JPH07150295A - ゴム製品補強用金属線 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一定化学成分を有する線材を、最適に熱処理
した後に伸線加工し、金属組織を一定に管理することに
より、十分な強度と靱性を有すると共に、伸線加工性に
優れ、かつ低コストで製造できるゴム製品補強用金属線
を提供する。 【構成】 Ｃを０．１０〜０．３５重量％、Ｓｉを０．
１０〜０．３０重量％、Ｍｎを０．１０〜０．９０重量
％含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物よりなり、横断
面における炭化物粒子がＳ≦５×１０^-3μｍ² （Ｓ：炭
化物粒子の平均断面積）である略細長形状または略円形
状を示し、横断面に占める上記炭化物粒子の総面積比率
が２〜１０％であり、かつ上記炭化物粒子が集束した金
属組織であり、線径が０．１０〜０．５０ｍｍで、引張
強さが２０００〜３０００Ｎ／ｍｍ² であるゴム製品補
強用金属線。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タイヤ、コンベヤベル
ト、ホース等のゴム製品補強材として使用されるゴム製
品補強用金属線に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種のゴム製品補強用金属線
は複数本を撚り合わせてタイヤコード又はコンベヤコー
ドと成された後にタイヤ又はコンベヤベルトのゴム中に
埋め込まれたり、またホース製造時に複数本が編まれ
て、ホースのゴム中に埋め込まれて使用されるものであ
る。

【０００３】そして、これらのゴム製品補強用金属線に
要求される性質は、前記利用分野での用途に耐え得るに
十分な強度を有すると共に靱性にも備えていること、伸
線加工性に優れていること及びコストの安いことであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このゴム製品補強用金
属線には、高炭素鋼線が広く用いられ、通常、熱間圧延
材料から途中数回のパテンティング処理を行ない、伸線
加工ごとに伸線材の靱性が低下するのを防止しつつ、数
回にわたる冷間伸線工程を経て所要のサイズに仕上げら
れる。このため多くの製造工程を必要とし製造コストが
高くついていた。

【０００５】また、高炭素鋼線を用いるため、冷間伸線
加工時のダイス摩耗が大きく、ダイス交換を頻繁に行な
わなければならない。そのため、製造コストが高くなる
問題があった。

【０００６】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて
なされたものであり、一定化学成分を有する線材を最適
に熱処理した後に伸線加工し、金属組織を一定に管理す
ることにより、十分な強度と靱性を有すると共に、伸線
加工性に優れ、かつ低コストで製造できるゴム製品補強
用金属線を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】炭素鋼をパテンティング
処理すると、パーライト組織となる。パーライトは、塑
性変形がきわめて困難で強力の大きいセメンタイトと軟
らかく強力の小さいフェライトが交互に層状に重なった
構造をもっている。従って、炭素鋼に大きな変形を与え
ると、フェライトは塑性変形するが、セメンタイトは塑
性変形できないため大きな応力が作用し、せん断破壊を
起こし金属組織の割れに発展する。

【０００８】そして、炭素含有量が高いほどパーライト
の占める割合が増加するため、それに比例してセメンタ
イトの存在率も増加する。従って、従来のように高炭素
鋼線を用いる方法だと、強力は大きいが伸線加工性に劣
る傾向がある。逆に、伸線加工性を向上する目的だけに
絞れば、低炭素鋼線を用いる方法が考えられるが、この
方法では通常の製造条件で製造する限り所要の強度や靱
性を得ることができない。即ち総減面率９５〜９９％の
強加工を施しても、引張強さ１９０Ｎ／ｍｍ²以上の強
度を得ることができない。

【０００９】本発明者は、従来の常識である上記の相反
する事象について深く研究した結果、たとえ低炭素鋼線
を用いても、その化学成分を限定し、また横断面におけ
る炭化物粒子の大きさや形状及び存在率を適正な範囲に
制御することにより、伸線加工性に優れ、かつ高炭素鋼
線と同程度の強度と靱性を兼ね備えた金属線が得られる
ことを見い出し、この知見に基づいて本発明を成すに至
った。

【００１０】すなわち本発明に係るゴム製品補強用金属
線は、Ｃを０．１０〜０．３５重量％、Ｓｉを０．１０
〜０．３０重量％、Ｍｎを０．１０〜０．９０重量％含
有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物よりなり、横断面に
おける炭化物粒子がＳ≦５×１０^-3μｍ² （Ｓ：炭化物
粒子の断面積）である略細長形状または略円形状を示
し、横断面に占める上記炭化物粒子の総面積比率が２〜
１０％であり、かつ上記炭化物粒子が集束した金属組織
であり、線径が０．１０〜０．５０ｍｍで、引張強さが
２０００〜３０００Ｎ／ｍｍ² であることを特徴とす
る。

