(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２〜１１本の金属素線と１〜５本の融点が５０〜２００℃の高分子繊維を撚り合わせてなる１×ｎ構造（ｎは３〜１２の整数）の複合コードを補強材に用いた空気入りタイヤであって、ベルト層の少なくとも１つのプライは、前記複合コードをゴムに埋設し、前記高分子繊維は加硫条件下では融解し、前記金属素線の間隙に高分子繊維の材料およびゴムが浸透し、金属素線によって空間が形成されるのを防止したことを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
金属素線の線径は０．１５〜０．４５ｍｍである請求項１記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
高分子繊維がポリエチレン繊維またはポリプロピレン繊維である請求項１記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気入りタイヤに用いられる金属素線と高分子繊維を撚り合わせてなる複合コードおよびその複合コードを補強材に用いた空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気入りタイヤの補強材、たとえば、カーカス層、ベルト層またはビード部補強層等には複数本の金属素線を撚り合わせた金属コードが多用されている。そして金属コードは、たとえば、断面が図５に示されるごとく金属素線ｆが相互に隙間のない状態で充填されたコンパクトコードが用いられている。この場合、金属コードをゴム中に埋設して、補強プライを製造する際、金属素線相互間に形成される空隙に、ゴムが浸透せず、コードの空隙が形成される部分に水分の影響により錆が発生し、これがコードの長手方向に広がり、コードとゴムの接着力低下およびコードの強力低下を招来し、タイヤ走行時にコードの破断をきたす等の問題点がある。
【０００３】
このような問題を解決するため、図６で断面図で示すごとく、金属素線ｆ間に隙間を形成するように撚り合わせた、いわゆるオープンコードが提案されている。
【０００４】
さらに図７に断面構造で示すごとく、３次元のスパイラル状の型付けをした金属素線ｆ１と、非型付け金属素線ｆ２とを撚り合わせることによって、金属素線間に隙間を形成してコード内部にゴムの浸透性を高めた金属コードが提案されている。
【０００５】
しかし、これらの金属コードでは金属素線間に隙間を形成するため撚り方が複雑となり、あるいは型付けのための工程が増加し、生産性が劣り、金属コードの製造コストが高くなる欠点があり、さらに、型付け金属素線は強度、剛性が低く、径を太くすることを避けることができない。また、このような金属コードをゴムに埋設したプライはカールを生じ、タイヤ成形を困難にする欠点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、コードの製造工程が簡単で、生産性がよくコストが安くしかもゴム浸透性に優れた複合コードおよび該複合コードを用いた空気入りタイヤを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、２〜１１本の金属素線と１〜５本の融点が５０〜２００℃の高分子繊維を撚り合わせてなる１×ｎ構造（ｎは３〜１２の整数）の複合コードである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の複合コードの断面図である。図１（ａ）は１×４の複合コードであり、３本の金属素線Ｍと１本の高分子繊維Ｐで構成されている。図１（ｂ）は１×７の複合コードであり、５本の金属素線Ｍと２本の高分子繊維Ｐで構成されている。図１（ｃ）は１×９の複合コードであり、６本の金属素線Ｍと３本の高分子繊維Ｐで構成されている。
【０００９】
本発明の複合コードは一般に１×ｎ構造（ｎは３〜１２の整数）で示される撚線であって、上記ｎのうち１〜５本を高分子繊維で置き換えるが複合コードは少なくとも２本の金属素線を含んでいる。高分子繊維と金属素線を撚り合わせるには両者はほぼ同じ撚りピッチで長手方向に位置を変えながら撚り合わされ、特定の金属素線または高分子繊維が複合コードの芯を形成しないようにする。たとえば、特定の金属素線が複合コードの芯を形成する場合、その芯材を中心に金属素線がシースを形成し、金属素線間に空隙を形成することがあるので好ましくない。
