ゴム物品補強用鋼線の製造方法及び製造装置並びにゴム物品補強用スチールコード及び空気入りタイヤ
【課題】高炭素鋼の線材を用いてスチールワイヤを製造する際に、最終伸線工程に工夫を加えることにより、高強度でかつ延性にも優れるスチールワイヤを得ることのできるゴム補強用鋼線の製造方法を提供する。
【解決手段】めっき処理後の高炭素鋼線に最終伸線を行うゴム物品補強用鋼線の製造方法において、この最終伸線は、前段に複数段よりなる乾式伸線を含み、この乾式伸線後に湿式伸線を行う。湿式伸線では、後段において個々のパスの減面率を漸減させる。
【解決手段】めっき処理後の高炭素鋼線に最終伸線を行うゴム物品補強用鋼線の製造方法において、この最終伸線は、前段に複数段よりなる乾式伸線を含み、この乾式伸線後に湿式伸線を行う。湿式伸線では、後段において個々のパスの減面率を漸減させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム物品補強用鋼線の製造方法及び製造装置並びにこの製造方法により得られたゴム物品補強用鋼線を用いたゴム物品補強用スチールコード及び空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
ゴム物品のなかには、鋼線（以下、「スチールワイヤ」又は単に「ワイヤ」ともいう。）により補強されたものがある。例えば、空気入りタイヤは、複数本のスチールワイヤを束にして撚りをかけ、必要に応じて更に撚り合わせてなるスチールコードが、カーカスプライやベルトの補強のために用いられたものである。
【０００３】
スチールコードを構成するスチールワイヤの一般的な製造法は、スチール線材を伸線機により一次伸線をし、次いで一次熱処理、すなわちパテンティング処理をした後に、二次伸線をし、次いで二次熱処理、すなわち再度のパテンティング処理をしてから、めっき処理により二次伸線後のスチールワイヤの表面にめっき層、例えばブラスめっき層を形成し、必要に応じてめっき層の熱拡散のための拡散熱処理を行い、その後に最終伸線を行って所定の直径を有するスチールワイヤを得るものである。
【０００４】
近年、空気入りタイヤは地球環境負荷低減のために軽量化することについての技術開発が進められている。そのため、カーカスやベルトについては、スチールコードを層撚りのものから単撚りのものへ、更には撚り無しのものとすることによって、スチールコードの径を小さくし、よってカーカスやベルト層の厚さを薄くすることが行われてきた。もっとも、単撚りのスチールコードや無撚りのスチールコードをカーカスやベルトに用いた場合であっても、空気入りタイヤの強度が低下することは避けなければならない。したがって、単撚りのスチールコードや無撚りのスチールコードは、所定の強度を有することが必要とされる。
【０００５】
無撚りのスチールコードに用いられるスチールワイヤは、撚線のスチールコードに用いるワイヤよりもワイヤ径を大きくすることが必要になる。また、無撚りのスチールコードが所定の強度を有するためには、素線のスチールワイヤが高強度であることが必要になる。
【０００６】
このスチールワイヤの強度を高めるには、炭素含有量を従来よりも高めた、高炭素鋼の線材を用いてスチールワイヤを製造することが考えられる。しかしながら、高炭素鋼の線材を用いたスチールワイヤの製造では、最終伸線工程において従来の鋼線のように加工量を大きくすることが難しく、よって伸線工程の設計が困難であった。そのため、製造工程の如何によって、最終伸線して得られたスチールワイヤは、所期した機械的特性、例えば強度や延性が十分には得られない場合があった。
【０００７】
特許文献１には、最終伸線工程を、めっき表面の平滑化のための乾式伸線と、それに続いて行われる湿式伸線との組み合わせで行うことが記載されている。しかしながら、この特許文献１に記載されためっき被覆金属線材の伸線方法は、乾式伸線が１パスのみであり、減面率が低いことから、鋼線のめっき表面の平滑化のためには十分であるが、鋼線の機械的特性を向上させるための方法ではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１０３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記の問題を有利に解決するものであり、高炭素鋼の線材を用いたスチールワイヤの製造の際に、最終伸線工程に工夫を加えることにより、高強度でかつ延性にも優れるスチールワイヤを得ることのできるゴム補強用鋼線の製造方法及び製造装置を、この製造方法により得られたゴム物品補強用鋼線を用いたゴム物品補強用スチールコード及び空気入りタイヤと共に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のゴム物品補強用鋼線の製造方法は、めっき処理後の高炭素鋼線に最終伸線を行うゴム物品補強用鋼線の製造方法において、この最終伸線は、前段に複数段よりなる乾式伸線を含み、この乾式伸線後に湿式伸線を行うことを特徴とする。
【００１１】
本発明のゴム物品補強用鋼線の製造方法においては、湿式伸線は、乾式伸線後の鋼線の直径をＤ０（ｍｍ）、最終湿式伸線後の鋼線の直径をＤ１（ｍｍ）とするとき、次の（１）式：
ε＝２・ｌｎ（Ｄ０／Ｄ１） （１）
で表わされるεが２．７以下を満たす湿式伸線加工量を有することが好ましく、また、最終伸線は、後段において個々のパスの減面率が、当該パスの直前のパスの減面率よりも低く、かつ、最終パスの減面率が６％以下であることが好ましい。なお、本発明において上記後段とは、最終パスを含む全パス数の半分よりも後半部分のパスのことをいう。更に、最終伸線を行う鋼線は、炭素を１．００質量％以上、クロムを０．１０〜０．４０質量％含むこと、また、最終伸線後の鋼線は、直径が０．５ｍｍ以上であり、破断強力が３０００ＭＰａ以上であることが好ましい。更に、最終伸線の前に、一次伸線後の鋼線にパテンティングを一度のみ行うことが、より好ましい。また、最終伸線後に、鋼線の表面に圧縮応力を残留させる改質処理を行うこともできる。
【００１２】
本発明のゴム物品補強用スチールコードは、上述した製造方法により製造されたゴム物品補強用鋼線の一本又は複数本を撚り合わせずに束ねてなるものである。
本発明の空気入りタイヤは、上述した製造方法により製造されたゴム物品補強用鋼線からなるゴム物品補強用スチールコードをプライコード及びベルトコードの少なくとも一方に用いたものである。
【００１３】
本発明のゴム物品補強用鋼線の製造装置は、めっき処理後の鋼線に最終伸線を行う伸線装置を備えるゴム物品補強用鋼線の製造装置おいて、この伸線装置は、乾式伸線機と湿式伸線機との組み合わせからなり、この湿式伸線機の後段における個々のパスの減面率を、当該パスの直前のパスの減面率よりも低くしたことを特徴とする。本発明において上記後段とは、最終パスを含む全パス数の半分よりも後半部分のパスのことをいう。
【００１４】
本発明のゴム物品補強用鋼線の製造装置においては、伸線装置により伸線された鋼線の表面に圧縮応力を残留させる矯正装置を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、最終伸線は、前段に複数段よりなる乾式伸線を含むことから、この最終伸線の乾式伸線で所定範囲内の伸線加工を行うことで、湿式伸線での減面率を減らすことができ、これにより湿式伸線時の発熱量を抑制して、延性に優れたスチールワイヤを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の製造方法の一実施形態のフロー図である。
