JP4127414B2 - 空気入りタイヤ用織物コード及びこの種のコードの製造方法 - Google Patents

Description

本発明の背景
本発明は、一般的に織物コードに関する。より詳しく言えば、タイヤの補強用ベルト、オーバーレイ部、ビード部およびカーカスのためのコードに関する。本発明は、さらに、この種コードおよびこの種コードを含むタイヤの製造方法を開示している。
現在タイヤに使用されている補強用コードは、ナイロン，ポリエステルおよびレーヨンのような織物材料の繊維からなる１本または数本のより糸で構成されており、このような補強材は、より糸の直線密度が１，０００ないし９，０００デニールである。より糸およびコードは、それぞれ、約１５．２４ＴＰＣ（ＴＰＣ＝センチメートル当たり巻数。以下、同じ。）（６ＴＰＩ）ないし約３０．４８ＴＰＣ（１２ＴＰＩ）に撚られる。このような多素線コードは、製造コストが安く取り扱いも容易である。これらのコードの欠点は、軟らかで強度が低いことであり、バイアスプライタイヤにおけるカーカスの耐疲労性を最高度に活用するために歴史的に発展がなされたものである。
チェーファやチッパーのようなタイヤ要素を補強するために、ハイテンのようなポリアミド単素線またはポリエステル単素線を使用することも、タイヤ業界において知られている。それらの単素線コードは、比較すべき撚りコードにおいては得ることができない強度水準を提供する顕著な強度を備えることができる。不運なことに、これらのコードは高価であるが、強度が高いことによりタイヤ組立問題をリードする。さらに、ゴムに接着するための面の縮小を提供する。
本発明の目的は、織物コードの有利なコスト特性と単素線コードの顕著な強度、浸透性および耐摩耗性とを兼ね備えたコードを提供することである。
本発明の更なる目的は、多素線コードを取り扱うのに用いられる方法に匹敵する織物コードを製造する方法を提供することである。
本発明のなお、更なる目的は、十分な耐疲労性を維持しつつ、高引張り強さ、高モジュール、高寸法安定性および高耐摩耗性を備えたコードを提供することである。
本発明の概要
本発明は、織物コード、これらのコードを含むタイヤおよび添付の請求範囲に列挙されたコードを製造するのに適合した方法を提供する。
従来技術の織物単素線タイヤコードは、可撓性コードを生ずるようにコード構成繊維の融点よりも摂氏１５度ないし３０度低い温度で処理される。本発明によれば、その温度は、素線の部分が一緒に融けるように選ばれるので、そのコードは、素線の特性と似た或る特性および従来の素線コードの特性と似た他の特性を示すような高密度の強靭なコードを生ずる。織物コードや織物材料のロールの取り扱いに使用される標準装置は、発明を実施するために、加工上の変数の小修正が要請されるのみである。
【図面の簡単な説明】
さて、本発明の或る好ましい実施例が付図を参照して説明される。これらの実施例は、以下に限定されるように、ナイロンコードの使用を指向されていて、これらは、単に示されたものであって、以下の請求範囲に限定される本発明の局面内において多くの方法に修正されることができる。
図１と図１ａは、本発明により造られた空気入りタイヤの選択された実施例の横断面図である。
図２と図２ａは、本発明の１本のより糸を含む、それぞれ、コードの８０倍と４００倍に拡大された断面図である。
図３と図３ａは、本発明の２本のより糸を含む、それぞれ、コードの８０倍と４００倍に拡大された断面図である。
図４と図４ａは、本発明の３本のより糸を含む、それぞれ、コードの８０倍と４００倍に拡大された断面図である。
図５は、本発明のコード製造方法に使用され得る一装置の概略側面図である。
図６は、本発明のコード製造方法に使用され得るもう一つの装置の概略側面図である。
定義
本項こおよび請求範囲において用いられる場合、“タイヤの赤道面”は、タイヤの回転軸に対し垂直であり、かつタイヤトレッドの中心を通る平面であり、術語“軸方向の”と“軸方向に”は、タイヤの回転軸に平行な方向を指しており、術語“半径方向の”と“半径方向に”は、タイヤの回転軸に向かう方向または回転軸から遠ざかる方向を指しいる。“デニール”は、より糸が撚りを加えられる前における９，０００メートルのより糸の重さのグラム数を意味するものである。
本発明の詳細な説明
