JP4264154B2 - Radial tire - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はラジアルタイヤに関し、特に、ベルト層を覆って配置されるベルト補強層の改良技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年の車輌の高級化、高品質化に伴い、特に、乗用車においては、車輌の低振動化、乗心地性の改良が急激に進みつつある中、タイヤとしての要求特性にも低騒音、高乗心地化が求められている。
すなわち、乗心地の改良と共に、特に、車内に生じるノイズの低減が望まれており、かかるノイズの一つとして、走行中のタイヤが路面の凹凸を拾い、その振動が伝達されて車内の空気を振動させることに基づいて発生する、いわゆるロードノイズの改良要求は極めて高くなってきている。
【0003】
従来より存在するロードノイズ低減方法としては、最も基本的には(1)タイヤトレッド部のゴムを軟化させる手法、(2)タイヤカーカスの形状を変化させることによりベルト層の張力を強化させる手法、(3)交差ベルト層の全部または両端部を、周方向に配置されたコード(例えば、ナイロンコード)をゴム引きした補強層で狭持することにより、ベルト周方向剛性を強化させる手法、および周上でジョイントをなくすために、該補強層をラセン状にベルト層外側に巻きつける手法(例えば、特開平6−24208号公報参照)を挙げることができる。
【0004】
これらは、ごく一般的な手法として長所短所をそれぞれ有するため、目的に応じて各手法を選択あるいは、組み合わせて用いている。特に、(3)の手法はロードノイズ低減より、むしろ高速耐久性向上を満たす手法として、現在の高性能、高品質タイヤにおいて、特に主流となりつつある。
【0005】
また、特殊な方法としては、(4)特開平5−238205号公報に開示されているように、カーカス層とベルト層間に、周方向に配置したコードを高モジュラスゴムシートで挟んだ複合層を配置させる手法や(5)特開平3−253406号公報に開示されているように、タイヤ振動モードに応じた部分補強を行う手法なども知られている。さらに、前記(3)の手法のベルト最外層にゴム引きナイロンコードをラセン状に巻きつけたタイヤの応用としては、特に、高速耐久性向上、高速レベル向上を目的として、例えば、(6)高弾性率コードを巻きつける手法(例えば、特開平2−147407号公報、特開平1−145203号公報)や(7)そのタイヤ加硫成型を向上させるために、最外層にラセン状に巻きつけるコードを高弾性率と低弾性率のフィラメントを撚り合わせて構成し、応力−伸度曲線に変曲点をもたせた複合コードとする手法(例えば、特開平1−247204号公報)などが挙げられ、さらには、(8)前記(7)の手法の騒音性改良のために、撚り合わせる繊維材質を限定した例(特開平6−305304号公報)、また、(9)ベルト層のタイヤ軸方向両側部分に、有機織維コードからなる補強層を用いた例(特開平6−115312号公報)等、多くの手法が知られているが、これら一連の手法は、すべて記載の有無によらず、多少なりともベルト部張力の強化がなされているため、ロードノイズ低減効果は若干ではあるが認められている。
【0006】
さらに、最近では、(10)特開平9−66705号公報に記載されるように、ベルト補強層のコードを、タイヤ加硫時や使用時の物性を考慮して厳しく限定したり、ベルト補強層のコードにポリエチレン−2,6−ナフタレート繊維コードを用いる方法により、より高レベルなロードノイズ低減と共に、転がり抵抗、操縦安定性、高速耐久性の向上を図ることも試みられている。
また、(11)ベルト補強層の両端部に高弾性コード、中央部に低弾性コードを用いる手法、あるいは両端部のコード打込みを高くし、中央部のコード打込みを低くする手法が知られているが(例えば、特開平3−193504号、特開平4−31107号、特開平9−277803号公報等)、これらの発明はいずれも、トレッドセンター部に対してトレッド両端部を相対的に高剛性とすることで、乗心地、ロードノイズ、高速耐久性および操縦安定性を高めようとしたものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した手法によるロードノイズを低減する方法は、前記(1)の手法においては、トレッドゴムを軟化することによってロードノイズを低減できても、耐摩耗性が大きく低下し、また操縦安定性も大幅に悪化するため実用的でなく、また前記(2)の手法においては、タイヤのベルト層の張力を強化することはできても、タイヤの横剛性およびコーナリング性能が低下し、トレッド部以外の部分までも接地し、外観上もよくない。さらに、前記(3)の手法においては、高速耐久性向上と共にロードノイズ低減にも若干の効果があるものの依然として、満足できる程度ではなかった。また(3)の手法の応用例としての前記(4)および(5)の手法においては、(3)の手法以上の効果はあるが、その改良度合は小さく、高速性に対する耐久性は不十分であり、前記(6)の手法においては、実用上作り難い点と、操縦安定性悪化が認められ、前記(7)および(8)の手法のように複合コードを用いる方法も、応力−伸度曲線に変曲線を有するため、いわゆる大入力、小入力でのコードの挙動が異なってしまうため、100〜500Hzといった広範囲でのロードノイズ低減効果は不十分である。また、これら複合させたコードは、ロードノイズ低減効果の速度依存性が大きいため、実用上好ましいものではない。さらに、前記(9)の手法においては、ロードノイズ低減効果は若干あるものの、ベルト補強層に必要なコード特性が特定されておらず、また、そのコード特性をタイヤ性能に生かしきれていないため、ロードノイズ低減効果も不十分であり、唯一、その実施例に記載されているように、通常の芳香族ポリアミドのような高弾性率コードを単にラセン巻きにしたとしても、ロードノイズは十分低減できないと共に、操縦安定性は大幅に悪化する。また、(10)の手法は前記(1)〜(8)の手法の中では、最も効率よくロードノイズと操縦安定性、高速耐久性について、改良されているが、将来の車輌の高品質化、高級化に対応できる程度ではない。
【0008】
さらに、前記(11)の手法は、ベルト補強層の両端部の剛性を中央部より高めることにより、トレッド部の締めつけ効果をバランス良く達成した例であるが、この方法では、コードの伸度、モジュラス、打込み密度等のみで制御しているため、有機繊維コード自体が有する材質の特徴がコード伸度、モジュラスという形のみでしか生かされておらず、タイヤ走行時の入力に対する最適なコード材質の選定には至らず、ある程度の効果は認められるものの、ロードノイズ低減を高レベルで達成できるものではなかった。
