JP2016079548A - ハイブリッドコード及びその製造方法並びにそれを使用した高性能ラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程性に優れ、品質均斉度が優れ、走行性能のバラツキが減少して走行性能が向上された利点を提供することができるハイブリッドコード及びそれを適用した高性能ラジアルタイヤを提供することにある。
【解決手段】本発明の好ましい実施形態でのハイブリッドコードは、高モジュラスの繊維フライと低モジュラスの繊維フライを含むハイブリッドコード（ｈｙｂｒｉｄ ｃｏｒｄ）であって、応力−ひずみ曲線が初期モジュラス、中間モジュラスと最終モジュラスの3つの区間で構成され、初期モジュラスが中間モジュラスより高く、最終モジュラスは、中間モジュラスより高い応力―ひずみ曲線を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッドコード及びその製造方法並びにそれを使用した高性能ラジアルタイヤに関するものであって、より詳しくは、従来のハイブリッドコードに比べ応力−ひずみ曲線上の物性が異なり、製造工程性に優れ、品質均斉度に優れたハイブリッドコード及びその製造方法並びにそれを使用した高性能ラジアルタイヤに関する。

自動車の性能が向上され、道路状況の改善に伴い走行速度が徐々に増加しており、高速走行時にもタイヤの安定性及び耐久性を保持することができるように、タイヤのゴム補強材として用いられるタイヤコードの研究が活発に進められている。

タイヤコードに用いられる一部の材料は、高強度を有するものの破断伸び率が低いため、高破断伸び率が求められる応用には向かず、これとは逆に一部の材料は、非常に高い破断伸び率を有するものの、十分な強度を有しないため、高い破裂圧力または高荷重の耐性が求められる一部の応用では使用が難しいという限界がある。

このような限界を克服するために高耐疲労性及び高破断伸び率を有する繊維と高靭性を有する繊維を合撚したハイブリッドコードが開発された。合撚糸（cabled yarn）状のハイブリッドコードは、小さな変形時には減少され、その一方、大きな変形時には大きくなる引張係数を与えるため、小さい初期引張係数を有する材料（例えば、ポリアミド６６）及び大きい初期引張係数を有する材料（例えば、アラミド）に基づいた２本のスレッド（ｔｈｒｅａｄ）を撚り合わせて作られる。

合撚糸構造を有する前記のハイブリッドコードの一つの主な短所は、比較的小さな変形で速度が減少され、早めの「剛性化（ｓｔｉｆｆｅｎｉｎｇ）」により走行騒音を引き起こし、これがタイヤの乗り心地を低下させるということである。

これらの問題を克服するため、韓国特許公開第２００４−００７７８７５号において、ハイブリッドコードの最終接線係数と初期接線係数との比を１０以上とし、走行騒音を低減させる技術が開示されている。前記技術においては、ポリアミド６６糸がコア糸で、アラミド糸がカバーリング糸で構成されている。この時、ポリアミドをコアで、アラミドをカバーリングで製造するためには、ポリアミドに比べアラミドの下撚りの撚りをより多く与えたり、さらにはポリアミドの撚りをアラミドと反対方向にして作らなければならない。これらの方法は、最新の撚糸機（ｄｉｒｅｃｔ ｃａｂｌｅｒ）方式では、製造が難しいという短所があり、旧型のリングツイスターを利用する必要があったため、製造時間の延長などによる工程の損失が大きい。その後、ディッピング（ｄｉｐｐｉｎｇ）と熱処理時の張力を非常に大きく下げて進めると、前記合撚糸の過程で構成されたコア−カバーリング構造を保持することができ、このように得られたアラミド−ポリアミド６６ハイブリッドコードは、初期モジュラスと切断時のモジュラスとの比を１０以上にすることができる。このようにモジュラスの比を大きくする理由は、応力−ひずみ曲線の前半部は、製造の容易さのためにモジュラスが低く、後半部は製造されたタイヤにおいて引張方向の変形に対して抵抗力を向上させるためである。

図１は、従来の方法で製造されたアラミド−ポリアミド６６ハイブリッドコードの応力−ひずみ曲線であり、前記図１において初期モジュラス（Ｅ_{ｉｎｉｔｉａｌ}）は、１４ｇｆ／ｄであり、最終モジュラス（Ｅ_{ｔｅｒｍｉｎａｌ}）は、２５７ｇｆ／ｄで初期モジュラスと最終モジュラスとの比が１８．３であり、前述したように、初期モジュラスと最終モジュラスとの比が１０以上を有する。しかし、テキスタイルコードのような繊維類の材料は、中身の詰まったソリッド（ｓｏｌｉｄ）状態でない、細い繊維の集合体であるため、測定時の誤差が非常に大きく発生し得るので、単純に初期モジュラスと最終モジュラスとの比で物性を限定するには不足する。

