JP2009023099A - プライ形成装置及びプライの形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スチールコードを損傷させることなく、その素線間にトッピングゴムを十分に侵入させつつ、適度な厚さかつ平滑なプライを得ることのできるプライ形成装置の提供。
【解決手段】ダイス４にトッピングゴム５を供給する押出機６と、ゴム被覆したスチールコード３を挟圧するエンドレスベルト８ａ、８ｂとを備える。スチールコード３をダイス４に通して損傷しない程度の厚さにゴム被覆しつつ素線間に侵入させる。予め、挟圧による広がりを見込んで、側縁部のスチールコード３を傾斜ロール１４に掛けて中央側に寄せる。エンドレスベルト８ａ、８ｂの平坦で広い挟圧面で、ゴム被覆した複数本のスチールコード３を一体化しながらシート状に挟圧し、プライ２を平滑に、かつコード間隔を均一にする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えばタイヤやゴムベルト、ゴムホースの補強層として用いられ、複数本のスチールコードを並べると共にトッピングゴムで被覆してなるシート状のプライを形成するためのプライ形成装置及びプライの形成方法に関するものである。

一般に、タイヤやゴムベルト、ゴムホースなどのゴム補強製品に設けられる補強層としてのプライは、複数本のスチールコードを並べてシート状のトッピングゴムで被覆した構造とされ、カレンダー装置によって形成することが多い。

カレンダー装置は、平行に引き揃えた複数本のスチールコードとシート状のトッピングゴムとをカレンダーロールで挟圧することにより、スチールコードの素線間にトッピングゴムを侵入させて両者を接着しつつ、スチールコードをトッピングゴムで被覆するようになっている。ただ、カレンダーロールによる挟圧は瞬間的なものであり、径の大きいスチールコードや高密度に配列したスチールコードをトッピングゴムで被覆する場合、トッピングゴムの侵入が不十分になりやすく、スチールコードとトッピングゴムとの接着力が低下するおそれがある。

これに対して、特許文献１が開示するプライの製造方法は、スチールコードを通過させるトッピング室に高いゴム圧力の第１のトッピングゴムを供給することにより、各スチールコードをゴム被覆しつつ、その素線間に第１のトッピングゴムを侵入させるようにしている。さらに、カレンダーロールで、第１のトッピングゴムで被覆した複数本のスチールコードをシート状の第２のトッピングゴムで被覆することにより、スチールコードの素線間にトッピングゴムを十分に侵入させつつシート状のプライを得るようにしている。
特開２００５−２６２６７２号公報（段落番号００２２、００２８）

ところが、特許文献１のプライの製造方法は、プライの厚さが過大になるのを防止するよう第１及び第２のトッピングゴムの総量を抑えるのに、第１のトッピングゴムでの被覆を薄くする必要があるので、スチールコードがトッピング室のダイス孔（孔部）と接触して損傷するおそれがある。

このようなスチールコードの損傷を防止しつつプライを程度な厚さに設定する方法として、第１のトッピングゴムによる被覆を厚くし、その分、第２のトッピングゴムによる被覆を省略することによってトッピングゴムの総量を抑えることが考えられる。この場合、トッピングゴムで被覆した複数本のスチールコードをカレンダーロールに代わる挟圧ロールで挟圧して一体化することにより、シート状のプライを得る。

しかしながら、挟圧ロールによる圧力が瞬間的な線圧であることから、挟圧ロールで挟んだトッピングゴムの局所的な厚さの変化に伴うコード間隔の変化を生じさせない程度に挟圧しただけでは、プライの平滑性が不十分になりやすく、プライを未加硫ゴムに積層して成型する際のタック（接着性）が不足するおそれがある。