【００１１】ところで、上記種々の数値限定は多数の実
験により得られた結果に基づいて定めたものであり、そ
の概要は次の如くである。

【００１２】Ｃは固溶強化に寄与し、また炭化物を形成
して強度を付与するために重要な元素であるが、多すぎ
ると加工性が低下し、少なすぎると必要な強度が得られ
ない。加えて、本発明の金属線に係る炭化物粒子の大き
さや形状及び存在率を満足するために０．１０〜０．３
５重量％の範囲で添加することが必要である。

【００１３】Ｓｉは脱酸剤として０．１０重量％以上必
要である。また合金元素としてフェライトに固溶し、そ
の量が多くなる程強度が大きくなるが多すぎると脱炭の
発生が増え、また伸線加工性を害するため０．３０重量
％以下とする。

【００１４】ＭｎはＳｉと同様に脱酸剤として０．１０
重量％以上必要である。また焼入性を向上させる働きを
有するが、多すぎると伸線加工性を害するため０．９０
重量％以下とする。

【００１５】炭化物粒子の断面積Ｓが５×１０^-3μｍ²
より大であると、伸線加工性が悪化し、また強度、靱性
も低下するので、Ｓは５×１０^-3μｍ² 以下とする。

【００１６】横断面に占める炭化物粒子の総面積比率が
２％以下の場合には望む強度が得られず１０％以上にな
ると伸線加工性が低下するため２〜１０％の範囲とす
る。

【００１７】線径を０．１０〜０．５０ｍｍとしたの
は、０．１０ｍｍより小さいと、この種の金属線に必要
とされる機械的強度に達しないからであり、０．５０ｍ
ｍより大きいと柔軟性が劣るため繰り返し曲げ疲労性が
悪化するからである。

【００１８】引張強さを２０００〜３０００Ｎ／ｍｍ²
としたのは、２０００Ｎ／ｍｍ² 以下だと、金属線をゴ
ム中に埋め込んで使用した場合に、ゴムの曲げ変形によ
り金属線に加わる引張力に耐えきれず、断線が生じるか
らであり、また本発明の構成に係る金属線で３０００Ｎ
／ｍｍ² 以上の引張強さになすことは事実上不可能だか
らである。

【００１９】

【作用】上記構成のゴム製品補強用金属線を、タイヤ又
はコンベヤベルト、ホース等のゴム中に埋め込んで使用
した場合、十分な強度を有すると共に靱性も備えている
ため、長期にわたり過酷な条件の使用に耐える。

【００２０】また、横断面における炭化物粒子の大きさ
や形状及び存在率を適正な範囲に制御したことにより、
伸線加工率を大きくした場合でもセメンタイトのせん断
破壊に起因する金属組織の割れの発生が抑制される。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を従来例および比較例
と共に説明する。ここで用いた鋼線材の化学成分は表１
に示すとおりで、単位は重量％である。従来例および比
較例に用いた鋼線材は主に炭素含有量を変化させた通常
の硬鋼線材である。

【００２２】

【表１】

【００２３】これらの線材を用いて、最終伸線前の熱処
理条件を種々変化させ、その後最終伸線における加工度
を適宜選択して伸線を行なった。そして得られた金属細
線の横断面における金属組織を観察すると共に、その金
属細線の機械的性質を測定した。その結果を表２に示
す。

【００２４】

【表２】

【００２５】実験番号１、２、３は本発明の実施例、同
４、５は、従来のパテンティング処理を行なったものの
例、実験番号６、７は、従来のバネ用材料として一般に
用いられているオイルテンパー処理を行なって製作した
ものの例である。尚、表中（）内はパテンティング処理
条件である。

【００２６】熱処理後の金属組織における焼戻しマルテ
ンサイト組織とは、前工程で伸線加工等を行なった線材
をＡ₁ 変態点以上の温度（好適には７５０℃〜９５０℃
前後）で加熱してオーステナイト化し、その後急冷（好
適には油焼入れ）を行ない、完全マルテンサイト化した
後さらにＡ₁ 変態点以下（好適には３５０℃〜５５０℃
の範囲）で焼戻しを行なって得られる組織である。

【００２７】パーライト組織（詳しくは微細パーライト
組織であるが）は、この種の線材で広く用いられている
恒温変態処理の一種であるパテンティング処理より得ら
れるもので約１０００℃に加熱した後、冷却媒体として
鉛等の溶融金属または溶融塩を用いて、５５０℃前後で
熱浴焼入れして得られるフェライトとセメンタイトが互
いに層状となっている組織である。

