(57)【要約】【課題】タイヤ重量の軽減を図りつつ、特に高速走行時における操縦安定性、乗り心地性を向上させた空気入りラジアルタイヤを提供する。【解決手段】１対のビード部間でトロイド状に延びるラジアル配列コードのプライからなるカーカスと、このカーカスのクラウン部の径方向外側に配列した２層以上のベルト層からなるベルトとを備える空気入りラジアルタイヤであって、前記ベルト層のうち少なくとも１層が、ポリケトンの繊維から構成されたフィラメント束を２本撚り合わせたコードからなり、前記コードは、２５℃の４９Ｎ弾性率Ｅ（ｃＮ／ｄｔｅｘ）と１７７℃熱収縮応力σ（ｃＮ／ｄｔｅｘ）が下記式（I）及び（II）：σ≧-0.01Ｅ+1.2  ・・・（I）σ≧0.02  ・・・（II）を満たすことを特徴とする【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
１対のビード部間でトロイド状に延びるラジアル配列コードのプライからなるカーカスと、このカーカスのクラウン部の径方向外側に配列した２層以上のベルト層からなるベルトとを備える空気入りラジアルタイヤであって、前記ベルト層のうち少なくとも１層が、ポリケトンの繊維から構成されたフィラメント束を２本撚り合わせたコードからなり、前記コードは、２５℃の４９Ｎ弾性率Ｅ（ｃＮ／ｄｔｅｘ）と１７７℃熱収縮応力σ（ｃＮ／ｄｔｅｘ）が下記式（I）及び（II）：
σ≧-0.01Ｅ+1.2  ・・・（I）
σ≧0.02  ・・・（II）
を満たすことを特徴とする前記空気入りラジアルタイヤ。
【請求項２】
前記ポリケトンが、下記一般式(III)：
【化１】
2006256600.tif 000005
（式中、Ａは不飽和結合によって重合された不飽和化合物由来の部分であり、各繰り返し単位において同一でも異なっていてもよい）で表される繰り返し単位から実質的になることを特徴とする請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
【請求項３】
前記一般式（III）中のＡがエチレン基であることを特徴とする請求項２記載の空気入りラジアルタイヤ。
【請求項４】
前記コードの打ち込み数が４０本／５０ｍｍ〜７０本／５０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３項のいずれか１項に記載の空気入りラジアルタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気入りラジアルタイヤに関し、特に、タイヤ重量の軽減を図りつつ、特に高速走行時における操縦安定性、乗り心地性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。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題の高まりにつれ、自動車の低燃費化に寄与する転がり抵抗の小さいタイヤ、すなわち軽量のタイヤの開発が急務である。このタイヤの軽量化には、タイヤのベルトコードとして用いられている比重が大きいスチールコードを削減すること、つまりベルトコードに有機繊維コードを適用する手法が行われている。
【０００３】
詳細には、スチール代替材料としてアラミド、ポリエステル及びポリケトンなどの有機繊維からなるベルトコードの適用が試みられている。しかしながら、ポリエステル繊維からなるコードを適用したベルトは面内剛性が低いため、スチール、アラミドからなるコードを適用したベルトに比較してグリップ力が低下し操縦安定性が劣化する傾向がある。さらに、ポリエステル繊維などの有機繊維は温度上昇とおもに弾性率が低下するために、高速走行時の操縦安定性が低下する傾向にある。そこで、高弾性かつ熱時での弾性率の低下しにくい繊維であるアラミド繊維をベルトコードに使用すると上記の問題点は解決されるが、アラミドは熱収縮応力が全くなく、ゴムとの接着性に難があり、特に高速走行し、温度が上昇したときの耐久性が問題となっている。また、アラミドは非常に高価である。
