JP2010530480A - ポリエチレンテレフタレート延伸糸、ポリエチレンテレフタレートタイヤコード、これらの製造方法、およびこれを含むタイヤ - Google Patents
ポリエチレンテレフタレート延伸糸、ポリエチレンテレフタレートタイヤコード、これらの製造方法、およびこれを含むタイヤ Download PDFInfo
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Abstract
前記PET延伸糸は、PETを90モル%以上含み、180℃で226g/1000dの荷重を与えた時の収縮率が、同一温度で20g/1000dの荷重を与えた時の収縮率の25%以上である。
また、前記PETタイヤコードは、収縮挙動指数が0.0565g/dの荷重および180℃の温度下で0.1(g/d)/%以上であり、180℃で226g/コードの荷重を与えた時の収縮率が、同一温度で20g/コードの荷重を与えた時の収縮率の50%以上である。
Description
タイヤ補強剤としてコードに要求される性能は、耐疲労性、剪断強度、耐久性、反発弾性、そしてゴムとの接着力などである。したがって、タイヤに要求される性能によって適切な素材のコードを使用するようになる。
現在、一般的に使用されるコード用素材は、レーヨン、ナイロン、ポリエステル、スチール、およびアラミドなどがあり、レーヨンおよびポリエステルは主にボディープライ(またはカーカスという)(図1の6)に使用され、ナイロンは主にキャッププライ(図1の4)に使用され、スチールおよびアラミドは主にタイヤベルト部(図1の5)に使用される。
次に、図1に示したタイヤの構造およびその特性を簡略に説明する。
トレッド(Tread)1:路面と接触する部分で、制動および駆動に必要な摩擦力を与えて、耐摩耗性が良好でなければならず、外部の衝撃に耐えて、発熱が少なくなければならない。
ボディープライ(Body Ply)(またはカーカスという)6:タイヤの内部のコード層で、荷重を支持して衝撃に耐えて、走行中の屈伸運動に対する耐疲労性が強くなければならない。
ベルト(Belt)5:ボディープライの間に位置して、大部分の場合に針金(Steel Wire)から構成され、外部の衝撃を緩和させるのはもちろん、トレッドの接地面を広く維持して、優れた走行安定性を維持する。
サイドウォール(Side Wall)3:ショルダー2の下部からビード(9の間のゴム層をいい、内部のボディープライ6を保護する役割を果たす。
ビード(BEAD)9:針金にゴムを被覆した四角または六角形態のワイヤーバンドルで、タイヤをリムに安着させて固定する役割を果たす。
インナーライナー(Inner Liner)7:チューブの代わりにタイヤの内側に位置しているもので、空気の漏出を防止して、空気注入タイヤを可能にする。
キャッププライ(CAP PLY)4:一部の乗用車用ラジアルタイヤのベルト上に位置する特殊コード織物(Tire Cord Fabric)で、走行時のベルトの動きを最小化する。
アペックス(APEX)8:ビードの分散を最少化し、外部の衝撃を緩和して、ビードを保護し、成形時の空気の流入を防止するために使用する三角形態のゴム充填材である。
タイヤ内に位置するスチールベルトは、一般に斜線方向に配置されているが、高速走行時にはこのようなスチールベルトが遠心力によって円周方向に動く傾向があり、この時に、尖っているスチールベルトの端部がゴムを切ったりクラックを発生させて、ベルト層間の分離およびタイヤの形態変形を起こす恐れがある。キャッププライは、このようなスチールベルトの動きを抑制して層間の分離およびタイヤの形態変形を抑制して、高速耐久性および走行安定性を増進させる作用をする。
一般的なキャッププライ用コードには、主にナイロン66コードが適用されている。しかし、このようなナイロン66コードの場合、180℃の硬化温度で高い収縮力を示すことによって、スチールベルトを囲んでベルトの動きを抑制する効果を現わすが、形態安定性が低いため、タイヤおよび自動車自体の荷重によって部分的な変形が起こり、これによって走行中にがたつく短所がある。
しかも、前記ナイロン66コードは、形態安定性が低いため、車両の走行速度が変わって前記ナイロン66コードに掛かる荷重が変化すると、その外形の形態が容易に変形して、タイヤを変形させ、これによって車両の調整性や乗車感を低下させる。
これに比べて、一般的なポリエチレンテレフタレート(PET)繊維や産業用繊維として多く使用されるPET高弾性低収縮(High Modulus Low Shrinkage、HMLS)繊維の場合、ナイロン66に比べて形態安定性が優れているが、スチールベルトを囲んでその動きを抑制する効果が低下するため、キャッププライ用コードに望ましく使用されるのが難しい。しかも、これらの一般的なPET繊維やHMLS繊維も形態安定性が十分でないため、車両の走行速度が変わってこれらの素材からなるコードに掛かる荷重が変化すると、その外形の形態が比較的容易に変形して、タイヤを変形させる。したがって、これらの素材からなるコードをキャッププライ用コードとして使用する場合にも、車両の走行速度が変わってコードに掛かる荷重が変化することによって、コードの外形の形態が比較的容易に変形して、タイヤが変形されるので、車両の調整性や乗車感が十分でない。
