(57)【要約】  本発明は、構造繊維補強部材を含む、タイヤ、移送ホース、液圧ホース、コンベヤーベルト、又は動力伝動用ベルトに関し、この部材は、１７／１〜１０／５の綿番手に対応する線密度を有する紡績短繊維糸条を更に含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造繊維補強部材を含む、タイヤ、移送ホース、液圧ホース、コンベヤーベルト、又は動力伝動用ベルトであって、前記部材は、１７／１〜１０／５の綿番手に対応する線密度を有する紡績短繊維糸条を更に含む、タイヤ、移送ホース、液圧ホース、コンベヤーベルト、又は動力伝動用ベルト。
【請求項２】
前記糸条が、ゴムへの接着を促進するための表面被覆剤によって浸透され、前記表面被覆剤は、前記糸条と被覆剤の合計の０．１〜２５質量パーセントを構成する、請求項１に記載の部材。
【請求項３】
前記紡績短繊維糸条が、１０／２〜１０／４の綿番手に対応する線密度を有する、請求項１に記載の部材。
【請求項４】
前記糸条が、繊維のブレンドを含む単糸である、請求項１に記載の部材。
【請求項５】
前記糸条が、一体化された糸条を形成するように撚り合わされた糸条のブレンドである、請求項１に記載の部材。
【請求項６】
前記糸条が、芯に少なくとも１つの連続フィラメントと、鞘に少なくとも１つの紡績短繊維糸条と、を含む鞘芯糸条である、請求項１に記載の部材。
【請求項７】
前記紡績短繊維糸条が、芳香族ポリアミド、芳香族コポリアミド、脂肪族ポリアミド、ポリエステル、レーヨン、炭素、ガラス、モダクリル、ポリオレフィン、アクリル、ポリアゾール、液晶ポリマー、セルロース、リヨセル、ポリ乳酸、金属、又はそれらのブレンドである、請求項１に記載の部材。
【請求項８】
タイヤカーカス、サイドウォール、ベルト、オーバレイ、ブレーカー、チッパー、フリッパー、又はサブトレッドの形態である、請求項１に記載の部材。
【請求項９】
前記糸条が表面被覆剤によって浸透され、前記表面被覆剤は、前記糸条と被覆剤の合計の１〜２０質量パーセントを構成する、請求項２に記載の部材。
【請求項１０】
前記芯材料が無機性である、請求項６に記載の部材。
【請求項１１】
前記芳香族ポリアミドがパラ−アラミドである、請求項７に記載の部材。
【請求項１２】
前記糸条が表面被覆剤によって浸透され、前記表面被覆剤は、前記糸条と被覆剤の合計の２〜１５質量パーセントを構成する、請求項８に記載の部材。
【請求項１３】
１７／１〜１０／５の綿番手に対応する線密度を有する紡績短繊維糸条を含む部材をタイヤ中に提供することによって、車両におけるタイヤの騒音を低減する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤ又はエラストマーのベルト若しくはホースに使用する構造繊維補強部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤの騒音を低減することは、タイヤ産業の変わることのない目的である。ほとんどのタイヤは、構造補強を付与するために、連続フィラメント糸条を組み込む部材を含む。紡績短繊維糸条は、ともにタイヤからの騒音を低減する望ましい特徴である、より低い剛性、及びより高い緩衝特性を有するタイヤ部材を提供することができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明は、構造繊維補強部材を含む、タイヤ、移送ホース、液圧ホース、コンベヤーベルト、又は動力伝動用ベルトに関し、この部材は、１７／１〜１０／５の綿番手に対応する線密度を有する紡績短繊維糸条を更に含む。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
紡績短繊維糸条とは、綿糸紡績機、紡毛紡績機、梳毛紡績機、又は同様な紡績機にて、切断されたフィラメント又は糸条（短繊維）の原料から生産される繊維を意味し、切断されたフィラメント又は糸条は、典型的には、約１０ｍｍ〜３００ｍｍの長さである。いくつかの用途においては、切断されたフィラメント又は糸条は、約１０ｍｍ〜１５０ｍｍの切断長さを有する。紡績短繊維糸条は、通常、糸条中で撚りによって結び付けられている。好ましい紡績技術は、リング精紡、ローター精紡、エアジェット精紡、又はフリクション精紡である。こうした紡績短繊維糸条、及びこれを製造するプロセスは、繊維製品産業において周知である。
