JP4949929B2 - コード入りゴムテープの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数のコードを並べた状態でゴム被覆してテープ状とするコード入りゴムテープの製造方法に関するものである。

図９および図１０に示すように、この種のゴムテープ９は、スクイーズポンプのポンピングチューブ等のゴム被覆製品Ａの表面に螺旋状に巻き付けられ、ポンピングチューブＡの補強層を形成するために使用されることがある。この補強用ゴムテープ９は、スチールコードやナイロン、ポリエステル、アラミド繊維等の合成繊維からなる補強用コード４をゴムによりトッピング（被覆）し、テープ状に成形されるが、この際、巻き付ける被成形体の形状によりゴム被覆コード４の密度変換が必要な場合がある。

例えば、ゴム被覆製品Ａが図９、図１０に示すポンピングチューブである場合、その吐出側において、内部を通るコンクリートの流速を高めるように、先端部に向かうにつれてポンピングチューブ径を細くした円錐台形状（大径側直径Ｄ１、小径側直径Ｄ２、長さＬ）のものが知られている（特許文献１参照）。

そのポンピングチューブＡの外表面に補強用ゴムテープ９を螺旋状に巻き付ける場合、ポンピングチューブＡの内圧による変形や捩れを抑制するために、ゴムテープ９は、そのコード角θがポンピングチューブＡの管軸方向のどの点においても一定（例えば、静止角である５５度）のバイアスに貼り付けられるのが望ましい。そのため、円錐台形状においては、小径側でコード４を密に、大径側でコード４を疎にする必要がある。

このように、大径側から小径側に向かってコード間隔（コード密度）およびテープ幅を変更する方法として、特許文献１には、各コードを保持する挟持ローラのガイドピッチの異なるものを２種類用意し、その間に存在する複数本のコードに対して未加硫ゴムを被覆することが開示されている。
特開平１１−０５８５４４号公報

しかし、２種類の挟持ローラ間のコードに未加硫ゴムを被覆する方法では、円錐台形状のテーパ角が変更されるごとに、異なるガイドピッチの挟持ローラを用意しなければならない。

また、円錐台形状の軸方向長さが長く、その補強用ゴムテープを製造するための２種類の挟持ローラ間の距離が長くなる場合には、その間に存在するコード間隔が所望の間隔に正確に保持されるとは限らない。したがって、２種類の挟持ローラを使用したコード密度およびテープ幅変換方法は、必ずしもゴムテープの製造方法として最良のものとは言えなかった。

そこで、本発明は、上記に鑑み、円錐台形状など所望の外形に容易に成形可能で、かつテープ幅に合わせてコード間隔を正確に変換することが可能なコード入りゴムテープの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、ゴム被覆ヘッドに配列形成された複数のダイス孔から送り出された配列状態のゴム被覆コード群（以下、コード群と略する）を引取手段によって引取る際に、ゴム被覆ヘッドと引取手段との間にコード群を両側から挟み込む挟持ローラを設け、挟持ローラの回転軸をゴム被覆コードの配列方向に対して傾斜させてゴム被覆コード群をねじることにより、コード間隔（密度）およびコード群の幅を同じ倍率で正確に変換することができることを見いだした。

上記方法によりコード入りゴムテープの外形を所望の形状に成形するには、予め傾斜角度とコード群幅の変換量の関係を把握することが必要とされる。そこで、挟持ローラを一定の傾斜速度（ｒａｄ／ｓ）で傾斜させたときの傾斜角度を横軸に、コード群幅の変換量を縦軸にとってグラフ化すると、両者の間に比例関係が成立するとの予想に反して、傾斜角度が０°から所定の角度までの範囲においては、傾斜角度が大きくなるにしたがって傾きが次第に増加する曲線を描き、傾斜角度が所定角度以上になるとその傾き、すなわち、傾斜角度１°当たりのコード群幅の変換量が一定値に近づいてグラフは直線に近づいていくことが判明した。なお、一定の傾斜速度（ｒａｄ／ｓ）で傾斜させているため、横軸に時間をとっても同形のグラフが得られる。