本発明は、また、形態安定性が優れているだけでなく、スチールベルトの動きを効果的に抑制して、キャッププライ用コードなどに望ましく適用されるPETタイヤコードを提供することを目的とする。
また、本発明は、前記PET延伸糸およびタイヤコードの製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、また、PETタイヤコードを含むタイヤを提供することを目的とする。
また、本発明は、PETファイバーを90モル%以上含む重合体を溶融紡糸して、結晶化度が25%以上であり、非結晶配向指数(AOF)が0.15以下であるPET未延伸糸を製造する段階;および延伸比が0.1ないし1.55の条件下で前記PET未延伸糸を延伸してPET延伸糸を製造する段階を含む、PET延伸糸の製造方法を提供する。
本発明は、また、前記PET延伸糸を含むPETタイヤコードを提供する。
また、本発明は、下記の計算式1で定義される収縮挙動指数が0.0565g/dの荷重および180℃の温度下で0.1(g/d)/%以上であるPETタイヤコードを提供する。
[計算式1]
収縮挙動指数=収縮応力(g/d)/収縮率(%)
本発明は、また、180℃で226g/コードの荷重を与えた時の収縮率が、同一温度で20g/コードの荷重を与えた時の収縮率の50%以上であるPETタイヤコードを提供する。
また、本発明は、PETを90モル%以上含む重合体を溶融紡糸して、結晶化度が25%以上であり、非結晶配向指数(AOF)が0.15以下であるPET未延伸糸を製造する段階;延伸比が0.1ないし1.55の条件下で前記PET未延伸糸を延伸してPET延伸糸を製造する段階;および前記PET延伸糸を撚糸して接着剤に浸漬する段階を含むPETタイヤコードの製造方法を提供する
本発明は、また、前述した本発明のPETタイヤコードを含む空気注入式タイヤを提供する。
また、本明細書全体で、特別な言及がない限り、「含む」または「含有する」とは、任意の構成要素(または構成成分)を特別な制限なく含むことを意味し、他の構成要素(または構成成分)の付加を除外すると解釈されない。
ポリエチレンテレフタレート(「PET」)延伸糸は、PETを溶融紡糸して未延伸糸を製造した後、このような未延伸糸を延伸することによって製造されるもので、このようなPET延伸糸を撚糸して接着剤に浸漬してディップコード形態のPETタイヤコードを製造することができる。
したがって、前記PETの溶融紡糸によって製造された未延伸糸およびこれを延伸して製造された延伸糸の特性がタイヤコードの物性に直/間接的に反映される。
発明の一態様によって所定の特性を示すPET延伸糸が提供される。このようなPET延伸糸は、PETを90モル%以上含み、180℃で226g/1000dの荷重を与えた時の収縮率が、同一温度で20g/1000dの荷重を与えた時の収縮率の25%以上である。
この時、前記PET延伸糸の収縮率は、収縮挙動試験器(例えば図2)に前記PET延伸糸を掛けた状態で、180℃の一定の温度下でこのようなPET延伸糸に所定の荷重(例えば、226g/1000dまたは20g/1000dなどの荷重)を掛けて測定することができる。
一方で、前記発明の一態様によるPET延伸糸は、タイヤコードに適した物性を現わすために、90モル%以上のPETを含むが、前記PET延伸糸が90モル%に至らない含有量でPETを含む場合には、前記PET延伸糸およびこれから製造されたタイヤコードが発明が意図する望ましい諸般の物性を現わすのが難しい。したがって、下記でPETという用語は、特別な説明なくPETが90モル%以上である場合を意味する。
また、前記発明の一態様によるPET延伸糸は、180℃で226g/1000dの荷重を与えた時の収縮応力が、同一温度で20g/1000dの荷重を与えた時の収縮応力の60%以上になり、180℃で20g/1000dの荷重を与えた時の収縮応力が4.0N以上、好ましくは4.0ないし6.0Nになり、180℃で226g/1000dの荷重を与えた時の収縮応力が2.5N以上、好ましくは2.5ないし4.0Nになる。
この時、前記PET延伸糸の収縮応力は、収縮挙動試験器(例えば図2)に前記PET延伸糸を掛けた状態で、180℃の一定の温度下でこのようなPET延伸糸に所定の荷重(例えば、226g/1000dまたは20g/1000dなどの荷重)を掛けて測定することができる。
このように、発明の一態様によるPET延伸糸は、形態安定性が優れているだけでなく、ナイロン66延伸糸に比べてもより高い収縮応力を示し、このようなPET延伸糸にいかなる荷重が掛かっても、このような高い収縮応力が維持される。したがって、このようなPET延伸糸を利用して、優れた形態安定性と共に高い収縮応力を示すタイヤコードを提供することができ、このようなタイヤコードは、例えば空気注入式タイヤ内でスチールベルトをしっかり囲んでベルトの動きを効果的に抑制することができるので、キャッププライ用コードなどに望ましく適用される。
