JP4404363B2

JP4404363B2 - 有機繊維コードの改質方法

Info

Publication number: JP4404363B2
Application number: JP2005129416A
Authority: JP
Inventors: 裕志古賀; 敏裕四元
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2005-04-27
Filing date: 2005-04-27
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2025-04-27
Also published as: JP2006307365A

Description

本発明は、有機繊維コードの改質方法（以下、単に「コード」および「改質方法」とも称する）に関し、詳しくは、有機繊維を撚糸してコードとなした有機繊維コードであって、タイヤ補強用に用いられる有機繊維コードに対し、適切な物性およびゴムに対する接着性を付与するための改質方法に関する。

タイヤを始めとするゴム物品補強用として用いられるポリエステルやポリアミド（ナイロン）等の有機繊維コードは、通常、ゴムとの接着を確保するためにレゾルシン・ホルマリン／ゴムラテックス（ＲＦＬ）液等の接着剤液にディップした後、乾燥、熱処理を施すことにより改質されて、補強用コードとしての所望のコード性能を付与される。

このコード改質のための乾燥、熱処理工程においては、従来、処理する繊維ごとに所望する物性に合うよう、適切な張力下で、熱オーブン中の高温下に有機繊維コードを一定時間暴露する方法が用いられていた。

しかしながら、乾燥・熱処理工程において熱オーブンを用いる従来のコード改質方法では、熱媒体として熱伝導率の悪い空気を使用しているために、（１）既存の処理装置では、効率面から処理速度を上げることができず、生産性に制約を受け、また、これに伴い、処理時間の増大により繊維が劣化してしまう場合があること、（２）生産性を高めようとすると装置の巨大化を招き、スペース、コスト（設備投資・加工費・ディップコード）、切替え時のスクラップ（炉内滞留部分）量が増大すること等、種々の問題があった。従って、このような問題がなく、短時間で効率良くコードの改質を行うことができ、これにより、所望の性能を備えるコードを得ることができる改質技術が求められていた。

そこで本発明の目的は、高速度で均一に物性の改質を行うことができ、従って処理時における繊維の劣化を最小限に抑制することが可能であって、所望のコード特性を有する改質コードを確実にかつ効率良く得ることができる有機繊維コードの改質方法を提供することにある。

本発明者は鋭意検討した結果、乾燥工程にマイクロ波を用いた乾燥装置を適用することにより、接着剤ディップコードの乾燥を短時間で高効率に行うことが可能となることを見出し、また、熱処理工程に遠赤外線の照射装置を適用することによりコードの改質が短時間で可能となることを見出して、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の有機繊維コードの改質方法は、有機繊維が撚糸されてなるタイヤ補強用の有機繊維コードの改質方法において、
前記有機繊維コードを接着剤にディップするディップ工程と、ディップされた該有機繊維コードを乾燥する乾燥工程と、乾燥された該有機繊維コードを改質する熱処理工程と、を含み、前記乾燥工程を、ディップされた前記有機繊維コードに対するマイクロ波の照射により行うことを特徴とするものである。

また、本発明のさらに他の有機繊維コードの改質方法は、有機繊維が撚糸されてなるタイヤ補強用の有機繊維コードの改質方法において、
前記有機繊維コードを接着剤にディップするディップ工程と、ディップされた該有機繊維コードを乾燥する乾燥工程と、乾燥された該有機繊維コードを改質する熱処理工程と、を含み、前記熱処理工程を、乾燥された該有機繊維コードに対する遠赤外線の照射により行うとともに、前記熱処理工程を、乾燥された該有機繊維コードに対する遠赤外線の照射により行うことを特徴とするものである。

特に限定されるものではないが、本発明は特に、前記有機繊維コードとして、緯糸を有しない単線コードを１〜２５０本にて同時に改質する際に好適である。また、本発明においては、前記ディップ工程において、ディップにより前記有機繊維コードに付着した接着剤を吸引して、該接着剤の付着量を一定量に調整することが好ましい。さらに、前記乾燥工程後に、乾燥後の前記有機繊維コードの水分量を測定し、マイクロ波出力を自動的に変動させて、該水分量を、水分率で０．１％以下にならないよう制御することが好ましい。さらにまた、前記熱処理工程に用いる熱処理炉内を強制熱風循環させて、炉内温度により遠赤外線出力を制御することが好ましい。

本発明の改質方法によれば、上記構成としたことにより、高速度でかつ均一にコードの改質および接着加工を行うことができ、所望のコード特性を有する改質コードを効率良く得ることが可能となった。また、従来方法に比して、コード基本物性、接着性および耐久性等の物性同等で、乾燥工程は１／１２〜１／３０、熱処理は１／２〜１／８程度に処理時間を短縮することができるために、処理時におけるコード繊維の劣化を最小限に抑制することが可能であり、さらに、装置の省スペース化が図れるというメリットも有する。

