JPH11293576A - 耐腐食疲労性に優れたスチ−ルコ−ドの製法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】タイヤ等のゴム物品補強材として用いられるス
チ−ルコ−ド、ことに耐腐食疲労性に優れたスチ−ルコ
−ドの製法及び製造装置に関する。 【解決手段】バンチャ−撚り戻しタ−ビン直後に配置さ
れること；太鼓型ロ−ラ−と鼓型ロ−ラ−とからなるロ
−ラ−群であること；当該太鼓型ロ−ラ−及び鼓型ロ−
ラ−の各ロ−ラ−は回転自在に架台に懸架されているこ
と；鼓型ロ−ラ−の曲率半径は太鼓型ロ−ラ−のそれよ
りスチ−ルコ−ドの直径以上大きいこと；太鼓型ロ−ラ
−と鼓型ロ−ラ−はスチ−ルコ−ドの直径分以上離間し
ていること；夫々のロ−ラ−回転軸が交差するように配
置されていること；夫々のロ−ラ−の回転軸とスチ−ル
コ−ドで形成される角度がスチ−ルコ−ドの鋼素線撚角
と略等しくなるように対面して配置されていること；の
各構成を備えたスチ−ルコ−ドの製造装置。１‥太鼓型
ロ−ラ−、２‥鼓型ロ−ラ−、３‥架台。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、タイヤ等のゴム
物品補強材として用いられるスチ−ルコ−ド、ことに耐
腐食疲労性に優れたスチ−ルコ−ドの製法及び製造装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】タイヤ等のゴム物品補強用スチ−ルコ−
ドは、タイヤの走行により繰り返し曲げ応力を受けると
共に、ゴム中に含まれる水分又は走行時のタイヤ外傷に
よりタイヤ外部から侵入する水分により腐食環境下にさ
らされる。このような環境下でスチ−ルコ−ドは腐食疲
労を起こし、コ−ドの破断の原因となっている。このよ
うなことから耐腐食疲労性にすぐれたスチ−ルコ−ドの
要請は高いが、先に発明者等はタイヤの腐食疲労による
スチ−ルコ−ドの破断原因を解析した結果、鋼素線の表
層全体の内、最も引張残留応力が大きい部分より破断が
発生していることが解明した。

【０００３】チュ−ブラ−タイプの撚線機を用いて鋼素
線を撚り合わせた場合、曲げによって螺旋形型付けをす
るため、曲げの内側は圧縮塑性加工がされ、曲げ加工応
力を解除したときに引張の残留応力が発生する。このよ
うなチュ−ブラ−タイプの撚線機で撚られたスチ−ルコ
−ドの鋼素線における螺旋内側の引張残留応力を圧縮側
に変化させる加工方法としては、特開平０７−１５２６
３８号の実施例にあるように所定の張力を付加して所定
のロ−ラ−径のロ−ラ−を千鳥状に配置したロ−ラ−群
を通過させる方法が行われていた。

【０００４】しかしながら、バンチャ−タイプの撚線機
で撚り合わされたスチ−ルコ−ドは、螺旋型付けは曲げ
加工以外に捻り加工が加わるため、チュ−ブラ−タイプ
で撚り合わされたスチ−ルコ−ドとは鋼素線の残留応力
状態が異なり、チュ−ブラ−タイプによる方法では必ず
しも鋼素線螺旋内側の引張残留応力を圧縮側とすること
ができない問題があった。

【０００５】即ち、バンチャ−タイプの撚線機では、鋼
素線に加えられる捻り加工は、鋼素線断面全域に渡り鋼
素線長手方向の引張塑性加工に等しい入力が加わり、捻
り加工応力を解除したとき鋼素線外周全てが相対的に圧
縮の残留応力が発生する。また、バンチャ−タイプの撚
線機で残留捻れを除去する方法として最初の捻り方向と
は反対に捻り戻しを行う方法が多く行われている。この
場合は捻り戻し塑性加工が最初の捻り加工よりも大きい
場合は鋼素線断面全域に鋼素線長手方向の引張塑性加工
に等しい加工応力加わり、この加工応力を解除したとき
鋼素線外周全てが相対的に圧縮残留応力に変化する。ま
た捻り戻し塑性加工が最初の捻り加工よりも小さい場合
は鋼素線断面全域に鋼素線長手方向の圧縮塑性加工に等
しい加工応力加わり、この加工応力を解除したとき鋼素
線外周全てが相対的に引張残留応力に変化する。