特に、前記PETを溶融紡糸する条件を調節して、結晶化度が25%以上であり、非結晶配向指数(AOF)が0.15以下であるPET未延伸糸を得て、これを利用することによって、荷重の変化に応じた収縮率変化率がより小さい発明の一態様によるPET延伸糸が製造されることが明らかになった。
PETは、基本的に、一部が結晶化された構造を有し、結晶領域および非結晶領域から構成される。しかし、調節された溶融紡糸条件下で得られた前記PET未延伸糸は、配向結晶化現象によって従来のPET未延伸糸より結晶化程度が高く、25%以上、好ましくは25ないし40%の高い結晶化度を示す。このような高い結晶化度によって、前記PET未延伸糸から製造されたPET延伸糸およびタイヤコードが高い収縮応力およびモジュラスを示す。
これと同時に、前記PET未延伸糸は、従来のPET未延伸糸に比べて非常に低い0.15以下、好ましくは0.08ないし0.15のAOFを示す。この時、AOFとは、未延伸糸内の非結晶領域に含まれている鎖の配向程度をいい、前記非結晶領域の鎖の縺れが増加するほど値が低くなる。つまり、一般には、前記AOFが低くなると無秩序度が増加して、非結晶領域の鎖が緊張した構造でなく弛緩した構造からなるので、未延伸糸から製造された延伸糸およびタイヤコードが低い収縮率と共に低い収縮応力を示すようになる。しかし、調節された溶融紡糸条件下で得られた前記PET未延伸糸は、これを構成する分子鎖が紡糸工程中に滑ることによって微細ネットワーク構造を形成して、単位体積当りより多くの架橋結合を含む。そのため、前記PET未延伸糸は、AOFが非常に低くなっても、非結晶領域の鎖が緊張した構造になり、これによって発達した結晶構造および優れた配向特性を示す。
したがって、このような高い結晶化度および低いAOFを示すPET未延伸糸を利用して、低い収縮率および高い収縮応力を同時に示すPET延伸糸およびタイヤコードを製造することが可能になり、さらには、発明の一態様による優れた物性を有するPET延伸糸およびタイヤコードを提供することができるようになることが明らかになった。
前記PET延伸糸の製造方法では、まず、PETを溶融紡糸して、前述した高い結晶化度および低いAOFを示すPET未延伸糸を製造する。
この時、このような結晶化度およびAOFを満たすPET未延伸糸を得るために、より高い紡糸張力下で前記溶融紡糸工程を行うことができる。例えば、前記溶融紡糸工程は、0.85g/d以上、好ましくは0.85ないし1.2g/dの紡糸張力下で行うことができる。また、このような高い紡糸張力を得るために、前記PETを溶融紡糸する速度を例えば3800ないし5000m/minに調節することができ、好ましくは4000ないし4500m/minに調節することができる。
実験の結果、このような高い紡糸張力および選択的に高い紡糸速度下でPETの溶融紡糸工程を行うことによって、PETの配向結晶化現象が現れて結晶化度が高くなり、PETを構成する分子鎖が紡糸工程中に滑って微細ネットワーク構造を形成して、前述した結晶化度およびAOFを満たすPET未延伸糸が得られることが明らかになった。しかし、前記紡糸速度を5000m/min以上に調節するのは現実的に実現が容易でなく、過度な紡糸速度によって前記冷却工程を行うのも難しい。
また、このようなPET未延伸糸の製造工程では、固有粘度が0.8ないし1.3で、90モル%以上のPETを含むチップを前記PETに溶融紡糸することができる。
前述のように、前記PET未延伸糸の製造工程では、より高い紡糸速度および紡糸張力の条件を付与することができるが、このような条件下で前記紡糸段階を望ましく行うためには、前記チップの固有粘度が0.8以上であるのが好ましい。しかし、前記チップの溶融温度の上昇に応じた分子鎖の切断および紡糸パックからの吐出量による圧力の増加を防止するためには、固有粘度が1.3以下であるのが好ましい。
そして、前記チップは、モノフィラメントの繊度が2.0ないし4.0デニール、好ましくは2.5ないし3.0デニールになるように設計された口金から紡糸されるのが望ましい。つまり、紡糸中の糸切の発生および冷却時の相互干渉による糸切の発生の可能性を低くするためには、モノフィラメントの繊度が2.0デニール以上になる必要があり、紡糸ドラフトを高くして十分に高い紡糸張力を付与するためには、モノフィラメントの繊度が4.0デニール以下であるのが好ましい。
また、前記PETを溶融紡糸した後には、冷却工程を付加して、前記PET未延伸糸を製造することができる。このような冷却工程は、15ないし60℃の冷却風を加える方法で行うのが望ましく、それぞれの冷却風温度条件において冷却風量を0.4ないし1.5m/sに調節するのが望ましい。これにより、発明の一態様による諸般の物性を現わすPET延伸糸をより容易に製造することができる。
