(57)【要約】【課題】最終伸線工程の引き抜き加工時に生じる接着阻害物質である潤滑被膜や酸化膜の生成及び増加を抑制・低減して、ゴムとの接着性に優れたスチールコードを製造する方法と、耐久性に優れたゴム物品補強用スチールコード及び空気入りタイヤを提供する。【解決手段】ブラスメッキしたスチールワイヤ１３を湿式伸線方法により引き抜き加工する際に、最終引き抜きダイス２０とこれより上流側の数段のダイスにダイヤモンドダイスを使用し、更に、上記最終引き抜きダイス２０を潤滑剤液１１ｍ中に浸漬して液中伸線し、引き抜き加工時に生じる発熱を低減するとともに、上記最終引き抜きダイス２０の後段に潤滑剤液切り用のダイス２３を設けて、上記伸線されたスチールワイヤ１３表面に付着している潤滑剤液を取り除くようにした。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラスメッキしたスチールワイヤを湿式伸線方法により引き抜き加工する際に、最終引き抜きダイスを潤滑剤液中に浸漬して伸線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】
最終引き抜きダイス、または、最終引き抜きダイスとこれより上流側の数段のダイスにダイヤモンドダイスを使用したことを特徴とする請求項１に記載のスチールワイヤの製造方法。
【請求項３】
上記最終引き抜きダイスの後段に、潤滑剤液切り用のダイスを設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスチールワイヤの製造方法。
【請求項４】
潤滑剤液切り用のダイスの直後にオイル塗布装置を設置して、上記液切りを行ったスチールワイヤ表面にオイルを塗布するようにしたことを特徴とする請求項３に記載のスチールワイヤの製造方法。
【請求項５】
上記オイルを脂肪酸エステルオイルとしたことを特徴とする請求項４に記載のスチールワイヤの製造方法。
【請求項６】
上記オイルの付着量を、２０〜２０００ｍｇ／ｋｇとしたことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のスチールワイヤの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載のスチールワイヤの製造方法により製造された、ワイヤ表面の酸化膜の量が６０ｍｇ／ｋｇ以下であることを特徴とするスチールワイヤ。
【請求項８】
ワイヤ径が０．４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載のスチールワイヤ。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載のスチールワイヤを複数本撚り合わせて成ることを特徴とするゴム物品補強用スチールコード。
【請求項１０】
請求項７または請求項８に記載のスチールワイヤまたは請求項９に記載のゴム物品補強用スチールコードを、プライ及びベルトのいずれか一方または両方に適用したことを特徴とする空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気入りタイヤや工業用ベルト等のゴム物品の補強材として用いられるスチールワイヤ・スチールコードとその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ゴム物品の典型である空気入りラジアルタイヤでは、プライやベルト部にブラスメッキが施されたスチールフィラメントの複数本を撚り合わせたスチールコードをゴムで被覆したものを適用し、このスチールコードにより、タイヤの補強を図っている。上記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、スチールコードと被覆ゴムとを確実に接着する必要があり、そのため、スチールコードを構成するフィラメント表面にはブラスメッキが施されている。すなわち、タイヤの加硫時においては、上記フィラメント表面のブラスメッキ中に含まれる銅とゴム中の硫黄とが反応することによってスチールコードと被覆ゴムとを確実に接着する。
ところで、上記フィラメントは、通常、ブラスメッキ処理された線材を、多段スリップ型湿式伸線方法を用いて所望の線径に伸線処理したものが使用される。図３は最終伸線工程に用いられる多段スリップ型湿式伸線装置１０の一例を示す図で、この伸線装置１０では、潤滑液槽１１内の潤滑剤液１１ｍ中に互いに対向するように配置された２つの多段の駆動キャプスタン１２Ａ，１２Ｂとの間に、スチールワイヤ１３を上記駆動キャプスタン１２Ａ，１２Ｂの各段に交互に掛け渡す過程で、各段毎にダイス１４による伸線を行うもので、その後、潤滑液槽１１の外側に設けられた最終ダイス１４Ｚを経て所定の径まで伸線処理されたスチールワイヤ（フィラメント）は、駆動キャプスタン１５を介して巻取工程へと送られる。なお、上記図３では図を簡明化するため、最終ダイス１４Ｚを含むダイス１４の個数を１０個としたが、通常は、２０数個のダイスを用いて線材を引き抜き加工する。
