JP6032603B2

JP6032603B2 - エアワイパ及びスチールワイヤの製造方法

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Publication number: JP6032603B2
Application number: JP2012277160A
Authority: JP
Inventors: 義明岡林
Original assignee: Sumitomo Electric Tochigi Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Tochigi Co Ltd
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2016-11-30
Anticipated expiration: 2032-12-19
Also published as: JP2014118626A

Description

本発明は、スチールワイヤを製造する際に用いられるエアワイパ及びスチールワイヤの製造方法に関する。

自動車用タイヤなどに用いられるスチールワイヤが知られている。このスチールワイヤは、初期伸線工程、めっき工程、熱処理工程、最終伸線工程を経て製造されることが一般的である。めっき工程は、銅めっき層と亜鉛めっき層とを順次芯線の上に形成し、ついで、熱拡散処理を行っている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１０−３１３３３号公報

ところで、このようなスチールワイヤは、一連の製造ライン上で連続して製造される。そこで、亜鉛めっき層を形成するためのめっき液が芯線に付着したままの状態で、芯線が熱処理の炉に搬入されてしまうことがある。すると、めっき液中に含まれる硫酸亜鉛（ＺｎＳＯ_４）が芯線の表面に析出してしまうことがある。後の伸線工程において、この析出した硫酸亜鉛が芯線と金型の間に挟みこまれ、芯線の断線の原因になることを本発明者らは特定した。

そこで本発明は、断線の虞の少ないスチールワイヤの製造方法、および、それに用いるエアワイパを提供する。

上記課題を解決することのできる本発明のスチールワイヤ製造用のエアワイパは、
スチールワイヤとなる芯線を通過させる通路と、
前記通路の上方に開口して、芯線の通過方向に対して逆向きで傾斜した角度で芯線にエアを噴射する噴射部と、
前記噴射部の開口と向かい合うように開口し、前記噴射部から噴射されたエアによって芯線から離脱されためっき液をエアと共に受け入れる排出部と、を有する。

本発明のエアワイパにおいて、前記排出部は、前記通路に臨む方向に拡径していてもよい。
また、前記排出部の開口の開口面積は前記噴射部の開口の開口面積よりも大きくてもよい。
さらに、前記排出部は前記通路から遠ざかるにしたがって鉛直方向に延びていてもよい。
さらに、前記噴射部の前記通路の通過方向に対する交差角度が３０度以上６０度以下とされていてもよい。

本発明のスチールワイヤの製造方法は、芯線に銅および亜鉛めっき層を形成した後、熱処理を施す工程を有するスチールワイヤの製造方法であって、
熱処理を施す前に、上記のいずれかのエアワイパを用いて、芯線の通過方向に対して逆向きで傾斜した方向から、芯線にエアを吹き付けて、芯線から離脱しためっき液をエアとともに排出部に運ぶ。

本発明によれば、断線の虞の少ないスチールワイヤの製造方法、および、それに用いるエアワイパを提供できる。

本発明のスチールワイヤの製造方法でスチールワイヤを製造する製造装置の概略構成図である。本発明のエアワイパの構成を説明する断面図である。

以下、本発明に係るスチールワイヤ製造用のエアワイパ及びスチールワイヤの製造方法の実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
本実施形態で製造するスチールワイヤは、例えば、補強のために自動車のタイヤに埋め込まれるものである。

＜スチールワイヤの製造方法＞
図１は、本発明のスチールワイヤの製造方法でスチールワイヤを製造する製造装置の概略構成図である。

図１に示すように、スチールワイヤを製造する製造装置１０は、初期伸線金型１１、一次めっき槽１２、二次めっき槽１３、エアワイパ２２、熱処理炉１４及び最終伸線金型１５を備えている。実際の製造ラインでは、図示した製造装置１０が複数台並列に配列され、同時に複数本のスチールワイヤが製造される。
次に、この製造装置１０によってスチールワイヤを製造する工程を説明する。

（初期伸線工程）
スチールワイヤＷとなる鋼線である芯線Ｗｓが巻かれたリール１６から芯線Ｗｓを引き出し、この芯線Ｗｓを初期伸線金型１１に通すことで所定外径となるように伸線する。

