JP4643244B2

JP4643244B2 - ブラスメッキスチールワイヤの製造方法及びブラスメッキスチールワイヤの伸線装置

Info

Publication number: JP4643244B2
Application number: JP2004360434A
Authority: JP
Inventors: 敏行小林
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2004-12-13
Filing date: 2004-12-13
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2024-12-13
Also published as: JP2006167732A

Description

本発明は、空気入りタイヤ等のゴム物品の補強材として用いられるブラスメッキスチールワイヤの製造方法及び伸線装置に関するものである。

ゴム物品の典型である空気入りラジアルタイヤでは、プライやベルト部に、ブラスメッキが施されたブラスメッキスチールワイヤを複数本撚り合わせたスチールコードをゴムで被覆したものを適用し、このスチールコードにより、タイヤの補強を図っている。上記スチールコードをタイヤの補強材として活用するためには、スチールコードと被覆ゴムとを確実に接着する必要があり、そのため、スチールコードを構成するスチールワイヤの表面にはブラスメッキが施されている。すなわち、タイヤの加硫時においては、ブラスメッキスチールワイヤの表面のブラスメッキ中に含まれる銅とゴム中の硫黄とが反応することによってスチールコードと被覆ゴムとを確実に接着する。上記ブラスメッキスチールワイヤは、通常、ブラスメッキ処理された線材を、多段スリップ型湿式伸線方法を用いて所望の線径に伸線処理したものが使用される。この多段スリップ型湿式伸線方法において、最終引き抜きダイス（以下「最終ダイス」という）、または、最終ダイスとこれより上流側の数個のダイスにダイヤモンドダイスを使用した方法が知られている。
特開２００４−０６６２７１号公報

上記ダイヤモンドダイスとしては、粒径１０μｍ程度の微粉末の単結晶ダイヤモンドを焼結して形成した焼結ダイヤモンドに精密な孔をあけたものが使用されていたので、伸線極初期（数Ｋｇ伸線）に面圧が最も高いアプローチ入線部でダイヤモンド粒の欠落現象が発生し、ダイヤモンド粒の欠落部にメッキ凝着が起きる。このメッキ凝着量は伸線量のアップとともに助長され、この部分の摩擦抵抗が増加して表層加工による加工発熱上昇現象が起こり、ブラスメッキスチールワイヤの延性値が低下するという課題があった。

本発明によるブラスメッキスチールワイヤの製造方法は、最終伸線工程の最終ダイス、あるいは、最終伸線工程の最終ダイス及びこれより上流側の数個のダイスとして、粒径５μｍ以下のダイヤモンド粒子を焼結して形成されたダイヤモンドダイスを使用して、ブラスメッキスチールワイヤの伸線引抜加工を行うブラスメッキスチールワイヤの製造方法において、ダイヤモンドダイスとして、ダイヤモンド粒子をバインダーで焼結した後にバインダーを除去した焼結ダイヤモンドにより形成されたものを用いたことを特徴とする。
本発明によるブラスメッキスチールワイヤの伸線装置は、最終伸線工程の最終ダイス、あるいは、最終伸線工程の最終ダイス及びこれより上流側の数個のダイスとして、粒径５μｍ以下のダイヤモンド粒子を焼結して形成されたダイヤモンドダイスを備えたブラスメッキスチールワイヤの伸線装置において、ダイヤモンドダイスが、ダイヤモンド粒子をバインダーで焼結した後にバインダーを除去した焼結ダイヤモンドにより形成されたことを特徴とする。

本発明のブラスメッキスチールワイヤの製造方法及び伸線装置によれば、粒径５μｍ以下のダイヤモンド粒子を焼結して形成されたダイヤモンドダイスを伸線加工に用いることで、ダイヤモンドダイスのダイヤモンド粒の欠落現象を緩和できて、メッキ凝着による加工発熱上昇現象を低減できるので、ブラスメッキスチールワイヤの延性劣化（延性値低下）を抑制できるとともに、バインダーの除去されたダイヤモンドダイスを用いたので、めっき凝着による加工発熱上昇現象を少なくでき、ダイヤモンドダイスの寿命を延ばすことができる。また、ダイヤモンド粒の欠落現象を緩和できるので、ダイヤモンドダイスの寿命を延ばすことができる。すなわち、ブラスメッキスチールワイヤの延性値をより高くでき、ダイヤモンドダイスのさらなる長寿命化が図れる。

図１；図２は本発明の最良の形態であって、図１は最終伸線工程の最終ダイス、あるいは、最終伸線工程の最終ダイス及びこれより上流側の数個のダイスとして使用されるダイヤモンドダイスの断面を示し、図２は最終伸線工程に用いられる多段スリップ型湿式の伸線装置を示す。