以下、本発明の好適な実施の形態について、詳細に説明する。
図１に、本発明の好適実施形態に係る有機繊維コードの改質処理設備を示す。本発明は、有機繊維が撚糸されてなる有機繊維コードであって、タイヤ補強用に用いられる有機繊維コードの改質方法であり、図示するように、有機繊維コード１０を接着剤にディップするディップ工程（Ａ）と、ディップされた有機繊維コードを乾燥する乾燥工程（Ｂ）と、乾燥された有機繊維コードを改質する熱処理工程（Ｃ）と、を含むものである。

本発明においては、乾燥工程（Ｂ）を、ディップされた有機繊維コードに対するマイクロ波の照射により行う。マイクロ波を用いることで、ディップされた接着剤の乾燥を、従来対比１／１２〜１／３０程度の短時間で行うことができ、また、元の撚コードの強力低下を極力抑えることができるために、タイヤの補強材として適切な物性を備えた高性能の改質コードを、効率良く得ることができる。

マイクロ波の照射条件としては、ディップされた有機繊維コードから十分に水分を蒸発させることができるものであれば、特に制限されるものではなく、所望に応じ設定することができる。例えば、マイクロ波出力は、乾燥処理する単位時間当たりの水分量に基づき適宜選定することが可能である。また、乾燥時には、乾燥効率を高めるために、熱風または温風の発生装置を併用して、乾燥炉内が蒸発に伴い発生した水蒸気で過飽和状態とならないように装置外部へ水蒸気を排出することが好ましい。

また、本発明においては、熱処理工程（Ｃ）を、乾燥された有機繊維コードに対する遠赤外線の照射により行うことによっても、上記マイクロ波の使用と同様の効果を得ることができる。特に、遠赤外線の照射により熱処理を行うことで、熱処理工程の律速となる接着反応速度を向上することができるため、処理に要する時間を従来対比１／２〜１／８程度にまで短縮することができ、処理時における繊維の劣化に起因するコード物性の低下を抑制することができると同時に、タイヤ補強用として適切な所望の接着性を確実に確保することができる。

遠赤外線の照射条件についても、改質処理を適切に行うことができるものであれば特に制限されるものではなく、所望に応じ設定することができる。また、処理時には、熱処理炉内を所定温度に加温し、かつ温度分布を均一化して熱効率を高めるために、ファンを併用して空気を循環させることが好ましい。さらに、熱処理炉内を強制熱風循環させて、炉内温度により遠赤外線出力を制御することも好適である。

本発明においては、特に、乾燥工程（Ｂ）をマイクロ波の照射により行うとともに、熱処理工程（Ｃ）を遠赤外線の照射により行うことで、最も高効率に高性能の改質コードを得ることが可能であり、温度や張力等の処理条件を従来と同条件とした場合において、従来に比し同等以上のコード基本物性、接着性および耐久性を実現することができ、かつ、処理時間の短縮を図ることができる。また、本発明の改質方法においては、従来の処理装置と同等の生産性を、より小型の装置で得ることができるというメリットもある。

本発明においては、乾燥工程（Ｂ）および／または熱処理工程（Ｃ）について上記条件を満足するものであれば、所定の効果を得ることができるものであるが、例えば、ディップ工程（Ａ）においては、ディップにより有機繊維コードに付着した接着剤を吸引して、接着剤の付着量を一定量に調整することが好ましい。具体的には、ディップ設備にバキューム装置を設置して、ディップ後の有機繊維コード表面を吸引し、過剰に付着した接着剤を除去することにより、付着量のコントロールを行う。これにより、ディップ工程（Ａ）において有機繊維コードに常に一定量の接着剤を付着させることで、その後の乾燥工程（Ｂ）における局所的な乾燥不良や、熱乾燥によるコードの融解に起因するコード切れ、熱処理工程（Ｃ）における処理むらの発生などを防止することが可能となる。特に、単線コードのディップ処理の場合、付着量が過多となる傾向があるため、バキューム装置を用いたコントロールを行うことがより有効である。

また、本発明においては、乾燥工程（Ｂ）後に、乾燥後の有機繊維コードの水分量を測定し、マイクロ波出力を自動的に変動させて水分量を制御することも好ましく、これにより、乾燥不良の発生をより効果的に防止することができる。この場合の水分量の測定は、乾燥に用いる装置の出口に、市販の非接触方式の水分率測定装置（例えば、アドバンステクノロジー社プロセス水分計ＳＴ−２２００Ａ）を配置することにより行うことができる。但し、本発明における改質は、有機繊維コードの水分率が０．１％以下とならないよう、即ち、有機繊維コードの水分率を０．１％を超えた状態に保持しつつ行うことが好ましい。有機繊維コードが絶乾状態になると、コード自体がマイクロ波を吸収してコード温度が上昇し、コードの融解に起因するコード切れを招くおそれがある。

