JP2020523496A - 直線品質にすぐれるタイヤ補強用スチールコード及び単一鋼線並びにその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】直線品質にすぐれるタイヤ補強用スチールコード及び単一鋼線並びにその製造方法の提供。【解決手段】直線品質にすぐれるタイヤ補強用スチールコード及び単一鋼線並びにその製造方法に係り、直線品質にすぐれるタイヤ補強用スチールコード及び単一鋼線は、伸線段階を経た後、張力が加えられた状態で加熱される加熱段階を経て、冷却段階を経るワイヤと、ワイヤの直径より大きい直径によってなり、ワイヤが巻き取られる巻き取り部とを含み、該巻き取り部に６ヵ月ないし１年巻き取られた前記ワイヤの一端を一地点に固定させ、ワイヤを垂直に４００ｍｍ下ろしたとき、一地点から垂直線をなす第１軸と、ワイヤの他端とがなす間隔は、３０ｍｍ以下であることが望ましく、直線品質にすぐれるタイヤ補強用スチールコード及び単一鋼線の製造方法は、ワイヤ準備段階と、加熱段階と、冷却段階と、巻き取り段階とを含んでなることを特徴とする。【選択図】図３
Description
本発明は、直線品質にすぐれるタイヤ補強用スチールコード及び単一鋼線並びにその製造方法に係り、さらに詳細には、スチールコード及び単一鋼線を加熱及び冷却処理し、スチールコード及び単一鋼線に残存する応力を除去することにより、スチールコード及び単一鋼線の変形時効を促進させ、時効後、直線品質を向上させることができる直線品質にすぐれるタイヤ補強用スチールコード及び単一鋼線並びにその製造方法に関する。
一般的に、スチールコード及び単一鋼線は、車両用タイヤや工業用ベルトのような弾性重合体の補強用に使用されている。特に、タイヤ補強材として使用されるスチールコード及び単一鋼線は、ゴム内において、材料の補強材としての役割を行うために、多様な品質特性が要求されている。
タイヤ補強材であるスチールコード及び単一鋼線は、タイヤ補強材として使用されるまでに数ヵ月の時間が必要となる。すなわち、一定内径を有したスプールに巻き取られた後、数ヵ月後に使用される。そのように巻き取られた後、数ヵ月後に使用されるスチールコード及び単一鋼線の特性上、スチールコード及び単一鋼線の直線性は、タイヤ補強材用スチールコード及び単一鋼線の重要な特性になる。直線性が不良であるならば、タイヤ製造時、作業工程性に影響を与え、バックリング現象及びチップライジング（tip rising）現象を発生させ、タイヤ製造社において、圧延工程時及び裁断工程時に問題が生じうる。
スチールコード及び単一鋼線の直線性が変わる原因は、次の通りである。スチールコード及び単一鋼線は、０．５〜１．１Ｃｗｔ％の炭素鋼を素材として使用する。炭素鋼内には、侵入型固溶原子であるＣとＮとが存在し、経時的に拡散され、隣接した電位に移動して固着する。従って、スチールコード及び単一鋼線の場合、製造し、一定内径を有したスプールに巻き取れば、Ｃ原子とＮ原子との拡散及び固着により、直線性が変化し、直線性品質特性が低下してしまう。
従来のスチールコード及び単一鋼線は、時効後、直線性にすぐれるスチールコード及び単一鋼線を提供することができないという問題点があった。すなわち、従来のスチールコード及び単一鋼線は、製作初期、直線特性にすぐれているとしても、一定内径を有したスプールに巻き取られて長期間時間が経てば、弾性区間以内の応力下において、変形時効により、直線特性が変わり、直線性品質特性を満足し難いという問題点があった。
本発明は、前述の問題点を解決するために創出されたものであり、さらに詳細には、スチールコード及び単一鋼線を加熱及び冷却処理し、スチールコード及び単一鋼線に残存する応力を除去することにより、スチールコード及び単一鋼線の変形時効を促進させ、時効後、直線品質を向上させることができる直線品質にすぐれるタイヤ補強用スチールコード及び単一鋼線並びにその製造方法に係わるものである。
