JP7528622B2 - ゴム付きコード成型装置及びその成型方法 - Google Patents

Description

本発明は、ゴム付きコード成型装置及びその成型方法に関する。

下記特許文献１には、単線からなる複数本のスチールコードと、前記スチールコードを被覆するゴム材料とで構成される帯状部材の製造装置が記載されている。前記スチールコードは、前記帯状部材の幅方向に引き揃えられている。

特開２０１１－２５４４５号公報

近年、このような帯状部材の補強コードとして、複数本のフィラメントを撚り合わせたコード（以下、単に「撚線コード」という場合がある。）の利用が普及しつつある。このような撚線コードは、撚り係数などを適宜調整することで、様々なＳＳカーブ特性をもたせることができる。

ところで、上述のような撚線コードは、フィラメントを内包するコード外接円径が、コード長手方向において変化する。換言すると、前記撚線コードのコード外接円径は、コード長手方向のある位置では大きく、コード長手方向の別の位置では小さく形成される。このような撚線コードを従来の製造装置でゴム被覆すると、コード外接円径の大きい箇所が十分にゴムで被覆されず前記フィラメントが露出し、また、撚線コードからゴムが剥離する、いわゆるゴム剥げが生じ、ゴム付きコードの品質が低下するという問題があった。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、品質の低下を抑制することができるゴム付きコード成型装置及びその成型方法を提供することを主たる課題としている。

本発明は、複数本のフィラメントを撚り合わせたコードにゴム材料を被覆してゴム付きコードに成形するためのゴム付きコード成型装置であって、前記コードに張力を付与する張力付与具と、前記張力が付与された前記コードを通過させるための貫通孔を具えたバッフルと、前記貫通孔を通過した前記コードに前記ゴム材料を被覆するためのゴム被覆部とを含み、前記貫通孔の内径は、前記張力を付与する前の前記コードの外接円最大径よりも小さい。

本発明に係るゴム付きコード成型装置は、前記貫通孔の内径が、前記張力を付与する前のコードの外接円平均径よりも小さい、のが望ましい。

本発明に係るゴム付きコード成型装置は、前記張力付与具が、前記コードに１０～２０Nの張力を付与する、のが望ましい。

本発明に係るゴム付きコード成型装置は、前記コードが、平行に引き揃えられた複数本であり、前記バッフルは、前記複数本のコードに対応して前記貫通孔を複数具えている、のが望ましい。

本発明に係るゴム付きコード成型装置は、前記ゴム付きコードを冷却するための冷却具をさらに含む、のが望ましい。

本発明に係るゴム付きコード成型装置は、前記ゴム付きコードが巻き掛けられるローラーをさらに含み、前記冷却具は、前記ローラーの外周面を冷却する、のが望ましい。

本発明に係るゴム付きコード成型装置は、前記ゴム付きコードを巻き取るための巻取リールと、前記巻取リールへの前記ゴム付きコードの巻取径に基づいて、前記ゴム付きコードの巻取張力を制御する制御具とを含む、のが望ましい。

本発明は、複数本のフィラメントを撚り合わせたコードにゴム材料を被覆してゴム付きコードに成形するためのゴム付きコード成型方法であって、張力が付与された前記コードをバッフルの貫通孔に通過させる工程と、前記貫通孔を通過した前記コードに前記ゴム材料を被覆する工程とを含み、前記貫通孔の内径が、前記張力を付与する前の前記コードの外接円最大径よりも小さい。

本発明のゴム付きコード成型装置及びその成型方法は、上記の構成を採用することで、ゴム付きコードの品質の低下を抑制することができる。

本発明のゴム付きコード成型装置の一実施形態を概念的に説明する側面図である。 ゴム付きコードの斜視図である。 （ａ）は、コードの側面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ－Ａ線断面図、（ｃ）は、（ａ）のＢ－Ｂ線断面図である。 ゴム押出機の部分斜視図である。 ゴム被覆部及びバッフルの断面図である。 ゴム被覆部の成形口の正面図である。 本発明のゴム付きコード成型方法の一実施形態のフローチャートである。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本実施形態のゴム付きコード成型装置（以下、単に「成型装置」という場合がある。）１を概念的に説明する側面図である。本発明の成型装置１では、例えば、タイヤの構成部材（図示省略）を形成するためのゴム付きコード３０が成形される。前記タイヤの構成部材としては、タイヤを補強するための補強層、例えば、バンド層などが好適に採用される。但し、本発明は、タイヤの構成部材を形成するものに限定されるものではない。

