CN101802297A - 帘线、帘线的制造方法以及橡胶帘线复合体 - Google Patents

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Abstract

提供一种由加捻多个股而获得的帘线，各股均由多条丝构成。丝的周面涂敷有未硫化橡胶，以增强橡胶侵入性，由此提高耐腐蚀性并且抑制加捻损失。

Description

帘线、帘线的制造方法以及橡胶帘线复合体
技术领域
本发明涉及一种用于加强如轮胎和工业用带等橡胶产品的帘线、帘线的制造方法和橡胶帘线复合体。
背景技术
用于加强轮胎、特别是工程车辆用轮胎的帘线需要高强度，从而使用如下帘线用于该目的：该帘线由多股(strand)制成，股均通过加捻多条丝(单丝filament)而制造，且股被进一步加捻以形成所谓的复捻结构(multiple-twisting structure)的帘线。
然而，在具有复捻结构的帘线的制造中，股是由多条丝制成的，然后加捻多股，以形成帘线。由此，这种帘线比用于加强例如乘用车辆的具有单捻结构的帘线具有更多的丝和更复杂的加捻结构。结果，帘线的拉伸强度比丝的拉伸强度的总和小，这增大了加捻损失(twisting loss)。
在例如以起重机为代表的货物装卸机器中使用的金属缆绳的领域中，由于构成股的大量丝以及由构成金属缆绳的各股的啮合作用而产生的压痕(indentation)，加捻损失增大。因此，已经提出了通过在芯内部和侧股之间填充弹性体或热塑性树脂来抑制加捻损失的技术。
专利文献1：日本特开2992783B号公报
专利文献2：日本特开平8-158275号公报
发明内容
尽管上述技术能够抑制加捻损失，但是，对于用于加强轮胎的帘线特别地需要确保作为加强材料的耐腐蚀性。也就是，当轮胎遭受外部损伤时，水从外部损伤侵入轮胎，以到达帘线，这可能腐蚀帘线。如果在帘线内部存在任何间隙，水沿着帘线的轴向通过间隙扩散，腐蚀区域沿着帘线扩大。这可能招致以腐蚀区域作为剥离起点的剥离所引起的故障。因此，对于加强轮胎用帘线特别地需要能够抑制水侵入帘线内部、即耐腐蚀性的特性，从而避免腐蚀的这种扩散。
对于具有上述复捻结构的帘线特别需要耐腐蚀性。为了增强具有这种复捻结构的帘线的耐腐蚀性，需要允许橡胶充分地侵入构成帘线的股的内部。
为了提高橡胶侵入构成帘线的股内的能力，通常使用的措施是，设置从股的外部延伸到股的内部的充分间隙，以在轮胎制造过程的硫化步骤期间允许橡胶充分侵入股的内部。
然而，通过加捻多条丝以获得股并且进一步加捻多个股来形成具有复捻结构的帘线。由此，帘线的结构变得复杂，很难提供允许橡胶充分侵入股的内部的间隙。结果，在轮胎制造过程的硫化步骤期间，橡胶不能充分地进入股的内部，从而很难提高耐腐性。
因此，本发明的目的是通过允许橡胶充分地侵入构成帘线的股的内部来提供能够抑制特别是具有复杂复捻结构的帘线的加捻损失并且提高耐腐蚀性的帘线结构。
本发明的发明人致力于研究提高具有复杂复捻结构的帘线的耐腐蚀性的方法，并且发现在加捻多个股以形成帘线之前利用未硫化橡胶涂敷用于制造股的丝对于在轮胎制造过程的硫化步骤期间允许橡胶充分地侵入股的内部是有效的。以这种方式完成本发明。
本发明的要旨如下：
(1)一种帘线，其包括加捻在一起的多个股，各股均具有：由一条丝或加捻在一起的多条丝构成的芯；以及配置在芯周围的至少一层鞘，各鞘均由加捻在一起的多条丝构成，其中，股的至少芯的周面涂敷有未硫化橡胶。
(2)根据上述(1)的帘线，其中，通过以相同的节距沿相同的方向加捻多条丝来制造股。
(3)根据上述(1)或(2)的帘线，其中，通过绕由多条丝构成的芯股卷绕多个由多条丝构成的鞘股来获得帘线。
