(57)【要約】【課題】強度で伸線性に富むことで所望の強度を有しつつ線径の小さいビードワイヤを提供する。【解決手段】本発明のビードワイヤは、炭素を０．７５〜０．９０質量％で含むスチールよりなり、線径が０．９５ｍｍ以上１．２６ｍｍ以下であり、強度が、この線径をＤ（ｍｍ）、強度をＮ（Ｎ）とするとき、次式Ｎ＝（３４００〜３５００）×Ｄ−（１３５０〜１４５０）を満たす。本発明のビードワイヤは、線材に、複数のダイスにより伸線を行い、ダイスを経た後の冷却速度を１００℃／１０秒以上とすることにより製造することができる。【選択図】図１
2013039859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素を０．７５〜０．９０質量％で含むスチールよりなり、線径が０．９５ｍｍ以上１．２６ｍｍ以下であり、強度が、この線径をＤ（ｍｍ）、強度をＮ（Ｎ）とするとき、次式Ｎ＝（３４００〜３５００）×Ｄ−（１３５０〜１４５０）を満たすことを特徴とするビードワイヤ。
【請求項２】
抗張力が２１００ＭＰａ以上である請求項１記載のビードワイヤ。
【請求項３】
請求項１又は２記載のビードワイヤを備えることを特徴とするビード。
【請求項４】
請求項１又は２記載のビードワイヤを有するビードを備えることを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項５】
炭素を０．７５〜０．９０質量％で含むスチール線材に、複数のダイスにより伸線を行い、ダイスを経た後の冷却速度を１００℃／１０秒以上とすること、
伸線後の最終線径を線径０．９５ｍｍ以上１．２６ｍｍ以下とすること、
強度を、この線径をＤ（ｍｍ）、強度をＮ（Ｎ）とするとき、次式Ｎ＝（３４００〜３５００）×Ｄ−（１３５０〜１４５０）を満たすこと
を特徴とするビードワイヤの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビードワイヤ、ビード、空気入りタイヤ及びビードワイヤの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビードワイヤに関して、炭素を０．６５質量〜０．７５質量％、クロムを０．０５〜０．１５質量％を含み、線径が０．８〜１．７ｍｍ、引張強さが２２００〜２８００Ｎ／ｍｍ２であるビードワイヤがある（特許文献１）。このビートワイヤは、炭素量とクロム量との調整によりラメラ間隔を調整して、これにより、引張強度と伸びとを両立している。しかしながら、炭素量及びクロム量が少ないことから、ビードワイヤを高強度化するには、加工硬化による強度上昇量を大きくする必要がある。その結果，ビードワイヤの伸びが小さくなり、ビードワイヤの製造工程中における伸線性が劣っていた。
【０００３】
また、炭素を０．７質量〜０．９質量％を含み、線径が１．０ｍｍ以上１．２７ｍｍ未満、抗張力が２１００ＭＰａ以上であるビードワイヤがある（特許文献２）。しかしながら、伸線性が充分ではないために、上記線径の範囲内で小さな線径のビードワイヤを製造するのが難しかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１９５１８９号公報
【特許文献２】特開２００２−８８６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
タイヤは軽量化が求められている。タイヤの軽量化のためには、金属部材で構成されているビードワイヤの軽量化が有効であるために上掲の特許文献のようにビードワイヤの高強度化が図られている。しかし、従来の高強度なビードワイヤは、伸線性が充分ではないために細径に製造する過程で断線するおそれがあり、よって製造が難しかった。したがって、ビードワイヤの軽量化については、なお改良の余地があった。
【０００６】
本発明は、上記の問題を有利に解決するものであり、所望の強度を有しつつ線径の小さいビードワイヤを、そのビードワイヤを用いたビード、そのビードワイヤを用いたビードを備える空気入りタイヤ及びビードワイヤの製造方法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】
【０００７】