【図２】最終伸線装置の模式図である。
【図３】最終伸線時における各パスの減面率及び鋼線の温度を示すグラフである。
【図４】最終伸線時における各パスの減面率及び鋼線の温度を示すグラフである。
【図５】矯正装置の説明図である。
【図６】最終伸線時における各パスの減面率及び鋼線の温度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明のゴム物品補強用鋼線の製造方法及び焼鈍装置の実施形態を、より具体的に説明する。
【００１８】
図１に、本発明の一実施形態のゴム物品補強用鋼線の製造方法のフロー図を示す。図１では、ゴム物品補強用鋼線の一例として、空気入りタイヤのカーカスやベルトに用いられるスチールワイヤを製造する際の製造工程の一例のフロー図を示している。
【００１９】
図１において、高炭素鋼よりなるめっき鋼線材に最終伸線（ステップＳ１）を行う際に、最初に複数段（すなわち、複数パス）よりなる乾式伸線を行い（ステップＳ１１）、次いで湿式伸線を行う（ステップＳ１２）。これにより、高炭素鋼線を得る。
【００２０】
本実施形態においては、最終伸線（ステップＳ１）において、前段に複数パスによる乾式伸線（ステップＳ１１）を行っていることから、この乾式伸線でめっき鋼線に強加工を行うことができる。これにより、最終伸線の湿式伸線での減面率を減らすことができる。したがって、この湿式伸線時の、特に最終パス及びそれ以前における発熱量を抑制することができ、よってこの発熱に起因するめっき鋼線の脆化を防止して、めっき鋼線の延性を向上させることができる。
【００２１】
このようなめっき鋼線の延性向上は、めっき鋼線が太径、例えば直径が０．５ｍｍ以上であるスチールワイヤであり、かつ、鋼線材が高炭素鋼である場合に特に有効である。すなわち、従来の最終伸線では、全て湿式伸線で伸線していたため、炭素を１．０質量％程度で含む高炭素鋼線を伸線するためには、各パスでの負荷を大きくする必要があり、このために最終伸線時の鋼線の発熱が大きくなって、鋼線の延性が低下していた。
【００２２】
これに対して、本発明では、最終伸線時に複数段の乾式圧延を最初に行うことにより、炭素を１．０質量％程度含む高炭素鋼であっても、最終伸線時の各パスの負荷を小さくすることができ、ひいては鋼線の発熱を抑制して、その結果、鋼線の延性を向上させることができる。また、最終伸線時に複数の乾式圧延を最初に行うことにより、線径（直径）が０．５ｍｍ以上の太径の鋼線を容易に製造することが可能となった。これは、空気入りタイヤのカーカスやベルトの補強用に用いられるスチールコードとして、無撚りのスチールワイヤの一本又は複数本を用いる場合の当該スチールワイヤに特に有利に適合する。
【００２３】
したがって、炭素を１．００質量％含む高炭素鋼鋼線に最終伸線をして、直径が０．５ｍｍ以上、破断強力が３０００ＭＰａ以上、より好ましくは破断強力が３５００ＭＰａ以上であるスチールワイヤを製造するのに、本発明のゴム物品補強用鋼線の製造方法は、特に有利に適合する。
【００２４】
最終伸線前の製造工程については、特に限定されず、一次伸線、熱処理（パテンティング）、めっき処理を行うことができる。
【００２５】
一次伸線に供する鋼線材については、特に限定しないが、鋼線、ステンレス鋼線、高炭素鋼線等を使用することができる。好ましくは、炭素を１．００質量％以上、かつ、Ｃｒ（クロム）を０．１０〜０．４０質量％を含む高炭素鋼である。炭素を１．００質量％以上、かつ、Ｃｒ（クロム）を０．１０〜０．４０質量％を含む高炭素鋼の鋼線材を材料として用いることにより、破断強力が３０００ＭＰａ以上という高強度でかつ、直径が０．５ｍｍ以上という太線のスチールワイヤを製造することができる。また、鋼線材の直径も特に限定しないが、例えば５．５ｍｍ程度のものを用いることができる。
【００２６】
鋼線材に施す一次伸線は、従来と同様の伸線条件により、乾式伸線機により行うことができる。この一次伸線後の鋼線の線径は、例えば２．６ｍｍφ程度とすることができる。
【００２７】
一次伸線後のスチールコードは、従来の鋼線の製造方法と同様に、一次熱処理（パテンティング）及び二次伸線を行ってから、熱処理をし、めっき処理を行うことができる。また、この一次熱処理及び二次伸線を行うことなく、一度の熱処理とそれに引き続くめっき処理を行うこともできる。一次熱処理及び二次伸線を省略することにより、換言すれば最終伸線の前に、一次伸線後の鋼線にパテンティングを一度のみ行うことにより、ゴム物品補強用鋼線の製造を、より省エネルギーで実施することができる。したがって、一次伸線後の鋼線にパテンティングを一度のみ行うことが好ましい。
【００２８】
また、鋼線の製造工程において、一次熱処理、及びこの一次熱処理後の二次伸線を省略することにより、太径、例えば直径が０．５ｍｍ以上であるスチールワイヤを容易に製造することができる。これは、空気入りタイヤのカーカスやベルトの補強用に用いられるスチールコードとして、無撚りのスチールワイヤの一本又は複数本を用いる場合の当該スチールワイヤに特に有利に適合する。したがって、最終伸線後の鋼線の直径が０．５ｍｍ以上であるスチールワイヤを製造する場合、パテンティングを一度のみ行うことは好ましい。
【００２９】
最終伸線の前に、一次伸線後の鋼線にパテンティングを一度のみ行う場合に、その熱処理は、従来の一般的なスチールコードの製造方法における、めっき処理前の熱処理工程と同じ熱処理装置を用いて、従来と同様の熱処理条件で行うことができる。これにより一次伸線後のスチールコードのパテンティング処理、すなわち、鋼線材を加熱してオーステナイト化した後に冷却して微細パーライト組織とする処理を実施することができる。
【００３０】
熱処理後は、ゴムとの密着性を向上させるために、めっき処理を行う。このめっき処理は、銅、亜鉛、ニッケル等の金属あるいは合金めっきを鋼線の表面に被覆させる処理であり、一例としてブラス（黄銅）めっきを適用することができる。このめっき処理の条件は、従来のスチールワイヤのめっき処理と同様の条件で行うことができる。例えば、ブラスめっきの場合は、銅めっきと亜鉛めっきとを順次に行ったのち、拡散熱処理を行うことにより、銅と亜鉛の合金であるブラスめっきを鋼線表面上に形成させることもできる。
【００３１】
次いで最終伸線（ステップＳ１）を行う。最終伸線（ステップＳ１）は、本発明に従い、前段に複数段よりなる乾式伸線（ステップＳ１１）を含み、この乾式伸線（ステップＳ１１）後に湿式伸線（ステップＳ１２）を行うようにする。
【００３２】
図２に、上記の最終伸線に好適な、最終伸線装置の模式図を示す。図２に示す最終伸線装置１は、乾式伸線装置２と、湿式伸線装置３との組み合わせよりなる。乾式伸線装置２では、巻き出された鋼線を複数のダイスに通して順次に伸線する。乾式伸線後は鋼線を巻き取り、適当な長さでカットした後、湿式伸線装置３の巻き出しに仕掛けて湿式伸線を行う。
【００３３】
乾式伸線（ステップＳ１１）は複数パス、例えば４パス以上６パス以下で含むことが好ましい。そのために図２の乾式伸線装置２では、巻き出された鋼線を通して順次に伸線する複数のダイスのうち、後段の４個以上６個以下のダイスを用いることが好ましい。前段で複数パスの乾式伸線を実施することにより、湿式伸線での減面率を低下させることができ、これにより、スチールワイヤの延性の低下を抑制することができる。乾式伸線を実施するパス数は、４パス以上とすることにより、乾式伸線の効果を発揮させることができ、また、乾式伸線後のめっき鋼線の線径を小さくすることにより湿式伸線を太物専用の湿式伸線機以外の、細・中物用の湿式伸線機でも伸線を実施することが可能となる。また、乾式伸線を６パス以下とすることにより、また、鋼線表面に形成されためっきの脱落を抑制することができる。この乾式伸線は、最終伸線前の前段伸線加工の数パスに適用することができる。