【0009】
また、一般に、タイヤ走行時のロードノイズ低減には、周方向のベルト張力を高めるために、ベルト補強層として、ナイロンコードをラセン状に巻きつける方法が有効であり、このコードは、高弾性であるほどロードノイズ低減は良好となることが知られている。例えば、全面に6,6−ナイロンコードを巻きつけるより、6,6−ナイロンコードより一般的に高弾性であるポリエステルコードを巻きつけた方が、ロードノイズは低減する。
【0010】
しかし、タイヤ製造時(特に、加硫時)に、生タイヤを加硫金型に押しつけるという工程があり、この工程では、一般に、トレッドセンター部で大きく(通常、2〜6%程度)拡張されるため、単に周方向にラセン状に巻きつける方法において、極端に高弾性のコード(例えば、アラミドコード)をベルト補強層のコードとして用いると、ベルト補強層のコードは拡張しきれないために、タイヤ加硫成型時にタイヤ変形を生じてしまう。これは、特に、拡張率の大きいタイヤトレッドセンター部で顕著に発生する。このことは逆に、ロードノイズ悪化の原因になる。従って、ロードノイズ低減をするには、このタイヤ変形を考慮したベルト補強層のコードの高弾性化が必要となる。
【0011】
これらの問題点を補う手法として、補強層コードに高弾性の特定コードを用いた前記(7)、(8)および(10)の手法は、ロードノイズ低減には効果的である。しかしながら、特定の単一材料のコードを使用したこれらの手法では、ロードノイズの低減効果に限界がある。単一材料であることから製造設備が簡素化できる利点はあるものの、そのロードノイズ改良効果はその分今一歩となる。
【0012】
また、ロードノイズの低減効果は、特に、タイヤショルダー部で周方向の締め付けを、センター部より相対的に高くすることが効果的である。この点ではショルダー部とセンター部でコード弾性率、打ち込み数等を変えて、それぞれに必要な物性を持たせるといった(11)の手法は、いずれも概念的には有効であるが、コード材質の選定等がロードノイズ低減を狙ったものでないので、ロードノイズ低減としては、不十分なレベルであった。
【0013】
本発明は、このような状況下で、特定の有機繊維コードからなるベルト補強層を工夫することにより、ロードノイズ低減を高レベルで達成したラジアルタイヤを提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決すべく、特にベルト補強層に用いる繊維コードの材質の組み合わせ選定に着目し、鋭意検討した結果、下記の手段により、ラジアルタイヤのロードノイズ低減およびタイヤ性状の双方が改良されることを見出し、本発明を完成した。
【0015】
本発明のラジアルタイヤは、一対のビード間にわたって形成されるカーカスのクラウン部外周側に位置するベルト層(好ましくは、少なくとも2層)の全幅を覆って配置されるベルト補強層を備えたラジアルタイヤであって、ベルト補強層がタイヤ周方向に延びるコードで補強された少なくとも一層のゴム層よりなり、少なくともベルト補強層幅方向中央部のコードがポリエチレン−2,6−ナフタレートコードからなり、ベルト幅方向両端部のコードが引張弾性率9.8GPa以上の有機繊維コードからなることを特徴とする。
【0016】
好ましい第1の態様として、ベルト補強層は、ベルト補強層幅方向中央部がポリエチレン−2,6−ナフタレートコードで補強され、ベルト幅方向両端部が引張弾性率9.8GPa以上の有機繊維コードで補強されたゴム層、少なくとも1層からなる。
【0017】
好ましい第2の態様として、ベルト補強層は、ベルト補強層幅方向中央部がポリエチレン−2,6−ナフタレートコードで補強され、ベルト幅方向両端部が引張弾性率9.8GPa以上の有機繊維コードで補強されたゴム層、少なくとも1層と、ベルト幅方向両端部のみにあり、引張弾性率9.8GPa以上の有機繊維コードで補強された少なくとも1対のゴム層と、からなる。
【0018】
好ましい第3の態様として、ベルト補強層は、ベルト補強層幅方向中央部のみならず両端部がポリエチレン−2,6−ナフタレートコードで補強されたゴム層、少なくとも1層と、ベルト幅方向両端部のみにあり、引張弾性率9.8GPa以上の有機繊維コードで補強された少なくとも1対のゴム層と、からなる。
【0019】
また、本発明のベルト補強層は、ポリエチレン−2,6−ナフタレートコードあるいは引張弾性率9.8GPa以上の有機繊維コードをゴム引きしてなる狭幅のストリップを、タイヤ周方向にラセン状にエンドレスに巻きつけることにより形成され、これにより、コードは実質的にタイヤ周方向に対して平行になる。
【0020】
【発明の実施の形態】
本発明を詳細に説明する。
本発明のベルト補強層の少なくとも中央部はポリエチレン−2,6−ナフタレートコードで補強するが、これは、アラミド、ポリビニルアルコール、スチール等よりなる超高弾性コードを使用した場合、タイヤ製品の変形を生じることがあり、一方、ナイロン等よりなる低弾性コードを使用した場合、ベルト補強層としてのタガ効果は十分であるものの、ロードノイズ低減のためのトレッド踏面の振動抑制には不十分であるが、ポリエチレン−2,6−ナフタレートコードには、これらの不都合がないからである。
【0021】
また、本発明のベルト補強層の両端部は引張弾性率9.8GPa以上の有機繊維コードで補強するが、これは、ロードノイズを有効に低減するには、比較的高弾性である必要があるからである。
【0022】
また、ベルト補強層の両端部を、タイヤ周方向に実質的に0°に巻回した高弾性コードで構成したのは、これにより、タイヤ周方向のベルト張力が増大し、トレッド部で受けた路面の凹凸による振動をタイヤサイド部へ伝達させない、いわゆるバリアー効果により、ロードノイズを低減することができるからであり、特に、トレッド両端部は、タイヤ接地踏面において周方向に大きな張力がかかるため、この部分の補強材の弾性率アップが特に有効となる。
【0023】
一方、ベルト補強層の中央部では、引張張力は、非接地時に比べ、接地踏面において、むしろ弱まる傾向があるため、ロードノイズを効率良く低減するには、両端部のコードに比べ、より柔軟な、弾性率の比較的低いコードが良好である。ただし、ここでいう低弾性率とは、両端部のコードと比較した場合に限られ、絶対的な弾性率は高いほうが良い。すなわち、中央部に、高弾性繊維コードを用いた場合、両端部にはそれ以上の高弾性率をもったコードを配置すると良い。
【0024】
