タイヤ補強用ハイブリッドコード
約６．５Ｎ／ｄＴｅｘより高い弾性率を有する少なくとも１本のｐ−アラミドフィラメントのコアと、ｐ−アラミドフィラメントの周囲にらせん状に巻回されるスチールストランドのシースとを含む、タイヤ補強用コード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤの補強用ハイブリッドコードに関し、特に、スチール及びｐ−アラミドフィラメントを含むハイブリッドコードに関する。
【背景技術】
【０００２】
スチールコア及びｐ−アラミドコアの双方による、ｐ−アラミドストランドと共に巻回されたスチールストランドを含むタイヤ補強用ハイブリッドコードの作製が公知である。
【０００３】
米国特許第５，５５１，４９８号明細書は、共に撚り合わされた２本のｐ−アラミドストランドのコアと、そのコアを取り囲む６本のスチールストランド又はフィラメントの外層又はシースとを有するハイブリッドコードについて記載している。また、３本のスチールストランドからなるコアと、そのコアを取り囲む４本のｐ−アラミドストランドからなる層とからなるハイブリッドコードについても記載している。
【０００４】
米国特許第４，１７６，７０５号明細書は、タイヤ用のワイヤ補強コードについて記載している。このコードは、ｐ−アラミドコアからなり、そのコアの周りに、共に撚り合わされたスチールフィラメントからなるスチールストランドが配置される。
【０００５】
スチールワイヤは、芳香族ポリアミド（アラミド）のフィラメントと比べて破断伸びが低いことが知られている。結果として、先行技術の複合補強コードは、コードの伸びがスチールワイヤストランドの破断伸びを超えない時点での荷重しか受けることができない。この限界荷重を超えると、スチールワイヤは破損し、全荷重をアラミドコアが引き受け、ひいてはアラミドコアは直ちにそれ自体の破断伸度を超え、同様に破損する。換言すれば、スチールワイヤ構成要素の破断伸びはポリアミドコアの破断伸度を明らかに下回るという事実にも関わらず、公知の複合コードは、その伸びがそのスチールワイヤ要素の破断伸びと一致するときに破断する。
【０００６】
このようなスチールワイヤの早過ぎる破断については、米国特許第４，８０７，６８０号明細書に記載されており、この明細書は、複数本のｐ−アラミドフィラメントのコアを、そのコアの周囲に巻回されたスチールフィラメントが取り囲むものからなるハイブリッドコードを備えるタイヤを開示する。提案されている解決法は、ほぼ矩形断面のワイヤを使用することであり、このワイヤは、対応する標準的な丸い断面のワイヤより高い破断点伸度を有する。矩形断面ワイヤを使用したハイブリッドコードは、米国特許第４，８７８，３４３号明細書にも記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ｐ−アラミド構成要素を十分に利用するハイブリッドコードが依然として必要とされている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態におけるハイブリッドコードの断面を図示する。
【図２】本発明のハイブリッドコードの一実施形態としての実施例２の引張強度データを示す。
【図３】標準的なｐ−アラミドのコアで作製された従来のコードの機械的挙動を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
定義
「ストランド」は、本明細書で使用されるとき、連続的な帯状の材料、アラミド又はスチールのいずれかを意味し、この帯状の材料は、単一のフィラメントか、又は共に撚り合わされて糸（アラミド）又はケーブル（スチール）を形成する複数本のフィラメントのいずれかを含み得る。
【００１０】
「フィラメント」は、本明細書で使用されるとき、比較的柔軟な、巨視的に一様な物体であって、その長さに垂直なその断面積にかかる幅に対する長さの比が大きい物体を意味する。フィラメント断面はいかなる形状であってもよいが、典型的には円形である。本明細書において、アラミドに関わる用語「繊維」は、用語「フィラメント」と同義的に用いられる。スチールに関わる用語「ワイヤ」もまた、用語「フィラメント」と同義的に用いられ得る。
【００１１】
「ワイヤ」は、本明細書で使用されるとき、その長さに垂直なその断面積にかかる幅に対する長さの比が大きい連続的なスチール製の物体を意味する。
【００１２】
「糸」は、本明細書で使用されるとき、共に撚り合わされた複数本のフィラメントを含むストランドを意味する。
【００１３】
「ケーブル」は、本明細書で使用されるとき、共に撚り合わされた複数本のワイヤを含むストランドを意味する。
【００１４】
フィラメント、ストランド、糸又はケーブルが参照されるときの「直径」は、フィラメント、ストランド、糸又はケーブルの断面全体を囲んで描くことのできる最小の直径である。
【００１５】
「デニール」、長さ９，０００ｍのフィラメント、ストランド、糸又はケーブル当たりのグラム重量。
【００１６】
「テックス」、１キロメートルのフィラメント、ストランド、糸又はケーブルのグラム重量。
【００１７】
「デシテックス」、テックスの１０分の１、ｄＴｅｘと略記される。
【００１８】
「ねじれ角」は、シースストランドの経路とコアの主軸とによって形成される角度を意味する。らせん角という表現が等価に用いられる。
【００１９】
「撚り長さ（ｌａｙ ｌｅｎｇｔｈ）」は、シース軸上で計測したときの、コアの周囲を完全に一周するシースの一巻きに相当する長さを意味する。
【００２０】
スチールストランドによって取り囲まれた高弾性率ｐ−アラミドのコアを使用してハイブリッドコードが作製されるとき、ｐ−アラミドの強度が最も有効に利用され、ｐ−アラミドとスチールとの個別の破断荷重値の合計に近い破断荷重値のハイブリッドコードが製造されることが分かっている。
【００２１】
第１の実施形態において、本発明はタイヤ補強用ハイブリッドコードを提供し、このコードは、少なくとも１本のｐ−アラミドフィラメントのコアと；ｐ−アラミドフィラメントの周囲にらせん状に巻回されたスチールストランドのシースとを含み；ｐ−アラミドフィラメントは、約６．５Ｎ／ｄＴｅｘより高く、且つ約１０．８Ｎ／ｄＴｅｘ以下の弾性率を有する。
【００２２】
第２の実施形態において、本発明は、本発明のハイブリッドコードを含むタイヤ補強構造を提供する。
【００２３】
第３の実施形態において、本発明は、本発明のハイブリッドコードを含むタイヤを提供する。
【００２４】
一態様において、本発明は、ハイブリッドコードの製造方法を提供し、これは、約６．５Ｎ／ｄＴｅｘより高い弾性率を有する少なくとも１本のｐ−アラミドフィラメントのコアを提供するステップと、そのコアに複数のスチールストランドを巻き付けるステップであって、それによりシースを形成するステップとを含む。
【００２５】
別の態様において、本発明は、タイヤ補強構造の製造方法を提供し、これは、本発明のハイブリッドコードを母材に組み込むステップを含む。
【００２６】
さらに別の態様において、本発明は、強化タイヤの製造方法を提供し、これは、本発明のハイブリッドコードをタイヤ内に組み込むステップを含む。
【００２７】
コア
