JP4948010B2

JP4948010B2 - ブラスめっきスチールワイヤの伸線方法

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Publication number: JP4948010B2
Application number: JP2006080051A
Authority: JP
Inventors: 義昭大野
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2006-03-23
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2026-03-23
Also published as: JP2007253186A

Description

本発明は、タイヤ用スチールコード等のゴム物品補強材として用いられるブラスめっきスチールワイヤの製造方法に関し、特に、この製造方法に使用する潤滑液の成分及び温度条件に関する。

ゴム物品の典型である空気入りラジアルタイヤでは、プライやベルト部に、ブラスメッキが施されたブラスめっきスチールワイヤを複数本撚り合わせたスチールコードをゴムで被覆したものを適用し、このスチールコードにより、タイヤの補強を図っている。上記ブラスめっきスチールワイヤは、表面にブラスメッキが施されたブラスめっきスチールワイヤを、潤滑液槽内の潤滑液中に配置された複数のダイス、最終ダイスに通して所望の線径に伸線処理したものが使用される。
従来、水又はグリコール等に有機脂肪酸等の油成分とリン酸エステルやエチレンジアミン等の極圧成分と乳化剤と発泡抑制剤と防錆剤とを含有して形成された潤滑液を使用し、リン酸エステルの亜鉛錯体等によってブラスめっきスチールワイヤやダイスの表面に強力な化学バリヤ（極圧皮膜）を形成させて極圧性能（耐荷重性能）を向上させることによって、伸線時のダイスとブラスめっきスチールワイヤとの間の摩擦を低減させ、ダイス、ブラスめっきスチールワイヤの損傷を抑制している。また、伸線処理の際のブラスめっきスチールワイヤの温度上昇を抑制するために、潤滑液の液温を下げることが知られている。
特開２００２−２８７１６公報特開昭６１−１６５２２１号公報特開平８−１３２１２８号公報特開平８−５７５３１号公報

しかしながら、潤滑液の液温を３０℃以下に下げると、ブラスめっきスチールワイヤやダイスの表面（引抜穴の穴壁表面）の極圧皮膜生成反応が抑制されて、ブラスめっきスチールワイヤの伸線性が低下し、延性の優れたブラスめっきスチールワイヤを製造できない。
係る課題に鑑み、本発明は、３０℃以下の潤滑液を用いた場合においても、延性低下の原因となる伸線処理の際のブラスめっきスチールワイヤの温度上昇を抑制できるとともに、ブラスめっきスチールワイヤやダイスの表面の極圧皮膜生成反応の低下を抑制できて、伸線性及び延性に優れたブラスめっきスチールワイヤを製造できるブラスめっきスチールワイヤの伸線方法を提供することを目的とする。

本発明は、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するブラスめっきスチールワイヤの伸線方法において、最終ダイスが設置された下流潤滑液槽と複数のダイスが設置された上流潤滑液槽とを備えた伸線装置を用い、下流潤滑液槽内の潤滑液として、極圧皮膜生成反応の低下を抑制する成分を含有し、かつ、温度１５℃以上３０℃以下の潤滑液を用いたことを特徴とする。
２０℃以下の潤滑液を用いたことも特徴とする。
上流潤滑液槽内の潤滑液として、極圧皮膜生成反応の低下を抑制する成分を含有し、かつ、３０℃以上の潤滑液を用いたことも特徴とする。
極圧皮膜生成反応の低下を抑制する成分が、ＺｎＤＴＰであることも特徴とする。
潤滑液が、界面活性剤としてポリオキシエチレン−アルキルエーテルを含有することも特徴とする。
潤滑液が、ＺｎＤＴＰとポリオキシエチレン−アルキルエーテルとをそれぞれ０．５重量％含有することも特徴とする。
ブラスめっきスチールワイヤが下流潤滑液槽において引張り強さ２５００ＭＰａを超える引張り強さで伸線処理されることも特徴とする。

