JP2003127202A - 繊維補強ゴム成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】自在な補強層の形成が可能であり、コードがほ
ぼエンドレス状であってコードがゴムに被覆されずに露
出した端部の発生が少なく、従ってカバーゴムの加工が
不要であり、凸部等の不均一な形状の部位においても均
一なコードの配列に加工可能であり、全体として補強繊
維の配列並びに強度の均一性の高い成形体を与える繊維
補強ゴム成形体の製造方法を提供する。 【解決手段】１本のコードに未加硫ゴム組成物を被覆し
てトッピングモノコードとするトッピング工程、及び前
記トッピングモノコードを連続状に使用して繊維補強層
を形成する補強層形成工程を有する繊維補強ゴム成形体
の製造方法とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、繊維補強したゴム
成形体の製造方法に関するものであり、具体的には可と
う管、可とう継手、ダイアフラムや圧搾膜等の繊維補強
ゴム膜、ゴムホース等の繊維補強ゴム成形体の製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】繊維補強層を有するゴム成形体である可
とう管、可とう継手、ダイアフラム、圧搾膜、ゴムホー
ス等において、該繊維補強層は、複数本のコードを平行
に配列して未加硫ゴム組成物にて被覆したベルト状のプ
ライコードをゴム層に積層することにより形成されてい
た。

【０００３】プライコードは、ポリエステル、ポリアミ
ド等の有機繊維の場合には、簾状に編織されたコードを
必要に応じて接着力向上のためのディッピング処理をし
た後、カレンダーロールを使用して未加硫ゴムを被覆す
るトッピング処理を行ってトッピングコード原反とし、
これを、コードの方向と切断方向とが用途に応じて設定
される所定角をなすように、又は円形等の形状に切断し
て作製されていた。

【０００４】またスチールコードを使用したプライコー
ドは、リールから巻き戻された複数本のスチールコード
を平面状に平行に揃えた状態でスチラスチックマシン等
を使用して未加硫ゴム組成物を被覆して約１０〜数十ｃ
ｍの幅のトッピングコードとし、これをコードの方向と
切断方向とが所定角をなすように切断して作製されてい
た。

【０００５】従来のトッピングコードの例を図１１に示
した。トッピングコード３０はコード６とこれを被覆す
る未加硫ゴム組成物７とからなり、コードはＸ方向に平
行に配列されている。この図に示した例ではコード６の
配向方向と切断方向は直角であるが、切断面Ｍとコード
６とが用途に応じて設定される所定角θを有するように
切断される場合も有る。

【０００６】従来のトッピングコードを使用してコード
が放射状に配向した補強層を形成する例を図１２に示し
た。図１２（ａ）に示した例においては、構成するコー
ドの角度が図の下方ほど広くなるようにトッピングコー
ドを端部を重ねながら配置してある。この例では、トッ
ピングコードは引っ張らずに重ねているので、各トッピ
ングコード３０内のコード間隔は変化せず、上方ほど重
ね合わせ部が大きくなっている。一方図１２（ｂ）に示
した例は、トッピングコードの下方を引っ張ってコード
６の間隔を広くし、重ね合わせ部が等しくなるように接
続してコードが放射状に配列するようにしたものであ
る。

【０００７】図１３には、円盤状のダイアフラムの繊維
補強層を形成する例を示した。この例では円形に裁断し
たトッピングコードが第１層と第２層のコードが所定角
度を構成するように積層される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の複数本
のコードを所定間隔で平行に配列して所定長さに切断さ
れたプライコードを使用する場合には以下の問題があっ
た。 （１）プライコードの製造時に複数本のコードを裁断す
るため、プライコードの切断面はコードがゴムに被覆さ
れずに露出した端面（図１１におけるＥ）が存在し、か
かる端面から水分などが侵入するという問題が起こりや
すく、かかる問題を防止するためにはカバーゴムが使用
されるが、加工の工数がかかる上になお防水効果が十分
とはいえない。

