JP5497384B2 - タイヤコード及びそれを用いてなるタイヤ - Google Patents
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Description
結晶化度 Xc={ρc(ρ−ρa)/ρ(ρc−ρa)}×100 (数式1)
式中
ρ :ポリエチレンナフタレート繊維の比重
ρa :1.325(ポリエチレンナレフタレートの完全非晶密度)
ρc :1.407(ポリエチレンナレフタレートの完全結晶密度)。
さらに一般式(1)中で用いられているR1の炭化水素基としては、アルキル基、アリール基、ベンジル基であるが、それらは未置換のもしくは置換されたものであっても良い。このときR1の置換基としては立体構造を阻害しないのであることが好ましく、例えば、ヒドロキシル基、エステル基、アルコキシ基等で置換されているものが好ましい。また上記(1)のArで示されるアリール基は、例えば、アルキル基、アリール基、ベンジル基、アルキレン基、ヒドロキシル基、ハロゲン原子で置換されていても良い。
紡糸ドラフト=πD2V/4W (数式2)
(式中、Dは口金の孔径、Vは紡糸引取速度、Wは単孔あたりの体積吐出量を示す)
チップまたは繊維をフェノールとオルトジクロロベンゼンとの混合溶媒(容量比6:4)に溶解し、35℃でオストワルド型粘度計を用いて測定して求めた。
JIS L1013に準拠して測定した。繊維の中間荷伸は4cN/dtex応力時の伸度から求めた。繊維コードの中間荷伸は44N応力時の伸度から求めた。
JIS L1013 B法(フィラメント収縮率)に準拠し、180℃で30分間の収縮率とした。
まず繊維の比重を四塩化炭素/n−ヘプタン密度勾配管を用い、25℃で測定した。この得られた比重から下記の(数式1)より結晶化度を求めた。
結晶化度 Xc={ρc(ρ−ρa)/ρ(ρc−ρa)}×100 (数式1)
式中 ρ :ポリエチレンナフタレート繊維の比重
ρa :1.325(ポリエチレンナレフタレートの完全非晶密度)
ρc :1.407(ポリエチレンナレフタレートの完全結晶密度)
浸漬液としてブロムナフタリンを使用し、ベレックコンペンセーターを用いてレターデーション法により求めた(共立出版社発行:高分子実験化学講座 高分子物性11参照)。
繊維の結晶体積、最大ピーク回折角はBruker社製D8 DISCOVER with GADDS SuperSpeedを用いて広角X線回折法により求めた。
結晶体積は、繊維の広角X線回折において2Θがそれぞれ15〜16°、23〜25°、25.5〜27°に現れる回折ピーク強度の半価幅より、それぞれの結晶サイズをフェラーの式(数式3)、
より算出し、下式により結晶1ユニットあたりの結晶体積とした。
結晶体積(nm3)=結晶サイズ(2Θ=15〜16°)×結晶サイズ(2Θ=23〜25°)×結晶サイズ(2Θ=25.5〜27°)
最大ピーク回折角は、広角X線回折において強度が最も大きいピークの回折角を求めた。
オリエンテック社製 RHEOVIBRON DDV−25FPを用いて、糸長3cmの試料を、初荷重0.4g/de、振幅0.04g/de、周波数10Hzの条件で、10~270℃の温度範囲について5℃/分の昇温速度で貯蔵弾性率E’を測定した。
100℃における貯蔵弾性率E’(100℃)を20℃における貯蔵弾性率E’(20℃)の比を「E’(100℃)/E’(20℃)」とした。
200℃における貯蔵弾性率E’(200℃)を20℃における貯蔵弾性率E’(20℃)の比を「E’(200℃)/E’(20℃)」とした。
TAインスツルメンツ社製Q10型示差走査熱量計を用い、試料量10mgの繊維を窒素気流下、20℃/分の昇温条件で320℃まで加熱して現れた吸熱ピークの温度を融点Tmとした。
また引き続いて、320℃で2分間保持し溶融させた繊維試料を、10℃/分の降温条件で測定し、現れる発熱ピークを観測し、発熱ピークの頂点の温度をTcdとした。またピーク面積からエネルギーを計算し、ΔHcd(窒素気流下10℃/分の降温条件下での発熱ピークエネルギー)とした。
