JPH0124642B2 - - Google Patents
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- JPH0124642B2 JPH0124642B2 JP58195469A JP19546983A JPH0124642B2 JP H0124642 B2 JPH0124642 B2 JP H0124642B2 JP 58195469 A JP58195469 A JP 58195469A JP 19546983 A JP19546983 A JP 19546983A JP H0124642 B2 JPH0124642 B2 JP H0124642B2
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Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
- D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
- D02G3/00—Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
- D02G3/44—Yarns or threads characterised by the purpose for which they are designed
- D02G3/48—Tyre cords
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
- Tires In General (AREA)
Description
本発明は炭素繊維で補強されたタイヤに関し、
更に詳しくは炭素繊維をベルト部材、カーカス部
材に用いた空気入りラジアルタイヤの改良に関
し、従来のものに比し、より優れた耐久性と操縦
安定性の向上を企図したものである。 従来ラジアルタイヤの繊維補強要素としてスチ
ールワイヤがモジユラスの点などで最も優れた補
強材といわれていたが、スチールワイヤをベルト
部やカーカス部の補強部材として用いた場合、ベ
ルト部、カーカス部の重量が大きくなり、その結
果大きくなつた遠心力がスタンデイングウエーブ
の発生等のタイヤ故障原因となる欠点が生じ、ま
たトレツド部が非常に固くなるため乗心地が悪い
等の欠点が生じる。そこでこの欠点を解消するた
め、タイヤのベルト部材やカーカス部材として炭
素繊維を接着剤を介して用いた空気入りタイヤ
が、特公昭56−40043号として提案されている。
この発明について簡単に説明すると、第１図と第
２図に示すように、例えば単糸（フイラメント）
１′数3000本で1800デニールの炭素繊維束１に下
撚りをかけ、２本合糸して上撚りをかけてタイヤ
コードとした後、エポキシ化合物水溶液に浸漬し
た後乾燥してその表面にエポキシ樹脂層２を形成
し、更に該コードを接着剤RFLに浸漬しRFL接
着剤層３を形成し、その後定長熱処理を施し、25
本／インチのスダレ織りを作成し、該スダレ織り
をゴム配合物で両面トツピングし、その数プライ
をラジアルタイヤのベルト部補強材として用いた
ものである。ところで、前記発明のタイヤはスチ
ールワイヤを使用したものに比し、軽量で、かつ
操縦性能等が優れたものであるが、耐久性と操縦
安定性の両面で未だ良い成績が得られないという
欠点がある。 つまり前者の耐久性については、炭素繊維束１
の表面のエポキシ樹脂層２は、該繊維束１の表面
にあつて内部まで浸透乃至含浸されず、従つて内
部の多数のフイラメント１′相互間は直接に接触
し、フイラメント１′間の摩擦により疲労する結
果耐久性が悪くなり、また後者の操縦安定性につ
いても、炭素繊維束１の圧縮モジユラスが低いこ
とによることは明らかである。 本発明者はその欠点を改良すべく検討の結果、
本発明を創作するに至つたものであり、すなわち
本発明は炭素繊維（フイラメント）群をマトリツ
クス相となる液状の熱硬化性樹脂または液状ゴム
に分散配置させて一体硬化することにより、前記
フイラメント相互間は直接接触しないため、該フ
イラメントの疲労は起らず、その結果耐久性が著
しく向上し、又マトリツクスの含浸によるフイラ
メントの線径が太くなることによつて圧縮モジユ
ラスのアツプが達成でき、ひいては操縦安定性の
向上が期せられたものであり、本発明の要旨とす
るところは、炭素繊維で補強されたタイヤとし
て、コード単位複合体が、分散配置された多数の
炭素繊維群と液状の熱硬化性樹脂または液状ゴム
が固化されて前記炭素繊維間に介在されるマトリ
ツクス相とを一体硬化してなり、前記炭素繊維群
が容積％で30〜80％とされ、マトリツクス相が容
積％で20〜70％とされており、前記コード単位複
