(57)【要約】【課題】ゴムとの接着性に優れたスチールコードを構成するスチールワイヤを、低コストかつ高い生産性を以て製造する方法を提供する。【解決手段】ワイヤの周面にブラスめっきを施したスチールワイヤに伸線加工を施した後、該スチールワイヤの表面に、金属塩の水溶液を噴霧することを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤの周面にブラスめっきを施したスチールワイヤに伸線加工を施した後、該スチールワイヤの表面に、金属塩の水溶液を噴霧することを特徴とするスチールワイヤの製造方法。
【請求項２】
前記噴霧流量は５ｃｃ／分以上１００ｃｃ／分以下である、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記噴霧する時間は２秒以上２０秒以下である、請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記金属塩は、コバルトイオンまたはナトリウムイオンを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項５】
前記水溶液のｐＨは５．８以上７．０以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気入りタイヤ等の補強材として用いられるスチールワイヤに関し、特に、ゴムとの接着性に優れたスチールコードを構成するスチールワイヤを製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ゴム物品の典型例である空気入りラジアルタイヤでは、そのベルトやカーカスに、スチールワイヤの複数本を撚り合わせてなる、またはスチールワイヤの単線からなる、スチールコードをゴムで被覆したスチールコード−ゴム複合体を適用することにより、ゴムの補強を図っている。ここで、スチールコードをタイヤの補強材として活用するためには、このスチールコードを被覆ゴムと確実に接着させる必要がある。
【０００３】
そのため、スチールワイヤに対してブラスめっきを施して硫黄を配合したゴム組成物に埋設し、加熱加硫時にゴムの加硫と同時に接着させる、いわゆる直接加硫接着が広く用いられており、この直接加硫接着におけるスチールコードとゴムとの接着性を向上させるために、様々な検討が行われてきた。例えば、ゴムとの接着性を確保するために、ブラスめっきにおける銅と亜鉛の割合やめっき厚を適正化すること等が検討され、これらに関する一定の知見が確立している。
【０００４】
こうした知見に基づいて適正化されたブラスめっきを、スチールコードを構成するワイヤに施すことによって、ゴムとの接着性は改善されるが、それでもなお、接着相手であるゴムに対して種々の条件が要求されていた。例えば、タイヤを一定の時間内に加硫成形するには、コードとゴムとの接着速さやそれらの完全な結合により充分な接着力を確保することが求められる。すなわち、いわゆる初期接着性が要求されるため、ゴム中に接着促進剤としてコバルト塩やニッケル塩を相当の割合で添加することや、硫黄を高い比率で配合すること等が必要となる。
【０００５】
しかしながら、ゴムにコバルト塩を配合した場合、コバルトを配合してないゴム対比、ゴム劣化や耐亀裂成長性といった物性に大きな問題がある。そこで、ゴムの組成調整ではなく、ゴムの接着相手である、コードを構成するワイヤについても種々の提案がなされている。
【０００６】
例えば、特許文献１には、銅合金めっきが施されたスチールワイヤの表面を酸性あるいはアルカリ性水溶液で洗浄し、スチールワイヤの製造時に使用される潤滑剤に含まれる、接着反応を阻害する燐化合物を取り除くことによって、ゴムとの接着性を向上させる技術が記載されている。しかし、用いる前処理溶液が酸性およびアルカリ性溶液であり、環境上好ましくない上、製造プロセスを考えた場合に安全性が問題になる場合がある。
【０００７】
そこで、特許文献２には、ブラスめっきが施されたスチールワイヤに対して伸線加工を施した後、該スチールワイヤの表面を、遷移金属を塩として含む水溶液にて洗浄することにより、環境負荷が少なく、製造プロセス上安全にゴムとの初期接着性に優れたスチールワイヤを製造する技術について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２３４３７１号公報