図２は、本実施形態のゴム付きコード３０の斜視図である。図２に示されるように、ゴム付きコード３０は、本実施形態では、コード３２にゴム材料３３を被覆したものである。ゴム付きコード３０は、例えば、平行に引き揃えられた複数本（図２では４本）のコード３２を含んでいる。特に限定されるものではないが、ゴム付きコード３０の幅Ｗは、４．０～６．０mmが望ましい。また、ゴム付きコード３０の厚さＨは、０．９～１．３mmが望ましい。なお、ゴム付きコード３０は、このような態様に限定されるものではなく、種々の形状が採用される。

図３（ａ）は、張力が付与される前のコード３２の側面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ－Ａ線断面図、図３（ｃ）は、図３（ａ）のＢ－Ｂ線断面図である。図３に示されるように、コード３２は、例えば、複数本のフィラメント３１（図２では４本）を撚り合わせて形成されている。フィラメント径は、例えば、０．１５～０．２７mmが望ましい。コード３２は、本実施形態では、外接円径ｄが、コード長手方向において変化する。外接円径ｄは、本明細書では、コード３２の横断面において、全てのフィラメント３１を内部に含む、最小となる円の直径である。また、本明細書において、外接円最大径ｄｘ（図３（ｃ）に示す）は、コード３２の長手方向における外接円径ｄの最大値である。さらに、本明細書において、外接円平均径ｄｖは、コード３２の長手方向における外接円径ｄの最小値ｄｉと、外接円最大径ｄｘとの間の中間の値ある。

このように、本実施形態では、撚り合わされたコード３２が使用される。このようなコード３２は、低荷重域で良く伸びる（圧縮剛性が小さい。）。このため、本実施形態のゴム付きコード３０は、例えば、トレッドプロファイルの曲率半径が相対的に小さい、自動二輪車用空気入りタイヤのジョイントレスのバンド層を成形するための帯状プライ用として、好適に採用される。

図１に示されるように、本実施形態の成型装置１は、張力付与具２とバッフル３とゴム被覆部４とを含んでいる。張力付与具２は、コード３２に張力を付与する機能を有している。バッフル３は、コード３２の位置を決める機能を有している。ゴム被覆部４は、コード３２にゴム材料３３を被覆してゴム付きコード３０を成形するための機能を有している。本実施形態の成型装置１では、複数本のコード３２が同時に搬送されて、複数本のゴム付きコード３０に成形される。

また、成型装置１は、例えば、冷却具６と巻取リール８と制御具９とを含んでいる。成型装置１は、本実施形態では、さらに、リールスタンド１０とフェスツーン１１とを含んでいる。

リールスタンド１０は、例えば、コード３２が巻き取られた複数のリール１２と、各リール１２を回転自在に保持するスタンド部１３と、リール１２に巻き取られたコード３２を案内するためのガイドローラ１４とを備えている。リール１２及びスタンド部１３は、例えば、周知の構造で構成されている。

本実施形態のガイドローラ１４は、複数本のコード３２を平行に引き揃える機能を有する。ガイドローラ１４は、例えば、コード３２に作用する張力を測定するためのテンションセンサー１４ａを含んでいる。テンションセンサー１４ａとしては、例えば、株式会社イマダ製のＴＳ－１シリーズが好適である。テンションセンサー１４ａは、例えば、測定した張力に基づく情報を電気信号に変換して出力することができる。

張力付与具２は、本実施形態では、回転自在に保持されたローラー７を含んでいる。ローラー７は、例えば、図示しない周知構造のモータ等の電動具に接続されて、回転駆動し得る。これにより、ローラー７は、リールスタンド１０のリール１２に巻き取られたコード３２を引っ張ることでコード３２に張力を付与しつつ搬送し得る。本実施形態の張力付与具２は、例えば、コード３２（ゴム付きコード３０）が巻き回される一対のローラー７を有している。

張力付与具２は、コード３２に１０～２０Nの張力を付与するのが望ましい。張力が付与されたコード３２は、張力が付与される前のコード３２よりも外接円径ｄが小さくなる。

張力付与具２は、例えば、ゴム被覆部４よりもコード３２の搬送方向（以下、単に「搬送方向」という場合がある。）の下流側に配されている。これにより、ローラー７は、ゴム被覆部４で成形されたゴム付きコード３０と接触して、これを搬送し得る。