【００３４】
最終伸線（ステップＳ１）の乾式伸線（ステップＳ１１）後の加工量は、乾式伸線後の鋼線の直径をＤ０（ｍｍ）、最終湿式伸線後の鋼線の直径をＤ１（ｍｍ）とするとき、次の（１）式：
ε＝２・ｌｎ（Ｄ０／Ｄ１） （１）
で表わされるεが２．７以下を満たす加工量であることが好ましい。このεが２．７以下であることにより、湿式伸線における発熱量を抑制することができ、これにより、最終伸線後の鋼線の延性を、いっそう向上させることができるという効果がある。
【００３５】
最終伸線（ステップＳ１）においては、湿式伸線機の後段における個々のパスの減面率を、当該パスの直前のパスの減面率よりも低くすること、すなわち、後半部分の減面率を漸減することが好ましく、より好ましくは湿式伸線（ステップＳ１２）の最終パス及びこの最終パスから遡る数パスは、直前のパスよりも減面率を低くする。上述したような、鋼線材に炭素を１．００質量％以上、かつ、Ｃｒ（クロム）を０．１０〜０．４０質量％を含む高炭素鋼を用いる場合には、最終伸線工程の後段の減面率が大きいと、伸線時に鋼線が高温となり、最終伸線後の延性が低下するおそれがある。発明者の研究によれば、このような最終伸線後の延性低下は、最終パス及びこの最終パスから遡る数パス、例えば湿式伸線が１７パスである場合に１２〜１７パスを、直前のパスよりも減面率を低くすることにより、より抑制することができる。
【００３６】
図３（ａ）に、最終伸線時において湿式伸線の前に乾式伸線を４パス行い、次いで湿式伸線の全１７パス中、第１２パス〜第１７パスを直前のパスよりも減面率を低くして高炭素鋼を伸線したときの、各パスの減面率を示し、同図（ｂ）に、そのときの鋼線の平均温度をグラフで示す。また、参考のために図４（ａ）に、最終伸線時において乾式伸線を行わず、湿式伸線の全１７パス中、第１４パス〜第１９パスのみを直前のパスよりも減面率を低くして高炭素鋼を伸線したときの、各パスの減面率を示し、同図（ｂ）に、そのときの鋼線の平均温度をグラフで示す。
【００３７】
図３と図４との対比から、湿式伸線の前に乾式伸線を行った場合の図３の例は、湿式伸線の前に乾式伸線を行わなかった場合の図４の例よりも最終伸線時の鋼線の平均温度のピーク値が低く、かつ、最終伸線の後段における鋼線の平均温度が低い。このことにより、湿式伸線の前に乾式伸線を行った場合には、湿式伸線中の鋼線の発熱が抑制され、鋼線の脆化が抑制されるために、鋼線の延性の低下を抑制することができるものと考えられる。
【００３８】
上述のように湿式伸線の最終パス及びそれ以前のパスの減面率を低下させるとき、その最終パスの減面率は、６％以下であることが、より好ましい。最終パスの減面率を極力低下させて６％以下とすることにより、最終伸線終了時の鋼線の温度を低下させることで、得られた鋼線の延性をいっそう向上させることができる。
【００３９】
なお、本実施形態に従い、最終パス及びこの最終パスから遡る数パスを、直前のパスよりも減面率を低くしたとしても、最終伸線時の前段で複数パスの乾式伸線を実施する伸線パススケジュールを組むことにより、最終伸線における合計の減面率を従来と同じにすることができる。これにより、湿式伸線を中・細物伸線機を用いて伸線加工することが可能となる。よって太物伸線機を新たに設ける設備投資が不要となるという絶大な効果が得られる。
【００４０】
本発明に従う最終伸線を経て、好ましくは線径０．５ｍｍ以上のスチールワイヤを得ることができる。最終伸線後の鋼線は、破断強力が３０００ＭＰａ以上であることが好ましく、より好ましくは破断強力が３５００ＭＰａ以上である。直径が０．５ｍｍ以上であり、破断強力が３０００ＭＰａ以上の鋼線は、無撚りのスチールコードに好適に用いられる。
【００４１】
最終伸線後は、鋼線がコイルに巻かれ、その後に例えばタイヤのカーカスプライやベルト用に供されるが、この最終伸線後に、鋼線の表面に圧縮応力を残留させる矯正処理を行うこともできる。
【００４２】
図５に、この最終伸線後に行う矯正処理に用いて好適な、矯正装置１０の一例の模式図を示す。同図において、Ｄは最終伸線の伸線機であり、ＤＬは最終伸線工程の最終ダイス、１１は最終伸線後のブラスめっき鋼線Ｗが巻きかけられてこのブラスめっき鋼線Ｗに引き抜き力を与える駆動キャプスタンである。１２は、ブラスめっき鋼線Ｗの表面に圧縮応力を加えるための矯正加工ロールである。この矯正加工ロール１２は、第１の矯正部１２Ａと第２の矯正部１２Ｂとを備え、各矯正部１２Ａ、１２Ｂは、千鳥状に配置された複数のローラ１２ａを有している。ブラスめっき鋼線Ｗを、駆動キャプスタンに巻き付けずに直接的に矯正加工ロール１２に入線してこれらのローラ１２ａ間を通過させると、ブラスめっき鋼線Ｗは、各ローラの周面と接して曲げ応力が交互に加えられる。第１の矯正部１２Ａのローラ１２ａと第２の矯正部１２Ｂのローラ１２ａとは、互いにブラスめっき鋼線Ｗを中心に９０°回転させた位置関係で配置されているので、ブラスめっき鋼線Ｗの表面には、四方から引張応力及び曲げ応力が加えられ、圧縮応力が残留する。
【００４３】
図５に示した矯正装置１では、最終ダイスＤＬからのブラスめっき鋼線Ｗは、駆動キャプスタンに巻きかけることなく、直接的に矯正加工ロール１２に導かれる。ブラスめっき鋼線Ｗが、直接的に矯正加工ロール１２に導かれることにより、最終ダイスＤＬでの引き抜き力が、直接的に矯正加工ロール１２での矯正入力として加わるため、矯正加工ロール１２にてブラスめっき鋼線Ｗに大きな圧縮残留応力が容易に得られる。
【００４４】
矯正加工ロール１２を経たブラスめっき鋼線Ｗは、ガイドローラ１３により移動方向を変えられた後、溝付きの多条プーリ１４と駆動キャプスタン１１との間で多条に巻きかけられる。多条プーリ１４を経たブラスめっき鋼線Ｗは、ボビンＢに巻き取られる。
【００４５】
矯正装置１０では、多条プーリ１４と駆動キャプスタン１１との通線方法の調整と、多条プーリ１４の傾き調整とによって、ブラスめっき鋼線Ｗの回転性、すなわちトーションが改善される。また、矯正加工ロール１２での噛み量の調整によってブラスめっき鋼線Ｗの真直性、すなわちストレートネスが改善される。
【００４６】
したがって、最終伸線後のブラスめっき鋼線Ｗに矯正装置１０によって矯正処理を行うことによって、ブラスめっき鋼線Ｗは矯正加工ロールに直接的に入線されて鋼線の表面に大きな圧縮応力が残留することでブラスめっき鋼線Ｗの延性を向上させることができる。また、ブラスめっき鋼線Ｗは矯正加工ロール１２での矯正加工により真直性が改善され、更に、多条プーリ１４と駆動キャプスタン１１とでの多条巻きかけによりブラスめっき鋼線Ｗの回転性が改善されるので、タイヤのトリートのカールや反りを防ぐことができる。
【００４７】
本発明のゴム物品補強用鋼線の製造方法で製造されたゴム物品補強用鋼線は、その一本をそのままで、又は複数本を撚り合わせずに束ねて、ゴム補強用スチールコードとすることができる。なお、従来と同様に、撚線のスチールコードに用いてもよい。このゴム補強用スチールコードは、空気入りタイヤのプライコードベルト及びコードの少なくとも一方に用いることができる。
【実施例】
【００４８】
（実施例１）