【特許文献２】特開２００９−９１６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献２に記載した方法においては、伸線加工が施された後のスチールワイヤを浸漬するための、多量の遷移金属塩水溶液を用意する必要があり、コストの上昇を招くとともに、連続運転時にスチールコード由来の夾雑物が遷移金属塩水溶液に蓄積されるため、生産性が低下することが問題となっていた。特に、スチールコードが複数本のスチールワイヤを撚り合わせて構成されている場合、コード表面に凹凸があり、過剰な水溶液がワイヤ間に付着して水溶液の乾燥工程に時間を要するか、反対に水溶液が付着せずに洗浄されない部分が存在する問題があり、こうした問題を解決するための方途が希求されていた。
そこで、本発明の目的は、ゴムとの接着性に優れたスチールコードを構成するスチールワイヤを、低コストかつ高い生産性を以て製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明者は、上記課題を解決する方途について鋭意検討した。上記した従来技術の問題から明らかなように、スチールワイヤ製造におけるコストの低減および生産性の向上を実現するためには、洗浄処理によりワイヤ表面に付着する水溶液の量を制御する必要がある。発明者が鋭意検討した結果、ワイヤを水溶液に浸漬する従来の方法では、ワイヤの表面状態に応じて付着量が変化してしまい、水溶液の付着量を制御することは困難であると認識するに至った。そこで、浸漬法に代わる方途について鋭意検討した結果、スチールコードに対して水溶液を噴霧することが有効であることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１１】
すなわち、本発明の要旨構成は以下の通りである。
（１）スチールワイヤに伸線加工を施した後、該スチールワイヤの表面に、金属塩の水溶液を噴霧することを特徴とするスチールワイヤの製造方法。
【００１２】
（２）前記噴霧流量は５ｃｃ／分以上１００ｃｃ／分以下である、前記（１）に記載の製造方法。
【００１３】
（３）前記噴霧する時間は２秒以上２０秒以下である、前記（１）または（２）に記載の製造方法。
【００１４】
（４）前記金属塩は、コバルトイオンまたはナトリウムイオンを含む、前記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の製造方法。
【００１５】
（５）前記水溶液のｐＨは５．８以上７．０以下である、前記（１）〜（４）のいずれか一項に記載の製造方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、金属イオンを含む水溶液を噴霧することにより、スチールワイヤ表面に適量の水溶液を均一に塗布することができるため、ゴムとの接着性に優れたスチールコードを低コストかつ高い生産性を以て製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明について具体的に説明する。
まず、スチールワイヤに対して伸線工程を施す。ゴム物品の補強に供するスチールワイヤは、例えば径が５ｍｍ程度のブラスめっきを施した線材に伸線加工を施して製造されるのが一般的である。この製造プロセスにおいては、最終伸線工程においては、液体潤滑剤中に配置した２０パス程度のダイスを用いて細線化を行っている。この最終伸線工程では、コードとダイスとの間に極圧が発生し、温度が非常に高くなることから、極圧かつ高温状態での潤滑性を確保するために、リン酸をベースとする潤滑剤を用いるのが通例である。
【００１８】
この潤滑剤は、伸線加工中にワイヤの表面と反応して、潤滑皮膜層、すなわちリン酸化合物層を形成し、極圧高温条件の下での入力を緩和し、ワイヤの量産を可能にしている。従って、スチールワイヤの製造プロセス上、ワイヤのめっき中にリン酸が取り込まれることは避けられない。このリン酸化合物層がめっき表面に存在すると、ブラスめっき中の銅がゴム側に拡散し、硫化銅を形成して接着が行われる接着反応を阻害してしまう。
【００１９】
また、銅と亜鉛との合金であるブラスめっきを施すと、経時的に表面が酸化されて酸化亜鉛が生成し、この酸化亜鉛層もまた、リン酸化合物層と同様に、接着反応を阻害することになる。
【００２０】
従って、ゴムとの接着を行う前に、めっきの表面からリン酸化合物層や酸化亜鉛層を除去することが、ゴムとの接着性を高めるのに有効になる。そのためには、伸線後のスチールワイヤの表面に対して、リン酸化合物層や酸化亜鉛層を除去するための洗浄処理を施すことが重要となる。
【００２１】
こうしたことから、特許文献１には酸性またはアルカリ性水溶液を用いて洗浄する技術が提案され、また、特許文献２には、環境の点を考慮して遷移金属塩の水溶液を用いた洗浄処理技術が提案されたのである。
【００２２】
しかし、上述のように、伸線加工が施された後のスチールワイヤを遷移金属塩の水溶液中に浸漬するため、多量の水溶液がスチールワイヤの表面に付着してコストの上昇や生産性の低下を招いていた。
【００２３】
