WO2010140521A1 - タイヤ用ビードワイヤおよびその製造方法 - Google Patents

タイヤ用ビードワイヤおよびその製造方法 Download PDF

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正智 川嶋
秀俊 渋谷
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Definitions

  • the present invention relates to a tire bead wire used for production of a bead core, which is a reinforcing material for an automobile tire made of a carbon steel wire, and a manufacturing method thereof.
  • Tire bead wires are tough and require high durability.
  • the bead wire diameter is 1.55 mm ⁇
  • the tensile strength is 1880 N / mm 2 or more
  • the bead wire diameter is 0.94 mm ⁇
  • the tensile strength is high. Is 1840 N / mm 2 or more.
  • a high-carbon steel wire rod having a wire diameter of mainly 5.5 mm ⁇ and a carbon content of 0.69 to 0.86 wt% is used as the hard steel wire bus. It is made by drawing and drawing with a total area reduction of about 92 to 97%.
  • a high carbon steel wire is usually a wire with a pearlite structure with a diameter of 5.5 to 6.5 mm that has been hot-rolled after being hot-rolled as necessary, and is subjected to wire drawing and patenting, and the final wire is drawn.
  • the wire diameter is 3.0 to 2.0 mm.
  • the steel cord used as a reinforcing material for radial tires, belt conveyors and the like is manufactured by performing a blueing process and performing a plating process and winding it. Yes.
  • a method of manufacturing this type of steel cord is described in Patent Document 1, for example.
  • Patent Document 2 discloses a method in which the intermediate patenting process is omitted and the secondary wire drawing is performed.
  • the thing of patent document 2 raises the temperature of steel materials by applying a mechanical external force to a steel material, and deforms it, thereby making the drying of the borax in a secondary wire drawing process good, and the occurrence of seizure and disconnection No secondary wire drawing is possible.
  • the buses for raw materials are generally joined by wire-bonding the wire being used and the wire to be used next for continuous production.
  • the structure of the portion heated at a high temperature is remarkably changed, and the strength and toughness are greatly affected.
  • an object of the present invention is to provide a tire bead wire that can be drawn in one step up to a predetermined final wire diameter suitable for the bead wire without a patenting treatment, and a method for manufacturing the same.
  • the invention of the tire bead wire according to claim 1 is characterized in that carbon is contained in a weight percentage of 0.61% to 0.65%, and a carbon steel wire having a diameter of 5.5 mm to 6.5 mm is used once.
  • a pearlite structure in which the distance between the ferrite and cementite is narrowly aligned and drawn to a predetermined final wire diameter in the true strain range of 2.0 to 4.0 is obtained. is there.
  • the feature of the invention of the tire bead wire according to claim 2 is that, in claim 1, the wire is drawn to 0.94 to 1.30 mm ⁇ in one drawing process.
  • the invention of the method for manufacturing a bead wire for a tire according to claim 3 is characterized in that the carbon steel wire rod having a diameter of 5.5 mm to 6.5 mm, containing 0.61% to 0.65% by weight of carbon. Is drawn in one step to a predetermined final wire diameter in the range of true strain of 2.0 to 4.0, and the wire after wire drawing is blueed and then plated.
  • a feature of the invention of the method for manufacturing a tire bead wire according to claim 4 is that, in claim 3, a carbon steel wire having a diameter of 5.5 mm is drawn to a final wire diameter of 0.94 to 1.30 mm ⁇ . It is.
  • the feature of the method for manufacturing a bead wire for a tire according to claim 5 is that, in claim 3, a carbon steel wire having a diameter of 6.5 mm is drawn to a final wire diameter of 1.5 to 2.20 mm ⁇ . It is.
  • the carbon steel wire material containing carbon in a weight percentage of 0.61% to 0.65% and having a diameter of 5.5 mm to 6.5 mm is used once.
  • the pearlite structure is drawn in the range of true strain of 2.0 to 4.0 to the final final wire diameter and the distance between ferrite and cementite is narrowly aligned.
  • the bead core having a wire diameter suitable for producing the bead core is provided. Can be obtained easily and efficiently.
  • the carbon steel wire material having a diameter of 5.5 mm to 6.5 mm and containing 0.61% to 0.65% by weight of carbon.
  • Wire drawing can be performed at a high area reduction rate, and carbon steel wire with a general-purpose wire diameter (diameter 5.5 to 6.5 mm) can be secured without causing breakage and with the necessary tensile strength.
  • the wire can be drawn in one step up to the final wire diameter suitable for the bead wire.
  • the carbon content is low and the carbon steel wire is soft, workability when drawing the carbon steel wire can be improved, productivity can be improved, and when the wire is continuously drawn.
  • the carbon steel wire having a diameter of 5.5 mm is drawn to a final wire diameter of 0.94 to 1.30 mm ⁇ .
  • a carbon steel wire having a diameter of 5 mm can be used, a facility for patenting treatment can be eliminated, and a bead wire can be manufactured at a low cost.
  • the general-purpose 6 since the carbon steel wire having a diameter of 6.5 mm is drawn to a final wire diameter of 1.5 to 2.20 mm ⁇ , the general-purpose 6.
  • a carbon steel wire having a diameter of 5 mm can be used, a facility for patenting treatment can be eliminated, and a bead wire can be manufactured at a low cost.
