JP2009084711A - ゴム−スチール複合体コードの製造方法およびそれにより得られるゴム−スチール複合体コード - Google Patents

Abstract

【課題】あらかじめコア部を未加硫ゴムにより被覆する場合であっても、シースフィラメントの引き揃えの問題を生ずることがないゴム−スチール複合体コードの製造方法を提供する。また、ゴムペネ性が良好であってかつ、高いコード強力を有するゴム−スチール複合体コードを提供する。
【解決手段】１本または複数本のコアフィラメント１１からなるコア部１と、その周りに配置された複数本のシースフィラメント１２，１３とで構成されるコード構造を有するゴム−スチール複合体コードの製造方法である。コア部を口金に通しつつその外周に未加硫ゴムを被覆した後、未加硫ゴムで被覆されたコア部の外周にシースフィラメントを撚り合わせるゴム−スチール複合体コードの製造方法である。口金として、コア部が通過可能であってかつ、コア部の断面形状と略一致する断面形状のものを用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ゴム−スチール複合体コードの製造方法およびそれにより得られるゴム−スチール複合体コード（以下、単に「製造方法」および「コード」とも称する）に関し、詳しくは、コアとシースとからなる層撚り構造を有するゴム−スチール複合体コードの製造方法、および、それにより得られるゴム−スチール複合体コードに関する。

従来、コアの周りにシースを配置してなる層撚り構造を有するコードの耐久性を向上する目的で、あらかじめコア部に未加硫ゴム被覆処理を施した後にシースを撚り合わせることで、ゴムペネトレーション（ゴムペネ）性を確保することが行われている。このコア部に対する未加硫ゴムの被覆は、従来、ゴム押出機の口金内で行われており、かかる口金としては、断面円形形状のものが使用されていた。

例えば、特許文献１には、コア線材の周囲に未加硫ゴムを被覆し、引き続きその廻りに複数本のシースワイヤを撚り合わせるようにしたエラストマー複合スチールコードの製造方法が開示されている。また、特許文献２には、２本以上の素線からなるコアと２本以上の素線からなるシースとを有する複層撚りのスチールコードにおいて、コアに対して予め未加硫ゴムを被覆し、そのゴム被覆層の外側表面に防着用粒子を付着させた後、コアとシースとを撚り合わせてなるスチールコードが開示されている。
特開２００２−２６６２６６号公報（特許請求の範囲等） 特開２００４−１９０１９９号公報（特許請求の範囲等）

上述のように、従来、コア部の未加硫ゴムによる被覆は断面円形形状の口金を介して行われていた。しかしながら、目的とするコード構造によっては、コア部の断面形状と異なる断面円形形状の口金を用いて未加硫ゴムを被覆した状態でコードを撚り上げると、余剰の未加硫ゴムがシース配置の邪魔をして、シースフィラメントの引き揃えが悪くなる場合があった。この場合、コード強力測定時に各フィラメントに均一な荷重がかからなくなるため、入力の厳しいフィラメントが先行的に破断することとなり、未加硫ゴムを被覆しない通常のコードに比べて、コード強力の低下を引き起こしてしまうという問題が生じていた。

そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、あらかじめコア部を未加硫ゴムにより被覆する場合であっても、シースフィラメントの引き揃えの問題を生ずることがないゴム−スチール複合体コードの製造方法を提供することにあり、また、かかる製造方法を用いることで、ゴムペネ性が良好であってかつ、高いコード強力を有するゴム−スチール複合体コードを提供することにある。

本発明者は鋭意検討した結果、コア部を未加硫ゴムで被覆する際に、コア部の形状に合わせた口金を用いることで、上記問題を解消できることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明のゴム−スチール複合体コードの製造方法は、１本または複数本のコアフィラメントからなるコア部と、該コア部の周りに配置された複数本のシースフィラメントとで構成されるゴム−スチール複合体コードの製造方法であって、
前記コア部を口金に通しつつ該コア部の外周に未加硫ゴムを被覆した後、該未加硫ゴムで被覆されたコア部の外周に前記シースフィラメントを撚り合わせるゴム−スチール複合体コードの製造方法において、
前記口金として、前記コア部が通過可能であってかつ、該コア部の断面形状と略一致する断面形状のものを用いることを特徴とするものである。

