(57)【要約】【課題】均一な密度でかつ、補強繊維片が一定方向に配向された補強部材を製造できる補強部材の製造方法および製造装置を提供する。【解決手段】一対のゴムシート間に補強繊維片層が介装されてなる補強部材の製造方法である。補強繊維を切断して複数の補強繊維片を作製する切断工程と、ゴムシート上に補強繊維片を散布して補強繊維片層を形成する散布工程と、ゴムシート上に他のゴムシートを供給して重ね合わせ、これらゴムシート間に補強繊維片層を介装させる供給工程と、これらゴムシート同士を互いに押付けて圧着する圧着工程とを含み、切断工程と散布工程とを連続して行うとともに、散布工程において補強繊維片を、上下方向にのみ開口するガイド体を介して散布するにあたり、ガイド体として、ゴムシートの長手方向に沿う幅が上端部より下端部で狭くかつ、上方から下方に向かい漸減する絞り部を有するものを用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の帯状未加硫ゴムシート間に、補強繊維を所定長に切断した複数の補強繊維片からなる補強繊維片層が介装されてなる補強部材の製造方法であって、
前記補強繊維を切断して前記複数の補強繊維片を作製する切断工程と、長手方向に延びる前記帯状未加硫ゴムシートの一方の上方から、該一方の帯状未加硫ゴムシート上に前記補強繊維片を散布して前記補強繊維片層を形成する散布工程と、該一方の帯状未加硫ゴムシート上に、前記帯状未加硫ゴムシートの他方を供給して重ね合わせ、該一方および他方の帯状未加硫ゴムシート間に前記補強繊維片層を介装させる供給工程と、該一方および他方の帯状未加硫ゴムシート同士を互いに押付けて圧着する圧着工程とを含み、
前記切断工程と前記散布工程とを連続して行うとともに、該散布工程において、前記補強繊維片を、上下方向にのみ開口するガイド体を介して散布するにあたり、該ガイド体として、該一方の帯状未加硫ゴムシートの長手方向に沿う幅が上端部より下端部で狭く、かつ、該幅が上方から下方に向かい漸減する絞り部を有するものを用いることを特徴とする補強部材の製造方法。
【請求項２】
前記ガイド体として、前記絞り部より下方に、前記一方の帯状未加硫ゴムシートの長手方向に沿う幅が変動しない垂直部を有するものを用いる請求項１記載の補強部材の製造方法。
【請求項３】
前記散布工程において、前記一方の帯状未加硫ゴムシートを振動させる請求項１または２記載の補強部材の製造方法。
【請求項４】
前記一方の帯状未加硫ゴムシートを振動周波数１Ｈｚ〜１ｋＨｚにて振動させる請求項３記載の補強部材の製造方法。
【請求項５】
前記ガイド体として、該ガイド体の下端部の、前記一方の帯状未加硫ゴムシートの長手方向における幅ｄが、前記補強繊維片の長さの１．０倍以下であるものを用いる請求項１〜４のうちいずれか一項記載の補強部材の製造方法。
【請求項６】
一対の帯状未加硫ゴムシート間に、補強繊維を所定長に切断した複数の補強繊維片からなる補強繊維片層が介装されてなる補強部材の製造装置であって、
前記補強繊維を切断して前記複数の補強繊維片を作製する切断手段と、長手方向に延びる前記帯状未加硫ゴムシートの一方の上方から、該一方の帯状未加硫ゴムシート上に前記補強繊維片を散布して前記補強繊維片層を形成する散布手段と、該一方の帯状未加硫ゴムシート上に、前記帯状未加硫ゴムシートの他方を供給して重ね合わせ、該一方および他方の帯状未加硫ゴムシート間に前記補強繊維片層を介装させる供給手段と、該一方および他方の帯状未加硫ゴムシート同士を互いに押付けて圧着する圧着手段とを含み、
前記切断手段と前記散布手段とが一体的に設けられ、該散布手段と前記一方の帯状未加硫ゴムシートとの間に、上下方向にのみ開口するガイド体が設置され、該ガイド体の、該一方の帯状未加硫ゴムシートの長手方向に沿う幅が上端部より下端部で狭く、かつ、該幅が上方から下方に向かい漸減する絞り部を有することを特徴とする補強部材の製造装置。
【請求項７】
前記ガイド体が、前記絞り部より下方に、前記一方の帯状未加硫ゴムシートの長手方向に沿う幅が変動しない垂直部を有する請求項６記載の補強部材の製造装置。
【請求項８】
前記一方の帯状未加硫ゴムシートを振動させる振動発生機構を備える請求項６または７記載の補強部材の製造装置。
【請求項９】
前記振動発生機構の振動周波数が１Ｈｚ〜１ｋＨｚの範囲である請求項８記載の補強部材の製造装置。
【請求項１０】
前記ガイド体の下端部の、前記一方の帯状未加硫ゴムシートの長手方向における幅ｄが、前記補強繊維片の長さの１．０倍以下である請求項６〜９のうちいずれか一項記載の補強部材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は補強部材の製造方法および製造装置（以下、単に「製造方法」および「製造装置」とも称する）に関し、詳しくは、空気入りタイヤ等の補強に好適に用いられる補強部材の製造方法および製造装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、一対のゴムシート間に、複数の短繊維を狭持させた補強部材を、空気入りタイヤに適用することは知られている。かかる短繊維を用いた補強材料としては、不織布が知られており、不織布の一般的な製造方法としては、開繊装置を用いる方法がある。開繊装置とは、針付ローラーの回転する中に、塊状の繊維を投入して、開繊し、シート状に散布するものである。シート状に散布された繊維は、最後に圧着ローラーで圧着されて、不織布の形態となる。
【０００３】
短繊維を用いた補強部材をタイヤに適用する技術としては、例えば、特許文献１に、少なくとも１種類のゴムに短繊維を配合し、短繊維配向方向のモジュラスｂとその直角方向のモジュラスａとの比ｂ／ａを１．５以上にしたゴム補強層を、タイヤショルダー部からビード部の少なくとも一部に、短繊維配向方向が互いに交差するように２層以上設け、略半量の短繊維をタイヤ周方向に対して＋２５°〜＋６５°の角度で配置し、残りの短繊維をタイヤ周方向に対して−２５°〜−６５°の角度で配置した空気入りタイヤが開示されている。
