JP5656346B2 - ゴム−スチールコード複合体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ゴム物品の補強に供するゴム−スチールコード複合体の製造方法に関し、特に耐疲労性および耐久性に優れたゴム−スチールコード複合体を安定して製造しようとするものである。

ゴム物品、中でもタイヤの補強に供するスチールコードには、様々な特性が要求されており、特に、苛酷な使用環境下における用途には、耐久性および耐疲労性の向上が求められる。

従って、従来から、スチールコードの耐久性および耐疲労性を向上させるために、種々の方法が提案されている。例えば、異線径コードのようにコードのコアフィラメントの径およびシースフィラメントの径を異ならせることや、シースフィラメントの本数を間引くことによって、シースフィラメント間に隙間を設けることが知られている。

すなわち、シースフィラメント間に隙間を設けることにより、タイヤ製造工程の加硫時において、隙間を介してゴムがスチールコードの内部に浸入する、いわゆるゴムペネトレーション性が向上する。その結果、フィラメント同士が接触して擦れることによる摩耗が阻止され、またタイヤに生じた外傷からスチールコードの内部へ浸入する水分に起因したスチールコードの腐食および腐食の伝播が抑制されることから、スチールコードの耐久性および耐疲労性が向上する。

しかしながら、異線径のコードにすることや、シースフィラメントを間引く方法では、スチールコードの製造時においてシースフィラメントの配置が偏りがちであり、各シースフィラメント間に均一な隙間を設けることが難しい。そして、シースフィラメント間の隙間が不均一になると、加硫時に該隙間に対するゴムの浸入が不均一になり、その結果、耐久性および耐疲労性の劣化を招いていた。

上記の問題の解決策として、特許文献１では、スチールコードの製造時にシースフィラメントの撚り合わせに先立ち、コアの周囲に未加硫ゴム（エラストマー）を被覆して、エラストマー複合スチールコードを製造する技術を提案している。
特開２００２−２６６２６６号公報

しかしながら、上記の技術では、コアの周囲に被覆した未加硫ゴムの量が少なすぎると、コアフィラメントおよびシースフィラメント間の中空部分にゴムで満たされない領域が形成される。その結果、加硫時に、中空領域へのゴムの浸入が不十分となり、水分の浸入が避けられないため所期した耐久性が得られない。

一方、ゴムの被覆量が多すぎると、余剰ゴムがスチールコードの外周へ大量にはみ出し、スチールコードの製造時に撚り乱れが生じるため、耐疲労性が低下する。加えて、出荷のための所定長さの別スプールに小分けにするリワインド工程において、予め巻き取っておいたコードを巻き出す作業中に、巻き取ったスチールコード同士が余剰ゴムで引っ付いてしまうため、作業性の悪化を招く。

その他、特許文献２には、複数本の素線を撚り合わせてコアを形成した後、このコアに対してあらかじめ未加硫ゴムを被覆して、コアの周囲にゴム被覆層を形成し、次いでゴム被覆層の外周に防着用粒子を付着させたスチールコードが提案されている。
特開２００４−１９０１９９号公報

しかしながら、特許文献２で提案されたスチールコードは、特許文献１の場合と同じくコアフィラメントおよびシースフィラメント間の中空領域が未加硫ゴムで満たされない場合や、余剰ゴムがスチールコードの外周にはみ出る場合があった。また、ゴム被覆層の外周に防着用粒子が付着されているため、タイヤ製造の加硫工程において、防着用粒子がスチールコードとゴムとの接着性に悪影響を及ぼすという問題もあった。

本発明は、上記の問題を解決するもので、未加硫ゴムの被覆量に起因した耐久性の劣化や、耐疲労性、作業性の悪化を防止して、優れた耐久性および耐疲労性を安定して得ることができるスチールコードの有利な製造方法を提供することを目的とする。

発明者は、上記の問題を解消するために鋭意検討した。その結果、スチールコードの製造時において、コアの周囲に未加硫ゴムを被覆する際、ゴムの被覆量を厳密に調整することが、耐久性および耐疲労性の安定した向上に有利に寄与することを見出し、本発明を完成するに到った。

すなわち、本発明の要旨構成は次の通りである。
（１）真直性を有する３本のフィラメントを撚り合わせたコアの周囲に未加硫ゴムを被覆したのち、シースとなる複数本のフィラメントを各フィラメント間に隙間をもうけつつ撚り合わせて、２層撚り構造のスチールコードを製造するに当たり、該コードの横断面において、コアの外接円とコアの輪郭線で囲まれた領域の面積をＡ、コアに被覆した未加硫ゴム被覆層の断面積をＢとするとき、該ＡおよびＢが、次式
Ａ＝Ｂ
を満足する条件下で未加硫ゴムを被覆することを特徴とするゴム−スチールコード複合体の製造方法。なお、ここでいう、撚り合わせによりコアを構成するフィラメントは、いわゆるコアフィラメントのことであり、シースとなるフィラメントは、いわゆるシースフィラメントのことである。

