JP6159871B2 - エラストマー材料から作られる物品用の、好ましくは空気入り車両タイヤ用の補強プライおよび空気入り車両タイヤ - Google Patents

Description

本発明は、エラストマー材料から作られる物品用の、好ましくは空気入り車両タイヤ用のゴム引き補強プライに関する。この補強プライは、複数の相互に離間し、平行に配置された強度部材を含み、これら強度部材は、互いに撚り合わされた少なくとも２本のマルチフィラメントヤーンから構成されるハイブリッドコードであり、その第一のマルチフィラメントヤーンがビスコースマルチフィラメントヤーンであり、かつ更なるマルチフィラメントヤーンが第一のマルチフィラメントヤーンと同一でない材料から構成される非金属マルチフィラメントヤーンである。本発明はさらに、この補強プライを含有する空気入り車両タイヤに関する。

エラストマー材料から作られる、例えば工業用ゴム製品および（空気入り）車両タイヤなどの物品用の補強プライは最高度の重要性を有し、これは当業者の共通一般知識である。補強プライは、強度部材として知られる複数の補強用スレッドの形状の要素を含んでいる。これらは、エラストマー材料中に完全に埋め込まれる。これらの補強プライの強度部材は、例えば織布の形態または連続的に巻かれたカレンダー処理された強度部材の形態を有する。

少なくとも２本のヤーンから構成されるこの強度部材がそれぞれ異なる材料からなる場合、それらの強度部材はハイブリッドコードと呼ばれる。ハイブリッドコードの使用は、一方で個々のヤーンに対する材料のまた他方でそのヤーン構造の的を絞った選択によってその強度部材の物理的性質を目的に合わせることを可能にする。

適切なサイズおよび形状のゴム引き補強プライを更なる構成部品と組み合わせて工業用ゴム製品または空気入り車両タイヤを形成する。当該製品におけるゴム引き補強プライの機能は、それを補強することである。

上記補強プライは、例えばドイツ特許出願公開第１０ ２００９ ００３ ３５９Ａ１号明細書によって開示されている。この補強プライは、レーヨンマルチフィラメントヤーンとＰＥＴマルチフィラメントヤーンの２本のヤーンのハイブリッドコードからなる強度部材を含む空気入り車両タイヤのベルト包帯である。このレーヨンマルチフィラメントヤーンは、ビスコースマルチフィラメントヤーンの部類に入る。そのレーヨンマルチフィラメントヤーンの線密度は１８４０ｄｔｅｘであり、またＰＥＴマルチフィラメントヤーンの線密度は１４４０ｄｔｅｘである。このハイブリッドコードは、これまでの通例の直径を有する。これら強度部材の直径がそれらの強度部材を埋め込む補強プライの厚さを決定的に決める。小さな直径を有する強度部材は、大きな直径を有する強度部材よりも比較的薄い補強プライを可能にする。

しかしながら、補強プライはこれまでの通例の厚さを有する補強プライと大体同じ物理的性質を有することを意図しているが、コスト削減の理由でエラストマー製品では肉厚を減らした補強プライを使用する努力がなされている。さらに環境への懸念は、これらの補強プライの強度部材について可能な限り天然の再生可能な原料を使用する取組みを後押ししている。

したがって本発明が対象とする問題は、環境にやさしい設計であり、かつ合成強度部材による今まで使用されてきた補強プライと大体同等の物理的性質を有する、エラストマー材料から作られる物品用の比較的薄い補強プライを提供することである。本発明が対象とする問題はさらに、環境にやさしい方法で作られ、かつ比較的低い転がり抵抗を有する空気入り車両タイヤを提供することである。

この問題は、補強プライに関して、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ １３９−１：２００５の標準大気中でコンディショニングした後のビスコースマルチフィラメントヤーンが、＜１１００ｄｔｅｘのヤーン線密度、および≧４５ｃＮ／ｔｅｘの強さ（ｔｅｎａｃｉｔｙ）を有し、かつまたハイブリッドコードが、≦３０００ｄｔｅｘのコード線密度を有する場合に解決される。

