(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スチールコード（１１４）の強度要素（１００）を変形させる装置であって、
前記装置が本体（１０２）を備え、該本体が中心軸と周囲面（１０８、１１０）とを備え、
前記強度要素が前記本体の前記周囲面に前記周囲面の円周方向に沿って少なくとも９０°を越える角度を成して巻き付けられかつ前記強度要素が引っ張られることにより前記本体が前記中心軸の周りを回転することができるようになっており、前記周囲面を越えて通過する強度要素に或る極大値と或る極小値との間で変動する曲率半径を有する曲線部を与えるように、前記周囲面が或る極大値と或る極小値との間を変動する曲率半径を有することを特徴とする、スチールコードの強度要素を変形させる装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴムタイヤ、コンベヤーベルト、ホース、マンドレル（mandrel）、ポリウレタン製の、またはゴム製のタイミングベルト等のエラストマー製品の補強に使用するスチールコードの強度要素を変形させる装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スチールコードに課せられた主要条件の一つは、ゴム等のエラストマーが完全に構造内に浸透することである。このことは、強度要素間における摩滅や引っ張りを減ずる為に、また、多量の腐食を生じコードやゴム製品の寿命をかなり減ずる恐れのある水分がコードに沿って移動するのを防ぐ為に、ゴムがスチールコードの構成要素間に浸透し全ての可能な空間を充填することができなければならないことを意味する。
【０００３】
内部にゴムが浸透したスチールコードを得るある種の解決策が従来技術により既に出されている。米国特許第４，２５８，５４３号（特許文献１）及び米国特許第４，３９９，８５３号（特許文献２）に記載された上記解決策は、スチールコードを構成するスチール素線を弾性限界を超えて予め機械的に変形させその結果スチールコード内に隙間が生ずるようにすることである。即ち、スチール素線の塑性変形により、ゴムを確実にコード内に浸透させる為の「大間隙」（macro-gaps）がこのコードの長手に沿って生じている。しかしながら、このようなコードにはまた重大な欠点がある。即ち、完全にゴムを浸透させることを保証する為には、大きな塑性変形度と、従って大きな間隙率が必要であるが、このことは、スチールコードが過大なコード直径と過大な部分負荷伸び（part lord elongation。ＰＬＥと呼ばれる）を有することを招く。撚られたコードがこのことにより構造的不安定性（constructional instabilities）を有するものになる可能性があり、タイヤのブレーカ層に埋め込まれた場合、このようなコードはタイヤの操縦性（steering properties）と耐久性とに悪影響を及ぼし得る。
【０００４】
欧州特許出願公開第０４６２７１６号（特許文献３）には、上記の構造不安定性の問題に対する解決策が開示されている。これに開示されたスチールコードでは、該スチールコードのピッチより短い螺旋ピッチを有し、かつ、該素線の直径より幾らか大きな螺旋直径を有する螺旋の形に、そのスチール素線が、変形させられている。螺旋形に加工されたこの素線の螺旋ピッチが当該スチールコードの撚りピッチより小さいと言う事実により、一つの撚りピッチ毎に一つより多い「小間隙」（micro-gap）が造られている。ここで「小間隙」と言う用語は上記用語「大間隙」と区別する為に用いられている。小間隙は前記大間隙より寸法は小さいが数が多い。小間隙の寸法はスチールコードの撚りピッチよりかなり小さい。これら小間隙のあるお蔭で、スチールコードが過大なコード直径と過大な部分負荷伸びと言う欠点を持たない状態で、なお、ゴムがスチールコード内に完全に浸透できる。前記の螺旋形素線は外部から駆動される変形加工用ピン（deformation pins）により得られるが、その場合、変形加工用ピンは、当該スチールコードを撚るダブルツイスタ（double-twister）の回転速度の２倍より早い速度で回転しなければならない。これはエネルギーをかなり消費し費用のかかる製造法である。
【０００５】
米国特許第５，０２０，３１２号（特許文献４）には、ゴムが完全に浸透したスチールコードを得る為に、スチールコードを構成する一部または全部のスチール素線を変形させる、他の方法が開示されている。一部または全部のスチール素線が、一対の歯車状要素の、歯の表面の間を通過し、ジグザグの形状になる。この歯車状要素における二つの歯の間のピッチは、スチールコードの撚りピッチ当りにスチール素線間に一つより多い小間隙がこの場合に得られる様に選ぶことができる。その結果として、比較的大きな部分負荷伸びという欠陥無しにゴムの完全な浸透がこの場合にも保証される。二つの歯車状要素は外力により駆動されずにスチール素線そのものにより駆動される。従ってこの方法はエネルギー消費型ではなく費用もかからない。しかしながらこの具体例は、歯車状要素が素線をある程度圧延してしまうことがあり、その結果スチール素線に、特にその薄い皮膜（１ミクロンより遥かに薄い黄銅または亜鉛が使いやすい）に損傷が生じたり、歯車状要素そのものに多量の摩耗が生じたり、またはその両方が生じたりする欠点を有する。被覆スチール素線に生じた損傷は、これらスチール素線の疲労限界（fatigue resistance）と、ゴム等に対する密着強さ（adhesion strength）とをかなり減少させる。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第４，２５８，５４３号明細書
