JP4355111B2 - エラストマー複合スチールコードの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ等に埋設して補強材として使用するスチールコードの製造方法に関し、さらに詳しくは、例えばタイヤ補強材として使用した場合に十分な耐腐食性および耐疲労性を発揮することができ、且つ、タイヤ成形時等の加硫時間を短縮し、省エネルギー化を達成することのできる２層構造のエラストマー複合スチールコードの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤ補強用スチールコードとして、複数本の素線（スチールフィラメント）を内外２層に撚り合わせた２層構造のものが従来から使用されている。図７はこれら２層構造のスチールコードの一例として、３本のスチールフィラメント１を撚り合わせて芯ストランド２となし、その撚り合わされた芯ストランド２の周りに外層フィラメントとして９本のスチールフィラメント３を配置して、芯ストランド２とは撚り方向あるいは撚りピッチを異ならせて撚り合わせてなる、所謂３＋９構造のスチールコード４の断面構造を示している。
【０００３】
このように複数本のスチールフィラメントを２層に撚り合わせたスチールコードでは、図７に示すように、芯ストランド２の中心部に、ストランド長手方向にストロー状に延びる空隙５ができるとともに、外層のスチールフィラメント３の内側（芯ストランド２との間）に空隙６ができる。
【０００４】
図７に示す例は３＋９構造の場合であるが、ｍ＋ｎ（ｍ＝２〜４）の２層構造ではいずれも同様で、ストランド中心部に空隙ができるとともに外層フィラメントの内側に空隙ができる。
【０００５】
これらｍ＋ｎ構造のスチールコードの場合、従来は、タイヤ成形（加硫）時にゴムがスチールコードのフィラメント間に浸入して、コード内部の上記空隙にまでゴムが充填されることを期待するものであった。しかし、これら２層構造のスチールコードは、外層に配置されたフィラメントの間の隙間が小さいために、タイヤ成形時にコード内部に十分な量のゴムが浸透しない。特に、外層まで稠密に撚られたスチールコードの場合、浸透するゴム量は僅かで、コード内部の上記空隙は到底埋まらない。その結果、タイヤ使用中にスチールコード内部でフレッティング（擦過）摩耗を生じ、また、タイヤ表面の外傷によりスチールコード内部へ水分等が浸入したりして、著しくタイヤコードの耐疲労性を悪化させ、タイヤ寿命を縮めてしまうことがある。
【０００６】
また、スチールコード内部に残る空隙の影響はそれだけではなくて、空隙に残存した空気がタイヤ成形時に吐き出されて、エアー溜まりとなってゴム中に残ってしまい、タイヤ本体の強度を損うことにもなる。そのため、そうした空気を分散させ、エアー溜まりを消すために、タイヤ成形時の加硫時間を長くすることが必要で、生産性が悪化し、消費するエネルギーが増大する。
【０００７】
こうしたｍ＋ｎ構造のスチールコードを改良したものとして、スチールコード外層のフィラメントを、稠密撚りの場合のフィラメント数より何本か少ない構造にして、外層フィラメント間に隙間を持たせ、タイヤ成形時にゴムが浸透し易いようにすることも考えられている。例えば、特開平７−１０９６８５号公報に示されたスチールコードは、３本のコアフィラメントに対しシースフィラメント（外層フィラメント）の本数を７〜８本とすることで、シースフィラメントとコアフィラメントの間隙にゴムが浸入し得るようにしている。しかし、こうした構造でも、スチールコード内部の空隙を完全にゴムで埋め尽くすことは難しく、稠密撚りと比較すると若干はタイヤ寿命を長くすることは出来るものの、十分なものではない。
【０００８】
また、このように芯ストランドの周りに外層フィラメントを撚り合わせて２層構造とするのでは、撚線が２工程となって、製造コストが高くなるため、製造コストの安い２層構造のスチールコードが求められ、複数本（ｍ本）のコアフィラメントの周りに複数本（ｎ本）の外層フィラメントを配置し、それら全スチールフィラメントを、同一方向、同一ピッチで２層構造に撚り合わせてなる１度撚り２層構造のスチールコードも考えられている。図８は、そうした１度撚り２層構造のスチールコードの一例として、コアフィラメントとする３本のスチールフィラメント１’の周りに外層フィラメントとする９本のスチールフィラメント３’を配置し、それら全スチールフィラメントを、同一方向、同一ピッチで２層構造に撚り合わせてなる。所謂３／９構造のスチールコード７の断面構造を示している。
【０００９】
しかしながら、このように複数本のコアフィラメントと複数本の外層フィラメントを、同一方向、同一ピッチで一度に撚り合わせたスチールコードの場合には、コアフィラメントと外層フィラメントの撚り方向および撚りピッチが同じであるために、複数本のコアフィラメントが撚り合わされてなる芯ストランドのフィラメントに密着する形で外層フィラメントに落ち込みが発生する。そして、図８に示すように、ストランド中心部の空隙８だけでなく、外層フィラメント３’の内側の空隙９もまた密閉された状態になってしまう。
【００１０】
そのため、外層フィラメントの内側の空隙は、２度撚り２層構造のスチールコードの場合よりは容積が減少し、タイヤ成形時にゴム中に吐き出される空気の量は少なくなるものの、タイヤ成形時にコード内部に殆どゴムが浸入しなくなる。その結果、やはりタイヤ使用中にスチールコード内部でフレッティング（擦過）摩耗を生じ、また、タイヤ表面の外傷によりスチールコード内部へ水分等が浸入したりして、著しくタイヤコードの耐疲労性を悪化させ、タイヤ寿命を縮めてしまうことがある。