この理由については明らかではないが、傾斜角度が小さいうちは、ゴム被覆コードのねじれによって生じるテンションがさほど大きくないうえに、ゴム被覆コードと回転ローラとの間に摩擦抵抗が働くことなどが原因と思われた。

本発明は、上記知見を基になされたものであり、ゴム被覆ヘッドに配列形成された複数のダイス孔から送り出された配列状態のゴム被覆コード群を、引取手段によって引取る間にテープ状に成形するゴムテープの製造方法であって、前記ゴム被覆ヘッドと引取手段との間に設けた挟持ローラにより、前記コード群を両側から挟み込み、前記挟持ローラの回転軸をゴム被覆コードの配列方向に対して所定角度以上で傾斜させて前記コード群をねじることにより、前記挟持ローラの上流側の前記コード群の幅に対し、前記挟持ローラの下流側の前記コード群の幅を変化させることを特徴とする。なお、ここで、ゴム被覆コードの配列方向とは、挟持ローラを介さずに引取手段によって引き出されるゴム被覆コード群におけるゴム被覆コードの配列方向を意味する。

上記構成によれば、所定角度以上では傾斜角度とコード群幅の変換量との間におおよそ比例関係が成立するため、傾斜角度の差から容易にコード群幅の変換量を算出することが可能となり、これによりゴムテープを円錐台形状など所望の外形に成形容易で、かつテープ幅に合わせてコード間隔を正確に変換することが可能なコード入りゴムテープを提供することができる。

具体的に、コード入りゴムテープの外形を円錐台形状とする場合、挟持ローラの傾斜速度（ｒａｄ／ｓ）を一定にしたときの単位時間当たりのコード群幅の変換量が一定になることから、コード群の引出速度を一定とすることによって、円錐台形状のコード入りゴムテープを容易に得ることができる。

そして、いったん設定した傾斜ローラの傾斜速度やコード群の引出速度は途中で調節する必要がない。なお、挟持ローラの傾斜角度を一定にすれば、一定幅のコード入りゴムテープを得ることも可能である。

これに対して、挟持ローラを傾斜角度０°から傾斜させた場合、前述のごとく、所定角度までは時間とコード群幅の変換量との関係を示すグラフは曲線を描くため、円錐台形状のゴムテープを得ることはできない。

従って、挟持ローラを傾斜角度０°から傾斜させる場合にコード入りゴムテープの外観を円錐台形状にするには、コード群の引出速度を一定にして傾斜速度を調節するか、あるいは、傾斜速度を一定にしてコード群の引出速度を調節することが必要となるが、コード群の引出速度と挟持ローラの傾斜速度とを関連付けて制御するのは非常に煩雑となる。

挟持ローラの傾斜角度は、上記所定角度以上の角度に設定することを前提として、当初の傾斜角度よりも更に角度を大きくすることでテープ幅を狭くすることができ、逆に当初の傾斜角度よりも角度を小さくすることでテープ幅を広くすることも可能である。所定角度としては、傾斜角度が５°〜２５°の範囲の一点とするのが好ましく、特に傾斜角度１０°〜２０°の範囲の一点とするのがより好ましい。

本発明では、コード群はダイス孔から送り出された時点で互いに接することでテープ化するようにしてもよいし、挟持ローラによってコード間距離が変化した時点で互いに接することによりテープ化するか、挟持ローラの下流側でテープ化するようにしてもよい。その場合の挟持ローラの下流側のコード群の幅とはテープ幅を意味することになる。

挟持ローラとしては、一対の回転ローラを互いの回転軸が平行になるように配置したものを用いることができる。この場合、両回転ローラ間にコード群を挟むようにすればよい。上記構成の挟持ローラは、ローラ回転軸、すなわち、各回転ローラの回転軸がコード群の引出方向に直交するように設置される。