【特許文献２】
米国特許第４，３９９，８５３号明細書
【特許文献３】
欧州特許出願公開第０４６２７１６号明細書
【特許文献４】
米国特許第５，０２０，３１２号明細書
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は従来技術における欠点を持たないスチールコードを提供することである。本発明の更なる目的は、低いＰＬＥ（部分負荷伸び）を有し、製造費が安く、構成スチール素線に傷が無く、ゴム浸透が完全に行われるスチールコードの強度要素を変形させる装置を提供することである。
本発明の更に他の目的は、繰り返し曲げに対する、及び繰り返し引っ張り荷重に対する抵抗力が高いスチールコードの強度要素を変形させる装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、スチールコードの強度要素を変形させる装置であって、前記装置が、中心軸と周囲面とを有する本体を備え、強度要素が前記本体の前記周囲面の円周方向に沿って少なくとも９０°を越える角度を成して引っ張られる時前記本体がその中心軸の周りに回転し得、前記周囲面を越えて通過する強度要素に或る極大値と或る極小値との間で変動する曲率半径を有する曲線部を与えるように前記周囲面が、或る極大値と或る極小値との間を変動する曲率半径を有することを特徴とする、スチールコードの強度要素を変形させる装置である。
【０００９】
本発明の第一の態様により、一つの長手方向中心軸と少なくとも一つの強度要素とを有するスチールコードであって、前記要素が、それぞれ或る撚りピッチで撚られて後前記コードに形成され、前記長手方向中心軸に垂直な平面における該要素の投影像が曲線の形状を有し、少なくとも一つの該曲線が、或る極大値と或る極小値との間を変動する曲率半径を有した凸型曲線であり、前記コードが更に（ｉ）前記長手方向中心軸に沿って測定された、前記凸型曲線の二極小曲率半径部間の距離が、前記凸型曲線を形成する前記強度要素の撚りピッチの半分とは等しくない、または（ii）少なくとも一つの前記曲線が、他の前記曲線と実質的に異なっている、という特徴の一つまたは両方を有することを特徴とするスチールコードが提供される。
用語「スチールコード」は、全ての構成要素がスチール製の要素であることを必要とする旨を意味するものではなく、大部分の構成要素がスチール製の要素であることを意味する。他の要素、例えばナイロンまたはアラミド（aramide）等のものも、強度要素あるいは充填要素としてコード内に存在できるものである。
用語「要素」は単一の素線と、複数本の単一スチール素線からなるストランドとの両方に適用される。該要素の特有な形状に関して特別の制限は無い。要素がほぼ円形断面を有するのが都合がよいが、平らな形、矩形または楕円形の断面を有する要素であってもよい。
用語「強度要素」は、スチールコードの全破断荷重（total breaking load）に大きく貢献する要素（素線またはストランド）を表す。巻き付け線（wrapping filament）はスチールコードの破断荷重に大きく貢献しないので、用語「強度要素」は巻き付け線には適用されない。この意味において本発明のコードと、巻き付け線のみの投影像がコードの長手方向中心軸に垂直な平面上に凸多角形の曲線を形成する、ＪＰ−Ａ−６３−１１０  ００２に開示されたスチールコードとの間には明瞭な区別がある。
用語「ピッチ」はコード内の当該強度要素の撚りピッチを表す。コードは一つより多くの撚りピッチを有することができる。例えば、芯の周りに２層を有し、芯構造のための撚りピッチと、中間層のための撚りピッチと、外側層の為の撚りピッチとを有するコードがある。前記撚りピッチを特定する値は数ミリメートルから、例えば５ｍｍから無限値迄変え得る。この最後の（無限値の）場合には、関連する強度要素は撚られていない。コード内に強度要素が一本のみの場合にもピッチは無限値となる。
特徴（ii）は実質的に異なる曲線を示し、この曲線の幅、位相或はその両方が他の曲線の幅、或は位相と実質的に異なることを意味している。
本発明のコードの特徴（ｉ）及び（ii）により、ＥＰ−Ａ−０  ３６３  ８９３に開示された従来技術によるコードから本発明のコードがはっきり識別される。この従来技術のコードは、３乃至６本のスチール素線が全て、コードの長軸に垂直な平面上に凸型の楕円状の曲線を形成する。コードの長軸に沿って測定された、該楕円の該二つの極大曲率半径部それぞれの間の距離は、コードの撚りピッチの半分に等しく、３乃至６本のスチール素線全ての投影像は同じ楕円をほぼ形成する。これは、全ての素線が互いに平行で、その結果、小間隙が形成されていないことを意味する。
本発明のコードにおいては、二つの極小曲率半径部それぞれの間の距離が、凸型曲線を形成する要素の、撚りピッチの半分より小さいことが好ましい。このことはアークハイト（arc height。一定長さのコードを２定点を通るように平面上に放置したときの、該２定点を結ぶ直線からの該コードの極大ふれ長さ）が大きすぎる、うねりを有するコードとなるのを避ける為である。
少なくとも一つの強度要素の投影像により長手方向軸芯に垂直な平面上に描かれた前記凸型曲線は、普通は、当該要素の撚りピッチに等しい長さ部分に対応して、角部の丸い、ほぼ多角形の形を示す。この多角形は、三角形、四角形、五角形または六角形等の形であり得る。
コードを構成する全ての強度要素、または該強度要素のサブグループのみが前記凸型曲線をもたらし得る。
【００１０】
本発明のコードの第一の実施例では、強度要素は、複数の単一スチール素線を有するスチールストランドである。このようなコードの例としては、下記に示す多重ストランド構造のものがある。
