JPH05500689A - 空気タイヤなどのような弾性物品の補強用ケーブルを製造するための高張力歪み硬化ワイヤの製造方法、およびそのようなワイヤから製造された補強用部材またはケーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 空気タイヤなどのような弾性物品の補強用ケーブルを製造するための高張力歪み 硬化ワイヤの製造方法、およびそのようなワイヤから製造された補強用部材また はケーブル この発明は、特に、空気タイヤなどのような弾性物品の補強用のケーブルやより 線を製造するために使用される高張力歪み硬化ワイヤを製造する方法に関する。

また、この発明は、この発明の方法で得られた補強用材料（より線及びケーブル ）に関する。

空気タイヤの補強用のより線やケーブルは、鉄に加えて以下の組成を含有した成 分のワイヤから製造される。

Ｃ：０．６８〜０．８４％ Ｍｎ　：０．４０−０．７０％ Ｓ＋　＋０．２０〜０．３０％ Ａｌ　：０．００５％未満 Ｓ　：０．０２０％未満 Ｐ　：０．０２０％未満 Ｎ　：０．０１０％未満 Ｎ＋、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、ＣＯ：各０．０５０％未満残り鉄 このような組成のワイヤは、その直径が約０．１０〜０．５０ｍｍ、　さらに一 般的には０．１５−０．４０ｍｍであり、′棒線＋　（ｒｏｄ　ｗｉｒｅ）と呼 ばれる規格直径が５．５ｍｍのワイヤを、途中で熱処理やノくテンティング処理 を施しながら何回か引き抜いて製造される。そして従来の製造方法は、以下の工 程からなっている。

まず、第１の引抜き工程で直径が３ｍｍ近くのワイヤを得る（この処理の断面収 縮率は約７０％である）。

次に、竿２の引抜き処理を施す（これで断面収縮率は８５〜９４％となる）。

次に、銅浴でのパチンティノブ処理を施す。

最後に、目的の線径を得るための第３の引抜き処理を行うく最終的な断面収縮率 は９０〜９６または９７％となる）。

一定の条件下において普通の鋼では、最終的なワイヤの直径にもよるが、上記製 造工程のうち最初の３つの工程を１つの引抜き工程で置き換えることもできる、 その工程で線径を約１．３５〜１．８０ｍｍに減少させることが可能である。

当然ながら、線径が小さくなればなるほど断面収縮率も大きくなる。

ごく普通の品質を有する一般的なワイヤは、ハイテン（ｈｉｇｈ−ｓｔｒｅｎｇ ｔｈ）ワイヤとよばれる第二世代のワイヤと区別されている。これら２つの種類 のワイヤは、上記組成のうぢのいくつかを選択することにより得られるが、主と して炭素の含有量、さらには最終的な断面収縮率の違いによっていずれを得るか が決まる。

破断強さが例えば２８５０ＭＰａ程度の普通のワイヤは、炭素含有量が０．７２ ％（＋０．０２＞の鋼材に、最終的な断面収縮率が９５〜９６．５％となるよう な処理を施すことにより得られる。

一方、ハイテンワイヤは、炭素含を量が０．８２％（±０．０２）の鋼材に、最 終的な断面数Ｎ率が９６〜９７％となるような処理を施すことによって得ること ができる。なお、９７％という断面収縮率を得るの実際にはまれである。このよ うなハイテンワイヤは、破断強度が３２００〜３４５ｔ）ＭＰａにも達する。し かしながら、そのような鋼の組成は、”共析点”と呼ばれる金属の物理的臨界点 に近く、場合によっては品質がセ激に劣化するという危険を含んでいる。すなわ ち、共析点を越えると脆性相である初晶セメンタイト相が現れる。この相には、 数多くの割れが含まれており、ワイヤの引抜きなどの処理、とりわけ、より線の 製造が実質的に不可能となってしまうことがある。そして、そのような不都合が 生じるか否かはワイヤの直径に左右され、ワイヤの直径が減少すればするほど不 都合が多くなる。しかしなが呟不都合を回避するようにワイヤの最終直径を決定 することは極めて困難である。なぜなら、引抜き工程のための試験で合格であっ たとしても、より線の製造等の組立工程時の変形歪でワイヤ内部に欠陥が生じる ことがあるからである。