【０００４】
また、繊維補強樹脂シートの散布工程を含む従来技術として、例えば、特許文献２には、多数の連続長繊維に熱可塑性樹脂粉末を付着させたシート状樹脂含有繊維材の上に、多数の連続長繊維で補強された繊維補強熱可塑性樹脂シートの短冊状切断片を、この短冊状切断片の繊維の配向方向が上記シート状樹脂含有繊維材の繊維の配向方向と一致しないように散布し、これを加熱加圧して熱可塑性樹脂を溶融させ一体化する繊維複合シートの製造方法が開示されている。さらに、特許文献３には、強化繊維を実質的に一方向に引き揃えてなるチョップド繊維束を、連続した複数の繊維束を連続的に走行させ、走行途中の箇所に配された拡幅手段で、拡幅前の繊維束の幅Ｗ１と拡幅後の繊維束の幅Ｗ２との比率が所定範囲となるように繊維束を拡幅した後、拡幅した状態の複数の繊維束を同時に切断するチョップド繊維束の製造方法が開示されている。
【０００５】
さらにまた、特許文献４には、短繊維群がシートの長手方向に向けて配向された長尺の弾性シートに対し、この弾性シートの一面から他面にかけて所定寸法ごとに交互に向きを変えて切れ目を入れ、この切れ目に沿って交互に折り曲げ、積層・圧着することにより、両面に短繊維端が露呈する弾性体を成形する配向短繊維入り弾性体の成形方法が開示されている。さらにまた、特許文献５には、熱硬化性樹脂製品の予備成形品の生産時において繊維糸のマガジンロールから任意繊維方向の繊維束を反復供給する装置で、繊維糸用のニップを形成する第１と第２の従動送りローラ対を有しマガジンロールから繊維糸を供給する供給装置と繊維糸を所望の長さに切断する切断装置と切断装置の下流に配置された空圧駆動の繊維押出し装置より成り、第１の送りローラ対は第２の送りローラ対より僅かに低い送り速度で駆動され、繊維押出し装置は乱気流用空気路を有する長楕円形管スリーブを含んでいる任意繊維方向繊維束供給装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３３４３２３号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献２】特開平８−１５０６９１号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献３】特開２００９−６２６４８号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献４】特開平６−７１７７６号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献５】特表平９−５０５０２３号公報（特許請求の範囲等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように、一般的な不織布の製造方法としては、開繊装置を用いる方法があるが、開繊された短繊維を均一な密度で散布するためには、この短繊維を、散布手段の材料投入口に、均一な密度にて人手でセットしなければならない。あらかじめ切断された状態の短繊維を、均一密度で投入することは容易ではなく、短繊維を計量しながら、即時に投入していくことが必要となる。また、特に、補強繊維として、スチールワイヤの短繊維を用いた場合、短繊維同士が絡み合うと、容易には解し取れないので、一定重量の短繊維を機械的に計量し、取り出すことは極めて困難となる。よって、このような短繊維同士の絡み合いの問題を生ずることなく、一定時間に一定量の短繊維の供給を可能とすることで、均一な密度の補強部材の製造を可能とする技術の確立が望まれていた。
【０００８】
また、補強目的によっては、短繊維を一定の方向に配向させた補強部材が必要となる場合もあり、一定の方向に配向された短繊維により補強された補強部材の実現も望まれていた。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、所定長さの補強繊維片を用いた補強部材を製造するにあたり、補強繊維片同士の絡み合いの問題を生ずることなく、一定時間に一定量の補強繊維片の供給が可能であって、均一な密度で、かつ、補強繊維片が一定方向に配向された補強部材を製造することができる補強部材の製造方法および製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は鋭意検討した結果、補強繊維を所定長に切断して補強繊維片とする工程を、補強繊維片の散布直前に、連続して行うものとするとともに、補強片の散布を、特定形状のガイド体を介して行うものとすることで、上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明の補強部材の製造方法は、一対の帯状未加硫ゴムシート間に、補強繊維を所定長に切断した複数の補強繊維片からなる補強繊維片層が介装されてなる補強部材の製造方法であって、
前記補強繊維を切断して前記複数の補強繊維片を作製する切断工程と、長手方向に延びる前記帯状未加硫ゴムシートの一方の上方から、該一方の帯状未加硫ゴムシート上に前記補強繊維片を散布して前記補強繊維片層を形成する散布工程と、該一方の帯状未加硫ゴムシート上に、前記帯状未加硫ゴムシートの他方を供給して重ね合わせ、該一方および他方の帯状未加硫ゴムシート間に前記補強繊維片層を介装させる供給工程と、該一方および他方の帯状未加硫ゴムシート同士を互いに押付けて圧着する圧着工程とを含み、
