JP2001040590A - Steel filament to be provided for reinforcing rubber article and method for correcting the steel filament - Google Patents
Steel filament to be provided for reinforcing rubber article and method for correcting the steel filamentInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、ゴム物品の補強
に供する耐疲労性に優れるスチールフィラメントと、そ
の表面残留応力の矯正方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a steel filament excellent in fatigue resistance for reinforcing a rubber article and a method for correcting a surface residual stress thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】車両用タイヤ、コンベアベルトおよびホ
ース等のゴム物品の補強には、スチールフィラメントが
撚り合わされたスチールコードを使用するのが、一般的
である。このスチールフィラメントをゴム物品に適用す
るには、フィラメントとゴムとを確実に接着するため
に、フィラメント周面に真鍮や亜鉛等のめっきを施し、
その後ダイスを用いた引き抜き法により、目的の線径ま
で伸線加工されるが、この引き抜きによりスチールフィ
ラメントの表面に引張り側の残留応力が生じる。2. Description of the Related Art Steel cords in which steel filaments are twisted are generally used to reinforce rubber articles such as vehicle tires, conveyor belts and hoses. In order to apply this steel filament to rubber articles, in order to securely bond the filament and rubber, the surrounding surface of the filament is plated with brass or zinc, etc.
Thereafter, the wire is drawn to a target wire diameter by a drawing method using a die, and the drawing causes a residual stress on the tensile side on the surface of the steel filament.
【０００３】一方、車両用タイヤを典型例とするゴム物
品は、その使用時に繰り返しの曲げ変形を受けるため
に、長期の使用による疲労破壊を誘発し易いために、こ
こに使用される補強材であるスチールフィラメントに
は、優れた耐疲労性が求められる。しかし、上記のよう
に、伸線後のスチールフィラメントには引張り応力が残
留しているために、曲げ変形が繰り返し付与されると、
早期に疲労破壊に到る不利があった。[0003] On the other hand, rubber articles, typically tires for vehicles, are subject to repeated bending deformation during use, and are liable to induce fatigue failure due to long-term use. Some steel filaments are required to have excellent fatigue resistance. However, as described above, since tensile stress remains in the drawn steel filament, when bending deformation is repeatedly applied,
There was a disadvantage of early fatigue destruction.
【０００４】ここで、スチールフィラメントの耐疲労性
を改良する手段として、スチールフィラメント表面に圧
縮側の残留応力を付与することが、提案されている。例
えば、 特開平３−113085号公報には、平滑な表面を持
ち、且つ長手方向の残留圧縮応力が均一に分散された状
態にある全面区域を有し、高張力と組み合わせ大荷重に
耐えることが可能な車両用タイヤに関する技術が公開さ
れている。 また、特開平５−104181号公報には、千鳥足
状に配置したローラ群に金属線材を通して、伸線された
金属線材に圧縮残留応力及び良好な真直性を同時に付与
する方法が提案されている。Here, as a means for improving the fatigue resistance of a steel filament, it has been proposed to apply a residual stress on the compression side to the surface of the steel filament. For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 3-113085 discloses that a flat surface has a whole surface area in which the residual compressive stress in the longitudinal direction is uniformly dispersed, so that it can withstand a large load in combination with high tension. Techniques for possible vehicle tires are disclosed. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-104181 proposes a method of simultaneously passing compressive residual stress and good straightness to a drawn metal wire by passing the metal wire through a group of rollers arranged in a staggered manner.
【０００５】なお、スチールフィラメント表面をショッ
トブラストする方法や、熱処理によって応力を緩和する
方法等も提案されている。しかし、ショットブラスト法
は、細粒子をスチールフィラメント表面に衝突させるた
めに、細かい砂粒子がフィラメント周面に食い込み残留
したり、砂粒によってめっき層に傷がつくことによって
ゴムとの接着性が損なわれる問題がある。また、熱処理
により残留応力を緩和する方法は、表面に施されている
めっきが加熱によって酸化し、ゴムとの接着が阻害され
る問題が有る。従って、従来は、圧縮残留応力を付与す
るのに、上記の特開平３−113085号公報や特開平５−10
4181号公報に記載されている、多数の小径ロールを用い
て引張り応力下で交互に曲げ加工を施す手法が、一般に
用いられていた。[0005] A method of shot blasting the surface of a steel filament and a method of relaxing stress by heat treatment have also been proposed. However, in the shot blast method, fine sand particles collide with the surface of the steel filament, so that fine sand particles bite into the filament peripheral surface and remain, and the sand particles damage the plating layer, thereby impairing adhesion to rubber. There's a problem. In addition, the method of relaxing the residual stress by heat treatment has a problem in that the plating applied to the surface is oxidized by heating and the adhesion to rubber is hindered. Therefore, conventionally, in order to impart a compressive residual stress, the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No.