単位ｋＮ／ｄｍで表した２種類のゴム引きされていない布についての力−伸び曲線を示し、一方の布は表１に示したハイブリッドコード１（レーヨン ７８０＋ＰＡ６６ ７００）を含み、もう一方の布は従来技術のコード（ＰＡ６６ ９４０×２）を含む。凡例中の「ｅ」はｅｐｄｍを表す。 単位ｋＮ／ｄｍで表した３種類のゴム引きされていない布についての力−伸び曲線を示し、１つの布は表１に示したハイブリッドコード２（レーヨン ６２０＋アラミド ５５０）を含み、更なる布は表１に示したハイブリッドコード３（レーヨン ６２０＋アラミド ５５０＋レーヨン ６２０）を含み、また第三の布は従来技術のコード（レーヨン １２２０×２）を含む。凡例中の「ｅ」はｅｐｄｍを表す。

その強度部材が少なくとも２本のマルチフィラメントヤーンから構成され、それらの１本がビスコースマルチフィラメントヤーンであるハイブリッド強度部材である、比較的薄い補強プライを提供する。このコード線密度は≦３０００ｄｔｅｘであり、それによって比較的細いハイブリッドコード、したがって比較的薄い補強プライを可能にする。このビスコースマルチフィラメントヤーンは、いわゆる「ビスコース法」によってセルロースから得ることができる。セルロースは、世界中で最も多く、また重要な天然の再生可能な、したがって環境にやさしいポリマーである。実用にとって必要な強さを与えるためには、ビスコースすなわちレーヨンマルチフィラメントヤーンがタイヤ中のゴム引き補強プライが＞１８４０ｄｔｅｘのヤーン線密度を有する太い強度部材を使用することがこれまで必要であった。今では、ビスコースヤーンの生産のための改変法に基づいて、ビスコースにとって驚くべき≧４５ｃＮ／ｔｅｘの高強さを有する細いビスコースマルチフィラメントヤーンの製造の可能性が与えられている。驚くべきことに、＜１１００ｄｔｅｘのヤーン線密度を有する少なくとも１本のビスコースマルチフィラメントヤーンを含むハイブリッドコードを含む補強プライが、工業用ゴム製品、特に（空気入り）車両タイヤにおいてきわめて有用である。本発明の補強プライは具体的には、特に空気式車両タイヤにおいて使用するための必要条件を満たす破断荷重、弾性率、耐疲労性、および破断時伸びを有する。

本発明の補強プライのハイブリッドコードは、２本以上のマルチフィラメントヤーンからなることができ、その第一のマルチフィラメントヤーンが、常に前述の「細い」ビスコースマルチフィラメントヤーンであり、かつその第二のマルチフィラメントヤーンが、常に第一のマルチフィラメントヤーンと同一でない材料からなる。しかしながらハイブリッドコードはまた、３本以上のマルチフィラメントヤーンを含むこともでき、その第三のマルチフィラメントヤーンまたは更なるマルチフィラメントヤーンが、第一または第二のマルチフィラメントヤーンの材料と同一であってもよく、またはそうではなくて更なる非金属材料からなってもよい。

このビスコースマルチフィラメントヤーンの標準状態における繊維データは、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ２０６２：２００９に従って、
・標準大気中で≧１６時間のコンディショニング時間、
・エアークランプを備えたＣＲＥ引張試験機（ＣＲＥ：試験片の定速伸長）、
・１００ｔ／ｍ（ｔ／ｍ＝回／メートル）の生産者撚りを有するマルチフィラメントヤーンの試験、
・試験片のクランプ長さ：５００ｍｍ、
・伸長速度（クロスヘッド速度）：５００ｍｍ／分（１００％／分）
の条件下で測定される。

前述の標準規格中で述べたコンディショニング条件および試験条件は、これを製造した繊維の業界の関連標準規格（ＢＩＳＦＡ「ビスコース、キュプラ、アセテート、トリアセテート、およびリヨセルフィラメントヤーンの試験方法（Ｔｅｓｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｖｉｓｃｏｓｅ，ｃｕｐｒｏ，ａｃｅｔａｔｅ，ｔｉａｃｅｔａｔｅ ａｎｄ ｌｙｏｃｅｌｌ ｆｉｌａｍｅｎｔ ｙａｒｎｓ）」２００７年版）に似ている。