また、アラミド−ポリアミド６６ハイブリッドコードにて、過度に低い初期モジュラスは圧延工程を含んだ後の工程において製品間のバラツキを引き起こすおそれがあるという短所があり、低い初期モジュラスを有するために、コードの熱処理工程中、張力を人為的に下げるとそれぞれのコードの物性のバラツキが大きくなる問題もある。製造の容易さのために応力−ひずみ曲線の前半部の初期モジュラスを非常に低くすると、工程条件に比べ相対的に低くなりすぎ、工程中のコード軸方向の引張力を受けた時、容易に変形され、製造工程中の寸法の安定性に不利な短所があり得、コードの製造工程中で発生したコード間の物性の差も完成タイヤのユニフォーマティ（ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）及び寸法に影響を与えるという短所がある。

従来のアラミド−ポリアミド６６ハイブリッドコードは、初期モジュラスと最終モジュラスとの比を大きくするため、初期モジュラスを非常に低く保持する。これにより、いろんなコードの製造における問題が発生し、製造コストが上昇するという問題がある。例えば、コアにポリアミド６６糸が位置され、アラミド糸がカバーリングする構造を構成する場合、一般に撚糸機にて、各フライの撚り数（下撚り（ｐｌｙ ｔｗｉｓｔ））を異にして投入する方法、及びディッピング後、熱処理工程中、テンションをほとんどなくし、ポリアミド６６の自己収縮を誘導し、コア−カバーリング構造のアラミド−ポリアミド６６コードを製造する。しかし、全般的な工程においてテンションなしに進める必要があるため、非常に遅い工程速度を保持する必要があるという短所があり、各コードの本数別に中間ひずみなどの物性のバラツキが大きくなる。また、非常に低い初期モジュラスはタイヤの製造工程中、引張力が付与される圧延工程と裁断／成形工程で均一な物性を保持するのが難しくなり、最終的にタイヤの物性の均斉度に悪影響を与えられ得る。

韓国特許公開第２００４−００７７８７５号公報

本発明は、上述した従来技術の問題点を克服するためのものであって、本発明の目的の 一つは、タイヤの補強材として用いる場合、コードの物性のバラツキと走行性能低下などの問題を克服し、タイヤのユニフォーマティ（ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）が良好で走行性能に優れたタイヤを提供することができるハイブリッドコードを提供するものである。

本発明の他の目的は、ハイブリッドコードの応力−ひずみ曲線の遷移点が有する特徴の変化、各区間別モジュラスの比を変更し、低い初期モジュラスによるハイブリッドコードの製造時に発生する工程の困難を克服し、物性が均一なハイブリッドコードを製造することができるハイブリッドコードの製造方法を提供するものである。

本発明のもう一つの目的は、本発明のハイブリッドコードを適用したタイヤのユニフォーマティ及び走行性能のバラツキが減少された高性能でエコロジー的に有益なラジアルタイヤを提供するものである。

本発明の一実施形態では、高モジュラスの繊維フライと低モジュラスの繊維フライを含むハイブリッドコードであって、応力−ひずみ曲線が初期モジュラス、中間モジュラス及び最終モジュラスの3つの区間で構成され、初期モジュラスが中間モジュラスより高く、最終モジュラスは、中間モジュラスより高い応力―ひずみ曲線を有するハイブリッドコードである。

本発明の他の実施形態は、それぞれ低モジュラスコア糸と高モジュラスカバーリング糸となる２種類の下撚糸を上撚りすることによって合撚糸を製造する段階を経てハイブリッドコードを製造する方法において、コア糸に比べカバーリング糸の投入量を１：１．０５乃至１：１．２にして投入量を異なるようにして合撚糸した後、熱処理時０．９〜１．２レベルのストレッチ(延伸率)を付与したことを特徴とするハイブリッドコード糸の製造方法に関するものである。

本発明のもう一つの実施形態は、本発明のハイブリッドコードを使用したことを特徴とする高性能ラジアルタイヤに関するものである。

本発明の一実施例のハイブリッドコードによると、製造工程性に優れ、かつタイヤに適用時、タイヤの走行性と乗り心地を同時に向上させることができるハイブリッドコードを提供することができる。

また、本発明によれば、ハイブリッドコード及びタイヤ製造時の工程上のテンション条件設定の難しさを減少させ、ハイブリッドコード及びタイヤ製造時の製造工程性を向上させることができる。

本発明のハイブリッドコードを適用したタイヤは、タイヤ性能のユニフォーマティが優れ、製造バラツキが減少し、タイヤの性能を予測するに容易である。また、本発明によれば、定量繊度を下げた繊維コードを適用し、タイヤの重量を減少させ、さらに燃費性能を向上させ、エコロジー的に有益な高性能ラジアルタイヤを提供することができる。

従来のアラミドハイブリッドコードの応力−ひずみ特性を示すグラフである。 本発明の一実施例によるハイブリッドコードの応力−ひずみ特性を示すグラフである。 本発明のハイブリッドコードを適用することができる一実施形態のラジアルタイヤの概略断面図である。

以下に、本発明について、必要に応じて図面を参照しながら具体的に説明する。特に定義されていない場合は、本明細書で使用されるすべての技術的及び科学的用語は、本発明が属する技術分野の通常の技術者により通常に理解されるところと同じ意味を有する。

