JP2007030401A - ゴム被覆コードの製造方法およびその製造に用いるゴム押出機 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な制御によって、中空状のコードの中空部分にゴムを充填することができるゴム被覆コードの製造方法、および、その装置を実現する。
【解決手段】ゴム被覆ヘッド１は、成形ダイス２と間隙拡大ダイス３とを有する複合ダイスと、流路１７をと備える。成形ダイス２は、コードＬを挿入してゴム８をトッピングするもので、ゴムＨ服ヘッド１の先端に配される。間隙拡大ダイス３は、コードＬを楕円形状に変形させて中空部分７にゴム８を充填するもので、成形ダイス２に対してコードＬの入線方向下流側に配される。
【選択図】図２

Description

本発明は、コアストランドの無い中空状のコードにゴムを被覆するゴム被覆コードの製造方法、および、その製造に用いるゴム押出機に関するものである。

空気入りタイヤやポンピングチューブ等のゴム製品の補強材として、コード切断荷重を高めた撚り線構造のスチールコードが多用されている。このスチールコードは、フィラメント同士のフレッチング摩耗の防止やコード形状を維持するために、スチールコードの中心部分にゴムを充填させる必要がある。

特許文献１には、コアストランドを構成するシースフィラメントの本数を減らし、シースフィラメント同士の間隙を拡げてゴムの浸透性を高めたスチールコードや、コアストランドのシースフィラメントをシースストランドのシースフィラメントに対して逆方向に撚り合わすことで、フィラメント同士の接触面積を小さくしてゴムの浸透性を高めたスチールコードが開示されている。

特許文献２には、素線の状態、すなわち、撚り合わせる前の状態からゴム押出機のゴム注入部を通過させ、素線にゴムが被覆した状態で撚り合わせることで、全てのシースストランドにゴムが被覆したスチールコードを製造するコード製造装置が開示されている。
特開２００５―００２５１５号公報 特開２００４―２７７９２３号公報

ところで、スチールコードの軽量化およびコスト低減を図るため、引張り強度に与える影響の少ないコアストランドを省略した中空状のスチールコードが出現している。この中空状のスチールコードにおいても水の浸入による錆びの発生やストランド同士の擦れを防止するために、中空部分にゴムが充填されていることが望まれる。

しかし、特許文献１のように、シースフィラメントの本数を減らしてシースフィラメント同士の間隙を拡げてゴムの浸透性を高める手法を中空状のスチールコードに採用する場合、シースストランドにおけるシースフィラメントの低減には、必要とされるスチールコード強度等から限界がある。

また、特許文献２では、素線を撚り合わす前にゴム雰囲気中を通過させ、ゴム被覆された状態で撚り合わす手法が開示されているが、ゴム被覆に必要十分な加温・加圧時間に対して、一般的なスチールコードの撚り工程速度は、けた違いに速く、実際にはゴムが中空部分に浸透することがないといった問題点がある。また、スチールコードの撚り工程とゴム被覆工程とを別々に有する装置のため、大きな設置面積および多額な設備投資が必要となるといった問題がある。

本発明は、上記に鑑み、コアストランドの無い中空状のコードの中空部分に、ゴムを容易かつ確実に侵入させることができるゴム被覆コードの製造方法およびその製造に用いるゴム押出機の提供を目的としている。

上記目的を達成するために、本発明では、コアストランドの無い中空状のコードにゴムを被覆するゴム被覆コードの製造方法であって、前記コードに外力を加えてシースストランド同士の間隙を拡くし、前記間隙から前記コードの中空部分にまでゴムを侵入させ、シースストランド同士の間隙を元に戻すことを特徴とする。

ここで、コードとは、アクリル線あるいは鋼線等の線材、あるいは、それらを撚り合せた撚り線からなるシースストランドを複数本撚り合わせたものをいい、本発明ではコードの中央部分を中空状に形成したものを対象としている。

コードのシースストランド同士の間隔を拡げる外力は、例えば、コードの形状を変形させるダイスにより加えることができる。このダイスは、孔断面を扁平形状とすることで、断面形状が円形状のコードを通すと、コードが扁平形状に変形し、隣り合うシースストランド同士の間隙が粗な部分と密な部分とに分かれ、間隙が密な部分、すなわち、間隙が拡がった部分からコードの中空部分にゴムを侵入することができる。

