(57)【要約】【課題】ゴム・スチールコード複合体のスチールコード内の空洞部を低減させること。【解決手段】ゴム・スチールコード複合体ＣＰを製造するに当たり、複数のフィラメントＦを並べて構成されるスチールコードＣの表面を未加硫のゴム組成物Ｇで被覆する被覆工程と、スチールコードＣを被覆するゴム組成物Ｇの表面に対して断続的な力、例えば超音波を作用させてフィラメントＦ間にゴム組成物Ｇを含浸させる含浸工程とを実施した後に加硫工程を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のフィラメントを並べて構成されるスチールコードの表面を未加硫のゴム組成物で被覆する被覆工程と、
前記スチールコードを被覆する前記ゴム組成物の表面に対して断続的な力を作用させて前記フィラメント間に前記ゴム組成物を含浸させる含浸工程と、
を含んだことを特徴とするゴム・スチールコード複合体の製造方法。
【請求項２】
前記含浸工程では、前記スチールコードの長手方向に間隔を置いた複数箇所に前記断続的な力を作用させる、
ことを特徴とする請求項１記載のゴム・スチールコード複合体の製造方法。
【請求項３】
前記含浸工程では、前記断続的な力として前記ゴム組成物の表面に超音波を照射する、
ことを特徴とする請求項１または２記載のゴム・スチールコード複合体の製造方法。
【請求項４】
前記含浸工程では、それぞれ異なる複数の周波数の前記超音波を所定期間ごとに切り替えながら照射する、
ことを特徴とする請求項３記載のゴム・スチールコード複合体の製造方法。
【請求項５】
前記含浸工程では、所定期間中ランダムに発生させた超音波パルスを照射する、
ことを特徴とする請求項３記載のゴム・スチールコード複合体の製造方法。
【請求項６】
複数のフィラメントを並べて構成されるスチールコードの表面を未加硫のゴム組成物で被覆してタイヤの補強材料を形成するベルト層形成工程と、
前記補強材料を前記タイヤの他の部位を構成する材料とともに組み付ける組み付け工程と、
組み付け後の前記補強材料の表面に対して断続的な力を作用させて前記フィラメント間に前記ゴム組成物を含浸させる含浸工程と、
を含んだことを特徴とするタイヤの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム・スチールコード複合体の製造方法およびゴム・スチールコードを用いたタイヤの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、タイヤの補強材等として、複数のフィラメントを撚り合せて構成されるスチールコードを、ゴムで被覆したゴム・スチールコード複合体が用いられている。このようなゴム・スチールコード複合体では、未加硫ゴムでスチールコードを被覆する際、フィラメント間にゴムが十分含浸せずに、加硫後にスチールコードの中央部に空洞部が生じる場合がある。
このような空洞部の発生を防ぐため、例えば下記特許文献１のスチールワイヤゴム複合材料の製造装置は、撚り線スチールワイヤを巻出して搬送する撚り線スチールワイヤの搬送工程と、前記撚り線スチールワイヤにゴム材料を被覆するゴム材料の被覆加工工程における被覆加工装置とから構成されている。搬送工程のゴム材料の被覆加工装置の直前に、撚り線スチールワイヤに押圧力を付与して張力を与えた状態で、かつ一定の超音波を与えて共振させる超音波振動装置が設置してある。超音波振動装置は、被覆加工装置側から超音波検知機と超音波振動子とで構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３０４９２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来技術では、スチールコードの全長に渡って超音波を与えてゴムの浸透を促しているが、スチールコードを伝わる超音波が減衰し浸透が不十分になるか、超音波の力で素線がこすれて損傷する可能性がある。よって、スチールコードを損傷せず確実にゴムの浸透を行うには、その都度微妙な調節が必要であった。