ただ、ゴム被覆コード群の幅及びゴム被覆コード間隔を正確に変換するには、傾動中心に向って収束するゴム被覆コードの移動距離ができるだけ短いほうが望ましい。そこで、本発明においては、一対の円筒状の回転ローラからなる挟持ローラにおいて、回転ローラの回転軸に平行であって、両回転軸の中間を通る挟持ローラ中心線が、前記ゴム被覆コード群の引出方向中心線を通過するように配され、挟持ローラがゴム被覆コード群の引出方向中心線を中心に傾斜するようにし、このようにしてコード入りゴムテープをねじることによりテープ幅をより正確に変換することが可能となる。

本発明では、ゴム被覆ヘッドに配列形成された複数のダイス孔から送り出された配列状態のコード群を引取手段によって引取る際に、ゴム被覆ヘッドと引取手段との間にコード群を両側から挟み込む挟持ローラを設け、挟持ローラの回転軸をゴム被覆コードの配列方向に対して所定角度以上で傾斜させてコード群をねじることにより、外観が円錐台形状で、かつコード間隔を正確に変換することができるコード入りゴムテープの製造方法を提供することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係るコード入りゴムテープの製造方法を実施するための製造装置を示す概略図である。なお、図１においては、製造装置を上方からみた斜視図として表している。本発明において使用されるコード入りゴムテープの製造装置は、例えば、ポンピングチューブなどの円錐台形状のゴム被覆製品Ａに巻き付けるためのコード入りゴムテープを製造するものである。

この製造装置は、図１に示すように、押出ダイス２を有するゴム被覆ヘッド３を備えたゴム被覆機と、ゴム被覆ヘッド３に導入された複数のコード４を、配列した状態の複数のゴム被覆コード５からなるゴム被覆コード群１０として押出ダイス２から引き出す引取手段としての引取ローラ６と、ゴム被覆ヘッド３と引取ローラ６との間に配置され、ゴム被覆コード群（コード群）１０の幅及びゴム被覆コード５の間隔を変化させるための挟持ローラ７とを備えている。

ゴム被覆機は、ゴム被覆ヘッド３と、ゴム被覆ヘッド３の基部３ａ側に接続される図示しないゴム押出機とを備えており、ゴム押出機から混練された被覆ゴムが矢印Ｂの方向でゴム被覆ヘッド３に供給されるようになっている。

ゴム被覆ヘッド３の一側面には、押出ダイス２が取付けられており、押出ダイス２には被覆ゴムの供給方向Ｂの上流側から下流側に沿って複数のダイス孔８が配列形成されている。ダイス孔８を配列形成するには、具体的にダイス孔８を一定間隔で直線上に一列に並べて形成することができるし、千鳥状の二列に並べて形成することも可能である。なお、本実施形態では、ダイス孔８は千鳥状の二列に並べて形成されている。

本発明で用いられるコード４の種類は特に制限はなく、ナイロンやポリエステル、レーヨン、アラミド、スチール等からなるコードを用いることができる。その中でも特に、コアストランドを有さず、シースストランドを撚り合わせた中空構造のスチールコードを用いれば、ゴムの付着量が均一でコード内部までゴムが含浸したゴム被覆コード５を得ることが可能となる。

ゴム被覆ヘッド３の押出ダイス２側、すなわち、ゴム被覆ヘッド３の出口側には、引取ローラ６が配置されている。そして、ゴム被覆ヘッド３に入線された複数のコード４は、略平行、かつ並んだ状態でゴム被覆ヘッド３内を通過し、押出ダイス２に配列形成された複数のダイス孔８からゴム被覆コード５が配列したコード群１０として引取ローラ６に向って引き出される。

本実施形態では、引取ローラ６は、ゴム被覆コード５をダイス孔８の軸線方向に引き出すように配置されている。引取ローラ６は、３本１組のローラ６ａ、６ｂ及び６ｃから構成され、各ローラ６ａ、６ｂ及び６ｃは、それぞれの回転軸が配列体１０の引き出し方向Ｃに対して直交する方向で、かつ引出方向Ｃに沿って千鳥状に配置されている。ゴム被覆コード群１０は、これらのローラ６ａ、６ｂ及び６ｃに掛けまわされており、引取ローラ６の回転によりゴム被覆ヘッド３から引き出される。

