(57)【要約】  スチールコード（２１２）とポリマー材料（２１５）とを含むケーブル（２１１）が提供される。スチールコード（２１２）のスチールフィラメント（２１３）には、ポリマー材料（２１５）を浸透させる前に接着剤がコーティングされる。本発明のケーブル（２１１）は、０．０２５％未満の構造伸びと、スチールコード（２１２）のＥモジュールよりも４％大きいＥモジュールとを有する。これら２つの改善によって、特定の荷重におけるケーブル全体の伸びがさらに減少する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーブルの構造伸びが０．０２５％未満であることを特徴とするスチールコードとポリマー材料とを含むケーブル。
【請求項２】
前記ケーブルのＥモジュールが前記スチールコードのＥモジュールよりも４％大きいことを特徴とする、請求項１に記載のケーブル。
【請求項３】
ポリマー充填率が７０％を超えることを特徴とする、請求項１および２のいずれか一項に記載に記載のケーブル。
【請求項４】
ポリマー充填率が９０％を超えることを特徴とする、請求項３に記載のケーブル。
【請求項５】
ポリマーコーティングの厚さが１００μｍ未満であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のケーブル。
【請求項６】
ポリマーコーティングの厚さが１０μｍ未満であることを特徴とする、請求項５に記載のケーブル。
【請求項７】
前記ポリマー材料が熱可塑性ポリマーであることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のケーブル。
【請求項８】
前記熱可塑性ポリマーがポリウレタンであることを特徴とする、請求項７に記載のケーブル。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の少なくとも１つのケーブルを含むロープ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はケーブルに関する。特に本発明は、限定された伸びを有するケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
ケーブル、特に制御ケーブルは、窓昇降システムのケーブル、スクーター、自転車、およびその他の乗り物のブレーキ（ｂｒａｋｓ）の開閉に使用されるケーブルなどの動きを伝達するために広く使用されている。これらおよび多くの他の用途において、ケーブルの伸びが限定されることが必要とされる。
【０００３】
ラジアルタイヤを補強するスチールコード、伝動ベルト、タイミングベルト、または巻き上げ用平ベルトを補強するケーブルなど、ポリマー材料を補強するための引張部材としてもケーブルは広く使用されている。これらの用途でも、ケーブルの伸びが限定されることが必要とされる。
【０００４】
一般に、従来技術のケーブルの引張曲線は、図１に示されるような「ホッケー用スティック型」曲線の形態をとる。初期伸び期間では、ケーブルの伸びは大きく、張力は低く、曲線は比較的平坦になる。最終伸び期間では、ケーブルの伸びは、図１の線１２０で示されるようにケーブルの張力に対してほぼ直線となる。張力の増加とともに、ケーブルの伸びは徐々に増加する。この段階では、ケーブルの伸び増加はケーブルの張力の増加に比例し、すなわちΔε＝Δδ／Ｅとなり、式中、Δεはケーブルの伸びの増加であり、Δδはケーブルの張力の増加であり、Ｅはケーブルのモジュール（ｍｏｄｕｌｅ）である。これは弾性伸びと呼ばれる。線１２０を横軸と交差するまで延ばすと、その交点ε０は、ケーブルの低引張応力における構造伸びを表す。したがって、ある引張応力におけるケーブルの伸びはε＝ε０＋δ／Ｅで表すことができる。この式から、ある引張応力におけるケーブル全体の伸びは、構造伸びおよび弾性伸びの２つの部分を含むことが分かる。
【０００５】
したがって、限定された伸びを有するケーブルを得るためには２つの方法が存在する。１つの方法は、ケーブルの構造伸びを減少させることであり、もう１つの方法は、ケーブルのＥモジュールが増加すると張力下での伸びが減少するので、ケーブルのＥモジュールを増加させることである。
【０００６】
さらに、ケーブルの構造、ケーブルのフィラメント間の空隙、およびケーブル化の間のフィラメントの予備張力などの、ケーブルの構造伸びを決定する多数の要因が存在するため、ケーブルの構造伸びε０は不安定で予測不可能である。したがって、ケーブルの構造伸びの不安定で予測不可能な挙動のために、張力下でのケーブル全体の伸びの予測に問題が生じ、たとえば高精度タイミングベルトを製造する機械の始動中により多くの破壊が生じる。したがって、構造伸びε０をさらに減少させる、またはほとんどなくすことによって、ケーブルの張力下で予測性を改善し、製造プロセスを促進することができる。