本発明は、スチールコードを損傷させることなく、その素線間にトッピングゴムを十分に侵入させつつ、適度な厚さかつ平滑なプライを得ることのできるプライ形成装置及びプライの形成方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るプライ形成装置は、複数本のスチールコードを並べると共にトッピングゴムで被覆してなるシート状のプライを形成するためのものであり、供給された複数本のスチールコードを通す複数のダイス孔を有するダイスと、このダイスにトッピングゴムを加圧しつつ供給して各スチールコードを被覆すると共にその素線間にトッピングゴムを侵入させる押出機と、ダイスを通過してトッピングゴムで被覆された複数本のスチールコードを挟圧することによって一体化しつつシート状にする少なくとも一対のエンドレスベルトとを備えたものである。

上記構成によれば、各スチールコードをダイスに通してゴム被覆し、このゴム被覆した複数本のスチールコードを一体化しながらシート状に挟圧するので、トッピングゴムを素線間に十分に侵入させると共に、ゴム被覆を厚くしてダイス孔との接触によるスチールコードの損傷を防止しつつ、プライを適度な厚さに設定することができる。

さらに、ゴム被覆した複数本のスチールコードをエンドレスベルトで挟圧するので、挟圧ロールによる挟圧よりも、その挟圧面積を大きく設定することができる。これにより、トッピングゴムの局所的な厚さの変化を抑えてコード間隔の変化を抑えつつ、挟圧の面圧を大きく設定することができ、しかも、エンドレスベルトの採用により、挟圧面を平坦に、かつ挟圧時間を長く設定できるので、プライの平滑性を高めることができる。

ここで、エンドレスベルトは、大きな面圧が得られる剛性の大きいものが好ましく、ステンレスベルトやスチールベルトなどの金属製ベルトを例示できる。特に、ステンレスベルトは、その表面が極めて平滑で表面光沢に優れると共に、張力を大きく設定して面圧を高めることができ、しかも、市販性も高く、好適である。

対をなすエンドレスベルトのそれぞれを掛巻するロールを、挟圧するスチールコードの進行方向に互いに位置をずらして設ければ、エンドレスベルトのより広い範囲で、挟圧による面圧を高めることができる。つまり、対をなすエンドレスベルトのロール位置を合わせる場合、ロールの近くでは強い面圧が得られるものの、ロールから離れた部位では、エンドレスベルトの撓みによって面圧が低下する。これに対して、ロール位置を互いにずらすことにより、エンドレスベルトが撓む分だけ他方のロールでさらに押さえることができるので、エンドレスベルトの撓みの影響を抑えることができる。

また、スチールコードの進行方向でエンドレスベルトよりも上流に、プライの側縁部を構成するスチールコードを掛けて中央側に寄せるよう、エンドレスベルトの幅方向に対して傾斜する傾斜ロールを設けるのがよい。そうすれば、エンドレスベルトでの挟圧によるプライ側縁部の幅方向の広がりを見込んで、プライの側縁部を構成するスチールコードのコード間隔を予め小さくすることができ、これにより、プライをその全幅に渡って均一かつ所定のコード間隔に設定することができる。

さらに、スチールコードの進行方向で傾斜ロールの上流及び下流に、この傾斜ロールに掛けたスチールコードをその配列方向がエンドレスベルトの幅方向と平行になるよう押さえる押さえロールを設けるのがよい。そうすれば、上流及び下流の押さえロールで押さえる分、スチールコードを傾斜ロールに強く掛けることができるので、スチールコードを中央側に寄せやすくすることができる。

また、本発明は、複数本のスチールコードを並べると共にトッピングゴムで被覆してなるシート状のプライを形成する方法を提供する。具体的には、ダイスに複数本のスチールコードを供給して複数のダイス孔に通しながら、ダイスに押出機でトッピングゴムを加圧しつつ供給して各スチールコードを被覆すると共にその素線間にトッピングゴムを侵入させる。その後、トッピングゴムで被覆した複数本のスチールコードを少なくとも一対のエンドレスベルトで挟圧することによって一体化しつつシート状にする。この構成によれば、上記のプライ形成装置の構成を採用することによる効果と同じ効果を得ることができる。