【００１１】
また、２度撚り２層構造のスチールコードの場合よりは容積が減少するとはいっても、空隙が残り、その空隙に残存した空気がタイヤ成形時に吐き出され、エアー溜まりとなってゴム中に残ってしまい、タイヤ本体の強度を損うことになり、そうした空気を分散させ、エアー溜まりを消すためには、タイヤ成形時の加硫時間を長くすることが必要で、生産性が悪化し、消費するエネルギーが増大する。
【００１２】
また、こうした１度撚り２層構造のスチールコードでは、例えば、特開昭６２−１２５０８５号公報に示されているように、コアフィラメントの直径を外層フィラメントのそれよりも大きくしてフィラメント間の隙間を確保し、コード内部へのゴムの浸透を図るようにすることも考えられているが、そうした構造でも、コード内部の空隙を完全にゴムで埋め尽くすことは難しく、若干はタイヤ寿命を長くすることは出来るものの、十分なものではない。
【００１３】
その他、例えば特開平６−４９７８６号公報に示されているように、スチールコード内部の空隙に吸水性ポリマーを存在させるものや、特開昭６１−１３８７８９号公報に示されているように、スチールコード内部に有機材料の芯材を充填したものや、特公昭５９−２４２３９号公報に示されているように、スチールコードの芯材として加硫ゴムを使用したものが考えられているが、このような吸水性ポリマーや有機材料等を使用するについては、タイヤ本体のゴムとの接着性およびスチールフィラメントとの接着性を共に考慮する必要があって、制約の多い設計となり、技術面およびコスト面で不利なものとならざるを得ない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の２層構造のスチールコードは、タイヤ成形時にコード内部に十分な量のゴムが浸透せず、ストランド中心部に空隙ができるとともに外層フィラメントの内側に空隙ができて、タイヤ使用中にスチールコード内部でフレッティング摩耗を生じ、また、タイヤ表面の外傷によりスチールコード内部へ水分等が浸入したりして、著しくタイヤコードの耐疲労性を悪化させ、タイヤ寿命を縮めてしまうことがあり、また、スチールコード内部の空隙に残存した空気がエアー溜まりとなってゴム中に残ったのでは、タイヤ本体の強度が損われるため、そうしたエアー溜まりを消すためにタイヤ成形時の加硫時間を長くすることが必要で、生産性が悪化し、消費するエネルギーが増大するという問題があり、そうした問題を解消するため、外層フィラメントを少なくしてフィラメント間に隙間を持たせ、ゴムを浸透し易くしたものでも、スチールコード内部の空隙を完全にゴムで埋め尽くすことは難しく、また、製造コストを下げるため１度撚り２層構造としたスチールコードでは、外層フィラメントに落ち込みが発生し、フィラメント間の空隙が密閉状態になってしまい、やはりフレッティング摩耗を生じ、水分等の浸入による耐疲労性の悪化を招き、エアー溜まりを消すために加硫時間を長くすることが必要で、生産性の悪化、消費エネルギーの増大を招くという問題があり、また、吸水性ポリマーや有機材料等を使用するものでは、タイヤ本体のゴムとの接着性およびスチールフィラメントとの接着性を共に考慮する必要があって、技術面およびコスト面で不利になるという問題がある。
【００１５】
本発明はこうした問題を解消するためのもので、タイヤ等に埋設して補強材として使用する２層構造のスチールコードの製造方法であって、フレッティング摩耗を生じず、十分な耐腐食性および耐疲労性を発揮し、スチールコード自体の寿命を延ばすとともに、それを補強材として使用したタイヤ等の寿命を延ばし、且つ、タイヤ成形時等の加硫時間を短縮して省エネルギー化を達成することのできる製造方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためのエラストマー複合スチールコードの製造方法を提供するものである。
【００１７】
本発明のエラストマー複合スチールコードの製造方法は、コアフィラメントとする２〜４本のスチールフィラメントの全てのフィラメント周囲に未加硫ゴムを被覆した後、それら２〜４本の全スチールフィラメントを同時に撚り合わせて、ストランド中心部に未加硫ゴムが充填されるとともに周囲が未加硫ゴムで被覆された芯ストランドとなし、次いで、その芯ストランドの周りに外層フィラメントとする複数本の未加硫ゴムが被覆されていないスチールフィラメントを撚り合わせることにより、それら外層のスチールフィラメントの内側の芯ストランドとの間の空隙が未加硫ゴムで埋まった２層構造のエラストマー複合スチールコードとすることを特徴とする。
【００１８】
このエラストマー複合スチールコードの製造方法によれば、未加硫ゴムが被覆された２〜４本のスチールフィラメントが撚り合わされ芯ストランドとされた後、その芯ストランドの周りに複数本のスチールフィラメントが撚り合わされることにより、２層構造のエラストマー複合スチールコードが得られる。
【００１９】
このエラストマー複合スチールコードは、コアフィラメントとする２〜４本のスチールフィラメントの全てのフィラメント周囲に予め未加硫ゴムが被覆され、それらが撚り合わされることによって、内部空隙ができる場合はその空隙に未加硫ゴムが充填され、また、周囲が未加硫ゴムで被覆された芯ストランドが得られる。そして、この芯ストランドの周りに外層フィラメントとする複数本のスチールフィラメントが撚り合わされることにより、それら外層のスチールフィラメントの内側（芯ストランドとの間）の空隙が未加硫ゴムで埋まる。
