JP7610587B2 - tire - Google Patents
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- B60C9/20—Structure or arrangement of belts or breakers, crown-reinforcing or cushioning layers built-up from rubberised plies each having all cords arranged substantially parallel
- B60C9/22—Structure or arrangement of belts or breakers, crown-reinforcing or cushioning layers built-up from rubberised plies each having all cords arranged substantially parallel the plies being arranged with all cords disposed along the circumference of the tyre
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
- D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
- D02G3/00—Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
- D02G3/44—Yarns or threads characterised by the purpose for which they are designed
- D02G3/48—Tyre cords
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Description
本発明は、タイヤに関し、詳しくは、タイヤの補強部材の補強コードとして、ポリアミドのマルチフィラメントを含む補強コードを用い、低転がり抵抗と高速耐久性とを向上させたタイヤに関する。The present invention relates to a tire, and more specifically to a tire that uses a reinforcing cord containing polyamide multifilament as the reinforcing cord of the tire's reinforcing member, thereby improving low rolling resistance and high-speed durability.
近年、CO2排出量の増加に伴う地球温暖化等の環境問題や、資源枯渇問題が深刻化してきている。このため、タイヤにおいては、軽量・低燃費であることが要求されてきている。従来からタイヤに関しては、形状、構造、トレッド等のゴム特性等の改良・開発が盛んに行われており、ゴムの使用量を低減させること、タイヤの転がり抵抗を低減すること等により、軽量化、低燃費化が図られてきている。転がり抵抗については、ゴム部材が大きく関与していることから、例えば、トレッドゴム、ビードフィラーゴム、ベルトコーティングゴム、ビードフィラーゴム等のゴム部材自体の低ロス化、ゴム部材の形状、構造等の低歪み化等が検討され、最適化されてきた。 In recent years, environmental problems such as global warming due to an increase in CO2 emissions and resource depletion problems have become more serious. For this reason, tires are required to be lightweight and fuel-efficient. Conventionally, improvements and developments of rubber properties such as shape, structure, and tread have been actively carried out for tires, and weight reduction and fuel efficiency have been achieved by reducing the amount of rubber used and reducing the rolling resistance of tires. Since the rolling resistance is greatly affected by rubber members, for example, reduction in loss of rubber members themselves such as tread rubber, bead filler rubber, belt coating rubber, and bead filler rubber, and reduction in distortion of the shape, structure, etc. of the rubber members have been studied and optimized.
そして、近時では、ゴム部材自体の低ロス化の進展に伴い、ゴム部材以外の部材の動的繰返し歪みに起因する転がり抵抗への関与が無視できなくなってきている。ゴム部材以外の部材としては、カーカスプライ層、ベルト層、ベルト補強層等があるが、これらの中でもベルト補強層は、転動接地時の歪み変動が大きいことから、ベルト補強層の低ロス化の技術が望まれている。このような状況の中、特許文献1では、タイヤにおけるキャッププライ層(ベルト補強層)として好適に使用可能であり、剛性等の機械的特性、熱特性等に優れ、ロスのみを低減させた補強コード材が提案されている。Recently, with the progress of reducing loss in rubber components themselves, the contribution of components other than rubber components to rolling resistance caused by dynamic repeated strain can no longer be ignored. Components other than rubber components include carcass ply layers, belt layers, belt reinforcing layers, etc., but among these, the belt reinforcing layer has a large strain fluctuation during rolling contact, so technology to reduce loss in the belt reinforcing layer is desired. In this situation, Patent Document 1 proposes a reinforcing cord material that can be suitably used as a cap ply layer (belt reinforcing layer) in tires, has excellent mechanical properties such as rigidity, thermal properties, etc., and reduces only loss.
現在、タイヤの補強部材には、ポリエステル、レーヨン、ナイロン等の有機繊維が用いられている。この中でも、ポリアミド繊維であるナイロン繊維は、他の繊維種と比較してゴムとの接着性が優れており、また、耐疲労性にも優れているという利点を有している。しかしながら、これらのポリアミド繊維を補強部材として用いた場合、低ロス化が必ずしも十分ではなく、高速耐久性を悪化させることなく転がり抵抗を改善することが求められているのが現状である。Currently, organic fibers such as polyester, rayon, and nylon are used as reinforcing materials for tires. Among these, nylon fibers, which are polyamide fibers, have the advantage of having better adhesion to rubber than other fiber types, and also having excellent fatigue resistance. However, when these polyamide fibers are used as reinforcing materials, the reduction in loss is not necessarily sufficient, and there is currently a demand for improving rolling resistance without compromising high-speed durability.
そこで、本発明の目的は、タイヤの補強部材の補強コードとして、ポリアミドのマルチフィラメントを含む補強コードを用い、低転がり抵抗と高速耐久性とを向上させたタイヤを提供することにある。Therefore, the object of the present invention is to provide a tire that has low rolling resistance and improved high-speed durability by using a reinforcing cord containing polyamide multifilament as the reinforcing cord of the tire reinforcing member.
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、所定の構造を有するポリアミドのマルチフィラメントを、所定部の補強コードとして用いることで、低転がり抵抗と高速耐久性とを高度に両立させることができ、上記課題を解消することができることを見出し、本発明を完成するに至った。As a result of extensive research into solving the above problems, the inventors discovered that by using polyamide multifilaments having a specified structure as reinforcing cords in specified areas, it is possible to achieve a high degree of both low rolling resistance and high-speed durability, thereby solving the above problems, and thus completed the present invention.
すなわち、本発明のタイヤは、カーカスのタイヤ半径方向外側に、少なくとも1層のベルト層からなるベルトと、該ベルトのタイヤ径方向外側に配置され、該ベルトの全幅を覆う少なくとも1層のキャップ層と、該ベルトの幅方向両端部近傍のみを覆う少なくとも一対のレイヤー層と、を備えたタイヤにおいて、
前記レイヤー層の補強コードが、芳香族ジカルボン酸を含むジカルボン酸と非芳香族ジアミンの重縮合物または非芳香族ジカルボン酸と芳香族ジアミンを含むジアミンの重縮合物からなる半芳香族ポリアミドのマルチフィラメントを含み、前記キャップ層の、タイヤ径方向において前記レイヤー層と重なっていない部分の補強コードが、脂肪族ポリアミドのマルチフィラメントを含むことを特徴とするものである。
That is, the tire of the present invention is a tire including a belt composed of at least one belt layer on the radially outer side of a carcass, at least one cap layer disposed on the radially outer side of the belt and covering the entire width of the belt, and at least a pair of layer layers covering only the vicinity of both ends of the belt in the width direction,
The reinforcing cord of the layer layer includes a multifilament of semi-aromatic polyamide made of a polycondensate of a dicarboxylic acid including an aromatic dicarboxylic acid and a non-aromatic diamine or a polycondensate of a diamine including a non-aromatic dicarboxylic acid and an aromatic diamine, and the reinforcing cord of the cap layer in a portion not overlapping with the layer layer in the tire radial direction includes a multifilament of aliphatic polyamide.
本発明のタイヤにおいては、前記キャップ層の、タイヤ径方向において前記レイヤー層と重なる部分の補強コードが、前記半芳香族ポリアミドのマルチフィラメントを含むことが好ましい。また、本発明のタイヤにおいては、前記半芳香族ポリアミドは、芳香族ジカルボン酸を含むジカルボン酸と非芳香族ジアミンとの重縮合物であることが好ましく、前記非芳香族ジアミンは、脂肪族ジアミンおよび脂環族ジアミンのうち少なくとも一方であることが好ましい。また、本発明のタイヤにおいては、タイヤから取り出した前記レイヤー層の補強コードのガラス転移温度が、80~230℃であることが好ましい。さらに、本発明のタイヤにおいては、タイヤから取り出した前記レイヤー層の補強コードの100℃における動的弾性率E’(100℃)と25℃における動的弾性率E’(25℃)との比、E’(100℃)/E’(25℃)の値が、0.7~1.0であることが好ましい。さらにまた、本発明のタイヤにおいては、タイヤから取り出した前記レイヤー層の補強コードの水分率が、0.1~2.0質量%であることが好ましい。In the tire of the present invention, it is preferable that the reinforcing cord of the cap layer in the portion overlapping with the layer layer in the tire radial direction contains a multifilament of the semi-aromatic polyamide. In the tire of the present invention, it is preferable that the semi-aromatic polyamide is a polycondensate of a dicarboxylic acid including an aromatic dicarboxylic acid and a non-aromatic diamine, and the non-aromatic diamine is at least one of an aliphatic diamine and an alicyclic diamine. In the tire of the present invention, it is preferable that the glass transition temperature of the reinforcing cord of the layer layer taken out of the tire is 80 to 230 ° C. Furthermore, in the tire of the present invention, it is preferable that the ratio of the dynamic modulus of elasticity E' (100 ° C) at 100 ° C to the dynamic modulus of elasticity E' (25 ° C) at 25 ° C, E' (100 ° C) / E' (25 ° C), of the reinforcing cord of the layer layer taken out of the tire is 0.7 to 1.0. Furthermore, in the tire of the present invention, it is preferable that the moisture content of the reinforcing cord of the layer layer taken out of the tire is 0.1 to 2.0 mass %.
