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発明の名称 ブラスメッキ鋼線の製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−69230(P2007−69230A)
公開日 平成19年3月22日(2007.3.22)
出願番号 特願2005−257663(P2005−257663)
出願日 平成17年9月6日(2005.9.6)
代理人 【識別番号】100080296
【弁理士】
【氏名又は名称】宮園 純一
発明者 小林 敏行
要約 課題
高価な焼結ダイヤモンドダイスを用いることなく、接着性に優れたブラスメッキ鋼線を安定して製造することのできる方法を提供する。

解決手段
ブラスメッキ鋼線を伸線加工する伸線機の最終段の伸線パス12Zを、超硬合金から成るノーマルダイス12Aと、同じく超硬合金から成り、ダイスに入線する鋼線材の直径をdとしたときに、穴径が(d−2/1000)mm〜(d+2/1000)mmであるスキンパス用ダイス12Bの2個のダイスから構成するとともに、上記スキンパス用ダイス12Bの相対ベアリング長を1.0以上とし、かつ、ベアリング長を1.5mm以下として、ブラスメッキ鋼線11の表層部を集中的にかつ安定して加工することができるようにした。
特許請求の範囲
【請求項1】
ブラスメッキを施した鋼線材を複数のダイスを用いて伸線加工する際に、少なくとも最終段の伸線パスを複数のダイスを用いて行って、直径が0.08mm〜0.4mmのブラスメッキ鋼線を製造するブラスメッキ鋼線の製造方法方法において、上記最終段の伸線パスは、ダイスに入線する鋼線材の直径をdとしたときに、穴径が(d−2/1000)mm〜(d+2/1000)mmであるダイスを少なくとも最下流側に1個含み、上記穴径が(d−2/1000)mm〜(d+2/1000)mmであるダイスの穴径に対するベアリング長である相対ベアリング長の合計が1.0以上で、かつ、ベアリング長の合計値が1.5mm以下であることを特徴とするブラスメッキ鋼線の製造方法。
【請求項2】
上記最終段の伸線パスは、穴径が(d−2/1000)mm〜(d+2/1000)mmであるダイスを少なくとも最下流側に複数個含み、上記穴径が(d−2/1000)mm〜(d+2/1000)mmであるダイスの相対ベアリング長の合計が1.5以上であることを特徴とする請求項1に記載のブラスメッキ鋼線の製造方法。
【請求項3】
上記最終段の伸線パスに用いられるダイスとして、穴径が全て(d−2/1000)mm〜(d+2/1000)mmの範囲内であるダイスを用いたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のブラスメッキ鋼線の製造方法。

発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば、タイヤ補強用スチールコードの素線等に用いられる直径が0.08mm〜0.4mmのゴム物品補強用ブラスメッキ鋼線の製造方法に関するもので、特に、ゴムとの接着性に優れたブラスメッキ鋼線の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、タイヤ補強用スチールコードの素線等に用いられるゴム物品補強用鋼線として、表面にブラスメッキを施した直径が0.08mm〜0.4mm程度のブラスメッキ鋼線が用いられている。このブラスメッキ鋼線は、パテンティング等の熱処理とブラスメッキ処理とを施した鋼線材を、多段スリップ型湿式伸線方法を用いて所望の線径まで伸線して製造される。
また、上記ブラスメッキ鋼線とゴムとの接着に関しては、例えば、タイヤ製造時の加硫工程において、ゴムとの接触下で加熱されることにより、上記ゴム中の硫黄とブラスメッキ中の銅とが反応して接着層が形成されることが知られている。
上記接着層は、加硫工程において速やかにかつ確実に形成されること(初期接着性能)、及び、形成された接着層がゴム物品の使用時に水分や熱によって劣化しないこと(耐久接着性能)が求められている。
【0003】
ところで、上記湿式伸線加工に用いられる引き抜き用のダイスとしては、タングステンカーバイト(WC)などの硬質の炭化物または窒化物の粉末を焼結して成る超硬合金を用いて形成した超硬合金ダイスが用いられているが、タイヤ補強用スチールコードの素線等に用いられる高強度鋼線の製造においては、従来の伸線以上の発熱を伴うために、製造されるブラスメッキ鋼線の延性を確保するのが困難であるだけでなく、ダイス表面が荒れて引き抜き抵抗が大きくなって、表面のブラスメッキ層の引張残留応力を十分に緩和することが困難であった。