【０００６】このようにバンチャ−タイプの撚線機によ
る方法では、撚り合わせるだけで鋼素線表層全てを圧縮
残留応力にすることが可能であるが、残留捻じれの除去
のためにタ−ビンにより更に撚りを加えた後撚りを解除
する処理が行われる。図面に基づいて更に詳しく説明す
ると、図１はバンチャ−タイプの撚線機の摸式図である
が、第１タ−ンプ−リ−Ｂと第２タ−ンプ−リ−Ｄで撚
り合わされたスチ−ルコ−ドは第２タ−ンプ−リ−Ｄと
タ−ビンＥの間で更に撚りが加えられ、続いてタ−ビン
Ｅと第３タ−ンプ−リ−Ｇの間で前述の加えられた撚り
の分だけ撚り戻しが行われる。多くの場合残留捻れを除
去するためタ−ビンでは最初の捻り加工より小さい捻り
戻し加工が行われている。そのため鋼素線外周全てに引
張の残留応力が発生している。

【０００７】このため、チュ−ブラ−タイプによる方法
では鋼素線螺旋内側と特定した残留応力の調整方法であ
るために、鋼素線外周全体の残留応力を調整することは
困難である。この場合、千鳥状に配置したロ−ラ−面を
鋼素線半径方向に多面配置すれば可能であろうが、ロ−
ラ−装置が増えコスト的に問題があり、また多数のロ−
ラ−装置とテンション付加装置が必要であるため大きな
スペ−スが必要となり大がかりな装置になってしまい現
実的ではない問題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は、バンチャ−タイプの撚線機を用いて撚り
合わされたスチ−ルコ−ドの素線表面の引張残留応力を
低減したスチ−ルコ−ドの製造方法及びその装置を提供
することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明にかかるバンチャ
−タイプの撚線機で撚り合わされたスチ−ルコ−ドの鋼
素線表層の引張残留応力を低減させる方法及び装置は次
の構成からなる。即ち、本発明の第１はバンチャ−タイ
プの撚線機で撚られ残留応力を矯正されたスチ−ルコ−
ドの製法であって、スチ−ルコ−ドをバンチャ−撚り戻
しタ−ビンを通過させること；撚り戻し加工中に太鼓型
ロ−ラ−と鼓型ロ−ラ−とが組み合わされた１組以上の
回転自在のロ−ラ−群を通過させること；当該ロ−ラ−
群の鼓型ロ−ラ−の曲率半径は太鼓型ロ−ラ−の曲率半
径よりスチ−ルコ−ドの直径以上大きいこと；前記太鼓
型ロ−ラ−と鼓型ロ−ラ−は通過するスチ−ルコ−ドの
直径分以上離間していること；夫々のロ−ラ−回転軸が
交差するように配置されていること；かつ夫々のロ−ラ
−の回転軸と通過するスチ−ルコ−ドで形成される角度
がスチ−ルコ−ドの鋼素線撚角と略等しくなるように対
面して配置されていること；の各工程を通過させる方法
である。

【００１０】又、本発明の第２はバンチャ−タイプの撚
線機で撚られた残留応力を矯正されたスチ−ルコ−ドの
製造装置であって、バンチャ−撚り戻しタ−ビン直後に
配置されること；撚り戻し加工中に曲げ力が加えられる
ように太鼓型ロ−ラ−と鼓型ロ−ラ−との一対が組み合
わされた１組以上のロ−ラ−群からなること；当該太鼓
型ロ−ラ−及び鼓型ロ−ラ−の各ロ−ラ−は夫々が回転
自在に架台に懸架されていること；鼓型ロ−ラ−の曲率
半径は太鼓型ロ−ラ−の曲率半径よりスチ−ルコ−ドの
直径以上大きいこと；太鼓型ロ−ラ−と鼓型ロ−ラ−は
スチ−ルコ−ドの直径分以上離間していること；夫々の
ロ−ラ−回転軸が交差するように配置されていること；
かつ夫々のロ−ラ−の回転軸とスチ−ルコ−ドで形成さ
れる角度がスチ−ルコ−ドの鋼素線撚角と略等しくなる
ように対面して配置されていること；の各構成を備えた
装置である。

