JP5015850B2

JP5015850B2 - コードおよびその製造方法並びに、コード製造設備

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Publication number: JP5015850B2
Application number: JP2008104944A
Authority: JP
Inventors: 光泰西村
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2007-05-17
Filing date: 2008-04-14
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2027-10-24
Also published as: JP2008308808A

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、ならびにコード製造設備に関する。

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、特許文献1および特許文献2には、層撚りコードを構成するコアとシースとの間に、未加硫ゴム被覆層を設けたコードを製造する方策が提案されている。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たコードは、コード内部の隙間がゴムで満たされているため、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2002-266266号公報特開2002-302885号公報

しかし、上記したコードでは、耐疲労性の向上が不十分であり、所期したコードとするには、さらなる改善が必要となる。すなわち、上記したコードは、未加硫ゴムを被覆したコアフィラメント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間で摩擦が生じてしまう。また、撚り合わせ後のコードは、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の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未加硫ゴム被覆層を設けたコードを製造する際、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を撚り合わせた際の摩擦とコード製造時にシースフィラメント間からはみ出る未加硫ゴムと撚り線機内の案内部品との摩擦は、未加硫ゴムに塗油処理を施すことによって低減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を配したコードであって、前記コアとシースとの間に未加硫ゴム被覆層を有し、さらに、該未加硫ゴム被覆層の外周面に塗油層を有することを特徴とするコード。

（2）前記コードは、該コード軸方向と直交する断面において、前記コアおよびシース間の隙間の面積Aと、前記コアおよびシース間に占める未加硫ゴム被覆層の面積BがA≦B≦4Aの関係を満足し、かつ前記塗油層での油の付着量Xが50（mg/kg）≦X＜1400（mg/kg）を満たすことを特徴とする上記（1）に記載のコード。

（3）前記コードは、該コード軸方向と直交する断面において、前記コアおよびシース間の隙間の面積Aと、前記コアおよびシース間に占める未加硫ゴム被覆層の面積Bが4A＜B≦10Aの関係を満足し、かつ前記塗油層での油の付着量Yが80（mg/kg）≦Y＜1400（mg/kg）を満たすことを特徴とする上記（1）に記載のコード。

（4）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シースとなる複数本のフィラメントを撚り合わせ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、さらに、該未加硫ゴム被覆層の外周面に油を塗布し、その後シースとなる複数本のフィラメントを撚り合わせることを特徴とするコードの製造方法。

（5）コアとなるコアフィラメントの1本または複数本を巻出すコア巻出し部およびシースとなるシースフィラメントの複数本を巻出すシース巻出し部と、コアフィラメントおよびシースフィラメントを集束させて撚り合わせる撚り線機とを順に配置したコードの製造設備であって、前記コア巻出し部の出側に、コアフィラメントに未加硫ゴムを被覆する未加硫ゴム被覆装置を設置し、さらに該未加硫ゴム被覆装置の出側に未加硫ゴムに油を塗布する油塗布装置を設置したことを特徴とするコード製造設備。

本発明のコードは、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未加硫ゴムを被覆し、さらにこの未加硫ゴム被覆層の外周面に油を塗布し、その後シースとなる複数本のフィラメントを撚り合わせて得られる。すなわちコード製造工程における撚り合わせ時のコアフィラメントとシースフィラメント間での摩擦および撚り合わせ後のコードにおける撚り線機内の案内部品とシースフィラメント相互間からはみ出る未加硫ゴムとの摩擦が、塗油層によって低減するため、所期したテンションの下での健全な撚り合わせが実現する。その結果、撚り合わせ時のフィラメントの引き揃えが良好となり、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は、3本のコアフィラメント1aからなるコア1の周囲に、シース2となる9本のシースフィラメント2aを撚り合わせてなる同径のフィラメントを撚り合わせたコード3を示したものである。そして、このコード3は、図1に縦線にて示すように、コア1とシース2との間に、未加硫ゴム被覆層4を有し、さらにこの未加硫ゴム被覆層4の外周面に塗油層5を設けたことが特徴である。なお、図1に示したコードに限らず、例えば図2に示すようなコアおよびシースとなるフィラメントを同一方向かつ同一ピッチにて撚り合せたコンパクト撚りにすることも可能である。