前述の問題点を解決するための直線品質にすぐれるタイヤ補強用スチールコード及び単一鋼線は、伸線段階を経た後、張力が加えられた状態で加熱される加熱段階を経て、冷却段階を経るワイヤと、前記ワイヤの直径より大きい直径によってなり、前記ワイヤが巻き取られる巻き取り部とを含み、前記巻き取り部に６ヵ月ないし１年巻き取られた前記ワイヤの一端を一地点に固定させ、前記ワイヤを垂直に４００ｍｍ下ろしたとき、前記一地点から垂直線をなす第１軸と、前記ワイヤの他端とがなす間隔は、３０ｍｍ以下であることを特徴とするのである。
前述の問題点を解決するための直線品質にすぐれるタイヤ補強用スチールコード及び単一鋼線の前記加熱段階の加熱温度は、２００℃以下であり、前記冷却段階の冷却温度は、４０℃以下であることが望ましく、前記加熱段階の前記加熱温度、加熱時間、前記ワイヤに加えられる張力は、下記数式Ａを満足することが望ましい。
数式Ａ：
Ｔ＋１３．６７ｌｎ（ｔ）＋２．７τ≧４２５
数式Ａで、Ｔは、前記加熱温度の絶対温度（Ｋ）であり、ｔは、前記加熱時間（ｓ）であり、τは、前記ワイヤに加えられる張力（ｋｇｆ）である。
数式Ａ：
Ｔ＋１３．６７ｌｎ（ｔ）＋２．７τ≧４２５
数式Ａで、Ｔは、前記加熱温度の絶対温度（Ｋ）であり、ｔは、前記加熱時間（ｓ）であり、τは、前記ワイヤに加えられる張力（ｋｇｆ）である。
前述の問題点を解決するための直線品質にすぐれるタイヤ補強用スチールコード及び単一鋼線の製造方法は、伸線されたワイヤを準備するワイヤ準備段階と、前記ワイヤを、張力が加えられた状態で加熱させる加熱段階と、前記ワイヤを冷却させる冷却段階と、前記ワイヤを、前記ワイヤの直径より大きい直径からなる巻き取り部に巻き取る巻き取り段階と、を含むことを特徴とするのである。
前述の問題点を解決するための直線品質にすぐれるタイヤ補強用スチールコード及び単一鋼線の製造方法は、前記巻き取り部において、６ヵ月ないし１年巻き取られた前記ワイヤの一端を一地点に固定させ、前記ワイヤを垂直に４００ｍｍ下ろす直線性測定段階を含み、前記直線性測定段階において、前記一地点から垂直線をなす第１軸と、前記ワイヤの他端とがなす間隔は、３０ｍｍ以下であることが望ましい。
前述の問題点を解決するための直線品質にすぐれるタイヤ補強用スチールコード及び単一鋼線の製造方法の前記加熱段階の加熱温度は、２００℃以下であり、前記冷却段階の冷却温度は、４０℃以下であることが望ましく、前記加熱段階の前記加熱温度、加熱時間、前記ワイヤに加えられる張力は、下記数式Ａを満足することが望ましい。
数式Ａ：
Ｔ＋１３．６７ｌｎ（ｔ）＋２．７τ≧４２５
数式Ａで、Ｔは、前記加熱温度の絶対温度（Ｋ）であり、ｔは、前記加熱時間（ｓ）であり、τは、前記ワイヤに加えられる張力（ｋｇｆ）である。
数式Ａ：
Ｔ＋１３．６７ｌｎ（ｔ）＋２．７τ≧４２５
数式Ａで、Ｔは、前記加熱温度の絶対温度（Ｋ）であり、ｔは、前記加熱時間（ｓ）であり、τは、前記ワイヤに加えられる張力（ｋｇｆ）である。
本発明は、スチールコード及び単一鋼線を加熱及び冷却処理し、スチールコード及び単一鋼線に残存する応力を除去することにより、一定内径の巻き取り部にスチールコード及び単一鋼線を巻き取り、長期間時間が経っても、直線性が変わらない直線品質にすぐれるタイヤ補強用スチールコード及び単一鋼線を提供することができるという長所がある。
本発明は、直線品質にすぐれるタイヤ補強用スチールコード及び単一鋼線並びにその製造方法に係わるものであり、スチールコード及び単一鋼線を加熱及び冷却処理し、スチールコード及び単一鋼線に残存する応力を除去することにより、スチールコード及び単一鋼線の変形時効を促進させ、時効後、直線品質を向上させることができる直線品質にすぐれるタイヤ補強用スチールコード及び単一鋼線並びにその製造方法に係わるものである。以下、本発明の望ましい実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明の、直線品質にすぐれるタイヤ補強用スチールコード及び単一鋼線は、ワイヤ１１０と、前記ワイヤ１１０が巻き取られる巻き取り部１２０とを含んでなる。
前記ワイヤ１１０は、伸線段階を経た後、張力が加えられた状態で加熱される加熱段階を経て、冷却段階を経る。具体的には、前記ワイヤは、タイヤ補強用に使用されるスチールコード及び単一鋼線であり、０．５ないし１．１ｗｔ％炭素鋼の素材であってもよい。
