JPH08311788A

JPH08311788A - ゴム補強用超高強度スチールワイヤおよびスチールコード

Info

Publication number: JPH08311788A
Application number: JP7140083A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kazama; 博風間; Kazuhiro Ishimoto; 和弘石本
Original assignee: Tokyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1995-05-16
Filing date: 1995-05-16
Publication date: 1996-11-26
Anticipated expiration: 2013-07-02
Also published as: JP2772627B2; US5888321A

Abstract

(57)【要約】【目的】炭素含有量を従来レベルのままとしながら、ゴ
ム製品の適切な軽量化及び耐疲労性向上を実現できる超
高強度かつ高靭性のスチールワイヤおよびスチールコー
ドを提供する。【構成】炭素を０．８０〜０．８９重量％含有するスチ
ールワイヤであって、スチールワイヤの引張強さが−２
００ｄ＋４００ｋｇｆ／ｍｍ²以上であり、かつワイヤ
断面におけるビッカース硬度分布が、表面からワイヤ直
径の４分の１以内の中心部を除いた内部まで実質的にフ
ラットである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車用タイヤや搬送用
ベルト及び高圧ホース等のゴム製品の補強に用いられる
超高強度スチールワイヤおよびこれを用いたスチールコ
ードに関するものである。

【０００２】

【従来の技術とその技術的課題】従来、自動車用タイヤ
や搬送用ベルト及び高圧ホース等のゴム製品の補強材と
してスチールワイヤやスチールワイヤを複数本撚り合わ
せたスチールコードが使われている。こうした補強材は
高強度，高靭性及び耐疲労性などの特性がすぐれている
ことが要求され、しかも最近、これらのゴム製品にはコ
スト低減、取り扱い易さおよび軽量化が強く要求されて
おり、ことに軽量化は自動車用タイヤにおいて燃費削減
等の観点から重視されている。そのため補強材について
は更に高強度が必要になってきている。

【０００３】しかしながら、この対策として、単に伸線
強加工を施すことで高強度化するだけでは、靭性が劣化
して伸線及び撚り線加工が困難になったり、必要な特性
を満足させることはできなくなる。また、ワイヤを複数
本撚り合わせてコードにした場合に強度の低下が大きく
なってしまい、高強度化の意味がなくなってしまうとい
う問題も生じる。従来、ゴム製品の補強材としてのスチ
ールワイヤやスチールコードは、一般に炭素含有量が
０．７０〜０．７５重量％程度の炭素鋼線材を用いて所
定中間径まで伸線後、熱処理とめっきおよび伸線するこ
とで製造されていた。この場合のスチールワイヤの引っ
張り強度Ｙは、図１に示すように、ワイヤ直径ｄとの関
係において、Ｙ≧−２００ｄ＋３３５（ｋｇｆ／ｍ
ｍ²）程度であった。その後、高強度化の要求により、
炭素含有量が０．８０〜０．８９重量％程度の炭素鋼線
材を用いて、Ｙ≧−２００ｄ＋３６５（ｋｇｆ／ｍ
ｍ²）程度の高強度材が現在実用化されている。しか
し、上記した要求に応えるためにはＹ≧−２００ｄ＋４
００（ｋｇｆ／ｍｍ²）を越えるレベルの超高強度材が
必要であるが、前記炭素量範囲では製造上および靭性劣
化の問題から実用化されていないのが実情である。

【０００４】詳述すると、超高強度のスチールワイヤは
それ自体は製作可能である。しかし、上記のようにＹ≧
−２００ｄ＋４００（ｋｇｆ／ｍｍ²）を越えるレベル
の超高強度材になると、実際の製造においても多くの課
題が出てくる。すなわち、たとえば重量比で１．０％を
以上というような高い炭素含有量の線材を用いて、伸線
加工度も大きくとって加工硬化により強度を上げること
が考えられる。しかし、高いＣ量の線材はそのコストが
高くまたその熱処理も難しくなる。また、伸線加工工程
においても、高強度(高硬度)の材料をダイスを使って引
き抜くため引抜き力が高くなってダイスの消耗が激しく
なったり、或いは引き抜けなくなって断線が多発したり
して目的のワイヤが実用的に得られない状況になる。ま
ず、この問題を克服するのが困難である。

【０００５】さらに、スチールワイヤは超高強度の特性
だけでは不十分であり、靭性を兼ね備えていなければな
らない。しかも、スチールワイヤは板や棒と違って単純
に曲げや引っ張りが作用するだけでなく、コード製造時
に捻られ、またゴムに埋め込まれた状態で引っ張り、圧
縮およびせん断など複雑多様な力を受ける特殊条件下に
ある。しかしながら、従来ではスチールワイヤをその軸
方向と直角面において中心軸のまわりに捻り、スチール
ワイヤが破断するまでの回数(捻回値)をもって靭性の尺
度としていた。しかし、このような捻回値では厳密な靭
性良否の臨界を設定することは不可能で、尺度として信
頼できないものであった。その理由は、同一の捻回値を
もつスチールワイヤ同士でも、その後の撚り線性や耐疲
労性等において良好なものと不良のものが出てしまうこ
とが多数経験されたからである。

