JP5179810B2 - ゴム物品補強用スチールコードの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ等のゴム物品に用いるゴム物品補強用スチールコードの製造方法に係り、特に、高性能乗用車用ラジアルタイヤのベルト補強材として好適なスチールコードを製造可能なゴム物品補強用スチールコードの製造方法に関する。

従来、製造工程の簡素化によるコストダウン、ゴムペネ性向上による耐久性向上等を狙い、コア素線を撚り合せることなく並列して配置したコアと、コアの周りに撚り合わされたシース素線からなり（いわゆるＮ並列＋Ｍ構造）、断面が略楕円形であるスチールコードが開発されており、空気入りラジアルタイヤのベルト或いはカーカスの補強材として用いる技術が開発されている（例えば、特許文献１〜５）。
特開２０００−１４２０２０号公報 特開平１１−８１１６８号公報 特開平９−８１１６８号公報 特開平９−１５８０６６号公報 特開平９−１５８０６７号公報

スチールコードの製造装置として、ダブルツイスト撚り線機（バンチャー）があるが、このバンチャーにおいては、特開平８−２３６３６７（特許第３５７６６２８号）に型付け装置の規定があるが、０．０５〜０．２６ｍｍの比較的細いフィラメントおよび３００〜４００ｋｇｆ／ｍｍ^２の抗張力が高い領域でのフィラメントを撚り合せようとした場合、断線等の生産性に関わる問題があった。

乗用車の高性能化に伴い、より高い操縦性と耐久性を有するタイヤが求められており、２並列＋Ｍ構造のスチールコードを高性能乗用車用ラジアルタイヤのベルト補強材として用いたタイヤについても、さらに高い操縦性と耐久性をもたらす技術が求められている。
また、２並列＋Ｍ構造では、通常の撚り合せたコア対比コア素線２並列した撚り性状を制御することが製造技術的に改良が必要であり、使用する素線の径が０．２６未満と比較的細い為、生産性の障害となる断線抑制も重要な技術課題となっている。

本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、断線、及び撚り乱れの無いゴム物品補強用スチールコードを製造可能とするゴム物品補強用スチールコードの製造方法の提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、２本のコア素線を撚り合せることなく並列して配置したコアと、前記コアの周りに撚り合わされた５〜８本のシース素線とから構成され、前記コア素線、及び前記シース素線共に径が０．０５〜０．２６ｍｍとされたゴム物品補強用スチールコードの製造方法であって、チューブラータイプの撚り線機を用い、前記シース素線の撚り型付けは、ジグザグ状に複数設けられた型付け軸が配置されている型付け装置のブロックの外周を構成している平面におけるシース素線搬送方向に沿って延びる面中心軸から前記型付け軸の軸中心までの距離をａ、前記面中心軸に沿って計測する型付け軸相互の中心距離をｂ、前記型付け軸の直径をｃとしたときに、１．５×１０^−２≦（ｃ−２ａ）／ｂ^２≦５．０×１０^−２を満足する型付け軸配置の下で行い、前記コア素線を前記ブロックの軸心に形成された貫通孔を通過させた後、前記型付け軸で撚り型付けされた前記シース素線が撚り合わされる、ことを特徴としている。

次に、請求項１に記載のゴム物品補強用スチールコードの製造方法の作用を説明する。
従来のダブルツイスト撚り線機（バンチャー）では、撚り合せる際、捻りの作用が入るため、０．０５〜０．２６ｍｍの比較的細いフィラメントを用いると断線する場合があったが、チューブラータイプの撚り線機を用いることで、シース群に捻りを加えることなく撚り合せることが可能となるため、断線を抑えることができる。

また、本発明では、コア素線、及びシース素線共に径が０．０５〜０．２６ｍｍとされたゴム物品補強用スチールコードを製造するにあたり、上記のように１．５×１０^−２≦（ｃ−２ａ）／ｂ^２≦５．０×１０^−２を満足する型付け軸配置の下で撚り合せを行うため、断線が無く、撚り性状の安定したスチールコードが得られる。