３×３：これはそれぞれ３本の素線からなる３本のストランドを意味する。
４×４：例えば高伸び（ＨＥ）型のものである。
４×２：これはそれぞれ２本の素線を有する４本のストランドで、例えば伸び（Ｅ）型のものである。
４×（１＋５）：１本の芯用素線すなわち中心線と５本の層用素線とからなる４本のストランドを表す。
７×３：３×７：例えば高伸び（ＨＥ）型のものである。
７×４：４×７：例えば高伸び（ＨＥ）型のものである。
７×１９：１９＋７×７：素線１９本からなる芯用ストランドと、それぞれ素線７本からなる７本の層ストランドとを表す。
７×３１：１×３＋５×７：
本発明によれば、ストランド間へのゴムの浸透を可能にする為、コードの長手方向中心軸に垂直な平面上におけるストランドの投影像は、全体として凸型曲線を描いている。しかし各ストランドはまた、ストランド内の個々の素線間にゴムが浸透し得るよう、これまた凸型曲線を描く投影像を示す１本または複数の素線から構成することができる。
【００１１】
本発明のコードの第二の実施例においては、個々のスチール素線が強度要素となっている。本発明による、このようなコードの例を次に示す。
１×ｎ：（ｎは１以上５以下の素線数）。
ｌ＋ｍ：（ｌは芯用素線の数、ｍは芯周囲の層用素線数。例えば、１＋６、３＋９、３＋６、３＋７、２＋７、２＋８、３＋８等）。
ｌ＋ｍ＋ｎ：（ｌは芯用素線の数、ｍは芯周りの内層の素線数、ｎは外層の素線数。例えば、１＋６＋１２、３＋９＋１５、３＋８＋１３、１＋４＋１０等）。
１×ｎＣＣ：（いわゆるコンパクトコード、すなわち、ｎ個の素線が皆同じ撚りピッチと同じ撚り方向を有するもので、ｎは６ないし２７の間を変動する）。
もし本発明のコードが１×２、１×３、１×４または１×５構成のコードであるならば、スチール素線の投影像が凸型曲線を呈するか否かに拘らず、個々のスチール素線の示す、引っ張り力５０ニュートンにおける部分負荷伸び（ＰＬＥ）と、他の個々のスチール素線のＰＬＥ値との差は０．２０％以下である。この差は０．１０％以下（絶対値であり、相対値では無い）であることが好ましい。この特徴、即ちコードが、小範囲のＰＬＥを有する素線のみで構成されていることは、該コード自身の構造上の安定性（construction stability）のために有益である。ＥＰ−Ａ−０  ４６２  ７１６のコードでは、螺旋形素線のＰＬＥは非螺旋形素線のＰＬＥより遥かに大きいが、その全ての素線が螺旋形素線であるというわけではないので、ＥＰ−Ａ−０  ４６２  ７１６のコードには、このような小範囲のＰＬＥという特徴はない。ＵＳ−Ａ−５  ０２０  ３１２のコードは、もしも、これを構成する全ての素線がジグザグ型に変形加工されていれば、その場合にのみ上記特徴を有する。以上はＰＬＥに関して素線レベルで述べたものである。
ＰＬＥに関してコードレベルで述べると、１×２、１×３、１×４または１×５構成の、本発明によるコードは、０．３０％より低い好適な、コードのＰＬＥを有しているが、この値は０．２５％より低い、例えば０．２０％より低いことが好ましい。上述の如く、コードレベルでのこのような低いＰＬＥはまた、コードの、構造上の安定性を増す。
コードレベルと素線レベルの両方に対してＰＬＥは試料（コードまたは素線）の長さの増加として定義される。これは試料に所定の初期引張力（普通は２．５ニュートン）を与えてから所定の引張力（普通５０ニュートン）を与えることにより生じ、該伸びは試料の最初の長さに対するパーセントで表示される。
もし本発明のコードが１×ｎＣＣコンパクトコードならば、その横断面には個々の素線の断面の密集した姿が現れる。この断面によれば、コードは各３本の素線の組に分けられ、この３本の素線は、それらの中央に空間を閉じこめて、相隣る素線の三角形を形成する。もしこのような組の３本の素線が相互に接触していれば、ゴムが中央の空間に浸透することができず、水分がコード全体にわたって中央の空間を通り得る。従って、本発明のコードの特定の実施例によれば、３本の素線間に小間隙を創出して加硫工程中にゴムが中央の空間に浸透できるようにする為に、全ての、このような組それぞれの素線のうちの少なくとも一本は、凸型曲線をなす投影像をもたらすものである。
【００１２】
本発明の第一の態様は、或は、一つの長手方向中心軸と少なくとも一つの強度要素とを有するスチールコードであって、前記強度要素が、それぞれに一定な撚りピッチで撚られて前記コードに形成され、かつ、前記長手方向中心軸に垂直な平面における前記撚りピッチ一つ分の該強度要素の投影像が曲線の形状を有するスチールコードにおいて、少なくとも一つの前記曲線が、角部に丸みを帯びた、ほぼ凸多角形状であることを特徴とするスチールコードと見ることもできるかも知れない。
本発明の第二の態様によれば、横材要素と縦材要素とを有する織物状構造体が得られる。該横材要素または該縦材要素またはその両方における少なくともその一部が、本発明の第一の態様に基づくスチールコードにより形成されている。
【００１３】
本発明の第三の態様によれば、それぞれ或るピッチで撚られてコードを形成する強度要素を備え、かつ、長手方向中心軸を有するスチールコードの製造方法が得られる。
該発明による方法では：前記要素の少なくとも一つに曲げ加工を施すことによりこの少なくとも一つの要素に曲率半径が或る極大値と或る極小値との間を変動する特定の曲線の形状を与え、前記少なくとも一つの要素を他の前記要素と組み合わせて前記スチールコードを形成する。
