CN102216519A - 橡胶物品加强用钢丝帘线及充气轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明提供不降低帘线轴向的强度、且不增加轮胎重量就能够谋求提高踏上钝的突起物和尖锐的突起物的情况下的抗切割性的橡胶物品加强用钢丝帘线、以及将其用作加强材料的轮胎。该复合加捻构造的橡胶物品加强用钢丝帘线通过在将多根线材捻合而成的1根芯股线(1)的周围捻合将多根线材捻合而成的多根外鞘股线(2)而成，而且，芯股线(1)和外鞘股线(2)分别由捻合芯线材和外鞘线材而成的至少两层加捻构造构成。满足由下式1.8≤[(S·cos²α)/{r·(Φ1+Φ2)}]×100≤4.2表示的关系。其中，股线(1)的最外层的线材直径：Φ1，股线(2)的最外层的线材直径：Φ2，股线(1)和(2)的中心间距离：r，股线(2)的截面面积：S，股线(2)的捻回角：α。

Description

橡胶物品加强用钢丝帘线及充气轮胎

技术领域

本发明涉及橡胶物品加强用钢丝帘线及充气轮胎(以下也简称作“轮胎”)，详细地讲是涉及安装在输送车辆或者建筑机械这样的重型车辆上的重载车辆用轮胎所适合应用的橡胶物品加强用钢丝帘线及该重载车辆用轮胎。

背景技术

建筑车辆用轮胎安装于在大规模土木工程现场、矿石挖掘现场中使用的大型翻斗车等上，在荒芜的地表上很重的负荷下要求苛刻的运转条件。即，以荒地行驶为使命的建筑车辆用轮胎在来自路面的输入较大的基础之上，原本就要承受载荷，因此，该胎体层、带束层等各加强层所使用的钢丝帘线要求较高的拉伸强度(切断载荷)。

因此，这些加强层广泛采用在捻合多根线材而成的1根芯股线的周围捻合多根外鞘股线而成的、例如7×(3+9)构造或7×(3+9+15)构造等所谓的复合加捻构造的钢丝帘线，该外鞘股线是捻合多根线材而成的。

另外，建筑车辆用轮胎对荒芜的地表面施加很重负荷的结果，受到外伤的机会很多，相对于此，作为加强材料的帘线采用粗径的材料、或者应用提高了每单位面积的帘线拉伸断裂强度的所谓的高抗张力钢等要进行提高帘线轴向的拉伸断裂强度的应对。

但是，在捻合多根股线而成的复合加捻帘线中，与线材强度的总和相比，由捻回角引起的减小导致无法说明的程度的帘线强度降低，这一点成为了问题。作为该问题的对策，在专利文献1中提出了避免一部分线材的先行断裂来抑制帘线轴向的强度降低的方法。另外，在专利文献2中提出了不增加重量和厚度就实现了使轮胎的抗切割性能上升的复合加捻构造的钢丝帘线。而且，在专利文献3中提出了不降低帘线轴向的强度就使轮胎的抗切割性上升的复合加捻构造的钢丝帘线。

专利文献1：WO2001/034900号公报

专利文献2：日本特开2002-339277号公报

专利文献3：日本特开2006-22440号公报

但是，作为以往的重载车辆用轮胎的加强材料的钢丝帘线，在以下状况下并不一定能够得到满足。

即，大多发现，被迫使在荒地行驶的重载车辆用轮胎的带束层、特别是最接近内衬层侧的带束层在踏上比较钝的突起物的情况下较大地弯曲，带束层加强用钢丝帘线由于帘线轴向拉伸输入而先行地导致帘线断裂。另一方面，大多发现，在踏上比较尖锐的突起物的情况下局部弯曲，由来自突起物的剪切力导致特别是自最接近胎面侧的带束加强层起同样地帘线断裂。由此，在建筑车辆用轮胎中用作加强材料的钢丝帘线被要求帘线轴向的拉伸强度和剪切方向的强度这两者。