驚くべきことにこのビスコースマルチフィラメントヤーンは、英国特許第６８５，６３１号明細書の実施例２に記載されている方法を、下記に述べるように幾つかの技術的特徴に関して修正した場合に得られる。
・コットンリンターではなく針葉樹パルプを使用した。
・ビスコースを、紡糸前のビスコースを基準にして０．０１〜１．０重量％の範囲の濃度のビスコース改質剤（例えば、エトキシル化脂肪酸アミンなどのアミンエトキシラート、またはＰＥＧ １５００などのポリエチレングリコール）と混ぜ合わせる。
・使用される紡糸口金は、＜１００μｍの、好ましくは４０〜８０μｍの範囲にある孔径を有する。
・第一巻取ロールにおける紡糸速度は５０ｍ／分未満、好ましくは１０〜４０ｍ／分の範囲である。
・スレッドを、紡糸口金から糸道ダクトを経て凝固浴中に輸送する。糸道ダクト中のスレッドの輸送は、繊維取り出し方向の凝固浴の流れによって増強される。
・凝固浴における硫酸濃度は１５ｇ／Ｌを超え、好ましくは２０〜１２０ｇ／Ｌの範囲である。
・凝固浴に硫酸ナトリウムおよび硫酸亜鉛を、好ましくは凝固浴１Ｌ当たり２５〜２５０ｇの濃度で加える。
・凝固浴温度は３０℃を超え、好ましくは４０〜９５℃の範囲にある。
・後続の定着浴は硫酸を、好ましくは定着浴１Ｌ当たり２０〜１２０ｇの範囲の濃度で含有し、またこれはキサントゲン酸セルロースの分解浴としての役目もする。
・紡糸されたヤーンを１７５％超まで延伸する。好ましくは、延伸は１８０〜２２０％の範囲である。
・本発明のビスコースマルチフィラメントヤーンは、好ましくは２ステップ工程で生産され、ヤーンを紡糸し、第一ステップで巻上げ、第二ステップでその巻き上げたヤーンを巻き戻し、延伸する。

この更なるマルチフィラメントヤーンは、≧５０〜≦１８００ｄｔｅｘの範囲、好ましくは≧２００〜≦１２００ｄｔｅｘの範囲、より好ましくは≧２５０〜≦８００ｄｔｅｘの範囲のヤーン線密度を有するのが有利である。これは、そのヤーンそれぞれが低い線密度、したがって全体的に小さいコード径を有するが、その物理的性質が現在通例の直径を有するハイブリッドコードに近いハイブリッドコードを含む比較的薄い補強プライを実現する。

このビスコースマルチフィラメントヤーンは、レーヨンマルチフィラメントヤーンまたはリヨセルマルチフィラメントヤーンである。

このハイブリッドコードは、≦２５００ｄｔｅｘ、好ましくは≦２０００ｄｔｅｘのコード線密度を有するのが有利である。

このビスコースマルチフィラメントヤーンは、≧１５０〜＜１１００ｄｔｅｘの範囲、好ましくは≧１７０〜＜９００ｄｔｅｘの範囲のヤーン線密度、および≧４５ｃＮ／ｔｅｘ〜≦６０ｃＮ／ｔｅｘの範囲、好ましくは≧４５ｃＮ／ｔｅｘ〜≦５６ｃＮ／ｔｅｘの範囲の強さを有するのが有利である。この高いｄｔｅｘ当たり強さは、破断荷重に関して低いヤーン線密度を可能にする。

このビスコースマルチフィラメントヤーンは、≧１７０〜＜９００ｄｔｅｘの範囲、好ましくは≧２００〜＜８００ｄｔｅｘの範囲のヤーン線密度、および≧４５ｃＮ／ｔｅｘ〜≦５６ｃＮ／ｔｅｘの範囲、好ましくは≧４５ｃＮ／ｔｅｘ〜≦５３ｃＮ／ｔｅｘの範囲の強さを有するのが有用である。これは、本発明の補強プライをそのカーカスプライとして、かつ／またはそのベルト包帯として使用する空気入り車両タイヤの疲労特性に関して、かつまた補強プライ製造手順の操作上の機能性に関して利点を生み出す。