  • FIG. 3 is a photograph of the bead wire surface in a state where the plating layer on the surface of the bead wire manufactured as shown in FIG. 2 is peeled off.
  • the bead wires used in automobile tires are required to be strong and highly durable.
  • the strength of the bead wire can be increased by drawing a wire with a fine pearlite structure (two-phase structure of ferrite Fe and cementite Fe3C) and reducing the wire diameter.
  • a tire employing a bead core produced using a bead wire can contribute to high strength, high toughness and light weight. This is because, as shown in FIG. 1, the high strength cementite Fe3C and ferrite Fe crystals are stretched by wire drawing and the direction is aligned in the wire drawing direction, and the width of the ferrite phase is narrowed and the strength is increased. It is.
  • the strength increases as the wire diameter is reduced by wire drawing.
  • the bead wire is wound into a coil on a winder.
  • the bead wire bus is a carbon steel having a carbon content lower than the conventional carbon content of 0.61 to 0.65% by weight, and the wire diameter is 5.5 to 6.
  • a 5 mm wire is drawn in one step to a predetermined final wire diameter (2.20 to 0.94 mm ⁇ ) suitable for a bead wire without performing an intermediate patenting treatment.
  • the area reduction ratio is larger than the conventional area reduction ratio, the wire has a lower carbon content than the conventional one, and the material is softer than the conventional one. A line becomes possible.
  • the bead wire also has good adhesion to the surrounding rubber of the bead wire and can prevent disconnection at the time of wire drawing and disconnection at the welding point.
  • FIG. 2 shows a production process of a bead wire.
  • a carbon steel (wire) having a wire diameter of 5.5 to 6.5 mm and a carbon content of 0.61 to 0.65% by weight is wound by a winding machine.
  • the oxide film on the surface is removed (11) by a discharging (10) and descaling apparatus, and then the coating liquid is passed through the coating liquid adhering apparatus to adhere (12) to the surface of the wire and dried.
  • the wire drawing is performed in a single step to a predetermined final wire diameter (2.20 to 0.94 mm ⁇ ) within a true strain range of 2.0 to 4.0. After performing (13), it winds up on a winder (14).
  • the final wire diameter drawn in one step is preferably about 0.94 to 1.30 mm ⁇ , and when the wire diameter is 6.5 mm, The final wire diameter drawn in one step is preferably about 1.5 to 2.20 mm ⁇ .
  • the wire drawn to the final wire diameter is unwound from a winder (20), subjected to bluing treatment (21) by a bluing treatment device and plated (22) by a plating treatment device. Then, the tire bead wire is manufactured by winding (23) on the winder.
  • the adhesive force between the bead wire and the rubber is determined by a chemical bond force due to a chemical reaction between the rubber and the plating on the bead wire surface and a physical bond force due to a throwing effect on wrinkles (unevenness) on the bead wire surface. Therefore, although it is limited, it is possible to increase the adhesive force by increasing the anchoring effect. In particular, when the ratio of the exposed interface between the rubber and the bead wire surface deteriorates due to high heat, high moisture and repeated strain due to severe tire running, the physical adhesive force due to the anchoring effect is effective. Demonstrate.
  • Example 1 As shown in Table 1, a hard steel wire having a wire diameter of 5.5 mm ⁇ as defined in JIS G3506 SWRH62A was used as the raw material bus.
  • the chemical components are C: 0.63%, Si: 0.21%, Mn: 0.52%, the balance being Fe and inevitable impurities.
  • the oxide film on the surface is removed from the raw material by a descaling apparatus, and then the film is passed through a coating liquid deposition apparatus, so that the coating liquid is adhered and dried on the surface of the wire. Subsequently, the surface of the wire was reduced by a single wire drawing to a predetermined wire diameter of 1.20 mm ⁇ within a true strain range of 2.0 to 4.0 with a dry wire drawing device in which wires were continuously arranged.
  • the drawn wire was wound into a coil shape by a winder, the wound wire was unwound, passed through a bath at 430 ° C. and blued, and then plated to produce a bead wire.
  • Comparative Example 1 As shown in Table 1, a hard steel wire having a wire diameter of 5.5 mm ⁇ as defined in JIS G3506 SWRH72A was used as the raw material bus.
  • the chemical components are C: 0.71%, Si: 0.22%, Mn: 0.49%, and the balance is Fe and inevitable impurities.
  • the raw material is removed from the surface oxide film with a descaling apparatus, and then passed through a coating liquid deposition apparatus, so that the coating liquid is adhered to the surface of the wire. Subsequently, the surface of the wire was reduced by a single wire drawing to a predetermined wire diameter of 1.20 mm ⁇ with a dry wire drawing device in which wires were continuously arranged.
  • the drawn wire was wound into a coil shape by a winder, the wound wire was unwound, passed through a bath at 430 ° C. and blued, and then subjected to plating to produce a bead wire.
  • Comparative Example 2 As shown in Table 1, a hard steel wire having a wire diameter of 4.5 mm ⁇ as defined in JIS G3506 SWRH72A was used as the raw material bus.
  • the chemical components are C: 0.72%, Si: 0.21%, Mn: 0.51%, and the balance is Fe and inevitable impurities.