前記ワイヤ１１０が伸線段階を経るということは、伸線工程を含む工程を経るということである。具体的には、前記ワイヤ１１０は、優秀な強度と加工性とを確保するために、パテンティング処理される。前記ワイヤ１１０をパテンティング処理することにより、炭素成分のセメンタイトと、Ｆｅで構成されたフェライトとの集合体であるパーライト微細組織を得ることになる。パテンティング処理が完了した素材は、黄銅メッキを施すメッキ工程、０．１５ないし０．４ｍｍ伸線する伸線工程、１本ないし数十本のワイヤを撚線し、スチールコードを作る撚線工程を経ることができる（前記ワイヤ１１０が単一鋼線である場合、撚線工程は経ない）。前記ワイヤ１１０が伸線段階を経るということは、伸線工程を含む工程であるならば、多様な工程が含まれるというということは言うまでもない。
該伸線工程は、材料に大きい変形が伴う工程であり、高炭素鋼のパーライト組織を変形させ、ラメラ層内のセメンタイトの分解を促進させる。図１は、伸線変形率が、セメンタイト体積分率とラメラ間隔とに及ぼす影響を示すものである。伸線変形率が上昇することにより、ラメラ間隔は、線形的に狭くなり、セメンタイト体積分率が低下する。それは、ワイヤが伸線される間、セメンタイトが分解されるということを意味する。従って、伸線過程で発生する変形により、セメンタイトが分解され、フェライト基地状内に侵入型固溶原子であるＣとＮとの分率が上昇する。
ここで、変形時効は、ＣやＮのような侵入型固溶原子が、経時的に電位に固着することによって示されるものであり、その因子としては、固溶原子の密度だけではなく、時間、温度、電位の密度などを挙げることができる。さらに、伸線工程を介して大きくなった塑性変形が伴う素材の内部には、高密度の電位が存在することになり、時効現象をさらに促進させる。
すなわち、伸線が完了した鋼線を、一定内径を有したスプールに巻き取れば、経間的にセメンタイトが分解され、変形時効が発生し、直線性の変化が伴い、目標とする直線性を得ることができなくなる。
前記ワイヤ１１０は、伸線段階を経た後、張力が加えられた状態で加熱される加熱段階を経て、冷却段階を経ることにより、固溶原子の拡散を人為的に促進及び完了させるものである。それを介して、一定内径を有した前記巻き取り部１２０に、前記ワイヤ１１０を巻き取った後にも、時効現象を発生させないものである。ここで、前記巻き取り部１２０は、前記ワイヤ１１０の直径の３００倍よりもさらに大きい直径からなるものであり、前記ワイヤ１１０が巻き取られるものである。
図２を参照し、具体的に時効現象が発生しなくなることについて述べれば、前記巻き取り部１２０に６ヵ月ないし１年巻き取られた前記ワイヤ１１０の一端１１１を、一地点１５０に固定させ、前記ワイヤ１１０を垂直に下ろす。このとき、前記ワイヤ１１０を４００ｍｍまで下ろす。すなわち、前記ワイヤ１１０の一端１１１と、前記ワイヤ１１０の他端１１２の距離は、４００ｍｍになる。
前記ワイヤ１１０に時効現象が発生しないということは、前記一地点１５０から垂直線をなす第１軸１５１と、前記ワイヤ１１０の他端１１２とがなす間隔によって分かる。本発明のタイヤ補強用スチールコード及び単一鋼線は、伸線段階を経た前記ワイヤ１１０が、加熱段階、冷却段階を経ながら、前記一地点１５０から垂直線をなす前記第１軸１５１と、前記ワイヤ１１０の他端１１２とがなす間隔が３０ｍｍ以下になるものである。
前記ワイヤ１１０が張力が加えられた状態で加熱される加熱段階の加熱温度は、２００℃以下であり、前記ワイヤ１１０が加熱された後、冷却温度は、４０℃以下が望ましく、常温であってもよい。ここで、前記加熱温度は、５０℃ないし２００℃であってもよく、前記冷却温度は、１０℃ないし４０℃であってもよい。
また、前記ワイヤ１１０を加熱する加熱段階の加熱温度、加熱時間、前記ワイヤ１１０に加えられる張力は、下記数式Ａを満足してもよい。
数式Ａ：
Ｔ＋１３．６７ｌｎ（ｔ）＋２．７τ≧４２５