【０００７】
国際公開第０３０４４２６７号には、４５０Ｎの力を加えた後に５０Ｎの永久力において０．０５％未満の限定された伸びを有するケーブルが開示されている。この改善は、スチールコードとポリマー材料とを含むコードによって達成される。この低い伸びは、ポリマー材料をスチールコード中に浸透させることに非常に関連しているが、浸透率および押出プロセスの圧力に関して制限が存在する。
【０００８】
国際公開第２００５０４３００３号には、低い構造伸びを有する細いスチールコードが開示されている。この低い構造伸びは特殊なケーブル化プロセスを使用することによって達成される。この特殊なケーブル化プロセスは、ケーブル化プロセスの生産性が低下するだけでなく、フィラメントまたはストランドの張力を設定するために時間がかかる微調整が要求される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的の１つは、従来技術の欠点を解消することである。ケーブル化プロセスの製造プロセスを複雑化することなくケーブルの伸びをさらに制限することも本発明の目的の１つである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によると、スチールコードとポリマー材料とを含むケーブルが提供される。スチールコードのスチールフィラメントには、ポリマー材料を浸透させる前に接着剤がコーティングされる。本発明のケーブルは０．０２５％未満の構造伸びを有する。さらに、本発明のケーブルのＥモジュールは、裸のスチールコードのＥモジュールよりも４％を超えて増加する。これら２つの改善によって、特定の荷重におけるケーブル全体の伸びがさらに減少する。
【００１１】
本発明の主題としてのケーブルはスチールコードを含み、そのスチールコードは数本のスチールフィラメントを含む。
【００１２】
スチールコード用のスチールフィラメントの引張強度は、好ましくは１７００Ｎ／ｍｍ２を超え、または２２００Ｎ／ｍｍ２を超え、さらには２６００Ｎ／ｍｍ２を超え、最も好ましくは３０００Ｎ／ｍｍ２を超え、さらには４０００Ｎ／ｍｍ２を超える。このフィラメントの直径は４００μｍ未満、好ましくは２１０μｍ未満、最も好ましくは１１０μｍ未満である。
【００１３】
すべてのフィラメントが同一の直径を有することができる。場合によりフィラメントの直径は互いに異なっていてもよい。好ましくは、ケーブルの内部ストランドを形成するフィラメントの直径は、フィラメントの外部ストランドまたは外層をケーブルに形成するために使用されるフィラメントの直径よりも大きく、これによってケーブルの空間内へのポリマー材料の浸透が改善される。
【００１４】
スチールコードは、数本のスチールフィラメントのストランドである内層またはコアを有する。このようなコアの周囲には、追加のスチール要素の少なくとも１つの層が設けられる。追加層のスチール要素は、スチールフィラメント、またはスチールフィラメントを含むスチールストランドのいずれかであってよい。種々のスチールコード構造を使用することができる。
【００１５】
本発明の例としては以下のものが挙げられる：
たとえばｍ×ｎ型のマルチストランドスチールコード、すなわちｎ本のスチールフィラメントについて各々ｍ本のストランドを含むスチールコード、たとえば４×７×０．１０、７×７×０．１８、８×７×０．１８、または３×３×０．１８；最後の数字は、単位ｍｍで表される該スチールフィラメントの直径である；
ｃ本の金属フィラメントの１本のコアストランドと、該コアストランドを取り囲むｎ本のスチールフィラメントのｍ本のストランドとを含むマルチストランドスチールコード。これらのスチールコードを以降ｃ＋ｍ×ｎ型コードと呼び、たとえば１９＋９×７または１９＋８×７コードと呼ぶ；
ウォリントン（Ｗａｒｒｉｎｇｔｏｎ）型スチールコード；
たとえば１×ｎ型のコンパクトコード、すなわちｎ本のスチールフィラメントを含むスチールコードであって、ｎは８を超え、１つのステップで１方向にのみ撚り合わされて、たとえば１×９×０．１８のコンパクト断面を有する；最後の数字は、単位ｍｍで表される該スチールフィラメントの直径である；
たとえばｃ＋ｍ（＋ｎ）型の層状スチールコード、すなわちｃ本のフィラメントのコアが、ｍ本のフィラメントの１層で取り囲まれ、場合によりｎ本のフィラメントの別の１層でも取り囲まれたスチールコード、たとえば２＋４×０．１８；最後の数字は、単位ｍｍで表される該スチールフィラメントの直径である。
