WO2021059587A1 - スチールコードおよびその製造方法 - Google Patents

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末藤 亮太郎
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横浜ゴム株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a steel cord and a method for producing the same, and more specifically, to a steel cord and a method for producing the same, which facilitates sufficient expression of cord strength.
  • Steel cords made by twisting steel wires are embedded and used as reinforcing materials in rubber products such as tires, conveyor belts, and rubber hoses.
  • a steel cord having a strand structure in which a plurality of side strands are twisted on the outer peripheral surface of the core strand is used (see, for example, Patent Document 1).
  • An object of the present invention is to provide a steel cord and a method for producing the same, which facilitates sufficient expression of cord strength.
  • the steel cord of the present invention is a steel cord formed by twisting a core strand and a plurality of side strands, or twisting a plurality of side strands without a core strand.
  • the variation V of the strand twist pitch between the side strands calculated by the following equation (1) is obtained.
  • Variation V (maximum value of strand twist pitch Px / minimum value of strand twist pitch Pn) / average value of strand twist pitch PM ⁇ 100 (%) ... (1)
  • the method for manufacturing a steel cord of the present invention is the method for manufacturing a steel cord described above, and controls the winding diameter to be 100 mm or more when the wire is in a free state as a wire constituting each of the side strands.
  • a plurality of the controlled wires are twisted to form each of the side strands, and the core strand and each of the side strands are twisted together, or without the core strand. It is characterized in that the respective side strands are twisted together.
  • the strands constituting each of the side strands are used as the strands constituting each of the side strands. It is possible to reduce the variation V of the strand twist pitch to 20% or less.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the steel cord of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating the steel cord of FIG.
  • FIG. 3 is an explanatory view illustrating a strand taken out by disassembling the steel cord.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a wire in a free state.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating another embodiment of the steel cord.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the conveyor belt.
  • FIG. 7 is a plan view of the conveyor belt of FIG.
  • the steel cord 1 of the present invention illustrated in FIGS. 1 and 2 is embedded in a rubber product, for example, and used as a reinforcing material.
  • the steel cord 1 has a strand structure in which a plurality of side strands 3 are twisted on the outer peripheral surface of the core strand 2, and is a so-called 7 ⁇ 7 structure.
  • the steel cord 1 is formed by twisting six side strands 3 on the outer peripheral surface of one core strand 2.
  • the core strand 2 is formed by twisting six strands 2a around one strand 2a at the center.
  • the side strand 3 is formed by twisting six strands 3a around one strand 3a in the center.
  • the strands 2a and 3a are steel wires.
  • the wire twisting direction of the wire 2a constituting the core strand 2 is the same as the twisting direction of the strands.
  • the outer diameters of the respective strands 2a and 3a are, for example, about 0.2 mm or more and 1.0 mm or less.
  • the steel cord 1 is disassembled and each side strand 3 is taken out as illustrated in FIG.
  • the steel cord 1 is disassembled into six side strands 3 and one core strand 2.
  • Each side strand 3 is twisted around the core strand 2 at a predetermined strand twist pitch, but when it is disassembled into a free state (a state in which it is left standing without any action other than gravity), the strand twist pitch is There are variations in P. Therefore, the strand twist pitch P of each side strand 3 in the free state is measured.
  • the strand twist pitch P is measured at a plurality of locations (for example, 3 to 5 locations) for each side strand 3, and the simple average of each measured value is defined as the strand twist pitch P of the side strand 3.
  • the variation in the strand twist pitch P in one side strand 3 is very small and can be ignored.
  • the strand twist pitch P is P1, P2, P3, P4, P5, P6 in each side strand 3.
  • the core strand 2 has substantially no strand twist pitch (infinite).
  • the maximum value Px and the minimum value Pn of the respective strand twist pitches P1 to P6 are specified.
  • the maximum value Px is P6 and the minimum value Pn is P5.
  • the simple average value PM of each strand twist pitch P1 to P6 is calculated.
  • the cord strength (cutting strength) of the steel cord 1 decreases as the variation V increases. Therefore, the variation V is set to 20% or less to equalize the strand twist pitch P of each side strand 3 in the free state. As a result, the strength of the cord originally possessed by the steel cord 1 is not impaired, and the steel cord 1 can be sufficiently expressed.
  • the variation V is about 30% to 50%, so in the steel cord 1 of the present invention, the variation V is intentionally set small. In order to fully express the code strength of the steel code 1, the variation V should be 15% or less.
  • this steel cord 1 To manufacture this steel cord 1, first, one core strand 2 and six side strands 3 are prepared. After that, the steel cord 1 is formed by twisting the side strands 3 on the outer peripheral surface of one core strand 2.
  • the state of the strands 3a constituting the side strand 3 has a great influence on the above-mentioned variation V to be 20% or less. That is, as illustrated in FIG. 4, when the strands 3a having a winding diameter d of less than 100 mm in the free state are used for the respective side strands 3, the variation V becomes large.
  • the wire 3a controlled so that the winding diameter d becomes 100 mm or more when the free state is set is used.
  • the wire 3a whose winding diameter d is controlled in this way it is possible to reduce the variation V to 20% or less.
