JPS5843519B2 - ゴム物品の補強用スチ−ルコ−ド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ゴム物品例えばコンベヤベルト、タイヤ、お
よびホース等の補強用のスチールコードに関するもので
あり、さらに詳しくは中心ストランドと側ストランドよ
り構成される７×７撚り構成のスチールコードに関する
。

コンベアベルト、タイヤ等のゴム物品の補強用スチール
コードには、３×７撚り構成のもの、７×７撚り構成の
もの、７×１９撚りのもの等種々ある。

本発明の対象となる７×７撚り構成のスチールコードは
、第１図ないし第３図に示すように、１個の中心ストラ
ンド２の外側に６個の側ストランド３を配しており、ま
た中心ストランド２および各側ストランド３は各々１本
の中心ワイヤ（中心素線）４と６本の側ワイヤ（側素線
）５で構成されている。

このような７×７撚り構成のスチールコード１は一般に
、 で示され、 また各素線の直径は、 で示される。

このような７×７撚り構成の従来のスチールコードは、
強度特性、耐疲労特性等からして次のような構造が一般
的であった。

（イ）中心ストランド２および側ストランド３は全て同
じ撚り係数である（ここにストランドの撚り係数とは、
第３図において中心ストランド２の撚り長さを１、径を
ｍとすると、ｌ／ｍで表わされる。

側ストランド３についても同様である。

）。（ロ）各ストランド２，３の撚り係数は１７、コー
ド１の撚り係数は７、したがってコードの撚り係数に対
する中心ストランド２の撚り係数の比は１７／７中２．
４が最適と考えられていた（ここにコードの撚り係数と
は、第３図においてコ−ド１の撚り長さをし、径をＭと
すると、Ｌ／Ｍで表わされる。

）。（／→ 中心ストランド２の素線径は、側ストラン
ド３の素線径以上である。

（→ 各ストランド２，３は、中心素線４の線径が一側
素線５の線径以上である（中心素線を側素線よりも太（
することを中心増径といい、線径差は約１０％である。

）。上述のような従来のスチールコードは、スチールコ
ードをゴムと加硫（加熱）接合すると、加熱により、加
熱以前の切断荷重（以下、初期切断荷重という）よりも
加硫後の切断荷重が低下し、特に７×７撚り構成のスチ
ールコードにおいては加硫時の加熱温度が１４０℃以上
になると加硫による切断荷重の低下が著しい。

しかるに、１５０ ’Ｃの加熱温度でゴム物品を加熱す
ることは一般的である。

このように、スチールコードの切断荷重が加硫（加熱）
によって初期切断荷重よりも大巾に低下すると、コンベ
ヤーベルト、タイヤ等ゴム物品０強度設計に初期切断荷
重のデータを使用できないし、切断荷重の低下の度合が
変動すればゴム物品の強度計算を誤ることになる。

また、切断荷重の大巾な低下を見込めば、初期切断荷重
で強度設計をする場合よりもスチールコードの使用量が
多くなり、それだけコントが高くなる。

さらに、スチールコードの切断荷重の大巾な低下を防止
するため、加硫温度をより低（すると、加硫時間を長時
間にせざるを得す、そのため生産性が低下し、製造コス
トが高くなる。

このように、７×７撚り構成の従来のスチールコードは
、加硫（加熱）により切断荷重の大巾な低下をもたらし
、ゴム物品の品質上およびコスト上大きな問題があった
。

本発明者らは、上述した７×７撚り構成の従来のスチー
ルコードにおける加熱による切断荷重の大巾な低下の原
因を知るために素線径の関係が、であり、かつコードの
撚り係数に対する中心ストランドの撚り係数の比が約２
．４である７×７撚り構成の従来の各種のスチールコー
ドを加熱前のものと加熱後のもの（１６０℃で３０分間
加熱した後放冷したもの）について引張試験を行ない、
スチールコードの切断状況を考察した。

この考察は、毎秒１２０コマの高速度カメラでスチール
コードを撮影してその画像を観察すること、および素線
が切断を開始した時点（素線の切断音が最初に発生した
時点）で引張荷重を除去し、そのときのスチールコード
を観察することにより行なった。

この結果、引張試験により得た伸び、荷重等のデータを
比較検討し、かつ素線の切断状態を観察したところ、切
断時におけるスチールコードの伸びは加熱後のものより
加熱前のものの方が犬であり、また切断口にはストラン
ド間および素線間に生じる噛み合い作用によるものと思
われる圧こん部があった。

これにより従来のスチールコードを加熱すると、スチー
ルコードの伸び率が大巾に低下することが判明した。

また、高速度カメラで撮影したフィルムにおいて、加熱
前の各種のスチールコードは各ストランドの切断時の状
態がフィルムの同じコマに撮影されているのに対し、加
熱後の各種のスチールコードは中心ストランドの切断時
の状態が撮影されているコマの数コマ後のコマに側スト
ランドの切断時の状態が撮影されていた。

これにより、加熱前のスチールコードは各ストランドが
殆んど同時に切断するのに対し、加熱後のスチールコー
ドは先ず中心ストランドが切断し、次いで側ストランド
が切断することが判明した。

