波面付き要素を有する鋼コード
【課題】鋼構造体の鋼フィラメントに異なる波形を提供する。
【解決手段】エラストマーの補強に適した鋼構造体であって、鋼補強体は一つ以上の鋼要素１０からなる。鋼要素１０の少なくとも１つは第１波面および第２波面を備えている。第１波面は第２波面の面と実質的に異なる面に延在する。両波面の形成は、外部から駆動されない2対の歯車12、14によって効率的に行われる。これらの波面によって、ゴムの浸透性が向上し、または破断点伸びの向上した鋼構造体。
【解決手段】エラストマーの補強に適した鋼構造体であって、鋼補強体は一つ以上の鋼要素１０からなる。鋼要素１０の少なくとも１つは第１波面および第２波面を備えている。第１波面は第２波面の面と実質的に異なる面に延在する。両波面の形成は、外部から駆動されない2対の歯車12、14によって効率的に行われる。これらの波面によって、ゴムの浸透性が向上し、または破断点伸びの向上した鋼構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エラストマーの補強、例えば、ゴムコンベアベルト、ゴムタイヤ、ゴムホース、ゴムタイミングベルト、またはポリウレタンによるタイミング装置などに好適な鋼構造体に関する。鋼補強体は1つの鋼フィラメントからなる。本発明はまた、鋼フィラメントに空間的な波面形状を付与する処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような鋼構造体は、広く知られている。
最近の従来技術文献には、鋼フィラメントが１つまたは２つのうねりを有する鋼構造体、すなわち、撚りによる塑性変形以外の塑性変形が施された鋼フィラメントを有する構造体が使われる傾向にある、と述べられている。この付加的な鋼フィラメントの塑性変形は予成形によって容易に与えることができ、その結果として鋼フィラメントにうねりパターンが形成される。
【０００３】
US-A-5,020,312（ココク：優先権、１９８９年）およびUS-A-5,111,649（ココク）は３本ないし５本の鋼フィラメントからなる鋼コード構造体を開示している。この構造体において、少なくとも１つの鋼フィラメントは、いわゆる「波面（クリンプ）」を備えている。この波面は、比較的鋭い角度で傾斜されたジグザグ形状を有し、その鋭角度は成形工具に依存する。波面は、平面波面を呈し、２つの歯車によって形成される。傾斜部の底の平坦部によって形成される穴部は、鋼コード構造体へのエラストマーの浸透を促進させる効果がある。
【０００４】
他の波形がEP-A-0,462,716に記載されている。この文献によれば、鋼コードは３本ないし２７本の鋼フィラメントを有し、それらの２５％ないし６7％の鋼フィラメントが特殊なつる巻き、すなわち、螺旋の形状を有している。この螺旋形状を付与する塑性変形は予成形ピンを回転させることによってなされる。螺旋形状を設ける目的は、いわゆる部分荷重伸び（PLE、この用語の定義は後述する）を増加させることなく、鋼コード構造体へのエラストマーの浸透を促進する点にある。これらの鋼コードは「SPACY」の商品名で市販されている。このコードの重大な欠点は、その製造がエネルギーを消耗する点およびその製造が非効率な点のいずれかまたは両方にある。すなわち、もし螺旋のピッチが撚りのピッチよりも小さいと、予成形ピンの回転速度を下流側の二重撚線機の回転速度の２倍よりも大きく設定しなければならない。
【０００５】
さらに他の波形がWO-A-95/16816（ベッケルト：優先権、１９９３年）に記載されている。この文献によると、鋼構造体は鋼フィラメントからなり、少なくとも１つの鋼フィラメントは多角形に予成形されている。この多角形は、曲率半径を変更可能な予成形装置によって得られる空間波形である。この鋼構造体は、「BETRU」の商品名で市販されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、鋼構造体の鋼フィラメントに従来技術の波形とは異なる波形を提供する点にある。
本発明の他の目的は、既存の波形の利点と組み合わせることができる波形を鋼フィラメントに設ける点にある。
また、本発明の他の目的は、波形のパラメータを選択することによって多数の特定の形態を呈することが可能な波形を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、波形の製造がエネルギーを消耗する工具を用いることなく行えるような波形を提供する点にある。
また、本発明の他の目的は、フィラメントの何本か、例えば、コア・フィラメントに波形を設けることによって卵形の横断面を有する鋼構造体を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、エラストマーを補強するのに適した鋼構造体が提供される。鋼補強体は１つの鋼フィラメントからなる。この鋼フィラメントに、第１波面および第２波面が設けられる。第１波面は、第２波面の面と実質的に異なる面に延在する。
【０００８】
こうして、エネルギーを消耗する予成形工具によって駆動されることなく、空間波形が得られる。
【０００９】
本鋼構造体の他の利点は、多数の波形を設けることができる点にある。すなわち、第１波面は、第１波面ピッチと第１波面振幅を有している。第２波面は、第２波面ピッチと第２波面振幅を有している。これは、ある範囲にわたって互いに独立して変更可能な４つの設計パラメータを意味している。
第１波面ピッチは第２波面ピッチと等しくても異なっていてもよい。それらの波面ピッチが等しい場合、円形または卵形の空間螺旋形態が得られる。一方、それらの波面ピッチが異なっている場合、螺旋とは別の空間形態をもたらす。
【００１０】
第１波面振幅は第２波面振幅と等しくても異なっていてもよい。それらの波面振幅が異なっていると、第１波面と第２波面の設けられたフィラメントが最終的な鋼構造体内で自転しないという条件の下で、卵形の横断面を呈する空間形態をもたらす。
さらに変更可能な他のパラメータとして、第２波面の形成される2つの面間の角度が挙げられる。ただし、これらの面はできるだけ互いに異なっているのが好ましい。例えば、2つの面の最大離間角度は約９０°が最も好ましい。
【００１１】
本発明による鋼構造体の鋼要素は、鋼フィラメント、撚られていない鋼フィラメントの束、または撚られた鋼フィラメントからなる鋼ストランドとして構成されるとよい。本発明による鋼構造体は、上記の種々の鋼要素の組合せから構成されてもよい。
【００１２】
鋼構造体は、互いに平行に隣接して他の巻付けフィラメントまたは補強の対象となるエラストマーと相溶性のある接着剤によって結束される１つ以上の鋼フィラメントからなる非撚線構造体であってもよい。
変更例として、多数の鋼フィラメントを互いにほぼ平行に隣接して延在させてもよい。これは、例えば、通常の比較的低回転速度で回転する撚線装置に鋼フィラメントを比較的高い線速度で通過させることによって非常に大きな撚りピッチで撚ることによって達成される。
【００１３】
鋼構造体はまた、構成フィラメントの何本かまたはすべてが同類の構造体内に撚れるような撚り構造体であってもよい。
【００１４】
第１波面ピッチと第２波面ピッチの少なくとも１つは、それらの第２波面を有する鋼フィラメントの撚りピッチよりも小さく設定されるのが好ましい。
【００１５】
本発明の第１用途例として、一般的な撚り構造体の内でｎ×１鋼コード、すなわち、基本的に２本ないし５本の鋼フィラメントからなる鋼コードが挙げられる。
この用途例の第１実施態様において、これらの構成フィラメントの何本かまたは全てに、ゴムの浸透を促進させるために第１波面および第２波面が設けられる。１例として、１
つまたは２つのフィラメントに第１波面および第２波面の設けられた４×０．２８コードが挙げられる。このようなコードは、タイヤのブリーカ・プライに用いられる。
第２実施態様において、破断点伸びを５％よりも大きい値にまで向上させるために、フィラメントの全てに第１波面および第２波面が設けられる。
１例として、第１波面および第２波面が設けられた５本のフィラメントからなる５×０．３８コードが挙げれる。付加的な利点として、このコードは破断点伸びを実質的に減少させずに比較的大きな撚りピッチ（１４ｍｍないし２０ｍｍ）で撚ることが可能である。
他の例として、 すべてのフィラメントに第１波面および第２波面が設けられた４×０．２２コードおよび５×０．２２コードが挙げられる。これらの高伸びコードは、自動二輪車のタイヤの補強に適している（自動二輪車のタイヤの赤道面に対してほぼ0°の角度で配置される）。
【００１６】
本発明の第２用途例として、１本のコア（または多数のコア・鋼フィラメント）とそのコアの周囲に撚られたｍ本の鋼フィラメントからなる層からなり、付加的にｎ本の鋼フィラメントからなる第２層がｍ本のフィラメントからなる第１層の周囲に撚られる、いわゆる（１＋ｍ）鋼コードまたは（１＋ｍ＋ｎ）鋼コードが挙げられる。
【００１７】