The method described in Japanese Patent No. 4181 in which a large number of small-diameter rolls are alternately bent under a tensile stress has been generally used.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】かように、スチールフ
ィラメントの表面に圧縮残留応力を付与することにより
耐疲労性が向上することは知られているが、このフィラ
メントの複数本を撚り合わせてスチールコードとして使
用する場合に、その撚り工程においてフィラメント表面
の残留応力が変化することが、新たに問題となってい
る。すなわち、スチールコードの撚り方法には、主にチ
ューブラー型およびバンチャー型（ダブルツイスター）
の２種類があり、スチールコードに撚られた後のスチー
ルフィラメントの表面残留応力は撚り方法によって異な
る形態、つまり圧縮から引張りに転じる場合がある。特
に、バンチャー撚りでは、撚りの過程でフィラメントが
捻じられながら撚られるために、フィラメントの表面に
導入した圧縮側の残留応力が引張り側に変化する傾向
は、チューブラー撚りに比べて顕著である。 その結果、
スチールフィラメントが本来持っている耐疲労性よりも
スチールコード中のスチールフィラメントの耐疲労性は
低下することになる。It is known that fatigue resistance is improved by applying compressive residual stress to the surface of a steel filament. However, a plurality of filaments are twisted to form a steel filament. When used as a cord, there is a new problem that the residual stress on the filament surface changes in the twisting step. In other words, the method of twisting steel cord is mainly tubular type and buncher type (double twister)
There are cases where the surface residual stress of the steel filament after being twisted into a steel cord changes in a different form depending on the twisting method, that is, changes from compression to tension. In particular, in the buncher twist, since the filament is twisted while being twisted in the twisting process, the tendency of the residual stress on the compression side introduced to the surface of the filament to change to the tensile side is more remarkable than in the tubular twist. as a result,
The fatigue resistance of the steel filament in the steel cord is lower than the inherent fatigue resistance of the steel filament.
【０００７】そこで、この発明は、スチールコードに撚
り合わせた段階においても優れた耐疲労性を消失するこ
とのないスチールフィラメントおよびこのスチールフィ
ラメントを得るためのフィラメントの矯正方法につい
て、提案することを目的とする。Accordingly, an object of the present invention is to propose a steel filament which does not lose its excellent fatigue resistance even at the stage of twisting the steel cord, and a method of correcting the filament for obtaining the steel filament. And
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】発明者らは、種々の表面
残留応力を付与したフィラメントの試作を重ねて検討を
加えた結果、フィラメント表面の残留応力の分布を抑制
することが、上記問題点の解消に有効であるのを見出
し、この発明を完成するに至った。The inventors of the present invention have repeatedly conducted trial manufacture of filaments provided with various surface residual stresses, and as a result, have found that suppressing the distribution of the residual stress on the filament surface has the above problems. The present invention was found to be effective in solving the problem, and the present invention was completed.
【０００９】この発明の要旨構成は、次の通りである。 (1）表面残留応力が圧縮側にあり、かつ該圧縮残留応力
の分布が周方向および長手方向に一様であることを特徴
とするスチールフィラメント。The gist of the present invention is as follows. (1) A steel filament characterized in that the surface residual stress is on the compression side and the distribution of the compressive residual stress is uniform in the circumferential and longitudinal directions.
【００１０】(2）上記(1）において、スチールフィラメ
ントの周上等分少なくとも８か所で測定した残留応力の
平均値をＡとしたときに、各測定点の残留応力値がＡ±
0.15×Ａの範囲にあることを特徴とするスチールフィラ
メント。(2) In the above (1), when the average value of the residual stresses measured at least at eight locations on the circumference of the steel filament is A, the residual stress value at each measurement point is A ±
A steel filament having a size of 0.15 × A.
【００１１】(3）上記(1）または(2) において、長さ10
cmのスチールフィラメントの半周部分をその長手方向に
ラッカーで被覆してから、硝酸水溶液中でエッチングを
施し、このエッチング後にフィラメントの曲がりが最大
となった状態の曲がり量を、エッチングされた側にフィ
ラメントが曲がった場合を負およびラッカー被覆側に曲
がった場合を正の値としたときの、該曲がり量にて定義
される、圧縮残留応力値が、−10mm以下であることを特
徴とするスチールフィラメント。(3) In the above (1) or (2), the length of 10
A half-perimeter part of a steel filament of length cm is covered with a lacquer in the longitudinal direction, and then etched in a nitric acid aqueous solution. A steel filament characterized by having a compressive residual stress value of not more than -10 mm, defined by the amount of bending, when a negative value is obtained when the material is bent and a positive value is obtained when the material is bent toward the lacquer coating side. .
【００１２】(4）上記(1) 、(2) または(3) において、
スチールフィラメントはバンチャー撚線機を用いたコー
ド製造の部材に供することを特徴とするスチールフィラ
メント。(4) In the above (1), (2) or (3),
A steel filament characterized by being used as a material for cord production using a buncher twisting machine.
【００１３】(5）上記(1) ないし(4) のいずれかにおい
て、フィラメント径が0.05〜0.80mmであることを特徴と
するスチールフィラメント。(5) A steel filament according to any one of the above (1) to (4), wherein the filament diameter is 0.05 to 0.80 mm.
【００１４】(6）千鳥足状に配置したローラー群にスチ
ールフィラメントを通して各ローラーにスチールフィラ
メントを順に接触させ、スチールフィラメントの表面に
圧縮残留応力を付与するに当り、上記ローラー群にはス
チールフィラメントの径ｄに対しｄ／２Ｒ＜0.015 の関
係を満足する径Ｒのローラーを用い、各ローラーにおけ
るスチールフィラメントの接触域がなす弧に対する中心
角を、スチールフィラメントの入側から少なくとも２個
の前段ローラー群では50°以上とし、この前段ローラー
群に続く少なくとも５個の後段ローラー群では前段ロー
ラー群での角度から３°以下まで漸減した、ローラー群
に、スチールフィラメントを通す処理を、該スチールフ
ィラメントの相異なる面に対して、少なくとも４回は施
すことを特徴とするスチールフィラメントの矯正方法。(6) A steel filament is passed through a group of rollers arranged in a staggered manner, and the steel filament is sequentially brought into contact with each roller to apply a compressive residual stress to the surface of the steel filament. A roller having a diameter R that satisfies the relationship of d / 2R <0.015 with respect to d is used. The central angle of each roller with respect to the arc formed by the contact area of the steel filament is determined for at least two front roller groups from the entrance side of the steel filament. At least 50 °, and in the at least five subsequent rollers following the first roller group, the angle of the first roller group was gradually reduced to 3 ° or less. The surface is characterized by being applied at least four times. Method of correcting Lumpur filament.
