JP2019531215A - 新規ポリエステルキャッププライ - Google Patents

Abstract

本発明は、異なる撚りを有する交互平行ポリエステル（PET）コードで作製された新規タイヤコード織物またはストリップに関する。そのような新規タイヤコード織物またはストリップは、空気入りラジアルタイヤ中のベルトパッケージ上のゼロ度らせん巻キャッププライとして用いると、高速耐久性、トレッド分離耐性および衝撃耐性を向上する。

Description

本発明は、異なる撚りを有する交互平行ポリエステルコードを含む新規タイヤコード織物またはストリップに関する。そのような新規タイヤコード織物またはストリップは、空気入りラジアルタイヤ中でベルトパッケージ上のゼロ度らせん巻キャッププライとして使用すると、高速耐久性、トレッド分離耐性および衝撃耐性を向上する。

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。

一方、高速条件下、ベルトエッジでの温度上昇は、テキスタイルキャッププライストリップの局所接着劣化を生じ、局所キャッププライ−トレッド分離をもたらし、引き続き、短時間で、不均一な応力分布により、ベルトエッジ分離を生じる。

ベルトパッケージ上にらせん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、過度のタイヤ拡張を防止する。拘束力を促進するために、通常、高コード数 (epdm)のキャッププライストリップを用いる（例えば、PET 1100x2、110 epdmまたはナイロン 1400x1, 140 epdmなど）。

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、ナイロン6.6およびアラミド／ナイロンハイブリッドコードである。

PET（ポリエチレンテレフタレート）コードは、キャッププライ強化材としてナイロンと比べてより高いモジュラスおよびより高いタイヤ内コード張力を有する。ナイロンと比較してファイバー表面上の活性部位（官能基）が少ないため、PETは高温にてゴムとの接着の熱劣化に対してより敏感である。これが、PETのトレッド−キャッププライ分離耐性がナイロン6.6よりも低い理由である。

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ことは周知である。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、過度の緊密コード形成なく、容易なベルトパッケージ引揚げ [lifting]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すことができ、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。

米国特許第7,584,774号は、円周方向にベルトパッケージ上にらせん状に巻きつけたベルト強化層（キャッププライ）としてポリエチレンテレフタレート(PET)コードを記載する。このようなPETコードは、160℃にて29.4Nの負荷下、2.5mN/dtex.%を下回らない弾性率を有する。

高速ラジアルタイヤにおける従来のPETキャッププライの主たる欠点は、コード間の（せん断力のため）クラック形成を遅延させる堅固な動的接着性の必要である。高速条件下、ベルトエッジ領域の温度は高くなり、PETキャッププライコードのモジュラスは低くなる。これが、高epdmストリップを単層キャッププライに用いるのが好ましい理由である。しかしながら、高epdmキャッププライは、クラック形成の高い傾向を有し、プライ分離をもたらし得る。

本発明は、異なる撚りを有する交互ポリエステルコードで作製された（織られた）新規タイヤコード織物またはストリップに関する。そのような新規タイヤコード織物またはストリップは、空気入りラジアルタイヤ中のゼロ度らせん巻キャッププライとして用いると、高速耐久性、トレッド分離耐性および衝撃耐性を向上する。

ポリエステル（PET）の動的接着性が劣っているため、高速ラジアルタイヤ中のベルトパッケージ上に単層、高epdmかつ狭いリベットキャッププライとして用いることが好ましい（図１）。

一方、そのような織物またはストリップのコード−コード間距離（リベットエリア）は狭過ぎ、焦げなしにコード間へのゴム浸透を困難にする。さらに、ゴム亀裂が、高せん断応力による動的条件下狭いリベットを有するコード間で容易に開始する。

本発明によれば、キャッププライストリップにおいて、異なる撚りを有するPETコードは、異なるモジュラスまたはLASEおよび異なる熱収縮力値を有する。硬化プロセスにおける引揚げ（膨張）[lifting (expansion)]の間、低撚りPETコード（高モジュラス、低拡張性コード）は、高撚りコード（低モジュラス、高拡張性コード）のものよりもより高く負荷される。より高いコード張力に加えて、高負荷下の低撚りナイロンコードは、硬化温度にて撚り高い熱収縮力（縮小力）を生じる。より高いコード負荷およびより高い熱収縮力の結果として、低撚りナイロンコードは、高撚りコードよりも、より多くスキムコンパウンドに浸透する。

低高撚りPETコードの異なる浸透レベルの結果として、モノプライキャップストリップ層は、二層キャップストリップになる（図２）。

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強化エレメント
デニール：9,000メートル長の糸のグラム重量
Dtex：10,000メートル長の糸のグラム重量
赤道面：タイヤの円周中心線を横切る面
LASE: 特定伸長での負荷
7% LASE: 負荷伸長曲線における7%伸長での負荷
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
PET：ポリエステルテレフタレート
拘束力：ドライビング中のタイヤ拡張を防ぐためにキャッププライによってベルトパッケージ上に負荷される力
総線密度：コードのプライ糸の呼び線密度の合計
ツープライコード：ツープライ糸を互いに撚り合わせて調製したコード
スリープライコード：スリープライ糸を互いに撚り合わせて調製したコード
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)
経糸：すべての織物において、長さ方向に、かつ、織物端に平行に通り、緯糸と織り交ぜられる、一組の糸またはコード

