説明

有機繊維コードの改質方法

【課題】改質装置全体のコストを増大させることなく、安定して高い品質で有機繊維コードを改質する。
【解決手段】有機繊維が撚糸されてなるタイヤ補強用の有機繊維コードWを接着剤にディップするディップ工程と、ディップされた有機繊維コードWを乾燥する乾燥工程と、乾燥された有機繊維コードWを改質する熱処理工程とを有する有機繊維コードWの改質方法であって、乾燥工程は、ディップされた有機繊維コードW向けて遠赤外線を照射して乾燥し、熱処理工程は、乾燥された有機繊維コードWに向けて遠赤外線を照射して改質する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えばタイヤ等のゴム物品を補強するのに用いられる有機繊維コードに対して所望の物性やゴムとの接着性を付与するための有機繊維コードの改質方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
この種の有機繊維コードとしては、例えばポリエステルやポリアミド(ナイロン)等が採用されており、従来から、このコードをレゾルシン・ホルマリン/ゴムラテックス(RFL)液等の接着剤液にディップした後に乾燥および熱処理を施して改質し、有機繊維コードに所望の物性やゴムとの接着性を付与することがなされている(例えば下記特許文献1参照)。この乾燥工程および熱処理工程においては、従来、有機繊維コードを高温の雰囲気下で所定の力で引張ることがなされていた。
しかしながら、このような乾燥工程および熱処理工程では、熱媒体として熱伝導率の低い空気が用いられているので、この処理効率を向上させるために既存の装置において単に有機繊維コードの搬送速度を高めるだけでは、このコードに付着した接着剤の温度を、有機繊維コードとの反応を開始させる程度まで高めることができず、有機繊維コードを良好に改質させることが困難になるおそれがあった。一方、乾燥炉や熱処理炉の、有機繊維コードの搬送方向における長さを長くして、単位時間あたりの有機繊維コードの処理長さを長くすることで生産性を高めようとすると、改質装置の大型化を招きスペースおよびコストを増大させ、さらに、サイズ切替え時に炉内に留まる有機繊維コードの長さが長くなり材料の無駄が大きくなる等といった問題がある。
【0003】
そこで、このような問題を解決するための手段として、本発明の発明者等は、乾燥工程において、マイクロ波を接着剤が付着した有機繊維コードに向けて照射し、熱処理工程において、遠赤外線を有機繊維コードに向けて照射することを検討している。
【特許文献1】特開昭62−029404号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、このように乾燥工程でマイクロ波を有機繊維コードに照射すると、照射時間が10秒以下と短時間で済む反面、照射時間の僅かな変動によっても有機繊維コードの含有水分率が大きく変動することになるため、有機繊維コードを安定して高い品質で改質することが困難になるおそれがある。また、マイクロ波は、有機繊維コードに付着した接着剤を通過して有機繊維コードに到達することもあるので、このコード自体が加熱され、その温度が炉内温度以上になってこのコードが溶融するおそれも考えられる。また、マイクロ波の発生装置は一般に高価なので、改質装置全体のコストが増大するおそれがある。
【0005】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、改質装置全体のコストを増大させることなく、安定して高い品質で有機繊維コードを改質することができる有機繊維コードの改質方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の有機繊維コードの改質方法は、有機繊維が撚糸されてなるタイヤ補強用の有機繊維コードを接着剤にディップするディップ工程と、ディップされた有機繊維コードを乾燥する乾燥工程と、乾燥された有機繊維コードを改質する熱処理工程とを有する有機繊維コードの改質方法であって、 前記乾燥工程は、ディップされた有機繊維コードに向けて遠赤外線を照射して乾燥し、前記熱処理工程は、乾燥された有機繊維コードに向けて遠赤外線を照射して改質することを特徴とする。
【0007】
