JP5501811B2

JP5501811B2 - スチール素線のすべり性評価方法およびすべり性評価装置

Info

Publication number: JP5501811B2
Application number: JP2010058186A
Authority: JP
Inventors: 泰之阿部
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2010-03-15
Filing date: 2010-03-15
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2030-03-15
Also published as: JP2011191201A

Description

本発明はスチール素線のすべり性評価方法およびすべり性評価装置（以下、「評価方法」および「評価装置」とも称する）に関し、詳しくは、各種ゴム物品等の補強材としてのスチールコード製造用に用いられるスチール素線のすべり性評価方法およびすべり性評価装置に関する。

タイヤ等の各種ゴム物品の補強材用途に用いられるスチールコードは、一般に、一次伸線、一次熱処理、二次伸線、二次熱処理、めっきおよび最終伸線の工程を順次経ることにより得られたスチール素線を、複数本にて適宜撚り合わせて製造される。このような撚り構造を有するスチールコードの製造において、撚り性状は重要な管理項目である。

コードの撚線は、通常、撚線機において、所定の本数のスチール素線を、所定のテンション（張力）を掛けながらガイドを介して巻き出して撚り合わせることにより行われる。この際、ガイドとの摺動部において素線のテンションが変動して、各素線間でテンションにバラツキが生ずると、結果として所望の撚り性状が得られなかったり、撚りコードの撚り性状が悪化して品質が悪化したりすることになる。したがって、所望の撚り性状を高品質で得るためには、ガイドとの摺動部分におけるスチール素線の抵抗を低減して、各素線のテンションを所定の値に均一化することが重要である。

ガイド部分での素線の抵抗を低減するための手段としては、ガイドまたはスチール素線の潤滑性を向上することが挙げられる。このうちスチール素線側の潤滑性の向上を考えた場合に重要となるのが、最終伸線後、撚線前の時点での、スチール素線のすべり性である。この点、撚線機としてバンチャー型のものを用いる場合には、撚線中に素線にオイルを塗布することにより素線のすべり性を調整する手法が考えられるが、チューブラー型の撚線機を用いて撚線を行う場合には、構造上、オイル塗布の手法が適用しにくいため、問題となる。

これに対し、例えば、各素線のテンションを低く設定して、素線のすべり性のバラツキによる撚線時の各素線のテンションのバラツキを抑制する方法が知られている（例えば、特許文献１等）。

特開２００６−１５２５２７号公報（段落［０００８］等）

上述のように、特に、チューブラー型の撚線機を用いて撚線を行う場合には、オイル塗布による付加的なすべり性の調整が図れないため、スチール素線そのもののすべり性が、コードの撚り性状の良不良を決定する重要因子となる。また、バンチャー型の撚線機においても、オイルの塗布を付加的に行うとコスト増に繋がるという難点があるため、スチール素線そのもののすべり性が確実に評価できれば好ましいといえる。

しかしながら、従来は、撚線機への素線の仕掛け前にそのすべり性を正確に把握するための手段がなく、撚線工程において、素線を撚線機に仕掛けた後、撚り開始時点で初めて撚り性状が判明していた。したがって、撚線機への仕掛け前にスチール素線のすべり性を評価して、最終的に得られるスチールコードの撚り性状をも予測可能とする技術の確立が望まれていた。

そこで本発明の目的は、最終伸線工程後、撚線前におけるスチール素線のすべり性を、撚線機への仕掛け前に、現場において簡易に評価することが可能なスチール素線のすべり性評価方法およびすべり性評価装置を提供することにある。

本発明者は鋭意検討した結果、最終伸線工程後にスプールに巻き取られた状態のスチール素線について、スプールから素線を引き出して、引き出された素線とスプールに巻かれた素線表面との間で素線同士を擦り合わせた際の抵抗をすべり性の指標として検出する手法を用いることにより、上記問題を解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明のスチール素線のすべり性評価方法は、スプールに巻き取られたスチール素線の一端を、該スプールから引き出して、重りを介して再度該スプールに巻き付けた後、測定手段に取り付け、該測定手段を介して引っ張った際の抵抗を測定して、該抵抗を前記スチール素線のすべり性の指標とすることを特徴とするものである。

