WO2024070779A1 - Pet繊維-ゴム複合体及びタイヤ - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a PET fiber-rubber composite and a tire.
- PET fibers polyethylene terephthalate fibers
- PET fibers have a better balance of properties such as strength, modulus, and dimensional stability than conventionally used nylon fibers, rayon fibers, etc., and are also a low-cost material.
- general-purpose PET fibers to tire strength and weight reduction has not yet been satisfactory.
- cords that are stronger and contribute to tire weight reduction are desired. Therefore, development of PET fiber-rubber composites with higher strength and lower rolling resistance is being carried out by applying higher strength PET fibers instead of general-purpose PET fibers.
- One known technique for increasing the strength of a PET fiber-rubber composite is, for example, increasing the total fineness of the PET fiber cord.
- the cord becomes thicker, and the PET fiber-rubber composite must be made thicker, which creates the problem of worsening rolling resistance when used in tires.
- Patent Document 1 discloses a technique for reducing hysteresis loss occurring during running by making the cross-sectional shape of an organic fiber cord closer to a perfect circle. According to this technology, it is possible to reduce the rolling resistance when applied to a tire while maintaining durability (hereinafter, this may also be referred to as "excellent low rolling resistance").
- Patent Document 1 While the technology in Patent Document 1 is effective in maintaining durability and reducing rolling resistance to a certain extent, it is desirable to achieve a higher level of both strength and low rolling resistance.
- the gist of the present invention to solve the above problems is as follows.
- the PET fiber-rubber composite of the present invention is a sheet-shaped PET fiber-rubber composite obtained by coating a PET fiber cord with a coating rubber, It is characterized in that the following formula (1) is satisfied.
- Total cord fineness Sum of the finenesses of the PET fibers constituting the cord
- the tire of the present invention is characterized by comprising the above-mentioned PET fiber-rubber composite of the present invention.
- the above configuration makes it possible to achieve excellent strength and low rolling resistance.
- the present invention can provide a PET fiber-rubber composite that has excellent strength and low rolling resistance when applied to a tire, without increasing the total cord fineness or sheet thickness.
- the present invention can also provide a tire that has excellent durability and low rolling resistance.
- FIG. 1 is a schematic diagram showing a cross section of a PET fiber-rubber composite according to one embodiment of the present invention.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a PET fiber-rubber composite according to one embodiment of the present invention.
- the PET fiber-rubber composite of the present invention is a sheet-like PET fiber-rubber composite 100 in which a PET fiber cord 10 is coated with a coating rubber 20 as shown in FIG.
- the PET fiber-rubber composite of the present invention is characterized in that it satisfies the following formula (1).
- a in the above formula (1) indicates "cord strength (N) x fiber occupancy”.
- the strength of the PET fiber-rubber composite can be increased.
- the fiber occupancy in A is "cross-sectional area of the PET fiber cord (mm 2 ) / (thickness of the PET fiber-rubber composite (mm) x (diameter of the PET fiber cord (mm) + distance between the PET fiber cords (mm))", and by increasing this value, the coating rubber 20 can be made thinner, which can contribute to reducing rolling resistance.
- B in the above formula (1) is "rubber occupancy", and by reducing this value, the volume of the rubber in the PET fiber-rubber composite is reduced, which can contribute to weight reduction and reduction of rolling resistance.
- the total fiber degree in the above formula (1) is the sum of the fineness of the PET fibers 11, and the larger this is, the thicker the PET fibers 10 are, and the stronger but the larger the mass is.
- the ratio of "A/B" to the above-mentioned “total cord fineness” to be 0.3 or more, it is possible to increase the strength of the PET fiber-rubber composite even when a cord with a low fineness is used (when the mass of the PET fiber cord is small).
- the PET fiber-rubber composite of the present invention satisfies the following formula (1)'. (A/B)/total cord size ⁇ 0.45 (1)′
- the following describes the PET fiber cord and coating rubber that make up the PET fiber-rubber composite of the present invention.
- the PET fiber cord is a cord made of polyethylene terephthalate fiber, and has an excellent balance of properties such as strength, modulus, dimensional stability, and production costs.
- the PET fiber cord may be a single-twisted cord or a multi-twisted cord using two or more cords, which can be appropriately selected depending on the performance required for the PET fiber cord.
- the raw materials for the PET fiber cord are not particularly limited, and may be derived from synthetic products, biological resources such as plant resources, animal resources, and microbial resources, mechanically recycled materials obtained by crushing, melting, and re-spinning resin products, or chemically recycled materials obtained by depolymerizing and repolymerizing resin products.
- the cord strength of the PET fiber cord is preferably 160 N or more, and more preferably 165 N or more, because this can further increase the strength of the PET fiber-rubber composite.
- the strength of the PET fiber cord can be appropriately controlled by adjusting, for example, the total fineness, twist number, raw yarn strength, etc. of the cord.
- the raw yarn strength of the PET fiber constituting the PET fiber cord is preferably 7.8 cN/dtex or more, and more preferably 8.0 cN/dtex or more.
- the strength of the PET fiber-rubber composite can be further increased.
- the raw yarn strength of the PET fiber can be increased by adjusting the molecular weight, crystallinity, degree of crystal orientation, etc. of the PET resin.
- the total fineness of the PET fiber cord is preferably 1000 to 4800 dtex, and more preferably 2000 to 4000 dtex.
- the strength of the PET fiber-rubber composite can be further increased.
- the total fineness of the PET fiber cord is 4800 dtex or less, the deterioration of rolling resistance when the PET fiber-rubber composite is applied to a tire can be more reliably suppressed.
- the total fineness of the PET fiber cord is the sum of the finenesses of the PET fibers constituting the cord, and the total fineness can be controlled by adjusting the fineness, twist number, etc. of the PE fibers.
- the diameter of the PET fiber cord is preferably 0.45 mm or more, and more preferably 0.50 mm or more.
- the diameter is preferably 0.80 mm or less, and more preferably 0.70 mm or less.
- the fineness of the PET fiber is preferably 550 to 2200 dtex, and more preferably 1100 to 1670 dtex.
- the strength of the PET fiber-rubber composite can be further increased.
- the fineness of the PET fiber is 2200 dtex or less, the deterioration of rolling resistance when the PET fiber-rubber composite is applied to a tire can be more reliably suppressed.
- the fineness of the PET fibers can be controlled by adjusting the type of fibers, production conditions, and the like.
- the packing density of the PET fiber cord is preferably 120 cords/10 cm or more, and more preferably 140 cords/10 cm or more, because this can further increase the strength of the PET fiber-rubber composite.
- the packing density of the PET fiber cords is the number of PET fiber cords per 10 cm in the direction in which the cords are arranged side by side in the PET fiber-rubber composite (the horizontal direction in FIG. 1).
- the fiber occupancy rate in the PET fiber-rubber composite is not particularly limited as long as the above formula (1) is satisfied. From the viewpoint of achieving both strength and low rolling resistance at a higher level when applied to a tire, the fiber occupancy rate is preferably 30% or more and 40% or less, and more preferably 35% or more and 40% or less. As described above, the fiber occupancy rate is calculated by dividing the cross-sectional area of the PET fiber cord ( mm2 ) by the thickness of the PET fiber-rubber composite (mm) by the diameter of the PET fiber cord (mm) + the distance between the PET fiber cords (mm).
- the diameter of the PET fiber cord is a diameter D of the cross section of the PET fiber cord 10 constituting the PET fiber-rubber composite body 100 as shown in FIG.
- the cross-sectional area of the PET fiber cord is the area S of the cross section of the PET fiber cord 10 constituting the PET fiber-rubber composite 100 as shown in FIG.
- the distance between the PET fiber cords is the shortest distance P between adjacent cords 10 in the cross section of the PET fiber cords 10 constituting the PET fiber-rubber composite 100 as shown in FIG.
- the PET fiber cord is preferably treated with an adhesive composition.
- the adhesive composition may, for example, be an adhesive composition that contains a thermoplastic polymer (A) having at least one crosslinkable functional group as a pendant group and substantially no addition-reactive carbon-carbon double bond in its main chain structure, a heat-reactive aqueous urethane resin (B), and an epoxy compound (C), and optionally further contains a rubber latex (D).
- A thermoplastic polymer
- B heat-reactive aqueous urethane resin
- C epoxy compound
- D rubber latex
- the adhesive treatment of PET fiber cords has been performed by applying epoxy or isocyanate to the cord surface, and then treating it with a resin (hereinafter referred to as RFL resin) made by mixing resorcin, formaldehyde, and latex.
- RFL resin a resin made by mixing resorcin, formaldehyde, and latex.
- thermoplastic polymer (A) that has at least one functional group with crosslinkability as a pendant group and does not substantially contain an addition-reactive carbon-carbon double bond in its main chain structure, a thermally reactive water-based urethane resin (B), and an epoxy compound (C), it is possible to ensure sufficient adhesion to the elastomer (coating rubber) without hardening the PET fiber cord, even at high temperatures of 180°C or higher.
- the main chain of the thermoplastic polymer (A) is mainly a linear structure, and examples of the main chain include ethylenic addition polymers such as acrylic polymers, vinyl acetate polymers, and vinyl acetate-ethylene polymers; urethane polymers; etc.
- the thermoplastic polymer (A) is not limited to the above-mentioned ethylenic addition polymers and urethane polymers as long as it has the function of suppressing the resin fluidity at high temperatures and ensuring the fracture strength of the resin by crosslinking the functional groups of the pendant groups.
- the functional group of the pendant group of the thermoplastic polymer (A) is preferably an oxazolin group, a bismaleimide group, a (blocked)isocyanate group, an aziridine group, a carbodiimide group, a hydrazino group, an epoxy group, an epithio group, or the like.
- thermoplastic polymer (A), heat-reactive water-based urethane resin (B), epoxy compound (C), and rubber latex (D) can be those described in Japanese Patent Application No. 2023-040157 and Japanese Patent Application No. 2023-030762, respectively.
- thermoplastic polymer (A), the heat-reactive aqueous urethane resin (B), and the epoxy compound (C) as the first bath treatment liquid
- a normal RFL resin liquid as the second bath treatment liquid
- thermoplastic polymer (A), the heat-reactive aqueous urethane resin (B), the epoxy compound (C), and the rubber latex (D) it is also possible to treat with only one bath using a mixture (adhesive composition) of the thermoplastic polymer (A), the heat-reactive aqueous urethane resin (B), the epoxy compound (C), and the rubber latex (D).
- the proportion (dry mass ratio) of the thermoplastic polymer (A) is preferably 2 to 75%
- the proportion (dry mass ratio) of the heat-reactive aqueous urethane resin (B) is preferably 15 to 87%
- the proportion (dry mass ratio) of the epoxy compound (C) is preferably 11 to 70%
- the proportion (dry mass ratio) of the rubber latex (D) is preferably 20% or less.