  • the raw material is removed from the surface oxide film with a descaling apparatus, and then passed through a coating liquid deposition apparatus, so that the coating liquid is adhered to the surface of the wire. Subsequently, the surface of the wire was reduced by a single wire drawing to a predetermined wire diameter of 1.20 mm ⁇ with a dry wire drawing device in which wires were continuously arranged.
  • the drawn wire was wound into a coil shape by a winder, the wound wire was unwound, passed through a bath at 430 ° C. and blued, and then subjected to plating to produce a bead wire.
  • Tensile tests were performed on the bead wires produced in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 above, and the tensile strength (N / mm 2), wire breakage during wire drawing, and wire breakage in the weld were examined. The results are as described in (Table 1) above.
  • Comparative Example 2 since the area reduction rate (working amount) by wire drawing is smaller than that of Comparative Example 1, no disconnection occurs during wire drawing, and the tensile strength is 1950 N / mm 2. However, since the carbon content is high, as in Comparative Example 1, the structural change in the portion heated at a high temperature during welding was significant, and a disconnection occurred at the weld.
  • a carbon steel wire having a special wire diameter (4.5 mm)
  • a carbon steel wire having a wire diameter of 4.5 mm can be obtained in-house by a general-purpose (wire diameter 5. If a facility for patenting carbon steel wire (5 to 6.5 mm) is required, and there is no facility in-house, there is a restriction that an expensive bus bar must be obtained from a steel manufacturer.
  • Example 1 since a hard steel wire having a carbon content of 0.63% by weight is used, for example, the wire diameter of Comparative Example 2 is changed from 4.5 mm ⁇ to 1.20 mm ⁇ . Compared to wire drawing, the work volume increases, but the carbon content is low and the material is soft, so the distance between ferrite and cementite is narrow, and the microstructure is fine and smooth. Thus, it is possible to easily obtain a wire with a desired wire diameter by a single wire drawing process without generating a wire break or wire break at the welding point, and a tensile strength (2000 N / mm 2). Also, the same result as that of Comparative Example 2 was obtained.
  • Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 11 busbars each having a length of about 1 m were prepared, and according to the welding procedure for each of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, Welding-annealing-deburring was repeated and welded to one wire, and then the wire welded at 10 locations was drawn up to 1.20 mm ⁇ by a normal method, and the number of breaks at the welding location was measured. .
  • Table 1 The results are as described above (Table 1).
  • FIG. 3 is an enlarged view of the surface of the bead wire in a state where the plating layer on the surface of the bead wire manufactured as shown in FIG. 2 is peeled off.
  • the bead wire affects the anchoring effect in adhesion to rubber due to the groove spacing of wrinkles (concave / convex) generated as the surface area increases as the diameter decreases due to wire drawing.
  • 3A shows the surface of the bead wire manufactured in Example 1 described above
  • FIG. 3B shows the surface of the bead wire manufactured in Comparative Example 1
  • FIG. 3C shows the surface of Comparative Example 2.
  • Comparative Example 1 and Comparative Example 2 in Example 1 both in the initial adhesion before aging and in the water-resistant adhesion assuming a tire running after aging. Better results were obtained.
  • Comparative Example 2 the water-resistant adhesion was inferior. From this, it was confirmed that the groove spacing in Example 1 and Comparative Example 1 was excellent in anchoring effect compared to Comparative Example 2.
  • the adhesive strength test was carried out based on the rubber adhesion test method defined in JIS G3510.
  • the following compounded rubber which is common as bead insulation, was used.
  • a numerical value represents a mass part.
  • the embedding length of the bead wire into the rubber was 50 mm, the drawing speed was 150 mm / min, and the drawing force, that is, the adhesive strength (N) —the adhesion rate (%) of the rubber remaining on the bead wire was visually determined.
  • the initial adhesive vulcanization conditions were 150 ° C. ⁇ 40 minutes, and the water-resistant adhesive was described above after leaving the vulcanized sample in a 70 ° C. ⁇ 95% RH atmosphere for one week. Evaluation was made by a pull-out adhesion test. The water-resistant adhesion was assumed to be a heat deterioration condition after running the tire.
  • the wire diameter is 5.5 mm ⁇
  • the chemical components are C: 0.63%, Si: 0.21%, Mn: 0.52%
  • the balance is Fe and inevitable impurities.
  • carbon steel wire containing 0.61% or more and 0.65% or less by weight%, and a carbon steel wire having a diameter of 5.5 mm to 6.5 mm is drawn once.
  • the pearlite structure in which the distance between the ferrite and cementite is narrowly aligned and drawn to a predetermined final wire diameter in the true strain range of 2.0 to 4.0 by the processing is used.
  • a useful tire bead wire that has excellent tensile strength, good adhesion to the surrounding rubber of the bead wire, and does not cause breakage at the time of wire drawing and breakage at the welding point, while using a carbon steel wire having a wire diameter is obtained. be able to.
  • a carbon steel wire having a diameter of 5.5 mm to 6.5 mm and containing 0.61% to 0.65% by weight of carbon.
  • the wire was drawn in one step up to a predetermined final wire diameter, so a carbon steel wire with a relatively low carbon content could be produced without a patenting treatment.
  • Wire drawing can be performed with a reduction in area, and a carbon steel wire with a general-purpose wire diameter (diameter 5.5 to 6.5 mm) can be produced without disconnection and with the necessary tensile strength.
  • the wire can be drawn in one step up to the final wire diameter suitable for the bead wire.