さらに、タイヤの転動によりもたらされる引張・弛緩という繰り返し入力下では、ベルト補強層のロス特性がロードノイズ性へ与える影響は大きく、ベルト補強層の弾性率、tanδ等の入力に対する依存性(変化の傾向)を、よりタイヤ使用条件にマッチさせて、適正なコード材質選定を行うこと等により、前述したロードノイズ低減をより一層高レベルにすることが可能となる。
【0025】
本発明は、上記の知見をも考慮して完成されたもので、前述の如く、ベルト補強層のコードとして、ポリエチレン−2,6−ナフタレートコードと、引張弾性率が9.8GPa以上である有機繊維コードとを組合わせ、かつ適正に配置したベルト補強層を設けることにより、ラジアルタイヤのロードノイズ低減を効果的に満足させることに成功した。
【0026】
次に、図1を参照して、本発明にかかるラジアルタイヤの一例を説明する。1対のビード1,1′間にわたってカーカス2が配置され、そのクラウン部3には、スチールコードにより補強された2枚のベルト層4、4′が配置され、その外側でかつトレッド5の内側に、ベルト補強層6(図2(a)の構造を例示)が形成されている。
【0027】
図2は、ベルト層4、4′を覆って配置されるベルト補強層6のパターンを断面図で例示する。
図2(a)では、ベルト補強層6は1層で、ベルト補強層幅方向中央部がポリエチレン−2,6−ナフタレートコード7で補強され、ベルト幅方向両端部が引張弾性率9.8GPa以上の有機繊維コード8で補強されている。
【0028】
図2(b)では、ベルト補強層6は2層で、2層6a、6bとも、ベルト補強層幅方向中央部がポリエチレン−2,6−ナフタレートコード7で補強され、ベルト幅方向両端部が引張弾性率9.8GPa以上の有機繊維コード8で補強されている。
図2(c)では、ベルト補強層6は、内側層6aがベルト層全幅を覆い、ベルト補強層幅方向中央部がポリエチレン−2,6−ナフタレートコード7で補強され、ベルト幅方向両端部が引張弾性率9.8GPa以上の有機繊維コード8で補強されており、外側層6bが、ベルト幅方向両端部のみに1対あって、引張弾性率9.8GPa以上の有機繊維コード8で補強されている。
【0029】
図2(d)では、ベルト補強層6は、内側層6aがベルト層全幅を覆い、ベルト補強層幅方向中央部のみならず両端部がポリエチレン−2,6−ナフタレートコード7で補強されており、外側層6bが、ベルト幅方向両端部のみに1対あって、引張弾性率9.8GPa以上の有機繊維コード8で補強されている。
図2(e)では、ベルト補強層6は、内側層6aがベルト層全幅を覆い、ベルト補強層幅方向中央部のみならず両端部がポリエチレン−2,6−ナフタレートコード7で補強されており、外側層6bが、ベルト幅方向両端部のみに2対あって、引張弾性率9.8GPa以上の有機繊維コード8で補強されている。
【0030】
本発明にかかるポリエチレン−2,6−ナフタレートコードの製造方法は、通常のタイヤ用コードを用途とする繊維の製造方法によればよく、特に制限されるものではない(特開平5−163612号公報等参照)。
【0031】
ポリエチレン−2,6−ナフタレートは、85モル%以上がポリエチレン−2,6−ナフタレートであれば、問題なく使用でき、通常の溶融重合、固相重合のいずれの方法によっても合成できる。このような方法により得られた実質的にポリエチレン−2,6−ナフタレート(固有粘度0.72)である樹脂チップを溶融紡糸する。紡糸速度を600m/分とし、紡糸口金直下に雰囲気温度340℃、長さ44cmの加熱筒を設定する。紡糸された未延伸糸をオイリングローラーで油剤を付与して巻き取る。
次いで、得られた未延伸糸を1%のプリテンションをかけた後、227℃の加熱ロールと非加熱ロールの間で2.2%弛緩率で収縮熱セットを行い、300m/分で巻き取る。
なお、紡糸機の温度は重合体が溶融したエクストルーダーの後半部で300〜315℃、以降口金から吐出までの温度を318℃とするのが好適である。
また、上記加熱筒を通過させた後に、長さ35cmにわたり相対湿度65%、温度25℃にて冷却固化させると良い。このようにして、ポリエチレン−2,6−ナフタレートの原糸が得られる。
【0032】
上記の如くして得られたポリエチレン−2,6−ナフタレートコードの原糸は撚り係数が1150〜2600となるように調整して、ベルト補強層に用いられるコードが得られる。[なお、撚り係数R=N×√Dであり、Nはコードの撚り数(回/10cm)、Dはコードの総表示繊度(デシテックス)である。]
さらに、本発明におけるラジアルタイヤの製造におけるデイップ処理工程において、かかるコードは接着剤付与後に、コードの緊張熱処理として、乾燥部、第1の加熱延伸部(ヒートセットゾーン)、第2の加熱延伸部(ノルマライジングゾーン)において、所定条件下で熱処理される。詳しくは、レゾルシン−ホルマリン・ラテックス系の接着剤(下記参照)に浸漬し、乾燥ゾーンの処理温度を170℃、処理時間を60〜160秒間とし、またヒートセットゾーンおよびノルマライジングゾーンの処理温度を250〜270℃、処理時間を60〜160秒間とし、更に、ヒートセットゾーンコード張力を3.53〜9.71mN/dtex、ノルマライジングゾーンコード張力を0.26〜4.41mN/dtexの範囲に設定する。また、さらに接着剤として、反応性を有する、例えばエポキシ系接着剤等による2段処理を行ってもよい。
【0033】
[RFL接着剤]:接着剤はレゾルシン−ポリサルファイドとレゾルシン過多レゾルシン−ホルムアルデヒド縮合物とを固形分比20:100に混合し、その中から固形分で18重量部取り出し、これに9重量部の28%アンモニア水を加え、さらに全体を50重量部になるように水を加えて完全に溶解させ、次に50重量部のレゾルシン−ホルムアルデヒド縮合物/ラテックス(RFL)を加えたものを用いた。ここで、RFLは下記の組成に調製し、48時間以上熟成したものである。
【0034】
このようにして得られた本発明におけるベルト補強層で用いられるポリエチレン−2,6−ナフタレートコードの熱処理後の物性として、JIS LlO17−1983(7.7)により定義される一定荷重(W)時の伸び率、例えば1670デシテックスの二本撚りの場合、66N(ニュートン)荷重時の伸び率が、1.8〜2.7%であることが好ましい。一定荷重時の伸び率が1.8%未満では、ポリエチレン−2,6−ナフタレートコードの熱収縮が大きくなりすぎ、タイヤユニフオミティが悪くなり、また2.7%を越えると、ベルト補強層としてタイヤ周方向の締めつけ効果が弱くなり、高速耐久性が低下するからである。
【0035】
また、ベルト補強層両端部(即ちトレッド両端部)に配置される引張弾性率が9.8GPa以上の有機繊維コードは、通常のタイヤ用コードを用途とする繊維であればよく、特に制限されるものではない。例えば、芳香族ポリアミド繊維コード、ポリオレフィンケトン繊維コード(ポリエチレンケトン繊維コード等)等が挙げられる。
