(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直径Ｄのスチールコードはコアストランドと該コアストランドを囲む９本以下の周囲ストランドとから成り、
前記コアストランドの直径はＤ１、前記周囲ストランドの直径はＤ２で、コアストランドと周囲ストランドの直径比Ｄ１／Ｄ２は前記周囲ストランドの数に依存し、前記周囲ストランドが５本以下でＤ１／Ｄ２が０．７より大きく、前記周囲ストランドが６本でＤ１／Ｄ２が１．０５より大きく、前記周囲ストランドが７本でＤ１／Ｄ２が１．３９より大きく、前記周囲ストランドが８本でＤ１／Ｄ２が１．７３より大きく、前記周囲ストランドが９本でＤ１／Ｄ２が２．０７より大きいものであり、
各ストランドは１本以上の中心素線から成る中心部と前記中心部を囲む２層以上の素線とを有し、
各層の素線は全て同じ直径で、半径方向外側の層の撚り角は同じストランドの半径方向内側の層の撚り角より小さく、０．００１５Ｄ乃至０．００７５Ｄの範囲にある第一の自由空間が少なくとも前記コアストランドにおいて前記半径方向最も内側の層の各組の素線間に設けられていることを特徴とするスチールコード。
【請求項２】
前記周囲ストランドは９０％乃至１０５％の範囲の前成率を有することを特徴とする請求項１に記載のスチールコード。
【請求項３】
コアストランド直径対周囲ストランド直径の比Ｄ１／Ｄ２が１．３０より小さいことを特徴とする請求項１に記載のスチールコード。
【請求項４】
前記第一の自由空間が０．００２Ｄ乃至０．００７Ｄの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載のスチールコード。
【請求項５】
前記第一の自由空間より大きい第二の自由空間が少なくとも前記コアストランドにおいて、前記半径方向最も内側の層を囲む層の各組の素線間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のスチールコード。
【請求項６】
前記第二の自由空間が０．００３Ｄ乃至０．０１５Ｄの範囲にあることを特徴とする請求項５に記載のスチールコード。
【請求項７】
前記第一の自由空間が０．０１０ｍｍ乃至０．０７５ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載のスチールコード。
【請求項８】
前記第二の自由空間が０．０３０ｍｍ乃至０．１５０ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項５に記載のスチールコード。
【請求項９】
半径方向外側の層と半径方向内側の層間の撚り角の差が、前記半径方向内側の層の前記撚り角の大きさの１．５％乃至２０％の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載のスチールコード。
【請求項１０】
半径方向外側の層と半径方向内側の層間の撚り角の差が、前記半径方向内側の層の前記撚り角の大きさの上限１０％以下であることを特徴とする請求項９に記載のスチールコード。
【請求項１１】
前記第二の自由空間が０．００４Ｄ乃至０．０１２Ｄの範囲にあることを特徴とする請求項５に記載のスチールコード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はコアストランドとコアを囲む上限９本までの周囲ストランドとを含むスチールコードに関する。各ストランドは１本以上の中心素線から成る中心部と前記中心部を囲む２層以上の素線とから成っている。この種のスチールコードはしばしばマルチストランドスチールコードと呼ばれる。
マルチストランドスチールコードは、コンベヤーベルトやオフロード用の重量タイヤ等のゴム製品の補強材として使用できる。このようなマルチストランドスチールコードはまた鉱山やエレベーターで使用する巻き上げケーブルやロープとしても活用できる。従って、以下においては用語スチールコード、スチールロープ及びスチールケーブルは区別無く使用されるものとする。
マルチストランドスチールコードは高い引っ張り強さが得られる適切な棒状組織の高カーボン鋼素線から成っている。鋼素線には亜鉛または亜鉛合金等の耐食性の被覆かまたは銅合金等のゴム付着性の被覆を施すことができる。
【０００２】
【従来の技術】