本発明によれば、下流潤滑液槽と上流潤滑液槽とを備えた伸線装置を用いる場合において、下流潤滑液槽内の潤滑液として、極圧皮膜生成反応の低下を抑制する成分を含有し、かつ、温度１５℃以上３０℃以下の潤滑液を用いたことで、延性低下の原因となる伸線処理の際のブラスめっきスチールワイヤの温度上昇を抑制できるとともに、ブラスめっきスチールワイヤやダイスの表面の極圧皮膜生成反応の低下を抑制できて、伸線性及び延性に優れたブラスめっきスチールワイヤを製造できる。
２０℃以下の潤滑液を用いたことで、伸線処理の際のブラスめっきスチールワイヤの温度上昇を抑制できて、製造されるブラスめっきスチールワイヤの延性を向上できる。
上流潤滑液槽内の潤滑液として、極圧皮膜生成反応の低下を抑制する成分を含有し、かつ、３０℃以上の潤滑液を用いたことで、上流潤滑液槽内でのブラスめっきスチールワイヤやダイスの表面の極圧皮膜生成反応の低下を抑制できるので、製造されるブラスめっきスチールワイヤの伸線性を向上できる。
極圧皮膜生成反応の低下を抑制する成分としてＺｎＤＴＰを用いたことで、ブラスめっきスチールワイヤやダイスの表面の極圧皮膜生成反応の低下を抑制できるので、製造されるブラスめっきスチールワイヤの伸線性を向上できる。
潤滑液に、界面活性剤としてポリオキシエチレン−アルキルエーテルを含有させたことで、ＺｎＤＴＰの分散性を改善でき、ブラスめっきスチールワイヤやダイスの表面の極圧皮膜生成反応の低下を抑制できるので、製造されるブラスめっきスチールワイヤの伸線性を向上できる。
潤滑液に、ＺｎＤＴＰとポリオキシエチレン−アルキルエーテルとをそれぞれ０．５重量％含有させたことで、ブラスめっきスチールワイヤやダイスの表面の極圧皮膜生成反応低下を効果的に抑制できるので、製造されるブラスめっきスチールワイヤの伸線性を向上できる。
２５００ＭＰａを超える引張り強さで伸線処理する部分では、ブラスめっきスチールワイヤやダイスの表面の極圧皮膜生成が抑制されやすい。このため、ブラスめっきスチールワイヤが引張り強さ２５００ＭＰａを超える引張り強さで伸線処理される下流潤滑液槽内の下流潤滑液の条件を上記のようにすることによって、ブラスめっきスチールワイヤの温度上昇を抑制するとともに、ブラスめっきスチールワイヤやダイスの表面の極圧皮膜生成反応の低下を抑制でき、伸線性及び延性に優れたブラスめっきスチールワイヤを製造できる。

図１を参照し、最良の形態におけるブラスめっきスチールワイヤの伸線方法に用いる伸線装置１を説明する。伸線装置１は、伸線機１０、潤滑液タンク２０、冷却槽３０を備える。伸線機１０は、巻出部１０Ｓ、上流潤滑液槽１０Ａ、下流潤滑液槽１０Ｂ、図外の巻取部を備える。上流潤滑液槽１０Ａと下流潤滑液槽１０Ｂとは隔壁１１で区画され、隔壁１１にはワイヤ通過孔１２が形成される。上流潤滑液１５で満たされた上流潤滑液槽１０Ａ内には、巻出部１０Ｓから巻き出されたブラスめっきスチールワイヤ１７を線引きする複数のダイス１８及びブラスめっきスチールワイヤ１７を下流側に案内する複数の駆動キャプスタン１９が設けられる。下流潤滑液１６で満たされた下流潤滑液槽１０Ｂ内には、上流潤滑液槽１０Ａで伸線処理された及びブラスめっきスチールワイヤ１７を線引きする複数のダイス２１及び最終ダイス２１Ｚ、ブラスめっきスチールワイヤ１７を案内する複数の駆動キャプスタン１９が設けられる。上流潤滑液槽１０Ａでは、ブラスめっきスチールワイヤ１７が引張り強さ２５００ＭＰａ（メガパスカル）以下の引張り強さで伸線処理される。下流潤滑液槽１０Ｂでは、ブラスめっきスチールワイヤ１７が引張り強さ２５００ＭＰａを超える引張り強さで伸線処理される。

