JP2018104851A

JP2018104851A - スチールコードの製造方法

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Publication number: JP2018104851A
Application number: JP2016253196A
Authority: JP
Inventors: 展広安藤; Nobuhiro Ando
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2016-12-27
Filing date: 2016-12-27
Publication date: 2018-07-05
Anticipated expiration: 2036-12-27
Also published as: JP6785152B2

Abstract

【課題】形状安定性および内部における水分の伝播を防止することができるスチールコードを、生産性を低下させることなく製造できるスチールコードの製造方法を提供する。
【解決手段】スチールフィラメント２と樹脂フィラメント１とを撚り合わせる撚り合わせ工程を有するスチールコード１０の製造方法であり、撚り合わせ工程後に、スチールコード１０にストレートナーで矯正加工を施す矯正加工工程を有し、樹脂フィラメント１として、融点が１５０℃以下であり、かつ、ＪＩＳＫ７２０２−２：２００１で規定されているロックウェル硬度Ｍスケール（２５℃）が６０〜１５０のものを用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、スチールコードの製造方法（以下、単に「製造方法」とも称す）に関し、詳しくは、形状安定性および内部における水分の伝播を防止することができるスチールコードを、生産性を低下させることなく製造できるスチールコードの製造方法に関する。

従来より、タイヤのベルトの補強材に、スチールフィラメントが撚り合わされてなるスチールコードが用いられている。しかしながら、このようなスチールコードにおいては、例えば、タイヤが外傷を受けて、ベルトまで達する損傷が生ずると、外部環境中の水分等がスチールコードを構成するフィラメント間の隙間に侵入して、スチールコードに錆が生じてセパレーションが発生する故障形態がある。これは、スチールコード断面にはスチールフィラメント間にわずかな隙間があり、この隙間が毛細管現象により、水を吸い上げてしまうことに起因する。

このような問題を防ぐ手法として、スチールコードに隙間を空けて、加硫時にゴムをスチールコード内部に侵入させて水の経路を防ぐことが行われている。また、層撚りや複撚りのスチールコードのような複雑な構造のスチールコードに関しては、例えば、特許文献１では、撚り線時にゴムや樹脂をあらかじめ挿入させることで水侵入経路をふさぐ等の検討が行われている。

特表２０１３−５３１７４１号公報

しかしながら、加硫時にゴムを侵入させるような構造は、単撚り等の単純な構造以外の複雑な構造のスチールコードには適用しがたい。また、特許文献１で提案されているような、撚り線時にゴムや樹脂のような熱可塑性エラストマーをあらかじめ挿入する手法は、生産コストが増加するうえ、撚り線後にゴムや樹脂を被覆する工程が増し、生産性を低下させてしまう。

そこで、本発明の目的は、形状安定性および内部における水分の伝播を防止することができるスチールコードを、生産性を低下させることなく製造できるスチールコードの製造方法を提供することにある。

本発明者は、上記課題を解消するために鋭意検討した結果、スチールコードの製造方法において、所定の物性を有する樹脂フィラメントを用い、さらにスチールコードに矯正加工工程を施すことで、上記課題を解消することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明のタイヤの製造方法は、スチールフィラメントと樹脂フィラメントとを撚り合わせる撚り合わせ工程を有するスチールコードの製造方法であって、
前記撚り合わせ工程後に、前記スチールコードにストレートナーで矯正加工を施す矯正加工工程を有し、前記樹脂フィラメントの融点が１５０℃以下であり、かつ、ＪＩＳＫ７２０２−２：２００１で規定されているロックウェル硬度Ｍスケール（２５℃）が６０〜１５０であることを特徴とするものである。

本発明の製造方法においては、前記撚り合わせ工程は、チューブラー型撚線機で行うことが好ましい。また、本発明の製造方法においては、前記チューブラー型撚線機出線時における、前記樹脂フィラメントのうち少なくとも１本の樹脂フィラメントの張力が前記スチールフィラメントの張力の５０％以下であることが好ましい。さらに、本発明の製造方法においては、前記矯正加工工程にて、スチールコードの外接円断面積を、８％以上小さくすることが好ましい。さらにまた、本発明の製造方法においては、前記スチールフィラメントの線径が、０．１〜０．６ｍｍであることが好ましい。

本発明によれば、形状安定性および内部における水分の伝播を防止することができるスチールコードを、生産性を低下させることなく製造できるスチールコードの製造方法を提供することができる。

本発明の一好適な実施の形態に係るスチールコードの概略断面図であり、（ａ）は、矯正加工工程前のスチールコードであり、（ｂ）は、矯正加工工程後のスチールコードである。チューブラー型撚線機のバレル出線後における各フィラメントの撚り合わせ位置を説明する概略説明図である。の概略側面図である。スチールコードの概略断面図であり、（ａ）は１＋６構造、（ｂ）は１＋６＋１２構造である。

