JP6114187B2 - 空気排出スレッドを有する空気入り車両タイヤおよび空気排出スレッド用導電性コーティングを製造する方法 - Google Patents

Description

本発明はカーカスとカーカスに隣接する部材とを有するラジアル構造の空気入り車両タイヤに関し、カーカスの２つの表面の少なくとも１つにスレッド形状要素が配置され、スレッド形状要素は、タイヤ組み立て中にカーカスと隣接部材との間に閉じ込められた空気の空気排出のために好ましくは使用される。本発明はまた、スレッド形状要素用の導電性コーティングを製造する方法に関する。

空気排出用のスレッド形状要素（いわゆる空気排出スレッド）を有するラジアルタイヤは当業者によく知られている。そのような空気入り車両タイヤは例えば独国特許出願公開第３０１４ ２６８ Ａ１号明細書から知られている。ラジアルタイヤは、カーカス補強材のラジアル方向の伸長によって区別される。カーカスは繊維カレンダ状に製造され、ここでその埋め込み部材がゴム製の混合層を使用してコーティングされる。

タイヤ組み立て中に互いに接合される部材間に空気が閉じ込められるのを防ぐため、従ってタイヤの品質が低下するのを防ぐため、カーカス部材は繊維カレンダ状に製造された後、空気排出のため互いに平行に配置されたスレッド形状要素を使用して、混合層の表面を被覆される。この被覆は片側に、すなわちカーカスの２つの表面の一方のみに施されることも、両側に、カーカスの両面に施されることもできる。導電性でないまたは不十分に導電性であるスレッド形状の空気排出要素を使用した被覆は通常２５〜４０ｍｍの間隔で実行される。空気排出要素は、例えば、直径０．０５〜１ｍｍを有する綿スレッドである。タイヤにおいて、空気排出用のスレッド形状要素はラジアル方向に伸びかつカーカス層の幅全体におよぶ。

タイヤの動作中に発生する静電荷の消散を可能とするために、路面と接触するトレッドを含むヘッド領域、タイヤリムと接触するビード領域、およびトレッドならびにビード領域と互いに連結する内層、カーカス、およびサイドウォールなどの少なくとも１つの部材は導電性にされる。これは、例えば導電性ゴム混合物を使用して実行できる。導電性は、タイヤが最大で１×１０^８オームの電気抵抗を有することを意味する。

発展は次にタイヤの回転抵抗を低減することに向けられる。回転抵抗を低減する１つのアプローチは低回転抵抗混合物の使用である。それらは好ましくはいわゆる「ボディ部分混合物」として、サイドウォール領域で、内層におよびカーカスに使用される。これら低回転抵抗混合物のヒステリシスは、とりわけ活性が低いフィラー、少量のフィラーの使用によって、またはカーボンブラックをシリカで置き換えることによって減少する場合もある。これら低回転抵抗混合物の使用の結果、これらの混合物の電気抵抗が増加するが、導電性は低下する。静電荷を消散するために必要な１×１０^８オームのタイヤ全体の電気抵抗は確保できない。

いわゆる導電性カーボンブラックが救済策として上述の部材に超低濃度でしばしば使用される。しかしながら、これらは非常に高い補強／剛性効果を有し、またヒステリシス挙動に、従って回転抵抗にマイナスの影響を有する。例えばサイドウォール領域において混合物の要求される低い剛性を超えないように、他の補強フィラーによる充填の程度は、導電性カーボンブラックに対する補償としてかなり減らさねばならない。サイドウォールなどの軟質部材において、これは充填の合計の程度が非常に低いという結果になり得る。結果として、高表面積を有する導電性カーボンブラックの分散はもはや満足のいくようにはできず、例えば、過度に低い強度または摩耗抵抗という欠点を伴う。さらに、導電性カーボンブラックに基づくそのような処置はコストがかかる。

