JP2005533192A - 分断されたフィラメントを含む金属ストランド - Google Patents

Abstract

本発明の対象としての金属ストランド（１０１Ｄ）は、少なくとも２本のフィラメントを備える。少なくとも１本のフィラメント（１０５）は分断され、フィラメント端（１０７Ａ、１０７Ｂ）を生じ、このフィラメント端は、固定材、好ましくは、はんだ材を用いて、ストランド（１０１Ｄ）の分断されていないフィラメントに固定される。このようなストランドは、例えば、コード、タイヤのゴムまたはポリマー補強、およびエレベータベルトまたはタイミングベルトのようなベルト、巻上ロープまたはエレベータロープ、コントロールケーブル、または懸垂ロープを得るのに、用いることができる。

Description

本発明は、金属ストランドおよびコードに関し、さらに詳細には、金属ストランドまたはコード内に存在するフィラメントの破断部を含む金属ストランドの加工性を維持することに関する。

現在、例えば、二重または一重撚り操業を用いてストランドおよびコードを作製中に、ストランドまたはコードのフィラメントが破断するという問題がある。殆どの場合、このような破断によって、フィラメントの２つの遊離端が生じ、これらは、ストランドまたはコードの輪郭の外に突出する。

ストランドまたはコードの遊離したフィラメント端は、そのストランドまたはコードを後続のプロセスで用いるときに、問題を生じ得る。

突出するフィラメントを有するこのようなストランドを、多重ストランドコードを得るのに用いるとき、これらの突出するフィラメントは、コード作製中に、プロセス上の問題を生じることがある。これらの突出する端は、穴部、すなわち、案内部、または小さな通路を詰まらせる場合がある。

機械部分とフィラメント端との間のこの相互作用によって、破断または分断されたフィラメントが「袖抜き（sleeve off）」されることがある。ストランドの長い距離にわたって、このフィラメントは、ストランドから引き抜かれる。

突出するフィラメントを有するこのようなストランドまたはコードを、例えば、コントロールケーブルとして用いるとき、これらの突出するフィラメントは、それらが用いられているプロセスに異常を生じさせることがある。

突出するフィラメントを有するこのようなストランドまたはコードを、ポリマーまたはゴム製品（例えば、タイミングベルト、エレベータベルトまたは巻上ベルト）を得るのに用いるとき、これらの突出するフィラメントは、ポリマーまたはゴムのマトリックスのせん断または機能障害を引き起こすことがある。また、ここで、これらの突出端が、例えば、押出機械またはストランドやコードを処理する他の機械の案内部を詰まらせることがある。

従って、破断されたフィラメント、すなわち、ストランドまたはコードの輪郭の外に突出するフィラメント端を有するこのようなストランドまたはコードは、敬遠される。

このような突出するフィラメントを避けるために、このような突出するフィラメント端を備える金属ストランドまたはコードは、それらの突出するフィラメント端の位置で２つに切断するとよい。その結果、フィラメントの破断が生じる前のストランドまたはコードの長さと同じ長さのストランドまたはコードが得られる。
ストランド端またはコード端のいずれかを互いに溶接し、溶接部において比較的均一な輪郭を有する溶接ストランドまたは溶接コードを得る場合がある。以後、これを「端と端が溶接された」ストランドまたはコードと呼ぶ。この解決策は、劣った機械的特性、例えば、低い破断力、低い弾性率（破断歪）、および高い曲げ剛性と低い捩れ延性を有するストランドまたはコードをもたらす。

端と端が溶接された金属ストランドは、コードを得るのに用いることができるが、金属コードの機械的特性に関する犠牲を伴う。

本発明の目的は、分断された金属フィラメントを備える金属ストランドであって、そのストランドの輪郭の外に突出するフィラメント端を有せず、これらのフィラメントの破断にも関わらず、袖抜けの危険を生じることなく、加工することができる金属ストランドを提供することにある。本発明の対象としての金属ストランドでは、その金属ストランドの機械的特性の大部分が維持される。