さらに、エンドレスベルトで複数本のスチールコードを挟圧する前に、プライの幅方向で中央部を構成するスチールコードよりも側縁部を構成するスチールコードのコード間隔を小さくする。そうすれば、エンドレスベルトでの挟圧によってプライの側縁部が幅方向に広がった状態において、プライがその全幅に渡って均一かつ所定のコード間隔に設定される。

この場合、ダイス孔の間隔によってスチールコードのコード間隔を調節することもできるが、ダイス孔を等間隔に設定してスチールコードを等間隔に配列し、エンドレスベルトで複数本のスチールコードを挟圧する前に、プライの側縁部を構成するスチールコードのコード間隔を小さくする構成を採用すれば、高価なダイスを簡単な構成にすることができる。

より具体的には、エンドレスベルトで複数本のスチールコードを挟圧する前に、プライの側縁部を構成するスチールコードをエンドレスベルトの幅方向に対して傾斜する傾斜ロールに掛けて中央側に寄せればよい。

以上のとおり、本発明によると、複数本のスチールコードをダイスに通してそれぞれを十分な厚さでゴム被覆した後、このゴム被覆した複数本のスチールコードを挟圧面積の大きいエンドレスベルトで一体化しながらシート状に挟圧するようにしている。これにより、スチールコードをダイス孔との接触によって損傷させることなく、その素線間にトッピングゴムを十分に侵入させつつ、適度な厚さかつ平滑なプライを形成することができる。

また、挟圧によるプライ側縁部の広がりを見込んで、プライ側縁部を構成するスチールコードのコード間隔を予め小さくするので、プライをその全幅に渡って均一かつ所定のコード間隔に設定して、ゴム製品の品質を高めることができる。

以下、本発明に係るプライ形成装置及びプライの形成方法を実施するための最良の形態について、図面を用いて説明する。

［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態のプライ形成装置の構成を説明する。図１は本発明の第１実施形態のプライ形成装置を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はエンドレスベルトの挟圧状態を示す側面図、（ｃ）はエンドレスベルトの離間状態を示す側面図である。

プライ形成装置１は、タイヤやゴムベルト、ゴムホースなどの補強層として用いられるシート状のプライ２を形成するためのものであり、複数本のスチールコード３を通すダイス４と、ダイス４にトッピングゴム５を加圧しつつ供給する押出機６と、ダイス４を通過したスチールコード３を水平方向に導く上下一対のガイドロール７と、ダイス４を通過してトッピングゴム５で被覆された複数本のスチールコード３を挟圧することによって一体化しつつシート状にする上下一対のエンドレスベルト８ａ、８ｂとを備え、スチールコード３の進行方向に沿って、上流側からダイス４及び押出機６、ガイドロール７、エンドレスベルト８ａ、８ｂの順に配置されている。

ダイス４は、押出機６のヘッド９に装着され、各スチールコード３をゴム被覆すると共にその素線間にトッピングゴム５を侵入させるようになっている。このダイス４は、複数本のスチールコード３をゴム被覆して引き揃えるよう、スチールコード３を通す複数のダイス孔１０を千鳥状かつ全体として水平に配列した構造とされる。ダイス孔１０は、例えば、水平方向にピッチ２ｍｍで幅３００ｍｍの範囲に配列され、スチールコード３の径がφ１．３ｍｍの場合、ダイス孔１０の孔径がφ２．３ｍｍに設定される。

エンドレスベルト８ａ、８ｂは、例えば、厚さが０．４ｍｍ、幅が４００ｍｍで、表面が平滑かつ光沢を有するステンレスベルトとされる。上側のエンドレスベルト８ａは、スチールコード３の進行方向に配列された２本の円柱状又は円筒状のロール１１ａ、１１ｂに掛巻され、下側のエンドレスベルト８ｂは、スチールコード３の進行方向に配列された３本の円柱状又は円筒状のロール１２ａ、１２ｂ、１２ｃに掛巻される。