【０００６】本発明は前記したような問題点を解消する
ために研究を重ねて創案されたもので、その目的とする
ところは、炭素含有量を従来レベルのままとしながら、
ゴム製品の適切な軽量化及び耐疲労性向上を実現できる
超高強度かつ高靭性のスチールワイヤおよびスチールコ
ードを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、炭素を０．８０〜０．８９重量％含有する炭
素鋼線材を使用し、所定中間径まで伸線した後熱処理と
めっき及び伸線を施して得られるスチールワイヤであっ
て、スチールワイヤの引張強さが下記式を満足し、しか
もワイヤ断面におけるビッカース硬度分布が、表面から
ワイヤ直径の４分の１以内の中心部を除いた内部まで実
質的にフラットである構成としたものである。Ｙ≧−２００ｄ＋４００［Ｙ：引張強さ（ｋｇｆ／ｍｍ²）、ｄ：スチールワイ
ヤ直径（ｍｍ）］前記スチールワイヤワイヤは、下記の湿式伸線条件で製
造されたものであることが好ましい。引抜き用ダイスとして、アプローチ角２αが８〜１０
°、ベアリング長さが０．３ｄ₁（但し、ｄ₁は引抜き孔
径）て、かつ少なくとも最終引抜きダイスとこれより上
流の数個のダイスのニブが焼結ダイヤモンドからなるも
のを用いる。最終引抜きを２枚のダイスを直列に並べたダブルダイ
スを使用して行い、出口側ダイスでの引抜き減面率１．
２〜３．９％のスキンパスとする。スキンパス直後のスチールワイヤ温度を１５０℃以下
に制御する。

【０００８】また、本発明の他の特徴は、前記スチール
ワイヤを複数本バンチャー式撚線機により撚り合わせ、
この状態におけるコードを構成する各ワイヤの断面にお
けるビッカース硬度分布が、表面からワイヤ直径の４分
の１以内の中心部を除いた内部まで実質的にフラットで
ある構成としたことにある。さらに前述したワイヤ断面
のビッカース硬度分布特性すなわち、表面からワイヤ直
径の４分の１以内の中心部を除いた内部まで実質的にフ
ラットである点は、コード単体の状態だけでなく、ゴム
と複合化のため所定の温度と時間で加熱したゴム加硫後
においても満たされていることが好適である。ビッカー
ス硬度分布が実質的にフラットであるとは、本発明の場
合、ほぼＨｖ３０以内の範囲にあることを意味する。ま
た、本発明におけるビッカース硬度分布が実質的にフラ
ットなワイヤは、一方向捻り後逆方向捻りを与える捻回
−トルク試験でのトルク低下率が７％以内の範囲にある
ものである。

【０００９】

【作用】本発明は現在、通常使われている炭素含有量が
０．８０〜０．８９重量％の炭素鋼線材を用いるため、
この面で製造コストの増大をもたらさない。また引っ張
り強さがＹ≧−２００ｄ＋４００（ｋｇｆ／ｍｍ²）の
超高強度を有するため、少ない本数で良好な補強効果を
実現することができる。なお、ワイヤの強度レベルの上
限については、炭素含有量が０．８０〜０．８９重量％
である関係から、−２００ｄ＋４３０程度まで可能であ
る。しかも、本発明は、ワイヤの長手方向と直角の断面
におけるビッカース硬度の分布を表面からワイヤ直径の
４分の１以内の中心部を除いた内部まで実質的にフラッ
トなようにしている。このため良好な靭性を備えてい
る。しかもその靭性の良否判断の手段として、一方向捻
りと逆方向捻りによる捻り試験を採用し、前記のように
ビッカース硬度がフラットである場合、この試験でのト
ルク低下率が７％以内の範囲であることを見出した。こ
のため、本発明によれば、高強度と靭性を兼ね備え、撚
り効率が良好で耐疲労性も良好なゴム補強用の超高強度
スチールワイヤとなり、これを複数本撚り合わせたスチ
ールコードは高強度、高靭性および耐疲労性にすぐれ、
ゴム製品の補強材として使用することにより、コスト低
減や軽量化を実現することができる。

【００１０】詳述すると、スチールワイヤの長手方向と
直角の断面のビッカース硬度の分布は、超高強度スチー
ルワイヤを製作する際の熱処理工程では表面から中心ま
で均一である。それが伸線加工を施すに連れて複雑な分
布を呈し、一般には中心部よりも頂面の方がビッカース
硬度が高くなる。これはダイスで引抜き加工される時に
メタルフローが表面と内部とで異なることから生ずるも
のである。こうしたビッカース硬度の分布の不均一傾向
がある限度を越えたスチールワイヤを使用してスチール
コードを作ってみると、断線が発生したり、疲労特性が
不十分なものが多数現われた。これは、ワイヤ特性とし
て引張り強度は得られても、撚り合せなどにおいてワイ
ヤの捻じりに対する靭性が低下していることを示してい
る。本発明はこうしたビッカース硬度分布を表面からワ
イヤ直径の４分の１以内の中心部を除いた内部まで実質
的にフラットにしている。このため靭性がすぐれ、コー
ド製造時に断線が生じにくく、耐疲労性も良好なものと
なる。