本発明の対象としての金属ストランドは、少なくとも２本のフィラメントを備え、少なくとも１本のフィラメントが分断され、少なくとも１つのフィラメント端を生じる。本発明によれば、このフィラメント端は、固定材を用いて、ストランドの分断していないフィラメントに固定される。フィラメント端がストランドの分断していないフィラメントに固定される場所を、以後、「固定点」と呼ぶ。

このようなフィラメントの分断は、例えば、二重または一重撚り操業での撚り点におけるフィラメントの破断、フィラメントスプールの材料切れ、またはフィラメントスプールを含む巻き軸架におけるフィラメントの破断によって、生じることがある。

必ずしもではないが、通常、フィラメントの分断によって、２つのフィラメント端が生じ、これらのフィラメント端は、各々、固定材を用いて、ストランドの分断していないフィラメントの異なった固定点に固定される、と解釈される。

この場合、分断区域の長さは、２つの固定点を含む最大ストランド長さ、として定義されるとよい。通常、２つのフィラメント端は、それらの端において、もはや、互いに接すことはない。それどころか、最も一般的には、分断区域は、数ｍｍから数ｍの間の長さを有する。
固定材は、接着剤または接着剤ペースト、または、ポリマー材料であってもよいが、好ましくは、はんだ材であるとよい。好ましくは、Ａｇ、Ｓｎ、またはＳｎおよびＡｇの合金を用いてはんだが提供される。
接着剤を用いる場合、金属対金属用の接着剤が好ましい。
施工中の固定材の温度、例えば、ポリマーまたははんだ材の溶融温度は、フィラメントの機械的および物理的特質を保持するために、フィラメントの金属合金の変態点よりも低いのが好ましい。最も好ましくは、７００℃よりも低い温度、最も好ましくは、３５０℃よりも低い温度が用いられる。例えば、鋼を用いるとき、変態温度は、その温度を超えると、鋼合金がオーステナイト構造に変態するような温度、として理解されるべきである。

固定点は、好ましくは、ストランド直径の１．２倍よりも小さい、またはさらに好ましくは、１．１倍よりも小さい直径を有する。固定点は、好ましくは、ストランド直径の0.8倍よりも大きい、またはさらに好ましくは、ストランド直径の０．９倍よりも大きい直径を有する。最も好ましくは、固定点は、ストランド直径と実質的に等しい。
「ストランド直径」は、そのストランドの半径方向の断面を包囲する最小円の直径として、定義される。フィラメント端が分断区域内に存在するｍ本のフィラメントに固定される位置の直径は、それらのフィラメント端がその分断区域内に存在するＭ本のフィラメントに固定される位置を包囲する最小円の直径である。

好ましくは、各固定点におけるフィラメント端の数は、４未満、好ましくは、３未満または２未満である。フィラメント端1つのみが各固定点において存在するのが、最も好ましい。

本発明の対象としての金属ストランドは、フィラメント端が分断されていない金属フィラメントに固定されているので、ケーブルプロセスまたは押出プロセスのようなさらに他のプロセスにおいて、このようなストランドの使用が、例えば、袖抜きによって、妨げられることがない、という利点を有している。

「端と端」が溶接されたストランドと比較して、分断区域の端において、フィラメント端を固定しても、柔軟性のない区域が金属ストランドにもたらされることがない。本発明の対象としての金属ストランドは、「端と端」が溶接されたストランドと比較して、分断されたフィラメントが存在する場所において、機械的な特性も改良される。

好ましくは、わずかな数、またはいっそう好ましくは1つのフィラメント端しか固定点に固定されないので、ストランドは、それほど脆弱にはならない。分断されたフィラメントの位置におけるストランドまたはコードの破断荷重は、金属ストランドにおけるはんだ付けされていない金属フィラメントの破断荷重の合計に近似する。

本発明の対象としての金属ストランド試料の破断力は、通常、分断されたフィラメントを有していない金属ストランドの試料の破断力の５０％よりも大きく、例えば、６０％よりも大きく、またはさらに８０％よりも大きい。本発明の対象としての金属ストランドの試料の破断伸びは、通常、分断されたフィラメントを有していない金属ストランドの試料の破断伸びの３０％よりも大きく、例えば、５０％よりも大きく、またはさらに６０％よりも大きい。通常、高い安全係数がストランド荷重に対して用いられるので、ストランド段階におけるはんだ付けされた区域の存在は、どのような付加的な危険も生じることがない。