- dip treatment liquid that does not contain resorcinol and formalin as an adhesive composition for PET fiber cords.
- dip treatment liquids include a composition that contains a rubber latex (a) having an unsaturated diene, and one or more compounds (b) selected from a compound having a polyether skeleton structure and an amine functional group, a compound having an acrylamide structure, a polypeptide, a polylysine, and a carbodiimide.
- dip treatment liquids include a composition that contains, in addition to the rubber latex (a) having an unsaturated diene and the compound (b), one or more compounds selected from an aqueous compound (c) having a (thermally dissociable blocked) isocyanate group, a polyphenol (d), and a polyvalent metal salt (e).
- compositions that contain polyphenols (I) and aldehydes (II).
- such compositions may further contain at least one of an isocyanate compound (III) and a rubber latex (IV).
- the adhesive composition used to treat (coat) the PET fiber cord contains polyphenols (I) and aldehydes (II), so that good adhesive properties can be achieved even when resorcin is not used due to environmental considerations.
- the adhesive composition contains polyphenols (I) as a resin component, thereby improving adhesion to the PET fiber cord.
- the polyphenols (I) are typically water-soluble polyphenols, and are not particularly limited as long as they are polyphenols other than resorcin (resorcinol).
- the number of aromatic rings or the number of hydroxyl groups can be appropriately selected.
- the polyphenols (I) preferably have two or more hydroxyl groups, and more preferably have three or more hydroxyl groups.
- the polyphenol or polyphenol condensate is water-soluble in the adhesive composition (dip treatment liquid) containing moisture. This allows the polyphenols to be uniformly distributed in the adhesive composition, thereby realizing better adhesion.
- the polyphenols (I) are polyphenols containing multiple (two or more) aromatic rings, the aromatic rings each have two or three hydroxyl groups at the ortho, meta, or para positions.
- polyphenols (I) for example, those described as polyphenol compounds in WO2022/130879 can be used. These polyphenols (I) may be used alone or in combination of two or more.
- Aldehydes (II) The adhesive composition contains aldehydes (II) as a resin component in addition to the polyphenols (I), and thus can achieve high adhesion together with the polyphenols (I).
- the aldehydes (II) are not particularly limited and can be appropriately selected according to the required performance. In this specification, the aldehydes (II) also include derivatives of aldehydes that are generated from aldehydes.
- the aldehydes (II) include, for example, monoaldehydes such as formaldehyde, acetaldehyde, butylaldehyde, acrolein, propionaldehyde, chloral, butylaldehyde, caproaldehyde, and allylaldehyde, aliphatic dialdehydes such as glyoxal, malonaldehyde, succinaldehyde, glutaraldehyde, and adipaldehyde, aldehydes having an aromatic ring, and dialdehyde starch. These aldehydes (II) may be used alone or in combination of two or more.
- the aldehydes (II) are preferably aldehydes having an aromatic ring or contain aldehydes having an aromatic ring. This is because better adhesion can be obtained.
- the aldehydes (II) are preferably free of formaldehyde.
- "free of formaldehyde” means, for example, that the formaldehyde content in the total mass of the aldehydes is less than 0.5 mass%.
- polyphenols (I) and aldehydes (II) are in a condensed state, and the mass ratio of polyphenols to aldehydes having aromatic rings (content of aldehydes having aromatic rings/content of polyphenols) is preferably 0.1 or more and 3 or less.
- the hardness and adhesiveness of the resin which is the product of the condensation reaction between polyphenols and aldehydes having aromatic rings, become more suitable.
- the mass ratio of polyphenols to aldehydes having aromatic rings in the adhesive composition is more preferably 0.25 or more, and more preferably 2.5 or less.
- the above mass ratio is the mass of the dried product (solid content ratio).
- the total content of the polyphenols (I) and the aldehydes (II) in the adhesive composition is preferably 3 to 30% by mass. In this case, better adhesion can be ensured without deteriorating workability, etc. From the same viewpoint, the total content of the polyphenols (I) and the aldehydes (II) in the adhesive composition is more preferably 5% by mass or more, and more preferably 25% by mass or less. The total content is the mass of the dry matter (solid content ratio).
- the adhesive composition preferably further contains an isocyanate compound (III) in addition to the polyphenols (I) and aldehydes (II) described above.
- the adhesive composition can have a further improved adhesiveness due to a synergistic effect with the polyphenols (I) and the aldehydes (II).
- the isocyanate compound (III) is a compound that has the effect of promoting adhesion to the resin material (e.g., phenol/aldehyde resin obtained by condensing polyphenols (I) and aldehydes (II)) that is the adherend of the adhesive composition, and is a compound that has an isocyanate group as a polar functional group.
- the resin material e.g., phenol/aldehyde resin obtained by condensing polyphenols (I) and aldehydes (II)
- These isocyanate compounds (III) may be used alone or in combination of two or more types.
- the isocyanate compound (III) is not particularly limited, but from the viewpoint of further improving adhesion, it is preferable that the isocyanate compound (III) contains a (blocked) isocyanate group-containing aromatic compound.
- the adhesive composition contains a (blocked) isocyanate group-containing aromatic compound
- the (blocked) isocyanate group-containing aromatic compound is distributed in a position near the interface between the PET fiber cord and the adhesive composition, resulting in a further adhesion promoting effect, and this effect can further enhance the adhesion of the adhesive composition to the PET fiber cord.
- the content of the isocyanate compound (III) in the adhesive composition is not particularly limited, but from the viewpoint of more reliably ensuring excellent adhesion, it is preferably 5 to 65 mass %. From the same viewpoint, the content of the isocyanate compound (III) in the adhesive composition is more preferably 10 mass % or more and more preferably 45 mass % or less. The above content is the mass of the dry matter (solid content ratio).
- the adhesive composition may further contain substantially a rubber latex (IV) in addition to the polyphenols (I), aldehydes (II) and isocyanate compound (III) described above, which allows the adhesive composition to have higher adhesion to rubber members.
- the rubber latex (IV) is not particularly limited, and examples thereof include natural rubber (NR), as well as synthetic rubbers such as polyisoprene rubber (IR), styrene-butadiene copolymer rubber (SBR), polybutadiene rubber (BR), ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), chloroprene rubber (CR), halogenated butyl rubber, acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), and vinylpyridine-styrene-butadiene copolymer rubber (Vp). These rubber latexes (IV) may be used alone or in combination of two or more.
- synthetic rubbers such as polyisoprene rubber (IR), styrene-butadiene copolymer rubber (SBR), polybutadiene rubber (BR), ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), chloroprene rubber (CR), halogenated butyl rubber, acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), and
- the content of rubber latex (IV) in the adhesive composition is preferably 20% by mass or more, more preferably 25% by mass or more, and is preferably 70% by mass or less, more preferably 60% by mass or less.
- the method for producing the adhesive composition is not particularly limited, but examples thereof include a method of mixing raw materials such as polyphenols (I), aldehydes (II), and rubber latex (IV) and maturing them, or a method of mixing polyphenols (I) and aldehydes (II) and maturing them, and then adding rubber latex (IV) and maturing them.
- the method for producing the adhesive composition may be a method of adding rubber latex (IV), maturing them, and then adding the isocyanate compound (III).
- the coating rubber is a rubber that covers the PET fiber cord.
- the composition and physical properties of the coating rubber can be appropriately selected according to the required performance.
- the coating rubber contains a rubber component containing 60 mass % or more of natural rubber and 40 mass % or less of non-oil-extended styrene butadiene rubber, and 30 to 60 mass parts of carbon black having a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of 60 m 2 /g or less per 100 mass parts of the rubber component.
- N 2 SA nitrogen adsorption specific surface area
- the rubber component of the coating rubber is not particularly limited, but as described above, it is preferable that the coating rubber contains 60% by mass or more of natural rubber and 40% by mass or less of non-oil-extended styrene-butadiene rubber. By containing 60% by mass or more of natural rubber and 40% by mass or less of non-oil-extended styrene-butadiene rubber, it can contribute to low rolling resistance when the PET fiber-rubber composite is applied to a tire.
- the rubber component may contain rubbers other than the above-mentioned natural rubber and non-oil-extended SBR, for example, diene rubbers such as various synthetic rubbers such as polyisoprene rubber (IR), polybutadiene rubber (BR), acrylonitrile-butadiene copolymer rubber (NBR), isoprene-isobutylene copolymer rubber (IIR), ethylene-propylene-diene copolymer rubber (EPDM), halogenated butyl rubber (HR), and chloroprene rubber (CR), as well as non-diene rubbers.
- diene rubbers such as various synthetic rubbers such as polyisoprene rubber (IR), polybutadiene rubber (BR), acrylonitrile-butadiene copolymer rubber (NBR), isoprene-isobutylene copolymer rubber (IIR), ethylene-propylene-diene copolymer rubber (EPDM), halogenated butyl rubber (HR),
- the coating rubber preferably contains 30 to 60 parts by mass of carbon black having a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of 60 m 2 /g or less, based on 100 parts by mass of the rubber component.
- N 2 SA nitrogen adsorption specific surface area
- the carbon black content in the coating rubber is more preferably 35 to 45 parts by mass per 100 parts by mass of the rubber component.
- the coating rubber may contain additives that are typically used in the rubber industry, such as fillers such as silica, vulcanizing agents, vulcanization accelerators, bismaleimide compounds, softeners, stearic acid, zinc oxide, resins, waxes, oils, etc., as appropriate, provided that the effects of the present invention are not impaired.
- additives such as silica, vulcanizing agents, vulcanization accelerators, bismaleimide compounds, softeners, stearic acid, zinc oxide, resins, waxes, oils, etc., as appropriate, provided that the effects of the present invention are not impaired.
- the cord spacing P of the PET fiber cords is preferably 0.15 mm or more, and more preferably 0.17 mm or more, from the viewpoint of high-speed running durability of the tire. Furthermore, from the viewpoint of maintaining plunger energy, the cord spacing P of the PET fiber cords is preferably 0.45 mm or less, and more preferably 0.40 mm or less.
- the PET fiber-rubber composite of the present invention is a sheet-like composite 100 as shown in FIG.
- the sheet-like composite is not particularly limited as long as it satisfies the above formula (1), but from the viewpoint of obtaining superior strength, it is preferable that the tensile strength is more than 23,000 N/dm.
- the strength (N/dm) of the composite is calculated by multiplying the tensile strength of one cord measured according to ASTM D885 by the number of cords per 10 cm width.
- the thickness of the sheet-like composite is preferably 1.8 mm or less, more preferably 1.5 mm or less, even more preferably 1.2 mm or less, and particularly preferably 1.0 mm or less.
- the thickness of the sheet-like composite is the thickness T of the composite when cut along a plane perpendicular to the extending direction of the cords in the composite, as shown in FIG.