【0036】
また、ベルト補強層をベルト補強層幅方向中央部と両端部に分けて説明したが、これらの比率は特に限定されない。強いて言えば、片方の端部幅がベルト補強層全体の最大幅の6〜28%であることが好ましい。これが、6%未満ではロードノイズ低減効果は減少し、28%を超えると、中央部分でのタイヤ性状が悪化する傾向にあるからである。
【0037】
【実施例】
本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によって限定されない。
【0038】
各実施例および各比較例において、タイヤサイズ195/65R14のタイヤを作製した。なお、タイヤの加硫条件は180℃×13分であり、ポストキュアインフレーション条件は内圧0.25MPa、26分である。また、カーカスコードはポリエチレンテレフタレートコードを使用した。
【0039】
供試タイヤ構造は、チューブレス構造であり、ベルトはスチールコードで補強した2層(第1ベルト幅150mm、第2幅140mm)とした。そのスチールコードは1×5×0.23構造、打込み数34.0本/5cmであり、第1ベルト層の角度は周方向に対して左22度、第2ベルト層の角度は周方向に対して右22度とした。
【0040】
さらに、ベルト補強層は、補強コードがタイヤ周方向に対して、0〜5℃に配列されており、構造およびコード種は表2および3に示すとおりである。なお、ベルト補強層は、所定の有機繊維コード5〜20本をゴム引きし、5〜20mm幅のストリップとし、これを、タイヤ周方向にラセン状に巻きつけて、上記コード方向で形成された。
【0041】
ベルト補強層の補強コードである、ポリエチレン−2,6−ナフタレートコード、アラミド繊維コード、ポリエチレンケトン繊維コードは、1670dtex/2で使用し、コード打込み数は、各コード共に50本/5cmである。
【0042】
上記の各タイヤにつき、下記の測定・評価を行った。
引張弾性率の測定方法
未走行新品時のタイヤから、ベルト補強層コードを傷つけることなく、注意深く取り出し、コードに付着している余分なゴムをはさみにより注意深くそぎ落とした後、JIS LlO17に従い、オートグラフ(島津製作所製)にて室温(25±2℃)で引張荷重−伸度曲線を描く。この荷重−伸長曲線の荷重軸を引張前の総デシテックス数で除した値に換算することにより、応力−伸度曲線に書き直し、この曲線の7.94mN/dtex荷重点に接線を引き、この接線の傾きを求める。この値に〔0.981×繊維の比重〕を乗じた値がここでいう引張弾性率(GPa)である。
【0043】
ロードノイズ試験
供試タイヤ(内圧:0.20MPa、リムサイズ:6J−14)を排気量1800cc、セダンタイプの自動車の4輪に装着し、2名乗車してロードノイズ評価路のテストコースを60km/時の速度で走行し、運転席の背もたれの部分の中央側に取り付けた集音マイクで、100〜500Hzの全音圧(デシベル)を測定した。
この値を比較例1のコントロールタイヤの値を100として、指数表示した。この値が高い程、ロードノイズ低減効果は良好と評価する。
【0044】
タイヤ性状評価方法
各タイヤをタイヤ半径方向と実質的に平行にカットし、断面表面をバフした後、断面のベルト層と該ベルト補強層の層間ゲージを目視で観察する。この際、タイヤ幅方向に均一なゲージをもったものを良好(◎)、均一ではないが層間ゲージが十分に保たれているものを普通(○)、均一ではない上、一部分で層間ゲージが不足しているものをやや不良(△)、耐久安全上問題になるほどに性状不良があるものを不良(×)として判定した。◎〜△は耐久安全上問題無いレベルであるが、◎である程、安全性の高いタイヤであることは言うまでもない。
【0045】
【表1】
【0046】
【表2】
【0047】
実施例1〜3は、ベルト補強層が図2の(a)に示す構造で、中央部がポリエチレン−2,6−ナフタレートコード(PEN)で補強され、両端部がアラミド繊維コード(アラミド)またはポリエチレンケトン繊維コード(PEK)で補強されている。
実施例4〜6は、ベルト補強層が図2の(d)に示す構造で、内側層が全幅にわたりポリエチレン−2,6−ナフタレートコードで補強され、外側層が1対のアラミド繊維コードまたはポリエチレンケトン繊維コードで補強されている。
実施例7〜8は、ベルト補強層が図2の(c)に示す構造で、内側層中央部がポリエチレン−2,6−ナフタレートコードで補強され、両端部がアラミド繊維コードまたはポリエチレンケトン繊維コードで補強されており、外側層が 1対のアラミド繊維コードまたはポリエチレンケトン繊維コードで補強されている。
【0048】
また、比較例1〜4は、従来型であり、図3の(f)に示す構造で、 1層のみでかつ全幅にわたり同一繊維素材のコードで補強されている。比較例1はポリエチレン−2,6−ナフタレートコード(PEN)であり、比較例2〜4アラミド繊維コードである。
比較例5、6も従来型であり、図3の(g)に示す構造で、内側層、外側層ともすべて同一繊維素材のコードで補強されている。比較例5はポリエチレン−2,6−ナフタレートコード、比較例6はアラミド繊維コードである。
比較例7、8、9は、図2の(a)、(d)、(c)の構造をそれぞれ有しているが、両端部を補強するコードがいずれも引張弾性率9.8GPa未満である。
【0049】
実施例はいずれも、ロードノイズ低減効果とタイヤ性状の双方において、著しく改良されている。これに対して、各比較例は、いずれか一方のみの改良が見れらるものもあるが、両方を改良できたものはない。
【0050】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、ロードノイズ低減効果とタイヤ性状の双方において、著しく改良したラジアルタイヤを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるラジアルタイヤの断面図である。
【図2】本発明にかかるベルト補強層を示す断面図である。
【図3】従来のラジアルタイヤのベルト補強層を示す断面図である。
【符号の説明】
1.1′ ビード
2 カーカス
4 ベルト層
5 トレッド
6 ベルト補強層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a radial tire, and more particularly to a technique for improving a belt reinforcing layer disposed over a belt layer.