また、スチールコードへのゴム被覆前に超音波を与える条件を調節する必要があるため、生産ライン設備の変更が大きくなる可能性がある。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、ゴム・スチールコード複合体のスチールコード内の空洞部を低減させるに際して、要求仕様や生産設備への対応をより容易に行うことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するため、請求項１の発明にかかるゴム・スチールコード複合体の製造方法は、複数のフィラメントを並べて構成されるスチールコードの表面を未加硫のゴム組成物で被覆する被覆工程と、前記スチールコードを被覆する前記ゴム組成物の表面に対して断続的な力を作用させて前記フィラメント間に前記ゴム組成物を含浸させる含浸工程と、を含んだことを特徴とする。
請求項２の発明にかかるゴム・スチールコード複合体の製造方法は、前記含浸工程では、前記スチールコードの長手方向に間隔を置いた複数箇所に前記断続的な力を作用させる、ことを特徴とする。
請求項３の発明にかかるゴム・スチールコード複合体の製造方法は、前記含浸工程では、前記断続的な力として前記ゴム組成物の表面に超音波を照射する、ことを特徴とする。
請求項４の発明にかかるゴム・スチールコード複合体の製造方法は、前記含浸工程では、それぞれ異なる複数の周波数の前記超音波を所定期間ごとに切り替えながら照射する、ことを特徴とする。
請求項５の発明にかかるゴム・スチールコード複合体の製造方法は前記含浸工程では、所定期間中ランダムに発生させた超音波パルスを照射する、ことを特徴とする。
請求項６の発明にかかるタイヤの製造方法は、複数のフィラメントを並べて構成されるスチールコードの表面を未加硫のゴム組成物で被覆してタイヤの補強材料を形成するベルト層形成工程と、前記補強材料を前記タイヤの他の部位を構成する材料とともに組み付ける組み付け工程と、組み付け後の前記補強材料の表面に対して断続的な力を作用させて前記フィラメント間に前記ゴム組成物を含浸させる含浸工程と、を含んだことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１の発明によれば、スチールコードの表面を未加硫のゴム組成物で被覆した後に、スチールコードを被覆するゴム組成物の表面に対して断続的な力を作用させてフィラメント間にゴム組成物を含浸させる。このため、タイヤとなった時にフィラメント間の空洞に水分が入ってフィラメントが劣化する可能性を低減し、ゴム・スチールコード複合体の耐久性を向上させる上で有利となる。また、スチールコードをゴム組成物で被覆した後に含浸工程を行うので、含浸に用いる力を発生させる装置の設置箇所を比較的自由に設計することができ、製造現場におけるライン構成の柔軟性を向上させる上で有利となる。
請求項２の発明によれば、スチールコードの長手方向に間隔を置いた複数箇所に断続的な力を作用させてゴム組成物を含浸させるので、全領域にゴム組成物を含浸させるのと比較してゴム・スチールコード複合体の柔軟性が向上し、例えば高い曲率で曲げて使用する用途の未加硫タイヤを製造する上で有利となる。
請求項３の発明によれば、断続的な力としてゴム組成物の表面に超音波を照射するので、ゴム・スチールコード複合体を製造後に含浸工程を挿入し実施することが出来、ライン構成上で有利となる。
請求項４および請求項５の発明によれば、ゴム組成物に対する振動や荷重を変動させることができ、より効率的にフィラメント間へのゴム組成物の含浸を図ることができる。
請求項６の発明によれば、ゴム・スチールコード複合体をタイヤの補強材料として用いる場合に、タイヤへの組み付け後に含浸工程を実施するので、含浸領域の大きさや位置をタイヤの要求仕様に合わせて変更することができ、タイヤ品質を向上させる上で有利となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態にかかるゴム・スチールコード複合体の製造方法を実施するための製造装置１０を示す側面図である。
【図２】製造装置１０で製造したゴム・スチールコード複合体ＣＰの一例を示す説明図である。
【図３】含浸装置１４の使用の有無によるゴム組成物Ｇの含浸度合いを示す説明図である。
【図４】含浸装置１４の他の形態を示す説明図である。
【図５】ゴム組成物Ｇの粘度とせん断ひずみ速度との関係を示すグラフである。
【図６】超音波ホーン１４２の一例を示す説明図である。
【図７】超音波ホーン１４２から照射する超音波波形の一例である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかるゴム・スチールコード複合体およびタイヤの製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
図１は、実施の形態にかかるゴム・スチールコード複合体の製造方法を実施するための製造装置１０を示す側面図である。