- the tan ⁇ of the coating rubber measured using a spectrometer (manufactured by Ueshima Seisakusho Co., Ltd.) under conditions of a temperature of 24°C, a strain of 1%, and a frequency of 52 Hz is preferably 0.15 or less, and more preferably 0.10 or less, from the viewpoint of reducing rolling resistance.
- the tan ⁇ of the coating rubber is a value measured using a spectrometer (manufactured by Ueshima Seisakusho Co., Ltd.) under the conditions of a temperature of 24° C., a strain of 1%, and a frequency of 52 Hz.
- the PET fiber-rubber composite of the present invention must satisfy the above formula (1), and preferably satisfies the above formula (1)'.
- the larger A (cord strength x fiber occupancy) is, the greater the strength of the PET fiber-rubber composite is, and the smaller B (tan ⁇ of coating rubber x rubber occupancy) is, the greater the reduction in rolling resistance is.
- (A/B)/total cord fineness is set to 0.3 or more (satisfying formula (1)), it is possible to reduce the number of cords and achieve high strength while reducing rolling resistance.
- the method for producing the PET fiber-rubber composite of the present invention is not particularly limited, and the composite can be produced by a known method.
- the PET fiber cord can be coated with the coating rubber by, for example, the following method. In this method, a predetermined number of PET fiber cords are formed into a blind shape, and then the PET fiber cords are sandwiched from above and below between unvulcanized rubber sheets of any thickness made of the rubber composition, and then vulcanized at a temperature of about 160° C. for about 20 minutes to obtain a PET fiber-rubber composite.
- the tire of the present invention is characterized by comprising the above-mentioned PET fiber-rubber composite of the present invention.
- the PET fiber-rubber composite of the present invention as a component of a tire, excellent durability and low rolling resistance can be achieved.
- the PET fiber-rubber composite of the present invention can be suitably used as a reinforcing member such as a belt reinforcing layer, a carcass ply, or a wire chafer of various radial tires for automobiles.
- a reinforcing member such as a belt reinforcing layer, a carcass ply, or a wire chafer of various radial tires for automobiles.
- it is preferably used for a belt reinforcing layer or a carcass ply, and more preferably used for a carcass ply.
- the carcass ply is a member that constitutes the carcass, and the carcass may be constituted of one carcass ply, or the carcass may be constituted of two or more layers, without being limited to one layer.
- the angle of the PET fiber cords can be set to a direction substantially perpendicular to the tire circumferential direction, for example, 80 to 90 degrees.
- the fastening structure of the carcass ply in the bead portion is not limited to a structure in which the carcass ply is wrapped around the bead core and fastened, but may also be a structure in which the end of the carcass ply is sandwiched between two layers of bead cores.
- the tire of the present invention has a belt layer.
- the belt layer may be, for example, a belt including a first belt layer and a second belt layer laminated on the outer side of the first belt layer in the tire radial direction.
- the first belt layer and the second belt layer are formed by embedding a plurality of cords in a coating rubber, and the thickness of the first belt layer and the thickness of the second belt layer in a tire center portion are both 1.00 mm or less, and when the shortest distance between a cord of the second belt layer and the cord of the first belt layer in the tire center portion is a and the shortest distance between a cord at the end portion of the second belt layer and the cord of the first belt layer is b, it is preferable that b/a is 1.8 or more and 4.0 or less. This is because it is possible to reduce rolling resistance while providing excellent durability at the belt ends.
- the thickness of each belt layer at the tire center portion is preferably 0.90 mm or less.
- the thickness of the second belt layer at the tire center portion is preferably 0.90 mm or less.
- the diameter of the cord embedded in the first belt layer and the second belt layer, the coating thickness of the coating rubbers 5B and 6B, etc. can be appropriately selected.
- the tire center portion refers to the portion located within a distance of 1/4 of the tire contact width from the tire equatorial plane in the tire width direction.
- the reason why b/a is 1.8 or more and 4.0 or less is that the distortion that causes belt edge separation can be suppressed by widening the interval between the cords of the first belt layer and the second belt layer at the belt end.
- the durability at the belt end, particularly the belt edge separation durability can be improved.
- b/a 4.0 or less a sufficiently low rolling resistance desired for the tire can be ensured.
- b/a is preferably 1.95 or more, preferably 2.00 or more, and preferably 3.90 or less.
- the shortest distance b between the cord at the end of the second belt layer and the cord of the first belt layer essentially represents the shortest distance between the cord at the end of the second belt layer and a tangent line of the multiple cords aligned in the first belt layer.
- the reinforcing fiber cord of the belt reinforcing layer may be appropriately selected.
- an organic fiber cord having a breaking strength of 6.5 cN/dtex or more, a breaking elongation of 10% or more, and an elastic modulus at 7% elongation of 6.0 mN/(dtex ⁇ %) or more.
- An organic fiber cord having a breaking strength of 6.5 cN/dtex or more, a breaking elongation of 10% or more, and an elastic modulus at 7% elongation of 6.0 mN/(dtex ⁇ %) or more has high strength at break, large elongation at break, and a high elastic modulus at 7% elongation, and therefore, by applying an organic fiber cord with such physical properties to the belt reinforcing layer, it is possible to improve the steering stability of the tire while suppressing a decrease in plunger durability of the tire.
- the breaking strength, breaking elongation, and elastic modulus at 7% elongation of the organic fiber cord are values measured at room temperature (23° C.)
- the various physical properties of the organic fiber cord can be measured in accordance with JIS L 1013 “Testing method for chemical fiber filament yarn.”
- the tire of the present invention is preferably a pneumatic tire, and the gas filled into the pneumatic tire may be normal air or air with an adjusted oxygen partial pressure, or an inert gas such as nitrogen, argon, or helium.
- the method for producing the tire of the present invention is not particularly limited, and the tire can be produced according to a conventional method.
- a rubber composition containing various components is processed into each member in an unvulcanized state, and the members are attached and molded in a tire building machine by a conventional method to produce a green tire.
- the green tire is heated and pressurized in the vulcanizer to produce the tire.
- a rubber composition is kneaded, and then a PET fiber cord is rubber-coated with the resulting rubber composition.
- An unvulcanized belt, an unvulcanized carcass, and other unvulcanized components are laminated together, and the unvulcanized laminate is vulcanized to obtain a tire.
- a PET fiber-rubber composite for the carcass ply was prepared according to the conditions shown in Table 1.
- the PET fiber cord and rubber composition shown in Table 1 were used to obtain a sample of the PET fiber-rubber composite having the conditions (number of threads, cord spacing, composite gauge) shown in Table 1.
- the formulation of the rubber composition for the coated rubber, the conditions of the PET fiber cord (various physical properties, arrangement conditions), and the conditions of the composite (fiber occupancy, thickness, coating rubber occupancy, tan ⁇ , A, B, (A/B)/total cord fineness) of the samples of each Example and Comparative Example are shown in Table 1.
- Ply Strength Using the strength per PET fiber cord and the number of threads per unit of the PET fiber cord measured in accordance with ASTM D885, the ply strength was calculated according to the following formula, and the results are shown in Table 1. The larger the value, the greater the ply strength.
- Ply strength (N/dm) strength per PET fiber cord (N) x number of threads per unit of PET fiber cord (cords/10 cm)
- SBR1 solution-polymerized SBR, not oil-extended
- SBR2 emulsion-polymerized SBR, 27.3% by mass oil-extended
- CB1 GPF-grade carbon black
- N2SA 28m2 /g DBP 89ml/100g
- CB2 HAF grade carbon black, N2SA 71m2 /g, DBP 103ml/100g
- the present invention can provide a PET fiber-rubber composite that has excellent strength and low rolling resistance when applied to a tire, without increasing the total cord fineness or sheet thickness.
- the present invention can also provide a tire that has excellent durability and low rolling resistance.