炭素を１．０質量％、クロムを０．２質量％を含む直径５．５ｍｍの線材に一次伸線を行って線径２．６ｍｍとした。次に、熱処理としてオーステナイト相（約９４０℃）に加熱後、きれいな微細パーライト組織が得られる条件で５００℃までパテンティング冷却した。次に、めっき処理として銅めっきを鋼線表面に形成し、次いで亜鉛めっきを、銅めっきされた鋼線表面に形成した後、拡散熱処理を行って厚さ３〜４μｍのブラスめっきを得た。
【００４９】
次に、最終伸線を行った。この最終伸線は、最初に乾式伸線により４パスで線径を２．６０ｍｍから、１．８６ｍｍまで減面した後、湿式伸線により全１５パスで行い、直径０．５２ｍｍの鋼線とした。なお、この乾式伸線における前記（１）式で表わされるεの値は２．５５であった。この最終伸線時の伸線条件と、そのときの鋼線の線温を表１に示し、また、これらを図６（ａ）、（ｂ）にグラフで示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】
得られた鋼線の特性について調べたところ、鋼線の延性を評価するための繰り返し捻り試験の結果は、ＲＴ値が１０回であり、また、破断強力は３５４０ＭＰａであり、延性及び強度に優れていた。
上記繰り返し捻り試験は、繰り返し捻り試験装置を用いて、軸線が直線となるように保持した鋼線に、鋼線の直径の１００倍の長さ当たり３回に相当する量の捻りを繰り返し与え、鋼線にクラックを発生させる試験である。試験中の鋼線の軸線を直線に保持するためには、鋼線の軸線方向に軽く張力を掛けておく。この鋼線をまず所定回数Ｎ０回捻り、この時点から逆方向に同量だけ捻り戻すことによりもとの状態に戻す。これを１サイクルとして繰り返し、鋼線にクラックを発生させる。ここで、所定回数Ｎ０とは鋼線の直径の１００倍の長さ当たり３回に相当する捻り回数であり、捻りに供される鋼線の長さをＬ（ｍｍ）、鋼線の直径をＤ（ｍｍ）とすれば、式Ｎ０＝３×（Ｌ／１００Ｄ）で表される値である。
この繰り返し捻り試験に際し、鋼線試料長Ｌを１００ｍｍとし、荷重には２．０ｋｇの重りを用いた。鋼線の線径ｄの１００倍の長さ当たり３回に相当する回転数Ｎ０は、Ｎ０＝３×（Ｌ／１００ｄ）の計算式により、Ｎ０＝６．０回である。そこで、各鋼線試料に時計方向及び反時計方向に６回転させることを繰り返し与えて、クラックが入るまでの繰り返し回数を数えた。なお、回転速度は約６０回転／分とした。
ＲＴ値は、数値が大きいほどＲＴ値が良好であることを示す。
【００５２】
（比較例）
最終伸線を湿式のみで全１９パスで行った以外は実施例１と同様にして鋼線を得た。この最終伸線時の伸線条件と、そのときの鋼線の線温を表２に示す。この伸線条件は、図４に示したような、湿式伸線による全１９パスの、一般的な最終伸線条件である。
【００５３】
【表２】
【００５４】
得られた鋼線の特性について調べたところ、ＲＴ値が２回であり、破断強力は３５２０ＭＰａであり、延性が実施例１に比べて劣っていた。
【００５５】
（実施例２）
湿式伸線において、最終のパス及びその最終パス前の５パスを、そのパスの直前のパスの減面率よりも低く、かつ、最終パスの減面率が６％以下である５．５３％とした以外は、実施例１と同様にして鋼線を得た。この最終伸線時の伸線条件と、そのときの鋼線の線温を表３に示す。この伸線条件は、図３に示した伸線条件である。
【００５６】
【表３】
【００５７】
得られた鋼線の特性について調べたところ、ＲＴ値が２０回であり、破断強力は３５２０ＭＰａ）であり、実施例１よりも延性が優れていた。
【００５８】
（実施例３）
最終伸線後、図５に示す矯正装置を通過させた他は、実施例１と同様にして鋼線を製造した。得られた鋼線は、実施例１の鋼線のＲＴ値が１０回であったのに対して、実施例３の鋼線は、ＲＴ値が１８回であり、実施例１の鋼線に比べて延性が向上していた。
【００５９】
（実施例４）
最終伸線後、図５に示す矯正装置を通過させた他は、実施例２と同様にして鋼線を製造した。得られた鋼線は、実施例２の鋼線のＲＴ値が２０回であったのに対して、実施例４の鋼線は、ＲＴ値が３５回であり、実施例２の鋼線に比べて延性が向上していた。
【００６０】
以上、本発明のゴム物品補強用鋼線の製造方法を、実施例を用いて具体的に説明したが、本発明はこれらの実施例によって限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で幾多の変形が可能であることは、いうまでもない。
【符号の説明】
【００６１】
１ 最終伸線装置
２ 乾式伸線装置
３ 湿式伸線装置
１０ 矯正装置
１１ 駆動キャプスタン
１２ 加工ロール
１４ 多条プーリ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム物品補強用鋼線の製造方法及び製造装置並びにこの製造方法により得られたゴム物品補強用鋼線を用いたゴム物品補強用スチールコード及び空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
ゴム物品のなかには、鋼線（以下、「スチールワイヤ」又は単に「ワイヤ」ともいう。）により補強されたものがある。例えば、空気入りタイヤは、複数本のスチールワイヤを束にして撚りをかけ、必要に応じて更に撚り合わせてなるスチールコードが、カーカスプライやベルトの補強のために用いられたものである。
【０００３】
スチールコードを構成するスチールワイヤの一般的な製造法は、スチール線材を伸線機により一次伸線をし、次いで一次熱処理、すなわちパテンティング処理をした後に、二次伸線をし、次いで二次熱処理、すなわち再度のパテンティング処理をしてから、めっき処理により二次伸線後のスチールワイヤの表面にめっき層、例えばブラスめっき層を形成し、必要に応じてめっき層の熱拡散のための拡散熱処理を行い、その後に最終伸線を行って所定の直径を有するスチールワイヤを得るものである。
【０００４】
近年、空気入りタイヤは地球環境負荷低減のために軽量化することについての技術開発が進められている。そのため、カーカスやベルトについては、スチールコードを層撚りのものから単撚りのものへ、更には撚り無しのものとすることによって、スチールコードの径を小さくし、よってカーカスやベルト層の厚さを薄くすることが行われてきた。もっとも、単撚りのスチールコードや無撚りのスチールコードをカーカスやベルトに用いた場合であっても、空気入りタイヤの強度が低下することは避けなければならない。したがって、単撚りのスチールコードや無撚りのスチールコードは、所定の強度を有することが必要とされる。
【０００５】
無撚りのスチールコードに用いられるスチールワイヤは、撚線のスチールコードに用いるワイヤよりもワイヤ径を大きくすることが必要になる。また、無撚りのスチールコードが所定の強度を有するためには、素線のスチールワイヤが高強度であることが必要になる。
【０００６】
このスチールワイヤの強度を高めるには、炭素含有量を従来よりも高めた、高炭素鋼の線材を用いてスチールワイヤを製造することが考えられる。しかしながら、高炭素鋼の線材を用いたスチールワイヤの製造では、最終伸線工程において従来の鋼線のように加工量を大きくすることが難しく、よって伸線工程の設計が困難であった。そのため、製造工程の如何によって、最終伸線して得られたスチールワイヤは、所期した機械的特性、例えば強度や延性が十分には得られない場合があった。
【０００７】