一又は二以上のコア・鋼フィラメントに、ａ）コア内へのエラストマーの浸透を促進するため、および/またはｂ）コアの卵形横断面を得て、コード全体として卵形横断面を得るため、および/またはｃ）コア・鋼フィラメントがコード内で位置ずれを起こすのを防ぐために、第１波面および第２波面が設けられるとよい。
１例として、単一コア・フィラメントを備える（１＋６）構成において、ゴム浸透性を高め、かつコード内の単一コア・フィラメントの投錨効果を向上させ、すなわち、コアの位置ずれを防ぐために、単一コア・フィラメントに第１波面および第２波面を設けた例が挙げられる。卵形横断面が得られるという観点から、第１波面振幅は第２波面振幅よりも大きい方がよい。他の例として、３本のコア・フィラメントを備える（３＋８+１３）構成において、３本のコア・フィラメント間の中心へのゴム浸透を促進させるために、それらのコア・フィラメントに第１波面および第２波面が設けられた例があげられる。
同様の用途例として、７×７構成内のストランドのコア・フィラメントを、第１波面および第２波面が設けられた２本または３本のフィラメントからなる２×１または３×１要素に置き換える例が挙げられる。
他の例として、公知の「３×ｄ＋９×ｄ＋１５×ｄ」構成を「５×ｄ1＋９×ｄ＋１５×ｄ」構成に置き換える例（コア・フィラメント径ｄ１はコア・フィラメント径ｄよりも小さい）が挙げられる。コア・フィラメントには第１波面および第２波面が設けられ、ゴム浸透性と伸びは向上するが剛性は低下する。
【００１８】
本発明の第３の用途例として、互いに同じ撚り方向かつ同じ撚りピッチで撚られたｎ本の鋼フィラメントからなるｎ×１緊密コードが挙げられる。１例として、ゴム浸透性を向上させてかつコアの位置ずれを防ぐために、全てのコア・フィラメントに第１波面および第２波面が設けられた３×０．３６５または９×０．３４５ＣＣ（ＣＣは緊密コードの略称）が挙げられる。
他の例として、高い伸びを得るために、１２本のフィラメントの全てに第１波面および第２波面が設けられた１２×０．３８ＣＣの例が挙げられる。このようなコードはゴムコンベアベルトを補強するのに適した織物構造の横織りまたは縦織り要素として用いられる。
【００１９】
第４の用途例として、それぞれが２つ以上のフィラメントからなる２つ以上のストランドによって構成される多重ストランド鋼コードが挙げられる。このようなストランドがコード内においてフィラメントが撚られるのと同じ方向に撚られると（いわゆるラングの層コード）、高い破断点伸びが得られる。この場合、比較的小さい撚りピッチが設定される
。
しかし、本発明によれば、もしフィラメントの何本かまたはすべてに第１波面および第２波面が設けられると、破断点伸びを減少させずに大きな撚りピッチが可能になり、その結果、コードをより効率的に製造することができる。
さらに本発明によれば、全てのフィラメントに設けられた第１波面および第２波面と既存の小さな撚りピッチを組み合わせることができる。その結果、より高い破断点伸びが得られる。引張強度および破断強度の不可避的な低下は、コア・ストランドをさらに付加的に用いることによって補償される。このコア・ストランドフィラメントにも第１波面および第２波面を設けることができる。
【００２０】
第５の用途例として、コンベアベルトの補強に用いられるような多重ストランド鋼コードが挙げられる。この場合、ストランド間へのゴムの浸透を高めるために、ストランドの全体に第１波面および第２波面が設けられる。
【００２１】
本発明の他の態様によれば、鋼フィラメントに空間的な波形を付与する方法が提供される。本方法は、（ａ）第1平面に延在する第１波面を前記鋼フィラメントに付与する段階と、（ｂ）前記第1平面と実質的に異なる第2平面に延在する第２波面を前記鋼フィラメントに付与する段階を含む ことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１波面および第２波面をいかに鋼フィラメントに設けるかを概略的に示す図である。
【図２】鋼フィラメントに付与された第１波面を示す図である。
【図３】鋼フィラメントに付与された第２波面を示す図である。
【図４】第１波面および第２波面が設けられた２つのフィラメントを備える１×４鋼コードの横断面を示す図である。
【図５】第１波面および第２波面が設けられた５つのフィラメントを備える１×５鋼コードの横断面を示す図である。
【図６】第１波面および第２波面が設けられたコア・フィラメントを備える（１＋６）鋼コードの横断面を示す図である。
【図７】第１波面および第２波面が設けられた３本の中心フィラメントを備える１２×１緊密コードの横断面を示す図である。
【図８】全てのフィラメントに第１波面および第２波面が設けられた４×２多重ストランドコードの横断面を示す図である。
【図９】５×０．３８コード（本発明）の荷重−伸び曲線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を添付の図面を参照してさらに詳細に説明する。
図１は、第１波面および第２波面をいかに鋼フィラメント１０に設けるかを概略的に説明する図である。
鋼フィラメント１０は第１歯車対１２に向かって下流方向に移動される。歯車対１２の回転軸はｙ軸と平行であり、歯車対１２によって付与される第１波面はｘｚ面内に延在する平面波面である。
第１波面が設けられたフィラメント１０はさらに第２歯車対１４に向かって移動される。歯車対１４の回転軸はｘ軸と平行である。歯車対１４によって付与される第２波面もまた平面波面であり、ｙｚ面内に延在する。鋼フィラメント１０に付与されたこのような波面の全体は、明らかに、平面的ではなく空間的に延在している。
【００２４】
第１歯車対１２と第２歯車対１４はいずれも外部手段によって駆動される必要がない。それらは鋼フィラメント１０が通過することによって駆動されて回転される。
第１波面が第２波面に影響されてｘｚ面からｙｚ面に傾斜または回転されるのを防ぐために、第２歯車対１４を第１歯車対１２にできるだけ接近させて配置させることが重要である。より一般的な見地から、およびフィラメントに付与される２つの波面を制御するために、曲げモーメント、すなわち、２つの波面を付与するのに必要なモーメントはできるだけ小さく維持される必要がある。これは、例えば、より小さい振幅の波面を最初に付与して、その後、より大きい振幅の波面を付与することによって達成される。
また、より一般的な見地から、ねじりモーメント、すなわち、フィラメントを回転させるのに必要なモーメントはできるだけ高く維持されるべきである。なぜなら、２つの波面付与操作中、またはそれらの操作の間、フィラメントの回転は阻止されねばならないからである。ねじりモーメントをできるだけ高く維持する１つの方法として、波面を与える２対の歯車間の距離を前述の最小距離に設定する方法が挙げられる。
【００２５】
第３およびそれ以後の歯車対が他の平面内または同一の平面内に設けられてもよい。このようにして、以後の波面付与操作によって得られる空間的な波面構造は最適化され、すなわち、さらに高次の変化が付与された波面構造とされる。
【００２６】
図２はｘｚ面内に延在する第１波面を示し、図３はｙｚ面内に延在する第２波面を示している。
第１波面は、その波面の上下端間の距離として測定される第１波面振幅A1を有している。この波面振幅A1はフィラメント径ｄを含んでいる。第１波面は、その波面の２つの極小点間の距離と等しい第１波面ピッチPc1を有している。
第２波面は、その波面の上下端間の距離として測定される第２波面振幅A2を有している。この波面振幅A2はフィラメント径ｄを含んでいる。第２波面は、その波面の２つの極小点間の距離と等しい第２波面ピッチPc2を有している。
図２において、第２波面の極大点であるスポット１６は鋼フィラメント１０の軸と平行の陰影線によって示され、第２波面の極小点であるスポット１８は鋼フィラメント１０の軸と垂直の陰影線によって示されている。
図３において、第１波面の極大点であるスポット２０は鋼フィラメント１０の軸と平行の陰影線によって示され、第１波面の極小点であるスポット２２は鋼フィラメント１０の軸と垂直の陰影線によって示されている。第１波面振幅A1と第２波面振幅A2は互いに独立して変更されてよい。すなわち、A1とA2は互いに等しくても異なっていてもよい。これら２つの振幅A1とA2は、いずれも、フィラメント径よりもわずかに大きい最小値、例えば、１．０５×ｄ（この場合、ほとんど波面が存在しない）とフィラメント径の約４〜５倍（４〜５×ｄ）の最大値の間で変更されるとよい。この最大値は、構造的な安定の観点から決められている。
【００２７】
第一波面ピッチPc1と第２波面ピッチPc2は互いに独立して変更されてよい。すなわち、Pc1とPc2は互いに等しくても異なっていてもよい。Pc1がPc2に対してより異なっていると、第２波面の傾きをより容易に防ぐことができる。２つの波面ピッチPc1とPc2は、いずれも、フィラメント径ｄの約５倍（５×ｄ）の最小値とフィラメント径ｄの約５０倍（５０×ｄ）の最大値の間で変更されるとよい。しかし、撚り構造において、波面ピッチの少なくとも１つ、もっとも好適には、波面ピッチの２つはその撚り構造における鋼フィラメントの撚りピッチよりも小さくすることが好ましい。