本発明のビードワイヤは、炭素を０．７５〜０．９０質量％で含むスチールよりなり、線径が０．９５ｍｍ以上１．２６ｍｍ以下であり、強度が、この線径をＤ（ｍｍ）、強度をＮ（Ｎ）とするとき、次式Ｎ＝（３４００〜３５００）×Ｄ−（１３５０〜１４５０）を満たすことを特徴とする。
本発明のビードワイヤにおいては、抗張力が２１００ＭＰａ以上であることが好ましい。
【０００８】
本発明のビードは、上記ビードワイヤを備えることを特徴とする。また、本発明の空気入りタイヤは、上記ビードワイヤを有するビードを備えることを特徴とする。
本発明のビードワイヤの製造方法は、炭素を０．７５〜０．９０質量％で含むスチール線材に、複数のダイスにより伸線を行い、ダイスを経た後の冷却速度を１００℃／１０秒以上とすること、伸線後の最終線径を線径０．９５ｍｍ以上１．２６ｍｍ以下とすること、強度を、この線径をＤ（ｍｍ）、強度をＮ（Ｎ）とするとき、次式Ｎ＝（３４００〜３５００）×Ｄ−（１３５０〜１４５０）を満たすことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、炭素を所定範囲に含むことにより高強度化したビードワイヤであって、ビードワイヤの製造時における伸線工程の際の冷却に工夫を加えることにより伸線性に優れていることから、所望の強度を有しつつ線径が小さいビードワイヤとすることができ、よって、空気入りタイヤのビードを軽量化することができ、ひいては空気入りタイヤを軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ビードワイヤの線径と強度との関係を示すグラフである。
【図２】本発明のビードワイヤを製造するプロセスの一実施形態の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
〔ビードワイヤ）
本発明のビードワイヤは、炭素を０．７５〜０．９０質量％で含むスチールよりなり、線径が０．９５ｍｍ以上１．２６ｍｍ以下であり、強度が、この線径をＤ（ｍｍ）、強度をＮ（Ｎ）とするとき、次式Ｎ＝（３４００〜３５００）×Ｄ−（１３５０〜１４５０）を満たすものである。
【００１２】
ビードワイヤの炭素含有量は０．７５〜０．９０質量％の範囲とする。０．７５質量％に満たないと、強度が十分でない場合がある。０．９質量％を超えると、ビードワイヤが硬くなり過ぎる場合がある。この炭素含有量は、ＩＣＰ（プラズマ発光分析や、高周波融導加熱ガス分析等を用いて測定することができる。
【００１３】
ビードワイヤの線径は、０．９５ｍｍ以上１．２６ｍｍ以下とする。線径が０．９５ｍｍ未満では、所定径のビードを得るために束ねるビードワイヤの本数が多くなることから、ビードの製造効率に劣り、また、線径０．９５ｍｍ未満まで伸線するのは設備及び製造プロセスの観点から製造コストが高くなる。また、線径が１．２６ｍｍを超えると、伸線による加工量が小さいために抗張力が低く、よってビードに求められる所定の抗張力を得るために束ねるビードワイヤの本数が、かえって多くなることから、ビードの重量及び曲げ剛性の増加を招く。線径は、例えば、マイクロメーターを用いて測定することができる。
【００１４】
ビードワイヤの強度は、上記の線径をＤ（ｍｍ）、強度をＮ（Ｎ）とするとき、次式Ｎ＝（３４００〜３５００）×Ｄ−（１３５０〜１４５０）を満たすものとする。この強度Ｎとは、引張試験においてビードワイヤを切断するのに要する最大荷重のことをいう。強度Ｎは、
ＪＩＳ  Ｚ２２４１（金属材料引張試験方法）に準拠して引張試験機により測定することができる。上記の式にて強度と線径とは、一次関数で表され、上記の式に基づく線径に対する強度の値は、特許文献２に記載された式による強度の値を上回る。したがって、従来のビードワイヤと比べると、同じ線径で、より高強度化されたビードワイヤとなっており、よってビードの軽量化を図ることができる。上式を満たすビードワイヤは、図１に示すｘ軸を線径、ｙ軸を強度とするｘｙ平面のグラフにおいて、線径が０．９５ｍｍ、傾きが３４００、切片が１４５０である場合の強度１７８０Ｎで示される座標Ａ（０．９５、１７８０）、線径が０．９５ｍｍ、傾きが３５００、切片が１３５０である場合の強度１９７５Ｎで示される座標Ｂ（０．９５、１９７５）、線径が１．２６ｍｍ、傾きが３４００、切片が１４５０である場合の強度２８３４Ｎで示されるＣ座標（１．２６、２８３４）及び線径が１．２６ｍｍ、傾きが３５００、切片が１３５０である場合の強度３０６０Ｎで示される座標Ｄ（１．２６、３０６０）で囲まれる範囲内のものである。