本発明の改質方法は、特に、有機繊維コードとして、簾状の反物よりも、緯糸を有しない単線コードの改質を行う際に有効であり、本発明によれば、例えば、１〜２５０本程度の単線コードを同時に改質することが可能である。

本発明の改質方法は、特に制限されるものではないが、例えば、図１に示すような構成の改質処理設備を用いて行うことができる。図示する改質処理設備においては、巻き出し装置１１から巻き出した有機繊維コード１０に対し、プルロール１２を介してディップ槽１内にディップすることにより接着剤を塗布して（ディップ工程（Ａ））、絞りロール１３および所望に応じバキューム装置（図示せず）を用いて接着剤付着量を調整した後、マイクロ波加熱装置２により乾燥を行う（乾燥工程（Ｂ））。次いで、乾燥後の有機繊維コード１０を、パスロール１４およびプルロール１２を介して循環させながら遠赤外線加熱炉３内で熱処理改質し（熱処理工程（Ｃ））、これをプルロール１２を介して巻き取り装置１５により巻き取っている。このようにプルロールを用いて適度な張力をかけながら改質処理を行うことで、所望のコード物性を有する改質コードを得ることができる。

なお、本発明において処理対象となる有機繊維コードとしては、特に制限されず、種々のものを適用することができる。その繊維材料としては、例えば、ナイロン、アラミドなどのポリアミド、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル、レーヨン、ポリケトン、ビニロン等、タイヤ補強用に使用できる撚コードは全て適用可能である。

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）
図１に示す構成の改質処理設備において、以下の装置および下記の表１〜３に示す処理条件（露出時間）を夫々適用して、有機繊維コードの改質処理を行った。
ディップ工程（Ａ）：ディップ槽１（バキューム装置を併用）
乾燥工程（Ｂ）：マイクロ波発生装置２（芝浦メカトロニクス社製ＴＭＧ−４９０Ｃ（水冷式）、波長２４５０ＭＨｚ、出力５ｋＷ／ｍ）（熱風発生装置を併用）
熱処理工程（Ｃ）：遠赤ヒーター３（出力；３２ｋＷ／ｍ）（循環ファンを併用）

（比較例）
図２に示す構成のガス加熱炉を用いた改質処理設備において、有機繊維コードの改質処理を行った。各処理条件（コードにかける温度×張力）は、以下に示すように、各コード材質および乾燥ゾーン２１、熱処理ゾーン２２，２３ごとに変化させた。また、露出時間については、夫々、下記の表１〜３に示す条件に従った。
ＰＥＴの場合：（乾燥ゾーン２１）１６０℃×０．２２７ｇ／ｄｔｅｘ、（熱処理ゾーン２２，２３）２４０℃×０．２２７ｇ／ｄｔｅｘ
ナイロン６６の場合：（乾燥ゾーン２１）１４０℃×０．７２７ｇ／ｄｔｅｘ、（熱処理ゾーン２２，２３）２３５℃×０．７２７ｇ／ｄｔｅｘ
レーヨンの場合：（乾燥ゾーン２１）１４０℃×０．２２７ｇ／ｄｔｅｘ、（熱処理ゾーン２２，２３）１８０℃×０．２２７ｇ／ｄｔｅｘ

各実施例および比較例で得られた改質コードにつき、下記に従い物性の評価を行った。これらの結果を、乾燥後の水分率の値（ｎ＝５平均値）とともに、下記の表１〜３中に併せて示す。
１）一定荷重時の伸度、破断強力（ディップコード中間伸度、ディップコード強力）
ＪＩＳＬ１０１７に従い、島津製作所製オートグラフにてディップコードを引っ張りテストして、一定荷重２．０２ｇ／ｄｔｅｘでの伸び（％）および破断強力を求めた。このときの用いるコードのデニールは、原糸についてはＪＩＳＬ１０１７の正量繊度を用いた。
２）熱収縮率
５０ｇの初期荷重をディップコードに加えて、１７７℃のオーブン中に３０分間放置し、縮んだ長さを元の長さで割り、百分率で表した。
３）接着力
得られたディップコートをゴム中に埋没させ、所定の温度、圧力下で加硫し、その後、ゴムから引き抜く時の力を接着力とした。結果は、各コード材質につき、ＰＥＴは比較例１、ナイロン６６は比較例３、レーヨンは比較例５を１００として指数で表した。数値が大なるほど結果が良好である。