本発明は、簡単な処置を用いて導電性が改善された費用対効果に優れた高品質の空気入り車両タイヤを提供する目的に基づく。

この目的は請求項１の前提部および特徴づける特長に従い達成され、請求項１では、これらスレッド形状の、好ましくは空気排出をする要素の少なくとも１つが導電性コーティングを有し、その結果、スレッド形状の、好ましくは空気排出をする要素とコーティングとが導電性スレッド形状要素をともに形成し、導電性スレッド形状要素が１×１０^７オーム／ｃｍ未満の電気抵抗を有する。

少なくとも１つのスレッド形状の、好ましくは空気排出をする要素（好ましくはいわゆる空気排出スレッド）の周囲に導電性コーティングを適用するという簡単な処置によって空気入り車両タイヤの導電性が改善されることが本発明の本質である。スレッド形状要素自体はその物理的特性の変化を受けず、導電性であるコーティングを単に有する。意外にも、スレッド形状要素、好ましくは空気排出スレッドをコーティングすることは、１×１０^８オームの最大合計抵抗を有するタイヤの所望のかつ必要な電気抵抗を得るのに十分であることが示された。

スレッド形状要素は空気排出スレッドまたは別の非空気排出スレッド形状要素であることができ、カーカス表面に代替物としてまたは補足物として配置される。

タイヤのサイド領域にわたるゴム混合物に適切な導電性がなくても、リムからビードを介した導電性要素を介した導電性ヘッド領域までの静電荷の消散が改善されることが確実になる。

スレッド形状要素が空気排出スレッドである場合、空気入り車両タイヤはそれにもかかわらず高い製造品質のタイヤである。何故なら、タイヤ組み立て中に部材間に閉じ込められた空気を、それでもなお残存空気排出スレッドによって確実に排出できるためである。空気入り車両タイヤの導電性はこの簡単かつ費用対効果のある処置を使用して改善される。複合的な構造的処置、例えば追加の導電性ゴムストリップを適用することは、タイヤに実行する必要がない。

概念「コーティング」は、スレッド形状要素の周囲の外層、コーティング、または膜を意味する。

表現「スレッド形状要素」は、導電性コーティングのない、好ましくは空気排出スレッドなどの、糸、ヤーン、またはコード自体を意味する。

表現「導電性コーティングされたスレッド形状要素」は、その導電性コーティングを含むスレッド形状要素を意味する。

概念「ヘッド領域」はタイヤの部材、トレッド、ベルト、およびベルトバンデージおよびこれら部材間に配置された中間層を意味する。

スレッド形状の導電性要素はカーカスの外側表面もしくは内側表面、または外側表面と内側表面の両方に、もしくはまた両面に交互に配置可能である。

「外側表面」は、サイドウォールの方を向くカーカス表面を意味し、「内側表面」は内層の方を向くカーカス表面を意味する。

本発明の有利な改良において、導電性を保証または改善するために、１〜２０個、好ましくは２〜６個の導電性コーティングされたスレッド形状要素がカーカス表面に配置され、好ましくはカーカスの幅にわたって規則的に分配され、また外側および内側表面に交互に配置されることが提供される。

本発明のさらに有利な改良において、未加硫タイヤ中の導電性コーティングされたスレッド形状要素が１．５〜５０％、好ましくは５〜２５％の伸び率を有することが提供される。導電性スレッド形状要素は、タイヤ製造中およびこの方法における動作状態中の十分な伸びを可能にし、伝導経路の中断をもたらすであろう破断を起こしにくい。

本発明のさらに有利な改良において、スレッド形状要素が、導電性でない、すなわち１×１０^７オーム超である材料からなることが提供される。

本発明のさらに有利な改良において、スレッド形状要素の直径が０．０１〜１．５ｍｍ、好ましくは０．０５〜０．５ｍｍであり、従って典型的に使用される空気排出スレッドの寸法と有利にも変わらず、その物理的特性において等しいことが提供される。

本発明のさらに有利な改良において、導電性コーティングされたスレッド形状要素（１２）が３０００ｄｔｅｘ未満、好ましくは５００ｄｔｅｘ未満の繊度（ｔｉｔｅｒ）を有し、従って典型的に使用される空気排出スレッドの寸法と有利にも変わらないことが提供される。