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Abstract
コードの総繊度やシートの厚さを大きくすることなく、強度及びタイヤに適用した際の低転がり抵抗性に優れた、PET繊維-ゴム複合体を提供することを目的とする。 上記課題を解決するべく、本発明は、PET繊維コードにコーティングゴムを被覆してなる、シート状のPET繊維-ゴム複合体であって、下記式(1)を満たすことを特徴とする。 (A/B)/コード総繊度≧0.3 ・・・(1) A:コード強度(N)×繊維占有率、繊維占有率:PET繊維コードの断面積(mm2)/(複合体の厚さ(mm)×(PET繊維コードの直径(mm)+PET繊維コードのコード間距離(mm)))、B:コーティングゴムのtanδ×ゴム占有率、ゴム占有率:1-繊維占有率、コード総繊度:コードを構成するPET繊維の繊度の合計値
Description
本発明は、PET繊維-ゴム複合体及びタイヤに関するものである。
近年、空気入りタイヤのカーカス材として、ポリエチレンテレフタレート繊維(PET繊維)からなるコードを使用することが主流となっている。これは、PET繊維が、従来使用されてきたナイロン繊維、レーヨン繊維等と比較して強度、モジュラス、寸法安定性、などの特性バランスに優れることや、さらには低コスト材料であることが主な理由である。
ただし、汎用のPET繊維では、タイヤ強度や軽量化の面においての貢献度がまだ不満足なものであった。最近の自動車を取り巻く環境負荷低減から、これまでよりさらに高強度且つタイヤ軽量化に貢献できるコードが所望されている。そこで汎用のPET繊維に替え、さらに高強度のPET繊維を適用し、より高強度及び低転がりのPET繊維-ゴム複合体の開発が行われている。
ただし、汎用のPET繊維では、タイヤ強度や軽量化の面においての貢献度がまだ不満足なものであった。最近の自動車を取り巻く環境負荷低減から、これまでよりさらに高強度且つタイヤ軽量化に貢献できるコードが所望されている。そこで汎用のPET繊維に替え、さらに高強度のPET繊維を適用し、より高強度及び低転がりのPET繊維-ゴム複合体の開発が行われている。
PET繊維-ゴム複合体の強度を高める技術としては、例えば、PET繊維コードの総繊度を増やす技術が知られている。しかしながら、繊維の総繊度を高めた場合、強度を高めることは可能であるものの、コードが太くなり、PET繊維-ゴム複合体を厚くしなければならない結果、タイヤに適用した場合に転がり抵抗が悪化するという問題があった。
タイヤに適用した際の転がり抵抗を改善する技術としては、特許文献1に、有機繊維コードの断面形状を真円に近づけることで、走行時に生じるヒステリシスロスを低減する技術が開示されている。
この技術によれば、耐久性を維持しつつ、タイヤに適用した際の転がり抵抗の低減を図る(以下、「低転がり抵抗性に優れる」ということもある。)ことができる。
この技術によれば、耐久性を維持しつつ、タイヤに適用した際の転がり抵抗の低減を図る(以下、「低転がり抵抗性に優れる」ということもある。)ことができる。
しかしながら、特許文献1の技術では、耐久性の維持及び転がり抵抗の低減について一定の効果が得られるものの、さらに高いレベルで、強度と低転がり抵抗性との両立を図ることが望まれていた。
そのため、本発明の目的は、コードの総繊度やシートの厚さを大きくすることなく、強度及びタイヤに適用した際の低転がり抵抗性に優れた、PET繊維-ゴム複合体を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、強度及び低転がり抵抗性に優れたタイヤを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、強度及び低転がり抵抗性に優れたタイヤを提供することにある。
上記課題を解決する本発明の要旨構成は、以下の通りである。
本発明のPET繊維-ゴム複合体は、PET繊維コードにコーティングゴムを被覆してなる、シート状のPET繊維-ゴム複合体であって、
下記式(1)を満たすことを特徴とする。
(A/B)/コード総繊度≧0.3 ・・・(1)
A:コード強度(N)×繊維占有率
繊維占有率:PET繊維コードの断面積(mm2)/(複合体の厚さ(mm)×(PET繊維コードの直径(mm)+PET繊維コードのコード間距離(mm)))
B:コーティングゴムのtanδ×ゴム占有率
ゴム占有率:1-繊維占有率
コード総繊度:コードを構成するPET繊維の繊度の合計値
上記構成によって、コードの総繊度やシートの厚さを大きくすることなく、強度及びタイヤに適用した際の低転がり抵抗性を向上できる。
本発明のPET繊維-ゴム複合体は、PET繊維コードにコーティングゴムを被覆してなる、シート状のPET繊維-ゴム複合体であって、
下記式(1)を満たすことを特徴とする。
(A/B)/コード総繊度≧0.3 ・・・(1)
A:コード強度(N)×繊維占有率
繊維占有率:PET繊維コードの断面積(mm2)/(複合体の厚さ(mm)×(PET繊維コードの直径(mm)+PET繊維コードのコード間距離(mm)))
B:コーティングゴムのtanδ×ゴム占有率
ゴム占有率:1-繊維占有率
コード総繊度:コードを構成するPET繊維の繊度の合計値
上記構成によって、コードの総繊度やシートの厚さを大きくすることなく、強度及びタイヤに適用した際の低転がり抵抗性を向上できる。
本発明のタイヤは、上述した本発明のPET繊維-ゴム複合体を備えることを特徴とする。
上記構成によって、優れた強度及び低転がり抵抗性を実現できる。
上記構成によって、優れた強度及び低転がり抵抗性を実現できる。
本発明によれば、コードの総繊度やシートの厚さを大きくすることなく、強度及びタイヤに適用した際の低転がり抵抗性に優れた、PET繊維-ゴム複合体を提供できる。また、本発明によれば、耐久性及び低転がり抵抗性に優れたタイヤを提供できる。
以下に、本発明のPET繊維-ゴム複合体及びタイヤについて、その実施形態に基づいて詳細に説明する。
ここで、図1は、本発明の一実施形態に係るPET繊維-ゴム複合体の断面を模式的に示したものである。
<PET繊維-ゴム複合体>
本発明のPET繊維-ゴム複合体は、図1に示すように、PET繊維コード10にコーティングゴム20を被覆してなる、シート状のPET繊維-ゴム複合体100である。
ここで、図1は、本発明の一実施形態に係るPET繊維-ゴム複合体の断面を模式的に示したものである。
<PET繊維-ゴム複合体>
本発明のPET繊維-ゴム複合体は、図1に示すように、PET繊維コード10にコーティングゴム20を被覆してなる、シート状のPET繊維-ゴム複合体100である。
そして、本発明のPET繊維-ゴム複合体は、下記式(1)を満たすことを特徴とする。
(A/B)/コード総繊度≧0.3 ・・・(1)
ここで、上記式(1)のAは、「コード強度(N)×繊維占有率」を示す。Aの値を大きくすることで、PET繊維-ゴム複合体の強度を高めることができる。また、Aにおける繊維占有率は、「PET繊維コードの断面積(mm2)/(PET繊維-ゴム複合体の厚さ(mm)×(PET繊維コードの直径(mm)+PET繊維コードのコード間距離(mm)))」であり、この値が大きくなることで、被覆ゴム20の薄厚化が可能となり、転がり抵抗の低減に寄与できる。加えて、上記式(1)のBは、「ゴム占有率」であり、この値を小さくすることで、PET繊維-ゴム複合体中ゴムのボリュームが少なくなるため、軽量化及び転がり抵抗の低減に寄与できる。さらに、上記式(1)の総繊維度は、PET繊維11の繊度の合計値であり、これが大きいほどPET繊維10が太くなり、強度が高いが、質量が大きくなることを示す。
本発明では、上述した「コード総繊度」に対する「A/B」の割合を、0.3以上とすることによって、低い繊度のコードを用いた場合(PET繊維コードの質量が小さな場合)であっても、PET繊維-ゴム複合体の強度を高めることが可能となる。
(A/B)/コード総繊度≧0.3 ・・・(1)
ここで、上記式(1)のAは、「コード強度(N)×繊維占有率」を示す。Aの値を大きくすることで、PET繊維-ゴム複合体の強度を高めることができる。また、Aにおける繊維占有率は、「PET繊維コードの断面積(mm2)/(PET繊維-ゴム複合体の厚さ(mm)×(PET繊維コードの直径(mm)+PET繊維コードのコード間距離(mm)))」であり、この値が大きくなることで、被覆ゴム20の薄厚化が可能となり、転がり抵抗の低減に寄与できる。加えて、上記式(1)のBは、「ゴム占有率」であり、この値を小さくすることで、PET繊維-ゴム複合体中ゴムのボリュームが少なくなるため、軽量化及び転がり抵抗の低減に寄与できる。さらに、上記式(1)の総繊維度は、PET繊維11の繊度の合計値であり、これが大きいほどPET繊維10が太くなり、強度が高いが、質量が大きくなることを示す。
本発明では、上述した「コード総繊度」に対する「A/B」の割合を、0.3以上とすることによって、低い繊度のコードを用いた場合(PET繊維コードの質量が小さな場合)であっても、PET繊維-ゴム複合体の強度を高めることが可能となる。
同様の観点から、本発明のPET繊維-ゴム複合体は、下記式(1)’を満たすことが好ましい。
(A/B)/コード総繊度≧0.45 ・・・(1)’
(A/B)/コード総繊度≧0.45 ・・・(1)’
以下、本発明のPET繊維-ゴム複合体を構成するPET繊維コード及びコーティングゴムについて説明する。
(PET繊維コード)
前記PET繊維コードは、ポリエチレンテレフタレート繊維からなるコードであり、強度、モジュラス、寸法安定性、製造コスト等の特性バランスに優れる。
前記PET繊維コードは、片撚りコードであってもいいし、2本以上のコードを用いた複数本撚りコードとすることもできる。前記PET繊維コードに要求される性能に応じて適宜選択が可能である。
前記PET繊維コードは、ポリエチレンテレフタレート繊維からなるコードであり、強度、モジュラス、寸法安定性、製造コスト等の特性バランスに優れる。
前記PET繊維コードは、片撚りコードであってもいいし、2本以上のコードを用いた複数本撚りコードとすることもできる。前記PET繊維コードに要求される性能に応じて適宜選択が可能である。
前記PET繊維コードの原材料は、特に限定されず、例えば、合成品由来でもよいし、植物資源、動物資源、微生物資源等の生物資源由来でもよいし、樹脂製品を粉砕、溶融、再紡糸してなるメカニカルリサイクル由来でもよいし、樹脂製品を解重合し、再重合してなるケミカルリサイクル由来でもよい。
また、前記PET繊維コードのコード強度が、160N以上であることが好ましく、165N以上であることがより好ましい。PET繊維-ゴム複合体の強度をより高めることができるためである。
なお、前記PET繊維コードのコード強度の制御は、例えば、コードの総繊度、撚り数、原糸強度等を調整することで適宜行うことができる。
なお、前記PET繊維コードのコード強度の制御は、例えば、コードの総繊度、撚り数、原糸強度等を調整することで適宜行うことができる。
さらに、前記PET繊維コードを構成するPET繊維の原糸強度が、7.8cN/dtex以上であることが好ましく、8.0cN/dtex以上であることがより好ましい。前記PET繊維コードの強度を高めることができる結果、PET繊維-ゴム複合体の強度をより高めることができる。
なお、前記PET繊維の原糸強度は、PET樹脂の分子量、結晶化度、結晶の配向度等を調整することによって、高めることができる。