【００１１】さらに、本発明は靭性の良否判断の手法と
して一方向捻りと逆方向捻りによる捻り試験を採用し、
この試験でのトルク低下率を靭性の判断基準とした。一
般的に、捻り試験は、ワイヤを所定のつかみ間隔とし、
ワイヤ軸線に軽く張力を掛けながら一定方向に捻り、ワ
イヤが切断するまでの回数をもって捻り特性としてい
る。しかしながら、この方法で判断される靭性は極端に
低下した水準のみを現わし、撚り線とすることすら不可
能靭性の低下の判断に供し得るに止まる。

【００１２】そこで、本発明者は、試みに図２のよう
に、一方向の捻回−トルクだけでなく、これに連続して
逆方向の捻回−トルクをも連続検出し、その逆方向の捻
回−トルク過程におけるトルク低下を実測して見た。そ
の結果、かかる一方向−逆方向捻回トルク試験において
トルクの低下がないかあっても少なかったワイヤはそれ
自体強度も高く、耐疲労性も良好で、スチールコードへ
の撚り合わせ工程においても問題なく撚り線とすること
ができ、撚ることによる破断力の低下も少なく、また耐
疲労性も良好であることがわかった。そして、上記試験
でのトルクの低下の少ないスチールワイヤのワイヤの断
面のビッカース硬度の分布を調べたところ、表面から直
径の４分の１以内の中心部を除いた内部まで実質的にフ
ラットであることがわかった。

【００１３】一般的な湿式伸線条件で伸線されたスチー
ルワイヤでは、ワイヤ断面のビッカース硬度分布は図３
(a)や図３(b)のようなものとなる。この分布形状のまま
では、ワイヤノ引張り強さを超高強度とした場合、これ
を撚り合わせてスチールコードを作ってみると前述のよ
うに断線が発生したり、疲労特性の不十分なものができ
てしまう。しかるに、本発明においては、ワイヤ断面の
ビッカース硬度分布を図３(c)や図３(d)のようなものと
するものである。図３(c)と図３(d)の違いは、主にワイ
ヤの引張り強さにより現われる。すなわち、図３(c)は
前述した引張り強さとワイヤ直径の関係式Ｙ≧−２００
ｄ＋３６５（ｋｇｆ／ｍｍ²）の水準で現われることが
多く、図３(d)はＹ≧−２００ｄ＋４００（ｋｇｆ／ｍ
ｍ²）程度の水準で現われることが多い。これは引張り
強さを大きくするには伸線加工度を大きくするために、
伸線最終ダイスでダブルダイスを使用してスキンパスを
しても、それで得られるビッカース硬度の均一性はワイ
ヤ中心にまで届かないことによるものである。しかし、
図３(d)の分布形状であっても一方向−逆方向捻回トル
ク試験においてトルクの低下は少なかった。このことか
ら、結局、表面から直径の４分の１より外側のビッカー
ス硬度が実質的に均一であれば、目的とする特性が得ら
れることを見出した。ただ、図３(c)と図３(d)の厳密な
限界はなく、互いに遷移的な関係であり、湿式伸線条件
が変われば傾向が変わることもわかった。

【００１４】さらに、本発明の特徴は、前記したスチー
ルワイヤを複数本バンチャー式撚線機で撚り合わせてス
チールコードとすることにある。このようにした得られ
たスチールコードのワイヤ断面のビッカース硬度の分布
は、伸線後のワイヤの分布状態と同じか更に均一にな
る。これはバンチャー式撚線機は一般的にワイヤを捻じ
って撚り合わせ、さらにオーバーツイスタという捻り返
し機で撚り形状を安定させるため、その過程で均一性が
助長されるされるためと解される。これに対して、チュ
ーブ型撚線機を使用してスチールコードとした場合は、
一般的にワイヤは捻じられず、プレフオーマという型付
け装置でワイヤに螺旋形状の型付けを施す場合が多いた
め、スチールコードのワイヤ断面のビッカース硬度の分
布は伸線後のワイヤの状態と異なる場合が多く、均一性
が保たれないことも起きる。

【００１５】なお、タイヤに成形した後のスチールコー
ドを構成する各ワイヤの断面のビッカース硬度の分布
も、時効が促進されるため平均値は高くなるが、加熱前
と同様な傾向となる。これはスチールコードを１５０℃
で３０分加熱しワイヤ断面のビッカース硬度の分布を調
べた結果確認されたものである。本発明において、「ビ
ッカース硬度の分布が実質的にフラットである」との判
断基準は、この測定法がもともとバラツキが多いため定
量化することが困難であることに起因するが、ワイヤの
引張り強さが３２０ｋａｆ／ｍｍ²以上である場合、数
回のビッカース硬度測定値の平均の分布がほぼＨｖ３０
以内に収まっていることを意味する。

【００１６】一方向−逆方向捻り方式による捻回−トル
ク試験の測定値について述べると、トルク低下率△Ｔ
は、図２の捻回−トルク曲線において、最初の一方向捻
りでの捻じ弾性限すなわち図における右上がり直線部分
の上限でのトルク値をＴとし、逆方向捻りでの低下部ト
ルク値の最小値をｔとすると、トルク低下率△Ｔは次式
で表される。但し、トルク低下のない場合はｔ＝Ｔとす
る。 △Ｔ＝［（Ｔ−｜ｔ｜）／Ｔ］×１００（％）このトルク低下率△Ｔが８％以上では前記した不具合が
生じていた。そこでトルク低下率△Ｔが７％以内の特性
を示すスチールワイヤが靭性が正常であると判断してよ
い。