【０００４】
これらの欠点を有するポリエステル繊維及びアラミド繊維の代わりに、ポリケトン繊維をカーカスコード又はベルトコードとして使用する試みがなされている（特許文献１〜３参照）。しかしながら、昨今、更に高性能なタイヤが要望されており、高速耐久性が優れていることに加えて、低速（約４０ｋｍ／時）での走行時と、高速（約２００ｋｍ／時）での走行時のどちらにおいても操縦安定性及び乗り心地性に優れ、特に高速走行時における操縦安定性及び乗り心地性を向上させたタイヤを開発する必要がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２０３２１１号公報
【特許文献２】特開２００１−３３４８０７号公報
【特許文献３】特開２００１−３４１５０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、タイヤ重量の軽減を図りつつ、特に高速走行時における操縦安定性、乗り心地性を向上させた空気入りラジアルタイヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、タイヤのベルトコードとして、２５℃の４９Ｎ弾性率Ｅ（ｃＮ／ｄｔｅｘ）と１７７℃熱収縮応力σ（ｃＮ／ｄｔｅｘ）が特定の関係式を満たす熱収縮力を有するコードをベルトに使用することで、特に高速走行時の操縦安定性と乗り心地性が従来よりも向上したタイヤを得ることが可能であることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００８】
すなわち、本発明の空気入りラジアルタイヤは、１対のビード部間でトロイド状に延びるラジアル配列コードのプライからなるカーカスと、このカーカスのクラウン部の径方向外側に配列した２層以上のベルト層からなるベルトとを備える空気入りラジアルタイヤであって、前記ベルト層のうち少なくとも１層が、ポリケトンの繊維から構成されたフィラメント束を２本撚り合わせたコードからなり、前記コードは、２５℃の４９Ｎ弾性率Ｅ（ｃＮ／ｄｔｅｘ）と１７７℃熱収縮応力σ（ｃＮ／ｄｔｅｘ）が下記式（I）及び（II）：
σ≧-0.01Ｅ+1.2  ・・・（I）
σ≧0.02  ・・・（II）
を満たすことを特徴とする。
【０００９】
ここで、上記ポリケトン繊維から構成されたコードの１７７℃熱収縮応力σは、一般的なDip処理を施した加硫前のポリケトン繊維コードの２５ｃｍの長さ固定サンプルを５℃／分の昇温スピードで加熱して、１７７℃時にコードに発生する応力であり、また、上記ポリケトン繊維から構成されたコードの２５℃の４９Ｎ弾性率Ｅは、ＪＩＳのコード引張り試験によるＳＳカーブの４９Ｎ時の接線から算出した単位ｃＮ／ｄｔｅｘでの弾性率である。
【００１０】
本発明の空気入りラジアルタイヤの好適例においては、前記ポリケトンが、下記一般式(III)：
【化１】
2006256600.tif 000002
（式中、Ａは不飽和結合によって重合された不飽和化合物由来の部分であり、各繰り返し単位において同一でも異なっていてもよい）で表される繰り返し単位から実質的になることを特徴とする。
【００１１】
本発明の空気入りラジアルタイヤの他の好適例においては、前記一般式（III）中のＡがエチレン基である。
【００１２】