なお、１．５×１０^−２＞（ｃ−２ａ）／ｂ^２であると、コア素線、及びシース素線の撚り合せ後、コードカット時等に５〜８本のシース素線がばらけて、作業性の悪化が懸念される。また、シース群が撚り締まっている為、素線間にゴムが侵入し難くなる。
一方、（ｃ−２ａ）／ｂ^２＞５．０×１０^−２であると、撚り性状が安定せず、製造時の品質低下を招くだけでなく、断線の虞やシースの隙間からコアが飛び出す懸念がある。

また、コア素線の径が０．０５ｍｍ未満では、チューブラータイプの撚線機でも断線の懸念がある。
一方、コア素線の径が０．２６ｍｍを超えると、コードの曲げ剛性が大きくなり、高性能乗用車としての性能を発揮することが出来ない。

次に、シース素線の径が０．０５ｍｍ未満では、チューブラータイプの撚線機でも断線の懸念がある。
一方、シース素線の径が０．２６ｍｍを超えると、コードの曲げ剛性が大きくなり、乗用車の操安性能を低下させる恐れがある。

請求項２に記載の発明は、コア素線、及びシース素線共に径が０．０５〜０．２６ｍｍであり、かつ抗張力が３００〜４００ｋｇｆ／ｍｍ^２の範囲内にある２並列＋Ｍ（但しＭ＝５〜８）構造のゴム物品補強用スチールコードの製造にあたり、チューブラータイプの撚り線機を用い、前記シース素線が、前記コア素線に撚り合わされる前に撚り型付けが施されるゴム物品補強用スチールコードの製造方法であって、前記シース素線の撚り型付けは、ジグザグ状に複数設けられた型付け軸が配置されている型付け装置のブロックの外周を構成している平面におけるシース素線搬送方向に沿って延びる面中心軸から前記型付け軸の軸中心までの距離をａ、前記面中心軸に沿って計測する型付け軸相互の中心距離をｂ、前記型付け軸の直径をｃとしたときに、１．５×１０^−２≦（ｃ−２ａ）／ｂ^２≦５．０×１０^−２を満足する型付け軸配置の下で行い、前記コア素線を前記ブロックの軸心に形成された貫通孔を通過させた後、前記型付け軸で撚り型付けされた前記シース素線が撚り合わされる、ことを特徴としている。

次に、請求項２に記載のゴム物品補強用スチールコードの製造方法の作用を説明する。
請求項１と同様に、チューブラータイプの撚り線機を用いることで、シース群に捻りを加えることなく撚り合せることが可能となるため、０．０５〜０．２６ｍｍの比較的細いフィラメントを用いた場合であっても、断線を抑えることができる。

ここで、抗張力が３００ｋｇｆ／ｍｍ^２未満の場合、コード１本当たりの強力が低下し、タイヤ強度の向上が図れない。目的のタイヤ強度を達成することができない。
一方、抗張力が４００ｋｇｆ／ｍｍ^２を超える場合、型付け時の断線が懸念され、生産性を阻害する要因となる。

また、本発明では、素線の抗張力が３００〜４００ｋｇｆ／ｍｍ^２の範囲内にある２並列＋Ｍ（但しＭ＝５〜８）構造のゴム物品補強用スチールコードの製造にあたり、上記のように１．５×１０^−２≦（ｃ−２ａ）／ｂ^２≦５．０×１０^−２を満足する型付け軸配置の下で撚り合せを行うため、断線が無く、撚り性状の安定したスチールコードが得られる。

なお、コア素線の径、シース素線の径が上記範囲外となった場合の不具合は、請求項１の作用で説明した通りである。また、１．５×１０^−２≦（ｃ−２ａ）／ｂ^２≦５．０×１０^−２を満足しない場合の不具合も請求項１の作用で説明した通りである。