  • the tire bead wire and the manufacturing method thereof according to the present invention are suitable for obtaining a bead wire used for producing a bead core that is a reinforcing material for an automobile tire.

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Abstract

　炭素含有量が、重量％で０．６１％以上０．６５％以下の汎用の線径の炭素鋼線材を使用して、ビードワイヤに適した所定の最終伸線径まで一工程で伸線できるようにしたタイヤ用ビードワイヤおよびその製造方法を提供する。　そのため、重量％で炭素を、０．６１％以上０．６５％以下を含有し、直径が５．５ｍｍから６．５ｍｍの炭素鋼線材が1回の伸線処理で、真歪２．０～４．０の範囲で、所定の最終伸線径まで伸線されて、フェライトとセメンタイトとの間隔が狭く引き揃えられたパーライト組織とされている。

Description

タイヤ用ビードワイヤおよびその製造方法
　本発明は、炭素鋼線材からなる自動車用タイヤの補強材であるビードコアの生産に使用するタイヤ用ビードワイヤおよびその製造方法に関するものである。
　タイヤ用ビードワイヤは、強靭で高い耐久性が要求されており、一般に、ビードワイヤの直径が１．５５ｍｍφで、引張強さが１８８０Ｎ／ｍｍ２以上、また、ビードワイヤの直径が０．９４ｍｍφで、引張強さが１８４０Ｎ／ｍｍ２以上のものが使用されている。このように、ビードワイヤは高い引張強さを必要とすることから、硬鋼線母線として、線径は主として５．５ｍｍφ、炭素含有量は０．６９～０．８６重量％の高炭素鋼線材を使用し、９２～９７％程度の総減面率の伸線加工を施すことにより作られている。
　高炭素鋼線材は、通常必要に応じて熱間圧延した後に調整冷却したパーライト組織の直径５．５～６．５ｍｍの線材を、伸線加工とパテンティング処理を繰り返し、最終伸線を行う直径３．０～２．０ｍｍの線径とする。この線径のワイヤに最終伸線を行った後、ブルーイング処理を施すとともに、メッキ処理を行って巻取り、ラジアルタイヤやベルトコンベア等の補強材として用いられるスチールコードを製造するようになっている。この種のスチールコードを製造する方法が、例えば、特許文献１に記載されている。
　また、中間パテンティング処理を省略し、二次伸線加工を施す方法が、例えば、特許文献２に記載されている。特許文献２に記載のものは、鋼材に機械的外力を加えて変形させることにより、鋼材の温度を上昇させ、これによって、二次伸線工程におけるボラックスの乾燥を良好にし、焼き付きや断線の生じない二次伸線加工を可能としたものである。
特開平７－３３３８号公報 特開２００８－２８４５８１号公報
　ところで、中間パテンティング処理を省略し、一次伸線加工のみ（二次伸線加工を省略）で所定径のワイヤを製造するには、高加工による断線を防止して伸線加工後の強度を所定の強度に保つために、母線の線径を汎用の５．５ｍｍより細い特殊線径の母線を用いる必要がある。しかしながら、少量生産の特殊線径（例えば、線径が５．０ｍｍ以下）の線材は、汎用の５．５ｍｍ線径の線材を使用する場合に比較して、伸線加工とパテンティング処理を繰り返し行う必要があることから、母線の価格が高くなり、ビードワイヤ、延いてはタイヤの生産コストが上昇するという問題がある。
　また、近年、環境面からタイヤの使用が一度使用から、トレッドを更正して二度使用する比率が増えており、ビードワイヤの周囲ゴムとの接着においても、長期間使用後の接着力、耐久性の要求は高まっている。
　また、製造面では、原材料の母線は、連続生産するために使用中の線材と次に使用する線材とを溶接により接合し、伸線加工するのが一般的であるが、溶接は炭素含有量が高まるにつれ、高温で加熱された部分の組織変化が著しく、強さと靭性に大きな影響を与える問題がある。
　本発明は、上記した従来の問題点を解決するためになされたもので、炭素含有量が、重量％で０．６１％以上０．６５％以下の汎用の線径の炭素鋼線材を使用して、パテンティング処理なしで、ビードワイヤに適した所定の最終伸線径まで一工程で伸線できるようにしたタイヤ用ビードワイヤおよびその製造方法を提供することを目的とするものである。
　請求項１に係るタイヤ用ビードワイヤの発明の特徴は、重量％で炭素を、０．６１％以上０．６５％以下を含有し、直径が５．５ｍｍから６．５ｍｍの炭素鋼線材が1回の伸線処理で、真歪２．０～４．０の範囲で、所定の最終伸線径まで伸線されて、フェライトとセメンタイトとの間隔が狭く引き揃えられたパーライト組織とされたことである。