潤滑液タンク２０内には、上流潤滑液槽１０Ａ及び冷却槽３０に供給される潤滑液が貯蔵される。冷却槽３０は、図外の冷却剤供給装置から供給される冷媒を通過させる冷媒通過管等を有した冷却機３２を備える。潤滑液タンク２０と上流潤滑液槽１０Ａとが開閉弁２２を備えた供給管２３によって互いに繋がれ、上流潤滑液槽１０Ａには、潤滑液タンク２０から冷却処理を経ない潤滑液が上流潤滑液１５として直接供給される。潤滑液タンク２０と冷却槽３０とが開閉弁２４を備えた供給管２５によって互いに繋がれ、冷却槽３０には潤滑液タンク２０から潤滑液が供給される。冷却槽３０と下流潤滑液槽１０Ｂとが開閉弁２６を備えた供給管２７によって互いに繋がれ、下流潤滑液槽１０Ｂには、潤滑液タンク２０から冷却槽３０を経由して温度調整された潤滑剤が下流潤滑液１６として供給される。上流潤滑液槽１０Ａと潤滑液タンク２０とが開閉弁２８を備えた戻し管２９によって互いに繋がれ、下流潤滑液槽１０Ｂと潤滑液タンク２０とが開閉弁３５を備えた戻し管３１によって互いに繋がれる。上流潤滑液槽１０Ａと下流潤滑液槽１０Ｂとにはそれぞれ図外の温度検出器が設置され、図外の制御装置が温度検出器からの温度を入力して上流潤滑液槽１０Ａ内の上流潤滑液１５及び下流潤滑液槽１０Ｂ内の下流潤滑液１６が設定温度に保たれるように開閉弁２２；２４：２６；２８；３５の開閉制御を行う。なお、潤滑液タンク２０には図外のヒーターが設けられる。制御装置が、潤滑液タンク２０のヒーターのオンオフを制御して潤滑液タンク２０内の潤滑液の温度を調整するとともに、冷却槽３０の冷却機３２を制御して下流潤滑液槽１０Ｂの下流潤滑液１６の温度を調整する。

最良の形態では、潤滑液タンク２０、冷却槽３０、上流潤滑液槽１０Ａ、下流潤滑液槽１０Ｂを循環する潤滑液として、極圧皮膜生成反応の低下を抑制する成分（潤滑液の温度が３０℃以下のように低温の場合でも極圧皮膜生成反応を低下させにくくする成分）であるＺｎＤＴＰ（ジアルキルジチオリン酸亜鉛）を０．５重量％及びＺｎＤＴＰの分散性を改善するための界面活性剤としてポリオキシエチレン−アルキルエーテルを０．５重量％含有したものを用いるとともに、下流潤滑液槽１０Ｂ内の下流潤滑液１６の温度を１５℃以上３０℃以下にし、上流潤滑液槽１０Ａ内の上流潤滑液１５の温度を３０℃以上とした。

最良の形態では、一般的なエマルジョンタイプの潤滑剤を原液として用い、この原液潤滑剤を水で希釈した希釈潤滑剤液にＺｎＤＴＰ及びポリオキシエチレン−アルキルエーテルを添加することによって、ＺｎＤＴＰ及びポリオキシエチレン−アルキルエーテルがそれぞれ０．５重量％ずつ含有された希釈潤滑剤液を作成し、この作成された希釈潤滑剤液を上記潤滑液として用いた。

上述した一般的なエマルジョンタイプの潤滑剤は、例えば、水又はグリコール等の媒体中に、有機脂肪酸等の油成分、リン酸エステルやエチレンジアミン等の極圧成分、乳化剤、発泡抑制剤、防錆剤等を分散させた乳濁液から成り、湿式伸線においては、通常、５〜２０倍に希釈して用いられるものである。原液潤滑剤中における潤滑成分の含有量は、例えば、極圧成分が約１〜１０重量％、油成分が１〜１５重量％程度である。防錆剤としては、例えば、パラオキシ安息酸メチル、ビスフェノールＡ、ベンゾトリアゾール、メチルベンゾトリアゾールなどが添加されており、原液潤滑剤中における含有量は０．１〜１．０重量％である。