このビスコースマルチフィラメントヤーンが、１．２〜４．０ｄｔｅｘの範囲、好ましくは２．４〜３．０ｄｔｅｘの範囲のフィラメント線密度を有する場合、本発明の補強プライをそのカーカスプライとして、かつ／またはそのベルト包帯として利用する空気入り車両タイヤの耐疲労性にとって有利である。

このビスコースマルチフィラメントヤーンは、≧５％〜≦２０％の範囲、好ましくは≧６％〜≦１５％の範囲の破断時伸びを有するのが有用である。このような補強プライを有する工業用ゴム製品はより耐疲労性であり、あるいはこのような補強プライをそのカーカスプライとして、かつ／またはそのベルト包帯として有する空気入り車両タイヤは、縁石接触の場合などの極限の状態下でさえより耐疲労性であり、かつ／またはそれは高速用途に特に適している。

本発明の一実施形態ではその更なる非金属マルチフィラメントヤーンは、アラミドマルチフィラメントヤーンおよび／またはポリアミドマルチフィラメントヤーン、好ましくはＰＡ６６マルチフィラメントヤーンである。例えばＰＡ６６ ９４０×２コード構造の場合よりも、より小さいコード径と共に、より高い弾性率、より低い収縮、かつまたより高い安定性が達成される。

本発明の第一の好ましい実施形態では、補強プライは２本のマルチフィラメントヤーンから構成されるハイブリッドコードを含み、その第一のマルチフィラメントヤーンがレーヨンマルチフィラメントヤーンであり、またその更なるマルチフィラメントヤーンがＰＡ６６マルチフィラメントヤーンであり、そのハイブリッドコードの構造は、レーヨン ７８０×１＋ＰＡ６６ ７００×１であり、好ましくは４５０ｔｐｍ Ｓ（Ｚ）＋４５０ｔｐｍ Ｓ（Ｚ）、４５０ｔｐｍ Ｚ（Ｓ）に撚り合せられる。各レーヨンマルチフィラメントヤーンのフィラメントは、３ｄｔｅｘのフィラメント線密度を有する。そのレーヨンマルチフィラメントヤーンの強さは、≧４５ｃＮ／ｔｅｘ〜≦５３ｃＮ／ｔｅｘの範囲にある。各レーヨンマルチフィラメントヤーンは、≧６％〜≦１５％の範囲の破断時伸びを有する。このハイブリッドコードは０．４８ｍｍの直径を有する。このハイブリッドコードの他のパラメータは、表１から知ることができる。このハイブリッドコードは、好ましくはベルト包帯である補強プライ中に６０〜１９０ｅｐｄｍの密度、好ましくは１２０〜１７０ｅｐｄｍの密度で配置される。

本発明の第二の好ましい実施形態では、補強プライは同じく２本のマルチフィラメントヤーンから構成されるハイブリッドコードを含み、その第一のマルチフィラメントヤーンがレーヨンマルチフィラメントヤーンであり、またその更なるマルチフィラメントヤーンがアラミドマルチフィラメントヤーンであり、そのハイブリッドコードの構造は、レーヨン ６２０×１＋アラミド ５５０×１であり、好ましくは６００ｔｐｍ Ｓ（Ｚ）＋６００ｔｐｍ Ｓ（Ｚ）、６００ｔｐｍ Ｚ（Ｓ）に撚り合せられる。各レーヨンマルチフィラメントヤーンのフィラメントは、２．４ｄｔｅｘのフィラメント線密度を有する。そのレーヨンマルチフィラメントヤーンの強さは、≧４５ｃＮ／ｔｅｘ〜≦５３ｃＮ／ｔｅｘの範囲にある。各レーヨンマルチフィラメントヤーンは、≧６％〜≦１５％の範囲の破断時伸びを有する。このハイブリッドコードは０．４０ｍｍの直径を有する。このハイブリッドコードの他のパラメータは、表１から知ることができる。このハイブリッドコードは、好ましくは補強プライ中に６０〜２１０ｅｐｄｍの密度、好ましくは１５０〜２００ｅｐｄｍの密度で配置される。