【００２０】
こうして全ての内部空隙に未加硫ゴムが充填され、コード表面に未加硫ゴムのはみ出しがないエラストマー複合スチールコードが得られる。そして、このスチールコードは、例えばタイヤ補強材としてタイヤ成形時にタイヤ本体のゴムに埋め込まれることにより、未加硫ゴムが加硫化されて、コード内部の空隙が完全にゴムで埋まる。そのため、フレッティング摩耗を生じず、水分等によるコード内部からの腐食を防止して、スチールコードの耐疲労性を改善し、タイヤ等のゴム製品の寿命を延ばすことができる。また、コード内部の空隙が埋まるため、タイヤ成型時にゴム中に持ち込まれる空気の量が少なく、安定したタイヤの製造が可能で、加硫時間を短縮しエネルギーロスを低減することが可能となる。また、未加硫ゴムは、タイヤ本体のゴムとの接着性およびスチールフィラメントとの接着性が良好で、技術面およびコスト面で問題を生じない。
【００２１】
これらのエラストマー複合スチールコードの製造方法において、予めスチールフィラメントに被覆する未加硫ゴムは、接着性およびコスト等の面から、タイヤゴムと同質であるのが好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１および図２は、本発明の実施の形態のエラストマー複合スチールコードの製造方法を示している。この例は、３＋９構造のエラストマー複合スチールコードを製造する場合で、その製造方法は、芯ストランドを製造する工程（図１に示す）と、芯ストランドの周りに外層フィラメントを撚り合わせる工程（図２に示す）からなる。図１において、１１は未加硫ゴム被覆装置、１２は線分け装置、１３は集合ボイス、１４はバンチャー撚線機、図２において、１５は線分け装置、１６は集合ボイス、１７はバンチャー撚線機である。いずれも装置自体は従来公知のものである。
【００２４】
図１に示す芯ストランド製造の工程では、コアフィラメントとするスチールフィラメント１８が３本平行に繰り出され、バンチャー撚線機１４の撚口に向けて供給される。そして、その供給の途中、３本のスチールフィラメント１８は、未加硫ゴム被覆装置１１でそれぞれフィラメント周囲に未加硫ゴムが被覆される。そして、ゴム被覆されたスチールフィラメントが線分け装置１２で３本に分けられて集合ボイス１３に送られ、集合ボイス１３で集合し、バンチャー撚線機１４に供給されて、所定ピッチで３本同時に撚り合わされる。
【００２５】
こうして図３に示す断面形状の芯ストランド１９が得られる。この芯ストランド１９は、撚り合わされる前に全スチールフィラメント１８に未加硫ゴム２０が被覆され、これらの未加硫ゴム２０が被覆されたフィラメントが撚り合わされることにより、図３に示すように、ストランド中心部２１に未加硫ゴム２０が充填され、また、周囲が未加硫ゴム２０で被覆された形状となる。
【００２６】
この芯ストランド１９は一旦リールに巻き取られる。そして、次工程において、図２に示すように、芯ストランド１９と、外層フィラメントとする９本のスチールフィラメント２２が、芯ストランド１９の周りを９本の外層フィラメントが取り巻く配置で平行に繰り出され、バンチャー撚線機１７の撚口に向けて供給される。そして、芯ストランド１９と外層の９本のスチールフィラメント２２は線分け装置１５で分けられて集合ボイス１６に送られ、集合ボイス１６で集合し、バンチャー撚線機１７に供給されて、芯ストランド１９の周りに外層の９本のスチールフィラメント２２が撚り合わされる。
【００２７】
こうして図４に断面形状を示す２層構造のエラストマー複合スチールコード２３が得られる。このエラストマー複合スチールコード２３は、芯ストランド１９が、上述のようにストランド中心部２１に未加硫ゴム２０が充填され、周囲が未加硫ゴム２０で被覆された形状であって、その周りに外層フィラメントとする９本のスチールフィラメント２２が撚り合わされることにより、それら外層のスチールフィラメント２２の内側（芯ストランドとの間）の空隙が未加硫ゴム２０で埋まったものとなる。
【００２８】
このエラストマー複合スチールコード２３は、例えばタイヤ補強材としてタイヤ成形時にタイヤ本体のゴムに埋め込まれるもので、その場合、コアフィラメントとするスチールフィラメント１８に被覆される未加硫ゴム２０は、タイヤゴムと同質のものが用いられる。そして、その未加硫ゴム２０は、タイヤ成形（加硫）時に加硫化され、コード内部の空隙が完全にゴムで埋まる。そのため、フレッティング摩耗を生じず、水分等によるコード内部からの腐食を防止して、スチールコードの耐疲労性を改善し、タイヤ等のゴム製品の寿命を延ばすことができる。また、コード内部の空隙が埋まるため、タイヤ成形時にゴム中に持ち込まれる空気の量が少なく、安定したタイヤの製造が可能で、加硫時間を短縮しエネルギーロスを低減することが可能となる。
【００２９】
なお、この図示した実施の形態は、３＋９構造の場合を示すものであるが、芯ストランドを２〜４本のスチールフィラメントで形成する他の２度撚り２層構造の場合も同様に実施できる。
【００３０】
図５は、参考例のエラストマー複合スチールコードの製造工程を示している。この例は、３／９構造のエラストマー複合スチールコードを製造する場合である。図５において、２４は未加硫ゴム被覆装置、２５および２６は線分け装置、２７は集合ボイス、２８はバンチャー撚線機で、いずれも装置自体は従来公知のものである。
【００３１】
