JP2003253342A

JP2003253342A - タイヤ補強用スチールワイヤの製造方法

Info

Publication number: JP2003253342A
Application number: JP2002053235A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Shimizu; 敏明清水; Nobuhiko Sasakura; 伸彦笹倉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2003-09-10

Abstract

(57)【要約】【課題】残留トーションの管理作業を不要にして、管
理コストの削減を図り、かつ、ローラ矯正後の良好な真
直性を維持することができるスチールワイヤの製造方法
を提供することを課題とする。【解決手段】繰出しリール３から引き出されたワイヤ
Ｗを矯正手段４によって真直矯正し、続いて加熱手段５
によって熱処理した後、ターンローラ１１、キャプスタ
ン６、トラバースローラ７を経て巻き取りリール９に巻
き取るもので、上記加熱手段５による加熱温度は５０〜
２００℃で、加熱時間は５．０〜０．５秒である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用タイヤの
補強材として使用されるスチールワイヤの製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の補強材には、細径のスチ
ール素線を複数本撚り合わせた所謂スチールコードと称
する撚鋼線が用いられている。上記スチールコードは一
般に、スチール線材に鉛パテンチング等の熱処理と伸線
加工とを繰り返し行った後、ブラスメッキを施し、さら
に所定の線径まで伸線加工を行って素線とし、次いでこ
の素線を複数本撚り合わせることにより製造されてい
る。

【０００３】ところで、タイヤ補強材としての不可欠な
要件は、必要な強度と優れた柔軟性とを具備することで
ある。上記スチールコードは、その素線がナイロン、ポ
リエステル等の繊維素線に比べて強度の点で優れるが、
柔軟性の点で劣るため、複数本の素線を撚り合わせて柔
軟性を付与している。

【０００４】しかし、スチールコードの製造には撚り工
程が不可欠であり、コストダウンが困難であった。ま
た、近年、燃費性能の向上を図るべくタイヤの軽量化を
目的としたスチールコードの撚り構成の単純化が望まれ
るようになってきた。

【０００５】上記事情に鑑み、現在撚り工程を要せず安
価に製造でき、かつ最も軽量化が図れるタイヤ補強材と
して単一スチールワイヤ（以下、単に「ワイヤ」とい
う）の実用化が一部実施されている。

【０００６】この種のワイヤとしては、直線状のままタ
イヤゴム中に埋め込むことも考えられるが、例えば、波
状に加工成形したもの（特開昭４８−６３９６１号公
報）、あるいは螺旋状に加工成形したもの（特開昭５０
−４３５９号公報）もある。

【０００７】上記ワイヤは、波状あるいは螺旋状の小波
くせを加工成形することにより破断時伸びを大きくして
柔軟性を向上することができる。

【０００８】上記ワイヤを用いたタイヤ製造は、従来の
スチールコードの場合と同様に行われる。すなわち、ま
ず、カレンダー工程（タイヤ補強材をゴムシートで挟み
込む工程）で、ワイヤが巻かれた数百個にもおよぶリー
ルからワイヤを引き揃えて繰り出し、これらを上下一対
のゴムシートで挟み込み、巾１ｍ程度の連続したシート
を製造する。次に、裁断工程で種々の用途（ベルト部用
やカーカス用）に応じて適当な長さに裁断し、最後にタ
イヤ成形工程で加硫処理（ワイヤとゴムとを接着させ、
タイヤ形状となす処理）してタイヤが製造される。

【０００９】ところで、上記裁断工程で裁断されたシー
トは、平らな面に静置したとき、その四隅が跳ね上がっ
たり、内部が盛り上がったりすることなく平坦な形態を
呈すれば、以降のタイヤ成形工程で何等問題なくタイヤ
が製造される。しかし、いずれかの部位で跳ね上がりや
盛り上がりが存在すると、タイヤ成形工程において大き
な障害となり、タイヤ生産性を阻害する原因となる。