本発明の第三の好ましい実施形態では、補強プライは３本のマルチフィラメントヤーンから構成されるハイブリッドコードを含み、その第一のマルチフィラメントヤーンがレーヨンマルチフィラメントヤーンであり、その第二のマルチフィラメントヤーンがアラミドマルチフィラメントヤーンであり、またその第三のマルチフィラメントヤーンが第一のマルチフィラメントヤーンと同一のレーヨンマルチフィラメントヤーンであり、そのハイブリッドコードの構造は、レーヨン ６２０×１＋アラミド ５５０×１＋レーヨン ６２０×１であり、好ましくは６００ｔｐｍ Ｓ（Ｚ）＋６００ｔｐｍ Ｓ（Ｚ）、６００ｔｐｍ Ｚ（Ｓ）に撚り合せられる。各レーヨンマルチフィラメントヤーンのフィラメントは、２．４ｄｔｅｘのフィラメント線密度を有する。そのレーヨンマルチフィラメントヤーンの強さは、≧４５ｃＮ／ｔｅｘ〜≦５３ｃＮ／ｔｅｘの範囲にある。各レーヨンマルチフィラメントヤーンは、≧６％〜≦１５％の範囲の破断時伸びを有する。このハイブリッドコードは０．５０ｍｍの直径を有する。このハイブリッドコードの他のパラメータは、表１から知ることができる。このハイブリッドコードは、好ましくは補強プライ中に６０〜１９０ｅｐｄｍの密度、好ましくは１２０〜１７０ｅｐｄｍの密度で配置される。

このハイブリッドコードは補強プライ中に６０〜２８０ｅｐｄｍの密度で配置されるのが有利である。

「ｅｐｄｍ」とは、デシメートル当たりのエンド数を意味し、補強プライ中のコード密度を記述する。

それはそれとして、このセルロース繊維の性質および構造はいかなる制限も課せられない。したがってこのビスコースマルチフィラメントヤーンは、それ自体またはショートカット繊維として織布または編布に加工可能である。このビスコースマルチフィラメントヤーンを含有する強度部材をタイヤの製造において直接に使用することもまた可能である。

空気入り車両タイヤに関して本発明は、それが上記のようなゴム引き補強プライを含む場合に解決される。

この場合の補強プライは、具体的にはカーカス、および／またはベルト包帯、および／またはビード補強材である。

下記の表１は、本発明の補強プライに使用されるハイブリッドコードの全体像の具体例、および上記補強プライ中のそれらの密度を単位ｅｐｄｍで示す。

ハイブリッドコード１は、例えば空気入り車両タイヤのベルト包帯補強プライで、好ましくは織布として使用される。レーヨンマルチフィラメントヤーンの結果として有利なことにハイブリッドコードの弾性率は比較的高く、一方、ＰＡ６６がベルト包帯用途にとって必要な収縮効果に関与する。本発明の補強プライを含む空気入り車両タイヤの転がり抵抗の向上は、高いコード密度にもかかわらず１％〜３％の間であるが、これはタイヤサイズおよびタイヤ構造に左右される。

力−伸びの測定は、ＡＳＴＭ Ｄ８８５に従って行う。

ハイブリッドコード２および３は、例えば空気入り車両タイヤのカーカス補強プライで、好ましくは織布として使用される。レーヨンマルチフィラメントヤーンの結果として有利なことにハイブリッドコードの弾性率は比較的高く、一方、アラミドは有利な高い全体的な破断荷重に関与する。本発明の補強プライを有する空気入り車両タイヤの転がり抵抗の向上は、高いコード密度にもかかわらず２％〜４％の間であるが、これはタイヤサイズおよびタイヤ構造に左右される。

Claims (13)

