(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素：0.60wt％以上を含有する鋼線材に多段湿式伸線を施して直径が0.40mm以下のスチールワイヤを製造するに当り、下記式にて表される伸線加工量εnが4.0以上となる多段湿式伸線の段および最終段は、単結晶ダイヤモンドチップまたはダイヤモンド粒子の粒径が10μｍ以上の焼結ダイヤモンドチップにてダイス穴の周壁を形成した、ダイスを用いて伸線加工を行うことを特徴とするゴム物品の補強に供するスチールワイヤの製造方法。
記
εn ＝２・ｌｎ（ｄ0 ／ｄn ）
ただし、ｄ0 ：多段湿式伸線前の線材径
ｄn ：ｎ段目のダイスでの出線径
【請求項２】
請求項１において、下記式にて表される伸線加工量εn を、多段湿式伸線の最終段で4.0以上とすることを特徴とするゴム物品の補強に供するスチールワイヤの製造方法。
記
εn ＝２・ｌｎ（ｄ0 ／ｄn ）
ただし、ｄ0 ：多段湿式伸線前の線材径
ｄn ：ｎ段目のダイスでの出線径
【請求項３】
請求項１または２において、下記式にて表される伸線加工量εnが3.43以上となる多段湿式伸線の段に、単結晶ダイヤモンドチップまたはダイヤモンド粒子の粒径が10μｍ以上の焼結ダイヤモンドチップにてダイス穴の周壁を形成した、ダイスを用いることを特徴とするゴム物品の補強に供するスチールワイヤの製造方法。
記
εn ＝２・ｌｎ（ｄ0 ／ｄn ）
ただし、ｄ0 ：多段湿式伸線前の線材径
ｄn ：ｎ段目のダイスでの出線径
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、炭素：0.80wt％以上を含有する鋼線材に伸線加工を施し、引張強さが4000MPa 以上かつ捻回値が15回以上であるスチールワイヤを製造することを特徴とするゴム物品の補強に供するスチールワイヤの製造方法。
【請求項５】
請求項４において、捻回値が20回以上であるスチールワイヤを製造することを特徴とするゴム物品の補強に供するスチールワイヤの製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、出線した鋼線材の引張強さが4000MPa 以上となるダイスに、単結晶ダイヤモンドチップまたはダイヤモンド粒子の粒径が10μｍ以上の焼結ダイヤモンドチップにてダイス穴の周壁を形成したものを用いることを特徴とするゴム物品の補強に供するスチールワイヤの製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかにおいて、焼結ダイヤモンドチップにてダイス穴の周壁を形成したダイスは、該チップのダイヤモンド粒子の粒径が15μｍ以上であることを特徴とするゴム物品の補強に供するスチールワイヤの製造方法。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれかにおいて、単結晶ダイヤモンドチップまたはダイヤモンド粒子の粒径が10μｍ以上の焼結ダイヤモンドチップにてダイス穴の周壁を形成したダイスは、アプローチ角度が６〜12°およびベアリング長さが出線径の30〜50％であることを特徴とするゴム物品の補強に供するスチールワイヤの製造方法。
【請求項９】
請求項８において、アプローチ角度が７〜10°であることを特徴とするゴム物品の補強に供するスチールワイヤの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ワイヤロープやばね、さらにはタイヤ用のコードなどに供するスチールワイヤ、特に耐疲労性に優れるスチールワイヤの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ワイヤロープ、ばねまたはタイヤ用コードに供されるスチールワイヤには、様々な特性が要求されている。例えば、近年の環境問題に対して、特に自動車の低燃費化を促進するためにタイヤの軽量化が急務であることから、タイヤの原材料となるスチールワイヤを高強度化して、その使用量を減らすことが要求されている。
【０００３】
