JP6028508B2 - ゴム補強用スチールコード - Google Patents

Description

本発明はゴム補強用スチールコードに関し、さらに詳しくは、ゴムの浸透性を向上させながら、耐疲労性を確保し、かつ、スチールコード強力を向上させることを可能にしたゴム補強用スチールコードに関する。

一般に、ゴム製品を補強するスチールコードにはゴム中の水分による腐蝕を防止するような措置が施される。スチールコードを腐蝕から守るためにはスチール素線に亜鉛等のめっきを施すほか、コードの素線間にゴムが浸透し易くすることが行なわれ、コード構造に関する提案が多数なされている。

例えば、芯ストランドの周囲に複数本の側ストランドを撚り合わせたマルチストランド構造にして、芯ストランドをＮ×（１＋６）構造からなる複撚り構造とし、側ストランドを３層撚り（１＋６＋１２）構造として、そのＭ本を芯ストランドの周囲に撚り合わせたＭ×（１＋６＋１２）構造にしたスチールコードが提案されている（特許文献１参照）。ここで、Ｎは２〜４、Ｍは５〜７に設定され、芯ストランドの直径Ｄ０と側ストランドの直径Ｄ１との比Ｄ０／Ｄ１は１．０５〜１．３５に設定されている。

この提案のスチールコードによれば、スチールコード内部に適度な空隙が形成されて、素線間にゴムが浸透し易くなるため、スチールコードに対するゴムの浸透を十分に確保することができる。それ故、スチールコードの耐腐食性を向上させることが可能になる。

しかしながら、この構造のスチールコードでは、スチールコードを構成する素線の合計強力に対してスチールコード強力が小さくなり易い。即ち、撚り減り率が増大して、スチールコード強力を高くすることが困難になるという問題があった。

特開２００５−３１４８３３号公報

本発明の目的は、ゴムの浸透性を向上させながら、耐疲労性を確保し、かつ、スチールコード強力を向上させることを可能にしたゴム補強用スチールコード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ゴム補強用スチールコードは、芯ストランドの周囲に複数本の側ストランドを撚り合わせたマルチストランド構造であり、前記芯ストランドをＮ×（１＋６）構造（ただし、Ｎ＝２〜４）からなる複撚り構造とし、前記側ストランドが３層撚り（１＋６＋１２）構造からなり、そのＭ本を前記芯ストランドの周囲に撚り合わせたＭ×（１＋６＋１２）構造（ただし、Ｍ＝５〜７）にすると共に、前記芯ストランドの直径Ｄ０と前記側ストランドの直径Ｄ１との比Ｄ０／Ｄ１を１．０５〜１．３５にしたゴム補強用スチールコードにおいて、スチールコード径Ｄに対するスチールコードピッチＰの比を示すコード撚り倍数Ｐ／Ｄを８．０〜９．０、かつ、スチールコードピッチＰに対する側ストランドピッチＰ１の比Ｐ１／Ｐを０．５以上にしたことを特徴とする。

本発明によれば、芯ストランドの周囲に複数本の側ストランドを撚り合わせたマルチストランド構造として、前記芯ストランドをＮ×（１＋６）構造（ただし、Ｎ＝２〜４）からなる複撚り構造とし、前記側ストランドが３層撚り（１＋６＋１２）構造からなり、そのＭ本を前記芯ストランドの周囲に撚り合わせたＭ×（１＋６＋１２）構造（ただし、Ｍ＝５〜７）にすると共に、前記芯ストランドの直径Ｄ０と前記側ストランドの直径Ｄ１との比Ｄ０／Ｄ１を１．０５〜１．３５にすることで、スチールコード内部に適切な空隙が形成されてスチールコードに対してゴムを十分に浸透させることができる。

加えて、スチールコード径Ｄに対するスチールコードピッチＰの比を示すコード撚り倍数Ｐ／Ｄを８．０〜９．０、かつ、スチールコードピッチＰに対する側ストランドピッチＰ１の比Ｐ１／Ｐを０．５以上にすることで、十分な耐疲労性を確保でき、また、撚り減り率が小さくなってスチールコード強力の向上を図ることが可能になる。

本発明のゴム補強用スチールコードを例示する横断面図である。 図１のスチールコードの構造を例示する斜視説明図である。 コード（ストランド）のピッチの説明図である。 本発明のスチールコードを埋設したコンベヤベルトの横断面図である。 従来のゴム補強用スチールコードを例示する横断面図である。

以下、本発明のゴム補強用スチールコードを図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１、図２に例示するように、本発明のゴム補強用スチールコード１（以下、スチールコード１という）は、中央部に位置する芯ストランド２とその外周に撚り合わされたＭ本（図では６本）の側ストランド３とからなり、スチールコード１として、所謂マルチストランド構造になっている。図２では、一部の素線のみを記載している。

中央部の芯ストランド２はＮ本（図では３本）の中央ストランド２ａ（１＋６構造）を撚り合わせた複撚り構造である。即ち、中央ストランド２ａは、中央の１本の素線の外周側に６本の素線が配置されて構成されている。

