(57)【要約】【課題】トレッド部の摩耗が少なく、周方向補強コード層を構成するコードの間隔が広くならずかつバラツキの小さな中空ゴムローラー及びその製造方法を提供する。【解決手段】ビード部３９、インナーライナー層３１、バイアスコード層３３、バイアスコード層３３の外層側に設けられた周方向補強コード層３５及びトレッド層３７を有し、内部に空気を充填可能であり、バイアスコード層３３を構成するコードが子午線方向に対して３０〜６０度の角度を形成するように少なくとも２層配設されており、周方向補強コード層３５は連続コードが赤道方向に蛇行状態にて少なくとも第１層と第２層とが配設されたものであり、第１層と第２層のコードは重複配向しておらず、いずれも子午線方向となす最小角が６０〜８５度である中空ゴムローラー１０とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビード部、インナーライナー層、バイアスコード層、前記バイアスコード層の外層側に設けられた周方向補強コード層、及びトレッド層を有し、内部に空気を充填可能な中空ゴムローラーであって、
前記バイアスコード層を構成するコードが子午線方向に対して３０〜６０度の角度を形成するように少なくとも２層配設されており、前記周方向補強コード層は連続コードが赤道方向に蛇行状態にて少なくとも第１層と第２層とが配設されたものであり、前記第１層と第２層のコードは重複配向しておらず、いずれも子午線方向となす最小角が６０〜８５度であることを特徴とする中空ゴムローラー。
【請求項２】
インナーライナー層を構成する未加硫ゴム組成物を円筒状に成形するインナーライナー層形成工程、前記インナーライナー層の外側に少なくとも２層からなるバイアスコード層を形成するバイアスコード層形成工程、前記バイアスコード層の両端部にビード部材を装着して前記バイアスコードの幅方向端部を前記ビード部材を被覆するように折り返して１次成形体とするビード部形成工程、前記１次成形体のバイアスコード層の上に周方向補強コード層を形成する周方向補強コード層形成工程、前記周方向補強コード層の上にトレッド層形成用未加硫ゴム組成物層を積層して未加硫成形体とするトレッド層形成工程、及び前記未加硫成形体を加熱加硫して所定形状の成形体とする加硫工程を有し、
前記バイアスコード層を構成するコードを子午線方向に対して３０〜６０度の角度を形成するように配設し、
前記周方向補強コード層は連続コードを赤道方向に蛇行状態にて少なくとも第１層と第２層とを積層し、前記第１層と第２層のコードが重複配向することなく、いずれも子午線方向となす最小角が６０〜８５度を形成するように配設することを特徴とする中空ゴムローラーの製造方法。
【請求項３】
前記ビード部形成後に、前記１次成形体のビード部の間隔を狭めると共に中央部を膨出させる膨出工程を有することを特徴とする請求項２に記載の中空ゴムローラーの製造方法。
【請求項４】
前記周方向補強コード層形成工程は、複数本の連続コードに未加硫ゴム組成物を被覆してベルト状のトッピング連続コードとし、前記未加硫ゴム組成物の加熱状態にて前記トッピング連続コードを前記１次成形体に巻回して積層形成する工程である請求項２又は３に記載の中空ゴムローラーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、漁網の巻き上げや通信線、電線、光ファイバー等のケーブル類の架設において、ロープ、ワイヤ、ケーブルを牽引する牽引装置に使用する中空ゴムローラー及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロープ、ワイヤ、ケーブルを牽引する牽引装置に使用する空気入りゴムローラーとして、外形が略球状ないし偏平タイヤ形状の１対の中空ゴムローラーに空気圧を充填して使用することは公知である（例えば特許文献１、２等）。
【０００３】