エンドレスベルト８ａを掛巻するロール１１ａ、１１ｂと、エンドレスベルト８ｂを掛巻するロール１２ａ、１２ｂ、１２ｃとは、スチールコード３の進行方向に沿って互いに位置をずらすよう、ロール１１ａ、１１ｂがロール１２ａ、１２ｂ、１２ｃの中間位置に配置されている。

上側のロール１１ａ、１１ｂ及び下側の中央のロール１２ｂは、上下動自在とされ、図１（ｂ）に示すように、ロール１１ａ、１１ｂを下動させてエンドレスベルト８ｂに押し付けると共に、ロール１２ｂを上動させてエンドレスベルト８ａに押し付けることにより、エンドレスベルト８ａ、８ｂの張力を高めて、両ベルト間の面圧を高めるようになっている。

また、図１（ｃ）に示すように、ロール１１ａ、１１ｂを上動させると共に、ロール１２ｂを下動させることにより、上側のエンドレスベルト８ａと下側のエンドレスベルト８ｂとを離間させるようになっている。なお、下側の両側のロール１２ａ、１２ｃは、上下方向の移動が規制され、エンドレスベルト８ａ、８ｂの上下流におけるスチールコード３の高さを安定させている。

次に、プライの形成方法を説明する。まず、複数本のスチールコード３を上流側からダイス４のダイス孔１０に通し、ガイドロール７を介して、エンドレスベルト８ａ、８ｂに導く。エンドレスベルト８ａ、８ｂを一旦離間させてスチールコード３を挿通した後、ロール１１ａ、１１ｂを下動させると共にロール１２ｂを上動させて、エンドレスベルト８ａ、８ｂでスチールコード３を挟圧する。

さらに、複数本のスチールコード３をダイス４に連続的に供給しながら、ダイス４に押出機６でトッピングゴム５を加圧しつつ供給する。これにより、各スチールコード３がダイス４を通過する際、適度な厚さにゴム被覆されると共に、その素線間にトッピングゴム５が十分に侵入する。

トッピングゴム５で被覆された複数本のスチールコード３は、そのコード本体がダイス孔１０の周縁に接触することなく、ダイス４から引き出される。ダイス４から引き出された複数本のスチールコード３は、加温された状態のまま、エンドレスベルト８ａ、８ｂで連続的に挟圧されて一体化し、適度な厚さのシート状のプライ２に形成されると共に、その両面にエンドレスベルト８ａ、８ｂの表面の光沢が転写される。

このとき、複数本のスチールコード３をエンドレスベルト８ａ、８ｂの平坦かつ広い挟圧面によって十分な挟圧時間で挟圧するので、挟圧によるトッピングゴム５の局所的な厚さの変化、及びこれに伴うコード間隔の変化を抑えつつ、大きな面圧で挟圧することができる。これにより、プライ２を平滑にしてタック（接着性）を十分に高め、補強層としてプライ２を用いるゴム製品の成型作業性を良好にすることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態のプライ形成装置の構成を説明する。図２は本発明の第２実施形態のプライ形成装置の斜視図、図３はプライ形成装置の平面図、図４はプライ形成装置の側面図である。図５は傾斜ロール及び押さえロールを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。

第２実施形態のプライ形成装置１３は、第２実施形態のプライ形成装置１とほぼ同じ構成であるが、エンドレスベルト８ａ、８ｂよりも上流に、ガイドロール７に代えて、プライ２の両側縁部を構成するスチールコード３を掛ける一対の傾斜ロール１４が設けられ、傾斜ロール１４の上流及び下流に、傾斜ロール１４に掛けたスチールコード３を押さえる押さえロール１５ａ、１５ｂが設けられている。

傾斜ロール１４は、先端側（エンドレスベルトの幅方向で中央側）が下方に向かうよう、例えばエンドレスベルト８ａ、８ｂの幅方向に対して傾斜角度１５°で傾斜し、その上側に、例えばプライ２の側縁から３０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲を構成するスチールコード３を掛けて中央側に寄せるようにしている。この傾斜ロール１４は、長さ方向に沿って周速の等しい円柱状又は円筒状とされ、周速の相違によるスチールコード３のずれを防止している。

