JP2010069524A

JP2010069524A - 湿式伸線加工用潤滑剤および湿式伸線方法

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Publication number: JP2010069524A
Application number: JP2008242403A
Authority: JP
Inventors: Itaru Ando; 到安東; Masashi Otsuki; 正珠大月
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2008-09-22
Filing date: 2008-09-22
Publication date: 2010-04-02
Anticipated expiration: 2028-09-22
Also published as: JP5213171B2

Abstract

【課題】高強度スチールワイヤを製造する伸線加工時において、断線し難い優れた延性を持ち、撚線等の加工を加えても延性の低下が少ない湿式伸線加工用潤滑剤及び湿式伸線方法を提供する。
【解決手段】ブラスめっきされたスチールワイヤを湿式伸線する際に使用する湿式伸線加工用潤滑剤において、ホスファゼン誘導体化合物を含有する。前記ホスファゼン誘導体化合物は、好ましくは環状又は鎖状の化合物である。この湿式伸線加工用潤滑剤を水中に添加して水溶液となし、該水溶液中で、ブラスめっきされたスチールワイヤを湿式伸線する。
【選択図】図１

Description

本発明は、湿式伸線加工用潤滑剤および湿式伸線方法に関し、詳しくは、タイヤやコンベヤベルト等の各種ゴム物品において補強用として用いられるスチールコードに使用されるゴム物品補強用のブラスめっきされたスチールワイヤ（以下単に「スチールコード」とも称する）の湿式伸線加工用潤滑剤（以下単に「潤滑剤」とも称する）及び湿式伸線方法（以下単に「伸線方法」とも称する）に関する。

タイヤ等のゴム物品の補強用として用いられるゴム物品補強用スチールコードは、通常、ブラスめっきされた線材（スチールワイヤ）を所望の線径に伸線処理してスチールフィラメントを得、このスチールフィラメントを適宜本数にて撚り合わせることにより製造される。この伸線処理は、一般に、図１に示すようなスリップ型多段式伸線機１０を用いて行われる。

図示するスリップ型多段式伸線機１０においては、潤滑剤１１の充填された潤滑液槽１２内に、２基の多段の駆動キャプスタン１３Ａ、１３Ｂが互いに対向して配置されており、これら駆動キャプスタン１３Ａ、１３Ｂの各段に、ダイス１４を介してスチールワイヤ１を交互に掛け渡す過程において、各段毎にダイス１４によりスチールワイヤ１の伸線が行われる。伸線されたスチールワイヤ１は、最終ダイス１６を経て、潤滑液槽１２外に配置された駆動キャプスタン１５から、巻き取り工程へと送られる。

かかるスリップ型多段式伸線機１０および潤滑剤１１を用いてスチールワイヤ１の湿式伸線を行う場合には、従来、リン酸エステルの亜鉛錯体等を極圧被膜として利用することにより、伸線時におけるダイス−ワイヤ間の摩擦を低減して、ダイスやワイヤの損傷を抑制する手法が用いられてきた。このことは、スチールワイヤを、ひいてはスチールコードを高い生産性で製造するために、非常に大きな役割を果たしてきた。

かかるブラスめっきが施されたスチールワイヤの湿式伸線工程に係る改良技術として、例えば、特許文献１には、亜鉛と、コバルトおよびニッケルのいずれか一方または両方とを含有する潤滑剤を用いることで、高生産性および低コストと、ワイヤの優れた初期接着性とを両立させたスチールワイヤの伸線方法が報告されている。また、特許文献２には、コバルトおよびニッケルのいずれか一方または両方を含有する潤滑剤を用いるとともに、駆動キャプスタンにおけるスリップ速度を所定に規定した伸線パスを経由させることで、同様の効果を実現したスチールワイヤの伸線方法が提案されている。

また、特許文献３には、伸線加工性の向上と、得られる伸線材のゴムに対する接着性との向上とを目的として、有機カルボン酸アミン塩、有機リン酸エステルアミン酸および特定の有機金属塩を所定の割合で配合した潤滑剤組成物を使用することが報告されている。

さらに、特許文献４では、ブラスめっきされたスチールワイヤとゴムとの接着性を高めるために、潤滑剤中に、安息香酸金属塩を含有させることが提案されている。
特開２００２−１１５１９号公報（特許請求の範囲等）特開２００２−１１５２０号公報（特許請求の範囲等）特開２００２−２４１７８１号公報（特許請求の範囲等）特開２００５−２４６４４７号公報（特許請求の範囲等）