数式Ａで、Ｔは、前記加熱温度の絶対温度（Ｋ）であり、ｔは、前記加熱時間（ｓ）であり、τは、前記ワイヤに加えられる張力（ｋｇｆ）である。
数式Ａ：
Ｔ＋１３．６７ｌｎ（ｔ）＋２．７τ≧４２５
数式Ａで、Ｔは、前記加熱温度の絶対温度（Ｋ）であり、ｔは、前記加熱時間（ｓ）であり、τは、前記ワイヤに加えられる張力（ｋｇｆ）である。
前記ワイヤ１１０を加熱する加熱段階、加熱された前記ワイヤ１１０を冷却する冷却段階については、後述する、直線品質にすぐれるタイヤ補強用スチールコード及び単一鋼線の製造方法で詳細に説明する。
図３を参照すれば、直線品質にすぐれるタイヤ補強用スチールコード及び単一鋼線の製造方法は、ワイヤ準備段階（Ｓ１００）、加熱段階（Ｓ２００）、冷却段階（Ｓ３００）、巻き取り段階（Ｓ４００）、直線性測定段階（Ｓ５００）を含んでなる（ここで、前記加熱段階（Ｓ２００）と前記冷却段階（Ｓ３００）は、前述の前記ワイヤ１１０を加熱する加熱段階、加熱された前記ワイヤ１１０を冷却する冷却段階と同一である）。
前記ワイヤ準備段階（Ｓ１００）は、伸線されたワイヤを準備する段階である。前記ワイヤ準備段階（Ｓ１００）は、前記ワイヤ１１０を伸線する段階が含まれているものであるならば、多様な工程が含まれてもよいということは言うまでもない。
前記加熱段階（Ｓ２００）は、伸線された前記ワイヤ１１０を、張力が加えられた状態で加熱させる段階である。図４は、伸線された前記ワイヤ１１０の加熱温度による引っ張り強度の変化を示したものである。図４を参照すれば、前記ワイヤ１１０の引っ張り強度は、１００℃ないし１５０℃で最大になり、２００℃超過においては、引っ張り強度が低くなる。そのような温度領域での強度変化は、炭素原子による電位閉じ込め現象によって発生する。また、２００℃超過において、強度低下の原因は、回復と再結晶との現象によって発生する。
図５（ａ）は、加熱していないときの前記ワイヤ１１０の微細組織変化を示し、図５（ｂ）は、１５０℃、図５（ｃ）は、２００℃、図５（ｄ）は、３５０℃での前記ワイヤ１１０の微細組織変化を示す。図５において、Ｆｅで構成されたフェライト層は、明るい部分であり、Ｆｅ３Ｃで構成されたセメンタイト層は、暗い部分である。パーライトは、Ｆｅで構成されたフェライト層と、Ｆｅ３Ｃで構成されたセメンタイト層とが相互に層状に形成された構造を示す。
図５を参照すれば、伸線されたワイヤの微細組織（図５（ａ））は、パーライトが伸線方向に沿って整列されており、２００℃以下での微細組織（５（ｂ）、５（ｃ））と、伸線されたワイヤの微細組織は、明らかな差が示されていない。しかし、３５０℃での微細組織（５（ｄ））は、円形態のラメラ層が観察されるというような回復過程の微細構造が観察された。
図４及び図５の、引っ張り強度と微細組織の変化は、炭素の移動によって示される現象であり、加熱処理を介して、炭素の移動、及び電位固着を促進させもするということを意味する。具体的には、２００℃以下において、前記ワイヤ１１０を加熱すれば、微細組織を大きく変化させずに、引っ張り強度を強くすることができる。しかし、加熱温度が２００℃より過度に高くなれば、微細組織変化が観察されるほど、ワイヤの物性側面が不利になり、引っ張り強度が低くなるということが分かる。すなわち、加熱していないときと、組織的に類似していながらも、加熱効果を十分に発揮させることができる温度は、２００℃以下が望ましいということが分かる。
図６ないし図９は、温度による微細組織位置別炭素の分布を、ＦＩＭ（field ion microscopy）とＡＰＴ（atom probe tomography）とを利用して示したものである。図６（ａ）ないし図９（ａ）は、温度によるＦＩＭイメージを示したものであり、図６（ｂ）ないし図９（ｂ）は、温度による炭素の分布を示すものである。図６ないし図９において、明るい部分は、フェライトを示し、暗い部分は、セメンタイトを示す。
図６は、伸線段階を経て、加熱段階が進められていないものであり、フェライトとセメンタイトとが明らかに区分されるラメラ構造が観察される。すなわち、伸線直後には、セメンタイトの分解が極めて制限されるということを示す。ここで、セメンタイトの分解が制限されたということは、伸線段階を経たワイヤにおいては、セメンタイトの分解がなされていないために、ワイヤを巻き取り部に巻き取ったとき、セメンタイトの分解が発生し、それにより、変形時効が発生してしまうということを示す。