[0002]
[Prior art]
Along with the recent upgrades and quality of vehicles, especially in passenger cars, the reduction of vehicle vibration and the improvement of riding comfort are rapidly progressing. Comfort is required.
In other words, with the improvement of riding comfort, it is particularly desirable to reduce the noise generated in the vehicle. As one of such noises, the running tire picks up the unevenness of the road surface, and the vibration is transmitted to remove the air in the vehicle. The demand for improvement of so-called road noise generated based on vibration is becoming extremely high.
[0003]
The road noise reduction methods that have conventionally existed are most basically (1) a method of softening the rubber of the tire tread portion, (2) a method of increasing the tension of the belt layer by changing the shape of the tire carcass, (3) A method of reinforcing belt circumferential rigidity by sandwiching all or both ends of the cross belt layer with a reinforcing layer in which a cord (for example, nylon cord) disposed in the circumferential direction is rubberized, and In order to eliminate the joint above, a method of winding the reinforcing layer in a spiral shape around the belt layer (for example, see JP-A-6-24208) can be mentioned.
[0004]
Since these methods have advantages and disadvantages as very general methods, each method is selected or combined according to the purpose. In particular, the method (3) is becoming the mainstream in the current high-performance and high-quality tires as a method of satisfying the improvement in high-speed durability rather than reducing road noise.
[0005]
Further, as a special method, (4) as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-238205, a composite layer in which a cord arranged in the circumferential direction between a carcass layer and a belt layer is sandwiched between high modulus rubber sheets is used. There are also known a method of arranging and (5) a method of performing partial reinforcement in accordance with a tire vibration mode, as disclosed in JP-A-3-253406. Furthermore, as an application of a tire in which a rubberized nylon cord is wound in a spiral shape on the belt outermost layer in the method (3), in particular, for the purpose of improving high-speed durability and high-speed level, for example, (6) high A method of winding an elastic modulus cord (for example, JP-A-2-147407, JP-A-1-145203) or (7) a cord wound in a spiral shape on the outermost layer in order to improve the tire vulcanization molding And a method of forming a composite cord in which an inflection point is provided in a stress-elongation curve (for example, JP-A-1-247204), and the like. Further, (8) an example in which the fiber material to be twisted is limited to improve the noise performance of the method (7) (Japanese Patent Laid-Open No. 6-305304), and (9) the tire layer of the belt layer Many methods are known, such as an example using a reinforcing layer made of an organic fiber cord on both sides (Japanese Patent Laid-Open No. 6-115312). Since the belt portion tension is strengthened to some extent, the road noise reduction effect is recognized to some extent.
[0006]
Furthermore, recently, as described in (10) Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-66705, the cord of the belt reinforcing layer is strictly limited in consideration of physical properties at the time of tire vulcanization or use. Attempts have also been made to improve rolling resistance, steering stability, and high-speed durability as well as reducing road noise at a higher level by using a polyethylene-2,6-naphthalate fiber cord as the cord.
Further, (11) a method using a high elastic cord at both ends of the belt reinforcing layer and a low elastic cord at the center, or a method of increasing the cord driving at both ends and lowering the cord driving at the center is known. (For example, JP-A-3-193504, JP-A-4-31107, JP-A-9-277803, etc.), all of these inventions have relatively high rigidity at both ends of the tread with respect to the tread center. By trying to improve ride comfort, road noise, high-speed durability, and steering stability.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the method for reducing road noise by the above-described method is that, in the method (1), even if the road noise can be reduced by softening the tread rubber, the wear resistance is greatly reduced and the steering stability is reduced. However, in the above method (2), although the tension of the tire belt layer can be strengthened, the lateral stiffness and cornering performance of the tire are reduced, and other than the tread portion. This part is also grounded and the appearance is not good. Furthermore, although the method (3) has some effects in improving high-speed durability and reducing road noise, it is still not satisfactory. In addition, the methods (4) and (5) as the application example of the method (3) are more effective than the method (3), but the degree of improvement is small and the durability against high speed is insufficient. In the method (6), the practically difficult point and the deterioration of steering stability are recognized. The method using the composite cord as in the methods (7) and (8) is also stress-stretching. Since the degree curve has an inflection curve, the behavior of the code at so-called large input and small input is different, so the effect of reducing road noise in a wide range of 100 to 500 Hz is insufficient. Further, these combined codes are not practically preferable because the speed dependency of the road noise reduction effect is large. Furthermore, in the method of (9), although there is some road noise reduction effect, the cord characteristics necessary for the belt reinforcement layer are not specified, and the cord characteristics are not fully utilized in the tire performance. The road noise reduction effect is also insufficient, and as described in the examples, the road noise cannot be sufficiently reduced even if a high elastic modulus cord such as a normal aromatic polyamide is simply spiral-wrapped. At the same time, the handling stability is greatly deteriorated. The method (10) is the most efficient road noise, steering stability and high-speed durability among the methods (1) to (8), but the quality of future vehicles will be improved. It is not enough to handle upscaling.