まったく自由に、すなわち、互いに独立して選択可能な上記のパラメータによって、非常に多くの異なった波面の形態が得られる。
一例として、A1をA2と等しくなるように選択し、Pc1をPc2と等しくなるように選択し、第２波面を第１波面に対して１/４ピッチだけずらすことによって、回転予成形ピンを用いることなく、空間的螺旋の形態、または少なくともそれに近似した形態が得られる。
他の例として、A1をA2よりもかなり大きくなるように選択することによって、卵形、すなわち、楕円形の横断面が得られる。
【００２８】
第１波面および第２波面が設けられた鋼フィラメント１０は、単一の鋼フィラメントとして、例えば、ゴムタイヤのブリーカ・プライを補強するのに用いられる。
【００２９】
第１波面および第２波面が設けられた鋼フィラメント１０は、より複合化された鋼構造体の内部において他の補強要素と隣接して配置される構成要素としても用いられる。このより複合化された鋼構造体として、非撚り構造体、または２つ以上の鋼フィラメントが互いに撚られる撚り構造体が挙げられる。
【００３０】
撚り構造体は、大別すると、基本的な手順が互いに異なる２つの方法で作製される。
第１の方法は、ケーブリング（撚り合わせ）とも呼ばれる、回転管状撚合せ機によって行われる方法である。この技術によれば、個々の鋼フィラメントは自転しない。この鋼フィラメントの非自転は、例えばフィラメントの顕微鏡観察によって確認できるが、引抜線部の非回転による。（引抜線部は、比較的軟質の真鍮層に最終的な冷間引抜工程において生じる不可避的な欠陥である。引抜工程は撚り工程の直前に行われるのが好ましい）。
第２の方法は、バンチング（結束）とも呼ばれる、二重撚線機によって行われる方法である。この技術によれば、個々の鋼フィラメントは自転する。この自転は、引抜線部の回転による。
上記の２つの方法は公知の技術である。
【００３１】
本発明者らは、鋼構造体内の鋼フィラメントが本発明による第１波面および第２波面を備えた鋼フィラメントであるかどうかを検出する以下に述べる検出手順を開発した。
鋼構造体がケーブリングによる撚合せ構造体の場合、鋼フィラメントはその鋼構造体から簡単にほぐし取られる。そのほぐし取られた鋼フィラメントを回転することによって、
a）異なった面内に延在する２つの波面、または b）２つの異なった波面ピッチ、または
c）２つの異なった波面振幅、または d）上記a）、b）およびc）の組合せが顕微鏡観察によって発見できれば、このフィラメントは本発明による第１波面および第２波面を備えていることになる。
【００３２】
鋼構造体がバンチングによる結束構造体の場合、付加ねじれおよび残留ねじれがなくなるまで、その鋼構造体の撚りを戻す必要がある。撚りを戻した後は、撚合せ構造体に対して行ったのと同じ手順を繰り返せばよい。
【００３３】
もちろん、他の検出技術も開発されている。例えば、WO-A-95/16816に開示されているように、鋼フィラメントに対して「キーエンス」ＬＳレーザ走査を行うこともできるし、またフーリエ解析を適用することもできる。バンチングによる結束構造体の場合、そのバンチングによる結束の周波数をフィルターで除外して、２つの波面の周波数およびそれらよりも高次の調波を残留させればよい。
【００３４】
図４ないし図８は、第１波面および第２波面が設けられた１つ以上の鋼フィラメントを備える撚り鋼構造体の横断面を示している。第１波面および第２波面を備えた鋼フィラメントはすべて参照番号１０によって示され、それらの断面に交差陰影線が施されている。一方、他の鋼フィラメントの断面には、いずれも一方向に傾斜した陰影線が施されている。
【００３５】
図４は、４×０．２８鋼コード２４の断面を示している。ある程度の引張荷重が付加された鋼コード２４内にゴムを浸透させるために、２本のフィラメント１０は第１波面および第２波面が設けられている。２本のフィラメント２６にはこれらの波面は設けられていない。
ゴムの浸透を促進するために波面の設けられたフィラメントの数は、鋼コード内のフィ
ラメントの全体の数に依存する。フィラメントの全体の数が多くなるほど、波面の設けられたフィラメントの数も多くなる。
ゴムの浸透を促進するために波面の設けられたフィラメントの数は、波面の振幅とピッチにも依存する。一般的に、振幅が大きくなってピッチが小さくなるほど、ゴムはより多く浸透し、波面の設けられたフィラメントの数は少なくなる。
【００３６】
図５は、高い破断点伸び（表５の結果を参照）が得られるように５本の鋼フィラメント１０のすべてに２つの波面が設けられている５×０．３８鋼コード２８の断面を示している。
【００３７】
図６は、単一のコア・フィラメント１０に第１および第２波面が設けられている（１＋６）鋼コード３０の断面を示している。コア・フィラメント１０を囲んでいる層のすべてのフィラメント２６にはそれらの波面が設けられていない。コア・フィラメントの第１波面振幅が第２波面振幅よりもかなり大きいので、鋼コードは卵形の断面を呈している。この卵形の形状が鋼コードの長さ方向に沿ってねじれないようにするには、鋼コードが最終的に撚られる段階で、コア・フィラメントがその鋼コード内で回転しないようにしなければならない。これは、ケーブリングによる撚合せ技術を用いる場合は、問題がない。バンチングによる結束技術を用いる場合は、EP-A1-0676500に示唆されるコア・フィラメントの自転を補償する方法を用いればよい。
この実施例の１変更例として、コア・フィラメントに第１波面および第２波面を設け、それを包囲する層の６本のフィラメントをWO-A-95/16816に開示されている多角形としてもよい。
他の変更例として、コア・フィラメントと６本の外側フィラメントの両方に第１波面および第２波面を設けてもよい。
【００３８】
図７は、３本の中心フィラメント１０に第１波面および第２波面が設けられている１２×０．２０緊密コードの断面を示している。９本の外側フィラメント２６にはそれらの波面は設けられていない。波面振幅と波面ピッチに依存する中心フィラメント１０の全体的な波面を適切に調整することによって、中心フィラメントを外側フィラメントよりも厚くせずに緊密コードに必要なゴム浸透性を与えることができる。ゴム浸透性がそれでも不充分な場合、または十分なゴム浸透性を得るには波面振幅を過度に高く設定しなければならない場合、９本の外側フィラメントにも第１波面および第２波面を設けるとよい。
【００３９】
図８は、すべての構成フィラメント１０に本発明による第１波面および第２波面が設けられている４×２×０．３５伸長コードの断面を示している。各２×０．３５ストランドに含まれる各０．３５フィラメントの撚りピッチを３．５ｍｍから６．０ｍｍに増やしてもよい。この場合、４×２×０．３５コード内の４本の２×０．３５ストランドの撚りピッチを、破断点伸びを減少させずに９ｍｍから１６mmに増やすことができる。
【実施例１】
【００４０】
０．２８ｍｍの直径を有する第１鋼フィラメントに、第１波面振幅A1＝０．５０ｍｍおよび第１波面ピッチPc1＝５．０ｍｍの第１波面と、第２波面振幅A2＝０．５０ｍｍおよび第２波面ピッチPc2＝３．０ｍｍの第２波面が設けられた。
０．２８ｍｍの直径を有する第２鋼フィラメントに、第１波面振幅A1＝０．７５ｍｍおよび第１波面ピッチPc1＝５．０ｍｍの第１波面と、第２波面振幅A2＝０．５０ｍｍおよび第２波面ピッチPc2＝３．０ｍｍの第２波面が設けられた。
上記のパラメータA1、A2、Pc1およびPc2はすべて波面付与歯車を媒体として互いの影響が調和されたパラメータである。以下に述べるフィラメントに関する測定値としての有効なパラメータは、例えば、第２波面は第１波面のパラメータに影響を与えるので、そのような互いの影響が調和された上記のパラメータに依存して得られる。鋼コードへのフィラメ
ントの下流側のねじれも波面振幅と波面ピッチに影響を与えることがある。下流側の操作によって、通常、波面振幅は減少し、波面ピッチは増大する。
上記の２本のフィラメントを０．２８ｍｍの直径を有する波面の設けられていないフィラメントを参考として比較した。
【００４１】
【表１】
【００４２】
第１フィラメントと第２フィラメントは、それぞれ、ねじれピッチP=１６．０ｍｍの４×０．２８鋼コードに適用され、以下に示す４つの具体例に用いられた。
具体例１は、上記の第１フィラメントからなる１本の波面を有するフィラメントと３本の波面を有しないフィラメントによって構成されている。
具体例２は、上記の第１フィラメントからなる２本の波面を有するフィラメントと２本の波面を有しないフィラメントによって構成されている。
具体例３は、上記の第２フィラメントからなる１本の波面を有するフィラメントと３本の波面を有しないフィラメントによって構成されている。
