(57)【要約】      （修正有）【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。【選択図】図１
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【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。
【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】
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【００５３】
【表２】
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【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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【外国語明細書】
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