CN101517158B - 钢丝帘线、橡胶钢丝帘线复合体以及轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钢丝帘线、橡胶钢丝帘线复合体以及轮胎。特别是有利于加强轮胎胎冠部，且没有以往那样的制造上的问题而能以稳定的品质高效生产的钢丝帘线、以及采用了该钢丝帘线的钢丝帘线复合体以及轮胎。该钢丝帘线具有多捻构造，该多捻构造是对N条(N＝2～8)截面呈大致椭圆形状的股线(2)进行合股加捻而形成的，该股线是对多条线材(1)进行合股加捻而形成的，在上述股线的长径为(d1)、短径为(d2)时，d1/d2＞1.08，在帘线的外接圆直径为D(mm)、帘线的合股加捻间距为P(mm)时，由下述式子(式中，b表示-1+π²(-4R²+d²)/P²，c表示π²d²k(4π²R²+P²)/P⁴，R表示(D-d)/2，k表示tan²(π/2-π/N)，d表示(d1+d2)/2)定义的ε_c满足ε_c＞0.005。

Description

钢丝帘线、橡胶钢丝帘线复合体以及轮胎

技术领域

本发明涉及钢丝帘线、橡胶钢丝帘线复合体(以下也分别只称为“帘线”、“复合体”)以及轮胎，详细而言，涉及适合用于加强轮胎、带、软管等各种橡胶成品的钢丝帘线、以及使用了该钢丝帘线的橡胶钢丝帘线复合体以及轮胎。

背景技术

以埋设在橡胶等基体(matrix)来加强复合体这一目的采用各种钢丝帘线，其中，利用钢丝帘线加强橡胶后得到的橡胶钢丝帘线复合体由于能使橡胶成品具有橡胶单体所缺少的强度以及刚性，因此被广泛应用于轮胎、带、软管等各种橡胶成品中。

通常，含有上述复合体的成品经过在使基体流动化或软化的状态下进行成型加工的工序而形成为成品，在上述工艺中，由于用于加强的钢丝帘线是刚性的，因此在进行该成型加工时挠性经常受到制约。因而，在以往的钢丝帘线中，提高形成为成品时的强度以及刚性与制造工序中的自由度这两者是相背离的。

特别是，由于轮胎的形状是圆形且曲面部占了多半，因此在其制造工序中要求柔软性，特别是在硫化工序中为了使轮胎匹配模具而通常在硫化锅中使轮胎扩张。另一方面，在成为成品之后，为了经得住长时间的严酷使用、发挥稳定的性能，高强度以及高刚性、和尺寸稳定性是重要的。特别是，轮胎的胎冠部在使用时始终因内压受到沿周向的拉力，由于使用发生蠕变而使周长变长，由此有时产生应变而使耐久性恶化、或者使轮胎的截面形状改变而使磨损特性恶化。

相对于此，作为用于强化轮胎的胎冠部的技术，例如在专利文献1中公开了这样一种技术：在胎体层周围的胎面部上配置胎冠强化层和2层交错带束层；上述胎冠强化层位于上述交错带束层的下层且至少具有1层，该胎冠强化层由胶条(strip)构成，该胶条是将波形或锯齿状的许多帘线(或丝)的加强构件整体沿着赤道取向而形成的，采用该技术可以不增加轮胎重量地有效防止分层。

另外，在上述专利文献1中还公开了如下事项：采用胶条作为胎冠强化层，该胶条是通过将波形或锯齿状的帘线或丝整体沿赤道取向而形成的，由于容易获得硫化时的伸长率，因此方便制造。

专利文献1：日本特开平2-208101号公报(权利要求书等)

但是，在上述专利文献1所公开的技术中，为了在成为成品之后使该钢丝帘线发挥充分的刚性，必须在对成品施加了内压的状态下抻开上述波形或锯齿状而使它们基本消失。因此，为了使作为成品轮胎的物性符合目标值，必须在成型加工工序中实现高精度，因此在生产效率方面存在问题。

发明内容

因此本发明的目的在于提供一种特别是有利于加强轮胎胎冠部、且没有以往那样的制造上的问题而能以稳定的品质高效生产的钢丝帘线、以及采用了该钢丝帘线的钢丝帘线复合体以及轮胎。