なお、前記PET繊維の原糸強度は、PET樹脂の分子量、結晶化度、結晶の配向度等を調整することによって、高めることができる。
また、前記PET繊維コードの総繊度は、1000~4800dtexであることが好ましく、2000~4000dtexであることがより好ましい。前記PET繊維コードの総繊度が1000dtex以上であることで、PET繊維-ゴム複合体の強度をより高めることができる。一方、前記PET繊維コードの総繊度が4800dtex以下であることで、PET繊維-ゴム複合体をタイヤに適用した際の、転がり抵抗の悪化をより確実に抑えることができる。
ここで、前記PET繊維コードの総繊度は、コードを構成するPET繊維の繊度の合計値であり、PE繊維の繊度や、撚り数等を調整することで、総繊度を制御することができる。
ここで、前記PET繊維コードの総繊度は、コードを構成するPET繊維の繊度の合計値であり、PE繊維の繊度や、撚り数等を調整することで、総繊度を制御することができる。
また、前記PET繊維コードの直径は、プランジャーエネルギー維持の観点から、0.45mm以上であることが好ましく、0.50mm以上であることがより好ましい。また、転がり抵抗低減の観点から、0.80mm以下であることが好ましく、0.70mm以下であることがより好ましい。
さらに、前記PET繊維の繊度は、550~2200dtexであることが好ましく、1100~1670dtexであることがより好ましい。前記PET繊維の繊度が550dtex以上であることで、PET繊維-ゴム複合体の強度をより高めることができる。一方、前記PET繊維の繊度が2200dtex以下であることで、PET繊維-ゴム複合体をタイヤに適用した際の、転がり抵抗の悪化をより確実に抑えることができる。
なお、前記PET繊維の繊度は、繊維の種類や、製造条件等を調整することで、制御することが可能である。
なお、前記PET繊維の繊度は、繊維の種類や、製造条件等を調整することで、制御することが可能である。
また、前記PET繊維コードの打込密度は、120本/10cm以上であることが好ましく、140本/10cm以上であることがより好ましい。PET繊維-ゴム複合体の強度をより高めることができるためである。
なお、前記PET繊維コードの打込密度は、PET繊維-ゴム複合体においてコードが並んで配設されている方向(図1では横方向の10cmあたりのPET繊維コードの本数である。
なお、前記PET繊維コードの打込密度は、PET繊維-ゴム複合体においてコードが並んで配設されている方向(図1では横方向の10cmあたりのPET繊維コードの本数である。
さらにまた、前記PET繊維-ゴム複合体における繊維占有率は、上記式(1)を満たすことができれば特に限定はされないが、強度及びタイヤに適用した際の低転がり抵抗性をより高いレベルで両立する点から、30%以上、40%以下であることが好ましく、35%以上40%以下であることがより好ましい。
なお、前記繊維占有率とは、上述したように、PET繊維コードの断面積(mm2)/(PET繊維-ゴム複合体の厚さ(mm)×(PET繊維コードの直径(mm)+PET繊維コードのコード間距離(mm)))によって得られるものである。
なお、前記繊維占有率とは、上述したように、PET繊維コードの断面積(mm2)/(PET繊維-ゴム複合体の厚さ(mm)×(PET繊維コードの直径(mm)+PET繊維コードのコード間距離(mm)))によって得られるものである。
ここで、前記PET繊維コードの直径は、図1に示すように、PET繊維-ゴム複合体100を構成するPET繊維コード10の断面における直径Dである。
加えて、前記PET繊維コードの断面積は、図1に示すように、PET繊維-ゴム複合体100を構成するPET繊維コード10の断面における面積Sである。
また、前記PET繊維コードのコード間距離は、図1に示すように、PET繊維-ゴム複合体100を構成するPET繊維コード10の断面において、各コード10の隣接するコード10との最短間隔Pである。
加えて、前記PET繊維コードの断面積は、図1に示すように、PET繊維-ゴム複合体100を構成するPET繊維コード10の断面における面積Sである。
また、前記PET繊維コードのコード間距離は、図1に示すように、PET繊維-ゴム複合体100を構成するPET繊維コード10の断面において、各コード10の隣接するコード10との最短間隔Pである。
(接着剤組成物)
また、前記PET繊維コードは、接着剤組成物を用いて接着剤処理したものであることが好ましい。
前記接着剤組成物としては、例えば、ペンダント基として架橋性を有する官能基を少なくとも1つ有し、付加反応性のある炭素-炭素二重結合を主鎖構造に実質的に含有しない熱可塑性重合体(A)、熱反応型水性ウレタン樹脂(B)及びエポキシ化合物(C)を含み、任意にゴムラテックス(D)を更に含有する接着剤組成物が挙げられる。PET繊維コードをかかる接着剤組成物で接着剤処理することで、高温下での当該PET繊維コードとエラストマー(被覆ゴム)との接着性を向上させることができる。
また、前記PET繊維コードは、接着剤組成物を用いて接着剤処理したものであることが好ましい。
前記接着剤組成物としては、例えば、ペンダント基として架橋性を有する官能基を少なくとも1つ有し、付加反応性のある炭素-炭素二重結合を主鎖構造に実質的に含有しない熱可塑性重合体(A)、熱反応型水性ウレタン樹脂(B)及びエポキシ化合物(C)を含み、任意にゴムラテックス(D)を更に含有する接着剤組成物が挙げられる。PET繊維コードをかかる接着剤組成物で接着剤処理することで、高温下での当該PET繊維コードとエラストマー(被覆ゴム)との接着性を向上させることができる。
従来、PET繊維コードの接着剤処理としては、エポキシ又はイソシアネートをコード表面に塗布し、その上にレゾルシンとホルムアルデヒドとラテックスとを混合してなる樹脂(以下、RFL樹脂と称す)で処理する、所謂2浴処理が行われている。しかしながら、このような手段では、1浴に用いる樹脂が非常に固くなり、PET繊維コードヘの歪み入力が増大し、コード疲労性が低下することがある。また、このようなRFL樹脂は、常温では充分なコード-エラストマー間接着力を発現させることができるが、130℃以上の高温下では極端に接着力が低下することがある。これに対し、ペンダント基として架橋性を有する官能基を少なくとも1つ有し、付加反応性のある炭素-炭素二重結合を主鎖構造に実質的に含有しない熱可塑性重合体(A)と、熱反応型水性ウレタン樹脂(B)と、エポキシ化合物(C)とが混在した1浴混合液(接着剤組成物)を用いることで、PET繊維コードを硬化させることなく、且つ180℃以上の高温下でもエラストマー(被覆ゴム)との接着を充分に確保することができる。
前記熱可塑性重合体(A)の主鎖は、直鎖状構造を主体とし、該主鎖としては、例えば、アクリル系重合体、酢酸ビニル系重合体、酢酸ビニル・エチレン系重合体等のエチレン性付加重合体;ウレタン系高分子重合体;等が好ましい。但し、熱可塑性重合体(A)は、ペンダント基の官能基が架橋することにより、高温下での樹脂流動性を抑制し、樹脂の破壊強力を確保するという機能を有していればよく、上述したエチレン性付加重合体及びウレタン系高分子重合体に限定されるものではない。
また、前記熱可塑性重合体(A)のペンダント基の官能基としては、オキソザリン基、ビスマレイミド基、(ブロックド)イソシアネート基、アジリジン基、カルボジイミド基、ヒドラジノ基、エポキシ基、エピチオ基等が好ましい。
なお、上述した熱可塑性重合体(A)、熱反応型水性ウレタン樹脂(B)、エポキシ化合物(C)、及びゴムラテックス(D)については、それぞれ、特願2023-040157に記載されたもの、特願2023-030762に記載されたものを用いることができる。
前記PET繊維コードの接着剤処理においては、前記熱可塑性重合体(A)、熱反応型水性ウレタン樹脂(B)、及びエポキシ化合物(C)の3種の混合液(接着剤組成物)を1浴処理液として用い、2浴処理液としては通常のRFL樹脂の液を用いるのが好ましい。また、上記接着剤処理においては、前記熱可塑性重合体(A)、熱反応型水性ウレタン樹脂(B)、エポキシ化合物(C)、及びゴムラテックス(D)の混合液(接着剤組成物)を用いて1浴のみで処理することも可能である。
なお、上記接着剤組成物において、熱可塑性重合体(A)の割合(乾燥質量比率)は、2~75%であることが好ましく、熱反応型水性ウレタン樹脂(B)の割合(乾燥質量比率)は、15~87%であることが好ましく、エポキシ化合物(C)の割合(乾燥質量比率)は、11~70%であることが好ましく、ゴムラテックス(D)の割合(乾燥質量比率)は、20%以下であることが好ましい。
一方で、環境保護の観点からは、PET繊維コードの接着剤組成物として、レゾルシン及びホルマリンを含有しないディップ処理液を用いることが好ましい。このようなディップ処理液としては、例えば、不飽和ジエンを有するゴムラテックス(a)と、ポリエーテルからなる骨格構造及びアミン官能基を含有する化合物、アクリルアミド構造を有する化合物、ポリペプチド、ポリリジン、及びカルボジイミドから選択される1種以上の化合物(b)と、を含有する組成物が挙げられる。また、このようなディップ処理液としては、例えば、上記不飽和ジエンを有するゴムラテックス(a)及び化合物(b)に加えて、更に、(熱解離性ブロックド)イソシアネート基を有する水性化合物(c)、ポリフェノール(d)、及び、多価金属塩(e)から選択される1種以上を含有する組成物が挙げられる。
そのほか、レゾルシン及びホルマリンを含有しないディップ処理液としては、ポリフェノール類(I)及びアルデヒド類(II)を含有する組成物も挙げられる。また、かかる組成物は、ポリフェノール類(I)及びアルデヒド類(II)に加えて、イソシアネート化合物(III)及びゴムラテックス(IV)の少なくともいずれかを更に含有してもよい。
前記PET繊維コードを接着剤処理する(コーティングする)接着剤組成物が、ポリフェノール類(I)及びアルデヒド類(II)を含有することで、環境への負荷を考慮してレゾルシンを用いない場合であっても、良好な接着性を発現することができる。
・ポリフェノール類(I)
前記接着剤組成物が、樹脂成分としてポリフェノール類(I)を含有することで、PET繊維コードとの接着性を高めることができる。ここで、ポリフェノール類(I)は、典型的には水溶性のポリフェノール類であり、レゾルシン(レゾルシノール)以外のポリフェノールであれば、特に限定されない。ポリフェノール類(I)において、芳香環の数、又は水酸基の数は、適宜選択することができる。
前記接着剤組成物が、樹脂成分としてポリフェノール類(I)を含有することで、PET繊維コードとの接着性を高めることができる。ここで、ポリフェノール類(I)は、典型的には水溶性のポリフェノール類であり、レゾルシン(レゾルシノール)以外のポリフェノールであれば、特に限定されない。ポリフェノール類(I)において、芳香環の数、又は水酸基の数は、適宜選択することができる。
前記ポリフェノール類(I)は、より優れた接着性を実現する観点からは、2つ以上の水酸基を有することが好ましく、3つ以上の水酸基を有することがより好ましい。前記ポリフェノール類が3つ以上の水酸基を有することにより、水分を含む接着剤組成物(ディップ処理液)にポリフェノール又はポリフェノールの縮合物が水溶する。これによって、ポリフェノール類は、接着剤組成物内に均一に分布できるので、より優れた接着性を実現できる。更に、ポリフェノール類(I)が、複数個(2個以上)の芳香環を含むポリフェノールである場合、それらの芳香環では、各々、2個又は3個の水酸基がオルト位、メタ位又はパラ位に存在する。