そこで、製造されるブラスメッキ鋼線のゴムとの接着性を向上させるため、例えば、最終ダイスを含む数パスに用いられるダイスとして、上記超硬合金ダイスに代えて、上記超硬合金よりも硬い、粒径が10μm以下の焼結ダイヤモンドを用いて形成した焼結ダイヤモンドダイスが用いられてきている。これにより、引き抜き加工されるブラスメッキ鋼線とダイスチップ表面との摩耗を低減して発熱を防止することができるとともに、表面のブラスメッキ層の引張残留応力を十分に緩和してすることができるので、ブラスメッキ鋼線のゴムとの接着性を向上させることができる。(例えば、特許文献1,2参照)。
【特許文献1】特開2003−313788号公報
【特許文献2】特開2003−342883号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記焼結ダイヤモンドダイスは高価であるので、最終ダイスを含む数パスに用いた場合にはコスト高となるため、低コストで、かつ、安定性の高いブラスメッキ鋼線の伸線方法が求められている。
【0005】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、高価な焼結ダイヤモンドダイスを用いることなく、接着性に優れたブラスメッキ鋼線を安定して製造することのできる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本願の請求項1に記載の発明は、ブラスメッキを施した鋼線材を複数のダイスを用いて伸線加工する際に、少なくとも最終段の伸線パスを複数のダイスを用いて行って、直径が0.08mm〜0.4mmのブラスメッキ鋼線を製造するブラスメッキ鋼線の製造方法であって、上記最終段の伸線パスは、ダイスに入線する鋼線材の直径をdとしたときに、穴径が(d−2/1000)mm〜(d+2/1000)mmであるダイスを少なくとも最下流側に1個含み、上記穴径が(d−2/1000)mm〜(d+2/1000)mmであるダイスの穴径に対するベアリング長である相対ベアリング長の合計が1.0以上で、かつ、ベアリング長の合計値が1.5mm以下であることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のブラスメッキ鋼線の製造方法において、上記最終段の伸線パスが、穴径が(d−2/1000)mm〜(d+2/1000)mmであるダイスを少なくとも最下流側に複数個含み、上記穴径が(d−2/1000)mm〜(d+2/1000)mmであるダイスの相対ベアリング長の合計が1.5以上であることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載のブラスメッキ鋼線の製造方法において、上記最終段の伸線パスに用いられるダイスとして、穴径が全て(d−2/1000)mm〜(d+2/1000)mmの範囲内であるダイスを用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、ブラスメッキ鋼線を伸線加工する際に、最終段の伸線パスを、ダイスに入線する鋼線材の直径をdとしたときに、穴径が(d−2/1000)mm〜(d+2/1000)mmであるダイスを少なくとも最下流側に1個含むパスとするとともに、上記穴径が(d−2/1000)mm〜(d+2/1000)mmであるダイスの相対ベアリング長の合計を1.0以上とし、かつ、ベアリング長の合計値を1.5mm以下としたので、ブラスメッキ鋼線の表層部を集中的にかつ安定して加工することができるとともに、伸線時の発熱を抑制することができるので、ブラスメッキ鋼線の接着性を大幅に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図1は、本最良形態に係るブラスメッキ鋼線の湿式伸線方法を示す模式図で、同図において、10はブラスメッキ鋼線11を引き抜くためのダイスを備えた複数の伸線パス12,12,‥‥,12Zと伸線処理されるブラスメッキ鋼線11を案内するための複数の駆動キャプスタン13,14と、これらの伸線パス12と駆動キャプスタン13,14を収納する、スチールワイヤ用の潤滑剤が満たされた潤滑液槽15とを備えた伸線機で、16は上記伸線機10の上流に配置された供給リール、17は上記伸線機10で伸線されたブラスメッキ鋼線11を巻き取る巻取りロールである。本例では、この伸線機10を用いて直径が0.08mm〜0.4mmのブラスメッキ鋼線を製造する。
上記伸線パス12は、一般には、1個のダイスから成るが、本実施の形態では、最終段の伸線パス12Zを、超硬合金から成るノーマルダイス12Aと、同じく超硬合金から成るスキンパス用ダイス12Bの2個のダイスから構成している。上記ダイス12A,12Bは、いずれも、鋼性の円筒状のケース12aとこのケース12a内に埋設された、ダイス穴を有するダイスチップ12bとから成り、このダイスチップ12bを構成する材料に超硬合金が用いられている。ここで、12pはその内径が出口方向に向かって所定のアプローチ角で狭まくなるように形成されアプローチ部、12qは上記アプローチ部12pの後段に位置する、内径が一定なベアリング部、12rは上記ベアリング部12qの出口側に設けられたリリース部で、上記ダイスチップ12bのダイス穴にブラスメッキ鋼線11を通して引き抜くことにより、ブラスメッキ鋼線11を伸線し、その線径を絞り込む。なお、本例では、上記最終段の伸線パス12Z以外の伸線パス12にも全て超硬合金製のダイス(図示せず)を使用している。
