JP2006248023A - 繊維補強ゴムコードの製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】芯材の高密度化を促進できて、厚みを増すことなく高い強度と優れた柔軟性とを兼ね備える繊維補強ゴムコードを実現すべく、繊維補強ゴムコードの製造方法や製造装置を見直して改善する。
【解決手段】並列配置された複数の芯材２をゴムで被覆して広幅ベルト状の未加硫コード体１を作成する一次成形工程と、一次成形工程によって得られる未加硫コード体１の二枚を、それぞれの芯材２は重ならないように互いに位置ズレされ、かつ、加温された状態で重ねて加圧する二次成形工程と、を有する繊維補強ゴムコードの製造方法。二次成形工程は、一次成形工程によって未加硫コード体１が作成された直後に行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ゴム層中に複数の芯材が並列状態で埋設されて成る繊維補強ゴムコードの製造方法、並びに繊維補強ゴムコードの製造装置に関するものである。繊維補強ゴムコードは、例えば、筒状ゴムの外周面に螺旋状に巻付け繊維補強層を形成し、繊維補強ゴムホースを作成するに好適なものである。

上記の繊維補強ゴムコードは、複数本の芯材を列状に並べた状態、即ち並列状態でゴム被覆して成る広幅ベルト状のものである。繊維補強ゴムコードの使い道としては、高圧補強が必要なゴム製品や高圧ホース等であり、これを筒状ゴムに巻付けて加硫処理することにより、スクイーズ式ポンプのポンピングチューブに用いられることも行われる。ポンピングチューブには、頻繁な変形に耐え得る柔軟性と高圧に耐える強度とが求められるので、繊維補強ゴムホースにおける補強層である繊維補強ゴムコードにも高い強度と優れた柔軟性とを兼ね備えることが求められる。尚、繊維補強コードについては、特許文献１〜４等において開示されている。

強度を高めるには厚みを増せば良いが、厚みが増すと柔軟性は悪化する。そして、柔軟性を改善するには厚みを薄くするのが良いが、そうなると強度は低下する。つまり、強度と柔軟性とは相反する性質のものであるため、一方を改善すると他方にはその悪影響が出るという関係にある。そこで、繊維補強ゴムコードにおいて強度と柔軟性との双方を改善するには、単位長さ当りの芯材の数を増やすこと、即ち芯材の配列密度を増して高密度化することにより、全体としての厚みを増やすことなく強度を高めることが可能になると考えられる。

繊維補強ゴムコードは、通常、芯材を平行に配列させた状態でゴム被覆する製造方法が採られる。この場合、（１）予め芯材をスダレ状にしておいてカレンダー等でゴムを擦り込む方法、（２）押出しダイスに芯材単線を一本毎に通して断面円形としたものを集体させる方法がある。芯材がスチールコードであるときには、単線、或いは複数本で押出しダイスを通してゴム被覆させる方法が、撚り線であるスチールコードの素線にまでゴムが押し込まれるという接着安定性に優れる利点がある。

一般に芯材を被覆するゴムは高圧であるから、多数の芯材を高圧ゴムで被覆させる際には、ゴムの圧力によって芯材の配列が乱れるおそれが強い。従って、その配列の乱れを規制すべく、押出しダイスの前後に芯材の配列ピッチを規制（ガイド）するコードガイドを配置したり、或いは、押出しダイスの形状を、芯材を囲繞する部分は厚く、かつ、芯材の無い部分は薄くする形状（特許文献１の図１参照）、即ち断面形状を波形として芯材の配列が乱れ難いようにしている。

前記コードガイドは、合隣る芯材間毎に設置されることになるが、高圧に耐える強度を出すための所定寸法が必要とされるので、コードガイドを装備する状態においては芯材の配列ピッチをさらに狭めるには限界がある。従って、芯材の配列ピッチを狭めて高密度化するのは難しく、高い強度と優れた柔軟性とを兼ね備える繊維補強ゴムコードの実現には更なる改善の余地が残されているものであった。
特開２００３−１５９９０９号公報 特開２００３−２７８０８６号公報 特開平７−２３７２７１号公報 特開２００４−２１８０９９号公報