前記ポリフェノール類(I)としては、例えば、WO2022/130879においてポリフェノール化合物として記載されたものを用いることができる。これらポリフェノール類(I)は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
・アルデヒド類(II)
前記接着剤組成物が、上述したポリフェノール類(I)に加えて、樹脂成分としてアルデヒド類(II)を含有することで、上述したポリフェノール類(I)と共に高い接着性を実現できる。ここで、アルデヒド類(II)は、特に限定されず、要求される性能に応じて、適宜選択することができる。なお、本明細書において、アルデヒド類(II)には、アルデヒド類が発生源であるアルデヒド類の誘導体も含まれる。
前記接着剤組成物が、上述したポリフェノール類(I)に加えて、樹脂成分としてアルデヒド類(II)を含有することで、上述したポリフェノール類(I)と共に高い接着性を実現できる。ここで、アルデヒド類(II)は、特に限定されず、要求される性能に応じて、適宜選択することができる。なお、本明細書において、アルデヒド類(II)には、アルデヒド類が発生源であるアルデヒド類の誘導体も含まれる。
前記アルデヒド類(II)として、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ブチルアルデヒド、アクロレイン、プロピオンアルデヒド、クロラール、ブチルアルデヒド、カプロアルデヒド、アリルアルデヒド等のモノアルデヒド、或いは、グリオキザール、マロンアルデヒド、スクシンアルデヒド、グルタルアルデヒド、アジポアルデヒド等の脂肪族ジアルデヒド類、芳香環を有するアルデヒド、ジアルデヒドデンプン等が挙げられる。これらアルデヒド類(II)は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
前記アルデヒド類(II)は、芳香環を有するアルデヒド類である又は芳香環を有するアルデヒド類を含むことが好ましい。より優れた接着性を得ることができるためである。また、前記アルデヒド類(II)は、ホルムアルデヒドを含まないことが好ましい。ここで、「ホルムアルデヒドを含まない」とは、例えば、アルデヒド類の総質量中の、ホルムアルデヒドの含有量が0.5質量%未満であることを意味する。
前記接着剤組成物では、ポリフェノール類(I)及びアルデヒド類(II)が縮合された状態であり、ポリフェノール類と芳香環を有するアルデヒド類との質量比(芳香環を有するアルデヒド類の含有量/ポリフェノール類の含有量)が、0.1以上3以下であることが好ましい。この場合、ポリフェノール類と芳香環を有するアルデヒド類との間で起こる縮合反応の生成物である樹脂の硬度、接着性がより適したものになるからである。同様の観点から、前記接着剤組成物における、ポリフェノール類と芳香環を有するアルデヒド類との質量比(芳香環を有するアルデヒド類の含有量/ポリフェノール類の含有量)は、0.25以上であることがより好ましく、また、2.5以下であることがより好ましい。
なお、上記質量比は、乾燥物の質量(固形分比)である。
なお、上記質量比は、乾燥物の質量(固形分比)である。
また、前記接着剤組成物における、ポリフェノール類(I)及びアルデヒド類(II)の合計含有量は、3~30質量%であることが好ましい。この場合、作業性等を悪化させることなく、より優れた接着性を確保できるためである。同様の観点から、前記接着剤組成物における、ポリフェノール類(I)及びアルデヒド類(II)の合計含有量は、5質量%以上であることがより好ましく、また、25質量%以下であることがより好ましい。
なお、上記合計含有量は、乾燥物の質量(固形分比)である。
なお、上記合計含有量は、乾燥物の質量(固形分比)である。
・イソシアネート化合物(III)
前記接着剤組成物は、上述したポリフェノール類(I)及びアルデヒド類(II)に加えて、イソシアネート化合物(III)を更に含有することが好ましい。この場合、ポリフェノール類(I)及びアルデヒド類(II)との相乗効果によって、接着剤組成物の接着性を一層高めることができる。
前記接着剤組成物は、上述したポリフェノール類(I)及びアルデヒド類(II)に加えて、イソシアネート化合物(III)を更に含有することが好ましい。この場合、ポリフェノール類(I)及びアルデヒド類(II)との相乗効果によって、接着剤組成物の接着性を一層高めることができる。
ここで、イソシアネート化合物(III)は、接着剤組成物の被着体である樹脂材料(例えば、ポリフェノール類(I)及びアルデヒド類(II)を縮合させたフェノール/アルデヒド樹脂)への接着を促進させる作用を有する化合物であって、極性官能基としてイソシアネート基を有する化合物である。これらイソシアネート化合物(III)は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
前記イソシアネート化合物(III)は、特に限定はされないが、接着性をより向上できる観点から、(ブロックド)イソシアネート基含有芳香族化合物を含むことが好ましい。前記接着剤組成物が(ブロックド)イソシアネート基含有芳香族化合物を含有することによって、PET繊維コードと接着剤組成物との界面近傍の位置に(ブロックド)イソシアネート基含有芳香族化合物が分布する結果、一層の接着性促進効果が得られ、この効果により、接着剤組成物の、PET繊維コードとの接着性がより高度化し得る。
前記(ブロックド)イソシアネート基含有芳香族化合物については、特願2023-040157に記載されたもの、特願2023-030762に記載されたものを用いることができる。
前記接着剤組成物における、イソシアネート化合物(III)の含有量は、特に限定はされないが、より確実に優れた接着性を確保する観点から、5~65質量%であることが好ましい。同様の観点から、前記接着剤組成物におけるイソシアネート化合物(III)の含有量は、10質量%以上であることがより好ましく、また、45質量%以下であることがより好ましい。
なお、上記含有量は、乾燥物の質量(固形分比)である。
なお、上記含有量は、乾燥物の質量(固形分比)である。
・ゴムラテックス(IV)
前記接着剤組成物は、上述したポリフェノール類(I)、アルデヒド類(II)及びイソシアネート化合物(III)に加えて、実質的にはゴムラテックス(IV)を更に含有することができる。これによって、接着剤組成物は、ゴム部材との接着性をより高めることができる。
前記接着剤組成物は、上述したポリフェノール類(I)、アルデヒド類(II)及びイソシアネート化合物(III)に加えて、実質的にはゴムラテックス(IV)を更に含有することができる。これによって、接着剤組成物は、ゴム部材との接着性をより高めることができる。
ここで、ゴムラテックス(IV)としては、特に限定はされず、天然ゴム(NR)の他、ポリイソプレンゴム(IR)、スチレン-ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、ポリブタジエンゴム(BR)、エチレン-プロピレン-ジエンゴム(EPDM)、クロロプレンゴム(CR)、ハロゲン化ブチルゴム、アクリロニリトル-ブタジエンゴム(NBR)、又はビニルピリジン-スチレン-ブタジエン共重合体ゴム(Vp)等の合成ゴムが挙げられる。これらゴムラテックス(IV)は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
前記ゴムラテックス(IV)を含有する接着剤組成物を調製するに際しては、イソシアネート化合物(III)を配合する前に、ゴムラテックス(IV)をフェノール類(I)及びアルデヒド類(II)と混合させることが好ましい。
前記接着剤組成物における、ゴムラテックス(IV)の含有量は、20質量%以上であることが好ましく、25質量%以上であることがより好ましく、また、70質量%以下であることが好ましく、60質量%以下であることがより好ましい。
なお、前記接着剤組成物の製造方法は、特に限定はされないが、例えば、ポリフェノール類(I)、アルデヒド類(II)、及びゴムラテックス(IV)等の原材料を混合し、熟成する方法、又は、ポリフェノール類(I)とアルデヒド類(II)とを混合して熟成した後に、ゴムラテックス(IV)を更に加えて熟成する方法、等が挙げられる。前記接着剤組成物の製造方法は、原材料にイソシアネート化合物(III)が含まれる場合、ゴムラテックス(IV)を加え、熟成した後に、イソシアネート化合物(III)を加える方法であってもよい。
(コーティングゴム)
前記コーティングゴムは、前記PET繊維コードを被覆するゴムである。
本発明のPET繊維-ゴム複合体では、上記式(1)を満たすように、コーティングゴムのゴム占有率を規定すること以外は、特に限定はされず、要求される性能に応じて、コーティングゴムの組成や物性を適宜選択することができる。
前記コーティングゴムは、前記PET繊維コードを被覆するゴムである。
本発明のPET繊維-ゴム複合体では、上記式(1)を満たすように、コーティングゴムのゴム占有率を規定すること以外は、特に限定はされず、要求される性能に応じて、コーティングゴムの組成や物性を適宜選択することができる。
例えば、PET繊維-ゴム複合体をタイヤに適用した際の、低転がり抵抗性をより改善できる観点からは、前記コーティングゴムが、天然ゴム60質量%以上及び非油展スチレンブタジエンゴム40質量%以下を含有するゴム成分と、該ゴム成分100質量部に対して30~60質量部の、窒素吸着比表面積(N2SA)が60m2/g以下のカーボンブラックと、を含むことが好ましい。このような組成のコーティングゴムは、低発熱性に優れ、タイヤに適用した際の転がり抵抗をより低減できる。
前記コーティングゴムのゴム成分については、特に限定はされないが、上述したように、天然ゴム60質量%以上及び非油展スチレンブタジエンゴム40質量%以下を含有することが好ましい。天然ゴム60質量%以上及び非油展スチレンブタジエンゴム40質量%以下を含有することで、PET繊維-ゴム複合体をタイヤに適用した際の低転がり抵抗性に寄与できる。
なお、前記ゴム成分は、上述した天然ゴム及び非油展SBR以外のゴム、例えば、ポリイソプレンゴム(IR)、ポリブタジエンゴム(BR)、アクリロニトリル-ブタジエン共重合ゴム(NBR)、イソプレン・イソブチレン共重合ゴム(IIR)、エチレン・プロピレン-ジエン共重合ゴム(EPDM)、ハロゲン化ブチルゴム(HR)、クロロプレンゴム(CR)等の各種合成ゴム等のジエン系ゴムや、非ジエン系ゴムを含有することも可能である。
なお、前記ゴム成分は、上述した天然ゴム及び非油展SBR以外のゴム、例えば、ポリイソプレンゴム(IR)、ポリブタジエンゴム(BR)、アクリロニトリル-ブタジエン共重合ゴム(NBR)、イソプレン・イソブチレン共重合ゴム(IIR)、エチレン・プロピレン-ジエン共重合ゴム(EPDM)、ハロゲン化ブチルゴム(HR)、クロロプレンゴム(CR)等の各種合成ゴム等のジエン系ゴムや、非ジエン系ゴムを含有することも可能である。
また、前記コーティングゴムは、前記ゴム成分100質量部に対して30~60質量部の、窒素吸着比表面積(N2SA)が60m2/g以下のカーボンブラックを含むことが好ましい。
前記コーティングゴム中に、N2SAが60m2/g以下のカーボンブラックを含むことで、PET繊維-ゴム複合体の強度を高く維持しつつ、タイヤに適用した際の転がり抵抗の悪化を抑えることができる。同様の観点から、前記カーボンブラックのN2SAは、45m2/g以下であることがより好ましい。