(4)根据上述(3)的帘线，其中，芯股的周面涂敷有未硫化橡胶。
(5)根据上述(3)或(4)的帘线，其中，帘线在一个芯股的周围具有六个鞘股。
(6)一种橡胶复合体，其中，多个根据上述项(1)-(5)中的任一项的帘线彼此平行地配置并且被橡胶涂敷。
(7)一种帘线的制造方法，帘线包括加捻在一起的多个股，各股均具有：由一条丝或加捻在一起的多条丝构成的芯；以及配置在芯周围的至少一层鞘，各鞘均由加捻在一起的多条丝构成，其中，在形成帘线之前，用未硫化橡胶涂敷股的至少芯的周面。
(8)根据上述(7)帘线的制造方法，其中，绕芯股加捻多个鞘股，且用未硫化橡胶涂敷芯股的周面。
根据本发明，构成股的丝预先被未硫化橡胶涂敷，从而允许未硫化橡胶流动且由此在股内的丝之间分布空隙。因此，橡胶能够充分地侵入股的内部，这使得能够提供具有改进耐腐蚀性且抑制加捻损失的帘线。
附图说明
图1是根据本发明的帘线的截面图；
图2是根据本发明的帘线的截面图；
图3是示出根据本发明的帘线的制造方法的图；
图4是示出根据本发明的帘线的制造方法的图；
图5是根据比较例的帘线的截面图；
图6是根据本发明的帘线的截面图；
图7是根据本发明的帘线的截面图；
图8是根据比较例的帘线的截面图；
图9是根据本发明的帘线的截面图；
图10是根据本发明的帘线的截面图；
图11是根据比较例的帘线的截面图；
图12是根据本发明的帘线的截面图；
图13是根据本发明的帘线的截面图；
图14是根据比较例的帘线的截面图；
图15是传统例的帘线的截面图；
图16是传统例的帘线的截面图；
图17是根据传统例的帘线的截面图；
图18是根据传统例的帘线的截面图；
附图标记说明
1帘线
2芯股
3鞘股
4芯丝
4a鞘丝
4b鞘丝
5芯
6最外层鞘
6a第一鞘
7未硫化橡胶
8未硫化橡胶涂敷装置
9线材集束器
10捻线机
11卷出轴
具体实施方式
下文，将参照附图详细说明根据本发明的帘线。图1示出根据本发明的帘线的截面。图中所示的帘线1具有芯股2和绕芯股2加捻的六个鞘股3。在该实施方式中，芯股2和鞘股3具有相同的构造。也就是，每个股具有3+9结构，其中，由九条鞘丝4a构成的鞘6绕由三条芯丝4构成的芯5加捻。重要的是，至少构成芯股2和鞘股3的芯5的周面涂敷有未硫化橡胶(生胶)7。
这是因为，涂敷在构成芯股2和鞘股3的芯5周围的未硫化橡胶7填充各股的内部，以防止由于轮胎的外部损伤侵入的水到达帘线的内部。由此，能够增强耐腐蚀性。此外，由于防止丝之间的接触，还能够抑制加捻损失。
注意，只要通过加捻多条丝来形成芯股2和鞘股3，芯股2和鞘股3不必具有所示出的结构。然而，优选的是，各股具有多条丝以相同的节距(pitch)沿相同的方向被加捻的紧密结构(compact structure)。
这是因为，紧密结构允许帘线中的丝之间的线接触并且避免丝之间的点接触，以抑制微动磨损(fretting wear)，从而增强耐腐蚀性。此外，紧密结构使得能够在制造股的过程中在单个步骤中完成股的加捻，这提高了生产率。
如图2所示，在图1所示的上述帘线中，芯股2的周面优选地涂敷有未硫化橡胶7。
也就是，除了用未硫化橡胶7涂敷各股的至少芯5的周面之外，也用未硫化橡胶涂敷芯股2的周面，以更可靠地避免芯股2和鞘股3之间的接触，从而能够进一步抑制加捻损失。此外，用未硫化橡胶填充帘线的内部，从而提高帘线的耐腐蚀性。
如图1和图2所示，通过绕芯股加捻六个鞘股而形成的帘线是典型的复捻结构帘线，当具有相同结构的股被加捻在一起时，具有能够容易地维持帘线的整体平衡性的优点。
注意，示出的帘线由直径相同的丝构成，但是可以组合使用直径不同的丝。
