CN103261512A

CN103261512A - 具有波形芯股的多股钢丝帘线

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Publication number: CN103261512A
Application number: CN2011800592278A
Authority: CN
Inventors: 程志超; 王鹏飞; 陈建考
Original assignee: Bekaert NV SA
Current assignee: Bekaert NV SA
Priority date: 2010-12-10
Filing date: 2011-11-15
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2031-11-15
Also published as: CN103261512B

Abstract

一种适用于增强弹性体产品的钢丝帘线（10），其包括芯股（12）和围绕所述芯股（12）布置的一层外股（14）。芯股（12）包括芯和围绕所述芯布置的至少一层。芯还包括一到三根芯丝，层还包括三到九根层丝。芯股（12）具有第一波形，外股（14）的每根单丝具有第二波形，第一波形基本上不同于第二波形。这保证了全橡胶渗透性。

Description

具有波形芯股的多股钢丝帘线

技术领域

本发明涉及用于增强弹性体产品的钢丝帘线，弹性体产品例如有橡胶轮胎、橡胶履带、输送带等。

背景技术

JP10131066A公开了一种传统的用于增强重载轮胎的7×7多股钢丝帘线。在这种7×7多股钢丝帘线中，每一股都由一根芯丝和六根鞘丝组成。在一些情况下，该7×7多股钢丝帘线结构会有橡胶渗透性不够的问题。正是由于在六根鞘丝和芯丝之间几乎没有渗透橡胶，因此造成每一股尤其是芯股发生芯迁移、不良的疲劳性能并易腐蚀的问题。

几十年以来，钢丝帘线领域已知的一直趋势是努力使钢丝帘线的各单独钢丝之间实现全橡胶渗透性，已进行很多尝试来使橡胶完全渗透。专利EP0841430A公开了一种钢丝帘线，包括一根具有第一波形的芯丝以及具有第二波形并围绕芯丝布置的六根层丝，其中，第一波形基本上与第二波形不同。波形的目的是在层丝和芯丝之间产生微隙，以使橡胶能够渗透。这种具有充分橡胶渗透性的层式钢丝帘线仅采用一个捻制布置就可制成。但是，为了实现多股钢丝帘线内的全橡胶渗透性，仅在每股的层丝和芯丝之间产生微隙是不够的；芯股和相邻外股之间的微隙也非常重要。

发明内容

本发明旨在消除现有技术中的缺点。

本发明的目的是提供具有充足橡胶渗透性的多股钢丝帘线。

本发明还有一个目的是提供没有芯迁移问题的多股钢丝帘线。

本发明还有一个目的是提供具有良好疲劳性能的钢丝帘线。

根据本发明，提供了一种钢丝帘线，该钢丝帘线包括芯股和围绕所述芯股布置的一层多个外股。芯股包括芯和围绕芯布置的至少一层。芯还包括一到三根芯丝，层包括三到九根层丝。每一外股包括处于外股径向外侧的外股单丝。芯股具有第一波形，每个外股单丝具有第二波形，第一波形基本上不同于第二波形。

术语“第一波形基本上不同于第二波形”意味着第一波形的波幅、相位、波距、系列谐波（通过对波形的投影进行数学傅立叶分析而得到）或波幅、相位、波距或系列谐波的任意组合基本上不同于第二波形的波幅、相位、波距、系列谐波或它们的相应组合。

芯股可以具有平面波形（即基本上位于一个平面内的波形），或者是三维波形。

优选地，外股的单丝具有三维波形。

更优选地，外股的单丝已经被预成型为多边形，因此得到WO95/16816所公开的多边形。

WO95/16816公开了预成型为多边形的钢丝。预成型为多边形是使在垂直于纵向中央轴线的平面上的钢丝投影为多边形的预成型。投影是曲线形，即曲率半径在最大值和最小值之间交替变化的凸曲线。预成型钢丝的曲率半径在两个极值之间交替变化：最小值是在给予了最大弯曲的点处，最大值是在给予了最小弯曲的点处。

在依据本发明钢丝帘线的一个优选实施例中，外股的数量等于六。芯股由一根芯丝和一层围绕所述芯丝布置的六根单丝构成。芯丝的直径基本上等于层丝的直径。芯股本身具有通过一对或两对带齿的轮成型的所谓褶皱形。所有外股的单丝都已被预成型成多边形。

实际上，发明人已经发现，芯股的褶皱形不仅适于提高芯股本身的各单独钢丝之间的橡胶渗透性，而且适于提高芯股和相邻外股之间的橡胶渗透性。把外股的多边形预成型单丝合并起来，可以获得具有全橡胶渗透性的帘线。此外，可以减小芯股褶皱形的波幅，同时可保持与外股中多边形预成型单丝相同的橡胶渗透性。