前記コーティングゴムにおける前記カーボンブラックの含有量を前記ゴム成分100質量部に対して30質量部以上とすることで、PET繊維-ゴム複合体の強度を高めることができ、前記カーボンブラックの含有量を前記ゴム成分100質量部に対して60質量部以下とすることで、PET繊維-ゴム複合体をタイヤに適用した際の転がり抵抗の悪化を抑えることができる。同様の観点から、前記カーボンブラックの含有量は、前記ゴム成分100質量部に対して35~45質量部であることがより好ましい。
前記コーティングゴム中に、N2SAが60m2/g以下のカーボンブラックを含むことで、PET繊維-ゴム複合体の強度を高く維持しつつ、タイヤに適用した際の転がり抵抗の悪化を抑えることができる。同様の観点から、前記カーボンブラックのN2SAは、45m2/g以下であることがより好ましい。
前記コーティングゴムにおける前記カーボンブラックの含有量を前記ゴム成分100質量部に対して30質量部以上とすることで、PET繊維-ゴム複合体の強度を高めることができ、前記カーボンブラックの含有量を前記ゴム成分100質量部に対して60質量部以下とすることで、PET繊維-ゴム複合体をタイヤに適用した際の転がり抵抗の悪化を抑えることができる。同様の観点から、前記カーボンブラックの含有量は、前記ゴム成分100質量部に対して35~45質量部であることがより好ましい。
なお、前記コーティングゴムは、上述したゴム成分及びカーボンブラックの他にも、本発明の効果が損なわれない範囲で、通常ゴム工業界で用いられる添加成分、例えば、シリカ等の充填材、加硫剤、加硫促進剤、ビスマレイミド化合物、軟化剤、ステアリン酸、亜鉛華、樹脂、ワックス、オイル等を、適宜含むことができる。
また、前記シート状の複合体では、図1に示すように、前記PET繊維コードのコード間距離Pは、タイヤの高速走行耐久性の観点から、0.15mm以上であることが好ましく、0.17mm以上であることがより好ましい。また、プランジャーエネルギー維持の観点から、前記PET繊維コードのコード間距離Pは、0.45mm以下であることが好ましく、0.40mm以下であることがより好ましい。
(シート状の複合体)
本発明のPET繊維-ゴム複合体は、図1に示すように、シート状の複合体100である。
ここで、前記シート状の複合体は、上記式(1)を満たすものであれば特に限定はされないが、より優れた強度を得る観点から、その引張強度が、23000N/dm超であることが好ましい。複合体の強度(N/dm)はASTM D885にて測定したコード1本の引張強力×幅10cm当たりの本数で計算される。
本発明のPET繊維-ゴム複合体は、図1に示すように、シート状の複合体100である。
ここで、前記シート状の複合体は、上記式(1)を満たすものであれば特に限定はされないが、より優れた強度を得る観点から、その引張強度が、23000N/dm超であることが好ましい。複合体の強度(N/dm)はASTM D885にて測定したコード1本の引張強力×幅10cm当たりの本数で計算される。
また、前記シート状の複合体は、厚さが1.8mm以下であることが好ましく、1.5mm以下であることがより好ましく、1.2mm以下であることがさらに好ましく、1.0mm以下であることが特の好ましい。
前記シート状の複合体の厚さが1.8mm以下であることで、PET繊維-ゴム複合体の軽量化が進み、タイヤに適用した際の転がり抵抗の悪化をより確実に抑えることができるためである。
なお、前記シート状の複合体の厚さは、図1に示すように、複合体中のコード延在方向と直交する面で切断した際の複合体の厚さTのことである。
前記シート状の複合体の厚さが1.8mm以下であることで、PET繊維-ゴム複合体の軽量化が進み、タイヤに適用した際の転がり抵抗の悪化をより確実に抑えることができるためである。
なお、前記シート状の複合体の厚さは、図1に示すように、複合体中のコード延在方向と直交する面で切断した際の複合体の厚さTのことである。
また、前記シート状の複合体については、スペクトロメーター(株式会社上島製作所製)を用いて、温度24℃、歪1%、周波数52Hzの条件下で測定したコーティングゴムのtanδが、転がり抵抗低減の観点から、0.15以下であることが好ましく、0.10以下であることがより好ましい。
なお、本明細書において言及される、前記コーティングゴムのtanδは、いずれも、スペクトロメーター(株式会社上島製作所製)を用いて、温度24℃、歪1%、周波数52Hzの条件下で測定した値である。
なお、本明細書において言及される、前記コーティングゴムのtanδは、いずれも、スペクトロメーター(株式会社上島製作所製)を用いて、温度24℃、歪1%、周波数52Hzの条件下で測定した値である。
なお、上述したように、本発明のPET繊維-ゴム複合体は、上記式(1)を満たす必要があり、上記式(1)’を満たすことが好ましい。
式(1)中のA(コード強度×繊維占有率)は、大きいほどPET繊維-ゴム複合体の強度が大きいことを示し、B(コーティングゴムのtanδ×ゴム占有率)は、小さいほど転がり抵抗を低減できることを示す。
そして、上述したように、(A/B)/コード総繊度を、0.3以上とする(式(1)を満たす)ことで、コードを少なくし、転がり抵抗を低減しつつも、高い強度を実現できる。
式(1)中のA(コード強度×繊維占有率)は、大きいほどPET繊維-ゴム複合体の強度が大きいことを示し、B(コーティングゴムのtanδ×ゴム占有率)は、小さいほど転がり抵抗を低減できることを示す。
そして、上述したように、(A/B)/コード総繊度を、0.3以上とする(式(1)を満たす)ことで、コードを少なくし、転がり抵抗を低減しつつも、高い強度を実現できる。
本発明のPET繊維-ゴム複合体の製造方法は、特に限定はされず、公知の方法によって製造できる。
なお、前記PET繊維コードを前記コーティングゴムによって被覆する方法としては、例えば以下に示す方法を用いることができる。
所定の本数のPET繊維コードを、すだれ状に作成後、これらのPET繊維コードを上下両側から、前記ゴム組成物からなる任意の厚さを有する未加硫のゴムシートで挟んだ後、例えば160℃程度の温度で、20分間程度加硫処理することで、PET繊維-ゴム複合体を得る方法である。
なお、前記PET繊維コードを前記コーティングゴムによって被覆する方法としては、例えば以下に示す方法を用いることができる。
所定の本数のPET繊維コードを、すだれ状に作成後、これらのPET繊維コードを上下両側から、前記ゴム組成物からなる任意の厚さを有する未加硫のゴムシートで挟んだ後、例えば160℃程度の温度で、20分間程度加硫処理することで、PET繊維-ゴム複合体を得る方法である。
<タイヤ>
本発明のタイヤは、上述した本発明のPET繊維-ゴム複合体を備えることを特徴とする。
タイヤを構成する部材として、本発明のPET繊維-ゴム複合体を用いることによって、優れた耐久性及び低転がり抵抗性を実現できる。
本発明のタイヤは、上述した本発明のPET繊維-ゴム複合体を備えることを特徴とする。
タイヤを構成する部材として、本発明のPET繊維-ゴム複合体を用いることによって、優れた耐久性及び低転がり抵抗性を実現できる。
本発明のPET繊維-ゴム複合体を適用する部位については、特に限定されない。
例えば、各種自動車用ラジアルタイヤのベルト補強層、カーカスプライ、ワイヤーチェーファーなどの補強部材として好適に用いることができ、これらの中でも、ベルト補強層又はカーカスプライに用いることが好ましく、カーカスプライに用いることがより好ましい。
例えば、各種自動車用ラジアルタイヤのベルト補強層、カーカスプライ、ワイヤーチェーファーなどの補強部材として好適に用いることができ、これらの中でも、ベルト補強層又はカーカスプライに用いることが好ましく、カーカスプライに用いることがより好ましい。
前記カーカスプライについては、カーカスを構成する部材であり、1層のカーカスプライからカーカスを構成することもできるし、1層に限られるものではなく、2層以上からカーカスを構成してもよい。
また、PET繊維-ゴム複合体をカーカスプライとして用いた場合、前記PET繊維コードの角度は、タイヤ周方向に対してほぼ直交する方向、例えば、80~90°とすることができる。
さらに、ビード部におけるカーカスプライの係止構造についても、カーカスプライをビードコアの周りに巻き上げられて係止した構造に限られず、カーカスプライの端部を2層のビードコアで挟み込んだ構造とすることもできる。
また、PET繊維-ゴム複合体をカーカスプライとして用いた場合、前記PET繊維コードの角度は、タイヤ周方向に対してほぼ直交する方向、例えば、80~90°とすることができる。
さらに、ビード部におけるカーカスプライの係止構造についても、カーカスプライをビードコアの周りに巻き上げられて係止した構造に限られず、カーカスプライの端部を2層のビードコアで挟み込んだ構造とすることもできる。
本発明のタイヤは、ベルト層を有する。ベルト層については、例えば、第1ベルト層と、該第1ベルト層のタイヤ径方向外側に積層された第2ベルト層とを含むベルトとすることができる。
また、前記第1ベルト層及び前記第2ベルト層は、複数本のコードがコーティングゴムに埋設されてなり、タイヤセンター部における前記第1ベルト層の厚み及び前記第2ベルト層の厚みが、いずれも1.00mm以下であり、前記タイヤセンター部における前記第2ベルト層のコードと前記第1ベルト層のコードとの最短距離をaとし、前記第2ベルト層の最も端部にあるコードと前記第1ベルト層のコードとの最短距離をbとしたとき、b/aが1.8以上4.0以下であることが好ましい。
転がり抵抗の低減を図りつつ、ベルト端部における耐久性に優れるためである。
また、前記第1ベルト層及び前記第2ベルト層は、複数本のコードがコーティングゴムに埋設されてなり、タイヤセンター部における前記第1ベルト層の厚み及び前記第2ベルト層の厚みが、いずれも1.00mm以下であり、前記タイヤセンター部における前記第2ベルト層のコードと前記第1ベルト層のコードとの最短距離をaとし、前記第2ベルト層の最も端部にあるコードと前記第1ベルト層のコードとの最短距離をbとしたとき、b/aが1.8以上4.0以下であることが好ましい。
転がり抵抗の低減を図りつつ、ベルト端部における耐久性に優れるためである。
上記のように、各ベルト層のタイヤセンター部における厚みを1.00mm以下とすることで、軽量化を図るとともに、転がり抵抗を低減させることができる。同様の観点から、タイヤセンター部における第1ベルト層の厚みは、0.90mm以下であることが好ましい。また、タイヤセンター部における第2ベルト層の厚みは、0.90mm以下であることが好ましい。かかる厚みを達成するためには、第1ベルト層及び第2ベルト層に埋設されたコードの径や、コーティングゴム5B、6Bの被覆厚みなどを適切に選択することができる。なお、タイヤセンター部とは、タイヤ幅方向において、タイヤ赤道面からタイヤ接地幅の1/4の距離以内にある部分を指すものとする。
さらに、タイヤセンター部における第2ベルト層のコードと、第1ベルト層のコードとの最短距離をaとし、第2ベルト層6の最も端部にあるコードと第1ベルト層のコードとの最短距離をbとしたとき、b/aが1.8以上4.0以下である理由としては、ベルト端部において、第1ベルト層及び第2ベルト層のそれぞれのコード同士の間隔を広げることで、ベルトエッヂセパレーションの原因となる歪を抑制することができる。そして、本発明のタイヤでは、b/aを1.8以上とすることで、ベルト端部における耐久性、特にはベルトエッヂセパレーション耐久性を向上させることができる。また、b/aを4.0以下とすることで、タイヤに所望される十分な低転がり抵抗を確保することができる。同様の観点から、b/aは、1.95以上であることが好ましく、2.00以上であることが好ましく、また、3.90以下であることが好ましい。