具体例４は、上記の第２フィラメントからなる２本の波面を有するフィラメントと２本の波面を有しないフィラメントによって構成されている。
これらの４つの具体例は、参照用の１６．０ｍｍのねじれピッチを有する４×０．２８オープンコードと比較された。
【００４３】
【表２】
【００４４】
「５０N（ニュートン）における鋼エレメント（鋼コードまたは鋼フィラメント）の部分荷重伸び（PLE）」は、鋼エレメントに５０ニュートンの規定荷重が付加されたときの鋼エレメントの長さの増加として定義され、規定の予張力（例えば、２．５ニュートン）のもとに測定された鋼エレメントの初期の長さに対するパーセントとして表示される。
【００４５】
ゴム浸透は２つの方法で測定された。
第１の方法は、公知の利用しやすい圧力降下試験である。
第２の方法は、いわゆる出現率を測定する方法であり、本実施例において、以下の手順によってコア・フィラメントの出現率が測定されている。撚りコードは製造条件に対応する条件下でゴムが充填されている。その後、個々の鋼フィラメントはほぐされ、出現率は特定の鋼フィラメントの全表面積に対するその鋼フィラメントのゴムに被われた部分の表面積として測定される。この出現率の測定において、その数値は用いられるゴムの種類に大きく依存する。
【実施例２】
【００４６】
０．３８ｍｍの直径を有する第１高張力鋼フィラメントに、第１波面振幅A1＝１．０ｍｍおよび第１波面ピッチPc1＝５．２ｍｍの第１波面と、第２波面振幅A2＝０．７５ｍｍおよび第２波面ピッチPc2＝３．２ｍｍの第２波面が設けられた。
０．３８ｍｍの直径を有する第２高張力鋼フィラメントに、第１波面振幅A1＝１．０ｍｍおよび第１波面ピッチPc1＝５．２ｍｍの第１波面と、第２波面振幅A2＝０．５０ｍｍおよび第２波面ピッチPc2＝３．２ｍｍの第２波面が設けられた。
０．３８ｍｍの直径を有する第３高張力鋼フィラメントに、第１波面振幅A1＝０．７５ｍｍおよび第１波面ピッチPc1＝５．２ｍｍの第１波面と、第２波面振幅A2＝０．７５ｍｍおよび第２波面ピッチPc2＝３．２ｍｍの第２波面が設けられた。
上記のパラメータA1、A2、Pc1およびPc2はすべて波面付与歯車を媒体として互いの影響が調和されたパラメータである。表３に示されるフィラメントに関する測定値としての有効なパラメータは、例えば、第２波面は第１波面のパラメータに影響を与えるので、そのよ
うな互いの影響が調和された上記のパラメータに依存して得られる。鋼コード内へのフィラメントの下流側のねじれも波面振幅と波面ピッチに影響を与えることがある。
【００４７】
【表３】
上記の３種類の高張力フィラメントを用いて、表４に示される、本発明による１４．０mmの撚りピッチを有する９本の５×0.３８コードが作製された。これらのコードにおいて、鋼フィラメントのすべてに第１波面および第２波面が設けられている。
【００４８】
【表４】
【００４９】
表５は、これらの９本の本発明によるコードと参照コードとしての１２．０ｍｍの撚りピッチを有する５×０．３８高張力オープンコードを比較した結果を示している。
【００５０】
【表５】
【００５１】
以下、比較試験から得られた結果について説明する。長さ/径の比が大きい鋼コードは圧縮に対する抵抗が小さい。しかし、ゴムを充填することによって、鋼コードの圧縮抵抗は著しく改善される。ゴムが充填された鋼コードの圧縮特性に関する情報が得られるシリ
ンダー試験が開発されている。３０ｍｍの径と４８．２５ｍｍの高さを有するゴムシリンダーの厳密な中心個所が試験用鋼コードによって補強される。精密金型を用いて、鋼コードに張力を加えながらゴムを硬化させることによって、そのコードをゴムシリンダーの軸心に正確に沿った直線状に保持することができる。圧縮試験から、力と歪の関係を示すグラフが得られる。Wkは不安定点、すなわち、座屈点における歪を示す。圧縮試験に関するさらに詳細な情報は、L.BOURGOISによる「鋼コードの機械的特性の測定とその関連試験方法」（特別技術刊行物６９４、アメリカ材料検査協会、１９８０年）から得られる。Wkが３％を超えれば、保護プライ用鋼コードは良好な圧縮挙動を示す、とその文献に述べられている。
【００５２】
表５に示される弾性係数の値は、平均値である。引張試験による荷重−伸び曲線によれば、２つの異なった弾性係数が観察される。この２つの異なった弾性係数は、異なった波面ピッチを有する２つの波面による。引張試験において、小さい波面ピッチを有する波面は小さい荷重における伸びをもたらし、大きい波面ピッチを有する波面のみが大きい荷重における伸びをもたらす。この２つの弾性係数は、表５の本発明コードNo.１の荷重−伸び曲線を表す図９に示されている。
２つの明らかに異なる弾性係数は一点鎖線によって示されている。
【実施例３】
【００５３】
多数の０．２２ｍｍフィラメントに第１波面および第２波面が設けられた。表６は、それらのフィラメントの特性を参照フィラメントとしての０．２２ｍｍの直線フィラメントの特性を比較した結果を示している。
【００５４】
【表６】
【実施例４】
【００５５】
２つの波面を有する１２本のフィラメントを備える１２×０．３８緊密コードが作製され
た。このコードは、コンベア・ベルトを補強するための織物構造内の横織りフィラメントとして用いることができる。１２×０．３８緊密コード（CC）の４つの具体例が従来の４×７×０．２５高伸び（HE）コードと比較された。１２×０．３８緊密コードの４つの具体例間の差は以下の通りである。
No.１：低巻張力、バンチャ（結束機）の低回転速度 No.２：高巻張力、バンチャ（結束機）の低回転速度 No.３：低巻張力、バンチャ（結束機）の高回転速度 No.４：高巻張力、バンチャ（結束機）の高回転速度
【００５６】
【表７】
【実施例５】
【００５７】
vそれぞれが２つの波面を有する多数の０．３０ｍｍ径のフィラメントを備える４×０．３０コードおよび５×０．３０コードが作製された。歯車によって互いに同調された第１波面および第２波面のパラメ−タは、第１波面の振幅を０．７０ｍｍ、第１波面ピッチを５．２ｍｍ、第２波面の振幅を０．５５ｍｍ、第２波面ピッチを３．２ｍｍとした。表８は、上記コードの測定された特性を示している。
【００５８】
【表８】
【００５９】
上記の特性に加え、本発明による鋼コードは、ゴムのようなエラストマーを補強するために以下の特徴を有している。
―フィラメント径は、０．０４ｍｍから１．１ｍｍ、さらに具体的には、０．１５ｍｍから０．６０ｍｍ、例えば、０．２０ｍｍから０．４５ｍｍにある。
−鋼組成は、０．６０％の最小炭素量（例えば、少なくとも０．８０％で最大値は１．１％）、 ０．２０から０．９０％の範囲のマンガン量、０．１０から０．９０％の範囲のシリコン量、また、それぞれが好ましくは０．０３％未満の硫黄とリンを含み、さらに付加的な元素として（０．２から０．４％）のクロム、ボロン、コバルト、ニッケル、およびバナジウムなどを含む。
−フィラメントは、亜鉛などの耐食性皮膜、または真鍮、銅−亜鉛−ニッケル（例えば、６４％銅―３５％亜鉛―０．５%ニッケル）、銅−亜鉛−コバルト（例えば、６４％銅―３５．７％亜鉛―０．３%コバルト）などのいわゆる三元合金、あるいは亜鉛―コバルトや亜鉛−ニッケルのような銅を含まない合金からなるゴムへの付着性を促進する皮膜によって容易に被覆される。
【００６０】
本発明は、すべての一般的に用いられている２１５０MPaから約３０００MPa以上の最終引張強度を有するコードに好適である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エラストマーの補強、例えば、ゴムコンベアベルト、ゴムタイヤ、ゴムホース、ゴムタイミングベルト、またはポリウレタンによるタイミング装置などに好適な鋼構造体に関する。鋼補強体は1つの鋼フィラメントからなる。本発明はまた、鋼フィラメントに空間的な波面形状を付与する処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような鋼構造体は、広く知られている。
最近の従来技術文献には、鋼フィラメントが１つまたは２つのうねりを有する鋼構造体、すなわち、撚りによる塑性変形以外の塑性変形が施された鋼フィラメントを有する構造体が使われる傾向にある、と述べられている。この付加的な鋼フィラメントの塑性変形は予成形によって容易に与えることができ、その結果として鋼フィラメントにうねりパターンが形成される。
【０００３】
US-A-5,020,312（ココク：優先権、１９８９年）およびUS-A-5,111,649（ココク）は３本ないし５本の鋼フィラメントからなる鋼コード構造体を開示している。この構造体において、少なくとも１つの鋼フィラメントは、いわゆる「波面（クリンプ）」を備えている。この波面は、比較的鋭い角度で傾斜されたジグザグ形状を有し、その鋭角度は成形工具に依存する。波面は、平面波面を呈し、２つの歯車によって形成される。傾斜部の底の平坦部によって形成される穴部は、鋼コード構造体へのエラストマーの浸透を促進させる効果がある。
【０００４】