本発明の対象としてストランドを、ポリマーまたはゴム製品（例えば、タイミングベルト、エレベータベルト、または巻上ベルト）を得るのに用いるとき、突出するフィラメントが存在していないので、ポリマーまたはゴムのマトリックスのせん断または機能障害の危険がなくなる。例えば、押出機械またはストランドを処理する他の機械の案内部の詰まりは、もはや、存在しない。

「ストランド」は、多数の金属フィラメントとして、理解されるべきである。これらの金属フィラメントは、互いに撚られ、外面フィラメントからなる外面を有するストランドが得られる。すべての外面フィラメントが、ストランドの外面をなす。可能であれば、金属フィラメントからなるコアも、ストランドに設けられる。このようなコアは、ストランドの外面に存在するフィラメントを有していない。
一例として、ストランドは、金属フィラメントの２層からなる。ここで、１層はコアをなし、他の１層は外面をなす。このようなストランドは、（ｎ×ａ＋ｍ×ｂ）構成と呼ばれ、ｎとｍはフィラメントの数であり、ａとｂはｍｍ単位で表されるフィラメントの直径である。例えば、（１×０．１９＋６×０．１７５）または（１×０．２１＋６×０．１９）が挙げられる。通常、ｎまたはｍが１と等しい場合、ｎまたはｍは、製品の名称に記述されない。
コアそれ自身も金属フィラメントの層状構成として設けられる。一例として、２層の（ｎ₁ ^*ａ₂＋ｎ₂ ^*ａ₂）構成のコアを備え、その周囲にｍ^*ｂの金属フィラメントの第３の外層が設けられる（ｎ₁ ^*ａ₁＋ｎ₂ ^*ａ₂＋ｍ^*ｂ）構成が挙げられる。ここで、ｎ₁、ｎ₂およびｍはフィラメントの数を示し、ａ₁、ａ₂およびｂはｍｍ単位で表されるフィラメントの直径である。一例として、（１^*０．１３＋６^*０．１２＋１２^*０．１２）または（３^*０．１５＋９^*０．１５＋１５^*０．１５）のストランドが挙げられる。

フィラメント端は、他の分断されていないフィラメント、すなわち、分断されていないフィラメントの１本、または分断されていないフィラメントの１本以上に固定される。

本発明の対象としての金属ストランドは、好ましくは、鋼合金、最も好ましくは、０．２７５％Ｃよりも多い、または０．４％Ｃよりも多い、またはさらに０．６％Ｃよりも多いＣを有する炭素鋼、またはステンレス鋼合金から得られる。

ことによると、ストランドが含む金属フィラメントは、すべて、同一のフィラメント直径を有する。しかし、通常、本発明の対象としてのストランドのフィラメントは種々のフィラメント直径を有する。金属フィラメントの直径は、好ましくは、１．１５ｍｍよりも小さく、例えば、１．０５ｍｍよりも小さく、または０．８５ｍｍよりも小さく、またはさらに０．７ｍｍよりも小さく、例えば、０．５ｍｍよりも小さく、または０．３５ｍｍよりも小さく、またはさらに０．２５ｍｍよりも小さく、例えば、０．２１ｍｍよりも小さい。一例として、金属フィラメントの直径は０．０３ｍｍよりも大きい。

ストランドは、例えば、異なる直径、異なる合金、または異なる被膜を有する異なるフィラメントを備える、と理解される。

本発明の対象としてのストランドは、好ましくは、５ｍｍよりも小さく、例えば、４ｍｍよりも小さく、または２．５ｍｍよりも小さく、またはさらに１．７５ｍｍよりも小さく、例えば、１．４ｍｍよりも小さく、または０．９ｍｍよりも小さく、またはさらに０．７ｍｍよりも小さく、例えば、０．６ｍｍよりも小さく、またはさらに０．２ｍｍよりも小さいストランド直径を有する。ストランド直径は、ストランドの半径方向の断面を包囲する最小仮想円の直径である。一例として、ストランド直径は、０．０４ｍｍよりも大きい。