一実施形態において、本発明のハイブリッドコードは、少なくとも１本の連続的な高弾性率ｐ−アラミドフィラメントを含むコアを有し、ここで弾性率は、典型的には６．５〜１０．８Ｎ／ｄＴｅｘ；例えば７以上、７〜１０．８Ｎ／ｄＴｅｘなど；又はさらには６．５〜８Ｎ／ｄＴｅｘである。高弾性率ｐ−アラミドは、例えば、米国特許第３，８６９，４３０号明細書に記載されるとおり、高温チャンバの引張装置を通じて紡糸し、紡糸速度を低下させて結晶化度を高め、所望の結晶方位を提供することによって得ることができる。
【００２８】
高弾性率ｐ−アラミドを使用することにより、コアとシースフィラメントとの破断点伸度は厳密に一致し、そのため破断荷重下（すなわち引張破壊試験）において、コアとシースフィラメントとは、本質的に同じ伸びで、すなわちより単純にいえば、同時に破断する傾向を有する。コアには１本又は複数の糸が使用され得る。
【００２９】
コアは、シースフィラメントで巻回する前には、丸い、又は楕円形の断面を有し得るが、しかしながら、多葉形状又は星形状などのより複雑な形状を有することもできる。コアにシースフィラメントが巻回されると、コアはシースフィラメントによって「締め付け」られ、典型的には、図１の「星形状」のように、より複雑な断面形状をとり得る。
【００３０】
コアは単一のｐ−アラミドフィラメントからなってもよく、又は複数本のｐ−アラミドフィラメントを共に撚り合わせることによって作製された糸からなってもよい。また、コアが、共に撚り合わされない、すなわち独立した関係にある２本以上のｐ−アラミドフィラメントからなることも可能であり、又は、共に撚り合わされるか、若しくは独立しているか、そのいずれかである２本以上のアラミド糸からなってもよい。
【００３１】
本質的にコアには任意の直径又は線密度の糸を用い得る。均質な糸については、線密度は直径と直接相関し、そのためこれらの２つの表現は同義的に用いられ得る。選択されるコアストランドの線密度は、ハイブリッドコードの所望の最終直径に依存する。コアストランドとして用いることのできる糸の例は、約１０００〜５０００ｄｔｅｘ、又は約１５００〜４０００ｄｔｅｘの範囲の線密度を有するｐ−アラミド糸である。約１６００〜３２００ｄｔｅｘの範囲の線密度を有する市販の糸が好適である。
【００３２】
コアの糸は、共に撚り合わされて所望のｄＴｅｘの糸を形成する複数本のｐ−アラミドフィラメントからなり得る。例えば、約１５８０ｄＴｅｘの線密度を有する典型的な糸には、約１０００本のフィラメントがある。約３１６０ｄＴｅｘの線密度を有する典型的な糸には、約１３３３〜２０００本のフィラメントがある。
【００３３】
シース
各シースストランドは、連続的な単一のスチールワイヤからなってもよく、又は共に撚り合わされてケーブルを形成する複数本の連続的なワイヤからなってもよい。ワイヤは、楕円形又は円形の断面を有する。ワイヤは、典型的には、ゴムとの親和性を付与するコーティング、特にゴム中の硫黄原子と反応することのできるコーティング、例えば、銅、亜鉛及びかかる金属の合金、例えば真鍮などによって被覆される。
【００３４】
シースストランドの直径は、ハイブリッドコードの最終的な構造に影響を及ぼす。タイヤ補強用の本発明のハイブリッドコードに用いられるスチールワイヤの典型的な直径は、約０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍの範囲、例えば０．１７５ｍｍである。また、いわゆる「細径スチール（ｆｉｎｅ ｓｔｅｅｌ）」も好ましく、これは約０．０４ｍｍ〜０．１２５ｍｍの範囲の直径を有する。細径スチールシースで作製されたコードは、乗用車用タイヤのベルト又は自動二輪車用タイヤのベルトに特に好適である。細径スチールワイヤがシースとして用いられる場合、約１６００ｄｔｅｘのコアを使用することが好ましい。約０．１５ｍｍ以上の直径を有するワイヤがシースに用いられる場合、コアは好ましくは、各糸が約３２００ｄＴｅｘの１本又は２本のｐ−アラミド糸で作製されるべきである。
【００３５】
ハイブリッドコード
本発明に係るハイブリッドコードの実施形態を提供するにおいては、以下のパラメータが考慮される：
シースストランドの本数Ｎ；
シースストランドの直径ｄ；
１本又は複数のコアストランドの直径又は線密度；
充填比；
ねじれ角θ又は撚り長さ。撚り長さはπ＊ｄc/ｔａｎθ（式中ｄcはシースストランドの中心を通る円の直径である）に等しいため、これらの２つのパラメータは独立していない。
【００３６】
充填比は、コアの実際の断面積とコアについて利用可能な面積との比として定義される。本発明のハイブリッドコードにおいては、約０．８５〜１．１５、好ましくは約１の充填比を有することが望ましい。
【００３７】
２０°を超えないねじれ角については、コアについて利用可能な近似総面積（Ａcore）は、経験的に式（１）によって求められる：
Ａcore＝［ｄ/（２ｃｏｓθ）］2×｛［π−Ｎ（β−ｓｉｎβｃｏｓβ）］×（１/ｔａｎβ）2−Ｎｃｏｓθ×（π/２−β−ｓｉｎβｃｏｓβ）｝ （１）
式中、ｄはシースストランドの直径であり、θはねじれ角であり、Ｎはシースストランドの本数であり、及びβ＝π／Ｎである。ストランドの直径ｄはｍｍ単位で表され、及びβはラジアン単位で表され、従って結果として求まるＡcore値はｍｍ2単位である。
【００３８】
充填比は、実際のコア断面積を計算されたＡcore値で除すことによって計算することができる。実際のコア断面積は光学顕微鏡若しくは電子顕微鏡を用いて計測することができ、或いは、以下のとおり計算してもよい：
Ａactual［ｍｍ2］＝線密度［ｄＴｅｘ］／（１００００＊繊維比重＊コア充填率）
式中、丸い断面の繊維で作製されたｐ−アラミド糸の場合、繊維比重は１．４４に等しく、コア充填率は実験から０．７４７６８に等しいことが分かっている。コア充填率は、密に詰まった繊維の間に存在する小さい間隙も含む糸の全断面積に対する、アラミド繊維によって占められる糸の有効断面積の割合である。
【００３９】
外側シースは、わずか２本のスチールストランドからなってもよく、但し、有し得るスチールストランドは１２本未満である。
【００４０】
スチールストランドの直径は、乗用車用タイヤ又は自動二輪車用タイヤのベルトの適用には、約０．０８〜０．２５ｍｍ又は約０．０８〜０．１２５ｍｍであり、及びトラック用タイヤのベルト及びカーカスの適用には、約０．１５〜０．２である。
【００４１】
コアとしての低弾性率ｐ−アラミドと、スチールワイヤシースとを備える従来のハイブリッドコード（例えば、米国特許第４，１７６，７０５号明細書に記載されるとおりの）では、理論的にはシースとコアとの破断荷重を一致させることが可能であるものの、それは、スチールシースの破断点伸度を人為的に高めるため、非常に大きい（すなわち、３０°より大きい）ねじれ角を用いることによるしかない。しかしながら、工業的に利用可能なスチールコードの撚り線加工機を用いてかかる大きいねじれ角を作製することは、実際にはできない。本発明に従えば、妥当な（例えば、約８〜２１°の範囲の）ねじれ角を用いながら、コアとシースとの破断点荷重の良好な一致を得ることが可能である。加えて、本発明のハイブリッドコードは、約１０〜１５°の範囲のねじれ角を有し得る。
【００４２】
本発明のハイブリッドコードのいくつかの実施形態が以下に記載される。これらのコードは、全て１．０の充填比を有する。
【００４３】
コード１
コア：約６．５Ｎ／ｄＴｅｘより高い弾性率を有するｐ−アラミドで作製されたｐ−アラミド糸、１５８０ｄｔｅｘ、フィラメント数１０００本±２％