この例では、コアフィラメントとする３本のスチールフィラメント２９と、外層フィラメントとする９本のスチールフィラメント３０が、コアフィラメントとする３本のスチールフィラメント２９が内側で、外側を外層フィラメントとする９本のスチールフィラメント３０が取り巻く配置で同時平行に繰り出され、バンチャー撚り線機２８の撚口に向けて供給される。そして、その供給の途中で、コアフィラメントとする３本のスチールフィラメント２９は、未加硫ゴム被覆装置２４でそれぞれフィラメント周囲に未加硫ゴムが被覆され、前段の線分け装置２５を経て後段の線分け装置２６で集合する。また、外層のスチールフィラメント３０は後段の線分け装置２６に直接送られる。そして、集合した未加硫ゴム被覆のスチールフィラメント２９と外層の９本のスチールフィラメント３０は後段の線分け装置２６で分けられて集合ボイス２７に送られ、集合ボイス２７で集合して、バンチャー撚線機２８に供給されて、コアフィラメント同士、また、外層フィラメントが、同一方向、同一ピッチで撚り合わされる。
【００３２】
こうして図６に断面形状を示す２層構造のエラストマー複合スチールコード３１が得られる。このエラストマー複合スチールコード３１は、コアフィラメントとする３本のスチールフィラメント２９の全てのフィラメント周囲に予め未加硫ゴムが被覆され、それらが外層フィラメントとする９本のスチールフィラメント３０と一度に撚り合わされることによって、中心部およびその周囲の各フィラメント間の空隙が密閉状態で、その密閉状態の空隙に未加硫ゴム３２が充填されたものとなる。
【００３３】
このエラストマー複合スチールコード３１は、やはり、例えばタイヤ補強材としてタイヤ成形時にタイヤ本体のゴムに埋め込まれるもので、その場合、コアフィラメントとするスチールフィラメント２９に被覆される未加硫ゴム３２は、タイヤゴムと同質のものが用いられる。そして、その未加硫ゴム３２は、タイヤ成形（加硫）時に加硫化され、コード内部の空隙が完全にゴムで埋まる。そのため、フレティング摩耗を生じず、水分等によるコード内部からの腐食を防止して、スチールコードの耐疲労性を改善し、タイヤ等のゴム製造の寿命を延ばすことができる。また、１度撚りの２層構造であってもコード内部の空隙が完全にゴムで埋まるため、タイヤ成型時にゴム中に持ち込まれる空気の量が少なく、安定したタイヤの製造が可能で、加硫時間を短縮しエネルギーロスを低減することが可能となる。
【００３４】
なお、この図示した参考例は、３／９構造の場合を示すものであるが、複数本のスチールフィラメントをコアフィラメントとする他の１度撚り２層構造の場合も同様である。
【００３５】
本発明は、タイヤ補強用以外のスチールコードの製造方法にも適用できることは勿論である。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、２度撚り２層構造のスチールコードの場合に、中心部の空隙はもとより、外層のスチールフィラメントの内側（芯ストランドとの間）の空隙に未加硫ゴムが充填されたエラストマー複合スチールコードが得られ、このエラストマー複合スチールコードをタイヤ補強用等に使用したときに、コード内部の空隙が完全にゴムで埋まり、フレッティング摩耗を生じず、水分等によるコード内部からの腐食を防止して、スチールコードの耐疲労性を改善することができ、タイヤ成型時にゴム中に持ち込まれる空気の量が少なくなるために、安定したタイヤの製造が可能で、加硫時間を短縮しエネルギーロスを低減することが可能となる。
【００３７】
そして、空隙を埋める材質をタイヤ等のゴムと同質とすることができるため、フィラメントとの接着性も全く問題がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態において芯ストランドを製造する工程の概略図である。
【図２】 本発明の実施の形態において芯ストランドの周りに外層フィラメントを撚り合わせる工程の概略図である。
【図３】 本発明の実施の形態における芯ストランドの断面図である。
【図４】 本発明の実施の形態の製造方法により得られたエラストマー複合スチールコードの断面図である。
【図５】 参考例のエラストマー複合スチールコードの製造工程の概略図である。
【図６】 参考例の製造方法により得られたエラストマー複合スチールコードの断面図である。
【図７】 従来の２度撚り２層構造のスチールコードの断面図である。
【図８】 従来の１度撚り２層構造のスチールコードの断面図である。
【符号の説明】
１１ 未加硫ゴム被覆装置
１２ 線分け装置
１３ 集合ボイス
１４ バンチャー撚線機
１５ 線分け装置
１６ 集合ボイス
１７ バンチャー撚線機
１８ スチールフィラメント（コアフィラメント）
１９ 芯ストランド
２０ 未加硫ゴム
２１ ストランド中心部
２２ スチールフィラメント（外層フィラメント）
２３ エラストマー複合スチールコード（２度撚り）
２４ 未加硫ゴム被覆装置
２５ 線分け装置
２６ 線分け装置
２７ 集合ボイス
２８ バンチャー撚線機
２９ スチールフィラメント（コアフィラメント）
３０ スチールフィラメント（外層フィラメント）
３１ エラストマー複合スチールコード（１度撚り）
３２ 未加硫ゴム