【０００５】
本明細書における目的において、「フィラメント」という用語は、長さの、その長さに対して垂直な断面積の幅に対する高い比を有する、比較的可撓性の、巨視的に均一である物体として定義される。フィラメントの断面は、任意の形状であることができるが、典型的には円形又は豆形である。本明細書において、「繊維」という用語は、「フィラメント」という用語と相互に交換して使用される。複数のフィラメントを組み合わせて、マルチフィラメント糸条を形成する。
【０００６】
いくつかの実施形態においては、紡績短繊維糸条は、１７／１〜１０／５の綿番手に対応する線密度を有する。いくつかのその他の実施形態においては、糸条は、１０／２〜１０／４の綿番手に対応する線密度を有する。いくつかの実施形態においては、紡績短繊維糸条は、同一の繊維を含む。
【０００７】
いくつかの実施形態においては、紡績短繊維糸条は、繊維のブレンドを含む単糸の形態である。単糸は、繊維製品の分野においてよく知られている用語である。
【０００８】
いくつかのその他の実施形態においては、紡績短繊維糸条は、一体化された糸条(merged yarn)を形成するように撚り合わされた糸条のブレンドである。一体化された糸条を含む個々の糸条は、それ自体が撚られることができる。
【０００９】
更なるいくつかのその他の実施形態においては、紡績短繊維糸条は、芯に少なくとも１つの連続フィラメントと、鞘に少なくとも１つの紡績短繊維糸条とを含む、鞘芯糸条である。芯の連続フィラメントは、高分子性、無機性、天然繊維、又は金属性であることができる。連続フィラメントに適切なポリマーは、芳香族ポリアミド、芳香族コポリアミド、脂肪族ポリアミド、ポリエステル、レーヨン、モダクリル、ポリオレフィン、アクリル、ポリアゾール、液晶ポリマー、又はポリ乳酸（ＰＬＡ）である。適切な無機繊維は、炭素又はガラスを含む。天然繊維は、セルロースに基づくものを含む。好ましい金属性フィラメント又はストランドは、スチールである。
【００１０】
紡績短繊維糸条組成物
又、本明細書に記載される同一の材料を、前述の鞘芯繊維の芯における連続フィラメント部材として使用することができる。
【００１１】
紡績短繊維糸条に適切な繊維は、芳香族ポリアミド、芳香族コポリアミド、脂肪族ポリアミド、ポリエステル、レーヨン、モダクリル、ポリオレフィン、アクリル、ポリアゾール、液晶ポリマー、又はポリ乳酸である。適切な無機繊維は、炭素又はガラスを含む。適切な天然繊維は、リヨセル（Ｌｙｏｃｅｌｌ）又はレーヨンなどのセルロースである。いくつかの繊維は、ナノチューブの形態であることができる。単層及び多層ナノチューブはともに適切である。
【００１２】
好ましい芳香族ポリアミドは、パラ−アラミドである。「アラミド」という用語は、アミド（−ＣＯＮＨ−）結合の少なくとも８５％が、２つの芳香族環に直接結合したポリアミドを意味する。適切なアラミド繊維としては、Ｔｅｉｊｉｎ  Ａｒａｍｉｄからすべて入手可能であるＴｗａｒｏｎ（登録商標）、Ｓｕｌｆｒｏｎ（登録商標）、Ｔｅｃｈｎｏｒａ（登録商標）、Ｋｏｌｏｎ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  Ｉｎｃ．から得られるＨｅｒａｃｏｎ（商標）、又はＥ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ（ＤｕＰｏｎｔ）から入手可能であるＫｅｖｌａｒ（登録商標）が挙げられる。アラミド繊維は、Ｍａｎ−Ｍａｄｅ  Ｆｉｂｒｅｓ−Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌｕｍｅ２，Ｓｅｃｔｉｏｎ  ｔｉｔｌｅｄ  Ｆｉｂｒｅ−Ｆｏｒｍｉｎｇ  Ａｒｏｍａｔｉｃ  Ｐｏｌｙａｍｉｄｅｓ，ｐａｇｅ  ２９７，Ｗ．