JP6280436B2

JP6280436B2 - スチールワイヤ被覆用ゴム組成物およびこれを用いたスチールコードの製造方法

Info

Publication number: JP6280436B2
Application number: JP2014095247A
Authority: JP
Inventors: 光泰西村; 成晃松尾
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2014-05-02
Filing date: 2014-05-02
Publication date: 2018-02-14
Anticipated expiration: 2034-05-02
Also published as: JP2015212441A

Description

本発明は、スチールワイヤ被覆用ゴム組成物およびこれを用いたスチールコードの製造方法（以下、単に「ワイヤ」、「被覆用ゴム組成物」および「製造方法」とも称す）に関し、詳しくは、スチールコードの生産性を悪化させることなく被覆可能なスチールワイヤ被覆用ゴム組成物およびこれを用いたスチールコードの製造方法に関する。

スチールコードで補強されたベルト層を有するタイヤは、外傷を受け、ベルト層まで達するカットが生じた場合、外部の水分がスチールコード内のワイヤの間隙に侵入し、スチールコードが腐食する問題を有している。そこで、従来、水とスチールコードの接触を阻止するため、種々の対策が提案されてきた。例えば、層撚りのスチールコードに関して、特許文献１では、スチールコード製造時に、インシュレーション装置を用いてコアに未加硫ゴムを被覆してから、シースをさらに撚り合わせることによってスチールコード内のワイヤ隙間をゴムで充填するスチールコードの製造方法が提案されている。

特開２００９−２９９２１９号公報

しかしながら、コアやシースにゴムを被覆してワイヤ間隙にゴムを充填する場合、ゴムの粘度が高いと最適量のゴムを均一にコア部周囲に被覆することが困難になる。そこで、ゴムの被覆を安定化させるにためには、インシュレーション装置の速度を落とす必要がある。しかしながら、この場合、インシュレーション装置の速度に合わせて同時に撚線機の撚線速度を低下させる必要があり、スチールコードの生産性が悪化してしまう。

一方、スチールコードの生産性を悪化させずにゴムの被覆を可能にするには、ゴムの粘度を下げる必要がある。しかしながら、ゴムの粘度を下げすぎると、ワイヤを撚り合わせる際、ワイヤは高速で回転するため、被覆したゴムが飛散して周囲を汚染してしまう。

そこで本発明の目的は、スチールコードの生産性を悪化させることなく被覆可能なスチールワイヤ被覆用ゴム組成物およびこれを用いたスチールコードの製造方法を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解消するために鋭意検討した結果、インシュレーション装置の稼働温度に着目してゴム組成物の粘度を調整することで、上記課題を解消することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の被覆用ゴム組成物は、複数本のスチールワイヤが撚り合わされてなるスチールコード内部のスチールワイヤを被覆するスチールワイヤ被覆用ゴム組成物において、
１００℃における粘度が４〜２０００Ｐａ・ｓであることを特徴とするものである。ここで、スチールコード内部のスチールワイヤとは、少なくとも１本のワイヤからなるコアの周りに、複数本のワイヤを撚り合わせて１層以上のシース層を有する層撚りのスチールコードにおいては、最外層シースを構成するワイヤ以外のワイヤをいい、複数本のワイヤが撚り合わされてなるストランドが、複数本撚り合わされてなる複撚りのスチールコードにおいては、最外層シースストランドの最外層シース層を構成するワイヤ以外のワイヤをいう。

本発明の被覆用ゴム組成物においては、ゴム成分として、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる数平均分子量（Ｍｎ）が、ポリスチレン換算で５００００以下のポリマーを５０質量％以上含有することが好ましい。また、本発明の被覆用ゴム組成物においては、６０℃における粘度が、１００℃における粘度の１．３倍以上であることが好ましい。さらに、本発明の被覆用ゴム組成物においては、ゴム成分１００質量部に対して、熱可塑性樹脂が５〜３０質量部含有されてなることが好ましい。さらにまた、本発明の被覆用ゴム組成物においては、前記熱可塑性樹脂と天然ゴムおよび／または合成イソプレンゴムとのヘイズ値が５０以上であることが好ましい。

ここで、天然ゴムおよび／または合成イソプレンゴムとのヘイズ値とは、テトラヒドロフラン５０ｍＬ中に合成イソプレン３．０ｇと熱可塑性樹脂１．１２５ｇとを２５℃で溶解させ、この溶液をキャスト成形して得られた厚さ６００μｍのフィルムを、ＪＩＳＫ６７１４に基づいて測定して得られた値をいう。

