(57)【要約】      （修正有）【課題】補強繊維片同士の絡み合いの問題を生ずることなく、補強繊維片が部位ごとに異なる均一な密度を有する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】補強部材１０の製造方法であって、補強繊維１４を切断して複数の補強繊維片１２を作製する切断工程と、ゴムシート上に補強繊維片１２を散布して補強繊維片層１３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１３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１２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、ゴムシートの幅方向に沿う幅が上端部より下端部で広くかつ、上方から下方に向かい漸増する部分を有する。【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幅方向に沿う幅が、上端部より下端部で広く、かつ、上方から下方に向かい漸増する部分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記載の補強部材の製造方法。
【請求項３】
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２記載の補強部材の製造方法。
【請求項４】
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幅方向に沿う幅が、上端部より下端部で広く、かつ、上方から下方に向かい漸増する部分を有することを特徴とする補強部材の製造装置。
【請求項５】
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４記載の補強部材の製造装置。
【請求項６】
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５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、短繊維の密度を部位ごとに積極的に変えた補強部材が必要となる場合もあり、短繊維の密度が異なる部分を有する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、補強繊維片が、部位ごとに異なる均一な密度を有する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幅方向に沿う幅が、上端部より下端部で広く、かつ、上方から下方に向かい漸増する部分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い。また、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幅方向に沿う幅が、上端部より下端部で広く、かつ、上方から下方に向かい漸増する部分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い。また、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。
【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。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、ゴムシートの幅方向に沿う幅が、上方から下方に向かい漸増しているガイド体を介して行うものとしたことで、補強繊維片が部位ごとに異なる密度を有する補強部材を製造することができる。よって、本発明によれば、補強繊維片が、部位ごとに異なる均一な密度を有する補強部材を、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】ガイド体の断面形状と補強繊維の分散状態との関係を示す説明図である。
【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、ランダムに配向（延在方向が無秩序）しており、部位ごとに異なる目付け密度、図示例では図中の上方から下方に向かい漸減する目付け密度にて、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、補強部材１０は、各部位においてはいずれの方向においても強度がほぼ同一となるのに対し、部位ごとに異なる強度を有するものとなる。また、補強部材１０は、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。特には、加硫後の補強部材１０は、空気入りタイヤにおけるサイド部の補強層として用いることが好ましく、拡張前の材料段階で、ビード部側が低く、トレッド部側が高い密度の不均一な状態にしておくことで、拡張後のトレッド部側の密度低下を防止することができる。また、例えば、補強層のビード部側をより高密度にしたい場合には、ビード部側に補強部材の高密度部分を割り当てることも考えられる。特に、乗用車用空気入りタイヤの場合には、リムフランジからの突き上げによる破壊からカーカスプライを補強するために、ビード部の補強量が多いほど良い。ここで、トレッド部側の密度を上げたいだけであれば、均一分布のまま全体の密度を上げるという考え方もできるが、この場合、ビード部に過剰な量の補強繊維片が散布されることとなるので、非効率である。また、必要以上の補強繊維片を散布する場合、そのためのワイヤカットに掛かる工数も無視できないため、好ましくないといえる。なお、本発明においては、一部の補強繊維片１２の配向を調節して、例えば、ゴムシートの幅方向あるいは長手方向に延びる補強繊維片１２の割合を増加させるものとしてもよい。
【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、補強繊維片層１３において補強繊維片１２がランダムな配向性を有する、均一な密度の補強部材１０を得ることができる。
【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の配向方向（延在方向）を容易にランダムとすることができるとともに、後述するようにゴムシート１１Ａの長手方向においては、そ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の幅方向に沿う幅は、上端部より下端部で広く、かつ、上方から下方に向かい漸増する部分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のゴムシート１１Ａの幅方向に沿う幅が、上端部より下端部で広く、かつ、上方から下方に向かい漸増する部分を有するものとなっているので、補強繊維片１２は、切断位置の直下に落ちる量が多い一方、切断位置よりもゴムシート１１Ａの幅方向外側に落ちる量が少なくなる。これにより、すべての補強繊維片１２をゴムシート１１Ａ上の目的の範囲に、かつ、ゴムシート１１Ａの幅方向中心から外側に向かい密度が低下するように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の幅方向（図中の横方向）に沿う幅が、上端部より下端部で広く、かつ、上方から下方に向かい漸増する部分を有するものであればよい。符号４６Ａは、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増する部分（以下、拡径部と称する）であり、この拡径部４６Ａにより、ゴムシート１１Ａの幅方向中心から外側に向かい補強繊維片１２の密度が低下している密度分布が形成される。拡径部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（ｂ））曲線状であってもよい（図中の（ａ）〜（ｃ））。