【００１０】
またこの複合コードの撚りピッチは１０〜３０ｍｍが好適である。１０ｍｍ未満であるとコードの初期伸びが大きくなり、たとえば空気入りタイヤの形状を安定させるカーカス層に使用するのが困難となるほか、撚り工程でのコストを増大させる傾向がある。逆に３０ｍｍを超えるとコードを切断したときにコードがばらけやすくなり、工程上好ましくない。
【００１１】
複合コードを構成する金属素線の断面形状は円形、楕円形、長円形等のものを使用することができる。そして金属素線の線径は０．１５〜０．４５ｍｍのものが好適である。断面円形でないものは、長径と短径の平均が上記線径の範囲とする。上記線径の範囲とすることにより、適度の剛性を付与し、好適なタイヤ性能を得ることができる。
【００１２】
複合コードを構成する高分子繊維は、マルチフィラメントを撚り合わせたものでもよいが、１本からなるモノフィラメントでもよく、その径は０．１５〜０．６０ｍｍが好ましい。この繊維径範囲でゴム浸透の効果を発揮する。またこの高分子繊維を１〜５本使用することによりコードに適度な隙間を生じ、好適なゴム浸透を得る。
【００１３】
ここで高分子繊維は、融点が５０〜２００℃の熱可塑性樹脂、たとえば低密度ポリエチレン（融点１０２〜１１２℃）、中密度ポリエチレン（融点１１０〜１２０℃）、ポリプロピレン（融点約１６５℃）、ポリメチルペンテン（融点約１８０℃）、三元共重合ポリアミド（ヘキサメチレンアジピックアミド−カプロラクタム−ラウリルラクタム共重合体で、融点は３成分の重量比で決る）、エチレン−酢酸ビニル共重合体が使用できる。
【００１４】
係る複合コードをゴム中に埋設し、タイヤ補強材としてタイヤを成形し、加硫する場合、該タイヤ補強材は加硫金型内に１５０〜２００℃の温度条件下におかれる。この場合、複合コードはタイヤ成形工程においては、そのままの形状を維持しているが、加硫条件下では高分子繊維は軟化または融解し、金属素線の間を軟化した高分子繊維の材料およびゴムが金属素線を被覆し、金属素線によって空間が形成されるのを防止する。ここで図１（ａ）、図１（ｂ）および図１（ｃ）の複合コード１が加硫条件下で、高分子繊維が軟化または融解した状態のコード２の断面図をそれぞれ図２（ａ）、図２（ｂ）および図２（ｃ）に示す。図において金属素線Ｍは相互に間隔をおいて配置され、ゴムまたは高分子繊維がコード内部に完全に浸透している。高分子繊維の融点が２００℃を超えると加硫条件下でも軟化、融解せずゴムがコードに浸透せず、所期の効果は期待できない。一方、融点が５０℃未満の場合、タイヤの製造工程の少しの昇温によっても高分子繊維が流動し、工程上問題を生ずる。高分子繊維の融点は好ましくは１００〜２００℃である。
【００１５】
次に、本発明の複合コードはベルト層に埋設して空気入りタイヤを製造することができる。
【００１６】
図３は、本発明の乗用車用タイヤの断面図の右半分を示す。図において、乗用車用タイヤ４は１対のビード部５の間でトロイド状に延びるカーカス６を骨格とし、該カーカスのクラウン部を少なくとも２つのプライよりなるベルト層７で補強し、さらにベルト層７のタイヤ径方向外側にトレッド部８を配置している。そしてベルト層の少なくとも１つのプライは、前記複合コードで構成されている。複合コードは好ましくは２〜１１本の金属素線で構成されるが、乗用車用タイヤのベルト層には通常２〜８本が好適である。複合コードを１本の金属素線で構成して、ベルト層の所定の剛性を得るにはプライ内での複合コードのエンド数を増加しなければならないため、複合コードの間隔が狭くなり、ベルト層の両端において、複合コード端末を起点としたゴム剥離が生じやすくなる。そして、これが複合コードの隣接相互間で伝播して、ベルト層の両端でプライ剥離を誘発する原因となりやすい。
【００１７】
一方、複合コードの金属素線が１１本を超えると、ベルト層の剛性が高くなりすぎて、乗用車用タイヤの乗心地性が不利となる。２〜８本の金属素線を上記乗用車用タイヤに用いる場合、ベルト層中の複合コードのエンド数は５０ｍｍ幅あたり１０〜５０本、好ましくは２０〜４０本である。
【００１８】
なお、複合コードをゴムに埋設するにはトッピング工程を経ることになるが、この工程では、５０℃〜１２０℃のゴムが複合コードに被覆される。この際、前記高分子繊維が融解してもよく、複合コードを構成する金属素線の空隙にゴムは容易に浸透していく。