請求項３に記載の発明は、シース素線の撚りピッチが６〜１５ｍｍの範囲内にある２並列＋Ｍ（但しＭ＝５〜８）構造のゴム物品補強用スチールコードの製造にあたり、チューブラータイプの撚り線機を用い、前記シース素線が、コア素線に撚り合わされる前に撚り型付けが施されるゴム物品補強用スチールコードの製造方法であって、前記シース素線の型付けは、ジグザグ状に複数設けられた型付け軸が配置されている型付け装置のブロックの外周を構成している平面におけるシース素線搬送方向に沿って延びる面中心軸から前記型付け軸の軸中心までの距離をａ、前記面中心軸に沿って計測する型付け軸相互の中心距離をｂ、前記型付け軸の直径をｃとしたときに、１．５×１０^−２≦（ｃ−２ａ）／ｂ^２≦５．０×１０^−２を満足する型付け軸配置の下で行い、前記コア素線を前記ブロックの軸心に形成された貫通孔を通過させた後、前記型付け軸で撚り型付けされた前記シース素線が撚り合わされる、ことを特徴としている。

次に、請求項３に記載のゴム物品補強用スチールコードの製造方法の作用を説明する。
請求項１、２と同様に、チューブラータイプの撚り線機を用いることで、シース群に捻りを加えることなく撚り合せることが可能となるため、０．０５〜０．２６ｍｍの比較的細いフィラメントを用いた場合であっても、断線を抑えることができる。

また、本発明では、シース素線の撚りピッチが６〜１５ｍｍの範囲内にある２並列＋Ｍ（但しＭ＝５〜８）構造のゴム物品補強用スチールコードの製造にあたり、上記のように１．５×１０^−２≦（２ａ＋ｃ）／ｂ^２≦５．０×１０^−２を満足する型付け軸配置の下で撚り合せを行うため、断線が無く、撚り性状の安定したスチールコードが得られる。

ここで、シース素線の本数が５本未満では、シースの分散が悪くなり、コードの性状が安定しない。
一方、シース素線の本数が８本を超えると、撚り合せが安定せず、結果として性状が悪くなる。

なお、コア素線の径、シース素線の径が上記範囲外となった場合の不具合は、請求項１の作用で説明した通りである。また、１．５×１０^−２≦（ｃ−２ａ）／ｂ^２≦５．０×１０^−２を満足しない場合の不具合も請求項１の作用で説明した通りである。

以上説明したように本発明のゴム物品補強用スチールコードの製造方法によれば、撚り性状の安定した、断線の懸念の無いゴム物品補強用スチールコードを効率的に製造できる、という優れた効果を有する。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
図１には、本発明のゴム物品補強用スチールコードの製造方法を実現するためのスチールコード製造装置１０の概略構成が示されている。

図１において、符号１２はコア素線１４が巻回された供給ボビン、符号１６はコア素線１４に一定の張力を付与するための定張力装置、符号１８はコア素線１４に潤滑剤（オイル）塗布する潤滑剤塗布装置、符号２０はチューブラータイプの撚り線機本体、符号２２はキャプスタン、符号２４は得られたスチールコード２６を巻き取る巻取りボビンである。

定張力装置１６は、供給ボビン１２に一定の力でブレーキをかける事で、供給ボビン１２とキャプスタン２２との間で一定の張力を掛けている。

次に、潤滑剤塗布装置１８は、タンクに潤滑剤を満たし、定量滴下装置を通して、直接あるいは間接的にフィラメントに潤滑剤を塗布する。

撚り線機本体２０の内部には、シース素線２８を巻回したボビン３２が複数個内蔵されていると共に、シース素線２８に張力を付与する定張力装置３４が各ボビンに対応して内蔵されている。

本実施形態の撚り線機本体２０は、２並列＋５〜８構造のスチールコードを製造するためのものである。本実施形態では、図２に示すような２並列＋６構造のスチールコード２６を製造するため、撚り線機本体２０の内部に、６個のボビン３２を装填している。

また、本実施形態では、コア素線１４、及びシース素線２８は、材質が各々スチールで、抗張力が３００〜４００ｋｇｆ／ｍｍ^２の範囲内のものを用いる。また、コア素線１４、及びシース素線２８の直径は、０．０５〜０．２６ｍｍの範囲内のものを用いる。