【００１１】

【発明の実施の形態】タ−ビン直後、従来の千鳥状に配
置したロ−ラ−群を通過させる場合、ロ−ラ−回転軸が
スチ−ルコ−ド進行方向と垂直であるため、タ−ビンに
よるスチ−ルコ−ド回転により、鋼素線表面にキズを付
ける恐れがあり、更には接触摩擦が大きいためスチ−ル
コ−ドの撚りが乱れてしまい、更に又断線の恐れがあ
る。

【００１２】又、従来の方法のように千鳥状に配置した
矯正ロ−ラ−をタ−ビンの回転の伝わらないスチ−ルコ
−ド巻き取り前に設置する場合は、ロ−ラ−による曲げ
がロ−ラ−のかみ合わせ面内に限られてしまうため、鋼
素線全周をくまなく圧縮残留応力にすることができな
い。この点、多面に及ぶロ−ラ−セットを設置すればよ
いが、設備のスペ−スの問題やコスト増加があり現実的
でない。

【００１３】本発明は上記したスチ−ルコ−ドの欠点を
解決したものであり、鋼素線表層全域の引張残留力を圧
縮する第２の発明に基づいて説明すると、先ず特に用い
られるロ−ラ−の半径は５０ｍｍ以上が好ましく、特徴
的にはスチ−ルコ−ドがロ−ラ−通過の際、タ−ビンに
よる撚り（捻り）戻し加工を受けることで曲げ以外に捻
りによる塑性変形が付加される。このため、従来の千鳥
状ロ−ラ−のような大きな曲げ加工を加える必要なくス
チ−ルコ−ド円周方向全域を従来のスチ−ルコ−ドより
均一に加工することができる。

【００１４】本発明を更に詳しく説明すると、タ−ビン
の機能はスチ−ルコ−ドを強制的に捻り加工する装置で
あり、機構としてはタ−ビン中で捻られているのではな
く、通常タ−ビン入口からその前にある第２タ−ンプ−
リ−Ｄ間でスチ−ルコ−ドが閉まる方向に捻り加工さ
れ、次にタ−ビン出口からその後にある第３タ−ンプ−
リ−Ｇ間でコ−ドが開く方向に捻り戻し加工される。

【００１５】この発明にかかる矯正装置では、従来のよ
うに撚り戻しで発生した引張り残留応力を巻き取りスプ
−ルＩ直前の位置で、後処理として圧縮側にするのでは
なく、上述のようにタ−ビン後と第３タ−ンプ−リ−Ｇ
間での撚り戻しで引張り残留応力が発生しないように、
タ−ビン後と第３タ−ンプ−リ−Ｇとの間にこの発明の
強制装置を配置することで、捻り戻し塑性変形中に強制
的に繰返し曲げを与えることによって、表層を圧縮残留
応力に変えることを特徴とするものである。

【００１６】そして、次にバンチャ−タイプの撚線機で
撚られたスチ−ルコ−ドが通過する太鼓形ロ−ラ−と鼓
形ロ−ラ−とをスチ−ルコ−ド撚角と同じ角度にロ−ラ
−の回転軸を配置し、その間を撚り戻しタ−ビンの回転
によって回転するスチ−ルコ−ドを通過させたもので、
太鼓形及び鼓形ロ−ラ−はスチ−ルコ−ドの回転速度に
従って回転を行い、太鼓形及び鼓形ロ−ラ−表面の曲面
により螺旋形状の素線は曲げられる個所の接線方向と直
角に曲げられることになり、又、撚り戻しタ−ビンによ
るスチ−ルコ−ドの回転によってロ−ラ−によって曲げ
られる個所が素線の螺旋形状に沿って連続的に繰り返し
曲げ加工を行い、鋼素線表面にキズを付けることなく表
層全域に渡りくまなく残留応力低減を行うことができる
こととなったものである。尚、太鼓、鼓形状のロ−ラ−
をスチ−ルコ−ドが通過する経路は、線接触をしてなめ
らかな曲線を描くようにスチ−ルコ−ドとロ−ラ−の上
下の位置関係が設定される。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を実施例をもって更に詳細に説
明する。図１は本発明の第２における耐腐食疲労性に優
れたスチ−ルコ−ドの製造装置の全体図であり、Ａはス
チ−ルコ−ドの巻き出し装置、Ｂは第１タ−ンプ−リ
−、Ｃは弓、Ｄは第２タ−ンプ−リ−、Ｅはタ−ビン、
Ｆは本発明の中心をなすロ−ラ−装置、Ｇは第３タ−ン
プ−リ−、Ｈは巻き取りキャプスタン、Ｉは巻き取りス
プ−ルである。そして、図２は本発明のロ−ラ−装置の
みを取り出した側面図、図３はその平面図、図４はその
一部拡大図である。図中、１は鼓型ロ−ラ−、２は太鼓
型ロ−ラ−、３は架台、Ｗはスチ−ルコ−ド、θはスチ
−ルコ−ドの撚線角度である。