【００１５】
ビードワイヤの抗張力は、２１００ＭＰａ以上であることが好ましい。この抗張力は、引張試験においてビードワイヤを切断するときの最大応力で定義される。ビードワイヤの抗張力が２１００ＭＰａ未満であると、所望の抗張力を有するビードを得るために束ねるビードワイヤの本数が多くなることから、ビードの生産性に劣るとともに軽量で曲げ剛性の低いビードを得るのが難しい。ビードワイヤの抗張力は、２１００〜２３００ＭＰａが、より好ましい。抗張力は、各種の引張試験機や万能試験機を用いて測定することができる。
【００１６】
ビードワイヤは、表面から中心にかけての最高硬度と最低硬度との硬度差が、最高硬度を１００％とするときの最低硬度が、９０．１２５％以上であることが好ましい。このような硬度差の範囲内のビードワイヤは、伸線加工した際の歪みの残存が少ないため、伸度のバラツキが少なく、十分な伸度を示し、得られるビードワイヤが均質、高品質である点で好ましい。
【００１７】
ビードワイヤの曲げ剛性は、ビードワイヤが使用されるタイヤのサイズや用途等に応じて適宜選択することができる。一例してビードワイヤの曲げ剛性は３００００Ｎ・ｍｍ2以下が好ましい。曲げ剛性が３００００Ｎ・ｍｍ２を超えると、ビードワイヤを用いたビードは曲げ剛性が高い。
【００１８】
ビードワイヤの長さは、束ねてビードとしたときに適切な強度、曲げ剛性等を有するように所定の長さとされる。
【００１９】
本発明のビードワイヤは、炭素を０．７５〜０．９０質量％で含むスチール線材を伸線して製造される。図２に示す本発明のビードワイヤを製造するプロセスの一実施形態の模式図では、線径５．５ｍｍ程度の、炭素を０．７５〜０．９０質量％で含むスチールよりなる線材Ｗは、一次伸線工程１及び二次伸線工程２が施される。この一次伸線工程１においては、線材Ｗはコイルから引き出され、伸線の前処理１０としてスケール除去装置１０１により表面のスケールが除去されたのち、潤滑剤が収容された槽１０２に通されて当該潤滑剤が塗布された後、乾燥装置１０３で乾燥される。これらの前処理を経た線材Ｗは、伸線装置１１によって伸線される。この伸線装置１１は、複数のダイス１１１と複数の冷却用のキャプスタン１１２とを備えていて、このダイス１１１による引き抜き加工により線材Ｗが伸線され、伸線後の線材Ｗがキャプスタン１１２に巻きつけられて冷却される。
【００２０】
一次伸線工程１が施された線材Ｗは、二次伸線工程２が施される。この二次伸線工程２においては、線材Ｗは伸線装置２１によって伸線される。この伸線装置２１は、複数のダイス２１１と複数の冷却用キャプスタン２１２とを備えていて、このダイス２１１による引き抜き加工により線材Ｗが伸線され、伸線後の線材Ｗがキャプスタン２１２に巻きつけられて冷却される。冷却後の線材Ｗは、その後に熱処理およびめっきを施すためにコイル状に巻き取られる。
【００２１】
図２に示した実施形態は、一次伸線工程２の後に、一次熱処理を行うことなく二次伸線工程２を行う例を示している。もっとも、この図示した例に限定されず、一次伸線工程２と二次伸線工程２との間に、線材を１０００℃程度に加熱する一次熱処理を行うこともできる。図２に示したような、一次伸線工程１の後に一次熱処理を行うことなく、すなわちダイレクトに二次伸線工程２を行う例は、ダイレクトドローイング法と呼ばれ、容易にかつ低コストで効率良く製造することができ、また、一次熱処理を行う例よりも約１０％程度強度に優れるワイヤを容易に得ることができる点で、有利である。
【００２２】
二次伸線工程２を経た線材Ｗは、熱処理工程３における熱処理およびめっき処理工程４におけるめっき処理が施される。熱処理工程３においてはコイルから引き出された線材Ｗは矯正装置３１により矯正された後、脱脂装置３２により脱脂された後、加熱炉３３により所定の温度、例えば３５０℃に加熱される、熱処理が行われる。この熱処理工程３後は、複数の酸洗槽４０、４１により線材Ｗは表面のスケールが除去された後、めっき処理工程４としてめっき槽４２に供されてブロンズめっきが施される。めっき処理工程４後の線材Ｗは、コイル状に巻き取られる。このめっき処理工程４後の線径を、本発明における最終線径と定義する。
【００２３】