【００１７】以下本発明を添付図面に基いて詳細に説明
する。まず、本発明は、炭素含有量が０．８０〜０．８
９重量％の炭素鋼線材を用い所定中間径まで伸線した
後、熱処理とめっき及び伸線を施して得られるスチール
ワイヤである。炭素鋼線材の炭素含有量の下限を０．８
０％としたのは、これを下回る炭素量では、後述する好
適な最終伸線条件を採用しても、引っ張り強さがＹ≧−
２００ｄ＋４００（ｋｇｆ／ｍｍ²）が得られないから
である。上限を０．８９％としたのは、これを上回る炭
素量ではコストが高くなるなどの問題があるからであ
る。好ましくは炭素含有量が０．８０〜０．８５％であ
る。具体的な化学的成分組成としては、Ｃ：０．８０〜
０．８９％、Ｓｉ：０．１５〜０．３５％、Ｍｎ：０．
３〜０．９％、残部鉄および不可避的不純物からなるも
のであるが、前記基本成分組成にＣｒやＮｉなどを合金
元素として所定量添加していてもよい。

【００１８】前記炭素鋼線材は直径が４．０〜５．５ｍ
ｍのものが使用される。これを通常のように酸洗、コー
ティングを行い、連続乾式伸線してたとえば直径１．２
〜２．３ｍｍの中間線材を得る。そして、この中間線材
をパテンティング処理してベイナイト等の異組織を含ま
ない均一な微細パーライト組織にし、ゴムとの接着性の
よい合金（通常、真ちゅうめっき）を施し、熱拡散処理
を行って最終原料線を得る。ついで、前記最終原料線を
湿式伸線して目的径例えば直径０．１〜０．４ｍｍのめ
っき付きスチールワイヤを得る。そして、かかるスチー
ルワイヤにおいて、図３(c)と図３(d)ように、ワイヤ断
面におけるビッカース硬度の分布が表面から直径の４分
の１以内の中心部を除いた内部まで、実質的にフラット
であることを特徴とするものである。

【００１９】前記のようなワイヤ断面におけるビッカー
ス硬度の分布が表面から直径の４分の１以内の中心部を
除いた内部まで、実質的にフラットであるスチールワイ
ヤの製造方法は、湿式伸線工程において次の条件を採用
することが好適である。引抜き用ダイスとしてアプローチ角度（２α）が８〜
１０°、ベアリング長さが０．３ｄ₁（ｄ₁＝引抜き孔
径）のものを使用する。最終引抜きにおいては２枚のダイスを直列に並べたダ
ブルダイスを使用し、出口側ダイスでの引抜き減面率を
１．２〜３．９％の範囲で軽いスキンパスを行う。使用する引抜き用ダイスは、ニブとして、少なくとも
ダブルダイスの２枚とそれよりも上流のもの１〜５枚程
度のものに焼結ダイヤモンドニブを用いる。他は従来の
合金ニブを用いてもよい。潤滑液温度を低く保持することにより最終引抜きダイ
ス通過直後のワイヤの温度が１５０°Ｃ以下になるよう
に制御する。

【００２０】これらの条件を詳しく説明すると、図４は
湿式伸線工程に用いる引抜き用ダイス(後述する最終引
き抜き用のダブルダイスを含む)を示しており、１はニ
ブ２を内蔵したダイスであり、ニブ２はアプローチ部２
０の角度２αが８〜１０°となっており、またベアリン
グ部２１の長さｌが０．３ｄ₁となっている。従来、ア
プローチ角は引抜き力が最も低くなることから１２°が
一般に採用されているが、これよりもむしろワイヤ表面
と内部が均一な加工を受けて表面残留応力も低くなるこ
とが重要であることから本発明はアプローチ角を８〜１
０°としたものである。そして、これによる引抜き抵抗
の増大を抑制するため、ベアリング長さを短くしたもの
で、通常の０．５ｄ₁では引抜き抵抗が大きすぎるため
適当でない。図５は最終引き抜き用のダブルダイス（仕
上げ用ダイス）３を示しており、ケーシング４，４にそ
れぞれノーマルダイス５ａとスキンパス用ダイス５ｂを
近接して直列状に配置し、所定減面率を２分割して得る
ようにしている。前記ノーマルダイス５ａとスキンパス
用ダイス５ｂのニブ２ａ，２ｂはそれぞれ焼結ダイヤモ
ンドで作られ、前記したアプローチ角とベアリング長さ
となっている。上記のようにダブルダイス３の２枚のニ
ブ２ａ，２ｂとこれの上流の引抜き用ダイスを含めて４
枚程度のものに焼結ダイヤモンドニブを用いるのは、第
１に焼結ダイヤモンドが合金ダイスに比べて表面の粗さ
も非常に平滑なため引抜き力を低くすることができ、ま
た、引き抜いたワイヤの表面も平滑になり、耐疲労性向
上にも効果があるからである。第２に焼結ダイヤモンド
が硬いことから連続引抜きによる摩耗がほとんどなく、
摩耗によるダイス径の増大とこれによる減面率の変化を
防止できるからである。