本発明の空気入りラジアルタイヤの好適例においては、前記ベルト層のコードの打ち込み数が４０本／５０ｍｍ〜７０本／５０ｍｍであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、空気入りラジアルタイヤにおいて、ベルトの少なくとも１層に特定の熱収縮応力と弾性率を有するポリケトン繊維コードを用いたため、タイヤ重量の大幅な軽減化が図れ、特に高速走行時の操縦安定性と乗り心地性が従来よりも向上した空気入りラジアルタイヤを提供することが可能であるという有利な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の詳細を説明する。本発明の空気入りラジアルタイヤは、１対のビード部間でトロイド状に延びるラジアル配列コードのプライからなるカーカスと、カーカスのクラウン部の径方向外側に配列した２層以上のベルト層からなるベルトを備える。該ベルト層のコードは、タイヤの赤道面に対しあるコード角度に傾斜配列される。ベルト層が２層である場合には、これら層中のコードは互いに交差するよう積層されている。
【００１５】
上記ベルト層の少なくとも１層に用いるコードは、ポリケトンの繊維から構成されたフィラメント束を２本撚り合わせたコード（以下、ポリケトン繊維コードという）であり、２５℃の４９Ｎ弾性率Ｅ（ｃＮ／ｄｔｅｘ）と１７７℃熱収縮応力σ（ｃＮ／ｄｔｅｘ）が上記式（I）及び（II）を満たすことを要する。該ポリケトン繊維コードは、軽量である上適度な伸縮性を有する。上記式（I）を満たさない場合はベルトコードに適用するには弾性率が低いため不適当であり、上記式（I）を満たしている場合でも上記式（II）を満たさないと、熱収縮が少ないため高速走行時の操縦安定性及び乗り心地性が劣る。なお、高速時のトレッドのせり出し抑制効果を充分なものとするため、上記熱収縮応力σは0.05以上とするのが好ましく、0.15以上とするのがより好ましく、0.4以上とするのがさらにより好ましい。また、同様の理由により、上記弾性率Ｅは60以上とするのが好ましく、100以上とするのがより好ましい。ここで、上記熱収縮応力σを1.5以上とすると、加硫時の収縮力が大きくなりすぎ、結果的にタイヤ内部のコード乱れやゴムの配置乱れを引き起こし、耐久性の悪化やユニフォーミティーの悪化を招くおそれがある。タイヤ加硫時のコードの配置乱れをより防ぐという観点から、上記熱収縮応力σは1.30以下であるのが好ましく、0.90以下であるのがより好ましい。
【００１６】
上記式（I）及び（II）を満たすポリケトン繊維コードは、高温下で収縮し、室温に戻すと伸長する可逆性を有するため、該ポリケトン繊維コードをベルトに適用したタイヤは、低速走行時と高速走行特のいずれにおいても操縦安定性及び乗り心地性に優れている。特に、前記タイヤは、従来の有機繊維コードを用いたベルトを備えたタイヤよりも、高速走行し、温度が上昇した時の操縦安定性と乗り心地性が向上している。なお、２０℃と１７７℃での熱収縮応力の差を０．２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、好ましくは０．２５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上有する可逆的なポリケトン繊維コードを用いることで、低速走行時と高速走行時での優れた操縦安定性及び乗り心地性を両立することができる。
【００１７】
原料のポリケトンとしては、上記一般式(III)で表される繰り返し単位から実質的になるポリケトンが好ましい。また、該ポリケトンの中でも、繰り返し単位の９７モル％以上が１-オキソトリメチレン［−ＣＨ2−ＣＨ2−ＣＯ−］であるポリケトンが好ましく、９９モル％以上が１-オキソトリメチレンであるポリケトンが更に好ましく、１００モル％が１-オキソトリメチレンであるポリケトンが最も好ましい。
【００１８】
上記ポリケトン繊維コードの原料のポリケトンは、部分的にケトン基同士、不飽和化合物由来の部分同士が結合していてもよいが、不飽和化合物由来の部分とケトン基が交互に配列している部分の割合が９０質量％以上であることが好ましく、９７質量％以上であることが更に好ましく、１００質量％であることが最も好ましい。
