JP2019505442A - ビードワイヤとしての炭素繊維ハイブリッドコード - Google Patents

Abstract

炭素繊維とより低い弾性率の有機糸とで作製されたハイブリッドコードからなり、タイヤをリムに簡単に取り付けることができるラジアルタイヤのビードを提供する。ゴムまたはポリマーマトリックス内にハイブリッドコードを有する軽量ビード構造は、燃料消費を低減することを可能にする。
【選択図】なし

Description

本発明は軽量ビードコアを備えたタイヤに関する。特に、本発明は、軽量ビードコアを備えたタイヤであって、前記ビードコアが全タイヤ重量を減少させることに寄与しているタイヤに関する。

発明の背景

基本的には、空気入りタイヤのビード部は、タイヤをリムに位置決めして強く固定する役割を果たすため、剛性を高める必要がある。ビードコアは、コードをらせん状(helically)に巻いて渦巻き状(spirally)に積層して、複数の列×行のコード配列を形成することによって形成される。

ビード部材の補強エレメントは、ケーブルに、並べられるか、撚られるかのいずれかで配置されたスチールワイヤであり、それらは、通常はゴムに埋め込まれていることが、タイヤ産業においてよく知られている。

米国特許第3,942,574号では、スリープライアラミドコードが、飛行機用タイヤにおいて安定したビード構造を得るために、鋼線と組み合わせたビード部材として提案されている。

米国特許第4,098,316号明細書には、金属ワイヤと組み合わせたガラス繊維強化ビードリングが開示されている。ビード補強エレメントとしてのガラス繊維は、米国特許第3,612,139号、米国特許第3,473,595号および米国特許第3,237,674号にも示唆されている。

タイヤの軽量化と省燃費化のために、空気入りタイヤのビード部材として従来から使用されている鋼線の代わりに、液状ゴムまたは熱硬化性のアラミドのような高弾性の非金属（有機または無機）の解撚された繊維を使用することが、米国特許第4,320,791号で提案されている。

米国特許第4,823,857号では、各々がポリマーマトリックス中に繊維の複合体を含む半径方向に重ね合わされた2つ以上の層を含む、タイヤ用の環状ビード部材が開示されている。重ね合わされた層は、複合層の横方向の動きを容易にするために、ポリテトラフルオロエチレン層で互いに分離されている。複合層中の繊維は、ガラス繊維、アラミド繊維、炭素繊維、ポリアミド繊維および金属繊維からなる群から選択される。

米国特許第5,781,603号によれば、一方向の2以上のプライ撚りおよび、繊維強化エレメントの撚り方向とは反対方向の少なくとも2つの撚り繊維強化エレメントの撚りによって得られた有機または無機の繊維コードをらせん状に巻いて渦巻き状に積層して形成されたビードコアを備えた空気入りタイヤにおいて、コード撚りは初期の糸撚りよりも高い。好ましくは、コードは、膨張したタイヤのビードコア内の応力分布を改善するために、重いdtexアラミド（例えば、6600x2）で作製される。

本発明によれば、炭素繊維と、PETやナイロン6.6のような低弾性率の有機糸とから作製されるハイブリッドコードを含む空気入りラジアルタイヤ用ビードリングがある。

炭素繊維または炭素繊維コードで作製されたビードリングを有するタイヤは、その非常に低い伸張性のため、車輪のリムへのタイヤ搭載性に問題がある。このような種類のビードリングエレメントは、タイヤ装着中の曲げ圧縮下でコードを破断する。炭素繊維と、PETやナイロン6.6のような低弾性率糸とを含むハイブリッド構造は、車輪のリムに容易にタイヤを取り付けるのに十分な伸張性を有する。

さらに、本発明では、タイヤ重量を減少させることにより、燃料消費量が低減される。

本発明によるビードリングの断面

本発明は、炭素繊維と、PETやナイロン6.6のような低弾性率有機糸とを有するハイブリッドコードで作製されたビードエレメントを構成要素として含む空気入りラジアルタイヤを提供する。

本発明によれば、ビードリングにおけるハイブリッドコードの破断伸長は、最小2％かつ最大5％でなければならない。破断伸長値が2％未満であると、車輪のリムへのタイヤ装着が困難になり、引張りおよび圧縮変形によりコードが破損するおそれがある。5％よりも高い破断伸長値の場合、タイヤをホイールのリムに固定するには、コードの弾性率が低すぎる。

