JP7417039B2 - スチールコードおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、スチールコードおよびその製造方法に関し、さらに詳しくは、コード強力を十分に発現させ易くしたスチールコードおよびその製造方法に関するものである。

タイヤ、コンベヤベルト、ゴムホース等のゴム製品には、補強材としてスチールワイヤを撚り合わせたスチールコードが埋設して使用されている。例えば、芯ストランドの外周面に複数本の側ストランドを撚り合わせたストランド構造のスチールコードが使用されている（例えば、特許文献１参照）。

複数本のストランドを撚り合せたスチールコードでは、同じ仕様であっても種々の要因に起因してコード強力（切断強度）にばらつきが生じ、スチールコードが本来有しているコード強力を十分に発現できない場合がある。そこで、本願発明者は、コード強力を十分に発現できない原因を種々分析、検討することで本願発明を創作するに至った。

特開２０１４－２０５９２５号公報

本発明の目的は、コード強力を十分に発現させ易くしたスチールコードおよびその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明のスチールコードは、芯ストランドと複数本の側ストランドとが撚り合わされて、または、芯ストランド無しで複数本の側ストランドが撚り合わされて形成されていて、前記芯ストランドおよび前記側ストランドは複数本の素線が撚り合わされて形成されているスチールコードにおいて、前記スチールコードを分解してそれぞれの前記側ストランドを取り出して測定されたストランド撚りピッチを用いて、下記（１）式により算出されるそれぞれの前記側ストランド間での前記ストランド撚りピッチのバラつきＶが２０％以下であることを特徴とするスチールコード。
バラつきＶ＝（ストランド撚りピッチの最大値Ｐｘ－ストランド撚りピッチの最小値Ｐｎ）／ストランド撚りピッチの平均値ＰＭ×１００（％）・・・（１）

本発明のスチールコードの製造方法は、上記に記載のスチールコードの製造方法であって、それぞれの前記側ストランドを構成する素線として、フリー状態にした時に巻き径が１００ｍｍ以上になるように制御された素線を使用し、複数本の前記制御された素線を撚り合わせてそれぞれの前記側ストランドを形成し、前記芯ストランドとそれぞれの前記側ストランドとを撚り合わせる、または、前記芯ストランド無しでそれぞれの前記側ストランドを撚り合わせることを特徴とする。ただし、それぞれの前記側ストランドは撚り合わせる前にらせん状に予め成形されているものを除く。

前記スチールコードを分解してそれぞれの前記側ストランドを取り出して測定されたストランド撚りピッチを用いて、上述した（１）式により算出されるストランド撚りピッチのバラつきＶが大きい程、コード強力のバラつきが大きくなることが判明した。そこで、このストランド撚りピッチのバラつきＶを２０％以下にした本発明のスチールコードによれば、スチールコードが本来有しているコード強力を十分に発現させ易くなる。

本発明のスチールコードの製造方法によれば、それぞれの前記側ストランドを構成する素線として、フリー状態にした時に巻き径が１００ｍｍ以上になるように制御された素線を使用することで、前記ストランド撚りピッチのバラつきＶを２０％以下にすることが可能になる。

本発明のスチールコードを例示する横断面図である。 図１のスチールコードを例示する斜視図である。 スチールコードを分解して取り出したストランドを例示する説明図である。 フリー状態の素線を例示する説明図である。 スチールコードの別の実施形態を例示する横断面図である。 コンベヤベルトの横断面図である。 図６のコンベヤベルトの平面図である。

以下、本発明のスチールコードおよびその製造方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１、図２に例示する本発明のスチールコード１は、例えばゴム製品に埋設されて補強材として使用される。この実施形態ではスチールコード１は、芯ストランド２の外周面に複数本の側ストランド３を撚り合わせたストランド構造であり、いわゆる７×７構造である。このスチールコード１は、１本の芯ストランド２の外周面に６本の側ストランド３が撚り合わされて形成されている。芯ストランド２は、中心の１本の素線２ａのまわりに６本の素線２ａを撚り合わせて形成されている。側ストランド３は、中心の１本の素線３ａのまわりに６本の素線３ａを撚り合わせて形成されている。素線２ａ、３ａはスチールワイヤである。