【００３８】
本発明においては、ガイド体４６の、ゴムシート１１Ａの幅方向の断面形状を調整することで、補強繊維片１２の密度分布を制御することができる。ここで、補強繊維片１２が散布される有効幅をｄ１、ガイド体４６の内部における上部端のゴムシート１１Ａの幅方向の幅をｄ２、拡径部４６Ａの幅が散布有効幅ｄ１になる位置の鉛直方向高さをｈ１、高さｈ１の位置から拡径部４６Ａの開始位置までの鉛直方向高さをｈ２とした。幅ｄ１は、補強用途、例えば、タイヤの特性要件に基づき決定される材料の幅であるので、基本的には変更されない。比ｄ１／ｄ２は補強繊維片１２の粗密度を変化させるパラメータとなる。また、高さｈ２も粗密度を変化させるパラメータとなる。高さｈ１が大きいと、ゴムシート１１Ａの幅方向中央への補強繊維片１２の密集は起こりにくく、有効幅ｄ１を超えてゴムシート１１Ａの幅方向外側に補強繊維片１２が飛散しやすい（図５（ａ）参照）。また、高さｈ２が小さいと、ゴムシート１１Ａの幅方向中央に補強繊維片１２が密集しやすく、幅ｄ２が小さい場合も、ゴムシート１１Ａの幅方向中央に補強繊維片１２が密集しやすい（図５（ｂ）参照）。
【００３９】
なお、一部の補強繊維片１２は、落下中にガイド体４６に衝突するが、この衝突により補強繊維片１２は跳ね回ってランダムに姿勢が変化し、この結果、補強繊維片１２は、ランダムな配向方向にて、かつ、ゴムシート１１Ａの長手方向においてはさらに均一に散布される。
【００４０】
また、ゴムシート１１Ａ上の補強繊維片１２を長手方向においてさらに均一に、かつ、ランダムな配向方向とするために、例えば、ガイド体４６の内側面に、直線状または曲線状に延びる複数の邪魔ロッドや邪魔板等を取付けて、散布手段からゴムシート１１Ａ上に落下する途中の補強繊維片１２を邪魔ロッド等に衝突させ、さらに多くの補強繊維片１２を落下途中で跳ね回らせるようにしてもよい。さらに、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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
本発明により得られた上記補強部材１０は、その長手方向中心で裁断して２分割することで、最終的な材料となる。すなわち、上述により得られる補強部材１０は、幅方向中央から両外側に向かい、補強繊維片１２の目付け密度が低くなっているので、長手方向中心で裁断することにより、幅方向の一端から他端に向かい目付け密度が増大または減少している材料が得られるものとなる。ここで、この裁断を行う手段については、ゴムシート１１Ａ，１１Ｂを補強繊維片層１３を間に介装した状態で互いに押付けて圧着した後、これを幅方向中心で裁断することができるものであれば、特に制限はない。なお、ガイド部材４６として、図４（ｃ）に示すような非対称な形状のものを用いた場合には、幅方向の一端から他端に向かい目付け密度が増大または減少している補強部材が直接得られるので、裁断工程は不要となる。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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、ゴムシートの長手方向には若干広がりながら落下して、均一に、かつ、ランダムな配向で散布される。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。
【００５５】
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の幅方向に沿う幅が上方から下方に向かい漸増する部分（拡径部４６Ａ）により、ゴムシート１１Ａの幅方向において、中心から両外側に向かい密度が低下するような密度分布にて、ゴムシート１１Ａ上に、ランダムな配向方向にて落下する。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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。この補強部材１０を、さらに、その長手方向中心で裁断することにより、幅方向の一端から他端に向かい目付け密度が増大または減少している最終的な補強材料が得られる。
【００５９】
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】
【００６０】
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、実施例１〜１０については、拡径部の断面形状が直線状であるものを用い、実施例１１については、拡径部の断面形状が曲線状であるものを用いた。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。
【００６１】
＜密度不均一量の評価＞
得られた各補強部材を、長手方向に１０００ｍｍ（１ｍ）切り出して、ゴムシートの幅方向に均等に４分割して、区間Ａ〜Ｄとし、各区間の補強繊維片の目付け密度ρＡ〜ρＤ（ｇ／ｍ２）を算出した。各区間の重量をｍＡ〜ｍＤ（ｇ）、各区間の面積をｄ１／４（ｍ２）（ｄ１：補強部材の幅（ｍ））、使用したゴムの重量をＭｒｕｂｂｅｒ（ｇ）とすれば、ρＡ＝（ｍＡ−Ｍｒｕｂｂｅｒ／４）／（ｄ１／４）（ｇ／ｍ２）として求められる。この結果に基づき、下記式に基づき、密度不均一量ａを算出した。ここで、密度不均一量には統一的な好適範囲はなく、使用用途によって適宜調整すればよい。例えば、トラック・バス等の重荷重用タイヤ（サイドウォール部におけるトレッド部側の拡張率２倍）のサイド部の補強用途においては、密度不均一量ａ＝２を狙えばよく、乗用車用タイヤ（サイドウォール部におけるトレッド部側の拡張率１．５倍）のサイド部の補強用途においては、密度不均一量ａ＝１．５を狙えばよい。その結果を、下記の表中に併せて示す。
ａ＝（ρＢ＋ρＣ）／（ρＡ＋ρＤ）
【００６２】
【表１】
2012245654.tif 000003
【００６３】
【表２】
2012245654.tif 000004
【００６４】
上記表中に示すように、従来例においては密度が各区間でほぼ均一となっているのに対し、各実施例においては、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寸法形状を適宜調整することで、密度不均一量の異なる種々の補強部材が得られることが確かめられた。例えば、実施例２，７では、ガイド体上部の幅が狭いために、幅方向中央に補強繊維片が密集している。また、実施例５，１０では、拡径部の幅が散布有効幅になる位置の高さが大きいために、補強繊維片が幅方向外側に若干飛散した。
【符号の説明】
【００６５】
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  拡径部
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】
2012245654.tif 000005
【図２】
2012245654.tif 000006
【図３】
2012245654.tif 000007
【図４】
2012245654.tif 000008
【図５】
2012245654.tif 000009