パテンティングとブラスメッキを施した直径が１．４ｍｍのブラスめっきスチールワイヤを、最終直径０．２０ｍｍ、抗張力４５００ＭＰａとなるまで、様々な条件の実施例及び従来例で製造した。実施例及び従来例（比較例）の条件及び製造されたブラスめっきスチールワイヤの伸線加工評価（伸線性、延性）結果を図２に示す。図２の伸線性（寿命）、延性の値は、従来例１での値を基準１００で表した場合の相対的な評価指数値で表してあり、値が大きいほど優れていることを示す。

従来例１は、極圧皮膜生成反応の低下を抑制する成分を含有しない（図２及び以下において、極圧強化無しという）上流潤滑液１５及び下流潤滑液１６を用い、上流潤滑液１５の温度（図２及び以下において、上流設定温度という）及び下流潤滑液１６の温度（図２及び以下において、下流設定温度という）をともに４０℃とした場合である。即ち、ＺｎＤＴＰとポリオキシエチレン−アルキルエーテルとが添加されていない潤滑液を、潤滑液タンク２０から冷却槽３０を経由させないで上流潤滑液槽１０Ａ及び下流潤滑液槽１０Ｂに上流潤滑液１５および下流潤滑液１６として直接供給し、上流設定温度を４０℃に設定し、下流設定温度を４０℃に設定した。

従来例２は、極圧皮膜生成反応の低下を抑制する成分を含有しない上流潤滑液１５及び下流潤滑液１６を用い、上流設定温度を４０℃とし、下流設定温度を２０℃とした場合である。即ち、図１の伸線装置１を使用し、ＺｎＤＴＰとポリオキシエチレン−アルキルエーテルとが添加されていない潤滑液を上流潤滑液槽１０Ａ及び下流潤滑液槽１０Ｂに上流潤滑液１５および下流潤滑液１６として供給し、上流設定温度を４０℃に設定し、下流設定温度を２０℃に設定した。従来例２の場合、下流設定温度が３０℃以下であるため、ブラスめっきスチールワイヤやダイスの表面の極圧皮膜生成反応が抑制され、製造されたブラスめっきスチールワイヤの伸線性及び延性がともに従来例１よりも悪かった。

実施例１では、潤滑液タンク２０に貯蔵された潤滑液は、極圧皮膜生成反応の低下を抑制する成分としてのＺｎＤＴＰ（ジアルキルジチオリン酸亜鉛）を０．５重量％添加し、ＺｎＤＴＰの分散性を改善するための界面活性剤としてポリオキシエチレン−アルキルエーテルを０．５重量％添加したものを用いた。そして、上流設定温度を４０℃に設定し、下流設定温度を２０℃に設定した。実施例１では、ＺｎＤＴＰ及びポリオキシエチレン−アルキルエーテルをそれぞれ０．５重量％ずつ含有し、２０℃以下の下流潤滑液１６を用いため、ＺｎＤＴＰによって下流潤滑液槽１０Ｂ内でのブラスめっきスチールワイヤやダイスの表面の極圧皮膜生成反応の低下を抑制できるとともに、２０℃以下の下流潤滑液１６を用いたため、伸線処理の際のブラスめっきスチールワイヤの温度上昇を抑制できる。さらに、上流潤滑液として３０℃以上の潤滑液１５を用いたことで、上流潤滑液槽１０Ａ内でのブラスめっきスチールワイヤやダイスの表面の極圧皮膜生成反応の低下を抑制できる。したがって、伸線性及び延性に優れたブラスめっきスチールワイヤを製造できた。