【００１５】(7）上記(6) において、スチールフィラメ
ントをローラー群に通す、各回毎に、 スチールフィラメ
ントに加える張力を、該スチールフィラメントの引張強
さの１／６以上の範囲で制御することを特徴とするスチ
ールフィラメントの矯正方法。(7) In the above (6), each time the steel filament is passed through the roller group, the tension applied to the steel filament is controlled within a range of not less than 1/6 of the tensile strength of the steel filament. A characteristic method of straightening steel filaments.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】さて、スチールフィラメントの耐
疲労性は、伸線加工後のフィラメント表面に残留する引
張り応力を圧縮側に変化させることによって向上する
が、このフィラメントを、コードに撚り合わせた際の加
工に起因して、該フィラメントの耐疲労性が再び劣化す
る。この現象を回避するには、スチールフィラメントの
表面残留応力を圧縮側にし、かつ該圧縮残留応力の分布
を周方向および長手方向に一様とすることが、肝要であ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The fatigue resistance of a steel filament is improved by changing the tensile stress remaining on the filament surface after drawing to a compression side. This filament is twisted into a cord. Due to the processing at the time, the fatigue resistance of the filament is deteriorated again. To avoid this phenomenon, it is important that the surface residual stress of the steel filament be on the compression side and that the distribution of the compressive residual stress be uniform in the circumferential and longitudinal directions.
【００１７】すなわち、スチールフィラメントの表面に
圧縮残留応力を付与するに当り、その圧縮残留応力の分
布を長手方向は勿論、周方向で一様にすることが、コー
ド製造時の撚り加工による耐疲労性の劣化を回避するの
に、極めて有効である。なぜなら、撚り加工において各
フィラメントは任意の方向に曲げられるが、かような外
力が加わった際にも、全てのフィラメントが引張り側の
残留応力を持たないことが肝要であるからである。つま
り、フィラメント表面の圧縮残留応力を周方向で一様に
することによって、どの向きからの外力に対しても、表
面残留応力を圧縮側に維持することができるからであ
る。とりわけ、バンチャー撚りでは、捩じりが加わるた
め、フィラメントにかかる外力の方向は複雑であり、圧
縮残留応力を周方向で一様にすることは、極めて重要で
ある。That is, in applying a compressive residual stress to the surface of a steel filament, it is necessary to make the distribution of the compressive residual stress uniform not only in the longitudinal direction but also in the circumferential direction. It is extremely effective in avoiding deterioration of the properties. This is because each filament is bent in an arbitrary direction during the twisting process, but it is important that all filaments have no residual stress on the tensile side even when such an external force is applied. That is, by making the compressive residual stress on the filament surface uniform in the circumferential direction, the surface residual stress can be maintained on the compressive side even when an external force is applied from any direction. In particular, in the buncher twist, the direction of the external force applied to the filament is complicated due to the torsion, and it is extremely important to make the compressive residual stress uniform in the circumferential direction.
【００１８】とりわけ、スチールフィラメントの表面の
圧縮残留応力の周方向の分布幅を、周上等分少なくとも
８か所で測定した残留応力の平均値をＡとしたときに、
各測定点の残留応力値をＡ±0.15×Ａ、すなわち0.85Ａ
〜1.15Ａの範囲にすることが、有利である。すなわち、
圧縮残留応力の周方向の分布幅を±0.15×Ａの範囲にす
ることによって、撚り工程において発生する残留応力の
変化を、有利に抑制することができる。In particular, when the distribution width of the compressive residual stress on the surface of the steel filament in the circumferential direction is defined as A, the average value of the residual stress measured at at least eight equally spaced locations on the circumference is:
The residual stress value at each measurement point is A ± 0.15 × A, that is, 0.85A
Advantageously, it is in the range of 1.11.15 A. That is,
By setting the distribution width of the compressive residual stress in the circumferential direction within the range of ± 0.15 × A, it is possible to advantageously suppress the change in the residual stress generated in the twisting step.
【００１９】また、スチールフィラメントには、次の手
法によって定量化した表面残留応力を与えることが、好
ましい。すなわち、伸線加工後のスチールフィラメント
を長さ10cmで切り取り、その表面のめっきを過硫酸アン
モニウム水溶液により除去し、次いで、図１に示すよう
に、各フィラメントの半周部分をその長手方向にラッカ
ーで被覆してから、50℃の硝酸水溶液（濃度：50vol
％）中でエッチングを施し、このエッチング後にフィラ
メントの曲がりが最大となったときの曲がり量を表面残
留応力値とする。なお、エッチング前にフィラメントが
曲がっている場合は、エッチング前後の曲がり量の差を
求めて表面残留応力値とする。また、表面残留応力が引
張りか圧縮かの判定は、図２に示すように、エッチング
された側にフィラメントが曲がった場合を圧縮、ラッカ
ー被覆側に曲がった場合を引張りとする。そして、以上
に従って求めた曲がり量をスチールコードを構成する全
フィラメントについて曲がり量を測定し、その測定値を
平均したものを、表面残留応力値とする。It is preferable that the steel filament is given a surface residual stress quantified by the following method. That is, a steel filament after wire drawing is cut out to a length of 10 cm, the plating on the surface is removed with an aqueous solution of ammonium persulfate, and then, as shown in FIG. After that, 50 ℃ nitric acid aqueous solution (concentration: 50vol
%), And the amount of bending when the bending of the filament becomes maximum after this etching is defined as the surface residual stress value. In the case where the filament is bent before etching, the difference in the amount of bending before and after etching is determined and used as the surface residual stress value. As shown in FIG. 2, the determination of whether the surface residual stress is tensile or compressive is made by compressing the filament bent on the etched side and tension by bending the filament on the lacquer-coated side. The amount of bending determined as described above is measured for all the filaments constituting the steel cord, and the average of the measured values is used as the surface residual stress value.