上述のように湿式伸線する場合、各種の潤滑剤を利用することにより、伸線加工性の向上、ダイスやワイヤの損傷の抑制、更にはゴムとの接着性の向上を図ることが行われ、スチールコードを高い生産性で製造することに大きな役割を果たしてきた。しかし、高強度スチールワイヤを製造するための伸線加工においては、加工されるスチールワイヤの変形抵抗が高いために加工に伴う発熱が大きくなり、時効硬化による鋼線の劣化や、ダイス摩耗の促進等の問題が発生し易く、従来技術においては、かかる問題を解決するに十分とはいえなかった。

そこで、本発明の目的は、高強度スチールワイヤを製造する伸線加工時において、断線し難い優れた延性を持ち、撚線等の加工を加えても延性の低下が少ない湿式伸線加工用潤滑剤及び湿式伸線方法を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、湿式伸線加工用潤滑剤としてホスファゼン誘導体化合物を用いることにより、断線し難い優れた延性を持ち、撚線等の加工を加えても延性の低下が少ないブラスめっきされたスチールコードを得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の湿式伸線加工用潤滑剤は、ブラスめっきされたスチールワイヤを湿式伸線する際に使用する湿式伸線加工用潤滑剤において、ホスファゼン誘導体化合物を含有することを特徴とするものである。

本発明の湿式伸線加工用潤滑剤においては、前記ホスファゼン誘導体化合物が環状又は鎖状の化合物であることが好ましい。

また、本発明の湿式伸線方法は、前記本発明の湿式伸線加工用潤滑剤を水中に添加して水溶液となし、該水溶液中で、ブラスめっきされたスチールワイヤを湿式伸線することを特徴とするものである。

本発明の湿式伸線方法においては、前記水溶液中におけるホスファゼン誘導体化合物の濃度が０．０１〜１０．０質量％であることが好ましい。また、前記ブラスめっきされたスチールワイヤを、ダイスと、該ダイスを通過したスチールワイヤを引抜く駆動キャプスタンとを備えたスリップ型多段式伸線機を好適に用いることができる。

本発明によれば、断線し難い優れた延性を持ち、撚線等の加工を加えても延性の低下が少ないブラスめっきされたスチールコードを得ることができる。また、湿式伸線において、ダイス寿命および高速化にも優れた効果を有する。

以下、本発明の実施の形態につき具体的に説明する。
本発明においては、ブラスめっきされたスチールワイヤを湿式伸線する際に使用する湿式伸線加工用潤滑剤にホスファゼン誘導体化合物を含有させることが肝要である。かかる潤滑剤を水中に添加して水溶液となし、この水溶液中で、ブラスめっきされたスチールワイヤを湿式伸線することにより、断線し難い優れた延性を持ち、撚線等の加工を加えても延性の低下が少ないブラスめっきされたスチールコードを得ることができる。

具体的には、潤滑剤にホスファゼン誘導体化合物を添加することで、ダイス−ワイヤ間に強固な潤滑皮膜が形成され、摩擦を低減し、発熱を抑制することが可能となる。かかる潤滑剤は、エマルジョンタイプであり、極圧添加剤、油性剤、防錆剤、防腐剤、乳化剤等が配合されてなる。

かかるホスファゼン誘導体化合物としては、例えば、下記一般式（１）で表される鎖状ホスファゼン誘導体化合物、又は、下記一般式（２）で表される環状ホスファゼン誘導体化合物が好適に挙げられる。

一般式（１）、

但し、一般式（１）において、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３は、一価の置換基又はハロゲン元素を表す。Ｘは、炭素、ケイ素、ゲルマニウム、スズ、窒素、リン、ヒ素、アンチモン、ビスマス、酸素、イオウ、セレン、テルル、及びポロニウムからなる群から選ばれる元素の少なくとも１種を含む有機基を表す。Ｙ^１、Ｙ^２、及びＹ^３は、二価の連結基、二価の元素、又は単結合を表す。

一般式（２）、
（ＰＮＲ^４ _２）_ｎ
但し、一般式（２）において、Ｒ^４は、一価の置換基又はハロゲン元素を表す。また、ｎは３〜１５を表す。

一般式（１）において、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３としては、一価の置換基又はハロゲン元素であれば特に制限はなく、一価の置換基としては、アルコキシ基、アルキル基、カルボキシル基、アシル基、アリール基等が挙げられる。これらの中でも、特に潤滑剤液を低粘度化し得る点で、アルコキシ基が好ましい。Ｒ^１〜Ｒ^３は、総て同一の種類の置換基でもよく、それらのうちのいくつかが異なる種類の置換基でもよい。

前記アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等や、メトキシエトキシ基、メトキシエトキシエトキシ基等のアルコキシ置換アルコキシ基等が挙げられる。これらの中でも、Ｒ^１〜Ｒ^３としては、総てがメトキシ基、エトキシ基、メトキシエトキシ基、又は、メトキシエトキシエトキシ基であるのが好適であり、潤滑剤液との相性の観点から、総てがエトキシ基又はメトキシエトキシエトキシ基であるのが特に好適である。