前記切断工程と前記散布工程とを連続して行うとともに、該散布工程において、前記補強繊維片を、上下方向にのみ開口するガイド体を介して散布するにあたり、該ガイド体として、該一方の帯状未加硫ゴムシートの長手方向に沿う幅が上端部より下端部で狭く、かつ、該幅が上方から下方に向かい漸減する絞り部を有するものを用いることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の製造方法においては、前記ガイド体として、前記絞り部より下方に、前記一方の帯状未加硫ゴムシートの長手方向に沿う幅が変動しない垂直部を有するものを用いることが好ましい。また、前記散布工程において、前記一方の帯状未加硫ゴムシートを振動させることが好ましく、この場合、前記一方の帯状未加硫ゴムシートを、振動周波数１Ｈｚ〜１ｋＨｚにて振動させることがより好ましい。さらに、前記ガイド体として、該ガイド体の下端部の、前記一方の帯状未加硫ゴムシートの長手方向における幅ｄが、前記補強繊維片の長さの１．０倍以下であるものを用いることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の補強部材の製造装置は、一対の帯状未加硫ゴムシート間に、補強繊維を所定長に切断した複数の補強繊維片からなる補強繊維片層が介装されてなる補強部材の製造装置であって、
前記補強繊維を切断して前記複数の補強繊維片を作製する切断手段と、長手方向に延びる前記帯状未加硫ゴムシートの一方の上方から、該一方の帯状未加硫ゴムシート上に前記補強繊維片を散布して前記補強繊維片層を形成する散布手段と、該一方の帯状未加硫ゴムシート上に、前記帯状未加硫ゴムシートの他方を供給して重ね合わせ、該一方および他方の帯状未加硫ゴムシート間に前記補強繊維片層を介装させる供給手段と、該一方および他方の帯状未加硫ゴムシート同士を互いに押付けて圧着する圧着手段とを含み、
前記切断手段と前記散布手段とが一体的に設けられ、該散布手段と前記一方の帯状未加硫ゴムシートとの間に、上下方向にのみ開口するガイド体が設置され、該ガイド体の、該一方の帯状未加硫ゴムシートの長手方向に沿う幅が上端部より下端部で狭く、かつ、該幅が上方から下方に向かい漸減する絞り部を有することを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の製造装置においては、前記ガイド体が、前記絞り部より下方に、前記一方の帯状未加硫ゴムシートの長手方向に沿う幅が変動しない垂直部を有することが好ましい。また、前記一方の帯状未加硫ゴムシートを振動させる振動発生機構を備えることが好ましく、この場合、前記振動発生機構の振動周波数は、好適には１Ｈｚ〜１ｋＨｚの範囲である。さらに、前記ガイド体の下端部の、前記一方の帯状未加硫ゴムシートの長手方向における幅ｄが、前記補強繊維片の長さの１．０倍以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明においては、補強繊維を切断して複数の補強繊維片を作製する切断工程と、この補強繊維片を帯状未加硫ゴムシート上に散布する散布工程とを、連続して行うものとしたので、補強繊維片同士の絡み合いの問題を生ずることなく、一定時間に一定量の補強繊維片を供給することが可能となった。また、本発明においては、一方のゴムシート上に複数の補強繊維片をあらかじめ散布するものとしたので、散布後の補強繊維片は、倒伏した状態で平坦なゴムシートにより下方から支持される。その結果、倒伏の仕方は支持するゴム面が平坦であればランダムとなるので、補強繊維片の配向方向を容易にランダムとすることができるとともに、その分布を容易に均一とすることができるものとなった。さらに、本発明においては、補強繊維片の散布を、ゴムシートの長手方向に沿う幅が、上端部より下端部で狭く、かつ、上方から下方に向かい漸減する部分を有するガイド体を介して行うものとしたことで、補強繊維片が一定方向に配向された補強部材を製造することが可能となった。よって、本発明によれば、均一な密度で、かつ、補強繊維片が一定方向に配向された補強部材を、容易に製造することが可能である。さらにまた、本発明によれば、従来技術と比較して、厚みの薄い補強部材が得られるというメリットもある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態を示す一部切欠正面図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【図３】本発明に係る補強部材を示す一部破断斜視図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係るガイド体のバリエーションを示す説明図である。
【図５】ガイド体に垂直部を設けない状態を示す説明図である。
【図６】実施例における配向性の評価方法に係る説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す一部切欠正面図であり、図２は、図１のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。本発明は、図３に示すような、一対の帯状未加硫ゴムシート１１Ａ，１１Ｂ間に、補強繊維を所定長に切断した複数の補強繊維片１２からなる補強繊維片層１３が介装されてなる補強部材１０を製造する際の技術の改良に係るものである。
【００１８】
上記補強部材１０は、未加硫ゴムからなる帯状のゴムシート１１Ａと、このゴムシート１１Ａ上に重ね合わされて圧着された未加硫ゴムからなる帯状のゴムシート１１Ｂと、これらゴムシート１１Ａ，１１Ｂ間に介装された複数の補強繊維片１２からなる補強繊維片層１３とから形成される。ゴムシート１１Ａ，１１Ｂは同一幅である。また、補強繊維片層１３はゴムシート１１Ａ，１１Ｂとほぼ同一幅であって、ゴムシート１１Ａ，１１Ｂの長手方向に延在して配設されている。また、本実施形態において、ゴムシート１１Ａ，１１Ｂとしては、常温まで温度の低下したゴムシートを使用している。
【００１９】