マルチストランドスチールコードは寿命を増大するため、耐久的な耐食性を持たなければならない。コードの腐食は亜鉛等の適切な被覆を施すことによるのみならず、コード内の個々の鋼素線間にゴムを浸透させる適切な構造的特質によっても避けることができる。ゴムの浸透は、個々の素線間に自由空間を設けることにより達成できる。しかしながら、マルチストランドスチールコードの場合は、乗用車やトラックのタイヤ補強用の単一ストランドスチールコードの場合のように簡単ではない。マルチストランドスチールコードの代表的な例は７ストランド１９素線構造である。このスチールコードは１３３本の個々の鋼素線を有する。全ての素線を腐食から守ることは、どの素線も、コアストランドの中心素線さえもゴム層で包まれるべきことを意味する。その結果、相隣る素線間に比較的大きな空間が必要になる。しかしながら、素線間に大きな空間を設けると、コード及び若しくはコード構造物を作るストランドはコード構成中にそのコンパクトで均一な幾何学的形状が緩くなり、その結果コードの長さに沿ってもはや均一な補強効果が得られなくなる。更に、できるだけ最小の補強材料で、ある一定の補強効果を得ることが常に要求される。このことは所定の引っ張り強さに対してスチールコードの横断面積はできるだけ小さくあるべきことを意味し、また一定の鋼断面に対して各コードの外径をできるだけ小さくすべきことを意味する。この要求事項は、コード内の隣接素線間に比較的大きな空間を設けるという上記の目的と矛盾することは言うまでもない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、充分なゴムを浸透させそれにより最大の補強効果を有するマルチストランドスチールコードを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の特徴に基づき第一の実施例によって、コアストランドとこのコアストランドを囲む上限６本までの周囲ストランドとを含む直径Ｄのスチールコードが得られる。コアストランドの直径はＤ１で、周囲ストランドの直径はＤ２である。
【０００５】
コアストランド直径対周囲ストランド直径の比Ｄ１／Ｄ２は１．０５より大きいが、１．３０より小さいことが好ましい。もし、Ｄ１／Ｄ２が１．０５より小さいと、周囲ストランドの間を通りコアストランドに向けて十分な量のゴムが浸透できない。もしＤ１／Ｄ２の値が１．３０より大きければ、コード長さに沿って断面がより不均一になる。
【０００６】
各ストランドは１本以上の中心素線から成る中心部と中心部を囲む２層以上の素線とから成っている。各層の素線は全てほぼ同じ直径で、各層の素線直径は同じストランドの中心部の全直径より小さいことが好ましい。また半径方向外側の層の素線直径は、同じストランドの半径方向内側の層の素線直径より小さいことが好ましい。
【０００７】
更に半径方向外側の層の撚り角は、同じストランドの半径方向内側の層の撚り角より小さい。素線の撚り角は本発明においては下記の如く定められている。中心部の（全）直径をｄ１、中心部を直接囲む半径方向内側の層の素線直径をｄ２、半径方向内側の層を囲む第二層（即ち半径方向外側の層）の素線直径をｄ３と仮定し、且つＬＬ２  を半径方向内側の層よりの長さ、ＬＬ３  を半径方向外側の層よりの長さと仮定すると、半径方向内側の層の撚り角は下記の如く定まる。
【０００８】
α２  ＝アークタンジェント｛（ｄ１  ＋ｄ２  ）×π／ＬＬ２  ｝×  １８０／π
【０００９】
第二層の撚り角は次式により定まる。
【００１０】
α３＝アークタンジェント｛（ｄ１＋２×ｄ２＋ｄ３）×π／ＬＬ３｝×１８０／π
【００１１】
（注）アークタンジェントとはタンジェントが右の数式の値になる角度を示す。
【００１２】
中心部を囲む第三層以上の場合は、第三層及び多分第四層についても同様な式を使用して撚り角を決定できる。
【００１３】
ある層と直接その下の層（直接半径方向内側の層）の間の撚り角の差は、直接その下の層の撚り角の１．５％乃至２０％の範囲にあることが好ましく、最も好ましいのはこの撚り角の差が直接その下の層の撚り角の１０％以下であることである。この撚り角配置により、半径方向直接外側の層の素線は、半径方向直接内側の層の表面の螺旋状に配置された表面間隙に入り込まず、これら間隙を塞ぎゴムの浸透を妨げる働きをしない傾向を持つと言う利点を得る。更に、撚り角のこの配置により殆ど円筒形をなす層の形成が助成される。半径方向内側の層の撚り角を大きくすることはまた、半径方向外側の層の素線と比べて半径方向内側の層の本質的に短い素線長さを補正する。この意味において撚り角のこの配列は、スチールコードの素線全体に亙り全断面において荷重が正規分布をすることに寄与してる。