根据本发明钢丝帘线的一种优选实施例满足下述要求的一个或两个：

—芯股的第一波形具有第一波幅，其范围为芯股直径的0.2到1.8倍；

—芯股的第一波形具有第一波距，其范围为芯股直径的1.1到4.5倍。

如果芯股的第一波形的波幅小于芯股直径的0.2倍，那么芯股和外股之间的空隙就过小从而难以渗透橡胶。如果第一波形的波幅大于芯股自身直径的1.8倍，随着波形曲度增大，将导致芯迁移问题。

如果芯股的第一波形的波距小于芯股直径的1.1倍，随着波形曲度增大，将导致芯迁移问题。如果第一波形的波距大于芯股自身直径的4.5倍，那么芯股和外股之间的空隙就过小从而难以渗透橡胶。

根据本发明的钢丝帘线可以用作增强橡胶履带。

附图说明

下面将参考附图更详细说明本发明：

图1示意性显示了根据本发明钢丝帘线的第一实施例的横截面图；

图2示意性显示了根据本发明钢丝帘线的第二实施例的横截面图；

图3示意性显示了使钢丝帘线的芯股形成大体在一个平面内的波形的方法；

图4示意性显示了使钢丝帘线的芯股具有三维波形的方法；

图5a和5b示意性显示了根据本发明外股中的一根单丝的纵向视图和前视图；

图6所示是根据本发明第一实施例的钢丝帘线与参考帘线相比较的疲劳性能。

具体实施方式

图1所示是根据本发明第一实施例的钢丝帘线10－7×7SSZ的横截面。

芯股12包括一根0.25mm直径的芯丝和围绕芯丝布置、具有相同的0.25mm直径、在S方向的捻距是12.5mm的一层六根单丝。

芯股12还被沿Z向捻距为20mm的六股外股14所包围。外股14包括一根芯丝和具有相同的0.25mm直径的一层六根单丝。外股14的所有单丝具有多边形的波形。

在第一实施例中，芯股12具有大体处于一个平面内的褶皱的波形。图1的第一实施例和图2的第二实施例之间的不同在于，第二实施例的芯股12具有三维波形，而不是大体平面波形。

根据本发明的钢丝帘线所具有的高橡胶渗透性的一种可能解释如下。外股的单丝和芯股采用相同的波形（即相同相位、相同波幅、相同波距和相同谐波），例如芯股具有与外股的单丝相同的多边形波形，因为芯股由数根单丝构成，因此不容易将整个芯股预成型成多边形；即使可能预成型成多边形，曲率半径也不能大到足以满足芯股的高橡胶渗透性的要求。如果外股的单丝具有与芯股相同的波形，只有在钢丝帘线不受外力时才会产生高橡胶渗透性。一旦外力例如弯曲力或拉力作用在钢丝帘线上，外股中单丝和芯股的波形就互相“嵌合”，因此封闭了在芯股和相邻外股之间产生的微隙，就不可能达到完全的橡胶渗透。

把第一实施例中的芯股12引导通过一对带齿的轮16，从而使芯股产生褶皱，如图3所示。此外，带齿的轮16不是由外部机构驱动的，而是由经过的芯股12带动旋转的。

在第二实施例中，芯股12向下游朝着第一对带齿的轮22移动，从而使带齿的轮22围绕与芯股12路径基本一致的轴线旋转n_c，并且第一褶皱是位于X-Y平面内的平面褶皱。这样褶皱的芯股12进一步移动到第二对带齿的轮24，从而使带齿的轮24围绕与芯股12路径相垂直的轴线旋转n_d，并且由带齿的轮24形成的第二褶皱也是位于X-Z平面内的平面褶皱。因此，芯股12所形成的最终波形不再是平面的，而是三维的。

第一对带齿的轮22和第二对带齿的轮24都不需要由外部机构驱动。它们都是由经过的芯股12带动旋转的。

外股14的单丝18被引导到预成型机。预成型机不是外部驱动的，而是在经过的单丝18的影响下转动。预成型机使单丝18具有在最大值和最小值之间交替变化的曲率半径。预成型机的作用和下游倍捻机的作用结合起来导致外股14的单丝18形成多边形，如图5a和5b所示。

褶皱的芯股12和外股14（每个外股都由预成型为多边形的单丝18构成）在合并点合并在一起，并被导入倍捻机。

根据本发明具有一股芯股和六股外股的钢丝帘线10按下述方法制成。原料是钢盘条。钢盘条的钢成分如下：最小碳含量是0.65%，锰含量的范围从0.40%到0.70%，硅含量范围从0.15%到0.30%，最大硫含量是0.03%，最大磷含量是0.30％，所有百分比都是重量百分比。用于高拉伸强度钢丝帘线的典型钢盘条的成分是最小碳含量约0.80%重量百分比，例如0.78-0.82％重量百分比。