[0008]
Furthermore, the method of (11) is an example in which the tightening effect of the tread portion is achieved in a well-balanced manner by increasing the rigidity of both end portions of the belt reinforcing layer from the center portion. Since it is controlled only by the modulus, driving density, etc., the characteristics of the material of the organic fiber cord itself are only utilized in the form of cord elongation and modulus, and the optimum cord material for the input during tire running Although selection was not achieved and some effects were recognized, road noise reduction could not be achieved at a high level.
[0009]
In general, in order to reduce road noise during tire travel, a method of winding a nylon cord in a spiral shape as a belt reinforcement layer is effective in order to increase the belt tension in the circumferential direction. It is known that the road noise reduction is better as it is. For example, road noise is reduced by wrapping a polyester cord, which is generally more elastic than a 6,6-nylon cord, rather than wrapping a 6,6-nylon cord on the entire surface.
[0010]
However, there is a process of pressing the raw tire against the vulcanization mold during tire manufacture (especially during vulcanization), and in this process, the tread center is generally greatly expanded (usually about 2 to 6%). For this reason, in the method of simply wrapping in a spiral shape in the circumferential direction, if an extremely highly elastic cord (for example, an aramid cord) is used as the cord of the belt reinforcing layer, the cord of the belt reinforcing layer cannot be expanded. Tire deformation occurs during tire vulcanization molding. This particularly occurs remarkably in the tire tread center portion having a large expansion rate. On the contrary, this causes road noise deterioration. Therefore, in order to reduce road noise, it is necessary to increase the elasticity of the cord of the belt reinforcing layer in consideration of the tire deformation.
[0011]
As a method for compensating for these problems, the above methods (7), (8) and (10) using a highly elastic specific cord as the reinforcing layer cord are effective in reducing road noise. However, these techniques using a specific single material cord have a limit in the effect of reducing road noise. Although there is an advantage that the manufacturing equipment can be simplified because it is a single material, the road noise improvement effect is just one step.
[0012]
The road noise reduction effect is particularly effective when the circumferential tightening at the tire shoulder is relatively higher than at the center. In this respect, the method (11) of changing the cord elastic modulus, the number of drivings, etc. at the shoulder portion and the center portion to give each of the necessary physical properties is conceptually effective. Since selection or the like is not aimed at reducing road noise, it was an insufficient level for reducing road noise.
[0013]
Under such circumstances, an object of the present invention is to provide a radial tire that achieves a high level of road noise reduction by devising a belt reinforcing layer made of a specific organic fiber cord.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has paid particular attention to selecting a combination of fiber cord materials used for the belt reinforcing layer, and as a result of intensive studies, the following means have been used to reduce both road noise reduction and tire properties. The present invention has been completed.
[0015]
A radial tire according to the present invention is a radial tire provided with a belt reinforcing layer disposed so as to cover the entire width of a belt layer (preferably at least two layers) located on the outer peripheral side of a crown portion of a carcass formed between a pair of beads. The belt reinforcing layer is made of at least one rubber layer reinforced with a cord extending in the tire circumferential direction, and at least the cord in the center of the belt reinforcing layer in the width direction is made of polyethylene-2,6-naphthalate cord. The cords at both ends in the width direction are made of organic fiber cords having a tensile elastic modulus of 9.8 GPa or more.
[0016]
As a preferred first aspect, the belt reinforcing layer is an organic fiber cord in which the belt reinforcing layer width direction center portion is reinforced with polyethylene-2,6-naphthalate cord and the belt width direction both end portions have a tensile elastic modulus of 9.8 GPa or more. A rubber layer reinforced with at least one layer.
[0017]
As a preferred second aspect, the belt reinforcing layer is an organic fiber cord in which the belt reinforcing layer width direction center portion is reinforced with polyethylene-2,6-naphthalate cord and the belt width direction both end portions have a tensile elastic modulus of 9.8 GPa or more. And at least one layer, and at least one pair of rubber layers reinforced with organic fiber cords having a tensile elastic modulus of 9.8 GPa or more only at both ends in the belt width direction.
[0018]
As a preferred third aspect, the belt reinforcing layer is composed of at least one rubber layer reinforced with polyethylene-2,6-naphthalate cords at both ends as well as at the belt reinforcing layer width direction center, and both ends in the belt width direction. And at least one pair of rubber layers reinforced with an organic fiber cord having a tensile modulus of 9.8 GPa or more.
[0019]
Further, the belt reinforcing layer of the present invention has a narrow strip formed by rubberizing a polyethylene-2,6-naphthalate cord or an organic fiber cord having a tensile modulus of elasticity of 9.8 GPa or more in a spiral shape in the tire circumferential direction. Formed by wrapping around an endless, whereby the cord is substantially parallel to the tire circumferential direction.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described in detail.
At least the central portion of the belt reinforcing layer of the present invention is reinforced with polyethylene-2,6-naphthalate cord, which is a deformation of a tire product when an ultra-high elastic cord made of aramid, polyvinyl alcohol, steel or the like is used. On the other hand, when a low elastic cord made of nylon or the like is used, the tag reinforcing effect as a belt reinforcing layer is sufficient, but it is insufficient for suppressing vibration of the tread surface for reducing road noise. However, the polyethylene-2,6-naphthalate cord does not have these disadvantages.
[0021]
Further, both ends of the belt reinforcing layer of the present invention are reinforced with an organic fiber cord having a tensile elastic modulus of 9.8 GPa or more, and this needs to be relatively highly elastic in order to effectively reduce road noise. Because.