係る中空ゴムローラーとしては、内部に充填した空気を保持する機能を有するインナーライナー層、補強層であるコード層、駆動軸に取付保持するためのビード部、及びロープ等と接触する最外層のトレッド層を有する中空ゴムローラーが公知である（特許文献１）。中空ゴムローラーは、牽引するロープの太さなどに応じてその形状や大きさが選択されるものであるが、装置の大きさを考慮すると図７に示したように、ロープ等の牽引用中空ゴムローラーは、太いロープ等であっても小さなローラーで牽引駆動することが求められる。そのため、中空ゴムローラーの構造は、高い空気内圧を保持して牽引するロープ等をその接触部においてローラーが大きく変形して接触面積を大きくし、確実に把持可能な構造であることが必要である。空気内圧を保持しつつ大きな変形を可能にするため、従来の中空ゴムローラーはその子午線方向に対して４０〜６０度の傾きを有するバイアスコード層を有する構造に形成されている。
【特許文献１】特開平６−３４３２１３号公報（図１、第３頁［００１４］、図３）
【特許文献２】特開平９−２９４３１７号公報（図２等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、バイアスコードだけで補強層を構成すると、変形時のコードの角度変化が大きく（パンタグラフ効果といわれている。）、トレッド層構成ゴムがこの角度変化に追随して伸縮変形をするためにロープとの接触による摩耗が大きくなるという問題があり、その改善が求められている。
【０００５】
係る摩耗を減少させるために、バイアスコードに代えてラジアルコードとすることが考えられる。ラジアルコードにて補強層を構成すると、変形時のコードの角度変化は小さくなって、バイアスコードの場合と比較するとトレッド層構成ゴムの摩耗は小さくなるが、屈曲変形が大きくなるために、コードの疲労が激しく、実用的な耐久性を有するローラーとはならない。
【０００６】
また、図８に示したように、バイアスコード層の外側に子午線方向に対して７０〜８０度の角度を有する補強コード層を設けてタイヤのベルテッドバイアス構造に似た構造とする方法が考えられるが、このような補強コード層は、図４に示したように、バイアスコード層を積層し、ビード部を形成して得た１次成形体のビード部の間隔を狭めると共に中央部を膨出させた後に、図８に示したようなトッピングコード８１、８３を少なくとも２層積層する必要がある。ところが、１次成形体の中央部が膨出しているために、平坦なトッピングコード８１、８３を積層するためには中央部を矢印の方向に伸ばしてコード間隔を広くしなければならない。しかるにトッピングコード８１、８３の中央部を矢印の方向に伸ばすとコード間隔が広くなって中央部の強度が低下すると同時にコード間隔の均一性が低下し、強度にバラツキが生じるという問題が発生する。
【０００７】
本発明の目的は、トレッド層のゴムの摩耗が少なく、周方向補強コード層を構成するコードの間隔が広くならずかつコード間隔の均一性に優れた中空ゴムローラー及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ビード部、インナーライナー層、バイアスコード層、前記バイアスコード層の外層側に設けられた周方向補強コード層、及びトレッド層を有し、内部に空気を充填可能な中空ゴムローラーであって、
前記バイアスコード層を構成するコードが子午線方向に対して３０〜６０度の角度を形成するように少なくとも２層配設されており、前記周方向補強コード層は連続コードが赤道方向に蛇行状態にて少なくとも第１層と第２層とが配設されたものであり、前記第１層と第２層のコードは重複配向しておらず、いずれも子午線方向となす最小角が６０〜８５度であることを特徴とする。
【０００９】
バイアスコード層の外側に周方向補強コード層を、連続コードを赤道方向に蛇行状態にて少なくとも第１層と第２層とを配設し、第１層と第２層のコードは重複配向することなく、いずれも子午線方向となす最小角が６０〜８５度となるように構成することにより、トレッド層のゴムの摩耗が少なく、周方向補強コード層を構成するコードの間隔が広くならずかつコード間隔の均一性に優れた中空ゴムローラーが得られた。
【００１０】
バイアスコード層を構成するコードが中空ゴムローラーの子午線方向となす角が３０度未満の場合にはラジアル構造に近くなって、コードの疲労が大きくなり、６０度を超えると中空ゴムローラーの子午線方向の補強性が低下する。
