JP2019521897A - 金属プライを有するタイヤ用ベルト - Google Patents

Abstract

タイヤ用ベルトは、金属コードからなるプライおよびプライを被覆するように配置した２層のトレッドプライスキムを備える。プライは、少なくとも１つの架橋性不飽和鎖ポリマーベースおよび界面活性組成物を含む保護組成物でコーティングされる。保護組成物は、前記プライに塗布した水系懸濁液から生じる。トレッドプライスキムは、保護組成物中に存するものと同一の架橋性不飽和鎖ポリマーベースを含む。【選択図】なし

Description

本発明は、転がり抵抗および生産性の点で利点を付与するようなソリューション（solution）を用いて作成した、金属プライを有するタイヤ用ベルトに関する。

必要な耐性基準を確保するため、タイヤにおいては繊維材料（ナイロン、レーヨン、ポリエステル、アラミド）および／またはスチール等の金属材料を原料とする補強プライが使用される。

補強プライは、一般に、カーカス内およびベルト内における補強材料として使用される。後者は、特に、カーカスとトレッドとの間に配置されて、タイヤの耐性をさらに向上し、トレッドの安定性を高めて、衝撃やパンク等から最内層等を保護している。

通常、プライは接着剤で処理した後、続いて約１ｍｍ厚さを有するまでゴム加工する。このプライのゴムコーティングは、一般に、「トレッドプライスキム（英語では「tread ply skim」）」と呼ばれ、これ以降の本明細書および添付の特許請求の範囲における記載において当該用語を用いることとする。

特に、金属プライを有するベルトは、基本的に、２層のトレッドプライスキムを結合してなり、各トレッドプライスキム層は、それぞれ、互いに平行に配置された複数の金属コードを含む。２層のトレッドプライスキムは、一方の層のコードが他方の層のコードに対し垂直に配置されるように結合される。

転がり抵抗の面で利点を得るため、トレッドプライスキムのゴム量を減少することによりベルトを軽量化するニーズが長く認識されてきた。
上記ニーズに対応するために採用されたソリューションの１つは、分離した２つの複数の金属コードのかわりに、２層のトレッドプライスキムでコーティングした金属プライを１つだけ使用することである。この方法により、トレッドプライスキムの量を半減することが可能となり、その結果としてベルト重量が連動して減少することが実証された。

上記のソリューションにより、ベルト重量の減少は担保されるが、コードがプライとの接点において連続的に摩擦されることに起因する欠点を必ず有する。このような連続的摩擦は、プライ破断の原因となるだけでなく、プライ自体とプライを被覆するトレッドプライスキムとの間の粘着力の減少を引き起こし、その結果タイヤ寿命を徐々に害することになる。
本発明の発明者等の実現したソリューションによれば、各コードがその接点において連続的に摩擦されることにより生じる欠点を被ることなく、金属プライの使用を可能とし、上記のようにベルト重量を減少させることができる。

本発明の目的は、金属コードからなるプライおよび当該プライを被覆するように配置した２層のトレッドプライスキムを備えるタイヤ用ベルトであり、前記ベルトは、前記プライが、少なくとも１つの架橋性不飽和鎖ポリマーベースおよび界面活性化合物を含む保護組成物でコーティングされていることを特徴とし、前記保護組成物は、水系懸濁液を前記プライに塗布した後に乾燥させることにより生じるものであり、前記トレッドプライスキムは、前記保護組成物中に存するものと同一の架橋性不飽和鎖ポリマーべースを含む。

以下、用語「架橋性不飽和鎖ポリマーベース」とは、硫黄ベースの系を用いた架橋（加硫）後にエラストマーによって典型的に生ずるすべての化学的−物理的および機械的特徴を呈しうる任意の天然または合成非架橋ポリマーを意味する。