【００２１】次に最終引抜き用ダイスとしてダブルダイ
スを使用してスキンパスを行うのは、引抜きによるワイ
ヤ発熱を低減するとともに、ワイヤ表面の残留応力を低
く抑えるためである。スキンパス用ダイス５ｂによる引
抜き減面率を１．２〜３．９％の範囲としたのは、１．
１％以下では加工量が少なすぎて残留応力の緩和作用が
少なく、４．０％以上とあまり大すぎても残留応力の緩
和作用が少ないからである。そして、最終ダイス通過直
後のワイヤの温度を１５０°Ｃ以下になるように潤滑液
温度を低く保持するのは、スキンパスの採用と併せて潤
滑液温度を低くコントロールすることにより、最終ダイ
ス通過直後のワイヤ温度を一定値以下に抑えることによ
り、時効によるワイヤの脆化を防ぐことができる利点が
あるからである。このように潤滑液温度を低く保持する
方法は、湿式伸線機の槽外に循環ポンプと冷却機を設
け、循環液を槽から強制的に抜きこれを冷却して槽に戻
す循環系とし、潤滑液温度を例えば操業中３５℃以下に
温度制御すればよい。

【００２２】本発明は上記スチールワイヤを撚合したス
チールコードを含むもので、スチールコード構造は任意
である。１×ｎ構造さらにはこれの外周に複数本のスチ
ールワイヤを配して撚り合わせたものや、２＋１，１＋
２，２＋２、３＋３などのｎ＋ｍ構造のものなどが挙げ
られる。

【００２３】

【実施例】次に本発明の具体例を比較例と共に示す。《具体例１》１）原料として、直径５．５ｍｍの炭素鋼線材を用い
た。その成分組成は重量％で、Ｃ：０．８４％、Ｓｉ：
０．２１％、Ｍｎ：０．５１％、残部鉄および不可避的
不純物である。この線材を連続乾式伸線して中間径２．
２０ｍｍ及び２．０ｍｍの線にした。２）次に、この線に熱処理（パテンティング）と真鍮め
っきを施して最終原料線とした。この時の線の引張り強
さは中間径２．２０ｍｍの場合１２７ｋｇｆ／ｍｍ²、
中間径２．０ｍｍの場合１２９ｋｇｆ／ｍｍ²であっ
た。３）次いで、連続湿式伸線を行って、目的径０．３５ｍ
ｍのワイヤに仕上げ、実施例１，２，３のスチールワイ
ヤと比較例１，２，３，４を得た。この湿式伸線工程に
おいて、以下のように条件を変えてワイヤを製作した。
ここで、実施例１，２および比較例１，２，３は中間径
２．０ｍｍを、実施例３は中間径２．２ｍｍを用いたも
のである。

【００２４】〔実施例１について〕ダイスは全てアプロ
ーチ角度＝８°、ベアリング長さ＝０．３ｄ₁とし、最
終引抜きにおいてはスキンパス減面率＝２．０％とした
ダブルダイスを用い、また、このダブルダイスの２枚と
直前の４枚（計６枚）に焼結ダイヤモンドニブを用い、
それより上流は合金ダイスを用いた。この時、最終ダイ
ス通過直後のワイヤ（上がりワイヤ）温度は潤滑液によ
って熱流束温度計の測定温度で１４７°Ｃにコントロー
ルした。〔実施例２について〕ダイスアプローチ角度＝１０°と
し、スキンパス減面率＝２．５％、焼結ダイヤモンドニ
ブの使用枚数は最終から４枚、他は実施例１と同じ条件
で伸線した。上がりワイヤ温度は１４２°Ｃであった。〔実施例３について〕ダイスアプローチ角度＝１０°、
スキンパス減面率＝２．０％、他は実施例１と同じ条件
で伸線した。上がりワイヤ度は１４８°であった。〔比較例１について〕スキンパス減面率＝１．０％と
し、他は実施例２と同じ条件で伸線した。上がりワイヤ
温度は１５３°Ｃであった。〔比較例２について〕スキンパス減面率＝４．５％と
し、他は実施例２と同じ条件で伸線した。上がりワイヤ
温度は１４３°Ｃであった。〔比較例３について〕スキンパスを行わないで通常のシ
ングルパスとし、他は実施例１と同じ条件で伸線した。
上がりワイヤ温度は低く抑えることが困難で１８７°Ｃ
であった。〔従来例１について〕従来の高強度ワイヤでダイスはア
プローチ角度＝１２°、ベアリング長さ＝０．５ｄ₁、
ダイスは全て合金ダイスを用いた。