【００１０】シートの跳ね上がりや盛り上がりに関し
て、ワイヤの要因としては以下の２点がある。（１）ワイヤが有する残留ねじり力の影響リールより引き出されるワイヤには、大小は別にして時
計回り（＋）又は反時計回り（−）に自転しようとする
残留ねじれ力（一般には残留トーションという）が内在
している。この残留トーションを内在したワイヤ数百本
を引き揃えてゴムシートに挟み込んだとき、例えば全て
のワイヤの残留トーション方向が同じ方向に偏ったり、
部分的に同じ方向の残留トーションを有するワイヤが集
中すると、このねじり力によって裁断されたゴムシート
の角が跳ね上がったり、内部が盛り上がる現象が発生す
る。（２）ワイヤ自身の真直性の影響リールから繰り出されるワイヤの真直性（ワイヤが螺旋
状あるいは波状の小波を有しているものは小波を無視し
た中心線の真直をいう）が悪いと、この真直性の影響を
受けて上記（１）同様、跳ね上がりや盛り上がりが発生
する。というのは、ワイヤはスチールコードに比べて柔
軟性が劣るため、その真直性がこれらに大きく影響する
からである。

【００１１】前者（１）の要因は、各ワイヤが有する残
留トーションの平均値が１シートにおいて零になるよう
に（時計回り、反時計回りの方向が相殺されるよう
に）、予めクリールスタンド（各リールをセットする繰
り出し台）にリールをセットしてカレンダー処理をする
ようにすることにより解消することができる。また、後
者（２）の要因を解消する手段としては、必要なワイヤ
径まで伸線加工した後、あるいは伸線加工後小波くせを
施した後に、複数個のローラを千鳥状に配した矯正器に
ワイヤを通過させることによって、伸線加工あるいは小
波くせ付与時に生じたワイヤの曲がりくせを矯正するこ
とが一般的に行われている。

【発明が解決しようとする課題】

【００１２】しかし、上記残留トーションを相殺する手
段では、製造する全てのワイヤの残留トーションを測
定、記録し、かつ残留トーションの平均値が零になるよ
うにクリールスタンドにセットしなければならず、これ
らに要する管理コストは膨大なものになる。

【００１３】また、ローラを配した矯正器で以てワイヤ
を矯正する手段では、ローラ通過時の強制的な曲げ加工
によってワイヤ表面に、引張応力による塑性変形が生
じ、この塑性変形によってワイヤは矯正される。しか
し、ローラ矯正後にワイヤの変形に対する弾性限度（変
形しにくさ）が小さくなるという問題がある。この弾性
限度が小さくなる原因は、伸線加工後のワイヤ表面に内
在する引張残留応力が矯正ローラによる加工によって減
少、あるいは圧縮応力へ移行するためと考えられる。

【００１４】弾性限度が小さくなると、ローラ矯正され
たワイヤは、矯正後に外部から負荷される応力や歪みに
よって変形しやすくなる。よって、ローラ矯正により真
直性が向上したワイヤが、矯正ローラ出口から巻き取り
リールまでに設置された各種ターンローラを通過すると
き、あるいはリールに巻き取られたとき等、ワイヤに負
荷される曲げ応力によって再び曲がりが発生する（真直
性が悪化する）。

【００１５】本発明は、上記従来技術の問題に鑑みてな
されたもので、残留トーションの管理作業を不要にし
て、管理コストの削減を図り、かつ、ローラ矯正後の良
好な真直性を維持することができるスチールワイヤの製
造方法を提供することを課題とする。

【００１６】

【課題を解決する手段】上記課題を解決するための本発
明の製造方法は、前工程において真直矯正又は真直性を
付与したワイヤを、前工程に続いて加熱処理することを
特徴とする。

【００１７】本発明の製造方法によれば、前工程におい
て真直矯正又は真直性を付与したときに減少するワイヤ
の弾性限度を、加熱処理することによる鋼の時効硬化に
よって回復させることができる。