本発明の評価方法においては、前記測定手段として、バネ秤またはロードセルを用いることが好ましい。また、前記抵抗は、好適には荷重として検出することができる。

また、本発明のスチール素線のすべり性評価装置は、スプールに巻き取られたスチール素線の一端を、該スプールから引き出して、重りを介して再度該スプールに巻き付けた状態で、該スチール素線のすべり性を評価する装置であって、前記スプールを保持する保持部と、該保持部に対し、前記スプール軸方向に直交する方向に間隔をあけて配置された測定手段と、該測定手段を、前記保持部から前記スプール軸方向に直交する方向に向かって引っ張るための駆動手段と、を備えることを特徴とするものである。

本発明の評価装置においては、前記測定手段が、バネ秤またはロードセルであることが好ましい。また、前記駆動手段としては、好適には、手動またはモータを用いることができる。

本発明によれば、最終伸線工程後、撚線前におけるスチール素線のすべり性を、撚線機への仕掛け前に、現場において簡便に計測、評価することが可能であるので、最終伸線工程後の時点で、次の撚線工程における撚り性状を予測することが可能となる。したがって、これにより、すべり性の悪いスチール素線を次工程に送ることを防止でき、コードの撚り性状の不良を防止して、スチールコードの生産性を向上することが可能となった。

本発明のスチール素線のすべり性評価装置の一例を示す概略説明図である。本発明におけるスチール素線のスプールへの巻き付け状態を示す概略説明図である。実施例における各スチール素線のすべり値の測定結果を示すグラフである。（Ａ）〜（Ｄ）は、実施例における各スチール素線の撚線テンションの測定結果を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に、本発明のスチール素線のすべり性評価装置の一例の概略説明図を示す。図示する評価装置１０は、スチール素線１が巻き取られたスプール２を保持する保持部１１と、保持部１１に対し、スプール軸方向に直交する方向に間隔をあけて配置された測定手段１２と、この測定手段１２を、保持部１１からスプール軸方向に直交する方向に向かって引っ張るための駆動手段１３と、を備えている。

本発明においては、図２に示すように、まず、スプール２に巻き取られたスチール素線１の一端を、スプール２から引き出して、重り２０を介して再度スプール２に巻き付ける。その後、巻き付けたスチール素線１の一端を、図１に示すようにさらに測定手段１２に取り付け、これを測定手段１２を介して引っ張った際の抵抗を測定して、得られた抵抗を当該スチール素線１のすべり性の指標とするものである。

上記のようにして測定された抵抗は、図示するようにスチール素線１をスプール２に１周巻き付けた場合には、（重り２０の重量÷２）＋（スプール１周分の素線同士の摩擦力）を反映したパラメータとなる。したがって、重り２０の重量を一定値に設定して、同じ径のスプール２を用いれば、スチール素線同士の摩擦力、すなわち、当該素線のすべり性を、上記抵抗によって数値化して評価することが可能となる。具体的には、撚線時の素線のテンションの値と、不良の発生状況との関係より、抵抗の値（すべり値）が満足すべき上限値を決定し、すべり性の指標とすればよい。ここで、スチール素線１のスプール２への巻き付け量は、１周には限られず何周であってもよいが、作業上の便宜からは１周のみとすることが好ましい。

本発明によれば、スチール素線のすべり性の数値化が可能となったことで、作業者の官能評価ではバラツキを生じやすいすべり性の評価基準を明確化することができるので、すべり性の悪い素線の流出をより確実に防止して、コードの撚り性状不良の発生を効果的に抑制することが可能となる。実際上は例えば、スチール素線の製造時において、数日程度の間隔で定期的に上記すべり性評価を行うことが考えられる。

また、本発明によれば、上記コードの撚り性状不良の発生防止の効果が得られるのみならず、上記指標を、スチール素線の製造における伸線工程の設備評価の基準としても活用することが可能である。すなわち、スチール素線の製造時の一工程である湿式伸線工程では、太径のスチール線材を、潤滑剤内でダイスを介して伸線することにより、所定の細径のスチール素線を得ているが、この潤滑剤の劣化やダイスの摩耗状態などにより、得られるスチール素線表面の平滑性は変化する。スチール素線表面の平滑性が悪化すれば、すべり性も悪化するため、潤滑剤やダイスを良好な状態に管理することは重要である。逆に言えば、素線のすべり性を評価することで、すべり性に反映される上記伸線工程の潤滑剤やダイスの状態をも評価することが可能であるので、これにより、早期の潤滑剤およびダイスの交換などによって、すべり性の悪いスチール素線の発生についても防止することが可能となる。