本発明において、ゴムシート１１Ａ，１１Ｂを構成するゴムとしては、従来よりタイヤなどの補強部材用途等に使用されているゴム種のうちから適宜選択して用いることができ、特に制限されるものではない。具体的には例えば、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）等の汎用のゴムを用いることができる。また、ゴムシート１１Ａ，１１Ｂの厚さとしては、特に制限はなく、目的とする補強性能に応じて適宜決定することができるが、０．３〜 １．０ｍｍの範囲内が好ましい。ゴムシート１１Ａ，１１Ｂの厚さが０．３ｍｍ未満であると、加硫の際に、補強繊維片１２の一部が補強部材１０の外表面から突出するおそれがあり、一方、１．０ｍｍを超えると、ゴムゲージが厚くなって補強部材の強度が低下してしまうおそれがある。
【００２０】
また、補強繊維片層１３は、複数の補強繊維片１２が複数箇所で交差しながら実質上均一に分布することで層状となっている。本発明において、補強繊維片層１３中の補強繊維片１２は、不織布のように互いに複雑に絡み合ったものではなく、直線状に延びて、単に上下に重なり合うだけで、ほとんど絡み合っていない。なお、本発明において、補強繊維片１２は弧状やＳ字状等の曲線状に延びていてもよい。また、これら補強繊維片１２は、図中に示すように、実質的に一方向に配向されており、かつ、ゴムシート１１Ａ上で倒伏して、その上面に平行に延びている。
【００２１】
その結果、上記補強部材１０は、特定方向の補強に適したものとなり、また、補強部材１０を切断して使用した場合においても、補強部材１０の切断端には極めて断面積の小さい補強繊維片１２の切断面が多数露出しているだけであるので、亀裂発生の核となることもない。補強部材１０の強度は、補強繊維片層１３における補強繊維片１２の密度（目付け密度）を調節することで、容易に調節することができる。
【００２２】
加硫後の補強部材１０は、空気入りタイヤを構成するベルト層やカーカス層、ワイヤーチェーファー、コンベアベルト、クローラ車両用のゴムクローラ等に好適に適用可能である。
【００２３】
ここで、切断後の補強繊維片１２の長さ（所定長）は、好適には１０〜１００ｍｍ、より好適には３０〜６０ｍｍの範囲内とする。また、補強繊維片１２の直径は、好適には０．１〜０．５ｍｍの範囲内とする。さらに、前述のような用途に補強部材１０を用いる場合には、強度や剛性等の観点から、補強繊維片層１３の目付け量（１ｍ２当たりの質量）を、好適には１００〜１０００ｇ、より好適には３００〜８００ｇの範囲内とする。
【００２４】
なお、本発明においては、補強部材に用いる全ての補強繊維片が単一長さおよび径である必要はなく、複数種の長さおよび径を有する補強繊維片を混合して使用してもよいが、上記範囲内の長さおよび径のものを用いることが好適である。特に、補強繊維片の長さが長すぎると、補強部材の均一性が損われるので、例えば、タイヤに適用した場合には、ユニフォミティを決定する成分である、タイヤ形状やタイヤ剛性の周方向均一性が低下するという点から好ましくない。また、補強繊維の断面形状は、基本的に円形であるが、楕円または三角形などの多角形状のものを用いてもよい。
【００２５】
本発明において、上記補強繊維としては、いかなる材質のものを用いてもよく、通常、タイヤ等の補強部材に用いられている各種材料のうちから、適宜選択して用いることが可能である。具体的には例えば、無機繊維としては、スチールフィラメント等の金属繊維やガラス繊維など、有機繊維としては、芳香族ポリアミド繊維や脂肪酸ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリパラフェニレンベンゼンオキサゾール繊維、ポリビニルアルコール系合成繊維、炭素繊維などが挙げられる。本発明においては、補強繊維として、上記のうちでも、無機繊維、特にはスチールフィラメントを用いることが好ましい。
【００２６】
また、上記補強繊維は、ゴム中に埋設されて補強部材を形成するものであるため、ゴムとの接着性を確保するために、めっきまたは接着剤処理されていることが必要である。すなわち、本発明においては、補強繊維が金属繊維の場合はめっき処理されているもの、補強繊維が有機繊維の場合は接着剤処理されているものを用いる。スチールフィラメント等の金属繊維において、例えば、一般的なＣｕ＋Ｚｎめっきを施した場合には、めっき中のＣｕが、補強部材を形成する際にゴムと補強繊維とを接着する役割を担う。金属コード表面にめっき処理が施されていない場合、ゴムと補強繊維とが剥離しやすくなり、補強繊維に沿って剥離の進展が容易に発生してしまう懸念もある。したがって、本発明においては、補強繊維として金属繊維を用いる場合には、めっきされたものを用いることが必要であり、撚り線コードを原料とする場合も、単線がめっきされていることが必要である。なお、金属コードが銅線からなる場合は、銅線そのものが接着効果を持つため、めっき処理は要しない。また、有機繊維等からなる非金属コードの場合には、常法に従い接着剤のディッピング処理を施したものを用いることで、めっきされた金属コードと同様に、ゴムとの間の接着性を確保することが可能である。
【００２７】
ここで、補強繊維としての金属繊維表面に設けるめっきとしては、特に制限はなく、ブラスやブロンズ、Ｃｕ，Ｚｎめっきなどでもよい。なお、補強繊維片１２の外表面にめっきが施されていると、補強繊維片１２の外表面における摩擦係数は非常に小さな値となるので、容易に滑って流動するものとなる。
【００２８】
図示する製造装置は、床面２１上に固定された前後方向に延びる固定フレーム２２を有しており、この固定フレーム２２の下部には、前後方向に延びるメインコンベア２３が取り付けられている。このメインコンベア２３は、固定フレーム２２の前端および後端にそれぞれ回転可能に支持された一対のプーリ２４と、これら一対のプーリ２４間に掛け渡され前後方向に延びるコンベアベルト２５とを有している。ここで、一対のプーリ２４のうち、いずれか一方のプーリ２４には、図示しないモータ等の駆動機構から駆動力が付与される。その結果、コンベアベルト２５の上側に位置する搬送部２５ａは、前方に向かって走行することが可能となる。この搬送部２５ａが前方に走行しているとき、搬送部２５ａ上に、図示しない供給手段により後側からゴムシート１１Ａが供給されると、ゴムシート１１Ａは、搬送部２５ａにより下方から支持されながら前方に向かって搬送される。