本発明の目的は、芯材の高密度化を促進できて、厚みを増すことなく高い強度と優れた柔軟性とを兼ね備える繊維補強ゴムコードを実現すべく、繊維補強ゴムコードの製造方法や製造装置を見直して改善する点にある。

請求項１に係る発明は、繊維補強ゴムコードの製造方法において、並列配置された複数の芯材２をゴムで被覆して広幅ベルト状の未加硫コード体１を作成する一次成形工程と、一次成形工程によって得られる未加硫コード体１の複数を、それぞれの芯材２は重ならないように互いに位置ズレされ、かつ、加温された状態で重ねて加圧する二次成形工程と、を有することを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の繊維補強ゴムコードの製造方法において、前記二次成形工程が、前記一次成形工程によって未加硫コード体１が作成された直後に行われることを特徴とするものである。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の繊維補強ゴムコードの製造方法において、前記一次成形工程による未加硫コード体１として、前記芯材２ゴムで覆う複合部分ｈの厚みに対して、隣合う前記芯材２うしの間のゴム部分ｇの厚みが薄い断面形状を有する波形の未加硫コード体１を作成し、
前記二次成形工程においては、前記波形の未加硫コード体１の一対を、一方の複合部分ｈと他方のゴム部分ｇとが対向する状態で重ねて加圧することを特徴とするものである。

請求項４に係る発明は、繊維補強ゴムコードの製造装置において、並列配置された複数の芯材２をゴム１６で被覆して成る広幅ベルト状の未加硫コード体１を作成自在な一次成形機ａと、この一次成形機ａによって作成される未加硫コード体１の複数を、それぞれの芯材２は重ならないように互いに位置ズレされ、かつ、加温された状態で重ねて加圧自在な二次成形機ｂと、を有して構成されることを特徴とするものである。

請求項５に係る発明は、請求項４に記載の繊維補強ゴムコードの製造装置において、前記二次成形機ｂは、前記一次成形機ａにおける未加硫コード体１の排出部１０の付近に配置されていることを特徴とするものである。

請求項６に係る発明は、請求項４又は５に記載の繊維補強ゴムコードの製造装置において、前記一次成形機ａは、前記芯材２をゴム１６で覆う複合部分ｈの厚みに対して、隣合う前記芯材２どうしの間のゴム部分ｇの厚みが薄い断面形状を有する波形の未加硫コード体１を作成するものに構成されるとともに、前記二次成形機ｂは、前記波形の未加硫コード体１の一対を、一方の未加硫コード体１の複合部分ｈと他方の未加硫コード体１のゴム部分ｇとが対向される状態で重ねて加圧するものに構成されていることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、未加硫で熱い状態のゴムは流動性に優れている点に着目することにより、複数枚の未加硫コード体を重ねて厚み厚み方向に圧縮させて一体化させ、それによって芯材の配列密度を倍増させようとする手段である。このような手段にれば、一般的な芯材の配列ピッチを有する未加硫コード体の複数枚を、熱くした状態で重ねて圧縮するだけの簡単な手段としながら、複数の未加硫コード体を予め芯材を高密度に配列させる必要なく、かつ、その高密度の配列状態を保持させる必要も無く、従来では為しえなかった高密度に芯材が配列された繊維補強ゴムコードを作成することが可能になる。その結果、芯材の高密度化を促進できて、厚みを増すことなく高い強度と優れた柔軟性とを兼ね備える繊維補強ゴムコードを実現できる効果が得られる。

一次成形工程においては、流動状態となるように熱せられたゴムが芯材を覆うように流し込まれて未加硫コード体が作成されるので、一次成形工程を終えたばかりの未加硫コード体は十分に高温の状態にある。そこで、請求項２の発明によれば、一次成形工程の直後に二次成形工程が行なわれるようにされているので、複数の未加硫コード体は十分に熱い状態で重ねて加圧されるようになり、ヒータ等の専用の加温手段を省略することができる。その結果、二次成形工程を一次成形工程に続いて行なわせることにより、複数の未加硫コード体の一体化を促進するための加温手段が不要となり、その分の工程時間短縮による能率向上、並びにコストダウンが図れる合理的な繊維補強ゴムコードの製造方法を提供することができる。

