CN100558979C - 杂化高伸长帘线 - Google Patents
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Abstract
适合于增强弹性体结构的伸长帘线(10)，其具有聚合物芯线(12)和在芯线扭转方向上具有帘线扭转跨距的绕芯线扭转的3-9根线股(14)。至少一股线股(14)包括第一组(16)长丝(17，18)和第二组(20)长丝(21，22)，第一组(16)长丝(17，18)以第一扭转跨距在第一扭转方向上扭转，和第二组(20)长丝(21，22)以第二扭转跨距在第二扭转方向上扭转。第一扭转跨距不同于第二扭转跨距，或者第一扭转方向不同于第二扭转方向，或者这二者都不同。第一扭转方向与帘线的扭转方向相同，和第一扭转跨距与帘线的扭转跨距相同。
Description
发明领域
本发明涉及适合于增强弹性体结构的伸长钢丝帘线，更特别地涉及适合于增强橡胶轮胎的最外部的帘布层的伸长钢丝帘线。
发明背景
伸长帘线(elongation cord)，例如高伸长帘线用于增强径向轮胎的带束层。它可以是径向向外的帘布层(也称为保护帘布层或者中间层)。保护帘布层是最靠近外胎因此最靠近表面的帘布层。作为其位置的直接结果以及例如其名称所反映的，保护帘布层在轮胎的保护中履行前线功能：道路的每一崎岖度和每一粗糙度首先被保护帘布层感知并承载。
也可在带束层的其它部件上使用伸长帘线作为胎圈包布或者覆盖带束层的整个宽度。最常见的是，在相对于轮胎的赤道面以几乎0°的角度，结果在圆周方向上使用伸长帘线。按照这一方式，伸长帘线可稳定带束层的边缘，且例如在带束层宽的情况下(低长径比的轮胎)，还控制带束层的变形。其典型实例是所谓的超级单驱动轴轮胎。这是一种替代在每一侧上的正常的2个轮胎的单一的宽轮胎，所述轮胎将卡车的发动机功率传递到道路上。
因此，对增强这些保护帘布层的帘线提出了苛刻的要求。
首先，伸长帘线必须具有高的抗腐蚀性，因为能够经外胎内的裂纹渗透的湿气最可能首先到达保护帘布层。充分的橡胶渗透是减慢在钢丝帘线上的腐蚀进攻的方式。伸长帘线正如其名称所表达的，在它们断裂之前，必须具有高的伸长率。
第三，当伸长帘线在相对于轮胎的赤道面以几乎0°的角度使用时，它们必须使得可容易制造轮胎。由于这一原因，当生胎不存在，伸长帘线危险地与其它帘布层的钢丝帘线接触时，要求在低负载下的高伸长率，以便与轮胎的膨胀一致。
最后，伸长帘线必须便宜地制造。
高伸长帘线的实例是公知的3×7×0.22SS高伸长(HE)钢丝帘线，其断裂伸长率为约7.5％。
然而，这种帘线的制造昂贵，这是因为它具有多股结构和因为它具有小的扭转跨距(twisting step)，这种小的扭转跨距要求使钢丝帘线结构具有弹性且获得最终的伸长率。
现有技术已经提供了可供替代的帘线，其提供所要求的断裂伸长率且从制造的角度考虑，成本较低。然而，尽管提供了较便宜的替代方案，但现有技术的帘线没有提供良好的橡胶渗透(penetration)。
发明概述
本发明的目的是避免现有技术的缺点。
本发明另一目的是提供可供替代的高伸长率的帘线。
本发明再一目的是提供具有充分的橡胶渗透的帘线。
本发明进一步的目的是提供伸长帘线，它便于容易制造轮胎。
根据本发明，提供适合于增强弹性体结构的伸长帘线。该伸长帘线包括芯线和在帘线扭转方向上以帘线扭转跨距的绕芯线扭转的3-9股线股。芯线是聚合物芯线，以便提供所要求的断裂伸长率。至少一股线股，和优选大于一股线股，和最优选所有线股，包括第一组长丝和第二组长丝。这些长丝，和最优选所有线股，包括第一组长丝和第二组长丝。这些长丝优选钢丝。第一组长丝以第一扭转跨距在第一扭转方向上扭转。第二组长丝以第二扭转跨距在第二扭转方向上扭转。第一组长丝不同于第二组长丝在于：第一扭转跨距不同于第二扭转跨距，或者第一扭转方向不同于第二扭转方向，或者这二者都不同。第一扭转方向与帘线的扭转方向相同，和第一扭转跨距与帘线的扭转跨距相同。