他の波形がEP-A-0,462,716に記載されている。この文献によれば、鋼コードは３本ないし２７本の鋼フィラメントを有し、それらの２５％ないし６7％の鋼フィラメントが特殊なつる巻き、すなわち、螺旋の形状を有している。この螺旋形状を付与する塑性変形は予成形ピンを回転させることによってなされる。螺旋形状を設ける目的は、いわゆる部分荷重伸び（PLE、この用語の定義は後述する）を増加させることなく、鋼コード構造体へのエラストマーの浸透を促進する点にある。これらの鋼コードは「SPACY」の商品名で市販されている。このコードの重大な欠点は、その製造がエネルギーを消耗する点およびその製造が非効率な点のいずれかまたは両方にある。すなわち、もし螺旋のピッチが撚りのピッチよりも小さいと、予成形ピンの回転速度を下流側の二重撚線機の回転速度の２倍よりも大きく設定しなければならない。
【０００５】
さらに他の波形がWO-A-95/16816（ベッケルト：優先権、１９９３年）に記載されている。この文献によると、鋼構造体は鋼フィラメントからなり、少なくとも１つの鋼フィラメントは多角形に予成形されている。この多角形は、曲率半径を変更可能な予成形装置によって得られる空間波形である。この鋼構造体は、「BETRU」の商品名で市販されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、鋼構造体の鋼フィラメントに従来技術の波形とは異なる波形を提供する点にある。
本発明の他の目的は、既存の波形の利点と組み合わせることができる波形を鋼フィラメントに設ける点にある。
また、本発明の他の目的は、波形のパラメータを選択することによって多数の特定の形態を呈することが可能な波形を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、波形の製造がエネルギーを消耗する工具を用いることなく行えるような波形を提供する点にある。
また、本発明の他の目的は、フィラメントの何本か、例えば、コア・フィラメントに波形を設けることによって卵形の横断面を有する鋼構造体を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、エラストマーを補強するのに適した鋼構造体が提供される。鋼補強体は１つの鋼フィラメントからなる。この鋼フィラメントに、第１波面および第２波面が設けられる。第１波面は、第２波面の面と実質的に異なる面に延在する。
【０００８】
こうして、エネルギーを消耗する予成形工具によって駆動されることなく、空間波形が得られる。
【０００９】
本鋼構造体の他の利点は、多数の波形を設けることができる点にある。すなわち、第１波面は、第１波面ピッチと第１波面振幅を有している。第２波面は、第２波面ピッチと第２波面振幅を有している。これは、ある範囲にわたって互いに独立して変更可能な４つの設計パラメータを意味している。
第１波面ピッチは第２波面ピッチと等しくても異なっていてもよい。それらの波面ピッチが等しい場合、円形または卵形の空間螺旋形態が得られる。一方、それらの波面ピッチが異なっている場合、螺旋とは別の空間形態をもたらす。
【００１０】
第１波面振幅は第２波面振幅と等しくても異なっていてもよい。それらの波面振幅が異なっていると、第１波面と第２波面の設けられたフィラメントが最終的な鋼構造体内で自転しないという条件の下で、卵形の横断面を呈する空間形態をもたらす。
さらに変更可能な他のパラメータとして、第２波面の形成される2つの面間の角度が挙げられる。ただし、これらの面はできるだけ互いに異なっているのが好ましい。例えば、2つの面の最大離間角度は約９０°が最も好ましい。
【００１１】
本発明による鋼構造体の鋼要素は、鋼フィラメント、撚られていない鋼フィラメントの束、または撚られた鋼フィラメントからなる鋼ストランドとして構成されるとよい。本発明による鋼構造体は、上記の種々の鋼要素の組合せから構成されてもよい。
【００１２】
鋼構造体は、互いに平行に隣接して他の巻付けフィラメントまたは補強の対象となるエラストマーと相溶性のある接着剤によって結束される１つ以上の鋼フィラメントからなる非撚線構造体であってもよい。
変更例として、多数の鋼フィラメントを互いにほぼ平行に隣接して延在させてもよい。これは、例えば、通常の比較的低回転速度で回転する撚線装置に鋼フィラメントを比較的高い線速度で通過させることによって非常に大きな撚りピッチで撚ることによって達成される。
【００１３】
鋼構造体はまた、構成フィラメントの何本かまたはすべてが同類の構造体内に撚れるような撚り構造体であってもよい。
【００１４】
第１波面ピッチと第２波面ピッチの少なくとも１つは、それらの第２波面を有する鋼フィラメントの撚りピッチよりも小さく設定されるのが好ましい。
【００１５】
本発明の第１用途例として、一般的な撚り構造体の内でｎ×１鋼コード、すなわち、基本的に２本ないし５本の鋼フィラメントからなる鋼コードが挙げられる。
この用途例の第１実施態様において、これらの構成フィラメントの何本かまたは全てに、ゴムの浸透を促進させるために第１波面および第２波面が設けられる。１例として、１
つまたは２つのフィラメントに第１波面および第２波面の設けられた４×０．２８コードが挙げられる。このようなコードは、タイヤのブリーカ・プライに用いられる。
第２実施態様において、破断点伸びを５％よりも大きい値にまで向上させるために、フィラメントの全てに第１波面および第２波面が設けられる。
１例として、第１波面および第２波面が設けられた５本のフィラメントからなる５×０．３８コードが挙げれる。付加的な利点として、このコードは破断点伸びを実質的に減少させずに比較的大きな撚りピッチ（１４ｍｍないし２０ｍｍ）で撚ることが可能である。
他の例として、 すべてのフィラメントに第１波面および第２波面が設けられた４×０．２２コードおよび５×０．２２コードが挙げられる。これらの高伸びコードは、自動二輪車のタイヤの補強に適している（自動二輪車のタイヤの赤道面に対してほぼ0°の角度で配置される）。
【００１６】
本発明の第２用途例として、１本のコア（または多数のコア・鋼フィラメント）とそのコアの周囲に撚られたｍ本の鋼フィラメントからなる層からなり、付加的にｎ本の鋼フィラメントからなる第２層がｍ本のフィラメントからなる第１層の周囲に撚られる、いわゆる（１＋ｍ）鋼コードまたは（１＋ｍ＋ｎ）鋼コードが挙げられる。
【００１７】
一又は二以上のコア・鋼フィラメントに、ａ）コア内へのエラストマーの浸透を促進するため、および/またはｂ）コアの卵形横断面を得て、コード全体として卵形横断面を得るため、および/またはｃ）コア・鋼フィラメントがコード内で位置ずれを起こすのを防ぐために、第１波面および第２波面が設けられるとよい。
１例として、単一コア・フィラメントを備える（１＋６）構成において、ゴム浸透性を高め、かつコード内の単一コア・フィラメントの投錨効果を向上させ、すなわち、コアの位置ずれを防ぐために、単一コア・フィラメントに第１波面および第２波面を設けた例が挙げられる。卵形横断面が得られるという観点から、第１波面振幅は第２波面振幅よりも大きい方がよい。他の例として、３本のコア・フィラメントを備える（３＋８+１３）構成において、３本のコア・フィラメント間の中心へのゴム浸透を促進させるために、それらのコア・フィラメントに第１波面および第２波面が設けられた例があげられる。
同様の用途例として、７×７構成内のストランドのコア・フィラメントを、第１波面および第２波面が設けられた２本または３本のフィラメントからなる２×１または３×１要素に置き換える例が挙げられる。
他の例として、公知の「３×ｄ＋９×ｄ＋１５×ｄ」構成を「５×ｄ1＋９×ｄ＋１５×ｄ」構成に置き換える例（コア・フィラメント径ｄ１はコア・フィラメント径ｄよりも小さい）が挙げられる。コア・フィラメントには第１波面および第２波面が設けられ、ゴム浸透性と伸びは向上するが剛性は低下する。
【００１８】
本発明の第３の用途例として、互いに同じ撚り方向かつ同じ撚りピッチで撚られたｎ本の鋼フィラメントからなるｎ×１緊密コードが挙げられる。１例として、ゴム浸透性を向上させてかつコアの位置ずれを防ぐために、全てのコア・フィラメントに第１波面および第２波面が設けられた３×０．３６５または９×０．３４５ＣＣ（ＣＣは緊密コードの略称）が挙げられる。
他の例として、高い伸びを得るために、１２本のフィラメントの全てに第１波面および第２波面が設けられた１２×０．３８ＣＣの例が挙げられる。このようなコードはゴムコンベアベルトを補強するのに適した織物構造の横織りまたは縦織り要素として用いられる。
【００１９】
第４の用途例として、それぞれが２つ以上のフィラメントからなる２つ以上のストランドによって構成される多重ストランド鋼コードが挙げられる。このようなストランドがコード内においてフィラメントが撚られるのと同じ方向に撚られると（いわゆるラングの層コード）、高い破断点伸びが得られる。この場合、比較的小さい撚りピッチが設定される
。
