タイヤコード補強材
【課題】航空機用タイヤなどの高荷重用タイヤの補強材としての使用に適した複合ケーブルを提供する。
【解決手段】このタイヤ補強材用のケーブルは、アラミド糸3とナイロン糸2を撚り合わせて形成されており、アラミド糸は約220〜約3300dtexの範囲の線密度を有し、ナイロン糸は約220〜約2100dtexの範囲の線密度を有するとともに、総撚り(overall twist)が約3〜約16tpiの範囲であることを特徴とする。
【解決手段】このタイヤ補強材用のケーブルは、アラミド糸3とナイロン糸2を撚り合わせて形成されており、アラミド糸は約220〜約3300dtexの範囲の線密度を有し、ナイロン糸は約220〜約2100dtexの範囲の線密度を有するとともに、総撚り(overall twist)が約3〜約16tpiの範囲であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数の異種個別の織編用糸(textile yarns)をプライとして撚り合わせて(cabled together)コードを形成した複合体に関する。本発明は、こうした撚り合わせた織編用糸のコード補強材を含む空気入りタイヤに関し、特に航空機用タイヤなどの高荷重用タイヤに関する。
【背景技術】
【0002】
乗用車用タイヤまたは重作業機用タイヤなどの他の用途と比較して、航空機用タイヤは非常に過酷な動作条件を受ける。これは、航空機用タイヤが高速と同時に高荷重を受けることによる。航空機用タイヤは、過酷な動作条件下で極端な荷重に耐えることができるように多くの場合重く作られている。性能と機能性を向上させるために、航空機の総重量を減らすことが望まれている。したがって、こうした極限の動作環境に耐えられる低重量タイヤが望まれている。
【0003】
航空機用バイアスタイヤの荷重支持部材またはカーカス補強材は、通常10層以上程度の、織物コードの複数の傾斜プライを含み、これらは各ビードに固定されている。タイヤ重量を減らす1つの方法は、より強いタイヤ補強材を利用することである。従来の航空機用バイアスタイヤは、長いポリアミド鎖から構成されるポリアミド6またはポリアミド6/6繊維(ナイロン6、ナイロン6/6)を使用して製造されている。ナイロンの特質は、与えられたタイヤの必要条件を満たすために多くの線密度を提供できることである。ナイロンは優れた延性を有する。延性は、耐疲労性と見なすことができ、耐疲労性は、タイヤが周期的に変形する量のために航空機用途において必要とされる。
【0004】
別の種類の補強材としてアラミド繊維がある。アラミド補強材はナイロンに類似した長いポリアミド鎖から構成される。アラミド繊維は、ナイロンと比べて非常に高い強度を有するが、本質的に延性には劣っている。ナイロンは、アラミドに対して優れた耐久性能(周期的な引張−圧縮荷重をかけた場合)を有している。
【0005】
航空機用タイヤにおける最近の傾向は、ナイロンまたはアラミドなどの2種類以上の材料で作られる、組合せ、ハイブリッド、または複合補強材コードを利用することである。ハイブリッドタイヤコードは、到達可能なタイヤコード特性の範囲を大幅に拡張するものである。しかし、複合コードからなる航空機用タイヤを設計して、高強度、耐久性、熱荷重に耐える能力および延性などの厳しい設計必要条件のすべてを満たすことは非常に難しい。さらに、航空機用バイアスタイヤは設計の複雑さによりモデル化するのが非常に難しい。さらに、強度の必要条件を満たすために、通常、最終的にはタイヤを重くすることになってしまう。
【発明の開示】
【0006】
したがって、高速、高荷重の必要条件を満たすことができ、かつ重量が軽減された、改良された航空機用タイヤが必要とされている。
【0007】
本出願は、2007年10月5日に申請された米国特許仮出願第60/977,682号の恩恵を請求し、参照によりこれを組み込む。
【0008】
定義
以下の定義を開示された本発明に適用する。
【0009】
「アラミド」および「芳香族ポリアミド」は、その繊維形成物質が、長鎖合成芳香族ポリアミドとして一般に認識される人造繊維である。この長鎖合成芳香族ポリアミドでは、アミド結合の少なくとも85%が2個の芳香環に直接結合している。アラミドまたは芳香族ポリアミドの代表はポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)である。
【0010】
「エペックス(apex)」は、ビードコアの半径方向上方に、かつプライと折返しプライの間に位置したエラストマーフィラーを意味する。
【0011】
本明細書で使用する「軸の」および「軸方向に」は、タイヤの回転軸と平行な線または方向を指す。
【0012】
「ビード」は、設計リム(design rim)にフィットするように、プライコードによって包まれ、フリッパー、チッパー、エペックス、トウガードおよびチェーファーなどの他の補強要素と共に、またはこれらの補強要素なしで形作られた、環状の引張り部材(tensile member)を含むタイヤの部分を意味する。
【0013】
「バイアスタイヤ」(クロスプライ)は、カーカスプライにおける補強コードが、タイヤ赤道面に対して25°〜65°の角度でビードからビードまでタイヤを横切って斜めに延在するタイヤを意味する。複数のプライが存在する場合、プライコードは交互の層で反対向きの角度に配置される。
【0014】
「ケーブル」は、2本以上のプライ糸(plied yarn)を撚り合わせることによって形成されたコードを意味する。
【0015】
「カーカス」は、プライ上のベルト構造、トレッド、アンダートレッド、およびサイドウォールゴムを除く、しかしビードを含むタイヤ構造を意味する。