第一组长丝可包括2至5根长丝。第二组长丝可包括1至5根长丝。
下述组合是可能的：
2+1 3+1 4+1 5+1
2+2 3+2 4+2 5+2
2+3 3+3 4+3 5+3
2+4 3+4 4+4 5+4
2+5 3+5 4+5 5+5
此处要理解，第一个数字是第一组长丝的数量，和第二个数字是第二组长丝的数量。
用于帘线的聚合物可选自：
-基于聚对苯二甲酸丁二酯或聚对苯二甲酸乙二酯的热塑性聚酯；
-共聚酯；
-热塑性聚氨酯；和
-聚酰胺。
该聚合物优选是聚酯或聚酰胺。
本发明的帘线具有至少1.20％，例如1.30的结构伸长率(空白，即，没有包埋在橡胶内)。在低负载或者甚至不存在负载时，这一相对高水平的结构伸长率有助于制造轮胎，这是因为它防止在最外的保护层内的伸长帘线与就在保护层下方的橡胶帘布层内的钢丝帘线接触。
本发明的帘线的断裂伸长率(空白，即，没有包埋在橡胶内)为至少5％。
本发明的帘线的一个实例是：
0.45聚酰胺+4×(3×0.23+2×0.23)
0.45mm是聚酰胺芯线的起始直径，在最终帘线内的第二组的两根长丝的节距为4.6mm；在最终帘线内的第一组的三根长丝和最终帘线的节距为6.0mm。
优选地，聚合物芯线的厚度至少等于或大于第一组或第二组内的长丝的最小直径。
最优选，聚合物芯线的厚度至少等于或大于第一组或第二组内的长丝的最小直径的2倍。
聚合物芯线越厚，则结构伸长率越高和断裂伸长率越高。
附图简述
参考附图，更详细地描述本发明，其中：
-图1是本发明的衍生帘线的截面的示意图；
-图2是根据有效地制造的伸长帘线的截面；
-图3示出了本发明帘线的典型应力-伸长率曲线图。
本发明优选实施方案的详细说明
图1示出了本发明的混杂伸长帘线10的示意图。伸长帘线10具有聚酯芯线12。四股线股14绕芯线12扭转。每一线股14具有两组钢丝：具有钢丝17和18的第一组16和具有钢丝21和22的第二组20。在第一组16内的长丝17和18的扭转节距等于绕聚酯芯线12的线股14的扭转节距。在第一组16内长丝17和18的扭转方向与绕聚酯芯线12的线股14的扭转方向相同。
可如下所述制造杂化伸长帘线10：
首先，发生铰合(stranding)：独立地且事先制造所有线股14。在US-A-4408444中公开了线股14的制造方法。结果是具有两组钢丝的线股：
-没有扭转或几乎没有扭转，即具有大于200mm的扭转跨距的第一组钢丝17、18；
-具有相同扭转跨距且在相同扭转方向上绕彼此扭转的第二组钢丝21、22，当它们绕第一组钢丝扭转时。
第二步，藉助双扭转装置(常常称为电缆合股机)，使线股14绕聚合物芯线12扭转。由于来自第一组16的钢丝17、18具有介于200mm至无限值的扭转跨距；因此第一组具有与最终帘线10的扭转跨距和扭转方向大致相同的扭转跨距和扭转方向。
图2示出了根据本发明有效地制造的伸长帘线的截面的更实际的照片。钢丝芯线10具有聚酯芯线12，它不再是恰好的圆形。绕聚合物芯线12的单独的线股14不是如此容易地彼此区分，和在第一组和第二组中的每一线股内部的长丝彼此不再被区分，至少无法区分一个单一的截面。该长丝示出了更加椭圆形的截面，当它们绕聚合物芯线12扭转时。橡胶26能渗透到单根长丝之间的每一个地方。
比较试验
下述帘线用作参考帘线：
REF 4×(3×0.22+2×0.22)4.5/6.0SS，且没有聚合物芯线，4.5mm是在第二组长丝的最终帘线内的线股扭转跨距，6.0mm是在第一组的长丝的最终帘线内的线股扭转跨距且还是最终的帘线扭转跨距。