另外，若带束层较厚，则在踏上突起物而弯曲时，由于内衬层侧的钢丝帘线位于弯曲的外侧，达到切断伸长率的拉伸输入易于进入，因此，要求带束层尽可能地薄。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供不降低帘线轴向的强度、且不增加径向的厚度即不增加轮胎重量就能够谋求提高踏上钝的突起物和尖锐的突起物的情况下相对于切槽和穿孔等切割的耐久性、即所谓的抗切割性的橡胶物品加强用钢丝帘线、以及将该橡胶物品加强用钢丝帘线用作加强材料的轮胎、特别是建筑车辆用轮胎。

本发明人为了解决上述课题，对于在1根芯股线的周围捻合多根外鞘股线而成的复合加捻构造的钢丝帘线，深入研究了外鞘股线相对于芯股线的紧固力，基于该结果完成了本发明。

即，本发明提供一种橡胶物品加强用钢丝帘线，该橡胶物品加强用钢丝帘线为复合加捻构造，其通过在将多根线材捻合而成的1根芯股线的周围捻合将多根线材捻合而成的多根外鞘股线而成，而且，上述芯股线由捻合芯线材和外鞘线材而成的至少两层加捻构造构成，且上述外鞘股线由捻合芯线材和外鞘线材而成的至少两层加捻构造构成，该橡胶物品加强用钢丝帘线的特征在于，

上述芯股线的最外层的线材直径Φ1(mm)、上述外鞘股线的最外层的线材直径Φ2(mm)、上述芯股线和上述外鞘股线的中心间距离r(mm)、上述外鞘股线的截面面积S(mm²)、由下式

α(rad)＝(π/2)-tan^-1[{(cd-sd)/sp}π]

(式中，cd表示帘线直径(mm)，sd表示外鞘股线直径(mm)，sp表示外鞘股线间距(mm))表示的上述外鞘股线的捻回角α满足由下式

1.8≤[(S·cos²α)/{r·(Φ1+Φ2)}]×100≤4.2

表示的关系。

在本发明的橡胶物品加强用钢丝帘线中，优选为上述芯股线具有捻合多根线材而成的三层加捻构造，而且，上述外鞘股线的根数为7～10根。另外，上述帘线直径cd优选为5.0mm以上。

另外，本发明提供一种充气轮胎，该充气轮胎将由帘布层构成的胎体层作为骨架，该帘布层由横跨左右一对胎圈部之间地以环状延伸的子午线排列帘线构成，该充气轮胎具有配置在该胎体层的胎冠区域的轮胎径向外侧的带束层，其特征在于，

上述带束层由将并列排列的帘线在叠层之间交叉地配置而成的至少4层带束层构成，构成该带束层的至少两层的帘线是上述本发明的橡胶物品加强用钢丝帘线。

采用本发明，不降低帘线轴向的强度、且不增加轮胎重量就能够谋求提高踏上钝的突起物和尖锐的突起物的情况下相对于切槽和穿孔等的抗切割性。本发明对于建筑车辆用轮胎特别有用。

附图说明

图1是复合加捻构造的钢丝帘线的剖视图。

图2是表示芯股线和1根外鞘股线的波形的说明图。

图3是实施例1的钢丝帘线的剖视图。

图4是实施例2的钢丝帘线的剖视图。

图5是以往例1的钢丝帘线的剖视图。

图6是实施例3的钢丝帘线的剖视图。

图7是本发明的一个例子的建筑车辆用轮胎的剖视图。

具体实施方式

下面，具体说明本发明的实施方式。

在图1所示的本发明的较佳例子的钢丝帘线中，在1根芯股线1的周围捻合有6根外鞘股线2。另外，在该帘线的外周，沿着帘线外周螺旋状地卷绕有包装线材3。

芯股线1通过捻合多根线材而成，在图示例子中具有3+9+15的加捻构造。另外，外鞘股线2也通过捻合多根线材而成，在图示例子中具有3+9+15的加捻构造。

图2表示这1根外鞘股线2紧固于芯股线1的力F、芯股线1和外鞘股线2的中心间距离r、外鞘股线的截面面积S的关系、及外鞘股线2的加捻间距sp。该紧固的力F处于与外鞘股线的截面面积S和与捻回角α相关的cos²α成正比，而与中心间距离r、芯股线1和外鞘股线2的接触面面积成反比的关系。在此，该接触面面积可以近似为芯股线1的最外层的线材直径Φ1与外鞘股线2的最外层的线材直径Φ2之和(Φ1+Φ2)。

