CN103597138B

CN103597138B - 包括扁平钢丝的钢丝帘线

Info

Publication number: CN103597138B
Application number: CN201280028447.9A
Authority: CN
Inventors: 王鹏飞; 程志超; 陈建考; 罗奕文
Original assignee: Bekaert NV SA
Current assignee: Bekaert NV SA
Priority date: 2011-06-10
Filing date: 2012-05-03
Publication date: 2016-02-03
Anticipated expiration: 2032-05-03
Also published as: CN103597138A

Abstract

一种钢丝帘线（20），包括以没有扭绞的方式与钢丝帘线（20）的纵向轴线平行布置的多根钢丝（22，24）。所述钢丝帘线（20）还包括围绕着所述钢丝帘线（20）扭绞的包覆丝线（26）。所述多根钢丝（22，24）中的每一根为具有平坦表面的扁平钢丝。在钢丝帘线（20）中央附近的钢丝（24）其宽度大于远离钢丝帘线（20）中央的钢丝（22），从而钢丝帘线（20）的横截面接近椭圆形，并且在围绕着椭圆形短轴的弯曲刚度大于围绕着长轴的弯曲刚度。在轮胎中，钢丝帘线用作加强件，长轴布置成与轮胎的径向方向垂直。

Description

包括扁平钢丝的钢丝帘线

技术领域

本发明涉及钢丝帘线，尤其涉及加强橡胶制品。

本发明涉及由钢丝帘线加强的橡胶制品。

背景技术

在不同方向上具有不同弯曲刚度,即在水平面中具有侧向弯曲刚度并且在竖直轴线上具有径向弯曲刚度,的钢丝帘线优于在不同方向上具有相同弯曲刚度的普通钢丝帘线。在将这种钢丝帘线应用于橡胶制品例如橡胶轮胎的时候，在不同方向上的不同弯曲刚度导致良好的操控、驾驶舒适性或驾驶稳定性。在与钢丝帘线的水平轴线垂直的方向上，径向弯曲刚度减小并且柔韧性增大，从而会很容易承受在道路上的任何障碍物例如圆石块的冲击。在钢丝帘线的水平轴线方向上，侧向弯曲刚度增大并且柔韧性减小，从而导致在进行转弯时稳定性改善。

通常，在不同方向上具有不同弯曲刚度的现有钢丝帘线制造为具有椭圆形或矩形横截面的钢丝帘线。

US4544603披露了具有与在竖直面中的径向弯曲刚度不同与在水平面中的侧向弯曲刚度的钢丝帘线。该钢丝帘线具有相互重叠的几根钢丝。这些钢丝为横截面为具有圆形边缘的基本上矩形的扁平钢丝。因为这些钢丝具有相同的横截面尺寸，所以钢丝帘线具有矩形形式的横截面。在将该钢丝帘线嵌入到橡胶中以便加强橡胶制品时，该矩形横截面出现缺点。在将钢丝帘线嵌入到橡胶中时，采用挤压或压延操作。该挤压或压延操作采用了大多数为圆形的挤压模具。换句话说，在挤压模具中的孔的横截面为圆形。现在，横截面为矩形的钢丝帘线不能适用于横截面为圆形的挤压模具。由此，钢丝帘线将在挤压或压延期间翻转或扭绞，钢丝帘线的刚性边缘将会损坏挤压模具。可选解决方案是使用具有矩形横截面的其他挤压模具。因为该矩形挤压模具不是普通或常见的模具，所以它比圆形模具更贵，采用横截面为矩形的挤压模具的解决方案将提高生产成本。

US4606392还披露了由扭绞在一起的几根扁平钢丝构成的用于加强元件的钢丝帘线。由于钢丝帘线的这种扭绞，钢丝帘线具有基本上为圆形的横截面。该钢丝帘线能够适用于具有圆形横截面的普通挤压模具，但是在侧向弯曲刚度和径向弯曲刚度之间的差异不存在。当使用具有这种钢丝帘线的橡胶轮胎时，操控和驾驶舒适性与具有圆形横截面的其他钢丝帘线的轮胎没有不同。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷。