図１に示すように、撚り線機本体２０の内部には、シース素線２８に一定の張力を付与するための定張力装置３４が各ボビンに対応して設けられている。定張力装置３４は、ボビン３２に一定の力でブレーキをかける事で、ボビン３２とキャプスタン２２との間で一定の張力を掛けている。

撚り線機本体２０の先端には、シース素線用の型付け装置３６が設けられている。
図３、及び図４に示すように、型付け装置３６は、軸心にコア素線１４が挿通する貫通孔３８を形成した６角柱状のブロック４０を備えている。ブロック４０の外周を構成している軸線方向に長い６個の長方形状とされた平面部分４０Ａには、各々、シース素線に型付けをするための円柱状の型付け軸４２が３本設けられている。

図３に示すように、平面部分４０Ａを正面視したときに、平面部分４０Ａの面中心線ＣＬ（ブロック４０の軸線と平行）に沿って、型付け軸４２はジグザグ状に配置されている。
ここで、面中心線ＣＬから型付け軸４２の軸中心までの距離をａ、面中心線ＣＬに沿って計測する型付け軸相互の中心距離をｂ、型付け軸４２の直径をｃとしたときに、１．５×１０^−２≦（ｃ−２ａ）／ｂ^２≦５．０×１０^−２を満足するように、直径ｃとされた型付け軸４２を配置する必要がある。

ちなみに、本実施形態の型付け軸４２の直径ｃは２．５ｍｍ、距離ａは０．２ｍｍ、距離ｂは１０．８ｍｍであり、（ｃ−２ａ）／ｂ^２は１．８に設定されている。
なお、その他の構成は従来公知の構造であるので、説明は省略する。

（作用）
次に、このスチールコード製造装置１０を用いたスチールコード２６の製造方法を説明する。なお、本実施形態のスチールコード製造装置１０で製造するスチールコード２６は、乗用車用空気入りタイヤのベルトに用いられるものである。
本実施形態のスチールコード製造装置１０において、定張力装置１６は、１本のスチールのコア素線１４に対して例えば、０．５〜５．０ｋｇの張力を付与する。

２本のコア素線１４は、定張力装置１６で張力を付与された状態で潤滑剤塗布装置１８へ至り、潤滑剤塗布装置１８において、２本のコア素線１４１ｋｇ当たり１０〜５００ｍｇの潤滑剤が塗布される。

潤滑剤の塗布された２本のコア素線１４は、撚られることなく並列された状態でキャプスタン側に引っ張られ、撚り線機本体２０の内部、及びブロック４０の貫通孔３８を通過する。
一方、各ボビン３２から送り出されたシース素線２８は、定張力装置３４、及び型付け装置３６を介し、ブロック４０の貫通孔３８を通過した並列された２本のコア素線１４の周りに螺旋状に巻き付けられ、例えば、図４に示すような断面形状のスチールコード２６が得られる。

なお、本実施形態では、シース素線２８の撚りピッチが６〜１５ｍｍの範囲内となるように、撚り線機本体２０が調整されている。
型付け装置３６では、図３に示すように、シース素線２８が３本の型付け軸４２にジグザグ状に巻き掛けられ、定張力装置３４により一定の張力を付与されて型付け軸４２に摺動しながらキャプスタン側へ引っ張られる。

ここで、本実施形態の定張力装置３４は、シース素線２８に対して例えば、０．５〜５．０ｋｇの張力を付与する。
なお、キャプスタン２２により引っ張られたスチールコード２６は、その後、巻取りボビン２４に巻き取られる。

本実施形態では、撚り線機本体２０がチューブラータイプであるため、シース群に捻りを加えることなく撚り合せることが可能となるため、０．０５〜０．２６ｍｍの比較的細いシース素線２８を用いた場合であっても、断線を抑えることができる。