実施例２では、図１において、上流潤滑液槽１０Ａに上流潤滑液１５を供給する潤滑液タンクと、冷却槽３０に下流潤滑液１６を供給する潤滑液タンクとを個別に設け、ＺｎＤＴＰとポリオキシエチレン−アルキルエーテルとが添加されていない上流潤滑液１５と、ＺｎＤＴＰとポリオキシエチレン−アルキルエーテルとをそれぞれ０．５重量％添加した下流潤滑液１６とを使用し、上流設定温度を４０℃に設定し、下流設定温度を２０℃に設定した。実施例２では、下流設定温度を２０℃としたことによる温度上昇抑制作用によってブラスめっきスチールワイヤの延性が向上したとともに、ＺｎＤＴＰを含有させた下流潤滑液１６を用いたことによって、下流設定温度を２０℃としたにもかかわらず極圧皮膜生成反応の低下を抑制でき、伸線性も維持できた。

実施例３では、下流潤滑液槽１０Ｂに冷却槽３０で温度調整した下流潤滑液１６を供給するとともに、上流潤滑液槽１０Ａにも冷却槽３０で温度調整した上流潤滑液１５を供給するようにし、上流潤滑液１５及び下流潤滑液１６として、ＺｎＤＴＰとポリオキシエチレン−アルキルエーテルとをそれぞれ０．５重量％添加した潤滑液を使用し、上流設定温度を２０℃に設定し、下流設定温度を２０℃に設定した。実施例３によれば、上流設定温度及び下流設定温度をともに２０℃にしたことによる温度上昇抑制作用によってブラスめっきスチールワイヤの延性が向上したが、潤滑液全体の温度を３０℃以下の２０℃としたため、ＺｎＤＴＰによって極圧皮膜生成反応の低下を抑制する効果が薄れ、伸線性は従来例１より悪かった。

実施例４；５では、潤滑液の温度を、極圧皮膜生成反応の低下が生じる臨界である３０℃に設定し、ＺｎＤＴＰ及びポリオキシエチレン−アルキルエーテルを含有した潤滑液を用いた場合と、ＺｎＤＴＰ及びポリオキシエチレン−アルキルエーテルを含有しない潤滑液を用いた場合とで比較した。ＺｎＤＴＰ及びポリオキシエチレン−アルキルエーテルをそれぞれ０．５重量％含有し、設定温度が、極圧皮膜生成反応の低下が生じる臨界である３０℃に設定された潤滑液を用いた実施例５では、ＺｎＤＴＰにより極圧皮膜生成反応の低下を抑制できて、伸線性及び延性に優れたブラスめっきスチールワイヤを製造できた。尚、実施例５と実施例１とを比較すると、実施例１の方が延性の優れたブラスめっきスチールワイヤを製造できた。これは、実施例１の方が下流設定温度が低いため、下流側での温度上昇抑制作用が効いたと考えられる。言い換えれば、実施例５では、下流設定温度の冷却不足のため、実施例１と比べて延性が悪くなったと考えられる。一方、温度３０℃以下でかつＺｎＤＴＰ及びポリオキシエチレン−アルキルエーテルを含有しない潤滑液を用いた実施例４では、極圧皮膜生成反応が低下し、また、温度上昇抑制効果も少ないために、得られたブラスめっきスチールワイヤは伸線性及び延性ともに悪かった。つまり、潤滑液の液温を３０℃以下に下げると、ブラスめっきスチールワイヤやダイスの表面の極圧皮膜生成反応が抑制されて、ブラスめっきスチールワイヤの伸線性が低下し、延性の優れたブラスめっきスチールワイヤを製造できないことがわかった。

実施例６では、ＺｎＤＴＰ及びポリオキシエチレン−アルキルエーテルをそれぞれ１．０重量％含有させた潤滑液を用いた。実施例６では、伸線性、延性ともに悪かった。これは、ＺｎＤＴＰの過剰のために、潤滑液のエマルジョン径が大きくなり（いわゆるエマルジョン径の粗大化）、ダイスへの引き込みが悪くなって、潤滑性が悪化したことが原因であると考えられる。

実施例７；８では、実施例１と比較して下流設定温度をさらに低くした。下流設定温度を１５℃とした実施例７では、実施例１と同じように、伸線性及び延性に優れたブラスめっきスチールワイヤを製造できた。一方、下流設定温度を１０℃とした実施例８では、伸線性及び延性ともに低下した。以上から、潤滑液の温度は１５℃以上が好ましいことが判明した。