本发明的目的还在于提供具有基本上为圆形横截面的钢丝帘线。

本发明的再一个目的在于提供由所述钢丝帘线加强的橡胶制品。

根据本发明，钢丝帘线包括以没有扭绞的方式平行地布置的多根钢丝。该钢丝帘线还包括围绕着钢丝扭绞的包覆丝线。这些钢丝为具有平坦表面以及优选圆形边缘的扁平钢丝。这些钢丝沿着平坦表面相互接触。钢丝帘线的横截面基本上为圆形。侧向弯曲刚度（在水平面中）大于径向弯曲刚度（在竖直面中）。

钢丝帘线的横截面基本上为圆形。在将钢丝帘线嵌入到橡胶中时，横截面基本上为圆形的钢丝帘线很好地适用于具有圆形横截面的普通挤压模具，并且挤压模具不会被钢丝帘线损坏。不必制作特殊的挤压模具以适用于该钢丝帘线。这样节省了用于特殊挤压模具的额外成本。因此，根据本发明的钢丝帘线组合了圆形横截面的优点和具有不同径向和侧向刚度的优点。

根据本发明，“基本上为圆形”为接近圆形但不是圆形的横截面，并且在横截面中的弧线接近圆形。在沿着钢丝帘线长度的任一个横截面中，由于非圆形横截面，所以直径具有作为最大直径的最大值、作为最小直径的最小值和作为平均直径的平均值。对于本发明而言，“基本上为圆形”指的是，在最大直径和最小直径之间的差值与平均直径的比率为5%至15%。例如，对于平均直径为1mm的钢丝帘线，在最大直径和最小直径之间的差值为0.05至0.15mm，这种钢丝帘线具有基本上为圆形的横截面。所有这些使得钢丝帘线的横截面形状接近圆形但不是圆形。

侧向弯曲刚度（在水平面中）大于径向弯曲刚度（在竖直面中）。优选的是，侧向弯曲刚度与径向弯曲刚度的比率不小于1.8。更优选的是，侧向弯曲刚度与径向弯曲刚度的比率不小于2.0。在不同平面中具有不同弯曲刚度的钢丝帘线非常适用于在轮胎中的加强帘布层。该钢丝帘线在橡胶轮胎的操控和驾驶舒适性方面是有利的。

在本发明的上下文中，水平面为与钢丝的平坦表面平行的平面，并且竖直面为与钢丝的平坦表面垂直的平面。

根据本发明，在钢丝帘线中的钢丝为扁平钢丝。扁平钢丝在这里指的是具有扁平横截面的钢丝，该扁平横截面带有一对平坦表面以及优选一对圆形边缘。

为了获得横截面基本上为圆形的钢丝帘线，将扁平钢丝铺设成沿着平坦表面相互重叠以形成钢丝股，然后通过围绕着它绞合包覆丝线来使得该钢丝股成束。

根据下面的几何形状铺设扁平钢丝。将更宽的扁平钢丝铺设在钢丝帘线的中央，并且将更窄的扁平钢丝远离钢丝帘线中央铺设。换句话说，在钢丝帘线中央附近的钢丝宽度更大，并且远离钢丝帘线中央的钢丝宽度更小。因此，获得具有基本上为圆形横截面的钢丝帘线。

在钢丝帘线中的钢丝可以具有相同的横截面积或不同的横截面积。

优选的是，在钢丝帘线中央附近的钢丝厚度更大，并且远离钢丝帘线中央的钢丝厚度更小，由此在钢丝帘线中央附近的钢丝横截面积更大，并且远离钢丝帘线中央的钢丝横截面积更小。