【００２０】かように求められるフィラメントの表面残
留応力値を−10mm以下にすることが有利である。なぜな
ら、撚り工程、特にバンチャー撚り工程における、スチ
ールフィラメントの捩じり加工にて、表面残留応力が変
化した場合にも、撚り加工前の表面残留応力値を−10mm
以下にすることによって上記した分布幅を満足する限
り、加工後の表面残留応力は圧縮側にあるから、耐疲労
性の改善効果を期待できる。It is advantageous that the surface residual stress value of the filament thus obtained is set to -10 mm or less. Because, in the twisting process, especially in the buncher twisting process, even if the surface residual stress changes in the twisting of the steel filament, the surface residual stress value before the twisting process is −10 mm.
Since the surface residual stress after processing is on the compression side as long as the distribution width described above is satisfied by the following, an effect of improving fatigue resistance can be expected.
【００２１】次に、スチールフィラメントの表面残留応
力を、引張り側から圧縮側へ移行するとともに、その残
留応力分布を一様にするための手段となる、スチールフ
ィラメントの矯正方法について、詳しく述べる。すなわ
ち、図３に、この発明の方法で直接用いる矯正装置Ａを
示す。この矯正装置Ａは伸線装置の最終ダイスと巻取り
装置の間に設置し、スチールフィラメントの矯正に供す
る。矯正装置Ａは、千鳥足状に配置したローラー1a〜1c
からなる前段ローラー群１と、この前段ローラー群１に
連続し同様に千鳥足状に配置したローラー2a〜2gからな
る後段ローラー群２とで構成し、前段ローラー群１で圧
縮応力を付加した後、後段ローラー群２で真直性を付加
するものである。スチールフィラメント３は、まず入側
のガイドローラー４を介して前段ローラー群１、次いで
後段ローラー群２へ導入され、前段ローラー群１及び後
段ローラー群２の各ローラーの周面に形成した断面Ｖ字
状の溝に案内されて、各ローラーとの接触下に前段ロー
ラー群１及び後段ローラー群２を通り、矯正がなされ
る。Next, a method of straightening the steel filament, which is a means for shifting the surface residual stress of the steel filament from the tension side to the compression side and making the residual stress distribution uniform, will be described in detail. That is, FIG. 3 shows a straightening device A directly used in the method of the present invention. This straightening device A is installed between the final die of the wire drawing device and the winding device, and is used for straightening a steel filament. The straightening device A includes rollers 1a to 1c arranged in a zigzag pattern.
And a rear roller group 2 composed of rollers 2a to 2g that are also arranged in a zigzag manner and are continuous with the former roller group 1, and after applying a compressive stress with the former roller group 1, The latter roller group 2 adds straightness. The steel filament 3 is first introduced into the first roller group 1 and then the second roller group 2 via the guide roller 4 on the entry side, and has a V-shaped cross section formed on the peripheral surface of each roller of the first roller group 1 and the second roller group 2. It is guided by the groove and passes through the first roller group 1 and the second roller group 2 while being in contact with each roller, and is corrected.
【００２２】ここで、ローラーの径Ｒは、スチールフィ
ラメントの径ｄに対し ｄ／２Ｒ＜0.015 ----(1) の関係を満足することが肝要である。さらに、千鳥足状
をなすローラー群の配置を、図４に示す、各ローラーに
おけるスチールフィラメントの接触域がなす弧に対する
中心角（以下巻付け角という）αに基づいて設定するこ
とが肝要である。すなわち前段ローラー群１では巻付け
角αが50°以上になるように各ローラーの配置を設定す
る一方、後段ローラー群２では線材の出側に向かうに従
って巻付け角αが漸減する設定とする。後段ローラー群
２のローラー2a〜2gにおける巻付け角αは、該ローラー
群２の出側に向かって３°以下に漸減させるが、減少幅
は等間隔であってもよいし任意の間隔であってもよい。Here, it is important that the diameter R of the roller satisfies the relationship d / 2R <0.015 (1) with respect to the diameter d of the steel filament. Furthermore, it is important to set the arrangement of the roller group forming a staggered foot based on the central angle (hereinafter referred to as the winding angle) α with respect to the arc formed by the contact area of the steel filament in each roller as shown in FIG. In other words, the arrangement of each roller is set so that the winding angle α is 50 ° or more in the first-stage roller group 1, while the winding angle α is set so as to gradually decrease toward the exit side of the wire rod in the second-stage roller group 2. The winding angle α of the rollers 2a to 2g of the rear roller group 2 is gradually reduced to 3 ° or less toward the exit side of the roller group 2, but the reduction width may be equal or arbitrary. You may.