Ｂｌａｃｋ  ｅｔ  ａｌ．，Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，１９６８．に記載されている。又、アラミド繊維及びその製造については、米国特許第３７６７７５６号明細書、米国特許第４１７２９３８号明細書、米国特許第３８６９４２９号明細書、米国特許第３８６９４３０号明細書、米国特許第３８１９５８７号明細書、米国特許第３６７３１４３号明細書、米国特許第３３５４１２７号明細書、及び米国特許第３０９４５１１号明細書において開示されている。
【００１３】
好ましいパラ−アラミドの一つは、ＰＰＤ−Ｔと称されるポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）である。ＰＰＤ−Ｔとは、ｐ−フェニレンジアミンと塩化テレフタロイルとのモル対モル重合(mole-for-mole polymerization)から得られるホモポリマー、又、ｐ−フェニレンジアミンとともに少量のその他のジアミンと、塩化テレフタロイルとともに少量のその他の二酸塩化物を組み込むことから得られるコポリマーを意味する。原則として、その他のジアミン及びその他の二酸塩化物が重合反応を妨げる反応基を有しない場合にのみ、その他のジアミン及びその他の二酸塩化物は、ｐ−フェニレンジアミン又は塩化テレフタロイルの約１０モルパーセントまでの量、或いは、場合によりわずかに高い量で使用されることができる。又、ＰＰＤ−Ｔは、その他の芳香族ジアミンと、例えば、２，６−塩化ナフタロイル、又は塩化クロロテレフタロイル若しくは塩化ジクロロテレフタロイル、又は３，４’−ジアミノジフェニルエーテルなどの、その他の芳香族二酸塩化物を組み込むことから得られるコポリマーを意味する。
【００１４】
添加物をアラミドとともに使用することができ、１０質量パーセントまで又はそれを超えるその他のポリマー材料がアラミドとブレンド可能であることが見出されている。アラミドのジアミンを１０パーセントまで又はそれを超えるその他のジアミンで置き換えられた、又はアラミドの二酸塩化物を１０パーセントまで又はそれを超えるその他の二酸塩化物で置き換えられたコポリマーを使用することができる。
【００１５】
別の適切な繊維は、塩化テレフタロイル（ＴＰＡ）と、５０／５０のモル比のｐ−フェニレンジアミン（ＰＰＤ）及び３，４’−ジアミノジフェニルエーテル（ＤＰＥ）との反応によって調製されることができる芳香族コポリアミドに基づくものである。更に別の適切な繊維は、２つのジアミン、ｐ−フェニレンジアミン及び５−アミノ−２−（ｐ−アミノフェニル）ベンズイミダゾールと、テレフタル酸、又は無水物、又はこれらのモノマーの酸塩化物誘導体との重縮合反応によって形成されるものである。
【００１６】
脂肪族ポリアミドの例は、ナイロンである。ナイロンの適切なタイプとしては、ナイロン６、ナイロン６，６、ナイロン６，１０、ナイロン６，１２、ナイロン１１、及びナイロン１２が挙げられる。
【００１７】
いくつかの実施形態においては、ポリマーがポリオレフィンである場合、ポリエチレン又はポリプロピレンが好ましい。ポリオレフィン繊維は、繊維及びエラストマーを配合して、配合物をカレンダー処理するか又は押出し加工するために、或いは、タイヤ組立て体内で配合物を硬化させるために必要とされる加工温度がポリオレフィンの融点よりも低い場合にのみ使用可能である。「ポリエチレン」という用語は、１００個の主鎖の炭素原子当り、５個の修飾部位を超えることのない僅かな量の鎖の分岐又はコモノマーを含むことができる、又、アルケン−１−ポリマー、特に低密度ポリエチレン、プロピレン等などの、約５０質量パーセント以下の１つ以上のポリマー添加物、或いは、通常は組み込まれている、酸化防止剤、潤滑剤、紫外線スクリーニング剤、着色剤等などの低分子量の添加物を、混和されて含むことができる、好ましくは１００万を超える分子量の主として直鎖型のポリエチレン材料を意味する。このようなものは、伸長鎖ポリエチレン（ＥＣＰＥ）又は超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）として一般的に知られている。ポリエチレン繊維の調製は、米国特許第４４７８０８３号明細書、米国特許第４２２８１１８号明細書、米国特許第４２７６３４８号明細書、及び米国特許第４３４４９０８号明細書に記載されている。高分子量の直鎖型のポリオレフィン繊維は市販されている。ポリオレフィン繊維の調製は、米国特許第４４５７９８５号明細書に記載されている。