　請求項２に係るタイヤ用ビードワイヤの発明の特徴は、請求項１において、1回の伸線処理で、０．９４～１．３０ｍｍφに伸線されることである。
　請求項３に係るタイヤ用ビードワイヤの製造方法の発明の特徴は、炭素を重量％で、０．６１％以上０．６５％以下を含有する、直径が５．５ｍｍから６．５ｍｍの炭素鋼線材を、真歪２．０～４．０の範囲で、所定の最終伸線径まで一工程で伸線し、伸線後の線材をブルーイングし、その後メッキすることである。
　請求項４に係るタイヤ用ビードワイヤの製造方法の発明の特徴は、請求項３において、直径が５．５ｍｍの炭素鋼線材を、０．９４～１．３０ｍｍφの最終伸線径まで伸線したことである。
　請求項５に係るタイヤ用ビードワイヤの製造方法の発明の特徴は、請求項３において、直径が６．５ｍｍの炭素鋼線材を、１．５～２．２０ｍｍφの最終伸線径まで伸線したことである。
　請求項１に係るタイヤ用ビードワイヤの発明によれば、重量％で炭素を、０．６１％以上０．６５％以下を含有し、直径が５．５ｍｍから６．５ｍｍの炭素鋼線材が1回の伸線処理で、真歪２．０～４．０の範囲で、所定の最終伸線径まで伸線されて、フェライトとセメンタイトとの間隔が狭く引き揃えられたパーライト組織とされているので、汎用の線径の炭素鋼線材を用いながら、引張強度にすぐれ、かつビードワイヤの周囲ゴムとの接着力も良好で、しかも、伸線時の断線および溶接個所での断線も発生させない有用なタイヤ用ビードワイヤを得ることができる。
　請求項２に係るタイヤ用ビードワイヤの発明によれば、1回の伸線処理で、０．９４～１．３０ｍｍφに伸線されるようにしたので、ビードコアを生産するに適した線径のビードコアを容易に、かつ効率的に得ることができる。
　請求項３に係るタイヤ用ビードワイヤの製造方法の発明によれば、炭素を重量％で、０．６１％以上０．６５％以下を含有する、直径が５．５ｍｍから６．５ｍｍの炭素鋼線材を、真歪２．０～４．０の範囲で、所定の最終伸線径まで一工程で伸線するようにしたので、パテンティング処理なしで、炭素含有量が比較的低い炭素鋼線材を高減面率で伸線加工することが可能となり、汎用の線径（直径５．５～６．５ｍｍ）の炭素鋼線材を、断線を生ずることなく、また、必要な引張強さを確保しながら、ビードワイヤに適した最終伸線径まで一工程で伸線することができる。
　しかも、炭素含有量が低く炭素鋼線材が軟らかくなっているため、炭素鋼線材を伸線加工する際の作業性を向上でき、生産性を高めることができるとともに、線材を連続伸線する際に、使用中母線と次に使用する母線を連続生産するときに必要となる母線接合時の溶接が行いやすくなるとともに、溶接部での断線を起こしにくくすることができる。
　請求項４に係るタイヤ用ビードワイヤの製造方法の発明によれば、直径が５．５ｍｍの炭素鋼線材を、０．９４～１．３０ｍｍφの最終伸線径まで伸線したので、汎用の５．５ｍｍ線径の炭素鋼線材を使用することができるとともに、パテンティング処理する設備を不要にでき、ビードワイヤを安価に製造することができる。
　請求項５に係るタイヤ用ビードワイヤの製造方法の発明によれば、直径が６．５ｍｍの炭素鋼線材を、１．５～２．２０ｍｍφの最終伸線径まで伸線したので、汎用の６．５ｍｍ線径の炭素鋼線材を使用することができるとともに、パテンティング処理する設備を不要にでき、ビードワイヤを安価に製造することができる。
伸線によって引き揃えられたフェライトとセメンタイトの層を示す図である。 本発明のタイヤ用ビードワイヤ製造方法における製造工程を示す実施例図である。 図２で示したように製造されたビードワイヤの表面のメッキ層を剥がした状態のビードワイヤ表面の写真である。
　以下本発明の実施の形態にかかるタイヤ用ビードワイヤ製造方法について説明する。
　自動車のタイヤに用いられるビードワイヤは、強靭で高い耐久性が求められている。ビードワイヤの強度は、微細パーライト組織（フェライトＦｅとセメンタイトＦｅ３Ｃの２相組織）のパテンティング処理された線材を、伸線して線径を小さくすることにより、高めることができ、かかる線材で作られたビードワイヤを用いて生産したビードコアを採用したタイヤは、高強度化、高靭性化および軽量化に寄与できる。これは、図１に示すように、伸線加工によって、強度の高いセメンタイトＦｅ３ＣとフェライトＦｅの結晶が伸びて向きが伸線方向に揃い、フェライト相の幅が狭くなって強度が増していくためである。そして、伸線加工によって線径を細くすればするほど強度が増大することになる。
　しかしながら、線径を細くすればするほど、線材が硬くなって、柔軟性がなくなってくるため、１回の伸線加工で細くできる線径には、おのずと限界がある。このため、所望の線径にするためには、所定の線径まで伸線加工した後に、パテンティング処理を行って、線材を再び伸線加工に適した微細パーライト組織に戻してやり、その後に再び伸線加工を行う必要がある。このような処理を繰り返すことにより、例えば、線径が汎用の５．５ｍｍφの線材を、１．２０ｍｍφまで伸線し、その後、鋼線に必要な伸びを付与するために、３８０℃から４８０℃でブルーイング処理を行うとともに、ビードワイヤの周囲ゴムとの接着性を高めるために、メッキ処理を施した後、ビードワイヤを巻取り機にコイル状に巻取る。しかしながら、このような方法は、製造設備にパテンティング処理する設備を設置する必要がある。