特許文献１には、最終伸線工程を、めっき表面の平滑化のための乾式伸線と、それに続いて行われる湿式伸線との組み合わせで行うことが記載されている。しかしながら、この特許文献１に記載されためっき被覆金属線材の伸線方法は、乾式伸線が１パスのみであり、減面率が低いことから、鋼線のめっき表面の平滑化のためには十分であるが、鋼線の機械的特性を向上させるための方法ではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１０３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記の問題を有利に解決するものであり、高炭素鋼の線材を用いたスチールワイヤの製造の際に、最終伸線工程に工夫を加えることにより、高強度でかつ延性にも優れるスチールワイヤを得ることのできるゴム補強用鋼線の製造方法及び製造装置を、この製造方法により得られたゴム物品補強用鋼線を用いたゴム物品補強用スチールコード及び空気入りタイヤと共に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のゴム物品補強用鋼線の製造方法は、めっき処理後の高炭素鋼線に最終伸線を行うゴム物品補強用鋼線の製造方法において、この最終伸線は、前段に複数段よりなる乾式伸線を含み、この乾式伸線後に湿式伸線を行うことを特徴とする。
【００１１】
本発明のゴム物品補強用鋼線の製造方法においては、湿式伸線は、乾式伸線後の鋼線の直径をＤ０（ｍｍ）、最終湿式伸線後の鋼線の直径をＤ１（ｍｍ）とするとき、次の（１）式：
ε＝２・ｌｎ（Ｄ０／Ｄ１） （１）
で表わされるεが２．７以下を満たす湿式伸線加工量を有することが好ましく、また、最終伸線は、後段において個々のパスの減面率が、当該パスの直前のパスの減面率よりも低く、かつ、最終パスの減面率が６％以下であることが好ましい。なお、本発明において上記後段とは、最終パスを含む全パス数の半分よりも後半部分のパスのことをいう。更に、最終伸線を行う鋼線は、炭素を１．００質量％以上、クロムを０．１０〜０．４０質量％含むこと、また、最終伸線後の鋼線は、直径が０．５ｍｍ以上であり、破断強力が３０００ＭＰａ以上であることが好ましい。更に、最終伸線の前に、一次伸線後の鋼線にパテンティングを一度のみ行うことが、より好ましい。また、最終伸線後に、鋼線の表面に圧縮応力を残留させる改質処理を行うこともできる。
【００１２】
本発明のゴム物品補強用スチールコードは、上述した製造方法により製造されたゴム物品補強用鋼線の一本又は複数本を撚り合わせずに束ねてなるものである。
本発明の空気入りタイヤは、上述した製造方法により製造されたゴム物品補強用鋼線からなるゴム物品補強用スチールコードをプライコード及びベルトコードの少なくとも一方に用いたものである。
【００１３】
本発明のゴム物品補強用鋼線の製造装置は、めっき処理後の鋼線に最終伸線を行う伸線装置を備えるゴム物品補強用鋼線の製造装置おいて、この伸線装置は、乾式伸線機と湿式伸線機との組み合わせからなり、この湿式伸線機の後段における個々のパスの減面率を、当該パスの直前のパスの減面率よりも低くしたことを特徴とする。本発明において上記後段とは、最終パスを含む全パス数の半分よりも後半部分のパスのことをいう。
【００１４】
本発明のゴム物品補強用鋼線の製造装置においては、伸線装置により伸線された鋼線の表面に圧縮応力を残留させる矯正装置を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、最終伸線は、前段に複数段よりなる乾式伸線を含むことから、この最終伸線の乾式伸線で所定範囲内の伸線加工を行うことで、湿式伸線での減面率を減らすことができ、これにより湿式伸線時の発熱量を抑制して、延性に優れたスチールワイヤを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の製造方法の一実施形態のフロー図である。
【図２】最終伸線装置の模式図である。
【図３】最終伸線時における各パスの減面率及び鋼線の温度を示すグラフである。
【図４】最終伸線時における各パスの減面率及び鋼線の温度を示すグラフである。
【図５】矯正装置の説明図である。
【図６】最終伸線時における各パスの減面率及び鋼線の温度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明のゴム物品補強用鋼線の製造方法及び焼鈍装置の実施形態を、より具体的に説明する。
【００１８】
図１に、本発明の一実施形態のゴム物品補強用鋼線の製造方法のフロー図を示す。図１では、ゴム物品補強用鋼線の一例として、空気入りタイヤのカーカスやベルトに用いられるスチールワイヤを製造する際の製造工程の一例のフロー図を示している。
【００１９】
図１において、高炭素鋼よりなるめっき鋼線材に最終伸線（ステップＳ１）を行う際に、最初に複数段（すなわち、複数パス）よりなる乾式伸線を行い（ステップＳ１１）、次いで湿式伸線を行う（ステップＳ１２）。これにより、高炭素鋼線を得る。
【００２０】
本実施形態においては、最終伸線（ステップＳ１）において、前段に複数パスによる乾式伸線（ステップＳ１１）を行っていることから、この乾式伸線でめっき鋼線に強加工を行うことができる。これにより、最終伸線の湿式伸線での減面率を減らすことができる。したがって、この湿式伸線時の、特に最終パス及びそれ以前における発熱量を抑制することができ、よってこの発熱に起因するめっき鋼線の脆化を防止して、めっき鋼線の延性を向上させることができる。
【００２１】
このようなめっき鋼線の延性向上は、めっき鋼線が太径、例えば直径が０．５ｍｍ以上であるスチールワイヤであり、かつ、鋼線材が高炭素鋼である場合に特に有効である。すなわち、従来の最終伸線では、全て湿式伸線で伸線していたため、炭素を１．０質量％程度で含む高炭素鋼線を伸線するためには、各パスでの負荷を大きくする必要があり、このために最終伸線時の鋼線の発熱が大きくなって、鋼線の延性が低下していた。
【００２２】
これに対して、本発明では、最終伸線時に複数段の乾式圧延を最初に行うことにより、炭素を１．０質量％程度含む高炭素鋼であっても、最終伸線時の各パスの負荷を小さくすることができ、ひいては鋼線の発熱を抑制して、その結果、鋼線の延性を向上させることができる。また、最終伸線時に複数の乾式圧延を最初に行うことにより、線径（直径）が０．５ｍｍ以上の太径の鋼線を容易に製造することが可能となった。これは、空気入りタイヤのカーカスやベルトの補強用に用いられるスチールコードとして、無撚りのスチールワイヤの一本又は複数本を用いる場合の当該スチールワイヤに特に有利に適合する。
【００２３】
したがって、炭素を１．００質量％含む高炭素鋼鋼線に最終伸線をして、直径が０．５ｍｍ以上、破断強力が３０００ＭＰａ以上、より好ましくは破断強力が３５００ＭＰａ以上であるスチールワイヤを製造するのに、本発明のゴム物品補強用鋼線の製造方法は、特に有利に適合する。
【００２４】
最終伸線前の製造工程については、特に限定されず、一次伸線、熱処理（パテンティング）、めっき処理を行うことができる。
【００２５】
一次伸線に供する鋼線材については、特に限定しないが、鋼線、ステンレス鋼線、高炭素鋼線等を使用することができる。好ましくは、炭素を１．００質量％以上、かつ、Ｃｒ（クロム）を０．１０〜０．４０質量％を含む高炭素鋼である。炭素を１．００質量％以上、かつ、Ｃｒ（クロム）を０．１０〜０．４０質量％を含む高炭素鋼の鋼線材を材料として用いることにより、破断強力が３０００ＭＰａ以上という高強度でかつ、直径が０．５ｍｍ以上という太線のスチールワイヤを製造することができる。また、鋼線材の直径も特に限定しないが、例えば５．５ｍｍ程度のものを用いることができる。
