JP6780464B2

JP6780464B2 - タイヤカーカス用簾織物の製造方法

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Publication number: JP6780464B2
Application number: JP2016223993A
Authority: JP
Inventors: 竹中　雄一; 雄一竹中
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2016-11-17
Filing date: 2016-11-17
Publication date: 2020-11-04
Anticipated expiration: 2036-11-17
Also published as: JP2018080419A

Description

本発明は、ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーン及び芳香族ポリアミド繊維ヤーンからなる複合コードを経糸とするタイヤカーカス用簾織物を製造する方法に関し、更に詳しくは、タイヤの耐久性及び操縦安定性を良好に維持しながら、タイヤの軽量化を達成することを可能にしたタイヤカーカス用簾織物の製造方法に関する。

空気入りタイヤは、通常、一対のビード部間に装架されたカーカス層を備えている。このようなカーカス層の補強コードとして、ポリエステル繊維ヤーンと芳香族ポリアミド繊維ヤーンとを互いに撚り合わせた複合コードを用いることが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。上記複合コードによれば、高強度の芳香族ポリアミド繊維ヤーンが操縦安定性の改善に寄与し、その芳香族ポリアミド繊維ヤーンに対してポリエステル繊維ヤーンを組み合わせることで良好な耐久性を確保することが可能となる。

近年、環境負荷を低減し、転がり抵抗を低減するという観点から、乗用車用の空気入りタイヤを軽量化することが強く求められている。このような技術的課題を達成するために、空気入りタイヤのカーカス層に使用される補強コードを細繊度化することが有効である。しかしながら、上述のような芳香族ポリアミド繊維を含むコードを細繊度化した場合、芳香族ポリアミド繊維のフィブリル化が顕在化し、乗用車用の空気入りタイヤにおいて必要とされる耐久性を十分に確保することが難しいのが現状である。

国際公開第２００９／６３９１３号特開２０１２−３０７３７号公報

本発明の目的は、ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーン及び芳香族ポリアミド繊維ヤーンからなる複合コードを経糸とするタイヤカーカス用簾織物を製造するにあたって、タイヤの耐久性及び操縦安定性を良好に維持しながら、タイヤの軽量化を達成することを可能にしたタイヤカーカス用簾織物の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明のタイヤカーカス用簾織物の製造方法は、繊度４００ｄｔｅｘ〜１２００ｄｔｅｘのポリエチレンテレフタレート繊維ヤーン及び繊度５００ｄｔｅｘ〜１２００ｄｔｅｘの芳香族ポリアミド繊維ヤーンからなり、総繊度が９００ｄｔｅｘ〜２４００ｄｔｅｘであって下記（１）式で表される撚り係数Ｋが２０００〜２４００の範囲にある複合コードを経糸とする簾織物を用意し、
前記複合コードにエポキシ処理液を付与し、該複合コードをドライゾーンにて乾燥させた後、該複合コードに対してヒートセットゾーンにて０．１５ｇ／ｄｔｅｘ〜０．６０ｇ／ｄｔｅｘの張力Ｔ_HSを掛けながら２２５℃〜２５５℃の温度範囲で熱処理を行い、
次いで、前記複合コードにレゾルシン・ホルマリン・ラテックス混合液を付与し、該複合コードをドライゾーンにて乾燥させた後、該複合コードに対してノルマライズゾーンにて０．１５ｇ／ｄｔｅｘ〜０．３５ｇ／ｄｔｅｘの張力Ｔ_NLを掛けながら２２５℃〜２５５℃の温度範囲で熱処理を行い、かつ前記ヒートセットゾーンでの張力Ｔ_HSと前記ノルマライズゾーンでの張力Ｔ_NLをＴ_NL≦Ｔ_HSの関係にすることを特徴とするものである。
Ｋ＝Ｔ√Ｄ・・・（１）
但し、Ｔ：コードの上撚り数（回／１０ｃｍ）
Ｄ：コードの総繊度（ｄｔｅｘ）