本発明のさらに有利な改良において、導電性コーティングが接着促進剤、好ましくはＲＦＬ浸漬液であり、それが導電性粒子、好ましくは５０ｍ^２／ｇ以上の比表面積を有するカーボンブラック、例えばタイプＮ３３９のカーボンブラック、特に好ましくは１００ｍ^２／ｇ以上の比表面積を有するカーボンブラックを含むことが提供される。良好なゴム接合のため、スレッド形状要素を接着促進剤でコーティングすることは当業者に知られている。好ましくは分散されている導電性粒子がこの接着促進剤とここで混合される場合、導電性およびまた所望の接着促進およびまたカーボンブラックのスレッド形状要素への良好な接着が提供される。さらなる作業工程を必要とすることなく、典型的ないわゆるスレッド形状要素の「浸漬処理」（その間当該要素は分散した導電性粒子を有する接着促進剤液体をとおして引かれる）を使用することで、スレッド形状要素の導電性および接着促進性コーティングが得られる。これは費用対効果がありかつ効果的である。

略記「ＲＦＬ」はレゾルシン・ホルムアルデヒド・ラテックス（ｒｅｓｏｒｃｉｎ ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ ｌａｔｅｘ）を表す。

概念「接着促進剤」は、強力な担体の周囲にまたはその部材の周囲に適用される接着促進性コーティングと理解されるべきである。

空気排出スレッド形状要素の非導電性材料は、例えばポリエステル、ポリアミド、綿、または上記材料の混成体であり得る。

空気排出スレッド形状要素は連続フィラメント、加工フィラメント、またはステープルファイバからなることができる。

コーティングが、未加工のスレッド形状要素との関連において、該スレッド形状要素の１０〜９０重量％、好ましくは１０〜５０重量％、特に好ましくは１５〜３５重量％を作り上げる［ＤＰＵ（ｄｉｐ ｐｉｃｋ ｕｐ（浸漬による付着））］と有利である。１５〜３５重量％のＤＰＵは、１回の浸漬処理で適用可能な比較的薄い、従って費用対効果のあるコーティングで十分な導電性を保証する。

１つの好ましい実施形態において、空気入り車両タイヤは導電性ゴム混合物から作製されるヘッド領域とビード領域を有し、一方でカーカスのおよび／またはサイドウォール領域のおよび／または内層のゴム混合物は不十分に導電性である。回転抵抗が最適化された「低い」導電性のゴム混合物をサイドウォール領域におよび／またはカーカスにおよび／または内層に使用するにもかかわらず、改善された導電性が、導電性コーティングを介した少ない数の空気排出スレッドの導電性の構成によって達成される。従って、静電荷の消散が、リムからビードを介し導電性要素を介し導電性トレッドまで十分に発生することが保障される。空気入り車両タイヤはそれにもかかわらず高い製造品質のタイヤである。その理由は、タイヤ組み立て中に部材間に閉じ込められた空気をそれでもなお空気排出スレッド形状要素によって確実に排出できるからである。空気入り車両タイヤへの複合的な構造上の処置は必要ない。

「不十分な導電性のゴム混合物」は、それによってタイヤが１×１０^８オーム超の電気電気抵抗を有する混合物を意味する。

水分または溶媒の乾燥除去後、それぞれ、ポリマーとカーボンブラックとからなる導電性膜を担体としての非導電性スレッド形状要素に残すポリマー系ラテックスとカーボンブラック、またはポリマー含有溶媒とカーボンブラックそれぞれのほとんどあらゆる組み合わせを導電性浸漬液として使用することができる。

− 導電性ＲＦＬ浸漬液の製造に以下の手順が用いられる：
− ５〜２５重量％のカーボンブラック、好ましくは６〜１５重量％のカーボンブラック、特に好ましくは７〜１０重量％のカーボンブラックを有するカーボンブラックの水性分散液Ａを製造／使用する工程；
ＲＦＬ浸漬液である分散液Ｂに水性分散液Ａを加えて混合する工程。

