を測定し、５本の繊維糸で得られる全ての繊維径データの平均値を平均繊維径とする。

［繊維強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）］
ＪＩＳＬ１０１３「化学繊維フィラメント糸試験方法」の８．５．１に準じて、繊維強度を測定した。

［糸幅（ｍｍ）］
織物を平らな台の上に置き、不自然なしわ及び張力を除いて、異なる３か所について測定機能を有するデジタルマイクロスコープ（キーエンス製、ＶＨＸ－２０００）で観察し、１か所あたり５本の糸幅を計測した合計１５本の平均値から繊維糸１本あたりの糸幅を求めた。

［経糸密度（本／２．５４ｃｍ）］
ＪＩＳＬ１０９６「一般織物試験方法」の８．６．１に準じて、織物の経糸密度を測定した。

［撚り数（回／１０ｃｍ）］
ＪＩＳＬ１０１３「化学繊維フィラメント糸試験方法」の８．１３を参考にして、検撚機のつかみ間隔を１０ｃｍとして、繊維糸の１０ｃｍ当たりの撚り数を測定した。

［目付（ｇ／ｍ^２）］
ＪＩＳＬ１０９６「一般織物試験方法」の８．３．２に準じて、織物の目付を測定した。

［厚さ（ｍｍ）］
ＪＩＳＬ１０９６「一般織物試験方法」の８．４に準じて、織物の厚さを測定した。

［最大荷重（Ｎ）］
織物の両面を硫黄を含む未加硫ゴムシート（（天然ゴムＲＳＳ＃３、ＳＢＲゴム商品名「Ｎｉｐｏｌ１５００」）を重量比１／１で混合、厚さ：１ｍｍ）で挟み、厚さ２ｍｍの供試体を作製できる金型に入れ、温度１５０℃、圧力５０ｋｇ／ｃｍ^２下３０分間加熱加圧し、ゴムシートを加硫させるとともに織物に対して熱圧着させることにより一体化した供試体（縦１５ｃｍ×横１５ｃｍ、厚さ２ｍｍ）を得た。織物は事前にＲＦＬ処理（Ｒ／Ｆのモル比が１／１．７で、ＲＦ／Ｌの重量比が１／５）したものを用いた。なお、「ベクトラン」（ＴＭ）と「ケブラー」（ＴＭ）については、ＲＦＬ処理液にポリエステル用接着向上剤としてナガセケムテックス株式会社製デナボンド（商品名）を添加（ＲＦＬ／デナボンドの固形分重量比が１０／４）した処理液を用いた。得られた供試体を用いて、図４に示すように、プランジャー（球状先端の直径：８ｍｍ）を備える定速貫通試験機を用いて貫通試験を行った。

図４は、定速貫通試験機の概略断面図を示している。供試体５３は、織物５１と、織物５１の上下面に加硫ゴム層５２，５２を備えている。一方、定速貫通試験機は、定速で降下するプランジャー５４と、供試体５３を上下面で固定する固定盤５６，５６を備えている。プランジャー５４による貫通部を中心とした直径４０ｍｍの円を除いて、供試体５３は周囲を固定盤５６，５６により固定され、１分間当たり５ｃｍの速度で降下するプランジャー５４が、供試体５３を突き破る強さを測り、その強さを最大荷重とした。

（実施例１）
液晶ポリエステル繊維糸として、株式会社クラレ製「ベクトラン」（ＴＭ）フィラメント（単繊維の平均繊維径：４９μｍ、単繊維本数：１０本、撚り数：１０回／１０ｃｍ、繊維強度：２２．９ｃＮ／ｄｔｅｘ）を、経糸および緯糸に用いて平織物を作製した。得られた平織物では、経糸および緯糸が偏平形状であった。得られた平織物の性能評価を表５に示す。

（実施例２）
液晶ポリエステル繊維糸として、株式会社クラレ製「ベクトラン」（ＴＭ）フィラメント（単繊維の平均繊維径：３０μｍ、単繊維本数：２７本、撚り数：１０回／１０ｃｍ、繊維強度：２２．９ｃＮ／ｄｔｅｘ）を、経糸および緯糸に用いて平織物を作製した。得られた平織物では、経糸および緯糸が偏平形状であった。得られた平織物の性能評価を表５に示す。