バッフル３とゴム被覆部４とは、本実施形態では、ゴム押出機５に含まれている。本実施形態のゴム押出機５は、ゴム被覆部４へゴム材料３３を押し出す機能を有している。なお、バッフル３とゴム被覆部４とは、ゴム押出機５に含まれるものに限定されるものではない。

ゴム押出機５は、例えば、搬送方向において、張力付与具２とリールスタンド１０との間に配されている。換言すると、ゴム被覆部４にてゴム材料３３が被覆されるコード３２には、張力付与具２による張力が付与されている。

図４は、ゴム押出機５の部分斜視図である。図４に示されるように、ゴム押出機５は、例えば、ゴム投入口を設けたシリンダ５Ａと、シリンダ５Ａの前端に配される押出ヘッド５Ｂとを含んでいる。シリンダ５Ａ内には、スクリュー軸（図示省略）が収納されている。ゴム材料３３は、前記スクリュー軸の回転駆動によって可塑化されながら押出ヘッド５Ｂへ押し出される。

図５は、押出ヘッド５Ｂの断面図（図４のＣ－Ｃ線断面図）である。図５に示されるように、押出ヘッド５Ｂは、本実施形態では、バッフル３とゴム被覆部４とを含んでいる。ゴム被覆部４は、バッフル３よりも搬送方向の下流側に配されている。

図６は、ゴム被覆部４の正面図である。図６には、便宜上、バッフル３の貫通孔３ａが示されている。図５及び図６に示されるように、バッフル３は、コード３２を通過させるための貫通孔３ａを具えている。

貫通孔３ａの内径Ｄは、張力を付与する前のコード３２の外接円最大径ｄｘよりも小さく構成されている。このため、張力が付与されたコード３２は、バッフル３を通過できるとともに、外接円径ｄのコード長手方向でのばらつきが小さくなり、その状態で、ゴム被覆される。したがって、コード３２の外周にゴム材料３３を均一に被覆することが可能になる。また、貫通孔３ａの内径Ｄをこのように規定することにより、相対的に大きな外接円径ｄとなる撚線のコード３２を使用しつつ、厚さＨが小さいゴム付きコード３０を成形することができる。特に限定されるものではないが、張力を付与する前のコード３２の外接円最大径ｄｘは、貫通孔３ａの内径Ｄの１２０％以上が望ましく、１３０％以上がさらに望ましく、１６０％以下が望ましく、１５０％以下がさらに望ましい。

ゴム付きコード３０の品質と剛性とを高めるために、貫通孔３ａの内径Ｄは、張力を付与する前のコード３２の外接円平均径ｄｖよりも小さいのが望ましい。張力を付与する前のコード３２の外接円径ｄは、例えば、０．６～１．３mmが望ましい。

また、張力を付与された後のコード３２の外接円平均径ｄｖは、貫通孔３ａの内径Ｄの６０％以上が望ましく、７０％以上がさらに望ましく、９０％以下が望ましく、８０％以下がさらに望ましい。

特に限定されるものではないが、貫通孔３ａの内径Ｄは、例えば、０．８０～１．２０mmが望ましく、０．８５～１．１０mmがさらに望ましく、０．９０～１．００mmが一層望ましい。また、隣接する貫通孔３ａのピッチｐは、貫通孔３ａの内径Ｄよりも大きいのが望ましい。貫通孔３ａのピッチｐは、例えば、０．９０～１．３０mmが望ましく、０．９５～１．２５mmがさらに望ましく、１．００～１．２０mmが一層望ましい。

貫通孔３ａは、本実施形態では、複数本のコード３２に対応して複数設けられている。各貫通孔３ａは、例えば、平行に揃えられており、それぞれ、張力が付与された１本のコード３２が通過される。貫通孔３ａは、本実施形態では、搬送方向に直線状に延びている。

本実施形態のゴム被覆部４は、ゴム押出機５からのゴム材料３３が案内されるプリフォーマ１５と、コード３２とゴム材料３３とが通るダイプレート１６とを含んでいる。

プリフォーマ１５は、本実施形態では、上の流路１５ａと、上の流路１５ａよりも下方に配された下の流路１５ｂとを含んでいる。上の流路１５ａと下の流路１５ｂとに分けて流れたゴム材料３３は、バッフル３よりも搬送方向の下流側で合流して、コード３２とともにダイプレート１６に搬送される。

ダイプレート１６は、例えば、バッフル３の先端に取り付けられた板状の部材である。ダイプレート１６の中央には、ゴム付きコード３０を所定の形状、寸法で押出成形するための成形口１７が形成されている。