（２）上記（１）において、上記シースとなる複数本のフィラメント間に隙間を形成する手段が、シースフィラメントの本数を調整することであるゴム−スチールコード複合体の製造方法。

本発明に従い、コアの周囲に被覆する未加硫ゴムの被覆量を厳密に調整することにより、ゴム−スチールコード複合体の製造時における撚り乱れの発生やスチールコード内部への水分の浸入を抑制することができ、その結果耐久性および耐疲労性に優れたゴム−スチールコード複合体を安定して得ることができる。

以下、図面に従い本発明のゴム−スチールコード複合体の製造方法について具体的に説明する。図１に、本発明の実施に用いて好適なゴム−スチールコード複合体の製造設備を示す。
図中、符号１はコードのコアであり、このコア１は、複数本のフィラメントをあらかじめ撚り合せてなる。２はシースフィラメントであり、かかるシースフィラメント２の複数本をもってゴム−スチールコード複合体のシースを構成する。３はコア１の巻出し装置、４はシースフィラメント２の巻出し装置、５は未加硫ゴム被覆装置であり、この未加硫ゴム被覆装置５により、シースフィラメント２の集束に先立って、コア１の周囲に未加硫ゴム６を被覆する。７はコア１およびシースフィラメント２を集束させるワイヤー集束器、８は未加硫ゴム６を被覆したコア１およびシースフィラメント２を撚り合わせる撚り線機であり、符号９で撚り線機８にて撚り合わせたゴム−スチールコード複合体を示す。

図１に示した装置において、まず、コア１は、ワイヤー集束器７へと導かれるが、その途中で、未加硫ゴム被覆装置５によりコア１の周囲に未加硫ゴム６を被覆する。また、ワイヤー集束器７へは、巻出し装置４から巻き出された複数本のシースフィラメント２が供給され、上記した未加硫ゴム６が被覆されたコア１の周りにシースフィラメント２同士が密接しないように集束する。ついで、得られた集束体を撚り線機８にて撚り合わせて図２に示すような２層撚り構造のゴム−スチールコード複合体９とする。

さて、本発明では、上記したゴム−スチールコード複合体について、被覆する未加硫ゴムの被覆量を適正範囲に厳密に調整することが重要である。すなわち、図３（ａ）に示すコア横断面において、コアの外接円（図中に仮想線で示す）とコアの輪郭線（図中に太線で示す）で囲まれた領域の面積をＡ、また、図３（ｂ）に示すコアと未加硫ゴム被覆層との横断面において、コアに被覆した未加硫ゴム被覆層の断面積（図中に横線で示した領域）をＢとするとき、これらＡおよびＢについて、次式
Ａ≦Ｂ≦５Ａ
の関係を満足させることが肝要である。より好ましくはＡ≦Ｂ≦４Ａの範囲である。

すなわち、面積Ｂが面積Ａ未満（Ｂ＜Ａ）では、コアフィラメントおよびシース間の中空部分に存在する未加硫ゴムの量が十分とはいえないため、その後の加硫時におけるゴムペネトレーションによっても中空部分が完全には消失せず、水分の浸入が避けられないため、所期した耐久性が得られない。一方、面積Ｂが面積５Ａを超える（Ｂ＞５Ａ）と、コアフィラメントおよびシース間の中空領域に収容できない余剰ゴムがコードの外周面から大量にはみ出すため、コードの撚り合せ時に撚り乱れが生じ、その結果、耐疲労性が低下する。加えて、ゴムシートの製造のカレンダー工程において、あらかじめ巻き取っておいたコードを並列に引き揃える作業中に、巻き取ったコード同士が余剰ゴムで引っ付いてしまうため、作業性の悪化を招く。

これに対し、未加硫ゴムの被覆量を本発明の要件を満足するＡ≦Ｂ≦５Ａの範囲に調整すれば、コードの中空領域を未加硫ゴムで満たすことができるため、所期した耐久性を安定して得ることができる。また、コードの撚り合せ時に生じる撚り乱れを回避することができるため、所期した耐疲労性を安定して得ることができ、加えて、巻き取ったコード同士が余剰ゴムで引っ付いてしまうこともないため、作業性の悪化を防ぐことができる。

次に、シースとなる複数本のフィラメント間に隙間を形成する手段については、特に限定されることはないが、シースフィラメントの本数を調整する方法は、簡便さの面からも有利である。
ここに、シースフィラメント間の隙間としては、０．０３〜０．１１ｍｍ程度とすることが好ましい。

なお、面積Ｂと面積Ａの最適な関係は、コードの外径やシースフィラメントの間隔などによって変化するが、要は、余剰ゴムのはみ出る量を少量に止めることが重要であり、この要件を満足するように、Ａ≦Ｂ≦５Ａの範囲において適切な面積Ｂと面積Ａの関係を決めることが肝要である。