【００２５】《具体例２》原料として、直径５．５ｍｍ
の炭素鋼線材を用いた。その成分組成は重量％でＣ：
０．８８％、Ｓｉ：０．２４％、Ｍｎ：０．５１％、残
部鉄及び不可避的不純物である。この線材を連続乾式伸
線して中間径２．０ｍｍの線にした。次に、この線を熱
処理と真鍮めっきを施して最終原料とした。この時の線
の引張強さは１３４ｋｇｆ／ｍｍ²であった。次に、以
下のように湿式伸線を行って目的径０．３５ｍｍの実施
例４と比較例４のワイヤを得た。〔実施例４について〕ダイスアプローチ角度＝１０°、
ベアリング長さ＝０．３ｄ₁のダイスを用い、最終引抜
きにおいてダブルダイスによって２．０％のスキンパス
を行った。なお、最終ダイス以前の４枚についてはダイ
ヤモンドダイス(他は合金ダイス)を用いた。〔比較例
４について〕スキンパスを行なわず、最終ダイス以前の
６枚をダイヤモンドダイス（他は合金ダイス）とし、そ
の他の条件は実施例４と同じにした。

【００２６】以上の具体例１及び２についての特性を表
１に示す。表１および後述する表２において、「捻回
値」は図６に示すように固定側の掴み具６と可動側の掴
み具７の掴み間隔Ｌ＝１００ｄ（ｄはワイヤ直径）で製
品スチールワイヤ８を掴み、固定側の掴み具６から延出
したワイヤ軸方向に軽く張力を掛けながら可動側の掴み
具７を可変速モータ９により回転数＝３０ｒｐｍで一方
向に捻ってワイヤが破断するまでの回数を測定したもの
である。表１ないし表６において、「ビッカース硬度分
布形状」は、スチールコードのワイヤ断面の中心を通る
線に従って中心から表面にかけて数個所・各数回の測定
を行ない、場所ごとの平均値をプロットした形状が、図
３に示すどのタイプにあてはまるかを判定したものであ
る。表中、Ａは図３（ａ）の形状、Ｂは図３（ｂ）の形
状、Ｃは図３（ｃ）の形状、Ｄは図３（ｄ）の形状をそ
れぞれ示す。捻回−トルク試験は、固定側の掴み具６と
可動側の掴み具７の掴み間隔Ｌを３００ｄ(ｄはワイヤ
直径)とし、固定側の掴み具６から延出したワイヤ軸方
向に軽く張力を掛けながら、可動側の掴み具７を可変速
モータ９により捻り速度＝３０ｒｐｍで一方向に１０回
捻った後、ワイヤが破断するまで逆方向に前記捩じり速
度で捻り返しを行ってそれぞれ捻回−トルク曲線をとっ
て判定した。なお、表１さらに後述する表２，表５にお
いて、「一方向−逆方向捩り試験結果」の○はトルク低
下率△Ｔが０〜７％のもの（良好）を指し、×はトルク
低下率△Ｔが８％以上のもの（不良）を示す。ワイヤの
疲労限はハンター式回転曲げ疲労試験機によって求め
た。

【００２７】

【表１】

【００２８】この結果から明らかなように、実施例１，
２，３及び４は目的の強度を有し、また、ビッカース硬
度分布もＣまたはＤと実質的にフラットであり、さらに
捻回−トルク試験におけるトルク不良もなく、疲労限も
従来の高強度材（従来例１）に比べて非常にすぐれてい
る。比較例１，２，３及び４はいずれもビッカース硬度
分布がフラットでなく、捻りトルク不良があり、いずれ
の疲労限も従来例に比べて改善が見られない。

【００２９】《具体例３》原料として、直径５．５ｍｍ
の炭素鋼線材を用いた。その成分組成は重量％で、Ｃ：
０．８２％、Ｓｉ：０．２０％、Ｍｎ：０．５３％、残
部鉄及び不可避的不純物である。この線材を連続乾式伸
線して中間径１．４３ｍｍの線にした。次に、この線を
熱処理と真鍮めっきを施して最終原料とした。この時の
線の引張強さは１３６ｋｇｆ／ｍｍ²であった。次で、
連続湿式伸線を行って目的径の０．２０ｍｍのワイヤに
仕上げた。この湿式伸線工程において条件を変えてワイ
ヤを製作した。〔実施例５について〕ダイスは全てアプローチ角度＝８
°、ベアリング長さ＝０．３ｄ₁とし、最終引抜きにお
いてスキンパス減面率＝２．０％としたダブルダイスと
し、また、全ダイスとも焼結ダイヤモンドニブを用い
た。〔実施例６について〕ダイスは全てアプローチ角度＝１
０°、ベアリング長さ＝０．３ｄ₁とし、スキンパス減
面率＝１．５％とし、また、スキンパスの２枚とその直
前の２枚の計４枚は焼結ダイヤモンドニブとし、それよ
り前のダイスは合金ダイスを用いた。〔比較例５について〕ダイスは全てアプローチ角度＝１
０°、ベアリング長さ＝０．５ｄ₁とし、最終のスキン
パス減面率＝４．５％としてその他は実施例６と同じ条
件で伸線した。〔比較例６について〕ダイスアプローチ角度＝８°、最
終スキンパス減面率＝２．０％とし、スキンパスの２枚
とその直前の４枚の計６枚については焼結ダイヤモンド
ニブとし、それより前は合金ダイスを用いて、他は比較
例５と同じ条件で伸線した。〔比較例７について〕ダイスは全てアプローチ角度＝８
°、ベアリング長さ＝０．３ｄ₁とし、最終はシングル
ダイスとした。他は比較例６と同じ条件で伸線した。〔従来例２について〕従来の高強度ワイヤであり、ダイ
スアプローチ角度＝１２°、ベアリング長さ＝０．５ｄ
₁とし、全て合金ダイスを用いたものである。以上につ
いての特性を表２に示す。