【0016】
「チェーファー」は、コードプライをリムから保護し、リム上方の屈曲を分散させ、かつタイヤを密閉するために、ビード外部の周囲に配置された狭いストリップ状の材料を指す。
【0017】
「チッパー」は、タイヤのビード部にある補強構造を意味する。
【0018】
「周方向の」は、赤道面(EP)と平行に、かつ軸方向に垂直に、環状タイヤの表面の周囲に沿って延在する線または方向を意味する。
【0019】
「コード」は、タイヤのプライを構成する補強ストランドの1つを意味する。
【0020】
「コード角度」は、赤道面に対してコードが形成する(タイヤの平面図において左または右の)鋭角を意味する。「コード角度」は、硬化しているが膨らませてないタイヤで測定する。
【0021】
「デニール」は、9,000メートル当たりのグラムでの重量を意味する(線密度を表す単位)。
【0022】
「dtex」は、10,000メートル当たりのグラムでの重量を意味する。
【0023】
「エラストマー」は、変形後に寸法および形状を回復することができる弾力のある材料を意味する。
【0024】
「赤道面(EP)」はタイヤの回転軸に垂直で、そのトレッドの中心を通る平面を意味する。
【0025】
「織物」は、本質的に一方向に延在するコードのネットワークを意味する。これらのコードは撚ってあってもよく、高弾性率材料を含む多数のフィラメント(これらもまた撚ってあってもよい)の複数本から次々に(in turn)構成されている。
【0026】
「繊維」は、フィラメントの基本的な要素を形成する、天然または人造の物質の単位であり、その直径または幅の少なくとも100倍の長さを有することにより特徴づけられる。
【0027】
「フィラメントカウント」は、糸を構成するフィラメントの数を意味する。例:1000デニールのポリエステルはおよそ190本のフィラメントを有する。
【0028】
「フリッパー」は、ビードコアの周りを包む補強された織物を意味する。
【0029】
「未処理(Greige)」は、未仕上げのコードまたは織物を意味する。
【0030】
「内側」は、タイヤの内部に向かっていることを意味し、「外側」はタイヤの外部へ向かっていることを意味する。
【0031】
「インナーライナー」は、チューブレスタイヤの内部の表面を形成し、タイヤ内に膨らませるための流体を収容する、エラストマーまたは他の材料からなる1つまたは複数の層を意味する。
【0032】
「LASE」は指定された伸びにおける荷重である。
【0033】
「横方向」は軸方向を意味する。
【0034】
「レイ長さ」は、撚られたフィラメントまたはストランドが別のフィラメントまたはストランドの周りを360°回転するために移動する距離を意味する。
【0035】
ナイロンは、脂肪族ポリアミド6.6、6、または4.6であると解釈する。
【0036】
「プライ」は、タイヤに関してはゴムで被覆された平行コードの連続層を意味し、さらに糸またはコードに関しては撚り糸も意味する。本明細書では、その意味は文脈によって左右される。
【0037】
「ポリエステル」は、ジオールとジカルボン酸の重縮合で合成されたポリマーを意味する。
【0038】
「半径方向の」および「半径方向に」は、半径方向にタイヤの回転軸に向かう方向またはタイヤの回転軸から遠ざかる方向を意味する。
【0039】
「ラジアルタイヤ」は、ベルトを巻いた、または周方向に締付けられた空気入りタイヤを意味する。このタイヤでは、ビードからビードまで延在するプライコードが、タイヤの赤道面に対して65°〜90°のコード角度で敷かれている。
【0040】
「セクション高さ(SH)」は、タイヤの赤道面におけるその公称(nominal)リム直径からの半径方向の距離を意味する。
【0041】
「サイドウォール」は、トレッドとビードの間のタイヤの部分を意味する。
【0042】
「テナシティー」は、緊張させていない試験片の単位線密度当たりの力として表された応力(gm/texまたはgm/デニール)である。
【0043】
「引張り」は、力/横断面積で表された応力である。強度(psi)=12,800×比重×テナシティー(グラム/デニール)。
【0044】
「トレッド」は、タイヤのケーシングに接合された場合、タイヤが通常に膨らみかつ常用荷重下にある場合に道路と接触するタイヤの部分を含む成形されたゴム部品を意味する。
【0045】
「撚られた(twisted)」は、糸の単位長さ当たりの、その回転軸の周りを回転させる数を意味する。インチ当たりの回転をTPIとする。
【0046】
「糸」は、以下の形態で存在する:1)撚り合わされた多くの繊維;2)撚りなしで揃えた多くのフィラメント;3)所定の撚り(a degree of twist)で揃えた多くのフィラメント;4)撚りのある、または撚りのない単一のフィラメント(モノフィラメント);5)撚りのある、または撚りのない狭いストリップ状の材料。
【0047】
「ジグザグベルト補強構造」は、少なくとも2層のコードを意味し、または各リボンに1〜20本のコードを有する平行コードのリボンを意味する。これらのコードは、ベルト層の横方向端部間に5°〜30°の角度で延在する交互のパターンで揃えられている。
【0048】
例を挙げて、かつ添付の図面について本発明を説明する。
【0049】