本発明のスチールコードの製造方法は、一本のスチールワイヤまたは複数本のスチールワイヤを撚り合わせてなるコアを送り出す工程と、前記コアの周囲に複数本のスチールワイヤを撚り合わせて、少なくとも１層のシース層を有するシースを形成するシース形成工程と、を有するスチールコードの製造方法において、
前記シース形成工程の前に、前記コアを被覆用ゴム組成物で被覆し、かつ、前記被覆用ゴム組成物が、本発明のスチールワイヤ被覆用ゴム組成物であることを特徴とするものである。

本発明によれば、スチールコードの生産性を悪化させることなく被覆可能なスチールワイヤ被覆用ゴム組成物およびこれを用いたスチールコードの製造方法を提供することができる。

本発明のスチールコードの製造方法で製造された一好適な実施の形態のスチールコードの概略断面図である。本発明のスチールコードの製造方法で製造された他の好適な実施の形態のスチールコードの概略断面図である。本発明のスチールコードの製造方法で製造されたさらに他の好適な実施の形態のスチールコードの概略断面図である。実施例および比較例にて製造したスチールコードの概略断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
本発明のスチール被覆用ゴム組成物は、複数本のスチールワイヤを撚り合わされてなるスチールコード内部のスチールワイヤを被覆するものであり、１００℃における粘度は、４〜２０００Ｐａ・ｓ、好適には５０〜１５００Ｐａ・ｓ、より好適には３００〜１０００Ｐａ・ｓである。スチールコードの製造工程において、層撚りのスチールコードのコアや複撚りのスチールコードのコアにゴムを被覆する場合、通常、バンチャー型撚線機で一本のワイヤやストランド、または複数本のスチールワイヤやストランドを撚り合わせてコアを形成した後、このコアをインシュレーション装置に通線して、コアにゴムを被覆する。

上述のとおり、インシュレーション装置の通線速度は撚線機の撚線速度よりも遅く生産性が悪いため、インシュレーション装置へのコアの通線速度を撚線機の撚線速度に合わせる必要がある。しかしながら、インシュレーション装置へのコアの通線速度を撚線機の撚線速度に合わせた場合、従来の被覆用ゴム組成物では、コアに均一にゴム被覆することは困難である。そこで、本発明の被覆用ゴム組成物においては、１００℃における粘度が４〜２０００Ｐａ・ｓのものを用いている。すなわち、通常、インシュレーション装置の稼働温度は９０〜１００℃程度であるため、１００℃における被覆用ゴム組成物の粘度を上記範囲とすることにより、スチールワイヤやストランドに対して、被覆用ゴム組成物を高速に被覆することができるようになる。また、インシュレーション装置と撚線機との速度を合わせることが可能となる。

このような粘度を有する被覆用ゴム組成物としては、例えば、ゴム成分として、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる数平均分子量（Ｍｎ）が、ポリスチレン換算で５００００以下のポリマーを５０質量％以上含有するゴム組成物が挙げられるが、これに限られるものではなく、被覆用ゴム組成物にオイルのような可塑剤を添加して、１００℃における粘度を調整してもよい。

本発明の被覆用ゴム組成物においては、６０℃における粘度が、１００℃における粘度の１．３倍以上であることが好ましい。通常、バンチャー型撚線機の稼働温度は５０〜６０℃程度であり、５０〜６０℃における被覆用ゴム組成物の粘度は、ある程度大きくすることで、バンチャー型撚線のフライヤーの回転の遠心力で被覆用ゴム組成物の飛散をさらに有効に低減することができる。すなわち、被覆用ゴム組成物の粘度は、温度によって変動するが、少なくとも６０〜１００℃までの区間においては、温度の下降によって粘度が上昇することが望ましく、さらには温度の上昇によって粘度の変化の度合いが大きいことが望ましい。好適には、６０℃における粘度が、１００℃における粘度の１．３倍、より好ましくは１．５倍、さらに好ましくは２．０倍、特に好ましくは２．５倍以上とする。

また、本発明の被覆用ゴム組成物においては、ゴム成分１００質量部に対して、熱可塑性樹脂が５〜３０質量部含有されてなることが好ましい。熱可塑性樹脂のガラス転移温度は、ゴム成分よりも高いため、６０〜１００℃の粘度の温度依存性は、ゴム成分より熱可塑性樹脂に大きく影響を受ける。そこで、熱可塑性樹脂を上記範囲で配合することで、６０℃における粘度と１００℃における粘度との差が調整しやすくなり、両温度における粘度の差を大きくすることができる。

