JP2019525859A

JP2019525859A - キャッププライとしての新規バイエラスティックポリエステルタイヤコード

Info

Publication number: JP2019525859A
Application number: JP2017567702A
Authority: JP
Inventors: メ・サデッティン・フィダン; キュルシャト・アクソイ; アヌル・イビシュ
Original assignee: Kordsa Teknik Tekstil AS
Current assignee: Kordsa Teknik Tekstil AS
Priority date: 2016-07-01
Filing date: 2016-07-01
Publication date: 2019-09-12
Also published as: MX2017016675A; EP3478512B1; EP3478512A1; WO2018004487A1; US10369844B2; KR20190028630A; US20190030956A1; RU2711856C2; RU2017146375A3; RU2017146375A; BR112017028474A2; CN107848330A

Abstract

本発明は、バイエラスティック引張特性を有する新規ポリエステル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ポリエステルタイヤコードは、空気入りラジアルタイヤのキャッププライとして使用すると、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、バイエラスティック [bielastic]引張特性を有する超高モジュラスポリエステル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、空気入りラジアルタイヤ中でらせん巻ゼロ度キャップストリップとして使用すると、高速耐久性を向上し、フラットスポッティングを排除し、かつ、タイヤ形成および硬化プロセスの間、高い引揚げ [lifting]を可能とする。

高速条件下、タイヤの外径は、スチールコードベルトパッケージおよびトレッドによって発生する遠心力のため、増大する。そのような直径増大、すなわち、タイヤ拡張 [tire growth]はベルトエッジコードのパンタグラフ運動 [pantographic movements]を増進し、亀裂発生、亀裂伝播、および最終的にベルトエッジ分離を招く。

ベルトパッケージ上に円周状に巻きつけられたキャッププライ層は、クロスプライスチールコード層で作製された重いベルトパッケージ上に圧縮力（拘束力）を負荷することで、高速条件下、過剰なタイヤ拡張を防止する。

現在、最も広汎に用いられているキャッププライ材料は、タイヤの赤道面に対して0から5度にて、ベルトパッケージ上にらせん状に巻きつけられた、マルチプライナイロン6.6層または単層ハイブリッドコードである。ナイロン6.6およびアラミド／ナイロン6.6ハイブリッドコードに加えて、キャッププライとして、いくつかのポリエステル（ポリエチレンテレフタレート, PET）アプリケーションもある。しかしながら、PETの高い初期モジュラスのため、引揚げ後の緊密コード形成のリスクが存在し、それは、動的状態下でコード破損をもたらすトップベルト層のスチールコードとの接触を意味する。

ナイロンコードは、屈曲および軸圧縮下での優れた疲労耐性、ならびに、タイヤ形成時に容易な加工を可能にするバイエラスティック引張特性を有する。さらに、高速条件下での使用温度を上昇する収縮力発生は、ベルトエッジ分離耐性および高速耐久性を向上する。しかしながら、ナイロンの低ガラス転移温度が、高速ドライビング後に駐車している間、タイヤにフラットスポット問題を生じる。多層ナイロンキャッププライアッセンブリーの他の潜在的な欠点は、その高いゴムゲージ [rubber gauge]であり、ヒステリシス（発熱）によりタイヤの転がり抵抗の増大を引き起こす。

上記したように、バイエラスティック引張挙動を有する高低モジュラスの糸を含むハイブリッドコードも高速タイヤ中のキャッププライとして用いられている。ハイブリッドコードの低モジュラス成分は、その高い拡張性のため、緊密コード形成なく容易なベルトパッケージ引揚げを可能にし、高モジュラス成分は、使用条件において有効になる。キャッププライとしてハイブリッドコードを用いることによって、キャッププライ層の総厚およびゴム含量を減らし、ハイブリッドコードの高モジュラス成分は、拘束力を促進し、高速耐久性を向上する。しかしながら、ナイロンの存在は、いくらかのフラットスポットも生じてしまう。キャッププライとして、アラミドを含有するハイブリッドコードは高価な解決法である。

一方、高撚りを有する超高モジュラス糸で作製されたキャッププライコードもタイヤ強化材として用いられており、フラットスポットを排除し、高速性能を向上するが、高レベルのコード撚りは、モジュラスおよび破断強度（強靭性）の劇的な損失をもたらす。

米国特許第6,799,618号は、ベルトアッセンブリーに対して放射状外側に重ね合されたテキスタイルキャッププライ構造が、ナイロンおよびアラミドを含む材料で作製されているコードで強化されていることを記載する。コードの初期伸長にて、主に負荷を負う糸はナイロン糸であり、適当な伸長後、主に負荷を負う糸はアラミド糸である。

米国特許第7,584,774号は、ベルトの外側で放射方向に配置したベルト強化層（キャッププライ）であって、ベルト強化層はタイヤの円周方向に連続的かつらせん状にポリエチレンテレフタレート(PET)コードを巻き付けることによって形成され、このコードは、160℃にて測定して、29.4Nの負荷下、2.5mN/dtex.%を下回らない弾性率を有することを特徴とするベルト強化層を記載する。PETコードの高い初期モジュラスのため、このアプリケーションにおいて、引揚げを2%より低くして、過剰な緊密コード形成を防止する。