【００１１】
周方向補強コード層を構成するコードが子午線方向に対してなす角が６０度未満の場合には、バイアス構造に近くなってパンタグラフ効果が生じ、トレッド層の摩耗が大きくなり、また８５度を超えると中空ゴムローラーの成形が難しくなる。
【００１２】
周方向補強コード層を構成するコードの間隔が子午線方向となす最小角とは、最小角をなす部分が直線でない場合には、コードの曲線部の接線のなす角を意味する。
【００１３】
「重複配向することなく」とは、第１層と第２層のコードが平行に積層されることがなく、交叉することを意味する。
【００１４】
本発明の中空ゴムローラーの製造方法は、インナーライナー層を構成する未加硫ゴム組成物を円筒状に成形するインナーライナー層形成工程、前記インナーライナー層の外側に少なくとも２層からなるバイアスコード層を形成するバイアスコード層形成工程、前記バイアスコード層の両端部にビード部材を装着して前記バイアスコードの幅方向端部を前記ビード部材を被覆するように折り返して１次成形体とするビード部形成工程、前記バイアスコード層の上に周方向補強コード層を形成する周方向補強コード層形成工程、前記周方向補強コード層の上にトレッド層形成用未加硫ゴム組成物層を積層して未加硫成形体とするトレッド層形成工程、及び前記未加硫成形体を加熱加硫して所定形状の成形体とする加硫工程を有し、
前記バイアスコード層を構成するコードは子午線方向に対して３０〜６０度の角度を形成するように配設され、
前記周方向補強コード層は連続コードを赤道方向に蛇行状態にて少なくとも第１層と第２層とを積層し、前記第１層と第２層のコードが重複配向することなく、いずれも子午線方向となす最小角が６０〜８５度を形成するように配設することを特徴とする。
【００１５】
係る製造方法により、トレッド部の摩耗が少なく、かつ周方向補強コード層を構成するコードの間隔の均一性に優れた中空ゴムローラーを製造することができた。
【００１６】
上述の中空ゴムローラーの製造方法においては、前記ビード部形成後に、１次成形体のビード部の間隔を狭めると共に中央部を膨出させる膨出工程を有することが好ましい。
【００１７】
膨出工程においては、略球状の中空ゴムローラーの場合、最終製品径の６０〜８０％に膨出させることが好ましい。
【００１８】
中央部の膨出に周方向補強コード層のコードの変形が追随できる場合には、膨出工程を設けることなく、すべての層を円筒状に積層し、加硫工程において膨出させつつ加硫を行う構成としてもよいが、中空ゴムローラーが球状に近い場合には、膨出に周方向補強コード層のコードの変形が追随できない。従って、膨出工程を設けて、略球状に膨出した１次成形体の上に周方向補強コード層を積層することが好ましい。
【００１９】
前記周方向補強コード層形成工程は、複数本の連続コードに未加硫ゴム組成物を被覆してベルト状トッピング連続コードとした後、前記未加硫ゴム組成物の加熱状態で前記トッピング連続コードを前記１次成形体に巻回して積層形成する工程であることが好ましい。
【００２０】
周方向補強コード層を構成するゴム材料の未加硫ゴム組成物の加熱状態にて積層形成することにより、複数本のコードをトッピングしたベルト体をねじれやしわ等の発生を生じることなく蛇行させて積層することができる。
【００２１】
「加熱状態」とは、未加硫ゴム組成物を加熱して可塑化し、コードに被覆したベルト状トッピング連続コードとした後、冷却される前であってもよく、一旦製造したベルト状のトッピング連続コードを再度加熱した状態であってもよいことを意味する。温度は、５０〜１１０℃であることが好ましく、より好ましくは６０〜１００℃である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。  
