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JP2019521024A - カーカス強化材としての新規バイエラスティックアラミドタイヤコード - Google Patents

カーカス強化材としての新規バイエラスティックアラミドタイヤコード Download PDF

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Abstract

本発明は、バイエラスティック引張特性を有する超高モジュラスアラミド繊維で作製された新規タイヤコード強化材に関する。そのような新規バイエラスティックタイヤコードは、空気入りラジアルおよびバイアスタイヤのカーカス強化材として使用すると、高速耐久性を向上し、フラットスポッティングを排除する。

Description

本発明は、コード表面のみならず、それらのプライ間にも接着剤浸液を含有する新規ツープライ以上のアラミドタイヤコード強化材に関する。そのような新規なプライ間浸液浸透バイエラスティックタイヤコードは、空気入りラジアルおよびバイアスタイヤ中でカーカス強化材（ボディープライ [body ply]）として使用すると、高速耐久性を向上し、かつ、フラットスポッティングを排除する。
従来のテキスタイルタイヤ強化材は、閉鎖プライを有するツーまたはスリープライコードであり、それは、個別プライの各々が、互いに接触する界面を有することを意味するのは周知である。そのようなテキスタイルコードは、例えば、空気入りのラジアルおよびバイアスタイヤ中のレイヨン、ポリエステル、ナイロンおよびアラミド／ナイロンハイブリッドコードであり得る。
高モジュラスアラミドおよび低モジュラスナイロン糸を含む、バイエラスティック引張特性を有するアラミド／ナイロンハイブリッドコードは、総dtex、および撚り乗数のような比較可能な構成パラメータを持つアラミドコードと比較して、向上した屈曲疲労耐性を有する。低モジュラスナイロンのクッション効果（コードプライ間の少ない摩耗）は、アラミド／ナイロンハイブリッドコードの疲労耐性を向上する。
米国特許第4,155,394号は、縦方向の応力の負荷により、ケーブルの初期伸長時に、一次負荷を負担するプライがポリエステルまたはナイロン糸であるように、または、ケーブルの相当な伸長後、一次負荷を負担する糸がアラミド糸であるように、選択的にケーブル化された糸の複数のプライ層からなる、タイヤの補強に適した複合（ハイブリッド）コードを記載する。その発明は、さらに、強化部材としてそのような織物のコードを含有するカーカスを有する、空気入りタイヤ、産業用ベルトまたはホースに関する。
米国特許第7,484,545号は、飛行機用ラジアルタイヤ中のカーカスおよび頂部強化材 [crown reinforcement]として高モジュラスアラミドおよび低モジュラスナイロンを有する強度dtexハイブリッドコードを記載する。そのようなハイブリッドコードの破断強度は、1050Nより高く、破断値での伸長は12より大きく、かつ、20%より小さい。
米国特許第2014/0360648号は、ひとつのポリエステル第２の単糸周りにらせん状に撚られたひとつのアラミド第１の単糸からなるカーカスコードを記載する。第１の糸および第２の糸は、異なる弾力のモジュラスを有する。第１の糸は、第２の糸のモジュラスよりも大きなモジュラスを有する。
本発明は、バイエラスティック引張特性、つまり、低い初期モジュラスおよび初期伸長後の高いモジュラスを有するアラミド糸で作製されたツープライ以上のコード強化材に関する。モジュラスおよび破断強度の過度な損失を防止するため、高レベルのコード撚りが回避された。
アラミドコードの線形引張挙動をバイエラスティック特性に変換する製造原理は、コードプライを開口し、その中へRFL接着剤を挿入することに依拠する。開口プライ間にRFLを有するアラミドコードは、張力下でバイエラスティック引張挙動を示す。
定義：
コード：ツープライ以上の糸と一緒に撚り合わせて形成された製品
コードプライ：コード内で重ね合された単糸
Dtex：10,000メートル長の糸のグラム重量
フラットスポッティング：低Tgおよび高熱収縮力を有するタイヤ中のコードが接地部にて収縮の影響を受けている。この位置で冷却されると、そのコードは、使用によりそのTgに再び達するまで、フラットスポットを維持する。
生のコード：浸漬およびヒートセッティング前の撚りコード
ヒートセッティング：加湿または加熱のいずれかによって糸、コードまたは織物に寸法安定性および耐熱性を付与する方法
ヒートセットコード：高温（例えば、張力下で120℃から260℃）に暴露されたコード
線密度：g/dtexまたはg/d（デニール）として、単位長あたり重量
間隔：マルチプライ撚りコード内の相互プライ・ツー・プライ間距離
1.0%伸長でのTASE： cN/dtexとして、1.0%伸長での応力
強靭性：総線密度 (g/dtex)で除した破断力 (N)
Tg： ポリマーのガラス転移点
総呼びコード dtex：呼び糸線密度の合計 (1670x2コードに対して3340 dtex)
撚り：メートルあたりの糸またはコードの軸周りの回転数 (t/mまたはtpm)
超高モジュラス糸：100GPaより高い引張モジュラス
図１は、従来（先行技術）のツーおよびスリープライアラミドコードの断面図である。 図２は、従来（先行技術）のツーおよびスリープライアラミドコードの断面図である。 図３は、従来（先行技術）のツープライハイブリッドコードの断面図であり、ここに、Aはアラミドプライ（糸）であり、Bはナイロンプライ（糸）である。 図４は、従来（先行技術）のスリープライハイブリッドコードの断面図であり、ここに、Aはアラミドプライ（糸）であって、Bはナイロンプライ（糸）である。 図５は、従来（先行技術）のツーおよびスリープライナイロンコード（ナイロン6またはナイロン6.6）の断面図である。 図６は、従来（先行技術）のツーおよびスリープライナイロンコード（ナイロン6またはナイロン6.6）の断面図である。 図７は、ツーおよびスリープライアラミドコードに対する、コード断面の開口および、次なるコードプライ間の浸液浸透を記載し、ここに、Aは閉鎖プライ形態のツーおよびスリープライアラミドコードの断面図であり、Bは開口プライ形態のツーおよびスリープライアラミドコードの断面図であり、Cは本発明による浸液含浸形態のツーおよびスリープライアラミドコードの断面図であり、Dはプライ間の開口を充填し、かつ、コード表面を被覆する接着剤浸液 (RFL)である。 