したがって、ハイテンワイヤの製造には、種々の予防措置を講じなければならず 、製造コストが割高になるという問題があった。つまり、製鋼メーカーは偏析（ 脆性相）のない棒線を供給しなければならず、ワイヤメーカーも、ワイヤのバテ ノティ／グや引抜き工程、さらには、より線やケーブルの製造工程の際にも種々 の予防措置を講じなければならないのである。

空気タイヤの補強用ワイヤとしては、高硬度から中硬度ｔＳ＜炭素含有量〉０゜ ４％〉の範囲の鋼材が用いられる。この鋼材は、炭素が０．６８〜０．８４％（ ０，６〜０．　９％でもよい）とされ、高い張力はそのような高い炭素含有量に より得られる。また、鋼材に高い強度を付与するために、歪み硬化能力を高める ための研究も平行して行われている。

特開昭６０−１５２，６５９号公報に開示された技術は、そのような空気タイヤ 補強用のワイヤに関するもので、以下の組成を有している。

Ｃ：０．６〜０．９％ Ｓｌ　：０．１〜０６５％ Ｍｎ　：０．３〜１％ Ｐ　：０．０＋、Ｏ％未満 ｓ　：０．００５％未満 Ｃｕ＋ＮＩ＋Ｃｒ：０．１０％未満 ０２　：３０ｐｐｍ未満 Ｎ２　：３０ｐｐｍ未満 上記組成において、Ｐ及びＳの含有量がめだって低いのは、疲労強度を向上さゼ ためである。この公報によれば、炭素含有量が０．８４％のときに得られる高張 カワイヤは３８００ＭＰａ程度の強度を有するとされている。しかしながら、こ のようなワイヤでは、その組成が共析点の範囲内にあるため、上述したような問 題を有している。

一方、欧州特許第０．１４４，８１１号公報にも、以下の組成を有する空気タイ ヤ補強用のワイヤが開示されている。

Ｃ：０４〜１．４％ Ｍｎ＋０．１−１％ Ｓｉ　：０．Ｉ〜０゜　４％ ＡＩ　＋０．００５％未満 Ｓ　：０．０１５％未満く好ましくは０．０１％未満）上記ワイヤは低い硫黄含 有量にその特徴があり、これによって、冷間加工性、特に、軸方向以外の変形、 たとえば捻り変形性や撓み変形性を同上させることができるとされている。そし て、この特許では、ワイヤの強度Ｒは、単位をＭＰａとして、２３２５−１１３ ６　１ｏｇ　ｄ　よりも大きく　（ここで、「ｄ」はワイヤの直径（ｍｍ））、 ワイヤの直径をかなり小さくすることにより、例えば３２５０　Ｍ　Ｐ　ａ以上 という強度を得ることが可能となる（たとえばｄ＝ｏ、１．５）。

しかしながら、この特許に示された技術は、実際には炭素含有量を０．８０〜０ ゜８５％とすることにより高い強度を達成したものである。したがって、共析点 の範囲であることによる上述したような不具合はいずれにしても解消し得なかっ たのである。

また、ＵＳ特許第３，６１７，２３０号にも、０．９〜１．１％という高い炭素 含有量と、最終的な固相状態における９７％以上という高い歪み硬化処理により 、いわゆるハイテンワイヤを得る技術が開示されている。ここで、上記のような 高い加工度は、低いＳ含有量（Ｑ、０１０％未満）及びＰ含有量（０，００５％ ）により得ることができる。しかしながら、この種のワイヤは、その公報に記載 された組成からして例えばピアノ線のようにタイヤの補強用ワイヤとは全く用途 を異にしている。さらに、上記公報には、ワイヤに撓みや捻り歪みが生じたとき の挙動については何ら言及されていないのである。