すなわち、図2に示すコード6は、3本のコアフィラメント7aからなるコア7の周囲にシース8となる9本のシースフィラメント8aを同一方向かつ同一ピッチにて撚り合わせたものであって、コアフィラメント7aとシースフィラメント8aとの径は異なっている。そして、このコード6においても、上記したコード3と同様に未加硫ゴム被覆層4および塗油層5を上記と同様に設けることが肝要である。さらに、このコードを、複撚り構造のコードを構成する各ストランドとして、ストランドの複数本を撚り合わせることによっても以下に示す同様の作用効果を得ることができる。

さて、本発明に従うコードは、未加硫ゴム被覆層4の外周面に塗油層5を設けたことによって、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3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3に示すコード製造設備は、コアフィラメント9aを巻出すコア巻出し部9およびシースフィラメント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を設けている。そして、コア巻出し部9とワイヤー集束器11との間に、コアフィラメント9aに未加硫ゴムを被覆する未加硫ゴム被覆装置13および未加硫ゴム被覆層4の外周面に油を塗布する油塗布装置14が設置されている。ここで、油塗布装置14は、未加硫ゴム被覆層4の外周面に塗油層5を設けるために、未加硫ゴム被覆装置13の出側に設置する。

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、未加硫ゴム被覆装置13の出側に配置した油塗布装置14に供給し、油塗布装置14にて未加硫ゴム被覆被覆層4の外周面に油を塗布して油塗布フィラメント14aとする。さらに、油塗布フィラメント14a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、油塗布フィラメント14aの周囲にシース巻出し部10より巻き出したシースフィラメント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。

ここで、コア巻出し部9より巻き出したコアフィラメント9aに、未加硫ゴムを被覆し、さらに未加硫ゴム被覆層4の外周面に油を塗布した後、撚り線機12へ供給することが肝要である。すなわち、未加硫ゴム被覆層4の外周面に油が塗布されていることによって、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はみ出た未加硫ゴムにも油が付着していることになる。

そのため、シースフィラメント相互間からはみ出た未加硫ゴムと撚り線機12内の案内部品が接触した際の摩擦を低減することができる。従って、健全な撚り性状とするのに必要なテンションが均等に得られ、コード撚り合わせ時の引き揃えが良好となる結果、耐疲労性に優れたコードを製造することができる。

また、未加硫ゴム被覆層4の外周面に油を塗布した油塗布フィラメント14aとすることによって、油塗布フィラメント14aとシースフィラメント10aを撚り合わせる際に発生する、未加硫ゴムとシースフィラメント10aとの摩擦も低減することができる。すなわち、摩擦が低減することによってシースフィラメント10aに付与されるテンションも均等に得られ、コードの撚り性状が改善してバランスのとれたコードとなる結果、このコードをタイヤの補強に供した際、このタイヤに比較的大きな荷重が負荷された場合であっても、高い疲労性を確保することが出来る。

なお、コアフィラメント9aに対して、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4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４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。なお、本発明では未加硫ゴム被覆装置13にて、コアフィラメント9aに未加硫ゴムを被覆する際、コアフィラメント9aの複数本を同時に被覆しているが、コアフィラメント9aを1本毎に被覆することも可能である。

さらに、未加硫ゴム被覆フィラメント13aは、図5に油塗布装置14の内部を示すように、紐22で吸い上げた油23をプーリー24の溝に供給しておき、このプーリー24に未加硫ゴム被覆フィラメント13aを通過させて、溝内の油の中に未加硫ゴム被覆フィラメント13aを潜らせることによって、未加硫ゴム被覆フィラメント13aの外周面に油を塗布する。なお、本発明では、油塗布装置14にて未加硫ゴム被覆層4の外周面に油を塗布する際、未加硫ゴム被覆フィラメント13aの複数本を同時に塗布しているが、上記した未加硫ゴム被覆装置13と同様に、未加硫ゴム被覆フィラメント13aを1本毎に塗布することも可能である。