　パテンティング処理する設備を不要にして、１回の伸線処理で、線材をビードワイヤに適した所望の線径（２．２０～０．９４ｍｍφ）まで伸線できるようにするためには、線径が小さな母線、例えば、線径が４．０ｍｍφあるいは４．５ｍｍφの母線を用いればよいが、このようにするためには、特殊線径の母線を鉄鋼メーカより入手しなければならない。
　そこで、本実施の形態においては、ビードワイヤ用の母線として、炭素含有量が０．６１～０．６５重量％の従来の炭素含有量よりも低い炭素鋼で、線径が５．５～６．５ｍｍの線材を、中間パテンティング処理を施すことなく、ビードワイヤに適した所定の最終伸線径（２．２０～０．９４ｍｍφ）まで一工程で伸線するようにしたものである。従来の減面率に比べて、減面率が大きくなるが、線材は炭素含有量が従来のものよりも低く、従来のものに比べて材料が軟らかくなっているため、高減面率の伸線が可能となる。しかも、炭素含有量が低い炭素鋼を高減面率で伸線することで、図１に示すフェライトＦｅとセメンタイトＦｅ３Ｃとの間隔が狭く、かつ組織も微細でなめらかに引き揃えられたパーライト組織となり、ビードワイヤに必要な引張強度および靭性を確保できるとともに、ビードワイヤの周囲ゴムとの接着力も良好で、伸線時における断線および溶接個所での断線を防止できるビードワイヤが得られる。
　図２は、ビードワイヤの製造工程を示すもので、線径が５．５～６．５ｍｍ、炭素含有量が０．６１～０．６５重量％の炭素鋼（線材）を、巻取り機より巻出し（１０）、脱スケール装置によって表面の酸化膜の除去（１１）を行い、次いで皮膜液付着装置を通過させて、線材の表面に皮膜液を付着（１２）させ、乾燥させる。次いで、線材を連続配置された乾式伸線装置３０により、真歪２．０～４．０の範囲で、一工程で所定の最終伸線径（２．２０～０．９４ｍｍφ）まで伸線加工（１３）を行った後、巻取り機に巻取る（１４）。
　この際、線径が５．５ｍｍの場合には、一工程で伸線する最終伸線径は、０．９４～１．３０ｍｍφ程度が好適であり、線径が６．５ｍｍの場合には、一工程で伸線する最終伸線径は、１．５～２．２０ｍｍφ程度が好適である。
　続いて、最終伸線径まで伸線された線材を巻取り機より巻出し（２０）、ブルーイング処理装置によってブルーイング処理（２１）を施すとともに、メッキ処理装置によりメッキ処理（２２）を施して、巻取り機に巻取る（２３）ことにより、タイヤ用ビードワイヤが製造される。
　ところで、線材を連続生産する際、使用中材料と次期使用材料を中断することなく、連続生産するために、使用中材料の終端部と次期使用材料の始端部を溶接によって接合することが必要になる。引張荷重や屈曲が通常個所より弱い溶接個所での断線発生率で生産性は大きく影響を受けることになるが、溶接は、炭素含有量が高まるにつれて溶接個所およびその近辺の高温にさらされた部分の組織変化が著しく、溶接後焼き戻しを行うがその影響は残り、引張強さと靭性に大きな影響を与える。これに対して、炭素含有量が低くなると、溶接に起因する断線発生率が減少し、生産性が向上する。
　また、ビードワイヤとゴムとの接着力は、ゴムとビードワイヤ表面のメッキとの化学反応による化学的結合力と、ビードワイヤ表面のしわ（凹凸）への投錨効果による物理的結合力で決定される。従って、限定的ではあるが、投錨効果をアップさせることで接着力をアップすることが可能となる。特に、過酷なタイヤ走行による高熱、高水分と繰り返し歪を受け、ゴムとビードワイヤ表面の接着界面が劣化して境界面が露出する比率が高まる場合には、投錨効果による物理的接着力が効果を発揮する。
　次に、実施例を挙げて本発明の構成および作用効果を具体的に説明する。
実施例１
　表１に示すように、原材料母線は、ＪＩＳ　Ｇ３５０６　ＳＷＲＨ６２Ａに規定される線径が５．５ｍｍφの硬鋼線材を用いた。化学成分は、Ｃ：０．６３％、Ｓｉ：０．２１％、Ｍｎ：０．５２％で、残部がＦｅおよび不可避的不純物である。その原材料を脱スケール装置で表面の酸化膜を除去し、次いで皮膜液付着装置を通過させることで、線材の表面に皮膜液を付着乾燥させる。続いて、線材を連続配置された乾式伸線装置で、真歪２．０～４．０の範囲で、線径１．２０ｍｍφの所定線径まで１回の伸線加工で減面した。伸線された線材は、巻取り機によってコイル状に巻取り、巻取った線材を巻出し、４３０℃のバス中を通過させてブルーイングし、その後メッキ処理を施してビードワイヤを製造した。
比較例１