図１は、硬化プロセス後のクロスプライスチールコードベルトパッケージ上の従来（先行技術）のポリエステル（PET）キャッププライの断面図である。ａはクロスプライスチールコードベルトパッケージである。ｂはベルトパッケージ上の従来のキャッププライである。ｃはトレッドである。 図２は、硬化プロセス後のクロスプライスチールコードベルトパッケージ上の本発明のポリエステル（PET）キャッププライの断面図である。 ａはクロスプライスチールコードベルトパッケージである。 ｂはベルトパッケージ上の本発明のキャッププライである。 ｃはトレッドである。 図３ａは、（１）硬化プロセス前、（２）硬化プロセス後の、クロスプライスチールコードベルトパッケージ上の本発明のナイロンキャッププライの断面図である。 Ａ：Ｂと比較して高撚りまたは低モジュラスを有する高撚り乗数の第１のポリエステル（PET）コード Ｂ：Ａと比較して低撚りまたは高モジュラスを有する低撚り乗数の第２のポリエステル（PET）コード Ｈ：ゴムマトリクス中のＡとＢとの浸透差 図３ｂは、Ａ（高撚り、低モジュラス、低張力）およびＢ（低撚り、高モジュラス、高張力）コードで作製されたPETキャッププライストリップの上面図である。 図４は、（１）硬化プロセス前、（２）硬化プロセス後の、クロスプライスチールベルトパッケージ上の横並びで対になった本発明のコードのPETキャッププライの断面図である。 図４ｂは、キャッププライストリップ中、横並びの（対になった）Ａ（高撚り、低モジュラス、低張力）およびＢ（低撚り、高モジュラス、高張力）コードの上面図である。 図５は、（１）硬化プロセス前、（２）硬化プロセス後の、コード−コード間距離変化を示す。 Ｓ１：膨張および硬化のプロセス前のＡとＢとの間のコード−コード間距離 Ｓ２：膨張および硬化のプロセス後のＡとＢとの間のコード−コード間距離 Ｓ３：膨張および硬化のプロセス後のＡとＡとの間のコード−コード間距離 Ｓ４：膨張および硬化のプロセス後のＢとＢとの間のコード−コード間距離 図６は、1+2+1コード配置を示す。 （１）膨張および硬化のプロセス前のA+B+B+A+B+B+A+…コード配置 （２）膨張および硬化のプロセス後のA+B+B+A+B+B+A+…コード配置 図７は、2+1+2コード配置を示す。 （１）膨張および硬化のプロセス前のA+A+B+A+A+B+A+A+…コード配置 （２）膨張および硬化のプロセス後のA+A+B+A+A+B+A+A+…コード配置

本発明によれば、空気入りラジアルタイヤのベルトパッケージ上に円周方向にらせん状に巻きつけられたキャッププライ織物またはキャッププライストリップは、異なる撚りレベルの交互ポリエステル（PET）経糸コードを有し、
− 低撚りPETコードの高モジュラスおよびコード間の増大したコード−コード間距離（より少ないせん断応力）（垂直方向のコードシフト、二層またはジグザグフォーメーション）（図３ａ、３ｂおよび５）により高速耐久性を向上し；
− 高撚りおよび高拡張性PETコードの高いエネルギー吸収によりベルトパッケージの衝撃耐性を向上し；および
− キャッププライの波状表面構造によりトレッド−キャッププライ分離耐性も向上する。ジグザグ表面は、キャッププライとトレッドコンパウンドとの間の機械的結合も促進する。

キャッププライストリップ中の第１のPETコード（Ａ）および第２のPETコード（Ｂ）は、ツーおよび／またはスリープライコードである。

円周中心線（またはタイヤの赤道面）に対するらせん巻キャッププライストリップの角度は、0から5°である。

上記の利点を得るために、下式（１）で決定される高撚りPETコード（Ａ）の撚り係数は少なくとも13,000であり、かつ、17,000未満である。

［数１］
撚り係数 = コード撚り (tpm)x（コードの総線密度、dtex）^１／２ (1)

本発明によれば、第２（低撚り）のPETコード（Ｂ）は、第１（高撚り）のPETコード（Ａ）の撚り係数よりも少なくとも15%、好ましくは25%低い。

第２（低撚り）のPETコード（Ｂ）が第１（高撚り）のPETコード（Ａ）の撚り係数の15%より低ければ、それらの間のLASE、モジュラスまたは拡張性の差が無意味になる。それらの状況下、波状キャッププライ表面をタイヤに作り出せない。