（めっき工程）
伸線して所定外径とした芯線Ｗｓに、一次めっき槽１２でめっきを施す。この一次めっき槽１２には、硫酸銅のめっき液が貯留されており、この一次めっき槽１２の硫酸銅（ＣｕＳＯ_４）またはピロリン酸銅（Ｃｕ（Ｐ_２Ｏ_７）_２）のめっき液に浸漬することで、芯線Ｗｓに銅（Ｃｕ）めっき層を形成する。
一次めっき槽１２で銅めっきを施した芯線Ｗｓに、二次めっき槽１３でめっきを施す。この二次めっき槽１３には、硫酸亜鉛（ＺｎＳＯ_４）のめっき液が貯留されており、この二次めっき槽１３の硫酸亜鉛のめっき液に浸漬することで、芯線Ｗｓに亜鉛（Ｚｎ）めっき層を形成する。

（熱処理工程）
銅めっき及び亜鉛めっきを施した芯線Ｗｓを所定の温度に加熱された熱処理炉１４へ通過させることで、芯線Ｗｓに熱処理を施す。
この熱処理炉１４を通過させることで、芯線Ｗｓに施されためっきは、銅めっき層の銅及び亜鉛めっき層の亜鉛がそれぞれ拡散して合金化する。これにより、芯線Ｗｓは、その表面が銅・亜鉛の合金である真鍮で覆われた状態となる。

（最終伸線工程）
熱処理を施した芯線Ｗｓを最終伸線金型１５に通すことで製品外径となるように伸線して製品であるスチールワイヤＷとし、リール１７に巻き取る。

ところで、亜鉛めっき層を形成するためのめっき液が芯線Ｗｓに付着したままの状態で、芯線Ｗｓが熱処理炉１４に搬入されると、めっき液中に含まれる硫酸亜鉛水和物が芯線Ｗｓの表面に析出することがある。すると、その後の最終伸線工程において、析出した硫酸亜鉛水和物が芯線Ｗｓと最終伸線金型１５の間に挟み込まれ、芯線Ｗｓの断線の原因になることがある。

このため、本実施形態では、図１に示すように、熱処理炉１４の上流側に、接触式ワイパ２１及びエアワイパ２２を設置し、これらの接触式ワイパ２１及びエアワイパ２２を用いて芯線Ｗｓに付着しているめっき液を除去する。

接触式ワイパ２１は、芯線Ｗｓに接触するように配置され、芯線Ｗｓに付着しためっき液を拭き取るものである。この接触式ワイパ２１としては、例えば、セラミック、スポンジ、ゴム、布などを用いることができる。

エアワイパ２２は、芯線Ｗｓに向かってエアを噴射することで芯線Ｗｓに付着しためっき液を除去する。このエアワイパ２２には、芯線Ｗｓへ噴射するエアが、エアヘッダ２３から分岐管２４を通して供給される。エアヘッダ２３は、複数本の分岐管２４を介して並列に配列された複数台のエアワイパ２２に対して一括してエアを送れるように構成されている。

＜エアワイパ＞
次に、エアワイパ２２の構造について説明する。
図２は、本発明のエアワイパの構成を説明する断面図である。
図２に示すように、エアワイパ２２は、ワイヤ挿通路（通路）３１を有している。このワイヤ挿通路３１は水平方向に延びるように形成されている。ワイヤ挿通路３１は、接触式ワイパ２１側が挿入口３１ａとされ、熱処理炉１４側が送出口３１ｂとされている。そして、このワイヤ挿通路３１には、芯線Ｗｓが挿入口３１ａから送出口３１ｂへ向かって通過される。このワイヤ挿通路３１は、通過される芯線Ｗｓの外径が約１ｍｍであるのに対して、十分に大きい約２５ｍｍの内径を有している。

エアワイパ２２は、芯線Ｗｓにエアを噴射する噴射部３３を有している。この噴射部３３は、ワイヤ挿通路３１の上方側に形成された流路からなる。噴射部３３の一端は、ワイヤ挿通路３１の上方において開口面積Ｓ１で開口する噴射部開口３４とされている。また、この噴射部３３は、エアワイパ２２の上部で開口された給気部３５を有しており、この給気部３５に、エアヘッダ２３に繋がる分岐管２４が接続されている。この噴射部３３は、ワイヤ挿通路３１へ向かって芯線Ｗｓの通過方向Ａに対して交差角度（角度）θで逆向きに傾斜されている。この噴射部３３のワイヤ挿通路３１の通過方向Ａに対する交差角度θは、３０度以上６０度以下に設定されていることが好ましい。本実施形態においては、交差角度θは４５度に設定されている。

この噴射部３３には、分岐管２４を介してエアヘッダ２３からエアが供給される。そして、この噴射部３３に供給されたエアは、芯線Ｗｓの通過方向Ａに対して逆向きで傾斜した交差角度θで芯線Ｗｓに噴射される。