合体をベルト部材等として用いている点にある。 以下本発明について詳述する。 第３図は本発明に係るコードの断面図、第４図
はその一部拡大断面図であり、１０は炭素繊維
（フイラメント）、１１はマトリツクス相、１２は
コード単位複合体、１３は前記複合体を５本撚り
合わせたコードを示す。 先ず本発明で使用する炭素繊維（以下フイラメ
ントと称す）１０は、アクリル繊維を空気中で焼
成して得た炭素化系繊維、この炭素化系繊維を更
に不活性気体中で焼成して得られた黒鉛化系繊維
等である。そして使用するフイラメント１０の線
径は約７ミクロンであり、コード単位複合体１２
に1000〜12000本を使用する。 次に本発明のマトリツクス相１１について説明
する。このマトリツクス相１１を構成する材料
は、フイラメント１０との接着が十分に達成でき
る性質をもち、常温で液体で、かつ硬化後の弾性
率が50Kg／cm2〜106Kg／cm2のものを使用する。こ
のようなマトリツクスとしてはポリエーテルポリ
ウレタン、ポリエステルポリウレタン、エポキシ
樹脂などの液状樹脂を例示でき、また液状のスチ
レンブタジエン共重合体、液状ポリブタジエン、
液状のアクリロニトリルブタジエン共重合体など
の液状ゴムを例示できる。 これらの中で、ポリウレタン系の液状樹脂がそ
の硬化後の物性および、未硬化状態の性状を広範
囲に選択でき、硬化が容易で、硬化後の形状の保
持性が良い。 本発明は、前記多数本のフイラメント１０を前
記材料からなるマトリツクス相１１に分散配置さ
せたものであるが、その製造法の１例として、リ
ールより引き出したフイラメント群を液状の熱硬
化性樹脂または液状ゴムの入つた槽の中を通すこ
とにより、フイラメント自体並びにフイラメント
相互間に含浸乃至付着させる手段を例示できる。
かくしてマトリツクスを含浸乃至付着したフイラ
メント群は半硬化の状態で加熱炉を通し、無撚り
の一方向強化構造をもつ一体硬化されたコード単
位複合体１２が作成できる。このさいこの複合体
組成は容積％で、炭素繊維（フイラメント）群が
30〜80％、マトリツクス相が20〜70％が好適であ
る。前記炭素繊維群が30％以下ではコード単位複
合体１２が軟かすぎて所期目的とする圧縮弾性率
が得られない。また80％以上では硬くなり耐疲労
性が悪くなるのであり従つて上記の数値に限定し
た。 次に上記コード単位複合体１２の４〜５本をレ
イ・レングス3.5〜20でＳ撚りをかけてタイヤコ
ード１３とした後、スダレ状に織り、これに更に
トツピングゴムを被覆してベルト部材又はカーカ
ス部材を得るのである。 下記に本発明の実施例および比較例を挙げる。 実施例 ベルト部材 フイラメント数1000本で600デニールの炭素繊
維群をポリエーテルウレタンで含浸乃至付着処理
した。その際の炭素繊維等の容積率は50％、残部
マトリツクス相、 かくしてマトリツクスを含浸・付着した炭素繊
維群を半硬化の状態で100〜120℃に加熱した金型
及び加熱炉を通して、無撚りの一方向強化構造を
持つコード単位複合体とした。この複合体の５本
を、レイ・レングス10でＳ撚りをかけて１×５の
タイヤコードとした後、スダレ状に織り、ブライ
マーとして、デスモジユールＲを用いて処理し、
トツピングゴムとしては、天然ゴム90部にポリブ
タジエン系の液状ゴム10部をブレンドし、液状ゴ
ムの未端OH基に対して連鎖成長剤として1.2当量
のMDI（メチレン・ジフエニル・イソシアネー
ト）を配合したものを用いた。 カーカス部材 カーカス部のブライには、ナイロン840D／２
を用いた。 比較例 ベルト部材、カーカス部材とも炭素繊維フイラ
メント数3000本で1800デニールの炭素繊維群に、
5zT／10cmの下撚りをかけて２本合糸して、更に
5S′T／10cmの上撚りをかけてコードとした後、
エポキシ化合物及びRFLの２段処理を行なつた
後スダレ織りとし、これに天然ゴムをベースとし
たゴム配合物で両面トツピングした。 比較例 ベルト部材、カーカス部材とも、スチールコー
ド（１×４×0.25）を使用した。 上記、実施例及び比較例、を適用したタイ
ヤサイズは165SR13であり、又タイヤ構造は下記
第１表の通りである。
更に詳しくは炭素繊維をベルト部材、カーカス部
材に用いた空気入りラジアルタイヤの改良に関
し、従来のものに比し、より優れた耐久性と操縦
安定性の向上を企図したものである。 従来ラジアルタイヤの繊維補強要素としてスチ
ールワイヤがモジユラスの点などで最も優れた補
強材といわれていたが、スチールワイヤをベルト
部やカーカス部の補強部材として用いた場合、ベ
ルト部、カーカス部の重量が大きくなり、その結
果大きくなつた遠心力がスタンデイングウエーブ
の発生等のタイヤ故障原因となる欠点が生じ、ま
たトレツド部が非常に固くなるため乗心地が悪い
等の欠点が生じる。そこでこの欠点を解消するた