前記アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基等が挙げられる。前記アシル基としては、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、バレリル基等が挙げられる。前記アリール基としては、フェニル基、トリル基、ナフチル基等が挙げられる。

これらの置換基中の水素元素は、ハロゲン元素で置換されているのが好ましい。

一般式（１）において、Ｙ^１、Ｙ^２、及びＹ^３で表される基としては、例えば、ＣＨ_２基のほか、酸素、硫黄、セレン、窒素、ホウ素、アルミニウム、スカンジウム、ガリウム、イットリウム、インジウム、ランタン、タリウム、炭素、ケイ素、チタン、スズ、ゲルマニウム、ジルコニウム、鉛、リン、バナジウム、ヒ素、ニオブ、アンチモン、タンタル、ビスマス、クロム、モリブデン、テルル、ポロニウム、タングステン、鉄、コバルト、ニッケル等の元素を含む基等が挙げられ、これらの中でも、ＣＨ_２基、及び酸素、硫黄、セレン、窒素の元素を含む基が好ましい。特に、Ｙ^１、Ｙ^２、及びＹ^３が、硫黄、セレンの元素を含む場合には、潤滑剤の耐熱性が格段に向上するため好ましい。Ｙ^１〜Ｙ^３は、総て同一種類でもよく、いくつかが互いに異なる基でもよい。

一般式（１）において、Ｘとしては、有害性、環境等への配慮の観点からは、炭素、ケイ素、窒素、リン、酸素、及び硫黄からなる群から選ばれる元素の少なくとも１種を含む有機基が好ましく、以下の一般式（３）で表される構造を有する有機基がより好ましい。

一般式（３）、

但し、一般式（３）において、Ｒ^５〜Ｒ^９は、一価の置換基又はハロゲン元素を表す。Ｙ^５〜Ｙ^９は、二価の連結基、二価の元素、又は単結合を表し、Ｚは二価の基又は二価の元素を表す。

一般式（３）において、Ｒ^５〜Ｒ^９としては、一般式（１）におけるＲ^１〜Ｒ^３で述べたのと同様の一価の置換基又はハロゲン元素がいずれも好適に挙げられる。又、これらは、同一有機基内において、それぞれ同一の種類でもよく、いくつかが互いに異なる種類でもよい。Ｒ^５とＲ^６とは、及び、Ｒ^８とＲ^９とは、互いに結合して環を形成していてもよい。一般式（３）において、Ｙ^５〜Ｙ^９で表される基としては、一般式（１）におけるＹ^１〜Ｙ^３で述べたのと同様の二価の連結基又は二価の基等が挙げられ、同様に、硫黄、セレンの元素の場合には、潤滑剤の耐熱性が格段に向上するため特に好ましい。これらは、同一有機基内において、それぞれ同一の種類でもよく、いくつかが互いに異なる種類でもよい。一般式（３）において、Ｚとしては、例えば、ＣＨ_２基、ＣＨＲ（Ｒは、アルキル基、アルコキシル基、フェニル基等を表す。以下同様。）基、ＮＲ基のほか、酸素、硫黄、セレン、ホウ素、アルミニウム、スカンジウム、ガリウム、イットリウム、インジウム、ランタン、タリウム、炭素、ケイ素、チタン、スズ、ゲルマニウム、ジルコニウム、鉛、リン、バナジウム、ヒ素、ニオブ、アンチモン、タンタル、ビスマス、クロム、モリブデン、テルル、ポロニウム、タングステン、鉄、コバルト、ニッケル等の元素を含むものが挙げられ、これらの中でも、ＣＨ_２基、ＣＨＲ基、ＮＲ基のほか、酸素、硫黄、セレンの元素が好ましい。特に、硫黄、セレンの元素である場合には、潤滑剤の耐熱性が格段に向上するため好ましい。

前記一般式（１）〜（３）におけるＲ^１〜Ｒ^９、Ｙ^１〜Ｙ^３、Ｙ^５〜Ｙ^９、Ｚを適宜選択することにより、より好適な粘度、溶解性等を有することが可能となる。これらのホスファゼン誘導体は、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

次に、本発明の伸線方法は、上述の本発明の潤滑剤を水中に添加して水溶液となし、この水溶液中で、ブラスめっきされたスチールワイヤを湿式伸線するものである。

本発明の伸線方法においては、水溶液中におけるホスファゼン誘導体化合物の濃度が、好ましくは０．０１〜１０．０質量％であり、より好ましくは０．０５〜５．０質量％である。この濃度が０．０１質量％未満であるとホスファゼン誘導体化合物による所望の効果が発揮されず、一方、１０．０質量％を超えると粘度が高くなり、良好な潤滑性能が発揮されなくなる。