なお、コードに加える外力としては、コードを押し潰してシースストランド同士の間隙を拡げるダイスに限らず、例えば、コードを左右方向に引っ張る等して、シースストランド同士の間隙を拡げることができる。

上記のような、コアストランドの無い中空状のコードにゴムを被覆したスチールコードを製造する製造装置としてゴム押出機がある。このゴム押出機として、コードのシーストランド同士の間隙を拡げるダイス孔を有する間隙拡大ダイスと、この間隙拡大ダイスよりもコードの入線方向下流側に配され、コードを最終寸法に形成するダイス孔を有する成形ダイスとを備えたものが挙げられる。

上記構成によると、複数本のシースストランドを撚り合わせ、コード中央部を中空状に形成された円形状のコードを間隙拡大ダイスに挿入する。この間隙拡大ダイスは、円形状のコードを扁平形状に変形させ、シースストランド同士の位置を変えて、隣り合うシースストランドとシースストランドとの間隙を拡げる。この拡がったシースストランド同士の間隙からゴムを中空部分に侵入する。

これにより、シースストランド同士の間隙からコードの中空部分にゴムを充填することができる。すなわち、コードの中空部分が空洞状態とならないので、フィラメント同士のフレッチング摩耗の防止やコード形状を維持することができる。

間隙拡大ダイスに通し、中空部分にゴムを充填した後のコードは、コード自体の反発力によって、扁平形状から円形状に戻る。そこで、間隙拡大ダイスに対してコードの入線方向下流側に、コードにさらにゴムを被覆することにより最終寸法、すなわち、所望の形状に成形する成形ダイスが配される。すなわち、間隙拡大ダイスで扁平形状とされ、そのコードの中空部分にゴムを充填した後、反発力で元の形状に戻ったコードに、さらにゴムを被覆して所望の厚みにすることができる。したがって、中空部分にゴムが充填されたゴム被覆コードを製造することができる。

以上のとおり、本発明によれば、コアストランドの無い中空状のコードのシースストランドの位置を変えて扁平形状にすることで、シースストランド同士の間隙が拡がる。拡がった間隙からゴムを容易かつ正確にコードの中空部分に侵入することができる。

以下、本発明のゴム被覆コードの製造方法およびその製造に用いるゴム押出機の実施形態を図１〜図３に示す。図中、１はゴム被覆ヘッド、２は成形ダイス、３は間隙拡大ダイス、４はシースストランド、５はコアフィラメント、６はシースフィラメント、７はコードの中空部分、Ｌはコードである。

コードＬは、図１および図２に示すように、５本のシースストランド４を円周状に沿って並べた状態で撚り合わせたコアストランドの無い撚り線とされる。このコードＬを構成する各シースストランド４は、夫々がコアフィラメント５と、そのコアフィラメント５の周囲に沿って配されたシースフィラメント６から構成される撚り線である。また、コアフィラメント５およびシースフィラメント７は夫々が鋼線とされる。

なお、本実施形態において、コードＬを構成するシースストランド４の本数を５本としているが、これに限定されるものではない。例えば、シースストランド４の本数を５本以下あるいは５本以上としてもよい。ただし、シースストランド４の本数が少ない場合には、コードＬとしての強度が乏しいものとなる。また、本数が多すぎる場合は、コードＬを製造する製造装置が大掛かりとなり、さらには、複数本のシースストランド４を撚り合わせるのに高精度な製造装置が必要となる。

ゴム押出機は、被膜ゴム材料８（以下、ゴムという）を貯めるホッパ（図示せず）と、ホッパに貯められたゴム８を押出流動させるスクリュー（図示せず）と、押出流動されたゴムをコードに被覆するゴム被覆ヘッド１とを備える。このゴム押出機は、ホッパに供給したゴム８をスクリューによりゴム被覆ヘッド１側に押出流動させる。押出されたゴム８は、ゴム被膜ヘッド１に設けた流路１７内を通って、ゴム被膜ヘッド１に設けたダイス２，３に流れる。そのダイス２，３によって特定される形状および寸法を持って押出すべく機能する。