【００１８】線径０．１９ｍｍ、抗張力４２０ｋｇｆ／
ｍｍ２ の鋼素線を用いてバンチャ−タイプ撚線機にて
１×５×０．１９構造のスチ−ルコ−ドを製造した。

【００１９】（１）従来例：直径１６ｍｍのロ−ラ−１
５個を千鳥状に配置したロ−ラ−セットを巻き取り直前
に配置した。

【００２０】（２）比較例：直径３０ｍｍのロ−ラ−１
１個を千鳥状に配置したロ−ラ−セットをタ−ビン直後
に配置した。

【００２１】（３）発明例１：Ｒ４９ｍｍ、Ｌ＝３５ｍ
ｍの太鼓形ロ−ラ−、Ｒ＝５０ｍｍ、Ｌ＝３５ｍｍの鼓
形ロ−ラ−、一対を夫々スチ−ルコ−ド軸に対しスチ−
ルコ−ド鋼素線撚角θ＝６度に傾け配置した１組のロ−
ラ−セットをタ−ビン直後に配置した。

【００２２】（４）発明例２：Ｒ＝５９ｍｍ、Ｌ＝４０
ｍｍの太鼓形ロ−ラ−、Ｒ＝６０ｍｍ、Ｌ＝４０ｍｍの
鼓形ロ−ラ−、一対を夫々スチ−ルコ−ド軸に対しスチ
−ルコ−ド鋼素線撚角θ＝６度に傾け配置した１組のロ
−ラ−セットをタ−ビン直後に配置した。

【００２３】（５）発明例３：Ｒ６０ｍｍ、Ｌ＝４０ｍ
ｍの太鼓形ロ−ラ−、Ｒ＝５０ｍｍ、Ｌ＝４０ｍｍの鼓
形ロ−ラ−、一対を夫々スチ−ルコ−ド軸に対しスチ−
ルコ−ド鋼素線撚角θ＝６度に傾け配置した３組のロ−
ラ−セットをタ−ビン直後に配置した。

【００２４】（６）発明例４：Ｒ９９ｍｍ、Ｌ＝５０ｍ
ｍの太鼓形ロ−ラ−、Ｒ＝１００ｍｍ、Ｌ＝５０ｍｍの
鼓形ロ−ラ−、一対を夫々スチ−ルコ−ド軸に対しスチ
−ルコ−ド鋼素線撚角θ＝６度に傾け配置した３組のロ
−ラ−セットをタ−ビン直後に配置した。

【００２５】以上の各例において、夫々タ−ビンの回転
数はスチ−ルコ−ド巻き取り時の残留応力が０になるよ
うに調整した。

【００２６】残留応力は螺旋状に型付けされた鋼素線を
１ピッチに切断し、螺旋外側にエナメルを塗布したも
の、又螺旋内側にエナメルを塗布したものを硝酸５０％
の水溶液で、夫々螺旋内側部分、螺旋外側部分が表層か
ら線径の１０％程溶解するまで浸漬し、溶解前の夫々の
螺旋の曲率半径の違いによって測定を行った。