また、上記ダイス１４，１４Ｚとしては、一般に、タングステンカーバイト（ＷＣ）のような、硬質の炭化物または窒化物の粉末を、軟質金属の粉末をバインダーとして焼結した超硬ダイスが使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ブラスメッキ表面には、伸線時のダイス−ワイヤ間の摩擦を低減する目的で形成されたリン酸エステルの亜鉛錯体等の潤滑被膜（極圧被膜）や、ブラスメッキの拡散工程や最終伸線工程の伸線過程で生じたＺｎＯ等の酸化膜が存在しており、これらの被膜の増加がゴムとの接着性を阻害している。
上記潤滑被膜や酸化膜は、最終伸線工程後、特に、酸化膜は最終引き抜き加工後は、スチールワイヤが冷却されず高温状態にあるため、大気中の水分の影響を受けて増加する傾向にあり、また、最終伸線工程は、上述したように、２０数個のダイスを用いて引き抜き加工を行っているが、伸線量の増加とともに、上記潤滑被膜や酸化膜が増加する傾向にある。
したがって、スチールコードとゴムとの接着性を阻害する上記潤滑被膜や酸化膜の生成及び増加を抑制する技術の開発が望まれている。
【０００４】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、最終伸線工程の引き抜き加工時に生じる接着阻害物質である潤滑被膜や酸化膜の生成及び増加を抑制・低減して、ゴムとの接着性に優れたスチールコードを製造する方法と、耐久性に優れたゴム物品補強用スチールコード及び空気入りタイヤを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、最終伸線工程の引き抜き加工時に生じる加工発熱を抑えるとともに、大気中でのブラスメッキの酸化を抑制することにより、接着阻害物質である潤滑被膜や酸化膜の生成及び増加を抑制・低減させることが可能であることを見いだし、本発明に到ったものである。
すなわち、請求項１に記載のスチールワイヤの製造方法は、ブラスメッキしたスチールワイヤを湿式伸線方法により引き抜き加工する際に、従来は潤滑液槽の外側に設置され、潤滑剤液による冷却が施されていない最終引き抜きダイスを、潤滑剤液中に浸漬して伸線するようにしたことを特徴とするもので、これにより、引き抜き加工時に生じる発熱を大幅に低減することができるので、上記接着阻害物質の生成及び増加を抑制・低減させることが可能となる。
【０００６】
請求項２に記載のスチールワイヤの製造方法は、引き抜き加工時に生じる発熱を更に低減するため、最終引き抜きダイス、または、最終引き抜きダイスとこれより上流側の数段のダイスに、優れた自己潤滑性（低摩擦抵抗）と耐摩耗性とを有する材質から成るダイヤモンドダイスを使用たことを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載のスチールワイヤの製造方法は、上記最終引き抜きダイスの後段に、潤滑剤液切り用のダイスを設けてスチールワイヤ表面に付着している潤滑剤液を取り除くことにより、接着阻害物質である潤滑被膜の生成及び増加を抑制・低減するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項４に記載のスチールワイヤの製造方法は、上記潤滑剤液切り用のダイスの直後にオイル塗布装置を設置して、上記液切りを行ったスチールワイヤ表面にオイルを塗布することを特徴とするもので、これにより、接着阻害物質である酸化膜の生成及び増加を大幅に抑制・低減することが可能となる。
請求項５に記載のスチールワイヤの製造方法は、上記オイルを脂肪酸エステルオイルとしたことを特徴とする。
請求項６に記載のスチールワイヤの製造方法は、上記オイルの付着量を、２０〜２０００ｍｇ／ｋｇとしたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項７に記載のスチールワイヤは、請求項１〜請求項６のいずれかに記載のスチールワイヤの製造方法により製造されたスチールワイヤ表面の酸化膜の量を６０ｍｇ／ｋｇ以下としたものである。
請求項８に記載のスチールワイヤは、上記スチールワイヤのワイヤ径を０．４ｍｍ以下としたものである。
【００１０】
また、請求項９に記載のゴム物品補強用スチールコードは、請求項７または請求項８に記載のスチールワイヤを複数本撚り合わせて成ることを特徴とするものである。
請求項１０に記載の空気入りタイヤは、請求項７または請求項８に記載のスチールワイヤまたは請求項９に記載のゴム物品補強用スチールコードを、プライ及びベルトのいずれか一方または両方に適用したことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
なお、以下の説明中、従来例と共通する部分については同一符号を用いて説明する。