シース：直径０．１ｍｍのスチールワイヤ１５本
ねじれ角：１８．６°
撚り長さ：４．７４ｍｍ
予想引張強度：６０９Ｎ
【００４４】
コード２
コア：約６．５Ｎ／ｄＴｅｘより高い弾性率を有するｐ−アラミドで作製されたｐ−アラミド糸、１５８０ｄｔｅｘ、フィラメント数１０００本±２％
シース：直径０．０８ｍｍのスチールワイヤ１８本
ねじれ角：２０．２°
撚り長さ：４．１９ｍｍ
予想引張強度：５３５Ｎ
【００４５】
コード３
コア：約６．５Ｎ／ｄＴｅｘより高い弾性率を有するｐ−アラミドで作製されたｐ−アラミド糸、１５８０ｄｔｅｘ、フィラメント数１０００本±２％
シース：直径０．０９ｍｍのスチールワイヤ１７本
ねじれ角：１２．９°
撚り長さ：６．９２ｍｍ
予想引張強度：５９６Ｎ
【００４６】
コード４
コア：約６．５Ｎ／ｄＴｅｘより高い弾性率を有するｐ−アラミドで作製されたｐ−アラミド糸、１５８０ｄｔｅｘ、フィラメント数１０００本±２％
シース：直径０．１２５ｍｍのスチールワイヤ１３本
ねじれ角：１０．９°
撚り長さ：８．９７ｍｍ
予想引張強度：７４０Ｎ
【００４７】
コード５
コア：約６．５Ｎ／ｄＴｅｘより高い弾性率を有するｐ−アラミドで作製されたｐ−アラミド糸、３１７３ｄｔｅｘ、フィラメント数１３３３〜２０００本
シース：直径０．１７５ｍｍのスチールワイヤ１３本
ねじれ角：１３．０°
撚り長さ：１０．２ｍｍ
予想引張強度：１４５４Ｎ
【００４８】
コード６
コア：約６．５Ｎ／ｄＴｅｘ以上の弾性率を有するｐ−アラミドで作製されたｐ−アラミド糸、３２７６ｄｔｅｘ、フィラメント数１３３３〜２０００本
シース：直径０．１５ｍｍのスチールワイヤ１５本
ねじれ角：１２．８°
撚り長さ：１０．２ｍｍ
予想引張強度：１３４７Ｎ
【００４９】
コード７
コア：共に撚り合わされた２本のｐ−アラミド３１５５ｄｔｅｘ糸、約６．５Ｎ／ｄＴｅｘより高い弾性率を有するｐ−アラミドで作製されたもので、各糸のフィラメント数は１３３３〜２０００本であった。
シース：直径０．１７５ｍｍのスチールワイヤ１７本
ねじれ角：１７．０°
撚り長さ：１０．２ｍｍ
予想引張強度：２２８８Ｎ
【００５０】
上記のコードでは、「予想引張強度」は、コアとシースとの双方の引張強度が全て有効利用され、且つ、スチールシースが弾塑性モデルの塑性流れ区間にある間に、２つの構成要素が同時に破断することを仮定して計算されている。
【００５１】
「細径スチール」で作製されたシースを有するコード１、２、３及び４は、高性能乗用車用タイヤのベルト材料として用いられ得る。かかるコードは、ポリマー母材（例えばゴム）に埋設されると、「フットプリントパッチ」の面積（すなわち、タイヤの接地面積）が増加したタイヤをもたらし、これは、レース用トラック上でのいわゆる「ハードハンドリング」試験中に直面するような、高応力条件にある間のベルト構造の挙動の改善並びにトレッド要素の接線応力及び接線歪みの低減につながる。このコード（すなわち、細径スチールを使用したもの）は、高性能自動二輪車用ラジアルタイヤの０°ベルトにも好適である。
【００５２】
そのシースに従来のワイヤ径を使用するコード５、６及び７は、トラック用タイヤのベルト及びカーカスでの使用に特に好適である。
【００５３】
タイヤ補強構造及びタイヤ
本発明のハイブリッドコードは、乗用タイヤ、トラック用タイヤ及びカーカス並びに高性能自動二輪車用タイヤにおけるベルトの補強に用いるのに特に好適である。純粋なスチール補強コードと比較して、ｐ−アラミドを本発明のコードにおけるコア材料として用いると、タイヤの重量が低減され、転がり抵抗性が向上する。さらに、ｐ−アラミドは腐食を受けにくいため、腐食が低減する。
【００５４】
本発明のハイブリッドコードをタイヤに組み込むためには、コードを母材に組み込むことにより、カーカス、ビード補強チェーファ（低いサイドウォールの補強用の複合ストリップ）、又はベルトストリップの形態のタイヤ補強構造が形成される。母材は、本発明のコードを部分的又は完全に埋設して、複数本のコードを互いに固定的な向き及び位置に維持することのできる任意のポリマー材料であり得る。典型的な材料は、ゴムなどの熱硬化性材料である；しかしながら、熱可塑性加硫物及びコポリエーテルエステルなどの熱可塑性材料を使用することも可能である。次に、タイヤ補強構造が、タイヤの構造内に、典型的にはトレッドの下側に取り付けられる。ベルト補強構造については、ベルトは、トレッドの下側でタイヤの周囲を囲んで、又はタイヤのリムを囲んで延在する。
【００５５】
ハイブリッドコードの作製方法
本発明のハイブリッドコードを作製するためには、選択された本数のスチールストランドが高弾性率ｐ−アラミドコアの周囲に撚り線加工されるか、又はらせん状に巻き付けられる。スチールストランドは、各々、所望の本数のスチールフィラメント又はワイヤで構成されてもよく、それらが共に撚り合わされてケーブルを形成する。スチールコード製造用の標準的な撚り線加工機を使用してハイブリッドコードを製造することができる。
【００５６】
アラミドコアは、スチールストランドを撚り線加工するか、又はらせん状に巻き付けることによって生じる中心に位置する間隙を、完全に充填することが望ましい。充填比は、約０．８５〜１．１５又は約０．９５〜１．０５であり得る。
【００５７】
充填比が低過ぎる場合、規則的な形状のハイブリッドコードを得ることが難しく、コアとシースとの間に機械的な結合が存在しないことになる。これは、コアがシース内で摺動し、コードの強度が弱まり得ることを意味する。
【００５８】
他方で、充填比が高過ぎる場合、隣接するシースワイヤ間の隙間が大きくなり過ぎ、アラミドコアが露出するため、ハイブリッドコードは本質的に１００％金属の外表面ではなくなる。真鍮で被覆されたスチールはゴム中の連結剤と反応し、結果としてゴム母材がスチールシースに付着する。この付着は未処理のアラミドでは起こらない。これは、アラミドコアが露出すると、ゴム母材のコードとの付着が損なわれ得ることを意味する。
【００５９】
シースストランドは、コアの少なくとも８５％、又はコアの少なくとも９０％、又はさらにはコアの少なくとも９５％を被覆し得る。１．１５の充填比では、スチールシースはコア表面の９３．２５％を被覆する。
【００６０】
ハイブリッドコード１０の充填比が１のとき、断面の形状は「規則的」であり（図１を参照）、すなわちコア２はシースワイヤ４内の星形状の隙間を本質的に完全に充填する。図１に示されるとおり、ハイブリッドコード１０の断面は、アラミドコア２の周囲にらせん状に巻き付けられた８本のワイヤ４を有し、各シースワイヤ４は、その断面上の中心が正多角形の頂点上に配置される。アラミドコアは、シースフィラメントによって締め付けられ、複雑な形状（この図では星型）になっているところが示される。
【実施例】
【００６１】
以下に記載されるハイブリッドコードを作製し、ＡＳＴＭ Ｄ−２９６９に準拠して合計破断点荷重の試験に供した：
【００６２】
実施例１
コア：約６．５Ｎ／ｄＴｅｘより高い弾性率を有するｐ−アラミドで作製された糸、３１６０ｄｔｅｘ、フィラメント数１３３３本±２％。
シース：直径０．１７５ｍｍのスチールワイヤ１３本
ねじれ角：１３．０°
撚り長さ：１０．２ｍｍ