図１は、中空ゴムローラーを回転軸に装着した状態を示した断面図である。リム部材１２にてビード部１４を固定した中空ゴムローラー１０は、リム部材１２をロープ等の牽引装置の回転軸に固定することにより装着される。この例に示したリム部材１２は、中空軸体２０と自由端側の固定部材２２及び回転軸側の固定部材２７とから構成されている。中空ゴムローラー１０は、ビード部１４を中空軸体２０の両端部に形成されたビード把持部２４、２６と、自由端側の固定部材２２及び回転軸側の固定部材２７により把持、固定され、中空部は空気圧保持可能に密閉される。
【００２３】
中空ゴムローラーの形状は、特に限定されるものではなく、球状や、やや変形した球状、トレッドの中央部が平坦化された形状等が例示される。
【００２４】
中空ゴムローラーの好適な構造例を部分断面図にて図２に示した。中空ゴムローラー１０は、中空部の最内層であるインナーライナー層３１、インナーライナー層３１の外側に積層されたバイアスコード層３３、バイアスコード層３３の外側に積層された周方向補強コード層３５、最外層であるトレッド層３７、及びビード部３９とから構成されている。ビード部３９はバイアスコード層を折り返して折り返し部３８を形成して包み込んで固定されている。
【００２５】
ビード部３９を構成するビード部材は、タイヤのビードと同様な鋼線を巻回したものや、ソリッドリング等が使用可能である。
【００２６】
図３には、バイアスコード層３３及び周方向補強コード層３５の構成を部分図にて示した。図３（ａ）はバイアスコード層３３の構成を示したものであり、第１層４０と第１層４０を構成するコードと対称的に傾斜するコードを有する第２層とが積層されている。第１層４０を構成するコード４０Ｃと子午線方向Ｌとがなす角αは３０〜６０度である。また第２層４１を構成するコード４０Ｃと子午線方向Ｌとがなす角もαである。バイアスコード層３３は少なくとも２層であり、偶数層で構成されるが、一般的には２層で十分である。
【００２７】
バイアスコード層３３を構成するコードは、公知のものを使用する。即ち、スダレ状のコードを未加硫ゴム組成物にてトッピングし、バイアスカットしたシートを使用する。
【００２８】
図３（ｂ）は周方向補強コード層３５の構成を部分的に示した図である。コードは蛇行状態で配設されており、バイアスコードと異なって少なくとも１周は連続状である。第１層４２を構成するコードは、その層においては平行して配設されているが、第２層４３のコード４３Ｃは第１層４２のコード４２Ｃと重複しないように、例えば正弦波が半波長ずれた状態で配設されている。Ｐ位置では、図３（ｂ）の右に示すようにコード４２の波とＣコード４３Ｃの波は半波長ずれている。周方向補強コード層３５を構成するコードは、蛇行して配設されるが、蛇行とは半円ないし半楕円の繰り返し、ジグザク状、正弦波形状等であり、規則的なものであれば特に限定されるものではない。最小角は、コード４２Ｃ，４３Ｃの接線と子午線方向Ｌとのなす角の最小値であり、波状に蛇行しているコードについては変曲点の位置の接線がなす角度βである。
【００２９】
蛇行のピッチは、特に限定されるものではなく、ローラーの１周で１波長以上あれば、コードが重複することなく積層可能である。
【００３０】
周方向補強コード層３５は、中空ゴムローラーのビード間全面に配設されている必要はなく、例えば大きな屈曲変形を受ける図７のＷの間に設けられていれば、必要な機能は得られる。
【００３１】
本発明の中空ゴムローラーの製造方法について説明する。製造方法の好適な態様は、
（１）インナーライナー層を構成する未加硫ゴム組成物を円筒状に成形するインナーライナー層形成工程
（２）前記インナーライナー層の外側に少なくとも２層からなるバイアスコード層を形成するバイアスコード層形成工程
（３）前記バイアスコード層の両端部にビード部材を装着して前記バイアスコードの幅方向端部を前記ビード部材を被覆するように折り返して１次成形体とするビード部形成工程（４）前記バイアスコード層の上に周方向補強コード層を形成する周方向補強コード層形成工程
（５）前記周方向補強コード層の上にトレッド形成用未加硫ゴム組成物層を積層して未加硫成形体とするトレッド層形成工程
（６）前記未加硫成形体を加熱加硫する加硫工程
を有する。
【００３２】
