(57)【要約】【課題】タイヤコード等の補強用スチールコードに使われる線材を伸線加工するについて、生産性を低下させることなく確実に上記線材の引張残留応力を低コストで確実に低減できるスチールコード用線材の製造方法を工夫すること。【解決手段】  硬鋼線やピアノ線等のスチールコードに用いられる高抗張力線材の製造方法において、最終伸線加工後の線材ｆに当該線材の破断荷重の４０乃至９０％の張力を掛けることを特徴とするスチールコード用線材の製造方法。【選択図】図  １
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬鋼線やピアノ線等のスチールコードに用いられる高抗張力線材の製造方法において、最終伸線加工後の線材に当該線材の破断荷重の４０乃至９０％の張力を掛けることを特徴とするスチールコード用線材の製造方法。
【請求項２】
線材に掛かる張力が当該線材の破断荷重の７０乃至９０％である請求項１記載のスチールコード用線材の製造方法。
【請求項３】
硬鋼線やピアノ線等のスチールコードに用いられる高抗張力線材を引き抜いて伸線する伸線機の最終ダイスと巻取リールとの間に、少なくとも、キャプスタン、ダンサローラ及びターンローラによる引張残留応力低減装置を設け、
上記ダンサローラの可動ローラが所定の付勢力で付勢されており、
上記キャプスタンとダンサローラとの間で、上記付勢力によって張力を線材に掛けるようにし、当該張力が線材の破断荷重の４０乃至９０％であり、
上記キャプスタンによって所定速度で最終ダイスから線材を引き抜き、巻取リールに巻取るようにしたスチールコード用線材の製造装置。
【請求項４】
線材にかかる上記張力が当該線材の破断荷重の７０乃至９０％である請求項３記載のスチールコード用線材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、タイヤ補強用スチールコードに使われる線材（以下、単に「線材」という）の製造方法及びその製造装置に関するものであり、疲労強度を確保するために線材の引張残留応力を低減することができる製造方法及びその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
補強用スチールコードの線材はダイスによる冷間引抜加工（以下、「伸線加工」という）で、直径０．５ｍｍ以下の細線に成形されたものである。線材はダイス面との摩擦力に抗して引き抜かれるので、その表面部分と中心部分とでは伸び率に違いがあり、そのために線材の表面部分に引張残留応力が生じることが知られており、この引張残留応力が大きいほど線材の疲労強度が低下することもよく知られた技術的事項である。
【０００３】
そして、引抜加工によって伸線された線材の引張残留応力を低減する方法として、次の２つの方法が知られている。
（１）最終ダイスのダイス角度を小さくする方法。
（２）伸線加工された線材に矯正ローラにより繰り返し曲げ加工する方法。
【０００４】
上記（１）の方法は発生する引張残留応力を小さくする方法であり、（２）の方法は、線材表層を大きく歪ませて塑性変形させ、これによって、既に生じた引張残留応力を低減する方法である。そして、上記（２）の方法の一例が特開平５−１０４１８１号公報に記載されている。
【０００５】
上記方法（１）の場合は、生産性が低い（ダイス寿命低下）とともに線材の他の物性にも悪影響を与える可能性がある。
また、上記（２）による方法がもっとも一般的であるが、伸線加工の伸線速度を高速（１０００ｍ／分以上）にすると、矯正ローラの摩耗、ベアリングの摩耗のため耐久性が悪く、高速運転はできないので、生産性が上げられないという問題がある。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１０４１８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、この発明は、タイヤ補強用スチールコードに使われる線材を伸線加工するについて、生産性を低下させることなく確実に上記線材の引張残留応力を低減できる方法及びその製造装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、硬鋼線やピアノ線等のスチールコードに用いられる高抗張力線材の製造方法において、最終伸線加工後の線材に当該線材の破断荷重の４０乃至９０％の張力を掛けることを特徴とする。
【０００９】