図７は、伸線段階を経て、１５０℃で加熱段階が進められたものである。図７（ａ）及び図７（ｂ）を参照すれば、明るい部分と暗い部分とが均等に配列されていることにより、炭素原子が、全ての領域において、均質に分布されていることが分かる。また、炭素濃度が４ないし５ａｔ％と、ワイヤ内平均炭素含量と一致する（前述のように、ワイヤは、０．５ないし１．１ｗｔ％の炭素鋼からもなり、図６ないし図９においては、０．９２ｗｔ％の炭素鋼からなっている。ａｔ％は、atomic％であり、特定元素に係わる原子比を示す。０．９２ｗｔ％をａｔ％に換算すれば、４．５ａｔ％ほどになり、従って、Ｆｅという母材（ワイヤ）内に平均的に入っている炭素の原子比が４．５ａｔ％になる。図７（ｂ）を参照すれば、炭素の原子比が、全区間において、４ないし５ａｔ％を示しているが、それは、炭素原子が母材（ワイヤ）に均質に分布されているということを意味する）。
すなわち、伸線段階後、ワイヤを１５０℃に加熱することにより、炭素が移動するということを示し、加熱段階により、時効現象を促進させることができるということを意味する。該時効現象が促進されるということは、ワイヤが巻き取り部に巻き取られる前、加熱段階によって時効現象がすでに進み、その後、時効現象が発生させないということである。
図８は、伸線段階を経て、２００℃で加熱段階が進められたものであり、図８（ａ）及び図８（ｂ）を参照すれば、図７対比で、不均質な炭素分布が示される。炭素濃度が高い地域は、セメンタイトの炭素濃度である２５ａｔ％より低く、炭素濃度が低い地域は、１５０℃に加熱したワイヤの平均炭素濃度より低い２ないし３ａｔ％が示される（ここで、セメンタイトは、Ｆｅ３Ｃを意味し、Ｆｅ３Ｃは、Ｆｅ基地状内において、６．６７ｗｔ％のＣ（炭素）を含む。Ｆｅ３Ｃは、約２５ａｔ％に換算され、前述のところにおいて、セメンタイト炭素濃度である２５ａｔ％より低いということは、既存のセメンタイト領域が分解され、炭素が基地状態に分解されたか、あるいは既存に電位あるいは粒界面にＣが集積され、炭素濃度が高い地域が示されたということを意味する）。
すなわち、加熱温度が１５０℃から２００℃に上昇するにつれ、炭素が持続的に拡散を行い、炭素濃度が高い領域は、従来のセメンタイト領域や電位が集積されたフェライトラメラ領域であると見なされる。
図９は、伸線段階を経て、３５０℃で加熱段階が進められたものであり、図９（ａ）及び図９（ｂ）を参照すれば、図８の微細組織と明らかな差が観察される。図９のＦＩＭイメージは、図６の伸線段階を経て、加熱段階を経ていないワイヤのＦＩＭイメージに類似し、明るくて暗い領域が明らかに対比されるが、構想化された暗いラメラ領域が観察される。小さいセメンタイト、または球状化された炭素が粒界に沿って発生し、フェライト内炭素濃度は、さらに低い温度で加熱されたワイヤよりもさらに低くなる。
すなわち、伸線段階を経て、温度別加熱段階による引っ張り強度と微細組織観察との結果を参照すれば、加熱温度が１５０℃以下においては、コットレル雰囲気により、ＣやＮのような侵入型固溶原子が、拡散によって電位に固着し、引っ張り強度が上昇し、それにより、巻き取り部に巻き取られた後にも、塑性変形し難いワイヤを得ることができるようになるのである。しかし、加熱温度が２００℃を超えれば、微細組織の回復、及びセメンタイト球状化により、引っ張り強度が低下し、ワイヤ品質特性である切断力低下をもたらすので、加熱条件を適用し難いという問題点がある。また、高温加熱処理は、製造コスト上昇を伴うので、最も望ましくは、１５０℃以下が望ましい。
前述のように、前記加熱段階（Ｓ２００）の加熱温度は、２００℃以下でなされることが望ましく、さらに望ましくは、１５０℃以下が望ましい（加熱温度は、５０℃ないし２００℃であってもよい）。また、図４を参照すれば、引っ張り強度を向上させるために、前記加熱段階（Ｓ２００）の加熱温度は、８０℃ないし１５０℃が望ましい。
