CN102272377A - 用于增强轮胎的钢丝帘线 - Google Patents
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Abstract
一种钢丝帘线(50)包括芯层和外层。芯层包括若干第一钢纤丝(10)并且外层包括若干第二钢纤丝(20)。外层螺旋捻合在芯层周围。第一钢纤丝具有大于310mm的捻距。将至少一根第一钢纤丝(10)在一个平面中进行波形预成型。将至少一根第二钢纤丝(20)进行多边预成型。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢丝帘线，其包含带有一个或多个预成型纤丝的芯层和外层。可将钢丝帘线用于增强体，例如轮胎的束带或缓冲结构。
背景技术
在现有技术中，包含预成型纤丝的钢丝帘线是已知的。钢丝帘线的4+6结构也已经公开。
EP 0301776A1提供了一种4+6的丝帘线结构。其公开了使用钢丝帘线增强的低断面子午线轮胎(radial tire)，所述的钢丝帘线由芯和外层两层构成，芯包括3或4根纤丝，并且外层包括多个等于或少于芯纤丝数量的纤丝，纤丝的直径基本相等，芯纤丝和外纤丝具有相同的旋向(hand)但不同间距的捻线，轮胎的纵横比最大为0.85。专利文件也公开了丝帘线结构可为4+6。但是，根据专利文件的钢丝帘线具有不完全的橡胶渗透。因此，在使用中湿气可到达单个钢纤丝，这可严重降低钢丝帘线和所增强的轮胎的寿命。
完全橡胶渗透意味着橡胶必须能渗透到在组成元件之间的丝帘线中并且填充所有可能的空隙，以降低在元件之间的微动磨损和张力，并且避免湿气沿丝帘线运动，其将会导致大量的腐蚀并且其将严重地降低丝帘线和橡胶产品的寿命。
WO 02/088459A1提供了一种包含第一组和第二组的钢丝帘线。第一组包含4根纤丝并且第二组包含6根纤丝。第一组螺旋捻合在第二组的周围。第一纤丝具有大于300mm的捻合跨距。将第二纤丝进行多变预成型。第一钢纤丝具有空间波形。其公开了空间波不是平面波，并且其具有第一弯皱和第二弯皱。第一弯皱所处的平面基本上与第二弯皱所处的平面不同。由于空间波处理，例如两个在不同平面中的连续弯皱，在第一纤丝中引入高的张力，并且在第一纤丝的残余应力非常高。其导致帘线的高连续破坏率。据此，帘线的破坏载荷不能达到要求。还由于空间波的处理，弯皱设备的磨损是高的。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的问题。
本发明的其它目的是提供一种具有完全橡胶渗透和高破坏载荷的钢丝帘线。
本发明的另一个目的是提供一种可以经济的方法制造的钢丝帘线。
根据本发明，钢丝帘线包含芯层和外层。芯层包含第一数目的第一钢纤丝。第一数目为3-8。并且第一钢纤丝具有大于310mm的捻距。外层包含第二数目的第二钢纤丝。第二数目为3-10。将至少一根第二钢纤丝多边(polygonally)预成型。将外层以芯捻距(twistpitch)螺旋捻合在芯层的周围，并且当第二钢纤丝的平均直径为Rfmm时，芯捻距为15Rf-150Rf。在一个平面中将至少一个所述的第一钢纤丝预成型为波形。当第一钢纤丝的平均直径为Dfmm时，波高为1.2Df mm-2.4Df mm，并且波长为10Df mm-25Df mm。
在WO95/16816公开了多边预成型技术。
多边预成型与螺旋预成型不同。尽管两者都是三维预成型或空间预成型，但对于本领域的技术人员来说，多边预成型和螺旋预成型是不同类型的预成型。
多边预成型是这样一种预成型，其使钢纤丝在垂直于纵向中心轴的平面上具有凸起。凸起为具有在最大值和最小值之间交变的曲率半径的凸曲线的曲线形式。预成型钢纤丝的曲率半径在两个极端之间交变：最小值为具有最大的弯曲度的位置处，而最大值为具有最小的弯曲度的位置处。由于纤丝围绕自身的纵轴的旋转，钢纤丝的曲率半径总是指向钢丝的中心轴的方向。这意味着，多边形具有凸形。换句话说，钢纤丝的塑性拉伸区总是处于径向向里，而塑性压缩区处于径向向外。
JP 06108387描述了一种钢丝帘线，其带有两个空间预成型的芯线和螺旋预成型的外线。在现有技术中，无特定描述的螺旋预成型意味着预成型为具有曲率半径为固定值或为连续单调函数的圆形(circular)曲线的曲线形式。这意味着，螺旋预成型的钢纤丝的曲线是很圆的曲线。