本発明者は、ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーン及び芳香族ポリアミド繊維ヤーンからなる複合コードを細繊度化するにあたって、ディップ処理時の張力を下げることで複合コードの耐疲労性が改善される一方で、ディップ処理時の張力を下げ過ぎると複合コードの剛性が低下し、タイヤの操縦安定性が低下することを知見し、そのディップ処理条件について鋭意研究した結果、本発明に至ったのである。

即ち、本発明では、タイヤカーカス用簾織物を製造するにあたって、細繊度化されたポリエチレンテレフタレート繊維ヤーン及び芳香族ポリアミド繊維ヤーンからなる複合コードを経糸とする簾織物を用意し、その複合コードにエポキシ処理液を付与した後、該複合コードに対してヒートセットゾーンにて所定の張力Ｔ_HSを掛けながら所定の温度範囲で熱処理を行い、次いで、複合コードにレゾルシン・ホルマリン・ラテックス混合液を付与した後、該複合コードに対してノルマライズゾーンにて所定の張力Ｔ_NLを掛けながら所定の温度範囲で熱処理を行うことにより、タイヤの耐久性及び操縦安定性を良好に維持しながら、タイヤの軽量化を達成することが可能になる。

本発明において、ヒートセットゾーンでの張力Ｔ_HSが０．１５ｇ／ｄｔｅｘ〜０．３８ｇ／ｄｔｅｘであり、ノルマライズゾーンでの張力Ｔ_NLが０．１５ｇ／ｄｔｅｘ〜０．２６ｇ／ｄｔｅｘであることが好ましい。これにより、上記複合コードの耐疲労性を効果的に改善することができる。

また、複合コードは３本撚り構造を有し、ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーンが１本の下撚り糸を構成し、芳香族ポリアミド繊維ヤーンが２本の下撚り糸を構成することが好ましい。このような撚り構造を有する複合コードにおいて顕著な作用効果を期待することができる。

本発明で得られるタイヤカーカス用簾織物をカーカス層に用いた空気入りタイヤの一例を示す子午線断面図である。本発明で得られるタイヤカーカス用簾織物を示す平面図である。本発明で得られるタイヤカーカス用簾織物を構成する複合コードを示す断面図である。本発明に係るタイヤカーカス用簾織物の製造装置を概略的に示す側面図である。ヒートセット張力Ｔ_HSとノルマライズ張力Ｔ_NLとの関係を示す図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明で得られるタイヤカーカス用簾織物をカーカス層に用いた空気入りタイヤを示し、図２はタイヤカーカス用簾織物を示し、図３はタイヤカーカス用簾織物を構成する複合コードを示すものである。

図１に示すように、本実施形態の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部１と、トレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２と、サイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３とを備えている。

一対のビード部３，３間にはタイヤ径方向に延びる複数本のカーカスコードを含むカーカス層４が装架されている。各ビード部３には、環状のビードコア５が埋設されており、そのビードコア５の外周上に断面三角形状のゴム組成物からなるビードフィラー６が配置されている。

一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には、複数層のベルト層７がタイヤ全周にわたって埋設されている。これらベルト層７は、タイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層７において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１０°〜４０°の範囲に設定されている。ベルト層７の補強コードとしては、例えばスチールコードが好ましく使用される。

ベルト層７の外周側には、高速耐久性の向上を目的として、補強コードをタイヤ周方向に対して５°以下の角度で配列してなる少なくとも１層のベルト補強層８が配置されている。ベルト補強層８は少なくとも１本の補強コードを引き揃えてゴム被覆してなるストリップ材をタイヤ周方向に連続的に巻回したジョイントレス構造とすることが望ましい。ベルト補強層８の補強コードとしては、ナイロンやアラミド等の有機繊維コードが好ましく使用される。

上述した空気入りタイヤを構成するカーカス層４には、図２に示すようなタイヤカーカス用簾織物１０が使用されている。タイヤカーカス用簾織物１０は、複数本の経糸１１と、これら経糸１１を互いに結束する複数本の緯糸１２とから構成されている。経糸１１はタイヤ径方向に配向するカーカスコードに相当するものである。