【００１４】
ゴムが中心部の素線に浸透し得るようにするため、０．００１５Ｄ乃至０．００７５Ｄの範囲、好ましくは０．００２Ｄ乃至０．００７Ｄの範囲にある第一の自由空間が、少なくともコアストランドにおいて半径方向最も内側の層の各組の素線間に設けられている。この第一の自由空間の適当な実際値は０．０１０ｍｍ乃至０．０７５ｍｍの範囲にある。もし第一自由空間の値が記述した範囲より少なければ、ゴムの浸透が不十分な場合が多く生ずる。もし第一自由空間の値が記述した範囲より大きければ、同一の所定引っ張り強さに対してスチールコードの占める体積が大きくなり過ぎる。
【００１５】
第二の自由空間は第一の自由空間より大きく、好ましくは０．００３Ｄ乃至０．０１５Ｄの範囲で、最も好ましくは０．００４Ｄ乃至０．０１２Ｄの範囲のものが、少なくともコアストランドの半径方向最も内側の層を囲む層の各組の素線間に設けられる。この第二の自由空間の適当な実際値は０．０３０ｍｍ乃至０．１５０ｍｍの範囲にある。第二の自由空間は半径方向最も内側の層を囲む層の中へゴムを浸透させなければならないのみならず、また半径方向最も内側の層及び中心部へもゴムを浸透させなければならないから、第二の自由空間は第一の自由空間より大きくなければならない。もし第二の自由空間の大きさが記述の範囲より小さければ、ゴムの浸透が不十分な場合が多く生ずる。もし第二自由空間の値が記述した範囲より大きければ、同一の所定引っ張り強さに対してスチールコードの占める体積が大きくなり過ぎる。
【００１６】
周囲ストランドは、９０％乃至１０５％の範囲、例えば９３％から１００％の範囲の前成率を有することが好ましく、前成率９７％は優れた値である。
【００１７】
周囲ストランドの前成率は下記の如くして測定できる。まず所定長さ（例えば５００ｍｍ）の組み立てられたスチールコードを取り、正確に測定する。次にストランドを塑性的に変形させること無く、スチールコードから周囲ストランドをほぐす。前成率は次式で定められる。
【００１８】
【数１】
0003598125.tif 000002
【００１９】
コアストランドの層は全て第一の方向に撚られていることが好ましい。周囲ストランドはコアストランドを囲みストランドとしてはこの第一の方向に撚られているが、その層は第一の方向とは逆の方向に撚られていることが好ましい。これは安定した捻れバランスを促進するために行われる。
【００２０】
本発明に基づくマルチストランドコードは次の中心部構造を取ることができる。
（１）単一の中心部素線。
（２）コード全体の最終強度に必ずしも貢献しない直線の細い補助素線を囲んで撚られた３本の素線。
（３）上に乗る層の撚り角より大きい撚り角で撚られた２乃至７本の素線。
【００２１】
コードの直径は３乃至２０ｍｍ，例えば６乃至１５ｍｍの範囲にあり、鋼素線の直径は０．１５乃至１．２０ｍｍの範囲にある。
【００２２】
鋼素線は、ゴムへの粘着力が重要な要素であるならば銅合金被覆を施しても良く、またもし耐食性が重要な要素であるならば亜鉛または亜鉛合金の被覆を施行しても良い。
【００２３】
本発明の第一の特徴に基づく他の実施例は次の通りである。
【００２４】
ストランドの直径比Ｄ１／Ｄ２が少なくとも０．７０で最大値は０．９２である上限５本までの周囲ストランドを設けることができる。
【００２５】
本発明のスチールコードにおいて、直径比Ｄ１／Ｄ２が少なくとも１．３９で最大値は１．６９である上限７本までの周囲ストランドを設けることができる。
【００２６】
直径比Ｄ１／Ｄ２が少なくとも１．７３で最大値は２．１０である上限８本までの周囲ストランドを設けることができる。
【００２７】
直径比Ｄ１／Ｄ２が少なくとも２．０７で最大値は２．４５である上限９本までの周囲ストランドを設けることができる。
【００２８】
本発明の第二の特徴に基づいて、本発明の第一の特徴に基づく少なくとも一つのマルチストランドスチールコードを含むゴム製品が得られる。ゴムはコアストランドの中心部の素線に浸透するが、コアストランドの中心部素線を全て包み込むことが好ましい。このようにして、コード全体の個々の鋼素線が全てゴムで囲まれたコードが得られる。
【００２９】
このゴム製品はコンベヤーベルトでもオフロード用のタイヤでも良い。
【００３０】