この例示的コードは、概要に記載されたコード５の実際的な実施形態に相当する。市販の３１６０ｄＴｅｘ糸をコアとして使用した。充填比は０．９９６９であった。シース及びコアが最適に有効利用された場合の予想合計破断点荷重（計算値）は、１４５２Ｎであった。
【００６３】
実施例２
コア：約６．５Ｎ／ｄＴｅｘより高い弾性率を有するｐ−アラミドで作製された糸、３１６０ｄｔｅｘ、フィラメント数１３３３本±２％。
シース：直径０．１５ｍｍのスチールワイヤ１５本
ねじれ角：１２．８°
撚り長さ：１０．２ｍｍ
この例示的コードは、概要に記載されたコード６の実際的な実施形態に相当する。市販の３１６０ｄＴｅｘ糸をコアとして使用した。充填比は０．９６４６であった。シース及びコアが最適に有効利用された場合の予想合計破断点荷重（計算値）は、１３２４Ｎであった。
【００６４】
実施例３
コア：共に撚り合わされた２本の３１６０ｄｔｅｘ糸、約６．５Ｎ／ｄＴｅｘより高い弾性率を有するｐ−アラミドで作製されたもので、各糸のフィラメント数は１３３３本±２％であった。
シース：直径０．１７５ｍｍのスチールワイヤ１７本
ねじれ角：１７．０°
撚り長さ：１０．２ｍｍ
この例示的コードは、概要に記載されたコード７の実際的な実施形態に相当する。市販の３１６０ｄＴｅｘ糸をコアとして使用した。充填比は１．００１６であった。シース及びコアが最適に有効利用された場合の予想合計破断点荷重（計算値）は、２２９０Ｎであった。
【００６５】
ＡＳＴＭ Ｄ−２９６９に準拠して実際の破断点荷重について実施例１、２及び３のコードを試験した。測定された値を、コア及びシースの理論上の最大荷重の合計に基づき計算した理論値と併せて表１に掲載する。
【００６６】
コアについて、計算値は以下のとおり計算した：
コア最大荷重［Ｎ］＝糸の引張強さ［Ｎ／ｄＴｅｘ］＊線密度［ｄＴｅｘ］
シースの最大荷重は以下のとおり計算した：
シース最大荷重＝シースワイヤの本数＊ワイヤ破断荷重＊引張破断点乗数、ここで、引張破断点乗数は、ねじれ角θの関数として推定される：引張破断点乗数＝（ｃｏｓθ）1.5
【００６７】
直径がｄ［ｍｍ］のワイヤの破断荷重は、実験的に決定するか、又は以下のとおり推定することができる：
ワイヤ破断荷重［Ｎ］＝スチール引張強度［Ｎ／ｍｍ2］＊１／４＊π＊（ｄ［ｍｍ］）2
理論的な強度計算に用いられる値は、以下のとおりである：
−高弾性率ｐ−アラミド引張強さ０．１９３Ｎ／ｄＴｅｘ−スチール引張強度２８００Ｎ／ｍｍ2
【００６８】
【表１】
【００６９】
実施例１、２及び３は、本発明に係るハイブリッドコードの例である。それらの全てが、合計破断点荷重に関して優れた性能を示し、コア及びシースの双方が有効利用されている。５個の供試材の平均値から得られた引張強度の実験値（「実際の破断点荷重」）が、理論値（「計算上の破断点荷重」）と良好に一致していることは明らかである。実施例１、２及び３について、それぞれ、９９．３１％、１００．６８％及び９３．９３％の一致である。より太いコード（実施例３）の破断強度がやや予想を下回るという事実は、単一の糸ではなく、撚り対線のコアを使用したためと考えられる。
【００７０】
本発明のコードの理想的な挙動は図２に見ることができ、これは、実施例２における引張強度のデータを示す（ｘ軸：伸度（％）、ｙ軸：力（Ｎ））。滑らかな曲線は、コアとシースとの望ましい同時破断を示している。
【００７１】
他方で、図３は、標準的な低弾性率ｐ−アラミドで作製された従来のコードの挙動を示す。ｘ軸上に歪み（％）をとり、ｙ軸上に荷重（Ｎ）をとる。このコードは、直径０．２ｍｍのワイヤ１２本によって取り囲まれた３３３３ｄＴｅｘの標準的なｐ−アラミドコアを含む構造体である。曲線Ｃは、試験品に対する合計荷重を示す。曲線Ｂは、コア糸（すなわち、シースなし）の引張に関するプロットであり、及び曲線Ａは、曲線Ｃと曲線Ｂとの差であって、スチールシースの寄与に相当する。ｐ−アラミドコアに完全に荷重がかかるかなり前にスチールシースワイヤが破断することは明らかである。この構造体の強度の計算値が１５９２Ｎであるのに対し、実験値は１２９８Ｎ（８１．５４％）である。ｐ−アラミドコアの強度に対する寄与は、わずか３１８Ｎに過ぎず、これは純粋なコア強度のわずか５１．８８％にしか相当しない。従って、標準的なｐ−アラミドコアが用いられるときのｐ−アラミドコア強度の有効利用は、約５０％である。対照的に、本発明のハイブリッドコードでは、高弾性率ｐ−アラミドが用いられるとき；ほぼ１００％のコア強度が有効利用される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤの補強用ハイブリッドコードに関し、特に、スチール及びｐ−アラミドフィラメントを含むハイブリッドコードに関する。
【背景技術】
【０００２】
スチールコア及びｐ−アラミドコアの双方による、ｐ−アラミドストランドと共に巻回されたスチールストランドを含むタイヤ補強用ハイブリッドコードの作製が公知である。
【０００３】
米国特許第５，５５１，４９８号明細書は、共に撚り合わされた２本のｐ−アラミドストランドのコアと、そのコアを取り囲む６本のスチールストランド又はフィラメントの外層又はシースとを有するハイブリッドコードについて記載している。また、３本のスチールストランドからなるコアと、そのコアを取り囲む４本のｐ−アラミドストランドからなる層とからなるハイブリッドコードについても記載している。
【０００４】
米国特許第４，１７６，７０５号明細書は、タイヤ用のワイヤ補強コードについて記載している。このコードは、ｐ−アラミドコアからなり、そのコアの周りに、共に撚り合わされたスチールフィラメントからなるスチールストランドが配置される。
【０００５】
スチールワイヤは、芳香族ポリアミド（アラミド）のフィラメントと比べて破断伸びが低いことが知られている。結果として、先行技術の複合補強コードは、コードの伸びがスチールワイヤストランドの破断伸びを超えない時点での荷重しか受けることができない。この限界荷重を超えると、スチールワイヤは破損し、全荷重をアラミドコアが引き受け、ひいてはアラミドコアは直ちにそれ自体の破断伸度を超え、同様に破損する。換言すれば、スチールワイヤ構成要素の破断伸びはポリアミドコアの破断伸度を明らかに下回るという事実にも関わらず、公知の複合コードは、その伸びがそのスチールワイヤ要素の破断伸びと一致するときに破断する。
【０００６】
このようなスチールワイヤの早過ぎる破断については、米国特許第４，８０７，６８０号明細書に記載されており、この明細書は、複数本のｐ−アラミドフィラメントのコアを、そのコアの周囲に巻回されたスチールフィラメントが取り囲むものからなるハイブリッドコードを備えるタイヤを開示する。提案されている解決法は、ほぼ矩形断面のワイヤを使用することであり、このワイヤは、対応する標準的な丸い断面のワイヤより高い破断点伸度を有する。矩形断面ワイヤを使用したハイブリッドコードは、米国特許第４，８７８，３４３号明細書にも記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ｐ−アラミド構成要素を十分に利用するハイブリッドコードが依然として必要とされている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態におけるハイブリッドコードの断面を図示する。