また、本発明の他のゴム−スチール複合体コードの製造方法は、１本または複数本のコアフィラメントからなるコア部と、該コア部の周りに配置され、複数本のシースフィラメントからなるシース部の２層以上とで構成されるゴム−スチール複合体コードの製造方法であって、
前記コア部の外周に前記シースフィラメントを撚り合わせて前記シース部の１層目を形成し、形成された該１層目のシース部を口金に通しつつ該１層目のシース部の外周に未加硫ゴムを被覆した後、該未加硫ゴムで被覆された１層目のシース部の外周に前記シースフィラメントを撚り合わせて前記シース部の２層目を形成するゴム−スチール複合体コードの製造方法において、
前記口金として、前記１層目のシース部が通過可能であってかつ、該１層目のシース部の断面形状と略一致する断面形状のものを用いることを特徴とするものである。

また、本発明のゴム−スチール複合体コードは、上記本発明の製造方法により製造されるゴム−スチール複合体コードであって、前記コアフィラメントとシースフィラメントとが同方向同ピッチで撚られてなるコンパクト構造を有するか、または、２層または３層の層撚り構造を有することを特徴とするものである。

本発明によれば、上記構成としたことにより、あらかじめコア部を未加硫ゴムにより被覆する場合であっても、シースフィラメントの引き揃えの問題を生ずることがないゴム−スチール複合体コードの製造方法、および、ゴムペネ性が良好であってかつ、高いコード強力を有するゴム−スチール複合体コードを実現することが可能となった。

以下、本発明の好適実施形態について詳細に説明する。
図１に、本発明の一例のゴム−スチール複合体コードのコード構造を示す。図示するゴム−スチール複合体コードは、３本のコアフィラメント１１からなるコア部１と、その周りに配置された３本のインナーシースフィラメント１２Ａおよび６本のアウターシースフィラメント１２Ｂとで構成され、コアフィラメント１１とシースフィラメント１２Ａ，１２Ｂとが同方向同ピッチで撚られてなるコンパクト構造を有する。

本発明の製造方法においては、図示するようなコア部１とシースフィラメント１２Ａ，１２Ｂとからなるコード構造を有するゴム−スチール複合体コードを、コア部１を口金に通しつつ、その外周に未加硫ゴムを被覆した後、未加硫ゴムで被覆されたコア部の外周に、さらにシースフィラメント１２Ａ，１２Ｂを撚り合わせる方法で製造するにあたり、口金として、コア部１が通過可能であってかつ、コア部１の断面形状と略一致する断面形状のものを用いることが重要である。

前述したように、タイヤ用のスチールコードでは、未加硫ゴムとフィラメントを同時に撚り上げることで、耐疲労性を向上して良好なゴムペネ性を確保できる一方、コード構造によっては、コア部の断面形状と異なる円形形状の口金で未加硫ゴムを被覆した状態でコードを撚り上げると、余剰な未加硫ゴムがフィラメント配置を乱して、フィラメントの引き揃えの悪化によりコード強力が低下してしまう場合があった。本発明においては、コア部１の未加硫ゴムによる被覆に際し、上記特定形状の口金を用いるものとしたことで、必要量の未加硫ゴムをコア部１に対し適正に被覆することができ、シースフィラメントの配置を適正に保持して、コード強力の低下を抑制することが可能となった。

本発明に用いる口金としては、必要かつ十分な量の未加硫ゴムをコア部に対し被覆できるものであればよいので、コア部の断面形状によって決まり、例えば、コア部の断面形状と略一致する多角形状ないし略多角形状の断面を有するものとすることができる。