【００１９】
また、上記一般式(III)において、Ａを形成する不飽和化合物としては、エチレンが最も好ましいが、プロピレン，ブテン，ペンテン，シクロペンテン，ヘキセン，シクロヘキセン，ヘプテン，オクテン，ノネン，デセン，ドデセン，スチレン，アセチレン，アレン等のエチレン以外の不飽和炭化水素や、メチルアクリレート，メチルメタクリレート，ビニルアセテート，アクリルアミド，ヒドロキシエチルメタクリレート，ウンデセン酸，ウンデセノール，６-クロロヘキセン，Ｎ-ビニルピロリドン，スルニルホスホン酸のジエチルエステル，スチレンスルホン酸ナトリウム，アリルスルホン酸ナトリウム，ビニルピロリドン及び塩化ビニル等の不飽和結合を含む化合物等であってもよい。
【００２０】
更に、上記ポリケトンの重合度としては、下記式：
【数１】
2006256600.tif 000003
（式中、ｔ及びＴは、純度９８％以上のヘキサフルオロイソプロパノール及び該ヘキサフルオロイソプロパノールに溶解したポリケトンの希釈溶液の２５℃での粘度管の流過時間であり；Ｃは、上記希釈溶液１００ｍＬ中の溶質の質量（g）である）で定義される極限粘度［η］が１〜２０ｄＬ/ｇの範囲にあることが好ましく、２〜１０ｄＬ/ｇの範囲にあることが更に好ましく、３〜８の範囲にあることがより一層好ましい。極限粘度が１ｄＬ/ｇ未満では、分子量が小さ過ぎて、高強度のポリケトン繊維コードを得ることが難しくなる上、紡糸時、乾燥時及び延伸時に毛羽や糸切れ等の工程上のトラブルが多発することがあり、一方、極限粘度が２０ｄＬ/ｇを超えると、ポリマーの合成に時間及びコストがかかる上、ポリマーを均一に溶解させることが難しくなり、紡糸性及び物性に悪影響が出ることがある。
【００２１】
上記ポリケトンの繊維化方法としては、（１）未延伸糸の紡糸を行った後、多段熱延伸を行い、該多段熱延伸の最終延伸工程で特定の温度及び倍率で延伸する方法や、（２）未延伸糸の紡糸を行った後、熱延伸を行い、該熱延伸終了後の繊維に高い張力をかけたまま急冷却する方法が好ましい。上記（１）又は（２）の方法でポリケトンの繊維化を行うことで、上記ポリケトン繊維コードの作製に好適な所望のフィラメントを得ることができる。
【００２２】
ここで、上記ポリケトンの未延伸糸の紡糸方法としては、特に制限はなく、従来公知の方法を採用することができ、具体的には、特開平２−１１２４１３号、特開平４−２２８６１３号、特表平４−５０５３４４号に記載のようなヘキサフルオロイソプロパノールやｍ-クレゾール等の有機溶剤を用いる湿式紡糸法、国際公開第９９／１８１４３号、国際公開第００／０９６１１号、特開２００１−１６４４２２号、特開２００４−２１８１８９号、特開２００４−２８５２２１号に記載のような亜鉛塩、カルシウム塩、チオシアン酸塩、鉄塩等の水溶液を用いる湿式紡糸法が挙げられ、これらの中でも、上記塩の水溶液を用いる湿式紡糸法が好ましい。
【００２３】
例えば、有機溶剤を用いる湿式紡糸法では、ポリケトンポリマーをヘキサフルオロイソプロパノールやｍ-クレゾール等に０．２５〜２０質量％の濃度で溶解させ、紡糸ノズルより押し出して繊維化し、次いでトルエン，エタノール，イソプロパノール，ｎ-ヘキサン，イソオクタン，アセトン，メチルエチルケトン等の非溶剤浴中で溶剤を除去、洗浄してポリケトンの未延伸糸を得ることができる。
【００２４】
一方、水溶液を用いる湿式紡糸法では、例えば、亜鉛塩、カルシウム塩、チオシアン酸塩、鉄塩等の水溶液に、ポリケトンポリマーを２〜３０質量％の濃度で溶解させ、５０〜１３０℃で紡糸ノズルから凝固浴に押し出してゲル紡糸を行い、更に脱塩、乾燥等してポリケトンの未延伸糸を得ることができる。ここで、ポリケトンポリマーを溶解させる水溶液には、ハロゲン化亜鉛と、ハロゲン化アルカリ金属塩又はハロゲン化アルカリ土類金属塩とを混合して用いることが好ましく、凝固浴には、水、金属塩の水溶液、アセトン、メタノール等の有機溶媒等を用いることができる。