め、タイヤのベルト部材やカーカス部材として炭
素繊維を接着剤を介して用いた空気入りタイヤ
が、特公昭56−40043号として提案されている。
この発明について簡単に説明すると、第１図と第
２図に示すように、例えば単糸（フイラメント）
１′数3000本で1800デニールの炭素繊維束１に下
撚りをかけ、２本合糸して上撚りをかけてタイヤ
コードとした後、エポキシ化合物水溶液に浸漬し
た後乾燥してその表面にエポキシ樹脂層２を形成
し、更に該コードを接着剤RFLに浸漬しRFL接
着剤層３を形成し、その後定長熱処理を施し、25
本／インチのスダレ織りを作成し、該スダレ織り
をゴム配合物で両面トツピングし、その数プライ
をラジアルタイヤのベルト部補強材として用いた
ものである。ところで、前記発明のタイヤはスチ
ールワイヤを使用したものに比し、軽量で、かつ
操縦性能等が優れたものであるが、耐久性と操縦
安定性の両面で未だ良い成績が得られないという
欠点がある。 つまり前者の耐久性については、炭素繊維束１
の表面のエポキシ樹脂層２は、該繊維束１の表面
にあつて内部まで浸透乃至含浸されず、従つて内
部の多数のフイラメント１′相互間は直接に接触
し、フイラメント１′間の摩擦により疲労する結
果耐久性が悪くなり、また後者の操縦安定性につ
いても、炭素繊維束１の圧縮モジユラスが低いこ
とによることは明らかである。 本発明者はその欠点を改良すべく検討の結果、
本発明を創作するに至つたものであり、すなわち
本発明は炭素繊維（フイラメント）群をマトリツ
クス相となる液状の熱硬化性樹脂または液状ゴム
に分散配置させて一体硬化することにより、前記
フイラメント相互間は直接接触しないため、該フ
イラメントの疲労は起らず、その結果耐久性が著
しく向上し、又マトリツクスの含浸によるフイラ
メントの線径が太くなることによつて圧縮モジユ
ラスのアツプが達成でき、ひいては操縦安定性の
向上が期せられたものであり、本発明の要旨とす
るところは、炭素繊維で補強されたタイヤとし
て、コード単位複合体が、分散配置された多数の
炭素繊維群と液状の熱硬化性樹脂または液状ゴム
が固化されて前記炭素繊維間に介在されるマトリ
ツクス相とを一体硬化してなり、前記炭素繊維群
が容積％で30〜80％とされ、マトリツクス相が容
積％で20〜70％とされており、前記コード単位複
合体をベルト部材等として用いている点にある。 以下本発明について詳述する。 第３図は本発明に係るコードの断面図、第４図
はその一部拡大断面図であり、１０は炭素繊維
（フイラメント）、１１はマトリツクス相、１２は
コード単位複合体、１３は前記複合体を５本撚り
合わせたコードを示す。 先ず本発明で使用する炭素繊維（以下フイラメ
ントと称す）１０は、アクリル繊維を空気中で焼
成して得た炭素化系繊維、この炭素化系繊維を更
に不活性気体中で焼成して得られた黒鉛化系繊維
等である。そして使用するフイラメント１０の線
径は約７ミクロンであり、コード単位複合体１２
に1000〜12000本を使用する。 次に本発明のマトリツクス相１１について説明
する。このマトリツクス相１１を構成する材料
は、フイラメント１０との接着が十分に達成でき
る性質をもち、常温で液体で、かつ硬化後の弾性
率が50Kg／cm2〜106Kg／cm2のものを使用する。こ
のようなマトリツクスとしてはポリエーテルポリ
ウレタン、ポリエステルポリウレタン、エポキシ
樹脂などの液状樹脂を例示でき、また液状のスチ
レンブタジエン共重合体、液状ポリブタジエン、
液状のアクリロニトリルブタジエン共重合体など
の液状ゴムを例示できる。 これらの中で、ポリウレタン系の液状樹脂がそ
の硬化後の物性および、未硬化状態の性状を広範
囲に選択でき、硬化が容易で、硬化後の形状の保
持性が良い。 本発明は、前記多数本のフイラメント１０を前
記材料からなるマトリツクス相１１に分散配置さ
せたものであるが、その製造法の１例として、リ
ールより引き出したフイラメント群を液状の熱硬
化性樹脂または液状ゴムの入つた槽の中を通すこ
とにより、フイラメント自体並びにフイラメント
相互間に含浸乃至付着させる手段を例示できる。
かくしてマトリツクスを含浸乃至付着したフイラ
メント群は半硬化の状態で加熱炉を通し、無撚り
の一方向強化構造をもつ一体硬化されたコード単
位複合体１２が作成できる。このさいこの複合体
組成は容積％で、炭素繊維（フイラメント）群が
30〜80％、マトリツクス相が20〜70％が好適であ
る。前記炭素繊維群が30％以下ではコード単位複
合体１２が軟かすぎて所期目的とする圧縮弾性率
が得られない。また80％以上では硬くなり耐疲労
性が悪くなるのであり従つて上記の数値に限定し
た。 次に上記コード単位複合体１２の４〜５本をレ
イ・レングス3.5〜20でＳ撚りをかけてタイヤコ
