JP2005504672A

JP2005504672A - スチールモノフィラメントの無撚の組を有する補強プライ材料

Info

Publication number: JP2005504672A
Application number: JP2003534214A
Authority: JP
Inventors: ジーアブダラージュニアデヴィッド
Original assignee: ブリヂストン／フアイヤーストーン・ノース・アメリカン・タイヤ・エルエルシー
Priority date: 2001-10-08
Filing date: 2002-07-15
Publication date: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2022-07-15
Also published as: WO2003031207A1; EP1434696A1; US7056110B2; JP4485199B2; US20060208391A1; US20030096095A1

Abstract

弾性体（例えばゴム）シートに埋設された複数の補強素子（例えばスチールモノフィラメント）を有する補強プライ材料。補強素子は無撚の組に分けられ、かつ各組が複数の補強素子を含む。補強プライ材料の製造装置及び／又は製造方法において、補強素子は、補強素子の所望の分けられた配置に対応する経路を有する案内インサートによって案内される。補強プライ材料を空気タイヤ用スチールベルトの製造に用いることができる。
【選択図】図３

Description

【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般に補強プライ材料に関するものであり、より詳細には空気入りタイヤ用スチールベルトの製造に用いることのできる補強プライ材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
補強プライ材料は、通常、弾性体（例えばゴム）シート及びその中に埋設された複数の補強素子を具える。プライ材料がラジアルタイヤ用スチールベルトの製造に用いられる場合、補強素子は、通常、撚りスチールコードであり、これらコードは、コード間に均一な横方向空間を有する平面列に配置される。このようなプライ材料は、典型的には、撚りスチールコードの通る経路を有する案内インサートを含む装置を用いて製造される。具体的には、案内インサートがダイスロートの直ぐ上流に配置されて、経路のパターンが、補強プライ材料、したがってスチールベルト内での撚りスチールコードの配置を決定する。
【発明の開示】
【０００３】
この発明は、撚りスチールコードの代わりにスチールモノフィラメントを補強素子として用いることのできる補強プライ材料を提供する。撚りスチールコードと比較すると、スチールモノフィラメントは、より経済的に製造され、押出し工程において被覆に必要なゴム量が少ない。したがって、この発明の補強プライ材料は、空気入りタイヤ用スチールベルトの製造のために補強プライを製造する経済的な代替法を提供する。
【０００４】
より詳細には、この発明は、弾性体シート（例えばゴム）及びその中に埋設された複数の補強素子を具える補強プライ材料を提供する。補強素子は、無撚の組に分けられ、かつ各組が複数の補強素子を含む。同一の組内の隣接する補強素子は組内距離で離間されており、かつ異なる組内の隣接する補強素子は、これよりも大きな組間距離で離間されている。この補強素子の配置により、撚りスチールコードの代わりにモノフィラメントの無撚の組を使うことが可能となる。
【０００５】
この発明の補強プライ材料を製造する装置及び／又は方法において、所望の配置に従って補強素子が案内され、案内された補強素子が弾性体押出物内に封入される。プライ材料中での補強素子の所望の配置に対応して配置された経路を有する案内インサートによって案内機能を果たすことができる。例えば、案内インサートは、補強素子の各組に対する経路を具え、かつこのような経路が円形又は長方形断面形状を具えることができる。あるいは、案内インサートは、各補強素子に対する経路を具え、これら経路を補強素子の組に対応する組に分けることができる。
【０００６】
この発明は、以下で詳細に説明し、かつ請求の範囲に具体的に示されるこれら及び他の特徴を提供する。以下の説明及び図面は、この発明の特定の代表的実施態様を詳細に述べるものである。しかし、これらの実施態様は、この発明の原理を用いることのできる種々の方法の内のほんの幾つかを例示的に示すものである。
【０００７】
ここで、図面を参照し、まず図１に、この発明に従う補強プライ材料２０を示す。プライ材料２０は、弾性体シート２２及びその中に埋設された複数の補強素子２４を具える。シート２２をゴム又は他の適当な弾性体で構成することができる。補強素子２４を任意の適当な材料とすることができるが、プライ材料が空気入りタイヤ用スチールベルトの製造に用いられるべきものである場合には、補強素子２４の配置によってはスチールモノフィラメントを用いることができる。
【０００８】
プライ材料２０において、補強素子２４を一つの平面列内に配置するが、各補強素子２４間の空間は均一ではない。代わりに、平行で無撚の複数の補強素子２４を無撚の束すなわち組２６ａ、２６ｂ、２６ｃ等に分ける。各組２６内で、補強素子２４間の組内距離を実質的に同一にすることが好ましい。また、隣接するが同一組ではない補強素子２４間の組間距離（換言すれば、隣接する組２６間の距離）を実質的に同一にすることが好ましい。組間距離は組内距離よりも大きい。
【０００９】
組２６の数、各組の補強素子２４の数、素子２４の直径ＦＤ、組内距離、及び／又は組間距離を、補強プライ材料２０の意図する用途の必要条件を満足するように選択する。例えば、プライ材料２０は、約１００〜約２２０の間の組、約１２０〜約２００の間の組、約１４０〜約１８０の間の組、及び／又は約１５０〜１７０の間の組を含むことができる。各組２６は、２〜８本の補強素子２４、３〜６本の補強素子２４、３〜４本の補強素子２４、及び／又は３本の帆居素子２４を含むことができる。各素子２４は、約０．２０ｍｍ〜約０．３０ｍｍ、約０．２２ｍｍ〜約０．２８ｍｍ、約０．２４ｍｍ〜約０．２６ｍｍ、約０．２５ｍｍ、及び／又は約０．２６ｍｍの直径ＦＤを有する。組内距離は、約０．００ｍｍ（すなわち、素子が接触している）〜約０．３０ｍｍの間、約０．００ｍｍ〜約０．２６ｍｍの間、約０．００ｍｍ〜０．２０ｍｍの間、及び／又は約０．００ｍｍ〜０．１０のｍｍの間である。組間距離は、約０．２５〜約０．５０の間、約０．３０ｍｍ〜０．４５ｍｍの間、及び／又は約０．３５ｍｍ〜約０．４０ｍｍの間である。