図１を参照すれば、一対の殆ど伸長できないビードコア１１を有するラジアルカーカス空気入りタイヤ１０の一部分が表わされているが、両ビードコアは、軸方向に間隔を置いており、少なくとも１本のラジアルカーカスプライ１２が両ビードコア１１間に延びている。カーカスプライは、各ビードコアの廻りを軸方向にそして半径方向外側に折り返されて、殆ど互いに平行であり、かつタイヤの赤道面（ＥＰ）に対し７０°ないし９０°の角度をなすコードによって補強されている。
タイヤ１０のクラウン領域１４は、タイヤトレッド１３の半径方向内側に位置するベルト組立体１５により補強されている。
自動車用タイヤは通常２枚のベルトを持ち、半径方向最内側のベルト１６は硬化されたタイヤの赤道面（ＥＰ）に対し１５°ないし３０°の角度をなすようにしてもよい。一方、半径方向最外側のベルト１７は硬化されたタイヤの赤道面（ＥＰ）に対し−１５°ないし−３０°の角度をなすようにする。これらコード角度は、それぞれ１７°ないし２３°および−１７°ないし−２３°であるのが好ましい。タイヤを補強するのコードは適当な材料、例えば、鋼、レイヨン、ポリエステル、ポリアミドまたは芳香性ポリアミドから造られ得る。
タイヤは、半径方向最外側のベルト１７を補強し、保護する任意のオーバーレイ構造をさらに有してもよい。このようなオーバーレイ構造はトレッド幅に匹敵する幅を持った１８からなることでもよい。を補強するコードは赤道面に対し０°ないし３０°の角度を形成してもよい。そうではなく、オーバーレイ構造は半径方向外側ベルトに螺旋状に巻かれた幅が５ないし３０ｍｍのリボンから成ることもできる。このようなタイヤクラウン補強についての詳細はＬＵ８５．９６４に見出し得る。
自動車用タイヤの補強部分に使用されるいずれの織物コードをも、ここに述べる類似の単素線で置き換えることは、本発明の範囲内にある。
本発明のコードの好ましい適用は、トラックタイヤの半径方向外側ベルト１６ｄを補強することである。軸方向に間隔を置いた、一対の殆ど延びのないビードコア１１ａを有し、ビードコア間に延びている１枚以上のラジアルカーカス１２ａを有するようなタイヤ１０ａが、図１ａに示されている。ベルト組立体１５ａは、ほぼ固体であって、通常４枚の同心ベルト１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを有する。ベルトにおける補強部材は、タイヤの赤道面に対し５°ないし３５°の角度を有する。第２と第３のベルト１６ｂと１６ｃの補強材料は交差している。一方、トップのベルト１６ｄの補強部材は、赤道面に対し第３のベルトの方向と同じ方向を持つことができる。
さて、図２を参照すれば、７．６２ＴＰＣ（３ＴＰＩ）で撚られた後、約６，０００デニールの線密度を持った１本のより糸を有する、本発明の類似の単素線コード２０の８０倍に拡大した断面図である。例えば、このようなより糸は１８９０デニールの３本のより糸を組み合わせることにより得られることができる。そのより糸は複数のナイロン素線２１を有する。コードの中心２２の近くの素線はぎっしり詰められて、一緒に融ける可能性がある。然るに、コードの周囲２３に行くに連れ素線は単一体を保持している。図２ａは、中心２２近くのコード２０の部分の４００倍に拡大した断面を表わす。緻密な素線は、軟らかい状態において隣接の素線と接触することにより多角形状を呈する。
図３を参照すれば、各線密度が１８９０デニールであり、２０．３２ＴＰＣ（８ＴＰＩ（インチ当たり巻き数））に撚られた２本のより糸３１，３２を有する、本発明の別の類似の単素線の８０倍に拡大した断面図である。各より糸は、複数のナイロン素線３６を有する。図２においては単一のより糸がある場合であったが、周囲３５における素線は、個別体を維持し、中心３４に近い素線は緻密にされ、融ける可能性がある。
このコードは、より糸をコードの１つと反対撚りで２０．３２ＴＰＣ（８ＴＰＩ）で撚られて得られる。撚りの方向とは、コードが垂直に保持されている時の、より糸またはコードの螺旋の傾斜方向を指す。若し螺旋の傾斜方向が“Ｓ”字の傾斜方向に従うならば、撚りは“Ｓ”または“左撚り”と呼ばれる。若し螺旋の傾斜方向が“Ｚ”字の傾斜方向に従うならば、撚りは“Ｚ”または“右撚り”と呼ばれる。“より糸の撚り”は、より糸がコードに組み合わされる前により糸に加えられる撚りを意味するものと理解される。そして、“コードの撚り”は、より糸がコードを形成するために互いに撚り合わされる時、２本以上のより糸に加えられる撚りを意味するものと理解される。