此外，尽管未示出，如果股需要被约束，则可以使用卷绕帘线(wrapping cord)或卷绕丝。
大量上述帘线被平行地配置，以形成用于加强轮胎的橡胶化帘线和橡胶的复合体。更具体地，将橡胶帘线复合体作为胎体的帘布层或带束层应用至轮胎，以加强轮胎。
接着，参照图3所示的用于制造帘线的设备，详细说明根据本发明的帘线的制造方法。图3所示的用于制造帘线的设备设置有线材集束器(wire-bundler)9和用于将集束丝加捻在一起的捻线机10，该线材集束器9配备有用于卷出各芯丝4的给定数量的卷出轴11和用于卷出各鞘丝4a的给定数量的卷出轴11，并且该线材集束器9将从各卷出轴11卷出的丝集束。用于利用未硫化橡胶涂敷芯丝4的未硫化橡胶涂敷装置8被布置在卷出轴11和线材集束器9之间。为了利用捻线机制造帘线，将成为芯的丝4和将成为鞘的丝4a首先从卷出轴11供给到未硫化橡胶涂敷装置8，在该未硫化橡胶涂敷装置8处，丝4的周面被涂敷未硫化橡胶。然后，由线材集束器9将芯丝4和鞘丝4a集中且加捻，以形成芯股2。以相同的方式制造六个鞘股3，通过图3所示的捻线机10将芯股2和鞘股3加捻在一起，以制造帘线1。
在该方面，对于制造根据本发明的帘线而言重要的是，未硫化橡胶涂敷装置8被布置在卷出轴11和线材集束器9之间，以利用未硫化橡胶涂敷股的至少芯的周面。
这是因为，将未硫化橡胶涂敷装置配置在卷出步骤和制造帘线的卷起步骤之间能够在与传统方式相同的一系列帘线制造步骤中制造帘线，从而该方法对于提高生产率且确保操作空间显著有效。
此外，如图4所示，优选的是，在与图3所示的制造设备类似的制造设备中，未硫化橡胶涂敷装置8被布置在卷出轴11和线材集束器9之间，由此利用未硫化橡胶7进一步涂敷芯股2的周面，然后多个鞘股3绕芯股2被加捻，以制造帘线1。
这是因为，涂敷芯股2的周面的未硫化橡胶起到缓冲材料的作用。由此，当芯股2和鞘股3在它们被加捻在一起而承受张力时，能够减小由于股之间的接触而引起的加紧。结果，能够获得具有较小加捻损失的帘线。
由捻线机(twist buncher)将构成根据本发明的帘线的股加捻在一起，从而能够将例如具有3+9结构或1+6+12结构的股形成为所谓的12cc或19cc的紧密结构，以减小制造步骤的数量并且提高股的生产率。
实施例
制造表1和表2所示的规格的各种帘线。帘线的结构如图1、图2和图5至图18所示。注意，图15至图18均示出了传统帘线的截面图，图1、图2和图5至图14均示出了根据本发明的帘线的截面图。
根据本发明的多个帘线以给定的间隔彼此平行地配置且埋设在橡胶片内的层片(ply)被应用到带束层(belt)，并且使用这种带束层来构建试验轮胎。检查试验轮胎的以下事项：侵入加强用帘线的芯股的内部的橡胶侵入率(％)、侵入鞘股的内部的橡胶侵入率(％)、侵入芯股和鞘股之间的橡胶侵入率(％)以及加捻损失(％)。此外，还检查根据本发明的帘线的制造方法中的步骤数量。
为了测量侵入芯股的内部的橡胶侵入率(％)、侵入鞘股的内部的橡胶侵入率(％)、侵入芯股和鞘股之间的橡胶侵入率(％)，剖开试验轮胎并且将帘线分开且分离成股。用放大镜从四个方向观察芯股的周面，以利用图像处理和分析装置测量覆盖有橡胶的周面的面积。然后，如果各股具有两层加捻结构，则去除各股的鞘，用放大镜从四个方向观察芯的周面，以利用图像处理和分析装置测量覆盖有橡胶的周面的面积。如果各股具有三层加捻结构，则去除各股的最外层鞘，用放大镜从四个方向观察位于芯和最外层鞘之间的第一鞘6a的周面，以利用图像处理和分析装置测量覆盖有橡胶的周面的面积，然后去除第一鞘，从四个方向观察芯的周面，以利用图像处理和分析装置测量覆盖有橡胶的周面的面积。对于不具有未硫化橡胶涂层的帘线进行类似的图像处理，以测量各股的表面积。