該方法は更に、（ｉ）前記長手方向中心軸に沿って測定された前記曲線の二極小曲率半径部間の距離が、前記の特定の曲線を示す前記要素の撚りピッチの半分とは等しくない、または（ii）前記特定の曲線が、他の前記要素が示す曲線とは本質的に異なっている、という特徴の一つまたは両方を有する。
本発明の第三の態様は、或は、それぞれに一定な撚りピッチで撚られてコードを構成する少なくとも一つの強度要素を備え、かつ、長手方向中心軸を有するスチールコードの製造方法において、前記撚りピッチで撚られる前に前記強度要素の少なくとも一つに、その長手方向にわたって周期的な曲げ加工を施すことにより曲率半径が極大値と極小値との間を変動する特定の曲線の形状を与え、前記要素の前記少なくとも一つを他の前記要素と組み合わせて前記スチールコードを形成し、前記製造方法が更に、（ｉ）前記スチールコードの形成後に前記長手方向中心軸に沿って測定された、前記特定の曲線の二極小曲率半径部に対応する部分間の距離を、前記特定の曲線を帯びた前記少なくとも一つの要素の撚りピッチの半分とは等しくないようにする、または（ii）前記長手方向中心軸に垂直な平面における、前記スチールコードの形成後における前記特定の曲線に対応する部分の投影像を、角部に丸みを帯びた、ほぼ凸多角形状にするという特徴の一つまたは両方を有することを特徴とする、スチールコードの製造方法と見ることもできるかも知れない。
【００１４】
本発明の第四の態様に従って、スチールコードの強度要素を変形させる装置が得られる。該発明による装置は、中心軸と周囲面とを有する本体を備えている。強度要素が前記周囲面の円周方向に沿って少なくとも９０°を越える角度を成して引っ張られる時前記本体はその中心軸の周りに回転し得る。前記周囲を越えて通過する前記強度要素に或る極大値と或る極小値との間で変動する曲率半径を有する曲線部を与えるように前記周囲面が、或る極大値と或る極小値との間を変動する曲率半径を有する。
【００１５】
本発明のスチールコードは基本的に二つの方法で製造できる。
１）前記要素の投影像に凸型曲線形状を与える本発明の装置は、撚り装置と共には回転しない（装置自身の中心軸の周りには回転するが）。撚り装置はシングルツイスタ（single-twister）又はダブルツイスタ（double-twister）であり、何れも個々のスチール素線を該素線の長手中心軸の周りに回転させる。
２）前記要素の投影像に凸型曲線形状を与える本発明の装置は、撚り装置と共に回転する（該本発明の装置自身の中心軸の周りにも回転する）。個々のスチール素線を該撚り装置は該素線の長手中心軸の周りに回転させない。このような撚り装置の例として筒型ストランダ（tubularstrandmachine）がある。
上記どちらの場合においても、塑性圧縮領域と塑性引っ張り領域とが少なくとも極小曲率半径の箇所で要素の断面内に生じさせられるであろう。
第一の場合には、前記圧縮領域と前記引っ張り領域とはスチール要素に対して静止した状態を保つが、前記スチール素線は自身の中心軸の回りに回転させられる。
第二の場合には、前記スチール要素は自身の中心軸の回りに回転させられず、前記圧縮領域と前記引っ張り領域とが前記スチール要素の長さにわたって該スチール要素の周りに回転する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１を参照して説明する。直径０．２８ｍｍの硬引き鋼線（すなわち冷間引き鋼線）１００が本発明の前加工装置１０２を通過する。この前加工装置１０２は、それに固定された多数の前加工用ピン１０４を有する。該前加工装置１０２は、同種の物のうちで、全ての前加工用ピン１０４に外接する円の直径Ｄと、該前加工用ピン１０４の数と、該前加工用ピン１０４の直径とによって特色を有する。該直径ＤによってＰＬＥが決定される。直径０．２８ｍｍの素線１００に対する前加工用ピン１０４の直径は５ｍｍ未満である。５ｍｍを越える直径を有する前加工用ピンを使用した場合は、得られる張力が小さすぎてコード断面を密に閉じることが困難になるであろう。前加工用ピンの直径は、直径０．２８ｍｍの素線に対しては２ｍｍ以上であることが好ましい。直径２ｍｍ未満の前加工用ピンを使用した場合は、局部変形（local deformation）が大きすぎてスチール素線の引っ張り強度を減少させ過ぎることになろう。
【００１７】
更に一般的に言えば、前加工用ピンの直径の適当な範囲は、変形される要素の引張強さと直径とに従って定まる。該要素の引張強さが高ければ高い程、使用する前加工用ピンの直径は小さくされ、逆もまた同様である。
該要素の直径が小さければ小さい程、前加工用ピンの、可能な直径は小さくされ、逆もまた同様である。
【００１８】
前加工用ピンの直径によって、変形させられた素線の極小の空間曲率半径（三次元の曲率半径）が定まる。変形後の撚り工程中に若干の伸び（stretching）が生ずるから、この極小空間曲率半径は前加工用ピンの直径より大きい。前加工用ピン間における変形はそれほど大きくないから、極大空間曲率半径は殆んど無限値迄になることができる。請求の範囲に述べられた曲率半径は二次元の、すなわちＹＺ平面内の平面曲率半径であり、従ってその値はずっと小さいということがこのことから分かる。
【００１９】
前加工装置１０２の全体は、回転可能な状態で据え付けられているが、外部エネルギー源で駆動されるのではなく、素線１００自体によって駆動される。素線１００と前加工装置１０２の間で滑りが生じないので、前加工装置に生じる摩耗は限定されたものとなり、スチール素線１００には損傷が生じない。これは、ＵＳ−Ａ−５  ０２０  ３１２に開示された従来技術のコードに対し有利な点である。独自の前加工装置１０２を通過した結果、スチール素線１００は特殊な風に曲げられる。その曲率半径は前加工用ピン１０４のレベルにおける極小値と、前加工用ピン１０４同士の間における極大値との間を変動する。このように曲げられたスチール素線１００の引張りを止めても、もはや、ほぼ円形のいわゆるキャストにはならず、かどが丸い、ほぼ多角形のキャスト１０６になる。該多角形の丸いかどの曲率半径は前記極小曲率半径に対応し、該多角形の各辺は前記極大曲率半径に対応する。該極小曲率半径は前加工用ピン１０４の直径によって定まり、該多角形の辺の長さは前加工用ピン１０４相互間の距離によって定まる。