図１は本実施の形態に係るスチールワイヤの製造方法における最終伸線工程の最終段近傍の構成を示す模式図である。同図において、２０は上記図３の潤滑液槽１１の潤滑剤液１１ｍ中の液面近傍に浸漬された最終引き抜きダイス、２１は潤滑液槽１１内に配置された、上記最終引き抜きダイス２０の１段上流側に配置された上流側引き抜きダイス、２２は上記最終引き抜きダイス２０と上流側引き抜きダイス２１間に設置され、伸線処理されるスチールワイヤ１３を案内するためのプーリ、２３は上記最終引き抜きダイス２０の下流側（後段）で、潤滑剤液１１ｍの液面直上に配置された、潤滑剤液切り用のダイス（以下、液切りダイスという）である。
上記最終伸線工程では、２０数個のダイスを使用して引き抜き加工を行い、狙いの所定の線径（直径で０．１〜０．４ｍｍ）のフィラメントを得るようにしているが、本例では、特に、上記最終引き抜きダイス２０と、この最終引き抜きダイス２０よりも上流側に配置された数個の引き抜きダイスにダイヤモンドダイスを使用し、他の段のダイスをＷＣ超硬ダイスとした。
【００１２】
ところで、図３に示した従来例のように、最終ダイス１４Ｚを潤滑液槽１１の外側に配置した場合には、出線側は潤滑剤液１１ｍによる冷却が施されないため、ダイス出側はかなりの高温状態（ＦＥＭによる計算では４００〜５００℃）で引き抜き加工がなされるので、潤滑被膜が形成されやすいだけでなく、大気中の水分が影響して酸化膜の形成が促進される。
これに対して、本発明では、上記のように、最終引き抜きダイス２０を、潤滑剤液１１ｍ中に浸漬してスチールワイヤ１３を伸線するようにしているので、引き抜き加工時に生じる発熱を大幅に低減することができ、接着阻害物質である潤滑被膜や酸化膜の形成を抑制・低減することができる。また、液中伸線効果による発熱時効の抑制効果により、スチールワイヤの延性値も改善されるので、断線も減少し、スチールワイヤやスチールコードの生産性を向上させることができるとともに、被覆ゴムとの接着性に優れたスチールコードを製造することができる。したがって、上記スチールコードを用いることにより、耐久性に優れたゴム物品補強用スチールコード及び空気入りタイヤを確実に得ることができる。
更に、本例では、上記最終引き抜きダイス２０の下流側で、潤滑剤液１１ｍの液面直上に液切りダイス２３を配置して、ブラスメッキしたスチールワイヤ１３表面に付着した潤滑剤液を取り除くようにしているので、接着阻害物質である潤滑被膜の生成及び増加を抑制・低減することが可能となる。
また、上記最終引き抜きダイス２０とこの最終引き抜きダイス２０の上流側に配置された数個の引き抜きダイスを、優れた自己潤滑性（低摩擦抵抗）と耐摩耗性とを有する材質から成るダイヤモンドダイスとしたので、引き抜き加工時に生じる発熱を更に低減することができる。
なお、このとき、引き抜き条件を適宜設置して、引き抜き加工時のスチールワイヤ表面の酸化膜の量を６０ｍｇ／ｋｇ以下、好ましくは３０ｍｇ／ｋｇ以下に制御することにより、スチールワイヤと被覆ゴムとの接着性を確実に向上させることができる。
【００１３】
また、図２に示すように、上記液切りダイス２３の直後にオイル塗布装置２４を設置して、上記液切りを行ったスチールワイヤ１３の表面にオイルを塗布してブラスメッキ表面が大気と触れないようにすることにより、大気中の水分の影響を確実に抑えることができ、接着阻害物質である酸化膜の生成及び増加を更に抑制・低減することができる。
この時使用するオイル種としては、ゴムとの接着性に問題のない、ゴム材料の加工性改良剤として使用されている脂肪酸エステルオイルを用いることが好ましい。また、上記オイルの付着量としては、２０ｍｇ／ｋｇ未満では酸化抑制が十分ではなく、２０００ｍｇ／ｋｇを超えるとゴムとの接着性が低下するので、２０〜２０００ｍｇ／ｋｇとすることが好ましい。これにより、大気中での酸化膜の生成を更に１０ｍｇ／ｋｇ程度低減することが可能となる。
なお、伸線処理されたスチールワイヤ１３にオイルを塗布することにより、撚り線時のテンション変動の抑制を図ることができるので、スチールコード製造時の不良発生が低減でき、生産性を更に向上させることができる。
【００１４】
このように、実施の形態では、ブラスメッキしたスチールワイヤ１３を湿式伸線方法により引き抜き加工する際に、最終引き抜きダイス２０とこれより上流側の数段のダイスにダイヤモンドダイスを使用し、更に、上記最終引き抜きダイス２０を潤滑剤液１１ｍ中に浸漬して伸線して引き抜き加工時に生じる発熱を大幅に低減するとともに、上記最終引き抜きダイス２０の後段に、液切りダイス２３を設けて上記伸線されたスチールワイヤ１３表面に付着している潤滑剤液を取り除くようにしたので、接着阻害物質である潤滑被膜の生成及び増加を大幅に抑制・低減することができる。したがって、被覆ゴムとの接着性に優れたスチールワイヤ・スチールコードを確実に得ることができる。
また、液中伸線効果により、発熱時効が抑制されるので、スチールワイヤの延性値が改善されるので、スチールワイヤやスチールコードの生産性を向上させることができる。