【００１８】
ポリアゾールの例は、ポリベンザゾール及びポリピリダゾールなどのポリアレナゾールである。適切なポリアゾールは、ホモポリマー、又、コポリマーを含む。添加物をポリアゾールとともに使用することができ、１０質量パーセントと同量までのその他のポリマー材料をポリアゾールとブレンド可能である。又、ポリアゾールのモノマーを１０パーセント以上と同量のその他のモノマーで置き換えられたコポリマーを使用することができる。米国特許第４５３３６９３号明細書、米国特許第４７０３１０３号明細書、米国特許第５０８９５９１号明細書、米国特許第４７７２６７８号明細書、米国特許第４８４７３５０号明細書、及び米国特許第５２７６１２８号明細書に記載される、又は、これらから導出される手順などの、周知の手順によって適切なポリアゾールホモポリマー及びコポリマーを製造可能である。
【００１９】
好ましいポリベンザゾールとしては、ポリベンズイミダゾール、ポリベンゾチアゾール、及びポリベンズオキサゾール、より好ましくは、デニール当り３０グラム（ｇｐｄ）以上の糸条の引張り強さを有する繊維を形成できるポリマーが挙げられる。いくつかの実施形態においては、ポリベンザゾールがポリベンゾチアゾールである場合、好ましくは、ポリベンゾチアゾールは、ポリ（ｐ−フェニレンベンゾビスチアゾール）である。いくつかの実施形態においては、ポリベンゾアゾールがポリベンゾオキサゾールである場合、好ましくは、ポリベンゾオキサゾールは、ポリ（ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール）であり、より好ましくはＰＢＯと称されるポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）である。
【００２０】
好ましいポリピリダゾールとしては、ポリピリドイミダゾール、ポリピリドチアゾール、及びポリピリドオキサゾール、より好ましくは、３０ｇｐｄ以上の糸条の引張り強さを有する繊維を形成できるポリマーが挙げられる。いくつかの実施形態においては、好ましいポリピリダゾールは、ポリピリドビスアゾールである。好ましいポリ（ピリドビソザゾール）の一つは、ＰＩＰＤと称されるポリ（１，４−（２，５−ジヒドロキシ）フェニレン−２，６−ピリド［２，３−ｄ：５，６−ｄ’］ビスイミダゾールである。ポリピリドビスアゾールを含む適切なポリピリダゾールは、米国特許第５６７４９６９号明細書に記載されている手順などの、周知の手順によって製造可能である。
【００２１】
本明細書において使用される場合、「ポリエステル」という用語は、繰り返し単位の少なくとも８５％が、ジカルボン酸とジヒドロキシアルコールの縮合生成物であり、エステル部位の形成によって結合が生じるポリマーを包含するように意図される。これには、芳香族、脂肪族、飽和及び不飽和二酸及びジアルコールが含まれる。又、本明細書において使用される場合、「ポリエステル」という用語は、コポリマー（ブロック、グラフト、ランダム、及び交互コポリマーなど）、それらのブレンド及び改質物を含む。いくつかの実施形態においては、好ましいポリエステルとしては、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリ（エチレンナフタレート）、及び液晶ポリエステルが挙げられる。ポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）は、ジエチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、ポリ（エチレングリコール）、グルタル酸、アゼライン酸、セバシン酸、イソフタル酸等を含む、様々なコモノマーを含むことができる。