さらに、素線が切断を開始した時点においては、未切断
の素線と切断した素線が混在しており、未切断の素線数
は中心ストランドと側ストランドで異なっていた。

これにより、加熱後のスチールコードは、コード全体が
瞬間的に切断せず、まず数本の素線が切断しはじめ、切
断の過程においては中心ストランドの素線の切断数が側
ストランドの素線の切断数よりも多（、結果として上述
のように中心ストランドが切断した後に側ストランドが
切断することが判明した。

上述のようにスチールコードを加熱すると切断時の伸び
率が大巾に低下する理由は、高炭素鋼（スチールコード
の各素線は高炭素鋼である。

）の歪時効が１５０℃以下（すなわち、ゴムの一般的な
加硫温度）でも生じること（たとえば、日本金属学会誌
第２４巻第８号 １９６０年５１５頁参照）から１．
高炭素鋼における歪時効による延性の低下、すなわち脆
化に起因するものと考えられる。

また、従来のスチールコードを加熱すると中心ストラン
ドが切断した後に側ストランドが切断する理由は、スチ
ールコードに引張荷重を加えると一般に中心ストランド
に最も大きな荷重がかかり、加熱後のものは歪時効によ
り延性が低下しているから、中心ストランドは加熱前に
は耐えられた荷重にも耐えられず側ストランドよりも先
に切断するものと考えられる。

このようなことから、７×７撚り構成の従来のスチール
コードにおいて加熱後の切断荷重が初期切断荷重よりも
大巾に低下する理由は、各素線の延性が低下していると
ともに各素線に素線間の噛み合いによる圧こんが生じて
引張応力が低下しているにもかかわらず、中心ストラン
ドに最大の荷重が加わって先ず中心ストランドが切断し
、次いで側ストランドが切断するためと考えられる。

上述した考察の結果をもとにして本発明者らは種々の実
験、研究を重ねた結果、コードの撚り係数と中心ストラ
ンドの撚り係数の比を所定の値にすると、加熱による切
断荷重の低下が著しく改善されることを見い出し、本発
明を完成した。

本発明は、一般的な温度で加硫しても引張荷重を加えた
ときの切断荷重が大巾に低下することのない７×７撚り
構成のスチールコードを提供することを目的とする。

上述の目的は、本発明によれば、コードの撚り係数（ａ
）に対する中心ストランドの撚り係数（ｂ）の比（ｂ／
ａ）を１ないし１．８とすることにより達成される：。

前記１ｔ：：（ｂ／ａ）が１．８を超えると、従来のス
チール −ドのように加熱により切断荷重が大巾に低下
し、前記比（ｂ／ａ）が１未満であるとコード自体の機
械的強度の撚り損失が大きく、初期切断荷重が小さく、
したがってゴム物品の補強用コードとしては充分でない
。

コードの撚り係数に対する中心ストランドの撚り係数の
比を１〜１．８とすることにより引張荷重に対する加熱
後の切断荷重の大巾な低下を防止することができる理由
は、中心ストランドの撚り係数がコードの撚り係数に近
似しているから、引張荷重が加わったときに中心ストラ
ンドよりも早く切断すること（中心ストランドの早期切
断）を防止することができるため、すなわち各ストラン
ドが殆んど同時に切断するためと考えられる。

事実、切断状態を前述の高速度カメラで撮影したフィル
ム上において本発明によるスチールコードは各ストラン
ドの切断時の状態が同じコマに撮影されていた。

実験によれば、コードの撚り係数に対する中心ストラン
ドの撚り係数の比を１〜１．８にするのみならず、側ス
トランドの全ての素線が同等の線径あるいは中心ストラ
ンドの全ての素線が同等（素線径がＪＩＳＧ−３５２１
、Ｇ−３５２２における許容差以内で同等と見なされる
）の線径にすると加熱による切断荷重の劣化がさらに改
善されることが判明した。

この理由は、中心ストランドの早期切断を防止できるこ
との他に、ストランド内の各素線径を同等にすることに
よって素線間の噛み合わせによる噛み合い作用の効果が
少なくなったことによるものと考えられる。

次に具体的に実施例に基づき説明する。

実施例 １ 下記に示す構成のスチールコードにおいて、中心ストラ
ンドの撚り長さを変え、（イ）１６０℃×３０分及び（
ロ）１８０℃×３０分加熱した後の各々の切断荷重変化
率（（加熱後切断荷重Ｘｌ０Ｑ／初期切断荷重）−１０
０）を調べた。

その結果を、第４図に示す。

この結果から中心ストランドの撚り係数が１２．８を超
えるものは切断荷重が大幅に劣化することが判明した。

○スチールコード ７×７（注０．２８φ）Ｏ素線径
ｄｌ 、＝０．２８ｍｍ ｄＢ （、＝ｄ０ １＝０．３１ｍｍ ｄＯ、＝０．３４ｍｙｎ ○コードの撚り係数−７，０ ０初期切断荷重（ストランドの撚り係数が１７のスチー
ルコードの場合）＝７３２ｋｇ 注：最も多い径の素線の線径で、一般に代表素線径とい
う。