上記発明において、線材に掛ける張力は、当該線材の破断荷重の４０乃至９０％であることが好ましく、さらに破断荷重の７０乃至９０％であることが好ましい。
【００１０】
この発明のスチールコード用線材の製造装置は、
（ィ）硬鋼線やピアノ線等のスチールコードに用いられる高抗張力線材を引き抜いて線径０．２５乃至０．５ｍｍに伸線する伸線機の最終ダイスと巻取リールとの間に、少なくとも、キャプスタン、ダンサローラ及びターンローラによる引張残留応力低減装置を設け、
（ロ）上記ダンサローラの可動ローラが所定の付勢力で付勢され、
（ハ）上記キャプスタンとダンサローラとの間で、上記付勢力によってその破断荷重の４０乃至９０％で張力を線材に掛けるようになっており、
（ニ）上記キャプスタンによって所定速度で最終ダイスから線材を引き抜き、巻取リールに巻取るようにしたこと。
【００１１】
上記線材に掛かる上記張力が当該線材の破断荷重の７０乃至９０％である上記スチールコード用線材の製造装置。
【００１２】
この発明の製造方法及び製造装置によれば、線材表層部の引張残留応力を低減することができる。
線材に掛ける張力は破断荷重の２０％以上でも効果があるが、４０％以上の方が引張残留応力低減効果が顕著であり、この割合が高いほど残留応力低減効果は高い。そして実用的には７０乃至９０％にするのが望ましい。上記張力の上限が９０％であるのは、線材が破断するのを回避するためである。
【００１３】
さらに伸線加工された線材は時効硬化する。すなわち、伸線加工後、時間の経過に伴って線材の強度がある限度まで上昇する。この発明は時効硬化が進まない間に行う方が引張残留応力を低減させるのに効果が高い。よって伸線加工における最終ダイスから巻取リールに巻き取られまでの間で張力を掛けるのが最も好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の製造方法によれば、生産性を低下させることなく確実に上記線材の引張残留応力を低減できる。
【００１５】
この発明の製造装置によれば、線材はキャプスタンに巻き付けられており、キャプスタンの駆動力によって引っ張られて伸線機の最終ダイスから引き抜かれる。最終ダイスから引き抜かれた後、線材は一旦キャプスタンに巻き込まれ、ダンサローラの固定ローラへ繰り出される。その後、ターンローラを経て巻取リールに巻き取られる。
ダンサローラの可動ローラは下方へ所定の力で付勢されて、キャプスタンとダンサローラの固定ローラとの間で線材に張力が掛けられ、線材はこの張力で引っ張られる。
線材は上記張力で単純に引っ張られるのであるから、その全断面で均等に伸長される。
そして、その張力の大きさは上記可動ローラの付勢力で確実に設定されるので、線材の引張残留応力はその全断面で均等にかつ確実に低減される。
【００１６】
他方、上記キャプスタン、ダンサローラ及びターンローラによる引張残留応力低減装置は、伸線機（引抜加工装置）の最終ダイスの下流側に配置されるものであるから、その配置によって伸線装置を大型化、複雑化することはなく、また、既設の伸線機に付加して設けることもでき、そのコストは極めて低廉である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
この発明の解決手段は次のとおりである。
【実施例】
【００１８】
この発明に係る張力は図１に示す残留応力低減装置１０によって掛けることができる。この残留応力低減装置１０は、キャプスタン１１、ダンサローラ１２及びターンローラ１３によるものであり、伸線機１の最終ダイス１ａから引き抜かれた線材ｆはキャプスタン１１、ダンサローラ１２、ターンローラ１３を経て、巻取リールＲに巻き取られる。
【００１９】
ダンサローラ１２は固定ローラ１２ａと可動ローラ１２ｂとに線材ｆを巻き掛けて構成したものであり、可動ローラ１２ｂは錘ｗによる付勢力Ｆによって下方に引っ張られており、これによって、キャプスタン１１と固定ローラ１２ａとの間において線材ｆに張力Ｔが掛けられる。
この装置１０におけるキャプスタン１１の径は２４０ｍｍであり、線材ｆが６回巻き付けられている。ダンサローラ１２の固定ローラ１２ａと可動ローラ１２ｂは同径であり、両ローラの間に線材ｆが２回巻き掛けられている。可動ローラ１２ｂは、ガイド（図示略）によって、２００ｍｍのストロークで上下動可能に支持・案内されており、そして、このものの軸に錘ｗが取り付けられている。したがって、錘ｗによって可動ローラ１２ｂが下方に付勢されており、キャプスタン１１と固定ローラ１２ａとの間において、線材に張力Ｔが掛けられる。この張力Ｔは線材ｆの破断荷重の４０乃至９０％、さらに好ましくは破断荷重の７０乃至９０％である。