これらのコモノマーに加えて、トリメシン酸、ピロメリット酸、トリメチロールプロパン及びトリメチロロエタン、及びペンタエリスリトールなどの分岐剤を使用することができる。ポリ（エチレンテレフタレート）は、テレフタル酸又はその低級アルキルエステル（例えば、ジメチルテレフタレート）、及びエチレングリコール又はそのブレンド若しくは混合物から、周知の重合技術により得ることができる。別の潜在的に有用なポリエステルは、ポリ（エチレンナフタレート）（ＰＥＮ）である。ＰＥＮは、２，６ナフタレンジカルボン酸及びエチレングリコールから周知の重合技術により得ることができる。
【００２２】
又、液晶ポリエステルを、本発明に使用することができる。本明細書において「液晶ポリエステル」（ＬＣＰ）とは、米国特許第４１１８３７２号明細書に記載されているような、ＴＯＴ試験又はその任意の適当な変形形態を用いて試験した場合に異方性であるポリエステルを意味する。液晶ポリエステルの好ましい形態の一つは、「全芳香族」であり、即ち、ポリマー主鎖におけるすべての基は芳香族であるが（エステル基などの結合基を除いて）、芳香族でない側基は存在することができる。適切な材料は、Ｋｕｒａｒａｙ  Ｃｏｍｐａｎｙ  Ｌｔｄ．から商標名Ｖｅｃｔｒａｎで入手可能である。
【００２３】
ポリ乳酸又はポリラクチド（ＰＬＡ）は、コーンスターチ、タピオカ製品（根、チップ、又は澱粉）、又はサトウキビなどの、再生可能資源由来の熱可塑性脂肪族ポリエステルである。
【００２４】
アクリル繊維は、ポリアクリロニトリルから製造される合成繊維であり、約１００，０００の平均分子量、約１９００のモノマー単位を有する。いくつかの実施形態においては、ポリマーは、少なくとも８５％のアクリロニトリルモノマーを含む。典型的なコモノマーは、酢酸ビニル又はアクリル酸メチルである。
【００２５】
モダクリル繊維は、アクリロニトリル及びその他のポリマーから製造される合成コポリマー繊維である。こうした繊維は、Ｓｏｌｕｔｉａ  Ｉｎｃ．又はＫａｎｅｃａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから得ることができる。
【００２６】
Ｅ−ガラスは、市販の低アルカリガラスである。典型的な組成物の一つは、５４質量％のＳｉＯ2、１４質量％のＡｌ2Ｏ3、２２質量％のＣａＯ／ＭｇＯ、１０質量％のＢ2Ｏ3、及び２質量％未満のＮａ2Ｏ／Ｋ2Ｏからなる。いくつかのその他の材料も不純物レベルで存在することができる。
【００２７】
Ｓ−ガラスは、市販のマグネシア−アルミナ−ケイ酸塩ガラスである。この組成物は、Ｅ−ガラスに比べ剛性があり、強度が高く、高価であり、ポリマーマトリックス複合材に一般的に使用されている。
【００２８】
炭素繊維は市販されており、当業者にとって周知のものである。いくつかの実施形態においては、これらの繊維は直径が約０．００５〜０．０１０ｍｍであり、主として炭素原子で構成されている。
【００２９】
セルロース繊維は、セルロースエステル（ホルメート及びアセテート）の液晶溶液を紡糸し、その後ケン化して再生セルロース繊維を生成することによって製造可能である。別の適切な天然繊維は、リヨセルなどのセルロース、木材パルプから得られるセルロース、又はレーヨンである。
【００３０】
又、短繊維糸条は、スチールなどの金属細片から生産可能である。
【００３１】
布地
いくつかの実施形態においては、構造繊維補強複合材部材は、紡績短繊維糸条を含む布地である。
【００３２】
布地の例の一つは織布である。本明細書において「製織」という用語は、織ることによって、即ち、典型的には、互いに適切な角度で、少なくとも２つのフィラメント又は糸条を織り合わせる又は編み合わせることによって、製造可能ないかなる布地も意味する。一般的に、こうした布地は、経糸と称される一組のフィラメント又は糸条を、緯糸又は横糸と称される別の組のフィラメント又は糸条と、織り合わせるによって製造される。織布は、本質的に、平織、千鳥綾織、斜子織、朱子織、綾織、アンバランスな織り等などの任意の織りを有することができる。