ここで、未加硫ゴム被覆フィラメント13aの未加硫ゴム被覆層4に塗布する油は、特に限定するものではないが、ゴム軟化材用の油剤を用いることが好ましい。すなわち、ゴム軟化材用の油剤は、ゴムとの接着性を阻害することなしに、コードの製造工程において、撚り合わせ後のシースフィラメント間からはみ出た未加硫ゴムと撚り線機10内の案内部品との摩擦および未加硫ゴム被覆フィラメント13aとシースフィラメント10aとの撚り合わせ時に発生する摩擦の低減を実現することができる。

さらに、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、コアおよびシース間の隙間の面積Aとコアおよびシース間に占める未加硫ゴム被覆層の面積BをA≦B≦4Aとし、かつ塗油層での油の付着量Xを50（mg/kg）≦X＜1400（mg/kg）とすることが好ましい。さらに、コアおよびシース間の隙間の面積Aとコアおよびシース間に占める未加硫ゴム被覆層の面積Bを4A＜B≦10Aとし、かつ塗油層での油の付着量Yを80（mg/kg）≦Y＜1400（mg/kg）とすることが好ましい。

ここで、コアおよびシース間の隙間の面積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６（ａ）に、図２と同じ構造のクローズドコードを図６（ｂ）に示すように、それぞれのクローズド構造のコードの軸方向と直交する断面におけるコアおよびシース間の隙間を面積Ａ｛図６（ａ）および（ｂ）の点線部分｝とする。ただし、図６（ｂ）に示すように、コア27の介在しないシース28相互間の隙間は除く。

また、コア27およびシース28間に占める未加硫ゴム被覆層4の面積Bとは、図１および図２に示すように、コアの周囲に被覆したゴム部分（縦線部）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倍または１０倍以下のゴム被覆層４を形成するには、図６（ｃ）に示すように、該面積Bに相当する未加硫ゴムをコアフィラメントの周囲に被覆したのち、シースフィラメントを撚り合わせればよい。

すなわち、コアおよびシース間に占める未加硫ゴム被覆層の面積Bが、最初に決定したコアおよびシース間の隙間の面積A未満であると、ゴムペネが不十分であり、耐疲労性の向上が認められない。

また、コアおよびシース間に占める未加硫ゴム被覆層の面積Bが、コアおよびシース間の隙間の面積10A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。

次に、塗油層での油の付着量Y（mg/kg）は、コード１ｋｇ当たりに付着する油の重量と定義する。

そして、コアおよびシース間の隙間の面積Aとコアおよびシース間に占める未加硫ゴム被覆層の面積BがA≦B≦4Aであり、塗油層での油の付着量Xが50（mg/kg）未満、またはコアおよびシース間の隙間の面積Aとコアおよびシース間に占める未加硫ゴム被覆層の面積Bが、4A＜B≦10Aであって、かつ塗油層での油の付着量Yが80（mg/kg）未満では、シースフィラメント相互間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間に生じる摩擦を低減するために必要な塗油層を形成することが困難となる。そして、油の付着量XおよびYが1400（mg/kg）以上では、コードの製造工程において、油が飛散し、コード製造設備が汚染され、撚り線工程の環境が悪化してしまう。

また、コアおよびシース間の未加硫ゴム被覆層の面積Bは、A≦B≦6Aであり、かつ塗油層での油の付着量XおよびYは、80≦X≦500または80≦Y≦500とすることが好適である。なぜなら、ゴム量が多すぎるとコスト面で高くなってしまうため、安定したゴムペネ品質を確保出来る被覆量としてA≦B≦6Aが好適となる。また、油の付着量に関しては、コード長手方向での均一な付着を考えると80≦X≦500または80≦Y≦500にコントロールすることが好適である。

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3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よって、図1に示す3+9×0.22構造のコードおよび図2に示す3×0.24+9×0.22とする異径のフィラメントを同一方向かつ同一ピッチにて撚り合わせたコードを、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、耐疲労性指数、コード割れ判定および油飛散判定を調査した。その結果を表1および表2に示す。なお、表1には、図1に示す同径のフィラメントを撚り合わせたのコードに関し、表2は図2に示す異径のフィラメントを同一方向かつ同一ピッチにて撚り合わせたコードに関する結果を示す。

