JP5244561B2 - コードおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ゴム物品の補強に供するコード、特に耐疲労性を向上させたコードおよびこのコードの製造方法に関する。

ゴム物品、中でもタイヤの補強に供するコードは、苛酷な環境下における、使用に耐えるために、様々な特性が要求されている。特に、タイヤの軽量化を所期して、コードの使用本数を減らし、より高強度化したコードを使用することが希求されている。そのためには、コードの耐疲労性を向上させることが特に有利であり、種々の方策がなされている。

例えば、コアのまわりに２層以上のシースを有する３層撚りコードでは、最外側シースのフィラメント相互間の隙間が狭いため、このコードをタイヤに適用した際に、その加硫成形時に、コードの内部にまでゴムが浸透しにくいことから、コードの耐疲労性が低下する傾向にある。

これに対して、特許文献１では、３層撚りコードを構成するコアと最内層シースとの間に、未加硫ゴム被覆層を設けたコードが提案されている。このコードは、未加硫ゴム被覆層が設けられたことによって、コアフィラメントおよびシースフィラメントが接触して、擦れることによる摩耗が阻止される。さらに、未加硫ゴム被覆層を設けることによって、外側のシースフィラメント相互の隙間を大きくして、加硫成形時のゴムの浸透を促進することを所期している。コード内部がゴムで満たされれば、タイヤの補強材として使用した際、タイヤの外傷からコード内部へ浸入する水分を阻止できる結果、コード内部での水分による腐食並びにその伝播は抑制され、コードの耐疲労性が向上する。
特開2007-303044号公報

しかし、未加硫ゴム被覆層はスチールフィラメントに比べて剛性が低いため、未加硫ゴムの間に最内層シースのフィラメントがめり込む現象が生じ、このフィラメントのめり込みによって最内層シース内のフィラメント配列が乱される結果、その外側の最外層シースフィラメント相互の隙間を確保することが難しくなる。

したがって、上記したコードでは、耐疲労性の向上が不十分であり、耐疲労性に優れるコードとするには、さらなる改善が必要となる。すなわち、シースに未加硫ゴム被覆層を設けるに当たり、適正なゴム量を規定することが所期した特性を得るために必要であるが、この点についての開示はなされていない。

さらに、上記したコードは、未加硫ゴムを被覆したコアの周囲にシースフィラメントを撚り合わせることによって製造されるが、撚り合わせ時に、ゴムを被覆したコアフィラメントと周囲のシースフィラメントとの間で摩擦が生じる。また、撚り合わせ後のコードにおいて、シースフィラメント間の隙間から未加硫ゴムがはみ出す場合がある。そのため、撚り合わせ後のコードからはみ出した未加硫ゴムが、該コードを案内する撚り線機内の金属プーリーやガイドなどの案内部品と接触し、当該案内部品と撚りコードとの摩擦を増大することになる。

すなわち、撚り合わせ時に未加硫ゴムを被覆したコアフィラメントとシースフィラメントとの間に摩擦が生じてしまい、撚り性状を安定させる為のテンションが乱れてしまう。また、未加硫ゴムがシース間からはみ出した際には、撚り合わせ後のコードの案内が円滑になされないため、コードに付与されるテンションにばらつきが生じる結果、撚り合わせ時のテンションにも乱れが生じ、撚り性状を安定させるのに必要なテンションを確保するのが難しくなる。その結果、コードを構成するフィラメントの引き揃えが悪化し、例えば、コードのフィラメントが突張ったり、膨らんだりし、コード軸方向に同じ形状で撚り合わされていない状態になってしまう。かようなコードは、使用に当たって、フィラメントの割れが発生してしまう。

そこで、本発明は、上記したコードにおける問題、とりわけ製造時の問題を解消することによって、耐疲労性に優れたコードを提供することを目的とする。

発明者らは、上述した問題点についてその解決策を鋭意検討した結果、コアおよびシースとの間に加えてシース間にも加硫ゴム被覆層を設けたコードを製造する際、特にシースにおける未加硫ゴムの被覆量を厳密に規制することがコードの耐久性や耐疲労性の安定した向上に有効であるとの知見を得て、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の要旨構成は次の通りである。
（１）１本または複数本のフィラメントからなるコアの周囲に、複数本のフィラメントからなるシースの複数層を配したコードであって、前記コアと最内層シースとの間並びに、いずれか少なくとも１組の隣接シース相互間に未加硫ゴム被覆層を有し、コード軸方向と直交する断面において、前記シース相互間の隙間の面積Ａと、前記シース相互間に占める未加硫ゴム被覆層の面積ＢがＡ≦Ｂ≦４Ａの関係を満足することを特徴とするコード。