【図２】本発明のハイブリッドコードの一実施形態としての実施例２の引張強度データを示す。
【図３】標準的なｐ−アラミドのコアで作製された従来のコードの機械的挙動を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
定義
「ストランド」は、本明細書で使用されるとき、連続的な帯状の材料、アラミド又はスチールのいずれかを意味し、この帯状の材料は、単一のフィラメントか、又は共に撚り合わされて糸（アラミド）又はケーブル（スチール）を形成する複数本のフィラメントのいずれかを含み得る。
【００１０】
「フィラメント」は、本明細書で使用されるとき、比較的柔軟な、巨視的に一様な物体であって、その長さに垂直なその断面積にかかる幅に対する長さの比が大きい物体を意味する。フィラメント断面はいかなる形状であってもよいが、典型的には円形である。本明細書において、アラミドに関わる用語「繊維」は、用語「フィラメント」と同義的に用いられる。スチールに関わる用語「ワイヤ」もまた、用語「フィラメント」と同義的に用いられ得る。
【００１１】
「ワイヤ」は、本明細書で使用されるとき、その長さに垂直なその断面積にかかる幅に対する長さの比が大きい連続的なスチール製の物体を意味する。
【００１２】
「糸」は、本明細書で使用されるとき、共に撚り合わされた複数本のフィラメントを含むストランドを意味する。
【００１３】
「ケーブル」は、本明細書で使用されるとき、共に撚り合わされた複数本のワイヤを含むストランドを意味する。
【００１４】
フィラメント、ストランド、糸又はケーブルが参照されるときの「直径」は、フィラメント、ストランド、糸又はケーブルの断面全体を囲んで描くことのできる最小の直径である。
【００１５】
「デニール」、長さ９，０００ｍのフィラメント、ストランド、糸又はケーブル当たりのグラム重量。
【００１６】
「テックス」、１キロメートルのフィラメント、ストランド、糸又はケーブルのグラム重量。
【００１７】
「デシテックス」、テックスの１０分の１、ｄＴｅｘと略記される。
【００１８】
「ねじれ角」は、シースストランドの経路とコアの主軸とによって形成される角度を意味する。らせん角という表現が等価に用いられる。
【００１９】
「撚り長さ（ｌａｙ ｌｅｎｇｔｈ）」は、シース軸上で計測したときの、コアの周囲を完全に一周するシースの一巻きに相当する長さを意味する。
【００２０】
スチールストランドによって取り囲まれた高弾性率ｐ−アラミドのコアを使用してハイブリッドコードが作製されるとき、ｐ−アラミドの強度が最も有効に利用され、ｐ−アラミドとスチールとの個別の破断荷重値の合計に近い破断荷重値のハイブリッドコードが製造されることが分かっている。
【００２１】
第１の実施形態において、本発明はタイヤ補強用ハイブリッドコードを提供し、このコードは、少なくとも１本のｐ−アラミドフィラメントのコアと；ｐ−アラミドフィラメントの周囲にらせん状に巻回されたスチールストランドのシースとを含み；ｐ−アラミドフィラメントは、約６．５Ｎ／ｄＴｅｘより高く、且つ約１０．８Ｎ／ｄＴｅｘ以下の弾性率を有する。
【００２２】
第２の実施形態において、本発明は、本発明のハイブリッドコードを含むタイヤ補強構造を提供する。
【００２３】
第３の実施形態において、本発明は、本発明のハイブリッドコードを含むタイヤを提供する。
【００２４】
一態様において、本発明は、ハイブリッドコードの製造方法を提供し、これは、約６．５Ｎ／ｄＴｅｘより高い弾性率を有する少なくとも１本のｐ−アラミドフィラメントのコアを提供するステップと、そのコアに複数のスチールストランドを巻き付けるステップであって、それによりシースを形成するステップとを含む。
【００２５】
別の態様において、本発明は、タイヤ補強構造の製造方法を提供し、これは、本発明のハイブリッドコードを母材に組み込むステップを含む。
【００２６】
さらに別の態様において、本発明は、強化タイヤの製造方法を提供し、これは、本発明のハイブリッドコードをタイヤ内に組み込むステップを含む。
【００２７】
コア
一実施形態において、本発明のハイブリッドコードは、少なくとも１本の連続的な高弾性率ｐ−アラミドフィラメントを含むコアを有し、ここで弾性率は、典型的には６．５〜１０．８Ｎ／ｄＴｅｘ；例えば７以上、７〜１０．８Ｎ／ｄＴｅｘなど；又はさらには６．５〜８Ｎ／ｄＴｅｘである。高弾性率ｐ−アラミドは、例えば、米国特許第３，８６９，４３０号明細書に記載されるとおり、高温チャンバの引張装置を通じて紡糸し、紡糸速度を低下させて結晶化度を高め、所望の結晶方位を提供することによって得ることができる。
【００２８】
高弾性率ｐ−アラミドを使用することにより、コアとシースフィラメントとの破断点伸度は厳密に一致し、そのため破断荷重下（すなわち引張破壊試験）において、コアとシースフィラメントとは、本質的に同じ伸びで、すなわちより単純にいえば、同時に破断する傾向を有する。コアには１本又は複数の糸が使用され得る。
【００２９】
コアは、シースフィラメントで巻回する前には、丸い、又は楕円形の断面を有し得るが、しかしながら、多葉形状又は星形状などのより複雑な形状を有することもできる。コアにシースフィラメントが巻回されると、コアはシースフィラメントによって「締め付け」られ、典型的には、図１の「星形状」のように、より複雑な断面形状をとり得る。
【００３０】
コアは単一のｐ−アラミドフィラメントからなってもよく、又は複数本のｐ−アラミドフィラメントを共に撚り合わせることによって作製された糸からなってもよい。また、コアが、共に撚り合わされない、すなわち独立した関係にある２本以上のｐ−アラミドフィラメントからなることも可能であり、又は、共に撚り合わされるか、若しくは独立しているか、そのいずれかである２本以上のアラミド糸からなってもよい。
【００３１】
本質的にコアには任意の直径又は線密度の糸を用い得る。均質な糸については、線密度は直径と直接相関し、そのためこれらの２つの表現は同義的に用いられ得る。選択されるコアストランドの線密度は、ハイブリッドコードの所望の最終直径に依存する。コアストランドとして用いることのできる糸の例は、約１０００〜５０００ｄｔｅｘ、又は約１５００〜４０００ｄｔｅｘの範囲の線密度を有するｐ−アラミド糸である。約１６００〜３２００ｄｔｅｘの範囲の線密度を有する市販の糸が好適である。
【００３２】
コアの糸は、共に撚り合わされて所望のｄＴｅｘの糸を形成する複数本のｐ−アラミドフィラメントからなり得る。例えば、約１５８０ｄＴｅｘの線密度を有する典型的な糸には、約１０００本のフィラメントがある。約３１６０ｄＴｅｘの線密度を有する典型的な糸には、約１３３３〜２０００本のフィラメントがある。
【００３３】
シース
各シースストランドは、連続的な単一のスチールワイヤからなってもよく、又は共に撚り合わされてケーブルを形成する複数本の連続的なワイヤからなってもよい。ワイヤは、楕円形又は円形の断面を有する。ワイヤは、典型的には、ゴムとの親和性を付与するコーティング、特にゴム中の硫黄原子と反応することのできるコーティング、例えば、銅、亜鉛及びかかる金属の合金、例えば真鍮などによって被覆される。
【００３４】