例えば、図示するコンパクト構造のコードにおいて、断面形状が円形の口金を用いて、３本のコアフィラメント１１からなるコア部１に未加硫ゴムを被覆した場合、撚り線時にインナーシースフィラメント１２Ａが未加硫ゴムに阻まれるため、図４に示すように、膨らんだ撚り性状になってしまう。図中、符号２０が未加硫ゴムを示す。そこで、本発明により、コアフィラメント１１を３本束ねたコア部１の断面形状に近く、コア部１の断面形状と略一致する断面正三角形（図３（ａ））の口金を用いることで、図２に示すように、インナーシースフィラメント１２Ａが定位置である未加硫ゴム２０の正三角形の辺に落ち込んで、コードの断面形状を理想的な正三角形に撚り上げることができる。これにより、フィラメントの引き揃えが均一となり、フィラメントの先行的な破断を引き起こすことがなくなって、結果として、コード強力の低下を防止することが可能となる。この場合、例えば、図３（ｂ）に示すようなコア部１の断面形状と略一致する略三角形状の断面を有する口金を用いても、同様の効果を得ることができる。

図５に、本発明の他の例のゴム−スチール複合体コードのコード構造を示す。図示するゴム−スチール複合体コードは、１本のコアフィラメント１３からなるコア部３と、その周りに配置され、６本の第１シースフィラメント１４からなる第１シース部４と、さらにその周りに配置され、各６本の第２インナーシースフィラメント１５Ａおよび第２アウターシースフィラメント１５Ｂからなる第２シース部５とで構成され、コアフィラメント１３とシースフィラメント１４，１５Ａ，１５Ｂとが同方向同ピッチで撚られてなるコンパクト構造を有する。

このような３層の撚り構造を有するゴム−スチール複合体コードの場合、コア部３を口金に通しつつ、その外周に未加硫ゴムを被覆する際、および、コア部３の外周に第１シースフィラメント１４を撚り合わせて第１シース部４を形成し、形成された第１シース部４を口金に通しつつ、その外周に未加硫ゴムを被覆する際の双方において、本発明を適用することが可能である。この場合、上記コア部３用の口金および第１シース部４用の口金のいずれか一方において本発明を適用すれば、本発明によるシースフィラメントの引き揃え効果は得られるが、双方に適用することがより好適である。これにより、最終的に得られるコードにおいて、より適正なシースフィラメント配置が得られるものとなる。

具体的には、コア部３用の口金に本発明を適用する場合には、コア部３を口金に通しつつ、その外周に未加硫ゴムを被覆した後、未加硫ゴムで被覆されたコア部３の外周に、さらにシースフィラメント１４を撚り合わせるに際し、口金として、コア部３が通過可能であってかつ、コア部３の断面形状と略一致する断面形状のものを用いればよい。また、第１シース部４用の口金に本発明を適用する場合には、第１シース部４を口金に通しつつ、その外周に未加硫ゴムを被覆した後、未加硫ゴムで被覆された第１シース部４の外周にさらにシースフィラメント１５Ａ，１５Ｂを撚り合わせて第２シース部５を形成するに際し、口金として、第１シース部４が通過可能であってかつ、第１シース部４の断面形状と略一致する断面形状のものを用いればよい。

この場合も、本発明に用いる口金としては、必要かつ十分な量の未加硫ゴムをコア部３ないし第１シース部４に対し被覆できるものであればよいので、その断面形状はコア部３ないし第１シース部４の断面形状によって決まり、例えば、コア部３ないし第１シース部４の断面形状と略一致する多角形状ないし略多角形状の断面を有するものとすることができる。

ここで、図５に示すコードの場合には、コア部３は１本のコアフィラメントからなるので、コア部３用の口金としては、コア部３の断面形状に対応する断面形状が円形の口金を用いればよい。その一方、第１シース部４用の口金については、コア部３用と同様に断面形状が円形の口金を用いると、撚り線時に第２インナーシースフィラメント１５Ａが未加硫ゴム２０に阻まれるため、図８に示すように、膨らんだ撚り性状になってしまう。そこで、本発明により、第１シース部４の断面形状に近く、第１シース部４の断面形状と略一致する断面正六角形（図７（ａ））の口金を用いることで、図６に示すように、第２シース部５の第２インナーシースフィラメント１５Ａが定位置である未加硫ゴム２０の正六角形の辺に落ち込んで、コードの断面形状を理想的な正六角形に撚り上げることができる。これにより、フィラメントの引き揃えが均一となり、フィラメントの先行的な破断を引き起こすことがなくなって、結果として、コード強力の低下を防止することが可能となる。この場合、例えば、図７（ｂ）に示すような第１シース部４の断面形状と略一致する略六角形状の断面を有する口金を用いても、同様の効果を得ることができる。