なお、「第2ベルト層の最も端部にあるコードと第1ベルト層のコードとの最短距離b」は、実質的には、第2ベルト層の最も端部にあるコードと、第1ベルト層中で引き揃えられた複数本のコードの接線との最短距離を表すものとする。
なお、「第2ベルト層の最も端部にあるコードと第1ベルト層のコードとの最短距離b」は、実質的には、第2ベルト層の最も端部にあるコードと、第1ベルト層中で引き揃えられた複数本のコードの接線との最短距離を表すものとする。
また、本発明のタイヤにおいて、カーカスプライを本発明のPET繊維-ゴム複合体を適用する場合、ベルト補強層の補強繊維コードは適宜選択されてもよい。例えば、切断強度が6.5cN/dtex以上、切断伸度が10%以上、且つ7%伸長時の弾性率が6.0mN/(dtex・%)以上の有機繊維コードを用いることが好ましい。
切断強度が6.5cN/dtex以上、切断伸度が10%以上、且つ7%伸長時の弾性率が6.0mN/(dtex・%)以上の有機繊維コードは、切断時の強度が高く、切断時の伸びが大きく、7%伸長時の弾性率も高いため、かかる物性の有機繊維コードをベルト補強層に適用して、タイヤのプランジャー耐久性の低下を抑制しつつ、タイヤの操縦安定性を向上させることができる。
ここで、有機繊維コードの切断強度、切断伸度、7%伸長時の弾性率は、室温(23℃)で測定した値である。また、有機繊維コードの諸物性は、JISL 1013「化学繊維フィラメント糸試験方法」に従って測定できる。
切断強度が6.5cN/dtex以上、切断伸度が10%以上、且つ7%伸長時の弾性率が6.0mN/(dtex・%)以上の有機繊維コードは、切断時の強度が高く、切断時の伸びが大きく、7%伸長時の弾性率も高いため、かかる物性の有機繊維コードをベルト補強層に適用して、タイヤのプランジャー耐久性の低下を抑制しつつ、タイヤの操縦安定性を向上させることができる。
ここで、有機繊維コードの切断強度、切断伸度、7%伸長時の弾性率は、室温(23℃)で測定した値である。また、有機繊維コードの諸物性は、JISL 1013「化学繊維フィラメント糸試験方法」に従って測定できる。
また、本発明のタイヤは、空気入りタイヤであることが好ましく、該空気入りタイヤに充填する気体としては、通常の或いは酸素分圧を調整した空気の他、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを用いることができる。
なお、本発明のタイヤの製造方法は特に限定されず、常法に基づき製造することができる。一般に、各種成分を含有させたゴム組成物が未加硫の段階で各部材に加工され、タイヤ成形機上で通常の方法により貼り付け成形され、生タイヤが成形される。この生タイヤを加硫機中で加熱加圧して、タイヤが製造される。
例えば、ゴム組成物を混練の上、得られたゴム組成物でPET繊維コードをゴム引きして未加硫のベルト、未加硫のカーカス、及び他の未加硫部材を積層し、未加硫積層体を加硫することでタイヤを得ることができる。
なお、本発明のタイヤの製造方法は特に限定されず、常法に基づき製造することができる。一般に、各種成分を含有させたゴム組成物が未加硫の段階で各部材に加工され、タイヤ成形機上で通常の方法により貼り付け成形され、生タイヤが成形される。この生タイヤを加硫機中で加熱加圧して、タイヤが製造される。
例えば、ゴム組成物を混練の上、得られたゴム組成物でPET繊維コードをゴム引きして未加硫のベルト、未加硫のカーカス、及び他の未加硫部材を積層し、未加硫積層体を加硫することでタイヤを得ることができる。
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は、下記の実施例に何ら限定されるものではない。
<実施例1~2、比較例1~3>
表1に示す条件に従って、カーカスプライ用のPET繊維-ゴム複合体を作製した。
なお、PET繊維-ゴム複合体の作製では、表1に示すPET繊維コード及びゴム組成物を、表1に示す条件(打込数、コード間隔、複合体ゲージ)を有するPET繊維-ゴム複合体のサンプルを得た。
各実施例及び比較例のサンプルの、被覆したコーティングゴム用ゴム組成物の配合、PET繊維コードの条件(各種物性、配設条件)、複合体の条件(繊維占有率、厚さ、コーティングゴム占有率、コーティングゴムのtanδ、A、B、(A/B)/コード総繊度)については、表1に示す。
表1に示す条件に従って、カーカスプライ用のPET繊維-ゴム複合体を作製した。
なお、PET繊維-ゴム複合体の作製では、表1に示すPET繊維コード及びゴム組成物を、表1に示す条件(打込数、コード間隔、複合体ゲージ)を有するPET繊維-ゴム複合体のサンプルを得た。
各実施例及び比較例のサンプルの、被覆したコーティングゴム用ゴム組成物の配合、PET繊維コードの条件(各種物性、配設条件)、複合体の条件(繊維占有率、厚さ、コーティングゴム占有率、コーティングゴムのtanδ、A、B、(A/B)/コード総繊度)については、表1に示す。
<評価>
以下の条件で、各サンプルのPET繊維-ゴム複合体について、圧延装置で製作したカーカスプライとして空気入りタイヤ(タイヤサイズ195/65R15)に組み込み、以下の評価を行った。評価結果を表1に示す。
以下の条件で、各サンプルのPET繊維-ゴム複合体について、圧延装置で製作したカーカスプライとして空気入りタイヤ(タイヤサイズ195/65R15)に組み込み、以下の評価を行った。評価結果を表1に示す。
(1)プライ強度
ASTM D885に準拠し測定したPET繊維コードの1本あたりの強力及びPET繊維コードの単位あたり打込数を用いて、下記式でプライ強度を計算し、その結果を表1に示す。数値が大きいほどプライ強度が大きい。
式:プライ強度(N/dm)=PET繊維コードの1本あたりの強力(N)×PET繊維コードの単位あたり打込数(本/10cm)
ASTM D885に準拠し測定したPET繊維コードの1本あたりの強力及びPET繊維コードの単位あたり打込数を用いて、下記式でプライ強度を計算し、その結果を表1に示す。数値が大きいほどプライ強度が大きい。
式:プライ強度(N/dm)=PET繊維コードの1本あたりの強力(N)×PET繊維コードの単位あたり打込数(本/10cm)
(2)転がり抵抗
ISO 28580に準拠しドラム試験を行い、測定で得た比較例3のタイヤの転がり抵抗係数(rolling resistance coefficient)を100にして、比較例2及び実施例1のタイヤの転がり抵抗係数の指数を計算し、その結果を表1に示した。実施例2については、比較例2及び実施例1の試験結果並びに、ゴムのtanδ及び体積率を基に予測し、その結果を表1に示した。指数値が小さいほど転がり抵抗が小さい。なお、比較例1のタイヤはプライ強度が低い為、転がり抵抗係数の測定対象にしていない。
ISO 28580に準拠しドラム試験を行い、測定で得た比較例3のタイヤの転がり抵抗係数(rolling resistance coefficient)を100にして、比較例2及び実施例1のタイヤの転がり抵抗係数の指数を計算し、その結果を表1に示した。実施例2については、比較例2及び実施例1の試験結果並びに、ゴムのtanδ及び体積率を基に予測し、その結果を表1に示した。指数値が小さいほど転がり抵抗が小さい。なお、比較例1のタイヤはプライ強度が低い為、転がり抵抗係数の測定対象にしていない。
1* SBR1:溶液重合SBR、非油展
2* SBR2:乳化重合SBR、27.3質量%油展
3* CB1:GPF級カーボンブラック、N2SA 28m2/g、DBP 89ml/100g
4* CB2:HAF級カーボンブラック、N2SA 71m2/g、DBP 103ml/100g
2* SBR2:乳化重合SBR、27.3質量%油展
3* CB1:GPF級カーボンブラック、N2SA 28m2/g、DBP 89ml/100g
4* CB2:HAF級カーボンブラック、N2SA 71m2/g、DBP 103ml/100g
表1の結果から、比較例1及び比較例2はプライの強度が低いことが分かった。また、比較例3と実施例1、実施例2を比較すると、プライの強度は同等レベルとなるものの、実施例1及び2のタイヤの転がり抵抗が低いことが分かる。つきましては、各実施例のサンプルについては、各比較例のサンプルに比べて、プライ強度と低転がり抵抗性とを高いレベルで両立できていると言える。
本発明によれば、コードの総繊度やシートの厚さを大きくすることなく、強度及びタイヤに適用した際の低転がり抵抗性に優れた、PET繊維-ゴム複合体を提供できる。また、本発明によれば、耐久性及び低転がり抵抗性に優れたタイヤを提供できる。
10 PET繊維コード
11 PET繊維
20 コーティングゴム
100 PET繊維-ゴム複合体
11 PET繊維
20 コーティングゴム
100 PET繊維-ゴム複合体
Claims (9)
- PET繊維コードにコーティングゴムを被覆してなる、シート状のPET繊維-ゴム複合体であって、
下記式(1)を満たすことを特徴とする、PET繊維-ゴム複合体。
(A/B)/コード総繊度≧0.3 ・・・(1)
A:コード強度(N)×繊維占有率
繊維占有率:PET繊維コードの断面積(mm2)/(複合体の厚さ(mm)×(PET繊維コードの直径(mm)+PET繊維コードのコード間距離(mm)))
B:コーティングゴムのtanδ×ゴム占有率
ゴム占有率:1-繊維占有率
コード総繊度:コードを構成するPET繊維の繊度の合計値 - 前記PET繊維コードのコード強度が、160N以上であることを特徴とする、請求項1に記載のPET繊維-ゴム複合体。
- 前記シート状のPET繊維-ゴム複合体の引張強度が、2300N/cm超であることを特徴とする、請求項1又は2に記載のPET繊維-ゴム複合体。
- 前記PET繊維コードの繊度が、1100/2~2000/2dtexであることを特徴とする、請求項1又は2に記載のPET繊維-ゴム複合体。
- 前記シート状のPET繊維-ゴム複合体の厚さが、1.2mm以下であることを特徴とする、請求項1又は2に記載のPET繊維-ゴム複合体。
- 前記PET繊維-ゴム複合体が、下記式(1)’を満たすことを特徴とする、請求項1又は2に記載のPET繊維-ゴム複合体。
(A/B)/コード総繊度≧0.45 ・・・(1)’ - 前記コーティングゴムは、
天然ゴム60質量%以上及び非油展スチレンブタジエンゴム40質量%以下を含有するゴム成分と、
該ゴム成分100質量部に対して30~60質量部の、窒素吸着比表面積(N2SA)が60m2/g以下のカーボンブラックと、
を含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載のPET繊維-ゴム複合体。 - 請求項1又は2に記載のPET繊維-ゴム複合体を備えることを特徴とする、タイヤ。
- 前記PET繊維-ゴム複合体が、カーカスプライに用いられることを特徴とする、請求項8に記載のタイヤ。
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---|---|---|---|
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