CN101838873A - 橡胶制品增强用钢丝帘线及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及橡胶制品增强用钢丝帘线及其制造方法。本发明提供一种橡胶侵入性良好、抗疲劳性优良、并且低载荷伸长小的单层构造的橡胶制品增强用钢丝帘线。在所有的单丝(11)上加有螺旋状的弯曲后，通过按压加工，设置截面形状为大致椭圆状，且间距比用于捻合的弯曲的间距小的弯曲，将这些单丝捻合而成为单层捻构造，从而帘线中心的空洞部经由单丝(11)之间的间隙(12)向外部连通，并且在帘线长度方向的某一部位上，至少有一组相邻的单丝(11)与其大致相互接触。
Description
技术领域
本发明涉及一种用作汽车轮胎、传输皮带等橡胶制品增强材料的橡胶制品增强用帘线(以下也简称为“帘线”)及其制造方法。
背景技术
作为用于汽车轮胎、传输皮带等橡胶制品增强材料的单层构造的橡胶制品增强用钢丝帘线，以往通常是1×3、1×5构造等单层捻，将多根单丝牢固地捻合而使其紧密接触的所谓闭合捻构造的帘线。但是，这种闭合捻帘线在帘线中心形成封闭的空间，当将帘线夹在两张橡胶片材之间进行加热压缩而形成复合体片材时，橡胶材料不会侵入帘线中心的空洞部中而成为仅仅是由橡胶片材包入了帘线的复合体，不会成为橡胶材料完全进入帘线中心的空洞部中，并且橡胶与帘线一体化的所谓完全复合体。因此，当将现有的闭合捻帘线夹在橡胶片材之间进行加热压缩后的复合体片材组装在例如汽车的轮胎中时，橡胶材料与帘线的粘接不充分，在汽车行驶时产生橡胶材料与帘线剥离的所谓分离现象的可能性增大，而且，当侵入橡胶材料中的水分到达帘线中心的空洞部时，其水分沿着空洞部在长度方向上传播而腐蚀帘线，其结果，产生显著地降低其帘线的机械强度的问题。
而且，如图5所示，在单层捻构造的帘线30中，通过施加在多根单丝31全部上的用于捻合的弯曲过大，在单丝31彼此之间形成间隙32，从而使橡胶材料容易侵入的开放捻构造的帘线也是公知的。但是，开放捻构造的帘线中单丝彼此是非接触的，形状容易崩溃，而且，由于极低载荷区域的伸长(以下称为“低载荷伸长”)大，所以操作的作业性差。进而，存在因复合体片材成形时加入的极低载荷的张力而间隙32减少，橡胶材料不能够充分侵入帘线内部的情况。
而且，也提出有如图6所示，使单层捻构造的帘线40具有与用于捻合多根单丝41内的一部分的单丝41的弯曲不同的小的螺旋状的弯曲(例如参照专利文献1)。这种帘线由于是牢固地捻合了设置有与用于捻合的弯曲不同的小的螺旋状的弯曲的单丝(以下称为“螺旋单丝”)，和仅设置有用于捻合的弯曲的单丝(以下称为“非螺旋单丝”)，所以单丝彼此被紧密接合地捻合，所以形状不会像闭合捻帘线那样崩溃，而且在螺旋单丝与非螺旋单丝之间形成间隙42，橡胶材料侵入其中。
但是，这种仅在一部分单丝上设置螺旋状的弯曲的单层捻构造的帘线具有在拉伸载荷作用在帘线上时，其拉伸载荷集中在非螺旋单丝上的倾向。
因此，也可以如图7所示，考虑在单层捻构造的帘线50中是使用的单丝51均为螺旋单丝。这样一来，在单丝51彼此之间形成橡胶材料侵入的间隙52，而且，由于拉伸载荷被所有的单丝分担，所以消除了因拉伸载荷的集中而产生的抗疲劳性的降低。但是，如果这样使所有的单丝51均为螺旋单丝时，帘线50的低载荷伸长将增大。
【专利文献1】特开平5-140882号公报
发明内容
因此，本发明所要解决的课题是获得橡胶侵入性良好，抗疲劳性优越，并且低载荷伸长小的单层捻构造的橡胶制品增强用钢丝帘线。
本发明的橡胶制品增强用钢丝帘线是将具有相同线径的n(n＝3～6)条单丝捻合而成的1×n单层捻构造的钢丝帘线，其特征在于，所有的单丝具有在加有螺旋状的弯曲后通过按压加工得到的截面形状为大致椭圆状、间距比用于捻合的弯曲的间距小的大致椭圆螺旋状的弯曲，该大致椭圆螺旋状的弯曲是弯曲间距P为0.32Pc～0.55Pc(Pc为帘线的捻距(mm))，大致椭圆状的截面形状的短径D1/长径D2为0.35～0.66。