上記のようなビードワイヤの製造工程中、一次伸線工程１及び二次伸線工程２において、複数のダイス１１１，２１１により伸線を行った後にキャプスタン１１２、２１２で行う冷却の冷却速度を１００℃／１０秒以上とする。このような冷却を行うことにより、ビードワイヤの強度を、この線径をＤ（ｍｍ）、強度をＮ（Ｎ）とするとき、次式Ｎ＝（３４００〜３５００）×Ｄ−（１３５０〜１４５０）を満たすことができる。その理由は必ずしも明らかではないが、伸線後の冷却速度を１００℃／１０秒以上とすることにより、線材の脆化が抑制されることから、断線することなく強加工したり線材の炭素量を増加させたりすることができるためと考えられる。上記の冷却速度を満たす冷却は、一次伸線工程１における伸線装置１１の複数のキャプスタン１１２及び二次伸線工程２における伸線装置２１のキャプスタン２１２のうちで、少なくとも３箇所にて実施すれば、ビードワイヤは初期した特性を具備することができるが、これらの複数のキャプスタン１１２、２１２の全てにおいて上記の冷却速度を満たす冷却をすることが、より好ましい。
【００２４】
（ビード）
本発明のビードワイヤは、ビードに用いることができる。本発明のビードワイヤを束ねてなるビードは、従来のビードよりも小さな径で所定の強度を有することができるので軽量で曲げ剛性が低い。
【００２５】
ビードの強度は、タイヤサイズ、用途等に応じて適宜選択することができるが、例えば、１５インチサイズのタイヤに適用する場合には３１０００〜３２０００Ｎ程度が好ましく、１６インチサイズのタイヤに適用する場合には４１０００〜４２５００Ｎ程度が好ましく、１７インチサイズのタイヤに適用する場合には５２０００〜５４０００Ｎ程度が好ましい。
【００２６】
（空気入りタイヤ）
本発明のビードワイヤを有するビードを１対のビード部に備える空気入りタイヤは、ビードが軽量化されるので空気入りタイヤを取り付けた自動車の燃費を向上させることができ、また、ビードの曲げ剛性が低いので、リム組みする際、タイヤからリム片が脱落してしまうことがないという利点がある。この空気入りタイヤは、例えば本発明のビードワイヤを有するビードを備える１対のビード部と、このビード部にトロイド状をなして連なるカーカスと、このカーカスのクラウン部をたが締めするベルト層と、このベルト層上に形成されトレッドとを有する構成とすることができる。この空気入りタイヤの形状、構造、大きさ、材質等については適宜選択することができる。
【実施例】
【００２７】
実施例１〜３
炭素を０．８質量％で含有する炭素鋼よりなり、線径が５．５ｍｍの線材を一次伸線工程により線径３．１ｍｍとした。次いでダイレクトドローイング法により一次熱処理をすることなく、二次伸線工程を行って線径０．９６〜１．２６ｍｍとした。この一次伸線工程及び二次伸線工程においては、伸線装置のダイスを通過した線材に対する各キャプスタンでの冷却を強化して冷却速度を１００℃／１０秒とした。次いで熱処理及びめっき処理を行って線径１．００ｍｍ以上１．２６ｍｍ以下の範囲の種々の線径のビードワイヤを得た。
得られたビードワイヤについて、線径、強度、抗張力を調べた結果は、表１のとおりであった。表１から分かるように、強度が高い線材を断線することなく製造することができた
【００２８】
【表１】
2013039859.tif 000003
【００２９】
上述の実施例１〜３のビードワイヤを用いてビード径１６インチのビードを製造した。得られたビードについて諸特性を調べた結果は、表２のとおりであった。
【００３０】
【表２】
2013039859.tif 000004
【００３１】
上述のビードを用いて、タイヤサイズ２２５／６０Ｒ１６の空気入りラジアルタイヤを製造した。得られた空気入りラジアルタイヤは、リム組みする際、空気入りタイヤからリム片が脱落してしまうことがなく、軽量であり燃費が良好であった。
【符号の説明】
【００３２】
１：一次伸線工程
２：二次伸線工程
３：熱処理工程
４：めっき処理工程
１１、２１：伸線装置
１１１、２１１：ダイス
１１２、２１２：キャプスタン
Ｗ：線材
【図１】
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【図２】
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