以下、本発明のスチールコードの製造方法について、図面を用いて詳細に説明する。
本発明のスチールコードの製造方法は、スチールフィラメントと樹脂フィラメントとを撚り合わせる撚り合わせ工程を有し、撚り合わせ工程後に、ストレートナーで矯正加工を施す矯正加工工程を有している。図１は、本発明の一好適な実施の形態に係るスチールコードの概略断面図であり、（ａ）は、矯正加工工程前のスチールコードであり、（ｂ）は、矯正加工工程後のスチールコードである。

図１（ａ）に示す例においては、スチールコード１０は、樹脂フィラメント１ａの周囲に、３本のスチールフィラメント２ａと３本の樹脂フィラメント１ｂとが撚り合わされ、その外周に、さらに９本のスチールフィラメント２ｂが撚り合わされている。このようなスチールコードをタイヤの補強材として用いた場合、加硫時の熱により樹脂フィラメントが融解して、スチールフィラメントの隙間を埋めることになる。

しかしながら、樹脂フィラメントは、スチールフィラメント対比強度が低く、一方、伸度は数十倍にもなり、安定した製造およびスチールコードの撚り性状に悪影響を及ぼす。例えば、スチールコードを製造するにあたって、樹脂フィラメントの線径は、スチールコード用撚線機から巻き出す時に強度が十分でない場合もある。このような場合、スチールコード製造時に樹脂フィラメントの断線のリスクが増大する。このようなリスクに対して、樹脂フィラメントの強度を確保するために樹脂フィラメントの線径を大きくすることも考えられるが、得られるスチールコードの撚り形状が悪化してしまう。

そこで、本発明のスチールコードの製造方法は、スチールフィラメントと樹脂フィラメントとを撚り合わせる撚り合わせ工程を有し、撚り合わせ工程後に、ストレートナーで矯正加工を施す矯正加工工程を有している。このような構成とすることで、樹脂フィラメントの線径を大きくしても、図１（ｂ）に示すように、矯正加工工程にて樹脂フィラメントを塑性変形させることで、スチールコードの形状安定性を確保することができる。このような効果を十分に得るためには、矯正加工時に樹脂フィラメントが十分に潰れる必要がある。そこで、本発明の製造方法においては、樹脂フィラメントのＪＩＳＫ７２０２−２：２００１で規定されているロックウェル硬度Ｍスケール（２５℃）が６０〜１５０、好適には７０〜９０とする。なお、スチールフィラメントと樹脂フィラメントの異種材料の撚り断線を防ぐため、なるべく強度の高い樹脂素材を用いることが好ましい。樹脂フィラメントの強度は、樹脂フィラメント製造時の延伸倍率を上げることで上げることができる。また、本発明の製造方法においては、樹脂フィラメントとスチールフィラメントを撚り合わせる工程を有していればよく、全ての樹脂フィラメントおよびスチールフィラメントを一工程で撚り合わせてもよく、一部を別工程で撚り合わせてもよい。

また、本発明の製造方法に用いる樹脂フィラメントの融点は、１５０℃以下である。樹脂フィラメントの融点の範囲を上記範囲とすることで、本発明の製造方法で製造したスチールコードをタイヤの補強材として用いた場合、タイヤ加硫時に樹脂が融解し、スチールフィラメントの隙間を確実に埋めることができ、スチールコード内部における水分の伝播を防止することができる。かかる効果をより良好に得るためには、樹脂フィラメントとしては、融点は１２５℃以下が好ましく、１００〜１２０℃のものが好ましい。樹脂フィラメントの融点が１００℃未満であると、タイヤが走行時に発する熱により樹脂が軟化してしまう場合がある。一方、樹脂フィラメントの融点が１５０℃を超えると、加硫時の樹脂の流れが損なわれてしまい、被覆ムラが生じやすくなる。本発明においては、樹脂としては、上記要件を満足するものであれば、特に他の条件に制限されるものではない。このような条件を満たす樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン樹脂、アイオノマー樹脂、スチレン・エチレン・ブチレン・スチレンゴム（ＳＥＢＳ）等を挙げることができる。

本発明の製造方法においては、矯正加工工程にて、スチールコードの外接円断面積を、８％以上小さくすることが好ましい。スチールコードの外接円断面積を８％以上小さくすることで、スチールコードの形状安定性がより良好となり、また、得られるスチールコード径が小さくなり、軽量化にも有利になる。なお、本発明の製造方法においては、樹脂フィラメントの線径および本数は、目的とするスチールコードの形状に基づき、適宜設計すればよい。すなわち、加熱後、樹脂がスチールフィラメントの断面以外の隙間部分を十分に充填できる程度の線径、本数とすればよい。