図1は、本発明のコード構造の第1の実施形態を示す。このコードは螺旋状に撚られた異種の糸2および3を含む。この複合またはハイブリッドコードは、アラミド3の1本または複数本の糸、より好ましくは単糸のみを含む。このアラミド3は、標準的アラミドとして当業者に知られたものを含むことができる。本発明に適したアラミドの一例は、デュポンによって製造され、ケブラー29の商品名で販売されている。本発明に適した標準的アラミドの別の例は、帝人によって製造され、トワロン1000の商品名で販売されている。線密度は、約220dtex〜約3300dtexの範囲、より好ましくは約1100〜約3300の範囲、最も好ましくは約1670dtexとすることができる。アラミド糸はそれぞれZ方向に個別に撚られる。撚りは、Z方向に約3〜約16tpi(撚り/インチ)、より好ましくは約6〜約12tpi、最も好ましくはZ方向に約10.7tpiとすることができる。
【0050】
複合コードはさらに脂肪族ポリアミドもしくはナイロン糸2、好ましくはナイロン6/6を含む。好ましくは、ナイロンの単糸だけが使用される。このナイロンは、好ましくは約220〜約2100dtex(1890デニール)の範囲、より好ましくは約1400〜約2100の範囲、最も好ましくは1400dtexの線密度を有する。ナイロン2は、約3〜約16の範囲、より好ましくは約3〜約7の範囲、最も好ましくは約6.2(tpi)でZ撚りで個別に撚られる。次いで、これらのナイロンおよびアラミドの糸を撚り合わせて(plied together)、約3〜約16tpiの範囲、より好ましくは約7〜約10の範囲、最も好ましくは約9.7撚り/インチのS撚りを有するケーブルを形成する。
【0051】
未処理およびRLF浴浸漬した第1の実施形態のコード特性を表Iに示す。比較のために、1400/1/2ナイロン構造およびアラミド1100/1/2構造も表Iに示す。表および図5に示すように、1400N+1670A構造は、未処理および浸漬のどちらも破壊強度が大幅に向上した。このコード構造の破壊強度は、ナイロンに対して45%増加し、アラミドに対して5%増加した。図3は、繰返数に対する破壊強度の変化を示しており、本発明の破壊強度が常にナイロンまたはアラミドのいずれよりも大きいことを示している。図2は、本発明ならびにナイロンおよびアラミドの浸漬コード構造の応力−歪み曲線を示す。浸漬した本発明の構造は、アラミド構造と比べて曲線下の面積が大きく、ナイロン構造と同等の性能であった。図7は破断点伸びを示す。この図では、本発明のコードは、ナイロンと比較して、伸びが24%減少している。図8は、破壊までのエネルギーを示す。この図では、本発明のコードは、破壊までのエネルギー特性がナイロンと同等である。図6はテナシティーを示す。この図では、本発明のコードは、テナシティーがナイロンより25%増加している。図4は、120,000回にわたる繰返時のテナシティーを示しており、テナシティーがわずかに減少し、次いで水平になることを示す。図9は、本発明のコードの靭性を示しており、本発明のコードがアラミドの靭性特性を有することを示す。図10は、本発明の収縮特性を示しており、ナイロンと比較して、収縮が58%減少していることを示す。
【0052】
【表1】
【0053】
【表2】
【0054】
表IIは、動的条件での本発明のコード特性を示す。屈曲または未屈曲条件での本発明の破壊強度は、ナイロンまたはアラミドの価より大きい。試験は、1/2インチのスピンドルを使用して、170Fで4時間行われた。図11に示すように、本発明のコードは、屈曲後、ナイロン1260に対して屈曲破壊強度が10%高い状態が維持された。図12は、1/2インチスピンドルを用いて170Fで8時間後(F411標準)に得た、屈曲および未屈曲条件両方の動的破壊強度を示す。図示のように、屈曲後、本発明のコードは、ナイロンに対して破壊強度が10%高い状態が維持された。
【0055】
図13は、航空機用タイヤ10を示す。バイアスタイヤを示したが、航空機用タイヤはラジアルでもよい。航空機用タイヤは1対のビードを含み、各ビードは、その内部に埋め込まれたビードコア14を各々含む3つのビード部分12に分かれる。航空機用タイヤは、タイヤの半径方向にビード部分12の各々から実質上外方に延在するサイドウォール部分16を含み、かつ、これらのサイドウォール部分16の半径方向外端部間に延在する実質上円筒形状のトレッド部分20を含む。さらに、タイヤ10は、ビード部分12の一方から他方のビード部分12へトロイダル状に(toroidally)延在するカーカス22で補強されている。カーカス22は、内側カーカスプライ24と外側カーカスプライ26を含む。内側および外側のカーカスプライは、例えば図13に示されたような所望の形態に巻付けられている。本発明の使用はこの形態に限定されるものではなく、多くの他の形態もある。1層または複数層のカーカスプライ24、26もまた、上述の本発明のアラミドおよびナイロンハイブリッドコードをさらに含んでもよい。
【0056】
航空機用タイヤ10は、カーカス22とトレッドゴム28の間に配置されたベルトパッケージ40をさらに含む。このベルトパッケージはさらに多くのベルトを含み、このベルト1本または複数本は、上に詳述された、本発明のアラミドおよびナイロンコードを含むことができる。
【0057】
実施例1
図13に示したタイヤ構造の2本の試験タイヤ32X11.5−15を作成し試験した。対照品タイヤはナイロンカーカスを含んでいた。試験タイヤは、1670dtex(A)+1400dtex(N)/1/2;10.7Z(A)+6.2Z(N)X9.7Sの組合せコード構造を含んでいた。タイヤに一連の試験を行った。タイヤに破裂試験を行った。ナイロンの対照品タイヤは1524psiで破裂した。試験タイヤは1176psiで破裂した。タイヤには動的試験も行った。試験タイヤは、標準離陸48回、長時間の誘導滑走1回、および高速離陸1回に合格した後で破壊した。試験タイヤはさらに拡散試験(diffusion testing)に合格した。本発明の動的タイヤ性能データは期待を超えており、全く驚くべきものであった。本発明の耐動的疲労性を図14に示した。ナイロン対照品と比べて、強度、疲労および延性が向上していることが分かった。本発明のタイヤは、商業化のために望まれるレベルで試験したものではないが、これらの試験はこのコンセプトの実現可能性を実証した。