また、本発明のタイヤにおいては、タイヤから取り出した前記レイヤー層の補強コードの25℃における損失正接tanδ(25℃)と100℃における損失正接tanδ(100℃)との比、tanδ(25℃)/tanδ(100℃)の値が、0.7~1.0であることが好ましい。さらに、本発明のタイヤにおいては、タイヤから取り出した前記レイヤー層の補強コードの25℃における損失正接tanδ(25℃)が、0.01~0.06であることが好ましい。さらにまた、本発明のタイヤにおいては、前記レイヤー層の補強コードの前記ジカルボン酸に対する前記芳香族ジカルボン酸の比率が、50mol%以上であることが好ましい。また、本発明のタイヤにおいては、前記芳香族ジカルボン酸に対する芳香環が1つであるジカルボン酸の比率が、20mol%以上であるもの、前記芳香族ジカルボン酸に対する芳香環が2つであるジカルボン酸の比率が、20mol%以上であるもの、前記芳香族ジカルボン酸に対する芳香環が3つであるジカルボン酸の比率が、20mol%以上であるものを好適に用いることができる。さらに、本発明のタイヤにおいては、前記ジアミンに対する炭素原子数7~12のジアミンの比率が、20mol%以上であることが好ましい。さらにまた、本発明のタイヤにおいては、前記レイヤー層の補強コードが、前記ポリアミドのマルチフィラメントと、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維、ポリケトン繊維、ガラス繊維、炭素繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維およびポリアリレート繊維からなる群から選ばれる少なくとも1種の繊維と、のハイブリッドコードを用いてもよい。In addition, in the tire of the present invention, it is preferable that the ratio of the loss tangent tan δ(25°C) at 25°C to the loss tangent tan δ(100°C) at 100°C of the reinforcing cord of the layer layer removed from the tire, tan δ(25°C)/tan δ(100°C), is 0.7 to 1.0. Furthermore, in the tire of the present invention, it is preferable that the loss tangent tan δ(25°C) at 25°C of the reinforcing cord of the layer layer removed from the tire is 0.01 to 0.06. Furthermore, in the tire of the present invention, it is preferable that the ratio of the aromatic dicarboxylic acid to the dicarboxylic acid of the reinforcing cord of the layer layer is 50 mol% or more. In the tire of the present invention, the ratio of the dicarboxylic acid having one aromatic ring to the aromatic dicarboxylic acid is preferably 20 mol % or more, the ratio of the dicarboxylic acid having two aromatic rings to the aromatic dicarboxylic acid is preferably 20 mol % or more, or the ratio of the dicarboxylic acid having three aromatic rings to the aromatic dicarboxylic acid is preferably 20 mol % or more. Furthermore, in the tire of the present invention, the ratio of the diamine having 7 to 12 carbon atoms to the diamine is preferably 20 mol % or more. Furthermore, in the tire of the present invention, the reinforcing cord of the layer may be a hybrid cord of the polyamide multifilament and at least one fiber selected from the group consisting of polyester fiber, nylon fiber, aramid fiber, polyketone fiber, glass fiber, carbon fiber, polyparaphenylene benzobisoxazole fiber, and polyarylate fiber.
また、本発明のタイヤにおいては、タイヤから取り出した前記レイヤー層の補強コードが、下記式(1)、(2)
α1=N1×√(0.125×D1/ρ)×10-3 (1)
α2=N2×√(0.125×D2/ρ)×10-3 (2)
(N1は下撚り数[回/10cm]、D1は下撚り糸1本の繊度[dtex]、N2は上撚り数[回/10cm]、D2はコードの総繊度[dtex]、ρは前記レイヤー層の補強コードの密度[g/cm3])で表される下撚係数α1が0.1~0.9であり、上撚係数α2が0.1~1.2であることが好ましい。さらに、本発明のタイヤにおいては、前記α1が0.1~0.5、前記α2が0.1~0.7であることが好ましい。さらにまた、本発明のタイヤにおいては、前記レイヤー層の補強コードの総繊度が、1000~8000dtexであることが好ましい。また、本発明のタイヤにおいては、前記補強コードの下撚数N1が、10~30回/10cmであることが好ましい。さらに、本発明のタイヤにおいては、前記レイヤー層の補強コードの上撚数N2が、10~30回/10cmであることが好ましい。
In the tire of the present invention, the reinforcing cord of the layer taken out from the tire has a structure represented by the following formula (1) or (2):
α1=N1×√(0.125×D1/ρ)×10 -3 (1)
α2=N2×√(0.125×D2/ρ)×10 -3 (2)
(N1 is the number of ply twists [turns/10 cm], D1 is the fineness [dtex] of one ply twist yarn, N2 is the number of top twists [turns/10 cm], D2 is the total fineness [dtex] of the cord, and ρ is the density [g/cm 3 ] of the reinforcing cord of the layer layer) is preferably 0.1 to 0.9, and the top twist coefficient α2 is preferably 0.1 to 1.2. Furthermore, in the tire of the present invention, it is preferable that α1 is 0.1 to 0.5, and α2 is 0.1 to 0.7. Furthermore, in the tire of the present invention, it is preferable that the total fineness of the reinforcing cord of the layer layer is 1000 to 8000 dtex. Furthermore, in the tire of the present invention, it is preferable that the number of ply twists N1 of the reinforcing cord is 10 to 30 turns/10 cm. Furthermore, in the tire of the present invention, it is preferable that the number of top twists N2 of the reinforcing cord of the layer layer is 10 to 30 turns/10 cm.
本発明のタイヤは、乗用車用タイヤに好適である。 The tire of the present invention is suitable for passenger car tires.
ここで、レイヤー層の補強コードのtanδは、補強コードを5cmの長さとし、所定の温度、測定周波数10Hz、静的張力100g、動的繰返し歪み1000μmの条件下で、レオログラフソリッド、レオバイブロン、スペクトロメーター、メトラビブ等を用いて測定した値である。また、ガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量測定(Differential scanning calorimetry:DSC)で測定した値である。さらに、レイヤー層の補強コードの動的弾性率E’は、補強コードのtanδの測定と同じ条件で測定することができる。さらにまた、「芳香族ジカルボン酸に対する芳香環が1つであるジカルボン酸の比率が、20mol%以上」とは、「原料モノマー成分由来の構造単位に対する芳香族ジカルボン酸由来の構造単位の比率が10mol%以上」を意味する。「芳香族ジカルボン酸に対する芳香環が2つであるジカルボン酸の比率が、20mol%以上」、「芳香族ジカルボン酸に対する芳香環が3つであるジカルボン酸の比率が、20mol%以上」および「ジアミンに対する炭素原子数7~12のジアミンの比率が、20mol%以上である」も同様である。Here, the tan δ of the reinforcing cord of the layer layer is a value measured using a Rheograph Solid, Rheovibron, Spectrometer, Metravib, etc. under the conditions of a 5 cm long reinforcing cord, a specified temperature, a measurement frequency of 10 Hz, a static tension of 100 g, and a dynamic repeated strain of 1000 μm. The glass transition temperature (Tg) is a value measured by differential scanning calorimetry (DSC). Furthermore, the dynamic modulus E' of the reinforcing cord of the layer layer can be measured under the same conditions as the measurement of the tan δ of the reinforcing cord. Furthermore, "the ratio of dicarboxylic acid having one aromatic ring to aromatic dicarboxylic acid is 20 mol% or more" means "the ratio of structural units derived from aromatic dicarboxylic acid to structural units derived from raw material monomer components is 10 mol% or more". The same applies to "the ratio of dicarboxylic acids having two aromatic rings to the aromatic dicarboxylic acids is 20 mol % or more," "the ratio of dicarboxylic acids having three aromatic rings to the aromatic dicarboxylic acids is 20 mol % or more," and "the ratio of diamines having 7 to 12 carbon atoms to the diamines is 20 mol % or more."