挟持ローラ７は、ゴム被覆ヘッド３と引取ローラ６の間に設置されており、円筒状で同形の一対の回転ローラ１２、１２から構成されている。一対の回転ローラ１２、１２は、ゴム被覆コード群１０を挟んで対向するように配置されており、ローラ回転軸１３がゴム被覆コード群１０の引出方向Ｃに対して直交するように設置されている。

挟持ローラ７において、回転ローラ１２、１２間の隙間は、ゴム被覆コード５の厚みと同じか当該厚みよりもやや広くなるように設定されており、これにより、ゴム被覆コード５が回転ローラ１２、１２間の隙間を回転軸１３方向にスライド可能とされている。

図２は、挟持ローラ７を示す正面図である。挟持ローラ７は、一対の回転ローラ１２、１２を互いのローラ回転軸１３が平行になるように配置し、両回転ローラ１２、１２間の隙間にコード群１０を挟むようになっている。

そして、ローラ回転軸１３に平行であって、両回転軸１３、１３のちょうど中間を通る線が挟持ローラ中心線１４とされている。すなわち、挟持ローラ７の中心線１４は、回転軸１３、１３の間の間隔Ｌとしたときに、両方の回転軸１３、１３からＬ／２離れた位置を通る線とされている。

図３は、図１におけるA-A断面図である。ゴム被覆ヘッド３の押出ダイス２から送り出されたゴム被覆コード５は、矢印Ｄの方向に配列した状態でゴム被覆コード群１０として引き出される。

ダイス孔８は、被覆ゴム供給方向Ｂに沿って上流側から下流側に千鳥状の二列に並べて形成されているが、図３では、ゴム被覆コード５の断面と一致して隠れた状態となっている。ダイス孔８の配列方向とゴム被覆コード５の配列方向はともに矢印Ｄの方向となっている。

次に、挟持ローラ７を傾斜させたときの態様について図４を基に説明する。図４は、ゴム被覆ヘッド３の押出ダイス２を正面に見たときの挟持ローラ７とゴム被覆ヘッド３との位置関係を示す図である。前述のごとく、挟持ローラ７は、ローラ回転軸１３がコード群１０の引出方向Ｃに対して直交するように設置されており、かつ、挟持ローラ７の中心線１４がコード群１０の引出方向中心線１５を通過するように配されている。そして、挟持ローラ７はコード群１０の引出方向中心線１５を中心にローラ中心線１４が傾斜可能とされている。

挟持ローラ７の傾斜角度は、ゴム被覆コード５の配列方向Ｄを基準にして表される。具体的に図４における挟持ローラ７の傾斜角度は、挟持ローラ中心線１４と、挟持ローラ７を介さずに引取ローラ６によって引き出されるコード群１０におけるゴム被覆コード５の配列方向Ｄとがなす角度αとなる。

次に、挟持ローラ７を傾斜させたときにコード入りゴムテープのコード間隔（密度）およびテープ幅を同じ倍率で変換することができるメカニズムについて図面を基に説明すると、図５は図４において回転ローラの表面に沿って配列したゴム被覆コードを示す模式図である。ゴム被覆コード５は挟持ローラ７の傾斜角度αが０°のとき、破線で示す回転ローラ１２の表面に配列した状態とされる。

本図では、傾動中心１５から近い位置Ｘ１と、傾動中心１５から離れた位置ｘ２に配されたゴム被覆コード５を例に説明する。なお、Ｘ１及びＸ２に配されたゴム被覆コード５は、それぞれ図面の裏面側に設置されたゴム被覆ヘッド３から図面の表面側に設置された引取ローラ６に向けて張架された状態となっている。