押さえロール１５ａ、１５ｂは、傾斜ロール１４に掛けたスチールコード３をその配列方向がエンドレスベルト８ａ、８ｂの幅方向と平行になるよう上側から押さえ、その分、スチールコード３を傾斜ロール１４に強く掛けるようになっている。

なお、本実施形態では、上側のエンドレスベルト８ｂが３本のロール１２ａ、１２ｂ、１２ｃに掛巻され、下側のエンドレスベルト８ａが２本のロール１１ａ、１１ｂに掛巻されているが、その上下が反対である点を除いて、第１実施形態のエンドレスベルト８ａ、８ｂと同じ構成である。また、図２、図３及び図４において、１６はスチールコードを供給するスチールコードリールであり、１７はガイドロール、１８はプライ２及びスチールコード３を引き出す駆動ロール、１９は形成したプライ２を巻き取る巻き取りロールである。

次に、プライの形成方法を説明する。第２実施形態のプライの形成方法は、第１実施形態のプライの形成方法とほぼ同じであるが、プライ２の側縁部を構成するスチールコード３を傾斜ロール１４及び押さえロール１５ａ、１５ｂに掛けて中央側に寄せるようにしている。すなわち、エンドレスベルト８ａ、８ｂで挟圧する際のプライ２の側縁部の広がりを見込んで、予め、側縁部を構成するスチールコード３のコード間隔を小さくするようにしている。

具体的には、まず、図６（ａ）に示すように、スチールコードリール１６が供給するスチールコード３をトッピングゴム５で被覆しつつ、ダイス４の千鳥状かつ全体として水平に配列された複数のダイス孔１０から引き出す。ダイス孔１０から引き出した全スチールコード３のうち、プライ２の側縁部を構成するスチールコード３を傾斜ロール１４及び押さえロール１５ａ、１５ｂによって中央側に寄せて、そのコード間隔を中央部よりも小さくする。また、図６（ｂ）に示すように、スチールコード３は、エンドレスベルト８ａ、８ｂで挟圧するまでに、その配列が千鳥状から直状に移行する。

さらに、スチールコード３をエンドレスベルト８ａ、８ｂで挟圧することにより、側縁部のコード間隔が、傾斜ロール１４及び押さえロール１５ａ、１５ｂで小さくした分だけ広がり、全幅に渡ってコード間隔が一定のプライ２が形成される。

ここで、挟圧によるコード間隔の変化について説明すると、スチールコード３を第１実施形態のように単にエンドレスベルト８ａ、８ｂで挟圧した場合、その挟圧面積が大きいことから、中央部ではコード間隔の変化が小さいものの、幅方向への拘束の弱い例えば側縁から３０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲は幅方向に広がりやすい。これにより、図６（ｃ）に示すように、側縁に近いほどコード間隔が大きくなり（ｐ１＞ｐ２＞ｐ３、例えばｐ１＝２．６ｍｍ、ｐ２＝２．５ｍｍ、ｐ３＝２．０ｍｍ）、プライ２の全幅も例えば３００ｍｍから３２０ｍｍに広がる。

これに対し、本実施形態では、傾斜ロール１４及び押さえロール１５ａ、１５ｂにより、プライ２の側縁部を構成するスチールコード３のコード間隔を小さくしておくので、エンドレスベルト８ａ、８ｂで挟圧することにより、図６（ｄ）に示すように、全幅に渡ってコード間隔が一定で（ｐ１＝ｐ２、例えばｐ１＝ｐ２＝２ｍｍ）、厚さも一定（例えば２．１±０．０５ｍｍ）のプライ２が得られる。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、適宜変更を加えることができる。例えば、スチールコード３のコード間隔を小さくするための手段として、傾斜ロール１４及び押さえロール１５ａ、１５ｂに代えて、図７の（ａ）〜（ｃ）に示す各手段を採用することができる。図７において、（ａ−１）、（ｂ−１）及び（ｃ−１）は各手段の平面図を示し、（ａ−２）、（ｂ−２）及び（ｃ−２）は各手段の正面図を示す。