また、本発明の伸線方法においては、ブラスめっきされたスチールワイヤを、ダイスと、該ダイスを通過したスチールワイヤを引抜く駆動キャプスタンとを備えたスリップ型多段式伸線機を好適に用いることができるが、潤滑剤について上記条件を満足するものであればよく、伸線工程に係るその他の条件、例えば、ワイヤ速度や、スリップ型多段式伸線機におけるスリップ速度、ダイス形状等については、特に制限されるものではない。また、本発明の伸線方法は、湿式伸線によりスチールワイヤの伸線を行うものであれば、形式については特に制限されるものではなく、単独伸線および連続伸線のいずれでも構わない。

上述の伸線方法により得られるスチールワイヤのフィラメントが複数本にて撚り合わされてなるスチールコードは、タイヤやコンベヤベルト等の各種ゴム物品において補強用として好適に用いることができる。

以下、本発明を実施例に基づき説明する。
実施例１〜８、比較例
直径約５．５ｍｍの高炭素鋼線材に、直径が約１．６ｍｍとなるまで繰り返し乾式伸線を施した後、パテンティング処理およびブラスめっき処理を加えて準備した線材について、湿式伸線処理を施した。比較例では従来の潤滑剤を、実施例ではこの潤滑剤に下記の表１および表２に示すホスファゼン誘導体化合物を夫々配合したものを用いて、直径が約０．２０ｍｍとなるまで図１に示すスリップ型多段式伸線を実施した。この際、湿式伸線における潤滑剤のホスファゼン誘導体化合物の水溶液中での含有量および構造を以下の表１および表２に示すように夫々変動させた。表中、ホスファゼン誘導体化合物の「環状」および「鎖状」とは下記の構造のものをいう。

（環状１）
環状ホスファゼン誘導体（前記一般式（２）において、Ｒ^４はエトキシ基であり、ｎは３である）化合物である。
（環状２）
環状ホスファゼン誘導体（前記一般式（２）において、Ｒ^４はメトキシエトキシエトキシ基であり、ｎは３である）化合物である。
（鎖状１）
鎖状ホスファゼン誘導体（前記一般式（１）において、Ｘが、一般式（３）で表される有機基（Ａ）の構造であり、Ｙ^１〜Ｙ^３、及び、Ｙ^５〜Ｙ^６が総て単結合であり、Ｒ^１〜Ｒ^３、及び、Ｒ^５〜Ｒ^６が、総てエトキシ基であり、Ｚが酸素である）化合物である。
（鎖状２）
鎖状ホスファゼン誘導体（前記一般式（１）において、Ｘが、一般式（３）で表される有機基（Ａ）の構造であり、Ｙ^１〜Ｙ^３、及び、Ｙ^５〜Ｙ^６が総て単結合であり、Ｒ^１〜Ｒ^３、及び、Ｒ^５〜Ｒ^６が、総てメトキシエトキシエトキシ基であり、Ｚが酸素である）化合物である。

実施例１〜８および比較例において得られたスチールワイヤに対し、繰返し捻り試験を行った。試験は、時計方向および反時計方向に回転を繰返し与えて、クラックが入るまでの繰返し回数を数えることにより行った。評価は、比較例を１００として指数値で表示し、数値が高いほど延性が良好であること示す。得られた結果を下記の表１、表２に示す。

表１および表２に示す結果から、いずれの実施例のスチールワイヤも比較例のスチールワイヤに比べ繰返し捻り試験値が向上しており、延性値が向上していることが確認された。

スリップ型多段式伸線機を示す概略模式図である。

符号の説明

１スチールワイヤ
１０スリップ型多段式伸線機
１１湿式伸線加工用潤滑剤
１２潤滑液槽
１３Ａ、１３Ｂ駆動キャプスタン
１４ダイス
１５駆動キャプスタン
１６最終ダイス

Claims

ブラスめっきされたスチールワイヤを湿式伸線する際に使用する湿式伸線加工用潤滑剤において、ホスファゼン誘導体化合物を含有することを特徴とする湿式伸線加工用潤滑剤。
前記ホスファゼン誘導体化合物が環状又は鎖状の化合物である請求項１記載の湿式伸線加工用潤滑剤。
請求項１または２記載の湿式伸線加工用潤滑剤を水中に添加して水溶液となし、該水溶液中で、ブラスめっきされたスチールワイヤを湿式伸線することを特徴とするゴム物品補強用スチールワイヤの湿式伸線方法。
前記水溶液中におけるホスファゼン誘導体化合物の濃度が０．０１〜１０．０質量％である請求項３記載の湿式伸線方法。
前記ブラスめっきされたスチールワイヤを、ダイスと、該ダイスを通過したスチールワイヤを引抜く駆動キャプスタンとを備えたスリップ型多段式伸線機を用いて湿式伸線する請求項３または４記載の湿式伸線方法。