1. エラストマー材料から作られる物品用のゴム引き補強プライであって、前記補強プライが、複数の相互に離間し、平行に配置された強度部材を含み、前記強度部材が、互いに撚り合わされた少なくとも２本のマルチフィラメントヤーンから構成されるハイブリッドコードであり、その第一のマルチフィラメントヤーンがビスコースマルチフィラメントヤーンであり、またその更なるマルチフィラメントヤーンが前記第一のマルチフィラメントヤーンと同一でない材料からなる非金属マルチフィラメントヤーンであって、前記マルチフィラメントヤーンが、レーヨンマルチフィラメントヤーンまたはリヨセルマルチフィラメントヤーンであり、かつ、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ １３９−１：２００５の標準大気中でコンディショニングした後の前記ビスコースマルチフィラメントヤーンが＜１１００ｄｔｅｘのヤーン線密度および≧４５ｃＮ／ｔｅｘの強さを有し、かつまた前記ハイブリッドコードが≦３０００ｄｔｅｘのコード線密度を有し、
   その際、前記更なる非金属マルチフィラメントヤーンが、アラミドマルチフィラメントヤーンおよび／またはポリアミドマルチフィラメントヤーンであることを特徴とする、ゴム引き補強プライ。
2. 前記更なるマルチフィラメントヤーンが、≧５０〜≦１８００ｄｔｅｘの範囲のヤーン線密度を有することを特徴とする、請求項１に記載のゴム引き補強プライ。
3. 前記ハイブリッドコードが、≦２５００ｄｔｅｘのコード線密度を有することを特徴とする、請求項１または２に記載のゴム引き補強プライ。
4. 前記ビスコースマルチフィラメントヤーンが、≧１５０〜＜１１００ｄｔｅｘの範囲のヤーン線密度、および≧４５ｃＮ／ｔｅｘ〜≦６０ｃＮ／ｔｅｘの範囲の強さを有することを特徴とする、請求項１〜３の一項または複数項に記載のゴム引き補強プライ。
5. 前記ビスコースマルチフィラメントヤーンが、≧２００〜＜８００ｄｔｅｘの範囲のヤーン線密度、および≧４５ｃＮ／ｔｅｘ〜≦５３ｃＮ／ｔｅｘの範囲の強さを有することを特徴とする、請求項４に記載のゴム引き補強プライ。
6. 前記ビスコースマルチフィラメントヤーンが、１．２〜４．０ｄｔｅｘの範囲のフィラメント線密度を有することを特徴とする、請求項１〜５の一項または複数項に記載のゴム引き補強プライ。
7. 前記ビスコースマルチフィラメントヤーンが、≧５％〜≦２０％の範囲の破断時伸びを有することを特徴とする、請求項１〜６の一項または複数項に記載のゴム引き補強プライ。
8. 前記更なる非金属マルチフィラメントヤーンが、ポリエステルマルチフィラメントヤーンであることを特徴とする、請求項１〜６の一項または複数項に記載のゴム引き補強プライ。
9. 前記第一のビスコースマルチフィラメントヤーンがレーヨンマルチフィラメントヤーンであること、および前記更なるマルチフィラメントヤーンがＰＡ６６マルチフィラメントヤーンであることを特徴とし、前記ハイブリッドコードの構造が、レーヨン ７８０×１＋ＰＡ６６ ７００×１である、請求項１〜８の一項または複数項に記載のゴム引き補強プライ。
10. 前記第一のビスコースマルチフィラメントヤーンがレーヨンマルチフィラメントヤーンであること、および前記更なるマルチフィラメントヤーンがアラミドマルチフィラメントヤーンであることを特徴とし、前記ハイブリッドコードの構造が、レーヨン ６２０×１＋アラミド ５５０×１である、請求項１〜９の一項または複数項に記載のゴム引き補強プライ。
11. 前記第一のビスコースマルチフィラメントヤーンがレーヨンマルチフィラメントヤーンであること、第二のマルチフィラメントヤーンがアラミドマルチフィラメ ントヤーンであること、および第三のマルチフィラメントヤーンが前記第一のマルチフィラメントヤーンと同一のレーヨンマルチフィラメントヤーンであることを特徴とし、前記ハイブリッドコードの構造が、レーヨン ６２０×１＋アラミド ５５０×１＋レーヨン ６２０×１である、請求項１〜１０の一項または複数項に記載のゴム引き補強プライ。
12. 請求項１〜１１のいずれか一つに記載の少なくとも１枚のゴム引き補強プライを含む空気入り車両タイヤ。
13. 前記補強プライが、カーカスおよび／またはベルト包帯および／またはビード補強材であることを特徴とする、請求項１２に記載の空気入り車両タイヤ。