JP5558009B2

JP5558009B2 - 湿式伸線加工用潤滑剤および湿式伸線方法

Info

Publication number: JP5558009B2
Application number: JP2009015487A
Authority: JP
Inventors: 雫　　孝久; 圭太小山内; 薬師寺　　学
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2009-01-27
Filing date: 2009-01-27
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2029-01-27
Also published as: JP2010172906A

Description

本発明は、マイクロカプセル、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）中でより安定性の良好なマイクロカプセル、該マイクロカプセルを使用した湿式伸線加工用潤滑剤および湿式伸線方法（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３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、得られるスチールフィラメントの表面性状を良好にするため、湿式伸線加工用潤滑剤としてステアリン酸亜鉛や脂肪酸化合物等の油性剤や極圧剤を懸濁させた水系潤滑剤を用いて湿式伸線を行っている。

例えば、特許文献１には、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、開示されている。また、特許文献２には、油成分と極圧成分とを含んだ潤滑液を用いてブラスめっきスチールワイヤを伸線し、潤滑液の温度を１５℃以上３０℃以下のとするスチールワイヤの伸線方法が、開示されている。

特開２００２−２４１７８１号公報（特許請求の範囲等）特開２００７−２５３１８６号公報（特許請求の範囲等）

上記特許文献１および２等の記載の湿式伸線加工用潤滑剤は、潤滑に有効な成分が懸濁状態で分散している。この分散状態は、水溶液のｐＨ、温度および液の成分構成に影響され、それら液状態のバランスが崩れると、液中に分散している有効成分が液中に分散できず沈殿や凝固が起こり、潤滑性能が劣化してしまうおそれがある。一般に湿式伸線加工用潤滑剤中の潤滑成分は、ミセルとして液中でそれらが持つ表面電位による斥力により分散状態が保たれているが、ｐＨ等の変動により斥力が低下すると、かかるミセルは互いに凝集沈殿して潤滑成分を分離し、かかる潤滑成分が水と化学反応を起こして潤滑性能が変化するおそれもある。そのため、特許文献１および２等の方法では、潤滑成分が有効な形で液中に分散して湿式伸線加工用潤滑剤の潤滑性能を保ち、工業的に潤滑性能の安定性を得るために、液温やｐＨ等の液管理を継続実施する必要があり、より安定性の良好な潤滑剤組成物が望まれている。

そこで、本発明の目的は、より安定性の良好なマイクロカプセル、湿式伸線加工用潤滑剤およ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、潤滑剤の性能安定性向上のためには、従来のミセル表面電位に頼った懸濁方式ではなく分散体を浮遊分散させ、潤滑成分が水と反応しないように非水溶系の皮膜で被覆し液中に分散させることが有効であることを見出し、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、外殻および芯材を有し、前記外殻が非水溶性でかつ緻密であり、前記芯材として潤滑成分を封入したマイクロカプセルを添加してなり、かつ、前記マイクロカプセルの潤滑成分として、ＺｎＤＴＰを含有する水系潤滑剤であることを特徴とする。

本発明の湿式伸線加工用潤滑剤において、マイクロカプセルは、粒径が１０μｍ以下であることが好ましく、マイクロカプセル全体としての比重が０．９〜１．２であることが好ましい。また、前記マイクロカプセルの外殻の厚さが粒径対比１〜２０％であることが好ましい。

さらに、本発明の湿式伸線加工用潤滑剤において、マイクロカプセルは、前記潤滑成分として、前記ＺｎＤＴＰ以外の極圧剤および油性剤を含有することが好ましい。

さらにまた、本発明の湿式伸線加工用潤滑剤において、マイクロカプセルは、前記外殻がメラミン樹脂からなることが好ましく、前記外殻の破壊強度が２ＭＰａ以上であることが好ましい。また、マイクロカプセルは、ＩｎＳｉｔｕ法により作製されたものであることが好ましい。