タイヤカーカス用簾織物１０において、経糸１としては、図３に示すような複合コード２０が使用されている。複合コード２０はポリエチレンテレフタレート繊維ヤーンからなる少なくとも１本の下撚り糸２１と芳香族ポリアミド繊維ヤーンからなる少なくとも１本の下撚り糸２２とを互いに撚り合わせた構造を有している。特に、複合コード２０は３本撚り構造を有し、ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーンが１本の下撚り糸２１を構成し、芳香族ポリアミド繊維ヤーンが２本の下撚り糸２２を構成するものであると良い。下撚り糸２１，２２の各々には一方向の撚りが付与され、複合コード２０には下撚り糸２１，２２とは逆方向の撚りが付与されている。

複合コード２０を構成するポリエチレンテレフタレート繊維ヤーンの繊度は４００ｄｔｅｘ〜１２００ｄｔｅｘの範囲に設定され、複合コード２０を構成する芳香族ポリアミド繊維ヤーンの繊度は５００ｄｔｅｘ〜１２００ｄｔｅｘの範囲に設定され、複合コード２０の総繊度は９００ｄｔｅｘ〜２４００ｄｔｅｘの範囲に設定されている。このような繊度を選択することにより、複合コード２０を細繊度化してタイヤの軽量化を可能にすると共に、タイヤの耐久性及び操縦安定性を良好に維持することができる。ここで、ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーンの繊度が４００ｄｔｅｘ未満であると耐疲労性が低下して耐久性が不十分になり、逆に１２００ｄｔｅｘ超であると操縦安定性が不十分になる。また、芳香族ポリアミド繊維ヤーンの繊度が５００ｄｔｅｘ未満であると操縦安定性が不十分になり、逆に１２００ｄｔｅｘ超であると耐疲労性が低下して耐久性が不十分になる。

複合コード２０において、下記（１）式で表される撚り係数Ｋが２０００〜２４００の範囲に設定されている。
Ｋ＝Ｔ√Ｄ・・・（１）
但し、Ｔ：コードの上撚り数（回／１０ｃｍ）
Ｄ：コードの総繊度（ｄｔｅｘ）

このような撚り係数Ｋを選択することにより、耐疲労性と操縦安定性を十分に確保することができる。ここで、撚り係数Ｋが２０００未満であると耐疲労性が低下して耐久性が悪化し、逆に２４００超であると剛性が低下して操縦安定性が不十分になる。なお、複合コード２０の上撚り数は５３回／１０ｃｍ〜６３回／１０ｃｍとすれば良い。

図４は本発明に係るタイヤカーカス用簾織物の製造装置を概略的に示すものである。図４に示すように、上述のような繊度及び撚り係数Ｋを有していて接着処理が施されていない状態にある簾織物１０はレットオフドラム３１から巻き解かれ、複数本のガイドローラ３２により案内された後、ワインドアップドラム３３により巻き取られるようになっている。簾織物１０の移動経路には、第１ディップ槽３４、第１加熱槽３５、第２ディップ槽３６、第２加熱槽３６が順次配設されている。第１加熱槽３５には、前段の第１ドライゾーンＤＲ１と後段のヒートセットゾーンＨＳとが形成されている。第２加熱槽３６には、前段の第２ドライゾーンＤＲ２と後段のノルマライズゾーンＮＬが形成されている。

第１ディップ槽３４には、エポキシ処理液が貯留されている。複合コード２０が第１ディップ槽３４内を通過する際に、複合コード２０に対してエポキシ処理液が付与される。第１ドライゾーンＤＲ１は、例えば１００℃〜１５０℃の温度範囲に設定されている。複合コード２０が第１ドライゾーンＤＲ１を通過する際に、複合コード２０に付着したエポキシ化合物が乾燥するようになっている。