【0058】
本発明の変形は、本明細書で提供された説明に照らして、これを行うことが可能である。主題発明を例証する目的で若干の代表的な実施形態および詳細を示したが、当業者には、主題発明の範囲から逸脱することなしに様々な変更および修正を行うことができることが明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【0059】
【図1】本発明のコード構造の概略図である。
【図2】本発明のコード構造の荷重対伸び百分率のグラフである。
【図3】本発明のコード構造の破壊強度対繰返数のグラフである。
【図4】本発明のコード構造のテナシティー対繰返数のグラフである。
【図5】ナイロン、アラミド、および本発明のコード構造の未処理および浸漬破壊強度を示す棒グラフである。
【図6】ナイロン、アラミド、および本発明のコード構造(浸漬)のテナシティーを示す棒グラフである。
【図7】ナイロン、アラミド、および本発明のコード構造(浸漬)の伸び百分率を示す棒グラフである。
【図8】ナイロン、アラミド、および本発明のコード構造(浸漬)の破壊までのエネルギー特性を示す棒グラフである。
【図9】ナイロン、アラミド、および本発明のコード構造(浸漬)の靭性特性を示す棒グラフである。
【図10】ナイロン、アラミド、および本発明のコード構造(浸漬)の収縮(%)特性を示す棒グラフである。
【図11】ナイロン、アラミド、および本発明のコード構造の、4時間後の動的破壊強度特性(屈曲破壊強度、未屈曲破壊強度、保持された破壊強度)を示す棒グラフである。
【図12】ナイロン、アラミド、および本発明のコード構造の、8時間後の動的破壊強度特性(屈曲破壊強度、未屈曲破壊強度、保持された破壊強度)を示す棒グラフである。
【図13】本発明の典型的な航空機用タイヤの横断面である。
【図14】耐動的疲労性対繰返数を示す図である。
【符号の説明】
【0060】
2 糸(ナイロン)
3 糸(アラミド)
10 航空機用タイヤ
12 ビード部分
14 ビードコア
16 サイドウォール部分
20 トレッド部分
22 カーカス
24 内側カーカスプライ
26 外側カーカスプライ
28 トレッドゴム
40 ベルトパッケージ
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数の異種個別の織編用糸(textile yarns)をプライとして撚り合わせて(cabled together)コードを形成した複合体に関する。本発明は、こうした撚り合わせた織編用糸のコード補強材を含む空気入りタイヤに関し、特に航空機用タイヤなどの高荷重用タイヤに関する。
【背景技術】
【0002】
乗用車用タイヤまたは重作業機用タイヤなどの他の用途と比較して、航空機用タイヤは非常に過酷な動作条件を受ける。これは、航空機用タイヤが高速と同時に高荷重を受けることによる。航空機用タイヤは、過酷な動作条件下で極端な荷重に耐えることができるように多くの場合重く作られている。性能と機能性を向上させるために、航空機の総重量を減らすことが望まれている。したがって、こうした極限の動作環境に耐えられる低重量タイヤが望まれている。
【0003】
航空機用バイアスタイヤの荷重支持部材またはカーカス補強材は、通常10層以上程度の、織物コードの複数の傾斜プライを含み、これらは各ビードに固定されている。タイヤ重量を減らす1つの方法は、より強いタイヤ補強材を利用することである。従来の航空機用バイアスタイヤは、長いポリアミド鎖から構成されるポリアミド6またはポリアミド6/6繊維(ナイロン6、ナイロン6/6)を使用して製造されている。ナイロンの特質は、与えられたタイヤの必要条件を満たすために多くの線密度を提供できることである。ナイロンは優れた延性を有する。延性は、耐疲労性と見なすことができ、耐疲労性は、タイヤが周期的に変形する量のために航空機用途において必要とされる。
【0004】
別の種類の補強材としてアラミド繊維がある。アラミド補強材はナイロンに類似した長いポリアミド鎖から構成される。アラミド繊維は、ナイロンと比べて非常に高い強度を有するが、本質的に延性には劣っている。ナイロンは、アラミドに対して優れた耐久性能(周期的な引張−圧縮荷重をかけた場合)を有している。
【0005】
航空機用タイヤにおける最近の傾向は、ナイロンまたはアラミドなどの2種類以上の材料で作られる、組合せ、ハイブリッド、または複合補強材コードを利用することである。ハイブリッドタイヤコードは、到達可能なタイヤコード特性の範囲を大幅に拡張するものである。しかし、複合コードからなる航空機用タイヤを設計して、高強度、耐久性、熱荷重に耐える能力および延性などの厳しい設計必要条件のすべてを満たすことは非常に難しい。さらに、航空機用バイアスタイヤは設計の複雑さによりモデル化するのが非常に難しい。さらに、強度の必要条件を満たすために、通常、最終的にはタイヤを重くすることになってしまう。
【発明の開示】
【0006】
したがって、高速、高荷重の必要条件を満たすことができ、かつ重量が軽減された、改良された航空機用タイヤが必要とされている。
【0007】