従って、乾燥状態において１５〜５０重量％のカーボンブラック比率、好ましくは２０〜４０重量％のカーボンブラック比率が、所望の導電率を得るために保証される。

分散液ＡおよびＢは５０：５０〜７０：３０、好ましくは５０：５０〜６０：４０の体積比で有利に混合される。

ＲＦＬを含まないカーボンブラック浸漬液、例えばカーボンブラックと、水とＣｌａｒｉａｎｔ製Ｃｏｌａｎｙｌ ｂｌａｃｋ ＰＲ１３０などのグリコールとからなるカーボンブラック浸漬液も導電性浸漬液として使用できる。

２つの分散液Ａ＋Ｂから製造された上記カーボンブラック含有ＲＦＬ浸漬液をとおしてスレッド形状要素を引いた後、および、続いて浸漬液を乾燥させた後、導電性かつ接着促進性膜の形態のコーティングがスレッド形状要素の周囲に形成される。分散液ＡとＢの比率は、一方では、乾燥膜のカーボンブラック濃度が上述の導電率要求を満たすように十分に高いが、他方では、完成した浸漬液が高いカーボンブラック比率が原因で過度に粘性かつ粗悪なコーティングになることがないような方法で選択される。

下の表は構造２３５ｄｔｅｘ×１のＰＥＴから作製された導電性コーティングされた空気排出スレッドの電気抵抗を示す。

次に本発明を２つの図面に基づきさらに詳しく説明する。図面は概略的な例示的実施形態を示す。

空気圧自動車タイヤの部分的な断面を示す。 導電性コーティングされたスレッド形状要素の断面を示す。

図１は乗用自動車の空気入り車両タイヤのラジアル方向部分断面を示す。ゴム混合物からなる空気入り車両タイヤ１は、ビード領域２からビード領域３まで延在するラジアルカーカス４を有する。カーカスは、ゴムに埋設された強力な担体から作製された埋め込み部材からなり、高い引張り強度を有するビードコア５周囲に軸方向内側から軸方向外側に案内されてカーカス折り返し部分８で終端する。空気入り車両タイヤ１はまた、トレッド６と、内層９などのカーカス４に隣接する部材と、サイドウォール１０とを有する。ベルト７がカーカス４とトレッドの間に配置される。内層９がカーカス４の内側表面に隣接する一方で、サイドウォール１０がカーカス４の外側表面に隣接する。５０〜５００ｄｔｅｘの構造の綿またはＰＥＴから作製された空気排出スレッド１１の形態にあるスレッド形状要素がカーカス４の２つの表面の少なくとも一方に配置される。図２を参照。空気排出スレッド１１は、タイヤ組み立て中にカーカス４と隣接部材の内層および／またはサイドウォール９、１０との間に閉じ込められた空気を排出する目的で使用される。

空気排出スレッド１１は、ラジアル方向のカーカス４の表面に、２５〜４０ｍｍ（円周方向で測定）の間隔で配置され、０．３ｍｍ未満、好ましくは０．０５〜０．２ｍｍの直径を有する。空気排出スレッド１１は好ましくはカーカス層の幅全体におよぶ。

２〜６個のタイヤの空気排出スレッド１１が導電性のスレッド形状要素１２として導電性であるように設計される一方で、残りの空気排出スレッド１１は公知のように設計される。これらの導電性要素１２はカーカス４上にタイヤの円周の周りに規則的に分配されるように配置される。導電性のスレッド形状要素１２は導電性コーティング１３を有する空気排出スレッド１１である。空気排出スレッドは、フィラメント１５からなり構造２３５ｄｔｅｘ×１を有するヤーンである。コーティングは、未加工のスレッド形状要素１１との関連において、該スレッド形状要素の２０〜４０重量％を作り上げる。導電性コーティングは、５０ｍ^２／ｇ以上の比表面積を有するカーボンブラックを有するＲＦＬ浸漬液（レゾルシンホルムアルデヒドラテックス浸漬液（ｒｅｓｏｒｃｉｎ ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ ｌａｔｅｘ ｄｉｐ））であり、該浸漬液は乾燥状態で１５〜５０重量％のカーボンブラック比率、好ましくは２０〜４０重量％のカーボンブラック比率を有する。この上述のカーボンブラック含有ＲＦＬ浸漬液は導電性を保証すると同時にゴムへの良好な接合、ならびにカーボンブラックのスレッド形状要素に対する良好な接着を許容する。コーティングされた空気排出スレッド１２および空気排出スレッド１１はカーカス４の軸方向の幅全体に配置される。