本願における用語「ハイブリッドコード」とは、特性が異なる２種以上の材料で構成された複合コードを意味する。本願における用語「コア糸」とは、ハイブリッドコードのコアに配置された一つの糸をいう。本願における用語「カバーリング糸」とは、コア糸の周りに巻回された１本または複数本の糸を意味する。

本発明における「高モジュラス繊維」という用語は、引張モジュラスが２００グラム／デニール（１８０ｇ／ｄｔｅｘ）乃至６００グラム／デニールである繊維を意味し、「低モジュラス繊維」という用語は、比較的低いモジュラスを有する繊維であって、引張モジュラスが２０乃至１５０グラム／デニールである繊維を意味する。

本明細書において反時計回りに糸（ｙａｒｎ）またはフィラメントを撚ることを下撚り（Ｚ−ｔｗｉｓｔ）とし、時計回りに糸またはフィラメントを撚ることを上撚り（Ｓ−ｔｗｉｓｔ）とする。本明細書においてフィラメントが下撚りによって製造される単糸を「下撚糸」とし、「合撚糸（cabled yarn）」は、２本以上の単糸をいずれかの一方の方向に一緒に撚って作った糸を意味する。

本願においてハイブリッドコードの「初期モジュラス（ｉｎｉｔｉａｌ ｍｏｄｕｌｕｓ）」という用語は、超荷重付与後、原点での接線の傾斜を意味する。本願においてハイブリッドコードの「中間モジュラス（ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｍｏｄｕｌｕｓ）」は、ハイブリッドコードの応力−ひずみ曲線において、接線傾斜が初期モジュラス区間よりも減少している途中に増加し始めている点におけるモジュラスを意味する。本願においてハイブリッドコードの「最終モジュラス（ｆｉｎａｌ ｍｏｄｕｌｕｓ）」は、ハイブリッドコードの応力−ひずみ曲線において接線傾斜がコードの破壊に相当するひずみと一致することを意味するものとする。

本願において「遷移点」とは、応力−ひずみ曲線における傾斜の変更支点を意味する。

本発明は、従来の高性能ラジアルタイヤの補強用コードであるアラミド−ポリアミド６６、全芳香族ポリエステル−ポリアミド６６などの高モジュラス−低モジュラス繊維のハイブリッドコードの区間別のモジュラスの比を異ならして適用し、コードの製造性及びタイヤの製造工程性を向上させ、従来の特徴を有するアラミド−ポリアミド６６ハイブリッドコードを適用したタイヤに比べ均斉度及び走行性能のバラツキの減少を得ることができる。

本発明による前記好ましいモードの実施形態の一例によれば、ハイブリッドコードは、高モジュラスの繊維フライと低モジュラスの繊維フライを含むハイブリッドコード（ｈｙｂｒｉｄ ｃｏｒｄ）であって、応力−ひずみ曲線が初期モジュラス、中間モジュラス及び最終モジュラスの3つの区間で構成され、初期モジュラスが中間モジュラスより高く、最終モジュラスは、中間モジュラスより高い応力−ひずみ曲線を有する。

図２は、本発明によるハイブリッドコードについて得られた応力−ひずみ曲線である。本発明のハイブリッドコードは、図２に示すように、初期モジュラス（I）、中間モジュラス（II）、及び最終モジュラス（III）の物性区間が三つに区分される。本発明のハイブリッドコードにおいて初期モジュラス（Ｅ_{ｉｎｉｔｉａｌ}）は、中間モジュラス（Ｅ_{ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ}）より大きく、最終モジュラス（Ｅ_{ｔｅｒｍｉｎａｌ}）は、中間モジュラスよりも大きい値を有するようになる。すなわち、従来のアラミドハイブリッドコードは、１箇所の遷移点を有する２箇所のモジュラス区間が存在するが、本発明のハイブリッドコードは、２箇所のモジュラス遷移点と３箇所のモジュラス区間を有する。 前記ハイブリッドコードの応力−ひずみ曲線は、２箇所のモジュラス遷移点を有し、最初の遷移点は、０．００３〜０．０２５のひずみ範囲内に存在し、第二の遷移点は、０．０３〜０．０６５のひずみ範囲内に存在する。

本発明におけるハイブリッドコードの初期モジュラス区間は、比較的高いモジュラス区間において圧延及び裁断／成形工程における変形区間となる。該工程において、従来よりも良好な均斉度と高いモジュラスを示すことによって半製品の物性のバラツキを減らすことができる。第２に、比較的低い中間モジュラス区間は、加硫工程時にベルトリフトに伴う変形を受ける区間となる。この区間がないハイブリッドコードは、加硫中にタイヤのインフレーションを防いで不良を作るため、非常に重要な部分である。応力−ひずみ曲線の３つ目の区間は、最終モジュラスを含む区間であって、モジュラスが最も高く、アラミドの特性が発現される区間であるため、走行中のタイヤの直径が増加されるのを防ぎ、高速走行安定性など、実際のタイヤの性能が表される部分がこの区間である。

本発明のハイブリッドコードにおいて前記初期モジュラスと前記中間モジュラスとの比は１：０．４〜１：０．８５であり、前記初期モジュラスと前記最終モジュラスとの比は１：４〜１：９の比を有することができる。