  • the variation V can be easily reduced. Since the wire 3a does not become an accurate circle when it is in the free state, this winding diameter d is the diameter (coil inner diameter) of the inscribed circle of the wire 3a which is in the free state and has a coil shape. ..
  • the strand 3a is wound and stocked on the stock bobbin 8 as illustrated in FIG.
  • the winding diameter d when the wound wire 3a is unwound and put into a free state is affected by the winding core outer diameter D of the stock bobbin 8. Therefore, by appropriately setting the outer diameter D of the winding core, the winding diameter d of the wire 3a in the free state can be controlled to 100 mm or more.
  • the winding diameter d of the wire 3a in the free state has a small variation, it is preferable to control it so as to be within a predetermined deviation limit.
  • This predetermined deviation limit is set to, for example, 100 mm, more preferably 80 mm.
  • the winding diameter d of the wire 3a in the free state is 150 mm and 300 mm
  • FIG. 5 Another embodiment of the steel cord 1 illustrated in FIG. 5 is formed by twisting a plurality of side strands 3 without a core strand 2.
  • the steel cord 1 is substantially different from the embodiment illustrated in FIG. 1 in that it does not have the core strand 2, and has the same other specifications as the above-mentioned variation V and the like. Therefore, even with this steel code 1, it is possible to fully express the code without impairing the code strength originally possessed by the steel code 1.
  • this steel cord 1 To manufacture this steel cord 1, first prepare three side strands 3. After that, the steel cord 1 is formed by twisting the respective side strands 3. Others, such as the wire 3a used, are substantially the same as those in the previous embodiment.
  • the structure of the steel cord 1 is not limited to the above-described embodiment and may be a strand structure.
  • a 7 ⁇ 19 structure, a 19 + 7 ⁇ 7 structure, a 7 ⁇ W (19) structure and the like can also be adopted.
  • the twisting direction of the strands 2a, the twisting direction of the strands 3a, and the twisting direction of the side strands 3 are not limited to the same direction, but may be different directions, and each can be set to an arbitrary twisting direction. ..
  • This steel cord 1 can be used for the conveyor belt 7 illustrated in FIGS. 6 and 7.
  • a large number of steel cords 1 are embedded side by side as a heart body 4 to form a heart body layer 5.
  • a large number of steel cords 1 are embedded between the upper cover rubber 6a and the lower cover rubber 6b in a state of being aligned in the longitudinal direction of the conveyor belt 7. That is, a large number of steel cords 1 serving as the core body 4 are arranged and sandwiched between the upper cover rubber 6a and the lower cover rubber 6b at predetermined intervals in the belt width direction.
  • the core body 4 (core body layer 5) bears the tension acting on the conveyor belt 7. Since the steel cord 1 is likely to exhibit the inherent strength of the cord, the durability of the conveyor belt 7 can be ensured more stably. Further, since the variation in the cord strength of each steel cord 1 is small, it is not necessary to bury an extra mind body 4 excessively. Along with this, the number of core bodies 4 is reduced, which contributes to weight reduction of the conveyor belt 7 and reduction of energy consumption required for operation.
  • Examples of rubber products in which the steel cord 1 is embedded include various rubber products in which the steel cord 1 is embedded as a reinforcing material, such as tires, rubber hoses, marine hoses, and fenders, in addition to the conveyor belt 7.
  • Example 1 For a 7 x 7 structure steel cord (cord outer diameter 2.5 mm), the outer diameter of the strands (core strands (1)) that make up the side strands is 0.30 mm, and the outer diameter of the side strands (6) is 0.
  • Table 1 the outer diameter of the strands (core strands (1)) that make up the side strands is 0.30 mm, and the outer diameter of the side strands (6) is 0.
  • Examples 1 and 2 Comparative Examples 1 and 2 were prepared by differentiating only the state of .28 mm) as shown in Table 1.
  • the winding diameter d when the strands used for the side strands are in the free state is different.
  • Comparative Examples 1 and 2 the wire whose winding diameter was not controlled was used, and in Examples 1 and 2, the winding diameter of the wire of Comparative Examples 1 and 2 was intentionally controlled.
  • Comparative Examples 1 and 2 a wire having a winding diameter of less than 100 mm is used.
  • the strand twist pitch was measured by disassembling each manufactured sample (steel cord) and taking out each side strand (1st side strand to 6th side strand) in a free state. In addition, each sample was pulled in the longitudinal direction until it was cut in accordance with JIS G3510: 1992, and the load at the time of cutting was measured as the cord strength (kN) and the elongation at the time of cutting was measured as the cutting elongation (%). The results are shown in Table 1.

Abstract

コード強力を発現させ易くしたスチールコード及びその製造方法を提供する。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を複数本撚り合わせて側ストランド3を形成し、芯ストランド2と複数本の側ストランド3とを撚り合わせて、または、芯ストランド2無しで複数本の側ストランド3を撚り合わせてスチールコード1を製造し、製造したスチールコード1を分解して取り出した各側ストランド3を測定して得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各側ストランド3間でのストランド撚りピッチのバラつきVを20%以下にする。 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)

Description

スチールコードおよびその製造方法
 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。
日本国特開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。
 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。
図1は本発明のスチールコードを例示する横断面図である。 図2は図1のスチールコードを例示する斜視図である。 図3は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。 図4はフリー状態の素線を例示する説明図である。 図5は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。 図6はコンベヤベルトの横断面図である。 図7は図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以上1.0mm以下程度である。
 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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 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。
  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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