しかし本発明の特定の特徴に基づいて、円形断面のほぼ細長い部品でマルチストランドスチールコードを１本のみ有するゴム製品も得られる。使用すべきゴムの種類は最終用途によって決まる。ゴム混合物は耐火性を有する適当なポリクロロプレンゴムで作ることができる。ゴム混合物はまた耐凍結用及び耐油用のニトリルゴムや充分な劣化抵抗及び低摩擦性を有するＥＰＤＭゴムでも作ることができる。
【００３１】
【実施例】
添付の図面を使用して本発明を更に詳細に説明する。
【００３２】
図１を参照すれば、本発明のマルチストランドスチールコード１０はコアストランド１２とコアストランド１２を囲む６本の周囲ストランド１４からなっている。
【００３３】
コアストランド１２は、中心部の素線１６とこれを囲む半径方向内側の層の６本の鋼素線１８及び半径方向外側の層の１２本の鋼素線２０から成っている。中心部素線１６の直径は素線１８の直径より大きく、素線１８の直径は素線２０の直径より大きい。
【００３４】
各周囲ストランド１４は、中心部の素線２２とこれを囲む半径方向内側の層の６本の鋼素線２４及び半径方向外側の層の１２本の鋼素線２６から成っている。中心部素線２２の直径は鋼素線２４の直径より大きく、鋼素線２４の直径は鋼素線２６の直径より大きい。
【００３５】
このようにして、いわゆる７ストランド１９素線のマルチストランドスチールコードが得られる。
【００３６】
第一の自由空間２８は、コアストランド１２の半径方向内側の層の相隣る素線１８間に設けられている。類似の第一の自由空間３２も、周囲ストランド１４の相隣る素線２４の間に設けられている。
【００３７】
第二の自由空間３０は、コアストランド１２の半径方向外側の層の相隣る素線２０間に設けられている。同様な第二の自由空間３４も、周囲ストランド１４の半径方向外側の層の相隣る素線２６の間に設けられている。
【００３８】
マルチストランドスチールコード１０は、下記の充分既知の工程で製造することができる。
【００３９】
・もし必要ならば適当な数の中間特許工程と結合した、従来の引き抜き工程。
・従来の亜鉛鍍金工程。
・従来の撚り工程、例えば、先ず個々のストランドを撚り、次にストランドをコードに撚る。この撚り作業は従来の管撚り機を用いるかまたは既知の二重撚り機を用いて遂行できる。
【００４０】
尚、周囲ストランドに引っ張り力を加えて曲げながら撚り作業を行うことにより、所要前成率の周囲ストランドを得ることができる。
【００４１】
選択したワイヤーロッド及び適用した熱−機械的処理方法に基づいて、スチールコードの異なる鋼素線は異なるレベルの引っ張り強さを呈する。しかしながら一般的法則として、直径が同じでコード内の類似の場所を占める素線は全てほぼ同じ引っ張り強さを有すると言うことができる。
【００４２】
図２は、上述のマルチストランドスチールコード１０から成る細長いゴム製品の断面を示す。ゴム３６は全ての鋼素線例えばコアストランド１２の中心素線１６にさえ浸透している。スチールコード１０の断面の円周は薄いゴム３６の層で覆われているので円形断面の細長い製品が得られる。
【００４３】
図２より分かる如く、殆ど全ての個々の鋼素線の周囲に空間が設けられており、このためゴム３６は殆ど全ての鋼素線を個々に包み込んでいる。このことは、鋼対鋼の接触が実際的に排除されていることを意味する。換言すれば、鋼素線相互間の食い込みが大幅に減少され、これにより合成ゴムコードの疲労抵抗が強化される。例として下記にこのことを説明する。
【００４４】
図２に示す如きゴム引きコードは、採鉱所またはエレベーターにおける巻き上げケーブルとして使用でき、特に高い耐食性と疲労抵抗が求められる用途において使用できる。
【００４５】
図２の細長いゴム引きコードは、図３に示す加硫工程により製造できる。下型３８と上型４０から成る型によって円形の部品ができる。隙間４１がゴムの通路として設けられている。上型４０と下型３８が接触するのを防ぎ所要の圧力を作り出すため、隙間４２が設けられなければならない。ゴムは、少なくとも３０ｋｇ／ｃｍ２  の圧力と１４０℃乃至１６０℃の温度の環境下でコード１０に適用される。
【００４６】
例  １
本発明の７ストランド１９素線スチールコード１０は次のように作られた。
【００４７】
コード直径Ｄは９．８３ｍｍである。
【００４８】
0003598125.tif 000003
【００４９】
コアストランド１２の第一の空間２８は０．０２５９ｍｍ、第二の空間３０は０．０７０６ｍｍである。直径比Ｄ１／Ｄ２は１．２２２、メーター当たりのコード重量は３２３．８グラムで、充填度即ち鋼断面積対外接円面積比は５４．４％に等しい。