【００１６】
スチールコードの鋼組成は、好ましくは普通炭素鋼組成であり、すなわち一般に、最低炭素含有率が０．４０％（たとえば少なくとも０．６０％、または少なくとも０．８０％であり、最高１．１％）、マンガン含有率が０．１０〜０．９０％の範囲内であり、ケイ素含有率が０．１０〜０．９０％の範囲内であり、硫黄およびリン含有率はそれぞれ好ましくは０．０３％未満に維持され、クロム（最高０．２〜０．４％）、ホウ素、コバルト、ニッケル、バナジウムなどの追加のマイクロ合金化元素を組成に加えることができるが、ステンレス鋼組成が除外されるものではない。該スチールフィラメントおよび該スチールコードの製造は、湿式伸線の後にケーブル化またはバンチングを行う周知の従来技術により行われる。
【００１７】
場合により行われる洗浄作業の後、該スチールコードとポリマー材料との間の接着を改善するために当分野において周知である有機官能性シラン、有機官能性チタネート、および有機官能性ジルコネートから選択される接着剤をスチールコードにコーティングする。限定するものではないが、好ましくは、有機官能性シランは次式の化合物から選択され：
Ｙ−（ＣＨ２）Ｎ−ＳｉＸ３
上式中、
Ｙは、−ＮＨ２、ＣＨ２＝ＣＨ−、ＣＨ２＝Ｃ（ＣＨ３）ＣＯＯ−、２，３−エポキシプロポキシ、ＨＳ−、およびＣｌ−から選択される該有機官能基を表し、
Ｘは、−ＯＲ、−ＯＣ（＝Ｏ）Ｒ’、−Ｃｌから選択されるケイ素官能基を表し、ＲおよびＲ’は独立にＣ１〜Ｃ４アルキルから選択され、好ましくは−ＣＨ３、および−Ｃ２Ｈ５であり；
ｎは０〜１０の間、好ましくは０〜３の間の整数である。
【００１８】
前述の有機官能性シラン以外に、市場で市販される他のスチール用ＰＵ接着剤が存在する。これらはケモシル（Ｃｈｅｍｏｓｉｌ）（ドイツ企業のヘンケル（Ｈｅｎｋｅｌ）製造）およびケムロック（Ｃｈｅｍｌｏｃｋ）（ロード・コーポレーション（Ｌｏｒｄ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）製造）の名称で販売されている。
【００１９】
本発明において使用されるポリマー材料は、十分な接着力でスチールコードに好都合に適用することができるあらゆるエラストマー材料であってよい。より好ましくは熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）を使用することができる。非限定的な例は、ポリスチレン／エラストマーブロックコポリマー、ポリウレタン（ＰＵ）またはポリウレタンコポリマー、ポリアミド／エラストマーブロックコポリマー、熱可塑性加硫物である。好ましくは熱可塑性ポリウレタンが使用される。エステル、エーテルもしくはカーボネートポリウレタンのホモポリマー、ならびに、コポリマーまたはポリマーブレンドを使用することができる。好ましくは、このポリマー材料は３０Ａ〜９０Ｄの間のショア硬度を有する。
【００２０】
本発明の主題のケーブルのポリマー浸透率は７０％を超え、好ましくは９０％を超える。本発明の主題のケーブルを得るために使用されるスチールコードは、スチールコード構造を使用してスチールコードに変形される数本のスチールフィラメントを含む。このスチールコード構造のために、コードのスチール要素のスチールフィラメントの間に空間が形成される。該スチール要素の間にも空間が形成される。本明細書において以下で使用される「空間」は、スチールによって領域が占有されていない、スチールコードの半径方向断面を取り囲む仮想円の内側に位置するコードの半径方向断面の全領域として理解すべきである。したがって、本発明のケーブルのポリマー浸透率は、スチールによって占められていない空間に対するポリマーによって満たされた空間のパーセント比として定義される。
【００２１】
本発明のポリマーコーティングの厚さは１００μｍ未満、好ましくは１０μｍ未満である。本発明の主題のケーブルを得るために使用されるスチールコードの光学直径は、スチールコードの半径方向断面を取り囲む最小仮想円の直径である。本発明のケーブルの光学直径は、ケーブルの半径方向断面を取り囲む最小仮想円の直径である。したがって、ポリマーの厚さは、ケーブルとスチールコードとの間の光学直径の差の半分として定義される。
【００２２】
これより添付の図面を参照しながら本発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来技術のケーブルの引張曲線の一例である。
【図２】本発明を具体化するケーブルの断面図の一例である。