【００２３】伸線加工後のスチールフィラメントの主に
表層に残留した引張り応力は、該スチールフィラメント
を上記した式(1) に従う径のローラーからなる前段ロー
ラー群に巻付け角α：50°以上で通して圧縮応力を付与
することで解消し得る。すなわちスチールフィラメント
を、上記した式(1) に従う径のローラーに巻付け角α：
50°以上で接触させることによって、スチールフィラメ
ントの表面に引張りの塑性領域までの曲げ歪を与え、そ
の後自然状態に開放することで圧縮歪を与え得る。ここ
で巻付け角を50゜以上に限定するのは、スチールフィラ
メントの有する剛性及びスチールフィラメントの通過速
度が非常に速い場合は、その慣性力のため、50゜未満の
巻付け角では、ローラー径に比例した曲げ歪を与えるこ
とができないからである。The tensile stress remaining mainly on the surface layer of the steel filament after wire drawing is such that the steel filament is wound around a former roller group consisting of rollers having a diameter according to the above-mentioned formula (1) when the winding angle α is 50 ° or more. It can be solved by applying a compressive stress through the passage. That is, the winding angle α of the steel filament around the roller having the diameter according to the above-mentioned formula (1):
By contacting at 50 ° or more, the surface of the steel filament can be subjected to a bending strain up to a tensile plastic region, and then subjected to a compression strain by being released to a natural state. Here, the winding angle is limited to 50 ° or more because, when the rigidity of the steel filament and the passing speed of the steel filament are extremely high, the roller diameter is reduced at a winding angle of less than 50 ° due to its inertia. This is because it is impossible to give a bending strain proportional to.
【００２４】この巻付け角αを50°以上、より好ましく
は60°以上とすることで大きな圧縮応力を付与できる
が、巻付け角αが70°をこえても圧縮応力の増加はな
い。また上記の作用を期待するには少なくとも２個のロ
ーラーが必要であるが、５個をこえても効果の増加を望
めない上、大きな設備を必要としコスト面で不利をまね
くため、５個以下とすることが好ましい。さらにローラ
ー径を小さくすることによって大きな圧縮応力を付与し
得るが、ローラー径が極端に小さくなるとローラーの回
転速度が速くなってローラー寿命が低下するため、径が
0.10〜0.80mmのスチールフィラメントを処理する場合は
ローラー径を 6.7〜53.3mmの範囲とすることが好まし
い。By setting the winding angle α to 50 ° or more, more preferably 60 ° or more, a large compressive stress can be applied. However, even if the winding angle α exceeds 70 °, the compressive stress does not increase. In addition, at least two rollers are required in order to expect the above-mentioned effects. However, even if more than five rollers are used, the effect cannot be expected to increase, and large equipment is required. It is preferable that Further compressive stress can be applied by reducing the roller diameter.However, when the roller diameter is extremely small, the rotation speed of the roller is increased and the roller life is shortened.
When treating a 0.10 to 0.80 mm steel filament, the roller diameter is preferably in the range of 6.7 to 53.3 mm.
【００２５】次に、スチールフィラメントを後段ローラ
ー群に通すに当り、各ローラーでの巻付け角αを出側に
向かって３°以下まで漸減することによって、高い真直
性を付与する。すなわち真直性の異なるスチールフィラ
メントに対し前段ローラー群１及び後段ローラー群２の
入側ローラーにおいて大きな曲率での曲げ加工を施した
後、後段ローラー群２の複数のローラーへの巻付け角を
漸減して曲げ加工歪を漸減させることで、高い真直性を
与える矯正を分割して徐々に行うことができる。Next, when the steel filament is passed through the subsequent roller group, a high straightness is imparted by gradually reducing the winding angle α of each roller to 3 ° or less toward the exit side. That is, after the steel filaments having different straightness are subjected to a bending process with a large curvature at the entrance rollers of the first roller group 1 and the second roller group 2, the winding angle of the second roller group 2 around the plurality of rollers is gradually reduced. By gradually reducing the bending strain, the correction that gives high straightness can be divided and gradually performed.
【００２６】上記の作用を期待するには少なくとも５
個、より好ましくは７個以上のローラーが必要である
が、10個程度とすることが真直性の付与とローラーの耐
久性とを両立する上で有利である。また最終ローラーで
の巻付け角αが３°をこえると、最終の曲げ加工によっ
て所期する真直性が得られないため、３°以下とする。In order to expect the above effect, at least 5
Although more than seven rollers are required, more preferably about ten rollers are advantageous in terms of achieving both straightness and durability of the rollers. If the winding angle α of the final roller exceeds 3 °, the desired straightness cannot be obtained by the final bending, so that the angle is set to 3 ° or less.
【００２７】また、巻付け角αは隣合うローラー同士の
位置関係で調節することができ、具体的には図５に示す
ように、スチールフィラメント通過方向における隣り合
うローラーの中心軸間距離Ｐと上記通過方向に直交する
方向における隣り合うローラーの中心軸間距離Ｈとを調
節すればよい。The winding angle α can be adjusted by the positional relationship between the adjacent rollers. Specifically, as shown in FIG. 5, the distance P between the center axes of the adjacent rollers in the steel filament passing direction can be adjusted. What is necessary is just to adjust the distance H between the center axes of the adjacent rollers in the direction perpendicular to the passing direction.
【００２８】なお、図示例では前段ローラー群１のロー
ラー個数を３個及び後段ローラー群２のローラー個数を
７個としたが、スチールフィラメントの種類、さらには
目的とする残留応力値や真直性等に応じて増加又は減少
することができる。In the illustrated example, the number of rollers in the first-stage roller group 1 is three and the number of rollers in the second-stage roller group 2 is seven. However, the type of steel filament, the desired residual stress value, straightness, etc. Can be increased or decreased according to
【００２９】以上の矯正装置Ａを少なくとも４組用い
て、図６に示すように、スチールフィラメント３を矯正
装置Ａに通す処理を、該スチールフィラメントの相異な
る面に対して、少なくとも４回は施すことによって、周
方向分布の均一な圧縮応力をフィラメントに付与でき
る。 とくに矯正を４回施す場合は、図７に示すように、
互いに45°離間した位置、つまりフィラメント周上の等
分８か所でローラー群と接触させることが、好ましい。As shown in FIG. 6, at least four sets of the above-described straightening devices A are used to pass the steel filament 3 through the straightening device A at least four times on different surfaces of the steel filaments. Thereby, a uniform compressive stress having a circumferential distribution can be applied to the filament. Especially when the correction is performed four times, as shown in FIG.