好ましくは、水系懸濁液はコバルト塩を含む。
好ましくは、プライを構成する金属コードは、その表面にコバルト塩を含む。
本発明のもう一つの目的は、タイヤ用ベルトを製造する方法である。当該方法は、少なくとも１つの架橋性不飽和鎖ポリマーベースおよび界面活性剤を含む水系懸濁液で金属コードからなるプライをコーティングする被覆ステップ、前記水系懸濁液から水が除去される乾燥段階（drying phase）、および２つのトレッドプライスキム層が前記プライの両側に配置されるカレンダリングステップを含むことを特徴とし、２つのトレッドプライスキム層は、それぞれ、水系懸濁液中に含まれるものと同一の架橋性不飽和鎖ポリマーベースを含むことを特徴とする。

好ましくは、前記被覆ステップは、水系懸濁液中にプライを浸漬することを含む。
本発明のさらにもう一つの目的は、本発明に係るベルトを備えるタイヤである。

本発明をよりよく理解するために、以下、例示的かつ非限定的な目的のための実施例を示す。

金属コードからなる同一のプライを含む３つのベルト実施例を作成した。第１のベルト実施例（Ａ）は比較実施例であり、水系懸濁液から生じる保護組成物でコーティングしていない金属コードを用いて作成したプライを備える。第２のベルト実施例（Ｂ）は、本発明の一実施例であり、水系懸濁液から生じる保護組成物であってコバルト塩を含むものでプライをコーティングしてある点で、比較実施例Ａと異なる。第３のベルトの例（Ｃ）は、本発明の一実施例であり、水系懸濁液（および、したがって、保護組成物）がコバルト塩を含まないかわりに、コバルト塩がトレッドプライスキム内に存する点で、実施例Ｂと異なる。

表１に、実施例Ｂおよび実施例Ｃの各ベルトにおいて用いた水系懸濁液の組成をｐｈｒで示す。

天然ゴムは、天然由来のシス−１，４−ポリイソプレンからなるポリマーベースで構成される。
使用した界面活性剤は、ＣＨ_３（ＣＨ_２）_９ＣＯＮ（ＣＨ_３）ＣＨ_２ＣＯＯＮａである。
使用した樹脂は、イーストマン社（the EASTMAN company）からタコリーン１００（ＴＡＣＯＬＹＮ１００）の名称で市販されているＣ５／Ｃ９樹脂である。
使用した促進剤は、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアジル−スルフェンアミド（ＴＢＢＳ）である。
使用したコバルト塩は、コバルト−ホウ素ネオデカン酸である。

以下、一例として、水系懸濁液を調製する方法について説明する。
表１に示す重量％を満たすように、表１に示す成分を水の容量内で全て同時に分散することにより、各懸濁液を調製した。得られた水溶液を３０分に等しい期間機械撹拌し、その後１５分に等しい期間音波処理を行った。

実施例ベルトＡ〜Ｃに用いたプライは、２+７×０．３２ＨＴ型のスチールコードを用いて作成した。
表２に、実施例ベルトＡ〜Ｃに用いたトレッドプライスキムコンパウンドの成分をｐｈｒで示す。

各成分の仕様は、表１において説明したものと同様である。
以下、トレッドプライスキムコンパウンドの調製方法について説明する。

（第１の混合ステップ）
混合開始前に、接線式ロータ（一般にバンバリーと呼ばれる）を有し内容積が２３０リットル〜２７０リットルのミキサーに、ポリマーベース、補強フィラー、および必要に応じてコバルト塩を、フィルファクタが６６％〜７２％となるまで装填した。
ミキサーを速度４０ｒｐｍ〜６０ｒｐｍで動作させ、温度が１４０℃〜１６０℃に達したら形成された混合物を取り出した。

（第２の混合ステップ）
先のステップで得られた混合物に、フィルファクタが６３％〜６７％となるまで加硫系を添加した。ミキサーを速度２０ｒｐｍ〜４０ｒｐｍで動作させ、温度が１００℃〜１１０℃に達したら形成された混合物を取り出した。