さらに、本発明により、フィラメント端が分断されていないフィラメントに固定された少なくとも１本、しかし、好ましくは、１本のみの金属ストランドを用いることによって得られる金属コードを、本発明の対象として提供することができる。また、金属コードの作製中に、そのコードの１本のストランドの１本以上のフィラメントが破断したとき、固定材を用いて、フィラメント端をこのストランドの分断されていないフィラメントに固定してもよい。

いずれの場合も、金属コードは、少なくとも１本の本発明の対象としてのストランドを備え、このストランドは、このストランド内に存在する分断されていないフィラメントに固定されるフィラメント端を有している。

金属コードは、各々が少なくとも２本の金属フィラメントを含むストランドを少なくとも２本備える、どのコード構成を有してもよい。

一例として、「ｎ×ｍ」構成、例えば、３×３、７×３、４×７、７×４、７×７、または７×１９の構成が用いられてもよい。ここで、ｎはコード内のストランド数であり、各ストランドはｍ本のフィラメントを有する、と理解されるべきである。各ストランドは、例えば、異なる直径、異なる合金、または異なる被膜を有する異なるフィラメントを備えてもよい、と理解されるべきである。
また、好ましくは、「ｍ₁＋（ｎ×ｍ₂）」構成が用いられてもよい。ｍ₁本のフィラメントからなるコアストランドの周りに、ｍ₂本のフィラメントからなるｎ本のストランドが設けられる。一例として、３本のフィラメントからなるコアストランドを備え、その周りに、７本のフィラメントからなる５本のストランドが設けられる（３＋５×７）コードが挙げられる。ｍ₁本とｍ₂本のフィラメントは、同じ直径を有していてもよいし、異なる直径を有していてもよい。各ストランドは、例えば、異なる直径、異なる合金、または異なる被膜を有する種々のフィラメントを備えてもよい、と理解されるべきである。

金属コードは、好ましくは、１４ｍｍ未満、例えば、１２ｍｍ未満、または９ｍｍ未満、またはさらに７ｍｍ未満、例えば、５ｍｍ未満、または４ｍｍ未満、またはさらに２．５ｍｍ未満、例えば、２ｍｍ未満、または１．７ｍｍ未満、さらに、０．２５ｍｍ未満のコード直径を有する。一例として、コード直径は、０．１０ｍｍよりも大きい。
「コード直径」は、そのコードの半径方向の断面を包囲する最小円の直径として定義される。分断区域の直径は、本発明の対象としてのストランドの分断区域が存在するコードの断面を包囲する最小円の直径である。

コードの輪郭の外に突出するフィラメントが避けられるので、本発明の対象としてのストランドと同じ利点が、得られる。突出するフィラメント端が存在しないので、プロセスの中断、または袖抜けによる妨害を生じることがなく、また、コードの機械的特性が大きく影響されることもない。

本発明の対象としてのストランドを含む金属コード試料の破断力は、通常、本発明の対象としてのストランドを有していない金属コード試料の破断力の７５％よりも大きく、例えば、８０％よりも大きく、またはさらに９０％よりも大きい。本発明の対象としてのストランドを含む金属コード試料の破断伸びは、通常、本発明の対象としてのストランドを有していない金属コード試料の破断伸びの３０％よりも大きく、例えば、５０％よりも大きく、またはさらに６０％よりも大きく、またはさらに７０％よりも大きく、例えば、８０％よりも大きい。通常、高い安全係数がコード負荷に対して用いられるので、ストランド段階における本発明の対象としてのストランドの存在は、どのような付加的な危険も生じることがない。