[0022]
In addition, both ends of the belt reinforcing layer are constituted by high elastic cords wound substantially at 0 ° in the tire circumferential direction, thereby increasing the belt tension in the tire circumferential direction and receiving it at the tread portion. This is because road noise can be reduced by a so-called barrier effect that does not transmit vibration due to road surface unevenness to the tire side part.In particular, since both ends of the tread are subjected to large tension in the circumferential direction on the tire contact surface, An increase in the elastic modulus of the reinforcing material in this portion is particularly effective.
[0023]
On the other hand, at the center of the belt reinforcement layer, the tensile tension tends to be weaker on the ground tread than when not grounded, so it is more flexible than the cords at both ends to efficiently reduce road noise. A cord having a relatively low elastic modulus is good. However, the low elastic modulus here is limited to the case of comparison with the cords at both ends, and it is better that the absolute elastic modulus is high. That is, when a high elastic fiber cord is used in the central portion, it is preferable to arrange a cord having a higher elastic modulus at both ends.
[0024]
Furthermore, under repeated input of tension and relaxation caused by rolling of the tire, the loss characteristics of the belt reinforcement layer have a great influence on road noise characteristics, and the dependency (changes) on the elastic modulus of the belt reinforcement layer, tan δ, etc. The above-described road noise reduction can be made to a higher level by selecting an appropriate cord material in accordance with the tire use conditions.
[0025]
The present invention has been completed in consideration of the above findings. As described above, the cord of the belt reinforcing layer is a polyethylene-2,6-naphthalate cord, and the tensile elastic modulus is 9.8 GPa or more. We succeeded in satisfying the reduction of road noise of radial tires effectively by combining the organic fiber cord and providing the belt reinforcement layer properly arranged.
[0026]
Next, an example of a radial tire according to the present invention will be described with reference to FIG. A carcass 2 is arranged between a pair of beads 1, 1 ′, and two
[0027]
FIG. 2 illustrates the pattern of the
In FIG. 2 (a), the
[0028]
In FIG. 2 (b), the
In FIG. 2C, the
[0029]
In FIG. 2 (d), the
In FIG. 2 (e), the
[0030]
The method for producing the polyethylene-2,6-naphthalate cord according to the present invention is not particularly limited as long as it is based on a method for producing a fiber using a normal tire cord (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 5-163612). (See publications).
[0031]
Polyethylene-2,6-naphthalate can be used without problems as long as 85 mol% or more is polyethylene-2,6-naphthalate, and can be synthesized by any of ordinary melt polymerization and solid phase polymerization methods. A resin chip substantially made of polyethylene-2,6-naphthalate (inherent viscosity 0.72) obtained by such a method is melt-spun. A spinning speed is set to 600 m / min, and a heating cylinder having an atmospheric temperature of 340 ° C. and a length of 44 cm is set immediately below the spinneret. The undrawn yarn that has been spun is wound up by applying an oil agent with an oiling roller.
Next, after applying the pretension of 1% to the obtained undrawn yarn, a shrinkage heat set was performed at a relaxation rate of 2.2% between a heated roll and a non-heated roll at 227 ° C. and wound at 300 m / min. .
The temperature of the spinning machine is preferably 300 to 315 ° C. in the latter half of the extruder where the polymer is melted, and the temperature from the die to the discharge is preferably 318 ° C.
Further, after passing through the heating cylinder, it is preferable to cool and solidify at a relative humidity of 65% and a temperature of 25 ° C. over a length of 35 cm. In this way, a polyethylene-2,6-naphthalate yarn is obtained.
[0032]
The polyethylene-2,6-naphthalate cord yarn obtained as described above is adjusted to have a twist coefficient of 1150 to 2600 to obtain a cord used for the belt reinforcing layer. [Note that the twist coefficient R = N × √D, where N is the number of twists of the cord (times / 10 cm), and D is the total display fineness (decitex) of the cord. ]
Furthermore, in the dip treatment process in the production of the radial tire according to the present invention, the cord is subjected to tension heat treatment of the cord after application of the adhesive, followed by a drying section, a first heating stretching section (heat set zone), and a second heating stretching section. In the (normalizing zone), heat treatment is performed under predetermined conditions. Specifically, it is immersed in a resorcin-formalin latex adhesive (see below), the drying zone processing temperature is 170 ° C., the processing time is 60 to 160 seconds, and the heat setting zone and normalizing zone processing temperature is 250 to 270 ° C., treatment time 60 to 160 seconds, heat set zone cord tension 3.53 to 9.71 mN / dtex, normalizing zone cord tension 0.26 to 4.41 mN / dtex Set. Further, as the adhesive, a two-step treatment with a reactive material such as an epoxy adhesive may be performed.
[0033]
[RFL Adhesive]: As an adhesive, resorcin-polysulfide and resorcin-excess resorcin-formaldehyde condensate are mixed at a solid content ratio of 20: 100, and 18 parts by weight of the solid content is taken out from the mixture. % Ammonia water was added, and water was added to completely dissolve the mixture to 50 parts by weight, and then 50 parts by weight of resorcin-formaldehyde condensate / latex (RFL) was added. Here, RFL is prepared in the following composition and aged for 48 hours or more.
[0034]
As a physical property after heat treatment of the polyethylene-2,6-naphthalate cord used in the belt reinforcing layer in the present invention thus obtained, a constant load (W) defined by JIS LlO17-1983 (7.7). In the case of a double twist of 1670 dtex for example, the elongation at the time of 66N (Newton) load is preferably 1.8 to 2.7%. If the elongation at a constant load is less than 1.8%, the thermal shrinkage of the polyethylene-2,6-naphthalate cord becomes too large, the tire uniformity deteriorates, and if it exceeds 2.7%, the belt is reinforced. This is because the tightening effect in the tire circumferential direction is weakened as a layer, and high-speed durability is reduced.
[0035]
The organic fiber cord having a tensile modulus of elasticity of 9.8 GPa or more disposed at both ends of the belt reinforcing layer (that is, both ends of the tread) may be a fiber that uses a normal tire cord, and is particularly limited. It is not a thing. Examples thereof include aromatic polyamide fiber cords, polyolefin ketone fiber cords (polyethylene ketone fiber cords, etc.).