これらの工程の中で、少なくとも（１）インナーライナー層形成工程と（２）バイアスコード層形成工程及び（３）ビード部形成工程は、円筒状の成形ドラム４３を使用して行う。
【００３３】
図４は（２）バイアスコード層形成工程を模式的に示したものである。第１層のトッピング連続コードをインナーライナー層４２の上に巻回、積層して２層からなるバイアスコード層が形成される。第１層及び第２層は、いずれも成形ドラム４３の１周分を周方向の端部をわずかに重ね合わせるか或いは端面を突き当てるようにして積層される。図では第１層４０及び第２層４１は、重ねて示されているが、通常各層ごとに巻回して積層される。
【００３４】
（３）ビード部形成工程においては、バイアスコード層の両端部にビード部材を挿入してバイアスコード端部を折り返してビード部材を巻き込んで固定し、ビード部が形成される。インナーライナー層、バイアスコード層、ビード部からなる成形体を１次成形体と称する。
【００３５】
図５には周方向補強コード層形成工程の好適な態様を例示した。略球状の中空ゴムローラーを製造する場合には、周方向補強コード層を形成する前に膨出工程を設けてビード部形成工程後に、１次成形体４４のビード部の間隔を狭めると共に中央部を膨出させる。
【００３６】
膨出工程は、通常、図４に示した円筒状成形ドラム４３から脱着し、ビード部を把持して中空部に空気を充填する等の方法により膨出可能な装置にて行う。
【００３７】
周方向補強コード層を形成する未加硫ゴムトッピング連続コードは、好ましくは複数本のコードを未加硫ゴム組成物にて被覆したベルト状のトッピング連続コード４６として供給され、１次成形体４４を所定形状に保持可能な回転軸５０、５２にて回転させつつ１次成形体４４の周囲に蛇行状態で順次隙間なくらせん状に所定範囲に積層される。蛇行状態でトッピング連続コード４６を１次成形体４４の周囲に積層する方法は、特に限定されるものではなく、手作業で行ってもよいが、１次成形体４４を回転させつつ所定の周期で図５の矢印Ｘ方向に往復運動と移動とをさせることにより容易に行うことができる。コンピューターを使用して製品形状に基づき往復運動、移動、回転速度等を制御することは好適な態様である。
【００３８】
周方向補強コード層は、少なくとも２層、好ましくは２層を積層することにより形成される。周方向補強コード層の第１層と第２層とは、第１層を積層した後に連続して第２層を形成してもよく、また第１層を形成した後、トッピング連続コード４６を一旦切断して第２層の形成に使用してもよい。いずれの場合にも、少なくともローラーの１周分はコードが連続しており、スダレ状のトッピングコードを裁断して積層する場合と比較して、コードの切断端部数が少なく、トレッド層に亀裂が生じても雨水や海水がコード内に侵入することが防止される。またゴム被覆面が多く、耐疲労性に優れた中空ゴムローラーが得られる。
【００３９】
図５におけるＨ方向が赤道方向であり、Ｌが子午線方向である。
【００４０】
図６には、トッピング連続コード４６を製造、供給する装置を例示した。この例においては、押出機を使用したベルト状トッピング連続コードの製造例を示した。コード５８はボビン５７から巻き戻されてガイド５９により所定間隔に揃えられて押出機５５に装着されたクロスヘッド５６に送り込まれる。トッピング連続コードを構成する未加硫ゴム組成物はリボン６０Ｒとして押出機５５に供給される。押出機のスクリュー部にて加熱、可塑化された未加硫ゴム組成物は、クロスヘッド５６内においてコード５８に被覆されてベルト状トッピング連続コード４６として送り出される。
【００４１】
係る製造方法により、連続状の平行状態のコードを含むベルト状トッピング連続コード４６を容易に製造することができる。しかも、ベルト状トッピング連続コード４６を蛇行させて１次成形体４４上供給してに積層する際に、蛇行させることにより生じる波状の変形において、谷側と山側では、供給されるコードの速度を変化させる必要があるが、コードを独立したボビンから巻き戻すことにより、各コードの供給速度を独立して任意に調整することができる。
【００４２】
また押出機５５に装着されたクロスヘッド５６から排出された直後に冷却することなく、中央部を膨出した略球状の１次成形体に供給、積層することにより、以下の効果が得られる。  