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ等に埋設して補強材として使用するスチールコードの製造方法に関し、さらに詳しくは、例えばタイヤ補強材として使用した場合に十分な耐腐食性および耐疲労性を発揮することができ、且つ、タイヤ成形時等の加硫時間を短縮し、省エネルギー化を達成することのできる２層構造のエラストマー複合スチールコードの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤ補強用スチールコードとして、複数本の素線（スチールフィラメント）を内外２層に撚り合わせた２層構造のものが従来から使用されている。図７はこれら２層構造のスチールコードの一例として、３本のスチールフィラメント１を撚り合わせて芯ストランド２となし、その撚り合わされた芯ストランド２の周りに外層フィラメントとして９本のスチールフィラメント３を配置して、芯ストランド２とは撚り方向あるいは撚りピッチを異ならせて撚り合わせてなる、所謂３＋９構造のスチールコード４の断面構造を示している。
【０００３】
このように複数本のスチールフィラメントを２層に撚り合わせたスチールコードでは、図７に示すように、芯ストランド２の中心部に、ストランド長手方向にストロー状に延びる空隙５ができるとともに、外層のスチールフィラメント３の内側（芯ストランド２との間）に空隙６ができる。
【０００４】
図７に示す例は３＋９構造の場合であるが、ｍ＋ｎ（ｍ＝２〜４）の２層構造ではいずれも同様で、ストランド中心部に空隙ができるとともに外層フィラメントの内側に空隙ができる。
【０００５】
これらｍ＋ｎ構造のスチールコードの場合、従来は、タイヤ成形（加硫）時にゴムがスチールコードのフィラメント間に浸入して、コード内部の上記空隙にまでゴムが充填されることを期待するものであった。しかし、これら２層構造のスチールコードは、外層に配置されたフィラメントの間の隙間が小さいために、タイヤ成形時にコード内部に十分な量のゴムが浸透しない。特に、外層まで稠密に撚られたスチールコードの場合、浸透するゴム量は僅かで、コード内部の上記空隙は到底埋まらない。その結果、タイヤ使用中にスチールコード内部でフレッティング（擦過）摩耗を生じ、また、タイヤ表面の外傷によりスチールコード内部へ水分等が浸入したりして、著しくタイヤコードの耐疲労性を悪化させ、タイヤ寿命を縮めてしまうことがある。
【０００６】
また、スチールコード内部に残る空隙の影響はそれだけではなくて、空隙に残存した空気がタイヤ成形時に吐き出されて、エアー溜まりとなってゴム中に残ってしまい、タイヤ本体の強度を損うことにもなる。そのため、そうした空気を分散させ、エアー溜まりを消すために、タイヤ成形時の加硫時間を長くすることが必要で、生産性が悪化し、消費するエネルギーが増大する。
【０００７】
こうしたｍ＋ｎ構造のスチールコードを改良したものとして、スチールコード外層のフィラメントを、稠密撚りの場合のフィラメント数より何本か少ない構造にして、外層フィラメント間に隙間を持たせ、タイヤ成形時にゴムが浸透し易いようにすることも考えられている。例えば、特開平７−１０９６８５号公報に示されたスチールコードは、３本のコアフィラメントに対しシースフィラメント（外層フィラメント）の本数を７〜８本とすることで、シースフィラメントとコアフィラメントの間隙にゴムが浸入し得るようにしている。しかし、こうした構造でも、スチールコード内部の空隙を完全にゴムで埋め尽くすことは難しく、稠密撚りと比較すると若干はタイヤ寿命を長くすることは出来るものの、十分なものではない。
【０００８】
また、このように芯ストランドの周りに外層フィラメントを撚り合わせて２層構造とするのでは、撚線が２工程となって、製造コストが高くなるため、製造コストの安い２層構造のスチールコードが求められ、複数本（ｍ本）のコアフィラメントの周りに複数本（ｎ本）の外層フィラメントを配置し、それら全スチールフィラメントを、同一方向、同一ピッチで２層構造に撚り合わせてなる１度撚り２層構造のスチールコードも考えられている。図８は、そうした１度撚り２層構造のスチールコードの一例として、コアフィラメントとする３本のスチールフィラメント１’の周りに外層フィラメントとする９本のスチールフィラメント３’を配置し、それら全スチールフィラメントを、同一方向、同一ピッチで２層構造に撚り合わせてなる。所謂３／９構造のスチールコード７の断面構造を示している。
【０００９】
しかしながら、このように複数本のコアフィラメントと複数本の外層フィラメントを、同一方向、同一ピッチで一度に撚り合わせたスチールコードの場合には、コアフィラメントと外層フィラメントの撚り方向および撚りピッチが同じであるために、複数本のコアフィラメントが撚り合わされてなる芯ストランドのフィラメントに密着する形で外層フィラメントに落ち込みが発生する。そして、図８に示すように、ストランド中心部の空隙８だけでなく、外層フィラメント３’の内側の空隙９もまた密閉された状態になってしまう。
【００１０】
そのため、外層フィラメントの内側の空隙は、２度撚り２層構造のスチールコードの場合よりは容積が減少し、タイヤ成形時にゴム中に吐き出される空気の量は少なくなるものの、タイヤ成形時にコード内部に殆どゴムが浸入しなくなる。その結果、やはりタイヤ使用中にスチールコード内部でフレッティング（擦過）摩耗を生じ、また、タイヤ表面の外傷によりスチールコード内部へ水分等が浸入したりして、著しくタイヤコードの耐疲労性を悪化させ、タイヤ寿命を縮めてしまうことがある。
【００１１】
また、２度撚り２層構造のスチールコードの場合よりは容積が減少するとはいっても、空隙が残り、その空隙に残存した空気がタイヤ成形時に吐き出され、エアー溜まりとなってゴム中に残ってしまい、タイヤ本体の強度を損うことになり、そうした空気を分散させ、エアー溜まりを消すためには、タイヤ成形時の加硫時間を長くすることが必要で、生産性が悪化し、消費するエネルギーが増大する。
