有刺鉄線 | Mefics

背景

有刺鉄線は、金属製のケーブルに一定の間隔で鋭利な突起をつけたフェンス材である。ケーブルは通常、2本のワイヤーを互いに撚り合わせて強度を高め、温度変化による伸縮にも壊れないようにしています。

さまざまな種類のフェンスは、1万年前の農耕の初期から使用されています。

1万年前の農耕時代から、さまざまな種類の柵が使われてきました。木、土、石、そして生きた植物（ヨーロッパの生け垣やラテンアメリカのサボテン）で作られてきました。

少なくとも5,000年前には、金などの柔らかい金属をハンマーで叩いて、短いワイヤーを作っていました。

少なくとも5,000年前には、金などの柔らかい金属をハンマーで叩いて短いワイヤーを作っていました。近代では、19世紀中頃まではワイヤーのほとんどが錬鉄で作られていた。

鉄線は、木材の少ないアメリカ西部の開拓時代に、初めてフェンスに使用されました。初期のワイヤーフェンスは1本で構成されていたため、寒さや放浪する牛によって簡単に切れてしまいました。 1860年、フランス人のLeonce Eugene Grassin-Baledansが、金属板をねじって突起をつけたものを「フェンスプロテクター」として使用する特許を取得した。同様の方法は、1867年にAlphonso Dabbが米国で特許を取得しました。同年、ルシアン・スミスとウィリアム・ハントは、棒状の一本鎖ワイヤーの特許を取得しました。 1868年には、マイケル・ケリーが2本の有刺鉄線を発明しましたが、商業的に成功した有刺鉄線は、1874年にイリノイ州デカルブのジョセフ・ファーウェル・グリデンが特許を取得したものが最初です。同じ年に、同じくデカルブのジェイコブ・ヘイシュとレナード・エルウッドも同様の特許を出願している。

1870年代から1880年代にかけて有刺鉄線の使用量は飛躍的に増加したが、残念なことに副作用もあった。 1885年から1886年、1886年から1887年の厳しい冬には、何千頭もの牛が、南に行き過ぎないようにするための有刺鉄線の「ドリフト・フェンス」を突破できずに凍死しました。フェンスのない牧草地を求める牧場主と、フェンスのある農地を求める農家の対立は、フェンスの切断、土地の奪い合い、暴力的な範囲戦争へと発展していきました。

有刺鉄線はボーア戦争で軍事用に転用され、第一次世界大戦では大量に使用されました。有刺鉄線は安全のために使用されることが多いのですが、その使用量の9割は農業用です。アンティークの有刺鉄線を集めている人も多く、中には数百ドルで売られている珍しいものもあります。

原材料

有刺鉄線は通常、鉄と少量の炭素の合金である鋼でできています。鉄を作るには、鉄鉱石、コークス（空気のないところで石炭を高温にしてできる炭素を多く含む物質）、石灰岩などが原料となる。錆びないように、鋼線には通常、亜鉛が塗られている。

製造工程

スチールインゴットの製造

1 鉄鉱石、コークス、石灰石を高炉で高温の加圧空気で加熱する。コークスは熱（鉄鉱石を溶かす）と一酸化炭素（鉄鉱石中の酸化鉄と反応して鉄を放出する）を発生させる。石灰石は鉄鉱石に含まれる硫黄などの不純物と反応してスラグを形成し、これを除去する。
2 銑鉄を鋼にするには、不純物と炭素の大部分を取り除かなければならない。
2 銑鉄を鋼にするには、不純物と炭素の大部分を除去しなければならない（炭素のない鉄は鋼よりはるかに弱いが、炭素の多い鉄はもろい）。銑鉄を精製するにはさまざまな方法があるが、その中でも最も一般的なのがBOS（Basic Oxygen Steel）法である。この方法では、溶かした銑鉄に高圧で酸素を吹き込む。炭素は一酸化炭素として放出され、不純物はスラグとして放出される。

一見単純な発明のように見える有刺鉄線ですが、その歴史は興味深いものでした。有刺鉄線が導入される前、初期のアメリカの農民は、さまざまな種類の農業に適した囲いを作るために、ヨーロッパの伝統に頼っていました。囲いのない一般的な畑、石や木でできた「d&ad」フェンス、生け垣の「live」フェンス、あるいはシンプルなワイヤーフェンスなどを試していました。

有刺鉄線は、牧畜業者と農民の間で起こった悪名高い「ルージュ戦争」の直接的な原因であり、中心的な武器でした。有刺鉄線は、様々な発明家やメーカーが特許権やライセンスを巡って争い、最終的には有刺鉄線製造者組合を結成して価格設定を行うなど、論争の中心となりました。

有刺鉄線工場は、アメリカの農村に産業をもたらした。グリデンやハイシュといった発明家が1870年代に有刺鉄線の製造に携わるようになるまでは、シカゴの西60マイルに位置するデカルブは、眠ったような農村地帯でした。

William S. Pretzer

Making billets

3 ビレットは正方形の断面を持つ鋼の棒で、その寸法は通常約6インチ(15cm)×6インチ(15cm)未満です。断面が正方形の棒鋼で、寸法は通常約6インチ（15cm）×6インチ（15cm）以下である（寸法が大きい場合はブルーム、断面が正方形ではなく長方形の場合はスラブと呼ばれる）。鋼のインゴットは1200℃まで加熱され、溝のついたロールの間を往復して適正な大きさになるまで圧延される。これを大鋏で所定の長さに切断した後、冷却する。