【００２６】
鋼線材に施す一次伸線は、従来と同様の伸線条件により、乾式伸線機により行うことができる。この一次伸線後の鋼線の線径は、例えば２．６ｍｍφ程度とすることができる。
【００２７】
一次伸線後のスチールコードは、従来の鋼線の製造方法と同様に、一次熱処理（パテンティング）及び二次伸線を行ってから、熱処理をし、めっき処理を行うことができる。また、この一次熱処理及び二次伸線を行うことなく、一度の熱処理とそれに引き続くめっき処理を行うこともできる。一次熱処理及び二次伸線を省略することにより、換言すれば最終伸線の前に、一次伸線後の鋼線にパテンティングを一度のみ行うことにより、ゴム物品補強用鋼線の製造を、より省エネルギーで実施することができる。したがって、一次伸線後の鋼線にパテンティングを一度のみ行うことが好ましい。
【００２８】
また、鋼線の製造工程において、一次熱処理、及びこの一次熱処理後の二次伸線を省略することにより、太径、例えば直径が０．５ｍｍ以上であるスチールワイヤを容易に製造することができる。これは、空気入りタイヤのカーカスやベルトの補強用に用いられるスチールコードとして、無撚りのスチールワイヤの一本又は複数本を用いる場合の当該スチールワイヤに特に有利に適合する。したがって、最終伸線後の鋼線の直径が０．５ｍｍ以上であるスチールワイヤを製造する場合、パテンティングを一度のみ行うことは好ましい。
【００２９】
最終伸線の前に、一次伸線後の鋼線にパテンティングを一度のみ行う場合に、その熱処理は、従来の一般的なスチールコードの製造方法における、めっき処理前の熱処理工程と同じ熱処理装置を用いて、従来と同様の熱処理条件で行うことができる。これにより一次伸線後のスチールコードのパテンティング処理、すなわち、鋼線材を加熱してオーステナイト化した後に冷却して微細パーライト組織とする処理を実施することができる。
【００３０】
熱処理後は、ゴムとの密着性を向上させるために、めっき処理を行う。このめっき処理は、銅、亜鉛、ニッケル等の金属あるいは合金めっきを鋼線の表面に被覆させる処理であり、一例としてブラス（黄銅）めっきを適用することができる。このめっき処理の条件は、従来のスチールワイヤのめっき処理と同様の条件で行うことができる。例えば、ブラスめっきの場合は、銅めっきと亜鉛めっきとを順次に行ったのち、拡散熱処理を行うことにより、銅と亜鉛の合金であるブラスめっきを鋼線表面上に形成させることもできる。
【００３１】
次いで最終伸線（ステップＳ１）を行う。最終伸線（ステップＳ１）は、本発明に従い、前段に複数段よりなる乾式伸線（ステップＳ１１）を含み、この乾式伸線（ステップＳ１１）後に湿式伸線（ステップＳ１２）を行うようにする。
【００３２】
図２に、上記の最終伸線に好適な、最終伸線装置の模式図を示す。図２に示す最終伸線装置１は、乾式伸線装置２と、湿式伸線装置３との組み合わせよりなる。乾式伸線装置２では、巻き出された鋼線を複数のダイスに通して順次に伸線する。乾式伸線後は鋼線を巻き取り、適当な長さでカットした後、湿式伸線装置３の巻き出しに仕掛けて湿式伸線を行う。
【００３３】
乾式伸線（ステップＳ１１）は複数パス、例えば４パス以上６パス以下で含むことが好ましい。そのために図２の乾式伸線装置２では、巻き出された鋼線を通して順次に伸線する複数のダイスのうち、後段の４個以上６個以下のダイスを用いることが好ましい。前段で複数パスの乾式伸線を実施することにより、湿式伸線での減面率を低下させることができ、これにより、スチールワイヤの延性の低下を抑制することができる。乾式伸線を実施するパス数は、４パス以上とすることにより、乾式伸線の効果を発揮させることができ、また、乾式伸線後のめっき鋼線の線径を小さくすることにより湿式伸線を太物専用の湿式伸線機以外の、細・中物用の湿式伸線機でも伸線を実施することが可能となる。また、乾式伸線を６パス以下とすることにより、また、鋼線表面に形成されためっきの脱落を抑制することができる。この乾式伸線は、最終伸線前の前段伸線加工の数パスに適用することができる。
【００３４】
最終伸線（ステップＳ１）の乾式伸線（ステップＳ１１）後の加工量は、乾式伸線後の鋼線の直径をＤ０（ｍｍ）、最終湿式伸線後の鋼線の直径をＤ１（ｍｍ）とするとき、次の（１）式：
ε＝２・ｌｎ（Ｄ０／Ｄ１） （１）
で表わされるεが２．７以下を満たす加工量であることが好ましい。このεが２．７以下であることにより、湿式伸線における発熱量を抑制することができ、これにより、最終伸線後の鋼線の延性を、いっそう向上させることができるという効果がある。
【００３５】
最終伸線（ステップＳ１）においては、湿式伸線機の後段における個々のパスの減面率を、当該パスの直前のパスの減面率よりも低くすること、すなわち、後半部分の減面率を漸減することが好ましく、より好ましくは湿式伸線（ステップＳ１２）の最終パス及びこの最終パスから遡る数パスは、直前のパスよりも減面率を低くする。上述したような、鋼線材に炭素を１．００質量％以上、かつ、Ｃｒ（クロム）を０．１０〜０．４０質量％を含む高炭素鋼を用いる場合には、最終伸線工程の後段の減面率が大きいと、伸線時に鋼線が高温となり、最終伸線後の延性が低下するおそれがある。発明者の研究によれば、このような最終伸線後の延性低下は、最終パス及びこの最終パスから遡る数パス、例えば湿式伸線が１７パスである場合に１２〜１７パスを、直前のパスよりも減面率を低くすることにより、より抑制することができる。
【００３６】
図３（ａ）に、最終伸線時において湿式伸線の前に乾式伸線を４パス行い、次いで湿式伸線の全１７パス中、第１２パス〜第１７パスを直前のパスよりも減面率を低くして高炭素鋼を伸線したときの、各パスの減面率を示し、同図（ｂ）に、そのときの鋼線の平均温度をグラフで示す。また、参考のために図４（ａ）に、最終伸線時において乾式伸線を行わず、湿式伸線の全１７パス中、第１４パス〜第１９パスのみを直前のパスよりも減面率を低くして高炭素鋼を伸線したときの、各パスの減面率を示し、同図（ｂ）に、そのときの鋼線の平均温度をグラフで示す。
【００３７】
図３と図４との対比から、湿式伸線の前に乾式伸線を行った場合の図３の例は、湿式伸線の前に乾式伸線を行わなかった場合の図４の例よりも最終伸線時の鋼線の平均温度のピーク値が低く、かつ、最終伸線の後段における鋼線の平均温度が低い。このことにより、湿式伸線の前に乾式伸線を行った場合には、湿式伸線中の鋼線の発熱が抑制され、鋼線の脆化が抑制されるために、鋼線の延性の低下を抑制することができるものと考えられる。
【００３８】
上述のように湿式伸線の最終パス及びそれ以前のパスの減面率を低下させるとき、その最終パスの減面率は、６％以下であることが、より好ましい。最終パスの減面率を極力低下させて６％以下とすることにより、最終伸線終了時の鋼線の温度を低下させることで、得られた鋼線の延性をいっそう向上させることができる。
【００３９】
なお、本実施形態に従い、最終パス及びこの最終パスから遡る数パスを、直前のパスよりも減面率を低くしたとしても、最終伸線時の前段で複数パスの乾式伸線を実施する伸線パススケジュールを組むことにより、最終伸線における合計の減面率を従来と同じにすることができる。これにより、湿式伸線を中・細物伸線機を用いて伸線加工することが可能となる。よって太物伸線機を新たに設ける設備投資が不要となるという絶大な効果が得られる。
【００４０】
