JP2007046547A - スチールコード及びゴム複合体 - Google Patents

Abstract

【課題】長期間にわたり断線を生じることなく安定して使用することができる長寿命のスチールコード及びそのスチールコードで補強されたゴム複合体を提供する。
【解決手段】生コンクリート打設用ポンプのポンピングチューブの補強に用いられるスチールコードであって、各々がｍ本のワイヤ32,33を撚り合わせてなり、ワイヤの撚り合わせの向きとは逆向きに撚り合わせられたｎ本のストランド31A,31B,31Cと、ｎ本のストランドによって周囲を取り囲まれ、ゴムが充填される心部空間35と、を有する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、生コンクリート打設用ポンプのポンピングチューブ（ホース）を補強するためのスチールコード及びそのスチールコードで補強されたゴム複合体に関する。

コンクリートの打設工事には例えば特許文献１に記載された生コンクリート専用のポンプが用いられている。生コンクリート打設用ポンプはポンピングチューブ（ホース）を介してコンクリートミキサー車に接続され、図８に示すようにポンプ室内のポンピングチューブ１０８にローター１４の絞りローラ１５を押し付け、絞りローラ１５でチューブ１０８を押し潰して絞り出すようにして生コンクリートを次々に送り出す。

ところで、絞りローラ１５がチューブ１０８を押し潰す際に、チューブ１０８の送り出し部分は大きく屈曲され、苛酷な曲げ変形を受ける。この屈曲変形の負荷に耐えられるようにするために、ポンピングチューブ１０８は、スチールコード補強層ｄ，ｅで補強された多層チューブからなり（図２の（ａ）参照）、スチールコード補強層ｄ，ｅのなかには多数のスチールコードが埋設され（図２の（ｂ）参照）、強度と可撓性を兼ね備えたものとしている。

図９に示すように、ポンピングチューブの補強に用いられる従来のスチールコード１３０は、３本のワイヤを撚り合わせてなる心ストランド１３０ｃと、７本のワイヤ１３２，１３３を撚り合わせてなる５つの側ストランド１３１と、最外周に巻き付けられたラッピングワイヤ１３４とを備えている。このような構成のスチールコード１３０では、絞りローラ１５の押し付けにより、コード内部において心ストランド１３０ｃと側ストランド１３１とが繰り返し屈曲変形を受ける。
実公平２−３７３４６号公報

従来のスチールコードにおいては、繰り返し屈曲変形されたときの心ストランドの伸びが側ストランドの伸びに比べて小さく、両者の伸び差に起因して心ストランド１３０ｃの構成ワイヤが早期に断線してしまう。心ストランドの構成ワイヤが断線した状態で生コンクリート打設用ポンプの運転を続けると、心ストランドの破断から補強層ｄ，ｅの破断まで進展し、最終的にはポンピングチューブが破れてしまい、生コンクリートを送ることができなくなる。このように従来のスチールコードで補強されたポンピングチューブは、繰り返し屈曲変形を受けたときの耐疲労性が十分であるとは言えず、その寿命が短い。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、長期間にわたって断線を生じることなく安定して使用することができる長寿命のスチールコード及びそのスチールコードで補強されたゴム複合体を提供することを目的とする。

本発明に係るスチールコードは、生コンクリート打設用ポンプのポンピングチューブの補強に用いられるスチールコードであって、各々がｍ本のワイヤを撚り合わせてなり、前記ワイヤの撚り合わせの向きとは逆向きに撚り合わせられたｎ本のストランドと、前記ｎ本のストランドによって周囲を取り囲まれ、ゴムが充填される心部空間と、を有することを特徴とする。

本発明に係るゴム複合体は、生コンクリート打設用ポンプのポンピングチューブの補強に用いられるゴム複合体であって、シート状のゴム板と、所定の間隔をおいて実質的に平行になるように前記ゴム板のなかに埋め込まれた複数本のスチールコードと、を具備し、前記スチールコードは、各々がｍ本のワイヤを撚り合わせてなり、前記ワイヤの撚り合わせの向きとは逆向きに撚り合わせられたｎ本のストランドと、前記ｎ本のストランドによって周囲を取り囲まれ、ゴムが充填された心部と、を有することを特徴とする。