本発明の製造方法は、チューブラー型撚線機を用いたスチールコードの製造方法に、好適に適用することができる。通常、チューブラー型撚線機では、バレル出口より通線された各スチールフィラメントは、同一の撚り点にて撚り合わされ、各スチールフィラメントは全て同一層内に配置される。この時、各スチールフィラメントの巻き出し張力は、バレル出口にて一定の範囲内に収めることでスチールコードに正常な撚り性状付与することができる。しかしながら、このような製造方法では、スチールフィラメントと比較して強度の低い樹脂フィラメントは、断線してしまうおそれがある。したがって、従来の手法では、スチールフィラメントと樹脂フィラメントを一工程で撚り合わせることは困難であり、スチールフィラメントを撚り合わせる工程と、樹脂フィラメントを撚り合わせる工程とは、別工程にする必要があった。

樹脂フィラメントの断線を考慮すると、樹脂フィラメントの巻き出し張力は、スチールフィラメントの巻き出し張力より小さくすることが好ましい。そこで本発明の製造方法においては、チューブラー型撚線機出線時における、樹脂フィラメントのうち少なくとも１本の樹脂フィラメントの張力を、スチールフィラメントの張力の５０％以下とすることが好ましい。ここで、樹脂フィラメントの張力をスチールフィラメントの張力よりも小さくする手法としては、樹脂フィラメントとスチールフィラメントの撚り点を変更することが挙げられる。

図２に、チューブラー型撚線機のバレル出線後における各フィラメントの撚り合わせ位置を説明する概略説明図を示す。図示する例では、図１（ａ）に示すスチールコードを製造する場合、バレル２０から出線した樹脂フィラメント１ａとスチールフィラメント２ａとを、同一撚り点３ａで撚り合わせ、その先の撚り点３ｂで樹脂フィラメント１ｂを撚り合わせる。スチールフィラメント２ｂについては、バレル２０から出線させて撚り点３ｂの先の撚り点にて、撚り合わせてもよく、別工程で撚り合わせてもよい。このように、スチールフィラメントと樹脂フィラメントとの撚り点を分離することで、樹脂フィラメント１ｂの巻き出し張力を小さくして、樹脂フィラメント１ｂの断線を防止することができ、かつ、スチールフィラメントと樹脂フィラメントを一工程にて撚り合わせることもできる。

なお、チューブラー型撚線機のバレルからのスチールフィラメント２ａ、２ｂの巻き出し張力は、８．０〜３００Ｎが好ましい。スチールフィラメント２ａ、２ｂの巻き出し張力が８．０Ｎ未満であると、目的とする撚り性状が得られない場合があり、一方、スチールフィラメント２２ａ、２ｂの巻き出し張力が３００Ｎを超えると、スチールフィラメント２ａ、２ｂの断線頻度が増大し、実用的でなくなるおそれがある。

また、本発明の製造方法においては、スチールフィラメント２ａ、２ｂの線径は、０．１〜０．６ｍｍであることが好ましい。スチールフィラメント２ａ、２ｂの線径が０．１ｍｍ未満であると、スチールフィラメント間の空隙が小さくなりすぎ、充填に必要な樹脂フィラメントの安定した製造に必要な強度を確保することが難しくなる。このような問題を回避するために、樹脂フィラメントの径を大きくすると、得られるスチールコードの撚り形状に悪影響を及ぼす場合がある。一方、スチールフィラメントの線径が０．６ｍｍ以上となると、スチールフィラメントの抗張力を十分に高くすることができず、スチールコードの必要強度を得ようとすると、軽量性の点で不利になる。

本発明の製造方法においては、スチールコードの構造としては特に制限はないが、本発明の製造方法に係るスチールコードは、加硫後の構造が、スチールコード内部にゴムが侵入しにくい、３＋９構造、３＋９＋１５構造、１＋６構造、１＋６＋１２構造等のような層撚り構造や、これらをさらに撚り合わせた複撚り構造のスチールコードに好適である。図３は、スチールコードの概略断面図であり、（ａ）は１＋６構造、（ｂ）は１＋６＋１２構造である。

なお、樹脂フィラメントの配置位置は、本発明の効果を良好に得られるように、層撚り構造のスチールコードの場合、最外層シースフィラメントよりも内側が好ましく、複撚り構造のスチールコードの場合は、最外層シースストランドよりも内側や各ストランドの最外層シースフィラメントよりも内側が好ましい。このような構造のスチールコードは、重荷重用のタイヤのベルトの補強コードとして好適に用いることができるため、本発明の製造方法は、トラック・バス等の重荷重用のタイヤの補強材であるスチールコードの製造に好適に適用することができる。