优选地，波高为1.6Dfmm-2.0Dfmm。最优选地，波高为1.7Dfmm-1.9Df mm。
优选地，波长为12Dfmm-20Dfmm。最优选地，波长为14Dfmm-16Df mm。
根据本发明，Df是第一钢纤丝的平均直径。Df为0.06mm-1.0mm。优选地，Df为0.2mm-0.5mm。最优选地，Df为0.3mm-0.4mm。Df可为0.35mm或0.38mm。
根据本发明，芯捻距为15Rf-150Rf。优选地，芯捻距为40Rf-70Rf。
外层可以外捻距相互捻合。外捻距为15Rf-150Rf。优选地，外捻距为40Rf-70Rf。最优选地，外捻距与芯捻距相等。
根据本发明，Rf是第二钢纤丝的平均直径。Rf为0.06mm-1.0mm。优选地，Rf为0.2mm-0.5mm。最优选地，Rf为0.3mm-0.4mm。Rf可为0.35mm或0.38mm。
根据本发明，Rf可与Df不同或相同。优选地，Rf与Df相同。
优选地，第一数目为3-5。最优选地，第一数目为4。
优选地，第二数目为5-8。最优选地，第二数目为6。
第二数目可与第一数目相等。优选地，第二数目大于第一数目。
钢丝帘线的结构可为3+3，3+4，3+5，3+6，3+7，3+8，3+9，3+10，4+4，4+5，4+6，4+7，4+8，4+9，4+10，5+5，5+6，5+7，5+8，5+9，5+10，6+6，6+7，6+8，6+9，6+10，7+7，7+8，7+9，7+10，8+8，8+9，或8+10。
根据本发明，将至少一根第一钢纤丝在一个单一平面中进行波形预成型。优选地，将所有的第一钢纤丝在一个单一平面中进行波形预成型。不在第一纤丝上施加其它预成型。
由于将钢纤丝预成型为一个平面中的波形，因此与空间波形相比，钢纤丝具有更低的强度损失。包含这种预成型的钢纤丝的钢丝帘线的连续破坏率显著更低。钢丝帘线的破坏载荷与现有的钢丝帘线相同或更高。弯皱设备的磨损也较低。
根据本发明，将至少一根第二钢纤丝进行多边预成型。优选地，将所有的第二钢纤丝进行多边预成型。
第二钢纤丝的多边预成型使钢丝帘线具有开放结构，其允许橡胶或其它基体材料渗入到第一钢纤丝为止。
根据本发明，第一钢纤丝具有大于310mm的捻距。优选地，第一钢纤丝是未捻合的。
钢丝帘线的连续破坏率小于20％，并且甚至小于10％。破坏载荷大于2965N，同时钢丝帘线具有完全橡胶渗透。
根据本发明，可将钢丝帘线用作增强体，例如束带层或缓冲结构以增强要用于工业车辆的轮胎，所述工业车辆选自地铁、公共汽车、道路运输机械、卸载机械、飞机和其它运输或装卸车辆。
附图说明
现在将参考附图对本发明进行更加详细的描述，其中
图1显示了具有4+6结构的钢丝帘线的横截面
图2显示了预成型的第一钢纤丝的侧视图
图3显示了预成型的第一钢纤丝的前视图
图4显示了预成型的第二钢纤丝的侧视图
图5显示了预成型的第二钢纤丝的前视图
图6显示了具有3+5结构的钢丝帘线的横截面
图7显示了具有4+7结构的钢丝帘线的横截面
具体实施方式
在图1中显示了第一优选的实施方案。钢丝帘线50具有包含四根第一钢纤丝10的芯层和包含六根第二钢纤丝20的外层。外层以23mm的芯捻距螺旋捻合在芯层周围，并且钢纤丝20的直径为0.38mm。
在一个单独的平面中将四根第一钢纤丝10进行波形预成型并且其是未捻合的，即它们相互平行。图2和图3各自地显示了第一根第二钢纤丝10的侧视图和前视图。波高H为0.65mm，并且波长L为5.13mm，同时直径Df为0.38mm。
将六根第二钢纤丝20进行多边预成型并且以23mm的外捻距相互捻合在一起。图4和图5各自地显示了第二钢纤丝20的侧视图和前视图。X轴与纵向和中心轴80平行，而Y轴和Z轴位于与中心轴80相垂直的平面中。从图5中，多边预成型采取带有圆边而不是通常的圆形形式的曲线的形式，并且在Y和Z方向中的尺度远大于在X方向中的尺度。
制造实施方案的方法包括以下步骤：
(i)将四根钢纤丝10引向使纤丝在一个平面中弯皱预成型的一对齿轮；
(ii)将第一钢纤丝束引向双捻设备的第一飞轮(flyer)，在这里第一钢纤丝束接受了两次在第一捻合方向例如在Z方向中的捻合；
(iii)在双捻设备的旋转飞轮内部，将六根第二钢纤丝20引向使第二钢纤丝多边预成型的预成型装置；