また、エアワイパ２２は、噴射部３３から噴射されたエアによって芯線Ｗｓから離脱されためっき液Ｍをエアと共に受け入れる排出部３７を有している。この排出部３７は、ワイヤ挿通路３１の下方側に形成された流路からなる。排出部３７の一端は、ワイヤ挿通路３１の下方で開口する排出部開口３８とされている。この排出部開口３８は、噴射部３３の噴射部開口３４と向かい合うように開口している。また、この排出部３７は、エアワイパ２２の下部で開口された排気口３９を有しており、この排気口３９には、ドレン管（図示略）が接続されている。

この排出部３７は、ワイヤ挿通路３１に臨む方向に拡径しており、排出部開口３８は、その開口面積Ｓ２が、噴射部開口３４の開口面積Ｓ１よりも大きくされている。
また、排出部３７は、ワイヤ挿通路３１側が、ワイヤ挿通路３１へ向かって芯線Ｗｓの通過方向Ａに傾斜されており、ワイヤ挿通路３１から遠ざかるにしたがって鉛直方向に延びている。

このような構成のエアワイパ２２は、ワイヤ挿通路３１を通過方向Ａに向かって移動する芯線Ｗｓに、噴射部３３から芯線Ｗｓの通過方向Ａに対して逆向きで傾斜した交差角度θでエアを噴射する。すると、この芯線Ｗｓに付着しためっき液Ｍが噴射部３３から噴き付けられるエアによって吹き飛ばされ、芯線Ｗｓから離脱する。そして、この芯線Ｗｓから離脱しためっき液Ｍは、エアとともに排出部３７に運ばれ、この排出部３７を通してドレン管へ排出される。

上記構成のエアワイパ２２によれば、芯線Ｗｓに付着しためっき液Ｍをエアによって芯線Ｗｓから良好に離脱させることができる。このため、断線の虞の少ないスチールワイヤＷの製造方法に適している。また、めっき液Ｍが排出部３７まで運ばれて排出部３７を通じて排出されるので、めっき液Ｍが再び芯線Ｗｓに付着する虞がない。また、エアを上から吹き付けるので、重力も利用して効率的にめっき液Ｍを吹き飛ばすことができる。

ここで、ワイヤ挿通路３１の通過方向Ａに対する噴射部３３の交差角度θが大き過ぎると、めっき液Ｍを十分に芯線Ｗｓから離脱させることができず、また、交差角度θが小さすぎても、めっき液Ｍを十分に芯線Ｗｓから離脱させることができない。これに対して、本実施形態では、ワイヤ挿通路３１の通過方向Ａに対する噴射部３３の交差角度θが４５度とされているので、芯線Ｗｓに付着しためっき液Ｍを極めて良好に吹き飛ばして芯線Ｗｓから離脱させることができる。

しかも、排出部３７がワイヤ挿通路３１に臨む方向に拡径しているので、芯線Ｗｓから離脱しためっき液Ｍが排出部３７に入りやすい。

ところで、めっき液Ｍから水が蒸発すると、めっき液Ｍはゲル状となり、このゲル状めっき液Ｍｇが排出部３７にある程度溜まることがある。しかし、排出部開口３８の開口面積Ｓ２が噴射部開口３４の開口面積Ｓ１よりも大きくされているので、排出部３７にゲル状めっき液Ｍｇがある程度留まっても排出部３７が詰まることがない。

さらに、排出部３７はワイヤ挿通路３１から遠ざかるにしたがって鉛直方向に沿うように延びている。このため、排出部３７に溜まっためっき液Ｍ及びゲル状めっき液Ｍｇがドレン管を通して外部に排出されやすい。

そして、このエアワイパ２２を用いたスチールワイヤＷの製造方法によれば、熱処理炉１４の上流側のエアワイパ２２で、熱処理する前に、芯線Ｗｓに付着しためっき液Ｍをエアによって芯線Ｗｓから離脱させることで、その後の熱処理炉１４での熱処理時に硫酸亜鉛水和物の析出を防止することができる。したがって、その後の最終伸線工程において、析出した硫酸亜鉛水和物の芯線Ｗｓと最終伸線金型１５との間への挟み込みが防止される。よって、断線を生じにくくすることができる。

ここで、直径０．９２ｍｍの芯線Ｗｓをめっき液Ｍに浸漬した後、排出口のない参考例に係るエアワイパと、本実施形態に係るエアワイパ２２とでそれぞれ芯線Ｗｓからめっき液を離脱させ、下流側に設置したろ紙を芯線Ｗｓに１０秒間接触させてろ紙の重量変化を測定した。