また、本発明の湿式伸線加工用潤滑剤は、前記マイクロカプセルを添加後、前記マイクロカプセルを分散させてなることが好ましい。

本発明の湿式伸線方法は、前記湿式伸線加工用潤滑剤中で、伸線することを特徴とするものである。

本発明によれば、より安定性の良好なマイクロカプセル、湿式伸線加工用潤滑剤および湿式伸線方法を提供できる。

本発明のマイクロカプセルの分散状態を示す図である。ミセルの凝集状態を示す図である。スリップ型多段式伸線機を示す概略模式図である。

以下、本発明の実施の形態につき具体的に説明する。
図１は、本発明のマイクロカプセルの分散状態を示す図であり、図２は、ミセルの凝集状態を示す図である。本発明のマイクロカプセル４は、外殻３および芯材２を有するマイクロカプセル４であり、外殻３が非水溶性でかつ緻密であり、芯材２として潤滑成分を封入したものである。図１および２に示すように、従来のミセル７は、潤滑剤９ｂ中、矢印８方向に進むことで凝集が起るのに対し、本発明のマイクロカプセル４同士は、潤滑剤９ａ中、矢印６のように反発し、矢印５の方向に進むなど分散状態を良好に維持できる。なお、本発明において、緻密とは、マイクロカプセル中の成分が内部／外部間を通過することなく、区画されている状態をいう。

本発明において、外殻としては、非水溶性でかつ緻密であれば特に限定されないが、メラミン樹脂からなることが好ましい。また、潤滑成分としては、通常スチールワイヤの湿式伸線加工用潤滑剤に使用できるものであれば、特に限定されない。

さらに、本発明のマイクロカプセルは、粒径が１０μｍ以下であることが好ましい。粒径を１０μｍ以下とすることで、より微細なマイクロカプセルで良好に分散状況を維持することができる。

さらにまた、本発明のマイクロカプセルは、マイクロカプセル全体としての比重が０．９〜１．２であることが好ましい。マイクロカプセルの比重を、水を主剤とした分散媒の比重に近づけることで、より容易に浮遊分散させることができる。

また、本発明のマイクロカプセルは、外殻の厚さが粒径対比１〜２０％であることが好ましい。外殻の厚さが厚すぎると十分な量の潤滑成分を封入することができないおそれがあり、一方、外殻の厚さが薄すぎると外殻の強度が弱くなるおそれがあり、好ましくない。

本発明のマイクロカプセルは、潤滑成分として、極圧剤を含有することが好ましい。かかる極圧剤としては、通常スチールワイヤの湿式伸線加工用潤滑剤に使用できるものであれば、特に限定されず、例えば、ＺｎＤＴＰ（ジアルキルジチオリン酸亜鉛）を用いることができる。

また、本発明のマイクロカプセルは、潤滑成分として、油性剤を含有することが好ましい。かかる油性剤としては、通常スチールワイヤの湿式伸線加工用潤滑剤に使用できるものであれば、特に限定されない。

また、本発明のマイクロカプセルは、前記外殻の破壊強度が２ＭＰａ以上であることが好ましい。破壊強度が２ＭＰａより小さいと、芯材が漏出するおそれがあり好ましくない。

さらに、本発明において、所期の効果が得られればマイクロカプセルの製造方法は限定されないが、ＩｎＳｉｔｕ法により作製されることが好ましい。

本発明の湿式伸線加工用潤滑剤は、上記マイクロカプセルを添加してなるものであり、上記マイクロカプセルを添加後、上記マイクロカプセルを分散させてなることが好ましい。上記マイクロカプセルを湿式伸線加工用潤滑剤に使用することで、潤滑成分が有効な形で液中に分散して湿式伸線加工用潤滑剤の安定性を保ち、伸線時には、スチールワイヤーとダイス界面にマイクロカプセルが引き込まれ破壊し、マイクロカプセル内部の潤滑成分をスチールワイヤー／ダイス界面に供給することで、工業的に優れた潤滑性能を得ることができる。

本発明の伸線方法は、上記潤滑剤中で、伸線することを特徴とするものである。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。上記スリップ型多段式伸線機としては、例えば、図３記載のものが挙げられる。

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１〜３、比較例３および４）
下記条件で、実施例１〜３、比較例３および４のマイクロカプセルをＩｎＳｉｔｕ法により作製した。
２００ｇの精製水に界面活性剤Ａ（ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ＨＬＢ＝１３．６）２ｇを溶解した水溶液に、ＺｎＤＴＰの鉱油分散体（エチル・ジャパン株式会社製、ハイテック６８０）を２ｇ添加して、攪拌機（特殊機化工業株式会社製、ＴＫホモミキサー）にて５０００ｒｐｍで１５分間撹拌して乳化した。乳化撹拌しながら、メラミンポリマー（ＤＩＣ株式会社製、ベッカミンＭ−３）５ｇを加え、溶液を７０℃で２時間加熱して反応させ、メラミンマイクロカプセル懸濁液を得た。このメラミンマイクロカプセル懸濁液を噴霧乾燥して、下記表１および２記載のマイクロカプセルを得た。次いで、得られたマイクロカプセルを２％エマルジョン型水系潤滑剤中に配合して、下記表１および２記載の投入量になるように潤滑剤を調整した。ここで、エマルジョン型水系潤滑剤は、水中に油性向上材、極圧剤、乳化剤、発泡抑制剤、防腐剤、防錆剤などを分散させた懸濁液である。なお、表１および２中、平均粒径はマイクロカプセルの平均粒径、粒子強度はマイクロカプセルの平均強度、投入量はＺｎＤＴＰの鉱油分散体の潤滑剤への投入割合（％）を示す。