本発明のスチールコードにおいては、心部をコアワイヤレスとしているので、心部−側部間における構成ワイヤの伸び差の問題そのものが無くなるとともに、コード全体の柔軟性が高まり、屈曲性能が良好になる。その結果、屈曲変形が繰り返されるサイクル疲労に対するコードの耐久性（耐疲労性）が向上し、コードの寿命が延長される。

従来使用されているスチールコード１３０には最外周にラッピングワイヤ１３４が巻き付けられているが、ラッピングワイヤ１３４の存在によって側ストランドのワイヤ１３３のフレッティング摩耗が発生し、スチールコードの耐久性を低下させる。また、長期間の使用によってポンピングチューブ表面のゴムが摩滅して、コードが表面に露出した場合に、ラッピングワイヤ１３４によって絞りローラ１５の表面が削られるので、絞りローラ１５の寿命を短くしてしまうという問題がある。従って、ポンピングチューブの寿命延長の観点から見た場合に、ラッピングワイヤは巻き付けないほうが好ましい（表１参照）。

本発明のスチールコードでは、側ストランドを構成するワイヤの数ｍを３〜７のいずれかの整数とすることが好ましい。ポンピングチューブとしての所定の強度、柔軟性および耐疲労性を得るためには、構成ワイヤ数ｍを３本以上にする必要があるからである。一方、構成ワイヤ数ｍを８本以上にすると、スチールコードの撚り形状が不安定になるばかりでなく、ストランド径が大きくなり過ぎ、結局はコード径が大きくなり過ぎてゴムシート中に埋め込み難くなり、シート成形が困難になるか、またはストランド径を抑えるために構成ワイヤを細径にすると、強度不足となり、早期に断線するおそれがあるからである。

なお、構成ワイヤの材料は、ＪＩＳ Ｇ３５０２に規定されたピアノ線（強度レベル２５０ｋｇ／ｍｍ²以上、炭素含有量０．７２〜０．８２質量％）を用いることができる。

また、側ストランドの数ｎは３〜５のいずれかの整数とすることが好ましい。ポンピングチューブとしての所定の強度、柔軟性および耐疲労性を得るためには、側ストランド数ｎを３本以上にする必要があるからである。一方、側ストランド数ｎを６本以上にすると、心部に空間を有するコードとして構造上不安定になるばかりでなく、コード径が大きくなり過ぎてゴムシート中に埋め込み難くなり、シート成形が困難になるからである。

本発明によれば、長期間にわたって断線を生じることなく安定して使用することができる長寿命のスチールコード及びそのスチールコードで補強されたゴム複合体を含むポンピングチューブが提供される。また、本発明によれば、ポンピングチューブの柔軟性と耐曲げ疲労性が高まるので、ローラによるチューブの屈曲量を大きくとることができ、しかもローラの回転を速く設定することが可能になるため、ポンプ性能を示す生コンクリートの送り出し量を高めることができる。

以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について説明する。

生コン打設用ポンプ１０の入口は、図１に示すように、ポンピングチューブ８を介して生コンクリートミキサー車のホッパー２に連通している。ホッパー２内には生コンクリートが収容され、ミキサー３で生コンクリートが撹拌されている。

ポンピングチューブ８は、ホッパー２の出口から図示しない生コン打設用の囲いの中まで設けられている。ミキサー３で撹拌混合された生コンクリートがポンプ１０の駆動によってポンピングチューブ８を通って生コン打設用囲いの中に次々に送り出されるようになっている。

また、ポンピングチューブ８は、ポンプ１０の外側において保護管４，６により外周を被覆保護され、ポンプ１０の内部において露出している。保護管４，６とチューブ８とは適所に設けたストッパ８ａによって係止され、ポンプ駆動時に保護管４，６の中でチューブ８が動き回らないようになっている。