【００１８】上記構成において、加熱温度は５０〜２０
０℃が好ましく、かつ加熱時間は５．０〜０．５秒が好
ましい。というのは、加熱温度が５０℃未満で加熱時間
が短いと、鋼の時効硬化を得ることができず、ローラ矯
正によって減少したワイヤの弾性限度を回復することが
できないからである。また、加熱温度が２００℃を越え
て加熱時間が長くなると、ワイヤの表面に施した、ゴム
と接着するためのブラスメッキ層の酸化が進行し、ゴム
との接着性が低下するからである。ところで、上記加熱
条件は、加熱温度が低ければ加熱時間を長い方に設定
し、加熱温度が高ければ加熱時間を短い方に設定するも
のである。

【００１９】上記構成において、加熱は不活性ガス雰囲
気内で行うのが好ましい。というのは、ワイヤの加熱を
不活性ガス雰囲気内で行えば、ブラスメッキ層の酸化を
より確実に防止することができるので、加熱温度が高温
側で加熱時間を長くする条件を選択でき、より確実にワ
イヤの弾性限を回復させることができるからである。

【００２０】また、ワイヤに真直矯正又は真直性を付与
する前工程としては、次の工程を挙げることができる。（１）伸線加工した後、小波くせを施したワイヤに真直
矯正を施す工程。（２）圧延加工した後、小波くせを施したワイヤに真直
矯正を施す工程。（３）伸線したワイヤに真直矯正を施す工程。（４）圧延したワイヤに真直矯正を施す工程。（５）伸線加工したワイヤに真直性を付与する工程。（６）圧延加工したワイヤに真直性を付与する工程。ところで、上記真直矯正を施す手段として、複数のロー
ラを千鳥状に配置した矯正ローラを、真直性を付与する
手段として、伸線ダイスや圧延ローラ等を採用すること
ができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図面に基
づいて説明する。

【００２２】図１は、本発明の製造方法に用いる矯正装
置を示し、矯正装置１は、繰り出し台２および繰り出し
リール３、矯正手段４、加熱手段５、引き取りキャプス
タン６、トラバースローラ７、巻き取り手段８および巻
き取りリール９からなる。そして、矯正手段４の入口
側、及び加熱手段５の出口側にはワイヤＷのパスライン
を一定にするためのターンローラ１０、１１が、またキ
ャプスタン６の下方には、キャプスタン６に巻き付けた
ワイヤＷが絡み合うことを防止するための複数個のター
ンローラ１２が設置されている。繰り出しリール３には
伸線加工後のワイヤが巻かれている。矯正手段４として
は複数個の矯正ローラ１３を千鳥状に配した矯正器が採
用できる。

【００２３】本発明の製造方法は、繰出しリール３から
引き出されたワイヤＷを矯正手段４によって真直矯正
し、続いて加熱手段５によって所定条件で加熱した後、
ターンローラ１１、キャプスタン６、トラバースローラ
７を経て巻き取りリール８に巻き取るもので、上記加熱
条件としては、加熱温度が５０〜２００℃で、加熱時間
が５．０〜０．５秒の範囲が好適である。この加熱条件
の制御は制御装置（図省略）によって行う。

【００２４】ところで、上記矯正装置１は、一実施の形
態を示すもので、これに限定されるものではなく、伸線
機や小波くせのくせ付け装置にターンローラを介さずに
直結して設けてもよい。また、ワイヤの加熱手段５は、
外部からの加熱（例えば、小型の電気炉等）の他、高周
波加熱やワイヤ間に電流を流す抵抗加熱でもよい。

【００２５】さらに、加熱手段には外部から不活性ガス
を注入するようにしてもよい。加熱手段内の不活性ガス
圧力を外気圧より高くすることで、空気の進入を防ぐと
ともに、加熱手段内を不活性ガスで充満できるので、ワ
イヤ表面のブラスメッキ層の酸化を防止することができ
る。

【００２６】本発明の製造方法によれば、真直矯正後に
低下したワイヤの弾性限度を回復させることができるの
で、ターンローラや巻き取りリール等によってワイヤに
曲げ応力が負荷されても真直性が悪化せず、優れた真直
性を有するワイヤを製造することができる。