本発明によれば、タイヤの補強部材の補強コードとして、ポリアミドのマルチフィラメントを含む補強コードを用い、低転がり抵抗と高速耐久性とを両立させたタイヤを提供することができる。According to the present invention, a tire can be provided that combines low rolling resistance and high-speed durability by using a reinforcing cord containing polyamide multifilament as the reinforcing cord of the tire reinforcing member.
以下、本発明のタイヤについて、図面を用いて詳細に説明する。
図1は、本発明の一好適な実施の形態に係るタイヤのタイヤ幅方向における概略断面図である。本発明のタイヤ10は、カーカス1のタイヤ半径方向外側に、少なくとも1層のベルト層からなるベルト2と、ベルト2のタイヤ半径方向外側に、ベルト2の全幅を覆う少なくとも1層のベルト補強層3と、を備えたタイヤである。図示例においては、一対のビードコア4間に跨るカーカス1は、1層のカーカスプライからなっており、ベルト2は、2層のベルト層2a、2bからなっており、ビードコア4のタイヤ半径方向外側には、ビードフィラー5が配置されている。
Hereinafter, the tire of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Fig. 1 is a schematic cross-sectional view in the tire width direction of a tire according to a preferred embodiment of the present invention. A
図示する例においては、ベルト補強層3は、ベルト2の全体を覆うように配置されたキャップ層3aと、キャップ層3aの両端部のみを覆うように配置された一対のレイヤー層3bからなる。キャップ層3aは一方のタイヤ半部から他方のタイヤ半部にかけてタイヤ赤道面Eと交差して連続するよう配置されているのに対し、レイヤー層3bはタイヤ赤道面Eと交差することなく、それぞれのタイヤ半部においてキャップ層3aの端部のみを覆うように配置された一対からなる。本発明のタイヤ10においては、キャップ層3aは2層以上であってもよく、2層以上のレイヤー層3bとの組み合わせであってもよい。なお、ベルト補強層3は、通常、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列したコードのゴム引き層からなる。In the illustrated example, the
本発明のタイヤ10においては、レイヤー層3bの補強コードが、芳香族ジカルボン酸を含むジカルボン酸と非芳香族ジアミンの重縮合物または非芳香族ジカルボン酸と芳香族ジアミンを含むジアミンの重縮合物からなる半芳香族ポリアミドのマルチフィラメントを含む。そしてキャップ層3aの、タイヤ径方向においてレイヤー層3bと重なっていない部分の補強コードが、脂肪族ポリアミドのマルチフィラメントを含む。半芳香族ポリアミドは、ジカルボン酸が芳香族ジカルボン酸を含むものであってもよく、ジアミンが芳香族ジアミンを含むものであってもよいが、特に、ジカルボン酸が芳香族ジカルボン酸を含み、ジアミンが脂肪族ジアミンおよび脂環族ジアミンのうち少なくとも一方を用いたポリアミドであることが好ましい。In the
ベルト補強層3の補強コードとして、ナイロン66が汎用的に用いられているが、このような補強コードは、ガラス転移温度Tgが低いため(50℃)、高温時剛性が低く操縦安定性に優れない。一方、アラミド繊維を用いた補強コードは、高温時剛性の確保は可能だが、剛性が高すぎてタイヤ製造性が著しく悪いという問題を有している。Nylon 66 is commonly used as the reinforcing cord for the
これに対して、半芳香族ポリアミドは、分子間相互作用によりTgが高く、さらに剛性も適度なため、ベルト補強層3の補強コードとして用いることで、タイヤの生産性を損なうことなく、高速走行時における耐久性、操縦安定性を向上させることができる。また、タイヤ使用域での損失正接tanδが小さく、タイヤの低転がり化に有利である。さらに、脂環族ジカルボン酸と脂肪族ジアミンとからなるポリアミド繊維は吸水性が高く、物性安定性が低い。さらにまた、半芳香族ポリアミド繊維は吸水性も低いため、物性の安定性も確保可能である。In contrast, semi-aromatic polyamides have a high Tg due to intermolecular interactions and also have moderate rigidity, so by using them as reinforcing cords in the
しかしながら、半芳香族ポリアミドは、高速走行を前提とするタイヤにおいては、コード破断強度やゴムとの接着性が必ずしも十分でなく、十分な高速耐久性を得ることができない場合があった。ここで、タイヤ中でのコードの歪みは、センター部よりもショルダー部のほうが大きいため、補強コードの動的繰返し歪みに起因するロスはショルダー部のほうが高い。一方、高速走行時には、特に遠心力によるセンター部のコード負荷が大きいため、故障の基点になりやすい。そこで、本発明のタイヤ10においては、センター部に耐久力を確保できる従来のナイロン等の繊維のような脂肪族ポリアミドのマルチフィラメントを用い、低転がり抵抗化の効果が大きく得られるショルダー部に、半芳香族ポリアミドのフィラメントを含むコードを補強コードとして用いている。これにより、タイヤの低転がり抵抗化と、高速耐久性をと高度の両立させることができる。However, in tires designed for high-speed driving, semi-aromatic polyamides do not always have sufficient cord breaking strength or adhesion to rubber, and there are cases where sufficient high-speed durability cannot be obtained. Here, the distortion of the cord in the tire is greater in the shoulder section than in the center section, so the loss due to dynamic repeated distortion of the reinforcing cord is higher in the shoulder section. On the other hand, during high-speed driving, the cord load on the center section due to centrifugal force is particularly large, making it prone to failure. Therefore, in the
本発明のタイヤにおいては、キャップ層3aのタイヤ径方向において、レイヤー層3bと重なる部分の補強コードは、レイヤー層3bの補強コードと同じもの、すなわち、芳香族ジカルボン酸を含むジカルボン酸と非芳香族ジアミンの重縮合物または非芳香族ジカルボン酸と芳香族ジアミンを含むジアミンの重縮合物からなる半芳香族ポリアミドのマルチフィラメントを含むコードであることが好ましい。これにより、上記効果を良好に得ることができる。In the tire of the present invention, the reinforcing cord in the portion of the cap layer 3a that overlaps with the layer layer 3b in the tire radial direction is preferably the same as the reinforcing cord in the layer layer 3b, that is, a cord including multifilaments of semi-aromatic polyamide made of a polycondensate of a dicarboxylic acid including an aromatic dicarboxylic acid and a non-aromatic diamine or a polycondensate of a diamine including a non-aromatic dicarboxylic acid and an aromatic diamine. This makes it possible to obtain the above-mentioned effects well.