【００２９】
また、固定フレーム２２の後端部の上端部には、上刃２８と下刃２９とからなる切断手段が、支持部３０，３１を介して取付けられており、下刃２９の上部には、補強繊維１４を搬送するための搬送部３２が配置されている。ここで、補強繊維１４は、搬送部３２上を、図示しないローラにより繰り出して搬送してもよく、メインコンベア２３と同様のコンベアを用いて搬送してもよい。この搬送部３２および上記ローラまたはコンベアは、全体として、複数の補強繊維片１２をゴムシート１１Ａ上に散布して補強繊維片層１３を形成するための散布手段を構成する。
【００３０】
搬送部３２上を機械的に前方に搬送される補強繊維１４は、下刃２９の前端で、上刃２８と下刃２９とにより切断されて複数の補強繊維片１２となり、ゴムシート１１Ａ上に落下する。この下刃２９の前端は、メインコンベア２３の後端部の直上に位置している。このように、補強繊維１４を切断して補強繊維片１２とするための切断手段と、切断された補強繊維片１２をゴムシート１１Ａ上に散布するための散布手段とを一体的に設けて、切断工程と散布工程とを連続して行うものとしたので、あらかじめ補強繊維片に切断しておくものではないために補強繊維片同士が絡み合うことがなく、開繊の必要を生じない。また、一定の速度で補強繊維１４を巻き出し、一定の速度で補強繊維１４を切断すれば、切断された補強繊維片１２を一定の速度で得ることができるので、容易に一定時間に一定量の補強繊維片１２を供給することができる。１回の切断量が大量でなければ、補強繊維片同士は絡み合うこともなく、開繊機を通す必要も生じない。したがって、一定の速度で切断した補強繊維１２片をゴムシート１１Ａ上に散布すれば、均一な密度の補強部材１０を容易に得ることができる。
【００３１】
ここで、切断により作製される補強繊維片１２の量、すなわち、単位時間当たりの補強繊維片１２の供給量は、補強繊維１４の搬送速度の設定により、所定値に調整される。また、搬送される補強繊維１４の本数は、目的とする補強繊維片１２の供給量および補強繊維片層１３の幅に基づき所定本数とすることができる。
【００３２】
搬送部３２から落下した補強繊維片１２は、後述するガイド体４６を介して、ゴムシート１１Ａに対する補強繊維片１２の散布位置Ｐにおいて、ゴムシート１１Ａ上に散布される（ばらまかれる）。上記のような補強繊維片１２の散布およびゴムシート１１Ａの搬送は継続して行われるため、ゴムシート１１Ａ上には、複数の補強繊維片１２から構成されてゴムシート１１Ａの長手方向に延びる補強繊維片層１３が形成される。
【００３３】
このようにゴムシート１１Ａ上に複数の補強繊維片１２をあらかじめ散布して補強繊維片層１３を形成するものとしたので、散布後の補強繊維片１２は倒伏した状態で平坦なゴムシート１１Ａにより下方から支持される。その結果、補強繊維片１２の分布を容易に均一とすることができる。また、補強繊維片１２の散布、ゴムシート１１Ａの供給および圧着を行うだけで補強部材１０を製造することができるので、装置の製作費を安価とすることもできる。
【００３４】
ここで、単位時間当たりの補強繊維片１２の供給量（補強繊維１４の搬送速度）と、メインコンベア２３におけるコンベアベルト２５の走行速度との比を変化させれば、成形される補強繊維片層１３の目付け量を容易に調節することができる。単位時間当たりの補強繊維片１２の供給量をｍ（ｇ／ｓ）、ゴムシート１１Ａ上に形成しようとする補強繊維片層１３の幅（目的幅）をｄ（ｍ）とし、コンベアベルト２５の走行速度を速度Ｖ（ｍ／ｓ）とすると、本装置により作製できる補強部材１０の目付け量ρ（単位面積あたりの重量（ｇ／ｍ２））は、下記式により表される。
ρ＝ｍ／Ｖｄ
【００３５】
なお、本発明においては、ゴムシート１１Ａを支持台上に載置して静止させる一方、ゴムシート１１Ａの上方に設置された散布手段をゴムシート１１Ａの長手方向に移動させながら、散布手段よりゴムシート１１Ａ上に補強繊維片１２を散布するものとしてもよい。
【００３６】
符号４６は、上記散布手段とゴムシート１１Ａとの間に設置されたガイド体を示し、このガイド体４６は、固定フレーム２２に取付けプレート４７を介して取り付けられている。ここで、ガイド体４６は、少なくともゴムシート１１Ａより幅狭であって、上下方向にのみ開口し、内部に通路を有している。また、ガイド体４６の、ゴムシート１１Ａの長手方向に沿う幅は、上端部より下端部で狭く、かつ、上方から下方に向かい漸減する絞り部４６Ａを有するよう形成されている。このようなガイド体４６を配置することで、散布手段により散布された補強繊維片１２はガイド体４６によりガイドされながらゴムシート１１Ａ上に供給されることになるので、補強繊維片１２の周囲への飛散が効果的に防止される。また、ガイド体４６は、ゴムシート１１Ａの長手方向に沿う幅が上端部より下端部で狭く、かつ、この幅が上方から下方に向かい漸減する絞り部４６Ａを有するものとなっているので、補強繊維片１２がゴムシート１１Ａの長手方向に沿う方向に向くことが妨げられ、補強繊維片１２はゴムシート１１Ａの幅方向に配向するものとなる。これにより、ゴムシート１１Ａ上の目的の範囲に、すべての補強繊維片１２を、一定の配向方向にて散布することが可能となる。
【００３７】
図４（ａ）〜（ｃ）に、ガイド体４６のバリエーションを示す。本発明において、ガイド体４６は、上下方向にのみ開口し、ゴムシート１１Ａの長手方向（図中の横方向）に沿う幅が、上端部より下端部で狭く、かつ、上方から下方に向かい漸減する絞り部を有するものであればよい。ゴムシート１１Ａの長手方向に沿う幅が、散布手段側からゴムシート１１Ａ側に向かい漸減する絞り部４６Ａにより、補強繊維片１２の配向方向が、ゴムシート１１Ａの幅方向に揃えられる。絞り部４６Ａの形状は、図示するように、ゴムシート１１Ａの長手方向において左右対称であっても（図中の（ａ））左右非対称であってもよく（図中の（ｂ），（ｃ））、断面の外形は直線状であっても（図中の（ａ），（ｂ））曲線状であってもよい（図中の（ｃ））。また、絞り部４６Ａの傾斜角度θについても、特に制限はないが、この傾斜角度θがあまり小さいと絞り部４６Ａの上部に補強繊維片１２が堆積してしまうので、θが５°以上であることが好ましい。