シースストランドの直径は、ハイブリッドコードの最終的な構造に影響を及ぼす。タイヤ補強用の本発明のハイブリッドコードに用いられるスチールワイヤの典型的な直径は、約０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍの範囲、例えば０．１７５ｍｍである。また、いわゆる「細径スチール（ｆｉｎｅ ｓｔｅｅｌ）」も好ましく、これは約０．０４ｍｍ〜０．１２５ｍｍの範囲の直径を有する。細径スチールシースで作製されたコードは、乗用車用タイヤのベルト又は自動二輪車用タイヤのベルトに特に好適である。細径スチールワイヤがシースとして用いられる場合、約１６００ｄｔｅｘのコアを使用することが好ましい。約０．１５ｍｍ以上の直径を有するワイヤがシースに用いられる場合、コアは好ましくは、各糸が約３２００ｄＴｅｘの１本又は２本のｐ−アラミド糸で作製されるべきである。
【００３５】
ハイブリッドコード
本発明に係るハイブリッドコードの実施形態を提供するにおいては、以下のパラメータが考慮される：
シースストランドの本数Ｎ；
シースストランドの直径ｄ；
１本又は複数のコアストランドの直径又は線密度；
充填比；
ねじれ角θ又は撚り長さ。撚り長さはπ＊ｄc/ｔａｎθ（式中ｄcはシースストランドの中心を通る円の直径である）に等しいため、これらの２つのパラメータは独立していない。
【００３６】
充填比は、コアの実際の断面積とコアについて利用可能な面積との比として定義される。本発明のハイブリッドコードにおいては、約０．８５〜１．１５、好ましくは約１の充填比を有することが望ましい。
【００３７】
２０°を超えないねじれ角については、コアについて利用可能な近似総面積（Ａcore）は、経験的に式（１）によって求められる：
Ａcore＝［ｄ/（２ｃｏｓθ）］2×｛［π−Ｎ（β−ｓｉｎβｃｏｓβ）］×（１/ｔａｎβ）2−Ｎｃｏｓθ×（π/２−β−ｓｉｎβｃｏｓβ）｝ （１）
式中、ｄはシースストランドの直径であり、θはねじれ角であり、Ｎはシースストランドの本数であり、及びβ＝π／Ｎである。ストランドの直径ｄはｍｍ単位で表され、及びβはラジアン単位で表され、従って結果として求まるＡcore値はｍｍ2単位である。
【００３８】
充填比は、実際のコア断面積を計算されたＡcore値で除すことによって計算することができる。実際のコア断面積は光学顕微鏡若しくは電子顕微鏡を用いて計測することができ、或いは、以下のとおり計算してもよい：
Ａactual［ｍｍ2］＝線密度［ｄＴｅｘ］／（１００００＊繊維比重＊コア充填率）
式中、丸い断面の繊維で作製されたｐ−アラミド糸の場合、繊維比重は１．４４に等しく、コア充填率は実験から０．７４７６８に等しいことが分かっている。コア充填率は、密に詰まった繊維の間に存在する小さい間隙も含む糸の全断面積に対する、アラミド繊維によって占められる糸の有効断面積の割合である。
【００３９】
外側シースは、わずか２本のスチールストランドからなってもよく、但し、有し得るスチールストランドは１２本未満である。
【００４０】
スチールストランドの直径は、乗用車用タイヤ又は自動二輪車用タイヤのベルトの適用には、約０．０８〜０．２５ｍｍ又は約０．０８〜０．１２５ｍｍであり、及びトラック用タイヤのベルト及びカーカスの適用には、約０．１５〜０．２である。
【００４１】
コアとしての低弾性率ｐ−アラミドと、スチールワイヤシースとを備える従来のハイブリッドコード（例えば、米国特許第４，１７６，７０５号明細書に記載されるとおりの）では、理論的にはシースとコアとの破断荷重を一致させることが可能であるものの、それは、スチールシースの破断点伸度を人為的に高めるため、非常に大きい（すなわち、３０°より大きい）ねじれ角を用いることによるしかない。しかしながら、工業的に利用可能なスチールコードの撚り線加工機を用いてかかる大きいねじれ角を作製することは、実際にはできない。本発明に従えば、妥当な（例えば、約８〜２１°の範囲の）ねじれ角を用いながら、コアとシースとの破断点荷重の良好な一致を得ることが可能である。加えて、本発明のハイブリッドコードは、約１０〜１５°の範囲のねじれ角を有し得る。
【００４２】
本発明のハイブリッドコードのいくつかの実施形態が以下に記載される。これらのコードは、全て１．０の充填比を有する。
【００４３】
コード１
コア：約６．５Ｎ／ｄＴｅｘより高い弾性率を有するｐ−アラミドで作製されたｐ−アラミド糸、１５８０ｄｔｅｘ、フィラメント数１０００本±２％
シース：直径０．１ｍｍのスチールワイヤ１５本
ねじれ角：１８．６°
撚り長さ：４．７４ｍｍ
予想引張強度：６０９Ｎ
【００４４】
コード２
コア：約６．５Ｎ／ｄＴｅｘより高い弾性率を有するｐ−アラミドで作製されたｐ−アラミド糸、１５８０ｄｔｅｘ、フィラメント数１０００本±２％
シース：直径０．０８ｍｍのスチールワイヤ１８本
ねじれ角：２０．２°
撚り長さ：４．１９ｍｍ
予想引張強度：５３５Ｎ
【００４５】
コード３
コア：約６．５Ｎ／ｄＴｅｘより高い弾性率を有するｐ−アラミドで作製されたｐ−アラミド糸、１５８０ｄｔｅｘ、フィラメント数１０００本±２％
シース：直径０．０９ｍｍのスチールワイヤ１７本
ねじれ角：１２．９°
撚り長さ：６．９２ｍｍ
予想引張強度：５９６Ｎ
【００４６】
コード４
コア：約６．５Ｎ／ｄＴｅｘより高い弾性率を有するｐ−アラミドで作製されたｐ−アラミド糸、１５８０ｄｔｅｘ、フィラメント数１０００本±２％
シース：直径０．１２５ｍｍのスチールワイヤ１３本
ねじれ角：１０．９°
撚り長さ：８．９７ｍｍ
予想引張強度：７４０Ｎ
【００４７】
コード５
コア：約６．５Ｎ／ｄＴｅｘより高い弾性率を有するｐ−アラミドで作製されたｐ−アラミド糸、３１７３ｄｔｅｘ、フィラメント数１３３３〜２０００本
シース：直径０．１７５ｍｍのスチールワイヤ１３本
ねじれ角：１３．０°
撚り長さ：１０．２ｍｍ
予想引張強度：１４５４Ｎ
【００４８】
コード６
コア：約６．５Ｎ／ｄＴｅｘ以上の弾性率を有するｐ−アラミドで作製されたｐ−アラミド糸、３２７６ｄｔｅｘ、フィラメント数１３３３〜２０００本
シース：直径０．１５ｍｍのスチールワイヤ１５本
ねじれ角：１２．８°
撚り長さ：１０．２ｍｍ
予想引張強度：１３４７Ｎ
【００４９】
コード７
コア：共に撚り合わされた２本のｐ−アラミド３１５５ｄｔｅｘ糸、約６．５Ｎ／ｄＴｅｘより高い弾性率を有するｐ−アラミドで作製されたもので、各糸のフィラメント数は１３３３〜２０００本であった。
シース：直径０．１７５ｍｍのスチールワイヤ１７本
ねじれ角：１７．０°
撚り長さ：１０．２ｍｍ
予想引張強度：２２８８Ｎ
【００５０】
上記のコードでは、「予想引張強度」は、コアとシースとの双方の引張強度が全て有効利用され、且つ、スチールシースが弾塑性モデルの塑性流れ区間にある間に、２つの構成要素が同時に破断することを仮定して計算されている。
【００５１】
「細径スチール」で作製されたシースを有するコード１、２、３及び４は、高性能乗用車用タイヤのベルト材料として用いられ得る。かかるコードは、ポリマー母材（例えばゴム）に埋設されると、「フットプリントパッチ」の面積（すなわち、タイヤの接地面積）が増加したタイヤをもたらし、これは、レース用トラック上でのいわゆる「ハードハンドリング」試験中に直面するような、高応力条件にある間のベルト構造の挙動の改善並びにトレッド要素の接線応力及び接線歪みの低減につながる。このコード（すなわち、細径スチールを使用したもの）は、高性能自動二輪車用ラジアルタイヤの０°ベルトにも好適である。
【００５２】