ここで、本発明において、口金の断面形状がコア部の断面形状と略一致する多角形状ないし略多角形状であるとは、具体的には、図２に示すように、その断面形状を構成する辺の少なくとも一部が、コア部１を構成するコアフィラメント１１のうち隣接する２本の中心を通る線（点線Ａ）と平行であることを意味している。また、口金の断面形状が第１シース部の断面形状と略一致する多角形状ないし略多角形状であるとは、具体的には、図６に示すように、その断面形状を構成する辺の少なくとも一部が、第一シース部を構成する第一シースフィラメントのうち隣接する２本の中心を通る線（点線Ｂ）と平行であることを意味している。

本発明の製造方法は、特に、図１，図５に示すような、コアフィラメントとシースフィラメントとが同方向同ピッチで撚られてなるコンパクト撚り構造のコードの製造に好適であり、本発明により、ゴムペネ性が良好であってかつ、シースフィラメントの引き揃え性が良好で、高いコード強力を有するゴム−スチール複合体コードが得られるものである。また、本発明によれば、２層または３層の層撚り構造を有するコードについても同様の効果が得られるものであり、さらに、これらコードをストランドとして、ゴムペネ性およびコード強力に優れた複撚りコードを得ることもできる。

本発明の製造方法においては、上記特定形状の口金を用いて未加硫ゴムによるコア部の被覆を行う点のみが重要であり、それ以外の製造条件の詳細については常法に従い適宜決定することができ、特に制限されるものではない。また、本発明のゴム−スチール複合体コードについても、上記本発明の製造方法により製造されたものであって、上記コンパクト構造、または、２層または３層の層撚り構造を有するものであればよく、それ以外の具体的コード構造等については、特に制限されるものではない。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
＜実施例１＞
図１に示すような、３本のコアフィラメント（線径０．２４ｍｍ）からなるコア部と、その周りに配置された９本のシースフィラメント（線径０．２２ｍｍ）とで構成され、コアフィラメントとシースフィラメントとが同方向同ピッチで撚られてなるコンパクト構造（１２ｃｃ）を有するゴム−スチール複合体コードを、図９に概略を示す構成の設備において、下記手順に従い作製した。この場合のコア部の断面形状は、図１に示すように、略三角形状である。

まず、ボビン３１から、３本のコアフィラメント１１を巻き出して、無撚りで束ねた状態で、シース撚り点（ワイヤー収束器）３２までの間に設置した未加硫ゴム被覆装置３３により、その外周に、口金を介して未加硫ゴムを被覆した。その後、さらにその外周に、ボビン３４から巻き出した９本のシースフィラメント１２を合わせて撚り合わせることにより、コンパクト構造（１２ｃｃ）のゴム−スチール複合体コードを製造した。なお、図中の符号３５は撚り線機を示す。

未加硫ゴム被覆装置３３における口金として、断面形状が円形状のもの（φ０．５５ｍｍ，図４参照）と、１２ｃｃ構造のコア部の断面形状と略一致する正三角形状のもの（一辺０．７４ｍｍ，図３（ａ）参照）とをそれぞれ用いた。なお、各口金の寸法は、未加硫ゴムの被覆量を同一にするために、口金断面積が同じとなるよう設定した。

＜コード強力指数＞
線径、抗張力および撚り本数から各コードのコード強力を算出して、この計算値を基準として指数表示した。この数値が大なるほどコード強力が高く、優れている。