前述の(2)、(3)項と同様にして、コードの中間荷伸(%)と180℃乾熱収縮率(%)の和して求めた。すなわち繊維コードの中間荷伸は44N応力時の伸度から求めた。
処理コードの寸法安定性指数(%)
=処理コードの44N中間荷伸(%)+180℃乾熱収縮率(%)
JASOC607(自動車用タイヤのユニフォーミティー試験方法)に準拠して、リム(16×6.5JJ)、内圧(200kPa)、荷重(5.50kN)の条件下における試験タイヤのRFV(ラテラルフォースバリエーション)を測定し、比較例1のタイヤを100とした場合の指数で相対評価した。数値が小さなほどユニフォーミティーに優れている。
試作タイヤを自動車に装着するとともに、180km/h以上の速度で周回コースを走行し、テストドライバー自身で外乱を与えた時の外乱の収れん度合をフィーリングにより評価し、比較例1のタイヤを100とした指数で相対評価した。指数が大きいほど良好である。
タイヤ内圧3.0kg/cm2、荷重990kg、速度60km/hの条件で5万kmドラム走行させ、走行させる前と走行させた後のコードの強力保持率を求め比較した。数値が大きなほど高速耐久性に優れている。
リム(16×6.5JJ)、内圧(200kPa)、荷重(5.50kN)の条件下において、転がり抵抗測定用の1軸ドラム試験機にて、23℃で80km/hで走行させたときの転がり抵抗を測定した。比較例1の値を100とした指数で相対評価した。指数が小さいほど転がり抵抗が小さく、従って燃費性に優れることを示す。
2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチル100重量部とエチレングリコール50重量部との混合物に酢酸マンガン四水和物0.030重量部、酢酸ナトリウム三水和物0.0056重量部を攪拌機、蒸留搭及びメタノール留出コンデンサーを設けた反応器に仕込み、150℃から245℃まで徐々に昇温しつつ、反応の結果生成するメタノールを反応器外に留出させながら、エステル交換反応を行い、引き続いてエステル交換反応が終わる前にフェニルホスホン酸(PPA)を0.03重量部(50ミリモル%)を添加した。その後、反応生成物に三酸化二アンチモン0.024重量部を添加して、攪拌装置、窒素導入口、減圧口及び蒸留装置を備えた反応容器に移し、305℃まで昇温させ、30Pa以下の高真空下で縮合重合反応を行い、常法に従ってチップ化して極限粘度0.62のポリエチレンナフタレート樹脂チップを得た。このチップを65Paの真空度下、120℃で2時間予備乾燥した後、同真空下240℃で10〜13時間固相重合を行い、極限粘度0.74のポリエチレンナフタレート樹脂チップを得た。
このチップを、孔数249ホール、孔径0.7mm、ランド長3.5mmの円形紡糸孔を有する紡糸口金からポリマー温度310℃で吐出し、紡糸速度2,500m/分、紡糸ドラフト962の条件で紡糸を行った。紡出した糸状は口金直下に設置した長さ50mm、雰囲気温度330℃の保温紡糸筒を通じ、さらに、保温紡糸筒の直下から長さ450mmにわたって、25℃の冷却風を6.5Nm3/分の流速で吹き付けて、糸状の冷却を行った。その後、油剤付与装置にて一定量計量供給した油剤を付与した後、引取りローラーに導き、巻取機で巻取った。
この未延伸糸は断糸や単糸切れの発生がなく製糸性良好に得ることができ、その未延伸糸の極限粘度IVfは0.70、複屈折率(ΔnUD)0.179、密度(ρUD)1.357であった。
得られた延伸糸は繊度1,080dtex、強度、7.4cN/dtex、180℃乾収2.6%、融点297℃、結晶体積は952nm3、結晶化度47%、と高耐熱性かつ低収縮性に優れたものであった。得られた物性を表1に示す。
次に得られたポリエチレンナフタレート繊維を、下撚数490回/mで撚糸し、次いで上撚数490回/mで2本撚り合せて1100T/2に撚糸してコードとした。該コードをそれぞれ3000本引揃えて経糸とし、これにポリエステル繊維と綿との精紡交撚糸からなる緯糸を4本/5cmの間隔で打ち込んですだれ織物を得た。