芯ストランド２の外周側に配置された側ストランド３は、複数本の素線が層状に撚り合わされた３層撚り構造（１＋６＋１２構造）になっている。即ち、側ストランド３には、中央の１本の素線の外周側に６本の素線が配置された層があり、この層の外周側に１２本の素線が配置された層がある。そして、側ストランド３のＭ本（図では６本）が芯ストランド２の周囲に撚り合わされている。中央部の芯ストランド２の直径Ｄ０と外周側の側ストランド３の直径Ｄ１との比Ｄ０／Ｄ１は１．０５〜１．３５に設定されている。

また、スチールコード径Ｄに対するスチールコードピッチＰの比を示すコード撚り倍数Ｐ／Ｄは、８．０〜９．０に設定されている。加えて、スチールコードピッチＰに対する側ストランドピッチＰ１の比Ｐ１／Ｐが０．５以上に設定されている。Ｐ１／Ｐの上限は例えば０．９である。

スチールコードピッチＰや側ストランドピッチＰ１とは、図３に示すように、そのコード（ストランド）において、最外周の線材が一撚りする際に要する長手方向長さｐである。したがって、スチールコードピッチＰは、芯ストランド２を中心にして、側ストランド３が一撚りする際に要するスチールコード１の長手方向長さである。また、側ストランドピッチＰ１は、側ストランド３を構成する最外周の素線が、中央の素線を中心にして一撚りする際に要する側ストランド３の長手方向長さである。

上記のように芯ストランド２を複撚り構造にすると共に、芯ストランド２の直径Ｄ０と外周側の側ストランド３の直径Ｄ１との比Ｄ０／Ｄ１を１．０５〜１．３５とすることにより、スチールコード１の内部に適度な空隙が形成される。そのため、スチールコード１に対するゴムの浸透を良好にできる。上記するＤ０／Ｄ１が１．０５未満ではコード内部へのゴムの浸透が不十分になり、１．３５超では十分なスチールコード強力が得られなくなる。

また、本発明ではコード撚り倍数Ｐ／Ｄを８．０〜９．０に設定することにより、スチールコード１の耐疲労性（耐屈曲性）を損なうことなく、十分なスチールコード強力を確保している。コード撚り倍数Ｐ／Ｄが８．０未満であると十分なスチールコード強力を得ることができない。一方、コード撚り倍数Ｐ／Ｄが９．０超では、十分な耐疲労性を確保することができない。一般的なスチールコードの場合には、コード撚り倍数は７程度であるが、本発明は特殊なコード構造なので、一般的なコード撚り倍数よりも高めにすることにより、十分なスチールコード強力と耐疲労性を得ることが可能になっている。

さらに、素線どうしが点接触のように局部的な接触にならないように、スチールコードピッチＰに対する側ストランドピッチＰ１の比Ｐ１／Ｐを０．５以上に設定し、素線どうしの接触面積を極力大きくして、素線に過大なせん断力が生じ難くしている。特に、スチールコード１が屈曲する場合、コード内で最大の曲げ応力が生じる側ストランド３については、無駄な負担をかけない（無駄な応力を生じさせない）ことが望ましい。そこで、上記のとおり、本発明では比Ｐ１／Ｐを０．５以上にしているので、側ストランド３については、従来の一般的なスチールコードに比して、素線どうしが接触している１つの接触部に注目すると、接触面積が大きくなっていて、素線のせん断切れが生じ難くなっている。即ち、素線の破壊モードがせん断切れから延性切れになり、スチールコード強力を向上させ易くなっている。ただし、比Ｐ１／Ｐが過大になると側ストランド３の耐疲労性に悪影響が生じるので、比Ｐ１／Ｐを０．５〜０．９の範囲にすることが好ましい。

このように、Ｎ×（１＋６）＋Ｍ×（１＋６＋１２）という特殊なコード構造（ただし、Ｎ＝２〜４、Ｍ＝５〜７）を採用した本発明のスチールコード１では、コード撚り倍数Ｐ／Ｄを８．０〜９．０、かつ、比Ｐ１／Ｐを０．５以上にすることで、スチールコード１の十分な耐疲労性を確保しつつ、撚り減り率を低減させてスチールコード強力を向上させることが可能になる。撚り減り率とは、スチールコード１を構成する素線の合計強力Ａ、スチールコード強力Ｂとした場合に、（Ａ−Ｂ）／Ａを百分率で示した値である。

また、芯ストランド２を複撚り構造にすることにより、スチールコード１を構成するスチールモノフィラメントの種類を少なくすることができる。即ち、コード内部に空隙を形成するには、中央部の素線よりも外周側の素線の径を小さくした仕様にする必要がある。図１のスチールコード１では、素線の種類は最大でＡ〜Ｅの５種類となるが、中央ストランド２ａの素線Ａ、Ｂをそれぞれ、側ストランド３の素線Ｄ、Ｅとしても使用することにより、素線の種類を３種類にできる。