＜ゴム浸透率＞
各コードのゴム浸透率として、コード内のゴム浸透率を測定した。各コードをベルトに適用したタイヤを解剖してスチールコードを摘出し、その最外シースフィラメントを分離して、コア部の表面を、拡大鏡により４方向から観察した。ゴムが被覆した面積を画像処理解析装置で測定して、得られた数値から、次式によりゴム浸透率を算出した。
（１２ｃｃ構造コード内のゴム浸透率（２層撚り構造））＝（コア部周囲のゴム被覆面積／コア部周囲の表面積）×１００
上記評価結果を、下記の表１中に併せて示す。

上記表１の結果に示すように、ゴム浸透率は口金形状に依存せず、コア部を未加硫ゴムで被覆した比較例１および実施例１においては、いずれもゴムペネ性は十分確保されていた。一方で、コード強力に関しては、１２ｃｃ構造のコア部の断面形状と略一致する正三角形の断面形状を有する口金を用いた実施例１では、断面形状が円形の口金を用いた比較例１に比べ、インナーシースフィラメントが規定の位置に配置されたことでフィラメントの引き揃いが改善されて、コード強力が向上することが確かめられた。

＜実施例２＞
図５に示すような、１本のコアフィラメント（線径０．２２ｍｍ）からなるコア部と、その周りに配置された６本の第１シースフィラメント（線径０．２０ｍｍ）と、さらにその周りに配置された１２本の第２シースフィラメント（線径０．２０ｍｍ）とで構成され、全フィラメントが同方向同ピッチで撚られてなるコンパクト構造（１９ｃｃ）を有するゴム−スチール複合体コードを、図１０に概略を示す構成の設備において、下記手順に従い作製した。

まず、ボビン５１から、１本のコアフィラメント１３を巻き出して、未加硫ゴム被覆装置５４により、その外周に、口金を介して未加硫ゴムを被覆した。次に、さらにその外周に、ボビン５２から巻き出した６本の第１シースフィラメント１４をワイヤー収束器５５でその周囲に配置し、未加硫ゴム被覆装置５６により、その外周に、口金を介して未加硫ゴムを被覆した。最後に、ボビン５３から巻き出した１２本の第２シースフィラメント１５をワイヤー収束器５７でその周囲に撚り合わせて、コンパクト構造（１９ｃｃ）のゴム−スチール複合体コードを製造した。

コア部用の未加硫ゴム被覆装置５４における口金としては、断面形状が円形状のもの（φ０．２７ｍｍ）を共通で用いた。また、第１シース部用の未加硫ゴム被覆装置５６における口金としては、断面形状が円形状のもの（φ０．７５ｍｍ）と、１９ｃｃ構造のコア部および第１シース部の断面形状と略一致する略六角形状のもの（一辺０．４２ｍｍ，図７（ｂ）参照）とをそれぞれ用いた。なお、第１シース部用の各口金の寸法は、未加硫ゴムの被覆量を同一にするために、口金断面積が同じとなるよう設定した。

得られた各コードにつき、実施例１等と同様にコード強力指数を求めるとともに、以下に従い、第１シース部−コア部間および第２シース部−第１シース部間のゴム浸透率をそれぞれ求めた。その結果を、下記の表１中に併せて示す。

＜ゴム浸透率＞
実施例１等と同様にして、各コードをベルトに適用したタイヤを解剖してスチールコードを摘出し、その最外シースフィラメントを分離して、コア部または第一シース部の表面を、拡大鏡により４方向から観察した。ゴムが被覆した面積を画像処理解析装置で測定して、得られた数値から、次式によりゴム浸透率を算出した。
３層撚り構造（１９ｃｃ構造）コード内のゴム浸透率（第１シース部−コア部間）＝（コア部周囲のゴム被覆面積／コア部周囲の表面積）×１００
３層撚り構造（１９ｃｃ構造）コード内のゴム浸透率（第２シース部−第１シース部間）＝（コア部および第１シース部周囲のゴム被覆面積／コア部および第１シース部周囲の表面積）×１００