１ 空気入り車両タイヤ
２ ビード領域
３ ビード領域
４ カーカス
５ ビードコア
６ トレッド
７ ベルト
８ カーカス折り返し部分
９ 内層
１０ サイドウォール
１１ 空気排出スレッド（スレッド形状要素）
１２ コーティングされた空気排出スレッド（導電性コーティングされたスレッド形状要素）
１３ 導電性コーティング
１４ 導電性粒子
１５ フィラメント
ａＲ 軸方向
ｒＲ ラジアル方向

Claims (12)

1. カーカス（４）と前記カーカス（４）に隣接する部材（９、１０）とを有するラジアル構成の空気入り車両タイヤ（１）であって、スレッド形状要素（１１）が前記カーカス（４）の２つの表面の少なくとも１つに配置され、前記スレッド形状要素（１１）は、前記タイヤの組み立て中に前記カーカス（４）と前記隣接部材（９、１０）との間に閉じ込められた空気の空気排出のために使用される空気入り車両タイヤ（１）において、
   少なくとも１つのスレッド形状要素（１１）が、導電性のコーティング（１３）を有し、導電性コーティングされたスレッド形状要素（１２）を形成することと、前記導電性コーティングされたスレッド形状要素（１２）が１×１０^７オーム／ｃｍ未満の電気抵抗を有することとを特徴とする空気入り車両タイヤ（１）。
2. １〜２０個の導電性コーティングされたスレッド形状要素（１２）が前記カーカス（４）の表面に配置されることを特徴とする請求項１に記載の空気入り車両タイヤ。
3. 未加硫タイヤ中の前記導電性コーティングされたスレッド形状要素（１２）が１．５％〜５０％の伸び率を有することを特徴とする請求項１または２に記載の空気入り車両タイヤ。
4. 前記スレッド形状要素（１１）が導電性でない材料から構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気入り車両タイヤ。
5. 前記スレッド形状要素（１１）の直径が０．０１〜１．５ｍｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気入り車両タイヤ。
6. 前記導電性コーティングされたスレッド形状要素（１２）が３０００ｄｔｅｘ未満の繊度を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気入り車両タイヤ。
7. 前記導電性コーティング（１３）が、導電性粒子（１４）を含有する、或いは５０ｍ^２／ｇ以上の比表面積を有するカーボンブラックを含有する接着促進剤又はＲＦＬ浸漬液であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の空気入り車両タイヤ。
8. 前記導電性コーティング（１３）がカーボンブラック浸漬液であることを特徴とする請求項７に記載の空気入り車両タイヤ。
9. 前記導電性コーティング（１３）が、前記スレッド形状要素（１１）と比べた重量％において、１０〜９０重量％であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の空気入り車両タイヤ。
10. 前記空気入り車両タイヤ（１）のヘッド領域（６）とビード領域（２、３）のゴム混合物が導電性ゴム混合物を有する一方、前記カーカス（４）のおよび／または前記サイドウォール領域（１０）のおよび／または前記内層（９）のゴム混合物の導電性が不十分であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の空気入り車両タイヤ。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の空気入り車両タイヤの空気排出スレッド用導電性コーティングを製造する方法であって、
    − ５〜２５重量％のカーボンブラックを有するカーボンブラックの水性分散液Ａを製造する工程と、
    − 前記水性分散液Ａを導電性コーティングとしてのＲＦＬ浸漬液である分散液Ｂに加えて混合する工程と
    を含む方法。
12. 前記分散液ＡおよびＢが５０：５０〜７０：３０の体積比で混合されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。

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