It is preferable to make contact with the roller group at positions separated from each other by 45 °, that is, at eight equally spaced points on the circumference of the filament.
【００３０】ここに、スチールフィラメント３をローラ
ー群に４回以上通す際、スチールフィラメント３におけ
る各ローラー群と接触する面の順序付けを行うことが、
有利である。例えば、図７において、スチールフィラメ
ント３をローラー群に４回通す場合には、Ｉ→II→III
→IVの順序とし、接触面Ｉと同IIとの間の離間角度θ 1
を90°、接触面ＩおよびIIのそれぞれと同III との間の
離間角度θ2 を45°、そして接触面ＩおよびIIのそれぞ
れと同IVとの間の離間角度θ3 を45°とする。つまり、
接触面を選定する際、既に矯正した全ての接触面との間
で離間角度が最大となる面を選択すればよい。Here, a steel filament 3 is rolled
-When passing through the group four times or more, in the steel filament 3
Ordering the surfaces that come into contact with each roller group
It is advantageous. For example, in FIG.
To pass the point 3 through the roller group four times, I → II → III
→ In the order of IV, the separation angle θ between the contact surface I and the contact surface II 1
At 90 °, between each of contact surfaces I and II and III
Separation angle θTwo 45 ° and each of contact surfaces I and II
And the same angle IVThree Is 45 °. That is,
When selecting the contact surface, the gap between all the already corrected contact surfaces
It is sufficient to select the plane that maximizes the separation angle.
【００３１】さらに、スチールフィラメントの周方向に
均一な圧縮応力を付与するために、該フィラメントに曲
げ加工を施す際の張力を制御することが重要である。こ
の発明では、１本のフィラメントに対して少なくとも４
回の曲げ加工を施す必要があるが、その際、フィラメン
トに加える張力は各回の間でばらつきを極力少なくする
必要がある。そこで、例えば図８に示すように、最終ダ
イス５を通過したスチールフィラメント３を直ちに矯正
装置Ａに導いて通過させた後にキャプスタン６に巻き付
け、キャプスタン６によってダイス５からの引抜き力を
与えることで、この引抜き力をそのまま矯正装置Ａでの
スチールフィラメントの張力とすることができる。この
引抜き力は最終ダイスにおける加工減面率を調整するこ
とで０からフィラメントの引張り強さまでの制御が可能
である。なお、図８における符号７はガイドローラーで
ある。そして、この図８に示したキャプスタン６からガ
イドローラー７までの工程を、引き続く３組の矯正装置
においても同様に再現することによって、４回の曲げ加
工を同じ張力下で行うことができる。Further, in order to apply a uniform compressive stress in the circumferential direction of the steel filament, it is important to control the tension at the time of bending the filament. In the present invention, at least 4
It is necessary to perform the bending process a number of times, and at this time, it is necessary to minimize the variation in the tension applied to the filament between the times. Therefore, as shown in FIG. 8, for example, the steel filament 3 that has passed through the final die 5 is immediately led to the straightening device A, passed therethrough, wound around the capstan 6, and the capstan 6 applies a pulling force from the die 5. Thus, the pulling force can be directly used as the tension of the steel filament in the straightening device A. The pulling force can be controlled from 0 to the tensile strength of the filament by adjusting the processing area reduction rate in the final die. Reference numeral 7 in FIG. 8 is a guide roller. Then, the steps from the capstan 6 to the guide roller 7 shown in FIG. 8 are similarly reproduced in the subsequent three sets of straightening devices, whereby four bending operations can be performed under the same tension.
【００３２】なお、スチールフィラメントに付与する張
力は、該フィラメントの引張り強さの１／６以上である
ことが好ましい。なぜなら、張力が１／６未満になる
と、フィラメント表面に加わる塑性変形量が小さくなっ
て、所期する表面圧縮残留応力を付与することが困難に
なる、おそれがあるからである。The tension applied to the steel filament is preferably at least 1/6 of the tensile strength of the filament. This is because if the tension is less than 1/6, the amount of plastic deformation applied to the filament surface may be small, making it difficult to apply the desired surface compressive residual stress.
【００３３】[0033]
【実施例】図３に示した矯正装置を用いて、熱処理後に
複数のダイスを通して0.24mm径に伸線加工したスチール
フィラメント（Ｃ： 0.8wt％）に圧縮応力を付与する処
理を行った。なお、３つのローラーによる前段ローラー
群１および７つのローラーによる後段ローラー群２のロ
ーラー径は15mm、前段ローラー群１における巻付け角α
は60°、後段ローラー群２における巻付け角αは60°か
ら漸減し最終巻き付け角が１°となるように設定した。
また、フィラメントの付加張力は35Ｎおよびフィラメン
ト通過速度は550mm ／min とした。EXAMPLE Using the straightening device shown in FIG. 3, a treatment was performed to apply a compressive stress to a steel filament (C: 0.8 wt%) drawn to a 0.24 mm diameter through a plurality of dies after heat treatment. The roller diameter of the first roller group 1 with three rollers and the second roller group 2 with seven rollers is 15 mm, and the winding angle α in the first roller group 1 is 15 mm.