【００３０】

【表２】

【００３１】表２から明らかなように、実施例５，６は
目的の強度に達し、ビッカース硬度分布もＤであって実
質的にフラットで、しかも捻りトルクの不良もなく、疲
労限も従来例２に比較して高い。一方、比較例において
は、その強度が目的に達していても、疲労限は従来例に
比べて改善がほとんどないことがわかる。

【００３２】《具体例４》具体例１，２の直径０．３５
ｍｍのワイヤと、具体例３の直径０．２０ｍｍのワイヤ
を用いて、バンチャー式撚り線機で撚り合わせてスチー
ルコードを製作した。すなわち、直径０．２０ｍｍのワ
イヤ３本をＳ方向に撚り合せて１×３構造の芯とし、更
にこの周りに直径０．３５ｍｍのワイヤ６本をＳ方向に
撚り合わせて、１×３（０．２０）＋６（０．３５）構
造のスチールコード（撚りピッチ：１×３は１０ｍｍ，
＋６は１８ｍｍ）を製作した。それらスチールコードに
使用したワイヤは以下のとおりである。下記において、
芯は芯ワイヤを、側は側ワイヤをそれぞれ意味する。実施例７…芯：実施例５のワイヤ、側：実施例１のワイ
ヤ実施例８…芯：実施例６のワイヤ、側：実施例２のワイ
ヤ実施例９…芯：実施例６のワイヤ、側：実施例３のワイ
ヤ実施例10…芯：実施例６のワイヤ、側：実施例４のワイ
ヤ比較例８…芯：比較例５のワイヤ、側：比較例１のワイ
ヤ比較例９…芯：比較例６のワイヤ、側：比較例２のワイ
ヤ比較例10…芯：比較例７のワイヤ、側：比較例４のワイ
ヤ従来例３…従来の同一構造の高強度材スチールコード。（芯：従来例２のワイヤ、側：従来例１のワイヤ）以上のスチールコードについて特性を表３に示す。

【００３３】《具体例５》実施例１，３、比較例１，２
及び従来例１のそれぞれのワイヤを使ってバンチャー式
撚り線機を用いて、ほぼ平行に２本の素線（ワイヤ）を
引き揃え、その周りに他の２本の素線をＳ方向にピッチ
１８ｍｍで巻き付けるように撚り合せる２＋２構造のス
チールコードを製作し、それぞれ実施例１１，１２，比
較例１１，１２及び従来例４とした。これらのスチール
コードの特性を表４に示す。

【００３４】なお、「耐疲労性」は、所定の径をもつ回
転自在の３ヶのロールを千鳥状に配して、これに沿わせ
てコードをその破断荷重の１０％の負荷の下に張り渡し
て、このロールを左右に繰り返し移動させてコードに繰
り返し曲げを与えるもので、コードが破断するまでの回
数を測定する。表中の数値は従来例を１００としたもの
である。表３、表４さらに後述する表６において、「撚
り線性」の◎は問題なし、△は断線あり、×は断線多数
を示している。

【００３５】

【表３】

【００３６】

【表４】

【００３７】表３と表４から明らかなように、ビッカー
ス硬度分布がＣまたはＤである実施例７〜１２は撚り線
も問題なくでき、撚り合わせによる強度の低下も少なく
て破断荷重も十分高く維持され（撚り効率が高く）、ま
た耐疲労性も非常に高い。一方、比較例においてはビッ
カース硬度分布がＡまたはＢのように実質的にフラット
でなく、捻りトルクの不良があるワイヤでコードにされ
ているため、撚り効率が大きく低下しているだけでな
く、耐疲労性も悪くなっている。ここで、コードを分解
してワイヤを取出し、これについて捻り試験を行った
が、撚り線前のワイヤとほぼ同じ捻回−トルク曲線を示
した。

【００３８】《具体例６》実施例３の最終原料線を用い
て連続湿式伸線を行って、目的径０．３８ｍｍのワイヤ
に仕上げた。この湿式伸線工程で以下のような条件でワ
イヤを製作した。〔実施例１３について〕ダイスアプローチ角度＝１０
°、ベアリング長さ＝０．３ｄ₁とし、スキンパス減面
率＝２．０％、ダブルダイスの２枚とその直前の２枚を
焼結ダイヤモンドニブとし、それより上流は合金ダイス
を用いて伸線した。〔実施例１４について〕スキンパス減面率を３．０％と
し、他は実施例１３と同じ条件とした。〔比較例１３について〕ダイスベアリング長さを０．５
ｄ₁、スキンパス減面率を４．５％とし、他は実施例１
３と同じ条件とした。〔従来例５について〕従来の高強度ワイヤでダイスはア
プローチ角度＝１２°，ベアリング長さ＝０．５ｄ₁で
あり、ダイスは全て合金ダイスを用いた。以上のワイヤ
についての特性を表５に示す。