【００１０】
代表的で好適な実施態様において、プライ材料２０は１５０〜１７０の組２６を有し、各組２６には３本の補強素子２４がある。各補強素子２４の直径ＦＤは約０．２５ｍｍ又は約０．２６ｍｍであり、組内距離は約０．００ｍｍ（即ち接触）〜約０．２０ｍｍの間であり、組間距離は約０．３５ｍｍ〜約０．４０ｍｍの間である。これらの組分け及び寸法は、押出し製造工程と互換性があると考えられ、また、空気入りタイヤのスチールベルトとしてのプライ材料２０の使用に許容可能なものである。具体的には、例えばプライ材料２０をストリップに切断し、予め選択したバイアスでストリップを配向させ、端と端とを縫い合わせて、図２に示すような、空気入りタイヤ３０用スチールベルト２８を製造することができる。
【００１１】
シート２２の他の形状及び／又は補強素子２４の他の配置が、この発明とともにとり得ることができ、かつ予期できる。例えば、図示のプライ材料は略長方形リボン形状を有しているが、特定の状況においては他のシート形状（例えば曲線状、チューブ状）を用いることができる。これに加えて、又はこれとは別に、組が異なる数の補強素子を含み、補強素子が組内で不均一に離間しており、及び／又は組が様々な距離で互いに離間することができる。
【００１２】
ここで図３〜６を参照して、この発明に従う補強プライ材料２０を製造する装置４０を示す。装置４０は押出機４２及びクロスヘッドダイ４４を含み、ダイ内に弾性体材料が押し出される。補強素子２４はダイ４４に入り、押出し物で封入されて補強プライ材料２０のリボンを形成する。これがダイ４４の反対側から出てくる。
【００１３】
ダイ４４は、上側及び下側ダイブロック５０ａ及び５０ｂ、合わせダイプレート５２ａ及び５２ｂ、排出バー５４ａ及び５４ｂ、並びに案内インサート５６を具える。ダイブロック５０がダイプレート５２を収容し、排出バー５４及びダイプレート５２が案内インサート５６を収容する。ダイブロック５０の内面及びダイプレート５２の外面は相補的に成形されており、ダイプレート５２の周りに環状押出しチャネル６０及びスロート６２を形成する。ダイプレート５２の内側の比較的平坦な面は、ダイ４４の後部から案内インサート５６までの放出スロット６４を形成する。排出バー５４の内側の比較的平坦な面は、スロート５２及び案内インサート５６の直ぐ上流に位置する排出スロット６６を形成する。
【００１４】
装置４０の運転中、押出機４２は、弾性体材料（例えばゴム）を供給し、これが圧力下でチャネル６０、スロート６２及び排出スロット６６を通って流れる。同時に、補強素子２４が経路６４、案内インサート５６を通り、排出スロット６６内に移動する。素子２４は、案内インサート５６から出てくる際に、押出し物により封入される。
【００１５】
ここで図７を参照して、装置４０の他の部分から分離して案内インサート５６を示す。案内インサート５６は、案内経路７６を画定する後部７２及び前部７４を有する本体７０を有する。インサートの後部７２は、ダイプレート５２と挿入的に嵌合するような形状及び寸法とされており、インサートの前部７４は、ダイスロート６２を画定するのに好適な形状及び寸法とされており、このため矢形状を有する。経路７６は、後部７２の端壁から前部７４の頂点まで延びる（図４参照）。
【００１６】
経路７６は、横方向及び側方向に補強素子２４をダイスロート６２内に案内し、よって補強プライ材料２０中での素子２４の位置及び間隔を決める。したがって、経路７６はすべて、同一平面上で横方向に整列して、補強素子２４の単一列を形成している。また、経路７６の側方間隔は補強素子２４の所望の側方間隔、すなわち好適かつ例示的な実施態様においては、補強素子２４の均一に離間した組２６に対応している。
【００１７】
ここで図８を参照し、案内経路７６の可能な構成のひとつが示されている。このインサート構成において、経路７６は断面が円形であり、各経路７６を３本の補強素子２４が通って、素子の一つの組２６を形成している。各経路７６は、３本の素子２４の平行配置を適当なクッション（例えば約１０％、１５％又は２０％ＦＤ）をもって収容する穴径ＨＤを有する。この配置において、組内素子２４は接触する（すなわち、組内距離を約０．００ｍｍとする）ことができ、インサート製造は撚りスチールコード用の従来の案内インサートの製造と同様である。補強素子の上下の開空間（図示の方向において）は、組内補強素子２４の間の撚り及び／又は横方向の整列不良の危険性を増大させ得る。張力維持装置及び／又はローラを用いて、素子２４が案内インサート５６に入り通過する際に、素子２４を同一平面に保つことができる。
【００１８】
ここで図９を参照し、経路７６が長方形断面を有する他のインサート構成が示されている。図８に示す構成のように、３本の補強素子２４が各経路７６を通過し、素子の一つの組２６を形成している。各経路７６は、３本の素子２４の平行配置を適当なクッションをもって収容する穴径ＨＤ（例えば長方形の長さ）を有する。円形経路と比較すると、長方形形状は素子２４の上下の空間を無くすので、横方向の整列不良の危険性を最小限にする。しかし、このインサート設計は、製造がより困難及び／又はコスト高となる場合がある。
【００１９】
図８及び９に示すインサート構成において、経路７６は、補強素子２４の組間距離に対応して、離間しているか、または外部陸部ＥＬを有している。補強素子の組２６の数は、インサートの最大長（すなわち第１経路と最終経路との間の最大許容側方距離）及び補強素子２４の直径ＦＤにより決まる。例えば、長さ２０３．２ｍｍ（８インチ）のインサート及び直径０．２５の補強素子２４に対して、１６８の組が用いられる。同一のインサート長さ及び直径０．２６の補強素子２４に対して、１５７の組が用いられる。具体的計算例の幾つかは次の通りである。
【００２０】
【表１】