ヒートセットゾーンＨＳでは、複合コード２０に対して０．１５ｇ／ｄｔｅｘ〜０．６０ｇ／ｄｔｅｘの張力Ｔ_HSを掛けながら２２５℃〜２５５℃の温度範囲で熱処理が行われる。ヒートセットゾーンＨＳにおける張力Ｔ_HSを０．１５ｇ／ｄｔｅｘ〜０．６０ｇ／ｄｔｅｘとするのは、複合コード２０の耐疲労性及び剛性を確保するためである。張力Ｔ_HSが０．１５ｇ／ｄｔｅｘ未満であると剛性低下による操縦安定性の悪化を引き起こし、逆に０．６０ｇ／ｄｔｅｘ超であると熱処理により複合コード２０が引き伸ばされた状態でセットされるため耐疲労性が低下する。特に、ヒートセットゾーンＨＳでの張力Ｔ_HSは０．１５ｇ／ｄｔｅｘ〜０．３８ｇ／ｄｔｅｘの範囲にあると良い。一方、ヒートセットゾーンＨＳにおける熱処理温度を２２５℃〜２５５℃とするのは、エポキシ化合物と複合コード２０との反応を促すためである。熱処理温度が２２５℃未満であるとエポキシ化合物の反応が進行せず接着性が低下し、延いては、タイヤ走行時にセパレーションが生じ易くなり、タイヤの耐久性が低下する。逆に、熱処理温度が２５５℃超である場合、複合コード２０が過度に加熱されることに起因して接着性が低下する。また、ヒートセットゾーンＨＳにおける熱処理時間は５０秒〜１００秒とすれば良い。

第２ディップ槽３６には、レゾルシン・ホルマリン・ラテックス（ＲＦＬ）混合液が貯留されている。エポキシ処理された複合コード２０が第２ディップ槽３６内を通過する際に、複合コード２０に対してＲＦＬ混合液が付与される。第２ドライゾーンＤＲ２は、例えば１００℃〜１５０℃の温度範囲に設定されている。複合コード２０が第２ドライゾーンＤＲ２を通過する際に、複合コード２０に付着したＲＦＬが乾燥するようになっている。

ノルマライズゾーンＮＬでは、複合コード２０に対して０．１５ｇ／ｄｔｅｘ〜０．３５ｇ／ｄｔｅｘの張力Ｔ_NLを掛けながら２２５℃〜２５５℃の温度範囲で熱処理が行われる。ノルマライズゾーンＮＬにおける張力Ｔ_NLを０．１５ｇ／ｄｔｅｘ〜０．３５ｇ／ｄｔｅｘとするのは、複合コード２０の耐疲労性及び剛性を確保するためである。張力Ｔ_NLが０．１５ｇ／ｄｔｅｘ未満であると剛性低下による操縦安定性の悪化を引き起こし、逆に０．３５ｇ／ｄｔｅｘ超であると熱処理により複合コード２０が引き伸ばされた状態でセットされるため耐疲労性が低下する。特に、ノルマライズゾーンＮＬにおける張力Ｔ_NLは０．１５ｇ／ｄｔｅｘ〜０．２６ｇ／ｄｔｅｘの範囲にあると良い。また、ヒートセットゾーンＨＳでの張力Ｔ_HSとノルマライズゾーンＮＬでの張力Ｔ_NLはＴ_NL≦Ｔ_HSの関係を満足することが必要である。ノルマライズゾーンＮＬでの張力Ｔ_NLがヒートセットゾーンＨＳでの張力Ｔ_HSよりも大きい場合、耐疲労性が低下する。一方、ノルマライズゾーンＮＬにおける熱処理温度を２２５℃〜２５５℃とするのは、ＲＦＬとエポキシ化合物との反応を促すためである。熱処理温度が２２５℃未満であるとＲＦＬの反応が進行せず接着性が低下し、延いては、タイヤ走行時にセパレーションが生じ易くなり、タイヤの耐久性が低下する。逆に、熱処理温度が２５５℃超である場合、複合コード２０が過度に加熱されることに起因して接着性が低下する。また、ノルマライズゾーンＮＬにおける熱処理時間は５０秒〜１００秒とすれば良い。