本発明に従う最終伸線を経て、好ましくは線径０．５ｍｍ以上のスチールワイヤを得ることができる。最終伸線後の鋼線は、破断強力が３０００ＭＰａ以上であることが好ましく、より好ましくは破断強力が３５００ＭＰａ以上である。直径が０．５ｍｍ以上であり、破断強力が３０００ＭＰａ以上の鋼線は、無撚りのスチールコードに好適に用いられる。
【００４１】
最終伸線後は、鋼線がコイルに巻かれ、その後に例えばタイヤのカーカスプライやベルト用に供されるが、この最終伸線後に、鋼線の表面に圧縮応力を残留させる矯正処理を行うこともできる。
【００４２】
図５に、この最終伸線後に行う矯正処理に用いて好適な、矯正装置１０の一例の模式図を示す。同図において、Ｄは最終伸線の伸線機であり、ＤＬは最終伸線工程の最終ダイス、１１は最終伸線後のブラスめっき鋼線Ｗが巻きかけられてこのブラスめっき鋼線Ｗに引き抜き力を与える駆動キャプスタンである。１２は、ブラスめっき鋼線Ｗの表面に圧縮応力を加えるための矯正加工ロールである。この矯正加工ロール１２は、第１の矯正部１２Ａと第２の矯正部１２Ｂとを備え、各矯正部１２Ａ、１２Ｂは、千鳥状に配置された複数のローラ１２ａを有している。ブラスめっき鋼線Ｗを、駆動キャプスタンに巻き付けずに直接的に矯正加工ロール１２に入線してこれらのローラ１２ａ間を通過させると、ブラスめっき鋼線Ｗは、各ローラの周面と接して曲げ応力が交互に加えられる。第１の矯正部１２Ａのローラ１２ａと第２の矯正部１２Ｂのローラ１２ａとは、互いにブラスめっき鋼線Ｗを中心に９０°回転させた位置関係で配置されているので、ブラスめっき鋼線Ｗの表面には、四方から引張応力及び曲げ応力が加えられ、圧縮応力が残留する。
【００４３】
図５に示した矯正装置１では、最終ダイスＤＬからのブラスめっき鋼線Ｗは、駆動キャプスタンに巻きかけることなく、直接的に矯正加工ロール１２に導かれる。ブラスめっき鋼線Ｗが、直接的に矯正加工ロール１２に導かれることにより、最終ダイスＤＬでの引き抜き力が、直接的に矯正加工ロール１２での矯正入力として加わるため、矯正加工ロール１２にてブラスめっき鋼線Ｗに大きな圧縮残留応力が容易に得られる。
【００４４】
矯正加工ロール１２を経たブラスめっき鋼線Ｗは、ガイドローラ１３により移動方向を変えられた後、溝付きの多条プーリ１４と駆動キャプスタン１１との間で多条に巻きかけられる。多条プーリ１４を経たブラスめっき鋼線Ｗは、ボビンＢに巻き取られる。
【００４５】
矯正装置１０では、多条プーリ１４と駆動キャプスタン１１との通線方法の調整と、多条プーリ１４の傾き調整とによって、ブラスめっき鋼線Ｗの回転性、すなわちトーションが改善される。また、矯正加工ロール１２での噛み量の調整によってブラスめっき鋼線Ｗの真直性、すなわちストレートネスが改善される。
【００４６】
したがって、最終伸線後のブラスめっき鋼線Ｗに矯正装置１０によって矯正処理を行うことによって、ブラスめっき鋼線Ｗは矯正加工ロールに直接的に入線されて鋼線の表面に大きな圧縮応力が残留することでブラスめっき鋼線Ｗの延性を向上させることができる。また、ブラスめっき鋼線Ｗは矯正加工ロール１２での矯正加工により真直性が改善され、更に、多条プーリ１４と駆動キャプスタン１１とでの多条巻きかけによりブラスめっき鋼線Ｗの回転性が改善されるので、タイヤのトリートのカールや反りを防ぐことができる。
【００４７】
本発明のゴム物品補強用鋼線の製造方法で製造されたゴム物品補強用鋼線は、その一本をそのままで、又は複数本を撚り合わせずに束ねて、ゴム補強用スチールコードとすることができる。なお、従来と同様に、撚線のスチールコードに用いてもよい。このゴム補強用スチールコードは、空気入りタイヤのプライコードベルト及びコードの少なくとも一方に用いることができる。
【実施例】
【００４８】
（実施例１）
炭素を１．０質量％、クロムを０．２質量％を含む直径５．５ｍｍの線材に一次伸線を行って線径２．６ｍｍとした。次に、熱処理としてオーステナイト相（約９４０℃）に加熱後、きれいな微細パーライト組織が得られる条件で５００℃までパテンティング冷却した。次に、めっき処理として銅めっきを鋼線表面に形成し、次いで亜鉛めっきを、銅めっきされた鋼線表面に形成した後、拡散熱処理を行って厚さ３〜４μｍのブラスめっきを得た。
【００４９】
次に、最終伸線を行った。この最終伸線は、最初に乾式伸線により４パスで線径を２．６０ｍｍから、１．８６ｍｍまで減面した後、湿式伸線により全１５パスで行い、直径０．５２ｍｍの鋼線とした。なお、この乾式伸線における前記（１）式で表わされるεの値は２．５５であった。この最終伸線時の伸線条件と、そのときの鋼線の線温を表１に示し、また、これらを図６（ａ）、（ｂ）にグラフで示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】
得られた鋼線の特性について調べたところ、鋼線の延性を評価するための繰り返し捻り試験の結果は、ＲＴ値が１０回であり、また、破断強力は３５４０ＭＰａであり、延性及び強度に優れていた。
上記繰り返し捻り試験は、繰り返し捻り試験装置を用いて、軸線が直線となるように保持した鋼線に、鋼線の直径の１００倍の長さ当たり３回に相当する量の捻りを繰り返し与え、鋼線にクラックを発生させる試験である。試験中の鋼線の軸線を直線に保持するためには、鋼線の軸線方向に軽く張力を掛けておく。この鋼線をまず所定回数Ｎ０回捻り、この時点から逆方向に同量だけ捻り戻すことによりもとの状態に戻す。これを１サイクルとして繰り返し、鋼線にクラックを発生させる。ここで、所定回数Ｎ０とは鋼線の直径の１００倍の長さ当たり３回に相当する捻り回数であり、捻りに供される鋼線の長さをＬ（ｍｍ）、鋼線の直径をＤ（ｍｍ）とすれば、式Ｎ０＝３×（Ｌ／１００Ｄ）で表される値である。
この繰り返し捻り試験に際し、鋼線試料長Ｌを１００ｍｍとし、荷重には２．０ｋｇの重りを用いた。鋼線の線径ｄの１００倍の長さ当たり３回に相当する回転数Ｎ０は、Ｎ０＝３×（Ｌ／１００ｄ）の計算式により、Ｎ０＝６．０回である。そこで、各鋼線試料に時計方向及び反時計方向に６回転させることを繰り返し与えて、クラックが入るまでの繰り返し回数を数えた。なお、回転速度は約６０回転／分とした。
ＲＴ値は、数値が大きいほどＲＴ値が良好であることを示す。
【００５２】
（比較例）
最終伸線を湿式のみで全１９パスで行った以外は実施例１と同様にして鋼線を得た。この最終伸線時の伸線条件と、そのときの鋼線の線温を表２に示す。この伸線条件は、図４に示したような、湿式伸線による全１９パスの、一般的な最終伸線条件である。
【００５３】
【表２】
【００５４】
得られた鋼線の特性について調べたところ、ＲＴ値が２回であり、破断強力は３５２０ＭＰａであり、延性が実施例１に比べて劣っていた。
【００５５】
（実施例２）
湿式伸線において、最終のパス及びその最終パス前の５パスを、そのパスの直前のパスの減面率よりも低く、かつ、最終パスの減面率が６％以下である５．５３％とした以外は、実施例１と同様にして鋼線を得た。この最終伸線時の伸線条件と、そのときの鋼線の線温を表３に示す。この伸線条件は、図３に示した伸線条件である。
【００５６】
【表３】
【００５７】
得られた鋼線の特性について調べたところ、ＲＴ値が２０回であり、破断強力は３５２０ＭＰａ）であり、実施例１よりも延性が優れていた。
【００５８】
（実施例３）
最終伸線後、図５に示す矯正装置を通過させた他は、実施例１と同様にして鋼線を製造した。得られた鋼線は、実施例１の鋼線のＲＴ値が１０回であったのに対して、実施例３の鋼線は、ＲＴ値が１８回であり、実施例１の鋼線に比べて延性が向上していた。