図３ａは、中心３４に近いコード３０の一部分を４００倍に拡大した断面図である。
さて、図４を参照すれば、各線密度が１８９０デニールであり、７．６２ＴＰＣ（３ＴＰＩ）で撚られている３本のより糸２６，２７，２８を有する、本発明の別の類似の単素線コード２５の８０倍に拡大した断面図が示されている。各より糸は、複数のナイロン素線３６を有する。図２または図３においては単一のより糸を持った場合であったが、周囲３８の素線は個別体を維持し、中心３７近くの素線は緻密で融ける可能性がある。
コード２５は、３本のより糸をコードの撚り方向と反対の撚り方向に７．６２ＴＰＣ（３ＴＰＩ）で撚られて得られる。
図４ａは、中心３７に近いコード２５の一部分を４００倍に拡大した断面図である。
図５は、本発明を実施するために使用され得る装置の概略側面図を示す。この装置は、生地ままの織物材料４０（この例においてはこの材料はナイロン６６）のロール、多くの案内ロール４２、弛み懸け（フェストン）４３および後続の引張りロール４４のセットを巻き戻すための巻戻し機（ｐａｙ−ｏｆｆ）４１を含む。引張りロール４４から織物材料４０が浸潤装置４５に入り、その後、乾燥塔４６に入る。浸潤装置４５は被覆用溶液を含み、その溶液はナイロンに対しＲＦＬ（レゾルシノール フォルムアルデヒド ラテックス）でよろしい。このような溶液は、例えば、刊行物“空気入りタイヤの修理工”１９８２年米国運輸省、米国政府印刷局、９２−９３ページに記載されている。織物材料は、約６０秒間乾燥塔を移動し、高温空気を含み１４０℃±２０℃の温度に制御された雰囲気に曝される。
乾燥塔４６からコードは高温炉４７に入り、そこでは温度が２７０℃±１０℃にセットされる。この温度は、素線を構成する織物材料の或るものが融ける程度の高さに選ばれなければならない。なお、ナイロンは約２５０℃で溶融を開始するが、織物材料の品位を落とす程高くはない。コードの加温は直接に、かつほぼ均一になされるが、その理由は、コードの熱容量が低いからである。コードに加えられる張力は、コードの周囲よりもその中心において高い。個々の素線の肌は軟化し、圧縮されるので、加熱と引張りの結合作用の下で隣接の素線と一緒に融けることができる。炉４７の温度と織物材料の高温領域の滞留時間とに依って、ナイロンコードを構成する素線の溶融に多少の差ががる。換言すれば、融ける量と収縮量は、曝される時間、温度水準および加えられる張力による。指示された温度で直径が０．６０ないし０．８０ｍｍのナイロン６６に対する滞留時間は、３０ないし１２０秒であり、好ましくは６０秒である。
高温炉４７の後には、引張りロール４８のセット、第２の浸潤装置４９、第２の乾燥装置５０および第２の高温炉５１が続く。浸潤装置４９はＲＦＬ溶液を含んでいる。織物材料は乾燥塔５０を９０ないし１２０秒で通過し、高温空気を含み１４０℃±２０℃の温度に制御された雰囲気に曝される。第２の高温炉５１は第１の高温炉４７よりも僅かに低い温度で操作されるが、１８０℃ないし２４５℃が好ましい。この温度により、接着剤が織物材料と反応することができる。高温炉５１の後には、引張りロール５２のセット、弛み懸け５３および巻き上げ装置５４が続く。
織物材料は縦糸コードと横糸コードを有する。縦糸コードの融点で品質を落とさないように横糸コードを選ぶことが有利である。この場合、横糸コードは元の寸法の特性を保持している。
プライ４０が巻戻し機４１から弛み懸け４３，５３、浸潤装置４５，４９、乾燥塔４６，５０および高温炉４７，５１を通り縦に引張られるので、或る工程の間に縦糸に実質的な張力が掛かるかもしれない危険性がある。この張力は、コードの耐疲労性を害することなしに必要なコード圧縮状態を造るために特定の範囲内になければならない。発明の実施上好ましい上述の装置は、３つの引張りロールセット４４，４８および５２である。これらの引張りロールセットに加えられる動力を注意深く制御することにより、異なる処理工程の間に織物材料に掛かる張力を精密に調整することができる。