本発明の被覆用ゴム組成物においては、ゴム成分としては、例えば、天然ゴム、ビニル芳香族炭化水素／共役ジエン共重合体、共役ジエン共重合体の合成ゴム等の公知のゴムのいずれか１種類以上を用いることができる。

本発明の被覆用ゴム組成物においては、熱可塑性樹脂としては、例えば、ウレタン系熱可塑性樹脂、オレフィン系熱可塑性樹脂、フェノール系樹脂、塩化ビニル系熱可塑性樹脂、ポリアミド系熱可塑性樹脂、ポリエステル系熱可塑性樹脂、スチレン系熱可塑性樹脂等の石油系樹脂や、ロジン系樹脂、テルペン系樹脂、インデン、クマロン等の植物由来の樹脂が挙げらる。

さらに、本発明の被覆用ゴム組成物においては、熱可塑性樹脂と天然ゴムおよび／または合成イソプレンゴムとのヘイズ値が５０以上であることが好ましい。熱可塑性樹脂とゴム成分との相溶性を下げることで、強く熱可塑性樹脂の物性を発現させ、６０℃における粘度と１００℃における粘度との差を、さらに大きくすることができるからである。なお、熱可塑性樹脂と天然ゴムおよび／または合成イソプレンゴムとのヘイズ値は、例えば、ゴム成分と熱可塑性樹脂の溶解度係数の差が大きいもの、例えば、１．５以上となるような組み合わせを、適宜選択することにより調整することができる。

本発明の被覆用ゴム組成物は、１００℃における粘度が４〜２０００Ｐａ・ｓであることのみが重要であり、それ以外に特に制限はなく、本発明の効果が損なわれない範囲で、通常、ゴム工業界で用いられる各種薬品、例えば、硫黄、加硫促進剤、軟化剤、プロセス油、老化防止剤、スコーチ防止剤、亜鉛華、粘着防止剤、発泡剤、発泡助剤および樹脂などを含有させることができる。また、本発明の被覆用ゴム組成物は、ロール等の開放式混練機、バンバリーミキサー等の密閉式混練機などの混練り機を用いて混練りすることによって得ることができる。

次に、本発明のスチールコードの製造方法について説明する。
図１は、本発明のスチールコードの製造方法で製造された一好適な実施の形態のスチールコードの概略断面図であり、コアのみが本発明のゴム組成物で被覆されたスチールコードの概略断面図である。図示するスチールコード１０は、３本のスチールワイヤが撚り合わされてなるコア１１と、このコア１１の周囲に９本のスチールワイヤが撚り合わされてなる第１シース層１２ａと、第１シース層１２ａの周囲に１５本のスチールワイヤが撚り合わされてなる第２シース層１２ｂとからなっている。

本発明の製造方法の一好適な実施の形態では、一本のスチールワイヤまたは複数本のスチールワイヤを撚り合わせてなるコアを送り出す工程と、コア１１の周囲に複数本のスチールワイヤを撚り合わせて、少なくとも１層のシース層（図示例では第１シース層１２ａおよび第２シース層１２ｂ）を有するシース１２を形成するシース形成工程と、を有している。

本発明の製造方法の一好適な実施の形態においては、シース形成工程の前に、コア１１を本発明のゴム組成物１３で被覆する。上述のとおり、本発明の被覆用ゴム組成物１３を用いれば、インシュレーション装置の速度を撚線機に合わせても、ゴム組成物１３をコア１１へ均一にゴム被覆ができ、内部にゴム被覆したスチールコードを効率的に製造することができる。

図２および３は、本発明の製造方法で製造された他の好適な実施の形態のスチールコードの概略断面図である。図２に示すスチールコード１０は、コア１１と第１シース層２２ａとが本発明の被覆用ゴム組成物１３で被覆されており、図３で示すスチールコード２０は、コアストランドからなるコア２１のみが本発明の被覆用ゴム組成物２３で被覆されている。

本発明の製造方法は、上記要件を満足することのみが重要であり、それ以外については、特に制限はない。例えば、本発明の被覆用ゴム組成物の被覆に用いるインシュレーション装置は、従来から用いられているものを用いることができる。また、スチールワイヤやストランドを撚り合わせる撚線機についても特に制限はないが、特に、バンチャー型撚線機を用いることができる。また、被覆用ゴム組成物を被覆するスチールワイヤの素線径や材質等については、特に制限されるものではなく、また、得られたスチールコードの具体的なコード径や撚りピッチ等についても、特に制限されるものではない。