为了解决上述问题，本发明的钢丝帘线的特征在于，具有多捻构造，该多捻构造是对N条(N＝2～8)截面呈大致椭圆形状的股线进行合股加捻而形成的，该股线是对多条线材进行合股加捻而形成的，在上述股线的长径为d1、短径为d2时，d1/d2＞1.08，在帘线的外接圆直径为D(mm)、帘线的合股加捻间距为P(mm)时，由下述式子

${\mathrm{\ϵ}}_c=-1+\sqrt{(-\frac{b}{2})+\sqrt{\left(\frac{b^2}{4-c}\right)}}$

(式中，b表示-1+π²(-4R²+d²)/P²，c表示π²d²k(4π²R²+P²)/P⁴，R表示(D-d)/2，k表示tan²(π/2-π/N)，d表示(d1+d2)/2)定义的ε_c满足ε_c＞0.005，且满足ε_c＞0.015较佳。

优选在本发明的钢丝帘线中，上述N条股线的长轴方向均大致为同一方向，且在整个帘线长度方向上也为同一方向，优选帘线的截面呈大致椭圆形状，且在帘线的长径为D1，短径为D2时，D1/D2＞1.02。另外，优选在本发明的钢丝帘线中，上述N条股线的构造为2+n+m构造、且2条芯线材实质上并未被合股加捻而是被平行并丝，或者上述N条股线的构造是2+n构造、且2条芯线材实质上并未被合股加捻而是被平行并丝，或者上述N条股线的构造是1+n构造、且1条芯线材被造形为波形。

另外，本发明的橡胶钢丝帘线复合体的特征在于，是将上述本发明的钢丝帘线埋设在橡胶中而形成的。优选在本发明的复合体中，在上述N条股线之间存在至少1处间隙。

另外，本发明的轮胎的特征在于，具有使用上述本发明的橡胶钢丝帘线复合体作为加强件的强化层，上述强化层最好是在轮胎胎冠部上缠绕至少1周上述加强件而形成的。

更具体而言，本发明的轮胎以横跨至少一对的胎圈芯间而呈环状延伸的至少一对胎体层为骨架，在该胎体层的外周具有至少1层带束层，该带束层以与轮胎赤道面成10～40°倾斜角的多条帘线或长丝作为加强构件，其特征在于，

在上述带束层的内周侧即上述胎体层的外周上具有至少1层胎冠强化层，该胎冠强化层由胶条形成，该胶条是将上述本发明的橡胶钢丝帘线复合体整体沿轮胎周向取向而形成的。

另外，本发明的另一轮胎以横跨至少一对的胎圈芯间而呈环状延伸的至少一对胎体层为骨架，在该胎体层的外周具有至少2层交错带束层，该交错带束层以与轮胎赤道面成10～40°倾斜角、且在层间夹着赤道面而相互交叉的多条帘线或长丝作为加强构件，其特征在于，

在上述交错带束层的内周侧即上述胎体层的外周上至少具有1层胎冠强化层，该胎冠强化层由胶条形成，该胶条是将上述本发明的橡胶钢丝帘线复合体整体沿轮胎周向取向而形成的。

采用本发明，利用上述结构能够实现特别是有利于加强轮胎胎冠部、且没有以往那样的制造上的问题而能以稳定的品质高效生产的钢丝帘线、以及采用了该钢丝帘线的钢丝帘线复合体以及轮胎。

附图说明

图1是表示本发明的钢丝帘线的一例的剖视图。

图2是表示本发明的钢丝帘线的另一例的剖视图。

图3是表示本发明的钢丝帘线的又一例的剖视图。

图4是表示本发明的轮胎的一例的胎面部近旁的放大剖视图。

图5是表示比较例的橡胶钢丝帘线复合体的剖视图。

图6是表示比较例以及实施例的橡胶钢丝帘线复合体的应变和应力的关系的曲线图。

图7是表示本发明的轮胎的另一例的胎面部近旁的放大剖视图。

附图标记说明

1、11、21、线材；1a、11a、21a、芯线材；2、12、22、股线；100、轮胎；101、胎体层；102、交错带束层；103、胎冠强化层。

具体实施方式

下面，详细说明本发明的较佳的实施方式。

图1表示本发明的钢丝帘线的一例的剖视图。如图所示，本发明的钢丝帘线具有多捻构造，该多捻构造是对N条(N＝2～8)、图示的例子中为5条股线2进行合股加捻而形成的，该股线2是对多条、较佳为3～20条线材1进行合股加捻而形成的。