而且，本发明的橡胶制品增强用钢丝帘线的制造方法用于制造将具有相同线径的n(n＝3～6)条单丝捻合而成的1×n单层捻构造的橡胶制品增强用钢丝帘线，其特征在于，在使所有的单丝具有加有螺旋状的弯曲后通过按压加工而截面形状为大致椭圆状、间距比用于捻合的弯曲的间距小的大致椭圆螺旋状的弯曲，该大致椭圆螺旋状的弯曲是弯曲间距P为0.32Pc～0.55Pc(Pc为帘线的捻距(mm))，大致椭圆状的截面形状的短径D1/长径D2为0.35～0.66，捻合该具有大致椭圆螺旋状的弯曲的单丝而形成单层捻构造的钢丝帘线。
这种帘线由于是在所有的单丝上施加间距比用于捻合的弯曲的间距小的另外的大致椭圆螺旋状的弯曲，并将这些单丝捻合而成的，所以即使是在捻合之后的帘线上也存在间距比用于捻合的弯曲的间距小的弯曲，因此帘线中心的空洞部经由单丝之间的间隙向外部连通，橡胶材料容易侵入。
而且，这种帘线由于是所有的单丝具有间距比用于捻合的弯曲的间距小的弯曲，在拉伸载荷作用在帘线上时，载荷均匀地作用在所有的单丝上，所以不会因载荷集中在一部分的单丝上而产生抗疲劳性降低，抗疲劳性优良。进而，该帘线在帘线长度方向的某一部位上至少有一组相邻的单丝与其大致接触。因此，帘线伸长减小，能够抑制低载荷伸长。
在上述的结构中，使弯曲间距P为0.32Pc～0.55Pc(Pc为帘线的捻距(mm))是由于当弯曲间距P小于0.32Pc时，随着加弯时作用有过大的应力而产生的过分的塑性变形，单丝容易弯折并且生产性降低，而当弯曲间距P大于0.55Pc时，捻合该单丝而成的帘线因橡胶制品成型时橡胶材料的流动而产生的拉伸力或者加载在帘线表面上的减薄力，单丝之间的间隙减少，橡胶材料的侵入将不充分。而且，使大致椭圆螺旋状的弯曲的截面形状的短径D1/长径D2为0.35～0.66是由于捻合了D1/D2小于0.35的单丝的帘线其各单丝之间的间隙过小，即使使用流动性好的橡胶材料，在加压加硫时橡胶材料也不能够充分地向内部侵入，而捻合了D1/D2大于0.66的单丝的帘线其捻合的稳定性变差，抗疲劳性恶化的缘故。
在上述制造方法中，单丝既可以是在附加了螺旋状的弯曲后通过按压加工而带有大致椭圆螺旋状后暂时卷取在卷筒上，切断成规定根数并设置在捻线机的送出装置中间隙捻合，也可以在捻线机的送出装置至捻口之间进行加弯加工。
根据本发明，能够获得橡胶侵入良好、抗疲劳性优良、并且低载荷拉伸小的单层捻构造的橡胶制品增强用钢丝帘线，通过将这种帘线用作例如汽车轮胎的增强材料，能够不降低处理作业性地制造橡胶侵入性、抗疲劳性优良的轮胎，而且能够大幅度延长轮胎的寿命。
而且，这种帘线通过在捻合前的单丝的状态下使弯曲间距P为0.32Pc～0.55Pc(Pc为帘线的捻距(mm))，能够抑制加弯时作用有过大的应力而过分塑性变形，同时能够提高生产性，而且，捻合了该单丝的帘线不会因橡胶制品成型时的橡胶材料的流动而产生的拉伸力或者加载在帘线表面上的减薄力而使单丝之间的间隙减少，橡胶材料的侵入充分。进而，通过使大致椭圆形的弯曲的短径D1/长径D2为0.35～0.66，捻合了该单丝的帘线在加压加硫时橡胶材料充分地向内部侵入，同时捻合稳定，抗疲劳性不会恶化。
附图说明
图1是本发明的实施方式的1×3的单层捻构造的钢丝帘线的剖视图。
图2是本发明的实施方式的1×5的单层捻构造的钢丝帘线的剖视图。
图3是本发明的实施方式所涉及的大致椭圆形螺旋状的弯曲的间距的说明图。
图4是本发明的实施方式所涉及的大致椭圆螺旋状的弯曲的截面形状的长径和短径的说明图。
图5是现有的1×3的单层捻构造中，使所有单丝的捻合弯曲过大的开放构造的钢丝帘线的剖视图。
图6是现有的1×3的单层捻构造中，一根单丝具有与用于捻合的弯曲不同的螺旋状的弯曲的钢丝帘线的剖视图。