しかし、本発明によれば、もしフィラメントの何本かまたはすべてに第１波面および第２波面が設けられると、破断点伸びを減少させずに大きな撚りピッチが可能になり、その結果、コードをより効率的に製造することができる。
さらに本発明によれば、全てのフィラメントに設けられた第１波面および第２波面と既存の小さな撚りピッチを組み合わせることができる。その結果、より高い破断点伸びが得られる。引張強度および破断強度の不可避的な低下は、コア・ストランドをさらに付加的に用いることによって補償される。このコア・ストランドフィラメントにも第１波面および第２波面を設けることができる。
【００２０】
第５の用途例として、コンベアベルトの補強に用いられるような多重ストランド鋼コードが挙げられる。この場合、ストランド間へのゴムの浸透を高めるために、ストランドの全体に第１波面および第２波面が設けられる。
【００２１】
本発明の他の態様によれば、鋼フィラメントに空間的な波形を付与する方法が提供される。本方法は、（ａ）第1平面に延在する第１波面を前記鋼フィラメントに付与する段階と、（ｂ）前記第1平面と実質的に異なる第2平面に延在する第２波面を前記鋼フィラメントに付与する段階を含む ことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１波面および第２波面をいかに鋼フィラメントに設けるかを概略的に示す図である。
【図２】鋼フィラメントに付与された第１波面を示す図である。
【図３】鋼フィラメントに付与された第２波面を示す図である。
【図４】第１波面および第２波面が設けられた２つのフィラメントを備える１×４鋼コードの横断面を示す図である。
【図５】第１波面および第２波面が設けられた５つのフィラメントを備える１×５鋼コードの横断面を示す図である。
【図６】第１波面および第２波面が設けられたコア・フィラメントを備える（１＋６）鋼コードの横断面を示す図である。
【図７】第１波面および第２波面が設けられた３本の中心フィラメントを備える１２×１緊密コードの横断面を示す図である。
【図８】全てのフィラメントに第１波面および第２波面が設けられた４×２多重ストランドコードの横断面を示す図である。
【図９】５×０．３８コード（本発明）の荷重−伸び曲線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を添付の図面を参照してさらに詳細に説明する。
図１は、第１波面および第２波面をいかに鋼フィラメント１０に設けるかを概略的に説明する図である。
鋼フィラメント１０は第１歯車対１２に向かって下流方向に移動される。歯車対１２の回転軸はｙ軸と平行であり、歯車対１２によって付与される第１波面はｘｚ面内に延在する平面波面である。
第１波面が設けられたフィラメント１０はさらに第２歯車対１４に向かって移動される。歯車対１４の回転軸はｘ軸と平行である。歯車対１４によって付与される第２波面もまた平面波面であり、ｙｚ面内に延在する。鋼フィラメント１０に付与されたこのような波面の全体は、明らかに、平面的ではなく空間的に延在している。
【００２４】
第１歯車対１２と第２歯車対１４はいずれも外部手段によって駆動される必要がない。それらは鋼フィラメント１０が通過することによって駆動されて回転される。
第１波面が第２波面に影響されてｘｚ面からｙｚ面に傾斜または回転されるのを防ぐために、第２歯車対１４を第１歯車対１２にできるだけ接近させて配置させることが重要である。より一般的な見地から、およびフィラメントに付与される２つの波面を制御するために、曲げモーメント、すなわち、２つの波面を付与するのに必要なモーメントはできるだけ小さく維持される必要がある。これは、例えば、より小さい振幅の波面を最初に付与して、その後、より大きい振幅の波面を付与することによって達成される。
また、より一般的な見地から、ねじりモーメント、すなわち、フィラメントを回転させるのに必要なモーメントはできるだけ高く維持されるべきである。なぜなら、２つの波面付与操作中、またはそれらの操作の間、フィラメントの回転は阻止されねばならないからである。ねじりモーメントをできるだけ高く維持する１つの方法として、波面を与える２対の歯車間の距離を前述の最小距離に設定する方法が挙げられる。
【００２５】
第３およびそれ以後の歯車対が他の平面内または同一の平面内に設けられてもよい。このようにして、以後の波面付与操作によって得られる空間的な波面構造は最適化され、すなわち、さらに高次の変化が付与された波面構造とされる。
【００２６】
図２はｘｚ面内に延在する第１波面を示し、図３はｙｚ面内に延在する第２波面を示している。
第１波面は、その波面の上下端間の距離として測定される第１波面振幅A1を有している。この波面振幅A1はフィラメント径ｄを含んでいる。第１波面は、その波面の２つの極小点間の距離と等しい第１波面ピッチPc1を有している。
第２波面は、その波面の上下端間の距離として測定される第２波面振幅A2を有している。この波面振幅A2はフィラメント径ｄを含んでいる。第２波面は、その波面の２つの極小点間の距離と等しい第２波面ピッチPc2を有している。
図２において、第２波面の極大点であるスポット１６は鋼フィラメント１０の軸と平行の陰影線によって示され、第２波面の極小点であるスポット１８は鋼フィラメント１０の軸と垂直の陰影線によって示されている。
図３において、第１波面の極大点であるスポット２０は鋼フィラメント１０の軸と平行の陰影線によって示され、第１波面の極小点であるスポット２２は鋼フィラメント１０の軸と垂直の陰影線によって示されている。第１波面振幅A1と第２波面振幅A2は互いに独立して変更されてよい。すなわち、A1とA2は互いに等しくても異なっていてもよい。これら２つの振幅A1とA2は、いずれも、フィラメント径よりもわずかに大きい最小値、例えば、１．０５×ｄ（この場合、ほとんど波面が存在しない）とフィラメント径の約４〜５倍（４〜５×ｄ）の最大値の間で変更されるとよい。この最大値は、構造的な安定の観点から決められている。
【００２７】
第一波面ピッチPc1と第２波面ピッチPc2は互いに独立して変更されてよい。すなわち、Pc1とPc2は互いに等しくても異なっていてもよい。Pc1がPc2に対してより異なっていると、第２波面の傾きをより容易に防ぐことができる。２つの波面ピッチPc1とPc2は、いずれも、フィラメント径ｄの約５倍（５×ｄ）の最小値とフィラメント径ｄの約５０倍（５０×ｄ）の最大値の間で変更されるとよい。しかし、撚り構造において、波面ピッチの少なくとも１つ、もっとも好適には、波面ピッチの２つはその撚り構造における鋼フィラメントの撚りピッチよりも小さくすることが好ましい。
まったく自由に、すなわち、互いに独立して選択可能な上記のパラメータによって、非常に多くの異なった波面の形態が得られる。
一例として、A1をA2と等しくなるように選択し、Pc1をPc2と等しくなるように選択し、第２波面を第１波面に対して１/４ピッチだけずらすことによって、回転予成形ピンを用いることなく、空間的螺旋の形態、または少なくともそれに近似した形態が得られる。
他の例として、A1をA2よりもかなり大きくなるように選択することによって、卵形、すなわち、楕円形の横断面が得られる。
【００２８】
第１波面および第２波面が設けられた鋼フィラメント１０は、単一の鋼フィラメントとして、例えば、ゴムタイヤのブリーカ・プライを補強するのに用いられる。
【００２９】
第１波面および第２波面が設けられた鋼フィラメント１０は、より複合化された鋼構造体の内部において他の補強要素と隣接して配置される構成要素としても用いられる。このより複合化された鋼構造体として、非撚り構造体、または２つ以上の鋼フィラメントが互いに撚られる撚り構造体が挙げられる。
【００３０】
撚り構造体は、大別すると、基本的な手順が互いに異なる２つの方法で作製される。
第１の方法は、ケーブリング（撚り合わせ）とも呼ばれる、回転管状撚合せ機によって行われる方法である。この技術によれば、個々の鋼フィラメントは自転しない。この鋼フィラメントの非自転は、例えばフィラメントの顕微鏡観察によって確認できるが、引抜線部の非回転による。（引抜線部は、比較的軟質の真鍮層に最終的な冷間引抜工程において生じる不可避的な欠陥である。引抜工程は撚り工程の直前に行われるのが好ましい）。
第２の方法は、バンチング（結束）とも呼ばれる、二重撚線機によって行われる方法である。この技術によれば、個々の鋼フィラメントは自転する。この自転は、引抜線部の回転による。
上記の２つの方法は公知の技術である。
【００３１】
本発明者らは、鋼構造体内の鋼フィラメントが本発明による第１波面および第２波面を備えた鋼フィラメントであるかどうかを検出する以下に述べる検出手順を開発した。
鋼構造体がケーブリングによる撚合せ構造体の場合、鋼フィラメントはその鋼構造体から簡単にほぐし取られる。そのほぐし取られた鋼フィラメントを回転することによって、
a）異なった面内に延在する２つの波面、または b）２つの異なった波面ピッチ、または