前記冷却段階（Ｓ３００）は、前記加熱段階（Ｓ２００）を経た前記ワイヤ１１０を冷却させる段階である。前記加熱段階（Ｓ２００）を経た前記ワイヤ１１０は、前記ワイヤ１１０内のＣとＮとが拡散しやすい環境に露出されているために、冷却が十分になされず、巻き取りがなされれば、変形時効を完全に抑制することができない。従って、前記冷却段階（Ｓ３００）は、前記加熱段階（Ｓ２００）を経た前記ワイヤ１１０を冷却させなければならない。
前記冷却段階（Ｓ３００）の冷却温度は、４０℃以下であることが望ましく、前記冷却段階（Ｓ３００）の冷却温度は、１０℃ないし４０℃でもある。具体的には、前記冷却段階（Ｓ３００）は、常温でなされることが最も望ましい。前記冷却段階（Ｓ３００）は、多様な方法でなされ、空冷式、水冷式のような方法が使用される。
前記巻き取り段階（Ｓ４００）は、前記加熱段階（Ｓ２００）と前記冷却段階（Ｓ３００）とを経た前記ワイヤ１１０を、前記ワイヤ１１０の直径よりもさらに大径からなる前記巻き取り部１２０に巻き取る段階である。前記巻き取り部１２０の直径は、前記ワイヤ１１０の直径の３００倍よりも大きい径からなるものであり、前記巻き取り部１２０の直径が前記ワイヤ１１０の直径の３００倍よりも小さければ、巻き取る時に問題が発生する。従って、前記巻き取り部１２０の直径は、前記ワイヤ１１０の直径の３００倍よりも大きいことが望ましい。
図１０を参照すれば、前記ワイヤ１１０は、加熱部１３０において、前記加熱段階（Ｓ２００）が進められ、前記冷却部１４０において、前記冷却段階（Ｓ３００）を進めた後、前記巻き取り部１２０に巻き取られる。ここで、前記加熱部１３０には、第１温度センサ１３１が設けられ、前記加熱段階（Ｓ２００）において、前記ワイヤ１１０に加えられる温度を把握して調節することができ、前記冷却部１４０には、第２温度センサ１４１が設けられ、前記冷却段階（Ｓ３００）において、前記ワイヤ１１０に加えられる温度を把握して調節することができる。
本発明の直線品質にすぐれるタイヤ補強用スチールコード及び単一鋼線の製造方法は、前記直線性測定段階（Ｓ５００）をさらに含んでもよい。図２を参照すれば、前記直線性測定段階（Ｓ５００）は、前記巻き取り部１２０で６ヵ月ないし１年巻き取られた前記ワイヤ１１０の一端１１１を前記一地点１５０に固定させ、前記ワイヤ１１０を垂直に４００ｍｍ下ろす段階である。
前記加熱段階（Ｓ２００）と前記冷却段階（Ｓ３００）とを経て、前記巻き取り部１２０に巻き取られた前記ワイヤ１１０は、変形時効が前記加熱段階（Ｓ２００）ですでに進められたために、前記巻き取り部１２０に、前記ワイヤ１１０を巻き取っても、変形時効が発生しなくなる。そのような部分は、前記直線性測定段階（Ｓ５００）でも確認される。
具体的には、前記直線性測定段階（Ｓ５００）において、前記一地点１５０から垂直線をなす前記第１軸１５１と、前記ワイヤ１１０の他端１１２とがなす間隔は、３０ｍｍ以下になる。
前記加熱段階（Ｓ２００）は、張力が加えられた状態において、前記ワイヤ１１０が加熱されることにより、前記ワイヤ１１０に加えられる張力、前記ワイヤ１１０の加熱温度、前記ワイヤ１１０を加熱する時間などが変化される。前記加熱段階（Ｓ２００）を介して変形時効を促進させるためには、前記加熱段階（Ｓ２００）の前記加熱温度、加熱時間、前記ワイヤ１１０に加えられる張力は、下記数式Ａを満足することが望ましい。
数式Ａ：
Ｔ＋１３．６７ｌｎ（ｔ）＋２．７τ≧４２５
数式Ａで、Ｔは、前記加熱温度の絶対温度（Ｋ）であり、ｔは、前記加熱時間（ｓ）であり、τは、前記ワイヤに加えられる張力（ｋｇｆ）である。
数式Ａ：
Ｔ＋１３．６７ｌｎ（ｔ）＋２．７τ≧４２５
数式Ａで、Ｔは、前記加熱温度の絶対温度（Ｋ）であり、ｔは、前記加熱時間（ｓ）であり、τは、前記ワイヤに加えられる張力（ｋｇｆ）である。
数式Ａの上限値が６００を超えれば、経済的側面、作業性側面で非効率的になるので、数式Ａは、６００≧Ｔ＋１３．６７ｌｎ（ｔ）＋２．７τ≧４２５であってもよい。