本発明においては、上述するような装置ないし方法を用いてすべり性を評価するものであれば、その詳細条件については適宜設定することが可能であり、特に制限されるものではない。

図１に示す評価装置１０においては、台座１４上に固定された支柱１５に対し、上記保持部１１、測定手段１２および駆動手段１３が設置され、２個のプーリ１６を介して測定手段２が上方に引っ張られるものとなっているが、本発明の評価装置はこれには制限されず、上記保持部１１、測定手段１２および駆動手段１３を備えるものであれば、例えば、スチール素線１の引っ張り方向が水平方向となるものであってもよい（図示せず）。また、図示する例では、台座１４に車輪１７を取り付けて、装置を移動自在に形成しているが、これも必須ではなく、固定式の装置としてもよい。さらに、装置を移動可能とする場合には、図示はしないが、移動時用のハンドルなどを設けてもよい。

保持部１１は、スチール素線１が巻き取られた状態のスプール２、特には、満巻き状態のスプール２を保持することが可能な程度の耐荷重を有するものであればよく、その形状については特に制限はないが、満巻き状態の場合、スプール２は極めて高重量であるため、必ずしも固定手段を有しなくてもよい。保持部１１の設置高さについては、すべり性評価を行う上では特に制限はないが、作業上の便宜からは、成人男性の腰の高さ程度とすることが好ましい。

測定手段１２は、図示するように、スプール２に対し、スチール素線１を引き出す方向に間隔をあけて配置され、支柱１５に設けられた保持具１８により保持されて、この引き出し方向に移動自在に形成されている。測定手段１２は、スプール２から引き出されたスチール素線１を取り付けた状態で、スチール素線１を引き出し方向に引っ張ることができるものであればよく、図示するように、駆動手段１３との間を線材等で繋いで駆動手段１３により引っ張られるものであっても、駆動手段１３と一体となって、それ自体が引き出し方向に移動するものであってもよい（図示せず）。測定手段１２としては、具体的には例えば、バネ秤またはロードセルを好適に用いることができる。測定手段としてバネ秤またはロードセルを用いた場合、すべり性の指標としての抵抗は、荷重として検出することができ、例えば、一定長さ引っ張った際の荷重の平均値を取って、この平均値によりすべり性を評価する手法を用いることができる。

駆動手段１３は、測定手段１２を、スチール素線１の引き出し方向に向かって引っ張ることができるものであれば、いかなるものを用いてもよい。具体的には例えば、手動またはモータなどを用いることができ、手動の場合は、測定手段２またはそれに繋いだ線材を直接引っ張る方法の他、リール等を配置して間接的に引っ張る方法を用いることができる。

なお、スチール素線１に吊り下げる重り２０としては、作業上の便宜を考慮して適宜荷重のものを用いればよく、特に制限はないが、例えば、数十ｇ〜数百ｇ程度のものを用いることができる。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
図１に示す評価装置を用いて、スチール素線のすべり性評価を行った。装置条件としては、保持部１１としてスプール２の軸穴を介してスプール２を保持する機構を用い、測定手段１２としてバネ秤（秤量：５００ｇ、最小目盛：１０ｇ）を用い、駆動部材１３としては、測定手段１２と駆動手段１３とを繋ぐ線材を巻き取ることにより測定手段を引っ張り移動させる手動のリールを用いた。また、保持部１１から測定手段１２までの距離は、約２００ｍｍとした。

具体的な評価手法としては、まず、図２に示すように、満巻きスプール２からスチール素線１の一端を引き出して、これを１００ｇの重り２０を介して再度スプール２に１周巻き付けた後、バネ秤１２に取り付けた。次いで、リール１３を手動で巻いて、バネ秤１２を介してスチール線材１を４００ｍｍ引っ張った際の、バネ秤１２の表示荷重の平均値を読み取って、これをすべり性の指標（すべり値）とした。

素線の製造条件を変えた４種の満巻きスプール（素線の線径：０．３ｍｍ，それぞれ「スチール素線Ａ〜Ｄ」とする）について、各２本につき上記手順に従いすべり値を測定した結果を、図３のグラフに示す。また、スチール素線Ａ〜Ｄについて、それぞれ撚線テンションの変動を測定した結果を、図４（Ａ）〜（Ｄ）に示す。なお、撚線時のテンションおよび不良の発生状況から、上記評価条件下では、すべり値１６０ｇがスチール素線として良品である上限値であり、すべり値３００ｇのスチール素線は、手作業で素線同士を擦り合わせた場合でも素線表面が粗い状態であることがわかる程度のものであった。また、すべり値が１６０ｇのスチール素線と１８０ｇのスチール素線とでは、手作業では差がわからないものの、撚り線テンションの測定器では明確に相違が検出でき、これら２種類の素線を撚線に用いた場合、撚り性状が明らかに異なるものとなった。