製造装置１０は、スチールコードＣの表面を未加硫のゴム組成物Ｇで被覆する被覆装置１２と、スチールコードＣを被覆するゴム組成物Ｇの表面に対して断続的な力を作用させてスチールコードＣを構成するフィラメントＦ間にゴム組成物を含浸させる含浸装置１４とを備えて構成される。
断続的な力とは、一定期間内に力が加える期間と力が加えない期間とが交互に繰り返されるような力であり、本実施の形態ではゴム組成物Ｇの表面に対する超音波の照射を用いて実現する。
なお、製造装置１０は、上記の構成の他、スチールコードＣを紙面右方向に搬送する搬送機構やスチールコードＣを繰り出す繰り出し機構、含浸装置１４の下流に位置し未加硫状態のゴム・スチールコード複合体ＣＰを加硫する加硫装置等を備えている。
【０００９】
スチールコードＣは、複数のフィラメント（単線）Ｆを並べて構成される（図２参照）。より詳細には、スチールコードＣは、フィラメントＦを複数本撚り合せたストランドを、さらに複数本撚り合せて構成されている。
本実施の形態では、紙面奥側に向かって複数本のスチールコードＣが並べて配置されており、スチールコードＣの長手方向に直交する方向に幅を有する帯状のゴム・スチールコード複合体ＣＰを製造するものとする。
【００１０】
被覆装置１２は、シート状のゴム組成物ＧをスチールコードＣに押し当てて、ゴム組成物ＧとスチールコードＣとを一体とする機構である。
被覆装置１２は、スチールコードＣの上面側および下面側に配置される計２本の被覆用ローラ１２２を備えている。被覆用ローラ１２２は、それぞれスチールコードＣの移動方向（矢印Ｄ）に合わせて回転しつつ、スチールコードＣの上面側および下面側に対して垂直方向の力を加えることによりゴム組成物ＧとスチールコードＣとを一体とする。
【００１１】
含浸装置１４は、被覆装置１２の下流側に位置し、超音波ホーン１４２、アンビル１４４、移動機構１４６を備える。被覆装置１２の上流側は、ゴム組成物ＧやスチールコードＣが別個に搬送されているため含浸装置１４の設置スペースが限られているが、被覆装置１２の下流側はゴム組成物ＧとスチールコードＣとが一体化して搬送されるため、含浸装置１４の設置自由度を比較的高くすることができる。
【００１２】
含浸装置１４は、図示しない超音波発振機により商用電源を超音波領域の電気的周波数に変換する。そして、電気的周波数を図示しない超音波振動子およびコーンにより機械的振動周波数と振幅に変換する。超音波ホーン１４２は、超音波振動子の振動に共振し、ゴム組成物Ｇの表面に振動と荷重を与える。なお、本実施の形態では、ゴム組成物Ｇの表面に対して垂直方向に超音波を照射する。アンビル１４４は受け治具であり、ゴム組成物Ｇを位置決め、固定して振動エネルギーが逃げないようにする。
【００１３】
図５は、ゴム組成物Ｇを一例とした粘度［ｍＰａ・ｓ］とせん断ひずみ速度［１／ｓ］との関係を示すグラフである。図５に示すように粘度は、せん断ひずみ速度が大きくなると非常に低下する性質がある。これを利用して、超音波照射によりゴム組成物Ｇにせん断ひずみ速度を与えてその粘度を下げて、スチールコードＣの内部、すなわちフィラメント間の空洞をゴム組成物Ｇで充填することができる。
なお、超音波の照射による発熱はスチールコードＣにより短時間のうちに拡散されるので、その影響はほとんどないと考えられる。
【００１４】
図６は、超音波ホーン１４２の一例を示す説明図である。
本実施の形態では、スチールコードＣの長手方向に直交する方向に幅を有する帯状のゴム・スチールコード複合体を製造するため、例えば図６Ａに示すような幅を有する超音波ホーン１４２Ａを使用すれば効率的である。
また、図６Ｂのような一般的な形状の超音波ホーン１４２Ｂを用いることもできる。
超音波ホーン１４２の先端ストロークは５０μｍ、振動周波数は２０ｋＨｚが代表値である。この場合、超音波ホーン１４２先端における超音波の速度は６．３ｍ／ｓ、加速度は７．９×１０５ｍ／ｓ２（重力加速度の約８万倍）である。
【００１５】
図７は、超音波ホーン１４２から照射する超音波波形の一例である。
図７Ａは、それぞれ異なる複数の周波数の超音波を所定期間ごとに切り替えながら照射している。例えば期間Ａは周波数αの超音波を照射し、期間Ｂは周波数βの超音波を照射している。
このようにすることで、ゴム組成物Ｇに対する振動や荷重を変動させることができ、より効率的にフィラメントＦ間へのゴム組成物Ｇの含浸を図ることができる。