ここに、スチールワイヤを高強度化するには、成分のＣ量を増加したり、またはSi、MnやCrの含有量を多くする、方途が採用されている。例えば、従来は、Ｃ：0.79〜0.86mass％、Si：0.15〜0.35mass％およびMn：0.30〜0.60mass％を主成分とする、ＳＷＲＨ82Ａのような一般的な鋼線材を素材としていたのに対し、Ｃ：0.8 〜0.9 mass％、Si：0.1 〜1.5 mass％およびMn：0.1 〜1.0 mass％を主成分とする鋼線材や、Ｃ：0.9 〜1.1 mass％、Si：0.4 mass％以下、Mn：0.5 mass％以下およびCr：0.1 〜0.3 mass％を主成分とする鋼線材の使用が提案され、高強度化がはかられている。
【０００４】
しかしながら、Ｃ量を増加するなど高合金化した鋼線材は、延性に乏しいために、これら鋼線材を伸線してワイヤを製造する際に、断線が頻発して製造そのものが難しい、という欠点があった。
【０００５】
そこで、従来は、多段湿式伸線方法によって、断線を回避する対策が取られている。この多段湿式伸線方法は、図１に示すように、潤滑液１中に配置した多段の駆動キャプスタン２ａと２ｂとの間でスチールワイヤ３を各段の駆動キャプスタン間で交互に掛け渡す過程において、各段毎にダイス４による伸線を行うものであり、伸線中の断線を回避するのに有効である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、伸線を潤滑液中で行う多段湿式伸線方法によって得られたスチールワイヤ、特にＣ量が0.6wt ％以上の高炭素鋼線材を伸線して得られたスチールワイヤは、このワイヤの複数本を用いてコードを製造する際、その撚り合わせ工程において断線が多発することが問題であった。
【０００７】
この発明は、高炭素鋼線材に代表される高強度鋼線材から高強度かつ高延性のスチールワイヤを得るための有利な伸線加工方法について提案することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の要旨構成は、次のとおりである。
(1) 炭素：0.60wt％以上を含有する鋼線材に多段湿式伸線を施して直径が0.40mm以下のスチールワイヤを製造するに当り、下記式にて表される伸線加工量εnが4.0以上となる多段湿式伸線の段および最終段は、単結晶ダイヤモンドチップまたはダイヤモンド粒子の粒径が10μｍ以上の焼結ダイヤモンドチップにてダイス穴の周壁を形成した、ダイスを用いて伸線加工を行うことを特徴とするゴム物品の補強に供するスチールワイヤの製造方法。
記
εn ＝２・ｌｎ（ｄ0 ／ｄn ）
ただし、ｄ0 ：多段湿式伸線前の線材径
ｄn ：ｎ段目のダイスでの出線径
【０００９】
(2) 上記(1) において、下記式にて表される伸線加工量εn を、多段湿式伸線の最終段で4.0 以上とすることを特徴とするゴム物品の補強に供するスチールワイヤの製造方法。
記
εn ＝２・ｌｎ（ｄ0 ／ｄn ）
ただし、ｄ0 ：多段湿式伸線前の線材径
ｄn ：ｎ段目のダイスでの出線径
【００１０】
(3) 上記(1) または(2) において、下記式にて表される伸線加工量εn が3.43以上となる多段湿式伸線の段に、単結晶ダイヤモンドチップまたはダイヤモンド粒子の粒径が10μｍ以上の焼結ダイヤモンドチップにてダイス穴の周壁を形成した、ダイスを用いることを特徴とするゴム物品の補強に供するスチールワイヤの製造方法。
記
εn ＝２・ｌｎ（ｄ0 ／ｄn ）
ただし、ｄ0 ：多段湿式伸線前の線材径
ｄn ：ｎ段目のダイスでの出線径
【００１１】
(4) 上記(1) ないし(3) のいずれかにおいて、炭素：0.80wt％以上を含有する鋼線材に伸線加工を施し、引張強さが4000MPa 以上かつ捻回値が15回以上であるスチールワイヤを製造することを特徴とするゴム物品の補強に供するスチールワイヤの製造方法。
【００１２】
(5) 上記(4) において、捻回値が20回以上であるスチールワイヤを製造することを特徴とするゴム物品の補強に供するスチールワイヤの製造方法。
【００１３】
(6) 上記(1) ないし(5) のいずれかにおいて、出線した鋼線材の引張強さが4000MPa 以上となるダイスに、単結晶ダイヤモンドチップまたはダイヤモンド粒子の粒径が10μｍ以上の焼結ダイヤモンドチップにてダイス穴の周壁を形成したものを用いることを特徴とするゴム物品の補強に供するスチールワイヤの製造方法。
【００１４】
(7) 上記(1) ないし(6) のいずれかにおいて、焼結ダイヤモンドチップにてダイス穴の周壁を形成したダイスは、該チップのダイヤモンド粒子の粒径が15μｍ以上であることを特徴とするゴム物品の補強に供するスチールワイヤの製造方法。