另外，如图所示，构成本发明的帘线的股线2的截面呈大致椭圆形状，在其长径为d1、短径为d2时，两者之比d1/d2满足d1/d2＞1.08。从而，即使在股线2之间存在间隙，帘线的外径也难以变大，能缩小成品的厚度。

另外，本发明的帘线在帘线的外接圆直径为D(mm)、帘线的合股加捻间距为P(mm)时，由下述式子

${\mathrm{\ϵ}}_c=-1+\sqrt{(-\frac{b}{2})+\sqrt{\left(\frac{b^2}{4-c}\right)}}$

(式中，b表示-1+π²(-4R²+d²)/P²，c表示π²d²k(4π²R²+P²)/P⁴，R表示(D-d)/2，k表示tan²(π/2-π/N)，d表示(d1+d2)/2)定义的ε_c满足ε_c＞0.005。

通过使由上述式子定义的ε_c满足ε_c＞0.005、且最好满足ε_c＞0.015，如图所示，在钢丝帘线内的N条股线2之间形成至少1处间隙、在图示的例子中在所有的股线2之间形成有一定程度以上的间隙，即使在将该钢丝帘线埋设在橡胶等基体中时在股线2间也是存在间隙的，因此在基体处于柔软的状态时，相对于施加在帘线上的拉伸应变，拉伸能够容易应付一定程度的应变。从而，易于进行成品的成型加工，并且由于制造轮胎时的硫化扩张时的扩张宽度变大，因此能获得容易制造这一优点。

另一方面，在基体的流动性如硫化后的橡胶那样变小时，即使如上所述那样在股线2之间存在间隙，钢丝帘线也无法进行使该间隙变小那样的螺旋弹簧式的变形，可以像没有间隙时那样发挥钢丝所具有的刚性。因此，成为了成品时的本发明的钢丝帘线的拉伸刚性难以受到在加工工序中施加在钢丝帘线上的应变的较大的影响，始终保持高刚性。

另外，优选在本发明的帘线中，N条股线2的长轴方向均大致为同一方向，且在整个帘线长度方向也为同一方向。构成帘线的各股线2的长轴方向一致，且该长轴在整个长度方向朝向相同方向，从而帘线自身也形成为扁平状，能够使成品的厚度变得更薄。

另外，优选在本发明中，帘线的截面形状呈大致椭圆形状，在设帘线的长径为D1、短径为D2时，两者之比D1/D2满足D1/D2＞1.02，从而能够使成品的规格变得更薄。另外，此时的帘线的外接圆直径D为D＝(D1+D2)/2。

另外，从提高耐疲劳性这方面出发优选在成品中形成为股线之间残留有间隙这一状态，如上所述在本发明的帘线中，即使在这样的状态下，帘线的拉伸刚性与股线2彼此紧密接触时的拉伸刚性相比，也不会大幅下降。

作为本发明的股线2的构造，具体而言例如可以举出：如图1的股线2所示那样为2+n+m构造、且2条芯线材1a实质上并未被合股加捻而是被平行并丝的构造；如图2的股线12所示那样为2+n构造、且2条芯线材11a实质上并未被合股加捻而是被平行并丝的构造；如图3所示的股线22那样为1+n构造、且1条芯线材21a被造形为波形的构造等，在该情况下，当在橡胶中埋设有帘线时橡胶浸透到帘线内部，即使成为成品后受到外伤，水分等也不会自受外伤处进入扩散而使锈扩大等，因此上述改造是优选的。

如上所述，采用本发明，能够实现生产效率高、且在成为成品轮胎之后可以发挥作为加强件的充分的刚性的钢丝帘线、以及将该钢丝帘线埋设在橡胶中而形成的橡胶钢丝帘线复合体。

另外，本发明的轮胎只要具有采用了该本发明的橡胶钢丝帘线复合体作为加强件而形成的强化层即可，从而，能够在强化层中发挥期望的高刚性，从而实现具有优异的耐久性、以及耐磨损性的轮胎。特别是在将本发明应用于在高内压下使用、胎冠部施加有较高的周向张力的乘载两用车(TBR)上时是有用的。本发明的轮胎在轮胎胎冠部上最好具有强化层，该强化层是通过至少缠绕1周由上述橡胶钢丝帘线复合体构成的加强件而形成的。