また、図７Ｂは、所定期間中ランダムに発生させた超音波パルスを照射している。このようにすることで、図７Ａと同様に効率的にゴム組成物Ｇの含浸を図ることができるとともに、超音波照射による発熱を拡散しやすくすることができる。
【００１６】
図１の説明に戻り、移動機構１４６は、超音波ホーン１４２およびアンビル１４４を保持するとともに、スチールコードＣの移動（矢印Ｄ）に合わせて超音波ホーン１４２およびアンビル１４４を移動させて、ゴム組成物Ｇの表面の所定位置に所定期間超音波ホーン１４２およびアンビル１４４が接するようにする。
ここで、本実施の形態では、スチールコードＣの長手方向に間隔を置いた複数箇所に超音波を照射している。すなわち、スチールコードＣの長手方向に連続して超音波を照射して全域に渡ってゴム組成物Ｇを含浸させるのではなく、ゴム組成物Ｇを含浸させた部分と含浸させていない部分とが交互に配置されるようにしている。
【００１７】
図１の例では、移動機構１４６が２組の超音波ホーン１４２およびアンビル１４４を保持している。２組の超音波ホーン１４２およびアンビル１４４は、スチールコードＣの移動方向に沿って所定間隔Ｍだけ離れて保持されている。
移動機構１４６は、位置ＰＡで超音波ホーン１４２およびアンビル１４４をゴム組成物Ｇの位置Ｐ１に当てて超音波の照射を開始する。移動機構１４６は、スチールコードＣの移動に合わせて移動して、位置Ｐ１への超音波の照射を所定期間継続させる（矢印Ｎ１）。
その後所定期間が経過し、移動機構１４６が超音波ホーン１４２およびアンビル１４４とともに位置ＰＢまで移動すると、ゴム組成物Ｇから超音波ホーン１４２およびアンビル１４４を離して位置ＰＡに帰還させる（矢印Ｎ２）。
これをくり返すことによって、ゴム組成物Ｇを含浸させた部分と含浸させていない部分とを交互に配置することができる。
なお、移動機構１４６で保持する超音波ホーン１４２の数は２つに限らず、更に多くの超音波ホーン１４２を用いてもよい。超音波ホーン１４２の数が多いほど、ゴム組成物Ｇの含浸領域の間隔を狭くすることができる。
【００１８】
図２は、製造装置１０で製造したゴム・スチールコード複合体ＣＰの一例を示す説明図である。
図２Ａはゴム・スチールコード複合体ＣＰの斜視図であり、斜線網掛け部が超音波照射を行った箇所である。なお、図２Ａ中の点線は、ゴム・スチールコード複合体ＣＰ内部のスチールコードＣを示している。
図２Ｂは図２ＡのＡ−Ａ断面図であり、図２Ｃはスチールコード断面図である。図２Ｂおよび図２Ｃに示すように、斜線網掛け部に対応する含浸領域Ｉ１のフィラメントＦ間にはゴム組成物Ｇが含浸され、それ以外の領域Ｉ２にはフィラメントＦ間に空洞部Ｌが残っている。
【００１９】
領域Ｉ２のようにフィラメントＦ間に空洞部Ｌがあると、空洞部Ｌに水分が入りこんだ場合に空洞部Ｌ内を水分が移動して拡散する。
しかしながら、このようにゴム組成物Ｇを含浸させた部分（領域Ｉ１）と含浸させていない部分（領域Ｉ２）とが交互に配置することによって、空洞部Ｌに水分が入りこんだ場合でも水分の拡散を隣り合う含浸領域Ｉ１間に留め、スチールコードＣ全体に水分が拡散するのを抑制してゴム・スチールコード複合体ＣＰの耐久性を向上させることができる。
また、空洞部Ｌを残すことにより、ゴム・スチールコード複合体ＣＰの柔軟性（曲げ剛性等）を確保することができ、例えばコンベアベルトなど、高い曲率で曲げて使用する用途に適用しやすくすることができる。
なお、ゴム・スチールコード複合体ＣＰの全域に超音波を照射して、空洞部Ｌを残さないようにしてもよいことは無論である。この場合、空洞部Ｌに水分が入りこむことがないため、より過酷な条件下で使用するゴム・スチールコード複合体ＣＰに適している。
【００２０】
図３は、含浸装置１４の使用の有無によるゴム組成物Ｇの含浸度合いを示す説明図である。
未処理状態のゴム・スチールコード複合体ＣＰでは、いずれもフィラメントＦ間に空洞部Ｌが生じている。含浸装置１４を使用した場合には、含浸領域Ｉ１においてフィラメントＦ間にゴム組成物Ｇが含浸され、空洞部Ｌの面積が小さくなっている。なお、このときゴム・スチールコード複合体ＣＰの表面には、含浸装置１４（超音波ホーン１４２やアンビル１４４）による加工跡が残っている。このため、どの位置に含浸領域Ｉ１を形成したかを視認することができる。
その後、ゴム・スチールコード複合体ＣＰを加硫すると、含浸装置１４を使用したゴム・スチールコード複合体ＣＰでは空洞部Ｌがなくなり、ゴム組成物Ｇが完全に浸透しているのに対して、含浸装置１４を使用していないゴム・スチールコード複合体ＣＰでは空洞部Ｌが残り、ゴム組成物Ｇの浸透が不完全となっている。