その他、ＥＰ−Ａ−０，１６９，５８７号、ＥＰ−Ａ−０，２３２，５５８号、 ＥＰ−Ａ−０，２９２，０３９号、ＤＥ−Ａ−２，７３９，４８４号にも高張カ ワイヤを得るための種々の方法が開示されている。

しかしながら、今日に至るまでに提案された製造方法の全ては技術的に難しい工 程を含むとともに、高い抗張力を得るために炭素含有量を必要以上に高くしなけ ればならないという欠点があった。そして、その結果、初晶セメンタイトの生々 により偏析が発生して高い炭素ａ度の部分が生じ（例尤ば０．８２％）、より線 工程において素材に割れが発生する危険があった。さらに、そのような方法では 、ワイヤの引抜き工程どうしの間に、慢雑な中間処理工程を介在させなければな らないという問題があった。

本発明はそのような実情に鑑みてなされたもので、空気タイヤの補強用のノ＼イ テノワイヤ（そのワイヤは、１４品質ないしは［／＼イテノ（ｈｉｇｈ−ｓｔｒ ｅｎｇｔｈ）　、１と呼び得る品質を備えたものである）を得ることができるの は勿論のこと、炭素含有量を所望の強度を得るためにｆ、Ｗとされている含有量 に比べて比較的低くすることによって、偏析の発生に起因する上記のような欠点 を解決することを目的としている。

概括的にいえば、本発明は高張力歪み硬化ワイヤの製造方法に関するもので、そ の抗張力は従来の高炭素鋼ワイヤが有するものと同程度である。そして、ワイヤ は棒線を引き抜いて製造され、必要に応じて熱処理と中間段階における表面処理 とが施される。ここで、上記棒線は、初晶セメンタイト相の存在しない鋼材から 製造されたもので、鉄の他に、０．４５〜０．７５％Ｃ１一般的な含有量のＭｎ 、Ｓｌ、Ｃａ、Ｍｏ、ＡＩを含む。

特に本発明では、棒線のＳおよびＰの含有量が００１Ｏ％未満であり、引抜き処 理後に銅浴パチンティノブ処理を施して固相状態を変化さセ、しかる後に引抜き 処理を施し、最後の引抜き処理においてワイヤの断面収縮率を９７％よりも大き くすることを特徴としている。この断面収縮率は、類似の組成の鋼材を使用して 同じ最終直径のワイヤを得る通常の場合に比して高（、特に、中間の！でテンテ ィング処理が省略されているために、最初の引抜き処理に伴う断面収縮率も高い 。

最終的な断面収縮率は９７〜９８％が望ましい。また、破断強度２４００〜３０ ００ＭＰａの”多様規格＋　（ｓｔａｎｄａｒｄ　ｖａｒｉｅｔｙ）と呼ばれる ワイヤを製造するために、従来は、炭素含有量が０，５０〜０．７５％の鋼材が 使用されていたが、本発明では同じものを得るのに炭素含有量が０．４５〜０． ６７％の鋼材が使用される。ちなみに、破断強度２８５０Ｐａのワイヤを得るた めに、従来は０．　７２％Ｃであったが本発明では０．６％Ｃの鋼材を使用する 。

破断強度が３０００〜３５００ＭＰａのいわゆるノーイテンワイヤを製造するた めに、本発明では、炭素含有量が０．６８〜０．７５％の鋼材を使用する。なお 、従来では、０８０〜０８２％程度のものが使用されていた。

本発明の最終工程の前の引抜き処理においては、前述のように、断面収縮率の程 度が現在行われている方法の場合に比較して大きい。

また、本発明では、表面処理、熱処理、潤滑油塗布などのその他の必要な処理が 従来の製造方法の各処理工程と同様の条件で行われる。そして、微細ノく一ライ ト組織を得るような条件でパテ／ティング処理が施される。同様に、引抜きダイ ス内での通過を容易にするために、スケール除去処理や銅浴浸漬処理により良好 なコーティングが施される。