【００３８】
また、ガイド体４６は、図示するように、絞り部４６Ａより下方に、ゴムシート１１Ａの長手方向に沿う幅が変動しない垂直部４６Ｂを有することが好ましい。絞り部４６Ａよりゴムシート１１Ａ側に、垂直部４６Ｂを設けることで、ゴムシート１１Ａの幅方向に揃えられた補強繊維片１２の配向方向を絞って、この配向方向を維持した状態で、ゴムシート１１Ａ上に落とすことができる。垂直部４６Ｂを設けないと、図５に示すように、補強繊維片１２の向きが乱れて落ちてしまうことがある。
【００３９】
ガイド体４６の下端部の、ゴムシート１１Ａの長手方向における幅ｄは、補強繊維片１２の長さの１．０倍以下、特には０．５倍〜０．８倍であることが好ましい。このガイド体４６の幅ｄが広すぎると、補強繊維片１２がゴムシート１１Ａの長手方向へ動く自由度が増してしまうため、配向方向を制限しにくくなる。このガイド体４６の幅ｄは、補強繊維片１２の長さによって好適な範囲が変動する。
【００４０】
また、ガイド体４６の下端からゴムシート１１Ａまでの距離ｈ１は、補強繊維片１２の長さの１．０倍以下、特には０．５倍〜０．９倍であることが好ましい。補強繊維片１２は落下したときにランダムな方向に飛び跳ねてしまうので、その際、距離ｈ１が大きすぎると、跳ねた補強繊維片１２の向きを制限することが困難となる。よって、距離ｈ１は必要以上に大きくしないことが好ましい。この距離ｈ１も、補強繊維片１２の長さによって好適な範囲が変動する。
【００４１】
さらに、垂直部４６Ｂの長さｈ２は、補強繊維片１２の長さの０．８倍以上、特には１．０倍〜１．５倍であることが好ましい。上述したように、垂直部４６Ｂを設けることは、補強繊維片１２の配向方向を制約するために重要であり、垂直部４６Ｂを設ける場合、ある程度の長さがあることが望ましいが、一方で、垂直部４６Ｂの長さｈ２が長くなると、補強繊維片１２の落下時の位置エネルギーが増して、ゴムシート１１Ａ表面に落下したときに飛び跳ねる力も増してしまう。これらの観点から、垂直部４６Ｂの長さｈ２については、上記範囲とすることが好ましい。この距離ｈ２も、補強繊維片１２の長さによって好適な範囲が変動する。
【００４２】
また、本発明においては、補強繊維片層１３の目付け量を調節するために、ガイド体４６内に磁場または電場を発生する発生手段を設置したり、複数のスリットが形成された調節板を設置することもできる。
【００４３】
符号５０は、散布手段より前方で固定フレーム２２の上端に取り付けられた支持台であり、この支持台５０には、長尺で連続したゴムシート１１Ｂが多数回ロール状に巻取られた巻きロール５１が、回転可能に支持されている。この巻きロール５１から巻出されたゴムシート１１Ｂは、巻きロール５１の直下において固定フレーム２２に回転可能に支持された複数のガイドローラ５２によりガイドされながら、散布位置Ｐより前方に位置する供給位置Ｄ（ゴムシート１１Ａに対するゴムシート１１Ｂの供給位置）に上方から供給され、この供給位置Ｄにおいてゴムシート１１Ａ上に重ね合わされ、このとき、補強繊維片層１３は、ゴムシート１１Ａ，１１Ｂ間に介装される。
【００４４】
上記支持台５０、巻きロール５１およびガイドローラ５２は、全体として、ゴムシート１１Ａ上にゴムシート１１Ｂを供給して重ね合わせ、これらゴムシート１１Ａ，１１Ｂ間に補強繊維片層１３を介装する供給手段５３を構成する。なお、本発明においては、メインコンベア２３にゴムシート１１Ａ，１１Ｂを供給する供給手段として、押出し機やカレンダーロール装置を用いてもよく、この場合には、成形直後の温度の高いゴムシート１１Ａ，１１Ｂがメインコンベア２３に供給される。
【００４５】
符号５６は、供給位置Ｄの直前に設置された圧着手段であり、この圧着手段５６は上下に離れた２対の上ローラ５７および下ローラ５８を有し、これら２対の上下ローラ５７，５８は、前後方向に所定距離離れて配置されている。これら２個の上ローラ５７は、いずれも両端部が固定フレーム２２に回転可能に支持されるとともに、ゴムシート１１Ａに重ね合わされたゴムシート１１Ｂの上面に押圧状態で転がり接触している。一方、２個の下ローラ５８は、いずれも両端部が固定フレーム２２にフリー回転可能に支持されるとともに、コンベアベルト２５の搬送部２５ａの下面に押圧状態で転がり接触している。
【００４６】
また、上ローラ５７には、図示しない駆動機構から駆動力が付与されており、これにより、上ローラ５７はコンベアベルト２５の走行速度（ゴムシート１１Ａ等の搬送速度）と周速が同一速度で駆動回転する。この結果、これら２対の上下ローラ５７，５８間を、重ね合わされた直後の補強繊維片層１３およびゴムシート１１Ａ，１１Ｂが通過すると、ゴムシート１１Ａ，１１Ｂは補強繊維片層１３を間に介装した状態で互いに押付けられて圧着され、これにより補強部材１０が製造される。
【００４７】
ここで、上記上下ローラ５７，５８は、５０〜１００℃の範囲内の温度まで加熱することが好ましい。その理由は、この温度範囲に上下ローラ５７，５８を加熱すると、ゴムシート１１Ａ，１１Ｂの加硫を進行させることなくゴムシート１１Ａ，１１Ｂのゴムを可塑化させて、補強繊維片１２間の間隙に流動侵入させ、各補強繊維片１２の外表面全域にゴムを密着させることができるからである。なお、本発明においては、圧着手段として、加熱媒体を供給または排出することにより膨張または収縮するブラダを用いてもよく、この場合には、このブラダの膨張により、ゴムシート１１Ａ，１１Ｂ同士を押し付けて圧着する。
【００４８】