本発明のタイヤ10においては、タイヤ10から取り出したレイヤー層3bの補強コードのTgは80~230℃であることが好ましい。このように、Tgが高いコードをレイヤー層3bの補強コードとして用いることで、タイヤ使用域における損失正接tanδを小さくすることができ、タイヤ10の転がり抵抗を向上させることができる。好適には、Tgは、100~160℃である。In the
また、本発明のタイヤ10においては、タイヤ10から取り出したレイヤー層3bの補強コードの25℃における損失正接tanδ(25℃)と100℃における損失正接tanδ(100℃)との比、tanδ(25℃)/tanδ(100℃)の値が0.7~1.0であることが好ましい。特に、タイヤから取り出したレイヤー層3bの補強コードの25℃における損失正接tanδ(25℃)が、0.01~0.06のものが好ましい。このような補強コードは高温時のtanδが低いため、熱の発生を抑制することができ、高速時におけるタイヤの耐久性を維持することができる。好適には、tanδ(25℃)/tanδ(100℃)の値は、0.85~1.0である。In addition, in the
さらに、本発明のタイヤ10においては、タイヤ10から取り出したレイヤー層3bの補強コードの25℃における動的弾性率E’(25℃)と100℃における動的弾性率E’(100℃)との比、E’(100℃)/E’(25℃)の値が0.7~1.0であることが好ましい。E’(100℃)/E’(25℃)の値を、上記範囲とすることで、高温時における操縦安定性を、維持することができる。特に、タイヤから取り出したレイヤー層3bの補強コードの25℃における動的弾性率E’(25℃)が、0.7~0.8のものが好ましい。Furthermore, in the
さらにまた、本発明のタイヤ10においては、タイヤ10から取り出したレイヤー層3bの補強コードの水分率が、0.1~2.0質量%であることが好ましい。上述のとおり、本発明のタイヤ10の補強コードに係る半芳香族ポリアミド繊維は、吸水性が低いため、コード物性の安定性も確保できる。特に、水分率が0.1~2.0質量%のものは、本発明の効果を良好に得ることができる。Furthermore, in the
なお、レイヤー層3bの補強コードのtanδ(25℃)/tanδ(100℃)の値、およびE’(100℃)/E’(25℃)の値は、補強コードの種類、撚り数、補強コードの表面に塗布する接着剤に浸漬する際の浸漬条件、接着剤の種類、接着剤処疎理後の熱処理の条件を適宜選択することにより、調整することができる。また、本疎明のタイヤ10においては、キャップ層3aおよびレイヤー層3bにおける補強コードの打込み本数については、補強コードの強力に応じて適宜設定することができるが、打込み本数は20~100本/50mm、より好ましくは30~80本/50mm、さらに好ましくは40~60本/50mmである。The values of tan δ(25°C)/tan δ(100°C) and E'(100°C)/E'(25°C) of the reinforcing cords of the layer 3b can be adjusted by appropriately selecting the type of reinforcing cord, the number of twists, the immersion conditions when immersing the surface of the reinforcing cord in the adhesive applied thereto, the type of adhesive, and the conditions of the heat treatment after the adhesive treatment. In addition, in the
本発明のタイヤ10においては、タイヤから取り出したレイヤー層3bの補強コードが、下記式(1)、(2)
α1=N1×√(0.125×D1/ρ)×10-3 (1)
α2=N2×√(0.125×D2/ρ)×10-3 (2)
で表される下撚係数α1が0.1~0.9であり、上撚係数α2が0.1~1.2であることが好ましい。ここで、N1は下撚り数[回/10cm]、D1は下撚り糸1本の繊度[dtex]、N2は上撚り数[回/10cm]、D2はコードの総繊度[dtex]、ρは補強コードの密度[g/cm3]である。本発明に係る半芳香族ポリアミドのマルチフィラメントに撚りを掛けることで、強力利用率が平均化し、その疲労性が向上する。特に、上記条件を満足することで、レイヤー層3bの補強コードの剛性と疲労性とを両立させることができる。なお、撚糸時の張力は0.01~0.2cN/dtexが好ましい。
In the
α1=N1×√(0.125×D1/ρ)×10 -3 (1)
α2=N2×√(0.125×D2/ρ)×10 -3 (2)
It is preferable that the first twist coefficient α1 represented by the formula is 0.1 to 0.9, and the final twist coefficient α2 is 0.1 to 1.2. Here, N1 is the number of first twists [times/10 cm], D1 is the fineness of one first twist yarn [dtex], N2 is the number of final twists [times/10 cm], D2 is the total fineness of the cord [dtex], and ρ is the density of the reinforcing cord [g/cm 3 ]. By twisting the multifilament of the semi-aromatic polyamide according to the present invention, the tenacity utilization rate is averaged and its fatigue resistance is improved. In particular, by satisfying the above conditions, it is possible to achieve both the rigidity and fatigue resistance of the reinforcing cord of the layer 3b. The tension during twisting is preferably 0.01 to 0.2 cN/dtex.
さらに、本発明のタイヤ10においては、α1が0.1~0.5、α2が0.1~0.7であることが好ましい。かかる条件を満足することで、レイヤー層3bの補強コードの剛性と疲労性とを高度に両立させることができる。特に、レイヤー層3bの補強コードの下撚数N1は、10~30回/10cm、上撚数N2は、10~30回/10cmであることが好ましい。Furthermore, in the
本発明のタイヤ10に係るレイヤー層3bの補強コードにおいては、総繊度は、1000~8000dtexであることが好ましい。総繊度を1000dtex以上とすることで、強力を十分に確保することができる。一方、紡糸性や後加工の観点から8000dtex以下が好ましい。より好ましくは、5000dtex以下である。In the reinforcing cord of the layer 3b of the
本発明のタイヤ10においては、レイヤー層3bの補強コードは、半芳香族ポリアミドのマルチフィラメントのみからなるコードを用いてもよいが、他の繊維を併用した、いわゆるハイブリッドコードを用いてもよい。他の繊維としては、例えば、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維、ポリケトン繊維、ガラス繊維、炭素繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維およびポリアリレート繊維からなる群から選ばれる少なくとも1種の繊維を挙げることができる。In the
次に、本発明のタイヤ10に係る半芳香族ポリアミドのマルチフィラメントを用いたコードの材料、製造方法について詳細に説明する。半芳香族ポリアミドのマルチフィラメントは、芳香族ジカルボン酸を含むジカルボン酸と非芳香族ジアミンの重縮合物または非芳香族ジカルボン酸と芳香族ジアミンを含むジアミンの重縮合物からなるポリアミドのマルチフィラメントである。ジカルボン酸が芳香族ジカルボン酸を含むものであってもよく、ジアミンが芳香族ジアミンを含むものであってもよいが、特に、ジカルボン酸として芳香族ジカルボン酸を含み、ジアミンが脂肪族ジアミンおよび脂環族ジアミンのうち少なくとも一方を含んだポリアミドからなるマルチフィラメントが好ましい。Next, the material and manufacturing method of the cord using the semi-aromatic polyamide multifilament according to the
<ジカルボン酸>
本発明のタイヤ10に係る半芳香族ポリアミドのマルチフィラメントは、ジカルボン酸に対する芳香族ジカルボン酸の比率が少なくとも50mol%以上が好ましく、より好ましくは60mol%以上であり、さらに好ましくは70mol%以上である。これにより、高Tg、繊維強度、紡糸性に優れる半芳香族ポリアミドのマルチフィラメントを得ることができる。
<Dicarboxylic acid>
In the semi-aromatic polyamide multifilament according to the
芳香族ジカルボン酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、2-クロロテレフタル酸、2-メチルテレフタル酸、5-メチルイソフタル酸、5-ナトリウムスルホイソフタル酸等の無置換または種々の置換基で置換された炭素数8~20の芳香族ジカルボン酸等を挙げることができる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。The aromatic dicarboxylic acid is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples include aromatic dicarboxylic acids having 8 to 20 carbon atoms, which are unsubstituted or substituted with various substituents, such as terephthalic acid, isophthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, 2-chloroterephthalic acid, 2-methylterephthalic acid, 5-methylisophthalic acid, and 5-sodium sulfoisophthalic acid. These may be used alone or in combination of two or more.
本発明のタイヤ10に係る半芳香族ポリアミドのマルチフィラメントは、芳香族ジカルボン酸以外のジカルボン酸としては、例えば、脂環構造の炭素原子数が3~10である脂環族ジカルボン酸や炭素原子数3~20の直鎖または分岐状脂肪族ジカルボン酸等を用いることができる。The semi-aromatic polyamide multifilament of the
脂環構造の炭素原子数が3~10である脂環族ジカルボン酸としては、具体的には、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、1,3-シクロヘキサンジカルボン酸、1,3-シクロペンタンジカルボン酸等を挙げることができる。本発明のタイヤ10に用いる補強コードにおいては、脂環族ジカルボン酸は、無置換でも置換基を有していてもよい。置換基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基等の炭素原子数1~4のアルキル基等を挙げることができるが、これに限られるものではない。これらの中でも、補強コードの耐熱性、寸法安定性、強度等の観点から、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸が好ましい。なお、脂環族ジカルボン酸は、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。
Specific examples of alicyclic dicarboxylic acids having 3 to 10 carbon atoms in the alicyclic structure include 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, and 1,3-cyclopentanedicarboxylic acid. In the reinforcing cord used in the
なお、脂環族ジカルボン酸には、トランス体とシス体の幾何異性体が存在する。例えば、原料モノマーとしての1,4-シクロヘキサンジカルボン酸は、トランス体とシス体のどちらか一方を用いてもよく、トランス体とシス体の種々の比率の混合物として用いてもよい。Alicyclic dicarboxylic acids exist as trans and cis geometric isomers. For example, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid as a raw material monomer may be used either as the trans or cis isomer, or as a mixture of trans and cis isomers in various ratios.