ゴム被覆ヘッド１は、図３に示すように、ゴム８とコードＬを通す流路１７と、ゴム被覆ヘッド１の先端に配された成形ダイス２とこの成形ダイス２よりコードＬの入線方向下流側の流路１７中に配された間隙拡大ダイス３とを有する複合ダイスとを備える。流路１７は、押出流動された高圧雰囲気のゴム８が流入するため、流路１７内は、高圧雰囲気のゴム８が充満している状態とされる。

成形ダイス２は、コードＬを円形状にし、さらに、円形状に戻ったコードＬにゴム８を所望する厚みに被覆して最終寸法に成形するものである。成形ダイス２は、コードＬを挿入する挿入口９と、コードＬを円形状にして押出す出口１０と、挿入口９と出口１０とを連通するダイス孔１１とを備える。挿入口９は、コードＬが挿入しやすいように、コードＬの入線方向上流側に行くにつれて開口が徐々に狭くなるように形成される。ダイス孔１１は、断面が円形状に形成されており、出口１０まで同じ形状とされる。

間隙拡大ダイス３は、複数のシースストランド４を円周状に配列して撚り合わせたコードＬを挿入し、これを楕円形状に変形させてシースストランド同士の間隙１５を拡げ、この間隙１５からゴム８を中空部分７に充填するものである。間隙拡大ダイス３は、コードＬを挿入する入口１２と、コードを扁平形状に変形して押出す出口１３と、入口１２と出口１３を連通するダイス孔１４とを備える。また、間隙拡大ダイス３は、成形ダイス２に対して、コードＬの入線方向下流側で、かつ、成形ダイス２のダイス孔１１の中心線と間隙拡大ダイス３のダイス孔１４の中心線とが一直線上に位置するように配される。

入口１２は、コードＬが挿入しやすいように、成形ダイス２の挿入口９と同様に、コードＬの入線方向上流側に行くにつれて開口が徐々に狭くなるように形成される。ダイス孔１４は、入口１２から出口１３に行くにつれて孔断面が円形状から楕円形状となるように形成される。すなわち、間隙拡大ダイス３のダイス孔１４は、入口１２は円形状に開口しており、出口１３は楕円形状に開口される。

ここで、楕円形状について説明する。間隙拡大ダイス３では、円形状のコードＬを楕円形状に扁平させる。すなわち、コードＬの上下方向を縮径させ、左右方向を拡径させてコードＬを扁平させている。すなわち、間隙拡大ダイス３は、ダイス孔１４の高さ方向（楕円形状の短径方向）は、コードＬの直径よりも狭くする。また、ダイス孔１４の幅方向（楕円形状の長径方向）は、拡径されたコードＬが接触しない程度の幅とする。

コードＬの扁平可能範囲は、コードＬの直径に対して−１０％〜−３０％程度とすることが望ましい。例えば、コードＬの扁平において、楕円形状時のコードＬの短径の長さが円形状時のコードＬの直径に対して−１０％以下とした場合、シースストランド３同士の間には、十分な間隙１５が得られない。また、楕円形状時のコードＬの短径の長さが円形状時のコードＬの直径に対して−３０％以上とした場合は、コードＬを扁平する際にシースストランド３同士に擦れが生じ、摩耗破壊を起こす問題がある。

次に、上記構成のゴム押出機を用いてコードＬにゴムを被覆する動作を図４〜図６に基づいて説明する。先ず、図４に示すように、円周状に沿って配された複数本のシースストランド４を撚り合せた中空状のコードＬがゴム被覆ヘッド１の流路１７を通って、間隙拡大ダイス３の入口１２から挿入される。このとき、コードＬは、流路１７中の高圧雰囲気のゴム８を通り、間隙拡大ダイス３の入口１２に挿入される。挿入されたコードＬは、間隙拡大ダイス３のダイス孔１４の形状に沿って、円形状から楕円形状に変形する。

図５に示すように、間隙拡大ダイス３のダイス孔１４によってコードＬが扁平されることで、シースストランド４同士の間隙１５が粗の部分と密の部分とができる。このとき、間隙拡大ダイス３のダイス孔１４には、コードＬと一緒に流路１７から高圧雰囲気のゴム８が流入している。そのため、シースストランド４同士の間隙１５が粗の部分、すなわち、拡げられた間隙１５を経路として、コードＬの中空部分７にゴム８が充填される。中空部分７にゴム８が充填された状態で間隙拡大ダイス３の出口１３から押し出される。