この発明では、乾燥工程で、ディップされた有機繊維コードを遠赤外線の照射により乾燥させるので、改質装置全体のコストを増大させることなく、容易に乾燥工程後における有機繊維コードの含有水分率を最適値にすることが可能になり、安定して高い品質で有機繊維コードを改質することができる。
また、遠赤外線は有機繊維コードに付着した接着剤に吸収されて、このコードには到達しないので、乾燥工程および熱処理工程において、有機繊維コード自体が加熱されて溶融することのみならず、熱劣化しその破断強力が低下するのも防ぐことができる。さらに、前記付着した接着剤を効率的に加熱することも可能になることから、乾燥工程では、所望の水分率に到達させる時間を短縮することが可能になり、熱処理工程では、接着剤の有機繊維コードに対する接着反応速度を向上させることが可能になり、熱媒体として熱伝導率の低い空気を用いて有機繊維コードを乾燥および改質させる従来の有機繊維コードの改質方法と比べて、この改質に要する全体の時間を短縮することができる。さらにまた、このように時間の短縮が図られることから、前記付着した接着剤からの熱により有機繊維コードが熱せられる時間が短縮されることにもなり、このコードが熱劣化するのを確実に防ぐことができる。
【0008】
ここで、前記乾燥工程および前記熱処理工程はそれぞれ、炉内で循環させた熱風によりセラミックス板を加熱することで、このセラミックス板から前記遠赤外線を発生させてもよい。
【0009】
この場合、例えば、セラミックス板に埋設されたニクロム線等の電熱線に電圧を供給することによりセラミックス板を加熱し、このセラミックス板から遠赤外線を発生させる方法に比べ、遠赤外線の出力効率を増大させることが可能になり、改質に要するエネルギーの省力化を図ることができる。
【0010】
さらに、有機繊維コードに向けて熱風を当てて接着剤を加熱するのではなく、セラミックス板を熱風で加熱することによりこのセラミックス板から発生させた遠赤外線を有機繊維コードに向けて照射してこのコードを乾燥および改質するので、前記のように有機繊維コードが熱せられる時間が短縮できることと相俟って、有機繊維コードが熱劣化するのを確実に防ぐことができる。さらにまた、炉内で熱風を循環させるので、炉内温度の均一化も図られ、改質する有機繊維コードをその全長にわたって均等に乾燥および改質することができ、高い品質でこのコードを改質することができる。
【0011】
また、前記ディップ工程は、ディップにより有機繊維コードに付着した過剰な接着剤を吸引、若しくは絞り取り、この有機繊維コードへの接着剤の付着量を一定量に調整してもよい。
【0012】
この場合、ディップ工程において有機繊維コードへの接着剤の付着量を一定量に安定させることが可能になり、乾燥工程および熱処理工程における処理効率の低下や、接着剤の過剰な使用によるコストアップを防ぐことができる。
すなわち、ディップ工程では、ディップ槽内の接着剤の液量、濃度、温度、ディップ槽内で有機繊維コードに作用する張力、浸漬時間、有機繊維コードの原糸生産時のオイリング量等といった多数の変動要因に起因して、接着剤の付着量が有機繊維コードの長手方向および日毎でばらつき易いので、従来から、このコードに過剰な接着剤を付着させている。そのため、乾燥工程および熱処理工程における処理効率の低下や、接着剤の過剰な使用によるコストアップが生ずるおそれがあった。
さらにまた、乾燥工程後における有機繊維コードの含有水分率を安定させることも可能になり、熱処理工程でこのコードを安定して高い品質で改質するのを確実に実現することができる。
【0013】
さらにまた、前記有機繊維コードは緯糸を有しない単線コードとされて、この有機繊維コードを一度の前記ディップ工程、乾燥工程および熱処理工程で1〜250本改質してもよい。
【発明の効果】
【0014】
この発明によれば、改質装置全体のコストを増大させることなく、安定して高い品質で有機繊維コードを改質することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下、本発明に係る有機繊維コードの改質方法の一実施形態を、図1および図2を参照しながら説明する。まず、この有機繊維コードの改質方法を実施するための有機繊維コードの改質装置10の概略構成について説明する。
【0016】