実施例 ２ スチールコードの素線径の組み合わせが加熱後の切断荷
重に影響を与えるがどうかについて検討するために、側
ストランドの中心増径の有無と中心ストランドの撚り係
数（撚り長さ）の大小の組み合わせた下記Ａ、Ａ’、Ｂ
、Ｂ’の実験コードをつくり、加熱による切断荷重変化
率を調べた。

コードＡとＡ′はコードの撚り係数に対する中心ストラ
ンドの撚り係数の比を２．４３、コードＢとＢ′はこの
比を１．３６としたものであり、さらにＡ、Ｂは側スト
ランドに中心増径有（０，２９φ）、Ａ’ 、 Ｂ’は
増径無（０，２６φ）のものを用いた。

この試験結果を第１表に示す。

該表から明らかなように側ストランに中心増径がないコ
ードＡ’ 、 Ｂ’の方が中心増径があるコードＡ、Ｂ
よりも切断荷重の低下が少な（、しかもコードの撚り係
数に対する中心ストランドの撚り係数の比が１．８以下
であるＢ。

Ｂ′のコードの方が、この比が１．８を超えているＡ。

Ａ′のコードよりも切断荷重の低下が著しく少ない＊＊
ことが分る。

○スチールコード ７Ｘ７（０，２６φ）○線材化学成
分（％） ＣＯ，７３、Ｍｎ Ｏ，５０、Ｓ ｏ、
ｏｉｏ、ｓｉ Ｏ，２３、 Ｐ Ｏ，０１３、ＣｕＯ，０２ ０コード撚り係数−７，０ ０側ストランドの撚り係数−１７ ０各素線径（ｍｍ） ｄ、 、＝０．２６ｄｏ 、
＝０．２９ ｄｏ 、＝０．３１ 実施例 ３ 上記実施例１．２では加熱条件が１６０°ｃ×３０分と
１８０℃×３０分の場合だけであるが、加熱条件が切断
荷重の低下に及ぼす影響を下記の二つのコードＣ，Ｄに
ついて試験した。

コードＣはコード撚り係数に対する中心ストランドの撚
り係数の比が１〜１．８の範囲内にある１、５０とし、
かつ側ストランドの素線径を全て同一とした構成のもの
であり、コードＤは上記比を２．４３とし、かつ側スト
ランドに中心増径がある構成のものを用いた。

その試験結果を第５図に示す。読図から明らかなように
コードＣについては加熱条件の変動による切断荷重の低
下は殆んど認められないが、コードＤについては加熱条
件によって切断荷重が急激に劣化することが判明した。

実施例 ４ 上記コードＣ，Ｄについて加熱前と加熱 （１６０°Ｃ×３０分）後の引張試験を行なった。

その結果を第６図に示す。

線図から明らかなよう＊ ＊にコードＣは加熱前と加熱後では切断荷重に変化がな
いが、コードＤは加熱後に切断荷重が大巾に低下するこ
とが分る。

実施例 ５ 上記コードＣ，Ｄについて屈曲疲労試験を行なった。

その結果、第２表に示すようにコードＣは加熱後の切断
荷重が向上しており、かつ屈曲破断回数もコードＤに比
して大きい。

実施例 ６ コードの撚り係数に対する中心ストランドの撚り係数の
比を１．１３および２．０６とし、かつ前記実施例とは
別の素線径の下記コードＥ、Ｆについて屈曲疲労試験を
行なった。

その結果を第３表に示す。

該表から明らかなようにコードの撚り係数に対する中心
ストランドの撚り係数の比が１〜１．８の範囲であるコ
ードＥはＦに比して加熱後の切断荷重変化率、耐屈曲疲
労性共に向上している。

以上説明した如（く、７×７構成のスチールコードにお
いて、コードの撚り係数に対する中心ストランドの撚り
係数の比を１〜１．８とすることにより、ゴム物品を加
硫するときの加熱によって、該スチールコードは、切断
荷重が初期切断荷重よりも大巾に低下することなく、初
期切断荷重と同程度の切断荷重を得ることができ、また
耐屈曲疲労性も向上し、ゴム物品の品質の低下を防ぐと
共に加硫条件の制約も緩和される利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は７×７撚り構成のスチールコード
を示すもので、第１図は斜視図、第２図は断面図、第３
図は撚り構造説明図である。 第４図はコードの撚り係数に対する中心ストランドの撚
り係数の比と切断荷重変化率との関係を示す図、第５図
は加熱温度と切断荷重変化率との関係を示す図、第６図
は加熱前と加熱後のコードの引張曲線を示す図である。 １ ：コード、２：中心ストランド、３：側ストランド
、４：中心ワイヤ（素線）、５：側ワイヤ（素線）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １７×７撚り構成のスチールコードにおいて、コードの
   撚り係数に対する中心ストランドの撚す係数の比が１〜
   １８であることを特徴とするゴム物品の補強用スチール
   コード。 ２ 側ストランドの全ての素線が同等の線径からなる特
   許請求の範囲第１項記載のゴム物品の補強用スチールコ
   ード。