炭素原子数3~20の直鎖または分岐状脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、マロン酸、ジメチルマロン酸、コハク酸、2,2-ジメチルコハク酸、2,3-ジメチルグルタル酸、2,2-ジエチルコハク酸、2,3-ジエチルグルタル酸、グルタル酸、2,2-ジメチルグルタル酸、アジピン酸、2-メチルアジピン酸、トリメチルアジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、テトラデカン二酸、ヘキサデカン二酸、オクタデカン二酸、エイコサン二酸、ジグリコール酸等を挙げることができるが、これに限られるものではない。Examples of linear or branched aliphatic dicarboxylic acids having 3 to 20 carbon atoms include, but are not limited to, malonic acid, dimethylmalonic acid, succinic acid, 2,2-dimethylsuccinic acid, 2,3-dimethylglutaric acid, 2,2-diethylsuccinic acid, 2,3-diethylglutaric acid, glutaric acid, 2,2-dimethylglutaric acid, adipic acid, 2-methyladipic acid, trimethyladipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, tetradecanedioic acid, hexadecanedioic acid, octadecanedioic acid, eicosane diacid, and diglycolic acid.
一般的に、ポリアミドのマルチフィラメントを構成するジカルボン酸に含まれる芳香環の数が多くなると、分子間の芳香環同士の相互作用による結合力が高まり、Tgが上昇する。したがって、求められる高速走行時における耐久性、操縦安定性に応じて、ジカルボン酸中に含まれる芳香環を調整すればよい。例えば、芳香族ジカルボン酸に対する芳香環が1つであるジカルボン酸の比率が、20mol%以上であるもの、芳香族ジカルボン酸に対する芳香環が2つであるジカルボン酸の比率が、20mol%以上であるもの、芳香族ジカルボン酸に対する芳香環が3つであるジカルボン酸の比率が、20mol%以上であるもの、を適宜用いることができる。なお、ジカルボン酸中に含まれる芳香環が多くなると、同時に融点(Tm)も上昇するため、繊維の紡糸作業性が低下するが、ジアミン成分の炭素原子数を増加させることでTmを下げることが可能である。In general, when the number of aromatic rings contained in the dicarboxylic acid constituting the polyamide multifilament increases, the binding strength due to the interaction between the aromatic rings in the molecules increases, and the Tg increases. Therefore, the aromatic rings contained in the dicarboxylic acid may be adjusted according to the required durability and steering stability during high-speed driving. For example, the ratio of dicarboxylic acid having one aromatic ring to aromatic dicarboxylic acid is 20 mol% or more, the ratio of dicarboxylic acid having two aromatic rings to aromatic dicarboxylic acid is 20 mol% or more, and the ratio of dicarboxylic acid having three aromatic rings to aromatic dicarboxylic acid is 20 mol% or more can be appropriately used. In addition, when the aromatic rings contained in the dicarboxylic acid increase, the melting point (Tm) also increases at the same time, and the spinning workability of the fiber decreases, but it is possible to lower Tm by increasing the number of carbon atoms of the diamine component.
<ジアミン>
本発明のタイヤ10に係る半芳香族ポリアミドのマルチフィラメントは、紡糸安定性、耐熱性、低吸水性の観点から、ジアミンに対する炭素原子数7~12のジアミンの比率が、20mol%以上であることが好ましい。より好ましくは30mol%以上80mol%以下、さらに好ましくは40mol%以上75mol%以下、特に好ましくは45mol%以上70mol%以下である。
<Diamine>
In the semi-aromatic polyamide multifilament according to the
一般的にTgが高いポリマーは、Tmも高くなる傾向がある。Tmが高過ぎる場合、溶融時にポリアミドが熱分解し、分子量や強度の低下、着色、分解ガスの混入が生じて紡糸性が悪化する。しかしながら、炭素原子数7~12のジアミンを20mol%以上含むことにより、高いTgを維持しながらも溶融紡糸に適したTmに抑えることができる。また、炭素原子数7~12のジアミンを含むポリアミドは溶融時の熱安定性が高いため、紡糸安定性に優れ、均一性のよいマルチフィラメントを得ることができる。さらに、ポリアミド中のアミド基濃度が低下することにより、吸水時の寸法安定性に優れるマルチフィラメントを得ることができる。特に、1,9-ノナンジアミンおよび1,10-デカメチレンジアミンは、紡糸安定性と強度の両立という観点からも好ましい。Generally, polymers with high Tg tend to have high Tm. If Tm is too high, polyamides will decompose thermally when melted, resulting in a decrease in molecular weight and strength, coloring, and inclusion of decomposition gases, which will deteriorate spinnability. However, by including 20 mol% or more of diamines with 7 to 12 carbon atoms, it is possible to suppress Tm to a level suitable for melt spinning while maintaining a high Tg. In addition, polyamides containing diamines with 7 to 12 carbon atoms have high thermal stability when melted, so that multifilaments with excellent spinning stability and good uniformity can be obtained. Furthermore, by reducing the amide group concentration in the polyamide, multifilaments with excellent dimensional stability when absorbing water can be obtained. In particular, 1,9-nonanediamine and 1,10-decamethylenediamine are preferable from the viewpoint of achieving both spinning stability and strength.
1,9-ノナンジアミンおよび1,10-デカメチレンジアミン以外のジアミンとしては、特に制限はなく、無置換の直鎖脂肪族ジアミンでも、炭素原子数1~4のアルキル基等の置換基を有する分岐状脂肪族ジアミンでも、脂環族ジアミンでもよい。ここで、置換基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基等が挙げられる。1,9-ノナンジアミンおよび1,10-デカメチレンジアミン以外のジアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、トリデカメチレンジアミン等の直鎖脂肪族ジアミン、2-メチルペンタメチレンジアミン、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジアミン、2-メチルオクタメチレンジアミン、2,4-ジメチルオクタメチレンジアミン、1,4-シクロヘキサンジアミン、1,3-シクロヘキサンジアミン、および1,3-シクロペンタンジアミン等を挙げることができる。Diamines other than 1,9-nonanediamine and 1,10-decamethylenediamine are not particularly limited, and may be unsubstituted linear aliphatic diamines, branched aliphatic diamines having a substituent such as an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or alicyclic diamines. Examples of the substituent include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, and a tert-butyl group. Examples of diamines other than 1,9-nonanediamine and 1,10-decamethylenediamine include linear aliphatic diamines such as ethylenediamine, propylenediamine, tetramethylenediamine, pentamethylenediamine, hexamethylenediamine, heptamethylenediamine, octamethylenediamine, undecamethylenediamine, dodecamethylenediamine, and tridecamethylenediamine, 2-methylpentamethylenediamine, 2,2,4-trimethylhexamethylenediamine, 2-methyloctamethylenediamine, 2,4-dimethyloctamethylenediamine, 1,4-cyclohexanediamine, 1,3-cyclohexanediamine, and 1,3-cyclopentanediamine.