そのシースに従来のワイヤ径を使用するコード５、６及び７は、トラック用タイヤのベルト及びカーカスでの使用に特に好適である。
【００５３】
タイヤ補強構造及びタイヤ
本発明のハイブリッドコードは、乗用タイヤ、トラック用タイヤ及びカーカス並びに高性能自動二輪車用タイヤにおけるベルトの補強に用いるのに特に好適である。純粋なスチール補強コードと比較して、ｐ−アラミドを本発明のコードにおけるコア材料として用いると、タイヤの重量が低減され、転がり抵抗性が向上する。さらに、ｐ−アラミドは腐食を受けにくいため、腐食が低減する。
【００５４】
本発明のハイブリッドコードをタイヤに組み込むためには、コードを母材に組み込むことにより、カーカス、ビード補強チェーファ（低いサイドウォールの補強用の複合ストリップ）、又はベルトストリップの形態のタイヤ補強構造が形成される。母材は、本発明のコードを部分的又は完全に埋設して、複数本のコードを互いに固定的な向き及び位置に維持することのできる任意のポリマー材料であり得る。典型的な材料は、ゴムなどの熱硬化性材料である；しかしながら、熱可塑性加硫物及びコポリエーテルエステルなどの熱可塑性材料を使用することも可能である。次に、タイヤ補強構造が、タイヤの構造内に、典型的にはトレッドの下側に取り付けられる。ベルト補強構造については、ベルトは、トレッドの下側でタイヤの周囲を囲んで、又はタイヤのリムを囲んで延在する。
【００５５】
ハイブリッドコードの作製方法
本発明のハイブリッドコードを作製するためには、選択された本数のスチールストランドが高弾性率ｐ−アラミドコアの周囲に撚り線加工されるか、又はらせん状に巻き付けられる。スチールストランドは、各々、所望の本数のスチールフィラメント又はワイヤで構成されてもよく、それらが共に撚り合わされてケーブルを形成する。スチールコード製造用の標準的な撚り線加工機を使用してハイブリッドコードを製造することができる。
【００５６】
アラミドコアは、スチールストランドを撚り線加工するか、又はらせん状に巻き付けることによって生じる中心に位置する間隙を、完全に充填することが望ましい。充填比は、約０．８５〜１．１５又は約０．９５〜１．０５であり得る。
【００５７】
充填比が低過ぎる場合、規則的な形状のハイブリッドコードを得ることが難しく、コアとシースとの間に機械的な結合が存在しないことになる。これは、コアがシース内で摺動し、コードの強度が弱まり得ることを意味する。
【００５８】
他方で、充填比が高過ぎる場合、隣接するシースワイヤ間の隙間が大きくなり過ぎ、アラミドコアが露出するため、ハイブリッドコードは本質的に１００％金属の外表面ではなくなる。真鍮で被覆されたスチールはゴム中の連結剤と反応し、結果としてゴム母材がスチールシースに付着する。この付着は未処理のアラミドでは起こらない。これは、アラミドコアが露出すると、ゴム母材のコードとの付着が損なわれ得ることを意味する。
【００５９】
シースストランドは、コアの少なくとも８５％、又はコアの少なくとも９０％、又はさらにはコアの少なくとも９５％を被覆し得る。１．１５の充填比では、スチールシースはコア表面の９３．２５％を被覆する。
【００６０】
ハイブリッドコード１０の充填比が１のとき、断面の形状は「規則的」であり（図１を参照）、すなわちコア２はシースワイヤ４内の星形状の隙間を本質的に完全に充填する。図１に示されるとおり、ハイブリッドコード１０の断面は、アラミドコア２の周囲にらせん状に巻き付けられた８本のワイヤ４を有し、各シースワイヤ４は、その断面上の中心が正多角形の頂点上に配置される。アラミドコアは、シースフィラメントによって締め付けられ、複雑な形状（この図では星型）になっているところが示される。
【実施例】
【００６１】
以下に記載されるハイブリッドコードを作製し、ＡＳＴＭ Ｄ−２９６９に準拠して合計破断点荷重の試験に供した：
【００６２】
実施例１
コア：約６．５Ｎ／ｄＴｅｘより高い弾性率を有するｐ−アラミドで作製された糸、３１６０ｄｔｅｘ、フィラメント数１３３３本±２％。
シース：直径０．１７５ｍｍのスチールワイヤ１３本
ねじれ角：１３．０°
撚り長さ：１０．２ｍｍ
この例示的コードは、概要に記載されたコード５の実際的な実施形態に相当する。市販の３１６０ｄＴｅｘ糸をコアとして使用した。充填比は０．９９６９であった。シース及びコアが最適に有効利用された場合の予想合計破断点荷重（計算値）は、１４５２Ｎであった。
【００６３】
実施例２
コア：約６．５Ｎ／ｄＴｅｘより高い弾性率を有するｐ−アラミドで作製された糸、３１６０ｄｔｅｘ、フィラメント数１３３３本±２％。
シース：直径０．１５ｍｍのスチールワイヤ１５本
ねじれ角：１２．８°
撚り長さ：１０．２ｍｍ
この例示的コードは、概要に記載されたコード６の実際的な実施形態に相当する。市販の３１６０ｄＴｅｘ糸をコアとして使用した。充填比は０．９６４６であった。シース及びコアが最適に有効利用された場合の予想合計破断点荷重（計算値）は、１３２４Ｎであった。
【００６４】
実施例３
コア：共に撚り合わされた２本の３１６０ｄｔｅｘ糸、約６．５Ｎ／ｄＴｅｘより高い弾性率を有するｐ−アラミドで作製されたもので、各糸のフィラメント数は１３３３本±２％であった。
シース：直径０．１７５ｍｍのスチールワイヤ１７本
ねじれ角：１７．０°
撚り長さ：１０．２ｍｍ
この例示的コードは、概要に記載されたコード７の実際的な実施形態に相当する。市販の３１６０ｄＴｅｘ糸をコアとして使用した。充填比は１．００１６であった。シース及びコアが最適に有効利用された場合の予想合計破断点荷重（計算値）は、２２９０Ｎであった。
【００６５】
ＡＳＴＭ Ｄ−２９６９に準拠して実際の破断点荷重について実施例１、２及び３のコードを試験した。測定された値を、コア及びシースの理論上の最大荷重の合計に基づき計算した理論値と併せて表１に掲載する。
【００６６】
コアについて、計算値は以下のとおり計算した：
コア最大荷重［Ｎ］＝糸の引張強さ［Ｎ／ｄＴｅｘ］＊線密度［ｄＴｅｘ］
シースの最大荷重は以下のとおり計算した：
シース最大荷重＝シースワイヤの本数＊ワイヤ破断荷重＊引張破断点乗数、ここで、引張破断点乗数は、ねじれ角θの関数として推定される：引張破断点乗数＝（ｃｏｓθ）1.5
【００６７】
直径がｄ［ｍｍ］のワイヤの破断荷重は、実験的に決定するか、又は以下のとおり推定することができる：
ワイヤ破断荷重［Ｎ］＝スチール引張強度［Ｎ／ｍｍ2］＊１／４＊π＊（ｄ［ｍｍ］）2
理論的な強度計算に用いられる値は、以下のとおりである：
−高弾性率ｐ−アラミド引張強さ０．１９３Ｎ／ｄＴｅｘ−スチール引張強度２８００Ｎ／ｍｍ2
【００６８】
【表１】
【００６９】
実施例１、２及び３は、本発明に係るハイブリッドコードの例である。それらの全てが、合計破断点荷重に関して優れた性能を示し、コア及びシースの双方が有効利用されている。５個の供試材の平均値から得られた引張強度の実験値（「実際の破断点荷重」）が、理論値（「計算上の破断点荷重」）と良好に一致していることは明らかである。実施例１、２及び３について、それぞれ、９９．３１％、１００．６８％及び９３．９３％の一致である。より太いコード（実施例３）の破断強度がやや予想を下回るという事実は、単一の糸ではなく、撚り対線のコアを使用したためと考えられる。
【００７０】