ここで、耐疲労性指数は以下の手段によって評価した。まず、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、加硫ゴムシートに、曲率半径15mmのローラーにてJISL 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た。そして、この測定値を用いて、各々のコードの耐疲労性を指数化し評価した。なお、各々のコードの指数値については、図1に示す同径のフィラメントを撚り合わせたコードは、従来例1を、図2に示す異径のフィラメントを同一方向かつ同一ピッチにて撚り合わせたコードは、従来例2を100として指数化したものとする。また、数値の値が高い程、耐疲労性が高いことを示す。

そして、コード割れ判定については、コード製造において、滑り不良による引き揃えの悪化の判断をするため、コード曲げしごきによる割れ性を2段階にて評価した。なお、コードの曲げしごきによる割れ性は、図6に示すように、長さ2m程度のコード15で直径１５ｃｍのループを作り、左手で交差部分25を押さえながら、ループの直径が約1.0ｃｍになるまでループの右端を引っ張った後、コード15を曲げしごき、コード15の手を放して、ループの頂上部26の割れ状態を判定する。そして、コード内のフィラメントが突っ張ったり、膨らんだりしない状態を◎（マル）とし、コード内のフィラメントの一部がやや突っ張ったり、膨らんだりしている状態を○（マル）とし、コード内のフィラメントが突っ張ったり、膨らんだりする状態を△（サンカク）て評価した。

さらに、油飛散判定については、コード製造過程における撚り線機内の油飛散による汚染と作業性の悪化を3段階にて評価した。なお、この評価について、◎（ニジュウマル）は、通常作業と同様の状況であり、○（マル）は、油の飛散で撚り線機のパーツが汚れ、定期的な洗浄が必要な状況であり、サンカク（△）は、油の飛散がひどく撚り線機内のパーツ調整などに支障をきたすレベルとする。

3+9構造の同径のフィラメントを撚り合わせたコードを示した図である。 3+9構造の異径のフィラメントを同一方向かつ同一ピッチにて撚り合わせたコードを示した図である。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。未加硫ゴムフィラメントの外周面に油を塗布する様子を示した図である。コアおよびシース間の隙間の面積Aとコアおよび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。コード割れ判定の調査方法を示した図である。

符号の説明

1 コア1a コアフィラメント2 シース2a シースフィラメント3 コード4 未加硫ゴム被覆層5 塗油層6 コード7 コア7a コアフィラメント8 シース8a シースフィラメント9 コア巻出し部9a コアフィラメント10 シース巻出し部10a シースフィラメント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14 油塗布装置14a 油塗布フィラメント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22 紐23 油24 プーリー25 交差部分26 ループ頂上部27 コア28 シース

Claims

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を配したコードであって、前記コアとシースとの間に未加硫ゴム被覆層を有し、さらに、該未加硫ゴム被覆層の外周面に塗油層を有することを特徴とするコード。

前記コードは、該コード軸方向と直交する断面において、前記コアおよびシース間の隙間の面積Aと、前記コアおよびシース間に占める未加硫ゴム被覆層の面積BがA≦B≦4Aの関係を満足し、かつ前記塗油層での油の付着量Xが50（mg/kg）≦X＜1400（mg/kg）を満たすことを特徴とする請求項1に記載のコード。

前記コードは、該コード軸方向と直交する断面において、前記コアおよびシース間の隙間の面積Aと、前記コアおよびシース間に占める未加硫ゴム被覆層の面積Bが4A＜B≦10Aの関係を満足し、かつ前記塗油層での油の付着量Yが80（mg/kg）≦Y＜1400（mg/kg）を満たすことを特徴とする請求項1に記載のコード。

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シースとなる複数本のフィラメントを撚り合わせ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、さらに、該未加硫ゴム被覆層の外周面に油を塗布し、その後シースとなる複数本のフィラメントを撚り合わせることを特徴とするコードの製造方法。

コアとなるコアフィラメントの1本または複数本を巻出すコア巻出し部およびシースとなるシースフィラメントの複数本を巻出すシース巻出し部と、コアフィラメントおよびシースフィラメントを集束させて撚り合わせる撚り線機とを順に配置したコードの製造設備であって、前記コア巻出し部の出側に、コアフィラメントに未加硫ゴムを被覆する未加硫ゴム被覆装置を設置し、さらに該未加硫ゴム被覆装置の出側に未加硫ゴムに油を塗布する油塗布装置を設置したことを特徴とするコード製造設備。