上記散布位置Ｐと供給位置Ｄとの間において、ゴムシート１１Ａおよび補強繊維片層１３の直上には、プーリ２４に平行で外周に複数の突起６１を有する回転可能な絡み合わせローラ６２が配置されている。一方、この絡み合わせローラ６２の直下には、絡み合わせローラ６２と平行でコンベアベルト２５の搬送部２５ａの下面に転がり接触する支持ローラ６３が設置され、この支持ローラ６３は、ゴムシート１１Ａを搬送部２５ａを介して下方から支持している。これら絡み合わせローラ６２および支持ローラ６３の軸方向両端部は固定フレーム２２に回転可能に支持されているが、絡み合わせローラ６２には図示しない駆動機構から駆動力が付与されており、その結果、絡み合わせローラ６２は、突起６１の先端における周速がコンベアベルト２５の走行速度と同一の速度で駆動回転する。
【００４９】
このように絡み合わせローラ６２が回転すると、突起６１の先端部はメインコンベア２３により搬送されている補強繊維片層１３の一部をゴムシート１１Ａ側に押し込んで、一部の補強繊維片１２を変形させ、一部の補強繊維片１２同士を部分的に絡み合わせる。その結果、ゴムシート１１Ａ上での補強繊維片１２の位置が安定して、前述のように補強繊維片１２の摩擦係数が小さくても、ゴムシート１１Ａの両側端から補強繊維片１２が移動して落下する（滑り落ちる）ことを強力に抑制することができる。ここで、突起６１の半径方向長さは、１〜１００ｍｍの範囲内とすることが好ましい。
【００５０】
符号６６は、散布位置Ｐと供給位置Ｄとの間、ここでは絡み合わせローラ６２と供給位置Ｄとの間に設置された押し潰しローラであり、この押し潰しローラ６６は、絡み合わせローラ６２と平行に延びるとともに、その軸方向両端部が固定フレーム２２に回転可能に支持されている。押し潰しローラ６６には前記駆動機構から駆動力が付与されており、その結果、この押し潰しローラ６６は、その外表面における周速がコンベアベルト２５の走行速度と同一の速度で回転することができる。また、押し潰しローラ６６の外表面には、ローレット掛けやショットブラスト加工等によりある程度の凹凸が形成され、これにより押し潰しローラ６６と補強繊維片層１３との間の摩擦係数が高くなって、これらの間の滑りが抑制される。
【００５１】
一方、押し潰しローラ６６の直下には、押し潰しローラ６６と平行に、コンベアベルト２５の搬送部２５ａの下面に転がり接触する支持ローラ６７が設置されている。この支持ローラ６７は、ゴムシート１１Ａを搬送部２５ａを介して下方から支持するとともに、その軸方向両端部が固定フレーム２２に回転可能に支持されている。この押し潰しローラ６６は、ゴムシート１１Ａおよび補強繊維片層１３が押し潰しローラ６６と支持ローラ６７との間を通過するとき、補強繊維片層１３をゴムシート１１Ａに押し付けて、補強繊維片層１３を厚さ方向に全体的に若干押し潰す。
【００５２】
これにより、ゴムシート１１Ａ上での補強繊維片１２の位置がさらに安定し、その結果、前述のように補強繊維片１２の摩擦係数が小さくても、ゴムシート１１Ａ上での補強繊維片１２の移動、特に、ゴムシート１１Ａの両側端からの落下を強力に抑制することができる。なお、本発明においては、絡み合わせローラ６２を、上記とは逆に押し潰しローラ６６の前方に設置するようにしてもよい。
【００５３】
また、図示はしないが、本発明においては、さらに、ゴムシート１１Ａを振動させるための振動発生機構を設けることが好ましい。すなわち、ゴムシート１１Ａを搬送するメインコンベア２３に、振動発生装置を配置することが好ましい。ゴムシート１１Ａ上に落下した補強繊維片１２は、高密度になればなるほど、周囲の補強繊維片１２と塊を作りやすくなり、このような塊は、密度の不均一の原因となる。本発明では、メインコンベア２３に振動発生装置を配置して、コンベアベルト２５に振動を与え、上記散布工程において、ゴムシート１１Ａを振動させることで、補強繊維片１２の塊化を解消することができる。振動発生機構は、例えば、コンベアベルト２５の内側に配置することができ、その振動方向は、ゴムシート１１Ａの幅方向とすることができる。この際の振動周波数は、好適には１Ｈｚ〜１ｋＨｚ、より好適には１Ｈｚ〜１０００Ｈｚ、さらに好適には１０Ｈｚ〜１００Ｈｚの範囲である。振動周波数が１Ｈｚ以下では、振動のエネルギーが少なく、補強繊維片１２が動きにくい。一方、振動周波数が高すぎると、エネルギーが強すぎて補強繊維片１２が周囲に飛び散ってしまうおそれがある。
【００５４】
次に、本発明の作用について説明する。
上述のような補強部材１０を製造するには、まず、搬送部３２により補強繊維１４を固定フレーム２２方向に送り出す。このとき、メインコンベア２３にはゴムシート１１Ａが後側から供給されるが、このようにメインコンベア２３に供給されたゴムシート１１Ａは搬送部２５ａの前方への走行により、搬送部２５ａにより下方から支持されながら前方に向かって搬送される。
【００５５】
ここで、補強繊維１４は、下刃２９の前端で、上刃２８と下刃２９とにより切断されて複数の補強繊維片１２となり、ゴムシート１１Ａ上に落下する。このとき、補強繊維１４の搬送速度により、単位時間当たりの補強繊維片１２の供給量が所定値に調整される。落下した補強繊維片１２は、ゴムシート１１Ａ上の、ここでは散布位置Ｐに、ゴムシートの幅方向には若干広がりながら落下して、均一に散布される。このように補強繊維片１２のゴムシート１１Ａ上への散布を、ゴムシート１１Ａの上方から補強繊維片１２を落下させることで行うようにすれば、補強繊維片１２を容易かつ確実にゴムシート１１Ａ上に散布することができる。
【００５６】
落下途中において補強繊維片１２はガイド体４６によりガイドされ、補強繊維片１２の両側方への飛散が効果的に防止される。また、補強繊維片１２は、ガイド体４６の、ゴムシート１１Ａの長手方向に沿う幅が上方から下方に向かい漸減する絞り部４６Ａ、および、さらには、その後の垂直部４６Ｂにより、配向方向をゴムシート１１Ａの幅方向に揃えられ、絞られて、ゴムシート１１Ａ上に、一定の配向方向にて、均一に落下する。さらに、コンベアベルト２５に振動を付与してゴムシート１１Ａを振動させれば、補強繊維片１２の塊化をより効果的に抑制することができる。補強繊維片１２の散布およびゴムシート１１Ａの搬送は継続して行われるため、ゴムシート１１Ａ上にはゴムシート１１Ａの長手方向に延びる多数本の補強繊維片１２から構成された補強繊維片層１３が形成される。