図３，４の結果からわかるように、４種のスチール素線Ａ〜Ｄのうちすべり値が１５０ｇ程度であるスチール素線Ｂ〜Ｄでは、撚線テンションがいずれも２．５ｋｇ付近で安定しており、値のバラツキ（変動）も少ない。これに対し、すべり値が１８０ｇ程度と高いスチール素線Ａでは、他のスチール素線Ｂ〜Ｄに比べて撚線テンションが高く、しかもテンションの値のバラツキ（変動）が大きくなっている。このことから、すべり値が高いほど、撚線テンションの値が高くなるとともに、その値のバラツキ（変動）が大きくなることがわかる。これにより、上記すべり値によりスチール素線を評価することで、次の撚線工程における撚線テンション、ひいてはコードの撚り性状を予測できることが確かめられた。

また、上記と同様にして図１に示す評価装置により測定されたすべり値の値を、下記表中に示すように振った線径０．３４ｍｍの供試素線を用いて、チューブラー型の撚線機により、１＋６構造の撚りコードを製造した。撚線に際しては、シース素線のうち１本に、それぞれ下記表中に示すすべり値を有する供試素線を用い、それ以外のシース素線およびコア素線についてはすべて、すべり値が１５０ｇである素線を用いた。また、各供試素線の撚線テンションの値を測定して、その平均値およびバラツキ（変動幅）を算出した。

また、得られた各撚りコードのコード性状を目視により確認して、撚り性状が均一であるものを良、撚り性状の不均一な部分があるものを部分不良、全体として撚り性状が不均一であるものを不良として評価した。その結果を、下記の表中に併せて示す。

この場合、供試素線以外の５本のシース素線の撚りテンションはほぼ同等であるので、すべり値が他の５本のシース素線と同じ１５０ｇである供試素線を用いた実験例１では、全シース素線間で撚線テンションにバラツキがない。一方、すべり値が他の５本のシース素線と異なる値である供試素線を用いた実験例２〜４においては、シース素線間で撚線テンションにバラツキが生ずることになる。上記表中の結果から、上記評価条件下では、すべり値２００ｇが、他の素線の平均のすべり値が１５０ｇである撚りコードに用いるスチール素線として良品である上限値であり、すべり値２００ｇを上限としてスチール素線を管理することで、各素線における撚線テンションの値のバラツキ（変動）および素線間での撚り線テンションのバラツキをいずれも抑えて、撚り性状の良好な撚りコードが得られることが確かめられた。

１スチール素線
２スプール
１０すべり性評価装置
１１保持部
１２測定手段
１３駆動手段
１４台座
１５支柱
１６プーリ
１７車輪
１８保持具
２０重り

Claims

スプールに巻き取られたスチール素線の一端を、該スプールから引き出して、重りを介して再度該スプールに巻き付けた後、測定手段に取り付け、該測定手段を介して引っ張った際の抵抗を測定して、該抵抗を前記スチール素線のすべり性の指標とすることを特徴とするスチール素線のすべり性評価方法。
前記測定手段として、バネ秤またはロードセルを用いる請求項１記載のスチール素線のすべり性評価方法。
前記抵抗を、荷重として検出する請求項１または２記載のスチール素線のすべり性評価方法。
スプールに巻き取られたスチール素線の一端を、該スプールから引き出して、重りを介して再度該スプールに巻き付けた状態で、該スチール素線のすべり性を評価する装置であって、前記スプールを保持する保持部と、該保持部に対し、前記スプール軸方向に直交する方向に間隔をあけて配置された測定手段と、該測定手段を、前記保持部から前記スプール軸方向に直交する方向に向かって引っ張るための駆動手段と、を備えることを特徴とするスチール素線のすべり性評価装置。
前記測定手段が、バネ秤またはロードセルである請求項４記載のスチール素線のすべり性評価装置。
前記駆動手段が、手動またはモータである請求項４または５記載のスチール素線のすべり性評価装置。