c）２つの異なった波面振幅、または d）上記a）、b）およびc）の組合せが顕微鏡観察によって発見できれば、このフィラメントは本発明による第１波面および第２波面を備えていることになる。
【００３２】
鋼構造体がバンチングによる結束構造体の場合、付加ねじれおよび残留ねじれがなくなるまで、その鋼構造体の撚りを戻す必要がある。撚りを戻した後は、撚合せ構造体に対して行ったのと同じ手順を繰り返せばよい。
【００３３】
もちろん、他の検出技術も開発されている。例えば、WO-A-95/16816に開示されているように、鋼フィラメントに対して「キーエンス」ＬＳレーザ走査を行うこともできるし、またフーリエ解析を適用することもできる。バンチングによる結束構造体の場合、そのバンチングによる結束の周波数をフィルターで除外して、２つの波面の周波数およびそれらよりも高次の調波を残留させればよい。
【００３４】
図４ないし図８は、第１波面および第２波面が設けられた１つ以上の鋼フィラメントを備える撚り鋼構造体の横断面を示している。第１波面および第２波面を備えた鋼フィラメントはすべて参照番号１０によって示され、それらの断面に交差陰影線が施されている。一方、他の鋼フィラメントの断面には、いずれも一方向に傾斜した陰影線が施されている。
【００３５】
図４は、４×０．２８鋼コード２４の断面を示している。ある程度の引張荷重が付加された鋼コード２４内にゴムを浸透させるために、２本のフィラメント１０は第１波面および第２波面が設けられている。２本のフィラメント２６にはこれらの波面は設けられていない。
ゴムの浸透を促進するために波面の設けられたフィラメントの数は、鋼コード内のフィ
ラメントの全体の数に依存する。フィラメントの全体の数が多くなるほど、波面の設けられたフィラメントの数も多くなる。
ゴムの浸透を促進するために波面の設けられたフィラメントの数は、波面の振幅とピッチにも依存する。一般的に、振幅が大きくなってピッチが小さくなるほど、ゴムはより多く浸透し、波面の設けられたフィラメントの数は少なくなる。
【００３６】
図５は、高い破断点伸び（表５の結果を参照）が得られるように５本の鋼フィラメント１０のすべてに２つの波面が設けられている５×０．３８鋼コード２８の断面を示している。
【００３７】
図６は、単一のコア・フィラメント１０に第１および第２波面が設けられている（１＋６）鋼コード３０の断面を示している。コア・フィラメント１０を囲んでいる層のすべてのフィラメント２６にはそれらの波面が設けられていない。コア・フィラメントの第１波面振幅が第２波面振幅よりもかなり大きいので、鋼コードは卵形の断面を呈している。この卵形の形状が鋼コードの長さ方向に沿ってねじれないようにするには、鋼コードが最終的に撚られる段階で、コア・フィラメントがその鋼コード内で回転しないようにしなければならない。これは、ケーブリングによる撚合せ技術を用いる場合は、問題がない。バンチングによる結束技術を用いる場合は、EP-A1-0676500に示唆されるコア・フィラメントの自転を補償する方法を用いればよい。
この実施例の１変更例として、コア・フィラメントに第１波面および第２波面を設け、それを包囲する層の６本のフィラメントをWO-A-95/16816に開示されている多角形としてもよい。
他の変更例として、コア・フィラメントと６本の外側フィラメントの両方に第１波面および第２波面を設けてもよい。
【００３８】
図７は、３本の中心フィラメント１０に第１波面および第２波面が設けられている１２×０．２０緊密コードの断面を示している。９本の外側フィラメント２６にはそれらの波面は設けられていない。波面振幅と波面ピッチに依存する中心フィラメント１０の全体的な波面を適切に調整することによって、中心フィラメントを外側フィラメントよりも厚くせずに緊密コードに必要なゴム浸透性を与えることができる。ゴム浸透性がそれでも不充分な場合、または十分なゴム浸透性を得るには波面振幅を過度に高く設定しなければならない場合、９本の外側フィラメントにも第１波面および第２波面を設けるとよい。
【００３９】
図８は、すべての構成フィラメント１０に本発明による第１波面および第２波面が設けられている４×２×０．３５伸長コードの断面を示している。各２×０．３５ストランドに含まれる各０．３５フィラメントの撚りピッチを３．５ｍｍから６．０ｍｍに増やしてもよい。この場合、４×２×０．３５コード内の４本の２×０．３５ストランドの撚りピッチを、破断点伸びを減少させずに９ｍｍから１６mmに増やすことができる。
【実施例１】
【００４０】
０．２８ｍｍの直径を有する第１鋼フィラメントに、第１波面振幅A1＝０．５０ｍｍおよび第１波面ピッチPc1＝５．０ｍｍの第１波面と、第２波面振幅A2＝０．５０ｍｍおよび第２波面ピッチPc2＝３．０ｍｍの第２波面が設けられた。
０．２８ｍｍの直径を有する第２鋼フィラメントに、第１波面振幅A1＝０．７５ｍｍおよび第１波面ピッチPc1＝５．０ｍｍの第１波面と、第２波面振幅A2＝０．５０ｍｍおよび第２波面ピッチPc2＝３．０ｍｍの第２波面が設けられた。
上記のパラメータA1、A2、Pc1およびPc2はすべて波面付与歯車を媒体として互いの影響が調和されたパラメータである。以下に述べるフィラメントに関する測定値としての有効なパラメータは、例えば、第２波面は第１波面のパラメータに影響を与えるので、そのような互いの影響が調和された上記のパラメータに依存して得られる。鋼コードへのフィラメ
ントの下流側のねじれも波面振幅と波面ピッチに影響を与えることがある。下流側の操作によって、通常、波面振幅は減少し、波面ピッチは増大する。
上記の２本のフィラメントを０．２８ｍｍの直径を有する波面の設けられていないフィラメントを参考として比較した。
【００４１】
【表１】
【００４２】
第１フィラメントと第２フィラメントは、それぞれ、ねじれピッチP=１６．０ｍｍの４×０．２８鋼コードに適用され、以下に示す４つの具体例に用いられた。
具体例１は、上記の第１フィラメントからなる１本の波面を有するフィラメントと３本の波面を有しないフィラメントによって構成されている。
具体例２は、上記の第１フィラメントからなる２本の波面を有するフィラメントと２本の波面を有しないフィラメントによって構成されている。
具体例３は、上記の第２フィラメントからなる１本の波面を有するフィラメントと３本の波面を有しないフィラメントによって構成されている。
具体例４は、上記の第２フィラメントからなる２本の波面を有するフィラメントと２本の波面を有しないフィラメントによって構成されている。
これらの４つの具体例は、参照用の１６．０ｍｍのねじれピッチを有する４×０．２８オープンコードと比較された。
【００４３】
【表２】
【００４４】
「５０N（ニュートン）における鋼エレメント（鋼コードまたは鋼フィラメント）の部分荷重伸び（PLE）」は、鋼エレメントに５０ニュートンの規定荷重が付加されたときの鋼エレメントの長さの増加として定義され、規定の予張力（例えば、２．５ニュートン）のもとに測定された鋼エレメントの初期の長さに対するパーセントとして表示される。
【００４５】
ゴム浸透は２つの方法で測定された。
第１の方法は、公知の利用しやすい圧力降下試験である。
第２の方法は、いわゆる出現率を測定する方法であり、本実施例において、以下の手順によってコア・フィラメントの出現率が測定されている。撚りコードは製造条件に対応する条件下でゴムが充填されている。その後、個々の鋼フィラメントはほぐされ、出現率は特定の鋼フィラメントの全表面積に対するその鋼フィラメントのゴムに被われた部分の表面積として測定される。この出現率の測定において、その数値は用いられるゴムの種類に大きく依存する。
【実施例２】
【００４６】
０．３８ｍｍの直径を有する第１高張力鋼フィラメントに、第１波面振幅A1＝１．０ｍｍおよび第１波面ピッチPc1＝５．２ｍｍの第１波面と、第２波面振幅A2＝０．７５ｍｍおよび第２波面ピッチPc2＝３．２ｍｍの第２波面が設けられた。
０．３８ｍｍの直径を有する第２高張力鋼フィラメントに、第１波面振幅A1＝１．０ｍｍおよび第１波面ピッチPc1＝５．２ｍｍの第１波面と、第２波面振幅A2＝０．５０ｍｍおよび第２波面ピッチPc2＝３．２ｍｍの第２波面が設けられた。
０．３８ｍｍの直径を有する第３高張力鋼フィラメントに、第１波面振幅A1＝０．７５ｍｍおよび第１波面ピッチPc1＝５．２ｍｍの第１波面と、第２波面振幅A2＝０．７５ｍｍおよび第２波面ピッチPc2＝３．２ｍｍの第２波面が設けられた。
上記のパラメータA1、A2、Pc1およびPc2はすべて波面付与歯車を媒体として互いの影響が調和されたパラメータである。表３に示されるフィラメントに関する測定値としての有効なパラメータは、例えば、第２波面は第１波面のパラメータに影響を与えるので、そのよ
うな互いの影響が調和された上記のパラメータに依存して得られる。鋼コード内へのフィラメントの下流側のねじれも波面振幅と波面ピッチに影響を与えることがある。
【００４７】
【表３】