将由此测量的值代入下列等式(1)、(2)和(3)以计算侵入芯股的内部的橡胶侵入率(％)、侵入鞘股的内部的橡胶侵入率(％)、侵入芯股和鞘股之间的橡胶侵入率(％)。结果也示出在表1和表2中。
侵入芯股和鞘股之间的橡胶侵入率＝(芯股的覆盖有橡胶的周面的面积/芯股的周面的表面积)×100         (1)
侵入各芯股的内部的橡胶侵入率(两层加捻结构)＝(芯的覆盖有橡胶的周面的面积/芯的周面的表面积)×100(2)
侵入芯股的内部和鞘股的内部的橡胶侵入率(三层加捻结构)＝[(第一鞘的覆盖有橡胶的周面的面积/第一鞘的周面的表面积)×第一鞘的丝的数量+(芯的覆盖有橡胶的周面的面积/芯的周面的表面积)×芯的丝的数量]×100/第一鞘和芯的丝的数量         (3)
计算构成帘线的丝的强度的总和与通过对从剖开的试验轮胎分离的帘线进行符合JIS Z 2241的张力试验而测得的帘线强度的差，加捻损失被计算为算出的差值与构成帘线的丝的强度总和的比值。结果也示出在表1和表2中。
由下列等式(4)计算加捻步骤的数量。结果也示出在表1和表2中。注意，本发明的复捻步骤的数量总是为1。
加捻步骤的数量＝股加捻步骤的数量+复捻步骤的数量(4)
如表1和表2所示，与传统例1～4和比较例1～4相比，各股内部涂敷橡胶的本发明例1～8显著地提高了侵入各股内部的橡胶侵入率。由此，能够增强耐腐蚀性和抑制微动磨损的效果。
为了有助于使橡胶侵入芯股和鞘股之间，从发明例1～8的结果可以看到，有效地是用橡胶涂敷芯股的周面，然后将鞘股加捻在一起。
关于由于芯股和鞘股之间的捻紧而引起的接触压力的减小，应当注意到的事实是，由于未硫化橡胶用作缓冲材料，与传统例1～4相比，芯股的周面涂敷有未硫化橡胶的发明例2、4、6和8能够大幅抑制加捻损失。此外，提高了芯股和鞘股之间的橡胶侵入性，从而能够同时提高强度发挥率和整个帘线的耐腐蚀性。这里使用的强度发挥率被定义为帘线的实际强度与从钢材、股直径和单位股的数量计算出的值的比值。
Figure GPA00001055906200101
Figure GPA00001055906200111
Figure GPA00001055906200121

Claims (8)

1.一种帘线，其包括加捻在一起的多个股，各股均具有：由一条丝或加捻在一起的多条丝构成的芯；以及配置在所述芯周围的至少一层鞘，各鞘均由加捻在一起的多条丝构成，其中，所述股的至少所述芯的周面涂敷有未硫化橡胶。
2.根据权利要求1所述的帘线，其特征在于，通过以相同的节距沿相同的方向加捻多条丝来制造所述股。
3.根据权利要求1或2所述的帘线，其特征在于，通过绕由多条丝构成的芯股卷绕多个由多条丝构成的鞘股来获得所述帘线。
4.根据权利要求3所述的帘线，其特征在于，所述芯股的周面涂敷有未硫化橡胶。
5.根据权利要求3或4所述的帘线，其特征在于，所述帘线在一个芯股的周围具有六个鞘股。
6.一种橡胶帘线复合体，其中，多个根据权利要求1-5中的任一项所述的帘线彼此平行地配置并且被橡胶涂敷。
7.一种帘线的制造方法，所述帘线包括加捻在一起的多个股，各股均具有：由一条丝或加捻在一起的多条丝构成的芯；以及配置在所述芯周围的至少一层鞘，各鞘均由加捻在一起的多条丝构成，其中，在形成所述帘线之前，用未硫化橡胶涂敷所述股的至少所述芯的周面。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，绕芯股加捻多个鞘股，且用未硫化橡胶涂敷所述芯股的周面。
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