図７（ａ）に示す手段は、スチールコード３を上下に挟む一対の傾斜ロール２０ａ、２０ｂと、傾斜ロール２０ａ、２０ｂの上下流にそれぞれ上下一対ずつ配置した押さえロール２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂとからなり、傾斜ロール２０ａ、２０ｂをスチールコード３の進行方向を中心として傾斜させることにより、スチールコード３の束をねじって、そのコード間隔を小さくするものである。

図７（ｂ）に示す手段は、傾斜ロール１４に代えて、円錐台ロール２３を傾斜させて設けたものであり、側縁部の狭い範囲のみ、コード間隔を小さくするものである。また、図７（ｃ）に示す手段は、傾斜ロール１４に代えて、中心軸方向断面が２次曲線を構成する曲線ロール２４を傾斜させて設けたものであり、側縁部のより狭い範囲のみ、コード間隔を小さくするものである。

また、プライ２の側縁部を構成するスチールコード３のコード間隔を小さくするための手段として、ダイス孔１０の間隔を調節するようにしてもよい。エンドレスベルト８ａ、８ｂは、一対に限らず複数対であってもよく、エンドレスベルト８ａ、８ｂを掛巻するロール１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃの本数も、それぞれ２本以上であれば自由に設定することができる。

本発明の第１実施形態のプライ形成装置を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はエンドレスベルトの挟圧状態を示す側面図、（ｃ）はエンドレスベルトの離間状態を示す側面図 本発明の第２実施形態のプライ形成装置の斜視図 プライ形成装置の平面図（第２実施形態） プライ形成装置の側面図（第２実施形態） 傾斜ロール及び押さえロールを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図 スチールコードの配列の変化を説明する図 コード間隔を小さくするための別の手段を示す図

符号の説明

１、１３ プライ形成装置
２ プライ
３ スチールコード
４ ダイス
５ トッピングゴム
６ 押出機
８ａ、８ｂ エンドレスベルト
１０ ダイス孔
１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ ロール
１４ 傾斜ロール
１５ａ、１５ｂ 押さえロール

Claims (4)

1. 複数本のスチールコードを並べると共にトッピングゴムで被覆してなるシート状のプライを形成するためのプライ形成装置であって、
   供給された複数本のスチールコードを通す複数のダイス孔を有するダイスと、該ダイスにトッピングゴムを加圧しつつ供給して各スチールコードを被覆すると共にその素線間にトッピングゴムを侵入させる押出機と、前記ダイスを通過してトッピングゴムで被覆された複数本のスチールコードを挟圧することによって一体化しつつシート状にする少なくとも一対のエンドレスベルトとを備えたことを特徴とするプライ形成装置。
2. 前記スチールコードの進行方向でエンドレスベルトよりも上流に、前記プライの側縁部を構成するスチールコードを掛けて中央側に寄せるよう、エンドレスベルトの幅方向に対して傾斜する傾斜ロールが設けられたことを特徴とする請求項１に記載のプライ形成装置。
3. 複数本のスチールコードを並べると共にトッピングゴムで被覆してなるシート状のプライを形成する方法であって、
   ダイスに複数本のスチールコードを供給して複数のダイス孔に通しながら、前記ダイスに押出機でトッピングゴムを加圧しつつ供給して各スチールコードを被覆すると共にその素線間にトッピングゴムを侵入させ、その後、トッピングゴムで被覆した複数本のスチールコードを少なくとも一対のエンドレスベルトで挟圧することによって一体化しつつシート状にすることを特徴とするプライの形成方法。
4. 前記エンドレスベルトで複数本のスチールコードを挟圧する前に、前記プライの側縁部を構成するスチールコードをエンドレスベルトの幅方向に対して傾斜する傾斜ロールに掛けて中央側に寄せることを特徴とする請求項３に記載のプライの形成方法。

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