このように、含浸装置１４を用いることによって、スチールコードＣ内の任意の箇所にゴム組成物Ｇを充填することができる。
【００２１】
なお、上述した説明では、被覆装置１２でゴム組成物ＧとスチールコードＣとを一体化した直後に含浸装置１４を用いていたが、これに限らず、例えばゴム・スチールコード複合体ＣＰを部品の一部として組み入れた製品の製造工程中に含浸装置１４を用いてもよい。
図４は、含浸装置１４の他の形態を示す説明図である。
ゴム・スチールコード複合体ＣＰは、例えばタイヤＴの補強層（ベルト層など）として用いられる。この場合、タイヤＴの他の部位を構成する材料（例えばインナーライナーやカーカス層など）に対してゴム・スチールコード複合体ＣＰを組付けた後、作業者Ｋがゴム・スチールコード複合体ＣＰの表面の所定箇所に、可搬性の超音波ホーン１４２を当てて、超音波の照射を行う。超音波の照射箇所は、タイヤＴの設計に基づいて決定する。
すなわち、複数のフィラメントＦを並べて構成されるスチールコードＣの表面を未加硫のゴム組成物Ｇで被覆してタイヤの補強材料（ゴム・スチールコード複合体ＣＰ）を形成する補強材料形成工程と、補強材料をタイヤＴの他の部位を構成する材料とともに組み付ける組み付け工程と、組み付け後の補強材料の表面に対して断続的な力を作用させてフィラメントＦ間にゴム組成物Ｇを含浸させる含浸工程と、を含むようにタイヤＴを製造してもよい。
特に、大型荷重タイヤ（ＯＲタイヤ）では、未加硫タイヤ（グリーンタイヤ）の組み立てに様々なノウハウがある。このようなハンドツール（可搬性の超音波ホーン１４２）を用いることにより、タイヤ性能が安定し、耐久寿命も向上させることができる。
【００２２】
以上説明したように、実施の形態にかかるゴム・スチールコード複合体の製造方法は、スチールコードＣの表面を未加硫のゴム組成物Ｇで被覆した後に、スチールコードＣを被覆するゴム組成物Ｇの表面に対して断続的な力を作用させてフィラメントＦ間にゴム組成物を含浸させる。このため、タイヤとなった時にフィラメントＦ間の空洞に水分が入ってフィラメントＦが劣化する可能性を低減し、ゴム・スチールコード複合体ＣＰの耐久性を向上させる上で有利となる。
また、実施の形態にかかるゴム・スチールコード複合体の製造方法は、スチールコードＣをゴム組成物Ｇで被覆した後に含浸工程を行うので、含浸に用いる力を発生させる含浸装置１４の設置箇所を比較的自由に設計することができ、製造現場におけるライン構成の柔軟性を向上させる上で有利となる。
また、実施の形態にかかるゴム・スチールコード複合体の製造方法は、スチールコードＣの長手方向に間隔を置いた複数箇所に断続的な力を作用させてゴム組成物Ｇを含浸させるので、全領域にゴム組成物Ｇを含浸させるのと比較してゴム・スチールコード複合体ＣＰの柔軟性が向上し、例えば高い曲率で曲げて使用する用途の未加硫タイヤを製造する上で有利となる。
また、実施の形態にかかるゴム・スチールコード複合体の製造方法は、断続的な力としてゴム組成物Ｇの表面に超音波を照射するので、ゴム・スチールコード複合体を製造後に含浸工程を挿入し実施することが出来、ライン構成上で有利となる。
また、実施の形態にかかるゴム・スチールコード複合体の製造方法において、それぞれ異なる複数の周波数の超音波を所定期間ごとに切り替えながら照射したり、所定期間中ランダムに発生させた超音波パルスを照射したりすれば、ゴム組成物Ｇに対する振動や荷重を変動させることができ、より効率的にフィラメントＦ間へのゴム組成物Ｇの含浸を図ることができる。
また、ゴム・スチールコード複合体ＣＰをタイヤＴの補強材料として用いる場合において、タイヤＴへの組み付け後に含浸工程を実施するようにすれば、含浸領域の大きさや位置をタイヤＴの要求仕様に合わせて変更することができ、タイヤ品質を向上させる上で有利となる。
【符号の説明】
【００２３】
１０……製造装置、１２……被覆装置、１２２……被覆用ローラ、１４……含浸装置、１４２……超音波ホーン、１４４……アンビル、１４６……移動機構、ＣＰ……ゴム・スチールコード、Ｃ……スチールコード、Ｆ……フィラメント、Ｇ……ゴム組成物。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2017124565.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2017124565.tif 000009