【０００９】（２）略円筒状ではあるが、部分的に外径
の異なる部分、例えば膨らんだ部分を有する可とう管、
円盤状で中央部に凸部を有するダイアフラム等の繊維補
強層の形成において従来のトッピングコードを積層しよ
うとすると、凸状部においてはコードの間隔が広くな
り、しかも加工時には手作業にてトッピングコードを繊
維配向方向に対して直角方向の力をかけて広げる必要が
あり、コード間隔が不均一になって補強層の効果が十分
に発揮されなくなる。

【００１０】（３）中央部に穴を有する角形の圧搾膜
（図１２）等の成形においては、均一な繊維補強層を形
成するためには従来のトッピングコードをコードが種々
の方向に配向するように手作業にて重ねて配置する必要
があり、成形に手間がかかるものである。またコード間
隔も現実には図１２（ｂ）のように真っ直ぐにすること
は困難であり、湾曲する傾向が強い。しかもなお重ね合
わせ部が存在するために繊維補強が均一ではない。図１
２のような形状の圧搾膜の繊維補強を平織の織布を使用
して行う方法もあるが、経糸方向、緯糸方向とその４５
度方向とで強度が大きく異なり、強度が均一であるとは
いえず、また中央の孔の加工と周縁にはコードの切断端
部が発生する。

【００１１】（４）管状体の場合においてはトッピング
コードを巻回して積層した場合の端部は重ね合わせが必
然的に生じ、また図１２にも示したような用途において
もトッピングコードに重ね合わせ部が生じる。かかる重
ね合わせ部とそれ以外の部分では強度的に異なるために
成形品の強度が不均一となり、内部圧力などの応力や繰
り返し変形を受けたときに不均一な変形を生じ、破損し
やすくなる。

【００１２】本発明は、自在な補強層の形成が可能であ
り、コードがほぼエンドレス状であってコードがゴムに
被覆されずに露出した端部の発生が少なく、従ってカバ
ーゴムの加工が不要であり、凸部等の不均一な形状の部
位においても均一なコードの配列に加工可能であり、全
体として補強繊維の配列並びに強度の均一性の高い成形
体を与える繊維補強ゴム成形体の製造方法を提供するこ
とにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の繊維補強ゴム成
形体の製造方法は、１本のコードに未加硫ゴム組成物を
被覆してトッピングモノコードとするトッピング工程、
及び前記トッピングモノコードを連続状に使用して繊維
補強層を形成する補強層形成工程を有することを特徴と
する。

【００１４】１本のコードを連続的に配設して補強層を
形成するので従来のトッピングコードを使用した場合の
ようにコードがゴムに被覆されずに露出した端部がな
く、従ってカバーゴムの加工が不要である。しかも凸部
を有する部位においてもコード間隔を均一に加工可能で
あり、重ね合わせ部が生じず、全体として強度の均一性
の高い繊維補強ゴム成形体を得ることができる。

【００１５】前記トッピング工程は、押出機を使用し、
１本のコードを供給しつつ加熱、可塑化された未加硫ゴ
ム組成物を前記コードの周囲に被覆する工程であること
が好適である。かかる製造方法により、簡便にトッピン
グモノコードを連続的に製造し、繊維補強ゴム成形体の
製造工程に供することができる。

【００１６】前記補強層形成工程は、前記トッピング工
程にて製造されたトッピングモノコードを冷却すること
なく補強層形成することが好ましい。

【００１７】トッピングモノコードは、一旦冷却して巻
き取り、別工程にて繊維補強層を形成してもよいが、巻
き取り時にトッピングモノコードの接着を防止し、積層
加工前にゴム揮発油等により処理して接着力を高めるな
どの、接着性改善処理が必要となる。本構成によれば、
製造直後のトッピングモノコードを使用する結果、繊維
補強層内部並びに繊維補強層と他の層との接着性が極め
て良好であり、しかも巻き取ったトッピングモノコード
の保管、積層加工前の接着改善処理等が不要となる。