【0009】
上記ノーマルダイス12Aは、ベアリング部12qの内径である穴径がd(例えば、d=0.3mm)で、上記最終段の伸線パス12Zに入線した線径がd0(例えば、d0=0.313mm)のブラスメッキ鋼線11の線径をdまで絞り込む。
一方、スキンパス用ダイス12Bは、穴径が(d−2/1000)mm〜(d+2/1000)mmである、減面率が3%以下のダイスで、本例では、このスキンパス用ダイス12Bのベアリング長L’を上記ノーマルダイス12Aのベアリング長Lよりも長くし、上記線径がdに絞り込まれたブラスメッキ鋼線11の表層部のみを集中的に加工することで、上記伸線パス12及び上記ノーマルダイス12Aによる引き抜きにより生じた上記表層部の引張り残留応力を低減して、上記ブラスメッキ鋼線11の接着性を改良するようにしている。これにより、高価な焼結ダイヤモンドダイスを用いることなく、ブラスメッキ鋼線11の接着性を向上させることができる。
【0010】
このとき、上記スキンパス用ダイス12Bの穴径に対するベアリング長L’の比である相対ベアリング長を1.0以上とすること、及び、ベアリング長L’の絶対値を1.5mm以下にすることが肝要で、相対ベアリング長を1.0以上、好ましくは、1.5以上とすることにより、減面率が実質で0%である場合も含めて、ブラスメッキ表層部の加工を安定して行うことができる。
なお、ベアリング長を長くすると伸線時の発熱が大きくなり、延性等の製造されるブラスメッキ鋼線11の機械的特性が劣化するので、本例では、上記相対ベアリング長に対して上限値を設けるのではなく、ベアリング長L’の絶対値の上限値1.5mmとすることで、ベアリング長に起因する伸線時の発熱を抑制するようにしている。
また、スキンパス用ダイス12Bの穴径が入線する鋼線材(ブラスメッキ鋼線11)の線径以上の場合には、ダイスによる減面率は実質0%になるが、実際の操業では微妙な芯ずれや鋼線材の振動を伴うので、ダイス穴径を最大でも入線する鋼線材の直径よりも2/1000mm程度大きくしてやれば、鋼線材表面とダイス壁面が接触し、表面のブラスメッキはダイスによる加工を受けるので問題はない。また、減面率が0%であると、下地の鋼材への影響が少ないので、かえって好ましい場合がある。
【0011】
このように、本最良の形態によれば、ブラスメッキ鋼線11を伸線加工する伸線機10の最終段の伸線パス12Zを、超硬合金から成るノーマルダイス12Aと、同じく超硬合金から成り、ダイスに入線する鋼線材の直径をdとしたときに、穴径が(d−2/1000)mm〜(d+2/1000)mmであるスキンパス用ダイス12Bの2個のダイスから構成するとともに、上記スキンパス用ダイス12Bの相対ベアリング長を1.0以上とし、かつ、ベアリング長を1.5mm以下としたので、減面率が実質で0%である場合も含めて、ブラスメッキ鋼線11の表層部を集中的にかつ安定して加工することができるとともに、伸線時の発熱を確実に抑制することができるので、高価な焼結ダイヤモンドダイスを用いることなく、ブラスメッキ鋼線11の接着性を大幅に向上させることができる。
【0012】
なお、上記最良の形態では、最終段の伸線パス12Zを、超硬合金から成るノーマルダイス12Aとスキンパス用ダイス12Bの2個のダイスから構成したが、上記スキンパス用ダイス12Bの後段に更に、穴径が(d−2/1000)mm〜(d+2/1000)mmであるスキンパス用ダイスを1個または複数個設けてもよい。
あるいは、最終段の伸線パス12Zのダイスを、全て、穴径が(d−2/1000)mm〜(d+2/1000)mmであるスキンパス用ダイスで構成してもよい。
なお、この場合には、上記穴径が(d−2/1000)mm〜(d+2/1000)mmであるダイスの相対ベアリング長の合計を1.0以上、より好ましくは1.5以上とし、かつ、上記穴径が(d−2/1000)mm〜(d+2/1000)mmであるダイスのベアリング長の合計値を1.5mm以下にすることが必要で、これにより、ブラスメッキ鋼線11の表層部の加工を安定して行うことができるとともに、伸線時の発熱を確実に抑制することができる。
【実施例】
【0013】
複数のダイスが配列された伸線機において、最終段の伸線パスに、図3の表に示すようなダイスを用いてブラスメッキ鋼線を伸線加工し、その初期接着性と耐久接着性とを調べた。その結果を図3の表に併せて示す。なお、評価結果は以下の従来例1を100とした指標で示した。