ード１３とした後、スダレ状に織り、これに更に
トツピングゴムを被覆してベルト部材又はカーカ
ス部材を得るのである。 下記に本発明の実施例および比較例を挙げる。 実施例 ベルト部材 フイラメント数1000本で600デニールの炭素繊
維群をポリエーテルウレタンで含浸乃至付着処理
した。その際の炭素繊維等の容積率は50％、残部
マトリツクス相、 かくしてマトリツクスを含浸・付着した炭素繊
維群を半硬化の状態で100〜120℃に加熱した金型
及び加熱炉を通して、無撚りの一方向強化構造を
持つコード単位複合体とした。この複合体の５本
を、レイ・レングス10でＳ撚りをかけて１×５の
タイヤコードとした後、スダレ状に織り、ブライ
マーとして、デスモジユールＲを用いて処理し、
トツピングゴムとしては、天然ゴム90部にポリブ
タジエン系の液状ゴム10部をブレンドし、液状ゴ
ムの未端OH基に対して連鎖成長剤として1.2当量
のMDI（メチレン・ジフエニル・イソシアネー
ト）を配合したものを用いた。 カーカス部材 カーカス部のブライには、ナイロン840D／２
を用いた。 比較例 ベルト部材、カーカス部材とも炭素繊維フイラ
メント数3000本で1800デニールの炭素繊維群に、
5zT／10cmの下撚りをかけて２本合糸して、更に
5S′T／10cmの上撚りをかけてコードとした後、
エポキシ化合物及びRFLの２段処理を行なつた
後スダレ織りとし、これに天然ゴムをベースとし
たゴム配合物で両面トツピングした。 比較例 ベルト部材、カーカス部材とも、スチールコー
ド（１×４×0.25）を使用した。 上記、実施例及び比較例、を適用したタイ
ヤサイズは165SR13であり、又タイヤ構造は下記
第１表の通りである。
【表】
次に上記実施例及び比較例の各性能試験結果を
第５図〜第９図に示す。 第５図はコーナリングフオース（CF）とスリ
ツプアンクルの関係を示すグラフ、第６図はコー
ナリングコエフイシエント（CC）と荷重
（Load）の関係を示すグラフ、第７図はμと荷重
の関係を示すグラフ、第８図は回転抵抗と速度の
関係を示すグラフ、第９図は対数減衰率と内圧の
関係を示すグラフを夫々示したものであり、各図
においてＡは本発明実施例を、Ｂは比較例を、
Ｃは比較例を示し、本発明実施例Ａは比較例
Ｂ、Ｃに比べて、何れの点においても良い成績を
示しており、このことは、本発明は従来のものに
比し優れた耐久性と操縦安定性を有することを示
している。 本発明は以上の通り、分散配置された多数の炭
素繊維群と、液状の熱硬化性樹脂または液状ゴム
が固化されて形成されたマトリツクス相が、特有
の容積％のもとに一体硬化されたコード単位複合
体であるため、これをベルト部材、カーカス部材
として用いたため、従来の炭素繊維を接着剤を介
して用いたものや、スチールワイヤを用いたもの
に比し、更に耐久性と操縦安定性を向上させたも
のとして優れる。
第５図〜第９図に示す。 第５図はコーナリングフオース（CF）とスリ
ツプアンクルの関係を示すグラフ、第６図はコー
ナリングコエフイシエント（CC）と荷重
（Load）の関係を示すグラフ、第７図はμと荷重
の関係を示すグラフ、第８図は回転抵抗と速度の
関係を示すグラフ、第９図は対数減衰率と内圧の
関係を示すグラフを夫々示したものであり、各図
においてＡは本発明実施例を、Ｂは比較例を、
Ｃは比較例を示し、本発明実施例Ａは比較例
Ｂ、Ｃに比べて、何れの点においても良い成績を
示しており、このことは、本発明は従来のものに
比し優れた耐久性と操縦安定性を有することを示
している。 本発明は以上の通り、分散配置された多数の炭
素繊維群と、液状の熱硬化性樹脂または液状ゴム
が固化されて形成されたマトリツクス相が、特有
の容積％のもとに一体硬化されたコード単位複合
体であるため、これをベルト部材、カーカス部材
として用いたため、従来の炭素繊維を接着剤を介
して用いたものや、スチールワイヤを用いたもの
に比し、更に耐久性と操縦安定性を向上させたも
のとして優れる。
第１図と第２図は従来の炭素繊維を接着剤を介
して用いるもののコード単位体の断面図とその部
分拡大図、第３図と第４図は本発明のコード単位
複合体の断面図とその部分拡大図、第５図〜第９
図は本発明タイヤの実施例と、比較例タイヤの各
性能試験結果を示したもので、第５図はコーナリ
ングフオースとスリツプアングルの関係のグラ
フ、第６図はコーナリングコエフイシエントと荷
重の関係のグラフ、第７図はμと荷重の関係を示
すグラフ、第８図は回転抵抗と速度の関係のグラ
フ、第９図は対数減衰率と内圧との関係のグラフ
を示す。 １０……炭素繊維（フイラメント）、１１……
マトリツクス相、１２……コード単位複合体、１
３……コード。
して用いるもののコード単位体の断面図とその部
分拡大図、第３図と第４図は本発明のコード単位