この実施形態では、芯ストランド２を構成する素線２ａの素線撚り方向と、側ストランド３を構成する素線３ａの素線撚り方向と、芯ストランド２の外周面に撚り合わせる側ストランド３のストランド撚り方向とは同じ撚り方向になっている。それぞれの素線２ａ、３ａの外径は例えば０．２ｍｍ～１．０ｍｍ程度である。

本発明では、スチールコード１を分解して取り出したそれぞれの側ストランド３をフリー状態にした時のストランド撚りピッチＰについて特別な工夫をしている。即ち、この測定されたストランド撚りピッチＰを用いて、下記（１）式により算出されるそれぞれの側ストランド３間でのストランド撚りピッチＰのバラつきＶを２０％以下にしている。
バラつきＶ＝（ストランド撚りピッチの最大値Ｐｘ－ストランド撚りピッチの最小値Ｐｎ）／ストランド撚りピッチの平均値ＰＭ×１００（％）・・・（１）

このバラつきＶは以下のように算出される。

まず、スチールコード１を分解して図３に例示するように、それぞれの側ストランド３を取り出す。この実施形態では、スチールコード１は、６本の側ストランド３と１本の芯ストランド２とに分解される。

それぞれの側ストランド３は、芯ストランド２のまわりに所定のストランド撚りピッチで撚り合わされているが、分解してフリー状態（重力以外が作用せずに静置した状態）にした時のストランド撚りピッチＰにはバラつきがある。そこで、フリー状態のそれぞれの側ストランド３のストランド撚りピッチＰを測定する。側ストランド３の１本毎に複数か所（例えば３～５か所）でストランド撚りピッチＰを測定し、それぞれの測定値の単純平均を、その側ストランド３のストランド撚りピッチＰとする。尚、１本の側ストランド３におけるストランド撚りピッチＰのバラつきは非常に小さいので無視できる程度である。

この実施形態では、ストランド撚りピッチＰが、それぞれの側ストランド３ではＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６になっている。芯ストランド２は、実質的にストランド撚りピッチが無い（無限大である）。

次いで、それぞれのストランド撚りピッチＰ１～Ｐ６のうちの最大値Ｐｘと最小値Ｐｎを特定する。この実施形態では最大値ＰｘはＰ６、最小値ＰｎはＰ５になっている。
また、それぞれのストランド撚りピッチＰ１～Ｐ６の単純平均値ＰＭを算出する。これらの最大値Ｐｘ、最小値Ｐｎ、平均値ＰＭを上述した（１）式に代入することでバラつきＶが算出される。

本願発明者の種々の分析、検討の結果、同じ仕様のスチールコード１であっても、このバラつきＶが大きくなると、スチールコード１のコード強力（切断強度）が低下することが判明した。そこで、このバラつきＶを２０％以下にして、フリー状態のそれぞれの側ストランド３のストランド撚りピッチＰを均等化する。これにより、スチールコード１が本来有しているコード強力を損なうことがなく、十分に発現させることが可能になる。

通常のスチールコードでは、バラつきＶが３０％～５０％程度なので、本発明のスチールコード１ではバラつきＶが意図的に小さく設定されている。スチールコード１のコード強力を、より十分に発現させるには、バラつきＶを１５％以下にするとよい。

このスチールコード１を製造するには、まず、１本の芯ストランド２と、６本の側ストランド３を準備する。その後、１本の芯ストランド２の外周面にそれぞれの側ストランド３を撚り合わせてスチールコード１が形成される。