【００３３】
いくつかのその他の実施形態においては、布地は、互いに平行に配列されるフィラメント又は糸条を含む。このタイプの布地は、多くの場合、一方向性布地として称される。いくつかの場合では、一方向性布地は、一方向性布地に対してある程度の安定性を付与し、且つ、布地がばらばらに壊れるのを防止する目的のみのために、一方向性に配列した糸条に対して異なる方向に方向付けされたいくつかのフィラメント又は糸条を含むことができる。こうしたフィラメント又は糸条は、通常、布地の全フィラメント又は糸条の５パーセント未満、又は更に３パーセント未満を構成する。
【００３４】
別のタイプの適切な布地は、編布である。編布は、１つ以上の糸条からなる一連のループを結合することによって形成される。
【００３５】
接着被覆剤
好ましくは、紡績短繊維糸条を含む布地は、ゴムへの接着を促進するための表面被覆剤で被覆される。いくつかの実施形態においては、被覆剤は、糸条と被覆剤の合計の０．１〜２５、又は１〜２０、更に又は２〜１５質量パーセントを構成する。被覆剤は、少なくとも３つのフィラメントを浸透し布地に深く入ることが好ましい。好ましくは、過剰な量の被覆剤は布地の剛性を増加させる場合があることから、塗布される被覆剤の量は、布地へのゴムの良好な接着を促進するのに必要な最低量でなければならない。
【００３６】
一般的に、被覆剤は、浸漬されたタイヤコードの場合に使用可能であるものと同一である。被覆剤は、エポキシ、イソシアネート、及び様々なレゾルシノール−ホルムアルデヒドラテックス（ＲＦＬ）混合物から選択可能である。いくつかの実施形態においては、被覆材料は、エポキシ樹脂のサブコート及びレゾルシノール−ホルムアルデヒドのトップコートである。こうした被覆剤は、タイヤ及び力学ゴム製品の業界において周知である。
【００３７】
エラストマーの物品
好ましくは接着促進剤で被覆された、紡績短繊維糸条を含む布地は、タイヤにおいて、且つ、移送ホース、液圧ホース、コンベヤーベルト、又は動力伝動用ベルトなどの力学ゴム製品において、構造部材として使用可能である。
【００３８】
布地を含むことができるタイヤにおける適切な部材は、カーカス、サイドウォール、ベルト、オーバレイ、ブレーカー、チッパー、フリッパー、又はサブトレッドを含むことができる。オーバレイが好ましい部材である。
【００３９】
タイヤの生産
いくつかの態様においては、本発明は、１工程として、エラストマーのシートをカレンダー処理又は押出し加工することによって１つ以上の層を生産する工程を含む、繊維コードを含むタイヤを生産するプロセスに関する。このプロセスは、エラストマーの複数の層を固結させる工程を更に含むことができる。
【００４０】
一プロセスは、エラストマーを配合するための原料（エラストマー及びその他の添加物）の高せん断混合工程と、これに続くロールミル処理及び／又はカレンダー処理工程を伴う。高せん断混合工程は、成分がエラストマーに均一に分散することを確証させる。第１の配合プロセスの段階は、ポリマーの素練り又は崩しを伴う。天然ゴムは開放型ロールミル上で崩されることができるが、バンバリー又はショーミキサーなどの逆方向に回転するブレードを有する高せん断ミキサーを使用するのがより一般的な実践方法である。場合によって別個の予備素練り工程を使用することができる。合成ゴムの場合は、配合物がポリマーブレンドを含む場合にのみ、予備素練りが必要である。この後、親練り工程が続き、ほとんどの成分がゴムに組み込まれる。これによって、成分が完全に且つ均一にゴムに分散していることが確証される。混合プロセスの間、温度をできるだけ低く保つことが重要である。この工程に含まれない成分は、硬化系を構成する成分である。これらは、一般的に最終工程において、通常はより低い温度にて添加される。
【００４１】