一方、このような紡糸段階によって前述した結晶化度およびAOFを満たすPET未延伸糸を製造した後には、このような未延伸糸を延伸して延伸糸を製造する。この時、前記延伸工程は、1.0〜1.55の延伸比条件下で行うことができる。前記PET未延伸糸は、結晶領域が発達していて、非結晶領域の鎖も配向程度が低くて微細ネットワークを形成している。したがって、1.55を越える高い延伸比条件下で前記延伸工程を行うと、前記延伸糸に切糸または毛羽などが発生し、前記製造方法によって製造されたPET延伸糸も望ましい物性を現わすのが難しい。そして、比較的低い延伸比条件下で延伸工程を行うと、これから製造されたPET延伸糸およびタイヤコードの強度が一部低くなる。ただし、1.0以上の延伸比条件下では、例えばキャッププライ用コードなどに適用されるのに適した6g/d以上の強度を示すPETタイヤコードの製造が可能なので、前記延伸工程は、1.0〜1.55の延伸比条件下で望ましく行うことができる。
前述した製造方法で製造されたPET延伸糸は、発明の一態様による優れた諸般の物性、つまりより低い荷重別収縮率変化率、低い荷重別収縮応力変化率、または高い収縮応力などの優れた物性を現わすことができる。
このようなPETタイヤコードは、下記の計算式1で定義される収縮挙動指数が0.0565g/dの荷重および180℃の温度下で0.1(g/d)/%以上である。
[計算式1]
収縮挙動指数=収縮応力(g/d)/収縮率(%)
このような計算式1で、前記収縮応力は、測定対象タイヤコードを0.0565g/dの初期荷重で固定した後に、図2に示されたような収縮挙動試験器で一定の温度、例えば180℃で2分間測定した値に定められる。また、前記収縮率は、0.0565g/dの一定の荷重下で前記収縮挙動試験器を利用して前記測定対象タイヤコードの収縮率を一定の温度、例えば180℃で2分間測定した値に定められる。
このような収縮挙動指数を示す発明の他の態様によるPETタイヤコードは、収縮率が低くても収縮応力が高くなり、特に収縮率および収縮応力の比率が最適化された0.1(g/d)/%以上の値を有する。それによって、前記PETタイヤコードは、形態安定性が優れているだけでなく、タイヤ内でスチールベルトを囲んでその動きを効果的に抑制することができる。したがって、前記PETタイヤコードは、空気注入式タイヤのキャッププライ用コードなどに望ましく適用される。
前記発明の他の態様によるPETタイヤコードは、前記収縮挙動指数が0.0565g/dの荷重および180℃の温度下で0.1ないし0.3(g/d)/%になるのがより望ましく、前記収縮挙動指数が高速走行時の空気注入式タイヤの温度に相応する0.0565g/dの荷重および80℃の温度下で0.15(g/d)/%以上、より望ましくは0.20ないし0.40(g/d)/%になる。
したがって、車両の高速走行時にもPETタイヤコードの形態安定性に優れ、タイヤ内でスチールベルトの動きをより効果的に抑制して、キャッププライ用コードなどに適用されて、タイヤの高速走行性能や車両の調整性または乗車感をより向上させることができる。
また、前記PETタイヤコードは、タイヤ内でスチールベルトの動きをより効果的に抑制して、キャッププライ用コードとして望ましく適用されるために、収縮応力が0.0565g/dの荷重および180℃の温度下で0.24g/d以上、好ましくは0.24ないし0.60g/dになり、高速走行時にもこのような特性を現わすために、収縮応力が0.0565g/dの荷重および80℃の温度下で0.03g/d以上、好ましくは0.05ないし0.30g/dになる。
一方、発明のまた他の態様により、180℃で226g/コードの荷重を与えた時の収縮率が、同一温度で20g/コードの荷重を与えた時の収縮率の50%以上であるPETタイヤコードが提供される。
この時、前記PETタイヤコードの収縮率は、ASTM D4974の試験方法により、収縮挙動試験器(例えば図2)を利用して、一定の荷重(例えば、226g/コード(2000d)または20g/コード(2000d)などの荷重)で測定対象タイヤコードを固定した後、一定の温度、例えば180℃で2分間測定した値に定められる。
前記発明のまた他の態様によるPETタイヤコードは、それ自体に掛かる荷重が大きく変化しても、収縮率は大きく変化しない。特に、ナイロン66、一般的なPETまたはHMLSなどの繊維からなるタイヤコードに比べて、前記発明のまた他の態様によるPETタイヤコードは、それ自体に掛かる荷重の変化に応じた収縮率変化率が小さいという事実が明らかになった。つまり、このようなPETタイヤコードは、収縮率自体が大きくないだけでなく、荷重の変化に応じた収縮率変化率も小さいので、車両の走行速度が変わって前記タイヤコードに掛かる荷重が変化しても、外形の形態変形が抑制されて(つまり、形態安定性が優れていて)、これを含むタイヤが容易に変形されない。したがって、前記PETタイヤコードは、キャッププライ用コードなどに適用されて、車両の調整性または高速走行性および乗車感を向上させることができる。
また、前記発明のまた他の態様によるタイヤコードは、180℃で226g/コードの荷重を与えた時の収縮応力が、同一温度で20g/コードの荷重を与えた時の収縮応力の60%以上、好ましくは70%以上になり、180℃で20g/コードの荷重を与えた時の収縮応力が0.15g/d以上になり、180℃で226g/コードの荷重を与えた時の収縮応力が0.09g/d以上になる。そして、前記発明のまた他の態様によるタイヤコードは、180℃で226g/コードの荷重を与えた時に、下記の計算式1で定義される収縮挙動指数が0.04(g/d)/%以上になる。