本発明の各工程の実行により得られたワイヤは、より線やケーブルを製造するた めに使用され、また、その製造り法として普通の方法が用いられる。

最後の引抜き処理において高い断面収縮率を違ｆｆＬ得るのは、ＳおよびＰの含 有量をそれぞｔｌ、ｏ、０１０％未満にするという新規な組成による。

高い断面収縮率が確保される最後の引抜き処理によって高い高張力を持ったワイ ヤが得られるのは、炭素含有量を従来のものよりも低く設定してＬするからであ る。すなわち、破断強度が２８５０〜２９００　Ｍ　Ｐ　ａである一般的なワイ ヤを製造する場合には、従来の炭素含有量が約０．７２％であるのに対し、本発 明では０．４５〜０．６７％としている。また、破断強度が３０００あるいは３ ２００ＭＰａ以上であるノ・イテノワイヤを製造する場合には、従来の炭素含有 量が約０８２％であるのに対し、本発明では０，６８〜０７５％としてＬする。

特に、ハイテンワイヤの場合には、その製造コストを低減することができる（０ ．８２％の鋼材を使用した従来の技術では製造コストが割高となる）。また、本 発明では、上記のような新規な組成の鋼材を使用するので、初晶セメツタイトの 生々による偏析の発生を減少ないしは防止することができる。このような偏析は 、炭素含有量が約０．８％を上回る通常の組成を有するＳ祠ζこお（入で発生し ていた７、そして、本発明では共析点から離れた組成を有するので、引張りや撓 みあるいは捻りなどの歪みに対して良好な耐性を示し、引抜き処理時やより線工 程での素材の割れの発生を未然にクコ化することができ、製品の品質および製造 歩留まりを向上させることができるのである。

さらに、本発明では、偏析の発生を減少ないし、は防１１−することができるの でぶ、加工度の極めて高い引抜き処理を行うことができ、これによって、ｒ＜テ ノテイノグ処理ないしは熱処理を１工程省略することができ、これに伴って引抜 き処理もｌ工程省略することができる。

このように、本発明の製造方法では、規格サイズである直径５．５ｍｍの棒線を ２回の引抜き処理（従来は３回）と１回のパテ／ティング処理（従来は２回）、 ならびに必要に応じて銅浴浸１処理を行うことによって細いワイヤ、すなわち、 一般ワイヤは勿論ハイテンワイヤも製造することができる。

従来においては、２回の引抜き工程でワイヤを製造する場合には、直径５ｍｍの 棒線を使用していたが、そのようなづイズのものは規格外であるために価格が高 かったが、本発明によれば、同じ最終製品を大きな断面収縮率で加工するから、 唄格品である直径５．５ｍｍの棒線を使用できることとなった。

さらに、本発明では、最後の引抜き処理の断面収縮率が従来のそれよりも高いの で、中間段階のワイヤ半製品を引き抜く際の断面収縮率を小さくすることができ る。これは、低い炭素含有量によるもので、これによって、銅浴パテンティング 処理前のワイヤ半製品を製造するための引抜き処理を容易に行うことができる。

加えて、本発明ではＰおよびＳの含有量が０．０１０％未満の鋼材を使用するた め、断面収縮率の高い加工が可能であるばかりでなく、そのような高い加工度に よって、抗張力や撓み歪みさらには捻り歪みに対する耐性を向上さゼることかで き、より線やケーブルへの加工における割れの発生を未然に防止することができ る。

上記のような本発明の作用効果は以下の実施例によってより具体的に理解するこ とができる。

それらの実施例では、ワイヤの特性、すなわち、強度、伸び、面積の減少が退店 の動力測定方法で測定された。また、撓み及び捻り特性は、＋８０７８０１．１ ｓＯ７８００規格に準拠して測定された。