エラストマーの配合についての更なる情報は、Ｔｈｅ  Ｖａｎｄｅｒｂｉｌｔ  Ｒｕｂｂｅｒ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ，Ｔｈｉｒｔｅｅｎｔｈ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ  ｂｙ  Ｒ．Ｔ．Ｖａｎｄｅｒｂｉｌｔ  Ｃｏｍｐａｎｙ  Ｉｎｃ．，Ｎｏｒｗａｌｋ，ＣＴの４９６〜５０７ページ、並びに、米国特許第５３３１０５３号明細書、米国特許第５３９１６２３号明細書、米国特許第５４８０９４１号明細書、及び米国特許第５８３０３９５号明細書に含まれている。
【００４２】
いくつかの状況においては、成分の混合は、ロールミル処理によっても達成可能である。カレンダーは、ゴム配合物に圧力をかけて薄いシートを形成する、複数の大直径ロールのセットである。
【００４３】
別の手法は、単一のプロセスにおいて原料を混合し押出し加工してシートを形成する、押出し加工プロセスを使用するものである。押出し機は、スクリュー及びバレル、スクリュー駆動装置、ヒーター及びダイからなる。押出し機は配合物に熱と圧力を加える。タイヤトレッドの場合、ダイの断面プロファイルは、所望のトレッド設計に適合し、トレッドは一体で押出し加工可能である。
【００４４】
タイヤ生産には、３つの主要な段階、即ち、部材の組立て、プレス加工、及び硬化が存在する。部材の組立てにおいては、ドラム又はシリンダーが、様々な部材が置かれる道具として使用される。組立ての際、様々な部材が、スプライスされるか又は接着剤で接着される。タイヤ部材を積層するための典型的な順序では、最初にゴムシートインナーライナーを位置決めする。このようなライナーは添加物と配合され、その結果、通気性は低くなる。これによって、タイヤ内の空気を密封することが可能になる。第２の部材は、ゴム及び接着促進剤で被覆されたカレンダー処理したボディの層状布地又は層状コードの層である。ボディの１層又は複層は、ドラムで下に折り返される。スチールビードが適用され、ライナー層は上に折り返され、これによってビードを巻く。ビードゴムは、強度及び靭性を最大限にするための添加物を含んでいる。次に、アペックスが位置決めされる。アペックスは、ビードと係合して剛性ビードと可撓性のインナーライナー及びボディの層の組立て体との間にクッションを提供する三角形の押出し加工されたプロファイルである。これに、一対のチェーファーストリップ及びサイドウォールが続く。これらは、リムにタイヤを取り付ける場合にチェーファリングに耐える。次いで、ドラムは折りたたまれ、第１段階の組立て体は、第２の部材組立て段階への準備ができた状態となる。
【００４５】
第２段階の組立ては、スチールリング上に取り付けられた可膨張式ブラダーにて行なわれる。未加硫の第１段階の組立て体をリング全体に嵌め込み、ブラダーがそれをベルトガイド組立て体まで膨張させる。次いで、耐パンク性を提供するためのスチールベルトが、所定の位置に置かれる。このベルトは、ゴム層、密に間隔取りされたスチールコードの層、及び第２のゴム層からなるカレンダー処理したシートである。スチールコードは、ラジアルタイヤ構造では半径方向に、又、バイアスタイヤ構造では対角で方向付けされる。乗用車用タイヤは、通常、２本又は３本のベルトで製造される。オーバレイが、トップベルトに渡り適用される。こうした技術の例は、米国特許第６１０６７５２号明細書（射出成形）、米国特許第６８９９７８２号明細書（押出し加工）、及び米国特許第７００５０２２号明細書（押出し加工及びニードリング）に見出すことができる。
【００４６】
次いで、最終部材である、サブトレッド及びトレッドブロック層のトレッドゴムプロファイルが適用される。トレッド組立て体をベルトに対して固結させるようにロール掛けし、次いで、仕上った組立て体（生カバー）は機械から離脱させられる。多くの高性能タイヤは、ベルトパッケージとトレッドとの間に任意の押出し加工されたクッション部材を含み、スチールベルトに由来する機械的摩耗からトレッドを隔離している。必要に応じ、タイヤ構築プロセスを自動化して、いくつかの組立てポイントに沿って別個に各部材を適用することができる。積層に続いて、組立て体をプレス加工してすべての部材を最終的なタイヤ寸法に非常に近い形状へと固結させる。