この有機繊維コードの改質装置10は、ゴム物品を補強する例えばタイヤコード等の有機繊維コードWが巻回状態で収納されて、ディップ槽12aに向けて有機繊維コードWが繰り出し可能とされた繰り出し装置11と、有機繊維コードWをディップ槽12aに浸漬させた後に、この有機繊維コードWから過剰な接着剤を取り除き可能とされたディップ処理装置12と、このディップ処理装置12を通過した有機繊維コードWを加熱して乾燥させる縦型の乾燥炉15と、この乾燥炉15を通過した有機繊維コードWを加熱して改質させる2つの横型の熱処理炉16、16と、この熱処理炉16を通過して改質された有機繊維コードWを巻き取る巻き取り装置17とが備えられている。
【0017】
なお、有機繊維コードWは、例えばナイロンやアラミド等のポリアミド、ポリエチレンナフタレートやポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、レーヨン、ポリケトン、またはビニロン等、タイヤ補強用に使用できる撚コードを全て含むものとする。また、有機繊維コードWは緯糸を有しない単線コードとされている。
【0018】
以上の構成において、繰り出し装置11とディップ処理装置12との間に設けられた繰り出しロール18が駆動されたときに、有機繊維コードWが所定量だけ繰り出され、ディップ処理装置12、乾燥炉15および熱処理炉16を順次パスロール19やプルロール20を介して通過し改質された後に、巻き取り装置17により巻取られるようになっている。なお、図1において、繰り出しロール18およびプルロール20を構成する各ロールにおける有機繊維コードWのパスの図示は省略している。
【0019】
そして、本実施形態では、ディップ処理装置12は、接着剤が収納されたディップ槽12aと、ディップ槽12aを通過した有機繊維コードWから過剰な接着剤を絞り取る絞りロール13と、この絞りロール13を通過した有機繊維コードWから過剰な接着剤を吸引するバキューム装置14と、このバキューム装置14を通過した有機繊維コードWの含有水分率が測定可能な非接触水分計(図示せず)と、図示されない制御装置とを備えている。
【0020】
絞りロール13は、図1に示されるように、有機繊維コードWの搬送方向に沿って直線状に配置された3つのロール13a、13b、13cにより構成されている。これらのロール13a、13b、13cのうち、有機繊維コードWの搬送方向両端に位置する各ロール13a、13cは、図示されないエアシリンダのピストンロッドが連結されており、前記搬送方向に移動可能に支持されている。図示の例では、前記搬送方向両端に位置する各ロール13a、13cは、上下方向に移動可能に支持されている。これにより、3つのロール13a、13b、13cの各外周面同士の間の隙間量が調整されて、絞りロール13による有機繊維コードWに対する加圧力、つまり有機繊維コードWに付着した過剰な接着剤を絞り取る量が調整できるようになっている。
【0021】
前記非接触水分計は、水分量に応じて誘電率が変化する性質を利用して、非接触で有機繊維コードWに付着している接着剤の単位長さあたりの水分量(以下、「水分率」という)を測定できるようになっている。なお、この非接触水分計はバキューム装置14と乾燥炉15との間に配置されている。
バキューム装置14は、減圧度を変化させて吸引力を変化させることにより、有機繊維コードWに付着した過剰な接着剤を吸引する量が調整できるようになっている。
【0022】
前記制御装置は、非接触水分計により測定された水分率と、予め設定されている最適な水分率の上限値および下限値とを比較し、測定された水分率がこの最適な水分率の範囲外であった場合に、予め設定されている、前記測定された水分率と前記最適な水分率の上限値または下限値との差分に対する減圧度および加圧力の各増減量のデータから、各増減量のデータを読み出し、この読み出したデータに基づいて、バキューム装置14の減圧度および絞りロール13における前記エアシリンダの空気圧を制御し、前記水分率を最適な水分率範囲内に入れる構成とされている。
【0023】
そして、本実施形態では、乾燥炉15および熱処理炉16の内部には、図2に示されるように、有機繊維コードWの搬送方向に沿って、このコードWを挟んで対向して配置されたセラミックス板21と、セラミックス板21において有機繊維コードWと対向する表面と反対側の裏面側に熱風を供給する熱風発生機22と、セラミックス板21の裏面側を通過した熱風を回収するための循環用路23とを備えている。