図８ａは、従来のツープライアラミドコードの側面および断面図である。 図８ｂは、本発明による開口形態（浸漬ステップ前）のツープライアラミドコードの側面および断面図である。 図９ａは、従来のスリープライアラミドコードの側面および断面図である。 図９ｂは、本発明による開口形態（浸漬ステップ前）のスリープライアラミドコードの側面および断面図である。 図１０ａ、１０ｂ、１０ｃおよび１０ｄは、閉鎖および開口形態のコードプライの断面図である。Dはコード直径であって、sはコードプライ間の間隔（開口）である。 図１１は、アラミドコードの負荷−伸長曲線であって、ここに、1は、Z/S, 320/320tpm撚り（先行技術）を有し、線形引張特性を有する1670dtex/3浸漬アラミドコードであり、2は、Z/S, 320/280tpm（Z方向に40tpm撚り戻し）を有し、浸漬された、本発明によるバイエラスティック引張特性を有する1670dtex/3アラミドコードである。
超高モジュラスおよび高強度のアラミドは、寸法的に非常に安定な材料である。その高度結晶性ミクロ構造のため、高温にさらされてもさほど顕著な熱収縮を示さない。ツーまたはスリープライコードとしての撚り形態において、タイヤ中の強化材および、Vベルトのようなメカニカルラバー製品として使用できる（図１および２）。
コード撚りは、アラミドの屈曲および圧縮疲労耐性を向上するが、同時に、モジュラスおよび強度を低減する。
アラミド／ナイロンハイブリッドコードを、飛行機用ラジアルタイヤおよびトラック用バイアスタイヤ中のカーカス強化材として用いて、プライ数およびゴムを低減することができる（図３および４）。カーカス層（プライ）の数を低減することによって、側壁の総ゲージは薄く、柔軟になる。一方、ゴムの少ないタイヤは、より軽く、かつ、少ないゴムヒステリシスのため、動的状態でより低温になる。
ツーまたはスリープライナイロン6または6.6コード（図５および６）は、飛行機用ラジアルタイヤおよび軽トラック用バイアスタイヤ中のカーカスとして周知の強化材であるが、ナイロンコードの低めの破断強度（強靭性）のため、そのようなタイヤにはいくつかのカーカス層を使用する必要がある。そのようなカーカス層の間の層間せん断ひずみは発熱を生じ、温度上昇は早期のプライ分離およびタイヤ破裂をもたらす。
本発明によれば、ナイロンのような、いかなる低モジュラス成分プライも持たないツープライ以上のアラミドコードは、バイエラスティック引張特性を持って製造できる（図７）。そのような新規バイエラスティックアラミドコードは、向上した高速耐久性を持ち、かつ、いかなるフラットスポッティングも示さないラジアルおよびバイアスタイヤ中のカーカス強化材として使用できる。
本発明によれば、バイエラスティックアラミドコードの基本的製造原理は、コードプライを開口し、プライ間に接着剤を挿入することにある。プライ間にRFLのような接着剤を高い割合で含有するアラミドコードは、低力で拡張可能になり、この拡張プロセスの間、アラミドコードプライは、圧縮力を接着性物質 (RFL)に負荷し、それを圧搾する。この圧搾プロセスの間、コードは、低力で伸長する。アラミドコードプライを互いに接近させた後、アラミドコードは、伸長に抵抗して、ふたたび、超高モジュラスコードになる（図１１）。
バイエラスティック引張特性を取得するために、アラミドコードプライは、様々な方法で開口できる。
ａ ツープライ以上の生のアラミドコードを120℃と260℃との間の温度にてヒートセットし、冷却後、それらをコード撚りと反対方向に部分的に撚り戻す。この撚り戻しプロセスの間、コードプライは開口している（図８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂ、１０ｃおよび１０ｄ）。開口プライのアラミドコードを浸漬し、再びヒートセットし、このプロセスの間、コードプライ間の間隙を浸漬液で充填し、コードプライの外面も浸漬液で被覆する。
ｂ ツープライ以上の生のアラミドコードを浸漬し、120℃と260℃との間の温度にてヒートセットし、冷却後、それらをコード撚りと反対方向に部分的に撚り戻す。この撚り戻しプロセスの間、コードプライは開口している。開口プライのアラミドコードを浸漬し、再びヒートセットし、このプロセスの間、コードプライ間の間隙を浸漬液で充填し、コードプライの外面もさらなる浸漬液で被覆する。
ｃ ツープライ以上のアラミドコードを浸漬プロセスの間に軸圧縮に付し、圧縮下で開口プライのコードの開口コードプライ間に浸漬液を吸収させる。浸漬プロセス後、プライ間に浸漬液が浸透したアラミドコードを乾燥し、120℃と260℃との間でヒートセットする。
アラミドコードの引張バイエラスティック特性は、図１０ｂおよび１０ｄのプライ開口度、浸漬タイプ、プライ間の浸漬含量および高温での浸漬の硬化度（浸漬硬度）により変化し得る。
本発明によれば、ツープライ以上のアラミドコードは、ASTM D885-16に従って決定して2.0cN/dtexより低い1.0%伸長でのTASE値を有し、接着剤浸液で充填されたコードプライ間の間隔は0.1xDより広く、かつ、0.5xDより狭い。
2.0cN/dtexより高い1.0% TASEは、十分な拡張性も屈曲（屈折）疲労耐性を有していない。
好ましくは、sは、0.2xDより広く、かつ、0.4xDより狭い。
本発明によれば、浸漬されたコードにおける浸液ピックアップ (DPU)は、10重量%より多く、かつ、50重量%より少なく、好ましくは、15重量%より多く、かつ、35重量%より少ない。
10%より少ないDPUは、コードプライ間の開口を完全には充填できず、50%より多いDPUは、太すぎるコード直径をもたらす。
本発明によれば、前記コードの撚り係数は、10,000より高く、かつ、25,000より低く、下式に基づき決定される。
［化１］
撚り係数 = コード撚り (tpm)x総呼びコードdtexの平方根 (1)
10,000より低い撚り係数のコードは、不十分な屈曲下疲労耐性を有し、25,000より高い撚り係数のコードは、著しく低下したモジュラスを有する。
本発明によれば、総呼びコード線密度は、600dtexより高く、かつ、6000dtexより低い。
600dtexより低いコードは、十分に効果的ではなく、6000dtexより高いコードは太すぎる。