上述したバラつきＶを２０％以下にするためには、本願発明者の種々の分析、検討の結果、側ストランド３を構成する素線３ａの状態が大きく影響することが判明した。即ち、図４に例示するように、フリー状態にした時に巻き径ｄが１００ｍｍ未満の素線３ａを、それぞれの側ストランド３に使用するとバラつきＶが大きくなる。

そこで、フリー状態にした時に巻き径ｄが１００ｍｍ以上になるように制御された素線３ａを使用する。このように巻き径ｄが制御された素線３ａを使用することで、バラつきＶを２０％以下にすることが可能になる。巻き径ｄは２５０ｍｍ以上にすると、バラつきＶをより小さくし易くなる。素線３ａをフリー状態にした時に正確な円形になることはないので、この巻き径ｄは、フリー状態にしてコイル状になっている素線３ａの内接円の直径（コイル内径）となる。

素線３ａは、図４に例示するようにストックボビン８に巻き取られてストックされる。巻き取られた素線３ａを繰り出してフリー状態にした時の巻き径ｄは、ストックボビン８の巻芯外径Ｄに影響を受ける。したがって、この巻芯外径Ｄを適切に設定することで、フリー状態にした時の素線３ａの巻き径ｄを１００ｍｍ以上に制御することができる。

尚、フリー状態にした時の素線３ａの巻き径ｄは、バラつきが小さい方が好ましいので、所定の乖離限度内になるように制御するとよい。この所定の乖離限度は例えば１００ｍｍ、より好ましくは８０ｍｍにする。フリー状態にした時の素線３ａの巻き径ｄが１５０ｍｍと２５０ｍｍの場合は、両者の乖離が１００ｍｍ（＝２５０ｍｍ－１５０ｍｍ）となり、所定の乖離限度（１００ｍｍ）内になる。一方、フリー状態にした時の素線３ａの巻き径ｄが１５０ｍｍと３００ｍｍの場合は、両者の乖離が１５０ｍｍ（＝３００ｍｍ－１５０ｍｍ）となるので、所定の乖離限度（１００ｍｍ）から外れることになる。

図５に例示するスチールコード１の別の実施形態は、芯ストランド２無しで複数本の側ストランド３が撚り合わされて形成されている。このスチールコード１は、図１に例示した実施形態とは、芯ストランド２を有していないことが実質的な相違点であり、上述したバラつきＶなど、その他の仕様は同じである。そのため、このスチールコード１によっても、スチールコード１が本来有しているコード強力を損なうことがなく、十分に発現させることが可能になる。

このスチールコード１を製造するには、まず、３本の側ストランド３を準備する。その後、それぞれの側ストランド３を撚り合わせてスチールコード１が形成される。使用する素線３ａなど、その他については先の実施形態と実質的に同じである。

スチールコード１の構造は、上述した実施形態に限らずストランド構造であればよい。その他に、７×１９構造、１９＋７×７構造、７×Ｗ（１９）構造等を採用することもできる。また、素線２ａの撚り方向、素線３ａの撚り方向および側ストランド３の撚り方向はすべて同じ方向に限らず、異なる方向にすることもでき、それぞれを任意の撚り方向に設定することができる。

このスチールコード１は、図６、図７に例示するコンベヤベルト７に使用することができる。多数本のスチールコード１は心体４として、横並び状態で埋設されて心体層５を構成している。多数本のスチールコード１は、コンベヤベルト７の長手方向に引き揃えられた状態で、上カバーゴム６ａと下カバーゴム６ｂの間に埋設されている。即ち、上カバーゴム６ａと下カバーゴム６ｂの間に、心体４となる多数本のスチールコード１がベルト幅方向に所定間隔で配置されて挟まれている。