Was set to be 60 °, and the winding angle α in the rear roller group 2 was gradually reduced from 60 °, and the final winding angle was set to 1 °.
The additional tension of the filament was 35 N and the filament passing speed was 550 mm / min.
【００３４】上記の処理を、表１に示す３種の条件に従
ってフィラメントの表面に付与する残留応力を調整し
た。表１における残留応力値は、上述した図１および２
に示したところに則って測定した値である。なお、表１
に示す条件１〜３の残留応力値を得るための具体的処理
は、次の通りである。すなわち、 〔条件１〕：圧縮残留応力の付与処理を行わない。従っ
て、フィラメントの全周に引張り応力が残留（比較
例）。 〔条件２〕：２組の矯正装置を用いて、図７における接
触面ＩおよびIIをローラー群に通して、圧縮応力付与処
理を２方向のみで行った。また、フィラメントの張力制
御は前段の矯正装置に図８の装置を適用し、前段の矯正
装置のみで行った。従って、残留応力は不均一（比較
例）。 〔条件３〕：４組の矯正装置を用いて、図７における接
触面Ｉ〜IVをローラー群に通して、圧縮応力付与処理を
４方向で行った。また、フィラメントの張力制御は、全
ての矯正装置に図８の装置を適用して行った。従って、
フィラメントの周方向に均一に圧縮応力が付与された。In the above treatment, the residual stress applied to the filament surface was adjusted according to the three conditions shown in Table 1. The residual stress values in Table 1 are shown in FIGS.
Are values measured in accordance with the conditions shown in FIG. Table 1
The specific processing for obtaining the residual stress values under the conditions 1 to 3 shown in the following is as follows. That is, [Condition 1]: The process of applying compressive residual stress is not performed. Therefore, tensile stress remains on the entire circumference of the filament (Comparative Example). [Condition 2]: Using two sets of straightening devices, the contact surfaces I and II in FIG. In addition, the tension control of the filament was performed by using the apparatus shown in FIG. Therefore, the residual stress is not uniform (Comparative Example). [Condition 3]: Compressive stress applying treatment was performed in four directions by passing the contact surfaces I to IV in FIG. The tension control of the filament was performed by applying the apparatus shown in FIG. 8 to all the straightening apparatuses. Therefore,
A compressive stress was uniformly applied in the circumferential direction of the filament.
【００３５】なお、図７に示した、ローラーを対向配置
したローラー群を用いて圧縮残留応力を付与する場合、
残留応力値はフィラメント周上180 °離間した位置で対
称となる。従って、条件３では、フィラメント周上180
°離間した位置間でほぼ同じ残留応力値を示すから、フ
ィラメント周上４か所（Ｉ，II，III およびIV）の測定
でフィラメント周上の８か所での残留応力値が測定され
ることになる。When compressive residual stress is applied by using a roller group having rollers arranged opposite to each other as shown in FIG.
The residual stress value is symmetric at a position 180 ° apart on the filament circumference. Therefore, in condition 3, 180
° Since the residual stress values are almost the same between the positions separated from each other, the residual stress values at eight locations on the filament circumference should be measured at four locations (I, II, III and IV) on the filament circumference. become.
【００３６】[0036]
【表１】 [Table 1]
【００３７】次いで、フィラメントに15Ｎの張力下で図
９に示すようにピッチが15mmになる捻りを導入した。そ
の後、捻じり回転曲げ疲労試験機により疲労牲の比較試
験を行った。その試験結果を、表２に示す。Next, as shown in FIG. 9, a twist having a pitch of 15 mm was introduced into the filament under a tension of 15 N. Thereafter, a comparative test of fatigue was performed by a torsional rotation bending fatigue tester. Table 2 shows the test results.
【００３８】ここで、捩じり回転曲げ疲労試験は、15mm
のピッチで捻られたスチールフィラメントを曲げ半径25
mmの下に回転速度3000RPM で回転させてスチールフィラ
メントが切断するまでの回転数を測定した。この測定
は、表１に示した各条件宛５本のフィラメントを用意し
て行い、その５本の平均値を求めて、条件１の平均値を
１としたときの指数にて、表２に表示した。該指数が大
きいほど、耐疲労性に優れていることを示す。Here, the torsional rotation bending fatigue test was performed for 15 mm
Bending radius of steel filament twisted at a pitch of 25
By rotating at a rotation speed of 3000 RPM below mm, the number of rotations until the steel filament was cut was measured. This measurement was performed by preparing five filaments for each condition shown in Table 1 and calculating the average value of the five filaments. displayed. The larger the index is, the more excellent the fatigue resistance is.
【００３９】[0039]
【表２】 [Table 2]
【００４０】表２から、周方向に均一な表面残留応力処
理を行ったスチールフィラメントは、周方向に均一な圧
縮残留応力分布が得られ、比較例よりも格段に疲労寿命
が伸びることがわかる。From Table 2, it can be seen that a steel filament that has been subjected to a uniform surface residual stress treatment in the circumferential direction has a uniform compressive residual stress distribution in the circumferential direction, and the fatigue life is much longer than in the comparative example.
【００４１】[0041]
【発明の効果】この発明のスチールフィラメントは、撚
り加工を経たコードにおいても疲労性の低下が極めて少
ないため、この発明によってゴム物品の補強材に最適の
素材を提供することができる。As described above, the steel filament of the present invention has a very small decrease in fatigue resistance even in a cord subjected to twist processing. Therefore, the present invention can provide an optimum material for a reinforcing material of a rubber article.