また、本発明のタイヤ10に係る半芳香族ポリアミドのマルチフィラメントにおいては、ポリアミドの流動性を阻害しない範囲で、ジアミンに芳香族ジアミンを加えてもよい。芳香族ジアミンとは、芳香族を含有するジアミンであり、例えば、メタキシリレンジアミン、オルトキシリレンジアミン、パラキシリレンジアミン等が挙げられるが、これに限られるものではない。In addition, in the semi-aromatic polyamide multifilament according to the
1,9-ノナンジアミンおよび1,10-デカメチレンジアミン以外のジアミンとして、炭素原子数5~6のジアミンを含み、炭素原子数5~6のジアミンの比率が20mol%以上であるものがより好ましい。1,9-ノナンジアミンおよび1,10-デカメチレンジアミン以外に炭素原子数5~6のジアミンを共重合させることで、紡糸に適した適度な融点を維持しつつも、結晶性の高いポリマーを得ることができる。炭素原子数5~6のジアミンとしては、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、2-メチルペンタメチレンジアミン、2,5-ジメチルヘキサンジアミン、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジアミン等を挙げることができる。As diamines other than 1,9-nonanediamine and 1,10-decamethylenediamine, diamines having 5 to 6 carbon atoms are preferably used, with the ratio of diamines having 5 to 6 carbon atoms being 20 mol% or more. By copolymerizing diamines having 5 to 6 carbon atoms other than 1,9-nonanediamine and 1,10-decamethylenediamine, it is possible to obtain a polymer with high crystallinity while maintaining a suitable melting point suitable for spinning. Examples of diamines having 5 to 6 carbon atoms include pentamethylenediamine, hexamethylenediamine, 2-methylpentamethylenediamine, 2,5-dimethylhexanediamine, and 2,2,4-trimethylhexamethylenediamine.
炭素原子数5~6のジアミンの中でも紡糸性や流動性、強度の観点からは、2-メチルペンタメチレンジアミンが好ましい。2-メチルペンタメチレンジアミンの比率が高すぎると、2-メチルペンタメチレンジアミンが自己環化して、溶融時に分解し、分子量低下を引き起こすため、紡糸性や強度が悪化する。ジアミン中の2-メチルペンタメチレンジアミンの比率としては、流動性を確保しつつも溶融時の分解が起こらない範囲に設定する必要があり、好ましくは20mol%以上70mol%以下、より好ましくは20mol%以上60mol%以下、さらに好ましくは20mol%以上55mol%以下である。Among diamines having 5 to 6 carbon atoms, 2-methylpentamethylenediamine is preferred from the viewpoints of spinnability, fluidity, and strength. If the ratio of 2-methylpentamethylenediamine is too high, 2-methylpentamethylenediamine undergoes self-cyclization and decomposes when melted, causing a decrease in molecular weight, resulting in poor spinnability and strength. The ratio of 2-methylpentamethylenediamine in the diamine must be set within a range that ensures fluidity while not causing decomposition when melted, and is preferably 20 mol% or more and 70 mol% or less, more preferably 20 mol% or more and 60 mol% or less, and even more preferably 20 mol% or more and 55 mol% or less.
また、炭素原子数5~6のジアミンの中でも、本発明のタイヤ10に係る補強コードの耐熱性の観点からは、ヘキサメチレンジアミンが好ましい。ヘキサメチレンジアミンの比率が高すぎると、融点が高くなりすぎて、紡糸が困難になるため、ジアミン中のヘキサメチレンジアミンの比率として、好ましくは20mol%以上60mol%以下、より好ましくは20mol%以上50mol%以下、さらに好ましくは20mol%以上45mol%以下である。Furthermore, among the diamines having 5 to 6 carbon atoms, hexamethylenediamine is preferred from the viewpoint of the heat resistance of the reinforcing cord of the
ジカルボン酸の添加量とジアミンの添加量は、高分子量化のため、同mol量付近であることが好ましい。重合反応中のジアミンの反応系外への逃散分もmol比においては考慮して、ジカルボン酸全体のmol量1.00に対して、ジアミン全体のmol量は、0.90~1.20であることが好ましく、より好ましくは0.95~1.10であり、さらに好ましくは0.98~1.05である。It is preferable that the amount of dicarboxylic acid and the amount of diamine added are approximately the same molar amount in order to increase the molecular weight. Taking into consideration the amount of diamine that escapes to the outside of the reaction system during the polymerization reaction, the molar ratio is preferably 0.90 to 1.20, more preferably 0.95 to 1.10, and even more preferably 0.98 to 1.05, for a molar amount of all dicarboxylic acids of 1.00, with the molar amount of all diamines being 0.90 to 1.20, more preferably 0.95 to 1.10, and even more preferably 0.98 to 1.05.
ジカルボン酸とジアミンからポリアミドを重合する際には、分子量調節のために公知の末端封止剤をさらに添加することができる。末端封止剤としては、例えば、モノカルボン酸、モノアミン、無水フタル酸等の酸無水物、モノイソシアネート、モノ酸ハロゲン化物、モノエステル類、モノアルコール類等が挙げられ、熱安定性の観点で、モノカルボン酸、モノアミンが好ましい。末端封止剤は、1種類で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。When polymerizing polyamide from dicarboxylic acid and diamine, a known end-capping agent can be further added to adjust the molecular weight. Examples of end-capping agents include monocarboxylic acid, monoamine, acid anhydride such as phthalic anhydride, monoisocyanate, monoacid halide, monoester, monoalcohol, etc., and from the viewpoint of thermal stability, monocarboxylic acid and monoamine are preferred. One type of end-capping agent may be used, or two or more types may be used in combination.
本発明のタイヤ10に係るレイヤー層3bの補強コードの半芳香族ポリアミドのマルチフィラメントにおいては、クロス比は1.7以下が好ましい。クロス比とは、マルチフィラメントの中の最大直径を最小直径で除した値であり、単糸間の均一性の尺度となる。マルチフィラメントの強度は、単糸の強度分布の中でも低い物性に引っ張られるため、単糸間のバラつきが大きいと強度が発現しない。そこで、本発明のタイヤ10に係る半芳香族ポリアミドマルチフィラメントにおいては、クロス比は1.7以下が好ましく、より好ましくは1.6以下であり、さらに好ましくは1.5以下である。クロス比が1.7以下であることで、単糸レベルでの延伸が均一に行われ、単糸強度のバラつきが少なく、半芳香族ポリアミドのマルチフィラメントとして優れた強度が発現する。クロス比の下限は1.0である。In the semi-aromatic polyamide multifilament of the reinforcing cord of the layer 3b of the
<半芳香族ポリアミドの製造方法>
半芳香族ポリアミドの製造方法としては、例えば、(1)ジカルボン酸・ジアミン塩またはその混合物の水溶液または水の懸濁液を加熱し、溶融状態を維持したまま重合させる方法(熱溶融重合法)、(2)熱溶融重合法で得られたポリアミドを融点以下の温度で固体状態を維持したまま重合度を上昇させる方法(熱溶融重合・固相重合法)、(3)ジアミン・ジカルボン酸塩またはその混合物の、水溶液または水の懸濁液を加熱し、析出したプレポリマーをさらにニーダー等の押出機で再び溶融して重合度を上昇させる方法(プレポリマー・押出重合法)、(4)ジアミン・ジカルボン酸塩またはその混合物の、水溶液または水の懸濁液を加熱、析出したプレポリマーをさらにポリアミドの融点以下の温度で固体状態を維持したまま重合度を上昇させる方法(プレポリマー・固相重合法)、(5)ジアミン・ジカルボン酸塩またはその混合物を、固体状態を維持したまま重合させる方法(固相重合法)、(6)ジカルボン酸と等価なジカルボン酸ハライド成分とジアミン成分を用いて重合させる方法(溶液法)等を挙げることができる。
<Method of producing semi-aromatic polyamide>
Examples of methods for producing semi-aromatic polyamides include (1) a method of heating an aqueous solution or aqueous suspension of a dicarboxylic acid/diamine salt or a mixture thereof, and polymerizing the polyamide while maintaining the molten state (thermal melt polymerization method); (2) a method of increasing the degree of polymerization of the polyamide obtained by the thermal melt polymerization method while maintaining the solid state at a temperature below the melting point (thermal melt polymerization/solid-phase polymerization method); (3) a method of heating an aqueous solution or aqueous suspension of a diamine/dicarboxylate salt or a mixture thereof, and melting the precipitated prepolymer again in an extruder such as a kneader to increase the degree of polymerization (prepolymer/extrusion polymerization method); (4) a method of heating an aqueous solution or aqueous suspension of a diamine/dicarboxylate salt or a mixture thereof, and increasing the degree of polymerization of the precipitated prepolymer while maintaining the solid state at a temperature below the melting point of the polyamide (prepolymer/solid-phase polymerization method); (5) a method of polymerizing a diamine/dicarboxylate salt or a mixture thereof while maintaining the solid state (solid-phase polymerization method); and (6) a method of polymerizing a dicarboxylic acid halide component equivalent to a dicarboxylic acid and a diamine component (solution method).