間隙拡大ダイス３から押し出されたコードＬは、そのまま、成形ダイス２の挿入口９に導かれる。このとき、楕円形状に扁平されたコードＬは、コード自身の反発力によって自然と円形状に戻る。再び、コードＬが円形状に戻る際、高圧雰囲気のゴム８の中を通るので、コードＬ全体に所定の厚みを持ったゴム８が被覆される。

ゴム８が被覆されたコードＬは、成形ダイス２の挿入口９に挿入される。成形ダイス２に挿入されたコードＬは、図６に示すように、全体を円形状に形を整え、さらに、コードＬの全周に所望の厚みのゴム８が被膜されて出口１０から押し出される。

このように、コードＬを扁平させてシースストランド同士の間隙を拡げることにより、コードＬの中空部分７にゴム８を充填しやすくなる。これにより、コードＬの外周だけでなく、コードＬの中空部分７にもゴム８が被覆されるため、コード端部からの水の浸入を防ぐことができ、錆びや接着不良を防ぐことができる。また、耐圧変位にするゴム製品に使用した際の引張、曲げ応力時のシースストランド同士の擦れを防止することができ、耐久性を向上することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で修正・変更を加えることができるのは勿論である。上記実施形態では、５本のシースストランドを撚り合せた中空状のコード構造に適用されているが、特にこの構造に限られることはなく、３本や４本等のシースストランドを複数本撚り合せた中空状のコード構造であれば適用可能である。

また、間隙拡大ダイスによってコードを扁平させてシースストランド同士の間隙を拡げているが、シースストランドを上下あるいは左右方向に引っ張ってシースストランド同士の間隙を拡げても良い。また、鋼線を撚り合わせているが、特に限定されるものではなく、種々の線材に適用しても良い。

本願発明に使用するコードの斜視図 図１の断面図 製造装置の側方断面図 間隙拡大ダイスに挿入する際のコードの断面図 間隙拡大ダイスを通ったコードの断面図 成形ダイスを通ったコードの断面図

符号の説明

１ ゴム被覆ヘッド
２ 成形ダイス
３ 間隙拡大ダイス
４ シースストランド
５ コアフィラメント
６ シースフィラメント
７ 中空部分
８ ゴム
９ 挿入口
１０ 出口
１１ ダイス孔
１２ 入口
１３ 出口
１４ ダイス孔
１５ 間隙
１７ 流路
Ｌ コード

Claims (5)

1. コアストランドの無い中空状のコードにゴムを被覆するゴム被覆コードの製造方法であって、前記コードに外力を加えてシースストランド同士の間隙を拡くし、前記間隙から前記コードの中空部分にまでゴムを侵入させ、シースストランド同士の間隙を元に戻すことを特徴とするゴム被覆コードの製造方法。
2. コアストランドの無い中空状のコードにゴムを被覆するゴム被覆コードの製造方法であって、扁平形状のダイス孔を備えたダイスに前記コードを通して扁平形状にして、シースストランド同士の間隙を拡げ、前記間隙から前記コードの中空部分にまでゴムを侵入させ、シースストランド同士の間隙を元に戻すことを特徴とするゴム被覆コードの製造方法。
3. 扁平形状のダイス孔よりもコードの入線方向下流側に円形状のダイス孔を備えたダイスに、前記コードを通すことにより、コードを円形状に戻すとともに、さらに、円形状に戻った前記コードにゴムを被覆して最終寸法にすることを特徴とする請求項２に記載のゴム被覆コードの製造方法。
4. コアストランドの無い中空状のコードにゴムを被覆するゴム押出機において、ゴム被覆ヘッドには、前記コードのシーストランド同士の間隙を拡げる扁平形状のダイス孔を有する間隙拡大ダイスと、前記間隙拡大ダイスよりも前記コードの入線方向下流側に配され、前記コードを最終寸法に仕上げるダイス孔を有する成形ダイスとを備えたことを特徴とするゴム押出機。
5. 成形ダイスと間隙拡大ダイスとを備えた複合ダイスであることを特徴とする請求項４に記載のゴム押出機。

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