[計算式1]
収縮挙動指数=収縮応力(g/d)/収縮率(%)
この時、前記PETタイヤコードの収縮応力は、ASTM D5591の試験方法により、収縮挙動試験器(例えば図2)を利用して、一定の荷重(例えば、226g/コード(2000d)または20g/コード(2000d)などの荷重)で測定対象タイヤコードを固定した後、一定の温度、例えば180℃で2分間測定した値に定められる。そして、前記収縮挙動指数は、一定の荷重および温度下(例えば、180℃の温度および226g/コードの荷重下)で、前述したASTM D4974の試験方法で測定された収縮率および前記ASTM D5591の試験方法で測定された収縮応力を前記計算式1に代入して求められる。
このように、前記発明のまた他の態様によるPETタイヤコードは、形態安定性が優れているだけでなく、ナイロン66タイヤコードに比べてもより高い収縮応力を示し、前記PETタイヤコードにいかなる荷重が掛かっても、このような高い収縮応力が維持される。また、前記タイヤコードは、高い収縮応力および低い収縮率によって収縮挙動指数が優れている。したがって、前記PETタイヤコードは、形態安定性が優れていて、例えば空気注入式タイヤ内でスチールベルトをしっかり囲んでベルトの動きを効果的に抑制することができるので、キャッププライ用コードに望ましく適用される。
一方、前述のような発明の他の態様または更に他の態様によるPETタイヤコードは、その形態が特に限定されず、通常のキャッププライ用コードと同等な形態からなる。より具体的に、このようなPETタイヤコードは、通常のキャッププライ用コードの形態により、コード当りの総繊度が1000乃至5000デニール(d)であり、プライの数が1ないし3であり、撚り数が200ないし500TPMであるディップコード形態を有することができる。
また、前記PETタイヤコードは、5ないし8g/dの強度、1.5ないし5.0%、好ましくは2.0ないし5.0%の伸率(4.5kg荷重での中間伸率(Intermediate elongation)、10ないし25%の伸張破断率(Elongation at Break)、および0.5ないし5.0%、好ましくは2.0ないし5.0%の収縮率(177℃、30g、2min)を示す。前記タイヤコードがこのような範囲の強度または伸率などの諸般の物性を現わすことによって、キャッププライ用コードとして望ましく適用される。
そして、前述したPETタイヤコードは、空気注入式タイヤのキャッププライ用コードとして適用される。このようなPETタイヤコードが適用されたタイヤは、前記キャッププライ用コードの優れた形態安定性によって外形の形態があまり変形されず、タイヤ自体も容易に変形されない。したがって、前記タイヤは、車両の調整性または乗車感を向上させることができる。また、前記PETタイヤコードは、スチールベルトの動きを効果的に抑制して、キャッププライ用コードとして望ましく使用することができる諸般の物性を有するので、このようなキャッププライ用コードが適用されたタイヤは、安定した高速走行性能を示すことができる。
例えば、より高い紡糸張力および選択的に高い紡糸速度の条件下でPETを溶融紡糸して、25%以上の高い結晶化度および0.15以下の低いAOFを示すPET未延伸糸を製造し、これを利用してPET延伸糸およびタイヤコードを製造することによって、前述した諸般の物性を有する発明の他の態様または更に他の態様のタイヤコードが提供されることが明らかになった。したがって、前記発明の他の態様または更に他の態様のPETタイヤコードは、発明の一態様によるPET延伸糸、例えば高い結晶化度および低いAOFを示すPET未延伸糸から得られた延伸糸を使用して製造される。
つまり、前記PET未延伸糸の高い結晶化度および低いAOFによって、高い収縮応力と共に低い収縮率を示すPET延伸糸の製造が可能になるので、これを利用してより高い収縮挙動指数、より向上した収縮応力、およびより低い荷重別収縮率変化率などの優れた諸般の物性を現わすPETタイヤコードが製造される。
したがって、前記発明の他の態様または更に他の態様のPETタイヤコードは、高い結晶化度および低いAOFを示すPET未延伸糸を製造し、これから発明の一態様によるPET延伸糸を製造した後、このようなPET延伸糸を利用して製造される。
前記PET延伸糸を撚糸した後、接着剤に浸漬してディップコード形態に前記PETタイヤコードを製造するようになり、このような撚糸工程および浸漬工程は通常のPETタイヤコードの製造工程条件および方法による。
このように製造されたPETタイヤコードは、総繊度が1000ないし5000デニールであり、プライの数が1ないし3であり、撚り数が200ないし500TPMの形態からなり、前述のような優れた諸般の物性、例えばより高い収縮挙動指数、より低い荷重別収縮率変化率、高い収縮応力、および高い強度などを示すことができる。
固有粘度が1.05であるPET重合体を利用し、1.15g/dの紡糸張力下で4500m/minの紡糸速度で通常の製造方法によってPET重合体を溶融紡糸して冷却して未延伸糸を製造した。このような未延伸糸を1.24の延伸比に延伸し、熱固定して巻き取って実施例1のPET延伸糸を製造した。