【００１２】
また、こうした１度撚り２層構造のスチールコードでは、例えば、特開昭６２−１２５０８５号公報に示されているように、コアフィラメントの直径を外層フィラメントのそれよりも大きくしてフィラメント間の隙間を確保し、コード内部へのゴムの浸透を図るようにすることも考えられているが、そうした構造でも、コード内部の空隙を完全にゴムで埋め尽くすことは難しく、若干はタイヤ寿命を長くすることは出来るものの、十分なものではない。
【００１３】
その他、例えば特開平６−４９７８６号公報に示されているように、スチールコード内部の空隙に吸水性ポリマーを存在させるものや、特開昭６１−１３８７８９号公報に示されているように、スチールコード内部に有機材料の芯材を充填したものや、特公昭５９−２４２３９号公報に示されているように、スチールコードの芯材として加硫ゴムを使用したものが考えられているが、このような吸水性ポリマーや有機材料等を使用するについては、タイヤ本体のゴムとの接着性およびスチールフィラメントとの接着性を共に考慮する必要があって、制約の多い設計となり、技術面およびコスト面で不利なものとならざるを得ない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の２層構造のスチールコードは、タイヤ成形時にコード内部に十分な量のゴムが浸透せず、ストランド中心部に空隙ができるとともに外層フィラメントの内側に空隙ができて、タイヤ使用中にスチールコード内部でフレッティング摩耗を生じ、また、タイヤ表面の外傷によりスチールコード内部へ水分等が浸入したりして、著しくタイヤコードの耐疲労性を悪化させ、タイヤ寿命を縮めてしまうことがあり、また、スチールコード内部の空隙に残存した空気がエアー溜まりとなってゴム中に残ったのでは、タイヤ本体の強度が損われるため、そうしたエアー溜まりを消すためにタイヤ成形時の加硫時間を長くすることが必要で、生産性が悪化し、消費するエネルギーが増大するという問題があり、そうした問題を解消するため、外層フィラメントを少なくしてフィラメント間に隙間を持たせ、ゴムを浸透し易くしたものでも、スチールコード内部の空隙を完全にゴムで埋め尽くすことは難しく、また、製造コストを下げるため１度撚り２層構造としたスチールコードでは、外層フィラメントに落ち込みが発生し、フィラメント間の空隙が密閉状態になってしまい、やはりフレッティング摩耗を生じ、水分等の浸入による耐疲労性の悪化を招き、エアー溜まりを消すために加硫時間を長くすることが必要で、生産性の悪化、消費エネルギーの増大を招くという問題があり、また、吸水性ポリマーや有機材料等を使用するものでは、タイヤ本体のゴムとの接着性およびスチールフィラメントとの接着性を共に考慮する必要があって、技術面およびコスト面で不利になるという問題がある。
【００１５】
本発明はこうした問題を解消するためのもので、タイヤ等に埋設して補強材として使用する２層構造のスチールコードの製造方法であって、フレッティング摩耗を生じず、十分な耐腐食性および耐疲労性を発揮し、スチールコード自体の寿命を延ばすとともに、それを補強材として使用したタイヤ等の寿命を延ばし、且つ、タイヤ成形時等の加硫時間を短縮して省エネルギー化を達成することのできる製造方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためのエラストマー複合スチールコードの製造方法を提供するものである。
【００１７】
本発明のエラストマー複合スチールコードの製造方法は、コアフィラメントとする２〜４本のスチールフィラメントの全てのフィラメント周囲に未加硫ゴムを被覆した後、それら２〜４本の全スチールフィラメントを同時に撚り合わせて、ストランド中心部に未加硫ゴムが充填されるとともに周囲が未加硫ゴムで被覆された芯ストランドとなし、次いで、その芯ストランドの周りに外層フィラメントとする複数本の未加硫ゴムが被覆されていないスチールフィラメントを撚り合わせることにより、それら外層のスチールフィラメントの内側の芯ストランドとの間の空隙が未加硫ゴムで埋まった２層構造のエラストマー複合スチールコードとすることを特徴とする。
【００１８】
このエラストマー複合スチールコードの製造方法によれば、未加硫ゴムが被覆された２〜４本のスチールフィラメントが撚り合わされ芯ストランドとされた後、その芯ストランドの周りに複数本のスチールフィラメントが撚り合わされることにより、２層構造のエラストマー複合スチールコードが得られる。
【００１９】
このエラストマー複合スチールコードは、コアフィラメントとする２〜４本のスチールフィラメントの全てのフィラメント周囲に予め未加硫ゴムが被覆され、それらが撚り合わされることによって、内部空隙ができる場合はその空隙に未加硫ゴムが充填され、また、周囲が未加硫ゴムで被覆された芯ストランドが得られる。そして、この芯ストランドの周りに外層フィラメントとする複数本のスチールフィラメントが撚り合わされることにより、それら外層のスチールフィラメントの内側（芯ストランドとの間）の空隙が未加硫ゴムで埋まる。
【００２０】
こうして全ての内部空隙に未加硫ゴムが充填され、コード表面に未加硫ゴムのはみ出しがないエラストマー複合スチールコードが得られる。そして、このスチールコードは、例えばタイヤ補強材としてタイヤ成形時にタイヤ本体のゴムに埋め込まれることにより、未加硫ゴムが加硫化されて、コード内部の空隙が完全にゴムで埋まる。そのため、フレッティング摩耗を生じず、水分等によるコード内部からの腐食を防止して、スチールコードの耐疲労性を改善し、タイヤ等のゴム製品の寿命を延ばすことができる。また、コード内部の空隙が埋まるため、タイヤ成型時にゴム中に持ち込まれる空気の量が少なく、安定したタイヤの製造が可能で、加硫時間を短縮しエネルギーロスを低減することが可能となる。また、未加硫ゴムは、タイヤ本体のゴムとの接着性およびスチールフィラメントとの接着性が良好で、技術面およびコスト面で問題を生じない。