【００３９】《具体例７》具体例６の０．３８ｍｍのワ
イヤと具体例３の０．２０ｍｍのワイヤを用いてバンチ
ャー式撚線機で撚り合わせてスチールコードを製作し
た。すなわち、直径０．２０ｍｍのワイヤ３本をＺ方向
に撚り合わせて１×３の芯とし、更にこの周りに直径
０．３８ｍｍのワイヤ６本をＳ方向に撚り合わせて１×
３（０．２０）＋６（０．３８）構造のスチールコード
（撚りピッチ：１×３は１０．０ｍｍ、＋６は１８．０
ｍｍ）を製作した。使用したワイヤの関係は以下のとお
りである。芯は芯ワイヤ、側は側ワイヤを示す。実施例１５…芯：実施例５のワイヤ，側：実施例１３の
ワイヤ実施例１６…芯：実施例５のワイヤ，側：実施例１４の
ワイヤ比較例１４…芯：比較例６のワイヤ，側：比較例１３の
ワイヤ従来例６…芯：従来例２のワイヤ，側：従来例５のワイ
ヤ以上のスチールコードについての特性を表６に示す。

【００４０】

【表５】

【００４１】

【表６】

【００４２】この表５および表６からもワイヤの断面に
おけるビッカース硬度分布がＣ，Ｄでありかつ捻り試験
結果が良好な本発明は、撚り線性、強度、耐疲労性およ
び撚り効率で良好な特性が得られていることがわかる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明した本発明によるスチールワイ
ヤによれば、Ｃ含有量０．８０〜０．８９重量％の線材
を用いながら、従来の普通高強度ワイヤよりも約２０
％、高強度材よりも約１０％強度の高い超高強度を有
し、しかも表面からワイヤ直径の４分の１以内の中心部
を除いた内部まで実質的にフラットであるため靭性も良
好で、耐疲労性もよく、コードとする場合の撚り効率の
低下を少なくすることができ、良好な特性のスチールコ
ード用材料を提供できるというすぐれた効果が得られ
る。また、本発明のスチールコードによれば、ゴム製
品に対する補強効果が高くコスト低減と軽量化を実現す
ることができるというすぐれた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ワイヤ直径と引っ張り強さの関係を示す線図で
ある。

【図２】本発明による捻り-トルク試験における捻回-ト
ルク曲線を示す線図である。

【図３】ワイヤ断面における中心から表面までのビッカ
ース硬度の分布を示す線図で、（ａ）は従来例および比
較例１のタイプ、（ｂ）は従来例および比較例２のタイ
プ、（ｃ）（ｄ）は本発明による場合である。

【図４】本発明に使用する引抜き用ダイスの断面図であ
る。

【図５】本発明に使用する最終引抜き用ダイスの断面図
である。

【図６】捻り-トルク試験機の概要を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１固定側の掴み具２可動側の掴み具４ワイヤＴ捻り弾性限でのトルク値ｔ低下部でのトルク値の最小値

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭素を０．８０〜０．８９重量％含有する
炭素鋼線材を使用し、所定中間径まで伸線した後熱処理
とめっき及び伸線を施して得られるスチールワイヤであ
って、スチールワイヤの引張強さが下記式を満足し、か
つワイヤ断面におけるビッカース硬度分布が、表面から
ワイヤ直径の４分の１以内の中心部を除いた内部まで実
質的にフラットであることを特徴とするゴム補強用超高
強度スチールワイヤ。Ｙ≧−２００ｄ＋４００［Ｙ：引張強さ（ｋｇｆ／ｍｍ²）、ｄ：スチールワイ
ヤ直径（ｍｍ）］
【請求項２】スチールワイヤが下記の湿式伸線条件で製
造されたものである請求項１に記載のゴム補強用超高強
度スチールワイヤ。引抜き用ダイスとして、アプローチ角２αが８〜１０
°、ベアリング長さが０．３ｄ₁（但し、ｄ₁は引抜き孔
径）で、かつ少なくとも最終引抜きダイスとこれより上
流の数個のダイスのニブが焼結ダイヤモンドからなるも
のを用いる。最終引抜きを２枚のダイスを直列に並べたダブルダイ
スを使用して行い、出口側ダイスでの引抜き減面率１．
２〜３．９％のスキンパスとする。スキンパス直後のスチールワイヤ温度を１５０℃以下
に制御する。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載のスチール
ワイヤを複数本バンチャー式撚線機で撚り合わせてな
り、コードを構成する各ワイヤの断面におけるビッカー
ス硬度分布が、表面からワイヤ直径の４分の１以内の中
心部を除いた内部まで実質的にフラットであるゴム補強
用超高強度スチールコード。
【請求項４】ゴム加硫後の各ワイヤの断面におけるビッ
カース硬度分布が、表面からワイヤ直径の４分の１以内
の中心部を除いた内部まで実質的にフラットである請求
項３に記載のゴム補強用超高強度スチールコード。
【請求項５】ワイヤ断面におけるビッカース硬度分布
が、表面からワイヤ直径の４分の１以内の中心部を除い
た内部までほぼＨｖ３０以内の範囲にある請求項１ない
し請求項４のいずれかに記載のゴム補強用超高強度スチ
ールワイヤまたはスチールコード。
【請求項６】ワイヤが一方向捻り後逆方向捻りを与える
捻回−トルク試験でのトルク低下率が７％以内の範囲に
ある請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のゴム補
強用超高強度スチールワイヤまたはスチールコード。