JP6847058B2 - キャッププライ強化コード - Google Patents

Description

本発明は、自動車に用いる車両用タイヤ中のトレッドとベルトパッケージとの間に位置するキャッププライ強化層を形成し、タイヤの高速性能を促進するキャッププライ強化コードに関する。

今日用いられる乗用車用ラジアルタイヤ中に存在するベルトパッケージには、少なくとも、２枚のクロスベルト層、および、前記ベルト上に円周方向にらせん状に巻きつけたテキスタイルキャッププライ強化層がある。スチールコードを含むクロスベルト層は、タイヤ性能に必要な横方向および円周方向の剛直性を付与する。キャッププライ層の機能は、高速にて発生する遠心力により引き起こされるタイヤ直径のタイヤ拡張 [tire growth]を低減し、前記拡張に加えてベルト層間のパンタグラフ運動 [pantographic movements]を低減し、それにより、ベルトエッジ分離を回避し、かつ、タイヤ性能を向上することである。

タイヤ性能を向上できるようにするものは、動的条件下ベルトパッケージ上のキャッププライ層によって負荷されるラジアル圧力（拘束力）である。前記力を有効にする二つの重要な特徴は、前記スタイルコードの使用温度でのモジュラスおよび熱収縮力である。

ナイロン6.6、ポリエステル (PET)およびアラミド／ナイロンハイブリッドコードは、現在のキャッププライ層アプリケーションで用いる強化型の例示として挙げることができる。

ナイロン6.6強化コードアプリケーションにおいて、ナイロン6.6から製造されたコードは、赤道面の間を角度とし、かつ、複数の平行コードで構成されるシングルコードまたはストリップとしてベルト全幅を覆うように、タイヤの速度分類に従って940x1, 1400x1, 940x2, 1400x2, 1880x2および2100x1のように糸およびコード構成におけるシングルまたはダブル層としてスチールベルトパッケージ上に巻きつけられる。ナイロン6.6を使用すると、コードモジュラスが、高速で、上昇した温度にて低下する一方、熱収縮力が増大し、かくして、モジュラスの低下による差が補償できる。さらに、高疲労耐性および、ゴム材料との優れた接着性を有するナイロン6.6は、このポリマーをキャッププライ強化層として一般的に好ましくする。

高速タイヤにおいて、ナイロン6.6を対称940x2構成に使用する場合、２を超えて層数を増加させないために、コード密度（epdm, 10 cmあたりコード数）を増大する。この密度は、いくつかの場合、160 epdmまで増加する。この場合、リベットエリア [rivet area]が低減し、かくして、コード間のゴム浸透が困難になる。

別の選択肢として、高速タイヤにおいて、前記ナイロン6.6を対称1400x2構成に使用すると、総層厚はコード厚に応じて増大し、厚さの増大は、タイヤ重量の増加をもたらす。同時に、タイヤの転がり抵抗が、増加したゴム量に応じて上昇する。増加したタイヤ重量および上昇した転がり抵抗はより多くの燃料消費をもたらす。

ポリエステルは、現在のキャッププライ層アプリケーションに使用される強化タイプのものであり、その高モジュラスにより、特に異なる構成のキャッププライ強化層を形成するのに用いることができる。特に、ポリエチレンテレフタレート (PET)は、その高モジュラスにより異なる構成に好まれるであろう。しかしながら、PETのモジュラスは、高温にて著しく低下する一方、ゴムに対するコードの接着性は熱劣化のため低下する。さらに、PETの屈曲および圧縮下の疲労耐性は、ナイロン6.6と比較して非常に弱い。

現在技術で使用される別のキャッププライ強化材は、ハイブリッドコードであり、高速タイヤに用いられる。それらは、シングル層として用いることができ、リベットエリアを広く維持することができ、かつ、キャッププライ強化層のゴムの総量を低減できるからである。加えて、低初期モジュラスのため容易に加工でき、加工後、高モジュラスを有するので、タイヤの高速性能も向上する。しかしながら、アラミド／ナイロンハイブリッドコードは、ナイロン6.6およびポリエステル糸よりも高価である。

現在技術で用いられるキャッププライ強化アプリケーションの利点および欠点は、上で説明したとおりである。これらのアプリケーションにおいて、タイヤに少ないゴムの使用を可能とすることで、燃料消費を低減し、かつ、タイヤの高速耐久性を向上するナイロン6.6非対称コード構成は開示されていない。換言すれば、1400x2および940x2対称コード構成の間、ならびに、この構成範囲に対応する線密度値間のギャップを埋めるナイロン6.6コード構成は開示されていない。