本出願は、2007年10月5日に申請された米国特許仮出願第60/977,682号の恩恵を請求し、参照によりこれを組み込む。
【0008】
定義
以下の定義を開示された本発明に適用する。
【0009】
「アラミド」および「芳香族ポリアミド」は、その繊維形成物質が、長鎖合成芳香族ポリアミドとして一般に認識される人造繊維である。この長鎖合成芳香族ポリアミドでは、アミド結合の少なくとも85%が2個の芳香環に直接結合している。アラミドまたは芳香族ポリアミドの代表はポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)である。
【0010】
「エペックス(apex)」は、ビードコアの半径方向上方に、かつプライと折返しプライの間に位置したエラストマーフィラーを意味する。
【0011】
本明細書で使用する「軸の」および「軸方向に」は、タイヤの回転軸と平行な線または方向を指す。
【0012】
「ビード」は、設計リム(design rim)にフィットするように、プライコードによって包まれ、フリッパー、チッパー、エペックス、トウガードおよびチェーファーなどの他の補強要素と共に、またはこれらの補強要素なしで形作られた、環状の引張り部材(tensile member)を含むタイヤの部分を意味する。
【0013】
「バイアスタイヤ」(クロスプライ)は、カーカスプライにおける補強コードが、タイヤ赤道面に対して25°〜65°の角度でビードからビードまでタイヤを横切って斜めに延在するタイヤを意味する。複数のプライが存在する場合、プライコードは交互の層で反対向きの角度に配置される。
【0014】
「ケーブル」は、2本以上のプライ糸(plied yarn)を撚り合わせることによって形成されたコードを意味する。
【0015】
「カーカス」は、プライ上のベルト構造、トレッド、アンダートレッド、およびサイドウォールゴムを除く、しかしビードを含むタイヤ構造を意味する。
【0016】
「チェーファー」は、コードプライをリムから保護し、リム上方の屈曲を分散させ、かつタイヤを密閉するために、ビード外部の周囲に配置された狭いストリップ状の材料を指す。
【0017】
「チッパー」は、タイヤのビード部にある補強構造を意味する。
【0018】
「周方向の」は、赤道面(EP)と平行に、かつ軸方向に垂直に、環状タイヤの表面の周囲に沿って延在する線または方向を意味する。
【0019】
「コード」は、タイヤのプライを構成する補強ストランドの1つを意味する。
【0020】
「コード角度」は、赤道面に対してコードが形成する(タイヤの平面図において左または右の)鋭角を意味する。「コード角度」は、硬化しているが膨らませてないタイヤで測定する。
【0021】
「デニール」は、9,000メートル当たりのグラムでの重量を意味する(線密度を表す単位)。
【0022】
「dtex」は、10,000メートル当たりのグラムでの重量を意味する。
【0023】
「エラストマー」は、変形後に寸法および形状を回復することができる弾力のある材料を意味する。
【0024】
「赤道面(EP)」はタイヤの回転軸に垂直で、そのトレッドの中心を通る平面を意味する。
【0025】
「織物」は、本質的に一方向に延在するコードのネットワークを意味する。これらのコードは撚ってあってもよく、高弾性率材料を含む多数のフィラメント(これらもまた撚ってあってもよい)の複数本から次々に(in turn)構成されている。
【0026】
「繊維」は、フィラメントの基本的な要素を形成する、天然または人造の物質の単位であり、その直径または幅の少なくとも100倍の長さを有することにより特徴づけられる。
【0027】
「フィラメントカウント」は、糸を構成するフィラメントの数を意味する。例:1000デニールのポリエステルはおよそ190本のフィラメントを有する。
【0028】
「フリッパー」は、ビードコアの周りを包む補強された織物を意味する。
【0029】
「未処理(Greige)」は、未仕上げのコードまたは織物を意味する。
【0030】
「内側」は、タイヤの内部に向かっていることを意味し、「外側」はタイヤの外部へ向かっていることを意味する。
【0031】
「インナーライナー」は、チューブレスタイヤの内部の表面を形成し、タイヤ内に膨らませるための流体を収容する、エラストマーまたは他の材料からなる1つまたは複数の層を意味する。
【0032】
「LASE」は指定された伸びにおける荷重である。
【0033】
「横方向」は軸方向を意味する。
【0034】
「レイ長さ」は、撚られたフィラメントまたはストランドが別のフィラメントまたはストランドの周りを360°回転するために移動する距離を意味する。
【0035】
ナイロンは、脂肪族ポリアミド6.6、6、または4.6であると解釈する。
【0036】
「プライ」は、タイヤに関してはゴムで被覆された平行コードの連続層を意味し、さらに糸またはコードに関しては撚り糸も意味する。本明細書では、その意味は文脈によって左右される。
【0037】
「ポリエステル」は、ジオールとジカルボン酸の重縮合で合成されたポリマーを意味する。
【0038】
「半径方向の」および「半径方向に」は、半径方向にタイヤの回転軸に向かう方向またはタイヤの回転軸から遠ざかる方向を意味する。
【0039】
「ラジアルタイヤ」は、ベルトを巻いた、または周方向に締付けられた空気入りタイヤを意味する。このタイヤでは、ビードからビードまで延在するプライコードが、タイヤの赤道面に対して65°〜90°のコード角度で敷かれている。
【0040】
「セクション高さ(SH)」は、タイヤの赤道面におけるその公称(nominal)リム直径からの半径方向の距離を意味する。