コンベヤベルト７がプーリ間に張設されて稼動する際には、心体４（心体層５）がコンベヤベルト７に作用する張力を負担する。このスチールコード１は、本来有しているコード強力を発現し易くなっているので、コンベヤベルト７の耐久性をより安定して確保できる。また、それぞれのスチールコード１のコード強力のバラつきが小さいので、過剰に余分な心体４を埋設する必要が無くなる。これに伴い、心体４の数を削減してコンベヤベルト７の軽量化および稼働に要する消費エネルギの削減に寄与する。

このスチールコード１が埋設されるゴム製品としては、コンベヤベルト７の他に、タイヤ、ゴムホース、マリンホース、防舷材など、スチールコード１が補強材として埋設される種々のゴム製品を例示できる。

７×７構造のスチールコード（コード外径２．５ｍｍ）について、側ストランドを構成する素線（芯素線（１本）の外径０．３０ｍｍ、側素線（６本）の外径０．２８ｍｍ）の状態のみを表１のように異ならせて、４種類のサンプル（実施例１、２、比較例１、２）を作製した。それぞれのサンプルでは、側ストランドに使用する素線のフリー状態にした時の巻き径ｄを異ならせている。比較例１、２では、この巻き径を制御していない素線を使用し、実施例１、２では比較例１、２の素線の巻き径を意図的に制御した。比較例１、２では、この巻き径が１００ｍｍ未満の素線が使用されている。

製造したそれぞれのサンプル（スチールコード）を分解して取り出したそれぞれの側ストランド（第１側ストランド～第６側ストランド）をフリー状態にしてストランド撚りピッチを測定した。また、それぞれのサンプルをＪＩＳ Ｇ３５１０：１９９２に準拠して切断するまで長手方向に引張り、切断時における荷重をコード強力（ｋＮ）、切断時における伸びを切断伸び（％）として測定した。その結果を表１に示す。

表１の結果から、上述した（１）式により算出されたバラつきＶが２０％以下になっている実施例１、２は、比較例１、２に比して高いコード強力を発現していることが分かる。

１ スチールコード
２ 芯ストランド
２ａ 素線
３ 側ストランド
３ａ 素線
４ 心体
５ 心体層
６ａ 上カバーゴム
６ｂ 下カバーゴム
７ コンベヤベルト
８ ストックボビン

Claims (5)

1. 芯ストランドと複数本の側ストランドとが撚り合わされて、または、芯ストランド無しで複数本の側ストランドが撚り合わされて形成されていて、前記芯ストランドおよび前記側ストランドは複数本の素線が撚り合わされて形成されているスチールコードにおいて、前記スチールコードを分解してそれぞれの前記側ストランドを取り出して測定されたストランド撚りピッチを用いて、下記（１）式により算出されるそれぞれの前記側ストランド間での前記ストランド撚りピッチのバラつきＶが２０％以下であることを特徴とするスチールコード。
   バラつきＶ＝（ストランド撚りピッチの最大値Ｐｘ－ストランド撚りピッチの最小値Ｐｎ）／ストランド撚りピッチの平均値ＰＭ×１００（％）・・・（１）
2. 前記バラつきＶが１５％以下であり、破断伸びが２．４％以下である請求項１に記載のスチールコード。
3. コンベヤベルトに作用する張力を負担する心体層を構成する心体として使用される請求項１または２に記載のスチールコード。
4. 請求項１～３のいずれかに記載のスチールコードの製造方法であって、それぞれの前記側ストランドを構成する素線として、フリー状態にした時に巻き径が１００ｍｍ以上になるように制御された素線を使用し、複数本の前記制御された素線を撚り合わせてそれぞれの前記側ストランドを形成し、前記芯ストランドとそれぞれの前記側ストランドとを撚り合わせる、または、前記芯ストランド無しでそれぞれの前記側ストランドを撚り合わせることを特徴とするスチールコードの製造方法（ただし、それぞれの前記側ストランドは撚り合わせる前にらせん状に予め成形されているものを除く）。
5. 前記巻き径を２５０ｍｍ以上にする請求項４に記載のスチールコードの製造方法。

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