【００１８】「冷却することなく」とは積極的に冷却し
ないことを意味し、トッピング後に環境により自然冷却
されてもよい意味である。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。図１は、トッピング工程を示した図であ
る。押出機１０のシリンダー部２の先端にはダイス４が
装着されている。原料コード６はリール等（図示せず）
から巻き戻されてダイス４に送り込まれ、ここで未加硫
ゴム組成物を被覆されてトッピングモノコード８として
送り出される。

【００２０】送り出されたトッピングモノコード８を積
層加工する場合には、被積層体であるワークをコンピュ
ーターにより移動させて繊維配列が所定の方向、長さ、
角度等の設計条件を充たすようにすることが、好ましい
態様である。

【００２１】トッピングモノコードの断面形状は、用途
などに応じて適宜設定され、特に限定されるものではな
い。具体的な例を図２に示した。図２（ａ）は菱形ない
し平行四辺形に近い断面を有する例であり、図２（ｂ）
は正方形、図２（ｃ）は円形、図２（ｄ）は台形であ
る。いずれもコード６は未加硫ゴム組成物７により被覆
されている。未加硫ゴム組成物の層の厚さは、設定コー
ド間隔に応じて適宜設定される。

【００２２】上記トッピング工程にて製造されたトッピ
ングモノコード８を使用して繊維補強層を形成する例を
以下に説明する。図３〜図６は板状の成形体の例であ
り、図７〜図１０は管状の成形体の例である。

【００２３】図３は円形シート状で中央に孔を有する繊
維補強ゴム成形体の例である。未加硫ゴムシート１２の
上にトッピングモノコード８が折り畳みを繰り返しなが
ら放射状にコードが配列するように配置されている。こ
のような繊維補強ゴム成形体の繊維補強層は、従来は図
１３に示すように、多数のコードを平行に配列したトッ
ピングコードを円形に裁断し、複数枚をコードが所定角
をなすように積層して形成されていた。

【００２４】図４は図３と同様な繊維補強ゴム成形体の
例を示したものであり、この例においては、トッピング
モノコード８はゴムシート層１２の上に円周方向に渦巻
き状に配置されている。

【００２５】図５は、中央部に凸部を有するダイアフラ
ムの例を示したものである。この例ではトッピングモノ
コード８はゴム層１２上に直径方向に折り畳みながら往
復して配設されている。

【００２６】図６は中央に貫通孔を有する矩形の圧搾膜
の例を示した。圧搾膜はフィルタープレス機等に使用さ
れる。トッピングモノコード８はゴム層１２上に図３と
同様に配設されている。

【００２７】ダイアフラムや圧搾膜は通常、繊維補強層
を挟んで両面にゴム層が形成されるので、図３〜図５に
示した例においても、繊維補強層の上にさらに未加硫ゴ
ム組成物の層を積層し、加硫して成形品とする。

【００２８】繊維補強層を複数層設ける場合には、上記
例示のコード配置を組み合わせて使用してもよい。例え
ば、図３に例示の繊維配列と図４に例示の繊維配列を積
層すると、周方向と径方向が同時に均一に繊維補強され
る。

【００２９】図７は繊維補強ゴム可とう管の１種であっ
て、内部に高圧の流体や膨潤ゲル状の樹脂、鉛、錫等の
比較的容易に変形する材料を封入した状態で管の軸芯に
対して直交方向の成分を有する応力による変形が生じる
用途に使用されるものである。このような可とう管にお
いては、コードは管の軸芯に対して直交方向、即ちラジ
アル方向に配置されると共に、特にコードの配列の均一
性の高いことが重要であり、不均一な部分が存在する
と、その部分で高い内圧によって管が破損して内部充填
物が漏洩する場合が生じる。従来のトッピングコードを
使用するとジョイント部が不可避的に発生し、またコー
ド間隔の均一性確保が困難であり、強度上問題があって
改善が望まれていた。

【００３０】上記の可とう管においては、トッピングモ
ノコード８はマンドレル１５上に形成された内側ゴム層
となる未加硫ゴム組成物層１７の上にらせん状に巻き付
けられる。トッピングモノコードの巻き付けは、例え
ば、図１に示した製造装置から送り出されるトッピング
モノコードをマンドレルに供給し、かつマンドレルを所
定の回転速度にて回転させつつ軸芯に平行に所定速度に
て移動することにより行うことができる。