【００２５】
また、得られた未延伸糸の延伸法としては、未延伸糸を該未延伸糸のガラス転移温度よりも高い温度に加熱して引き伸ばす熱延伸法が好ましく、更に、該未延伸糸の延伸は、上記（２）の方法では一段で行ってもよいが、多段で行うことが好ましい。該熱延伸の方法としては、特に制限はなく、例えば、加熱ロール上や加熱プレート上に糸を走行させる方法等を採用することができる。ここで、熱延伸温度は、１１０℃〜（ポリケトンの融点）の範囲が好ましく、総延伸倍率は、10倍以上であることが好ましい。
【００２６】
上記（１）の方法でポリケトンの繊維化を行う場合、上記多段熱延伸の最終延伸工程における温度は、１１０℃〜（最終延伸工程の一段前の延伸工程の延伸温度−３℃）の範囲が好ましく、また、多段熱延伸の最終延伸工程における延伸倍率は、１．０１〜１．５倍の範囲が好ましい。一方、上記（２）の方法でポリケトンの繊維化を行う場合、熱延伸終了後の繊維にかける張力は、０．５〜４ｃＮ/ｄｔｅｘの範囲が好ましく、また、急冷却における冷却速度は、30℃/秒以上であることが好ましく、更に、急冷却における冷却終了温度は、50℃以下であることが好ましい。ここで、熱延伸されたポリケトン繊維の急冷却方法としては、特に制限はなく、従来公知の方法を採用することができ、具体的には、ロールを用いた冷却方法が好ましい。なお、こうして得られるポリケトン繊維は、弾性歪みの残留が大きいため、通常、緩和熱処理を施し、熱延伸後の繊維長よりも繊維長を短くすることが好ましい。ここで、緩和熱処理の温度は、５０〜１００℃の範囲が好ましく、また、緩和倍率は、０．９８０〜０．９９９倍の範囲が好ましい。
【００２７】
本発明のタイヤのベルトに用いられるポリケトン繊維コードは、通常の方法で上記ポリケトンの繊維のフィラメント束を２本撚り合わせて形成される。
【００２８】
また、上記ポリケトン繊維コードにゴムを被覆するに際しては、繊維コードとゴムとの接着性を確保するために、繊維コードに、通常、ＲＦＬ（レゾルシン−ホルマリン−ラテックス）液等の接着剤を付与した後、熱処理が施される。
【００２９】
なお、上記ポリケトン繊維コードを適用したベルトにおいて、前記ポリケトン繊維コードの打ち込み数は、４０本／５０ｍｍ〜７０本／５０ｍｍであることが好ましい。ベルトコードの打ち込み数が４０本／５０ｍｍ未満であるとゴム複合材としての弾性率が低いため不適当であり、７０本／５０ｍｍを越えると重量が増加してしまい不適当である。好ましくは、前記ベルトコードの打ち込み数は５０本／５０ｍｍ〜６０本／５０ｍｍである。
【実施例】
【００３０】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３１】
表１に示す構造のスチールコード、並びにアラミド繊維、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維、及びポリケトン（ＰＫ）の繊維のコードを試作し、各コードをベルトに用いたサイズ195/65R15のタイヤを試作した。なお、試作したタイヤは２層のベルトを備え、ベルトコードのタイヤの赤道面に対する角度は総て７０度とし、２層のベルト総てに上記スチールコード又は上記有機繊維コードを用いた。
【００３２】
また、使用したコードの１７７℃における熱収縮応力σとして、２５ｃｍの長さ固定サンプルを５℃／分の昇温スピードで加熱して、１７７℃の時にコードに発生した応力を測定し、さらに、使用したコードの２５℃における４９Ｎ荷重時の弾性率Ｅとして、ＪＩＳのコード引っ張り試験によるＳＳカーブの４９Ｎ時の接線から算出した単位ｃＮ／ｄｔｅｘでの弾性率を測定した。