図２のアラミド−ポリアミド６６ハイブリッドコードの応力−ひずみ曲線の初期モジュラス区間は５０ｇ／ｄ、中間モジュラス区間は３０ｇ／ｄ、最終モジュラス区間は２４０ｇ／ｄであって、前記のように、初期モジュラスが中間モジュラスより高く、最終モジュラスは、この二つよりも高い特性を有する。この場合、初期モジュールと中間モジュラスとの割合は、１：０．６であり、初期モジュラスと最終モジュラスとの比は１：４．８である。ここで引張試験時の条件は、超荷重０．１ｇ／ｄ、引張速度３００ｍｍ／ｍｉｎで進められ、グリップはＳクランプを用いて進められる。

初期モジュラスを求める上で、合撚糸工程において不均一により差が生じ得る集束力による初めの微小変形において合撚糸構造及び繊維集合体の構造的変形による影響を排除するため、超荷重の条件での初期モジュラスを従来のハイブリッドコードと異に設計する。従来の繊維コードでは、超荷重の０．０５ｇ／ｄを付与するが、応力−ひずみ曲線においてひずみ０の区間で微分を通した初期モジュラスを求めるには不正確であるため、超荷重の値を小幅に高める方法を選択する。これは、合撚糸工程のコンセプトや所望する撚りを与える方法とは別に、同一工程において発生するバラツキでも初期モジュラス値の差が大きくなることを防ぐための方法であって、試験片の数が増えても一貫性のある初期モジュラス値を求めることができるという利点を有することができる。

一つの実施例において、前記のハイブリッドコードは、合撚糸工程にてポリアミド６６繊維からなるコア糸と、前記コア糸の周囲を螺旋状に巻回する１以上の芳香族ポリアミドカバーリング糸を含むことができ、熱処理工程を通してコア−カバーリング構造を相殺させると、固有の物性を発現することができるようになる。これらのハイブリッドコードは、接着力及び耐熱疲労特性に優れた脂肪族ポリアミド繊維で構成されたフライとアラミド繊維で構成されたフライが合撚糸からなるハイブリッドタイプである。これらのハイブリッドコードは、脂肪族ポリアミド繊維の低モジュラスをアラミド繊維が補完し、アラミド繊維の低ひずみによる不利な加工性を脂肪族ポリアミド繊維が補完し、タイヤなどの製品に応用したとき、価格を下げ、製品の競争力を高めることができる。

本発明においてコア糸として使用可能なポリアミド糸は通常のポリアミド６、ポリアミド６６及びポリアミド６．１０からなるグループの中から選ばれた１種が可能であり、好ましくはポリアミド６６を用いる。本発明においてカバーリング糸としてはアラミド糸、ポリケトン、全芳香族ポリエステル糸などを用いることができる。

アラミドは芳香族ポリアミド系高分子のうちの一つであって、アミド基を除くすべての主鎖にフェニル環が連結されており、ポリアミドに比べ１０倍以上のモジュラスを表す。アラミドは、フェニル環の連結状態に応じて、パラ型（ｐ−）とメタ型（ｍ−）があり、好ましくはパラ型で結合されたポリｐ−フェニレンテレフタルアミド（ｐｏｌｙ ｐ− ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｍｉｄｅ）を用いた。これらのポリパラフェニレンテレフタルアミド（ｐｏｌｙ ｐ−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｍｉｄｅ (ＰＰＴＡ)）は濃硫酸に溶解された溶液の特定の濃度で液晶を表す特性を有しており、乾燥ジェット湿式紡糸（ｄｒｙ−ｊｅｔ ｗｅｔ ｓｐｉｎｎｉｎｇ）を通して得られる。

前記パラ型アラミド（ＰＰＴＡ）の代わりに、高モジュラス糸でさまざまな高強度繊維を用いることができる。まず、芳香族ポリアミドの一つであるＤＰＥ／ＰＰＴＡ（ｃｏ−ｐｏｌｙ ３，４−ｄｉｐｈｅｎｙｌｅｔｈｅｒ／ｐａｒａ− ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｍｉｄｅ）を用いることができ、これは溶媒溶解液晶でない等方性を有するようになり、 乾燥ジェット湿式紡糸後、熱処理工程中、１０倍以上延伸し、微細構造が発達するという特性を有する。別の高強度繊維として全芳香族ポリエステルの種類も含まれる。これらに先立ち、アラミドとは異なり、サーモトロピック（ｔｈｅｒｍｏｔｒｏｐｉｃ）液晶の特性を有しており、溶融紡糸を通して収得される高強度繊維である。

前記ハイブリッドコードは、５００〜１６００デニールのアラミド糸が２０〜８０％含まれており、４００〜１３００デニールのポリアミド６６糸を８０〜２０％含むことができる。本発明のハイブリッドコードにおいてアラミド糸の分率が２０％未満である場合、高荷重におけるモジュラス上昇の効果が僅かで、タイヤに適用した時、本来の目的である走行性の向上を期待することができず、アラミド糸の割合が８０％を超過した場合、初期モジュラスが非常に高くなり、騒音及び乗り心地の低下を伴って、高級なタイヤに適用することが困難である。