前記のように製造された総繊度1,000デニールのPET延伸糸を430TPMでZ撚されたZ撚糸2束を同一な撚り数のS撚で撚糸して、RFL接着剤溶液に浸漬させて通過させた後、乾燥および熱処理して、実施例1のPETタイヤコードを製造した。
前記RFL接着剤溶液の組成と乾燥および熱処理条件とは、通常のPETコードの処理条件と同一であった。
PET延伸糸の製造工程中に、0.92g/dの紡糸張力下で4000m/minの紡糸速度でPET重合体を溶融紡糸して冷却して未延伸糸を製造し、このような未延伸糸を1.46の延伸比に延伸し、熱固定して巻き取ってPET延伸糸を製造したことを除いては、実施例1と同様な方法で実施例2のPET延伸糸およびPETタイヤコードを製造した。
PET延伸糸の製造工程中に、紡糸速度、紡糸張力、延伸比、または固有粘度条件を下記の表1に示されているように変更したことを除いては、実施例1と同様な方法で実施例3ないし6のPET延伸糸およびPETタイヤコードをそれぞれ製造した。
[表1]
実施例1の延伸糸を利用して、260TPMにZ撚されたZ撚糸2束を同一な撚り数のS撚で撚糸することを除いては、実施例1と同様な方法で実施例7のタイヤコードを製造した。
実施例2の延伸糸を利用して、260TPMにZ撚されたZ撚糸2束を同一な撚り数のS撚で撚糸することを除いては、実施例2と同様な方法で実施例8のタイヤコードを製造した。
実施例1の延伸糸を利用して、360TPMにZ撚されたZ撚糸2束を同一な撚り数のS撚で撚糸することを除いては、実施例2と同様な方法で実施例9のタイヤコードを製造した。
実施例2の延伸糸を利用して、360TPMにZ撚されたZ撚糸2束を同一な撚り数のS撚で撚糸することを除いては、実施例2と同様な方法で実施例10のタイヤコードを製造した。
未延伸糸の製造のために、固有粘度が1.05であるPET重合体を紡糸張力0.06g/d下で紡糸速度800m/minで溶融紡糸し、PET延伸糸の製造のために、未延伸糸を延伸比6.0に延伸したことを除いては、実施例1と同様な方法で比較例1のPET延伸糸およびPETタイヤコードを製造した。
未延伸糸の製造のために、固有粘度が1.05であるPET重合体を紡糸張力0.52g/d下で紡糸速度3000m/minで溶融紡糸し、延伸糸の製造のために、未延伸糸を延伸比1.8に延伸したことを除いては、実施例1と同様な方法で比較例2の延伸糸およびPETタイヤコードを製造した。
通常の製造方法により、相対粘度が3.3であるナイロン66重合体を紡糸速度600m/minで溶融紡糸して冷却して未延伸糸を製造し、このような未延伸糸を延伸比5.5に延伸し、熱固定して巻き取ってナイロン66繊維を利用した比較例3の延伸糸を製造した。
上記のように製造された総繊度840デニールの延伸糸を310TPMにZ撚されたZ撚糸2束を同一な撚り数のS撚で撚糸して、RFL接着剤溶液に浸漬させて通過させた後、乾燥および熱処理して、ナイロン66繊維を利用した比較例3のタイヤコードを製造した。
前記RFL接着剤溶液の組成と乾燥および熱処理条件とは、通常のナイロン66コードの処理条件と同一であった。
−結晶化度:CI4、n−ヘプタンを使用して密度勾配管を製造した後、密度を測定し、下記の計算式で結晶化度を測定した。
(この時、PETの場合にはρa=1.336およびρc=1.457の定数である。)
−AOF:偏光顕微鏡を使用して測定された複屈折率およびXRDで測定された結晶配向指数(COF)を使用して、下記の式でAOFを算出した。
AOF=(複屈折率−結晶化度(%)*0.01*結晶配向指数(COF)*0.275)/((1−結晶化度(%)*0.01)*0.22)
[表2]
−収縮応力(g/d):前記収縮挙動試験器に実施例1ないし6、比較例2および3によって製造された延伸糸をそれぞれ掛けた状態で、このようなそれぞれの延伸糸に掛ける初期荷重を20g/1,000d、60g/1,000d、113g/1,000d、160g/1,000d、および226g/1,000dに変化させて付与した。
前記初期荷重が変化する時ごとに、固定させた状態で、180℃の一定の温度下で収縮応力を測定した。
[表3]
[表4]
−収縮率(%):180℃の一定の温度下で、前記収縮挙動試験器に実施例1ないし6、比較例2および3によって製造された延伸糸をそれぞれ掛けた状態で、このようなそれぞれの延伸糸に掛ける初期荷重を20g/1,000d、60g/1,000d、113g/1,000d、160g/1,000d、および226g/1,000dに変化させて付与した。前記初期荷重が変化する時ごとに、収縮率を測定した。
[表5]
[表6]
前記表3および4を参照すれば、高い結晶化度および低いAOFを示すPET未延伸糸から製造された実施例1ないし6のPET延伸糸は、比較例2のHMLS延伸糸だけでなく比較例3のナイロン66延伸糸に比べて概して高い収縮応力を示すことが分かる。
また、実施例1ないし6のPET延伸糸は、それ自体にいかなる荷重が掛かっても高い収縮応力が維持され、これに比べて比較例2および3の延伸糸は、それ自体に掛かる荷重が変化することによって収縮応力が比較的大幅に低くなることが分かる。