１）サイズの異なる製品を製造する場合においても、種々のサイズのトッピングコードを準備することなく、容易に対応することができ、また生産速度もはやくできる。  
２）押出直後に積層するために、異物の付着等が起こらず、優れた層間接着力が得られる。  
３）再加熱する必要がなく、エネルギーコストが低減できる。
【００４３】
ベルト状トッピング連続コード４６の断面形状を図６（ｂ）に例示した。ベルト状トッピング連続コード４６は、所定間隔で平行に揃えられたコード５８とこれを被覆する未加硫ゴム組成物６０とから構成されている。コード５８の本数は特に限定されるものではないが、１〜１４であることが好ましく、より好ましくは３〜１２であり、さらに好ましくは４〜１１である。コードの本数が少なすぎると周方向補強コード層の形成に時間がかかり、コード本数が多すぎると蛇行させる場合に谷側と山側の長さの違いによるコードのズレが大きくなりすぎてコード間の未加硫ゴム層の変形が追随できず、コード間のゴム厚みの変動が大きくなりすぎるなどの問題を生じる場合がある。
【００４４】
加硫工程は、周知の加硫手段を使用して行うことができる。具体的には外形を決定する金型を使用してローラーの未加硫成形体の中空部を加圧して膨張させて金型に当接させ、加熱することにより行う。中空部を加圧し、加熱するために、ブラダを使用し、高温水蒸気を送入することは好適な態様である。
【００４５】
本発明の中空ゴムローラーを構成するゴム材料としては、公知のゴム材料を限定なく使用することができる。具体的には、天然ゴム（ＮＲ）、クロロプレンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ＥＰＤＭ、ブチルゴム等が例示される。これらのゴムは、ローラーを構成する各層に要求される特性に応じて適宜選択して使用される。例えば、インナーライナー構成材料としては空気透過性の小さな材料であるブチルゴムの使用が好ましく、トレッド層、バイアスコード層及び周方向補強コード層を構成するゴム材料としては、耐摩耗性、機械的強度等に優れたＳＢＲ，ＮＲの使用が好ましい。各層の間には、層間の接着を改善するための層を設けてもよい。
【００４６】
ゴム材料には公知の加工助剤、シリカ、カーボンブラック等補強性の充填剤、可塑剤ないしプロセスオイル、安定剤、老化防止剤、オゾン劣化防止剤、加硫剤、加硫促進剤、架橋密度調整剤等が添加される。
【００４７】
コードを構成する繊維は、ゴム補強用の繊維は限定なく使用可能であり、具体的にはポリエステルコード、ポリアミドコード、レーヨンコード、スチールコード等が例示されるが、大きな屈曲変形に耐えることが要求されるので、ポリエステルコードないしポリアミドコードの使用が好ましい。コードは、ゴムとの接着性改良のための公知の処理を行うことが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】中空ゴムローラーを回転軸に装着した状態を示した断面図
【図２】中空ゴムローラーの好適な構造例を示した部分断面図
【図３】バイアスコード層及び周方向補強コード層の構成を示した部分図
【図４】バイアスコード層形成工程を模式的に示した斜視図
【図５】周方向補強コード層形成工程の好適な態様を例示した模式図
【図６】ベルト状トッピング連続コードを製造、供給する装置を例示した模式図
【図７】中空ゴムローラーを使用したロープ等の牽引装置の例を示した概略図
【図８】タイヤのベルテッドバイアス構造に似たベルト層を形成するためのバイアストッピングコード層を設ける構成を示した図
【符号の説明】
【００４９】
１０  中空ゴムローラー    
３１  インナーライナー層
３３  バイアスコード層
３５  周方向補強コード層
３７  トレッド層
３９  ビード部  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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