このような状態で、挟持ローラ７の表面１２を角度αだけ傾斜させると（実線部分）、ゴム被覆ヘッド３と引取ローラ６との間に張架されたゴム被覆コード５の中間部分が回転ローラ１２によってＹ１、Ｙ２の位置までそれぞれ押し上げられる。すると、ゴム被覆コード５には、引取ローラ６との間のゴム被覆コード５の長さが最短で最も安定な位置である元のＸの位置に向かって戻ろうとする力がはたらくことになる。ところが、回転ローラ１２の表面は傾斜した状態であるためにＸの位置まで戻ることができず、結果的にこの傾斜状態においてゴム被覆ヘッド３と引取ローラ６との間のゴム被覆コード５の長さが最短となるＺ１、Ｚ２の位置まで移動することになる。

また、図５より、Ｘ１、Ｚ１及び傾動中心１５を結ぶ三角形と、頂点Ｘ２、Ｚ２及び傾動中心１５を結ぶ三角形とは相似していることから、コード間隔（密度）およびテープ幅を同じ倍率で変換することができる。

次に、本発明に係るコード入りゴムテープの製造方法について説明する。先ず、上記構成のコード入りゴムテープの製造装置において、所定の本数のコード４をゴム被覆ヘッド３に入線する。ゴム被覆ヘッド３に導入されたコード４はゴム押出機から押し出された被覆ゴムによって被覆され、引取ローラ６によってダイス孔８から引き出される。

このとき、挟持ローラ７の傾斜角度を０°にしておくと、ゴム被覆コード群１０は、ダイス孔８から引き出されたときの幅（Ｈ1）で引取ローラ６まで引き出され、幅Ｈ1のコード入りゴムテープ９が得られる。

次に、テープ幅を正確に変換するために、傾斜角度を変化させたときのテープ幅の変換量について予め把握しておくことが必要となる。具体的には、挟持ローラ７を一定の傾斜速度で傾斜させ、そのときのテープ幅の変換量を測定すればよい。本実施形態では、傾斜ローラ７の傾斜速度を２．９×１０^-4（ｒａｄ／ｓ）、すなわち、１分当たり１°ずつ傾斜させたときのテープ幅の変換量を測定した。

なお、その他のコード入りゴムテープの製造条件としては、コード４としては１６０本のスチールコードを用い、厚み２．２ｍｍにてトッピングを行い、幅３３０ｍｍに配列した１６０本のコード群１０を挟持ローラ７に挟んでその幅（テープ幅）を変換した。その結果を図６に示す。

図６において、傾斜角度１５°を境にグラフを二分すると、傾斜角度０°以上１５°未満の範囲では、傾斜角度が大きくなるにしたがって傾きが次第に増加する曲線状となるのに対して、傾斜角度１５°以上の範囲では、グラフの傾きが一定値に近づく、すなわち直線に近づいているのが分かる。

よって、傾斜角度１５°以上の範囲において、一定の傾斜角度及び一定のコード群１０引出速度にてコード入りゴムテープを製造すれば、図７に示すように、一端側のテープ幅が幅広のＨ2で、他端側に向けてテープ幅がＨ3まで徐々に小さくなるテーパ状のコード入りゴムテープ９を得ることができる。なお、このコード入りゴムテープ９はテープ幅が小さくなるにしたがって、コード密度は密になっている。上記３３０ｍｍ幅のコード群１０を１５°傾斜させた点をＨ2とすれば、図５より傾斜角度１５°におけるコード幅変換量が１２ｍｍであることから、Ｈ2は３１８ｍｍとなる。

また、図７においてＨ2が３３０ｍｍ、Ｈ3が３００ｍｍ、そして長さｌが７．５ｍのゴムテープを製造する場合、傾斜角度０°から傾斜を開始したときには、コード群幅を３０ｍｍ変換するには２４分かかる。

ところが、傾斜角度を所定角度の１５°から傾斜開始したときには、同じコード群幅を３０ｍｍ変換するのに１３．５分という短時間で済むという利点を有する。なお、この場合は挟持ローラ７が１５°傾斜した状態でコード群幅が３３０ｍｍになるように、予めそのことを見越してダイス孔の幅を大きめに設定しておくことが必要となる。