【0024】
セラミックス板21は、例えば市販の遠赤外線放射セラミックス、アルミナ、ベリリア、ジルコニア、マグネシア、ムライト、若しくはフォルステライト等の酸化系セラミックスにより形成されている。
熱風発生機22は、例えばガスの燃焼により加熱空気を発生させる構成とされている。
【0025】
次に、以上のように構成された装置10により有機繊維コードWを改質する方法について説明する。
まず、繰り出しロール18を駆動させて有機繊維コードWを所定量だけ繰り出し、ディップ槽12a内の接着剤にこの有機繊維コードWを浸漬した後に、この有機繊維コードWを、絞りロール13、バキューム装置14および前記非接触水分計を順次通過させる。
【0026】
ここで、前記非接触水分計により有機繊維コードWの水分率を測定し、その測定値が前記制御装置に送信される。そして、この制御装置において、測定された水分率と、予め設定されている最適な水分率の上限値および下限値とが比較されて、測定された水分率が水分率範囲外であった場合に、前記と同様にして、バキューム装置14の減圧度および絞りロール13における前記エアシリンダの空気圧を制御し、前記水分率を最適な水分率範囲内に入れる。
【0027】
次に、有機繊維コードWは、乾燥炉15内および熱処理炉16内を順次、パスロール19やプルロール20を介して通過して、乾燥および改質される。すなわち、有機繊維コードWは、乾燥炉内15および熱処理炉16内を、セラミックス板21の表面と対向させられた状態で搬送される一方、熱風発生機22で発生した熱風がセラミックス板21の裏面側を通過してセラミックス板21を加熱し、このセラミックス板21から遠赤外線を発生させることにより、セラミックス板21の表面から有機繊維コードWに向けて遠赤外線が照射されることによって、このコードWが乾燥および改質される。
【0028】
その後、有機繊維コードWは、プルロール20を通過して巻き取り装置17により巻取られる。なお、有機繊維コードWは、一度のディップ工程、乾燥工程および熱処理工程で1〜250本改質させることができる。
【0029】
以上説明したように、本実施形態による有機繊維コードの改質方法によれば、乾燥炉15による乾燥工程で、ディップされた有機繊維コードWを遠赤外線の照射により乾燥させるので、改質装置10全体のコストを増大させることなく、容易に乾燥工程後における有機繊維コードWの含有水分率を最適値にすることができる。
【0030】
また、遠赤外線は有機繊維コードWに付着した接着剤に吸収されて、このコードWには到達しないので、乾燥工程および熱処理炉16、16による熱処理工程において、有機繊維コードW自体が加熱されて溶融することのみならず、熱劣化しその破断強力が低下するのも防ぐことができる。さらに、前記付着した接着剤を効率的に加熱することも可能になることから、乾燥工程では、所望の水分率に到達させる時間を短縮することが可能になり、熱処理工程では、接着剤の有機繊維コードWに対する接着反応速度を向上させることが可能になり、熱媒体として熱伝導率の低い空気を用いて有機繊維コードWを乾燥および改質させる従来の有機繊維コードWの改質方法と比べて、この改質に要する全体の時間を短縮することができる。さらにまた、このように時間の短縮が図られることから、前記付着した接着剤からの熱により有機繊維コードWが熱せられる時間が短縮されることにもなり、このコードWが熱劣化するのを確実に防ぐことができる。
【0031】
さらに、乾燥工程および熱処理工程ではそれぞれ、炉14、15内で循環させた熱風によりセラミックス板21を加熱することでこのセラミックス板21から発生する遠赤外線を有機繊維コードWに向けて照射するので、例えば、セラミックス板に埋設されたニクロム線等の電熱線に電圧を供給することによりセラミックス板を加熱し、このセラミックス板から遠赤外線を発生させる方法に比べて、遠赤外線の出力効率を増大させることが可能になり、改質に要するエネルギーの省力化を図ることができる。
【0032】