従来例1は、超硬合金から成るノーマルダイスを1個用いて伸線する、オーソドックスな伸線条件で、全ての伸線パスに超硬合金から成るノーマルダイスを用いている。
また、従来例2は、焼結ダイヤモンドから成るノーマルダイスを1個用いて伸線したもので、最終パスを含む3つのパスで焼結ダイヤモンドダイスを使用し、他の伸線パスでは超硬合金ダイスを用いている。
実施例1〜実施例5は、本発明によるブラスメッキ鋼線の製造方法により伸線加工したもので、全ての伸線パスに超硬合金から成るダイスを用いている。
実施例1はダイスを2個使用しており、前段がノーマルダイスで後段がスキンパス用ダイスである。また、穴径が(d−2/1000)mm〜(d+2/1000)mmであるダイスの相対ベアリング長の合計値(ここでは、上記スキンパス用ダイスの相対ベアリング長)は1.0であり、ベアリング長の合計値である総ベアリング長(上記スキンパス用ダイスのベアリング長)は0.3mmである。
実施例2はダイスが2個であり、2個ともスキンパス用ダイスで、相対ベアリング長の合計値は1.5、総ベアリング長は0.45mmである。
実施例3はダイスが3個であり、3個ともスキンパス用ダイスで、相対ベアリング長の合計値は2.5、総ベアリング長は0.75mmである。
実施例4はダイスが3個であり、3個ともスキンパス用ダイスであるが、相対ベアリング長の合計値は3.0で、総ベアリング長は0.90mmである。
実施例5はダイスが4個であり、4個ともスキンパス用ダイスで、相対ベアリング長の合計値は4.0、総ベアリング長は1.20mmである。
一方、比較例1は実施例1においてスキンパス用ダイスのベアリング長を半分(0.5)にしたもので、総ベアリング長も半分の0,15mmとなる。
比較例2は実施例4において穴径を(d+2/1000)mmよりも大きくしたもので、相対ベアリング長も総ベアリング長も0である。
比較例3は実施例5においてダイスの穴径を(1/1000)〜(2/1000)mm大きくし、かつ、相対ベアリング長の合計値を6.0と大きくしたもので、総ベアリング長も1.80mmと大きい。
【0014】
図3の表に示したように、本発明によるブラスメッキ鋼線の初期接着性の評価結果は、実施例1では180で、耐久接着性の評価結果は150と、従来例1に比べて接着性が大幅に向上していることが確認された。
また、相対ベアリング長及び総ベアリング長を大きくしていくと、初期接着性も耐久接着性もともに向上し、相対ベアリング長が2.5、総ベアリング長が0.75である実施例3では、焼結ダイヤモンドダイスを使用した従来例2と同等の接着性を得ることができることが分かった。また、上記実施例3よりも相対ベアリング長及び総ベアリング長が長い実施例4,5も、上記従来例2と同等の接着性を有することがわかった。
これに対して、ベアリング長の短い比較例1は実施例1では、初期接着性は向上するものの、耐久接着性はさほど向上しなかった。
また、比較例2では、穴径が大き過ぎてブラスメッキ鋼線の表層部を加工することができないことが明らかになった。
また、相対ベアリング長の合計値と総ベアリング長を大きくした比較例3は、初期接着性も耐久接着性もともに向上してはいるものの、作製された鋼線の延性が低下しているたため、不良品となってしまった。また、最終伸線のときの引き抜き抵抗が大きいため、実験中に断線が多発したので、実用には適さないことが分かった。
【産業上の利用可能性】
【0015】
以上説明したように、本発明によれば、ブラスメッキ鋼線の表層部を集中的にかつ安定して加工することができるとともに、伸線時の発熱を抑制することができるので、高価な焼結ダイヤモンドダイスを用いることなく、ブラスメッキ鋼線の接着性を大幅に向上させることができる。また、このようなブラスメッキ鋼線をタイヤ用スチールコードの素線としてゴム製品の補強に用いることにより、優れた補強効果を有する安価なタイヤ補強用ゴム製品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の最良の形態に係る湿式伸線方法の概要を示す模式図である。
【図2】本最良の形態に係る最終段の引抜パスの一構成例を示す図である。
【図3】本発明の実施例に用いられるダイスの諸元との得られたブラスメッキ鋼線の接着性の評価結果を示す図である。
【符号の説明】
【0017】
10 伸線機、11 ブラスメッキ鋼線、12 伸線パス、
12Z 最終段の伸線パス、12A ノーマルダイス、12B スキンパス用ダイス、
12a ケース、12b ダイスチップ、12p アプローチ部、
12q ベアリング部、12r リリース部で、13,14 駆動キャプスタン、
15 潤滑液槽、16 供給リール、18 巻取りロール。




 

 


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