【００２１】
これらのエラストマー複合スチールコードの製造方法において、予めスチールフィラメントに被覆する未加硫ゴムは、接着性およびコスト等の面から、タイヤゴムと同質であるのが好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１および図２は、本発明の実施の形態のエラストマー複合スチールコードの製造方法を示している。この例は、３＋９構造のエラストマー複合スチールコードを製造する場合で、その製造方法は、芯ストランドを製造する工程（図１に示す）と、芯ストランドの周りに外層フィラメントを撚り合わせる工程（図２に示す）からなる。図１において、１１は未加硫ゴム被覆装置、１２は線分け装置、１３は集合ボイス、１４はバンチャー撚線機、図２において、１５は線分け装置、１６は集合ボイス、１７はバンチャー撚線機である。いずれも装置自体は従来公知のものである。
【００２４】
図１に示す芯ストランド製造の工程では、コアフィラメントとするスチールフィラメント１８が３本平行に繰り出され、バンチャー撚線機１４の撚口に向けて供給される。そして、その供給の途中、３本のスチールフィラメント１８は、未加硫ゴム被覆装置１１でそれぞれフィラメント周囲に未加硫ゴムが被覆される。そして、ゴム被覆されたスチールフィラメントが線分け装置１２で３本に分けられて集合ボイス１３に送られ、集合ボイス１３で集合し、バンチャー撚線機１４に供給されて、所定ピッチで３本同時に撚り合わされる。
【００２５】
こうして図３に示す断面形状の芯ストランド１９が得られる。この芯ストランド１９は、撚り合わされる前に全スチールフィラメント１８に未加硫ゴム２０が被覆され、これらの未加硫ゴム２０が被覆されたフィラメントが撚り合わされることにより、図３に示すように、ストランド中心部２１に未加硫ゴム２０が充填され、また、周囲が未加硫ゴム２０で被覆された形状となる。
【００２６】
この芯ストランド１９は一旦リールに巻き取られる。そして、次工程において、図２に示すように、芯ストランド１９と、外層フィラメントとする９本のスチールフィラメント２２が、芯ストランド１９の周りを９本の外層フィラメントが取り巻く配置で平行に繰り出され、バンチャー撚線機１７の撚口に向けて供給される。そして、芯ストランド１９と外層の９本のスチールフィラメント２２は線分け装置１５で分けられて集合ボイス１６に送られ、集合ボイス１６で集合し、バンチャー撚線機１７に供給されて、芯ストランド１９の周りに外層の９本のスチールフィラメント２２が撚り合わされる。
【００２７】
こうして図４に断面形状を示す２層構造のエラストマー複合スチールコード２３が得られる。このエラストマー複合スチールコード２３は、芯ストランド１９が、上述のようにストランド中心部２１に未加硫ゴム２０が充填され、周囲が未加硫ゴム２０で被覆された形状であって、その周りに外層フィラメントとする９本のスチールフィラメント２２が撚り合わされることにより、それら外層のスチールフィラメント２２の内側（芯ストランドとの間）の空隙が未加硫ゴム２０で埋まったものとなる。
【００２８】
このエラストマー複合スチールコード２３は、例えばタイヤ補強材としてタイヤ成形時にタイヤ本体のゴムに埋め込まれるもので、その場合、コアフィラメントとするスチールフィラメント１８に被覆される未加硫ゴム２０は、タイヤゴムと同質のものが用いられる。そして、その未加硫ゴム２０は、タイヤ成形（加硫）時に加硫化され、コード内部の空隙が完全にゴムで埋まる。そのため、フレッティング摩耗を生じず、水分等によるコード内部からの腐食を防止して、スチールコードの耐疲労性を改善し、タイヤ等のゴム製品の寿命を延ばすことができる。また、コード内部の空隙が埋まるため、タイヤ成形時にゴム中に持ち込まれる空気の量が少なく、安定したタイヤの製造が可能で、加硫時間を短縮しエネルギーロスを低減することが可能となる。
【００２９】
なお、この図示した実施の形態は、３＋９構造の場合を示すものであるが、芯ストランドを２〜４本のスチールフィラメントで形成する他の２度撚り２層構造の場合も同様に実施できる。
【００３０】
図５は、参考例のエラストマー複合スチールコードの製造工程を示している。この例は、３／９構造のエラストマー複合スチールコードを製造する場合である。図５において、２４は未加硫ゴム被覆装置、２５および２６は線分け装置、２７は集合ボイス、２８はバンチャー撚線機で、いずれも装置自体は従来公知のものである。
【００３１】
この例では、コアフィラメントとする３本のスチールフィラメント２９と、外層フィラメントとする９本のスチールフィラメント３０が、コアフィラメントとする３本のスチールフィラメント２９が内側で、外側を外層フィラメントとする９本のスチールフィラメント３０が取り巻く配置で同時平行に繰り出され、バンチャー撚り線機２８の撚口に向けて供給される。そして、その供給の途中で、コアフィラメントとする３本のスチールフィラメント２９は、未加硫ゴム被覆装置２４でそれぞれフィラメント周囲に未加硫ゴムが被覆され、前段の線分け装置２５を経て後段の線分け装置２６で集合する。また、外層のスチールフィラメント３０は後段の線分け装置２６に直接送られる。そして、集合した未加硫ゴム被覆のスチールフィラメント２９と外層の９本のスチールフィラメント３０は後段の線分け装置２６で分けられて集合ボイス２７に送られ、集合ボイス２７で集合して、バンチャー撚線機２８に供給されて、コアフィラメント同士、また、外層フィラメントが、同一方向、同一ピッチで撚り合わされる。