（実施例３）
液晶ポリエステル繊維糸として、株式会社クラレ製「ベクトラン」（ＴＭ）フィラメント（単繊維の平均繊維径：４３μｍ、単繊維本数：２７本、撚り数：１５回／１０ｃｍ、繊維強度：２２．９ｃＮ／ｄｔｅｘ）を、経糸および緯糸に用いてスダレ織物を作製した。得られたスダレ織物では、経糸が偏平形状であった。得られたスダレ織物の性能評価を表５に示す。

（実施例４）
液晶ポリエステル繊維糸として、株式会社クラレ製「ベクトラン」（ＴＭ）フィラメント（単繊維の平均繊維径：３２μｍ、単繊維本数：５０本、撚り数：１５回／１０ｃｍ、繊維強度：２２．９ｃＮ／ｄｔｅｘ）を、経糸および緯糸に用いてスダレ織物を作製した。得られたスダレ織物では、経糸が偏平形状であった。得られたスダレ織物の性能評価を表５に示す。

（比較例１）
液晶ポリエステル繊維糸として、株式会社クラレ製「ベクトラン」（ＴＭ）フィラメント（単繊維の平均繊維径：２３μｍ、単繊維本数：４８本、撚り数：１０回／１０ｃｍ、繊維強度：２２．９ｃＮ／ｄｔｅｘ）を、経糸および緯糸に用いて平織物を作製した。得られた平織物では、経糸および緯糸が偏平形状であった。得られた平織物の性能評価を表５に示す。

（比較例２）
ポリアミド系繊維糸として、東レ株式会社製ナイロン６６フィラメント（単繊維の平均繊維径：２７μｍ、単繊維本数：７２本、撚り数：２０回／１０ｃｍ、繊維強度：９．２ｃＮ／ｄｔｅｘ）を、経糸および緯糸に用いて平織物を作製した。得られた平織物では、経糸および緯糸が偏平形状であった。得られた平織物の性能評価を表５に示す。

（比較例３）
芳香族ポリアミド系繊維糸として、東レ・デュポン株式会社製「ケブラー」（ＴＭ）フィラメント（単繊維の平均繊維径：１２μｍ、単繊維本数：２６７本、撚り数：１５回／１０ｃｍ、繊維強度：２０．４ｃＮ／ｄｔｅｘ）を、経糸および緯糸に用いて平織物を作製した。得られた平織物では、経糸および緯糸が偏平形状であった。得られた平織物の性能評価を表５に示す。

（比較例４）
ポリビニルアルコール系繊維糸として、株式会社クラレ製ビニロンフィラメント（単繊維の平均繊維径：１６μｍ、単繊維本数：２００本、撚り数：１５回／１０ｃｍ、繊維強度：１０．２ｃＮ／ｄｔｅｘ）を、経糸および緯糸に用いて平織物を作製した。得られた平織物では、経糸および緯糸が偏平形状であった。得られた平織物の性能評価を表５に示す。

（比較例５）
液晶ポリエステル繊維糸として、株式会社クラレ製「ベクトラン」（ＴＭ）フィラメント（単繊維の平均繊維径：２３μｍ、単繊維本数：１００本、撚り数：１５回／１０ｃｍ、繊維強度：２２．９ｃＮ／ｄｔｅｘ）を、経糸および緯糸に用いてスダレ織物を作製した。得られたスダレ織物では、経糸が偏平形状であった。得られたスダレ織物の性能評価を表５に示す。

表５に示すように、平織物である実施例１および２と、比較例１とを比べた場合、これらはいずれも液晶ポリエステル繊維糸の平織物であり、目付も同程度であったが、比較例１と比べて、実施例１および２は、良好な耐破壊性を有していた。特許文献１には、単繊維が細いほどゴム化合物と良好な接着性が生まれるため耐久性が向上すると記載されていることを鑑みると、比較例１よりも繊維径が太い織物を用いた実施例１および２において、平織物の両面に加硫ゴム層を備える補強部材であっても、耐破壊性が向上することは意外な効果である。