米国特許第2013/0025758号は、キャッププライとして、ツープライアラミド糸およびシングルプライナイロン糸から構成され、第１の撚りに対する異なる撚り数と、第２の撚りに対する異なる撚り数とを有するハイブリッドコードを使用し、それにより、向上した高速耐久性および操縦安定性を有する、乗用車用高性能空気入りラジアルタイヤを記載する。

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ツープライ以上のポリエステル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。

ポリエステルコードの多少の線形引張挙動をバイエラスティック特性（初期モジュラス低下および低力での初期拡張性の促進）に変換する製造原理は、コードプライを開き、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を有するポリエステルコードは、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
2%伸長でのTASE：cN/dtexとして、2%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ポリエステルコードの断面図である。図は、従来（先行技術）のツーおよびスリープライポリエステル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ポリエステル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ポリエステル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ポリエステル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、従来のツープライポリエステル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）のツープライポリエステル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ポリエステル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）のスリープライポリエステル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、ポリエステル (PET)コードの負荷−伸長曲線であって、ここに、1は、Z/S, 350/350tpm撚り（先行技術）を有し、線形引張特性を有する1670dtex/2浸漬PETコードであり、2は、Z/S, 350/300tpm（Z方向に50tpm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/2アラミドコードである。

高モジュラスおよび低熱収縮を持つPETは、寸法的に安定な材料である。ツーまたはスリープライコードとしの撚り形態において、それは、乗用車用および軽トラック用ラジアルタイヤ中のカーカスおよびキャッププライ強化材として使用できる（図１および２）。

コード撚りは、PET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。

空気入りラジアルタイヤ中のゼロ度キャッププライアプリケーションにおいて、高速条件下でのベルトエッジ分離を防止する拘束力のために、高モジュラスであることが必要とされるが、タイヤ形成におけるベルトパッケージの引揚げおよびベルトスキムコンパウンドによるコード切断を回避する硬化プロセスの間の加工性のため、低力での初期拡張性（初期低モジュラス）も必要とされる。

アラミド／ナイロンハイブリッドコードがこの問題を解決するが、ナイロンの存在がフラットスポット問題および非対称コード構造（図３および４）を創出する。

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、乗用車用および軽トラック用ラジアルタイヤ中のキャッププライとして周知の強化材であるが、フラットスポットおよび低レベルのモジュラスがそれらの主たる欠点である。

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ポリエステルコードは、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ポリエステルコードは、ラジアルタイヤ中のゼロ度キャッププライとして使用でき、高速耐久性を向上し、かつ、いかなるフラットスポッティングも示さない。

本発明によれば、バイエラスティックポリエステル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ポリエステルコードは、低力で拡張可能になり、この拡張の間、ポリエステルコードプライは、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。ポリエステルコードプライを互いに接近させた後、ポリエステルコードは、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、ポリエステルコードプライは、様々な方法で開口できる。
ａツープライ以上の生のポリエステルコードを120℃と250℃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ポリエステルコードを浸漬し、120℃と250℃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。開口プライのポリエステルコードを浸漬し、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ツープライ以上のポリエステル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ポリエステルコードを乾燥し、120℃と250℃との間でヒートセットする。

ポリエステル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、ツープライ以上のポリエステルコードは、ASTM D885-16に従って決定して2.0cN/dtexより低い2%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、0.6xDより狭い。

2.0cN/dtexより高い2% TASEは、タイヤの引揚げプロセスの間キャッププライとして適用するとき、緊密コードを生じる。

好ましくは、sは、0.2xDより広く、かつ、0.5xD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、8重量％より多く、かつ、30重量％より少なく、好ましくは、10重量％より多く、かつ、20重量％より少ない。

8%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、30%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、22,000より低く、下式に基づき決定される。

［数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、22,000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800dtexより高く、かつ、6000dtexより低い。

800dtexより低いコードは十分に効果的でなく、6000dtexより高いコードは太すぎる。

好ましいポリエステルポリマーのタイプは、ポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレンナフタレートである。

Claims

少なくともツープライを有し、かつ、2.0 cN/dtexより低い2.0%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ポリエステルコードであって、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、60%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ポリエステルコード。
好ましくは、コード直径 (D)の20%より広く、かつ、50%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ポリエステルコード。
前記コードの接着剤浸液ピックアップ (DPU)が、好ましくは、8重量%より多く、かつ、30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ポリエステルコード。
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、20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ポリエステルコード。
式（１）により算出された、10,000と22,000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ポリエステルコード。
800 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ポリエステルコード。
空気入りラジアルタイヤ中のベルトパッケージ上の円周状に巻きつけられたキャッププライとして使用される、請求項１に記載の浸漬されかつヒートセットされたポリエステルコード。
前記ポリエステルがポリエチレンテレフタレートである、請求項１に記載の浸漬されかつヒートセットされたポリエステルコード。
前記ポリエステルがポリエチレンナフタレートである、請求項１に記載の浸漬されかつヒートセットされたポリエステルコード。
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ポリエステルコード。