【００５９】
（実施例４）
最終伸線後、図５に示す矯正装置を通過させた他は、実施例２と同様にして鋼線を製造した。得られた鋼線は、実施例２の鋼線のＲＴ値が２０回であったのに対して、実施例４の鋼線は、ＲＴ値が３５回であり、実施例２の鋼線に比べて延性が向上していた。
【００６０】
以上、本発明のゴム物品補強用鋼線の製造方法を、実施例を用いて具体的に説明したが、本発明はこれらの実施例によって限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で幾多の変形が可能であることは、いうまでもない。
【符号の説明】
【００６１】
１ 最終伸線装置
２ 乾式伸線装置
３ 湿式伸線装置
１０ 矯正装置
１１ 駆動キャプスタン
１２ 加工ロール
１４ 多条プーリ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっき処理後の高炭素鋼線に最終伸線を行うゴム物品補強用鋼線の製造方法において、
この最終伸線は、前段に複数段よりなる乾式伸線を含み、この乾式伸線後に湿式伸線を行うことを特徴とするゴム物品補強用鋼線の製造方法。
【請求項２】
前記湿式伸線は、乾式伸線後の鋼線の直径をＤ０（ｍｍ）、最終湿式伸線後の鋼線の直径をＤ１（ｍｍ）とするとき、次の（１）式：
ε＝２・ｌｎ（Ｄ０／Ｄ１） （１）
で表わされるεが２．７以下を満たす湿式伸線加工量を有することを特徴とする請求項１記載のゴム物品補強用鋼線の製造方法。
【請求項３】
前記最終伸線は、後段において個々のパスの減面率が、当該パスの直前のパスの減面率よりも低く、かつ、最終パスの減面率が６％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のゴム物品補強用鋼線の製造方法。
【請求項４】
前記最終伸線を行う鋼線は、炭素を１．００質量％以上、クロムを０．１０〜０．４０質量％含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のゴム物品補強用鋼線の製造方法。
【請求項５】
前記最終伸線後の鋼線は、直径が０．５ｍｍ以上であり、破断強力が３０００ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のゴム物品補強用鋼線の製造方法。
【請求項６】
前記最終伸線の前に、一次伸線後の鋼線にパテンティングを一度のみ行うことを特徴とする１〜５のいずれか１項に記載のゴム物品補強用鋼線の製造方法。
【請求項７】
前記最終伸線後に、鋼線の表面に圧縮応力を残留させる矯正処理を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のゴム物品補強用鋼線の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の製造方法により製造されたゴム物品補強用鋼線の一本又は複数本を撚り合わせずに束ねてなるゴム補強用スチールコード。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の製造方法により製造されたゴム物品補強用鋼線からなるゴム物品補強用スチールコードをプライコード及びベルトコードの少なくとも一方に用いたことを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項１０】
めっき処理後の鋼線に最終伸線を行う伸線装置を備えるゴム物品補強用鋼線の製造装置おいて、
この伸線装置は、乾式伸線機と湿式伸線機との組み合わせからなり、この湿式伸線機の後段における個々のパスの減面率を、当該パスの直前のパスの減面率よりも低くしたことを特徴とするゴム物品補強用鋼線の製造装置。
【請求項１１】
前記伸線装置により伸線された鋼線の表面に圧縮応力を残留させる矯正装置を備えることを特徴とする請求項１０記載のゴム物品補強用鋼線の製造装置。
【請求項１】
めっき処理後の高炭素鋼線に最終伸線を行うゴム物品補強用鋼線の製造方法において、
この最終伸線は、前段に複数段よりなる乾式伸線を含み、この乾式伸線後に湿式伸線を行うことを特徴とするゴム物品補強用鋼線の製造方法。
【請求項２】
前記湿式伸線は、乾式伸線後の鋼線の直径をＤ０（ｍｍ）、最終湿式伸線後の鋼線の直径をＤ１（ｍｍ）とするとき、次の（１）式：
ε＝２・ｌｎ（Ｄ０／Ｄ１） （１）
で表わされるεが２．７以下を満たす湿式伸線加工量を有することを特徴とする請求項１記載のゴム物品補強用鋼線の製造方法。
【請求項３】
前記最終伸線は、後段において個々のパスの減面率が、当該パスの直前のパスの減面率よりも低く、かつ、最終パスの減面率が６％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のゴム物品補強用鋼線の製造方法。
【請求項４】
前記最終伸線を行う鋼線は、炭素を１．００質量％以上、クロムを０．１０〜０．４０質量％含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のゴム物品補強用鋼線の製造方法。
【請求項５】
前記最終伸線後の鋼線は、直径が０．５ｍｍ以上であり、破断強力が３０００ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のゴム物品補強用鋼線の製造方法。
【請求項６】
前記最終伸線の前に、一次伸線後の鋼線にパテンティングを一度のみ行うことを特徴とする１〜５のいずれか１項に記載のゴム物品補強用鋼線の製造方法。
【請求項７】
前記最終伸線後に、鋼線の表面に圧縮応力を残留させる矯正処理を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のゴム物品補強用鋼線の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の製造方法により製造されたゴム物品補強用鋼線の一本又は複数本を撚り合わせずに束ねてなるゴム補強用スチールコード。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の製造方法により製造されたゴム物品補強用鋼線からなるゴム物品補強用スチールコードをプライコード及びベルトコードの少なくとも一方に用いたことを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項１０】
めっき処理後の鋼線に最終伸線を行う伸線装置を備えるゴム物品補強用鋼線の製造装置おいて、
この伸線装置は、乾式伸線機と湿式伸線機との組み合わせからなり、この湿式伸線機の後段における個々のパスの減面率を、当該パスの直前のパスの減面率よりも低くしたことを特徴とするゴム物品補強用鋼線の製造装置。
【請求項１１】
前記伸線装置により伸線された鋼線の表面に圧縮応力を残留させる矯正装置を備えることを特徴とする請求項１０記載のゴム物品補強用鋼線の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−４５５８０（Ｐ２０１２−４５５８０Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９０１１９（Ｐ２０１０−１９０１１９）
【出願日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
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