【００３２】
こうして図６に断面形状を示す２層構造のエラストマー複合スチールコード３１が得られる。このエラストマー複合スチールコード３１は、コアフィラメントとする３本のスチールフィラメント２９の全てのフィラメント周囲に予め未加硫ゴムが被覆され、それらが外層フィラメントとする９本のスチールフィラメント３０と一度に撚り合わされることによって、中心部およびその周囲の各フィラメント間の空隙が密閉状態で、その密閉状態の空隙に未加硫ゴム３２が充填されたものとなる。
【００３３】
このエラストマー複合スチールコード３１は、やはり、例えばタイヤ補強材としてタイヤ成形時にタイヤ本体のゴムに埋め込まれるもので、その場合、コアフィラメントとするスチールフィラメント２９に被覆される未加硫ゴム３２は、タイヤゴムと同質のものが用いられる。そして、その未加硫ゴム３２は、タイヤ成形（加硫）時に加硫化され、コード内部の空隙が完全にゴムで埋まる。そのため、フレティング摩耗を生じず、水分等によるコード内部からの腐食を防止して、スチールコードの耐疲労性を改善し、タイヤ等のゴム製造の寿命を延ばすことができる。また、１度撚りの２層構造であってもコード内部の空隙が完全にゴムで埋まるため、タイヤ成型時にゴム中に持ち込まれる空気の量が少なく、安定したタイヤの製造が可能で、加硫時間を短縮しエネルギーロスを低減することが可能となる。
【００３４】
なお、この図示した参考例は、３／９構造の場合を示すものであるが、複数本のスチールフィラメントをコアフィラメントとする他の１度撚り２層構造の場合も同様である。
【００３５】
本発明は、タイヤ補強用以外のスチールコードの製造方法にも適用できることは勿論である。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、２度撚り２層構造のスチールコードの場合に、中心部の空隙はもとより、外層のスチールフィラメントの内側（芯ストランドとの間）の空隙に未加硫ゴムが充填されたエラストマー複合スチールコードが得られ、このエラストマー複合スチールコードをタイヤ補強用等に使用したときに、コード内部の空隙が完全にゴムで埋まり、フレッティング摩耗を生じず、水分等によるコード内部からの腐食を防止して、スチールコードの耐疲労性を改善することができ、タイヤ成型時にゴム中に持ち込まれる空気の量が少なくなるために、安定したタイヤの製造が可能で、加硫時間を短縮しエネルギーロスを低減することが可能となる。
【００３７】
そして、空隙を埋める材質をタイヤ等のゴムと同質とすることができるため、フィラメントとの接着性も全く問題がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態において芯ストランドを製造する工程の概略図である。
【図２】 本発明の実施の形態において芯ストランドの周りに外層フィラメントを撚り合わせる工程の概略図である。
【図３】 本発明の実施の形態における芯ストランドの断面図である。
【図４】 本発明の実施の形態の製造方法により得られたエラストマー複合スチールコードの断面図である。
【図５】 参考例のエラストマー複合スチールコードの製造工程の概略図である。
【図６】 参考例の製造方法により得られたエラストマー複合スチールコードの断面図である。
【図７】 従来の２度撚り２層構造のスチールコードの断面図である。
【図８】 従来の１度撚り２層構造のスチールコードの断面図である。
【符号の説明】
１１ 未加硫ゴム被覆装置
１２ 線分け装置
１３ 集合ボイス
１４ バンチャー撚線機
１５ 線分け装置
１６ 集合ボイス
１７ バンチャー撚線機
１８ スチールフィラメント（コアフィラメント）
１９ 芯ストランド
２０ 未加硫ゴム
２１ ストランド中心部
２２ スチールフィラメント（外層フィラメント）
２３ エラストマー複合スチールコード（２度撚り）
２４ 未加硫ゴム被覆装置
２５ 線分け装置
２６ 線分け装置
２７ 集合ボイス
２８ バンチャー撚線機
２９ スチールフィラメント（コアフィラメント）
３０ スチールフィラメント（外層フィラメント）
３１ エラストマー複合スチールコード（１度撚り）
３２ 未加硫ゴム
Claims (2)
- コアフィラメントとする２〜４本のスチールフィラメントの全てのフィラメント周囲に未加硫ゴムを被覆した後、それら２〜４本の全スチールフィラメントを同時に撚り合わせて、ストランド中心部に未加硫ゴムが充填されるとともに周囲が未加硫ゴムで被覆された芯ストランドとなし、次いで、その芯ストランドの周りに外層フィラメントとする複数本の未加硫ゴムが被覆されていないスチールフィラメントを撚り合わせることにより、それら外層のスチールフィラメントの内側の前記芯ストランドとの間の空隙が未加硫ゴムで埋まった２層構造のエラストマー複合スチールコードとすることを特徴とするエラストマー複合スチールコードの製造方法。
- 上記未加硫ゴムはタイヤのゴムと同質であることを特徴とする請求項１記載のエラストマー複合スチールコードの製造方法。
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