上述のようにタイヤカーカス用簾織物１０を製造するにあたって、細繊度化されたポリエチレンテレフタレート繊維ヤーン及び芳香族ポリアミド繊維ヤーンからなる複合コード２０を経糸とする簾織物１０を用意し、その複合コード２０にエポキシ処理液を付与した後、該複合コード２０に対してヒートセットゾーンＨＳにて所定の張力Ｔ_HSを掛けながら所定の温度範囲で熱処理を行い、次いで、複合コード２０にレゾルシン・ホルマリン・ラテックス混合液を付与した後、複合コード２０に対してノルマライズゾーンＮＬにて所定の張力Ｔ_NLを掛けながら所定の温度範囲で熱処理を行うことにより、タイヤの耐久性及び操縦安定性を良好に維持しながら、タイヤの軽量化を達成することができる。

タイヤサイズ２０５／５５Ｒ１６９１Ｖの空気入りタイヤにおいて、それに使用されるタイヤカーカス用簾織物の製造条件を表１及び表２のように設定した従来例、比較例１〜６及び実施例１〜８のタイヤを製作した。

従来例においては、タイヤカーカス用簾織物の経糸として、ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーンからなる２本の下撚り糸を撚り合わせてなるＰＥＴコード（１６７０ｄｔｅｘ／２）を使用した。一方、比較例１〜６及び実施例１〜８においては、タイヤカーカス用簾織物の経糸として、ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーンからなる１本の下撚り糸と芳香族ポリアミド繊維ヤーンからなる２本の下撚り糸を撚り合わせてなる複合コード（アラミド４４０ｄｔｅｘ／２＋ＰＥＴ５６０ｄｔｅｘ／１）を使用した。

これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、タイヤ質量、操縦安定性、荷重耐久性を評価し、その結果を表１及び表２に併せて示した。

タイヤ質量：
各試験タイヤの質量を計測した。評価結果は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が小さいほど軽量であることを意味する。

操縦安定性：
各試験タイヤをリムサイズ１６×６ 1/2Ｊのホイールに組み付けて試験車両に装着し、空気圧を２３０ｋＰａに設定し、高速走行時の操縦安定性についてテストコースにてテストドライバーによる官能評価を行った。評価結果は、従来例を基準値とする５点法により評価した。この指数値が大きいほど操縦安定性が優れていることを意味する。

荷重耐久性：
各試験タイヤをリムサイズ１６×６ 1/2Ｊのホイールに組み付け、空気圧を２６０ｋＰａに設定し、ＪＩＳ−Ｄ４２３０の耐久性能試験に準拠し、表面が平滑な鋼製で直径１７０７ｍｍのドラムを備えたドラム試験機を用い、周辺温度を３８±３℃に制御し、走行速度を８１ｋｍ／ｈとし、負荷荷重をＪＡＴＭＡ規定の最大荷重の８５％から４時間ごとに最大荷重の１５％ずつ増加させながらタイヤが破壊するまでの走行距離を測定した。但し、最終荷重は最大荷重の２８０％とし、その荷重条件のまま故障を生じるまで走行を続けた。評価結果は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど荷重耐久性が優れていることを意味する。

表１及び表２から判るように、実施例１〜８のタイヤは、基準となる従来例との対比において軽量化が達成されており、しかも荷重耐久性及び操縦安定性がいずれも良好に維持されていた。

一方、比較例１のタイヤは、軽量化が達成されるものの、ヒートセット張力Ｔ_HSが大き過ぎるため荷重耐久性が低下していた。比較例２のタイヤは、軽量化が達成されるものの、ヒートセット張力Ｔ_HSがノルマライズ張力Ｔ_NLよりも小さいため荷重耐久性が低下していた。比較例３のタイヤでは、軽量化が達成されるものの、ノルマライズ張力Ｔ_NLが大き過ぎるため荷重耐久性が低下していた。比較例４のタイヤでは、軽量化が達成されるものの、ノルマライズ張力Ｔ_NLが小さ過ぎるため操縦安定性が低下していた。比較例５のタイヤでは、軽量化が達成されるものの、撚り係数が大き過ぎるため操縦安定性が低下していた。比較例６のタイヤでは、軽量化が達成されるものの、撚り係数が小さ過ぎるため荷重耐久性が低下していた。