【００２０】
図１に開示された前加工装置とは構造が異なるがスチール素線を同様に変形できる他の前加工装置も考えられる。例えば、硬質金属製で、辺１１０と丸いかど１０８とを有するほぼ多角形断面形を有する（図２ａ）、または細長い断面形（図２ｂ）を有する、回転可能な単一の前加工用ピン１０２を使用して、本発明の方法でスチール素線を変形できる。
【００２１】
このように変形されたスチール素線１００はダブルツイスタを用いて、既に同様な方法または異なる方法で変形されている他のスチール素線と、更に撚り合わされスチールコードとなる。その結果、図３ａ（長手側面図）と図３ｂ（正面図）とに示すスチール素線１００が得られる。Ｘ軸は長手中心軸１１２に平行であるが、Ｙ軸及びＺ軸は、中心軸１１２に垂直な平面内にある。注目すべきは、図３ｂがまた、通常の円形ではなく、むしろ、丸いかどを有する、殆んど多角形と言える形を示すことである（図においてＹ及びＺ方向の寸法はＸ方向の寸法よりずっと大きいことが分かる）。この素線１００の曲率半径は、二つの極限値の間を変動する。すなわち、極大の曲げが行われた点での極小値と、極小の曲げが行われた点での極大値とである。素線１００が自身の長軸の周りに回転させられた結果、この素線の曲率半径は、コードの長さに亘って、常にコードの中心軸１１２の方向を指している。このことは該多角形が凸型であることを意味する。即ち、変形後、撚られ、更に外的な引張が除去された後、スチール素線の塑性引張領域（zone of plastical tension）は常に半径方向内側に存在し、塑性圧縮領域（zone of plastical compression）は半径方向外側に位置している。このことは二つの歯車状要素の間で変形させられたＵＳ−Ａ−５  ０２０  ３１２に開示された素線とは基本的に異なる点である。すなわち、スチール素線のジグザグ形状における曲げ半径は連続的に方向が変化する。その結果、正面図（ＹＺ平面）において凸型部及び凹型部が示される。
【００２２】
概して言えば、二つの極小曲率半径部間の距離が撚りピッチの１／３に等しければ該距離で三角形が得られ、二つの極小曲率半径部間の距離が撚りピッチの１／４に等しければ該距離で四角形が得られる、……。
【００２３】
図４は、他の用例のうちでコンベヤーベルトの補強に適した７×１９型の多重ストランドスチールコード構造（multi-strand steel cord construction）の横断面を示す。スチールコード１１４は芯用ストランド１１６と、これを囲む６本の層用ストランド１１８とを有する。芯用ストランド１１６は、芯用素線１２０と、該芯用素線１２０を囲む６本の中間層素線１２２と、該中間層素線１２２を囲む１２本の外側層素線１２４とから成る。層用ストランド１１８のそれぞれは、芯用素線１２６と、該芯用素線１２６を囲む６本の中間層素線１２８と、該中間層素線１２８を囲む１２本の外側層素線１３０とから成る。
【００２４】
単一のスチール素線１００について上述した変形を、ストランド１１６と１１８との間にゴムを完全に浸透させる為に、一体としての一本または複数のストランドに対し施すことができる。この方法により、変形されたストランドはＹＺ平面内で、固有の凸型曲線をなし、ゴムの浸透を許すために加工ストランドと他のストランドとの間に複数の小間隙を作り出す。
【００２５】
この図４及び図５、図７ａ、図７ｂ、図８ａ、図８ｂ、図８c、図９において、図１において記述した変形を終えＹＺ平面に個別の凸型曲線を示す素線は、交差斜線が施され「特殊変形素線」と呼ばれる。一方、他の素線には一方向のみの斜線が施されている。
【００２６】
図４に戻って言えば、全てのストランド１１６、１１８の間にゴムを完全に浸透させる為、本発明による下記の指針が適用できる。即ち、各６本の中間層素線１２２、１２８のうち各３本は特殊変形素線とし、各ストランド１１６、１１８の中間層内で他の素線と交互に位置させる。また、各１２本の外側層素線１２４、１３０のうち各６本を特殊変形素線とし、各ストランド１１６、１１８の外側層内で他の素線と交互に位置させる。
【００２７】
図５は本発明による単一ストランドスチールコード（single-strand steel cord）１１４の横断面を示す。本発明のスチールコード１１４は、１本の特殊変形素線１００と３本の「通常の」スチール素線１３２とからなる。全て（４本）の素線が同じ長さを有し構造的に安定なスチールコード１１４を得る為、前記３本の「通常の」スチール素線１３２もまた塑性変形させられている（その方法は本発明による特殊な方法では無いけれども）。これが、図５においてスチール素線１３２相互間にまさに間隙が存在する理由である。しかしながら、事実上、「大間隙」であるこれらの間隙は、この様に変形させられたスチールコードに、矯正加工（straightening operation）を施すことにより限界範囲内に保たれる。この矯正加工によりスチールコードのＰＬＥの値が減少させられ、該スチールコードのアークハイトも減少させられる。
【００２８】