【図１】 フィラメントの表面残留応力の測定要領を示
す模式図である。FIG. 1 is a schematic view showing the procedure for measuring the surface residual stress of a filament.
【図２】 フィラメントの表面残留応力の測定要領を示
す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a procedure for measuring the surface residual stress of a filament.
【図３】 この発明で用いる矯正装置を示す模式図であ
る。FIG. 3 is a schematic view showing a straightening device used in the present invention.
【図４】 ローラー群へのスチールフィラメントの巻付
けを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing winding of a steel filament around a group of rollers.
【図５】 ローラーの配置を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an arrangement of rollers.
【図６】 矯正装置の組み合わせを説明する模式図であ
る。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a combination of correction devices.
【図７】 スチールフィラメントにおけるローラー群と
の接触面を示す図である。FIG. 7 is a view showing a contact surface of a steel filament with a group of rollers.
【図８】 スチールフィラメントに張力を付与する手段
を示す図である。FIG. 8 is a view showing a means for applying tension to a steel filament.
【図９】 スチールフィラメントに付与する捩じりを示
す図である。FIG. 9 is a view showing torsion applied to a steel filament.
１ 前段ローラー群 1a ローラー 1b ローラー 1c ローラー ２ 後段ローラー群 2a ローラー 2b ローラー 2c ローラー 2d ローラー 2e ローラー 2f ローラー 2g ローラー ３ スチールフィラメント ４ ガイドローラー ５ 最終ダイス ６ キャプスタン ７ ガイドローラー 1 front roller group 1a roller 1b roller 1c roller 2 rear roller group 2a roller 2b roller 2c roller 2d roller 2e roller 2f roller 2g roller 3 steel filament 4 guide roller 5 final die 6 capstan 7 guide roller
Claims (7)
縮残留応力の分布が周方向および長手方向に一様である
ことを特徴とするスチールフィラメント。1. A steel filament wherein the surface residual stress is on the compression side and the distribution of the compressive residual stress is uniform in the circumferential and longitudinal directions.
トの周上等分少なくとも８か所で測定した残留応力の平
均値をＡとしたときに、各測定点の残留応力値がＡ±0.
15×Ａの範囲にあることを特徴とするスチールフィラメ
ント。2. The method according to claim 1, wherein the average value of residual stresses measured at least at eight locations on the circumference of the steel filament is A, and the residual stress value at each measurement point is A ± 0.2.
A steel filament having a size of 15 × A.
スチールフィラメントの半周部分をその長手方向にラッ
カーで被覆してから、硝酸水溶液中でエッチングを施
し、このエッチング後にフィラメントの曲がりが最大と
なった状態の曲がり量を、エッチングされた側にフィラ
メントが曲がった場合を負およびラッカー被覆側に曲が
った場合を正の値としたときの、該曲がり量にて定義さ
れる、圧縮残留応力値が、−10mm以下であることを特徴
とするスチールフィラメント。3. A steel filament having a length of 10 cm according to claim 1 or 2, wherein a half circumference of the steel filament having a length of 10 cm is coated with a lacquer in the longitudinal direction, and then etched in a nitric acid aqueous solution. The amount of bending in the bent state is defined as the amount of bending residual, defined as the amount of bending when the filament is bent to the etched side and the value is negative when the filament is bent to the lacquer coating side. Is not more than -10 mm.
ルフィラメントはバンチャー撚線機を用いたコード製造
の部材に供することを特徴とするスチールフィラメン
ト。4. The steel filament according to claim 1, 2 or 3, wherein the steel filament is used as a member for manufacturing a cord using a buncher twisting machine.
フィラメント径が0.05〜0.80mmであることを特徴とする
スチールフィラメント。5. The method according to claim 1, wherein
A steel filament having a filament diameter of 0.05 to 0.80 mm.
ルフィラメントを通して各ローラーにスチールフィラメ
ントを順に接触させ、スチールフィラメントの表面に圧
縮残留応力を付与するに当り、上記ローラー群にはスチ
ールフィラメントの径ｄに対しｄ／２Ｒ＜0.015 の関係
を満足する径Ｒのローラーを用い、各ローラーにおける
スチールフィラメントの接触域がなす弧に対する中心角
を、スチールフィラメントの入側から少なくとも２個の
前段ローラー群では50°以上とし、この前段ローラー群
に続く少なくとも５個の後段ローラー群では前段ローラ
ー群での角度から３°以下まで順に漸減した、ローラー
群に、スチールフィラメントを通す処理を、該スチール
フィラメントの相異なる面に対して、少なくとも４回は
施すことを特徴とするスチールフィラメントの矯正方
法。6. A steel filament is passed through a group of rollers arranged in a staggered manner, and the steel filament is sequentially contacted with each roller in order to apply a compressive residual stress to the surface of the steel filament. And a roller having a diameter R that satisfies the relationship of d / 2R <0.015 is used. The central angle of each roller with respect to the arc formed by the contact area of the steel filament is set at 50 for at least two front roller groups from the entrance side of the steel filament. ° or more, and in the at least five subsequent roller groups following this first roller group, the angle of the first roller group was gradually reduced to 3 ° or less. The surface is characterized by being applied at least four times. A method for straightening teal filaments.
トをローラー群に通す、各回毎に、 スチールフィラメン
トに加える張力を、該スチールフィラメントの引張強さ
の１／６以上の範囲で制御することを特徴とするスチー
ルフィラメントの矯正方法。7. The steel filament according to claim 6, wherein the tension applied to the steel filament is controlled in a range of not less than 1/6 of the tensile strength of the steel filament each time the steel filament is passed through the roller group. Steel filament straightening method.
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