（２）１本または複数本のフィラメントからなるコアの周囲に、複数本のフィラメントからなるシースの複数層を巻き付けてコードを製造するに当たり、前記コアとなる１本または複数本のフィラメントを未加硫ゴムにて被覆し、その後複数層のシースを巻き付ける際に、いずれか少なくとも１のシース層の周囲を未加硫ゴムにて被覆することを特徴とするコードの製造方法。

本発明によれば、適正量の未加硫ゴムで被覆されているから、コード製造時の撚り乱れの発生並びに、コード内部への水分の浸入を確実に抑制でき、耐久性、特に耐疲労性に優れたコードの提供が可能となる。

次に、本発明のコードについて、図面を用いて詳細に説明する。図１に、本発明に従うコードの軸方向と直交する断面を示す。
図１に示すコード１は、３本のコアフィラメント２aからなるコア２の周囲に、第１シース３となる９本のシースフィラメント３aを撚り合わせ、さらに第１シース３の周囲に第２シース４となる１５本のシースフィラメント４aを撚り合わせてなる。図示例のコードは、全て同径のフィラメントからなるものである。そして、このコード１は、図1に縦線にて示すように、コア２と第１シース３との間に未加硫ゴム被覆層５を有し、さらに図1に斜線にて示すように、第１シース３と第２シース４との間に未加硫ゴム被覆層６を有するものである。
尚、コア・シースフィラメントを同一方向、同ピッチで撚り合わせたコンパクト構造及び異線径フィラメントを適用したコード、または、複撚り構造においても、前記条件を満たせば、同様の作用効果を得ることが出来る。

ここで、本発明のコードは、コードの軸方向と直交する断面において、前記シース相互間、すなわち第１シース３と第２シース４との間の隙間の面積Ａと、当該隙間に占める未加硫ゴム被覆層６の面積Ｂとが、Ａ≦Ｂ≦４Ａの関係を満足することが肝要である。

なお、第１シース３と第２シース４との間の隙間の面積Ａは、クローズドコードを基準として定義する。例えば、図１と同じ構造のクローズドコードを図２（ａ）に示すように、該クローズド構造コードの軸方向と直交する断面における、第１シース３と第２シース４と間の隙間を面積Ａ｛図２（ａ）の交差線部分｝とする。

一方、第１シース３と第２シース４との間に占める未加硫ゴム被覆層６の面積Ｂとは、図２（ｂ）に示すように、コードの製造時に第１シース３の周囲に被覆したゴム部分（斜線部）である。

ここで、図１または図２に示すコードを作製するに当たり、面積Ａの１〜４倍のゴム被覆層６を形成するには、図２（ｂ）に示すように、該面積Ｂに相当する未加硫ゴムを第１シース３の周囲に被覆したのち、第２シース４を撚り合わせればよい。

すなわち、シース相互間に占める未加硫ゴム被覆層の面積Ｂが、最初に決定したシース相互間の隙間の面積Ａ未満であると、コード内へのゴムの侵入が不十分になり、耐疲労性の向上が認められない。

また、シース相互間に占める未加硫ゴム被覆層の面積Ｂが、シース相互間の隙間の面積Ａの４倍を超えてしまうと、コード内部におさまり切らない余剰ゴムがコードの撚り乱れを引き起こしてしまい、耐疲労性が悪化してしまう。

さらに、本発明のコードでは、コア２と第１シース３との間に未加硫ゴム被覆層５を有しているが、該未加硫ゴム被覆層５についても、コードの軸方向と直交する断面において、コア２と第１シース３との間の隙間の面積ａと、当該隙間に占める未加硫ゴム被覆層５の面積ｂとが、ａ≦ｂ≦４ａの関係を満足することが好ましい。

なお、コア２と第１シース３との間の隙間の面積ａは、クローズドコードを基準として定義するのは前述と同様である。例えば、図１と同じ構造のクローズドコードを図３（ａ）に示すように、該クローズド構造コードの軸方向と直交する断面における、コア２と第１シース３との間の隙間を面積ａ｛図３（ａ）の交差線部分｝とする。
一方、コア２と第１シース３との間に占める未加硫ゴム被覆層５の面積ｂとは、図３（ｂ）に示すように、コードの製造時にコア２の周囲に被覆したゴム部分（斜線部）である。

ここで、面積ａと面積ｂとをａ≦ｂ≦４ａの関係に規制する理由は、前記したシース相互間での未加硫ゴム被覆層６の規制理由と同様である。

さらに、シースを３層以上で設ける場合は、未加硫ゴム被覆層が、いずれか少なくとも１組の隣接シース相互間に存在すればよい。例えば、図４に、３層のシース３、４および７を有するコードを示すように、第２シース４と第３シース７との間に未加硫ゴム被覆層８を設ける構成であってもよい。ここでも、未加硫ゴム被覆層８について、図５（ａ）に示す、第２シース４と第３シース７との間の隙間の面積Ａと、図５（ｂ）に示す、当該隙間に占める未加硫ゴム被覆層８の面積Ｂとが、Ａ≦Ｂ≦４Ａの関係を満足することが肝要である。