图4表示采用了本发明的橡胶钢丝帘线复合体作为加强件的本发明的轮胎的一例的胎面部附近的放大剖视图。图示的轮胎100以横跨在至少一对胎圈芯(未图示)间而呈环状延伸的至少一对胎体层101为骨架，在胎体层101的外周上至少具有2层交错带束层102，该交错带束层102以与含有轮胎的中央圆周的平面、即轮胎赤道面形成10～40°倾斜角，且在层间夹着赤道面而相互交叉的多条帘线或丝作为加强构件，在该交错带束层102的内周侧即胎体层101的外周上至少具有1层胎冠强化层103，该胎冠强化层103由胶条形成，该胶条是将上述橡胶钢丝帘线复合体整体沿轮胎周向取向而形成的。

本发明的效果并不限定于图示的例子，在任何轮胎中都可以获得本发明的效果，如上所述特别是在TBR轮胎中是有效的，其中通过将本发明的复合体应用在图4所示的构造的由沿着轮胎周向的取向而形成的胶条构成的胎冠强化层103上，能够易于获得硫化时的伸长率从而方便制造，并且相对于该硫化时扩张的变动，成品物性的变动较小，从能够确保稳定的品质这一方面来看较佳。

另外，虽未图示，替代交错带束层102，在至少具有1层以与轮胎赤道面成10～40°倾斜角的多条帘线或丝作为加强构件的带束层的轮胎中，当然也可以在该带束层的内周侧即胎体层的外周上设置应用了本发明的复合体作为加强件的胎冠强化层，从而获得与上述效果同样的效果。

另外，本发明的轮胎只要应用上述本发明的橡胶钢丝帘线复合体作为强化层、特别是作为胎冠强化层的加强件即可，从而可以获得本发明的期望的效果，除了具体的帘线直径、以及合股加捻间距、强化层中的加强件的纬密之外，关于具体的轮胎构造以及材质等可以按照通常的方法适当设定，没有特别的限制。

实施例

下面，使用实施例更详细地说明本发明。

比较例

如图5的俯视图所示，将以往通常被用作TBR轮胎的加强件而使用的2+6+11构造的帘线20造形为波形形状(波长：λ、振幅：2a)而并行排列地埋设在橡胶中，从而制造出比较例的橡胶钢丝帘线复合体。

实施例1

如图1所示那样合股加捻5条具有下述表1所示的2+6+11构造(2条芯线材实质上并未被合股加捻而是被平行并丝)的截面呈大致椭圆形状的股线，将合股加捻股线形成物埋设在橡胶中，从而制造出实施例1的橡胶钢丝帘线复合体。

实施例2

如图2所示地合股加捻5条具有下述表1所示的2+8构造(2条芯线材实质上并未被合股加捻而是被平行并丝)的截面呈大致椭圆形状的股线，将合股加捻股线形成物埋设在橡胶中，从而制造出实施例2的橡胶钢丝帘线复合体。

实施例3

如图3所示地合股加捻成5条具有下述表1所示的1+6构造(1条芯线材被造形为波形)的截面呈大致椭圆形状的股线，将合股加捻股线形成物埋设在橡胶中，从而制造出实施例3的橡胶钢丝帘线复合体。

下述表1中示出了在实施例1～3中获得的复合体的股线的长径d1以及短径d2、帘线的长径D1以及短径D2、帘线的合股加捻间距P以及ε_c的值。另外，实施例1～3的各复合体的各股线的长轴均大致在同一方向上、且在整个帘线长度方向上也为同一方向。

图6的曲线图表示对所获得的各复合体评价了应变与应力的关系的结果。图中扩张0.5％硫化后以及扩张1％硫化后的值是在使各复合体分别扩张了0.5％或1％的状态下进行硫化之后所测量到的值。结果发现，如图所示，实施例的复合体在硫化前刚性低且加工性良好，而硫化后的刚性比以往成品即比较例的复合体的刚性高。另外可知，硫化后的物性也难以受到硫化时的扩张的影响。

接下来，采用图7所示的轮胎构造将比较例以及实施例3所制造出的复合体用作胎冠强化层103的加强件，采用图4所示的轮胎构造将实施例1、2所制造出的复合体用作胎冠强化层103的加强件，从而分别制造4个轮胎规格为265/60R22.5的轮胎，组装成8.25的轮圈宽度而安装在商用卡车上，充填了900kPa的内压。之后，在作用了平均25480N(2600kgf)的负荷的状态下、行驶10万km的柏油高速公路占30％、柏油普通公路占75％的行驶路程，测量行驶结束时的中心沟深度和胎肩沟深度，比较了与新品相比所产生的磨损量。结果可以确认出，在比较例的轮胎中产生了2mm以上的差，但是在各实施例的轮胎中该差在1mm以内，且在实施例中提高了不均匀磨损性。