图7是现有的1×3的单层捻构造中，所有的单丝具有与用于捻合的弯曲不同的螺旋状的弯曲的钢丝帘线的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式的橡胶制品增强用钢丝帘线进行说明。
(实施方式的一例)
图1示出了1×3构造的钢丝帘线的截面构造作为1×n(n＝3～6)的单层捻构造的实施方式的一例。
图1所示的钢丝帘线10为由具有相同线径的三根单丝11构成的1×3的单层捻构造，是将三根单丝捻合而成的，该三根单丝是使所有的单丝11具有在附加了螺旋状的弯曲后进行按压加工而成为截面形状为大致椭圆形的螺旋状的弯曲(以下称为“大致椭圆形螺旋状的弯曲”)，且间距比用于捻合的弯曲的间距小的弯曲。
该钢丝帘线10是所有单丝11具有间距比与用于捻合的弯曲不同的另外的用于捻合的弯曲的间距小的大致椭圆螺旋状的弯曲。这种间距比用于捻合的弯曲的间距小的大致椭圆螺旋状的弯曲是对单丝加有螺旋状的弯曲后通过按压加工而得到的弯曲。
捻合前的单丝的大致椭圆螺旋状的弯曲的间距如图3的俯视图所示，表示从波谷到波谷或者从波峰到波峰的长度(周期)P，短径D1如图4所示，表示大致椭圆螺旋状的弯曲的短径轴向的长度，长径D1表示大致椭圆螺旋状的弯曲的截面形状的长径轴向的长度。该捻合前的大致椭圆螺旋状的弯曲的弯曲间距P(mm)为0.32Pc～0.55Pc(Pc：帘线的捻距(mm))，短径D1/长径D2为0.35～0.66。另外，单丝直径d优选为0.15～0.40mm。这是由于当单丝直径d小于0.15mm时钢丝帘线的强度降低，而当单丝直径d超过0.40mm时柔软性降低的缘故。捻距Pc通常为8.0～18.0mm。
这种帘线10由于是所有的单丝11具有间距比与用于捻合的弯曲不同的另外用于捻合的弯曲的间距小的弯曲，所以成为帘线中心的空洞部经由单丝11之间的间隙向外部连通的结构。因此，橡胶材料容易侵入。
而且，这种帘线10是所有的单丝11具有间距比与用于捻合的弯曲的间距小的弯曲，在拉伸载荷作用在帘线上时载荷均匀地作用在所有的单丝11上，因此不会因载荷集中在一部分的单丝11上而产生抗疲劳性降低，抗疲劳性优良。
进而，这种帘线10在帘线的长度方向的某一部位上至少有一组相邻的单丝11与其大致接触。因此，帘线伸长减小，能够抑制低载荷伸长。
(实施方式的其它例子)
图2表示1×5的构造的钢丝帘线的截面构造，作为1×n(n＝3～6)的单层捻构造的实施方式的其它例子。
图2所示的帘线(钢丝帘线)20为具有相同线径的5条单丝21构成的1×5的单层捻构造，是将五根单丝捻合而成的，该五根单丝是使所有的单丝21具有在附加了螺旋状的弯曲后进行按压加工而成为大致椭圆螺旋状的弯曲(截面血形状为大致椭圆形的螺旋状的弯曲”)，且间距比用于捻合的弯曲的间距小的弯曲。
这种帘线20是所有的单丝21具有间距比与用于捻合的弯曲不同的另外用于捻合的弯曲的间距小的大致椭圆螺旋状的弯曲。该间距比用于捻合的弯曲的间距小的大致椭圆螺旋状的弯曲是在单丝上加有螺旋状的弯曲后，通过按压加工而得到的弯曲。该捻合前的大致椭圆螺旋状的弯曲的弯曲间距P(mm)为0.32Pc～0.55Pc(Pc：帘线的捻距(mm))，短径D1/长径D2为0.35～0.66。另外，单丝直径d优选为0.15～0.40mm。这是由于当单丝直径d小于0.15mm时钢丝帘线的强度降低，而当单丝直径d超过0.40mm时柔软性降低的缘故。捻距Pc通常为8.0～18.0mm。
这种帘线20由于是所有的单丝21具有间距比与用于捻合的弯曲不同的另外的用于捻合的弯曲的间距小的弯曲，所以成为帘线中心的空洞部经由单丝21之间的间隙22向外部连通的结构。因此，橡胶材料容易侵入。
而且，这种帘线20是所有的单丝21具有间距比与用于捻合的弯曲的间距小的弯曲，在拉伸载荷作用在帘线上时载荷均匀地作用在所有的单丝21上，因此不会因载荷集中在一部分的单丝21上而产生抗疲劳性降低，抗疲劳性优良。