本発明の製造方法により製造されたスチールコードは、タイヤ、動伝達ベルト、コンベアベルトおよびホース等の各種ゴム製品や部品類に広く使用することができる。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
＜実施例および比較例＞
図４に示す断面構造を有するスチールコードを、線径０．３０ｍｍのスチールワイヤを用いて製造した。まず、コア形成工程においてコア１１を形成した後に、下記表１〜３に示す組成を有する被覆用ゴム組成物１３を被覆した。その後、シース形成工程にてシース１２を形成した。各スチールコードを製造する際の、インシュレーション速度および撚線時の被覆用ゴム組成物１３の飛散の程度を評価し、その結果を表１〜３に併記する。評価基準は下記のとおりである。なお、撚線機の速度は１１０ｍ／ｍｉｎとした。また、天然ゴムおよび／または合成イソプレンゴムとのヘイズ値は、以下の手順で測定した。

＜天然ゴムおよび／または合成イソプレンゴムとのヘイズ値の測定＞
テトラヒドロフラン５０ｍＬ中に、合成イソプレンゴム（ＪＳＲ社製、ＪＳＲＩＲ２２０９）３ｇと表３中の熱可塑性樹脂１および２を１．１２５ｇ、温度２５℃で溶解してなる溶液をキャスト成形し、次いで、１００℃、２０ＭＰａの条件で熱プレスして得られた厚さ６００μｍのフィルムのヘイズ値を、日本電色工業社製「ＴＲＩＢＩＤＩＭＥＴＥＲＮＤＨ５０００Ｗ」を用い、ＪＩＳＫ６７１４に基づいて測定した。

＜インシュレーション速度＞
インシュレーション速度は、被覆ゴムにばらつきが生じなかった最速の速度とした。

＜ゴムの飛散＞
スチールコード製造後、シースワイヤを解して、コア部分のゴム被覆率を目視にて確認し、ゴム被覆されていない部分の割合をゴム飛散とした。

※１：東海カーボン社製シースト３
※２：クラレ（株）社製クラプレンＬＩＲ−３０（数平均分子量：２８０００）
※３：東燃化学合同会社製ＥＳＣＯＲＥＺ１１０２（天然ゴムとのヘイズ値：３１％）
※４：ＪＸ日鉱日石エネルギー（株）社製日石ネオポリマー１４０（天然ゴムとのヘイズ値：９８％）
※５：６０℃における粘度／１００℃における粘度

表１〜３より、本発明の被覆用ゴム組成物はスチールワイヤに均一に被覆が可能であり、かつ、撚線時における汚染性も低いことがわかる。

１０、２０スチールコード
１１、２１コア
１２、２２シース
１２ａ、２２ａ第１シース層
１２ｂ、２２ｂ第２シース層
１３、２３スチールワイヤ被覆用ゴム組成物（被覆用ゴム組成物）

Claims

複数本のスチールワイヤが撚り合わされてなるスチールコード内部のコアを構成するスチールワイヤを被覆するスチールワイヤ被覆用ゴム組成物において、
１００℃における粘度が４〜２０００Ｐａ・ｓであることを特徴とするスチールワイヤ被覆用ゴム組成物。
ゴム成分として、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる数平均分子量（Ｍｎ）が、ポリスチレン換算で５００００以下のポリマーを５０質量％以上含有する請求項１記載のスチールワイヤ被覆用ゴム組成物。
６０℃における粘度が、１００℃における粘度の１．３倍以上である請求項１または２記載のスチールワイヤ被覆用ゴム組成物。
ゴム成分１００質量部に対して、熱可塑性樹脂が５〜３０質量部含有されてなる請求項１〜３のうちいずれか一項記載のスチールワイヤ被覆用ゴム組成物。
前記熱可塑性樹脂と天然ゴムおよび／または合成イソプレンゴムとのヘイズ値が５０以上である請求項４記載のスチールワイヤ被覆用ゴム組成物。
一本のスチールワイヤまたは複数本のスチールワイヤを撚り合わせてなるコアを送り出す工程と、前記コアの周囲に複数本のスチールワイヤを撚り合わせて、少なくとも１層のシース層を有するシースを形成するシース形成工程と、を有するスチールコードの製造方法において、
前記シース形成工程の前に、前記コアを被覆用ゴム組成物で被覆し、かつ、前記被覆用ゴム組成物が、請求項１〜５のうちいずれか一項記載のスチールワイヤ被覆用ゴム組成物であることを特徴とするスチールコードの製造方法。