本実施形態の成形口１７は、４つの貫通孔３ａ、換言すると、４本のコード３２が通過するように成形されている。成形口１７は、例えば、ダイプレート１６に複数（図では３つ）設けられており、それぞれ、水平に並べられている。

成形口１７は、本実施形態では、貫通孔３ａよりも大きな開口高さＨａを有している。これにより、コード３２にゴム材料３３が確実に被覆される。また、開口高さＨａは、例えば、巻取リール８で巻き付けられるゴム付きコード３０の厚さＨよりも小さく形成されている。換言すると、ゴム被覆部４で形成されたゴム付きコード３０は、巻取リール８にて巻き取られるときに厚さＨが大きくなる。本実施形態では、成形口１７で、コード３２にゴム材料３３が確実に被覆されているので、巻取リール８においても、コード３２の露出等の品質不良が抑制される。

図１に示されるように、本実施形態の冷却具６は、ローラー７の外周面７ａを冷却する機能を有している。これにより、ゴム付きコード３０が冷却されて、ゴム剥げやゴム焼け等の品質低下が抑制される。冷却具６は、外周面７ａを５～１５℃程度、好ましくは１０℃に冷却する。これにより、外周面７ａに接触したゴム付きコード３０は、２０～３０℃程度、好ましくは２５℃に冷却される。冷却具６は、例えば、冷却された液体又は気体を外周面７ａに送る機能を有している。冷却具６としては、例えば、周知構造の水噴霧機や送風機を含むものが望ましい。

巻取リール８は、搬送されたゴム付きコード３０を巻き取るためのものである。巻取リール８は、本実施形態では、図示しない保持具に、取り外し可能かつ回転自在に保持されている。また、巻取リール８は、例えば、図示しないモータ等の電動具に回転駆動可能に接続されている。これにより、巻取リール８は、ゴム付きコード３０に張力（以下、この張力を「巻取張力」という。）を付与する。巻取リール８は、例えば、１～３Nの張力をゴム付きコード３０に付与するのが望ましい。巻取リール８は、本実施形態では、ゴム付きコード３０が巻き付けられることによりその巻取径が変化する、周知構造のものが採用される。

制御具９は、本実施形態では、巻取リール８に巻き取られるゴム付きコード３０の巻取張力を制御するための機能を有している。制御具９は、例えば、前記巻取径に基づいて巻取張力を制御する。制御具９は、本実施形態では、前記巻取径に基づいて巻取リール８の回転速度を変化させる。これにより、巻取リール８の半径方向に隣接するゴム付きコード３０同士のゴム材料３３の過度の接着が抑制されてゴム剥げが防止されるとともに、巻取リール８への巻取りが精度良く行われる。前記巻取径は、例えば、図示しない周知構造の非接触型の距離センサーで測定される。前記距離センサーは、例えば、測定した前記巻取径を電気信号に変換して制御具９に出力するのが望ましい。

制御具９は、例えば、テンションセンサー１４ａで測定されたコード３２の張力に基づく電気信号が入力されても良い。このような制御具９は、前記電気信号を解析して、最適な張力となるように張力付与具２のローラー７の回転を制御するのが望ましい。

制御具９としては、例えば、プログラマブルシーケンサ、マイコン、パーソナルコンピュータ、その他の周知の制御デバイスが好適に用いられる。

フェスツーン１１は、例えば、張力付与具２よりも搬送方向の下流側に配されている。フェスツーン１１は、ゴム付きコード３０を一時的に貯える機能を有している。これにより、フェスツーン１１は、巻取リール８の回転速度と張力付与具２のローラー７の回転速度との差を吸収する。本実施形態のフェスツーン１１は、複数の上のローラー１１ａと、上のローラー１１ａよりも下方に配された複数の下のローラー１１ｂとを含む周知構造である。

次に、このような成型装置１を用いて、ゴム付きコード３０を成形するための成型方法が説明される。図７は、本実施形態の成型方法を示すフローチャートである。図７に示されるように、前記成型方法は、本実施形態では、通過工程Ｓ２と被覆工程Ｓ３とを含んでいる。また、前記成型方法は、例えば、コード３２をリールスタンド１０からゴム押出機５まで搬送する第１搬送工程Ｓ１と、ゴム付きコード３０をゴム押出機５から巻取リール８まで搬送する第２搬送工程Ｓ４とを含んでいる。第１搬送工程Ｓ１では、例えば、張力付与具２によって、コード３２に張力が付与される。通過工程Ｓ２及び被覆工程Ｓ３は、例えば、第１搬送工程Ｓ１と第２搬送工程Ｓ４との間に行われる。第１搬送工程Ｓ１及び第２搬送工程Ｓ４は、種々の周知の方法が採用されるので、その詳細な説明が省略される。