【００２１】
隣接する組２６間の組間陸部距離ＥＬを与えるのに加えて、表１は補強素子直径（ＦＤ）に対する組間空間寸法（ＥＬ）を表す、結果の比ＥＬ／ＦＤを示している。補強プライ２０がスチールベルトに用いられる場合、より大きな比が望ましいと考えられる。したがって、１０％クッション製品を使用することにより２つの最良の仕様が得られ、これら２つのうち直径０．２６ｍｍのものがより優れている。これによると、撚りスチールコードを用いる場合には、通常、クッションをコードよりも０．１５２ｍｍ大きくして溶接部に対応するようにしていることに留意する。しかし、溶接部のないスチールモノフィラメントを補強素子２４に用いると、このクッションを顕著に減らすことができる。したがって、スチールモノフィラメントにより、より小さなクッション（例えば１０％）を用い、ＥＬ／ＦＤ比を大きくすることができる。
【００２２】
ここで図１０を参照して、インサート５６に対する他の経路構成が示されている。このインサート構成において、各補強素子２４に対して経路７６を設け、経路を３つからなる組に分ける。この設計には、単一列の素子２４の同一平面位置を確実にするという利点がある。この設計には、組内補強素子２４が接触できない（すなわち組内距離が約０．００ｍｍより大きい）という欠点がある。また、この設計は、組内補強素子が同一の経路を共有する設計よりも複雑及び／又は高コストとなり得る。
【００２３】
この実施態様の組間陸部ＥＬは経路の隣接する組間距離に相当し、内部陸部ＩＬは組内経路間距離に相当する。インサート５６の設計において、組間陸部ＥＬを各経路組の長さ、すなわち、穴径の合計と、穴の間の内部陸部（ＩＬ）の合計と比較する。穴間で達成することのできる最小距離（例えば０．１１０ｍｍ及び０．２５４ｍｍ）があり、この距離がＩＬ寸法の下限を表している。この設計は、組−組間隙の選択の制御因子となり得る。次の仕様例に示すように、ＥＬ寸法が負の値になったり、この最小距離よりも小さくならざるを得ないので、幾つかの設計は不可能である。
【００２４】
【表２】