上記の３種類の高張力フィラメントを用いて、表４に示される、本発明による１４．０mmの撚りピッチを有する９本の５×0.３８コードが作製された。これらのコードにおいて、鋼フィラメントのすべてに第１波面および第２波面が設けられている。
【００４８】
【表４】
【００４９】
表５は、これらの９本の本発明によるコードと参照コードとしての１２．０ｍｍの撚りピッチを有する５×０．３８高張力オープンコードを比較した結果を示している。
【００５０】
【表５】
【００５１】
以下、比較試験から得られた結果について説明する。長さ/径の比が大きい鋼コードは圧縮に対する抵抗が小さい。しかし、ゴムを充填することによって、鋼コードの圧縮抵抗は著しく改善される。ゴムが充填された鋼コードの圧縮特性に関する情報が得られるシリ
ンダー試験が開発されている。３０ｍｍの径と４８．２５ｍｍの高さを有するゴムシリンダーの厳密な中心個所が試験用鋼コードによって補強される。精密金型を用いて、鋼コードに張力を加えながらゴムを硬化させることによって、そのコードをゴムシリンダーの軸心に正確に沿った直線状に保持することができる。圧縮試験から、力と歪の関係を示すグラフが得られる。Wkは不安定点、すなわち、座屈点における歪を示す。圧縮試験に関するさらに詳細な情報は、L.BOURGOISによる「鋼コードの機械的特性の測定とその関連試験方法」（特別技術刊行物６９４、アメリカ材料検査協会、１９８０年）から得られる。Wkが３％を超えれば、保護プライ用鋼コードは良好な圧縮挙動を示す、とその文献に述べられている。
【００５２】
表５に示される弾性係数の値は、平均値である。引張試験による荷重−伸び曲線によれば、２つの異なった弾性係数が観察される。この２つの異なった弾性係数は、異なった波面ピッチを有する２つの波面による。引張試験において、小さい波面ピッチを有する波面は小さい荷重における伸びをもたらし、大きい波面ピッチを有する波面のみが大きい荷重における伸びをもたらす。この２つの弾性係数は、表５の本発明コードNo.１の荷重−伸び曲線を表す図９に示されている。
２つの明らかに異なる弾性係数は一点鎖線によって示されている。
【実施例３】
【００５３】
多数の０．２２ｍｍフィラメントに第１波面および第２波面が設けられた。表６は、それらのフィラメントの特性を参照フィラメントとしての０．２２ｍｍの直線フィラメントの特性を比較した結果を示している。
【００５４】
【表６】
【実施例４】
【００５５】
２つの波面を有する１２本のフィラメントを備える１２×０．３８緊密コードが作製され
た。このコードは、コンベア・ベルトを補強するための織物構造内の横織りフィラメントとして用いることができる。１２×０．３８緊密コード（CC）の４つの具体例が従来の４×７×０．２５高伸び（HE）コードと比較された。１２×０．３８緊密コードの４つの具体例間の差は以下の通りである。
No.１：低巻張力、バンチャ（結束機）の低回転速度 No.２：高巻張力、バンチャ（結束機）の低回転速度 No.３：低巻張力、バンチャ（結束機）の高回転速度 No.４：高巻張力、バンチャ（結束機）の高回転速度
【００５６】
【表７】
【実施例５】
【００５７】
vそれぞれが２つの波面を有する多数の０．３０ｍｍ径のフィラメントを備える４×０．３０コードおよび５×０．３０コードが作製された。歯車によって互いに同調された第１波面および第２波面のパラメ−タは、第１波面の振幅を０．７０ｍｍ、第１波面ピッチを５．２ｍｍ、第２波面の振幅を０．５５ｍｍ、第２波面ピッチを３．２ｍｍとした。表８は、上記コードの測定された特性を示している。
【００５８】
【表８】
【００５９】
上記の特性に加え、本発明による鋼コードは、ゴムのようなエラストマーを補強するために以下の特徴を有している。
―フィラメント径は、０．０４ｍｍから１．１ｍｍ、さらに具体的には、０．１５ｍｍから０．６０ｍｍ、例えば、０．２０ｍｍから０．４５ｍｍにある。
−鋼組成は、０．６０％の最小炭素量（例えば、少なくとも０．８０％で最大値は１．１％）、 ０．２０から０．９０％の範囲のマンガン量、０．１０から０．９０％の範囲のシリコン量、また、それぞれが好ましくは０．０３％未満の硫黄とリンを含み、さらに付加的な元素として（０．２から０．４％）のクロム、ボロン、コバルト、ニッケル、およびバナジウムなどを含む。
−フィラメントは、亜鉛などの耐食性皮膜、または真鍮、銅−亜鉛−ニッケル（例えば、６４％銅―３５％亜鉛―０．５%ニッケル）、銅−亜鉛−コバルト（例えば、６４％銅―３５．７％亜鉛―０．３%コバルト）などのいわゆる三元合金、あるいは亜鉛―コバルトや亜鉛−ニッケルのような銅を含まない合金からなるゴムへの付着性を促進する皮膜によって容易に被覆される。
【００６０】
本発明は、すべての一般的に用いられている２１５０MPaから約３０００MPa以上の最終引張強度を有するコードに好適である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エラストマーの補強に適した鋼構造体であって、前記鋼補強体は一の鋼フィラメントからなり、 前記鋼フィラメントは第１波面および第２波面を備え、前記第１波面は前記第２波面の面と実質的に異なる面に延在することを特徴とする鋼構造体。
【請求項２】
前記鋼フィラメントは、円形の横断面を有することを特徴とする請求項１に記載の鋼構造体。
【請求項３】
前記第１波面は第１波面振幅を有し、前記第２波面は第２波面振幅を有し、前記第１波面振幅と前記第２波面振幅は、鋼フィラメントの直径をｄとした場合に、１．０５×ｄの最小値と５×ｄの最大値との間で変わることを特徴とする請求項２に記載の鋼構造体。
【請求項４】
前記第１波面は第１波面ピッチを有し、前記第２波面は第２波面ピッチを有し、前記第１波面ピッチは前記第２波面ピッチと異なることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の構造体。
【請求項５】
前記構造体は、引張試験において実質的に異なる２つの弾性係数を示すことを特徴とする請求項４に記載の構造体。
【請求項６】
前記第１波面振幅は前記第２波面振幅と異なることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか一つに記載の構造体。
【請求項１】
エラストマーの補強に適した鋼構造体であって、前記鋼補強体は一の鋼フィラメントからなり、 前記鋼フィラメントは第１波面および第２波面を備え、前記第１波面は前記第２波面の面と実質的に異なる面に延在することを特徴とする鋼構造体。
【請求項２】
前記鋼フィラメントは、円形の横断面を有することを特徴とする請求項１に記載の鋼構造体。
【請求項３】
前記第１波面は第１波面振幅を有し、前記第２波面は第２波面振幅を有し、前記第１波面振幅と前記第２波面振幅は、鋼フィラメントの直径をｄとした場合に、１．０５×ｄの最小値と５×ｄの最大値との間で変わることを特徴とする請求項２に記載の鋼構造体。
【請求項４】
前記第１波面は第１波面ピッチを有し、前記第２波面は第２波面ピッチを有し、前記第１波面ピッチは前記第２波面ピッチと異なることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の構造体。
【請求項５】
前記構造体は、引張試験において実質的に異なる２つの弾性係数を示すことを特徴とする請求項４に記載の構造体。
【請求項６】
前記第１波面振幅は前記第２波面振幅と異なることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか一つに記載の構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−７７５８９（Ｐ２０１０−７７５８９Ａ）
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５９５８５（Ｐ２００９−２５９５８５）
【出願日】平成２１年１１月１３日（２００９．１１．１３）
【分割の表示】特願２０００−５２３４１５（Ｐ２０００−５２３４１５）の分割
【原出願日】平成１０年１１月２５日（１９９８．１１．２５）
【出願人】（５９２０１４３７７）ナムローゼ・フェンノートシャップ・ベーカート・ソシエテ・アノニム (81)
【氏名又は名称原語表記】Ｎ Ｖ ＢＥＫＡＥＲＴ ＳＯＣＩＥＴＥ ＡＮＯＮＹＭＥ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１３日（２００９．１１．１３）
【分割の表示】特願２０００−５２３４１５（Ｐ２０００−５２３４１５）の分割
【原出願日】平成１０年１１月２５日（１９９８．１１．２５）
【出願人】（５９２０１４３７７）ナムローゼ・フェンノートシャップ・ベーカート・ソシエテ・アノニム (81)
【氏名又は名称原語表記】Ｎ Ｖ ＢＥＫＡＥＲＴ ＳＯＣＩＥＴＥ ＡＮＯＮＹＭＥ
【Ｆターム（参考）】
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