　表１に示すように、原材料母線は、ＪＩＳ　Ｇ３５０６　ＳＷＲＨ７２Ａに規定される線径が５．５ｍｍφの硬鋼線材を用いた。化学成分は、Ｃ：０．７１％、Ｓｉ：０．２２％、Ｍｎ：０．４９％で、残部がＦｅおよび不可避的不純物である。その原材料を脱スケール装置で表面の酸化膜を除去し、次いで皮膜液付着装置を通過させることで、線材の表面に皮膜液を付着させる。続いて、線材を連続配置された乾式伸線装置で線径１．２０ｍｍφの所定線径まで１回の伸線加工で減面した。伸線された線材を、巻取り機によってコイル状に巻取り、巻取った線材を巻出し、４３０℃のバス中を通過させてブルーイングし、その後メッキ処理を施してビードワイヤを製造した。
比較例２
　表１に示すように、原材料母線は、ＪＩＳ　Ｇ３５０６　ＳＷＲＨ７２Ａに規定される線径が４．５ｍｍφの硬鋼線材を用いた。化学成分は、Ｃ：０．７２％、Ｓｉ：０．２１％、Ｍｎ：０．５１％で、残部がＦｅおよび不可避的不純物である。その原材料を脱スケール装置で表面の酸化膜を除去し、次いで皮膜液付着装置を通過させることで、線材の表面に皮膜液を付着させる。続いて、線材を連続配置された乾式伸線装置で線径１．２０ｍｍφの所定線径まで１回の伸線加工で減面した。伸線された線材を、巻取り機によってコイル状に巻取り、巻取った線材を巻出し、４３０℃のバス中を通過させてブルーイングし、その後メッキ処理を施してビードワイヤを製造した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　上記の実施例１および比較例１，２によって製造されたビードワイヤについて引張試験を行って、引張強さ（Ｎ／ｍｍ２）、伸線時の断線状況、溶接部の断線状況を調べた。その結果は上記の（表１）に記載の通りである。
　表１から明らかなように、比較例１の製造方法によれば、十分な引張強さ（２２００Ｎ／ｍｍ２）を有する線材が得られるが、炭素の含有量の大きな線径５．５ｍｍの高炭素鋼を、一工程で線径１．２ｍｍまで高加工で減面したことにより、なめらかに伸びず、その結果、伸線時において断線が多発する結果となり、また、炭素含有量が高いために、溶接時に高温で加熱された部分の組織変化が著しく、溶接個所の断線回数も多く発生した。
　また、比較例２の製造方法によれば、伸線による減面率（加工量）が比較例１に比較して小さいため、伸線時における断線は発生しなく、引張強さは１９５０Ｎ／ｍｍ２と問題ないレベルであるが、炭素含有量が高いために、比較例１と同様に、溶接時に高温で加熱された部分の組織変化が著しく、溶接個所で断線が発生する結果となった。
　しかも、特殊な線径（４．５ｍｍ）の炭素鋼線材を必要とするために、この線径４．５ｍｍの炭素鋼線材を自社で得るには、鉄鋼メーカから購入した汎用（線径５．５～６．５ｍｍ）の炭素鋼線材をパテンティング処理する設備を必要とし、また、自社で設備を有しない場合には、高価な母線を鉄鋼メーカから入手しなければならない制約がある。
　これに対して、上記した実施例１においては、炭素含有量が０．６３重量％の硬鋼線材を用いているため、例えば、比較例２の線径４．５ｍｍφから線径１．２０ｍｍφに伸線するのに対して、仕事量が大きくなるが、炭素含有量が低く材料が軟らかくなっているため、フェライトとセメンタイトとの間隔が狭く、かつ組織も微細でなめらかに引き揃えられたパーライト組織となり、伸線時に断線および溶接個所での断線を発生させることなく、１回の伸線加工で所望の線径の線材を容易に得ることができるようになり、引張強さ（２０００Ｎ／ｍｍ２）も比較例２のものと同等の狙い通りの結果が得られた。
　なお、母線の溶接部の断線試験は、実施例１、比較例１、２について、それぞれ長さ約１ｍの母線を１１本準備し、実施例１、比較例１、２毎に溶接手順に従い、溶接－焼鈍し－バリ取りを繰り返して、１本のワイヤに溶接接合し、そのうえで、１０か所溶接したワイヤを１．２０ｍｍφまで通常の手法で伸線して、溶接個所の断線回数を測定した。その結果は上記した（表１）に記載の通りである。
　図３の写真は、図２で示したように製造されたビードワイヤの表面のメッキ層を剥がした状態でのビードワイヤの表面を拡大して表したものである。ビードワイヤは、伸線による径の縮小に伴う表面積の増加に伴って生じたしわ（凹凸）の溝間隔によって、ゴムとの接着における投錨効果に影響を及ぼす。図３の（Ａ）は上記した実施例１で製造されたビードワイヤの表面を、（Ｂ）は上記した比較例１で製造されたビードワイヤの表面を、（Ｃ）は上記した比較例２で製造されたビードワイヤの表面をそれぞれ表している。これらビードワイヤについて、老化前後の接着試験を行った結果、実施例１においては、老化前である初期接着性および老化後走行したタイヤを想定した耐水接着性の双方において、比較例１および比較例２より良好な結果が得られた。これに対して、特に、比較例２においては、耐水接着性が劣る結果となった。このことから、実施例１および比較例１のものにおいては、比較例２に比較して、投錨効果に優れた溝間隔になっていることが裏付けされた。