図１のスチールコード１と略同等の強力を有する従来のスチールコード９は、図５にその断面を示すように、芯ストランド１０と側ストランド１１とが、それぞれ（１＋６＋１２）からなる３層撚り構造となっている。そのため、素線の種類は最大でＰ〜Ｕの６種類となる。そして、側ストランド１１の素線Ｔ、Ｕとしてそれぞれ、芯ストランド１０の素線Ｑ、Ｒを使用することしかできない。したがって、スチールコード９の素線の種類としては最少でも５種類が必要になる。

上記のとおり本発明では、スチールコード１を構成する際に、素線の種類を少なくできるので、スチールコード１の生産性を向上させるには有利である。

この発明のスチールコード１は、高張力下で使用されるゴム製品の補強用として使用され、これを適用する製品は特に限定されないが、図４に例示されるようなコンベヤベルト４に好ましく適用される。コンベヤベルト４は、テンションを負担する心体層７が、上カバーゴム５および下カバーゴム６の間に埋設されて構成され、適宜補強層８が埋設される。コンベヤベルト４を張設した際には、心体層７には大きな張力が作用し、ベルト表面に搬送物が投入されると、さらに張力が作用する。そのため、本発明のスチールコード１を多数本ベルト幅方向に並べるとともに、これらスチールコード１をベルト長手方向に延設して心体層７を構成するとよい。

これにより心体層７に対するゴムの浸透を良好にすることができる。また、心体層７の耐疲労性を確保しつつ、撚り減り率を低減させて、高いスチールコード強力を確保できるので、同じスチールコード強力を得るには、従来に比してスチールコード径を小さくすることができる。それ故、心体層７を軽量化して、コンベヤベルト４を稼働する際の消費エネルギーを低減させることが可能になる。

スチールコードの基本構造を図１に示したように、３×（１＋６）＋６×（１＋６＋１２）にしたことを共通条件として、表１に示すようにコード仕様を異ならせて、６種類（実施例１〜２、比較例１〜４）の試験サンプルを作製した。試験サンプルはそれぞれのコード仕様のスチールコードをゴムに埋設し、同一の条件により金型内で加硫してスチールコードの上下左右を２ｍｍ厚さのゴムで被覆して、断面が正方形で長さ４６０ｍｍに形成したものである。

これら試験サンプルについて、以下のゴム浸透性、耐疲労性を測定し、その結果を表１に示すとおりである。また、各試験サンプルに使用したスチールコードの強力Ｂ、スチールコードを構成する素線の合計強力Ａおよび撚り減り率（＝（Ａ−Ｂ）×１００％／Ａ）を表１に示す。

[ゴム浸透性]
各試験サンプルをオーストラリア規格（ＡＳ−１３３３）による「空気透過性試験方法」に準拠して、試験サンプルの長手方向の一端部から１００ｋＰａの空気圧を圧入し、他端部側に透過した空気圧が５ｋＰａになるまでの時間（秒）を測定した。この時間が長いほど耐空気透過性に優れ、スチールコードに対するゴム浸透性が優れていることを示す。表１中の∞は、実質的に空気が試験サンプルの他端部に透過しなかったことを示している。

[耐疲労性]
ＪＩＳ Ｇ３５３５による「耐久試験」に準拠して行ない、試験サンプルが破断するまでの回数を計測した。尚、表１の１００万回は、１００万回でも破断しなかったことを示す。

表１より、実施例１および２は、比較例１〜３に比して撚り減り率が低減していることが分かる。比較例４は撚り減り率が低いが耐疲労性が不十分である。一方、実施例１および２は、十分なゴム浸透性および耐疲労性が得られることが分かる。

１ スチールコード
２ 芯ストランド
２ａ 中央ストランド
３ 側ストランド
４ コンベヤベルト
５ 上カバーゴム
６ 下カバーゴム
７ 心体層
８ 補強層
９ 従来のスチールコード
１０ 芯ストランド
１１ 側ストランド

Claims (3)

1. 芯ストランドの周囲に複数本の側ストランドを撚り合わせたマルチストランド構造であり、前記芯ストランドをＮ×（１＋６）構造（ただし、Ｎ＝２〜４）からなる複撚り構造とし、前記側ストランドが３層撚り（１＋６＋１２）構造からなり、そのＭ本を前記芯ストランドの周囲に撚り合わせたＭ×（１＋６＋１２）構造（ただし、Ｍ＝５〜７）にすると共に、前記芯ストランドの直径Ｄ０と前記側ストランドの直径Ｄ１との比Ｄ０／Ｄ１を１．０５〜１．３５にしたゴム補強用スチールコードにおいて、
   スチールコード径Ｄに対するスチールコードピッチＰの比を示すコード撚り倍数Ｐ／Ｄを８．０〜９．０、かつ、スチールコードピッチＰに対する側ストランドピッチＰ１の比Ｐ１／Ｐを０．５以上にしたことを特徴としたゴム補強用スチールコード。
2. 前記芯ストランド及び前記側ストランドを構成する素線が３種類の直径を有するスチールモノフィラメントからなる請求項１に記載のゴム補強用スチールコード。
3. コンベヤベルトの心体層に使用される請求項１又は２に記載のゴム補強用スチールコード。

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