さて、本発明に従うコードは、厳密に規制された未加硫ゴム被覆層を設けることによって、以下に示すコードの製造工程において、健全な撚り性状を実現することができる。従って、この種コードが本来有する優れた耐疲労性を持つコードとすることができる。以下、本発明の製造方法について、図６に示すコード製造設備を参照して詳しく説明する。

すなわち、図４に示すコード製造設備は、コア用フィラメント９aを巻出すコア巻出し部９およびシース用フィラメント10aを巻出すシース巻出し部10の所定数を設置し、各々の巻出し部より巻き出したフィラメントを集束させるワイヤー集束器11と、この集束したフィラメント同士を撚り合わせる撚り線機12をそなえる。そして、コア巻出し部９とワイヤー集束器11との間に、コア用フィラメント９a並びに所定のシース用フィラメント10aに未加硫ゴムを被覆する未加硫ゴム被覆装置13が設置されている。

次に、上記したコード製造設備にてコードを製造する方法において、まず、コア巻出し部９に巻き付けられたコア用フィラメント９aを巻出して未加硫ゴム被覆装置13側へ導き、未加硫ゴム被覆装置13にてコア用フィラメント９aに未加硫ゴムを被覆して未加硫ゴム被覆コア用フィラメント13aとする。次いで、未加硫ゴム被覆フィラメント13aを、撚り線機12の入側に設置されたワイヤー集束器11に供給し、ワイヤー集束器11にて、未加硫ゴム被覆コア用フィラメント13aの周囲にシース巻出し部10より巻き出した第１シース用フィラメント10aを集束させて集束フィラメント11aとし、集束フィラメント11aを撚り線機12へ供給する。その後、撚り線機12にて、集束フィラメント11aを撚り合わせることによってコード15となる。

次いで、該コード15を、前記コア巻出し部９にセットし、前述と同様に、該コード15を巻出して未加硫ゴム被覆装置13側へ導き、未加硫ゴム被覆装置13にてコード15に未加硫ゴムを被覆し、すなわち第１シースの外周部に未加硫ゴムを被覆し、これを撚り線機12の入側に設置されたワイヤー集束器11に供給し、ワイヤー集束器11にて、未加硫ゴム被覆後のコード15の周囲にシース巻出し部10より巻き出した第２シース用フィラメント10aを集束させて撚り線機12へ供給する。その後、撚り線機12にて、コード15の周囲に第２シース用フィラメント10aを撚り合わせることによって、図１に示したコアと２層のシースからなるコードが得られる。
さらに、図４に示したコアと３層のシースからなるコードを作製するには、以上の工程を繰り返せばよい。

ここで、コアおよびシースとなるフィラメントに、所定量の未加硫ゴムを被覆した後、撚り線機12へ供給することが肝要である。すなわち、所定量の未加硫ゴム被覆層を設けることによって、撚り合わされたコードを構成するシースフィラメント相互間から未加硫ゴムがはみ出るのを抑制できる。

なお、未加硫ゴムの被覆を行う未加硫ゴム被覆装置13は、例えば、図７に示すように、ゴム押出し機16とゴム押出しヘッド部18を有する。ここで、図７に、ゴム押出し機16およびゴム押出しヘッド部18の内部を示すように、未加硫ゴム被覆装置13では、ゴム押出し機16側からゴム押出しスクリュー17を介し、ゴム押出しヘッド部18に未加硫ゴム19を押出してゴム押出しヘッド部18内を未加硫ゴムで満たす。次いで、このゴム押出しヘッド部18内へコアフィラメント９aをゴム押出しヘッド部18の入側に設置したコードガイド20から供給し、ゴム押出しヘッド部18内を通過させる際に、コアフィラメント９aの周面に未加硫ゴム19を被覆する。その後、未加硫ゴム19が被覆されたコアフィラメント９aは、ゴム押出しヘッド部18の出側に設置した口金21を介して、被覆ゴムの厚みが調整されながらゴム押出しヘッド部18外に導かれ、未加硫ゴム被覆フィラメント13aとなる。

ちなみに、本発明では未加硫ゴム被覆装置13では、フィラメントの複数本を同時にゴムで被覆しているが、フィラメントの１本毎にゴム被覆することも可能である。

以上に述べたように、上記した製造方法およびコード製造設備を用いて本発明に従うコードを製造することによって、このコードは、シースフィラメントからはみ出した未加硫ゴムと撚り線機内の案内部品との摩擦を低減した円滑な製造工程を経ることが可能となる。その結果、このコードは、健全な撚り性状とするのに必要なテンションのバラ付きが無く、引き揃えが良好となり、耐疲労性に優れたコードを提供することができる。