　なお、接着力の試験は、ＪＩＳ　Ｇ３５１０に規定されたゴム接着試験方法に基づき実施した。埋め込みゴムについては、ビードインシュレーションとして一般的な下記配合ゴムを使用した。数値は質量部を表わす。天然ゴム５０、ＳＢＲ５０、カーボンブラック１００（シーストＳＯ、東海カーボン株式会社製）軟化剤２５、炭酸カルシウム２５、タルク１０、ステアリン酸２、亜鉛華５、硫黄８、加硫促進剤１。
　ビードワイヤのゴム中への埋め込み長さは５０ｍｍ、引抜速度は１５０ｍｍ／ｍｉｎで実施し、引抜力、すなわち接着力（Ｎ）－ビードワイヤに残留したゴムの付着率（％）を目視にて判定した。なお、ビードワイヤとしては、表面にＣｕ／Ｓｎ＝９３／７のメッキを施したものを用いた。
　ここで、初期接着性の加硫条件は、１５０℃×４０分で行い、また、耐水接着性は、加硫したサンプルを７０℃×９５％ＲＨ雰囲気中で、１週間放置した後、上記した引抜接着試験で評価した。耐水接着性はタイヤ走行後の熱劣化条件を想定した。
　上記した実施例においては、線径が５．５ｍｍφ、化学成分が、Ｃ：０．６３％、Ｓｉ：０．２１％、Ｍｎ：０．５２％で、残部がＦｅおよび不可避的不純物である硬鋼線材を、真歪２．０～４．０の範囲で、線径１．２０ｍｍφまで１回の伸線加工で減面した例について述べたが、線径が６．５ｍｍφ、化学成分が、Ｃ：０．６３％、Ｓｉ：０．２１％、Ｍｎ：０．５２％で、残部がＦｅおよび不可避的不純物である硬鋼線材を、線径１．５５ｍｍφまで１回の伸線加工で減面した場合にも、上記した実施例１とほぼ同様な作用効果を得ることができる。
　上記した実施の形態のビードワイヤによれば、重量％で炭素を、０．６１％以上０．６５％以下を含有し、直径が５．５ｍｍから６．５ｍｍの炭素鋼線材が1回の伸線処理で、真歪２．０～４．０の範囲で、所定の最終伸線径まで伸線されて、フェライトとセメンタイトとの間隔が狭く引き揃えられたパーライト組織とされているので、汎用の線径の炭素鋼線材を用いながら、引張強度にすぐれ、かつビードワイヤの周囲ゴムとの接着力も良好で、しかも、伸線時の断線および溶接個所での断線も発生させない有用なタイヤ用ビードワイヤを得ることができる。特に、炭素含有量が低い炭素鋼を高減面率で伸線することで、フェライトＦｅとセメンタイトＦｅ３Ｃとの間隔が狭く、かつ組織も微細でなめらかに引き揃えられたパーライト組織のビードワイヤを具現化することができる。
　また、上記した実施の形態のビードワイヤの製造方法によれば、炭素を重量％で、０．６１％以上０．６５％以下を含有する、直径が５．５ｍｍから６．５ｍｍの炭素鋼線材を、真歪２．０～４．０の範囲で、所定の最終伸線径まで一工程で伸線するようにしたので、パテンティング処理なしで、炭素含有量が比較的低い炭素鋼線材を高減面率で伸線加工することが可能となり、汎用の線径（直径５．５～６．５ｍｍ）の炭素鋼線材を、断線を生ずることなく、また、必要な引張強さを確保しながら、ビードワイヤに適した最終伸線径まで一工程で伸線することができる。
　以上、本発明を実施の形態に即して説明したが、本発明は実施の形態で述べた構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の形態を採り得るものである。
　本発明に係るタイヤ用ビードワイヤおよびその製造方法は、自動車用タイヤの補強材であるビードコアを生産するのに用いるビードワイヤを得るのに適している。
　１１…脱スケール処理、１２…皮膜液付着処理、１３…伸線加工、２１…ブルーイング処理、２２…メッキ処理。

Claims (5)

  1. 　重量％で炭素を、０．６１％以上０．６５％以下を含有し、直径が５．５ｍｍから６．５ｍｍの炭素鋼線材が1回の伸線処理で、真歪２．０～４．０の範囲で、所定の最終伸線径まで伸線されて、フェライトとセメンタイトとの間隔が狭く引き揃えられたパーライト組織とされたことを特徴とするタイヤ用ビードワイヤ。
  2. 　請求項１において、1回の伸線処理で、０．９４～１．３０ｍｍφに伸線されることを特徴とするタイヤ用ビードワイヤ。
  3. 　重量％で炭素を、０．６１％以上０．６５％以下を含有する、直径が５．５ｍｍから６．５ｍｍの炭素鋼線材を、真歪２．０～４．０の範囲で、所定の最終伸線径まで一工程で伸線し、
    　伸線後の線材をブルーイングし、その後メッキすることを特徴とするタイヤ用ビードワイヤの製造方法。
  4. 　請求項３において、直径が５．５ｍｍの炭素鋼線材を、０．９４～１．３０ｍｍφの最終伸線径まで伸線したことを特徴とするタイヤ用ビードワイヤの製造方法。
  5. 　請求項３において、直径が６．５ｍｍの炭素鋼線材を、１．５～２．２０ｍｍφの最終伸線径まで伸線したことを特徴とするタイヤ用ビードワイヤの製造方法。
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