在钢丝帘线中的钢丝数量优选为3至9。

为了获得可靠的钢丝帘线，由多根具有扁平横截面的钢丝构成的线股通过包覆丝线扭绞。包覆丝线可以为具有不同横截面或各种材料的现有包覆丝线中的任一种。包覆丝线可以为横截面为圆形、扁平或矩形的丝线。并且包覆丝线可以由金属、金属合金或尼龙制成。优选的是，包覆丝线可以由钢制成。对于由尼龙制成的包覆丝线而言，在嵌入到橡胶中时，尼龙包覆丝线将分散到橡胶中，因此在最终橡胶制品中在钢线股周围没有扭绞任何包覆丝线。在该情况下，基本上为圆形的定义也适用于钢线股。

根据钢丝的尺寸，优选的是钢丝帘线其直径为0.2mm至15mm。

在本发明中的钢丝帘线可以嵌入到橡胶中作为橡胶制品的加强元件。根据钢丝帘线的直径，钢丝帘线可以应用于各种用途。对于直径为0.2mm至5.0mm的钢丝帘线，该钢丝帘线可以应用于加强客车轮胎的带束层或橡胶履带。对于直径为0.2mm至1.2mm的钢丝帘线而言，钢丝帘线可以用于加强正时皮带。具有4.0mm至13mm的大直径的钢丝帘线，该钢丝帘线可以应用于加强电梯的橡胶皮带。

附图说明

图1显示出本发明钢丝帘线的剖视图；

图2显示出扁平钢丝的剖视图；

图3显示出本发明钢丝帘线的侧视图；

图4显示出本发明钢丝帘线的剖视图；

图5显示出现有技术钢丝帘线的剖视图；

图6显示出嵌有本发明钢丝帘线的橡胶带的剖视图。

具体实施方式

钢丝帘线包括多根钢丝和包覆丝线。在本发明中，钢丝和包覆丝线可以在下面的过程中用盘条制成。

首先通过机械除锈和/或通过在H₂SO₄或HCl溶液中进行化学酸洗来清洁盘条以便去除表面上的氧化物。然后用水清洗盘条并且干燥。然后对干燥的盘条进行第一系列干拉拔操作工序，以便减小直径直到第一中间直径。

在该第一中间直径d1处，例如在大约3.0至3.5mm处，对干拉拔钢丝进行第一中间热处理，被称为索氏体化。索氏体化指的是首先奥氏体化直到大约1000℃的温度，之后在大约600℃-650℃的温度下从奥氏体相变至珠光体。然后让该钢丝准备进行下一步机械变形。

之后，在第二多道减径工序中从第一中间直径d1开始将钢丝进行进一步干拉拔直到第二中间直径d2。第二直径d2通常为1.0mm至2.5mm。

在该第二中间直径d2处，对钢丝进行第二次索氏体化，即再次在大约1000℃的温度下奥氏体化，之后在600℃-650℃的温度下进行淬火以便转变成珠光体。

如果在第一和第二干拉拔工序中的总减径不是太大，则可以用盘条进行直接拉拔操作至直径d2。

在该第二索氏体化之后，通常给钢丝镀覆黄铜涂层，将铜镀覆在钢丝上，并且将锌镀覆在铜上。施加热扩散处理以形成青铜涂层。

用湿拉拔机对镀有黄铜的钢丝进行最终的一系列横截面减径工序。最终产品为碳含量大于0.6wt%、拉伸强度通常高于2000MPa并且适用于弹性制品加强的钢丝线。

适用于轮胎加强的钢丝通常具有其最终直径为0.05mm至0.60mm例如0.10mm至0.40mm的丝线。丝线直径的示例有0.10mm、0.12mm、0.15mm、0.175mm、0.18mm、0.20mm、0.22mm、0.245mm、0.28mm、0.30mm、0.32mm、0.35mm、0.38mm、0.40mm。