【００２０】
ダンサローラ１２の可動ローラ１２ｂに対する下方への付勢手段は、錘ｗに限るものではなくコイルバネや空気バネ等でもよいが、可動ローラ１２ｂの上下方向位置の如何に関わらず、正確に一定の付勢力が与えられることが要件である。
【００２１】
上記装置によって線材ｆに張力を掛けることができるが、上記装置では線材ｆに掛けた張力Ｔを有したまま巻取リールＲに巻き取られることになり、巻取リールＲに対する負荷が大きくなって、巻取リールＲの使用寿命が低下する。これを回避するために、図２に示すようにダンサローラ１２の後方（巻取リールＲ側）でターンローラ１３の前方に、もう１組のキャプスタン１４とダンサローラ１５を設けてもよい。このようにすれば、線材ｆの張力Ｔをキャプスタン１４でゼロにすることができ、ダンサローラ１５（錘ｗ2、付勢力Ｆ2）で巻取リールに対して適度な張力Ｔ´を掛けて巻き取ることができる。
【００２２】
さらに、図１又は図２に示す残留応力低減装置１０又は１０´においてダンサローラ１２（以下、図３においてはダンサローラ１２´とする）の可動ローラをブレーキ機構（図示略）を有し自由回転するブレーキローラ１６としてもよい（図３）。ただしこのブレーキローラ１６は上下動しないローラである。線材は図１に示す機構における巻取リールＲの巻取力、あるいは図２に示す機構のキャプスタン１４の引取力によってブレーキローラ１６を回転させるが、ブレーキローラ１６はブレーキ機構を有しているので、これによって線材ｆに張力Ｔを掛けられる。
このダンサローラ１２´の上方の固定ローラ１２ａとブレーキローラ１６には複数の溝（図示略）を設け、線材ｆを複数回巻き掛けるようにして、線材ｆがローラに接触する長さを増すのが好ましい。さらに８の字状に巻き掛ければ接触長さをさらに増すことができる。
【００２３】
上記図２に示す引張残留応力低減装置を用いた実施例を以下に説明する。
【００２４】
線径２．５ｍｍのスチール線材（ＪＩＳＧ３５０６）を線径０．５ｍｍの線材に伸線加工した。伸線速度は１０００ｍ／分である。ダンサローラ１２の可動ローラ１２ｂに取り付けた錘の重量１４０Ｋｇである。この錘によってキャプスタン１１と固定ローラ１２ａとの間において、線径０．５ｍｍの線材に３４０Ｎの張力が掛かる。この張力は線材の破断荷重（５２０Ｎ）の６５％に相当する。
【００２５】
線径２．５ｍｍのスチール線材を、線径０．２０ｍｍ、０．３０ｍｍ、０．５０ｍｍの線材に伸線しこれに対する上記張力Ｔを種々に違えて試験片を作り、各試験片について疲労試験を行った。その試験結果は表１のとおりである。
なお、この疲労試験は、いわゆる回転曲げ疲労試験（ＪＩＳＺ２２７２）によって行ったものである。
【００２６】
【表１】
2007118067.tif 000003
【００２７】
上記表１における「ＢＬ」は線材の破断荷重であり、「Ｔ」は錘ｗによる付勢力Ｆで線材ｆに掛けられる張力である。
各試験片の疲労強度は、引張残留応力を除去していないものを「従来例」としてその耐久性を１００とし、これに対する指数で表している。
この試験結果から、Ｔ／ＢＬ×１００が２１で疲労強度が約１０％程度が向上し、９０％近傍で最も疲労強度が向上することがわかる。また、０．２０ｍｍの線材については９２％で断線し、０．３０ｍｍの線材では９３％で断線し、０．５０ｍｍでは９２％で断線したことが示されている。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施例を模式的に示す正面図。
【図２】図１の実施例において、ダンサローラの後方（巻取リール側）でターンローラの前方に、もう一組のキャプスタン、ダンサローラを設けた模式図。
【図３】図２において、最終ダイス側のダンサローラの可動ローラをブレーキ機構を有し自由回転するが上下動しないブレーキローラとした模式図。
【符号の説明】
【００２９】
１  伸線機
１ａ  最終ダイス
１０，１０´  残留応力低減装置
１１，１４  キャプスタン
１２，１２´，１５  ダンサローラ
１２ａ，１２ａ´  固定ローラ
１２ｂ  可動ローラ
１３  ターンローラ
１６  ブレーキローラ
Ｒ  巻取リール
ｆ  線材
Ｔ，Ｔ´  張力
【図１】
2007118067.tif 000004
【図２】
2007118067.tif 000005
【図３】
2007118067.tif 000006