また、スダレ織物である実施例３および４と、比較例５とを比べた場合、これらはいずれも液晶ポリエステル繊維糸のスダレ織物であり、目付も同程度であったが、比較例５と比べて、実施例３および４は、良好な耐破壊性を有していた。特に、比較例５では、単繊維の細さを克服するために、単繊維の本数を増加させたにもかかわらず、実施例３および４の耐破壊性の方が比較例５よりも高いのは意外な効果である。

また、繊維強度が実施例１および２よりも低い比較例２および４では、やはり耐破壊性が実施例よりも劣っていたが、繊維強度が実施例１および２と同等である比較例３においても、耐破壊性が劣る結果となったのは、予想外の結果である。

なお、比較例４に示されるビニロン繊維糸で構成された織物は、プランジャーに変えて注射針（太さ：１８Ｇ（針の外径：１．２ｍｍ）、長さ：３８ｍｍ、針先形状：レギュラーベベル（先端部の刃面の角度：１２度）で貫通試験を行った場合、良好な耐刺通性を有しているため、液晶ポリエステル繊維糸で構成された織物と組み合わせた場合、補強部材は耐破壊性および耐刺通性の双方を両立すると考えられる。

本発明の補強部材は、自転車タイヤの耐破壊性を向上させるために有用に用いることができ、シティサイクル、電動補助自転車、ロードレーサー、マウンテンバイク、クロスバイク、ランドナー、リカンベント、折り畳み自転車などの各種自転車の自転車タイヤにおいて、好適に用いることができる。

以上のとおり、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、変更または削除が可能であり、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

１００，２００，３００・・・自転車タイヤ
１２，２２，３２・・・トレッド部
１４，２４，３４・・・補強部材
１６，２６，３６・・・カーカス部
１５・・・サイドウォール部
１７・・・ビード部
１８・・・ビードワイヤ

Claims

液晶ポリエステル繊維糸で構成された織物を含む自転車タイヤ用の補強部材であって、前記繊維糸は３本以上の単繊維で構成され、前記単繊維の平均繊維径が２５μｍ以上であり、前記繊維糸中の単繊維本数（本）と前記平均繊維径（μｍ）の積が１７００以下であり、前記織物の上下に配設された未加硫ゴムシートが織物と共に加熱加圧により加硫されて一体化した厚さ２ｍｍの供試体の貫通試験による最大荷重が８５０Ｎ以上である、補強部材。
請求項１に記載の補強部材であって、前記織物が平織物またはスダレ織物である、補強部材。
請求項１または２に記載の補強部材であって、前記液晶ポリエステル繊維糸で構成された偏平な経糸および／または緯糸を備える、補強部材。
請求項３に記載の補強部材であって、前記経糸および／または緯糸の糸幅が０．１～３．０ｍｍである、補強部材。
請求項１から４のいずれか一項に記載の補強部材であって、前記液晶ポリエステル繊維糸が互いに交差する織物である、補強部材。
請求項１から５のいずれか一項に記載の補強部材であって、前記液晶ポリエステル繊維糸の撚り数が、１～３０回／１０ｃｍである、補強部材。
請求項１から６のいずれか一項に記載の補強部材であって、前記単繊維の本数が２９本以下である、補強部材。
請求項１から７のいずれか一項に記載の補強部材であって、前記単繊維の平均繊維径が４０μｍ以上である、補強部材。
請求項１から８のいずれか一項に記載の補強部材であって、さらに、単繊維の平均繊維径が４５μｍ以下である、複数の単繊維で構成されたポリビニルアルコール系繊維糸の織物を備える、補強部材。
自転車タイヤとの接地面に配設されたトレッド部と、トレッドの内側に配設されたカーカス部とを少なくとも備える自転車タイヤであって、前記トレッド部と前記カーカス部の間、前記カーカス部内部、および前記トレッド部内部から選択された少なくとも一箇所において、請求項１から９のいずれか一項に記載の補強部材が配設されている、自転車タイヤ。