したがって、実施例1ないし6のPET延伸糸で製造されたタイヤコードも、高い収縮応力を示すだけでなく、このような高い収縮応力がいかなる荷重でも維持されるので、例えば空気注入式タイヤ内でスチールベルトをしっかり囲んでベルトの動きを効果的に抑制することができて、キャッププライ用コードに望ましく適用されることが分かる。
また、表5および6を参照すれば、実施例1ないし6のPET延伸糸は、基本的な収縮率が比較例2および3の延伸糸に比べて概して低いだけでなく、それ自体に掛かる荷重が大きく変化しても、収縮率変化率はあまり大きくないことが分かる。
つまり、表3乃至6を考慮すれば、実施例1ないし6のPET延伸糸は、すべての荷重条件において比較例2のHMLS延伸糸および比較例3のナイロン66延伸糸に比べて低い収縮率および高い収縮応力を示すだけでなく、これらの荷重別変化率も大きくないことが分かる。
したがって、実施例1ないし6のPET延伸糸から製造されたタイヤコードは、高い形態安定性および高い収縮応力によってタイヤ内でスチールベルトの動きを効果的に抑制することができて、キャッププライ用コードなどに望ましく適用されるものと考えられる。
−収縮応力(g/d):前記収縮挙動試験器を利用して、0.0565g/dの初期荷重下で各タイヤコードを固定した後、80ないし180℃の特定の温度で応力を測定した。
[表7]
−収縮率(%):前記収縮挙動試験器を利用して、0.0565g/dの一定の荷重下で80ないし180℃の特定の温度で収縮率を測定した。
[表8]
[表9]
前記表7乃至9を参照すれば、比較例1の一般的なPET繊維を使用したタイヤコードおよび比較例3のナイロン66タイヤコードは、収縮応力が比較的高いが、収縮率も高いため、収縮挙動指数が低く、比較例2のHMLS繊維を使用したタイヤコードは、収縮率は低いが、収縮応力も低いため、収縮挙動指数も低いことが分かる。
反面、高い結晶化度および低いAOFを示すPET未延伸糸から製造された実施例1ないし10のPETタイヤコードは、収縮率が低く、収縮応力が高く、これに伴って収縮挙動指数も高いことが分かる。
したがって、実施例1ないし10のPETタイヤコードは、低い収縮率による高い形態安定性を示すと共に高い収縮応力を示して、タイヤ内でスチールベルトの動きを効果的に抑制することができることが分かる。
−収縮応力(g/d):前記収縮挙動試験器を利用して、一定の荷重でコードを固定した後、180℃の一定の温度下で2分間収縮応力を測定する際に、コードに掛かる荷重を20g/コード、60g/コード、113g/コード、160g/コード、および226g/コードにして、それぞれの収縮応力を測定した。
[表10]
−収縮率(%):前記収縮挙動試験器を利用して、180℃の一定の温度下で一定の荷重下で2分間収縮率を測定する際に、コードに掛かる荷重を20g/コード、60g/コード、113g/コード、160g/コード、および226g/コードにして、それぞれの収縮率を測定した。
[表11]
[表12]
前記表10および11を参照すれば、高い結晶化度および低いAOFを示すPET未延伸糸から製造された実施例1ないし10のタイヤコードは、それ自体にいかなる荷重が掛かっても高い収縮応力および低い収縮率が維持されることが分かる。これに比べて、比較例2のタイヤコードは、それ自体に掛かる荷重が変化することによって収縮応力が比較的大幅に低くなることが確認され、比較例3のタイヤコードは、荷重の変化によって収縮率が大きく変化することが分かる。
また、表12を参照すれば、実施例1ないし10は、それ自体にいかなる荷重が掛かっても一定の収縮挙動指数が維持され、これに比べて、比較例2および3のタイヤコードは、それ自体に掛かる荷重が変化することによって収縮応力や収縮挙動指数が大きく変化することが分かる。
したがって、実施例1ないし10のタイヤコードは、高い収縮応力および低い収縮率を示すだけでなく、この収縮応力や収縮率、またはこれから算出される収縮挙動指数がいかなる荷重でも維持されるので、タイヤ内でスチールベルトをしっかり囲んでベルトの動きを効果的に抑制することができて、キャッププライ用コードとして望ましく適用されることが分かる。
さらに、実施例1ないし10のタイヤコードは、形態安定性が高く、車両の走行速度が変わって前記タイヤコードに掛かる荷重が変化しても、外形の形態変形が抑制されて、これを含むタイヤが容易に変形されないことが分かる。したがって、前記実施例1ないし10のタイヤコードは、空気注入式タイヤのキャッププライ用コードなどに適用されて、安定した高速走行を可能にして、車両の調整性または乗車感を向上させることができる。
Claims (29)
- ポリエチレンテレフタレート(PET)を90モル%以上含み、180℃で226g/1000dの荷重を与えた時の収縮率が、同一温度で20g/1000dの荷重を与えた時の収縮率の25%以上である、PET延伸糸。
- 180℃で226g/1000dの荷重を与えた時の収縮応力が、同一温度で20g/1000dの荷重を与えた時の収縮応力の60%以上である、請求項1に記載のPET延伸糸。