ポンプ入口側のチューブ８（保護管４で保護）はドラム１１の下部に接続され、ポンプ出口側のチューブ８（保護管６で保護）はドラム１１の上部に接続されている。ポンプ入口側においてチューブ８は２つの流路に分岐している。この分岐部２１はドラム１１の下部に取り付けられ、その分岐した流路がバルブ２３を有するドレイン流路２２に連通している。ドレイン流路２２はチューブ８の内部に残留する生コンクリートを外部へ排出するためのものである。

ポンプ１０のドラム１１内にはローター１２が設けられている。ローター１２は、ローラーギヤ１６の回転駆動軸１６ａを介して電動式モータ（図示せず）の駆動軸に連結されている。ローラーギヤ１６は回転駆動軸１６ａの周囲に同心円状に設けられた多数の小ローラ１６ｂを備えている。これらの小ローラ１６ｂは、モータの回転駆動力をローター１２に円滑に伝達するためのものである。

ローター１２は、一対のガイドローラ１３、ローラホルダ１４、一対の絞りローラ１５を備えている。ガイドローラ１３はドラム１１の内周面に取り付けられた円周溝レール（図示せず）に嵌まり込み、この円周溝レールに沿って案内されるようになっている。ローラホルダ１４は、絞りローラ１５の軌道がガイドローラ１３の軌道と重ならないように、絞りローラ１５を軸１５ａまわりに回転自在に支持している。すなわち、絞りローラ１５の軌道がドラム内のポンピングチューブ８の位置と一致するように、絞りローラ１５はローラホルダ１４によって支持され、ガイドローラ１３の軌道がドラム内のポンピングチューブ８の位置からずれるように、ガイドローラ１３はローター１２の本体に支持されている。さらに、絞りローラ１５とガイドローラ１３とはほぼ直交するところに位置するように、ローラホルダ１４およびローター１２の本体にそれぞれ支持されている。

絞りローラ１５の外周面は凹状又は平坦な形状に形成されている。ローター１２をドラム１１内で図中の矢印方向に回転させると、絞りローラ１５がポンピングチューブ８を押し潰しながら回転し、これによりポンピングチューブ８内の生コンクリートが絞り出されるようにしてポンプ１０の出口側へ送り出されるようになっている。

以上説明した生コン打設用ポンプは、その構造と動作の概要が例えばインターネット上のホームページアドレスhttp://www.kyokuto.com/product/kensetu/pump/pump_02.html#において開示されている。

次に、ポンピングチューブ８の概要を説明する。

図２の（ａ）に示すように、ポンピングチューブ８は、内側から順番にチューブゴムａ、布層ｂ、層間ゴムｃ、スチールコード補強層ｄ，ｅ、被覆ゴムｆを重ねた多層チューブからなるものである。

スチールコード補強層ｄ，ｅは、図２の（ｂ）に示すように、ゴム複合体３８が所定ピッチ間隔に埋設されたゴムシートからなるものである。ゴム複合体３８の各々は、チューブ８に対してスパイラル状にカレンダリングされている。このゴム複合体３８は、例えば図２の（ｃ）に示すように、ゴム充填心部３６と５×４構成の側ストランド３１Ａとを含むスチールコードを備えている。

次に、実施例１のスチールコード３０Ａについて説明する。

（実施例１）
実施例１のスチールコード３０Ａは、図３に示すようにゴムが充填される心部空間３５を有し、周囲に５本の側ストランド３１Ａがほぼ等ピッチ間隔に配置されている。側ストランド３１Ａは４本の同径ワイヤ３３をＳ撚りしたものからなり、さらに５本の側ストランド３１ＡをＺ撚りしてスチールコード３０Ａが形成されている。

次に、実施例２のスチールコード３０Ｂについて説明する。

（実施例２）
実施例２のスチールコード３０Ｂは、図４に示すようにゴムが充填される心部空間３５を有し、周囲に５本の側ストランド３１Ｂがほぼ等ピッチ間隔に配置されている。側ストランド３１Ｂは５本の同径ワイヤ３３をＳ撚りしたものからなり、さらに５本の側ストランド３１ＢをＺ撚りしてスチールコード３０Ｂが形成されている。