当然，对于其他用途例如用于电梯的皮带，钢丝线可以具有大直径例如4mm至13mm。

然后通过一对辊子滚压钢丝线以将横截面从圆形变为扁平状。因此，获得扁平钢丝。扁平钢丝具有一对平坦表面和一对圆形边缘。

对于包覆丝线而言，它可以为具有圆形横截面或扁平横截面的钢丝线。

图1显示出本发明的钢丝帘线。钢丝帘线20由三根扁平钢丝（22，24，22）和包覆丝线26构成。图2显示出扁平钢丝。该扁平钢丝24具有一对平坦表面12和一对圆形边缘14。扁平钢丝24具有宽度W和厚度H。图3为钢丝帘线20的侧视图。扁平钢丝24的宽度W为0.72mm，并且扁平钢丝22的宽度W为0.38mm。扁平钢丝24的厚度H为0.26mm，并且扁平钢丝22的厚度H为0.17mm。包覆钢丝26为圆形钢丝。钢丝帘线20的平均直径为0.96mm，钢丝帘线20的最大直径为1mm，并且钢丝帘线20的最小直径为0.91mm。最大直径和最小直径之间的差值与平均直径的比率为9.4%。因此，钢丝帘线20具有基本上为圆形的横截面。侧向弯曲刚度为1363N×mm²，并且径向弯曲刚度为603N×mm²。侧向弯曲刚度与径向弯曲刚度的比率为2.26。

图4显示出本发明的钢丝帘线。该钢丝帘线30由五根扁平钢丝（32，34，36，34，32）和包覆丝线42构成。包覆丝线42为圆形钢丝。钢丝帘线30的平均直径为2.60mm，钢丝帘线的最大直径为2.75mm，并且钢丝帘线30的最小直径为2.45mm。最大直径和最小直径之间的差值与平均直径的比率为11.5%。因此该钢丝帘线30具有基本上为圆形的横截面。侧向弯曲刚度为8701N×mm²，并且径向弯曲刚度为4507N×mm²。侧向弯曲刚度与径向弯曲刚度的比率为1.93。

图5显示出现有技术钢丝帘线44。该现有技术钢丝帘线44由两根扁平钢丝46和一根包覆丝线48构成。两根扁平钢丝46具有0.58mm的相同宽度W和0.25mm的相同厚度H。现有技术钢丝帘线44的平均直径与本发明的钢丝帘线20类似。钢丝帘线44的拉伸强度接近本发明钢丝帘线20的拉伸强度。在钢丝帘线44的一个横截面中，最大直径为1mm，最小直径为0.8mm，并且平均直径为0.9mm。因此，最大直径和最小直径之间的差值与平均直径的比率为22%。现有技术钢丝帘线44的横截面不是基本上圆形的。钢丝帘线的边缘为刚性的拐角而不是圆弧。

在本发明钢丝帘线20和现有技术钢丝帘线44之间进行比较测试，下表1总结了结果。

表1

根据表1，虽然现有技术钢丝帘线44具有与本发明钢丝帘线20相同的拉伸强度，但是本发明钢丝帘线在侧向弯曲刚度和径向弯曲刚度之间的差异方面得到更大的改善。本发明钢丝帘线20的侧向弯曲刚度与径向弯曲刚度的比率是在现有技术钢丝帘线44中的比率的差不多两倍。在保持相同拉伸强度的同时，本发明钢丝帘线与现有技术钢丝帘线相比具有更大的优点，本发明钢丝帘线更适用于加强在不同方向上需要不同弯曲刚度的橡胶制品。另外，本发明钢丝帘线具有基本上为圆形的横截面，这非常适用于在进一步的加工中的普通圆形挤压模具。

另一种现有技术钢丝帘线A具有与由两根扁平钢丝和包覆丝线构成的现有技术钢丝帘线44相同的结构。两根扁平钢丝具有0.42mm的相同宽度和0.28mm的相同厚度。在钢丝帘线A的横截面中，最大直径为0.95mm，最小直径为0.67mm，平均直径为0.81mm，并且最大值和最小值之间的直径差与平均直径的比率为34.6%。现有技术钢丝帘线A的横截面不是基本上为圆形的。