另外，对在各轮胎中受了到达周向带束层的外伤的部分，自该切口部测量锈的发展长度，在该长度在30mm以上时腐蚀传播性较差，在该长度在30mm以下时腐蚀传播性良好。

下述表1中一同表示有上述结果。

表1

如上述表1所示，将由上述式子定义的ε_c满足ε_c＞0.005的多捻帘线用作加强件的实施例1～3的轮胎的生产率良好，并且具有优异的不均匀磨损性以及腐蚀传播性。

Claims (13)

1.一种钢丝帘线，其特征在于，

该钢丝帘线具有多捻构造，该多捻构造是对N条截面呈大致椭圆形状的股线进行合股加捻而形成的，其中，N＝2～8，该股线是对多条线材进行合股加捻而形成的，在上述股线的长径为d1、短径为d2时，d1/d2＞1.08，在帘线的外接圆直径为D、帘线的合股加捻间距为P时，由下述式子

${\mathrm{\ϵ}}_c=-1+\sqrt{(-\frac{b}{2})+\sqrt{\left(\frac{b^2}{4-c}\right)}}$

定义的ε_c满足ε_c＞0.005，式中，b表示-1+π²(-4R²+d²)/P²，c表示π²d²k(4π²R²+P²)/P⁴，R表示(D-d)/2，k表示tan²(π/2-π/N)，d表示(d1+d2)/2。

2.根据权利要求1所述的钢丝帘线，其特征在于，

满足ε_c＞0.015。

3.根据权利要求1所述的钢丝帘线，其特征在于，

上述N条股线的长轴方向均大致为同一方向，且在整个帘线长度方向上也为同一方向。

4.根据权利要求1所述的钢丝帘线，其特征在于，

帘线的截面呈大致椭圆形状，在帘线的长径为D1、短径为D2时，D1/D2＞1.02。

5.根据权利要求1所述的钢丝帘线，其特征在于，

上述N条股线的构造为2+n+m构造，且2条芯线材实质上并未被合股加捻而是被平行并丝。

6.根据权利要求1所述的钢丝帘线，其特征在于，

上述N条股线的构造是2+n构造，且2条芯线材实质上并未被合股加捻而是被平行并丝。

7.根据权利要求1所述的钢丝帘线，其特征在于，

上述N条股线的构造是1+n构造，且1条芯线材被造形为波形。

8.一种橡胶钢丝帘线复合体，其特征在于，

该橡胶钢丝帘线复合体是权利要求1所述的钢丝帘线被埋设在橡胶中而形成的。

9.根据权利要求8所述的橡胶钢丝帘线复合体，其特征在于，

在上述N条股线之间存在至少1处间隙。

10.一种轮胎，其特征在于，

具有使用权利要求8所述的橡胶钢丝帘线复合体作为加强件的强化层。

11.根据权利要求10所述的轮胎，其特征在于，

上述强化层是在轮胎胎冠部上缠绕至少1周上述加强件而形成的。

12.一种轮胎，其以横跨至少一对胎圈芯间而呈环状延伸的至少一层胎体层为骨架，在该胎体层的外周具有至少1层带束层，该带束层将与轮胎赤道面成10～40°倾斜角的多条帘线或长丝作为加强构件，其特征在于，

在上述带束层的内周侧即上述胎体层的外周上具有至少1层胎冠强化层，该胎冠强化层由胶条形成，该胶条是将权利要求8所述的橡胶钢丝帘线复合体整体沿轮胎周向取向而形成的。

13.一种轮胎，其以横跨至少一对胎圈芯间而呈环状延伸的至少一对胎体层为骨架，在该胎体层的外周具有至少2层交错带束层，该交错带束层将与轮胎赤道面成10～40°倾斜角、且在层间夹着赤道面而相互交叉的多条帘线或长丝作为加强构件，其特征在于，

在上述交错带束层的内周侧即上述胎体层的外周上具有至少1层胎冠强化层，该胎冠强化层由胶条形成，该胶条是将权利要求8所述的橡胶钢丝帘线复合体整体沿轮胎周向取向而形成的。

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