【００５７】
その後、上記補強繊維片層１３は、コンベアベルト２５の走行によりゴムシート１１Ａとともに前方に向かって搬送され、絡み合わせローラ６２および支持ローラ６３間を通過するが、このとき、絡み合わせローラ６２の突起６１の先端部が補強繊維片層１３の一部をゴムシート１１Ａ側に押し込んで、一部の補強繊維片１２を変形させ、一部の補強繊維片１２同士を部分的に絡み合わせてゴムシート１１Ａ上での補強繊維片１２の位置を安定させる。
【００５８】
次に、ゴムシート１１Ａおよび補強繊維片層１３は、コンベアベルト２５により搬送されて押し潰しローラ６６および支持ローラ６７に供給されるが、これら押し潰しローラ６６および支持ローラ６７間をゴムシート１１Ａおよび補強繊維片層１３が通過する際、押し潰しローラ６６は補強繊維片層１３をゴムシート１１Ａに押し付けて、補強繊維片層１３を厚さ方向に全体的に若干押し潰し、ゴムシート１１Ａ上での補強繊維片１２の位置をさらに安定させる。
【００５９】
ゴムシート１１Ａおよび補強繊維片層１３がコンベアベルト２５により供給位置Ｄまで搬送されると、供給手段５３の巻きロール５１から巻出されたゴムシート１１Ｂが上方からゴムシート１１Ａ上に供給されて重ね合わされ、これにより、補強繊維片層１３がゴムシート１１Ａ，１１Ｂ間に介装される。その後、このようなゴムシート１１Ａ，１１Ｂおよび補強繊維片層１３は、コンベアベルト２５により上下ローラ５７，５８に供給される。これら上下ローラ５７，５８間をゴムシート１１Ａ，１１Ｂおよび補強繊維片層１３が通過する際、ゴムシート１１Ａ，１１Ｂは、間に補強繊維片層１３が介装された状態で互いに押付けられて圧着され、補強部材１０が製造される。
【００６０】
このとき、上下ローラ５７，５８は前述の温度範囲に加熱されているので、ゴムシート１１Ａ，１１Ｂのゴムは可塑化して補強繊維片１２間の間隙に流動侵入し、各補強繊維片１２の外表面全域にゴムが密着する。このようにして製造された補強部材１０は加硫されるとともに、所定長さに切断され、上述したような用途に用いられる。
【実施例】
【００６１】
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
図１，２に示すような装置を用いて、下記表中に示す条件に従い、一対の帯状未加硫ゴムシート（各厚み０．５ｍｍ）間に、スチールフィラメント（線径０．１５ｍｍ）を所定長に切断した複数の補強繊維片からなる補強繊維片層が介装されてなる補強部材を製造した。ガイド体としては、各実施例については、図４（ａ）に示すような形状のものを用い、比較例については、ゴムシートの長手方向に沿う幅が、上端部から下端部まで同一であるものを用いた。また、一対のゴムシートの圧着時の条件は、圧力２ＭＰａ，８０℃，６０ｓｅｃとした。
【００６２】
＜密度μの算出方法＞
得られた各補強部材を１０ｍｍ角の正方形に切断して、重量分布を評価した。具体的には、一度に１０００個以上のサンプルを取得して、各サンプルの重量ｍｉを計量した。これを用いて、下記式に従い平均値μを求めた。その結果を、下記の表中に併せて示す。
2012245653.tif 000003
（式中、Ｍｒｕｂｂｅｒ：サンプルを作製するのに使用したゴムの重量、Ｎ：切り出したサンプルの数）
【００６３】
＜角度の標準偏差＞
図６に示すように、得られた各補強部材における補強繊維片１２の配向方向のゴムシートの幅方向となす角度θｉを測定して、下記式に従い平均値θａｖｅを求めた。
2012245653.tif 000004
また、下記式に従い標準偏差θσを求めた。この標準偏差θσが１５°以内であれば、配向性は良好である。
2012245653.tif 000005
【００６４】
【表１】
2012245653.tif 000006
【００６５】
【表２】
2012245653.tif 000007
【００６６】
上記表中に示すように、比較例１では、補強繊維片の角度の標準偏差がかなり大きい。理想的なランダム散布では標準偏差は６０°となるので、比較例１において補強繊維片は、ランダムに散布されていることがわかる。これと比較すると、各実施例では配向性が大幅に向上しており、特に実施例１〜４および実施例６〜９では、良好な配向性が得られている。また、実施例１，６では、それぞれ実施例２，７よりガイド体の出口側の幅を狭くしているが、狭くした効果が飽和しており、配向性の点では実施例２，７ととあまり変わらないことがわかる。この結果より、補強繊維片の長さを変えた場合でも、これに基づきガイド体の出口側の幅、ガイド体下端からゴムシート表面までの距離、および、垂直部の長さを設定することで、良好な配向性が得られることが確かめられた。
【符号の説明】
【００６７】
１０  補強部材
１１Ａ，１１Ｂ  帯状未加硫ゴムシート
１２  補強繊維片
１３  補強繊維片層
１４  補強繊維
２１  床面
２２  固定フレーム
２３  メインコンベア
２４  プーリ
２５  コンベアベルト
２５ａ  搬送部
２８  上刃
２９  下刃
３０，３１  支持部
３２  搬送部
４６  ガイド体
４６Ａ  絞り部
４６Ｂ  垂直部
４７  取付けプレート
５０  支持台
５１  巻きロール
５２  ガイドローラ
５３  供給手段
５６  圧着手段
５７  上ローラ
５８  下ローラ
６１  突起
６２  絡み合わせローラ
６３  支持ローラ
６６  押し潰しローラ
６７  支持ローラ
【図１】
2012245653.tif 000008
【図２】
2012245653.tif 000009
【図３】
2012245653.tif 000010
【図４】
2012245653.tif 000011
【図５】
2012245653.tif 000012
【図６】
2012245653.tif 000013