前記アラミド糸は引張強度が１６ｇ／Ｄ以上であり、ヤングスモジュラス（Ｙｏｕｎｇ‘ｓ ｍｏｄｕｌｕｓ）が２００ｇ／ｄ〜６００ｇ／ｄである高強度アラミド糸であることが好ましい。

本発明の他の実施形態は、ハイブリッドコード糸の製造方法に関するものである。本発明は、それぞれ低モジュラスコア糸と高モジュラスカバーリング糸となる２種類の下撚糸を上撚りすることによって合撚糸を製造する段階を経てハイブリッドコードを製造する方法において、コア糸に比べカバーリング糸の投入量を１：１．０５〜１：１．２にして投入量を異なるようにし、合撚糸した後、熱処理時０．９〜１．２レベルのストレッチ(延伸率)を付与する。
前記低モジュラスコア糸としては、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド６、１０のような脂肪族ポリアミド糸を用い、高モジュラスカバーリング糸としては、アラミド糸、ポリケトン、及び全芳香族ポリエステルから構成される群から選択される糸を用いることができる。

前記合撚時、上撚りの撚り数（ｃａｂｌｅ ｔｗｉｓｔ）を２００〜５００ＴＰＭになるように上撚りすることが好ましく、前記二種類の下撚糸は同一の撚り数を有するようにすることが好ましい。

従来のアラミドハイブリッドコードの製造時には、撚糸工程時、ツーフォーワンツイスターなどを利用し、アラミド糸とポリアミド６６糸の撚り数を異にし、ポリアミド６６をコア側に近づけ、アラミドコードはカバーリングに近くし、合撚糸し、熱処理工程中、テンションを大きく与えない。しかし、このような形態のアラミドハイブリッドコードの場合、非常に低い初期モジュラスが表れる。
本発明では、応力−ひずみ曲線の初期−中間モジュラスの変化を達成するため、以下のような方法を用いる。まず、合撚糸工程においてポリアミド６６糸をコアに、アラミド糸をカバーリングとする仕組みを作るためにポリアミド６６糸とアラミド糸の下撚の撚り数を異ならして製造する代わりに、撚糸工程中、投入量を異にし、コア−カバーリング構造を形成する。本発明における合撚糸工程中のコア糸に比べカバーリング糸の投入（巻出）量の比を１：１．０５〜１：１．２に構成するようにする。このように得られたコア糸−カバーリング糸の合撚糸コードを利用して製織をした後、熱処理時０．９〜１．２レベルのストレッチ（ｓｔｒｅｔｃｈ）を付与して熱処理を施すと、コア−カバーリング構造は消える。

製造工程のコア−カバーリング構造からなるアラミド−ポリアミドハイブリッドコードの生地（ｇｒｅｉｇｅ ｆａｂｒｉｃ）に対し、ディッピング（ｄｉｐｐｉｎｇ）及び熱処理工程進行時の温度、時間、テンション（ｔｅｎｓｉｏｎ）の中、テンションレベルの変化を与える。従来のアラミド−ポリアミド６６ハイブリッドコードの場合、工程が行われるレベルのテンションでのみ付与し、コア−カバーリング構造を保持し、完成されたハイブリッドコードの初期モジュラスと最終モジュラスとの差を大きくする方法を用いた。しかしながら、本発明においては、前記のコア−カバーリング構造で構成されたアラミド−ポリアミド６６コードの熱処理進行時、テンションを十分に付与し、コア−カバーリング構造が消えるように熱処理を施す。
このように熱処理を施す理由は、ポリアミド６６糸の熱処理中、熱延伸を付与することによりモジュラスを高めるためであり、完成されたアラミド−ポリアミド６６ハイブリッドコードの初期モジュラスの上昇をもたらすようになる。このように製造されたアラミド−ポリアミド６６ハイブリッドコードは、初期モジュラスが従来のコア−カバーリング状のアラミドハイブリッドコードに比べ上昇するようになるが、それ以降の外力による変形時にも応力−ひずみ曲線のうち、中間モジュラス区間が存在するようになる。初期モジュラスより低い傾斜の中間モジュラスが存在することができる理由は、初期引張時、すでに熱処理で十分なテンションを受けたポリアミド６６糸によって初期モジュラスが上昇するようになり、以後、ポリアミド６６糸の分子鎖が解かされる区間でもアラミド糸のみ荷重に付与されるものでないポリアミド６６糸に十分荷重が付与されるからである。以降の引張変形区間においては、アラミド糸が力を受けるようになり、高い最終モジュラスを表すようになる。

以下でポリアミドコア糸とアラミドカバーリング糸で構成されるハイブリッドコードを例に挙げて製造方法について、より詳細に説明する。

本発明の方法によって、ハイブリッドコードを製造する場合には、ポリアミドフィラメントとアラミドフィラメントのそれぞれに対する下撚工程及び前記下撚工程により製造されるポリアミド下撚糸及びアラミド下撚糸を一緒に撚る上撚り工程を同時に実行し、前記下撚り及び上撚り工程により製造された合撚糸を接着剤溶液に浸漬させた後、乾燥及び熱処理して製造することができる。