図６は、本発明の１×４型コード特有のＰＬＥ曲線１３４を示す。直線がＰＬＥ曲線１３４の上部と分かれる点１３６が、初期引張力（pretension）の値２０ニュートンより上にあることは注目すべきことである。このことは、スチールコードの個々の素線が一体になって、もはやゴムの浸透が不可能な点１３６が、スチールコードをゴム内に埋め込むとき通常使用する初期引張力２０ニュートンより上の値の所にあることを意味する。即ち、２０ニュートンの初期引張力を与えていても、ゴムの浸透が尚保証されているのである。
【００２９】
図７ａ及び図７ｂは、本発明の１＋６型コードの二つの実施例の断面を示す。スチールコード１１４は芯用素線１３８と、該芯用素線１３８を囲む６本の層用素線１４０、１４０’とを有する。図７ａの実施例においては、芯用素線１３８のみが特殊変形素線であり、他の素線１４０は特殊変形されていない。図７ｂの実施例においては、６本の層用素線のうちの３本１４０’が特殊変形素線であり、芯用素線１３８と他の層用素線１４０とは特殊変形されていない。特殊変形素線１４０’は当該層内で通常の素線１４０と交互に配置されている。
【００３０】
図８ａは、非密着式で、すなわち素線を密着させないＳＳより、またはＳＺよりに撚られた３＋９型コードの断面を示す。コード１１４は３本の芯用素線１４２からなる芯と、これを囲む９本の層用素線１４４とを有する。これら３本の芯用素線１４２は特殊変形素線であり、これら層用素線１４４は通常の素線である。この様にして３本の芯用素線１４２相互間に中央部空間を閉じ込めることが避けられ、ゴムが全ての単一の素線１４２、１４４を包むことができる。
【００３１】
図８ｂは密着式の、すなわち素線を密集させた１×１２ＣＣ型コードの断面を示し、図８ｃは密着式１×１０ＣＣ型コードの断面を示す。芯用素線１４６、１５０の直径は、層用素線１４８、１５２の直径より大きい場合とそうでない場合とがある。これら芯用素線１４６、１５０は特殊変形素線であり、他の素線は通常の素線である。断面において相隣る素線と三角形を形成する３本の素線においてはその全ての可能な組み合わせにおいて、中央に空間を閉じ込めないでゴムの浸透を保証する様に少なくとも一つの素線が特殊変形素線である。
【００３２】
図９は密着式の１×１９ＣＣ型コードの断面を示す。芯用素線１５４の直径は他の素線１５６、１５８の直径より大きい場合とそうでない場合とがある。６本の中間層素線のうちの３本１５６’は特殊変形素線であり、中間層内で通常素線１５６と交互に位置する。また１２本の外側層素線のうちの６本１５８’は特殊変形素線であり、外側層内で通常の素線１５８と交互に位置する。
【００３３】
本発明は上記に明示されたコードの諸例に限定されるものではなく、ゴムの浸透が問題となる全ての種類のスチールコードに適用できる。
図１０を参照して述べると、本発明のコードは網状構造体の要素としても使用できる。例えばコンベヤーベルトの補強に使用する場合である。横材要素１６０または縦材要素１６２またはその両方として、特殊変形スチール素線を有するスチールコードが使用できる。
【００３４】
テスト１
本発明による４本のスチールコードを製造しテストをした。
Ｎｏ．１：４×０．２８型コードであり、その内１本のみが特殊変形素線である。素線の直径は、それぞれ０．２８ｍｍである。
Ｎｏ．２：４×０．２８型コードであり、その内２本が特殊変形素線である。
Ｎｏ．３：４×０．２８型コードであり、その内３本が特殊変形素線である。
Ｎｏ．４：４×０．２８型コードであり、４本全部が特殊変形素線である。
これら特殊変形素線については大きな撚りピッチが可能であることが分かっていたが、上記Ｎｏ．１ないしＮｏ．４の全てのスチールコードのピッチ長さは１２．５ｍｍとした。
このテストに使用した特殊前加工装置１０２は、直径各２ｍｍの６本の前加工用ピン１０４を有する。
【００３５】
下表に、得られたテスト結果をのせる。ゴムの浸透テストのために、長さ１２．７ｍｍのサンプルコードを初期張力２０ニュートンの下で小さなゴムの梁に埋め込み、次いで１バールの圧力を加えた。圧力損失を記録した。この圧力損失はゴムの浸透度を表す。圧力損失０は完全なゴム浸透を意味する。
【００３６】
【表１】
0003645892.tif 000002
【００３７】
５０ニュートン引っ張り時の部分負荷伸びＰＬＥが比較的低いにも拘らず、ゴムの浸透度は四つの実施例全てに対して完全であった。ＰＬＥの値は全て０．２５％以下である。
【００３８】
テスト２
第二のテストにおいては、繰り返し曲げに対する抵抗と繰り返し引っ張り荷重に対する抵抗とについて、２本の本発明コードを従来コードと比較した。
下記コードについてテストを行った。
１）４×０．２８型発明コード、４本の特殊変形素線、撚りピッチ１６ｍｍ
２）４×０．２８型発明コード、４本の特殊変形素線、撚りピッチ１２．５ｍｍ
３）４×０．２８型密着式コード、即ち、断面において全素線が互いに接触している。撚りピッチ１２．５ｍｍ
４）４×０．２８型非密着式コード、即ち、ＵＳ−Ａ−４２５８５４３準拠のコード、撚りピッチ１２．５ｍｍ
５）４×０．２８型コード、１本の素線がＥＰ−Ａ−０４６２７１６に準拠して螺旋形に予備加工されたもの、撚りピッチ１２．５ｍｍ
６）４×０．２８型コード、１本の素線がＵＳ−Ａ−５０２０３１２に準拠してジグザグ形に加工されたもの、撚りピッチ１２．５ｍｍ
７）４×０．２８型コード、４本の素線がＵＳ−Ａ−５０２０３１２に準拠してジグザグ形に加工されたもの、撚りピッチ１２．５ｍｍ
８）２＋２×０．２８型コード、ＵＳ−Ａ−４４０８４４４に準拠、撚りピッチは無限値及び１２．５ｍｍ
【００３９】