そこで、本発明においては、スチールワイヤを上記水溶液に浸漬せずに、金属塩の水溶液をスチールワイヤに噴霧する。これにより、スチールワイヤ表面に適量の水溶液を均一に塗布することができるため、ゴムとの接着性に優れたスチールコードを低コストかつ高い生産性を以て製造することができるようになる。本発明において、水溶液の噴霧は、具体的には、伸線処理が施されたスチールワイヤを一旦停止させて行う。
【００２４】
スチールワイヤへの水溶液の噴霧流量は、２ｃｃ／分以上５０ｃｃ／分以下とする。ここで、２ｃｃ以上とする理由は、２ｃｃ／分未満の場合には、スチールワイヤに付着する水溶液の量が少ないために、ゴムとの接着の効果が十分に得られないためである。また、５０ｃｃ／分を超えると、水溶液がスチールワイヤに過剰に付着して、後の乾燥工程に多くの時間を要するようになり、生産性が低下するためである。好ましくは１０ｃｃ／分以上５０ｃｃ／分以下とする。なお、本発明における水溶液の噴霧流量は、スチールコード単位長さ１ｍあたりに塗布される噴霧流量を意味する。
【００２５】
また、水溶液を噴霧する時間は２秒以上２０秒以下とする。これは、２秒未満の場合には、噴霧により水溶液をスチールワイヤに十分に付着させることができないためである。また、２０秒を超えると、溶液がスチールワイヤに過剰に付着して、後の乾燥工程に多くの時間を要するようになり、生産性が低下するためである。
【００２６】
噴霧する水溶液は、金属塩の水溶液であり、具体的にはナトリウムイオン、カルシウムイオン、コバルトイオンを含む金属塩の水溶液とする。好ましくはナトリウムイオンまたはコバルトイオンを含む金属塩の水溶液であり、より好ましくは酢酸ナトリウムまたは酢酸コバルトの水溶液、あるいはこれらの混合液である。
【００２７】
この水溶液の濃度は０．００１ｍｏｌ／Ｌ以上１ｍｏｌ／Ｌ以下とする。これは、０．００１ｍｏｌ／Ｌ未満の場合には、長時間の処理が必要となるためであり、１ｍｏｌ／Ｌを超える場合には、スチールコードの過多金属イオンが接着に悪影響を及ぼすためである。
【００２８】
こうした水溶液の噴霧は、スチームクリーナー等により行うことができる。
【００２９】
上記噴霧装置の水溶液の吐出口とスチールワイヤとの距離は、スチールワイヤに対して水溶液を上記噴霧流量で噴霧できるように適切な位置に配置すれば特に限定されない。噴霧された水溶液が周囲に拡散してスチールワイヤへの付着のばらつきを抑制できるとともに、水溶液の過剰な付着を抑制できることから、好ましくは１〜５０ｃｍ、より好ましくは２〜３０ｃｍとする。
【００３０】
その後、必要に応じて、例えばドライヤーを用いて、スチールワイヤに付着した余分な水溶液を除去する。
【００３１】
こうして、金属イオンを含む水溶液を噴霧することにより、スチールワイヤ表面に適量の水溶液を均一に塗布させることができるため、ゴムとの接着性に優れたスチールコードを低コストかつ高い生産性を以て製造することができる。
【実施例】
【００３２】
（発明例１〜６）
以下、本発明の実施例について説明する。
まず、太さ：１．８ｍｍのスチールワイヤを用意し、このスチールワイヤに対して、組成がＣｕ：６３質量％、Ｚｎ：３７質量％のブラスめっきを１．５μｍ施した。次いで、このスチールワイヤを３本撚り合わせて１×３構造のスチールコードを作製し、太さ０．３μｍまで伸線した。続いて、作製したコードに対して、表１に示す水溶液を噴霧した後、ドライヤーを用いて余分な水滴を吹き飛ばして乾燥させた。
【００３３】
【表１】
2014181386.tif 000002
【００３４】
【表２】
2014181386.tif 000003
【００３５】
（比較例１〜４）
発明例と同様に、スチールワイヤを製造した。ただし、スチールワイヤに対して噴霧処理を行わなかったか（比較例１および４）、あるいは金属塩の水溶液に代えて水を使用した（比較例２）。また、比較例３は、特許文献２に記載された浸漬法により行い、酢酸コバルト水溶液に１２秒間浸漬した。
【００３６】
＜ゴム物性の評価＞
発明例および比較例の各スチールコードを平行に並べ、このスチールコードを上下両側カル赤くゴム組成物でコーティングして、これを表１に記載の条件で加硫し、サンプルを作製した。各サンプルの下記の各接着性について、ＡＳＴＭ  Ｄ−２２２９に準拠して、各サンプルからスチールコードを引き抜き、ゴムの被覆状態を観察し、０〜１００％で表示して各接着性の指標とした。
【００３７】
表１から明らかなように、発明例１〜６は、比較例１〜３と比較して高い初期接着性および接着劣化性を有し、従来の浸漬法を用いた比較例４と同程度であった。一方、製造プロセスにおいては、発明例１〜６においてはこの乾燥工程が不要であるため、生産性が大きく向上した。