【００３１】この方法により、繊維補強層にはジョイン
ト部がなくなり、コード間隔の均一性を高めることがで
きる。その結果、従来のトッピングコードを使用した場
合と比較して強度の均一性の高い管状の成形体を得るこ
とができる。

【００３２】図７に示した繊維補強ゴム可とう管におい
ては、図示した繊維補強層の上に、さらに図示したコー
ドと逆らせん方向に第２層目のコードを巻き付けて２層
構造の繊維補強層を形成することは好適な態様である。

【００３３】図８には、可とう管、可とう伸縮継手等の
繊維補強ゴム成形体において、従来使用されていた簾状
トッピングコードに代えてトッピングモノコードを使用
して繊維補強層を形成する例を示した。この例において
は、トッピングモノコード８はマンドレル１５上に形成
された内側ゴム層となる未加硫ゴム組成物層１７の上に
繊維補強層の端部で折り返して管の軸芯方向に対して所
定角度を形成するように配列、積層される。この上に
は、通常、対称的に交叉するように（Ｐ方向に）第２層
目のトッピングモノコード８が積層される。

【００３４】図９には図８に例示した繊維補強ゴム可と
う管であって、中央部の径がやや大きな可とう管の例を
示した。このような形状の可とう管の繊維補強層を従来
のトッピングコードを使用して形成しようとすると、外
径の大きな部分においてコード間隔を大きくするように
引き広げて積層する必要があり、手作業を必要とし、し
かもコード間隔の均一性を確保することが困難である。
本発明によれば、太径部Ｗにおいて、コードの角度を維
持したまま間隔を均一に広くすることも可能であるし、
図９（ｂ）に示したように、軸芯に対するコードの角度
を大きくして径方向の間隔ｗは広くなるがコード間隔ｄ
は細径部と同等に設定可能である。

【００３５】図１０は、均一な外径を有する可とう管に
おいて部分的にコードの角度を変更した例である。この
ような構成のコード配置にすると、同じ内圧を受けた場
合に径の変化率が異なる部分を有する可とう管を製造す
ることができる。

【００３６】上記可とう管、可とう継手、ゴムホース等
においても、繊維補強層は２層以上で構成されてもよ
い。

【００３７】本発明におけるトッピングモノコードは、
加工に際して連続的に使用するが、加工上必要な場合に
は、一部において切断してもよい。それでもなお従来の
トッピングコードを使用した場合に比較してコードが露
出する端面は少ない。

【００３８】本発明のモノトッピングコードによる補強
層と従来の簾状トッピングコードとを併用して繊維補強
層を構成してもよい。従来の簾状トッピングコードによ
る補強は、部分的であってもよい。

【００３９】本発明に使用する原料のうち、トッピング
コードを形成する未加硫ゴム組成物は、ダイアフラム、
圧搾膜、可とう管、ゴムホース等の分野において公知の
ゴム組成物を適宜用途に応じて選択して使用する。内側
ゴム層構成ゴムと外側ゴム層構成ゴムとは同一ゴム材料
であってもよく、異なるゴム材料であってもよい。可と
う管、可とう継手、ゴムホースにおいては、通常は、外
層には耐久性に優れたゴムが使用され、内層には内部を
通過する流体に応じた特性を有するゴム材料が使用され
る。流体との接触面にはポリ四フッ化エチレンチュー
ブ、ポリエチレンテレフタレートチューブ等の熱可塑性
樹脂チューブ、熱可塑性エラストマー、ステンレスコル
ゲート管などを使用してもよい。

【００４０】繊維補強層の外層には、必要に応じて鋼鉄
製リング、コイル状補強金具等の公知の補強部材を使用
してもよく、最外層には磨耗防止のための補強用織布層
を設けてもよい。