(iv)将第一钢纤丝和第二钢纤丝的束一起引向双捻设备的第二飞轮，在这里它们接受另外两次但现在以第二相反的捻合方向例如在S-方向中的捻合；因此，包含第一钢纤丝的芯层是未捻合的，在Z方向中的捻合被在S方向中的捻合所抵消，并且包含第二钢纤丝的外层是捻合的，例如在S方向中。
在图6中显示了第二优选的实施方案。钢丝帘线60具有包含三根第一钢纤丝10的芯层和包含五根第二钢纤丝20的外层。钢纤丝10的直径为0.35mm。钢纤丝20的直径为0.35mm。将三根第一钢纤丝10进行波形预成型并且未捻合。波高为0.60mm并且波长为5.52mm。将五根第二钢纤丝20进行多边预成型并且以20mm的外捻距相互捻合。将外层以20mm的芯捻距螺旋捻合在芯层周围。
图7中显示了第三优选的实施方案。钢丝帘线70具有包含四根第一钢纤丝10的芯层和包含七根第二钢纤丝20的外层。钢纤丝10的直径为0.35mm。钢纤丝20的直径为0.38mm。将四根第一钢纤丝10进行波形预成型并且未捻合。波高为0.56mm，并且波长为6.08mm。将七根第二钢纤丝20进行多边预成型并且以18mm的外捻距相互捻合。将外层以19mm的芯捻距螺旋捻合在芯层周围。
与在WO 02/088459A1提及的具有4+6结构的钢丝帘线S相比，测定了本发明的一些特性。下文中的表1概述了该结果。
表1
适合于钢丝帘线的钢纤丝包含大于0.70％的碳含量，优选地大于0.80％，或大于90％。其也可包含：锰(含量为0.20％-1.00％)，硫和磷(含量限制到0.05％)，和/或硅(含量为0.10％-0.90％)。此外，可加入铬、镍、硼、镍、钒、钼、铌、铜、钙、铝、钛和/或氮。
优选地，钢纤丝涂覆有金属涂层。该涂层可为促进粘附到基体材料的抗腐蚀涂层，所述的基体材料例如为锌-铜合金(或者低铜-63.5％Cu或者高铜-67.5％Cu)，或三元黄铜，例如锌-铜-镍或锌-铜-钴。
钢纤丝的拉伸强度可取决于钢纤丝的组成、预成型程度和纤丝的直径。优选地，钢纤丝具有高拉伸强度。最优选地，钢纤丝具有至多4000MPa的拉伸强度。
一根钢纤丝的直径可与在第一钢纤丝芯层内部的其它的钢纤丝直径不同，和/或一根钢纤丝的直径可与在第二钢纤丝层内部的其它的钢纤丝直径不同。
Claims (13)
1.一种钢丝帘线，包含芯层和外层；
所述芯层包含第一数目的第一钢纤丝，
所述第一数目为3-8，所述第一钢纤丝具有大于310mm的捻距；
所述外层包括第二数目的第二钢纤丝，所述第二数目为3-10，至少一个所述第二钢纤丝为多边预成型的；
所述外层以芯捻距螺旋捻合在芯层周围，并且当第二钢纤丝的平均直径为Rfmm时，芯捻距为15Rf-150Rf；
其特征在于，在一个单一平面中将至少一个所述第一钢纤丝预成型为波形，并且当第一钢纤丝的平均直径为Dfmm时，波高为1.2Dfmm-2.4Dfmm，并且波长为10Dfmm-25Dfmm。
2.根据权利要求1所述的钢丝帘线，其特征在于，波高为1.6Dfmm-2.0Dfmm。
3.根据权利要求2所述的钢丝帘线，其特征在于，波高为1.7Dfmm-1.9Dfmm。
4.根据权利要求1所述的钢丝帘线，其特征在于，波长为12Dfmm-20Dfmm。
5.根据权利要求4所述的钢丝帘线，其特征在于，波长为14Dfmm-16Dfmm。
6.根据权利要求1到5中的任一项所述的钢丝帘线，其特征在于，将第二数目的外层的第二钢纤丝以外捻距相互捻合。
7.根据权利要求6所述的钢丝帘线，其特征在于，所述外捻距与所述芯捻距相等。
8.根据权利要求1到7中的任一项所述的钢丝帘线，其特征在于，第一数目为3-5，并且第二数目为5-8。
9.根据权利要求8所述的钢丝帘线，其特征在于，第一数目为4并且第二数目为6。
10.根据权利要求1到9中的任一项所述的钢丝帘线，其特征在于，所有的第二钢纤丝为多边预成型的。
11.根据权利要求1到10中的任一项所述的钢丝帘线，其特征在于，所有的第一钢纤丝为波形预成型的。
12.根据权利要求1到11中的任一项所述的钢丝帘线，其特征在于，至少一根所述第一纤丝除在一个单一平面中的所述波形预成型之外没有其它预成型。
13.一种复合产品，其特征在于，所述产品通过如权利要求1-12中的任一项所述的钢丝帘线得到增强。
根据权利要求13所述的复合产品，其特征在于，所述的产品是轮胎。
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