実施例Ｂおよび実施例Ｃについて、先に定義したコードを使用して作成したプライ（実施例ベルトＡ〜Ｃについて、同一種類のプライを使用した）に被覆ステップを施し、当該ステップにおいてそれぞれの水系懸濁液中に浸漬した。浸漬した状態のまま１０秒に等しい期間放置した後、各プライを乾燥プロセスにかけた。プライの水を除去し、本発明の目的である保護組成物を構成する懸濁液の固体部でプライ自体をコーティングした状態とするためである。
この時点で、各プライは、表２に示す２層のコンパウンド間に配置されており、その全体に対しカレンダー処理を施した。

上記のものとは異なり、被覆ステップは、既に形成されたプライに関係付けることはできないが、個々のフィラメントに関連付けることができる。この場合、プライは、コードをコーティングした水系懸濁液の固体部で予めコーティングしたコードにより作成されることになる。

このように構成したベルトを加硫し、続いて、同一の条件で、「ＳＨＯＷＳＨＩＮＥ」と呼ばれる機械を用いて負荷応力をかけた。当該機械は、van Bogaert, P.およびvan Bogaert, S.による論文「コード−ゴム積層体のベンドオーバーシーブ（靴磨き）疲労試験の力学（Mechanics of Bend-Over-Sheave (shoeshine) Fatigue Testing of Cord-Rubber Laminates）」Tire Science and Technology、Vol. 39、No. 3、７月〜９月、２０１１年、１６８頁〜１９２頁に記載されている。

ベルトＡ〜Ｃに上記負荷応力をかけたら、負荷を印加することによりプライ／ゴム複合物の２つの部分を分離し、ゴムで被覆されたプライの割合および試験中に破損したフィラメントの数の割合の両方について評価を行った。

表３に、記録した各割合の値を示す。

表３からわかるように、本発明の目的であるソリューションによれば、先に挙げた不利益を蒙ることなく、ベルト内において金属プライを使用することが可能となる。すなわち、本発明の目的であるソリューションによれば、プライのフィラメントの早期破断および／または金属プライとトレッドプライスキムとの間の粘着力の損失を生じさせることなく、金属プライの使用に伴う利点（トレッドプライスキムの量の減少）を得ることができる。

最後に、本発明によれば、トレッドプライスキムコンパウンド内におけるコバルト塩の使用を回避することができることに留意されたい。実際、コバルト塩を水系懸濁液（実施例Ｂに係るベルト）中に添加すれば、使用量を大幅に削減することができ、これは、コバルト塩の使用に必然的に伴う安全性の観点から明白な利点を有する。

Claims (6)

1. 金属コードからなるプライおよび該プライを被覆するように配置した２層のトレッドプライスキムプライを備えるタイヤ用ベルトであって、前記ベルトにおいて、前記プライが少なくとも１つの架橋性不飽和鎖ポリマーベースおよび界面活性化合物を含む保護組成物によりコーティングされており、前記保護組成物は、水系懸濁液を前記プライに塗布した後に乾燥させることにより生じるものであり、前記トレッドプライスキムは、前記保護組成物内に存するものと同一の架橋性不飽和鎖ポリマーベースを含むことを特徴とする、ベルト。
2. 水系懸濁液はコバルト塩を含む、請求項１に記載のタイヤ用ベルト。
3. プライを構成する金属コードはその表面上にコバルト塩を含む、請求項１または２に記載のベルト。
4. タイヤ用ベルトを作成する方法であって、前記方法は、少なくとも１つの架橋性不飽和鎖ポリマーベースおよび界面活性剤を含む水系懸濁液により金属コードからなるプライをコーティングする、被覆ステップ；前記水系懸濁液から水が除去される乾燥ステップ；および２つのトレッドプライスキム層が前記ボディプライの両側に配置されるカレンダリングステップ；を含み、２つのトレッドプライスキム層は、それぞれ、水系懸濁液中に含まれるものと同一の架橋性不飽和鎖ポリマーベースを含む、方法。
5. 前記被覆ステップは、水系懸濁液中にプライを浸漬することを含む、請求項４に記載の方法。
6. 本発明に係るベルトを備えるタイヤ。