複合体の断面図とその部分拡大図、第５図〜第９
図は本発明タイヤの実施例と、比較例タイヤの各
性能試験結果を示したもので、第５図はコーナリ
ングフオースとスリツプアングルの関係のグラ
フ、第６図はコーナリングコエフイシエントと荷
重の関係のグラフ、第７図はμと荷重の関係を示
すグラフ、第８図は回転抵抗と速度の関係のグラ
フ、第９図は対数減衰率と内圧との関係のグラフ
を示す。 １０……炭素繊維（フイラメント）、１１……
マトリツクス相、１２……コード単位複合体、１
３……コード。
Claims (1)
- １ コード単位複合体１２が、分散配置された多
数の炭素繊維１０群と液状の熱硬化性樹脂または
液状ゴムが固化されて前記炭素繊維１０間に介在
されるマトリツクス相１１とを一体硬化してな
り、前記炭素繊維１０群が容積％で30〜80％とさ
れ、マトリツクス相１１が容積％で20〜70％とさ
れており、前記コード単位複合体１２をベルト部
材等として用いていることを特徴とする炭素繊維
で補強されたタイヤ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58195469A JPS6085001A (ja) | 1983-10-18 | 1983-10-18 | 炭素繊維で補強されたタイヤ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58195469A JPS6085001A (ja) | 1983-10-18 | 1983-10-18 | 炭素繊維で補強されたタイヤ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6085001A JPS6085001A (ja) | 1985-05-14 |
| JPH0124642B2 true JPH0124642B2 (ja) | 1989-05-12 |
Family
ID=16341595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58195469A Granted JPS6085001A (ja) | 1983-10-18 | 1983-10-18 | 炭素繊維で補強されたタイヤ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6085001A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10570282B2 (en) | 2015-03-09 | 2020-02-25 | Sumitomo Rubber Industries, Ltd. | Tire |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5246051A (en) * | 1990-09-11 | 1993-09-21 | Bridgestone Corporation | Pneumatic radial tires including belt cords with filament resin composite bodies |
| US5291930A (en) * | 1990-09-12 | 1994-03-08 | Bridgestone Corporation | Pneumatic radial tires including fiber/resin belt cords having elliptical or rectangular cross-sectional shape |
| DE69931368T2 (de) | 1999-02-22 | 2006-11-02 | Toray Industries, Inc. | Prepreg und faserverstärkte kautschukmaterialien |
| JP6869108B2 (ja) * | 2016-06-24 | 2021-05-12 | 株式会社ブリヂストン | タイヤの製造方法 |
-
1983
- 1983-10-18 JP JP58195469A patent/JPS6085001A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10570282B2 (en) | 2015-03-09 | 2020-02-25 | Sumitomo Rubber Industries, Ltd. | Tire |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6085001A (ja) | 1985-05-14 |
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