进而，这种帘线20在帘线的长度方向的某一部位上至少有一组相邻的单丝21与其大致接触。因此，帘线伸长减小，能够抑制低载荷伸长。
(实施例)
作为实施例，在对直径为5.5mm的钢线材重复铅浴淬火和拔丝加工后，在表面上实施阳极电镀，成为线径为0.25mm的单丝，采用这种单丝制造1×3构造以及1×5构造的单层捻的钢丝帘线。
这些实施例的1×3构造以及1×5构造的单层捻的钢丝帘线是分别将加有大致螺旋状的弯曲后，通过按压加工而具有截面形状为大致椭圆状的小弯曲的单丝捻合而成的。
在任一种情况下，螺旋状的弯曲采用将所供给的单丝作为轴心旋转的加弯装置(特公昭63-63293号公报所记载的加弯装置)赋予的。弯曲形状通过加弯销的间隔、加弯销的尺寸以及以单丝为轴心旋转的转速进行调整。
而且，将螺旋状的弯曲加工成截面形状大致为椭圆螺旋状的弯曲的按压加工是通过将多个自由旋转的辊配置成锯齿状的公知的按压加工装置进行的。但是，按压加工的手段并不仅限于此。
将这样制造的实施例的帘线的橡胶侵入性、低载荷伸长、抗疲劳性、形状稳定性(捻稳定性)、以及生产性与现有例子的帘线进行比较加以评价。
橡胶侵入性是将各帘线以施加了49N的拉伸载荷的状态埋入橡胶材料中，经过加压加硫后取出，将该帘线分解，观察一定的长度，以百分比表示和橡胶相接触的形迹处的长度相对于所观察的长度的比值进行评价。
低载荷伸长是以百分比表示49N载荷加载时的伸长进行评价。
抗疲劳性是通过将多根帘线埋入橡胶材料中而制作复合体的片材，采用该片材，通过双层皮带疲劳试验机，求出经过摩擦磨损、压曲等帘线断裂为止所重复的次数，将现有例子的闭合捻帘线作为100以指数表示。
处理作业性是以比现有例子的闭合帘线差的为×，稍差的为△，相同的为○进行评价。
形状稳定性是将现有例子的闭合捻帘线为基准(均匀)，与其相同的情况为“均匀”，不相同的为“不均匀”。
生产性是以重整时是否产生单丝的弯折进行判断，未产生弯折的为○，产生了弯折的为×。
作为现有例子，将直径为5.5mm的钢线材重复铅浴淬火和拔丝加工后，在表面上实施阳极电镀，成为线径为0.25mm的单丝，采用该举丝，以1×3构造且闭合构造，1×3构造且开放构造，以及1×3构造在一部(1条)单丝上施加螺旋状的弯曲的帘线的现有的1×3构造的三种帘线，和以1×5构造且闭合构造，1×5构造且开放构造，以及1×5构造在一部(3条)单丝上施加螺旋状的弯曲的帘线的现有的1×5构造的三种帘线。
评价结果示于表1以及表2中。
根据表1和表2可知，实施例的帘线在所有的评价中均优于现有的帘线。
本发明能够适用于汽车轮胎、传输皮带等橡胶制品增强材料中。
Claims (2)
1.一种橡胶制品增强用钢丝帘线，其构造为将具有相同线径的n条单丝捻合而成的1×n单层捻，其中n＝3～6，其特征在于，所有的单丝具有在加有螺旋状的弯曲后通过按压加工得到的截面形状为大致椭圆状、间距比用于捻合的弯曲的间距小的大致椭圆螺旋状的弯曲，该大致椭圆螺旋状的弯曲是弯曲间距P为0.32Pc～0.55Pc，大致椭圆状的截面形状的短径D1/长径D2为0.35～0.66，其中Pc为帘线的捻距，单位为毫米。
2.一种橡胶制品增强用钢丝帘线的制造方法，用于制造将具有相同线径的n、且n＝3～6条单丝捻合而成的1×n单层捻构造的橡胶制品增强用钢丝帘线，其特征在于，在使所有的单丝具有加有螺旋状的弯曲后通过按压加工而截面形状为大致椭圆状、间距比用于捻合的弯曲的间距小的大致椭圆螺旋状的弯曲，该大致椭圆螺旋状的弯曲是弯曲间距P为0.32Pc～0.55Pc，大致椭圆状的截面形状的短径D1/长径D2为0.35～0.66，其中Pc为帘线的捻距，单位为毫米，捻合该具有大致椭圆螺旋状的弯曲的单丝而形成单层捻构造的钢丝帘线。
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