前記数式Ａを満足する加熱温度と加熱時間とによって加熱処理を行えば、侵入型固溶原子であるＣとＮとが十分に拡散されて電位への固着がなされるために、巻き取り前、変形時効促進が完了し、前記巻き取り部１２０に、前記ワイヤ１１０を巻き取った後、長期間時間が経っても、変形が発生しない。一定温度において、数式Ａを満足しない加熱時間が適用されれば、前記ワイヤ１１０の直進性が、製造直後よりも、屈曲半径が小さくなり、前記ワイヤ１１０をタイヤに使用するために、タイヤ製造工程が進められるとき、バックリング現象またはチップライジング現象を発生させてしまう。
また、前記加熱段階（Ｓ２００）において、前記ワイヤ１１０に印加される張力は、加熱温度及び加熱時間に影響を与える。前述のように、前記加熱段階（Ｓ２００）は、侵入型固溶原子の拡散を介して、変形時効を促進させる役割を行う。前記ワイヤ１１０に印加される張力が増大すれば、前記ワイヤ１１０の直進性は、増大し、同一加熱条件において、さらに高い直進性向上効果が示される。従って、前記加熱段階（Ｓ２００）において、前記ワイヤ１１０に張力を加えれば、加熱温度及び加熱時間を低減させることができる。
図１１及び図１２は、前記数式Ａを利用し、加熱温度、加熱時間、前記ワイヤ１１０に加えられる張力を、条件別に加熱及び冷却処理した後、経時的な直線変化を示したものである。図１１及び図１２に適用された前記ワイヤ１１０は、２×０．３０の構造を適用した（２×０．３０の構造は、０．３ｍｍになる２本のワイヤが連合された構造である）。
図１１は、張力が０．５ｋｇｆ、１ｋｇｆ、２ｋｇｆ、４ｋｇｆであるとき、加熱温度及び加熱時間による直線性変化を示し、図１２は、張力が６ｋｇｆ、８ｋｇｆ、１０ｋｇｆであるとき、加熱温度及び加熱時間による直線性変化を示したものである。ここで、直線性（ｍｍ）は、前記直線性測定段階（Ｓ５００）で測定されるものであり、前記ワイヤ１１０の一端１１１を前記一地点１５０に固定させ、前記ワイヤ１１０を垂直に４００ｍｍ下ろした後、前記一地点１５０から垂直線をなす前記第１軸１５１と、前記ワイヤ１１０の他端１１２とがなす間隔を測定したものである。また、直線変化は、製造直後の直線性と、７月経過後の直線性との差を示すものである。
図１１及び図１２について述べれば、張力、加熱温度、加熱時間が増大するほど、直線性の変化が小さいということが分かり、張力が４ｋｇｆ以上においては、固定された加熱温度及び加熱時間の条件による直線性変化が小さいということが分かる。
図１３は、張力４ｋｇｆ適用し、加熱温度１５０℃で２秒間加熱した実施形態と、従来のスチールコードとの経時的な直線性変化を比較して示したものである。図１３を参照すれば、従来のスチールコードに比べ、本発明のスチールコードは、直線変化が大きく低減したことが分かり、それは直線品質が向上したということを示す。
すなわち、十分な加熱温度と加熱時間とを適用すれば、侵入型固溶原子の拡散が活発になり、変形時効を促進させ、前記ワイヤ１１０を前記巻き取り部１２０に巻き取らせても、直線変化が小さいスチールコード及び単一鋼線を製造することができ、張力が高いほど、直線性が有利であるという効果がある。具体的には、前記数式Ａを満足させる張力、加熱温度、加熱時間を満足させれば、直線性が３０ｍｍ以内であるスチールコード及び単一鋼線を製作することができる。
前述の本発明の直線品質にすぐれるタイヤ補強用スチールコード及び単一鋼線並びにその製造方法は、次のような効果がある。
本発明は、スチールコード及び単一鋼線を加熱及び冷却処理し、スチールコード及び単一鋼線に残存する応力を除去することにより、一定内径の巻き取り部に、スチールコード及び単一鋼線を巻き取って長期間時間が経っても、直線性が変わらない直線品質にすぐれるタイヤ補強用スチールコード及び単一鋼線を提供することができるという長所がある。