（比較例１）
２％エマルジョン型水系潤滑剤中にマイクロカプセルを配合しない潤滑剤を、比較例１とした。

（比較例２）
ＺｎＤＴＰの鉱油分散体を界面活性剤Ａにより可溶化させてミセルを作製し、２％エマルジョン型水系潤滑剤に該ミセル０．０２〜０．１ｗｔ％を投入して、比較例２とした。

（比較例５）
下記表２の条件で、外殻としてゼラチンを使用して、コアセルベーション法により比較例５のマイクロカプセルを調整した。

得られた実施例１〜３および比較例１〜５について、下記評価を行い、結果を表１および２に併記した。潤滑剤の安定性は、焼付き荷重評価、分散状態および潤滑剤の色により判断した。

（破断強度の測定）
株式会社島津製作所社製の粒子強度測定器を使用して、マイクロカプセルの破断強度を測定した。

（焼付き荷重評価試験）
潤滑剤の性能をファレックス試験での焼付き荷重で評価した。回転するテストピンにテストブロックを押し当て、テストピンの回転トルクが３０Ｋｇｆ・ｃｍとなる押し当て荷重を焼付き荷重として評価した。ここで、ファレックス試験のテストピースはＣｕ６：Ｚｎ４の黄銅とした。また、ファレックス試験のテストピン回転数は１５００ｒｐｍとした。

（分散状態評価）
調整後潤滑剤を１週間〜１ヶ月攪拌放置し、沈殿の有無で潤滑剤の分散状態を評価した。

（色評価）
目視により、潤滑剤の色を評価した。

以上から、実施例１〜３は、比較例１〜５と比較して、潤滑剤の安定性が良好であることが確認された。また、比較例５の外殻としてゼラチンを使用して、コアセルベーション法により作製したマイクロカプセルは、カプセル壁に穴があり中身を完全に封入できなかった。

１スチールワイヤ
２芯材
３外殻
４マイクロカプセル
５矢印
６矢印
７ミセル
８矢印
９ａ潤滑剤
９ｂ潤滑剤
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

外殻および芯材を有し、前記外殻が非水溶性でかつ緻密であり、前記芯材として潤滑成分を封入したマイクロカプセルを添加してなり、かつ、前記マイクロカプセルの潤滑成分として、ＺｎＤＴＰを含有する水系潤滑剤であることを特徴とする湿式伸線加工用潤滑剤。
前記マイクロカプセルの粒径が１０μｍ以下である請求項１記載の湿式伸線加工用潤滑剤。
前記マイクロカプセル全体としての比重が０．９〜１．２である請求項１または２記載の湿式伸線加工用潤滑剤。
前記マイクロカプセルの外殻の厚さが粒径対比１〜２０％である請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の湿式伸線加工用潤滑剤。
前記マイクロカプセルの潤滑成分として、前記ＺｎＤＴＰ以外の極圧剤を含有する請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の湿式伸線加工用潤滑剤。
前記マイクロカプセルの潤滑成分として、油性剤を含有する請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の湿式伸線加工用潤滑剤。
前記マイクロカプセルの外殻がメラミン樹脂からなる請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の湿式伸線加工用潤滑剤。
前記マイクロカプセルの外殻の破壊強度が２ＭＰａ以上である請求項１〜７のうちいずれか一項に記載の湿式伸線加工用潤滑剤。
前記マイクロカプセルがＩｎＳｉｔｕ法により作製された請求項１〜８のうちいずれか一項に記載の湿式伸線加工用潤滑剤。
前記マイクロカプセルを添加後、前記マイクロカプセルを分散させてなる請求項１〜９のいずれか一項に記載の湿式伸線加工用潤滑剤。
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の湿式伸線加工用潤滑剤中で、伸線することを特徴とする湿式伸線方法。