[0036]
In addition, the belt reinforcing layer has been described as being divided into the belt reinforcing layer width direction center portion and both end portions, but these ratios are not particularly limited. If it says strongly, it is preferable that the edge part width | variety of one side is 6 to 28% of the maximum width of the whole belt reinforcement layer. This is because, if it is less than 6%, the road noise reduction effect decreases, and if it exceeds 28%, the tire properties at the center portion tend to deteriorate.
[0037]
【Example】
Examples The present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
[0038]
In each example and each comparative example, a tire having a tire size of 195 / 65R14 was produced. The tire vulcanization conditions are 180 ° C. × 13 minutes, and the post-cure inflation conditions are an internal pressure of 0.25 MPa and 26 minutes. The carcass cord was a polyethylene terephthalate cord.
[0039]
The test tire structure was a tubeless structure, and the belt was made of two layers (first belt width 150 mm, second width 140 mm) reinforced with steel cords. The steel cord has a 1 × 5 × 0.23 structure, the number of driving is 34.0 pieces / 5 cm, the angle of the first belt layer is 22 degrees to the left with respect to the circumferential direction, and the angle of the second belt layer is in the circumferential direction. The right angle was 22 degrees.
[0040]
Further, in the belt reinforcing layer, the reinforcing cords are arranged at 0 to 5 ° C. with respect to the tire circumferential direction, and the structures and cord types are as shown in Tables 2 and 3. The belt reinforcing layer was formed in the cord direction by rubber-stripping 5 to 20 predetermined organic fiber cords to form a strip having a width of 5 to 20 mm, which was wound in a spiral shape in the tire circumferential direction. .
[0041]
Polyethylene-2,6-naphthalate cord, aramid fiber cord, polyethylene ketone fiber cord, which is a reinforcement cord of the belt reinforcement layer, is used at 1670 dtex / 2, and the number of cords to be driven is 50/5 cm for each cord. .
[0042]
The following measurements and evaluations were performed for each of the above tires.
Measurement method of tensile modulus
Carefully take out the belt reinforcing layer cord without damaging the belt reinforcing layer cord, and carefully scrape off the excess rubber adhering to the cord with scissors. Then, according to JIS L1017, autograph (manufactured by Shimadzu Corporation) Then draw a tensile load-elongation curve at room temperature (25 ± 2 ° C). By converting the load axis of this load-elongation curve to the value divided by the total decitex number before tension, the stress-elongation curve is rewritten, and a tangent is drawn to the 7.94 mN / dtex load point of this curve. Find the slope of. The value obtained by multiplying this value by [0.981 × specific gravity of fiber] is the tensile elastic modulus (GPa) here.
[0043]
Road noise test
A test tire (internal pressure: 0.20 MPa, rim size: 6J-14) is mounted on four wheels of a sedan-type car with a displacement of 1800 cc, and two passengers ride on the road noise evaluation road test course at a speed of 60 km / h. The total sound pressure (decibel) of 100 to 500 Hz was measured with a sound collecting microphone attached to the center side of the backrest portion of the driver's seat.
This value was expressed as an index with the value of the control tire of Comparative Example 1 being 100. The higher this value, the better the road noise reduction effect.
[0044]
Tire property evaluation method
Each tire is cut substantially parallel to the radial direction of the tire and the cross-sectional surface is buffed, and then the interlayer gauge of the cross-section belt layer and the belt reinforcing layer is visually observed. At this time, tires with a uniform gauge in the tire width direction are good (◎), and those that are not uniform but the interlayer gauge is sufficiently maintained are normal (O). Those that were insufficient were judged as slightly defective (Δ), and those that had a property defect so as to cause problems in durability and safety were judged as defective (x). ◎ to △ are at a level that is not problematic in terms of durability and safety, but it goes without saying that the tire is higher in safety as it is ◎.
[0045]
[Table 1]
[0046]
[Table 2]
[0047]
In Examples 1 to 3, the belt reinforcing layer has the structure shown in FIG. 2A, the central portion is reinforced with polyethylene-2,6-naphthalate cord (PEN), and both ends are aramid fiber cords (aramid). Or it is reinforced with a polyethylene ketone fiber cord (PEK).
In Examples 4 to 6, the belt reinforcing layer has the structure shown in FIG. 2D, the inner layer is reinforced with polyethylene-2,6-naphthalate cord over the entire width, and the outer layer is a pair of aramid fiber cords or Reinforced with polyethylene ketone fiber cord.
In Examples 7 to 8, the belt reinforcing layer has the structure shown in FIG. 2C, the central portion of the inner layer is reinforced with polyethylene-2,6-naphthalate cords, and both ends are aramid fiber cords or polyethylene ketone fibers. It is reinforced with cords and the outer layer is reinforced with a pair of aramid fiber cords or polyethylene ketone fiber cords.
[0048]
In addition, Comparative Examples 1 to 4 are of the conventional type, and have the structure shown in FIG. 3 (f) and are reinforced with cords of the same fiber material only over one layer and over the entire width. Comparative Example 1 is a polyethylene-2,6-naphthalate cord (PEN), and Comparative Examples 2 to 4 are aramid fiber cords.
Comparative Examples 5 and 6 are also conventional types, and in the structure shown in FIG. 3G, both the inner layer and the outer layer are reinforced with cords of the same fiber material. Comparative Example 5 is a polyethylene-2,6-naphthalate cord, and Comparative Example 6 is an aramid fiber cord.
Comparative Examples 7, 8, and 9 have the structures of (a), (d), and (c) of FIG. 2 respectively, but all the cords that reinforce both ends have a tensile modulus of less than 9.8 GPa. is there.
[0049]
All of the examples are remarkably improved in both road noise reduction effect and tire properties. On the other hand, in each comparative example, there is a case where only one of the improvements can be seen, but none of them can be improved.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to realize a radial tire that is remarkably improved in both road noise reduction effect and tire properties.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a radial tire according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a belt reinforcing layer according to the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a belt reinforcing layer of a conventional radial tire.
[Explanation of symbols]
1.1 'bead
2 Carcass
4 Belt layer
5 tread
6 Belt reinforcement layer
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