また、有機繊維コードWに熱風を直接当てて加熱するのではなく、セラミックス板21を熱風で加熱することによりこのセラミックス板21から発生させた遠赤外線を照射して有機繊維コードWを乾燥および改質するので、前記のようにこのコードWが熱せられる時間が短縮できることと相俟って、有機繊維コードWが熱劣化するのをさらに確実に防ぐことができる。
さらにまた、炉14、15内で熱風を循環させるので、炉内温度の均一化も図られ、改質する有機繊維コードWをその全長にわたって均等に乾燥および改質することができ、高い品質でこのコードを改質することができる。
【0033】
さらに、ディップ処理装置12によるディップ工程では、ディップにより有機繊維コードWに付着した過剰な接着剤を吸引、および絞り取り、この有機繊維コードWへの接着剤の付着量を一定量に調整するので、ディップ工程において有機繊維コードWへの接着剤の付着量を一定量に安定させることが可能になり、乾燥工程および熱処理工程における処理効率の低下や、接着剤の過剰な使用によるコストアップを防ぐことができる。
さらにまた、乾燥工程後における有機繊維コードWの含有水分率を安定させることも可能になり、熱処理工程でこのコードWを安定して高い品質で改質するのを確実に実現することができる。
【0034】
次に、以上説明した作用効果についての検証試験を実施した。この試験に際し、実施例1、2および比較例1から3の計5種類の改質方法により有機繊維コードWを改質した。
なお、これらの各改質方法に供する有機繊維コードWは全て、材質:ポリエチレンテレフタレート、原糸繊度:1670dtex、撚本数:2本、上撚数×下撚数:39本×39本の構成を採用した。なお、明確な結果を得るために、この試験を実施する前に予め、有機繊維コードWにエポキシ化合物を用いて改質処理を施した。
【0035】
実施例1および2は、図1および図2に示す装置10を用い、乾燥炉15および熱処理炉16における遠赤外線の出力を16kW/mとした。これらの実施例1および2の各改質方法の相違点は、乾燥炉15での乾燥工程の時間であり、実施例1では10秒とし、実施例2では20秒とした。
【0036】
比較例1および2では、乾燥工程および熱処理工程の双方において、有機繊維コードWを高温の雰囲気下で所定の力で引張る従来の方法を採用した。これらの比較例1および2の各改質方法の相違点は、乾燥炉での乾燥工程の時間であり、比較例1では30秒とし、比較例2では40秒とした。
さらに、比較例3では、図1に示す装置10の乾燥炉15に代えて、マイクロ波を有機繊維コードWに向けて照射し乾燥させる乾燥炉を採用した。なお、この比較例3の乾燥炉に設けたマイクロ波発生装置として、芝浦メカトロニクス社製のTMG−490C(水冷式)を採用し、波長を2450MHz、出力を5kW/mとした。
【0037】
以上の実施例1、2および比較例1から3において、乾燥炉内および熱処理炉内でそれぞれ有機繊維コードWに作用させる温度および張力は、乾燥炉内では160℃、0.227g/dtexとし、熱処理炉内では240℃、0.227g/dtexとした。
【0038】
そして、実施例1、2および比較例1から3の各改質方法により改質された有機繊維コードWそれぞれについて、水分率、破断強力、2.02g/dtex(66N)での伸び(以下、「中間伸度」という)、熱収縮率、および接着力を測定した。
【0039】
水分率は、乾燥工程を経た有機繊維コードWのうち約3gを試料として取り出し、この試料を島津製作所社製の電子水分計を用いて温度を300℃に設定して測定した。
破断強力および中間伸度はそれぞれ、JIS L1017に準拠して島津製作所社製のオートグラフを用いて測定した。なお、ディップ処理、乾燥および改質する前の有機繊維コードW(以下、「撚りコード」という)では、破断強力は238N、中間伸度は11.8%であった。
熱収縮率は、改質した有機繊維コードWを、50gの引張負荷を加えた状態で177℃のオーブン内に30分間置いたときの収縮量を測定し、この収縮量を元の長さで除したものに100を乗じて算出した。なお、前記撚りコードでは7.0%であった。
接着力は、改質した有機繊維コードWをゴム中に埋め込み、これを加硫して試料を得た後に、有機繊維コードWを試料から引き抜くのに要した引張力で評価した。なお、接着力については、比較例2の方法で改質した有機繊維コードWを有する前記試料における前記引張力を100として他の実施例1および2等を評価した。
結果を表1に示す。