在本发明钢丝帘线20和现有技术钢丝帘线A之间进行比较测试，下表2总结了结果。

表2

	本发明钢丝帘线20	现有技术钢丝帘线A
			侧向弯曲刚度（%）	100	100
径向弯曲刚度（%）	100	115

侧向弯曲刚度/径向弯曲刚度	2.26	1.96
			拉伸强度（%）	100	42
基本上为圆形的横截面	是	否

根据表2，本发明钢丝帘线20的拉伸强度为现有技术钢丝帘线A的拉伸强度的两倍，但是在本发明钢丝帘线20中的侧向弯曲刚度与径向弯曲刚度的比率类似于其在现有技术钢丝帘线A中的比率。在保持侧向弯曲刚度与径向弯曲刚度的相同比率的同时，本发明钢丝帘线在拉伸强度方面比现有技术钢丝帘线具有更大的优点，本发明钢丝帘线更适用于作为加强元件。另外，本发明钢丝帘线具有基本上为圆形的横截面，这非常适用于在进一步加工中的普通圆形挤压模具。

表1和表2两者都表明，与现有技术钢丝帘线相比，本发明钢丝帘线在侧向弯曲刚度和径向弯曲刚度之间的差异或拉伸强度方面具有很大的改进。另外，本发明钢丝帘线具有基本上为圆形的横截面。因此，本发明钢丝帘线同样适用于现有的圆形挤压模具，并且本发明钢丝帘线非常适用于加强橡胶制品，尤其适用于加强橡胶轮胎。

图6显示出橡胶带。橡胶带60嵌有本发明钢丝帘线20。对于本发明钢丝帘线20而言，侧向弯曲刚度（在水平面中）大于径向弯曲刚度（在径向面中）。对于橡胶带60而言，侧向弯曲刚度大于径向弯曲刚度。

对于具有橡胶带60的橡胶轮胎而言，获得良好的操控、驾驶舒适性和行驶稳定性。

Claims

1.一种钢丝帘线，包括以没有扭绞的方式平行地布置的多根钢丝，所述钢丝帘线还包括围绕着所述钢丝扭绞的包覆丝线，所述多根钢丝为具有平坦表面的扁平钢丝，所述多根钢丝沿着所述平坦表面相互接触，其特征在于，所述钢丝帘线的横截面基本上为圆形，在水平面中的侧向弯曲刚度大于在竖直面中的径向弯曲刚度，在所述钢丝帘线中央附近的钢丝的宽度更大，并且远离钢丝帘线中央的钢丝的宽度更小。

2.如权利要求1所述的钢丝帘线，其特征在于，所述侧向弯曲刚度与所述径向弯曲刚度的比率不小于1.8。

3.如权利要求2所述的钢丝帘线，其特征在于，所述侧向弯曲刚度与所述径向弯曲刚度的比率不小于2.0。

4.如权利要求1至3中任一项所述的钢丝帘线，其特征在于，所述钢丝具有不同的横截面积。

5.如权利要求4所述的钢丝帘线，其特征在于，靠近所述钢丝帘线中央的所述钢丝具有更大的横截面积，并且远离所述钢丝帘线中央的所述钢丝具有更小的横截面积。

6.如权利要求1至3中任一项所述的钢丝帘线，其特征在于，所述多根钢丝的数量为3至9。

7.如权利要求1所述的钢丝帘线，其特征在于，所述包覆丝线为具有扁平横截面或圆形横截面的丝线。

8.如权利要求1所述的钢丝帘线，其特征在于，所述包覆丝线为尼龙丝线或金属丝线。

9.如权利要求1所述的钢丝帘线，其特征在于，所述钢丝帘线的平均直径为0.2mm至15mm。

10.如权利要求1至9中任一项所述的钢丝帘线作为在橡胶制品中的加强元件的用途。

11.如权利要求10所述的钢丝帘线的用途，其特征在于，所述橡胶制品为用于橡胶轮胎、正时皮带、橡胶履带轮胎的皮带或用于电梯的皮带。