【００２８】上記実験番号１〜７の細線の伸線後の機械
的性質として、引張強さ、伸び絞りを測定した。それと
共に伸線性良否、コストについて評価した。伸線性良否
は真歪ε＝２ｌｎ Ｄｏ／Ｄｆ（但しＤｏ：伸線前の線
径、Ｄｆ：最終伸線後の線径）を判断基準として推定し
た。

【００２９】実験番号４、５のパーライト組織を伸線し
て得られたものは、伸線性は良いが工程数が多く、また
設備費の高価な鉛炉を使用するのでコスト面で劣る。実
験番号６、７の焼戻しマルテンサイト組織を伸線して得
られたものは、伸線性が悪く目標とする仕上がり線径ま
で加工することができなかった。また工程数が多いため
コスト面で劣っている。これらの原因は、伸線後の金属
組織の炭化物の形状の相違および線材の炭素含有量の程
度によるものと考えられる。

【００３０】これに対して、本願発明である実験番号１
〜３のフェライトとパーライトの混在組織を伸線して得
られたものは、伸線性が非常に優れており、また工程数
が少なく伸線時のダイス摩耗も少ないため、コスト面で
も優れていることが判明した。

【００３１】本発明の実験番号１〜３の金属組織の顕微
鏡写真をそれぞれ図１〜図３に示す。写真中の白く見え
る粒状のものが炭化物である。この写真は倍率２０，０
００倍で、腐食液４％ピクラル液で約１５秒間腐食した
電子顕微鏡写真であり、はっきり炭化物の形状が確認で
きる。

【００３２】なお、表２に記した平均粒子面積および炭
化物粒子の総面積比率の数値は、実験番号１〜３につい
てはそれぞれ図１〜３の写真を画像解析装置にかけて求
めたものであり、実験番号４〜７についても同様にして
求めたものであることを付記する。

【００３３】ところで、本発明において最終伸線におけ
る伸線性が優れていることが非常に重要なことである。
従来より伸線加工を行なう重要な目的は、細径化するこ
とと引張強さを向上させることであるが、引張強さが大
きくなりすぎると、伸線途中で断線が多発し、伸線が不
可能となる。このため、再度熱処理（パテンティング処
理等）を行ないさらに伸線することになる。この場合伸
線性が悪いと加工度を大きくとることができず、何度も
熱処理を繰り返す必要が生じ、また使用ダイス枚数も多
くなる。この線種でのパテンティング処理は前途のとお
り加熱温度が約１０００℃、鉛温度が５５０℃前後であ
り、線径が細くなると温度管理が困難で、鉛浸漬中に断
線が発生しやすく、また加熱炉と鉛炉間の冷却速度の制
御が非常に難しい。

【００３４】これに対し、本発明のように伸線性が良好
であると、加工度を大きくとることができ、熱処理回数
を減らすことができる。また最終熱処理時の線径を従来
に比べて大きくできるので温度管理が容易で、熱処理時
の断線が発生しにくい。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、本発明は一定化学成分を
有する低炭素鋼材を用いて、高炭素鋼線と同程度の強度
と靱性を兼ね備え、かつ伸線性の良好な金属線を得るこ
とができる。そのため、途中の熱処理工程を省略でき、
また伸線加工に使用するダイス個数を大巾に削減でき、
さらに熱処理時の温度管理が容易で断線の発生も減少す
るのでコストを大巾に低減できる等著しい効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例（実験番号１）であるゴム製品
補強用金属線の横断面における金属組織を示す倍率２
０，０００倍の電子顕微鏡写真である。

【図２】本発明の他の実施例（実験番号２）であるゴム
製品補強用金属線の横断面における金属組織を示す倍率
２０，０００倍の電子顕微鏡写真である。

【図３】本発明の他の実施例（実験番号３）であるゴム
製品補強用金属線の横断面における金属組織を示す倍率
２０，０００倍の電子顕微鏡写真である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｃを０．１０〜０．３５重量％、Ｓｉを
   ０．１０〜０．３０重量％、Ｍｎを０．１０〜０．９０
   重量％含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物よりなり、
   横断面における炭化物粒子がＳ≦５×１０^-3μｍ²
   （Ｓ：炭化物粒子の平均断面積）である略細長形状また
   は略円形状を示し、横断面に占める上記炭化物粒子の総
   面積比率が２〜１０％であり、かつ上記炭化物粒子が混
   在した金属組織であり、線径が０．１０〜０．５０ｍｍ
   で、引張強さが２０００〜３０００Ｎ／ｍｍ² であるゴ
   ム製品補強用金属線。