在多个连续步骤中把钢盘条拉拔至所需最终直径。在本例中，芯股和外股的单丝圆直径均为0.25mm。拉拔步骤之间可以有一个或多个热处理步骤，例如索氏体化处理。

钢单丝优选具有可提高橡胶粘附力的覆层，或者可使钢丝抗腐蚀的覆层。可粘附橡胶的覆层例如是黄铜；抗腐蚀覆层例如是锌。

镀覆之后，将单丝最后拉拔到最终直径，并进行如上所述的捻制操作。

钢丝帘线10的一些另外的细节是：直径是2.26mm，最大直径和最小直径之间具有相当大的差异0.01mm，每米重量是19.52g/m，并且断裂强度是6859N时延伸率为2.72％。

将依据本发明的钢丝帘线与其它钢丝帘线结构在橡胶渗透性和疲劳性能方面进行了对比。

下表总结了橡胶渗透性的结果：

是N.V.BEKAERT S.A.公司的注册商标，是指依据WO95/16816具有一根或多根多边形预成型单丝的钢丝帘线。缩写“APR”表示具有橡胶渗透性的钢丝的“外观”。缩写“HT”表示高的拉伸强度。

上表通过两种不同的方法测量橡胶渗透性。方法一确定所谓的“APR”，并且这里以下述方式对芯股进行测量。在与制造条件相当的条件下将多股的帘线嵌入橡胶中，然后将各单独的钢丝拆散，“APR”是芯股中特定钢丝覆有橡胶的长度与该特定钢丝总长的比值。第二种方法是传统方法，也是众所周知的空气渗透性方法（气降试验）。

从上表还可得出，本发明的帘线10可显著改善橡胶渗透性，尤其是芯股的橡胶渗透性。采用高的“APR”比值，能够容易避免芯迁移问题。

此外，根据本发明的钢丝帘线10改善了疲劳性能。图6示出了根据本发明的钢丝帘线10的疲劳性能的改善。与参考帘线20相比较，根据本发明的钢丝帘线10的疲劳性能好很多。

Claims

1.一种钢丝帘线，适用于增强弹性体产品，所述钢丝帘线包括芯股和围绕所述芯股布置的一层多个外股，所述芯股包括芯和围绕所述芯布置的至少一层，所述芯包括一到三根单丝，围绕芯的所述层包括三到九根层丝，每一所述外股包括处于所述外股的径向外侧的外股单丝，所述芯股具有第一波形，每一所述外股单丝具有第二波形，所述第一波形基本上与所述第二波形不同。

2.根据权利要求1所述的钢丝帘线，其中，所述第一波形具有第一波幅，并且所述第二波形具有第二波幅，所述第一波幅基本上不同于所述第二波幅。

3.根据权利要求1或2所述的钢丝帘线，其中，所述第一波形具有第一波距，并且所述第二波形具有第二波距，所述第一波距基本上不同于所述第二波距。

4.根据前述权利要求中任意一项所述的钢丝帘线，其中，所述第二波形是三维的。

5.根据权利要求1到4中任意一项所述的钢丝帘线，其中，所述第一波形基本上是平面的。

6.根据权利要求1到4中任意一项所述的钢丝帘线，其中，所述第一波形基本上是三维的。

7.根据前述权利要求中任意一项所述的钢丝帘线，其中，所述第一波形是褶皱形。

8.根据前述权利要求中任意一项所述的钢丝帘线，其中，所述第二波形是多边形。

9.根据前述权利要求中任意一项所述的钢丝帘线，其中，芯股由一根芯丝和围绕所述芯丝布置的一层六根单丝构成。

10.根据权利要求9所述的钢丝帘线，其中，所述芯丝的直径等于所述层丝的直径。

11.根据前述权利要求中任意一项所述的钢丝帘线，其中，所述外股的数量等于六。

12.根据权利要求9到11中任意一项所述的钢丝帘线，其中，芯股单丝的直径等于所有外股单丝的直径。

13.根据权利要求9到12中任意一项所述的钢丝帘线，其中，第一波幅的范围是芯股直径的0.2到1.8倍。

14.根据权利要求9到13中任意一项所述的钢丝帘线，其中，第一波距的范围是芯股直径的1.1到4.5倍。

15.根据前述权利要求中任意一项的钢丝帘线的用途是用来增强橡胶履带。