引取ローラ６まで引出されたコード入りゴムテープ９は、回転ドラムの周上に巻き付けられる。回転ドラムは、円錐台形状のゴム被覆製品Ａを形成したものであってもよいし、製造したゴムテープを巻き付けて保存するロールであってもよい。

コード入りゴムテープ９を円錐台形状のゴム被覆製品Ａに巻き付ける場合、図８に示すように、ゴムテープ９はゴム被覆製品Ａの軸線方向に対して同じ角度（図１０の角度θ）に傾斜して巻き付けることができる。ゴム被覆製品Ａの被補強面は特に限定されるものではなく、テーパ状のマンドレル表面に形成された内面ゴム層、中間ゴム層あるいは表面ゴム層のいずれの層を被補強面としてもよい。ゴムテープをゴム被覆製品Ａとしては、円錐台形状のポンピングチューブのほかに異径ゴム配管継手やゴムホース等を挙げることができる。

また、本実施形態では、テーパ状のゴムテープを製造しているが、任意の角度で挟持ローラ７の回転をとめることで、様々な幅のゴムテープを製造することもできる。

本発明に係るコード入りゴムテープの製造方法を実施するための装置の概略図 図１における挟持ローラを示す正面図 図１におけるA-A断面図 挟持ローラとゴム被覆ヘッドとの位置関係を示す図 図４における回転ローラ表面上のゴム被覆コードを示す模式図 傾斜角度（時間）と、コード群幅変換量との関係を示すグラフ 図１の製造装置で製造された円錐台形状のゴムテープの平面図 図７のゴムテープを螺旋状に巻き付けたゴム被覆製品の平面図 テーパ状ゴムホースにおけるゴムテープの巻き付け方を示す斜視図 図９の平面図

符号の説明

２ 押出ダイス
３ ゴム被覆ヘッド
４ コード
５ ゴム被覆コード
６ 引取ローラ
７ 挟持ローラ
８ ダイス孔
９ コード入りゴムテープ
１０ ゴム被覆コード群
１２ 回転ローラ
１３ 回転ローラの回転軸
１４ 挟持ローラの中心線
１５ ゴム被覆コード群の引出方向中心線
Ａ ゴム被覆製品
Ｂ ゴム供給方向
Ｃ ゴム被覆コード群の引出方向
Ｄ ゴム被覆コードの配列方向

Claims (5)

1. ゴム被覆ヘッドに配列形成された複数のダイス孔から送り出された配列状態のゴム被覆コード群を、引取手段によって引取る間にテープ状に成形するゴムテープの製造方法であって、前記ゴム被覆ヘッドと引取手段との間に設けた挟持ローラにより、前記コード群を両側から挟み込み、前記挟持ローラの回転軸をゴム被覆コードの配列方向に対して所定角度以上で傾斜させて前記コード群をねじることにより、前記挟持ローラの上流側の前記コード群の幅に対し、前記挟持ローラの下流側の前記コード群の幅を変化させることを特徴とするコード入りゴムテープの製造方法。
2. 前記コード群の引取速度及び挟持ローラの傾斜速度を一定にすることによって外形を円錐台形状にすることを特徴とする請求項１記載のコード入りゴムテープの製造方法。
3. 前記所定角度は、傾斜角度が５°〜２５°の範囲の一点であることを特徴とする請求項１又は２記載のコード入りゴムテープの製造方法。
4. 前記挟持ローラは、一対の回転ローラを、互いの回転軸が平行で、かつ前記コード群の引出方向に対して直交するように配置してなり、挟持ローラ間の隙間に前記コード群を挟むようにしたことを特徴とする請求項１、２又は３記載のコード入りゴムテープの製造方法。
5. 前記回転ローラの回転軸に平行で、回転ローラ間の中間を通る挟持ローラ中心線が、前記コード群の引出方向中心線を通過するように設けられ、前記挟持ローラが、前記コード群の引出方向中心線を中心に傾斜するようにしたことを特徴とする請求項４記載のコード入りゴムテープの製造方法。

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