次に、実施例３のスチールコード３０Ｃについて説明する。

（実施例３）
実施例３のスチールコード３０Ｃは、図５に示すようにゴムが充填される心部空間３５を有し、周囲に５本の側ストランド３１Ｃがほぼ等ピッチ間隔に配置されている。側ストランド３１Ｃは単一の心ワイヤ３２の周囲に６本の同径ワイヤ３３をＳ撚りしたものからなるものである。さらに５本の側ストランド３１ＣをＺ撚りしてスチールコード３０Ｃが形成されている。

次に、実施例３のスチールコードを製造する場合を例にとって説明する。

（スチールコードの製造）
先ず、ＪＩＳ Ｇ３５０２に規定されたピアノ線にブラスめっきしたワイヤ（直径０．９８ｍｍ）を伸線加工して０．１５５ｍｍの素線とした。この素線を７個の送給リールからバンチャー撚り線機に送り込み、７本の同径素線を一括撚りして（１＋６）構成の側ストランド３１Ｃを作製した。このとき、撚り方向をＳ、撚りピッチを６．０ｍｍとした。

次いで、（１＋６）構成の側ストランド３１Ｃを５個の送給リールからバンチャー撚り線機に送り込み、５本の側ストランド３１Ｃを撚り合わせ、５×７（１＋６）構成のスチールコード（心無し構造）３０Ｃを得た。このとき、撚り方向をＺ、撚りピッチを１２．７ｍｍとした。最終的に得たスチールコード３０Ｃの直径は１．２６ｍｍであった。

（ゴム複合体の製造）
このようにして得た５×７（１＋６）構成のスチールコード３０Ｃを長さ１５０ｍｍに切断し、切断した５本のスチールコード３０Ｃを図６に示すようにゴムシート（厚さ１ｍｍ、幅３０ｍｍ、長さ１４０ｍｍ）上に両端２０ｍｍのつかみ代Ｌ２を確保して、５ｍｍピッチ間隔で平行に敷き並べた。従って、両端のつかみ代を除いた自由なスチールコードの長さＬ１は１００ｍｍである。

次いで、これに厚さ１ｍｍのゴムシートを被せ、スチールコードをサンドイッチ状に挟み込み、加硫成形する。加硫温度は約１３０℃とした。加硫成形後、ゴムシートの外側にはみ出したスチールコードを切断除去した。このようにしてゴム複合体４０を得た。

（評価試験方法）
次に、図７を参照して上記のようにして作製したゴム複合体の耐久性を評価するための屈曲曲げ疲労試験について説明する。
上記のゴム複合体４０を試験サンプルとして使用し、これを屈曲試験片とした。屈曲試験片４０の両端を一対のチャック４２で挟持した状態で、チャック４２の相互間隔を図７の（ａ）に示す位置から図７の（ｂ）に示す位置まで接近させ、この動作を２サイクル／秒（１往復０．５秒）で繰り返した。すなわち、図７の（ａ）に示す伸張時において屈曲試験片４０のつかみ端部から端部までの間隔Ｌ１を１００ｍｍとし、図７の（ｂ）に示す屈曲時において屈曲試験片４０のつかみ端部から端部までの間隔Ｌ３を５０ｍｍとした。繰り返し回数が規定値（例えば１万回）に到達したところで試験を停止し、試験片４０を解体してスチールコード３０Ｃを取り出した。取り出したスチールコード３０Ｃの残存強度Ｆ₂を引張試験機によって測定した。この測定値Ｆ₂と屈曲曲げ疲労試験を行わない未試験のスチールコードの強度Ｆ₁との比率Ｆ（＝Ｆ₂／Ｆ₁）を求め、比率Ｆの百分率をとって耐曲げ疲労性の評価を行なった。