分断区域を備える金属コード試料の破断伸びは、そのコードの断面の全体にわたって溶接される金属コード試料の破断伸びと比較して、より大きい。

本発明の対象としてのストランドを含むコードがポリマーまたはゴム製品（例えば、タイミングベルト、エレベータベルトまたは巻上ベルト）に用いられるとき、ポリマーまたはゴムマトリックスのせん断または機能障害のおそれが可能な限り小さくなる。機械的特性の改善が得られると共に、例えば、押出機械またはコードを処理する他の機械の案内部の詰まりは、もはや、存在しない。

従って、本発明の対象として、金属ストランドと同様に、金属コードは、タイミングベルト、エレベータベルトまたは巻上ベルト、コンベヤベルトのようなポリマーまたはゴムベルトを補強するのに用いることができ、あるいは、コントロールケーブル、エレベータロープまたは巻上ロープ、懸垂ロープ、またはタイヤ補強や窓エレベータケーブルのようないくつかの自動車の用途に用いることができる。

本発明の対象としてのストランドまたはストランドを含むコードは、現在知られている技術的欠点を解消しているので、ストランドまたはコード製造業者は、無駄の程度を低減し、ストランドまたはコードをより経済的に提供することができる。これによって、欠点と直面していたこれらの製造業者は、いまや、その全体的な長さにわたってフィラメントの破断部を有していないストランドまたはコードを得ることができる、という恩恵を受けるだろう。

以下、添付の図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。

本発明の対象としての金属コードおよび金属ストランドの実施形態が、図１に示されている。０．７％Ｃを有する鋼から作製され、かつ「（０．２１＋６×０．１９）＋６×（０．１９＋６×０．１７５）」の構成を有する金属コード１００が設けられている。このコードは、７本のストランド（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅ、１０１ｆ、および１０１ｇ）を備えている。各ストランドは、コアフィラメント１０２およびそのストランドの外層をなすフィラメント１０３を備えている。
コアストランド１０１ａは、０．２１ｍｍの直径を有するコアフィラメント１０２を備え、このコアフィラメント１０２は、０．１９ｍｍの直径を有する６本のフィラメント１０３によって取り囲まれている。他の外側のストランド１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅ、１０１ｆ、および１０１ｇは、すべて、０．１９ｍｍの直径を有するコアフィラメント１０２と、０．１７５ｍｍの６本の包囲フィラメント１０３を有している。

コアストランド１０１ａは、６．３ｍｍの撚り長さを有し、外側ストランド１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅ、１０１ｆ、および１０１ｇは、すべて、８ｍｍの撚り長さ１０４を有している。コアストランド１０１ａと金属コードそのものは、同一方向（ＳまたはＺ方向）に撚られ、ストランド１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅ、１０１ｆおよび１０１ｇは、すべて、反対方向（Ｚ、またはＳ）に撚られる。

図２ａおよび図２ｂに示されるように、ストランド１０１ｄは、分断された１本のフィラメント１０５を有している。この金属フィラメント１０５は、ストランド１０１ｄの外層のフィラメントである。この分断によって、図２ａに示されるように、ストランドの輪郭の外に突出する２つのフィラメント端１０７ａおよび１０７ｂが生じる。

本発明によれば、図２ｂに示されるように、両方の端１０７ａおよび１０７ｂは、ストランド１０１ｄの分断していないフィラメントに固定され、好ましくは、はんだ付けされ、２つの固定点１０６が得られる。ストランド１０１ｄの分断区域は、矢印１０８で示される長さを有している。この例において、分断区域は、フィラメントが１本少なく、６本のフィラメントは分断されずにある。

固定材として、好ましくは、Ａｇ、ＳｎまたはＡｇ−Ｓｎ合金からなる群から選択されるはんだ材が用いられる。最も好ましくは、Ｓｎ−Ａｇ合金が用いられる。

図１のＡＡ’に沿った断面である図３に示されるように、ストランド１０１ｄの３０１で示される直径は、分断区域の各側の固定点１０６の位置における３０２で示される直径と実質的に等しいことがわかる。

ストランド１０１ｄとコード１００の破断力および破断伸びが、表１に示されている。

試料のすべてに対して、Ａｇ−Ｓｎ合金のはんだ材を用いた。

すべての試験は、１０００ｍｍのストランドまたはコードの試料に対して、なされている。

表から明らかなように、分断区域を有するストランドの平均破断力は、分断区域を有していない参考ストランドの破断力の８５％である。平均破断伸びは、分断区域を有していない参考ストランドの破断伸びの６８％である。