ここで、比較例１〜４及び実施例１〜８について、ヒートセット張力Ｔ_HSとノルマライズ張力Ｔ_NLとの関係をプロットすると図５のようになる。この図５から判るように、Ｔ_HS＝０．１５ｇ／ｄｔｅｘ〜０．６０ｇ／ｄｔｅｘ、Ｔ_NL＝０．１５ｇ／ｄｔｅｘ〜０．３５ｇ／ｄｔｅｘ、Ｔ_NL≦Ｔ_HSの範囲に含まれる実施例１〜８では良好な結果が得られる一方で、上記範囲から外れた比較例１〜４では荷重耐久性及び操縦安定性の少なくとも一方が悪化していた。

１トレッド部
２サイドウォール部
３ビード部
４カーカス層
５ビードコア
６ビードフィラー
７ベルト層
８ベルト補強層
１０タイヤカーカス用簾織物
１１経糸
１２緯糸
２０複合コード
２１ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーンの下撚り糸
２２芳香族ポリアミド繊維ヤーンの下撚り糸
３１レットオフドラム
３２ガイドローラ
３３ワインドアップドラム
３４第１ディップ槽
３５第１加熱槽
３６第２ディップ槽
３７第２加熱槽

Claims

繊度４００ｄｔｅｘ〜１２００ｄｔｅｘのポリエチレンテレフタレート繊維ヤーン及び繊度５００ｄｔｅｘ〜１２００ｄｔｅｘの芳香族ポリアミド繊維ヤーンからなり、総繊度が９００ｄｔｅｘ〜２４００ｄｔｅｘであって下記（１）式で表される撚り係数Ｋが２０００〜２４００の範囲にある複合コードを経糸とする簾織物を用意し、
前記複合コードにエポキシ処理液を付与し、該複合コードをドライゾーンにて乾燥させた後、該複合コードに対してヒートセットゾーンにて０．１５ｇ／ｄｔｅｘ〜０．６０ｇ／ｄｔｅｘの張力Ｔ_HSを掛けながら２２５℃〜２５５℃の温度範囲で熱処理を行い、
次いで、前記複合コードにレゾルシン・ホルマリン・ラテックス混合液を付与し、該複合コードをドライゾーンにて乾燥させた後、該複合コードに対してノルマライズゾーンにて０．１５ｇ／ｄｔｅｘ〜０．３５ｇ／ｄｔｅｘの張力Ｔ_NLを掛けながら２２５℃〜２５５℃の温度範囲で熱処理を行い、かつ前記ヒートセットゾーンでの張力Ｔ_HSと前記ノルマライズゾーンでの張力Ｔ_NLをＴ_NL≦Ｔ_HSの関係にすることを特徴とするタイヤカーカス用簾織物の製造方法。
Ｋ＝Ｔ√Ｄ・・・（１）
但し、Ｔ：コードの上撚り数（回／１０ｃｍ）
Ｄ：コードの総繊度（ｄｔｅｘ）
前記ヒートセットゾーンでの張力Ｔ_HSが０．１５ｇ／ｄｔｅｘ〜０．３８ｇ／ｄｔｅｘであり、前記ノルマライズゾーンでの張力Ｔ_NLが０．１５ｇ／ｄｔｅｘ〜０．２６ｇ／ｄｔｅｘであることを特徴とする請求項１に記載のタイヤカーカス用簾織物の製造方法。
前記複合コードは３本撚り構造を有し、前記ポリエチレンテレフタレート繊維ヤーンが１本の下撚り糸を構成し、前記芳香族ポリアミド繊維ヤーンが２本の下撚り糸を構成することを特徴とする請求項１又は２に記載のタイヤカーカス用簾織物の製造方法。