本発明の目的は、本発明の技術において現在用いられている対称コード構成によって作り出された線密度値の間に存在する線密度を有する非対称コードを使用する強化コードを提供することにある。

本発明の別の目的は、現在の技術において1400x2および940x2対称コード構成を組み合わせて用い、それによって、1400+940構成の非対称コードを形成する1400 dtexおよび940 dtex糸の使用で、1400x2および940x2構成のコードが経験する欠点を排除するキャッププライ強化コードを提供することにある。

本発明のさらなる目的は、所定の限度内のゴムを使用するタイヤの燃料消費を低減するキャッププライ強化コードを提供することにある。

本発明のなお別の目的は、リベットエリアを低減することなくコード間のゴム浸透を可能にし、タイヤ耐久性を増大するキャッププライ強化コードを提供することにある。

本発明のもう一つの目的は、タイヤのトレッドとベルトパッケージとの間で巻きつけ、特に乗用車用ラジアルタイヤについて最適化された特徴を有するキャッププライ強化コードを提供することにある。

本発明の目的を満足するように開発されたキャッププライ強化コードは、付随する図面に描写されている。

図１は、異なる構成（1a. 1400+940 dtex, 1b. 1400x2 dtex, 1c. 940x2 dtex）のコードの図である。 図２は、表上の異なる構成（2a. 1400+940 dtex, 2b. 1400x2 dtex, 2c. 940x2 dtex）のコードの負荷−伸長挙動の図である。 図３は、コードの厚さおよび異なる構成（3a. 1400+940 dtex, 3b. 1400x2 dtex, 3c. 940x2 dtex）のコード間の間隔の図である。 図４は、糸の予撚り方向（4a. S撚り方向コード 4b. Z撚り方向コード）の図である。

明細書に用いて本発明を開示するいくつかの用語の定義を示す。

前記キャッププライ強化層は、ベルトパッケージおよびトレッドの上層の間に付与される強化層である。この発明において、キャッププライ強化層に用いる強化材のタイヤ性能に対する効果が最適化される。

「ポリエステル (P)」は、ポリマーの分類である。ポリエチレンテレフタレート (PET)は、タイヤ産業で最も一般的に用いられるポリエステルのタイプであり、その高モジュラスにより好まれる。

「ポリアミド」はナイロンとしても知られ、最も一般的に用いられるナイロンファイバーに対していう。最も一般的に知られかつ用いられる３つの主要の分子配合はナイロン6、ナイロン6.6、およびナイロン4.6である。

「Dtex」は、合成糸に用いる厚さの測定単位であり、換言すれば、線密度の単位である。それは、10.000長の糸の重量をグラムとしていう。

「タイヤトレッド」は、道路に接するタイヤの部分をいう。

「タイヤベルト」は、タイヤトレッドの少なくとも二層下、円周状にカーカス上に位置し、それは、互いに平行なスチールコードから構成され、赤道面と正確な角度にして剛直な円形パッケージを形成する。

「赤道面」は、タイヤの回転軸に対して垂直であり、タイヤトレッドの中心を通る面である。

「撚り」は、自体の軸周りの糸の回転について与えられた名称である。撚りレベルは、メートルあたりの回転数で表現され、「tpm」として示される。

「予撚り」は、コードを形成する糸に対して与えられる撚りであり、それは、コード撚り方向と反対方向である。

コード撚りは、同一方向に予撚りされた糸を同一方向に組み合わせて撚ることである。

本発明のキャッププライ強化コード（１）およびそこに形成されたキャッププライ強化層は、空気入り乗用車用ラジアルタイヤのトレッドとベルトパッケージとの間に位置し、シングルコードまたは互いに平行な複数のコードから構成されるストリップ中で、赤道面に対して0から5°の角度になるようにベルトパッケージの周りに巻きつける。前記コード構成は対称であり、２つの異なる線密度値を有する糸を含む。

本発明の好ましい具体例において、一方の糸の線密度が1300-1500 dtexの範囲であって、もう一方の糸の線密度値が850-1000 dtexの範囲であるとき；これらの密度にて糸を巻くことによって得られたコードの線密度値は、2150-2500 dtexの範囲である。