【００１９】
このプライを用いてベルト層を構成するには、少なくとも１枚のプライは上述の本発明の複合プライで構成したものを用いる。そして複合コードは乗用車用タイヤの場合、タイヤ周方向に１０〜３０°の角度で相互に反対方向に交差するように配置する。一方トラック、バス用タイヤのベルト層に使用する場合は、通常４プライをコード角度５〜７０°の範囲で配置する。
【００２０】
次に本発明の複合コードはトラック、バス用タイヤのカーカスにも適用できる。
【００２１】
図４は、本発明のトラック、バス用空気入りラジアルタイヤの断面図の右半分を示す。図においてトラック、バス用空気入りラジアルタイヤ９は１対のビード部１０の間でトロイド状に延びるカーカス１１を骨格とし、該カーカスのクラウン部を４枚のプライよりなるベルト層１２で補強し、さらに、ベルト層１２のタイヤ径方向外側にトレッド部１３を、さらにカーカス１１とその折返し部の間にビードエーペックス１４を配置している。そしてカーカス１１のプライは、前述の複合コードで構成される。複合コードは２〜１１本の金属素線で構成されるが、トラック、バス用空気入りラジアルタイヤのカーカスには通常３〜１０本の金属素線を用いるのが好適である。カーカスに所定の剛性を付与するにはプライ内での複合コードの打込数を調整する必要があるが、複合コードを構成する金属素線の本数が少ないと複合コードの間隔が狭くなり、コード間の摩滅あるいはカーカスの折返し端部１１ａを起点としたゴム剥離が生じやすくなる。そしてこれが複合コードの隣接相互間で伝播して、カーカス折返し端部でのプライ剥離を誘発する原因となりやすい。
【００２２】
一方、金属素線が１１本を超えると、コードの中心部分までゴムの浸透が、難しくなる。２〜１１本の金属素線で複合コードを構成する場合、カーカス中の金属コードの打込数は５０ｍｍ幅あたり１０〜５５本、好ましくは２０〜４５本である。
【００２３】
なお、複合コードをゴムに埋設するにはベルト層の場合と同様にトッピング工程を経ることになるが、この工程では、５０℃〜１２０℃のゴムが複合コードに被覆される。この際、前述のごとく高分子繊維が融解し、複合コードを構成する金属素線の空隙にゴムは容易に浸透していく。このようにして得られたカーカスのプライは、その後の作業工程においてプライがカールを生ずることもなく、また金属素線相互がばらけるといった支障も生じない。
【００２４】
なお、本発明において、カーカスは埋設される複合コードがタイヤ周方向に対して、７０°〜９０°の方向に配置される少なくとも１枚のプライで構成される。そして、カーカスの内側または外側には、ビード部もしくはサイドウォール部の補強等のため、本発明の複合コードのほか、スチールコード、アラミド繊維コード、ポリエステル繊維コードまたはナイロン繊維コード等の補強層を配置することもできる。
【００２５】
さらに、カーカス１１とその折返し部の間に配置されるビードエーペックス１４は、従来一般に用いられている硬質ゴム、軟質ゴムまたはそれらの組合せで構成することができる。さらにカーカスの折返し上端付近にはゴムと金属との剥離を軽減するため、フィラーを配置することもできる。
【００２６】
次に本発明の空気入りラジアルタイヤのベルト層１２は４枚のプライで構成されている。従来、トラック、バス用空気入りラジアルタイヤに用いられる構造、たとえばコードの角度は通常タイヤの周方向に対して５〜３０°の範囲で積層されるが、カーカスに隣接するプライのコード角度を４０〜７０°とし、他の３枚のコード角度を通常５〜３０°で構成することもできる。ここでベルト層のコードは本発明の複合コードのほか、従来のスチールコード、ガラスファイバ、これらの無機繊維コードとアラミド繊維コード、ナイロン繊維コードあるいはポリエステル繊維コードとの組合せを用いることもできる。
【００２７】
ベルト層の外側にはコード角度がタイヤ周方向に５°以下のいわゆるバンド層を配置することもできる。
【００２８】
【実施例】
実施例１〜３、比較例１〜３（ベルト層への適用）
表１に示す仕様でスチール素線と高分子繊維を撚り合わせて種々の複合コードを作製し、さらにこの複合コードを用いて表１に示す仕様のベルト層を作製し、図３の構造でサイズ１６５／７０ＳＲ１３の乗用車用ラジアルタイヤを試作した。ここでカーカスプライはポリエステルコードで補強した２枚を使用し、コードを周方向に対して９０°に配置した。そのタイヤの性能評価を後述の方法で行ない、その結果を併せて表１に示している。