また、型付け装置３６においては、距離ａ、ｂ、直径ｃの関係が１．５×１０^−２≦（ｃ−２ａ）／ｂ^２≦５．０×１０^−２を満足するように、直径ｃとされた型付け軸４２を配置しているので、断線が無く、撚り性状の安定したスチールコード２６が得られる。

なお、１．５×１０^−２＞（ｃ−２ａ）／ｂ^２であると、コア素線１４、及びシース素線２８の撚り合せ後、コードカット時等に５〜８本のシース素線がばらけて、作業性の悪化が懸念される。また、シース群が撚り締まっている為、素線間にゴムが侵入し難くなる。
一方、（ｃ−２ａ）／ｂ^２＞５．０×１０^−２であると、撚り性状が安定せず、製造時の品質低下を招くだけでなく、断線の虞やシースの隙間からコアが飛び出す懸念がある。

次に、コア素線１４の径が０．０５ｍｍ未満では、チューブラータイプの撚線機でも断線の懸念がある。
一方、コア素線の径が０．２６ｍｍを超えると、コードの曲げ剛性が大きくなり、高性能乗用車としての性能を発揮することが出来ない。

次に、シース素線の径が０．０５ｍｍ未満では、チューブラータイプの撚線機でも断線の懸念がある。
一方、シース素線の径が０．２６ｍｍを超えると、コードの曲げ剛性が大きくなり、乗用車の操安性能を低下させる恐れがある。

次に、シース素線の本数が５本未満では、シースの分散が悪くなり、コードの性状が安定しない。
一方、シース素線の本数が８本を超えると、撚り合せが安定せず、結果として性状が悪くなる。

さらに、２本のコア素線１４に対し１ｋｇ当たり１０〜５００ｍｇの潤滑剤を塗布し、１本のコア素線１４に対して０．５〜５．０ｋｇの張力を付与ながら撚り線機本体２０の内部を通過させてシース素線２８を撚り合せることで、コア素線長手方向での表面状態のバラツキが吸収され、撚り線機本体２０の内部に設けられたガイド（図示せず）を潤滑性良くスムーズに通過させることができ、シース素線２８と撚り合せる時のテンションを安定化させ、撚り性状の安定化、及び断線の抑制を図ることができる。

このようにして得られたスチールコード２６は、断線も無く、撚り性状も安定しているので、例えば、空気入りラジアルタイヤのベルト補強材に用いることで、高い耐久性をもたらすことができる。なお、このスチールコード２６は、空気入りラジアルタイヤのベルト補強材に限らず、カーカスや、タイヤ以外のゴム物品全般に用いることができる。

次に、コア素線１４に対する潤滑剤の付与量が上述した範囲よりも少ないと、コア素線１４の表面潤滑が不充分となり、テンション安定、断線抑制が得られなくなる。
一方、コア素線１４に対する潤滑剤の付与量が上述した範囲よりも多いと、テンション安定、断線抑制の効果は頭打ちとなり、撚り線機本体２０周辺へ潤滑剤が飛散して潤滑剤の無駄となる。

コア素線１４の張力が上述した範囲より小さいと、コア素線１４にシース素線２８が撚り合わされた時、コアが５〜８本のシースの真ん中に真っ直ぐな状態で存在することが困難となり、コア素線１４にシース素線２８を撚り合せた後のスチールコード２６において、シース素線２８とシース素線２８との間からコア素線１４がはみ出す、いわゆる撚り乱れが発生する。
一方、コア素線張力が上記範囲より大きいと、潤滑剤を塗布したとしても撚り線機本体内のガイド等での摩擦が大きくなり、撚り合せ後の曲げ加工等で断線を頻発させてしまう。

（試験例）
次に、本発明の効果を確かめるために、各々条件を異ならせて２並列＋６構造のスチールコードを製造した。
評価は、スチールコードを５０万ｍ製造した場合の撚り線工程での「断線」、「撚り乱れ」の有無に付いて調査した。