また、鋼材の種類はＣ，Ｍｎ、Ｓｌ、Ｐの含有量で区別され、その他の組成、す なわちＡＩ、Ｎｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎは一般的なワイヤの組成とほぼ同一・ とされた。

［実施例１コ この例では、一般的なワイヤを本発明の方法及び従来の方法で製造した。

本発明によるワイヤは、組成、八を有するｉＩｌ材から製造された。ここで、組 成Ａとは、０６４％Ｃ，０，５５％Ｍｎ、０２０％Ｓ１．０００８％Ｐ、０゜０ ０８％Ｓである。

一方、従来のワイヤは、組成りすなわち、０．７２％Ｃ１０６０％Ｍｎ、０゜２ ２％Ｓ１．Ｏ，Ｏ１５％Ｐ、Ｏ，ＯＩ２％Ｓの鋼材から製造された。

素材である棒線は、組成Ａ、Ｂともに直径が５．５ｍｍである。

組成Ａの棒線は、引抜き処理によって直径５．５ｍｍから一度に１．３０ｍｍま で縮径され、断面収縮率は９４．４％であった。このような加工を可能としたの は、本発明の場合の鋼材の組成、とりわけ低いＳ及びＰ含有量によるものびある 。

組成りの棒線は、引抜き処理によつ′Ｃ直径５．５ｍｍから一旦３．０ｍｍまで 縮径され、その後、パテンティング処理に付された。次に、引抜き処理によって 直径１．］５５ｍまで縮径された。そして上記２種類のワイヤは、次に一般的な 条件下で銅浴パテ／ティング処理ｔこ付された。

銅浴パテ７／ティ／グ処理が施された２つのワイヤの特性は次表に示す通りであ る。

次に、直径を０．２２ｍｍにするとともに規格の強度を得るために（ｊｐ格の品 質を得るため）、湿式による精密引抜き処理が上記２種のワイヤに施された。

これにより、本発明のワイヤＡでは９７１４％の断面収縮率となり、従来の「ツ イヤＢでは、一般的なレベルである９６．３４％の断面収縮率となった。

これら２つのワイヤでは、引抜き処理における割れの発生率はともに低く、かつ 、両者同じ頻度であった。これら２つのワイヤの機械的特性は以下の通りであ以 上の対比から明かなように、上記２つのワイヤは非常に似かよった特性を有し、 特に、強度と伸びに至−）ては、はとんど同じである。

そして、撓みおよび捻り試験の結果から、ワイヤＡでは、より線加工やケーブル 加工において良好な挙動を示すことが理解できる。これについては、ワイヤＡと ワイヤＢに１×２７のより線加工を施すことにより確認された。また、その再、 ＡもＢも同数の割れが発生した。

ワイヤＡでは、中間のパテ／ティング処理と引抜き処理とを省略しているにも拘 らず、ワイヤＡ、Ｂは、その使用態様によってはほぼ完全に置換可能であること は特筆すべきである。

もっとも、従来の方法でも、１回の引抜き処理で直径５．５ｍｍの棒線を！。

３５ｍｍから１．３７ｍｍまでｌＩＩ径してワイヤの半製品を製造することは可 能である。しかしながら、その半製品にパテ／ティング処理を施して最後の引抜 きを行ったとしても、断面収縮率は９６５％が限界であり、したがって、最終直 径０．２５ｍｍ以下のワイヤを得ることはできない。このため、従来の方法ζこ お（１で仮に工程を短縮したとすると、直径０．２５ｍｍ以下の細線を得るため １こｉｔ、高価な規格外の５ｍｍの棒線を使用しなければならないのである。な お、その場合の工程は以下の通りである。