比较这一参考帘线与下述的本发明的帘线：
INV1 PET帘线0.22mm+4×(3×0.22+2×0.22)4.5/6.0SS
INV2 PET帘线0.28mm+4×(3×0.22+2×0.22)4.5/6.0SS
INV3 聚酰胺帘线0.45mm+4×(3×0.22+2×0.22)4.5/6.0SS
随着聚合物芯线厚度增加，E-模量下降，同时总的断裂伸长率和结构伸长率增加。
实验表明INV3是本发明最好的帘线。图3示出了本发明的帘线INV3的拉伸应力-伸长率曲线30。这一曲线30可分成三部分。第一部分是非线性部分，和在低的拉伸应力下具有高的伸长率；这是结构伸长率部分。第二部分是之间部分，为线性，这一部分出现在弹性区域且遵守Hooke定律。相应的伸长率是弹性伸长率。第三部分是非线性的，它是塑性部分。第三部分的特征在于饱和现象。E-模量是线32的斜率，它与直线部分重叠的。结构伸长率Ax是其中线32与横坐标轴相交时在横坐标值上的数值。
在更广义的方面中，本发明的杂化伸长帘线通常具有范围为0.03mm-0.80mm，和优选0.05mm-0.45mm的直径。钢丝的组成遵守下述范围：碳含量范围为0.60-1.15％，锰含量范围为0.10-1.10％，硅含量范围为0.10-0.90％，硫和磷含量限制到0.15％，优选到0.010％；可添加额外的元素例如铬(最多0.20-0.40％)，铜(最多0.20％)，镍(最多0.30％)，钴(最多0.20％)和钒(最多0.30％)。
长丝的最终拉伸强度Rm取决于其直径，例如0.2mm的正常拉伸长丝的Rm高于约2800MPa，0.2mm的高拉伸长丝的Rm高于约3400MPa，0.2mm的超高拉伸长丝的Rm高于约3600MPa，和0.2mm极高拉伸长丝的Rm高于约4000MPa。
对于最高的拉伸强度来说，下述钢丝组成是合适的：碳含量范围为0.90-1.10％，硅含量范围低于0.40％，锰含量范围低于0.50％，和铬含量范围为0.10-0.30％。
用促进对橡胶粘合的层：铜合金涂层，例如黄铜(或者低铜，63.5％Cu，或者高铜67.5％Cu)或者复合黄铜涂层(Ni+黄铜，黄铜+Co...)涂布钢丝。对于橡胶的粘合来说，用硅烷处理的锌涂层也是可能的。
Claims (8)
1.一种适合于增强弹性体结构的伸长帘线，所述伸长帘线包括：
芯线和
在帘线扭转方向上具有帘线扭转跨距的绕所述芯线扭转的3-9股线股，
所述芯线是聚合物芯线，
其特征在于：
至少一股线股包括第一组长丝和第二组长丝，
所述第一组长丝以第一扭转跨距在第一扭转方向上扭转，
所述第二组长丝以第二扭转跨距在第二扭转方向上扭转，
所述第一扭转跨距不同于所述第二扭转跨距，或者所述第一扭转方向不同于所述第二扭转方向，或者这二者都不同，
所述第一扭转方向与所述帘线的扭转方向相同，和所述第一扭转跨距与所述帘线的扭转跨距相同，
所述聚合物芯线是聚酯或聚酰胺。
2.权利要求1的帘线，其中所述第一组长丝包括2至5根长丝。
3.权利要求1或2的帘线，其中所述第二组长丝包括1至5根长丝。
4.权利要求1或2的帘线，其中所有的所述线股包括这样的第一组长丝和这样的第二组长丝。
5.权利要求1或2的帘线，其中所述帘线的结构伸长率为至少1.20％。
6.权利要求5的帘线，其中所述帘线的断裂伸长率为至少5％。
7.权利要求1或2的帘线，其中所述聚合物芯线的厚度等于或大于在所述第一组或所述第二组内的长丝的最小直径。
8.权利要求7的帘线，其中所述聚合物芯线的厚度等于或大于在所述第一组或所述第二组内的长丝的最小直径的2倍。
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