図１に示すように、本形態のブラスメッキスチールワイヤの製造方法及び伸線装置に用いるダイヤモンドダイス４は、粒径５μｍ以下の単結晶ダイヤモンドのダイヤモンド粒子をコバルト金属のようなバインダーで焼結した後このバインダーを除去して形成された焼結ダイヤモンドに精密な引抜孔１をあけてなるダイヤモンドニブ２と、ダイヤモンドニブ２を内部に保持する保持体３とにより形成される。このダイヤモンドダイス４を、最終伸線工程の最終ダイス２０、あるいは、最終ダイス２０及びこれより上流側の数個のダイス１４ａ；１４ａ・・・として使用して、スチールコード用のブラスメッキスチールワイヤ１３を伸線加工する。ダイヤモンドダイス４は、ダイスアプローチ角αが８〜１２°、ダイスベアリングの長さＬがダイヤモンドニブ２の引抜孔１の直径の長さの２０％〜５０％に形成されたものを用いる。伸線性の観点からすれば、ダイスアプローチ角αが８°、ダイスベアリングの長さＬがダイヤモンドニブ２の引抜孔１の直径の長さの２０％〜３０％に形成されたダイヤモンドダイス４を用いることが好ましい。

図２を参照し、本形態の最終伸線工程に用いられる多段スリップ型湿式の伸線装置１０を説明する。伸線装置１０は、潤滑剤液１１ｍが満たされた潤滑液槽１１と、潤滑剤液１１ｍ中に設置された多段の駆動キャプスタン１２Ａ；１２Ｂ及び多数のダイス１４；１４ａ；２０と、駆動キャプスタン１５とを備える。伸線装置１０による最終伸線工程は、潤滑液槽１１内の潤滑剤液１１ｍ中に互いに対向するように配置された２つの多段の駆動キャプスタン１２Ａ，１２Ｂとの間に、ブラスメッキスチールワイヤ１３を上記駆動キャプスタン１２Ａ，１２Ｂの各段に交互に掛け渡す過程で、各段毎にダイス１４（１４ａ）による伸線を行い、その後、最終ダイス２０を経て所定の径まで伸線処理したブラスメッキスチールワイヤ１３を駆動キャプスタン１５により図外の巻取工程へと送る工程である。つまり、伸線装置１０による最終伸線工程では、２０数個のダイスを使用して引き抜き加工を行い、狙いの所定の線径（直径で０．１〜０．４ｍｍ）のブラスメッキスチールワイヤ１３を得る。伸線装置１０は、最終ダイス２０として、あるいは、最終ダイス２０及び最終ダイス２０よりも上流側に配置された数個のダイス１４ａ：１４ａ・・・として、上記ダイヤモンドダイス４を使用し、その他のダイスはＷＣ（タングステンカーバイト）超硬ダイスを使用した構成とした。

本形態によれば、粒径５μｍ以下の単結晶ダイヤモンドのダイヤモンド粒子を焼結して形成されたダイヤモンドダイス４を、最終ダイス２０、あるいは、最終ダイス２０及びこれより上流側の数個のダイス１４ａ；１４ａ・・・として使用して、スチールコード用のブラスメッキスチールワイヤ１３を伸線加工したので、ダイヤモンドダイス４のダイヤモンド粒の欠落現象が緩和され、よって、めっき凝着による加工発熱上昇現象を低減できるので、ブラスメッキスチールワイヤの延性劣化（延性値低下）を抑制できる。ダイヤモンドダイス４のダイヤモンド粒の欠落現象を緩和できるので、使用するダイヤモンドダイス４の寿命を延ばすことができるという効果も得られる。また、ダイヤモンドダイス４として、粒径５μｍ以下の単結晶ダイヤモンドのダイヤモンド粒子をバインダーで焼結した後このバインダーを除去した焼結ダイヤモンドにより形成したものを用いたことで、使用するダイヤモンドダイス４の寿命を延ばすことができる。焼結後にバインダーを除去しない焼結ダイヤモンドにより形成されたダイヤモンドダイスを使用した場合、バインダーとブラスとの親和性が良いためにめっき凝着が促進され、めっき凝着による加工発熱上昇現象を招くためである。すなわち、本形態ではバインダーの除去されたダイヤモンドダイス４を用いることで、めっき凝着による加工発熱上昇現象を少なくでき、ダイヤモンドダイス４の寿命を延ばすことができる。ダイヤモンドダイス４のダイスアプローチ角αを８〜１２°としたので、表層発熱が少なくなり、また、ダイス面圧力を低くできることで加工発熱を減少でき、ダイス摩擦を抑制できる。ダイスベアリングの長さＬがダイヤモンドニブ２の引抜孔１の直径の長さの２０％〜５０％に形成されたものを用いることで、ブラスメッキスチールワイヤ１３とダイヤモンドダイス４との摩擦抵抗を少なくできるとともにダイヤモンドニブ２の強度を大きくできる。つまり、ダイスベアリングの長さＬを長くすればダイヤモンドニブ２の強度を大きくでき、ダイスベアリングの長さＬを短くすれば摩擦抵抗を少なくできるが、摩擦抵抗の低減とダイヤモンドニブ２の強度との両方を両立できる値として本形態ではダイスベアリングの長さＬをダイヤモンドニブ２の引抜孔１の直径の長さの２０％〜５０％に設定した。尚、ダイスアプローチ角αが８°、ダイスベアリングの長さＬが引抜孔１の直径の長さの２０％〜３０％に形成されたものを用いることで、上述した効果をさらに向上できる。