第１搬送工程Ｓ１の後、通過工程Ｓ２が行われる。通過工程Ｓ２では、引き続き、コード３２に張力が付与されている。そして、通過工程Ｓ２は、張力が付与されたコード３２を、バッフル３の貫通孔３ａに通過させる。コード３２に付与された張力は、テンションセンサー１４ａによって測定される。テンションセンサー１４ａは、測定した張力を電気信号に変換して制御具９に出力する。制御具９は、入力された電気信号に基づいて、張力付与具２のローラー７の回転速度を制御する。これにより、コード３２には、所望する張力が付与される。また、通過工程Ｓ２では、複数のコード３２が、それぞれ各貫通孔３ａに通過される。

次に、被覆工程Ｓ３が行われる。被覆工程Ｓ３では、貫通孔３ａを通過したコード３２にゴム材料３３が被覆される。本実施形態では、貫通孔３ａを通過したコード３２が、ダイプレート１６にて、ゴム押出機５のシリンダ５Ａ内から押し出されたゴム材料３３に被覆されて、ゴム付きコード３０が成形される。そして、ゴム付きコード３０は、ゴム押出機５を経て、ローラー７へ搬送される。

以上、本発明の特に好ましい形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

図１の基本構成を有する成型装置によってゴム付きコードが成形され、各ゴム付きコードの品質性能がテストされた。主な共通仕様やテスト方法は、以下の通りである。

＜品質性能＞
各ゴム付きコード１００mにおける、ゴム剥げやフィラメントの露出の箇所が、テスターの目視によって確認された。結果は、ゴム剥げやフィラメント露出の発生個数で表される。数値が小さいほど、品質不良個所が少なくて品質性能が良好である。
テストの結果などが表１に示される。

テストの結果、実施例の成型装置は、比較例の成型装置に比べて、品質性能が向上していることが確認できた。

１ ゴム付きコード成型装置
２ 張力付与具
３ バッフル
３ａ 貫通孔
４ ゴム被覆部
３２ コード
３３ ゴム材料

Claims (6)

1. 複数本のフィラメントを撚り合わせたコードにゴム材料を被覆してゴム付きコードに成形するためのゴム付きコード成型装置であって、
   前記コードに張力を付与する張力付与具と、
   前記張力が付与された前記コードを通過させるための貫通孔を具えたバッフルと、
   前記貫通孔を通過した前記コードに前記ゴム材料を被覆するためのゴム被覆部とを含み、
   前記貫通孔の内径は、前記張力を付与する前の前記コードの外接円最大径よりも小さく、
   前記ゴム付きコードを冷却するための冷却具をさらに含み、
   前記ゴム付きコードが巻き掛けられるローラーをさらに含み、
   前記冷却具は、前記ローラーの外周面を冷却する、
   ゴム付きコード成型装置。
2. 前記貫通孔の内径は、前記張力を付与する前の前記コードの外接円平均径よりも小さい、請求項１に記載のゴム付きコード成型装置。
3. 前記張力付与具は、前記コードに１０～２０Nの前記張力を付与する、請求項１又は２に記載のゴム付きコード成型装置。
4. 前記コードは、平行に引き揃えられた複数本であり、
   前記バッフルは、前記複数本のコードに対応して前記貫通孔を複数具えている、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のゴム付きコード成型装置。
5. 前記ゴム付きコードを巻き取るための巻取リールと、前記巻取リールへの前記ゴム付きコードの巻取径に基づいて、前記ゴム付きコードの巻取張力を制御する制御具とを含む、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のゴム付きコード成型装置。
6. 複数本のフィラメントを撚り合わせたコードにゴム材料を被覆してゴム付きコードに成形するためのゴム付きコード成型方法であって、
   張力が付与された前記コードをバッフルの貫通孔に通過させる工程と、
   前記貫通孔を通過した前記コードに前記ゴム材料を被覆する工程とを含み、
   前記貫通孔の内径が、前記張力を付与する前の前記コードの外接円最大径よりも小さく、
   前記ゴム付きコードを冷却具で冷却する工程をさらに含み、
   前記冷却する工程は、前記ゴム付きコードが巻き掛けられるローラーの外周面を冷却する、
   ゴム付きコード成型方法。

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