試験結果が示すように、本発明の規定に沿って製造することで、断線、及び撚り乱れの無いスチールコードを効率的に製造できることが分かる。

スチールコード製造装置の概略構成図である。 スチールコードの断面図である。 型付け装置の軸線方向から見た側面図である。 型付け装置の軸線と直交する方向から見た側面図である。

符号の説明

１０ スチールコード製造装置
１４ コア素線
２０ 撚り線機本体
２６ スチールコード
２８ シース素線
３６ 型付け装置
４０Ａ 平面部分
４２ 型付け軸
ＣＬ 面中心線

Claims (3)

1. ２本のコア素線を撚り合せることなく並列して配置したコアと、前記コアの周りに撚り合わされた５〜８本のシース素線とから構成され、前記コア素線、及び前記シース素線共に径が０．０５〜０．２６ｍｍとされたゴム物品補強用スチールコードの製造方法であって、
   チューブラータイプの撚り線機を用い、前記シース素線の撚り型付けは、ジグザグ状に複数設けられた型付け軸が配置されている型付け装置のブロックの外周を構成している平面におけるシース素線搬送方向に沿って延びる面中心軸から前記型付け軸の軸中心までの距離をａ、前記面中心軸に沿って計測する型付け軸相互の中心距離をｂ、前記型付け軸の直径をｃとしたときに、１．５×１０^−２≦（ｃ−２ａ）／ｂ^２≦５．０×１０^−２を満足する型付け軸配置の下で行い、
   前記コア素線を前記ブロックの軸心に形成された貫通孔を通過させた後、前記型付け軸で撚り型付けされた前記シース素線が撚り合わされる、ことを特徴とするゴム物品補強用スチールコードの製造方法。
2. コア素線、及びシース素線共に径が０．０５〜０．２６ｍｍであり、かつ抗張力が３００〜４００ｋｇｆ／ｍｍ^２の範囲内にある２並列＋Ｍ（但しＭ＝５〜８）構造のゴム物品補強用スチールコードの製造にあたり、チューブラータイプの撚り線機を用い、前記シース素線が、前記コア素線に撚り合わされる前に撚り型付けが施されるゴム物品補強用スチールコードの製造方法であって、
   前記シース素線の撚り型付けは、ジグザグ状に複数設けられた型付け軸が配置されている型付け装置のブロックの外周を構成している平面におけるシース素線搬送方向に沿って延びる面中心軸から前記型付け軸の軸中心までの距離をａ、前記面中心軸に沿って計測する型付け軸相互の中心距離をｂ、前記型付け軸の直径をｃとしたときに、１．５×１０^−２≦（ｃ−２ａ）／ｂ^２≦５．０×１０^−２を満足する型付け軸配置の下で行い、
   前記コア素線を前記ブロックの軸心に形成された貫通孔を通過させた後、前記型付け軸で撚り型付けされた前記シース素線が撚り合わされる、ことを特徴とするゴム物品補強用スチールコードの製造方法。
3. シース素線の撚りピッチが６〜１５ｍｍの範囲内にある２並列＋Ｍ（但しＭ＝５〜８）構造のゴム物品補強用スチールコードの製造にあたり、チューブラータイプの撚り線機を用い、前記シース素線が、コア素線に撚り合わされる前に撚り型付けが施されるゴム物品補強用スチールコードの製造方法であって、
   前記シース素線の型付けは、ジグザグ状に複数設けられた型付け軸が配置されている型付け装置のブロックの外周を構成している平面におけるシース素線搬送方向に沿って延びる面中心軸から前記型付け軸の軸中心までの距離をａ、前記面中心軸に沿って計測する型付け軸相互の中心距離をｂ、前記型付け軸の直径をｃとしたときに、１．５×１０^−２≦（ｃ−２ａ）／ｂ^２≦５．０×１０^−２を満足する型付け軸配置の下で行い、
   前記コア素線を前記ブロックの軸心に形成された貫通孔を通過させた後、前記型付け軸で撚り型付けされた前記シース素線が撚り合わされる、ことを特徴とするゴム物品補強用スチールコードの製造方法。

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