重荷重用のタイヤの構造については特に制限はなく、既知の構造であってよい。例えば、一対のビード部と、一対のサイド部と、トレッド部とを有し、ビード部に各々埋設されたビードコア間にトロイド状に延在させたカーカスと、カーカスのクラウン部でタイヤ径方向外側に配した複数のベルト層からなるベルトと、を備えたタイヤとすることができる。なお、タイヤに充填する気体としては、通常の、または酸素分圧を調整した空気の他、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを用いることができる。

本発明の製造方法においては、撚り合わせ工程後に、スチールコードにストレートナーで矯正加工を施す矯正加工工程を有し、樹脂フィラメントとして、融点が１２５℃以下であり、かつ、ＪＩＳＫ７２０２−２：２００１で規定されているロックウェル硬度Ｍスケール（２５℃）が６０〜１５０であるものを用いること以外、特に制限はない。例えば、スチールフィラメントとしては、従来用いられているスチールフィラメントであれば何れでも用いることができるが、強度を確保するために、引張り強さが２７００Ｎ／ｍｍ^２以上のスチールフィラメントを用いることが好ましい。高い抗張力を有するスチールフィラメントとしては、少なくとも０．７２質量％、特には少なくとも０．８２質量％の炭素を含有するものを、好適に用いることができる。

また、スチールフィラメントおよび樹脂フィラメントの線径についても特に制限はなく、目的に応じて適宜設計することができる。さらに、本発明の製造方法においては、スチールコードの撚り方向、撚りピッチ等の条件についても、特に制約されるものではなく、常法に従い適宜設計することができる。さらにまた、本発明の製造方法にて製造したスチールコードを被覆するゴムについても特に制限はなく、通常用いられている被覆ゴム用ゴム組成物を用いることができる。

さらに、本発明の製造方法にて製造したスチールコードをタイヤの補強材として用いる場合、加硫工程における加硫時間、温度、圧力等の加硫条件についても特に制限はなく、既知の条件を採用することができる。

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＞
線径０．３４ｍｍのスチールフィラメントおよび層間に線径０．３５ｍｍ、中心に線径０．１５〜０．２２ｍｍの樹脂フィラメントを用いて、図1（ａ）に示す構造のスチールコードを作製し、その後、ストレートナーを通して、スチールコードの断面積を９％小さくし、図１（ｂ）に示すスチールコードを作製した。樹脂フィラメントとしては、低密度ポリエチレン（融点：１０５℃、ロックウェル硬度Ｍスケール（２５℃）：６５）を用いた。

スチールフィラメントと樹脂フィラメントの撚り合わせには、チューブラー型撚線機を用いた。図２に示すように、まず、撚り点１にて、コアとなる１本の樹脂フィラメントと、３本のシースフィラメントを撚り合わせ、次いで撚り点２で、さらに３本の樹脂フィラメントを撚り合わせた。この際、スチールフィラメントの巻き出し張力は５Ｎとし、樹脂フィラメントの巻き出し張力は２Ｎとした。その後、９本のスチールフィラメントを撚り合わせて、３＋９構造のスチールコードを作製した。

＜比較例＞
スチールフィラメントと樹脂フィラメントを撚り合わせた後、ストレートナーによる矯正加工を施さなかったこと以外は実施例１と同じ手順でスチールコードを作製した。

実施例で得られたスチールコードは、目視にて確認した結果、撚り性状が安定していた。また、スチールコード製造時に樹脂フィラメントの断線は発生しなかった。一方、比較例のスチールコードは、撚り性状が不均一な部分を有していた。以上より、本発明の製造方法は、生産性を低下させることなく、形状安定性に優れているスチールコードを製造することができることが確かめられた。

１樹脂フィラメント
２スチールフィラメント
３撚り点
１０スチールコード
２０バレル

Claims

スチールフィラメントと樹脂フィラメントとを撚り合わせる撚り合わせ工程を有するスチールコードの製造方法であって、
前記撚り合わせ工程後に、前記スチールコードにストレートナーで矯正加工を施す矯正加工工程を有し、前記樹脂フィラメントの融点が１５０℃以下であり、かつ、ＪＩＳＫ７２０２−２：２００１で規定されているロックウェル硬度Ｍスケール（２５℃）が６０〜１５０であることを特徴とするスチールコードの製造方法。
前記撚り合わせ工程を、チューブラー型撚線機で行う請求項１記載のスチールコードの製造方法。
前記チューブラー型撚線機出線時における、前記樹脂フィラメントのうち少なくとも１本の樹脂フィラメントの張力が前記スチールフィラメントの張力の５０％以下である請求項２記載のスチールコードの製造方法。
前記矯正加工工程にて、スチールコードの外接円断面積を、８％以上小さくする請求項１〜３のうちいずれか一項記載のスチールコードの製造方法。
前記スチールフィラメントの線径が、０．１〜０．６ｍｍである請求項１〜４のうちいずれか一項記載のスチールコードの製造方法。