【００２７】この時、螺旋内側を溶解したものは、溶解
前の曲率半径より小さくなれば螺旋内側部分が圧縮残留
応力であることを示し、螺旋外側を溶解したものは、溶
解前の曲率半径より大きくなれば螺旋内側部分が圧縮残
留応力であることを示す。

【００２８】腐食疲労性の評価は以下の通りとした。ス
チ−ルコ−ドの撚りをほぐして得た鋼素線を少量の硝酸
イオン及び硫酸イオンを含む水溶液に浸し、毎分１００
０回転の速度で３０ｋｇｆ／ｍｍ２ の繰り返し曲げ応
力を与え鋼素線が破断するまでの回転数を記録した。結
果を表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【発明の効果】表１の結果にて分かるように本発明にお
けるスチ−ルコ−ドは腐食疲労性において従来の方法に
よるスチ−ルコ−ドよりもはるかに優れた性能を示し、
更に、断線回数もゼロであり、極めて優れていることが
判明した。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第２における耐腐食疲労性に優
れたスチ−ルコ−ドの製造装置の全体図である。

【図２】図２は本発明のロ−ラ−装置のみを取り出した
側面図である。

【図３】図３はその平面図である。

【図４】図４はその一部拡大図である。

【符号の説明】

Ａ‥‥スチ−ルコ−ドの巻き出し装置、 Ｂ‥‥第１タ−ビンプ−リ−、 Ｃ‥‥弓、 Ｄ‥‥第２タ−ビンプ−リ−、 Ｅ‥‥タ−ビン、 Ｆ‥‥本発明装置、 Ｇ‥‥第３タ−ビンプ−リ−、 Ｈ‥‥巻き取りキャプスタン、 Ｉ‥‥巻き取りスプ−ル、 １‥‥太鼓型ロ−ラ−、 ２‥‥鼓型ロ−ラ−、 ３‥‥架台、 Ｗ‥‥スチ−ルコ−ド、 θ‥‥スチ−ルコ−ドの撚線角度。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バンチャ−タイプの撚線機で撚られ残留
   応力を矯正されたスチ−ルコ−ドの製法であって、スチ
   −ルコ−ドをバンチャ−撚り戻しタ−ビンを通過させる
   こと；撚り戻し加工中に太鼓型ロ−ラ−と鼓型ロ−ラ−
   とが組み合わされた１組以上の回転自在のロ−ラ−群を
   通過させること；当該ロ−ラ−群の鼓型ロ−ラ−の曲率
   半径は太鼓型ロ−ラ−の曲率半径よりスチ−ルコ−ドの
   直径以上大きいこと；前記太鼓型ロ−ラ−と鼓型ロ−ラ
   −は通過するスチ−ルコ−ドの直径分以上離間している
   こと；夫々のロ−ラ−回転軸が交差するように配置され
   ていること；かつ夫々のロ−ラ−の回転軸と通過するス
   チ−ルコ−ドで形成される角度がスチ−ルコ−ドの鋼素
   線撚角と略等しくなるように対面して配置されているこ
   と；の各工程を通過させたスチ−ルコ−ドの製法。
2. 【請求項２】 バンチャ−タイプの撚線機で撚られた残
   留応力を矯正されたスチ−ルコ−ドの製造装置であっ
   て、バンチャ−撚り戻しタ−ビン直後に配置されるこ
   と；撚り戻し加工中に曲げ力が加えられるように太鼓型
   ロ−ラ−と鼓型ロ−ラ−との一対が組み合わされた１組
   以上のロ−ラ−群からなること；当該太鼓型ロ−ラ−及
   び鼓型ロ−ラ−の各ロ−ラ−は夫々が回転自在に架台に
   懸架されていること；鼓型ロ−ラ−の曲率半径は太鼓型
   ロ−ラ−の曲率半径よりスチ−ルコ−ドの直径以上大き
   いこと；太鼓型ロ−ラ−と鼓型ロ−ラ−はスチ−ルコ−
   ドの直径分以上離間していること；夫々のロ−ラ−回転
   軸が交差するように配置されていること；かつ夫々のロ
   −ラ−の回転軸とスチ−ルコ−ドで形成される角度がス
   チ−ルコ−ドの鋼素線撚角と略等しくなるように対面し
   て配置されていること；の各構成を備えたスチ−ルコ−
   ドの製造装置。