【００２９】
実施例４、比較例４（カーカス層への適用）
表２に示す仕様のスチール素線と高分子繊維を撚り合わせて複合コードを作製し、さらにこの複合コードを用いて表２に示す仕様のカーカスを作製し、図４の構造でサイズ１１Ｒ２２．５のトラック、バス用タイヤを試作した。ここでカーカスのコードは周方向に対して９０°である。そのタイヤの性能評価を以下の方法で行ない、その結果を併せて表２に示している。
【００３０】
（１）  ゴム浸透度
試供スチールコードを用いたベルト層またはカーカスを備えるタイヤからスチールコードをトッピングゴムが付着した状態で取出す。このゴム付きコードの表面からできる限りゴムを除去した後、断面からナイフを入れて５〜６本の素線のうち、隣り合う２本の素線を除去し、除去された２本の素線と残りの素線の束との間に形成されている空隙にゴムが完全に充填されている部分の長さを約１０ｃｍにわたり測定し、ゴムが充填されている部分の長さの全長に対する比率をもってゴムの浸透度とする。上記測定を１０本のコードについて行ない、平均値をもってそのコードの測定値とする。
【００３１】
（２）  タイヤの走行後の錆発生指数
タイヤを約２０万ｋｍ走行させた後、タイヤを解体して金属コードの錆の発生状況を観察して比較対象コードを１００とする指数で表示している。数値が小さいほど錆の発生が少なくて良好である。
【００３２】
（３）  タイヤ走行後の強度保持率
タイヤを約２０万ｋｍ走行させた後、タイヤを解体して金属コードを取出し、走行前のコードの強度を１００とする指数で表示している。数値が大きいほど良好である。
【００３３】
（４）  転動抵抗
ＳＡＥ  Ｊ  １２６９に準拠して測定し、従来例の転動抵抗値を１００としたときの指数で表示した。指数は小さいほど転動抵抗が小さいことを示している。
【００３４】
（５）  経済性
金属素線に型付けしているもの、オープン構造のような複雑な撚りのものは経済性が悪いものとし、そうでないものをよいとした。
【００３５】
【表１】
0004315561.tif 000002
【００３６】
【表２】
0004315561.tif 000003
【００３７】
表１および２から本発明の実施例１〜４はゴムの浸透度に優れ、錆発生指数、コードの強度保持性、転動抵抗性、さらにタイヤの経済性に優れていることがわかる。
【００３８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は金属素線と高分子繊維を撚り合わせた複合コードで構成したため、これをタイヤの補強材に用いると、高分子繊維が加硫の温度条件で軟化もしくは融解し、周囲のゴムとともに金属素線の周囲を完全に被覆するため、従来のコンパクト金属コードのような空隙は形成されない。したがって金属コードの錆発生が軽減でき、さらに金属コードの強度保持が図れる。しかもタイヤ製造工程での経済性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の複合コードの断面図である。
【図２】  （ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の複合コードの高分子繊維が融解した状態の断面図である。
【図３】  本発明の空気入りタイヤの断面図の右半分である。
【図４】  本発明の空気入りタイヤの断面図の右半分である。
【図５】  従来のコンパクト型スチールコードの断面図である。
【図６】  従来のオープンコードの断面図である。
【図７】  従来の型付けコードの断面図である。
【符号の説明】
１，２  複合コード、４，９  空気入りタイヤ、５，１０  ビード部、６，１１  カーカス、７，１２  ベルト層、８，１３  トレッド部。
【図１】
0004315561.tif 000004
【図２】
0004315561.tif 000005
【図３】
0004315561.tif 000006
【図４】
0004315561.tif 000007
【図５】
0004315561.tif 000008
【図６】
0004315561.tif 000009
【図７】
0004315561.tif 000010