また、上記液切りダイス２３の直後にオイル塗布装置２４を設置して、上記液切りを行ったスチールワイヤ１３の表面にオイルを塗布するようにしたので、接着阻害物質である酸化膜の生成及び増加を更に抑制・低減することができるとともに、撚り線時のテンション変動の抑制を図ることができるので、スチールコードの生産性を更に向上させることができる。
【００１５】
なお、上記実施の形態では、最終引き抜きダイス２０とこの最終引き抜きダイス２０よりも上流側に配置された数個の引き抜きダイスにダイヤモンドダイスを使用したが、これに限るものではなく、ダイヤモンドダイスは、最終引き抜きダイス２０のみでもよく、また、最終引き抜きダイス２０と上流側引き抜きダイス２１のみでもよく、ダイス数や潤滑剤液の種類等の引き抜き条件や被覆ゴムの性状等により、適宜決定すればよい。
【００１６】
＜実施例＞
以下に、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記に限定されるものではない。
高炭素鋼材（０．８２％Ｃ）から成る線径が０．３０ｍｍのフィラメント（引張り強さ；約３３００ＭＰａ）を液中伸線加工にて引き抜き加工し、伸線加工の評価を行った結果を以下の表１に示す。
液中伸線の加工発熱低減効果は、最終ダイス出口での線温測定と、発熱時効低減効果としての延性値（捻回特性値）の評価により実施した。
潤滑被膜及び酸化膜の生成及び増加の評価は、ＩＣＰ（プラズマ発行分光分析装置）を使用してフィラメント表面のＰ量とＺｎＯ量とを測定して評価した。
また、接着性の評価は、１×３×０．３０ｍｍφのスチールコードを作製し、その初期接着性と耐久接着性（湿熱劣化）とを評価した。
【表１】
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表１から明らかなように、最終引き抜きダイスをＷＣ超硬ダイスとし、液中伸線加工した後オイル塗布を行った実施例１では、最終引き抜きダイスを同じＷＣ超硬ダイスとし、これを潤滑剤液槽外に設置した従来例に比べて発熱が大幅に抑制されるとともに、Ｐ量及びＺｎＯ量が低減し、延性値も向上した。また、従来の耐久接着性を維持しながら初期接着性を改善できることが確認された。
また、最終引き抜きダイスをダイヤモンドダイスとし液中伸線加工のみを行った実施例２では、Ｐ量及びＺｎＯ量の低減と、初期接着性の改善を更に進めることができた。また、上記実施例２にオイル塗布を併用した実施例３では、ＺｎＯ量が更に低減され、初期接着性効果が更に改善された。
これに対して、最終引き抜きダイスにはダイヤモンドダイスを用いたが、液中伸線加工を行わなかった比較例では、Ｐ量及びＺｎＯ量が低減して初期接着性が若干改善されたものの、延性値では実施例１に劣り、接着性の改善の度合もダイヤモンドダイスを用いて液中伸線加工を行った本発明の実施例２，３の約半分以下であった。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ブラスメッキしたスチールワイヤを湿式伸線方法により引き抜き加工する際に、最終引き抜きダイスを潤滑剤液中に浸漬して伸線するようにしたので、引き抜き加工時に生じる発熱を大幅に低減することができ、接着阻害物質である潤滑被膜の生成及び増加を大幅に抑制・低減することができる。したがって、被覆ゴムとの接着性に優れたスチールワイヤを確実に得ることができるので、このスチールワイヤを用いることにより、耐久性に優れたスチールコード及び空気入りタイヤを得ることができる。
また、液中伸線効果により、発熱時効が抑制されるので、スチールワイヤの延性値も改善され、スチールワイヤ・スチールコードの生産性を向上させることができる。
また、上記最終引き抜きダイスの下流側に液切りダイスを配置して、スチールワイヤ表面に付着した潤滑剤液を取り除くようにしたので、潤滑被膜の生成及び増加を更に、抑制・低減することができる。
更に、上記液切ダイスの直後にオイル塗布装置を設置して、スチールワイヤの表面にオイルを塗布することにより、酸化膜の生成及び増加を更に抑制・低減できるとともに、撚り線時のテンション変動が抑制できるので、スチールコードの生産性を更に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るスチールワイヤの製造方法における伸線工程の最終段近傍の構成を示す模式図である。
【図２】本実施の形態に係るオイル塗布装置の配置を示す図である。
【図３】従来の多段スリップ型湿式伸線装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
１０　多段スリップ型湿式伸線装置、１１　潤滑液槽、１１ｍ　潤滑剤液、
１２Ａ，１２Ｂ　駆動キャプスタン、１３　スチールワイヤ、１４　ダイス、
１４Ｚ　従来の最終ダイス、２０　最終引き抜きダイス、
２１　上流側引き抜きダイス、２２　プーリ、
２３　潤滑剤液切り用のダイス（液切りダイス）、２４　オイル塗布装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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