請求項３の発明によれば、一次成形工程においては未加硫コード体の断面形状が波形に形成されるので、二次成形工程における複数の未加硫コード体を重ねる際には、芯材を含む複合部分と芯材を含まないゴム部分とが互いに嵌り合う凹凸の関係となり、互いに位置決めされる状態で重なる状態となる。従って、一次成形工程において複数の未加硫コード体どうしを互いの芯材が重ならないように互いに位置させて排出するだけで、二次成形工程においては複数の未加硫コード体が互いの芯材が重ならないように位置ズレされた状態で重ねられて加圧される状態が確実に得られるようになる。

例えば、平板状の未加硫コード体どうしを重ねる場合には、二次成形工程の直前において互いに芯材が重ならない位置決め状態を正確に維持させるための位置揃え手段が必要になるが、未加硫コード体の断面形状を波形とする手段を採れば、そのような位置揃え手段が不要である。そして、二次成形工程において重ねて加圧することにより、一体化された繊維補強ゴムコードとしての断面形状を平板状のものとすることが可能であるから、一次成形工程において波形とすることの不利も生じない。その結果、未加硫コード体の断面形状を波形とする工夫により、複数の未加硫コード体を互いの芯材がどうしが位置ズレする状態で良好に重ね合わされるようにしながら、そのための位置揃え手段が不要にできて工程の簡略化や能率向上が図れる効果を奏するものにできた。

請求項４の発明は、請求項１の発明を装置化したものであり、請求項１の発明による作用効果と同等の作用効果が得られる。

請求項５の発明は、請求項２の発明を装置化したものであり、請求項２の発明による作用効果と同等の作用効果が得られる。

請求項６の発明は、請求項３の発明を装置化したものであり、請求項３の発明による作用効果と同等の作用効果が得られる。

以下に、本発明による繊維補強ゴムコードの製造方法、及び製造装置の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は繊維補強ゴムコードの製造装置を示す概略の全体系統図、図２〜図５は一次成形機の構造を示す部品図や組付図、図６及び図７（ａ）〜（ｃ）は二次成形機による二枚の未加硫コード体の合体作用を示す断面図である。

〔実施例１〕
繊維補強ゴムコードの製造装置について説明する。図１に示すように、繊維補強ゴムコードの製造装置Ａは、並列配置された複数のスチールコード（芯材の一例）２をゴムで被覆して成る広幅ベルト状の未加硫コード体１を作成自在な一次成形機ａの一対と、これら一次成形機ａ，ａによって作成される未加硫コード体１の二枚（複数の一例）を、それぞれのスチールコード２，２は重ならないように互いに位置ズレされ、かつ、加温された状態で重ねて加圧自在な二次成形機ｂと、を有して構成される。

一次成形機ａは、図１〜図５に示すように、スチールコード２を通す孔路３が複数並列配置されるダイス４と、ダイスの左右それぞれに一体的に配備される左右のゴムガイド５，６と、これらダイス４とゴムガイド５，６とを所定の組付け状態に保持するホルダ７とを有して構成されている。この一次成形機ａは、左用ホルダ７Ｌを有する左側一次成形機ａと、右用ホルダ７Ｒを有する右側一次成形機ａとの一対が用意されるとともに、これら各一次成形機ａ，ａにゴムを流動供給するゴム供給機Ｇが用意される。尚、ゴム供給機Ｇは公知の一般的なものであるため、詳細な説明は割愛する。

ダイス４は、図２、図３に示すように、左右の側面４Ｌ，４Ｒが段状となるように正面視の形状が下窄まり状で、かつ、側面視の形状が、下端中央部にゴム流動用切欠き部８を有した矩形を呈するブロック材で成されている。上下に貫通する前述の孔路３は、その上端が上面４ａに開口するとともに、その下端はゴム流動用切欠き部８に開口する状態に形成されている。尚、図１に仮想線で示すように、一次成形機ａに供給される直前においてスチールコード２を整列させるためのコードガイド１６を配備しても良い。