本発明の好ましい具体例において、一方の糸の線密度が1300-1500 dtexの範囲であって、もう一方の糸の線密度値が850-1000 dtexの範囲であるとき；1400dexおよび940dtexの糸を一緒にケーブル化することによって得られたコード構成の例示は1400 dtex+940 dtexである。

本発明の好ましい具体例において、非対称コードを形成する糸は、脂肪族ポリアミドポリマーから製造される。

本発明のもうひとつの好ましい具体例において、1400 dtexの線密度を有する脂肪族ポリアミド糸および940 dtexの線密度を有する脂肪族ポリアミド糸を一緒にケーブル化することによって得られたコードは、1400+940の構成を有する。

本発明の好ましい具体例において、1400 dtexの線密度を有する脂肪族ポリアミド糸と940 dtexの線密度を有する脂肪族ポリアミド糸とを一緒にケーブル化することによって付与されるコードで得られた強化コードは、1400+940の構成を有する。

本発明の非対称コードにより形成されたキャッププライ強化層は、互いに隣り合う１を超える連続ストリップをベルトパッケージにらせん状に巻きつけて形成される。

本発明のキャッププライ強化層を形成する非対称コードは、ポリアミドで製造された糸から得られる。本発明の好ましい具体例において、ナイロン6.6は、そのバイエラスティック [bielastic]および高融点の特徴により用いられる。高速タイヤに所望される最適性能値は、ナイロン6.6キャッププライ強化コードを用いると、容易に得ることができる。

本発明の異なる具体例において、コードを形成する糸は、ナイロン6.6またはナイロン6ポリマーから得ることができる。コードを形成する糸のすべてがナイロン6.6またはナイロン6であり得る。コードを形成する糸の一方がナイロン6.6であり、他方がナイロン6.であり得る。別の具体例において、非対称コードを形成するのに用いる少なくともひとつの糸は、ナイロン6.6およびナイロン6ポリマーブレンドから構成される。本発明の非対称コードを形成するナイロン6.6またはナイロン6糸の少なくとも90重量%は、この糸に好ましい脂肪族ポリアミドポリマー材料で構成される。

本発明において、キャッププライ強化材中、ふたつの異なる線密度の糸をケーブル化することによって非対称構成で得られたコードを用いることは、同一の線密度を有する糸で形成された対称ツープライコードを用いるキャッププライ強化材が経験する欠点を除外する。例えば、コード厚がキャッププライ強化材中1400x2構成程高いのでキャッププライ上に大量のゴムが用いられ、これが転がり抵抗を引き起こし、かくして、タイヤの燃料消費を増大する。940x2構成のコードの使用にはより高いコード密度が必要なので、リベットエリアが低減し、これが、コード間のゴム浸透を防止し、タイヤの抵抗を減少する。前記ふたつの構成により付与される線密度値の間の線密度を有するコードの製造は、技術水準には存在しない。本発明は、技術水準が経験するそれらの課題を、線密度1400dtexおよび940 dtexを有するふたつの糸を一緒に撚り合わせて、1400 dtex+940 dtexの構成かつ2340 dtexの呼び線密度の非対称コードを得ることによって、解決する。1400x2, 1400+940、および940x2のコードの負荷−伸長挙動を図２に示す。動的条件下のタイヤの疲労耐性は、1400 dtex+940 dtex構成の使用で向上する。

総呼びコード線密度が2340 dtex (1400 dtex+940 dtex)である本発明のキャッププライ強化コードは、総呼び厚値が2800 dtexおよび1880 dtexであって、一般的に用いられる、1400x2および940x2コード線密度の間隙を埋め合わせる。本発明のキャッププライ強化コードは対称構造を有し、強靭性損失を引き起こさない。

前記コードは、同一方向に予撚りされた２以上の糸を組み合わせて反対方向に撚ることによって得られる。糸の撚り方向は、文字SおよびZで表現する。糸がS方向に撚られている場合；糸の撚り勾配は、その糸を垂直にしたとき、文字のSの中央部分に対する平行性を示す。糸がZ方向に撚られている場合；糸の撚り勾配は、その糸を垂直にしたとき、文字Zの中央部分に対する平行性を示す。非対称コードを形成する糸の予撚り方向は同一（ZまたはS）であり、それらは反対方向（ZまたはS）のコード撚りレベルと等しい。本発明のひとつの具体例において、ZまたはS方向のポリアミド糸の予撚りレベルは、それらがSまたはZ方向に形成するコードの撚りレベルに等しい。撚りレベルは、メートルあたり撚り／回転数で表現し、それは「tpm」として示される。