図６に示すコード製造設備を用いて上述したコードの製造方法に従って、図１に示す３＋９＋15×0.175（mm）構造のコードおよび図４に示す３＋９＋15＋21×0.175（mm）構造のコードを、それぞれ表１および表２の仕様の下に作製した。そして、これらのコードについて、コード耐疲労性、タイヤ耐久性および作業性を調査した。その結果を表１および表２に併記する。

ここで、コード耐疲労性は、コードの複数本を等間隔でコード同士が平行となるように並べて埋設したゴムシートに、加圧・加熱下で加硫し、加硫ゴムシートを作製した。次に、図８（ａ）に示すように、加硫ゴムシートから１本のコード15を10cmの長さに切断し、その両端をそれぞれチャックCH１およびCH２で固定し、図８（ｂ）に示すように、チャックCH１およびCH２間の距離および角度を調整してコード15を一定曲率の下に保持し、図８（ｃ）に示すように、片側のチャックCH２を3000rpmで一方向に回転させて、コードが破断する回転数を測定して評価した。測定値は、従来例の測定回転数を100としたときの指数にて表示し、数値が大きいほど耐疲労性に優れることを示している。

タイヤ耐久性は、各コードをサイズ11Ｒ22.5のトラック・バス用タイヤのプライコードに適用してタイヤを試作し、このタイヤにつき、内圧：900kPaおよび荷重：6000kgの条件でドラム走行試験を行って、ビード部が故障するまでの走行距離を測定して評価した。測定値は、従来例の測定回転数を100としたときの指数にて表示し、数値が大きいほどタイヤ耐久性に優れることを示している。

作業性は、図６に示した工程を経て巻き取った未加硫ゴム被覆コードについて、余剰ゴムのはみ出しによる、コード相互の引っ付き程度を下記の基準で評価した。
記
◎：通常の（未加硫ゴム被覆のないコードでの）作業と同程度
○：余剰ゴムの多少のはみ出しはあるものの作業性に問題がない
△：余剰ゴムがコードの外周面に大量にはみ出しコード相互が引っ付き、作業性に支障
がある

本発明に従う３＋９＋15構造のコードを示す図である。 ３＋９＋15構造のコードにおけるシース相互間の隙間の面積Ａとシース相互間に占める未加硫ゴム被覆層の面積Ｂを示した図である。 コアとシース間の隙間の面積ａ並びにコアとシース間に占める未加硫ゴム被覆層の面積ｂを示した図である。 本発明に従う３＋９＋15＋21構造のコードを示す図である。 ３＋９＋15＋21構造のコードにおけるシース相互間の隙間の面積Ａとシース相互間に占める未加硫ゴム被覆層の面積Ｂを示した図である。 本発明のコードを製造するために使用するコード製造設備について示した図である。 未加硫ゴム被覆装置を用いてコアフィラメントに未加硫ゴムを被覆する様子を示した図である。 コード耐疲労性の調査方法を示した図である。

符号の説明

１ コード
２ コア
２ａ コアフィラメント
３ 第１シース
３ａ シースフィラメント
４ 第２シース
４ａ シースフィラメント
５ 未加硫ゴム被覆層
６ 未加硫ゴム被覆層
７ 第３シース
７ａ シースフィラメント
８ 未加硫ゴム被覆層
９ コア巻出し部
9a コア用フィラメント
10 シース巻出し部
10a シース用フィラメント
11 ワイヤー集束器
11a 集束フィラメント
12 撚り線機
13 未加硫ゴム被覆装置
13a 未加硫ゴム被覆フィラメント
15 コード
16 ゴム押出し機
17 ゴム押出しスクリュー
18 ゴム押出しヘッド部
19 未加硫ゴム
20 コードガイド
21 口金

Claims (2)

1. １本または複数本のフィラメントからなるコアの周囲に、複数本のフィラメントからなるシースの複数層を配したコードであって、前記コアと最内層シースとの間並びに、いずれか少なくとも１組の隣接シース相互間に未加硫ゴム被覆層を有し、コード軸方向と直交する断面において、前記シース相互間の隙間の面積Ａと、前記コードの製造時に前記シース相互間に占める未加硫ゴム被覆層の面積ＢがＡ≦Ｂ≦４Ａの関係を満足することを特徴とするコード。
2. １本または複数本のフィラメントからなるコアの周囲に、複数本のフィラメントからなるシースの複数層を巻き付けてコードを製造するに当たり、前記コアとなる１本または複数本のフィラメントを未加硫ゴムにて被覆し、その後複数層のシースを巻き付ける際に、いずれか少なくとも１のシース層の周囲を未加硫ゴムにて被覆することを特徴とするコードの製造方法。

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