【００１５】
(8) 上記(1) ないし(6) のいずれかにおいて、単結晶ダイヤモンドチップまたはダイヤモンド粒子の粒径が10μｍ以上の焼結ダイヤモンドチップにてダイス穴の周壁を形成したダイスは、アプローチ角度が６〜12°およびベアリング長さが出線径の30〜50％であることを特徴とするゴム物品の補強に供するスチールワイヤの製造方法。
【００１６】
(9) 上記(8) において、アプローチ角度が７〜10°であることを特徴とするゴム物品の補強に供するスチールワイヤの製造方法。
【００１７】
【発明の実施の形態】
従来の多段湿式伸線では、ダイスのダイス穴の周壁を構成するチップに、ＷＣ−Ｃｏ合金などの超硬合金やダイヤモンド焼結体を適用しているが、超硬合金やダイヤモンド焼結体は、鋼線材とダイスチップとの間の摩擦係数が高く、伸線時の引き抜き力が大きくなるため、発熱に起因した線材表面の異常硬化による脆化が生じて十分な延性が得られず、その後の伸線工程や撚り工程での断線をまねいていた。とりわけ、炭素：0.60wt％以上を含有する鋼線材から0.40mm以下のスチールワイヤを製造する際に、上記の断線が生じやすい。
【００１８】
そこで、この発明では、図１に示した多段湿式伸線を行うに当り、下記式(1)にて表される伸線加工量εnが4.0以上となる多段湿式伸線の段および最終段は、単結晶ダイヤモンドチップまたはダイヤモンド粒子の粒径が10μｍ以上の焼結ダイヤモンドチップにてダイス穴の周壁を形成した、ダイスを用いて伸線加工を行うことによって、得られるスチールワイヤにおける延性を改善した。
ちなみに、各ダイスにおける伸線加工量εnは、図３に示す入線径ｄ0および出線径ｄn から、下記式(1)に従って得ることができる。
記
εn ＝２・ｌｎ（ｄ0 ／ｄn ）----(1)
【００１９】
すなわち、図２に示すように、ダイス４のダイス穴の周壁を構成するチップ５に、単結晶ダイヤモンドまたはダイヤモンド粒子の粒径が10μｍ以上、好ましくは15μｍ以上の焼結ダイヤモンドを適用することによって、チップ５内周面の摩擦係数を低下して伸線時の発熱を抑制し、伸線時の線材表面の脆化を回避し、得られるスチールワイヤの延性低下を防止した。
【００２０】
また、多段湿式伸線前の線材径をｄ0 および図３に示すようにｎ段目のダイス４における出線径をｄn としたとき、上記式(1) で表される伸線加工量εn を、多段湿式伸線の最終段で4.0 以上とすることが好ましい。
【００２１】
なぜなら、最終段での伸線加工量εn を4.0 以上とすると、得られるスチールワイヤの引張り強さが高くなり、伸線加工時の発熱およびダイスと線材との接触による摩擦熱が非常に高くなるために、上記した材質のチップを用いることが特に有効であるからであり、伸線加工量εn か4.0 未満では、上記した材質のチップを用いた際の効果が小さいためである。
【００２２】
ここで、単結晶ダイヤモンドチップまたはダイヤモンド粒子の粒径が10μｍ以上の焼結ダイヤモンドチップを有するダイスは、上記式(1)にて表される伸線加工量εnが4.0以上となる多段湿式伸線の段および最終段に適用することによってスチールワイヤの延性改善に有効であるが、より好ましくは、上記式(1) にて表される伸線加工量εn が3.43以上となる多段湿式伸線の段のダイス、並びに出線した線材の引張強さが4000MPa 以上となるダイス、の全てに適用することが、スチールワイヤの延性改善ばかりでなく、伸線工程の断線を回避するのに有効である。
【００２３】
さらに、この発明では、従来は伸線することが極めて難しかった、炭素：0.80wt％以上の高炭素線材から引張強さが4000MPa 以上かつ捻回値が15回以上、より好ましくは20回以上であるスチールワイヤを製造することをも視野に入れている。そして、かような特性のスチールワイヤを得るために、上記したダイスのチップ材質を改善することに加えて、チップに適切な形状を与えることが有効であることを見出した。
【００２４】
なお、捻回値は、長さ100mm のスチールワイヤに、１kgf の張力下において60rpm で捻じりを加えて、ワイヤにクラックが発生するまでの回転数を測定し、該回転数をワイヤ径の100 倍のワイヤ長さ当りに換算した数値である。この捻回値が大きいほど、高延性である。
【００２５】