引張特性が直線に近く、初期モジュラスが非常に高いアラミド繊維束に適度なＺ方向の撚りを与え、初期モジュラスが低いポリアミド６６に同じ撚りを付与するが、投入量をアラミド糸をより多くし、ポリアミド６６がコア糸から、アラミド糸がカバーリング糸からなる構造のグレイズコード（ｇｒｅｉｇｅ ｃｏｒｄ）を製造する。このように製造されたグレイズコードは、適切なＥＰＩ（ｅｎｄ ｐｅｒ ｉｎｃｈ、製織密度）に合わせて製織する。この時、用いられる緯糸は後に裁断に有利になるよう、綿あるいはレーヨンからなる紡績糸を使用する。このように製造された生地（ｇｒｅｉｇｅ ｆａｂｒｉｃ）は、よくレゾシノール・ホルムアルデヒド・ラテックスと呼ばれる混合溶液をはじめとする接着浸漬液を通過して熱処理を施すが、ここで生地を製造しない場合は、製織工程を経ずにＳＥＣ（ｓｉｎｇｌｅ ｅｎｄ ｃｏｒｄ）熱処理設備で熱処理を行い、ディップド（ｄｉｐｐｅｄ）ＳＥＣを製造する。生地及びＳＥＣ熱処理時０．９〜１．２レベルの適正サイズのストレッチ(延伸率)を付与すれば、初期モジュラス−中間モジュラス−最終モジュラスが異なる、Ｓ方向の撚りを有するアラミドハイブリッドコードが製造され、これを利用してタイヤを製造する。

さらに詳細に説明すると、本発明におけるコードは、５００〜１６００デニール単位のフライアラミドコードを２０〜８０％、４００〜１３００デニールのポリアミド６６のコードを８０〜２０％を使用してフライ及びコードの撚り数が約２００〜５００ＴＰＭ（ｔｗｉｓｔｓ ｐｅｒ ｍｅｔｅｒ）で構成することができる。これは、ハイブリッドコードの定量繊度による撚り係数に基づいて変化する。これにより、ハイブリッドコードの定量繊度対比強度１１ｇ／Ｄ以上、初期モジュラスが２０_〜５０ｇ／ｄ、高荷重モジュラスが３０_〜３００ｇ／ｄのコードを製造することができる。

本発明のハイブリッドコードの下記数式の撚り係数（
）は、１００〜２５０の範囲内である。下記式１の撚り係数基準で、撚り係数が１００未満であれば、コードの集束力の不足により強度及び加工性の低下が伴われ得、撚り係数が２５０を超えた場合、コードの強度及びモジュラスが低下して、所望する性能のタイヤに適用することができなくなる。

ここで、
はデニールあたりの撚り係数であり、
は撚り数（ＴＰＭ (ｔｗｉｓｔｓ ｐｅｒ ｍｅｔｅｒ)）、
はハイブリッドコードのデニール単位の定量繊度である。

また、さらにアラミドハイブリッドコードの定量繊度を下げたときに、不足する強さに対する懸念は、アラミドハイブリッドコードファブリックの傾斜密度（ＥＰＩ）を高めることで補完が可能である。例えば、従来のアラミド１５００／２＋ポリアミド６６ １２６０Ｄ／１ハイブリッドコードの場合、理論上２４ ＥＰＩは不可能であるが、アラミド６００Ｄ／１＋ポリアミド６６ ４００ Ｄ／１の場合、４０ ＥＰＩ以上の適用が可能である。

タイヤとの接着性を向上させるために、前記で得られた合撚糸を接着剤溶液に浸漬、通過させるステップを経た後、約１００〜１７０℃で乾燥した後、摂氏２００〜２６０℃で熱処理及び熱固定をし、本発明のハイブリッドコードを完成する。この時、乾燥及び熱処理工程中、前述した０．９〜１．２の適切なレベルのストレッチを付与するようになる。これらの浸漬、乾燥及び熱処理工程を通して前のステップで合撚糸に含浸された接着剤溶液の接着剤成分が合撚糸表面にコーティングされることにより、後工程でタイヤの製造時に使用されるゴム組成物との接着性が増加される。

本発明のハイブリッドコードは、ゴム及び他の弾性製品の強化に理想的に適用することができる。本発明のハイブリッドコードを含む用品に対する具体的な制限はないが、一例として、空気タイヤ、ホース、ベルト、ベローズなどのようなゴム製品または他の弾性マトリックス製品に用いることができる。

本発明のもう一つの実施形態は、本発明のハイブリッドコードを含む高性能ラジアルタイヤに関するものである。特に、本発明のハイブリッドコードは、高速走行に伴う荷重支持と変形を防止するトレッド及びベルト部分の変形を防止するキャッププライに有利に適用することができる。