上記表２の結果に示すように、ゴム浸透率は口金形状に依存せず、コア部および第１シース部を未加硫ゴムで被覆した比較例２および実施例２においては、いずれもゴムペネ性は十分確保されていた。一方で、コード強力に関しては、１９ｃｃ構造の第１シース部のゴム被覆用として、断面形状と略一致する略六角形の断面形状を有する口金を用いた実施例２では、断面形状が円形の口金を用いた比較例２に比べ、第２インナーシースフィラメントが規定の位置に配置されたことでフィラメントの引き揃いが改善されて、コード強力が向上することが確かめられた。

本発明の一例のコンパクト撚り構造を有するゴム−スチール複合体コードを示す概略断面図である。 断面形状が正三角形の口金を用いてコア部に未加硫ゴムを被覆した場合のフィラメント配置を示す概略説明図である。 （ａ）は断面正三角形、（ｂ）略三角形状の口金断面をそれぞれ示す概略図である。 図１のコードのコア部に、断面形状が円形の口金を用いて未加硫ゴムを被覆した場合のフィラメント配置を示す概略説明図である。 本発明の他の例のコンパクト撚り構造を有するゴム−スチール複合体コードを示す概略断面図である。 断面形状が正六角形の口金を用いてコア部に未加硫ゴムを被覆した場合のフィラメント配置を示す概略説明図である。 （ａ）は断面正六角形、（ｂ）略六角形状の口金断面をそれぞれ示す概略図である。 図５のコードのコア部に、断面形状が円形の口金を用いて未加硫ゴムを被覆した場合のフィラメント配置を示す概略説明図である。 実施例１等で用いたコード製造設備の概要を示す概略説明図である。 実施例２等で用いたコード製造設備の概要を示す概略説明図である。

符号の説明

１，３ コア部
４ 第１シース部
５ 第２シース部
１１，１３ コアフィラメント
１２Ａ インナーシースフィラメント
１２Ｂ アウターシースフィラメント
１４ 第１シースフィラメント
１５Ａ，１５Ｂ 第２シースフィラメント
２０ 未加硫ゴム
３１，３４，５１，５２，５３ ボビン
３２，５５，５７ シース撚り点（ワイヤー収束器）
３３，５４，５６ 未加硫ゴム被覆装置
３５ 撚り線機

Claims (4)

1. １本または複数本のコアフィラメントからなるコア部と、該コア部の周りに配置された複数本のシースフィラメントとで構成されるゴム−スチール複合体コードの製造方法であって、
   前記コア部を口金に通しつつ該コア部の外周に未加硫ゴムを被覆した後、該未加硫ゴムで被覆されたコア部の外周に前記シースフィラメントを撚り合わせるゴム−スチール複合体コードの製造方法において、
   前記口金として、前記コア部が通過可能であってかつ、該コア部の断面形状と略一致する断面形状のものを用いることを特徴とするゴム−スチール複合体コードの製造方法。
2. １本または複数本のコアフィラメントからなるコア部と、該コア部の周りに配置され、複数本のシースフィラメントからなるシース部の２層以上とで構成されるゴム−スチール複合体コードの製造方法であって、
   前記コア部の外周に前記シースフィラメントを撚り合わせて前記シース部の１層目を形成し、形成された該１層目のシース部を口金に通しつつ該１層目のシース部の外周に未加硫ゴムを被覆した後、該未加硫ゴムで被覆された１層目のシース部の外周に前記シースフィラメントを撚り合わせて前記シース部の２層目を形成するゴム−スチール複合体コードの製造方法において、
   前記口金として、前記１層目のシース部が通過可能であってかつ、該１層目のシース部の断面形状と略一致する断面形状のものを用いることを特徴とするゴム−スチール複合体コードの製造方法。
3. 請求項１または２記載のゴム−スチール複合体コードの製造方法により製造されるゴム−スチール複合体コードであって、前記コアフィラメントとシースフィラメントとが同方向同ピッチで撚られてなるコンパクト構造を有することを特徴とするゴム−スチール複合体コード。
4. 請求項１または２記載のゴム−スチール複合体コードの製造方法により製造されるゴム−スチール複合体コードであって、２層または３層の層撚り構造を有することを特徴とするゴム−スチール複合体コード。

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