すなわち、少なくとも単結晶ダイヤモンドチップまたはダイヤモンド粒子の粒径が10μｍ以上の焼結ダイヤモンドチップを有するダイスについて、図２及び図３に示すように、そのアプローチ角度αを６〜12°、より好ましくは７〜10°およびベアリング長さＥを出線径ｄn の30〜50％にすることが、肝要である。
【００２６】
なぜなら、ダイスチップにおけるアプローチ角度αが６°未満では、アプローチでの線材との接触長さが長くなって摩擦による発熱が増加する結果、十分な延性が得られなくなるからである。一方アプローチ角度αが12°をこえると、引き抜き抵抗が高くなって伸線時の断線を誘発する危険性がある。
【００２７】
また、ダイスチップにおけるベアリング長さＥが出線径ｄn の30％未満では、得られるワイヤに十分な真直性を与えることができず、コードにする際の撚り特性やコードでの真直性等の品質に悪影響を及ぼす可能性があり、一方ベアリング長さＥが出線径ｄn の50％をこえると、ベアリングと線材との接触長が長くなって摩擦による発熱が増加する結果、十分な延性を得ることが難しくなるからである。
【００２８】
【実施例】
0.90wt％の炭素を含有する、直径が5.5mm の高炭素鋼線材を、直径が約1.29mmになるまで乾式伸線を施した後、パテンティング処理およびブラスメッキ処理を施した線材、および0.80wt％の炭素を含有する、直径が5.5mm の高炭素鋼線材を、直径が約1.10mmになるまで乾式伸線を施した後、パテンティング処理およびブラスメッキ処理を施した線材、を用意した。そして、これらの線材を用いて、表１〜４に示す条件にて、図１に示したところに従って多段湿式伸線を行い、直径が0.16mmのスチールワイヤを製造した。
【００２９】
【表１】
0004436491.tif 000002
【００３０】
【表２】
0004436491.tif 000003
【００３１】
【表３】
0004436491.tif 000004
【００３２】
【表４】
0004436491.tif 000005
【００３３】
かくして得られたワイヤについて、引張強さおよび捻回値と引っ掛け強さ保持率とを調査した。その調査結果を表５に示すように、この発明に従って得られるスチールワイヤは優れた特性を有することが明らかである。
【００３４】
ここで、引っ掛け強さ保持率は、図４に示すように、２本のワイヤ６をループ状にして相互に引っ掛け合い、各ワイヤ６の両端部同士が平行に接触するように、引張試験機のクリップ７ａおよび７ｂの中央に固定し、ワイヤ６の引っ掛け部分が一定曲率となる形状に保持する。次いで、引張試験機を作動してクリップ７ａおよび７ｂを離間させてワイヤ６を引張り、ワイヤ６が破断したときの荷重を引っ掛け強さとして測定し、該引っ掛け強さと各ワイヤの引張り強さとの比（引っ掛け強さ／引張り強さ）を百分率で表示した。
【００３５】
【表５】
0004436491.tif 000006
【００３６】
また、得られたワイヤを用いて、３＋９×0.16（mm）の構造のスチールコードを撚り合わせる際の断線頻度を、実際に作製したコード量対比での断線件数の割合を指数化したところ、表６に示すように、この発明に従うスチールワイヤを用いると、コードに撚り合わせる際の断線頻度は格段に低下されることが明らかである。
【００３７】
【表６】
0004436491.tif 000007
【００３８】
【発明の効果】
この発明によれば、高強度化と高延性化とを両立したスチールワイヤを製造することができる。従って、このスチールワイヤまたは該ワイヤによるスチールコードを補強材としたゴム物品の軽量化並びに耐久性の向上を実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  多段スリップ型湿式伸線を説明する図である。
【図２】  ダイスおよびそのチップを示す一部断面図である。
【図３】  伸線時のダイスを示す図である。
【図４】  ワイヤの引っ掛け強さの測定要領をを示す図である。
【符号の説明】
１  潤滑液
２ａ，２ｂ  駆動キャプスタン
３  スチールワイヤ
４  ダイス
５  チップ
６  ワイヤ
７  グリップ
【図１】
0004436491.tif 000008
【図２】
0004436491.tif 000009
【図３】
0004436491.tif 000010
【図４】
0004436491.tif 000011