図３は、本発明に係るハイブリッドコードをキャッププライに使用して製造されたタイヤの構造を概略的に示したものである。図３に示すように、本発明の一実施例のタイヤは、タイヤの内周を構成するインナーライナー１と、前記インナーライナー１の外周面に積層されるカーカス２と、前記カーカス２の外周面に少なくとも１層以上積層されるベルト３と、前記ベルト３の外周面に積層され、前記ベルト３を固定するキャッププライ４と、前記キャッププライ４の外周面に積層され、実質的に地面に接触するトレッド層５と、タイヤの両側を構成する両方のサイドウォール６と、ホイールに結合され、タイヤ内部の空気圧を保持する両方のビード７を備えている。トレッド層５は、トレッドブロック５１と、縦溝５２とを有する。また、前記キャップフライ４は、前記ベルト３の外周全体に渡って設置されたり、図３に示すように、前記ベルト３の両端部外周にそれぞれ積層され、車両走行時の円周方向への変形と回復の繰り返しによりベルト３で発生する劣化現象でベルト３が分離されたり、トレッドブロック５１がばらけるセパレーション現象を防止する機能をする。また、高速走行による遠心力でタイヤの直径が増加する変形が発生したときに、接地面の変化により発生する高速ハンドリングの変化を抑制し、これは高速走行で走行安定性を向上させることになる。

このように、２種類のコードを合糸したハイブリッドコードを補強フライとして採用し、キャッププライとトレッドの間に積層すると、ポリアミドコードの優れた収縮力を利用して、ベルトのコード離脱及び変形による発熱現象を防止し、アラミドコードの高温での物性低下が少なく、高いモジュラスによるせん断応力による変形が少ない特性によって発熱現象を防止することができる。また、ポリアミドコードの高い接着性能はアラミドコードの比較的低い接着性能の短所の問題を補完してくれることができる。特に、本発明のハイブリッドコードをキャッププライに適用したタイヤは、製造性及び完成タイヤのユニフォーマティが改善され、走行性能のバラツキが減少するようになる。

以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明すると、次の通りであり、本発明は、実施例により限定されるものではない。

実施例１〜２及び比較例１〜３

比較例１にて補強ベルトとしてポリアミド６６を、比較例２にてアラミドを使用し、比較例３にて、従来の方法で製造された初期モジュラスと最終モジュラスとの比が１０以上であるアラミド−ポリアミド６６ハイブリッドコードを使用した。実施例１と２では、前述した方法で製造し、新たな物理的特性を有し、定量繊度を下げたアラミド−ポリアミド６６ハイブリッドコードを使用し、実施例１は、定量繊度を下げて軽量化を図り、実施例２は、比較例３と同じ糸を使用し、実施例１と２いずれとも、前記本発明で説明した合撚糸、熱処理過程を経てモジュラス遷移点が二箇所のアラミドハイブリッドコードである。

前記の実施例及び比較例により得られたハイブリッドコードで製造されたタイヤ（２２５／４５Ｒ１７）を利用して、室内走行試験と実車性能試験を実施し、ユニフォーマティ、ダイナミックプロファイル、回転抵抗、高速走行耐久性、操縦安定性、乗り心地及び騒音特性を次のような方法でそれぞれ測定し、その結果を下記表１に示した。

性能評価方法

*ユニフォーマティ（ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）は、ユニフォーマティメーターを通して測定されたＲ１Ｈ、コニーシティなどの値を総合したインデックスの数値であって、比較例１を基準に高いほど有利である。

*回転抵抗はＳＡＥ Ｊ１２６９方法を利用して評価しており、比較例１のＲＲｃ値の１００を基準とし、インデックスとして表示し、インデックス値は高ければ高いほど、回転抵抗に有利であることを示す。

*高速走行耐久性は、ドラム型の走行耐久試験機にタイヤを装着してドラムを回転させることにより、タイヤとドラムが噛み合って回転され、タイヤの走行条件を模写して速度は段階的に上げながら評価するが、走行開始後１０分単位で速度を２０ｋｍ／ｈ〜３０ｋｍ／ｈ増加させて行った。

*ダイナミックプロファイルは、専用の試験設備を利用して、走行速度に応じて遠心力による円周の成長を測定してショルダーでドレッド部の位置別のプロファイルの変化を測定し、記録し、プロファイルの変化が少ないほど、性能が優れていると判断する。表１は、比較例１をインデックス１００と表現し、１００より高いほど、比較例１よりも優れることを示す。

*操縦安定性、乗り心地、騒音性能は、テストドライバーが試験用タイヤを装着した車両を実車走行して感じられる値をインデックスとして評価した指数であり、比較例１をインデックス１００として、これより高いほど優秀であることを示す。インデックス基準１００以上の場合、比較例１よりも優れていることを示し、１００以下であれば、比較例１よりも劣ることを意味する。

前記表１の結果を通して確認されるように、ポリアミド６６のコードを利用した比較例１の場合、騒音や乗り心地は優れているが、高速走行耐久性と操縦安定性が劣ることが確認され、アラミドコードを利用した比較例２の場合、高速走行耐久性と操縦安定性は良好であるが、騒音と乗り心地が不利であることを知ることができる。これに対し、汎用繊度のアラミド−ポリアミド６６ハイブリッドコードを使用した比較例３の場合、騒音や乗り心地及び高速走行耐久性、操縦安定において全体的に良好な結果が表れた。しかし、タイヤ重量の増加により回転抵抗が不利な値を示しており、ハイブリッドコードの物性の不規則によりユニフォーマティも不利な値が表された。