ゴムガイド５，６は、図３、図４に示すように、左右対称形状のものであり、左ゴムガイド５のもので説明する。尚、左右のガイドにおいて対応する箇所には対応する符号を付すものとする。ダイス４の左側面４Ｌに沿う段状の内面５ａと、ダイス上面４ａの左端部に上方から被さる上壁部５ｂと、ダイス下面４ｂの左端部に下方から被さる底壁部５ｃと、ゴム供給路５Ａとを有するブロック材で形成されている。ゴム供給路５Ａは、ゴム供給機Ｇから移送経路１１を通って供給されてくるゴムを受止めて導く導入路９と、この導入路に続く状態でダイス４のゴム流動用切欠き部８に臨む内部流路（図示省略）とを有しており、導入路９はホルダ７Ｌの内面との共働によって、そして、内部流路はダイス４の左側面４Ｌとの共働によってそれぞれ機能する状態に形成されている。

ホルダ７Ｌ，７Ｒは、図１、図５に示すように、左右のゴムガイド５，６の間にダイス４を挟み込む組付け状態を保持すべく、それら三者５，６，４を組付け状態において囲繞するものであり、正面視で外側下部が斜めカットされたような形状であり、かつ、平面視で矩形ループ状を呈するブロック材から構成されている。左右の各ホルダ７Ｌ，７Ｒには、ダイス４の下端部から（ゴム流動用切欠き部８から）流下排出されてくる未加硫コード体１を、その断面形状を所定形状に整えてから下方に移動させるための整形移送路（排出部の一例）１０に形成されている。

整形移送路１０の下端開口形状は、スチールコード２をゴムで覆う複合部分ｈの厚みに対して、隣合うスチールコード２うしの間のゴム部分ｇの厚みが薄い波形の断面形状を有する未加硫コード体１（図６参照）となるように、孔路３部分の厚みが幅が厚く、隣合う孔路３どうしの間の部分に厚みが薄い波形のものに設定されている。そして、二次成形機ｂにおいては、波形の未加硫コード体１の一対が、一方の複合部分ｈと他方のゴム部分ｇとが対向する状態で重ねられるよう、各ホルダ７Ｌ，７Ｒから出される未加硫コード体１，１は、スチールコード２の配列ピッチｐ１の半分のピッチ１／２ｐ１だけ互いに位置ズレする状態に設定されている。また、左右のホルダ７Ｌ，７Ｒは、極めて近接させて左右に相隣る状態に集約配置されている。尚、図５は右側のホルダ７Ｒを示している。

二次成形機ｂは、左右一対の押圧ローラ１２，１３を、一次成形機ａの下方において対向配備することで構成されている。即ち、一対のローラ１２，１３は、それらの間に形成される間隔が所定の幅寸法（繊維補強ゴムコードとしての厚み）に設定された状態で回動自在に支持されるとともに、何れか一方のローラ１２（又は１３）、或いは双方のローラ１２，１３を、一次成形機ａと同調して（又は独立して）駆動回転させる駆動機構１４が設けられている。

つまり、一次成形機ａの各ホルダ７Ｌ，７Ｒの下端部から下方排出されてくる一対の未加硫コード体１，１を重ねた状態で一対のローラ１２，１３間に導き入れることにより、計二枚の未加硫コード体１，１が幅方向に圧縮されて一体化された未加硫の繊維補強ゴムコード１５となって送り出されるのである。尚、未加硫の繊維補強ゴムコード１５は、繊維補強ゴムホースを作成すべく、筒状ゴムホース（図示省略）に巻回された後等、その後に加硫装置（図示省略）によって加硫処理されることになる。

次に、本発明による製造装置Ａによる繊維補強ゴムコード１５の製造方法について説明する。まず、一次成形機ａにおいては、並列状態で下降供給されてくる多数のスチールコード２が、各ダイス４の対応する孔路３に取り込まれるとともに、ゴム供給機Ｇから左右のゴムガイド５，６に流動状の未加硫ゴム（１６）が供給される。それによってダイス４の下端部のゴム流動用切欠き部８において、所定の配列ピッチでもって下降排出されるスチールコード２の列が、左右のゴムガイド５，６から送り出されてくるゴムによって覆われる。それによって図６に示すように、スチールコード２を埋設するゴム層１６の最大厚みがＬ１で、かつ、スチールコード２の配列ピッチｐ１の断面波形形状を有する広幅ベルト状の未加硫コード体１が形成される。