本発明のコードの理想的な挙動は図２に見ることができ、これは、実施例２における引張強度のデータを示す（ｘ軸：伸度（％）、ｙ軸：力（Ｎ））。滑らかな曲線は、コアとシースとの望ましい同時破断を示している。
【００７１】
他方で、図３は、標準的な低弾性率ｐ−アラミドで作製された従来のコードの挙動を示す。ｘ軸上に歪み（％）をとり、ｙ軸上に荷重（Ｎ）をとる。このコードは、直径０．２ｍｍのワイヤ１２本によって取り囲まれた３３３３ｄＴｅｘの標準的なｐ−アラミドコアを含む構造体である。曲線Ｃは、試験品に対する合計荷重を示す。曲線Ｂは、コア糸（すなわち、シースなし）の引張に関するプロットであり、及び曲線Ａは、曲線Ｃと曲線Ｂとの差であって、スチールシースの寄与に相当する。ｐ−アラミドコアに完全に荷重がかかるかなり前にスチールシースワイヤが破断することは明らかである。この構造体の強度の計算値が１５９２Ｎであるのに対し、実験値は１２９８Ｎ（８１．５４％）である。ｐ−アラミドコアの強度に対する寄与は、わずか３１８Ｎに過ぎず、これは純粋なコア強度のわずか５１．８８％にしか相当しない。従って、標準的なｐ−アラミドコアが用いられるときのｐ−アラミドコア強度の有効利用は、約５０％である。対照的に、本発明のハイブリッドコードでは、高弾性率ｐ−アラミドが用いられるとき；ほぼ１００％のコア強度が有効利用される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１本のｐ−アラミドフィラメントのコアと、
前記ｐ−アラミドフィラメントの周囲にらせん状に巻回されたスチールストランドのシースと、
を含み、前記ｐ−アラミドフィラメントが６．５Ｎ／ｄＴｅｘより高い弾性率を有する、タイヤ補強用ハイブリッドコード。
【請求項２】
前記スチールストランドが、各々、単一のスチールワイヤからなる、請求項１に記載のハイブリッドコード。
【請求項３】
前記スチールストランドが、各々、複数本のスチールワイヤを共に撚り合わせることによって作製されたケーブルからなる、請求項１に記載のハイブリッドコード。
【請求項４】
コアの９０％より大きい外表面が、前記シースによって被覆される、請求項１に記載のハイブリッドコード。
【請求項５】
前記ねじれ角が８〜２１°である、請求項１に記載のハイブリッドコード。
【請求項６】
前記シースが、０．０４ｍｍ〜０．１２５ｍｍの直径を有する細径スチールワイヤで作製される、請求項１に記載のハイブリッドコード。
【請求項７】
１つ又は複数の請求項１に記載のハイブリッドコードと支持母材とを含む、タイヤ用支持構造。
【請求項８】
ベルトである、請求項７に記載の支持構造。
【請求項９】
カーカスである、請求項７に記載の支持構造。
【請求項１０】
ビード補強チェーファである、請求項７に記載の支持構造。
【請求項１１】
１つ又は複数の請求項１に記載のハイブリッドコードを含むタイヤ。
【請求項１２】
６．５Ｎ／ｄＴｅｘより高い弾性率を有する少なくとも１本のｐ−アラミドフィラメントのコアを提供するステップと、
前記コアに複数のスチールストランドを巻き付けるステップであって、それによりスチールストランドのシースを形成するステップと、
を含む、ハイブリッドコードの製造方法。
【請求項１３】
請求項１に記載のハイブリッドコードを支持母材に埋設するステップを含む、タイヤ用支持構造の製造方法。
【請求項１４】
請求項７に記載の支持構造をタイヤ内に組み込むステップを含む、タイヤの製造方法。
【請求項１】
少なくとも１本のｐ−アラミドフィラメントのコアと、
前記ｐ−アラミドフィラメントの周囲にらせん状に巻回されたスチールストランドのシースと、
を含み、前記ｐ−アラミドフィラメントが６．５Ｎ／ｄＴｅｘより高い弾性率を有する、タイヤ補強用ハイブリッドコード。
【請求項２】
前記スチールストランドが、各々、単一のスチールワイヤからなる、請求項１に記載のハイブリッドコード。
【請求項３】
前記スチールストランドが、各々、複数本のスチールワイヤを共に撚り合わせることによって作製されたケーブルからなる、請求項１に記載のハイブリッドコード。
【請求項４】
コアの９０％より大きい外表面が、前記シースによって被覆される、請求項１に記載のハイブリッドコード。
【請求項５】
前記ねじれ角が８〜２１°である、請求項１に記載のハイブリッドコード。
【請求項６】
前記シースが、０．０４ｍｍ〜０．１２５ｍｍの直径を有する細径スチールワイヤで作製される、請求項１に記載のハイブリッドコード。
【請求項７】
１つ又は複数の請求項１に記載のハイブリッドコードと支持母材とを含む、タイヤ用支持構造。
【請求項８】
ベルトである、請求項７に記載の支持構造。
【請求項９】
カーカスである、請求項７に記載の支持構造。
【請求項１０】
ビード補強チェーファである、請求項７に記載の支持構造。
【請求項１１】
１つ又は複数の請求項１に記載のハイブリッドコードを含むタイヤ。
【請求項１２】
６．５Ｎ／ｄＴｅｘより高い弾性率を有する少なくとも１本のｐ−アラミドフィラメントのコアを提供するステップと、
前記コアに複数のスチールストランドを巻き付けるステップであって、それによりスチールストランドのシースを形成するステップと、
を含む、ハイブリッドコードの製造方法。
【請求項１３】
請求項１に記載のハイブリッドコードを支持母材に埋設するステップを含む、タイヤ用支持構造の製造方法。
【請求項１４】
請求項７に記載の支持構造をタイヤ内に組み込むステップを含む、タイヤの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公表番号】特表２０１１−５０５５０６（Ｐ２０１１−５０５５０６Ａ）
【公表日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５３７０４２（Ｐ２０１０−５３７０４２）
【出願日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０８５４８１
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０７３７６１
【国際公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【出願人】（３９００２３６７４）イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー (2,692)
【氏名又は名称原語表記】Ｅ．Ｉ．ＤＵ ＰＯＮＴ ＤＥ ＮＥＭＯＵＲＳ ＡＮＤ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０８５４８１
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０７３７６１
【国際公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【出願人】（３９００２３６７４）イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー (2,692)
【氏名又は名称原語表記】Ｅ．Ｉ．ＤＵ ＰＯＮＴ ＤＥ ＮＥＭＯＵＲＳ ＡＮＤ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
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