Claims (8)

  1. 少なくともツープライを有し、かつ、2.0 cN/dtexより低い1.0%伸長でのTASEを有するコードプライ間の間隔を有する、浸漬されかつヒートセットされたアラミドコードであって、前記コードプライ間の間隔が、前記コード直径 (D)の10%より広く、かつ、50%より狭いことを特徴とする、浸漬されかつヒートセットされたアラミドコード。
  2. 好ましくはコード直径 (D)の20%より広く、かつ、40%より狭い、前記コードのコードプライ間の間隔を有する、請求項１に記載の浸漬されかつヒートセットされたアラミドコード。
  3. 前記コードの接着剤浸液ピックアップ (DPU)が10重量%より多く、かつ、50重量%より少ない、請求項１に記載の浸漬されかつヒートセットされたアラミドコード。
  4. 前記コードの接着剤浸液ピックアップ (DPU)が、好ましくは、15重量%より多く、かつ、35重量%より少ない、請求項１に記載の浸漬されかつヒートセットされたアラミドコード。
  5. 式（１）により算出された、10,000と25,000との間の撚り係数を有する、請求項１に記載の浸漬されかつヒートセットされたアラミドコード。
  6. 600 dtexと6,000 dtexとの間の総呼び線密度を有する、請求項１に記載の浸漬されかつヒートセットされたアラミドコード。
  7. 空気入りラジアルおよびバイアスタイヤ中のカーカス強化材として用いる、請求項１に記載の浸漬されかつヒートセットされたアラミドコード。
  8. 強化メカニカルラバー製品として用いる、請求項１に記載の浸漬されかつヒートセットされたアラミドコード。
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