コードの総線密度は最小で1,000 dtex、かつ、最大で5,000 dtexである。1,000 dtex未満のキャッププライコードは、薄すぎ、LASE値も低すぎて、非常に高いコード数 (epdm)でさえ十分な拘束力を付与することができない。この欠点に加えて、引揚げおよび硬化プロセスの間、それらはベルト層のスキムコンパウンドを切断し、スチールコードと接触し得る。5,000 dtexより高いキャッププライは、厚すぎ、コーティングに多すぎるゴムを必要とする。タイヤにおいてそのようなコードの潜在的な欠点は、上昇した転がり抵抗と頂部領域[crown area]の発熱である。

第１のPETコード（Ａ）および第２のPETコード（Ｂ）間の総線密度差は、15%未満である。好ましくは、第１のPETコード（Ａ）および第２のPETコード（Ｂ）の総線密度は同一であるべきである。

本発明によれば、キャッププライストリップ中で互いに平行な第１のPETコード（Ａ）および第２のPETコード（Ｂ）の並びは、A+B+A+B+A+B+…などの交互形態であり、Ａは高い撚りの第１コードであって、Ｂは、Ａと比較して低い撚りの第２コードである。そのようなキャッププライストリップは、硬化プロセス後に均一な波状表面を作り出し、トレッドコンパウンドに強く結合して高速条件下のトレッド分離耐性を向上する（図３ａ）。

本発明によれば、キャッププライストリップ中で互いに平行な第１のPETコード（Ａ）および第２のPETコード（Ｂ）の並びは、対コードとして、AB+AB+AB+…などの交互形態であり、Ａは高い撚りの第１コードであって、Ｂは、Ａと比較して低い撚りの第２コードである（図４ａ）。

本発明によれば、キャッププライストリップ中で互いに平行な高低撚り第１のPETコード（Ａ）および第２のPETコード（Ｂ）の並びは、A+B+B+A+B+B+A+B+B+…などの交互形態であり、Ａは高い撚りの第１コードであって、Ｂは、Ａと比較して低い撚りの第２コードである（図６）。

本発明によれば、キャッププライストリップ中で互いに平行な高低撚り第１のPETコード（Ａ）および第２のPETコード（Ｂ）の並びは、以下：A+A+B+A+A+B+A+A+B+…などの交互形態であり、Ａは高い撚りの第１コードであって、Ｂは、Ａと比較して低い撚りの第２コードである（図７）。

本発明によれば、ストリップ中のコード数は、最小で70 epdm （デシメートルあたり末端 [ends per decimeter]）である。コード数が70 epdmより低い場合、トレッドに対する機械的結合に対する表面波形の効果は十分ではない。

本発明によれば、キャッププライストリップの幅は、8から25mm、好ましくは10から15 mmである。

Claims (12)

1. 空気入りラジアルタイヤのベルトパッケージ上に円周状に巻きつけられ、同一の線密度を有し、平行、交互に織られた第１および第２ポリエチレンテレフタレート（PET）コードで作製されたキャッププライストリップであって、
   − 下式に従って決定された第１のPETコード（Ａ）の撚り係数が、少なくとも13,000であり、かつ、17,000未満であり；および
   − 第２のPETコード（B）の撚り係数が、第１のPETコード（Ａ）の撚り係数よりも少なくとも15%、好ましくは25%低い
   ことを特徴とする、キャッププライストリップ。
   ［数１］
   撚り係数 = コード撚り (tpm)x（コードの総線密度、dtex）^１／２ (1)
2. 前記第１および第２のPETコードが、ツープライコードである、請求項１のキャッププライストリップ。
3. 前記第１および第２のPETコードが、スリープライコードである、請求項１のキャッププライストリップ。
4. 前記PETコードの線密度が最小で1,000 dtex、かつ、最大で5,000 dtexである、請求項１のキャッププライストリップ。
5. 前記第１および第２のPETコードの線密度間の差が、15%未満である、請求項１のキャッププライストリップ。
6. 前記ストリップ中の第１および第２のPETコードの配置が、以下：A+B+A+B+A+Bなどである、請求項１のキャッププライストリップ。
7. 前記ストリップ中の第１および第２のPETコードの配置が、以下：AB+AB+ABなどである、請求項１のキャッププライストリップ。
8. 前記ストリップ中の第１および第２のPETコードの配置が、以下：A+B+B+A+B+B+A+B+B+Aなどである、請求項１のキャッププライストリップ。
9. 前記ストリップ中の第１および第２のPETコードの配置が、以下：A+A+B+A+A+B+A+A+Bなどである、請求項１のキャッププライストリップ。
10. 前記ストリップ中のコード数が最小で70 epdm（デシメートルあたり末端）である、請求項１のキャッププライストリップ。
11. 前記キャッププライストリップの幅が最小で8 mm、かつ、最大で25mmである、請求項１のキャッププライストリップ。
12. 前記キャッププライストリップの幅が最小で10 mm、かつ、最大で15mmである、請求項１のキャッププライストリップ。

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