実施例
上記最終ダイス２０として４種類のダイヤモンドダイスを用意し、高炭素鋼材（０．８２％Ｃ）により形成された直径１．７２ｍｍのパテンティングメッキワイヤを０．３ｍｍまで伸線する加工を、４種類のダイヤモンドダイスを用いて別個に実施し、得られたブラスメッキスチールワイヤの延性値を比較した。尚、４種類のダイヤモンドダイスは、単結晶ダイヤモンドのダイヤモンド粒子をバインダーで焼結した後このバインダーを除去した焼結ダイヤモンドにより形成し、ダイスアプローチ角αを８°、ダイスベアリングの長さＬをダイヤモンドニブ２の引抜孔１の直径の長さの２５％とした。実験の結果、粒径１０μｍの単結晶ダイヤモンドのダイヤモンド粒子を焼結して形成したダイヤモンドダイスを用いて加工されたブラスメッキスチールワイヤの延性値は１００、粒径５μｍの単結晶ダイヤモンドのダイヤモンド粒子を焼結して形成したダイヤモンドダイスを用いて加工されたブラスメッキスチールワイヤの延性値は２５０、粒径１μｍの単結晶ダイヤモンドのダイヤモンド粒子を焼結して形成したダイヤモンドダイスを用いて加工されたブラスメッキスチールワイヤの延性値は３５０、粒径１μｍ以下の単結晶ダイヤモンドのダイヤモンド粒子を焼結して形成したダイヤモンドダイス（すなわち、粒径１μｍ以下の様々な粒径の単結晶ダイヤモンドのダイヤモンド粒子が混在しているものである）を用いて加工されたブラスメッキスチールワイヤの延性値は４５０であった。延性値（捻回特性値）は指数表示である。実施例から明らかなように、ダイヤモンドダイスを構成するダイヤモンド粒が小さいものほど得られるブラスメッキスチールワイヤの延性値が改善されており、ダイヤモンドダイスを構成するダイヤモンド粒の細粒化の効果が確認された。具体的には、粒径５μｍ以下の単結晶ダイヤモンドのダイヤモンド粒子を焼結して形成したダイヤモンドダイスを用いて加工することでブラスメッキスチールワイヤの延性値を２５０以上とでき、特に、粒径１μｍ以下の単結晶ダイヤモンドのダイヤモンド粒子を焼結して形成したダイヤモンドダイスを用いて加工することでブラスメッキスチールワイヤの延性値を３５０以上とできる。

本発明により製造されるブラスメッキスチールワイヤは、スチールラジアルタイヤのスチールコード用の他、高圧ホース、工業用ベルトなど、その他のゴム物品の補強に用いられる。

ダイヤモンドダイスの断面図（最良の形態）。伸線装置を示す模式図（最良の形態）。

符号の説明

１引抜孔、４ダイヤモンドダイス、１０伸線装置、
１４ａ；１４ａ・・・最終ダイスより上流側の数個のダイス、２０最終ダイス、
α ダイスアプローチ角、Ｌダイスベアリングの長さ。

Claims

最終伸線工程の最終引き抜きダイス、あるいは、最終伸線工程の最終引き抜きダイス及びこれより上流側の数個のダイスとして、粒径５μｍ以下のダイヤモンド粒子を焼結して形成されたダイヤモンドダイスを使用して、ブラスメッキスチールワイヤの伸線引抜加工を行うブラスメッキスチールワイヤの製造方法において、
ダイヤモンドダイスとして、ダイヤモンド粒子をバインダーで焼結した後にバインダーを除去した焼結ダイヤモンドにより形成されたものを用いたことを特徴とするブラスメッキスチールワイヤの製造方法。
最終伸線工程の最終引き抜きダイス、あるいは、最終伸線工程の最終引き抜きダイス及びこれより上流側の数個のダイスとして、粒径５μｍ以下のダイヤモンド粒子を焼結して形成されたダイヤモンドダイスを備えたブラスメッキスチールワイヤの伸線装置において、
ダイヤモンドダイスが、ダイヤモンド粒子をバインダーで焼結した後にバインダーを除去した焼結ダイヤモンドにより形成されたことを特徴とするブラスメッキスチールワイヤの伸線装置。