【００２５】
これらの計算において、ＥＬ／ＩＬは組間距離（ＥＬ）と組内距離（ＩＬ）の間の関係を表す。（したがって、この比が１に等しい場合には、補強素子２４は全て同様に離間している。）スチールベルト２８の製造に補強プライ材料２０が用いられる場合、この比をできるだけ大きくすることによって、最小限の内部陸部ＩＬ寸法を有する１０％クッションを最良の候補にする。この場合にも、補強素子２４が「無溶接」スチールモノフィラメントを（撚りスチールコードではなく）である場合には、１０％クッションが可能となる。
【００２６】
この発明は、補強プライ材料２０及び補強素子２４に対するスチールモノフィラメントの使用を可能とする補強プライ材料の製造方法を提供することが理解できよう。特定の実施態様に関して、本発明を図示し、説明してきたが、本願明細書を読み、かつ理解すれば、当業者が均等な代替及び変更を思いつくことは明らかである。この発明は、これら代替及び変更の全てを含み、さらに請求の範囲のみによって限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明に従う補強プライ材料の一部断面透視図である。
【図２】この発明に従う補強プライから構成されるスチールベルトを組み込んだタイヤの断面図である。
【図３】この発明の補強プライ材料を製造する装置の一部破断透視図である。
【図４】図３の線４−４上の拡大断面図である。
【図５】図４の線５−５条の断面図である。
【図６】装置のクロスヘッドダイの分解透視図である。
【図７】クロスヘッドダイの案内インサートの分離図である。
【図８】案内インサートの前端の拡大概略図であり、経路及びこれらを通る補強素子のとり得る配置のひとつを示す。
【図９】図８と同様の図であり、経路及びこれらを通る補強素子のとり得る他の配置を示す。
【図１０】図８及び９と同様の図であり、経路及びこれらを通る補強素子のとり得るさらに他の配置を示す。