図６に示された本発明の別の実施例によれば、織物材料４０は、浸潤装置４５とそれに続く乾燥塔４６を通過することなしに高温炉４７に直接入る。織物材料は、浸潤装置４９に入る前に緻密にされ融ける可能性があるコア部分を有する。浸潤装置に次いで、乾燥装置５０と第２の高温炉５１は接着剤をコードに付着する。高温炉５１の後には、引張りロール５２のセット、弛み懸け５３および巻き上げ装置５４が続く。織物材料等に加えられる温度、異なる滞留時間，張力は、上述の場合と同様である。
表１は、本発明の上述の２つのうちの第１の実施例による工程で処理されたナイロンコードで得られた結果を表示したものである。
多重素線コードは、１８９０／３／１デニールのナイロンコードであり、７．６２ＴＰＣ（３ＴＰＩ）で撚られたものである。ＬＤＳに関して、表１に掲載されている種々のコード見本９６１等は、２つの製造物である。最後の欄は、同一デニールを有するナイロン単素線コードの特性を示す。炉の温度とそこの滞留時間と離れてから、、本発明の処理前のものと、８時間の曲げの後のものとのコードの引張り強さ疲労試験のデータが表示されている。拡散は、ゴムに埋め込まれたコードの断面を通ってガスがコードの長さ３ｃｍ以上に拡散することを意味する。剛性は、１から１０まで格付けされ、１は軟らかく、１０は非常に硬い。
【表１】

本発明の類似の単素線コードは単素線に置き換わる可能性を有すると思われる。溶融温度または晒し時間の増加は、緻密にされ融ける可能性があるコア素線の数を増大させ、剛性を増大させ、ガスの浸透を減少させる。しかしながら、引張り強さは減少するが、耐疲労性は過度の晒し時間で急激に低下する。
本発明は、６，０００デニール以上の巨大コードのみならず僅か５００デニールのコードにも使用可能である。織物材料は、ナイロン、ポリエステル、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ポリビニールアルコール、およびこれらの混合物であってもよい。さらに、アラミドのような不溶融材料とポリアミドやポリエステルのような溶融材料を結合することも可能である。不溶融材料と溶融材料は、コードを構成するより糸が異なるものが好ましい。慣例の実験を通じて、当業者は、コードの特性を所定の適用に最大限に活かすために適当な温度と晒し時間を決めることができる。
確かに代表的な実施例および詳細が、発明を説明する目的で述べられてきたが、種々の変形や修正が、付属の請求範囲に限定された本発明の範囲から逸脱すること無くなされ得ることは、当業者にとって明白であろう。

Claims (3)

1. 補強コードからなる少なくとも一つの半径方向のカーカスプライを含むカーカスと、該カーカスのクラウン領域の半径方向外側に配置されたトレッドと、該トレッドと該カーカスの該クラウン領域との間に配置されたクラウン補強構造とを有し、
   前記クラウン補強構造は、少なくとも半径方向最内周の第一のベルトプライと、半径方向最外周の第二のベルトプライとを備え、かつ該ベルトプライの各々の中を複数の補強コードが互いに平行に延びているベルトアセンブリを有しており、
   少なくとも一本の前記補強コードは、複数のフィラメント（２１，３６）を備えた少なくとも一本のより糸（３１，３２，２６，２７，２８）を含む、少なくとも一本のコード（２０，２５，３０）であり、
   前記少なくとも一本のコード（２０，２５，３０）は、外周面（２３，３５，３８）に近い第一の部分と、中心部にある第二の部分（２２，３４，３７）とを有している、織物材料からなるコードで補強された空気タイヤにおいて、
   前記第二の部分は、圧縮され、互いにしっかりと一体化された前記複数のフィラメント（２１，３６）から構成され、
   前記第一の部分は、互いに分離された前記複数のフィラメント（２１，３６）から構成されていることを特徴とする、空気タイヤ。
2. 前記コード（２０，２５，３０）の断面積のうち、前記第二の部分は、該コードの断面積の５０〜９９％の断面積を占めている、請求項１に記載の空気タイヤ。
3. 前記コード（２０，２５，３０）は、各々が７００〜５０００デニールの、１〜６本のナイロン製の前記より糸を有している、請求項１に記載の空気タイヤ。

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