【００３３】
上記のようにして得られたタイヤに対して、下記の方法で、有機繊維コードとゴムとの接着性、操縦安定性、乗り心地性、及び高速耐久性を評価した。また、得られた各タイヤの重量は、従来例のタイヤの重量を１００として指数表示した。数字が小さいほどタイヤが軽いことを示す。これらの結果を表１に示す。
【００３４】
（１）有機繊維コードとゴムとの接着性の評価法
コードを未加硫ゴムに埋め込み、１．９ＭＰａの圧力下、１６０℃で２０分間加硫し、得られた加硫物よりコードを掘り起こし、３００ｍｍ／分の速度でコードを加硫物より剥離させ、そのときの剥離抗力を接着力（Ｎ／本）とした。
【００３５】
（２）操縦安定性評価法
各供試タイヤを２０００ｃｃクラスの乗用車に装着して、まず３分間の８０ｋｍにわたる予備走行を行った後に、４０〜２００ｋｍ／時の速度で実車フィーリングテストを実施し、（i）直進安定性、（ii）旋回安定性、（iii）剛性感、（iv）ハンドリング等の項目について１〜１０点の評点をつけ、各項目を平均して操縦安定性の評点とした。専門のドライバー２名で行い、２名の評点の平均を求め、従来例１の供試タイヤの結果を１００として、指数で示した。指数値が１００よりも大きいほど操縦安定性が高く、良好であることを示す。
【００３６】
（３）乗り心地性評価法
上記操縦安定性評価法と同様に、各タイヤを乗用車に装着し、乗り心地性についての官能試験を行って評価し、従来例１の供試タイヤの結果を１００として、指数で示した。指数値が１００よりも大きいほど乗り心地性が高く、良好であることを示す。
【００３７】
（４）高速耐久性評価法
試験タイヤをドラム径１７０７ｍｍの試験機に装着し、ＪＩＳ−Ｄ４２３０に規定される高速耐久性試験を行い、更に３０分毎に１０ｋｍ／時加速して、タイヤが破壊するまでの走行距離を測定した。測定結果を、従来例のタイヤの走行距離を１００とした時の指数で表した。指数値が大きいほど耐久性が高く、良好であることを示す。
【００３８】
【表１】
2006256600.tif 000004
【００３９】
表１において、従来例と比較例１を比較すると、比較例１はスチールベルトの代替としてアラミド繊維を使用したことにより、タイヤ重量は大幅に軽量化されるが、高温時の熱収縮応力が全くなく、接着性が低下するため、１８０ｋｍ／時での走行時における操縦安定性と、高速耐久性が低下している。比較例２はＰＥＴ繊維を使用したことにより、タイヤ重量は低減されるものの、弾性率が低く、ベルト剛性が不十分となる結果、操縦安定性、乗り心地性、高速耐久性の総てが劣化しており、特に、１８０ｋｍ／時での走行時における操縦安定性及び乗り心地性と、高速耐久性が大きく低下している。これらに対して、ポリケトン繊維をベルトに使用した実施例１〜３は、上記比較例１及び２と比較して、接着力と高温時の熱収縮応力が大きいため、１８０ｋｍ／時での走行時における操縦安定性及び乗り心地性が向上しており、特に高速耐久性が非常に良い。また、これらの実施例１〜３は、比較例１及び２とは異なり、１８０ｋｍ／時という高速での走行時においても操縦安定性及び乗り心地性が４０ｋｍ／時という低速での走行時のものより劣化せず、却って向上している。さらに、これらの実施例１〜３を従来例と比較すると、実施例１〜３において、操縦安定性は、従来例とほぼ同等に維持されながら、乗り心地性が従来例よりも向上している。
【００４０】
一方、ＰＫ繊維コードを用いるものの、本願で規定する物性を有さないＰＫ繊維コードを用いた比較例３は、実施例１〜３と比較して、操縦安定性と乗り心地性が劣っており、実施例１〜３において見られた上記のような高速走行時における操縦安定性と乗り心地性の向上効果が見られなかった。