Claims

弾性体シート（２２）及びその中に埋設された複数の補強素子（２４）を具えており、
補強素子（２４）が無撚の組（２６）に分けられ、かつ各組が複数の補強素子（２４）を含んでおり、
同一の組（２６）内の隣接する組内補強素子（２４）が組内距離で離間され、かつ異なる組（２６）内の隣接する組間補強素子（２４）が組間距離で離間されており、
組間距離が組内距離よりも大きいことを特徴とする補強プライ材料（２０）。
補強素子（２４）がスチールモノフィラメントである、請求項１に記載の補強プライ材料（２０）。
組内距離が補強素子（２４）間で実質的に同一である、請求項１又は２に記載の補強プライ材料（２０）。
組間距離が補強素子（２４）の組（２６）間で実質的に同一である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の補強プライ材料（２０）。
補強素子（２４）が単一の平面列内に配置される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の補強プライ材料（２０）。
各組（２６）が同数の補強素子（２４）を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の補強プライ材料（２０）。
補強素子（２４）の組（２６）を約１００〜約２２０具え、各組（２６）が２〜８本の補強素子（２４）を具え、かつ各補強素子（２４）が約０．２０〜約０．３０ｍｍの直径を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の補強プライ材料（２０）。
補強素子（２４）の組（２６）を約１５０〜約１７０具え、各組（２６）が３本の補強素子（２４）を具え、かつ各補強素子（２４）が約０．２５〜約０．２６ｍｍの直径を有する、請求項７に記載の補強プライ材料（２０）。
組内距離が約０．００〜約０．３０ｍｍの間にあり、かつ組間距離が約０．２５ｍｍ〜約０．５０ｍｍの間にある、請求項１〜８のいずれか一項に記載の補強プライ材料（２０）。
組内距離が約０．００〜約０．２０ｍｍの間にあり、かつ組間距離が約０．１０ｍｍ〜０．５０ｍｍの間にある、請求項９に記載の補強プライ材料（２０）。
組内距離が約０．００ｍｍである、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の補強プライ材料（２０）。
組間距離が約０．３０ｍｍ〜０．５０ｍｍの間にある、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の補強プライ材料（２０）。
弾性体シート（２２）がゴム製である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の補強プライ材料（２０）。
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の補強プライ材料（２０）で構成されるスチールベルト（２８）。
請求項１４に記載のスチールベルト（２８）を組み込んだ空気入りタイヤ（３０）。
請求項１〜１５のいずれか一項に記載の補強プライ材料（２０）の製造方法において、
補強プライ材料（２０）内での配列に対応する経路内に補強素子（２４）を案内するステップと、
案内された補強素子（２４）を弾性体押出物内に封入するステップとを含むことを特徴とする製造方法。
前記案内ステップが、案内インサート（５６）が補強素子（２４）をダイスロート（６２）内に案内するために、案内インサート（５６）をダイヘッド（４４）内に挿入することを含み、案内インサート（５６）が、補強素子（２４）の通る通路（７６）を具え、該通路（７６）が、補強プライ材料（２０）内での補強素子（２４）の配置に対応して配置されている、請求項１６に記載の方法。
請求項１〜１５のいずれか一項に記載の補強プライ材料（２０）を製造する装置において、
該装置が、押出し機と、弾性体材料の押し出されるダイヘッド（４４）とを具え、
ダイヘッド（４４）が、ダイスロート（６２）を画定し、かつ補強素子（２４）をダイスロート（６２）内に案内する案内インサート（５６）を含み、
案内インサート（５６）が、補強素子（２４）が通り、かつ補強プライ材料（２０）内での補強素子（２４）の配置に対応するパターンに配置された通路（７６）を具えることを特徴とする装置。
請求項１〜１５のいずれか一項に記載の補強プライ材料（２０）を作るためにダイヘッド（４４）内に挿入される案内インサート（５６）において、前記案内インサート（５６）が、補強プライ材料（２０）内での補強素子（２４）の配置に対応するパターンに配置された通路（７６）を具えることを特徴とする案内インサート。
補強素子（２４）の各組に対する通路を含み、かつ通路（７６）が、組間距離に対応する距離で互いに横方向に離間している、請求項１７〜１９に記載の案内インサート（５６）。
通路（７６）間の横方向距離が約０．２０ｍｍ〜約０．５０ｍｍの間にある、請求項２０に記載の案内インサート（５６）。
通路（７６）間の横方向距離が約０．３０ｍｍ〜約０．４５ｍｍの間にある、請求項２１に記載の案内インサート（５６）。
通路（７６）が断面形状において円形である、請求項２２に記載の案内インサート（５６）。
通路（７６）が断面形状において長方形である、請求項２２に記載の案内インサート（５６）。
各補強素子（２４）に対する通路（７６）を含み、かつ通路（７６）が補強素子（２４）の組（２６）に対応する組に分けられており、組内通路（７６）が組内距離に対応する横方向距離で離間し、かつ組間通路（７６）が組間距離に対応する、より大きな横方向距離で離間している、請求項１７〜１９のいずれか一項に記載の案内インサート（５６）。
組内通路（７６）間の距離が約０．１１ｍｍ〜約０．１３ｍｍの間にあり、かつ組間通路（７６）間の距離が約０．１３〜約０．２３ｍｍの間にある、請求項２５に記載の案内インサート（５６）。