在本发明中，用它们的关系表示的紧固的力F满足由下式

1.8≤[(S·cos²α)/{r·(Φ1+Φ2)}]×100≤4.2

优选由下式

2.0≤[(S·cos²α)/{r·(Φ1+Φ2)}]×100≤4.0

表示的关系是非常重要的。

在[(S·cos²α)/{r·(Φ1+Φ2)}]×100的值大于4.2的情况下，钢丝帘线承受剪切输入时，在钢丝帘线断裂之前由各外鞘股线2朝向芯股线1紧固引起的应力变大，在达到帘线断裂之前，一部分线材会先行断裂，结果难以获得必要的抗剪切力。

另一方面，在[(S·cos²α)/{r·(Φ1+Φ2)}]×100的值小于1.8的情况下，必须使外鞘股线2为非常长的间距，易于导致制造方面的问题，而且，构成外鞘股线2的线材比构成芯股线1的线材细得多，在达到帘线断裂之前，外鞘股线2的线材会先行断裂，难以获得必要的抗剪切性。

图3表示本发明的另一较佳例子的钢丝帘线。在该钢丝帘线中，芯股线1具有3+9+15的三层加捻构造。另外，捻合在该芯股线1周围的7根外鞘股线2也具有3+9+15的三层加捻构造。

图4表示本发明的又一较佳例子的钢丝帘线。在该钢丝帘线中，芯股线1具有3+9+15的三层加捻构造。另外，捻合在该芯股线1周围的8根外鞘股线2具有3+9的两层加捻构造。

在本发明中，芯股线1和外鞘股线2的线材直径、加捻构造均不应有特别的限制，但在达到本发明的预期目的的基础上，优选芯股线是三层加捻构造，且外鞘股线是两层加捻构造。

另外，芯股线1周围的外鞘股线2的卷绕根数优选为7～10根。在该根数为6根以下的情况下，相对于帘线截面面积难以获得充分的拉伸强度。另一方面，在外鞘股线2的卷绕根数为11根以上的情况下，由于构成芯股线的丝线直径变得极粗，因此，钢丝帘线的弯曲刚性升高，在应用于轮胎等橡胶物品的情况下，线材的表面变形增加，难以获得充分的抗疲劳性。

并且，在本发明中，为了确保橡胶物品的强度，使用的线材优选采用碳含有量为0.80～1.00质量％的高抗张力钢。另外，为了抑制帘线扭转，确保工厂可作业性等，优选在帘线的外周卷绕包装线材3。

还优选构成各股线的线材的线材直径处于0.20～0.60mm的范围。在各线材的直径小于0.20mm时，钢丝帘线无法获得充分的拉伸强度，另一方面，直径大于0.60mm时，在将该帘线应用于轮胎的情况下，轮胎接地面内的钢丝帘线线材的表面变形增加，抗疲劳性降低，因此并不理想。另外，帘线直径cd在获得预期的帘线强度的基础上优选为5.0mm以上。

作为将本发明的钢丝帘线用作带束层加强材料的本发明的轮胎，例如能够适当地列举出图7所示的建筑车辆用轮胎。该建筑车辆用轮胎包括由在一对胎圈芯20之间沿子午线方向延伸的钢丝帘线的帘布层构成的胎体层21、配置在该胎体层21的胎冠部的轮胎径向外侧的至少4层(图示例子中是6层)带束层22、及配置在该带束层22的轮胎径向外侧的胎面23。在本发明中，构成该带束层的至少两层的帘线是本发明的橡胶物品加强用钢丝帘线。由此，不会降低该轮胎帘线轴向的强度，而且不增加轮胎重量就能够提高踏上钝的突起物和尖锐的突起物的情况下的抗切割性。