【図３】本発明を具体化するケーブルの引張曲線の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１には、従来技術のケーブルの引張曲線１１０が示され、線１２０はケーブルのＥモジュールを示している。線１２０は、横軸まで延びて交点ε０で交差し、交点ε０は、ケーブルの低引張応力における構造伸びを示す。
【００２５】
図２に示されるような、本発明を具体化するケーブルの断面図が存在する。ケーブル２１１は、１本のスチールコード２１２を含み、このスチールコード２１２は数本のスチールフィラメント２１３を含む。この実施形態は、７本のストランド２１９を有し、各ストランドが直径ｄｍｍの７本のスチールフィラメント２１３を有する「７×７×ｄ」構造のスチールコードを示している。このスチールコードは光学コード直径２１４を有する。このスチールコードはポリマー材料２１５でコーティングされ、それによって光学ケーブル直径２１６を有する本発明の主題としてのケーブル２１１が得られる。ポリマーコーティングの厚さ２１７は、光学コード直径と光学ケーブル直径との間の差の半分である。図２に示されるように、好ましくは異なるスチールフィラメント２１３の間の空間２１８は、ポリマー材料２１５で実質的に満たされる。
【００２６】
図３中に本発明を具体化するケーブルの引張曲線３１０が示され、線３２０はケーブルのＥモジュールを示している。線３２０は、横軸まで延びて交点ε０で交差し、交点ε０は、ケーブルの低引張応力における構造伸びを示す。
【００２７】
以下の表中に、従来技術のケーブルと本発明を具体化するケーブルとの間の比較試験を示している。この試験はＩＳＯ試験方法ＩＳＯ  ＲＡ−３０−２０３に準拠してズウィックＺ０２０（Ｚｗｉｃｋ−Ｚ０２０）試験機上で行われる。１回の試験が終了した後、この試験機は、試験体の以下の試験結果および引張曲線を自動的に提供することができる。
【００２８】
比較試験１：
従来技術：１×３＋５×７×０．１５スチールコード；
本発明：接着剤処理およびＰＵコーティングを有する１×３＋５×７×０．１５スチールコード。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
この試験結果は、本発明が、ケーブルの構造伸びが７４％だけ実質的に減少しただけでなく、さらにケーブルのＥモジュールも９．６％だけ改善されたことを示している。これら２つの改善によって、特定の荷重における伸びに関して実質的に向上し、５０Ｎにおける全体の伸びが５２％減少している。さらに、図１および３中の引張曲線もこの改善を示している。
【００３１】
比較試験２：
従来技術１：７×３×０．１５スチールコード；
従来技術２：ＰＵコーティングを有する７×３×０．１５スチールコード；
本発明：接着剤処理およびＰＵコーティングを有する７×３×０．１５スチールコード。
【００３２】
【表２】
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【００３３】
この試験結果は、ケーブルの構造伸びが９１％だけ実質的に減少しただけでなく、さらにケーブルのＥモジュールも４％だけ改善されたことを示している。これら２つの改善によって、特定の荷重における伸びに関して実質的に向上し、５０Ｎにおける全体の伸びが３５％減少している。さらに、図１および３中の引張曲線もこの改善を示している。
【００３４】
従来技術と比較すると、ポリマー材料を適用する前のスチールフィラメントの表面上に接着剤を使用することで、ポリマー材料の内側のスチールフィラメントの固定がさらに改善される。スチールコードのスチールフィラメントは、ポリマー材料で満たされていない一部の空間でさえも滑りや回転が抑制され、それによってケーブルの構造伸びがさらに制限される。さらに、ポリマー材料の内側のスチールフィラメントの固定が改善されることで、スチールフィラメントとポリマー材料との間で滑りや剥離が生じないため、ケーブルのＥモジュールも改善される。
【００３５】
本発明のさらなる改善は、ケーブルのポリマーコーティングの厚さを特徴とする。わずか１０μｍポリマーコーティングを有するケーブルは、ケーブルの直径をわずかに増加させるだけであり、このことは、歯付きベルトを補強する引張部材として使用されるケーブルの場合に特に有益である。歯付きベルトは半開放金型中で成形され、その場合、金型内にポリマー材料が注がれるか低圧で押し出されるかするため、金型内部のポリマー材料は、引張部材の間での流動が制限され、最終的に要求される形状（歯付、平坦、平滑など）が形成される。したがって、１０μｍ未満のポリマーコーティングを有する細いケーブルは、金型内部をポリマー材料が流動して平坦および平滑なベルトを形成するためのより多くの空間が残る。