繰り返し曲げに対する抵抗値は、ゴムを浸透させたコードサンプルに１２００メガパスカル（MPa）の引っ張り力の下に直径２６ｍｍのホィール（wheel）上でコードが破断するまで繰り返し曲げを行って測定する。このテストは２回施行し、１回はテストサンプルを水で前処理しないで行い、他の１回はテストサンプルを水で前処理して行う。この、水による前処理は、コードがゴムから出ている方の、テストサンプルの片側を水圧１．５バール（bar）の水の管に５分間つないで行う。
【００４０】
繰り返し引っ張り荷重に対する抵抗値は、ゴムを浸透させたコードサンプルに、〔８８０ＭＰａ−（８８０ＭＰａのＸ％）〕と〔８８０ＭＰａ＋（８８０ＭＰａのＸ％）〕との間を周期的に変動する引っ張り力を加えて測定する。スタート時の振幅Ｘは５０％とし、これは４４０ＭＰａを意味する。負荷１０万回毎に振幅Ｘを１０％づつ増やし、コードが破壊するまでテストを行う。このテストは３回施行された。
【００４１】
【表２】
0003645892.tif 000003
【００４２】
本発明のコード１）、２）は、繰り返し曲げに対する抵抗値が非常に高いことと、ゴム浸透コードを水で前処理した後でもこの高い抵抗値が減少しないこととで特に際立っている。
本発明のコード１）、２）の、繰り返し引っ張り荷重に対する抵抗値は従来技術のコードの抵抗値より高いか、または、等しい。
【００４３】
図１１ａと図１１ｂは、従来技術のコードを本発明のコードから識別するために使用されるテスト装置の基本的構造を図解的に示す。
この目的のため、撚られたスチールコードからサンプルとして約１０ｃｍ長さのスチール素線１００を塑性変形をさせずにほぐして得る。サンプルを水平に保って少なくともサンプルの中央部でサンプル素線の形が実質的に変化するのを避けるのに丁度充分な程度の軽い張力の下に、サンプル素線１００を二つの固定点１６６と１６８との間に水平に取り付ける。もし正確に水平に取り付けられなければ、後でデータをソフトウエアで補正することができる。サンプル取付後、レーザービーム投光器１７０とレーザービーム受光機１７２とからなるKEYENCELS3034レーザーヘッドを使用して、長手Ｘ方向１７４にサンプルスチール素線１００を走査する。レーザー装置１７０、１７２は、基準レベルとサンプル素線１００の下縁との間の距離１７６（すなわち距離Ｚ）を測定する。測定値の処理はKEYENCELS3100ユニットを使用して行う。全長に亙り距離Ｚを測定した後、サンプル素線を９０°回転させ、再び全長に亙り距離Ｙに相当するＺ方向距離を測定する。次いでパーソナルコンピュータを使用してＹＺ曲線を作成する。
【００４４】
上記の識別テストを、撚りピッチ１６ｍｍの１×４×０．２８スチールコード７本について実施した。その内４本は本発明のコードであり、それらのＹＺ曲線が図１２ないし図１５に示されている。また、３本は従来技術のコードであり、それらのＹＺ曲線が図１６ないし図１８に示されている。
【００４５】
図１２は、１×４×０．２８型の本発明のスチールコードから取った特殊変形素線のＹＺ曲線を示す。これは二つの固定点１６６、１６８間の一部のみについて、即ちその長さＸ＝１７ｍｍの部分について得たものである。Ｙ及びＺ方向の極大値は共に＋０．３８５ｍｍであり、Ｙ及びＺ方向の極小値は共に−０．１３３ｍｍである。前加工装置１０２の直径Ｄは１０ｍｍであり、直径３ｍｍのピン１０４を６本備え、ピン１０４間の距離は５ｍｍである。ピン１０４間の距離とは、前加工装置１０２に接した素線において、相隣る２本のピン１０４との接点間の該素線の長さを言う。ＹＺ曲線はコードの撚りピッチ毎に１６ｍｍ／５ｍｍ＝３．２個の丸いかどを有する多角形をなすべきである。もっと一般的に言えば、撚りピッチを前加工用ピン間の距離で割れば多角形の形が決定される。
図１２に描かれた曲線１７８は、三つの丸い角を持つ、平たくされた三角形の形を殆ど示す。平たくなるのは形成後にコードに行った矯正加工の結果であり、三つの丸いかどは予示した数値３．２にほぼ対応する。この曲線は凸型多角形を成し、凹型の部分は無い。
【００４６】
図１３は、１×４×０．２８型の本発明のスチールコードから取った特殊変形素線のＹＺ曲線を示し、長さＸ＝１６．９ｍｍの部分に対して得たものである。前加工装置１０２の直径Ｄは８ｍｍであり、同前加工装置１０２は、直径２ｍｍのピン１０４を９本備えており、ピン１０４間の距離は２．５ｍｍである。ＹＺ曲線はコードの撚りピッチ毎に、１６ｍｍ／２．５ｍｍ＝６．４個の丸いかどを有する多角形をなすべきである。図１３に描かれた曲線１８０は、六つの丸いかどを持つ、平たくされた六角形の形を示す。平たくなるのは、これも形成後にコードに行った矯正加工の結果であり、六つの丸いかどは予示した数値６．４にほぼ対応する。
【００４７】
図１４と図１５とは、本発明のスチールコードから取られた特殊変形素線のＹＺ曲線を示す。
【００４８】
図１２ないし図１５は、全て共通に、丸いかどを有する、多少平たくされた多角形の形を示している。それらの形は、測定誤差に関係なく常に凸型であり、凹型はない。これは、各横断面において引張領域がコードの中心軸を指向することになる、本発明による特殊な予備成形法の結果である。当該多角形がコードの撚りピッチ毎に必ずしも閉じてはいない、すなわち必ずしも完成してはいないことに留意されたい。
【００４９】
図１６はＵＳ−Ａ−４  ２５８  ５４３による従来技術のコードのＹＺ曲線１８６を示す。ここで前加工装置は、素線に一定の曲率半径を与えて得られるＹＺ曲線が理論的には円になるべき一つの円筒形前加工装置から成る。曲線１８６の形は円に非常に近い。
【００５０】
図１７はＥＰ−Ａ−０  ４６２  ７１６（螺旋形変形を行う）による従来技術のコードのＹＺ曲線１８８を示す。曲線１８８には、いくつかの凹型部分１９０がある。
【００５１】