【0041】
「サイドウォール」は、トレッドとビードの間のタイヤの部分を意味する。
【0042】
「テナシティー」は、緊張させていない試験片の単位線密度当たりの力として表された応力(gm/texまたはgm/デニール)である。
【0043】
「引張り」は、力/横断面積で表された応力である。強度(psi)=12,800×比重×テナシティー(グラム/デニール)。
【0044】
「トレッド」は、タイヤのケーシングに接合された場合、タイヤが通常に膨らみかつ常用荷重下にある場合に道路と接触するタイヤの部分を含む成形されたゴム部品を意味する。
【0045】
「撚られた(twisted)」は、糸の単位長さ当たりの、その回転軸の周りを回転させる数を意味する。インチ当たりの回転をTPIとする。
【0046】
「糸」は、以下の形態で存在する:1)撚り合わされた多くの繊維;2)撚りなしで揃えた多くのフィラメント;3)所定の撚り(a degree of twist)で揃えた多くのフィラメント;4)撚りのある、または撚りのない単一のフィラメント(モノフィラメント);5)撚りのある、または撚りのない狭いストリップ状の材料。
【0047】
「ジグザグベルト補強構造」は、少なくとも2層のコードを意味し、または各リボンに1〜20本のコードを有する平行コードのリボンを意味する。これらのコードは、ベルト層の横方向端部間に5°〜30°の角度で延在する交互のパターンで揃えられている。
【0048】
例を挙げて、かつ添付の図面について本発明を説明する。
【0049】
図1は、本発明のコード構造の第1の実施形態を示す。このコードは螺旋状に撚られた異種の糸2および3を含む。この複合またはハイブリッドコードは、アラミド3の1本または複数本の糸、より好ましくは単糸のみを含む。このアラミド3は、標準的アラミドとして当業者に知られたものを含むことができる。本発明に適したアラミドの一例は、デュポンによって製造され、ケブラー29の商品名で販売されている。本発明に適した標準的アラミドの別の例は、帝人によって製造され、トワロン1000の商品名で販売されている。線密度は、約220dtex〜約3300dtexの範囲、より好ましくは約1100〜約3300の範囲、最も好ましくは約1670dtexとすることができる。アラミド糸はそれぞれZ方向に個別に撚られる。撚りは、Z方向に約3〜約16tpi(撚り/インチ)、より好ましくは約6〜約12tpi、最も好ましくはZ方向に約10.7tpiとすることができる。
【0050】
複合コードはさらに脂肪族ポリアミドもしくはナイロン糸2、好ましくはナイロン6/6を含む。好ましくは、ナイロンの単糸だけが使用される。このナイロンは、好ましくは約220〜約2100dtex(1890デニール)の範囲、より好ましくは約1400〜約2100の範囲、最も好ましくは1400dtexの線密度を有する。ナイロン2は、約3〜約16の範囲、より好ましくは約3〜約7の範囲、最も好ましくは約6.2(tpi)でZ撚りで個別に撚られる。次いで、これらのナイロンおよびアラミドの糸を撚り合わせて(plied together)、約3〜約16tpiの範囲、より好ましくは約7〜約10の範囲、最も好ましくは約9.7撚り/インチのS撚りを有するケーブルを形成する。
【0051】
未処理およびRLF浴浸漬した第1の実施形態のコード特性を表Iに示す。比較のために、1400/1/2ナイロン構造およびアラミド1100/1/2構造も表Iに示す。表および図5に示すように、1400N+1670A構造は、未処理および浸漬のどちらも破壊強度が大幅に向上した。このコード構造の破壊強度は、ナイロンに対して45%増加し、アラミドに対して5%増加した。図3は、繰返数に対する破壊強度の変化を示しており、本発明の破壊強度が常にナイロンまたはアラミドのいずれよりも大きいことを示している。図2は、本発明ならびにナイロンおよびアラミドの浸漬コード構造の応力−歪み曲線を示す。浸漬した本発明の構造は、アラミド構造と比べて曲線下の面積が大きく、ナイロン構造と同等の性能であった。図7は破断点伸びを示す。この図では、本発明のコードは、ナイロンと比較して、伸びが24%減少している。図8は、破壊までのエネルギーを示す。この図では、本発明のコードは、破壊までのエネルギー特性がナイロンと同等である。図6はテナシティーを示す。この図では、本発明のコードは、テナシティーがナイロンより25%増加している。図4は、120,000回にわたる繰返時のテナシティーを示しており、テナシティーがわずかに減少し、次いで水平になることを示す。図9は、本発明のコードの靭性を示しており、本発明のコードがアラミドの靭性特性を有することを示す。図10は、本発明の収縮特性を示しており、ナイロンと比較して、収縮が58%減少していることを示す。
【0052】
【表1】
【0053】
【表2】
【0054】
表IIは、動的条件での本発明のコード特性を示す。屈曲または未屈曲条件での本発明の破壊強度は、ナイロンまたはアラミドの価より大きい。試験は、1/2インチのスピンドルを使用して、170Fで4時間行われた。図11に示すように、本発明のコードは、屈曲後、ナイロン1260に対して屈曲破壊強度が10%高い状態が維持された。図12は、1/2インチスピンドルを用いて170Fで8時間後(F411標準)に得た、屈曲および未屈曲条件両方の動的破壊強度を示す。図示のように、屈曲後、本発明のコードは、ナイロンに対して破壊強度が10%高い状態が維持された。
【0055】