分断区域を有するストランドを含むコードの平均破断力は、分断区域を有していないストランドを含む参考コードの破断力の９５％である。平均破断伸びは、分断区域を有していないストランドを含む参考コードの破断伸びの８２％である。

図４に示されるように、金属コード４１はポリウレタンマトリックス４２に埋設されている。本発明の対象としての金属コード４１ａは、はんだ付けされた区域４３を備えるストランドを有している。このようなベルトは、エレベータベルトとして用いることができる。

本発明の対象としてのコードおよびストランドの概略図である。 フィラメントの破断部を有するストランドの概略図である。 本発明によってフィラメント端が固定されている図２ａのストランドの概略図である。 図１のコードの面ＡＡ’に沿った半径方向の切断図である。 本発明の対象としてのコードを備えるポリマーベルトである。

Claims (25)

1. 少なくとも２本のフィラメントを含む金属ストランドであって、少なくとも１本のフィラメントは分断され、少なくとも１つのフィラメント端を生じるような金属ストランドにおいて、前記フィラメント端は、固定材を用いて、前記ストランドの分断されていないフィラメントに固定されることを特徴とする、金属ストランド。
2. 前記ストランドは、分断区域を有し、前記分断区域の各側で、少なくとも１つのフィラメント端が、前記分断されていないフィラメントに固定される、請求項１に記載の金属ストランド。
3. 前記固定材は、接着剤である、請求項１又は２に記載の金属ストランド。
4. 前記固定材は、ポリマーである、請求項１又は２に記載の金属ストランド。
5. 前記固定材は、はんだ材である、請求項１又は２に記載の金属ストランド。
6. 前記はんだ材は、７００℃未満の融解温度を有する、請求項５に記載の金属ストランド。
7. 前記はんだ材は、Ａｇ、Ｓｎ、またはＡｇ−Ｓｎ合金からなる群から選択される、請求項５又は６に記載の金属ストランド。
8. フィラメント１本のみが分断される、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の金属ストランド。
9. 前記ストランドは、ストランド直径を有し、前記フィラメント端の固定部の直径は、前記ストランド直径と実質的に等しい、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の金属ストランド。
10. 前記ストランド直径は、５ｍｍ未満である、請求項１乃至９のいずれか1項に記載の金属ストランド。
11. 前記ストランド直径は、２．５ｍｍ未満である、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の金属ストランド。
12. 前記フィラメントは、フィラメント直径を有し、前記フィラメント直径は、１．１５ｍｍ未満である、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の金属ストランド。
13. 前記フィラメント直径は、０．３５ｍｍ未満である、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の金属ストランド。
14. 前記ストランドは、フィラメント端を含まない前記ストランドの試料の破断力の５０％よりも大きい破断力を有する、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の金属ストランド。
15. 分断区域を有する前記ストランドは、フィラメント端を含まない前記ストランドの試料の破断力の３０％よりも大きい破断伸びを有する、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の金属ストランド。
16. 前記金属は、鋼である、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の金属ストランド。
17. 少なくとも２本の金属ストランドを含む金属コードであって、前記ストランドの少なくとも１本が、請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の金属ストランドである、金属コード。
18. 前記ストランドの１本が、請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の金属ストランドである、請求項１７に記載の金属コード。
19. ポリマーまたはゴムのベルトまたはタイヤを補強するための、請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の金属ストランドの使用。
20. エレベータベルトまたは巻上ベルトへの、請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の金属ストランドの使用。
21. タイミングベルトへの、請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の金属ストランドの使用。
22. 多重ストランドコードを得るための、請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の金属ストランドの使用。
23. 巻上ロープまたはエレベータロープとしての、請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の金属ストランドの使用。
24. コントロールケーブルとしての、請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の金属ストランドの使用。
25. 懸垂ロープとしての、請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の金属ストランドの使用。
    

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