- 180℃で20g/1000dの荷重を与えた時の収縮応力が4.0N以上である、請求項2に記載のPET延伸糸。
- 180℃で226g/1000dの荷重を与えた時の収縮応力が2.5N以上である、請求項2に記載のPET延伸糸。
- PETファイバーを90モル%以上含む重合体を溶融紡糸して、結晶化度が25%以上であり、非結晶配向指数(AOF)が0.15以下であるPET未延伸糸を製造する段階;および
延伸比が0.1ないし1.55の条件下で前記PET未延伸糸を延伸してPET延伸糸を製造する段階
を含む、PET延伸糸の製造方法。 - 前記重合体は、固有粘度が0.8ないし1.3である、請求項5に記載のPET延伸糸の製造方法。
- 前記重合体の溶融紡糸は、0.85g/d以上の紡糸張力および3800ないし5000m/minの紡糸速度で行われる、請求項5に記載のPET延伸糸の製造方法。
- 前記重合体は、モノフィラメントの繊度が2.0ないし4.0デニールになるように設計された口金から紡糸される、請求項5に記載のPET延伸糸の製造方法。
- 前記未延伸糸の製造段階では、前記重合体を溶融紡糸した後に、その結果物を15ないし60℃の冷却風で冷却する冷却段階を更に実施する、請求項5に記載のPET延伸糸の製造方法。
- 請求項1ないし4のいずれか一項による延伸糸を含む、PETタイヤコード。
- 下記の計算式1で定義される収縮挙動指数が0.0565g/dの荷重および180℃の温度下で0.1(g/d)/%以上である、PETタイヤコード。
[計算式1]
収縮挙動指数=収縮応力(g/d)/収縮率(%) - 0.0565g/dの荷重および80℃の温度下での前記収縮挙動指数が0.20(g/d)/%以上である、請求項11に記載のPETタイヤコード。
- 0.0565g/dの荷重および180℃の温度下での収縮応力が0.24g/d以上である、請求項11に記載のPETタイヤコード。
- 0.0565g/dの荷重および80℃の温度下での収縮応力が0.03g/d以上である、請求項11に記載のPETタイヤコード。
- 180℃で226g/コードの荷重を与えた時の収縮率が、同一温度で20g/コードの荷重を与えた時の収縮率の50%以上である、PETタイヤコード。
- 180℃で226g/コードの荷重を与えた時の収縮応力が、同一温度で20g/コードの荷重を与えた時の収縮応力の60%以上である、請求項15に記載のPETタイヤコード。
- 180℃で20g/コードの荷重を与えた時の収縮応力が0.15g/d以上である、請求項16に記載のPETタイヤコード。
- 180℃で226g/コードの荷重を与えた時の収縮応力が0.09g/d以上である、請求項16に記載のPETタイヤコード。
- 180℃で226g/コードの荷重を与えた時に、下記の計算式1で定義される収縮挙動指数が0.04(g/d)/%以上である、請求項16に記載のPETタイヤコード。
[計算式1]
収縮挙動指数=収縮応力(g/d)/収縮率(%) - 5ないし8g/dの強度、1.5ないし5.0%の中間伸率(Intermediate elongation)(@4.5kg)、10ないし25%の伸張破断率 (Elongation at Break)、および0.5ないし5.0%の収縮率(177℃、30g、2min)を示す、請求項10、請求項11、または請求項15に記載のPETタイヤコード。
- 総繊度が1000ないし5000デニール、プライの数が1ないし3、および撚り数が200ないし500TPMである、請求項10、請求項11、または請求項15に記載のPETタイヤコード。
- キャッププライ用コードである、請求項10、請求項11、または請求項15に記載のPETタイヤコード。
- PETを90モル%以上含む重合体を溶融紡糸して、結晶化度が25%以上であり、非結晶配向指数(AOF)が0.15以下であるPET未延伸糸を製造する段階;
延伸比が0.1ないし1.55の条件下で前記PET未延伸糸を延伸してPET延伸糸を製造する段階;および
前記PET延伸糸を撚糸して接着剤に浸漬する段階
を含む、PETタイヤコードの製造方法。 - 前記重合体は、固有粘度が0.8ないし1.3である、請求項23に記載のPETタイヤコードの製造方法。
- 前記重合体の溶融紡糸は、0.85g/d以上の紡糸張力および3800ないし5000m/minの紡糸速度で行われる、請求項23に記載のPETタイヤコードの製造方法。
- 前記重合体は、モノフィラメントの繊度が2.0ないし4.0デニールになるように設計された口金から紡糸される、請求項23に記載のPETタイヤコードの製造方法。
- 前記未延伸糸の製造段階では、前記重合体を溶融紡糸した後に、その結果物を15ないし60℃の冷却風で冷却する冷却段階を更に実施する、請求項23に記載のPETタイヤコードの製造方法。
- 請求項10、請求項11、または請求項15に記載のタイヤコードを含む、空気注入式タイヤ。
- 前記コードをキャッププライに適用した、請求項28に記載の空気注入式タイヤ。
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