左側の一次成形機ａから下方排出される未加硫コード体１と、右側の一次成形機ａから下方排出される未加硫コード体１とは、図６に示すように、互いのスチールコード２が互い違いになる状態に半ピッチ（ｐ１／２）ずれる位置関係となるように設定されている。その配列状態で一対の未加硫コード体１，１が重ねられて二次成形機ｂに投入されるので、左右のローラ１２，１３で押圧されることによって一対の未加硫コード体１，１は、幅方向に圧縮されて図７（ａ）に示すように一体化され、さらに圧縮されて図７（ｂ）に示すように略１枚の未加硫コード体のように成形される。

一対のローラ１２，１３の径や回転速度等の押圧条件によっては、二次成形機ｂから排出される一体化された未加硫の繊維補強ゴムコード１５を、図７（ｃ）に示すような、整列された一様な幅を呈する板状のものにすることも可能である。この二次成形機ｂ通過後の繊維補強ゴムコード１５においては、スチールコード２の配列ピッチｐ２が未加硫コード体１の略半分の値（ｐ２＝ｐ１／２）で、かつ、厚みＬ２が未加硫コード体１と略同一の値（Ｌ２≒Ｌ１）に形成されている。

要するに、本発明による繊維補強ゴムコード１５の製造方法は、並列配置された複数のスチールコード２をゴム１６で被覆して広幅ベルト状の未加硫コード体１を作成する一次成形工程と、この一次成形工程によって得られる未加硫コード体１の二枚を、それぞれのスチールコード２は重ならないように互いに位置ズレされ、かつ、加温された状態で重ねて加圧する二次成形工程と、を有している。そして、二次成形機ｂによる二次成形工程は、一次成形機ａによる一次成形工程によって未加硫コード体１が作成された直後に行われるように設定されている。

このように、本製造装置Ａにおいては、一次成形機ａから出た直後の未加硫コード体１は、高温で流動し易い状態にあるから、ヒータ等の専用の加温機を別途に用意することなく、二枚の未加硫コード体１，１を一対の駆動回転されるローラ１２，１３間で圧縮するだけの簡単な二次成形機ｂとしながらも、スチールコード２の配列ピッチがほぼ１／２となる高密度（二倍密度）化された繊維補強ゴムコード１５が実現できている。

従って、従来では不可能な高密度にスチールコード２が配列された補強繊維ゴムコード１５は、厚みはほぼ同じで優れた柔軟性を有しながらも強度はほぼ２倍となるから、高い強度と優れた柔軟性とを兼ね備える繊維補強ゴムコード１５として実現できている。筒状テーパ部を有する筒状ゴムホースに、この繊維補強ゴムコード１５が補強層として巻回された繊維補強ゴムホースによるポンピングチューブでスクイーズ式ポンプを構成すれば、その耐久性や能率が明確に向上するものとすることが可能である。

実施例１による繊維補強コード１５の具体緒元の一例としては次のようである。各一次成形機ａにおいては、径０．７ｍｍのスチールコード２を１２本使用し、幅３０ｍの未加硫コード体１が作成される。ダイス４の先端幅は３０ｍｍで、厚さ１．２ｍｍとし、６５度の天然ゴム１６を、温度が７０℃で、かつ、圧力が１５Ｍｐａのものとして供給し、各一次成形機ａから幅３０ｍｍｍで厚みが１．２ｍｍの未加硫コード体１が作成される。この未加硫コード体１の二枚を二次成形機ｂにて重ねて圧縮すると、幅３０ｍｍの間に２４本のスチールコード２が配列される状態の繊維補強ゴムコード１５が得られる。