【００２７】

【実施例】次に本発明の実施例を従来例、比較例と比較
して具体的に説明する。

【００２８】鋼種がＪＩＳにおけるＳＷＲＳ８２Ａ相当
である線径５．５ｍｍの線材に、パテンチング、伸線加
工を繰り返して、表面にブラスメッキを施した後、さら
に伸線加工して線径０．４２ｍｍに仕上げた後、螺旋状
の小波くせを施してリールに巻き取った。次に上記ワイ
ヤを巻き取ったリールを、図１に示す矯正装置の繰り出
し台にセットし、真直矯正を行った。そして、矯正後の
ワイヤをそのまま巻き取りリールに巻き取ったもの（従
来例）と、矯正に続いて所定の加熱条件で加熱処理して
巻き取ったもの（実施例）、および加熱条件が本発明の
条件から外れて処理したもの（比較例）の６種類と、本
発明の加熱条件で、加熱炉内にアルゴンガスを注入した
もの（実施例）を１種類製造した。なお、加熱は、筒状
の電気炉を使用した。

【００２９】上記７種類のワイヤにおいて、真直度を測
定して比較した。比較に当たっては、矯正器による真直
矯正直後のなんら曲げ応力が負荷されていない状態のワ
イヤも採取し、真直度を測定した。また、ワイヤ表面
（ブラスメッキ層）の酸化の状態も比較した。その結果
を表１に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】なお、ワイヤの真直度は、図２に示すよう
に巻き取りリールから切り出したワイヤＷを、定盤（図
省略）上に置いて、弦長Ｌ＝４００ｍｍ当たりの曲がり
長さＨ（アークハイト）ｍｍである。また、ワイヤ表面
の酸化の状態は、リールに巻き取られたワイヤ表面をＥ
ＳＣＡ分析し、酸化進行が認められないものを○、認め
られるものを×とした。

【００３２】表１から明らかなように、従来例のワイヤ
は、矯正手段後のターンローラや巻き取りリールによ
る曲げ応力で真直性が悪化しているのがわかる。また、
本発明の条件より加熱温度が高い比較例のワイヤに
は、ワイヤ表面の酸化が認められ、加熱温度が低い比較
例には、真直性の悪化が認められた。これに対し本発
明の製造方法で製造したワイヤ〜の真直性は、矯正
直後のワイヤのものとほとんど変わりがなく、ターン
ローラ等による曲げ応力が負荷されても真直性は悪化し
ないことが確認できた。さらに、加熱温度が本発明の特
定範囲上限近くで、加熱時間も本発明の特定範囲内で長
目にした実施例は、ワイヤ表面の酸化が認められず、
不活性ガスの効果も確認できた。

【００３３】

【発明の効果】本発明の製造方法によれば、前工程にお
いて真直矯正又は真直性を付与したときに低下したワイ
ヤの弾性限度を回復させることができるので、加熱工程
後にターンローラや巻き取りリール等によってワイヤに
曲げ応力が負荷されても真直性が悪化せず、優れた真直
性を維持したワイヤを安価に製造することができる。ま
た、残留トーションの測定、記録、および残留トーショ
ンの平均値が零になるようにクリールスタンドにセット
するといった作業が不要となるので、管理コストを大幅
に削減できる。しかもカレンダー工程後のゴムシートの
跳ね上がりや盛り上がりが防止できるので、タイヤ成形
工程におけるタイヤ生産性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るタイヤ補強用スチールコードの
製造方法を説明するための製造装置を示した概略説明図
である。

【図２】スチールワイヤの曲がり長さ（アークハイ
ト）を説明するための概略説明図である。

【符号の説明】

１矯正装置２繰り出し台３繰り出しリール４矯正手段５加熱手段６引き取りキャプスタン７トラバースローラ８巻き取り手段９巻き取りリール１０、１１、１２ターンローラ１３矯正ローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】前工程において真直矯正又は真直性を付
与したワイヤを、前工程に続いて加熱処理することを特
徴とするタイヤ補強用スチールワイヤの製造方法。
【請求項２】加熱処理における加熱温度が５０〜２０
０℃で、かつ加熱時間が５．０〜０．５秒である請求項
１に記載のタイヤ補強用スチールワイヤの製造方法。
【請求項３】加熱処理を不活性ガス雰囲気内で行う請
求項１に記載のタイヤ補強用スチールワイヤの製造方
法。