炭素繊維ハイブリッドコード中の低弾性率有機糸の重量パーセンテージは、伸張性、換言すれば、破断伸長および弾性率値を決定する。低弾性率有機糸の含有率が50％より高いと、ハイブリッドコードがタイヤをリムに固定する効果が小さくなり、低弾性率有機糸の含有率が20％未満では、伸張性が低下してタイヤの装着が困難になる。

本発明によれば、所与のコード撚りに対するハイブリッドコード伸張性を高めるために、最小1%かつ最大2,5％に調整することができる。1％未満のオーバーフィード値は、コード伸張性を高めるのに十分ではなく、2,5％より高いオーバーフィード値は、ハイブリッドコードの固定機能を低下させる顕著な初期弾性率低下をもたらす。

本発明によれば、ハイブリッドコードの好ましい総呼びdtexは2,000dtexから20,000dtexである。

もちろん、ハイブリッドコードの伸張性はコード撚りでも調整することができる。すなわち、コード撚りを増加させることにより、伸張性および破断伸長を向上させることができるが、この場合には、コード弾性率および強度が低下する。だから、好ましい最小のコード撚りが80tpmであり、最大のコード撚りが300tpmである。コードの撚りが80tpm未満の場合、伸張率が低くなりすぎ、コードが300tpmを超えると、破断強度と弾性率が不十分になる。

本発明により、それらの物理的特性を有するハイブリッドコードのいくつかの例を表1に示す。

ビードアプリケーションの一例として、本発明によるビードリングの断面は、図1に示され、ビード成分は、
1-ビードリングの断面
2-ゴムまたはポリマーマトリックス
3-ハイブリッドコード
4-ハイブリッドコード中の低弾性率の有機糸（例えば、ナイロン6.6）
5-ハイブリッドコード中の炭素繊維

定義
ビードコア：一般的に、高弾性率のコードまたはケーブルで形成される、タイヤビード領域の環状フープ補強材
コード：ツープライ以上の糸を一緒に撚り合わせて形成されたケーブル
デニール：9,000メートルあたりの糸のグラム重量（線密度を表現する単位）
Dtex：10,000メートルあたりの糸のグラム重量（線密度を表現する単位）
ハイブリッドコード：複数の独立した糸をらせん状に撚り合わせて構成されたコードであって、独立した糸の少なくとも１つが他の独立した糸の少なくとも１つの材料とは異なる材料であるコード
LASE：特定伸長での負荷
1% LASE：1%伸長での負荷
弾性率：ひずみで除した応力、変形耐性
呼びコード線密度：コードの初期糸線密度の合計（例えば、940x2コード構成[construction]に対して1880dtex）
ラジアルタイヤ：ビードからビードへ延伸したボディプライまたはカーカスコードがタイヤの赤道面に対して65°と90°との間のコード角度に配置される、ベルト化または円周状に制限された空気入りタイヤ
Rim： その上にタイヤビードが乗るタイヤのサポート
TPM：メートルあたりの回転数
撚り：糸またはコードの長さ単位あたりの軸周りの回転数、メートルあたり回転すなわちtpm

Claims (7)

1. 炭素繊維と低弾性率有機糸とを含む複数のツープライまたはスリープライハイブリッドコードからなる空気入りラジアルタイヤのビードであって、
   ASTM D885により決定された前記ハイブリッドコードの破断伸長値が2%より高くかつ5%未満である、ビード。
2. 前記複数のプライのうちのひとつが低弾性率有機糸としてナイロン6.6糸である、請求項１に記載のビード。
3. 前記複数のプライのうちのひとつが低弾性率有機糸としてPET糸である、請求項１に記載のビード。
4. 前記ハイブリッドコードにおける低弾性率有機糸の重量パーセンテージが50%未満かつ20%より高い、請求項１に記載のビード。
5. 前記ハイブリッドコードにおける炭素繊維のオーバーフィードパーセンテージが最小1%かつ最大2,5%である、請求項１に記載のビード。
6. 前記ハイブリッドコードの総呼びdtexが2,000から20,000dtexである、請求項１に記載のビード。
7. 前記ハイブリッドコードのコード撚りが80から300tpmである、請求項１に記載のビード。

Images