（評価試験結果）
表１に評価試験結果を示す。
従来例として１×３＋５×７×０．１５＋０．１５（ラップ有り）構成のスチールコードを含むゴム複合体を用いた。

実施例１〜３として、それぞれ５×４×０，１５５（ラップ無し），５×５×０，１５５（ラップ無し），５×７×０，１５５（ラップ無し）構成のスチールコードを含むゴム複合体を用いた。

比較例１，２として、それぞれ１×３＋５×７×０．１５（ラップ無し），５×７×０．１５５＋０．１５（ラップ有り）構成のスチールコードを含むゴム複合体を用いた。

耐曲げ疲労性は、従来例コードを基準（１００）として、それに対する比率で評価した。

実施例１〜３の耐曲げ疲労性指数（１３０，１２８，１３１）は、いずれも比較例１，２のそれ（１０２，９９）を大幅に上回った。

なお、比較例１の耐曲げ疲労性指数（１０２）は、従来例のそれよりも若干向上した。

本発明は、生コンクリート打設用ポンプのポンピングチューブ（ホース）の補強に利用可能である。

生コン打設用ポンプを示す内部透視断面図。 （ａ）はポンピングチューブの一部を切り欠いて示す斜視図、（ｂ）はスチールコードが埋め込まれたチューブ補強層を示す断面図、（ｃ）はチューブ補強層中のゴム複合体を示す断面図。 本発明の実施形態に係るスチールコードを示す横断面図。 本発明の実施形態に係るスチールコードを示す横断面図。 本発明の実施形態に係るスチールコードを示す横断面図。 スチールコード埋設ゴムシートからなる試験片を示す斜視図。 （ａ）は試験機のチャックで把持された試験片を示す図、（ｂ）は屈曲させた試験片を示す図。 従来のポンピングチューブを模式的に示してその動作の概要を説明する図。 従来のチューブ補強用スチールコードを示す横断面図。

符号の説明

２…ホッパー、３…ミキサー、４，６…保護管、
８，１０８…ポンピングチューブ（ホース）、８ａ…ストッパ、
１０…生コン打設用ポンプ、１１…ドラム、１２…ローター、１３…ガイドローラ、
１４…ローラホルダ、１５…絞りローラ、１５ａ…軸、
１６…ローラーギヤ、１６ａ…回転駆動軸、１６ｂ…小ローラ、
２１…分岐部、２２…ドレイン流路、２３…バルブ、
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，１３０…スチールコード、
３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，１３１…側ストランド、３２，３３，１３２，１３３…ワイヤ、
３５…心部空間、３６…ゴム充填心部、３８…ゴム複合体、３９…ゴム、
１３０Ｃ…心ストランド、１３４…ラッピングワイヤ、
４０…屈曲試験片（ゴム複合体、ゴムシート）、４２…チャック。

Claims (4)

1. 生コンクリート打設用ポンプのポンピングチューブの補強に用いられるスチールコードであって、
   各々がｍ本のワイヤを撚り合わせてなり、前記ワイヤの撚り合わせの向きとは逆向きに撚り合わせられたｎ本のストランドと、
   前記ｎ本のストランドによって周囲を取り囲まれ、ゴムが充填される心部空間と、を有することを特徴とするスチールコード。
2. 前記ｍを３〜７のいずれかの整数とし、前記ｎを３〜５のいずれかの整数とすることを特徴とする請求項１記載のスチールコード。
3. 生コンクリート打設用ポンプのポンピングチューブの補強に用いられるゴム複合体であって、
   シート状のゴム板と、
   所定の間隔をおいて実質的に平行になるように前記ゴム板のなかに埋め込まれた複数本のスチールコードと、を具備し、
   前記スチールコードは、
   各々がｍ本のワイヤを撚り合わせてなり、前記ワイヤの撚り合わせの向きとは逆向きに撚り合わせられたｎ本のストランドと、
   前記ｎ本のストランドによって周囲を取り囲まれ、ゴムが充填された心部と、を有することを特徴とするゴム複合体。
4. 前記ｍを３〜７のいずれかの整数とし、前記ｎを３〜５のいずれかの整数とすることを特徴とする請求項３記載のゴム複合体。

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