次いで、上記のすだれ織物を、エポキシ化合物、ブロックイソシアネ−ト化合物およびゴムラテックスからなる混合液(第1浴処理液)に浸漬した後、130℃で100秒間乾燥し、続いて240℃で45秒間延伸熱処理した。さらに、上記第1処理浴で処理したすだれ織物を、レゾルシン・ホルマリン・ゴムラテックス(RFL)からなる第2処理液に浸漬した後、100℃で100秒間乾燥し、続いて240℃で60秒間延伸熱処理、リラックス熱処理を施した。さらに、このすだれ織物をカーカス材として用いて、トレッドの内側には、2枚のスチールベルトを配置して補強し、常法により空気入りラジアルタイヤ(タイヤサイズ225/60R16)を製造した。得られたすだれ織物を構成するコード物性および空気入りタイヤの特性をまとめて表1に示す。
実施例1の紡糸速度を2500m/分から4750m/分に、紡糸ドラフト比でいうと962から1251に変更するとともにその他の条件を変更した。すなわち得られる繊維の繊度をあわせるためにキャップ口金口径を0.7mmから0.8mmに変更し、口金直下の保温紡糸筒の温度を280度に、長さを135mmに変更して、未延伸糸を得た。またその後の延伸倍率を実施例1の1.08倍から1.05倍に変更し延伸糸を得た。製糸性は非常によく、断糸も見られなかった。
得られた延伸糸は強度7.1cN/dtex、180℃乾収2.8%、融点296℃、結晶体積は700nm3、結晶化度48%、と高耐熱性かつ低収縮性に優れたものであった。得られた物性を表1に示す。
得られた延伸糸を実施例1と同様にコード及び空気入りタイヤを作成し評価を実施した。得られた特性をまとめて表1に示す。
ポリエチレンー2,6−ナフタレートの重合において、エステル交換反応が終わる前にリン化合物であるフェニルホスホン酸(PPA)の代わりに正リン酸を40mmol%添加したこと以外は実施例1と同様に実施してポリエチレンナフタレート樹脂チップを得た。続いて固相重合で極限粘度0.95に調整し、口金孔径を1.7mmに、紡糸速度を380m/分に、ただし繊度をあわせるために紡糸ドラフト比を550に変更した。また断糸を防ぐために口金直下の紡糸筒の温度を370度の加熱紡糸筒とし、長さを400mmに変更して、未延伸糸を得た。またその後の延伸倍率は6.85倍にし延伸糸を得た。リン化合物としてフェニルホスホン酸(PPA)を添加しなかったため、製糸性に難があり、延伸での断糸が多発し、得られた延伸糸にも単糸切れが非常に多かった。
また得られた延伸糸は結晶体積370nm3と小さく、結晶化度は45%であった。得られたポリエチレンナフタレート繊維の強度は8.5cN/dtex、180℃乾収5.6%、融点271℃と、強度は高いものの、耐熱性が劣ったものであった。
得られた延伸糸を実施例1と同様にコード及び空気入りタイヤを作成し評価を実施した。得られた特性をまとめて表1に示す。
Claims (6)
- ポリエチレンナフタレート繊維を含む繊維から構成されたタイヤコードであって、該ポリエチレンナフタレート繊維のX線広角回折より得られる結晶体積が550〜1200nm3であり、かつ結晶化度が30〜60%であることを特徴とするタイヤコード。
- 該ポリエチレンナフタレート繊維におけるX線広角回折における最大ピーク回折角が25.5〜27.0である請求項1記載のタイヤコード。
- 該ポリエチレンナフタレート繊維におけるtanδのピーク温度が150〜170℃である請求項1または2記載のタイヤコード。
- タイヤコードが、撚糸された繊維コードである請求項1〜3のいずれか1項記載のタイヤコード。
- 請求項1〜4のいずれか1項記載のタイヤコードを用いてなる空気入りタイヤ。
- 該タイヤコードが、空気入りタイヤのトレッドの内部に配置したベルトおよびカーカスプライの少なくとも一方に用いられている請求項5記載の空気入りタイヤ。
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