【００４７】
最終的なタイヤ形状へのエラストマーの硬化又は加硫は、加熱金型で行なわれる。金型にはタイヤトレッドパターンが彫刻されている。未加硫タイヤ組立て体は、下部金型ビードシートに置かれ、ゴムブラダーが未加硫タイヤ内に挿入され、ブラダーが約２５ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力まで膨張する一方で金型は閉じられる。こうして未加硫タイヤは金型内に流入し、これによりトレッドパターンを有するようになる。ブラダーには、蒸気、熱湯、又は不活性ガスなどの再循環する熱移動媒体が充填される。硬化温度及び硬化時間は、様々なタイヤのタイプ及びエラストマー配合物に対して変動することとなるが、典型的な値は、硬化時間が約１２〜２５分で約１５０〜１８０℃である。大型タイヤについては、硬化時間ははるかに長いものであり得る。硬化の終了時に、排気して圧力を下げ、金型を開放し、タイヤを金型から剥ぎ取る。タイヤは、ポストキュアのインフレーターに置くことができ、これが、冷却中、タイヤを充分に膨張された状態に保持することになる。
【００４８】
試験方法
本発明は、限定的な意味の全くない例示を目的としたものとして設計されている以下の実施例によって示され、ここで、すべての部、割合、及び百分率は、別段の指示のない限り、質量によるものである。
【実施例】
【００４９】
以下の実施例では、組成及び寸法ともに関して同一である試験片を使用して、オーバレイ及びトレッドバンドの組成及び構造を示した。典型的には、トレッドバンド領域は、カーカスプライ、ベルト、オーバレイ、及びトレッドを含むすべてのタイヤ部材を含むが、サイドウォール、アペックス、及びビード部材は除外される。従来のタイヤの構造においては、異なる組成をこの構成部品のために使用することができる。
【００５０】
紡績前の短繊維糸条の長さは、約２．５インチ（６３．５ｍｍ）であった。実施例１のケーブル糸条を製造するために使用した短繊維糸条は、フィラメント当たり２．５デニール（ＤＰＦ）の線密度を有した。
【００５１】
すべての実施例において、前述のものと同様なゴム化合物を使用した。ミル処理及びカレンダー処理を介して、ゴムをシートに形成した。ゴムとの組み込みの前に、すべてのコードを、レゾルシノール−ホルムアルデヒド−ラテックスの分散物に浸漬させ、これは力学ゴム製品の産業において周知のプロセスである。
【００５２】
比較例Ａ
この比較例では、インチ当り３２の端部（ｃｍ当り約１３の端部）でナイロン６，６の連続フィラメントコードを含むゴムシートを、配合ゴムストリップに組み込んだ。インナーライナー、カーカス、及びベルトの部材を有するタイヤを再現する円柱状の成型したゴム複合材に渡り、ストリップを所定の位置に置いた。マンドレル上で部材を組立て、ゴムが、熱及び圧力の下にて硬化して、タイヤの硬化したゴムの円柱代表物を得た。オーバレイ及びベルトコードをこの円柱物の周りに巻き付け、これにより円柱物の主軸に対して直交であり、カーカスコードは、円柱物の主軸に対して平行であった。
【００５３】
実施例１
実施例１では、紡績短繊維パラ−アラミド糸条のコードが、比較例Ａの連続フィラメントコードに取って代わった。２．４の撚り係数の釣り合い撚りにて、１０／１ｃｃ１００％のパラ−アラミド糸条の２つの端部をケーブルで接続することによって、紡績短繊維糸条のパラ−アラミドコードを作製した。次いで、ゴムへの接着を改善するために、紡績糸条用に最適化された条件にて、コードをＲＦＬ溶液に浸漬した。次いで、比較例Ａに従って、コードをゴムに組み込んだ。ゴム組成物は、比較例Ａの場合と同一であった。比較例Ａに従って、紡績短繊維パラ−アラミド糸条を含む配合ゴムのストリップを成型した。
【００５４】
タイヤから発せられる騒音をシミュレーションする前述の試料の試験では、比較例Ａのデザインと比較して、実施例１のデザインにより著しく騒音が低減したことを実証する。
【国際調査報告】
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