【００５０】
本発明の７ストランド１９素線スチールコード１０は、請求項１の特徴を全て持たない基準コードと比較されてきた。基準コードの特徴は次の如くである。
【００５１】
コード直径Ｄは１０．０３ｍｍである。
【００５２】
コアストランド１２：０．８７ｍｍ
0003598125.tif 000004
【００５３】
コアストランド１２の第一の空間は０．０３８ｍｍ、第二の空間は０．０３０８ｍｍである。直径比Ｄ１／Ｄ２は１．２０４、メーター当たりのコード重量は３４５．２グラムで、充填度は５２．８％に等しい。
【００５４】
図４及び下記説明に示す如く、本発明のコードは充填率がより大きいにも拘らず、基準コードに比べて、ゴムが遥かに良く浸透している。
【００５５】
ゴム浸透率０測定する方法と器具は、出願人のベルギー特許Ｎｏ．１０００１６２（Ａ６）に記されている。この方法と器具により得た測定結果を図４に示す。
【００５６】
時間と相関関係にある本発明のコード１０の圧力降下は、曲線４４で示され、二つの異なるゴム合成物に対して実際に圧力降下は０である。このことは、コード素線間の隙間が完全に充填されていることを意味している。
【００５７】
これと対比して、第一のゴム合成物に対して曲線４６で示す如く、又第二のゴム合成物に対して曲線４８により更に一層はっきりと示す如く、基準コードの場合の圧力降下はかなり大きい。このことは、素線間の螺旋状隙間に沿って空気が通り抜ける空隙が存在しそれによりかなりの圧力降下が生じていることを示している。ベルト部分からコードを切断した後ゴムの浸透状態を目視検査すると、上記結果が確認される。本発明のコードと基準コードの両方から異なるストランドの撚りをほどき、続いて各ストランドの素線も撚りをほどき、本発明のコードの目視検査をすると、中心素線１６、２２においてさえかなりの量のゴム被覆を認めることができる。基準コードの場合はこの状態になっていない。
【００５８】
例  ２
本発明のコード１０は以下のように製造される。
【００５９】
コード直径Ｄは３．２０ｍｍである。
【００６０】
0003598125.tif 000005
【００６１】
本発明の裸（即ちゴム被覆無し）コード１０及びゴム被覆後のコード即ち加硫して細長い円形部品３７にした物に、動的ＲＰＫテストと言われる図５に示すテストを行う。コード１０または円形部品３７は、駆動ドラム５０と二つの固定案内ロール５２及び５４の周りに閉鎖サイクルを形成している。駆動ドラム５０は一分間１２０回の周期で連続的に回転方向が変化する。ロール５４には１０００ニュートンの重りが付けられている。これらにより破断までのサイクル数を測定する。
【００６２】
本発明の裸コードに対しては、第一の素線破断までに８０，０００サイクルが、またコード１０が完全に破断するまでに３５５，０００サイクルが測定された。
【００６３】
細長い円形部品に対しては、素線の破断が認められず且つその後の制動荷重の低下が無い状態で２，０００，０００サイクルが測定された。
【００６４】
このテストにより、コードの全長に亙り殆ど全ての素線を個々に包むゴムは鋼対鋼の接触を防ぎ鋼素線間の食い込みを大幅に減少させ、その結果コードの疲労抵抗が増大される、という上記説明が立証された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマルチストランドスチールコードの横断面を図解的に示す。
【図２】マルチストランドスチールコードを含むゴム製品の横断面を図解的に示す。
【図３】マルチストランドスチールコードの加硫工程を示す。
【図４】異なるコード構造に対するゴムの浸透状態を示すグラフである。
【図５】コードまたはベルトの動的試験を行う試験機器の配置を示す。
【符号の説明】
１０  マルチストランドスチールコード
１２  コアストランド
１４  周囲ストランド
１６，２２  中心部素線
１８，２０，２４，２６  鋼素線
２８，３２  第一の自由空間
３０，３４  第二の自由空間
３６  ゴム
３７  円形部品
３８  下型
４０  上型
４１，４２  隙間
４４，４６，４８  曲線
５０  駆動ドラム
５２，５４  固定案内ロール
【図１】
0003598125.tif 000006
【図２】
0003598125.tif 000007
【図３】
0003598125.tif 000008
【図４】
0003598125.tif 000009
【図５】
0003598125.tif 000010