その結果、参考例に係るエアワイパでは、ろ紙の重量変化が０．１７５ｇであった。これに対して本実施形態に係るエアワイパ２２では、ろ紙の重量変化が０．０６２ｇであった。このように、本実施形態に係るエアワイパ２２のように、ワイヤ挿通路３１の上方に開口して、芯線Ｗｓの通過方向Ａに対して逆向きで傾斜した角度で芯線Ｗｓにエアを噴射する噴射部３３と、噴射部３３の開口と向かい合うように開口し、噴射部３３から噴射されたエアによって芯線Ｗｓから離脱されためっき液をエアと共に受け入れる排出部３７とを有する本実施形態に係るエアワイパ２２では、芯線Ｗｓに付着しためっき液Ｍをエアによって良好に離脱させることができた。

なお、上記実施形態において、エアワイパ２２は、排出部３７に負圧源が接続されていても良い。このように負圧源が排出部３７に接続されていれば、より良好に芯線Ｗｓから離脱されためっき液Ｍをエアとともに排出することができる。
また、エアワイパ２２の噴射部３３から噴射するエアとしては、空気、窒素あるいは水蒸気などが用いられる。

なお、上記のスチールワイヤＷの製造方法では、銅めっき、亜鉛めっきの順にめっき処理を行う例を挙げたが、銅と亜鉛とを含むめっき液を貯留しためっき槽に芯線Ｗｓを浸漬して一括して銅と亜鉛をめっきしても良い。このようにすれば、めっき処理時間を短縮できる。

また、めっき液にニッケル（Ｎｉ）やコバルト（Ｃｏ）などを含有させ、これらのニッケルやコバルトなどを銅・亜鉛めっき層に含ませても良い。
さらに、めっき処理工程において、めっき槽から引き上げた後に、芯線Ｗｓを水で洗浄しても良い。これにより、芯線Ｗｓに付着しためっき液の濃度を低下させることができ、めっき液をさらに容易に除去することができる。また、めっき工程の後に、芯線を水洗いし、エアワイパ２２を通過させ、芯線を湯洗いし、さらにエアワイパ２２を通過させてから熱処理をしてもよい。これにより、更に確実に硫酸塩水和物の析出を防止できる。

また、エアワイパ２２は、図２に示したように、ワイヤ挿通路３１を境に上下に分割可能なブロック体２２ａ，２２ｂとして構成し、上下のブロック体２２ａ，２２ｂをあわせた状態でボルト２２ｃなどの締結具で固定するように構成してもよい。このような構成によれば、エアワイパ２２内のワイヤ挿通路３１や噴射部３３、排出部３７などの通路のメンテナンスを実施しやすい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

２２：エアワイパ、３１：ワイヤ挿通路（通路）、３３：噴射部、３４：噴射部開口、３７：排出部、３８：排出部開口、Ａ：通過方向、Ｍ：めっき液、Ｍｇ：ゲル状めっき液、Ｓ１，Ｓ２：開口面積、Ｗ：スチールワイヤ、Ｗｓ：芯線、θ：交差角度（角度）

Claims

スチールワイヤとなる芯線を通過させる通路と、
前記通路の上方に開口して、芯線の通過方向に対して逆向きで傾斜した角度で芯線にエアを噴射する噴射部と、
前記噴射部の開口と向かい合うように開口し、前記噴射部から噴射されたエアによって芯線から離脱されためっき液をエアと共に受け入れる排出部と、を有し、
前記排出部は、前記通路に臨む方向に拡径している、スチールワイヤ製造用のエアワイパ。
前記排出部の開口の開口面積は前記噴射部の開口の開口面積よりも大きい、請求項１に記載のエアワイパ。
前記排出部は前記通路から遠ざかるにしたがって鉛直方向に延びている、請求項１または２に記載のエアワイパ。
前記噴射部の前記通路の通過方向に対する交差角度が３０度以上６０度以下とされている、請求項１から３のいずれか一項に記載のエアワイパ。
芯線に銅および亜鉛めっき層を形成した後、熱処理を施す工程を有するスチールワイヤの製造方法であって、
熱処理を施す前に、請求項１から４のいずれか一項に記載のエアワイパを用いて、芯線の通過方向に対して逆向きで傾斜した方向から、芯線にエアを吹き付けて、芯線から離脱しためっき液をエアとともに排出部に運ぶ、スチールワイヤの製造方法。