以上の実施例から、最良の形態のように、潤滑液として、ＺｎＤＴＰを０．５重量％及びポリオキシエチレン−アルキルエーテルを０．５重量％含有したものを用い、かつ、ブラスめっきスチールワイヤ１７を引張り強さ２５００ＭＰａを超える引張り強さで伸線処理する下流潤滑液槽１０Ｂ内の下流潤滑液１６の温度、即ち、下流設定温度を１５℃以上３０℃以下にし、上流設定温度を３０℃以上とすることが好ましいことがわかった。即ち、２５００ＭＰａを超える引張り強さで伸線処理する下流潤滑液槽１０Ｂではブラスめっきスチールワイヤやダイスの表面の極圧皮膜生成が抑制されやすい。このため、下流潤滑液槽１０Ｂ内の下流潤滑液１６にＺｎＤＴＰを添加し、さらに、下流潤滑液１６を冷却することによって、ブラスめっきスチールワイヤの温度上昇を抑制するとともに、ブラスめっきスチールワイヤやダイスの表面の極圧皮膜生成反応の低下を抑制でき、伸線性及び延性に優れたブラスめっきスチールワイヤを製造できた。また、実施例１；７からわかるように、下流設定温度を１５℃以上２０℃以下とすれば、さらに好ましいことがわかった。

極圧皮膜生成反応の低下を抑制する成分として、ＺｎＤＴＰ以外に、硫化オレフィン、塩素化パラフィン、ナフテン酸塩などを用いてもよい。
最良の形態では、潤滑液槽が上流潤滑液槽１０Ａと下流潤滑液槽１０Ｂとに区画された伸線装置１を例示したが、１つの潤滑液槽に複数のダイス及び最終ダイスを設けて伸線加工する伸線装置の場合は、当該１つの潤滑液槽に満たす潤滑液として、ＺｎＤＴＰを０．５重量％及びポリオキシエチレン−アルキルエーテルを０．５重量％含有した潤滑液を用い、当該潤滑液の温度を１５℃以上３０℃以下に設定することによって、伸線性及び延性に優れたブラスめっきスチールワイヤを製造できると考えられる。

ブラスめっきスチールワイヤの伸線方法に用いる伸線装置を示す図（最良の形態）。実施例及び従来例の条件と実施例及び従来例により製造されたブラスめっきスチールワイヤの伸線加工評価結果を示す図（最良の形態）。

符号の説明

１伸線装置、１０伸線機、１０Ａ上流潤滑液槽、１０Ｂ下流潤滑液槽、
１５上流潤滑液、１６下流潤滑液、２０潤滑液タンク、３０冷却槽。

Claims

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するブラスめっきスチールワイヤの伸線方法において、最終ダイスが設置された下流潤滑液槽と複数のダイスが設置された上流潤滑液槽とを備えた伸線装置を用い、下流潤滑液槽内の潤滑液として、極圧皮膜生成反応の低下を抑制する成分を含有し、かつ、温度１５℃以上３０℃以下の潤滑液を用いたことを特徴とするブラスめっきスチールワイヤの伸線方法。
２０℃以下の潤滑液を用いたことを特徴とする請求項１に記載のブラスめっきスチールワイヤの伸線方法。
上流潤滑液槽内の潤滑液として、極圧皮膜生成反応の低下を抑制する成分を含有し、かつ、温度３０℃以上の潤滑液を用いたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のブラスめっきスチールワイヤの伸線方法。
極圧皮膜生成反応の低下を抑制する成分が、ＺｎＤＴＰであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のブラスめっきスチールワイヤの伸線方法。
潤滑液が、界面活性剤としてポリオキシエチレン−アルキルエーテルを含有することを特徴とする請求項４に記載のブラスめっきスチールワイヤの伸線方法。
潤滑液が、ＺｎＤＴＰとポリオキシエチレン−アルキルエーテルとをそれぞれ０．５重量％含有することを特徴とする請求項５に記載のブラスめっきスチールワイヤの伸線方法。
ブラスめっきスチールワイヤが下流潤滑液槽において引張り強さ２５００ＭＰａを超える引張り強さで伸線処理されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のブラスめっきスチールワイヤの伸線方法。