实施例

下面，根据实施例说明本发明。

实施例1～3、以往例1、2

制作下述表1所示的各种钢丝帘线。图3～6分别表示这些钢丝帘线的与帘线轴正交的截面构造。图3对应实施例1，图4对应实施例2，图5对应以往例1，图6对应实施例3。另外，钢丝帘线所使用的线材是碳含有量0.82质量％的高抗张力钢。对这些钢丝帘线进行以下的评价试验。

抗剪切性

使用夏比冲击试验(charpy impact test)机对试验用钢丝帘线评价了抗剪切破坏性。将以往例1的钢丝帘线作为100地以指数表示。数值越大，结果越良好。

轮胎重量

在相同的条件下将试验用钢丝帘线在尺寸为53/80R63的建筑车辆用轮胎的带束层中用作加强材料，进行了重量测量。将以往例1的轮胎作为100地以指数表示。数值越小，结果越良好。

切割受伤数量

将试验用钢丝帘线在尺寸为53/80R63的建筑车辆用轮胎的带束层中用作加强材料。另外，各轮胎被设计为钢丝帘线的重量相等。将各轮胎组装于JATMA标准的标准轮辋并安装于建筑车辆，以平均车辆速度40km/h行驶1000小时之后，在各轮胎的圆周方向上相当于1/5的部分对到达应用了钢丝帘线的各层的切割个数进行计数。

将所得到的结果一并表示于下述表1。

表1

由上述表1的评价结果可知，在实施例1～3中，均不导致轮胎重量增加就能提高抗剪切性，而且切割部位数量减少。

附图标记说明

1、芯股线；2、外鞘股线；3、包装线材；20、胎圈芯；21、胎体层；22、带束层；23、胎面。

Claims (4)

1.一种橡胶物品加强用钢丝帘线，该橡胶物品加强用钢丝帘线为复合加捻构造，其通过在将多根线材捻合而成的1根芯股线的周围捻合将多根线材捻合而成的多根外鞘股线而成，而且，上述芯股线由捻合芯线材和外鞘线材而成的至少两层加捻构造构成，且上述外鞘股线由捻合芯线材和外鞘线材而成的至少两层加捻构造构成，该橡胶物品加强用钢丝帘线的特征在于，

上述芯股线的最外层的线材直径Φ1(mm)、上述外鞘股线的最外层的线材直径Φ2(mm)、上述芯股线和上述外鞘股线的中心间距离r(mm)、上述外鞘股线的截面面积S(mm²)、由下式

α(rad)＝(π/2)-tan^-1[{(cd-sd)/sp}π]

(式中，cd表示帘线直径(mm)，sd表示外鞘股线直径(mm)，sp表示外鞘股线间距(mm))表示的上述外鞘股线的捻回角α满足由下式

1.8≤[(S·cos²α)/{r·(Φ1+Φ2)}]×100≤4.2

表示的关系。

2.根据权利要求1所述的橡胶物品加强用钢丝帘线，其中，

上述芯股线具有捻合多根线材而成的三层加捻构造，而且，上述外鞘股线的根数为7～10根。

3.根据权利要求1所述的橡胶物品加强用钢丝帘线，其中，

上述帘线直径cd为5.0mm以上。

4.一种充气轮胎，该充气轮胎将由帘布层构成的胎体层作为骨架，该帘布层由横跨左右一对胎圈部之间地以环状延伸的子午线排列帘线构成，该充气轮胎具有配置在该胎体层的胎冠区域的轮胎径向外侧的带束层，该充气轮胎的特征在于，

上述带束层由将并列排列的帘线在叠层之间交叉地配置而成的至少4层带束层构成，构成该带束层的至少两层的帘线是权利要求1所述的橡胶物品加强用钢丝帘线。

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