【００３６】
１０μｍ未満のポリマーコーティングを有するこの細いケーブルの別の用途の１つは、窓昇降システム用である。窓昇降システムに使用されるケーブルは、他の部品と接続するためにケーブル末端で金属製ニップルによって留める必要があるため、厚いポリマーコーティングを有するケーブルでは、ケーブル末端とニップルとの間の確実な接続を保証できない。ニップルはポリマーコーティング上に留められ、ポリマーコーティングはその張力を内側のスチールコードに伝達する。ポリマー材料の引張強度はスチールコードの引張強度よりもはるかに低いため、ケーブルとニップルとの間の接続は低い荷重で破壊され、ケーブルの荷重伝達能力は、この弱点のために徐々に低下する。１０μｍ未満のポリマーコーティングを有するケーブルが窓昇降システム中に使用される場合、ポリマー材料の薄いコーティングが変形するため、金属製ニップルはスチールコードに直接留められる。このような適用によってケーブルとニップルとの間の接続が確実となり、この系の弱点が解消される。さらに、コーティング厚さが１０μｍ未満、さらには０μｍである場合、外側からのケーブルは、裸のケーブルと実質的に同じであり、同じ摩擦および摩耗特性を有する。このことは、案内部品、ケーブルチューブなどの交換が不要となるため、ケーブルシステム中に裸のケーブルの代わりにこのような製品を使用したい場合に非常に好都合となり得る。
【００３７】
本発明の別の改善は、エレベーターロープなどの巻き上げ用途のマルチストランドロープの製造に本発明の主題のケーブルを使用することである。最初に、エレベーター業界は、限定された伸びを有するロープが探し求められている。本発明のストランドは限定された伸びを有するので、そのロープも限定された伸びを有する。したがって、本発明を使用したエレベーターロープはこの要求を満たす。第２に、エレベーター産業は、小さな滑車直径で使用可能なロープを探し求めている。標準的なエレベーターでは、一般に許容されている滑車直径「ｄ」のロープ直径「Ｄ」に対する比が４０となるロープが使用されている。従来のすべてのスチール製のロープがｄ／Ｄ比が４０未満となる条件で使用される、ロープの疲労寿命が大きく低下する。これらの条件下でのロープの破壊の原因の１つは、ストランド間およびワイヤ間の過度のフレッティングである。ロープ上のポリマーコーティングはフレッティングを軽減し、ロープの疲労寿命を改善することができるが、耐久性ポリマーシースを確保するために厚いポリマーコーティングが必要となり、厚いコーティングはロープの直径を増加させる。本発明はこのジレンマを解決する。一方では、スチールストランドはポリマーをコーティングすることでフレッティングが軽減される。他方では、接着剤処理によって、スチールとポリマーとの間の接続が改善され、薄いコーティングが可能となる。したがって、本発明のケーブルから作製されたロープは巻き上げ用途に適している。
【符号の説明】
【００３８】
項目１１０は従来技術のケーブルの引張曲線であり；
項目１２０は従来技術のケーブルのＥモジュールを示す線であり；
項目２１１は本発明を具体化するケーブルであり；
項目２１２は本発明を具体化するケーブル用のスチールコードであり；
項目２１３は本発明を具体化するケーブル用のスチールフィラメントであり；
項目２１４は本発明を具体化するケーブル用のスチールコードの光学直径であり；
項目２１５は本発明を具体化するケーブルに使用されるポリマー材料であり；
項目２１６は本発明を具体化するケーブルの光学直径であり；
項目２１７は本発明を具体化するケーブルポリマーコーティングの厚さであり；
項目２１８は本発明を具体化するケーブル中の空間であり；
項目２１９は本発明を具体化するケーブル用のスチールストランドであり；
項目３１０は本発明を具体化するケーブルの引張曲線であり；
項目３２０は本発明を具体化するケーブルのＥモジュールを示す線であり；
ε０はケーブルの構造伸びであり；
Ｆ（Ｎ）はニュートンの単位での試験体に対する力であり；
Ｅ（％）はパーセントの単位での試験体の伸びである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2010515833.tif 000007
【国際調査報告】
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2010515833.tif 000009
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