付された。これら２つのワイヤの特性は次表に示す通りである。

ために割高であり、しかも引抜き時やより線加工時での割れの原因となる脆性相 上記ワイヤからは何ら問題なくケーブルを製造することができた。このケーブル は、ワイヤＡ３でワイヤＡ２をカバーして製造されたが、炭素含宵１１０．８２ ％の従来のワイヤで製造されたものに匹敵ないしはそれ以上の強度を有すること が確認された。

以上の実施例から明かなように、本発明によれば以下のような種々の優れた作用 効果を得ることができる。

すなわち、素材が加工し易（、高炭素鋼（０，８２％）のように初晶セメンタイ トの存在に起因する有害な偏析の発生を減少ないしは防止することができ、よっ てより線加１での割れの発生を少な（することができる。また、炭素含有量が低 いために引抜き処理が容易であり、しかもワイヤ半製品の直径を比較的大きくす ることができるので、パテンティング処理の工程数を減らすことができる。

要約 空気タイヤなどのような弾性物品の補強用ケーブルを製造するための高張力歪み 硬化ワイヤの製造方法、およびそのようなワイヤから製造された補強用部材また はケーブル 初晶セメンタイト組織を実質的に含まず、しかも、鉄の他に、０．４５〜０゜７ ５％Ｃ１一般的な急有ＩのＭｎ、Ｓｊ、Ｃａ、Ｍｏ、ＡＩを含む棒線を引き抜き 、Ｚ・要に応じて中間段階での熱処理又は表面処理を施す高張力歪み硬化ワイヤ の製造方法において、 上記棒線のＳ及びＰの含宵量は０．０１０％未満であり、上記引抜き処理は、銅 浴パテンティング処理を間に挟んで互いに異なる固相において上記棒線に対して それぞれ行われ、最後の引抜き処理で上記棒線の断面収縮率を９７％よりも大き くすることによって、類似の組成の鋼材を使用して同じ最終直径のワイヤを得る 通常の場合に比して断面収縮率を多角し、さらに、中間のパテンティング処理を 省略することによって最初の引抜き処理に伴う断面収縮率も高くすることを特徴 とする高張力歪み硬化ワイヤの製造方法。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．初晶セメンタイト組織を実質的に含まず、しかも、鉄の他に、０．４５〜０ ．７５％ｃ、一般的な含有量のＭｎ，Ｓｉ，Ｃａ，Ｍｏ，Ａｌを含む棒線を引き 抜き、必要に応じて中間段階での熱処理又は表面処理を施す高張力歪み硬化ワイ ヤの製造方法において、 　上記棒線のＳ及びＰの含有量は０．０１０％未満であり、上記引抜き処理は、 銅浴パテンテイング処理を間に挟んで互いに異なる固相において上記棒線に対し てそれぞれ行われ、最後の引抜き処理で上記棒線の断面収縮率を９７％よりも大 きくすることによって、類似の組成の鋼材を使用して同ヒ最終直径のワイヤを得 る通常の場合に比して断面収縮率を多角し、さらに、中間のパテンテイング処理 を省略することによって最初の引抜き処理に伴う断面収縮率も高くすることを特 徴とする高張力歪み硬化ワイヤの製造方法。
2. ２．前記棒線を炭素含有量が０．４５〜０．６７％の鋼材から製造し、最終的な ワイヤの破断強度を、炭素含有量が０．５０〜０．７５％である一般的なワイヤ の破断強度にほぼ等しい２４００〜３０００ＭＰａとすることを特徴とする請求 の範囲第１項に記載の高張力歪み硬化ワイヤの製造方法。
3. ３．前記棒線を炭素含有量が０．６８〜０．７５％の鋼材から製造し、最終的な ワイヤの破断強度を、炭素含有量が０．８０〜０．８２％である従来のワイヤの 破断強度にほぼ等しい３０００〜３５００ＭＰａとすることを特徴とする請求の 範囲第１項に記載の高張力歪み硬化ワイヤの製造方法。
4. ４．請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかの製造方法により製造されたケー ブル又はより線あるいはそれらに類似した物品。