層状撚りコードは、予撚り糸を一緒に撚りことによって得られる。キャッププライ強化層は、異なる線密度を有し、一緒にベルト上に撚られたふたつの予撚り糸によって得られた層状非対称コードを用いることによって得られる。

対称キャッププライ強化コードの撚りレベルは、150 tpmと400 tpmとの間で変化し得る。400 tpmより高い撚りレベルのコードのモジュラス（伸長耐性）は低く、ベルトパッケージ上の遠心力に対して十分な抵抗を付与することができない。150 tpmを下回る撚りレベルにおいて、コードの疲労耐性は十分なレベルではなく、動的条件下でコード破裂を引き起こす。本発明の好ましい具体例において、キャッププライ強化コードは非対称コード構造であり、上記欠点を防止する。

本発明の好ましい具体例において、非対称コード中の1300-1500 dtexレベルの線密度を有するポリアミド糸および850-1000 dtexの範囲の線密度を有するポリアミド糸の撚りレベル間の差は最大で20%である。この差を超える値にある撚りレベルのコード形成糸は、コードの伸長耐性を低下させる。同時に、この差が20%を超えると、コードの撚り非対称性を低減し、コード直径に拡張を発生させ、それによって、より多くのゴムを必要とするので、転がり抵抗が増大する。

本発明の好ましい具体例において、非対称コードの糸自体の撚りレベル間およびこれらの糸とコードとの間の差は、最大で20%である。

Claims (12)

1. トレッドおよびベルトパッケージを含む空気入り乗用車用ラジアルタイヤ中のトレッドとベルトパッケージとの間に位置するキャッププライ強化層に備えられ、前記ベルトパッケージ上で赤道面に対して0から5°の角度になるように、少なくとも２つのコードを含むストリップでらせん状に巻きつけることによって形成され、かつ、２つの脂肪族ポリアミド糸を一緒に撚ることによって形成され、前記ポリアミド糸の一方は1300-1500 dtexの範囲の線密度を有し、前記ポリアミド糸の他方は850-1000 dtexの範囲の線密度を有し、1300-1500 dtexの範囲の線密度を有するポリアミド糸の予撚りレベルと、850-1000 dtexの範囲の線密度を有するポリアミド糸の予撚りレベルとの間の差が、多くとも20%である、キャッププライ強化コード。
2. 前記ポリアミド糸がナイロン6.6である、請求項１のキャッププライ強化コード。
3. 前記ポリアミド糸がナイロン6である、請求項１のキャッププライ強化コード。
4. 前記ポリアミド糸の一方がナイロン6.6であって、他方がナイロン6である、請求項１のキャッププライ強化コード。
5. 前記ポリアミド糸がナイロン6.6およびナイロン6ポリマーの配合によって得られる、請求項１のキャッププライ強化コード。
6. 前記コードの撚りレベルが150-400 tpmの範囲である、請求項１のキャッププライ強化コード。
7. ZまたはS方向のポリアミド糸の予撚りレベルが、SまたはZ方向を形成する前記コードの撚りレベルと等しい、請求項１のキャッププライ強化コード。
8. 前記ポリアミド糸予撚りレベルと前記コード撚りレベルとの間の差が、多くとも20%である、請求項１のキャッププライ強化コード。
9. 前記ポリアミド糸の一方が1400 dtexの線密度を有し、前記ポリアミド糸の他方が940 dtexの線密度を有する、請求項１のキャッププライ強化コード。
10. 前記コードに含まれる前記ナイロン6.6糸中のナイロン6.6ポリマーの比が、少なくとも90重量%である、請求項２のキャッププライ強化コード。
11. 前記コードに含まれる前記ナイロン6糸中のナイロン6ポリマーの比が、少なくとも90重量%である、請求項３のキャッププライ強化コード。
12. 1300-1500 dtexの範囲の線密度を有するポリアミド糸および850-1000 dtexの範囲の線密度を有するポリアミド糸のうち少なくとも一方はナイロン6であるか、または、ナイロン６が配合されている、請求項１に記載のキャッププライ強化コード。

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