各実施例および比較例においては、以下の３種の材質の撚コードを用いた。なお、各撚りコードの中間伸度、強力および熱収縮率については、上記ディップコードと同様にして測定した。また、接着剤液としては、通常タイヤ補強用コードに使用されているＲＦＬ接着液を使用した。
実施例１〜３、比較例１，２
ＰＥＴ：１６７０ｄｔｅｘ、（撚り構造（上下共））１６７０ｄｔｅｘ／２で撚数３９回／１０ｃｍ、（撚コード強力）２３８Ｎ、（撚コード６６Ｎ時中間伸度）１１．８％、（熱収縮率）７．０％（なお、結果を明確に得るために、予め前処理としてエポキシ化合物を用いて表面改質された前処理ＰＥＴ糸を用いた。）
実施例４，５、比較例３，４
ナイロン６６：１４００ｄｔｅｘ、（撚り構造（上下共））１４００ｄｔｅｘ／２で撚数３９回／１０ｃｍ、（撚コード強力）２３５Ｎ、（撚コード６６Ｎ時中間伸度）１２．１％、（熱収縮率）８．０％
実施例６，７、比較例５〜７
レーヨン：１８４０ｄｔｅｘ、（撚り構造（上下共））１８４０ｄｔｅｘ／２で撚数４７回／１０ｃｍ、（撚コード強力）１５２Ｎ、（撚コード４４Ｎ時中間伸度）３．０％

図２に示す従来の改質方法では、乾燥時間３０秒以下では接着剤が乾燥しなかった（比較例２）。この場合、未乾燥状態で熱処理をしたために接着剤のむら付きが起こり、均一な接着が得られず、十分な接着力が得られていないことがわかる。

図２に示す従来の改質方法では、乾燥時間３０秒以下では接着剤が乾燥しなかった（比較例４）。この場合、比較例２の場合と同様に、未乾燥状態で熱処理をしたために接着剤のむら付きが起こり、均一な接着が得られず、十分な接着力が得られていないことがわかる。

図２に示す従来の改質方法では、乾燥時間３０秒以下では接着剤が乾燥しなかった（比較例７）。この場合、比較例２、４の場合と同様に、未乾燥状態で熱処理をしたために接着剤のむら付きが起こり、均一な接着が得られず、十分な接着力が得られていないことがわかる。

本発明の一好適実施形態に係る有機繊維コードの改質処理設備の構成を示す概略図である。従来の有機繊維コードの改質処理設備の一構成を示す概略図である。

符号の説明

１ディップ槽
２マイクロ波加熱装置
３遠赤外線加熱炉
１１巻き出し装置
１０有機繊維コード
１２プルロール
１３絞りロール
１４パスロール
１５巻き取り装置
２１乾燥ゾーン
２２，２３熱処理ゾーン

Claims

有機繊維が撚糸されてなるタイヤ補強用の有機繊維コードの改質方法において、
前記有機繊維コードを接着剤にディップするディップ工程と、ディップされた該有機繊維コードを乾燥する乾燥工程と、乾燥された該有機繊維コードを改質する熱処理工程と、を含み、前記乾燥工程を、ディップされた前記有機繊維コードに対するマイクロ波の照射により行うことを特徴とする有機繊維コードの改質方法。
有機繊維が撚糸されてなるタイヤ補強用の有機繊維コードの改質方法において、
前記有機繊維コードを接着剤にディップするディップ工程と、ディップされた該有機繊維コードを乾燥する乾燥工程と、乾燥された該有機繊維コードを改質する熱処理工程と、を含み、前記乾燥工程を、ディップされた前記有機繊維コードに対するマイクロ波の照射により行うとともに、前記熱処理工程を、乾燥された該有機繊維コードに対する遠赤外線の照射により行うことを特徴とする有機繊維コードの改質方法。
前記有機繊維コードとして、緯糸を有しない単線コードを１〜２５０本にて同時に改質する請求項１または２記載の有機繊維コードの改質方法。
前記ディップ工程において、ディップにより前記有機繊維コードに付着した接着剤を吸引して、該接着剤の付着量を一定量に調整する請求項１〜３のうちいずれか一項記載の有機繊維コードの改質方法。
前記有機繊維コードの水分率を、０．１％を超えた状態に保持しつつ改質を行う請求項１〜４のうちいずれか一項記載の有機繊維コードの改質方法。
前記乾燥工程後に、乾燥後の前記有機繊維コードの水分量を測定し、マイクロ波出力を自動的に変動させて該水分量を制御する請求項１または２記載の有機繊維コードの改質方法。
前記熱処理工程に用いる熱処理炉内を強制熱風循環させて、炉内温度により遠赤外線出力を制御する請求項２記載の有機繊維コードの改質方法。