図13は、航空機用タイヤ10を示す。バイアスタイヤを示したが、航空機用タイヤはラジアルでもよい。航空機用タイヤは1対のビードを含み、各ビードは、その内部に埋め込まれたビードコア14を各々含む3つのビード部分12に分かれる。航空機用タイヤは、タイヤの半径方向にビード部分12の各々から実質上外方に延在するサイドウォール部分16を含み、かつ、これらのサイドウォール部分16の半径方向外端部間に延在する実質上円筒形状のトレッド部分20を含む。さらに、タイヤ10は、ビード部分12の一方から他方のビード部分12へトロイダル状に(toroidally)延在するカーカス22で補強されている。カーカス22は、内側カーカスプライ24と外側カーカスプライ26を含む。内側および外側のカーカスプライは、例えば図13に示されたような所望の形態に巻付けられている。本発明の使用はこの形態に限定されるものではなく、多くの他の形態もある。1層または複数層のカーカスプライ24、26もまた、上述の本発明のアラミドおよびナイロンハイブリッドコードをさらに含んでもよい。
【0056】
航空機用タイヤ10は、カーカス22とトレッドゴム28の間に配置されたベルトパッケージ40をさらに含む。このベルトパッケージはさらに多くのベルトを含み、このベルト1本または複数本は、上に詳述された、本発明のアラミドおよびナイロンコードを含むことができる。
【0057】
実施例1
図13に示したタイヤ構造の2本の試験タイヤ32X11.5−15を作成し試験した。対照品タイヤはナイロンカーカスを含んでいた。試験タイヤは、1670dtex(A)+1400dtex(N)/1/2;10.7Z(A)+6.2Z(N)X9.7Sの組合せコード構造を含んでいた。タイヤに一連の試験を行った。タイヤに破裂試験を行った。ナイロンの対照品タイヤは1524psiで破裂した。試験タイヤは1176psiで破裂した。タイヤには動的試験も行った。試験タイヤは、標準離陸48回、長時間の誘導滑走1回、および高速離陸1回に合格した後で破壊した。試験タイヤはさらに拡散試験(diffusion testing)に合格した。本発明の動的タイヤ性能データは期待を超えており、全く驚くべきものであった。本発明の耐動的疲労性を図14に示した。ナイロン対照品と比べて、強度、疲労および延性が向上していることが分かった。本発明のタイヤは、商業化のために望まれるレベルで試験したものではないが、これらの試験はこのコンセプトの実現可能性を実証した。
【0058】
本発明の変形は、本明細書で提供された説明に照らして、これを行うことが可能である。主題発明を例証する目的で若干の代表的な実施形態および詳細を示したが、当業者には、主題発明の範囲から逸脱することなしに様々な変更および修正を行うことができることが明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【0059】
【図1】本発明のコード構造の概略図である。
【図2】本発明のコード構造の荷重対伸び百分率のグラフである。
【図3】本発明のコード構造の破壊強度対繰返数のグラフである。
【図4】本発明のコード構造のテナシティー対繰返数のグラフである。
【図5】ナイロン、アラミド、および本発明のコード構造の未処理および浸漬破壊強度を示す棒グラフである。
【図6】ナイロン、アラミド、および本発明のコード構造(浸漬)のテナシティーを示す棒グラフである。
【図7】ナイロン、アラミド、および本発明のコード構造(浸漬)の伸び百分率を示す棒グラフである。
【図8】ナイロン、アラミド、および本発明のコード構造(浸漬)の破壊までのエネルギー特性を示す棒グラフである。
【図9】ナイロン、アラミド、および本発明のコード構造(浸漬)の靭性特性を示す棒グラフである。
【図10】ナイロン、アラミド、および本発明のコード構造(浸漬)の収縮(%)特性を示す棒グラフである。
【図11】ナイロン、アラミド、および本発明のコード構造の、4時間後の動的破壊強度特性(屈曲破壊強度、未屈曲破壊強度、保持された破壊強度)を示す棒グラフである。
【図12】ナイロン、アラミド、および本発明のコード構造の、8時間後の動的破壊強度特性(屈曲破壊強度、未屈曲破壊強度、保持された破壊強度)を示す棒グラフである。
【図13】本発明の典型的な航空機用タイヤの横断面である。
【図14】耐動的疲労性対繰返数を示す図である。
【符号の説明】
【0060】
2 糸(ナイロン)
3 糸(アラミド)
10 航空機用タイヤ
12 ビード部分
14 ビードコア
16 サイドウォール部分
20 トレッド部分
22 カーカス
24 内側カーカスプライ
26 外側カーカスプライ
28 トレッドゴム
40 ベルトパッケージ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
アラミド単糸とナイロン単糸を撚り合わせた(cabled together)ケーブルであって、前記アラミド糸が約220〜約3300dtexの範囲の線密度を有し、前記ナイロン糸が約220〜約2100dtexの範囲の線密度を有することを特徴とするケーブル。
【請求項2】
前記アラミドが、約1670dtexの線密度を有することを特徴とする、請求項1に記載のケーブル。
【請求項3】
前記ナイロンが、約1400dtexの線密度を有することを特徴とする、請求項1に記載のケーブル。
【請求項4】
前記ケーブルの総撚り(overall twist)が、約3〜約16tpiの範囲であることを特徴とする、請求項1に記載のケーブル。
【請求項5】
前記ケーブルの総撚りが、約9.7Sであることを特徴とする、請求項1に記載のケーブル。
【請求項6】
前記アラミドの撚りが、z方向に約3〜約16tpiの範囲であることを特徴とする、請求項1に記載のケーブル。
【請求項7】