これに対し、本発明のアラミド−ポリアミド６６ハイブリッドコードを用いた実施例１と２の場合には、高速走行耐久性、操縦安定性、ダイナミックプロファイル、乗り心地において、比較例３と類似または優れた値を表しており、特に実施例１は、最も優れた回転抵抗特性を示し、ユニフォーマティは比較例１、２、及び３より優れた値を表している。本発明のハイブリッドコードの場合、全体として物性のバラツキが少なくなるにつれてタイヤ上にもタイヤ特性のバラツキが減少することを確認することができる。

以上、本発明を具体例に基づいて詳細に説明したが、これは単に説明の目的のためのもので、本発明の技術思想の範囲内で多様な変形及び修正が可能であることは、通常の技術者にとって自明なため、このような変形及び修正も添付された特許請求の範囲に属するものと解釈されるべきである。

１：インナーライナー ２：カーカス ３：ベルト
４：キャッププライ ５：トレッド層 ６：サイドウォール
７：ビード ５１：トレッドブロック

Claims (13)

1. 高モジュラスの繊維フライと低モジュラスの繊維フライを含むハイブリッドコード（ｈｙｂｒｉｄ ｃｏｒｄ）であって、応力−ひずみ曲線が初期モジュラス、中間モジュラスと最終モジュラスの3つの区間で構成され、初期モジュラスが中間モジュラスより大きく、最終モジュラスは、中間モジュラスよりも大きい応力−ひずみ曲線を有するハイブリッドコード。
2. 前記ハイブリッドコードの応力−ひずみ曲線は、２箇所のモジュラス遷移点を有し、最初の遷移点は、０．００３〜０．０２５のひずみ範囲内に存在し、第二の遷移点は、０．０３〜０．０６５のひずみ範囲内に存在することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッドコード。
3. 前記初期モジュラスと前記中間モジュラスとの比は、１：０．４〜１：０．８５であり、前記初期モジュラスと前記最終モジュラスとの比は１：４〜１：９の比を有することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッドコード。
4. 前記ハイブリッドコードは、脂肪族ポリアミド繊維からなる低モジュラス繊維フライ（ｐｌｙ）とアラミド糸、ポリケトン、及び全芳香族ポリエステルからなる群から選択される、前記低モジュラス糸と同時に合撚糸する１つ以上の高モジュラス繊維フライを含むことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッドコード。
5. 前記ハイブリッドコードは、５００〜１６００デニールのアラミド糸が２０〜８０％含まれており、４００〜１３００デニールのポリアミド６６糸が８０〜２０％含まれていることを特徴とする請求項４に記載のハイブリッドコード。
6. 前記アラミド糸は、引張強度が１６ｇ／ｄ以上であり、ヤングスモジュラス（Ｙｏｕｎｇ‘ｓｍｏｄｕｌｕｓ）が２００ｇ／ｄ〜１２００g／ｄである高強度アラミド糸であることを特徴とする請求項４に記載のハイブリッドコード。
7. 前記ハイブリッドコードの下記数式の撚り係数（
   ）は１００〜２５０の間であることを特徴とする請求項６に記載のハイブリッドコード。
   
   前記式で、
   はデニールあたりの撚り係数であり、
   は、撚り数／メートル（ＴＰＭ：ｔｗｉｓｔｓ ｐｅｒ ｍｅｔｅｒ）、
   はハイブリッドコードのデニール単位の定量繊度である。
8. それぞれ合撚糸工程において低モジュラスコア糸と高モジュラスカバーリング糸となる２種類の下撚糸を上撚りすることにより、合撚糸を製造する段階を経てハイブリッドコードを製造する方法において、コア糸に比べカバーリング糸の投入量を１：１．０５乃至１：１．２にして投入量を異にし、合撚糸した後、熱処理時０．９〜１．２レベルのストレッチ（ｓｔｒｅｔｃｈ）を付与することを特徴とするハイブリッドコードの製造方法。
9. 前記低モジュラスコア糸は、脂肪族ポリアミド糸を使用し、前記高モジュラスカバーリング糸としては、アラミド糸、ポリケトン、及び全芳香族ポリエステルからなる群から選択される糸を用いたことを特徴とする請求項８に記載のハイブリッドコードの製造方法。
10. 前記合撚時、上撚り撚り数（Ｃａｂｌｅ ｔｗｉｓｔ）を２００〜５００ＴＰＭになるように上撚りすることを特徴とする請求項８に記載のハイブリッドコードの製造方法。
11. 前記二種類の下撚糸は同じ撚り数を有するようにすることを特徴とする、請求項８に記載のハイブリッドコードの製造方法。
12. 請求項１乃至７のいずれか1項に記載のハイブリッドコードを使用したことを特徴とする高性能ラジアルタイヤ。
13. キャッププライに前記ハイブリッドコードを用いたことを特徴とする請求項１２に記載の高性能ラジアルタイヤ。