線材の製造

4 鉄のビレットを再び加熱して圧延し、線材と呼ばれる直径0.2インチ（5.6mm）の丸棒にする。
5 線材に付着したスケール（鉄の酸化物）を除去する必要がある。これには、高温の希酸（180°Fの硫酸または140°Fの塩酸）に浸し、水で洗い流す「酸洗」という作業があります。
6 きれいになった線材は、石灰、ホウ砂、リン酸塩などでコーティングされる。
6 きれいになった線材は、石灰、ホウ砂、リン酸塩などでコーティングされ、錆びを防ぎ、残った酸を中和し、線材にするときに潤滑剤が付着しやすくなる。
7 被覆された線材の一端を尖らせ、針の穴に糸を通すようにして、超硬合金のペン先を鋼製のホルダーで囲んだ金型に挿入する。線材は油や石けんで潤滑され、ダイスの中で引っ張られて直径が小さくなる。この作業を「絞り」という。一連のダイスを使って、線材を元の大きさから目的の大きさのワイヤーに縮小していく。有刺鉄線の場合、直径は通常0.097インチ（2.5mm）である。
8 伸線すると、線材は硬くなってしまう。柔軟性を持たせるためには、加熱する「アニール」という作業が必要です。焼きなましには、溶融塩、溶融鉛、窒素を含む炉などで加熱する方法がある。

有刺鉄線の製造

9 有刺鉄線の原料となる線材は、通常、腐食を防ぐために亜鉛メッキ（亜鉛でコーティング）されています。適切な亜鉛メッキを施すためには、ワイヤーが完全に清潔で乾燥していなければなりません。まず高温の希塩酸で洗浄し、お湯で洗い流します。その後、熱した塩化亜鉛または塩化アンモニウムの溶液に浸し、乾燥させて錆の発生を防ぎます。乾燥後、ワイヤーは溶融した亜鉛の中を通る。余分な亜鉛を拭き取り、コーティングされたワイヤーを冷却します。また、電気亜鉛メッキと呼ばれる方法で、ワイヤーに亜鉛をメッキすることもできる。ワイヤーにマイナスの電荷を与え、硫酸亜鉛などの亜鉛塩の溶液に通します。
10 亜鉛メッキされたワイヤーが有刺鉄線になるまでのすべての工程を1台の自動機械で行います。 2本の電線を機械に送り込み、撚り合わせてケーブルにする。もう1本のワイヤーを横から入れ、片方または両方のケーブルワイヤーに絡ませる。このワイヤーを両側から斜めにカットして2点式有刺鉄線とする。 4点バーブが必要な場合は、2本のワイヤーを撚り合わせて切断する。有刺鉄線を一定の距離（通常は4、5インチ）に沿って引っ張り、この作業を繰り返して有刺鉄線の間隔を均等にする。有刺鉄線はスプールに巻かれ、1,319フィート（402m）の長さに切断される。

品質管理

有刺鉄線の規格は、米国材料試験協会によって制定されています。

有刺鉄線は、50本のうち1本のスプールを選び、試験・検査を行います。まず、寸法を正確に測ります。ケーブルの直径とバーブの直径が0.5インチ（0.13mm）以上違っていてはいけません。また、バーブはケーブルの中心から少なくとも0.37インチ（9.5mm）離れていなければなりません。バーブの間隔は、少なくとも93.5%が希望の長さの0.74インチ（19mm）以内でなければならない。バーブの間隔は、取り扱い時にバーブがわずかに動くため、100％の精度は不可能である）。有刺鉄線の25フィート（7.6m）のサンプルには、4インチ（10cm）間隔であれば69本以上、5インチ（13cm）間隔であれば55本以上の有刺鉄線が含まれていなければなりません。

有刺鉄線の4フィート（1.2m）のサンプルを使って強度試験を行います。

有刺鉄線の4フィート（1.2m）のサンプルを、測定された力で破断するまで引っ張ります。

亜鉛メッキ有刺鉄線の場合は、4フィート（1.2m）のサンプルを使って、亜鉛メッキの強度を調べます。

亜鉛メッキ有刺鉄線の場合、4フィート（1.2m）のサンプルを使って、亜鉛メッキの状態を調べます。再度、重さを測り、その差を記録することで、亜鉛の付着量がわかります。同様の手順で、バーブに付着した亜鉛を測定します。必要な最小重量は、ケーブルワイヤーの直径によって異なります。最も一般的な直径（0.097インチまたは2.5mm）の場合、各ラインワイヤと各バーブには、クラス1のコーティングでは1平方メートル（11平方フィート）あたり少なくとも3.2オンス（90g）、クラス3のコーティングでは1平方メートル（11平方フィート）あたり少なくとも8.6オンス（245g）の亜鉛がコーティングされていなければなりません。スタンダードグレードの有刺鉄線は、ラインワイヤーにクラス1またはクラス3のコーティングが施され、バーブにはクラス1のコーティングが施されています。

将来

古典的な有刺鉄線フェンスは、今でも農場でよく使われていますが、徐々に織ワイヤーフェンス（チキンワイヤーに似ていますが、水平線と垂直線が交差しています）や電気フェンスなどのより高度な製品に取って代わられています。有刺鉄線は、軍事・警備用としては、最近開発された有刺鉄線テープに取って代わられるかもしれません。有刺鉄線テープとは、平たくて薄い金属片を切断して尖った部分を作ったものです。

Where To Learn More

Books

Hooper, Meredith. Everyday Inventions. Taplinger, 1976.

McGannon, Harold, ed. The Making, Shaping, and Treating of Steel. Herbick and Held, 1971.

Periodical

Evans, Charlotte. “Time Was When the Wild West Danced to the ‘Devil’s Rope’.” Smithsonian, July 1991, pp.72-83.

-Rose Secrest

背景

原材料