半芳香族ポリアミドを製造する方法としては、トランス異性体比率を85%以下に維持することが容易であるため、また、得られるポリアミドの色調に優れるため、(1)熱溶融重合法、または(2)熱溶融重合・固相重合法によりポリアミドを製造することが好ましい。重合形態としては、バッチ式でも連続式でもよい。重合装置としては、特に限定されるものではなく、公知の装置、例えば、オートクレーブ型反応器、タンブラー型反応器、ニーダー等の押出機型反応器等が挙げられる。As a method for producing semi-aromatic polyamide, it is preferable to produce polyamide by (1) hot melt polymerization method or (2) hot melt polymerization/solid phase polymerization method, because it is easy to maintain the trans isomer ratio at 85% or less and the color tone of the resulting polyamide is excellent. The polymerization form may be a batch type or a continuous type. The polymerization apparatus is not particularly limited, and known apparatuses such as autoclave type reactors, tumbler type reactors, and extruder type reactors such as kneaders, etc., may be used.
<半芳香族ポリアミドのマルチフィラメント>
本発明のタイヤ10に係る半芳香族ポリアミドのマルチフィラメントは、上述した半芳香族ポリアミドを繊維化したものである。半芳香族ポリアミドのマルチフィラメントの製造方法としては、様々な方法を用いることができるが、通常は溶融紡糸が用いられ、スクリュー型の溶融押出機を用いて行うことが好ましい。ポリアミドの紡糸温度(溶融温度)は300℃以上360℃以下であることが好ましい。300℃以上あれば、熱量不足による未溶解物の混入を抑制することができる。360℃以下であると、ポリマーの熱分解や分解ガスの発生を大幅に低減し、紡糸性が向上する。
<Semi-aromatic polyamide multifilament>
The semi-aromatic polyamide multifilament according to the
本発明のタイヤ10に係る半芳香族ポリアミドのマルチフィラメントコードには、タイヤを構成するゴムと半芳香族ポリアミドのマルチフィラメントコードとの接着のために、接着剤を用いることが好ましく、この接着剤としては、レゾルシン-ホルマリン-ラテックス液(RFL液)が好ましい。For the semi-aromatic polyamide multifilament cord of the
RFL液を付着させた後、RFL液の乾燥、固着およびリラックス処理を行う。RFL液の乾燥温度は、好ましくは120~250℃、より好ましくは140~200℃、乾燥時間は、好ましくは10秒以上、より好ましくは20~120秒間である。乾燥後の撚糸物は、引き続きヒートセットゾーンおよびノルマライジングゾーンにおいて熱処理を受ける。ヒートセットゾーンおよびノルマライジングゾーンにおける温度と時間は、それぞれ、150~250℃と10~300秒とすることが好ましい。この際、2%~10%の延伸が施され、好ましくは3%~9%の延伸が施されることが好ましい。After the RFL liquid is applied, the RFL liquid is dried, fixed and relaxed. The drying temperature of the RFL liquid is preferably 120 to 250°C, more preferably 140 to 200°C, and the drying time is preferably 10 seconds or more, more preferably 20 to 120 seconds. After drying, the twisted yarn is subsequently subjected to heat treatment in the heat setting zone and normalizing zone. The temperature and time in the heat setting zone and normalizing zone are preferably 150 to 250°C and 10 to 300 seconds, respectively. At this time, a stretching of 2% to 10%, preferably a stretching of 3% to 9%, is applied.
本発明のタイヤ10は、カーカス1のタイヤ半径方向外側に、少なくとも1層のベルト層からなるベルト2と、ベルト2のタイヤ径方向外側に配置され、ベルト2の全幅を覆う少なくとも1層のキャップ層3aと、ベルト2の幅方向両端部を覆う少なくとも一対のレイヤー層3bと、を備えた、レイヤー層3bの補強コードが、芳香族ジカルボン酸を含むジカルボン酸と非芳香族ジアミンの重縮合物または非芳香族ジカルボン酸と芳香族ジアミンを含むジアミンの重縮合物からなる半芳香族ポリアミドのマルチフィラメントを含み、キャップ層3aの、タイヤ径方向においてレイヤー層3bと重なっていない部分の補強コードが、脂肪族ポリアミドのマルチフィラメントを含むこと以外に特に制限はなく、既知の構造を採用することができる。なお、本発明のタイヤ10においては、キャップ層3aの少なくとも1層が上記ゴム-コード複合体からなっていればよく、その他の層は従来の構成であってもよい。The
例えば、図1に示す例では、カーカス1は、1層のカーカスプライからなっているが、本発明のタイヤ10においては、カーカスプライの層数はこれに限られるものではなく、2層以上であってもよい。また、カーカス1の補強コードとして、既知の有機繊維コードを用いることができ、カーカスのコードの角度は、タイヤ周方向に対してほぼ直交する方向、例えば、70~90°とすることができる。有機繊維コードとしては、通常用いられている既知のものを用いることができる。例えば、ナイロンやポリエチレンテレフタレート(PET)のコードを使用することもできる。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、図示するようにビードコア4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でもよい(図示せず)。For example, in the example shown in FIG. 1, the carcass 1 is composed of one carcass ply, but in the
また、図示するタイヤ10においては、ベルト2は、2層のベルト層2a、2bからなるが、本発明のタイヤ10においては、ベルト層は3層以上であってもよい。ベルト層は、タイヤ周方向に対し、例えば、±15~40°で傾斜して延びるコードのゴム引き層、好ましくは、スチールのような金属コードのゴム引き層とすることができる。例えば、図示する2層のベルト層2a、2bを、各ベルト層を構成する金属コード同士がタイヤ赤道面Eを挟んで互いに交差するように積層された交錯層としてもよい。金属コードとしては、複数本の金属フィラメントを撚り合わせた金属コードであってもよく、複数本の金属フィラメントを撚り合わせずに束ねたものであってもよい。さらには複数本の金属フィラメントを撚り合わせずに並列に配置したものでもよく、その際の金属フィラメントは真直であっても型付けしてあっても良い。In the
複数本の金属フィラメントを撚り合わせずに並列にならべた金属コードの形態としては、好適には2本以上、より好適には5本以上であって、好適には20本以下、より好適には12本以下、さらに好適には10本以下、特に好適には9本以下の束として金属フィラメントを並列配置したものを挙げることができる。 As a form of metal cord in which multiple metal filaments are arranged in parallel without being twisted together, the metal filaments are preferably arranged in parallel in a bundle of 2 or more, more preferably 5 or more, and preferably 20 or less, more preferably 12 or less, even more preferably 10 or less, and particularly preferably 9 or less.
複数本の金属フィラメントを撚り合わせずに並列にならべた金属コードや束ねた金属コードを有するゴム-金属コード複合体は、既知の方法にて製造することができる。例えば、金属コードを所定の間隔で平行に並べ、この金属コードを上下両側から、エラストマーからなる厚さ0.5mm程度のシートでコーティングして製造することができる。また、金属フィラメントの型付けについても、通常の型付け機を用いて、従来の手法で行うことができる。Rubber-metal cord composites having metal cords in which multiple metal filaments are arranged in parallel without being twisted together or bundled metal cords can be manufactured by known methods. For example, they can be manufactured by arranging metal cords in parallel at a predetermined interval and coating the metal cords from above and below with elastomer sheets having a thickness of about 0.5 mm. Furthermore, shaping of the metal filaments can be performed by conventional methods using a normal shaping machine.
さらに、本発明のタイヤ10においては、図示はしないが、最内層にはインナーライナーを配置してもよい。本発明のタイヤ10において、タイヤ内に充填する気体としては、通常のあるいは酸素分圧を変えた空気、または、窒素等の不活性ガスを用いることができる。本発明のタイヤは乗用車用タイヤに好適である。
Furthermore, in the
以下、本発明のタイヤを、実施例を用いてより詳細に説明する。
<実施例および比較例>
図1に示すタイプのタイヤを、タイヤサイズ:205/55R16にて作製した。カーカスは、実質的にタイヤ周方向と直交する方向に配列されてなる、一層のカーカスプライから構成されている。このカーカスのタイヤ半径方向外側に2層のベルト層からなるベルトが配置されており、このベルトのタイヤ半径方向外側に、ベルト補強層として、キャップ層を1層、および、レイヤー層を1層、タイヤ周方向に実質的に平行(0°~5°)になるように配置した。キャップ層3a、レイヤー層3bの構成は表1に示すとおりである。なお、表中、半芳香族ポリアミドとは、主にテレフタル酸と1,9-ジアミンノナンからなる。補強コードの諸物性は以下のとおりである。
The tire of the present invention will now be described in more detail with reference to examples.
