JP2019536671A - 新規ナイロン６．６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ナイロン6,6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ナイロン6.6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、ナイロン、1400x2, 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。

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熱収縮力発生は、ベルトエッジ分離耐性および高速耐久性を向上する。

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4,284,117号は、コードではなく、単糸から形成されたナイロンキャッププライを記載する。そのキャッププライは、従来のキャッププライよりも薄く、優れた柔軟性および放熱特性を有する。しかしながら、シングルプライコードの限定された疲労耐性は、このアプリケーションでは根本的な欠点である。疲労耐性を向上するための撚り増加は、モジュラスおよび拘束力の劇的な低下を招く。

米国特許第5,115,853号は、ベルト拘束構造の放射状外側に配置されたキャッププライ構造を有するラジアルタイヤを記載する。そのキャッププライ構造は、280tpm以下のコード撚りを有する420x2の横並びのナイロンコードを含む。限定された撚り、この場合、低い撚り（低らせん角）は、疲労耐性および衝撃耐性に対して悪影響を及ぼす。

米国特許出願公開第2006/0237113号は、互いに撚り合わされた少なくともひとつの高弾性率フィラメントおよび少なくともひとつの低弾性率フィラメントを含むハイブリッドコードである、少なくともひとつの第1の伸長エレメントを交互に配置して作製されたゼロ度ベルト強化層を記載する。少なくともひとつの第２の伸長エレメントの弾性率は、前記少なくともひとつの第１の伸長エレメントよりも低い。そのようなキャッププライ強化は、ナイロンと比較して、ハイブリッドコードの制限された収縮および収縮力のため、ベルトエッジにて十分に有効ではない。

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。これは、衝撃耐性が低下したキャッププライとしての従来のハイブリッドコードである。

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。これも、衝撃耐性が低下したキャッププライとしての従来のハイブリッドコードである。

本発明は、異なる撚りを有する交互配置平行ナイロン6.6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。

周知なように、ナイロン6.6は、優れた疲労耐性およびバイエラスティック引張り挙動を有し、緊密タイヤコードの形成なく引揚げプロセスを可能にし、高速条件下十分な拘束力を提供する。しかしながら、ナイロン6.6コードの低い初期モジュラスにより、ベルトパッケージへの十分な拘束力を達成するためには、キャッププライとして高いepdm （デシメートルあたり末端 [ends per decimeter]）の織物またはストリップを用いなければならない（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）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ナイロン6.6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、低撚りナイロン6.6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、硬化温度にてより高い熱収縮力（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。

スキムコンパウンドへの低高撚りナイロン6.6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、部分的に、二層（波状）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
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
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）のナイロン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ナイロン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コード配置の断面図である。 Ａ：高撚りまたは低モジュラスを有する高撚り乗数のナイロン6.6コード Ｂ：低撚りまたは高モジュラスを有する低撚り乗数のナイロン6.6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ナイロン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コードの本発明のナイロン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、硬化プロセス後のコード−コード間距離（リベットエリア、間隙）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キャッププライコード配置を示す。 （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キャッププライコード配置を示す。 （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配列平行ナイロン6.6経糸コードを有し、
− 低撚りナイロン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、２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ナイロン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のナイロンコード（高撚りコード、Ａ）および第２のナイロンコード（低撚りコード、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、同一の総dtexを有する交互ナイロンコード間の最小撚り差は、50、好ましくは100 tpm（例えば、第１コード、1400x2, Z/S, 350/350 tpmおよび第２コード、1400x2, Z/S, 250/250 tpm)でなければならない。しかしながら、最小コード（ケーブル）撚りは150 tpm未満であってはならない。

第１と第２コードとの間のコード撚り差が50 tpmを下回ると、第１と第２コードとの間のLASE、モジュラスまたは拡張性の差が著しくなる。このような条件下、タイヤのベルトパッケージ上に、波状キャッププライ表面を作り出せない。

一方、第１と第２コードとの間の撚り差は、例えば、350 tpmに対して175 tpmのように、第１コード撚り（高撚りコード、Ａ）の50%を超えてはならない。

コードの総線密度は最小で500 dtex、かつ、最大で6,000 dtexである。500 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。6,000 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と第２コードとの間の総線密度差は、15%未満である。好ましくは、第１および第２コード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高低撚りナイロンコードの並びは、以下：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。

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ナイロンコードの並びは、対コードとして、以下：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。

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ナイロンコードの並びは、以下：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。

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ナイロンコードの並びは、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。

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、第１および第２のナイロンコードの7% LASE値間の差は最小で15%、好ましくは25%である（7% LASE値はASTM D885-16に従って決定される）。

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 (16)

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、平行かつ交互に配置された第１および第２ナイロン6.6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、
   キャッププライストリップ中の第１および第２のコードの撚り数間の差が少なくとも50 tpmであり；および
   第２コード（低撚りコード、Ｂ）の撚り数が、第１コード（高撚りコード、Ａ）の撚り数の50%未満でないこと、
   を特徴とする、キャッププライストリップ。
2. 前記第１および第２のナイロン6,6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のナイロン6,6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. 前記第１および第２のナイロン6,6コードの撚り数の間の差が最小で100 tpmである、請求項１のキャッププライストリップ。
5. 前記ナイロン6,6コードの線密度が最小で500 dtex、かつ、最大で6,000 dtexである、請求項１のキャッププライストリップ。
6. 前記第１および第２のナイロン6,6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。
7. 前記第１および第２のナイロン6,6コードの線密度が同一である、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のナイロン6,6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。
9. 前記ストリップ中の第１および第２のナイロン6,6コードの配置が、対コードとして、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。
10. 前記ストリップ中の第１および第２のナイロン6,6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。
11. 前記ストリップ中の第１および第２のナイロン6,6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。
12. 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。
13. 前記第１および第２ナイロンコードの7% LASE値間の差が最小で15%である（7% LASE値はASTM D885-16に従って決定される）、請求項１のキャッププライストリップ。
14. 前記第１および第２ナイロンコードの7% LASE値間の差が最小で25%である（7% LASE値はASTM D885-16に従って決定される）、請求項１のキャッププライストリップ。
15. 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。
16. 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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