図１に示す製造設備を用いて、３×８×０．２２ｍｍの構造になるゴム−スチールコード複合体を作製した。その際、未加硫ゴムの被覆量を表１に示すように、様々に変化させている未加硫ゴムの被覆量は、図３（ｂ）に示した面積Ｂで表わすものとし、またこの面積Ｂは、面積Ａとの相対比で示すものとする。
かくして得られたゴム−スチールコード複合体を具えるタイヤの耐久性、及びゴム−スチールコード複合体の耐疲労性および作業性について調査した。その結果を表１に併記する。

タイヤの耐久性は、表１に示す複数種のゴム−スチールコード複合体を夫々使用してサイズ１１Ｒ２２．５のタイヤを複数試作し、夫々のタイヤをサイズ８．２５×２２．５のリムに取り付けたタイヤ車輪を用いることで評価した。具体的には、夫々のタイヤ車輪に、内圧：９００ｋＰａ（相対圧）、負荷荷重：５８．８ｋＮの高内圧・高負荷荷重を適用し、ドラム試験機上で走行させて、ビード部の故障が発生するまでの時間を測定し、従来例１における結果を１００として指数で表し、その他をその相対値とすることにより、全体を相対評価した。その結果は表１に示し、その数値が大きいほどタイヤの耐久性に優れることを示す。

ゴム−スチールコード複合体の耐疲労性は、加硫ゴムシートに曲率半径１５ｍｍのローラーにて、ＪＩＳ Ｌ １０１７に準拠する圧縮・曲げ疲労強さ試験のＡ法（ファイヤストン法）を施し、加硫ゴムシートが破断するまでの曲げ回数を測定し、この測定値を指数化することによって評価した。なお、従来例１を１００として指数化し、数値が高い程、耐疲労性が優れていることを示す。ここで、加硫ゴムシートは、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ゴムに埋設したゴムシートに、加圧および加熱下で加硫することによって作製した。

作業性は、ゴム−スチールコード複合体を巻き取った後に余剰ゴムはみ出しによる、コード同士の引っ付き程度を下記の判断基準にて評価した。この評価において、◎（二重マル）は、通常作業と同様の状況であり、○（マル）は余剰ゴムの多少のはみ出しはあるものの、作業性に問題が無い状況であり、△（サンカク）は余剰ゴムがゴム−スチールコード複合体の外周面に大量にはみ出しコード同士が引っ付いてしまい、作業性に支障をきたす状況を示す。

表１の結果より、未加硫ゴムの被覆量（面積Ｂ）が、Ａ≦Ｂ≦５Ａの範囲を満足する発明例１、参考例２、参考例３では、タイヤの耐久性およびゴム−スチールコード複合体の耐疲労性が安定して得られ、また、作業性の悪化を防げることがわかる。特に、Ａ≦Ｂ≦４Ａの満足する発明例１及び参考例２において、タイヤの耐久性、ゴム−スチールコード複合体の耐疲労性が顕著に向上していた。これに対して、未加硫ゴム被覆層の面積Ｂが面積Ａに満たない従来例、比較例１では、ゴム−スチールコード複合体の中空領域を未加硫ゴムで十分に埋めきれなかったため、タイヤの耐久性の低下が避けられなかった。一方、面積Ｂが５Ａを超える比較例２では、大量の余剰ゴムによって、スチールコードの撚り乱れが発生し、ゴム−スチールコード複合体の耐疲労性の低下を引き起こした。また、余剰ゴムがゴム−スチールコード複合体の外周面に大量にはみ出し、巻き取られたコード同士が引っ付いてしまい、作業性の悪化を余儀なくされた。

本発明の実施に用いて好適なゴム−スチールコード複合体の製造設備を示す図である。 コードの横断面を示す図である。 コアの横断面（ａ）およびコアと未加硫ゴム被覆層との横断面（ｂ）を示す図である。

符号の説明

１ コア
２ シースフィラメント
３ コアの巻出し装置
４ シースフィラメントの巻出し装置
５ 未加硫ゴム被覆装置
６ 未加硫ゴム
７ ワイヤー集束器
８ 撚り線機
９ ゴム−スチールコード複合体

Claims (2)

1. 真直性を有する３本のフィラメントを撚り合わせたコアの周囲に未加硫ゴムを被覆したのち、シースとなる複数本のフィラメントを各フィラメント間に隙間をもうけつつ撚り合わせて、２層撚り構造のゴム−スチールコード複合体を製造するに当たり、該コードの横断面において、コアの外接円とコアの輪郭線で囲まれた領域の面積をＡ、コアに被覆した未加硫ゴム被覆層の断面積をＢとするとき、該ＡおよびＢが、次式
   Ａ＝Ｂ
   を満足する条件下で未加硫ゴムを被覆することを特徴とするゴム−スチールコード複合体の製造方法。
2. 請求項１において、前記シースとなる複数本のフィラメント間に隙間を形成する手段が、シースフィラメントの本数を調整することであるゴム−スチールコード複合体の製造方法。

Images