最後に図１８は、ＵＳ−Ａ−５  ０２０  ３１２（ジグザグ型を作る）による従来技術のコードのＹＺ曲線１９２を示す。ここでも曲線１９２には、いくつかの凹型部分１９４がある。
凹型部分１９０と１９４は、引張領域の位置が素線の全長に亙って変化する事実により生じたものである。この場合、ある位置では引張領域は半径方向内側に位置し、他の位置では引張領域は半径方向外側に位置する。
【００５２】
上述の発明が、素線の正確な直径、特定の鋼組成、引張強さまたはその特定の被覆に関係なく、エラストマーの補強に適した全ての種類の素線に適用できることは言うまでもない。
この点においてスチール素線は、その直径が０．０３ｍｍないし０．８０ｍｍの範囲のものが適当であり、特に０．１５ｍｍないし０．４５ｍｍの範囲のものが好ましい。該スチール素線は下記基準に沿った組成を有する。即ち、炭素含有量は０．７０乃至０．９８％の範囲、マンガン含有量は０．１０乃至１．１０％の範囲、シリコン含有量は０．１０乃至０．９０％の範囲、硫黄含有量及び燐含有量はそれぞれ０．１５％以下で好ましくは０．０１０％以下である。クロム（上限０．２０乃至０．４０％）、銅（上限０．２０％）、ニッケル（上限０．３０％）、コバルト（上限０．２０％）、及びバナジウム（上限０．３０％）等の付加的成分を加えることができる。素線の最終引張強さ（eventual tensile strength）Ｒmはその直径によって決まる。例えば、直径０．２ｍｍの通常引張強さの素線のＲmは約２８００メガパスカル以上、直径０．２ｍｍの高張力素線のＲmは約３４００メガパスカル以上、直径０．２ｍｍのスーパー高張力素線のＲmは約３６００メガパスカル以上で、直径０．２ｍｍのウルトラ高張力素線のＲmは約４０００メガパスカル以上である。
スチール素線は、ゴムへの付着性を増す層で被覆してある。即ち、黄銅（低銅含量６３．５％Ｃｕ又は高銅含量６７．５％Ｃｕ）等の銅合金被覆や複合黄銅被覆（ニッケル＋黄銅、黄銅＋コバルト、−−−）が特に適している［これらの被覆はプラズマスパッタリング（plasma sputtering）技術を利用しても施せる］。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置に従ってコードの少なくとも一つの要素に曲げ加工を施す工程を示す概略正面図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、本発明の装置に従ってコードの少なくとも一つの要素に曲げ加工を施す、他の実施例の略図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、本発明の装置で曲げ加工を施した強度要素の、それぞれ長手側面図と正面図である。
【図４】強度要素としてスチールストランドを有する、本発明の装置によるスチールコードの横断面図である。
【図５】強度要素としてスチール素線を有する、本発明の装置による１×４型のスチールコードの横断面図である。
【図６】本発明の装置による１×４型のスチールコードのＰＬＥ曲線を示すグラフであり、縦軸はＦ（Ｎ）で横軸はＰ．Ｌ．Ｅ（％）である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、本発明の装置によるスチールコードの横断面図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、本発明の装置によるスチールコードの横断面図である。
【図９】本発明の装置によるスチールコードの横断面図である。
【図１０】本発明の装置のよるスチールコードを網状構造体の要素として使用した場合の一部を破断して内部を示す斜視図である。
【図１１】（ａ）は、従来技術によるコードと本発明のコードとを識別する為に行う測定方法を図解的に示す斜視図であり、（ｂ）はその横断面図である。
【図１２】本発明の装置によるコードのＹＺ曲線を示すグラフである。
【図１３】本発明の装置によるコードのＹＺ曲線を示すグラフである。
【図１４】本発明の装置によるコードのＹＺ曲線を示すグラフである。
【図１５】本発明の装置によるコードのＹＺ曲線を示すグラフである。
【図１６】従来の装置によるコードのＹＺ曲線を示すグラフである。
【図１７】従来の装置によるコードのＹＺ曲線を示すグラフである。
【図１８】従来の装置によるコードのＹＺ曲線を示すグラフである。
【符号の説明】
１００  強度要素
１０２  前加工装置（本体）
１０８  丸いかど（周囲面）
１１０  辺（周囲面）
１１４  スチールコード
【図１】
0003645892.tif 000004
【図２】
0003645892.tif 000005
【図３】
0003645892.tif 000006
【図４】
0003645892.tif 000007
【図５】
0003645892.tif 000008
【図６】
0003645892.tif 000009
【図７】
0003645892.tif 000010
【図８】
0003645892.tif 000011
【図９】
0003645892.tif 000012
【図１０】
0003645892.tif 000013
【図１１】
0003645892.tif 000014
【図１２】
0003645892.tif 000015
【図１３】
0003645892.tif 000016
【図１４】
0003645892.tif 000017
【図１５】
0003645892.tif 000018
【図１６】
0003645892.tif 000019
【図１７】
0003645892.tif 000020
【図１８】
0003645892.tif 000021