【0040】
【表1】

【0041】
この表1において、前記水分率の最適値を0.7%とすると、実施例2および比較例2の方法では最適な水分率を実現できるが、乾燥工程に要する時間が、従来法である高温の雰囲気下に置くことで乾燥させる比較例2では約40秒要するのに対し、実施例2では約20秒で足り、前記実施形態では乾燥に要する処理時間を従来法と比べ半減できることが確認された。
【0042】
また、破断強力について、実施例1、2は比較例1、2と比べて5%程度向上され、また、接着力について、実施例2は比較例1、2と比べて10%程度向上されたことが確認された。
なお、マイクロ波を有機繊維コードWに照射することにより乾燥させる比較例3と、実施例2とでは、破断強力、中間伸度、熱収縮率および接着力が略同等であり、しかも比較例3では、乾燥時間が4秒であるにもかかわらず水分率が0.82%となり、その乾燥処理時間が大幅に短縮されていることが確認される。しかしながら、比較例3では、このように、乾燥時間が4秒であっても0.82%の水分率が実現されるので、この乾燥時間を高精度に制御できなければ、水分率が大きくばらつくことになり、安定して高い品質の有機繊維コードWを得ることができないおそれが考えられる。
【0043】
なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、前記実施形態では、ディップ処理装置12によるディップ工程において、ディップ槽12aを通過した有機繊維コードWに付着した接着剤を絞り取ることのみならず、吸引もしたが、いずれも実施しない場合や、いずれか一方のみを実施する場合にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【0044】
改質装置全体のコストを増大させることなく、安定して高い品質で有機繊維コードを改質することができる。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】本発明に係る一実施形態において、有機繊維コードの改質方法を実施するための改質装置を示す概略構成図である。
【図2】図1に示す乾燥炉および熱処理炉の拡大概略構成図である。
【符号の説明】
【0046】
15 乾燥炉
16 熱処理炉
22 セラミックス板
W 有機繊維コード

【特許請求の範囲】
【請求項1】
有機繊維が撚糸されてなるタイヤ補強用の有機繊維コードを接着剤にディップするディップ工程と、ディップされた有機繊維コードを乾燥する乾燥工程と、乾燥された有機繊維コードを改質する熱処理工程とを有する有機繊維コードの改質方法であって、
前記乾燥工程は、ディップされた有機繊維コードに向けて遠赤外線を照射して乾燥し、前記熱処理工程は、乾燥された有機繊維コードに向けて遠赤外線を照射して改質することを特徴とする有機繊維コードの改質方法。
【請求項2】
請求項1記載の有機繊維コードの改質方法において、
前記乾燥工程および前記熱処理工程はそれぞれ、炉内で循環させた熱風によりセラミックス板を加熱することで、このセラミックス板から前記遠赤外線を発生させることを特徴とする有機繊維コードの改質方法。
【請求項3】
請求項1または2に記載の有機繊維コードの改質方法において、
前記ディップ工程は、有機繊維コードに付着した過剰な接着剤を吸引、若しくは絞り取り、この有機繊維コードへの接着剤の付着量を一定量に調整することを特徴とする有機繊維コードの改質方法。
【請求項4】
請求項1から3のいずれかに記載の有機繊維コードの改質方法において、
前記有機繊維コードは緯糸を有しない単線コードとされて、この有機繊維コードを一度の前記ディップ工程、乾燥工程および熱処理工程で1〜250本改質することを特徴とする有機繊維コードの改質方法。


【図1】
image rotate

【図2】
image rotate


【公開番号】特開2007−186825(P2007−186825A)
【公開日】平成19年7月26日(2007.7.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−7232(P2006−7232)
【出願日】平成18年1月16日(2006.1.16)
【出願人】(000005278)株式会社ブリヂストン (11,469)
【Fターム(参考)】