【００４１】可とう継手等の管状成形体においては、必
要に応じてフランジ等の接続部を設けることも好適な態
様である。

【００４２】繊維補強層を構成するコードも、上記技術
分野において補強繊維として使用される公知の繊維は限
定なく使用可能である。具体的に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等のポリエステル
繊維、ナイロン６、ナイロン６６等のポリアミド繊維、
アラミド繊維等の高強力繊維などの有機繊維、スチール
コード、ガラス繊維、カーボンファイバー等が例示され
る。

【００４３】これらの中で、スチールコード、ガラス繊
維、カーボンファイバー等の高剛性の繊維は折り畳みの
際の曲率半径を小さくすることが困難であり、かかる特
性を考慮して使用される。例えば図３、図５、図８に示
した例では繊維が曲率半径の小さな折り返しを形成する
必要があるので、有機繊維を使用することが好ましく、
図４、図７に示した例では曲率半径が大きいのでスチー
ルコードを使用することも可能である。

【００４４】繊維は、モノフィラメントであってもマル
チフィラメントであってもよいが、強度と柔軟性に優れ
ている点からマルチフィラメント糸をコードとすること
が好ましい。

【００４５】コードとして使用する繊維は、必要に応じ
て予め接着性を向上させる処理をすることは好適な態様
であり、例えばポリエステル繊維やポリアミド繊維に対
してはフェノール樹脂処理等の樹脂処理が、またガラス
繊維に対してはシランカップリング剤やチタンカップリ
ング剤等のカップリング剤処理が、またスチールコード
に対しては黄銅メッキが、それぞれ例示される。

【図面の簡単な説明】

【図１】トッピング工程を示した概略図

【図２】トッピングモノコードの断面形状の例を示した
図

【図３】中央に孔のある円盤状ゴムシートの繊維補強層
をトッピングモノコードにて形成した例を示した図

【図４】円盤状ゴムシートの繊維補強層をトッピングモ
ノコードを渦巻き状に配設して形成した例を示した図

【図５】中央に凸部を有する円盤状ゴムシートの繊維補
強層をトッピングモノコードにて形成した例を示した図

【図６】中央に孔のある矩形のゴムシートの繊維補強層
をトッピングモノコードにて形成した例を示した図

【図７】内側ゴム層の上にらせん状にトッピングモノコ
ードを配設して繊維補強層を形成した管状成形体の製造
例を示した図

【図８】内側ゴム層の上にトッピングモノコードを長さ
方向に折り畳みつつ往復、配設して補強繊維層を形成し
た管状成形体の製造例を示した図

【図９】中央部に太径部を有する管状体にトッピングモ
ノコードによる繊維補強層を形成した例を示した図

【図１０】中央部でコード配設方向を変えて繊維補強層
を形成した例を示した図

【図１１】従来のトッピングコードを示した図

【図１２】従来のトッピングコードを、コードの角度が
広がるように配設した例を示した図

【図１３】従来のトッピングコードを使用して円盤状の
繊維補強層を形成する例を示した図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3B153 AA02 AA45 CC21 CC23 CC29 CC42 CC52 DD22 FF01 FF11 FF41 GG07 GG13 3H111 AA02 BA11 CB03 CB04 CB14 CC13 CC19 DA26 DB02 DB12 EA17 EA20 4F207 AA24 AA29 AA45 AD16 AG08 KA01 KA17 KB18

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １本のコードに未加硫ゴム組成物を被覆
   してトッピングモノコードとするトッピング工程、及び
   前記トッピングモノコードを連続状に使用して繊維補強
   層を形成する補強層形成工程を有することを特徴とする
   繊維補強ゴム成形体の製造方法。
2. 【請求項２】 前記トッピング工程は、押出機を使用
   し、１本のコードを供給しつつ加熱、可塑化された未加
   硫ゴム組成物を前記コードの周囲に被覆する工程である
   請求項１に記載の繊維補強ゴム成形体の製造方法。
3. 【請求項３】 前記補強層形成工程は、前記トッピング
   工程にて製造されたトッピングモノコードを冷却するこ
   となく補強層形成するものである請求項１又は２に記載
   の繊維補強ゴム成形体の製造方法。