前記アラミドの撚りが、z方向に約6〜約12tpiの範囲であることを特徴とする、請求項1に記載のケーブル。
【請求項8】
前記ナイロンの撚りが、z方向に約3〜約16tpiの範囲であることを特徴とする、請求項1に記載のケーブル。
【請求項9】
前記アラミドの撚りが、z方向に約10.72tpiであることを特徴とする、請求項1に記載のケーブル。
【請求項10】
前記ナイロンの撚りが、z方向に約6.2tpiであることを特徴とする、請求項1に記載のケーブル。
【請求項11】
前記ナイロンの撚りが、z方向に約3〜約7tpiの範囲であることを特徴とする、請求項1に記載のケーブル。
【請求項12】
約1670dtexの線密度を有する2本のアラミド糸を、約1400dtexの線密度を有するナイロン糸と撚り合わせたコード構造を有することを特徴とする、請求項1に記載のケーブル。
【請求項13】
前記ナイロン糸が10.7Zの撚りを有し、前記アラミド糸がそれぞれ6.2Zの撚りを有し、前記ケーブル全体が9.7Stpiの撚りを有することを特徴とする、請求項1に記載のケーブル。
【請求項14】
カーカスと、前記カーカスの道路係合部分上のトレッドとを有し、前記カーカスが1本または複数本のケーブルを含み、前記ケーブルは撚り合わされたアラミド単糸とナイロン単糸とを含み、前記アラミド糸が約220〜約3300dtexの範囲の線密度を有し、前記ナイロン糸が約220〜約2100dtexの範囲の線密度を有することを特徴とする空気入りゴムタイヤ。
【請求項1】
アラミド単糸とナイロン単糸を撚り合わせた(cabled together)ケーブルであって、前記アラミド糸が約220〜約3300dtexの範囲の線密度を有し、前記ナイロン糸が約220〜約2100dtexの範囲の線密度を有することを特徴とするケーブル。
【請求項2】
前記アラミドが、約1670dtexの線密度を有することを特徴とする、請求項1に記載のケーブル。
【請求項3】
前記ナイロンが、約1400dtexの線密度を有することを特徴とする、請求項1に記載のケーブル。
【請求項4】
前記ケーブルの総撚り(overall twist)が、約3〜約16tpiの範囲であることを特徴とする、請求項1に記載のケーブル。
【請求項5】
前記ケーブルの総撚りが、約9.7Sであることを特徴とする、請求項1に記載のケーブル。
【請求項6】
前記アラミドの撚りが、z方向に約3〜約16tpiの範囲であることを特徴とする、請求項1に記載のケーブル。
【請求項7】
前記アラミドの撚りが、z方向に約6〜約12tpiの範囲であることを特徴とする、請求項1に記載のケーブル。
【請求項8】
前記ナイロンの撚りが、z方向に約3〜約16tpiの範囲であることを特徴とする、請求項1に記載のケーブル。
【請求項9】
前記アラミドの撚りが、z方向に約10.72tpiであることを特徴とする、請求項1に記載のケーブル。
【請求項10】
前記ナイロンの撚りが、z方向に約6.2tpiであることを特徴とする、請求項1に記載のケーブル。
【請求項11】
前記ナイロンの撚りが、z方向に約3〜約7tpiの範囲であることを特徴とする、請求項1に記載のケーブル。
【請求項12】
約1670dtexの線密度を有する2本のアラミド糸を、約1400dtexの線密度を有するナイロン糸と撚り合わせたコード構造を有することを特徴とする、請求項1に記載のケーブル。
【請求項13】
前記ナイロン糸が10.7Zの撚りを有し、前記アラミド糸がそれぞれ6.2Zの撚りを有し、前記ケーブル全体が9.7Stpiの撚りを有することを特徴とする、請求項1に記載のケーブル。
【請求項14】
カーカスと、前記カーカスの道路係合部分上のトレッドとを有し、前記カーカスが1本または複数本のケーブルを含み、前記ケーブルは撚り合わされたアラミド単糸とナイロン単糸とを含み、前記アラミド糸が約220〜約3300dtexの範囲の線密度を有し、前記ナイロン糸が約220〜約2100dtexの範囲の線密度を有することを特徴とする空気入りゴムタイヤ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【公開番号】特開2009−91713(P2009−91713A)
【公開日】平成21年4月30日(2009.4.30)
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願2008−249737(P2008−249737)
【出願日】平成20年9月29日(2008.9.29)
【出願人】(590002976)ザ・グッドイヤー・タイヤ・アンド・ラバー・カンパニー (256)
【氏名又は名称原語表記】THE GOODYEAR TIRE & RUBBER COMPANY
【住所又は居所原語表記】1144 East Market Street,Akron,Ohio 44316−0001,U.S.A.
【Fターム(参考)】
【公開日】平成21年4月30日(2009.4.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−249737(P2008−249737)
【出願日】平成20年9月29日(2008.9.29)
【出願人】(590002976)ザ・グッドイヤー・タイヤ・アンド・ラバー・カンパニー (256)
【氏名又は名称原語表記】THE GOODYEAR TIRE & RUBBER COMPANY
【住所又は居所原語表記】1144 East Market Street,Akron,Ohio 44316−0001,U.S.A.
【Fターム(参考)】
[ Back to top ]