〔実施例２〕
実施例２による繊維補強コードは、次のようにして作成される。一次成形機ａによって作成される未加硫コード体１として、径１ｍｍのスチールコード２が幅１０ｍｍ中に４本含まれる構造（芯材配列ピッチが２．５ｍｍ）のものを用いたところ、二次成形機ｂ通過後にはスチールコード２が幅１０ｍｍｍあたり８本含まれる構造（芯材配列ピッチが１．２５ｍｍ）と、倍の密度を持つ繊維補強ゴムコードが得られた。従来の一般的な未加硫コード体は、径１ｍｍのスチールコード２が幅１０ｍｍ中に５本含まれる構造（芯材配列ピッチが２ｍｍ）であるので、実施例２による繊維補強ゴムコードは、従来品に対しては約１．６倍の密度とすることができている。またこれにより、強度が同じならば厚さは従来品の１／１．６倍の薄さにすることが可能である。

〔別実施例〕
芯材２としては、スチールコードの他、カーボンファイバ、高分子合成樹脂繊維等、種々の変更が可能である。また、上述の実施例では二枚の未加硫コード体１を重ねているが、三枚以上の未加硫コード体１を重ねて繊維補強ゴムコード１５を作成するもの装置や方法も可能である。本発明による繊維補強ゴムコードは、ポンピングチューブの他、高圧補強が必要なゴム製品や高圧ホース等、種々のものに適用が可能である。

繊維補強ゴムコードの製造装置を示す全体斜視図 ダイスを示す斜視図 ダイスと左右のゴムガイドとを示す斜視図 ダイスと左右のゴムガイドとの組付け状態を示す斜視図 片側の一次成形機を示す斜視図 一次成形機から出た状態の未加硫コード体の断面形状を示す断面図 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は二次成形工程の進行状況を示す作用図

符号の説明

１ 未加硫コード体
２ 芯材（スチールコード）
１０ 排出部
１６ ゴム（ゴム層）
ａ 一次成形機
ｂ 二次成形機
ｈ 複合部分
ｇ ゴム部分
Ａ 繊維補強ゴムコードの製造装置

Claims (6)

1. 並列配置された複数の芯材をゴムで被覆して広幅ベルト状の未加硫コード体を作成する一次成形工程と、一次成形工程によって得られる未加硫コード体の複数を、それぞれの芯材は重ならないように互いに位置ズレされ、かつ、加温された状態で重ねて加圧する二次成形工程と、を有する繊維補強ゴムコードの製造方法。
2. 前記二次成形工程が、前記一次成形工程によって未加硫コード体が作成された直後に行われる請求項１に記載の繊維補強ゴムコードの製造方法。
3. 前記一次成形工程による未加硫コード体として、前記芯材をゴムで覆う複合部分の厚みに対して、隣合う前記芯材どうしの間のゴム部分の厚みが薄い断面形状を有する波形の未加硫コード体を作成し、
   前記二次成形工程においては、前記波形の未加硫コード体の一対を、一方の複合部分と他方のゴム部分とが対向する状態で重ねて加圧する請求項１又は２に記載の繊維補強ゴムコードの製造方法。
4. 並列配置された複数の芯材をゴムで被覆して成る広幅ベルト状の未加硫コード体を作成自在な一次成形機と、この一次成形機によって作成される未加硫コード体の複数を、それぞれの芯材は重ならないように互いに位置ズレされ、かつ、加温された状態で重ねて加圧自在な二次成形機と、を有して構成される繊維補強ゴムコードの製造装置。
5. 前記二次成形機は、前記一次成形機における未加硫コード体の排出部の付近に配置されている請求項４に記載の繊維補強ゴムコードの製造装置。
6. 前記一次成形機は、前記芯材をゴムで覆う複合部分の厚みに対して、隣合う前記芯材どうしの間のゴム部分の厚みが薄い断面形状を有する波形の未加硫コード体を作成するものに構成されるとともに、前記二次成形機は、前記波形の未加硫コード体の一対を、一方の未加硫コード体の複合部分と他方の未加硫コード体のゴム部分とが対向される状態で重ねて加圧するものに構成されている請求項４又は５に記載の繊維補強ゴムコードの製造装置。
   

Images