具体的には、本発明は、加熱処理を介して、スチールコード及び単一鋼線に変形時効を促進させることができるのである。従来のスチールコード及び単一鋼線は、タイヤ補強材として使用するために、数ヵ月の時間が必要であり、そのために、一定内径を有したスプールに巻き取られて使用された。従来のスチールコード及び単一鋼線は、スチールコード及び単一鋼線がスプールに巻き取られる間に変形時効が発生し、直線性に問題があった。しかし、本発明は、巻き取り部に、スチールコード及び単一鋼線が巻き取られる間に発生しうる変形時効を、加熱処理及び冷却処理を介して前もって発生させ、巻き取り後、変形時効を発生させず、直線性にすぐれるスチールコード及び単一鋼線を提供することができるという長所がある。
そのように、本発明は、ワイヤを巻き取り部に長期間巻き取られても、直線性が変わらないようにするための加熱段階の条件（加熱温度、加熱時間、ワイヤに加えられる張力）を数式Ａを介して導き出すことにより、直線品質にすぐれるタイヤ補強用スチールコード及び単一鋼線を提供することができるという長所がある。
以上、本発明は、望ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範疇を外れない範囲内において、さまざまな多くの変形が提供される。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決められるものである。
Claims (7)
- タイヤ補強用スチールコード及び単一鋼線において、
伸線段階を経た後、張力が加えられた状態で加熱される加熱段階を経て、冷却段階を経るワイヤと、
前記ワイヤの直径より大きい直径によってなり、前記ワイヤが巻き取られる巻き取り部とを含み、
前記巻き取り部に６ヵ月ないし１年巻き取られた前記ワイヤの一端を一地点に固定させ、前記ワイヤを垂直に４００ｍｍ下ろしたとき、
前記一地点から垂直線をなす第１軸と、前記ワイヤの他端とがなす間隔は、３０ｍｍ以下であることを特徴とする直線品質にすぐれるタイヤ補強用スチールコード及び単一鋼線。 - 前記加熱段階の加熱温度は、２００℃以下であり、
前記冷却段階の冷却温度は、４０℃以下であることを特徴とする請求項１に記載の直線品質にすぐれるタイヤ補強用スチールコード及び単一鋼線。 - 前記加熱段階の前記加熱温度、加熱時間、前記ワイヤに加えられる張力は、下記数式Ａを満足することを特徴とする請求項２に記載の直線品質にすぐれるタイヤ補強用スチールコード及び単一鋼線。
数式Ａ：
Ｔ＋１３．６７ｌｎ（ｔ）＋２．７τ≧４２５
（式中、Ｔは、前記加熱温度の絶対温度（Ｋ）であり、ｔは、前記加熱時間（ｓ）であり、τは、前記ワイヤに加えられる張力（ｋｇｆ）である。） - タイヤ補強用スチールコード及び単一鋼線の製造方法において、
伸線されたワイヤを準備するワイヤ準備段階と、
前記ワイヤを、張力が加えられた状態で加熱させる加熱段階と、
前記ワイヤを冷却させる冷却段階と、
前記ワイヤを、前記ワイヤの直径より大きい直径からなる巻き取り部に巻き取る巻き取り段階と、を含むことを特徴とする直線品質にすぐれるタイヤ補強用スチールコード及び単一鋼線の製造方法。 - 前記巻き取り部において、６ヵ月ないし１年巻き取られた前記ワイヤの一端を一地点に固定させ、前記ワイヤを垂直に４００ｍｍ下ろす直線性測定段階を含み、
前記直線性測定段階において、前記一地点から垂直線をなす第１軸と、前記ワイヤの他端とがなす間隔は、３０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の直線品質にすぐれるタイヤ補強用スチールコード及び単一鋼線の製造方法。 - 前記加熱段階の加熱温度は、２００℃以下であり、
前記冷却段階の冷却温度は、４０℃以下であることを特徴とする請求項１に記載の直線品質にすぐれるタイヤ補強用スチールコード及び単一鋼線の製造方法。 - 前記加熱段階の前記加熱温度、加熱時間、前記ワイヤに加えられる張力は、下記数式Ａを満足することを特徴とする請求項６に記載の直線品質にすぐれるタイヤ補強用スチールコード及び単一鋼線の製造方法。
数式Ａ：
Ｔ＋１３．６７ｌｎ（ｔ）＋２．７τ≧４２５
（式中、Ｔは、前記加熱温度の絶対温度（Ｋ）であり、ｔは、前記加熱時間（ｓ）であり、τは、前記ワイヤに加えられる張力（ｋｇｆ）である。）
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