<Examples and Comparative Examples>
A tire of the type shown in FIG. 1 was produced with a tire size of 205/55R16. The carcass was composed of a single carcass ply arranged in a direction substantially perpendicular to the tire circumferential direction. A belt consisting of two belt layers was arranged on the tire radially outer side of this carcass, and one cap layer and one layer layer were arranged as belt reinforcing layers on the tire radially outer side of this belt so as to be substantially parallel (0° to 5°) to the tire circumferential direction. The configurations of the cap layer 3a and layer layer 3b are as shown in Table 1. In the table, the semi-aromatic polyamide mainly consists of terephthalic acid and 1,9-diaminenonane. The physical properties of the reinforcing cord are as follows:
コード構造:1400dtex/2
芳香族ジカルボン酸の比率:100mol%
Tg:139℃
tanδ(25℃):0.05
tanδ(100℃):0.05
tanδ(25℃)/tanδ(100℃):1.0
E’(100℃):3.6GPa
E’(25℃):4.7GPa
E’(100℃)/E’(25℃):0.77
水分率:1.3質量%
N1:26回/10cm
N2:26回/10cm
α1:0.32
α2:0.46
Cord structure: 1400 dtex/2
Ratio of aromatic dicarboxylic acid: 100 mol%
Tg: 139°C
tanδ (25°C): 0.05
tanδ (100℃): 0.05
tan δ (25°C)/tan δ (100°C): 1.0
E' (100℃): 3.6GPa
E' (25℃): 4.7GPa
E'(100℃)/E'(25℃): 0.77
Moisture content: 1.3% by mass
N1: 26 times/10cm
N2: 26 times/10cm
α1: 0.32
α2: 0.46
得られたタイヤの転がり抵抗および高速耐久性につき、下記の手順で評価を行った。なお、半芳香族ポリアミドのマルチフィラメントからなるコードのTg、tanδ(25℃)/tanδ(100℃)の値、およびE’(100℃)/E’(25℃)の値は、ジカルボン酸に対する芳香族ジカルボン酸の比率、撚り数、接着剤に浸漬する際の浸漬条件、接着剤処理後の熱処理の条件を調節して調整した。The rolling resistance and high-speed durability of the resulting tires were evaluated according to the following procedure. The Tg, tan δ(25°C)/tan δ(100°C), and E'(100°C)/E'(25°C) values of the semi-aromatic polyamide multifilament cord were adjusted by adjusting the ratio of aromatic dicarboxylic acid to dicarboxylic acid, the number of twists, the immersion conditions when immersed in adhesive, and the conditions of heat treatment after adhesive treatment.
<転がり抵抗>
各タイヤをJATMAで規定する正規リムに組み、適正内圧を充填し、適正荷重を負荷して、速度80km/hのドラムテストにて、比較例1および比較例2における各タイヤの抵抗力を直接測定し、実施例1および実施例2においてはコード構造、繊維種類および比較例の結果に基づき各タイヤの抵抗力を推測・計算することにより評価した。指数値が小なるほど、転がり抵抗が小さく、優れていることを示す。得られた結果を表1に併記する。
<Rolling resistance>
Each tire was mounted on a regular rim specified by JATMA, inflated to the appropriate internal pressure, and loaded with the appropriate load in a drum test at a speed of 80 km/h. The resistance of each tire in Comparative Example 1 and Comparative Example 2 was measured directly, and in Example 1 and Example 2, the resistance of each tire was estimated and calculated based on the cord structure, fiber type, and the results of the Comparative Example, for evaluation. The smaller the index value, the smaller and more excellent the rolling resistance. The results obtained are shown in Table 1.
<高速耐久性>
得られたタイヤをJATMAで規定する正規リムに組み、適正内圧を充填し、適正荷重を負荷して、ドラム試験機で、速度120km/hからスタートし、20分毎に速度を10km/hずつステップアップさせながら走行させて、比較例1および比較例2における各タイヤの故障発生時の速度を測定し、実施例1および実施例2においてはコード構造、繊維種類および比較例の結果に基づき、各タイヤの高速耐久性を評価した。◎は従来のタイヤと同等であり、〇は、従来のタイヤよりは劣るが、実用性では十分な性能であることを示す。結果を表1に併記する。
<High-speed durability>
The obtained tires were mounted on regular rims specified by JATMA, filled with the appropriate internal pressure, and loaded with the appropriate load. The tires were run on a drum tester starting at a speed of 120 km/h, stepping up the speed by 10 km/h every 20 minutes, and the speed at which each tire failed was measured for Comparative Example 1 and Comparative Example 2. In Examples 1 and 2, the high-speed durability of each tire was evaluated based on the cord structure, fiber type, and the results of the Comparative Example. ◎ indicates that the tire is equivalent to a conventional tire, and ◯ indicates that the tire is inferior to a conventional tire, but has sufficient performance in terms of practicality. The results are also shown in Table 1.
※2:キャップ層のタイヤ径方向において、レイヤー層と重なっていない部分
※3:ナイロン66
以上より、本発明のタイヤは、転がり抵抗並びに耐久性が向上していることがわかる。 From the above, it can be seen that the tires of the present invention have improved rolling resistance and durability.
10 タイヤ
1 カーカス
2 ベルト
3 ベルト補強層
3a キャップ層
3b レイヤー層
4 ビードコア
5 ビードフィラー
Claims (20)
前記レイヤー層の補強コードが、芳香族ジカルボン酸を含むジカルボン酸と非芳香族ジアミンの重縮合物または非芳香族ジカルボン酸と芳香族ジアミンを含むジアミンの重縮合物からなる半芳香族ポリアミドのマルチフィラメントを含み、
前記キャップ層の、タイヤ径方向において前記レイヤー層と重なっていない部分の補強コードが、脂肪族ポリアミドのマルチフィラメントを含むことを特徴とするタイヤ。 A tire including a belt composed of at least one belt layer on the radially outer side of a carcass, at least one cap layer disposed on the radially outer side of the belt and covering the entire width of the belt, and at least a pair of layer layers covering only the vicinity of both ends of the belt in the width direction,
The reinforcing cord of the layer includes a multifilament of semi-aromatic polyamide made of a polycondensate of a dicarboxylic acid including an aromatic dicarboxylic acid and a non-aromatic diamine or a polycondensate of a non-aromatic dicarboxylic acid and a diamine including an aromatic diamine,
A tire characterized in that a reinforcing cord in a portion of the cap layer that does not overlap with the layer layer in the tire radial direction contains aliphatic polyamide multifilaments.
α1=N1×√(0.125×D1/ρ)×10-3 (1)
α2=N2×√(0.125×D2/ρ)×10-3 (2)
(N1は下撚り数[回/10cm]、D1は下撚り糸1本の繊度[dtex]、N2は上撚り数[回/10cm]、D2はコードの総繊度[dtex]、ρは前記補強コードの密度[g/cm3])で表される下撚係数α1が0.1~0.9であり、上撚係数α2が0.1~1.2である請求項1~14のうちいずれか一項記載のタイヤ。 The reinforcing cord of the layer taken out from the tire has a structure represented by the following formula (1) or (2):
α1=N1×√(0.125×D1/ρ)×10 -3 (1)
α2=N2×√(0.125×D2/ρ)×10 -3 (2)
The tire according to any one of claims 1 to 14, wherein the ply twist coefficient α1, expressed as: (N1 is the number of ply twists [turns/10 cm], D1 is the fineness [dtex] of one ply twist yarn, N2 is the number of ply twists [turns/10 cm], D2 is the total fineness [dtex] of the cord, and ρ is the density [g/cm 3 ] of the reinforcing cord), is 0.1 to 0.9, and the ply twist coefficient α2 is 0.1 to 1.2.
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