CN104334792B - 橡胶制品补强用钢丝帘线和使用其的轮胎 - Google Patents

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Abstract

提供的是通过改善用于胎体帘布层的钢丝帘线的帘线结构并且因此改善对在以非硫化状态贮存时出现的轮胎变形的抵抗力，在抑制由变形导致的有缺陷产品的出现的同时使轮胎轻量化的技术。该补强橡胶制品用钢丝帘线具有通过以双层加捻结构编织多根股线(11、12)形成的复捻结构，各个股线通过以层叠加捻结构编织多根线材(1、2、3)而形成。帘线质量是35?65g/m，并且抗弯刚度(G)(N·mm2)与帘线截面积(A)(mm2)之比G/A(N)是400?650N。

Description

橡胶制品补强用钢丝帘线和使用其的轮胎
技术领域
本发明涉及一种橡胶制品补强用钢丝帘线(下文中，也简单地称为“帘线”)和使用所述钢丝帘线的轮胎；并且特别地涉及一种适合用作例如轮胎、特别是超大型工程轮胎等的橡胶制品的补强材料的橡胶制品补强用钢丝帘线，和使用所述钢丝帘线的轮胎。
背景技术
通常，在轮胎的制造工艺中，硫化前的生胎(未硫化轮胎)需要临时贮存。然而，特别当未硫化超大半径(ORR，OfftheRoadRadial)轮胎临时贮存时，生胎有时由于自重而变形。
当变形度大时，在胎体帘布层材料和周边构件之间产生了间隙，其会导致不获得按设计的轮胎产品的失败。当不按设计的轮胎产品在苛刻条件下使用时，畸变集中在胎体帘布层的变形部分上，这可能是分离故障的原因之一。这样的轮胎因此不可以作为产品发货，这是损失。另一方面，在近来节约资源的趋势中，对胎体帘布层材料也需要轻量化。然而，通过简单地减少胎体帘布层材料的使用量，助长了这样的生胎的变形缺陷。
作为涉及用于防止生胎的变形的贮存方法的传统技术，公开了一种涉及贮存未硫化轮胎用装置的技术，所述装置包括支撑被安装在安装台上的未硫化轮胎的上侧胎圈部的并且防止未硫化轮胎的上侧胎圈部由于自重而变形的胎圈支撑装置(见专利文献1)。另外，专利文献2公开了一种临时贮存其形状由成形机构调节的处于横置状态的大型未硫化轮胎的方法，其中通过将成形机构从下面由连接至固定框架的中央部的中央支撑体来支撑，以及通过将大型未硫化轮胎的至少一个下侧胎肩部从下面由围绕中央支撑体的外侧支撑体来支撑和由升降手段升降该外侧支持体，将两个胎圈部之间的中央部位和胎面的中央保持在同样高度。
相关领域文献
专利文献
专利文献1：日本未审查专利申请公布No.2009-172793(权利要求等)
专利文献2：日本未审查专利申请公布No.2006-21456(权利要求等)
发明内容
发明要解决的问题
对于根据轮胎增加的尺寸的胎体帘布层为了也确保高强度和耐久性，复捻结构(multi-twistedstructure)通常用于作为胎体帘布层材料的钢丝帘线。术语“复捻结构”是指其中将多根由加捻多根线材而形成的股线进一步加捻在一起的帘线结构。在一些情况下，包覆线材(wrappingwire)适当地卷绕(包覆)在复捻帘线的最外层。
另一方面，从近来对节约资源和轮胎轻量化的需要，存在减小钢丝帘线的直径的趋势。假设当帘线的直径减小时的相似减小的结构，构成帘线的线材是细的。随着帘线变细，帘线的抗弯刚度大约与线材直径的四次方成比例地降低，迅速地导致易弯曲的帘线。
在轮胎的制造工艺中，因为特别当轮胎处于硫化前的生胎状态时构成轮胎的橡胶具有流动性，即使当如专利文献1中这样的机构在轮胎临时贮存时用于防止胎圈陷落时，应力由于自重而施加至轮胎的侧壁部。当帘线的直径在这样的状况下减小时，由于轮胎的重量而引起的侧壁部的变形具有塑性，因此不获得按设计的产品的失败可能出现。轮胎的尺寸越大，构成轮胎的构件的重量越大；因此，当超大型轮胎具有57英寸以上、特别63英寸以上的轮辋直径时，上述问题显著。
因此，本发明的一个目的是提供一种技术：实现轮胎的轻量化，同时通过改善用于胎体帘布层的钢丝帘线的结构从而改善对在以未硫化状态贮存时的生胎的变形的抵抗力(resistivity)来抑制由变形导致的产品缺陷的出现。
用于解决问题的方案
本发明人深入研究从而发现上述问题可以通过使用具有复捻结构并且满足预定范围的每单位长度的帘线质量以及抗弯刚度G与帘线截面积A之比G/A的帘线作为用于胎体帘布层的钢丝帘线来解决，因此完成了本发明。
换言之，本发明的橡胶制品补强用钢丝帘线是具有将多根股线以2层加捻结构加捻在一起的复捻结构的橡胶制品补强用钢丝帘线，所述股线通过多根线材以层叠加捻结构加捻在一起而形成，其中
帘线质量是35g/m至65g/m，并且抗弯刚度G(N·mm2)与帘线截面积A(mm2)之比G/A(N)是400N至650N。
在本发明的帘线中，优选地，包覆线材卷绕在复捻结构的外侧上。适当地，线材的直径是0.205mm至0.285mm。进一步，构成帘线的线材的数量是77至168根。依然进一步，股线优选地具有1+6+10、1+6+12、2+9或2+9+13的结构。依然进一步，股线优选地通过将7至9根线材加捻在一起来形成。
在本发明的轮胎中，上述橡胶制品补强用钢丝帘线用作胎体帘布层的补强材料。本发明当应用于具有57英寸以上的轮辋直径的超大型工程轮胎时是特别地适合的。
发明的效果
根据本发明，通过使用上述构造，可以获得其中对在以未硫化状态贮存时的生胎的变形的抵抗力能得到改善的橡胶制品补强用钢丝帘线。因此，根据本发明，通过使用这样的橡胶制品补强用钢丝帘线，可以获得在抑制了由变形导致的产品缺陷的出现的同时其重量降低的轮胎，并且特别地，即使当在具有57英寸以上的轮辋直径的超大型工程轮胎中降低胎体帘布层的重量时，也可以降低由起因于生胎的变形的缺陷而引起的轮胎制造中的损失。
附图说明
图1是表明用于实施例1、实施例2和实施例3的具有7×(1+6+12)+1的结构的帘线的截面结构的示意截面图。
图2是表明用于实施例4和实施例5的具有7×(1+6+10)+1的结构的帘线的截面结构的示意截面图。
图3是表明用于实施例6的具有7×(2+9)+1的结构的帘线的截面结构的示意截面图。
图4是表明用于实施例7的具有7×(2+9+13)+1的结构的帘线的截面结构的示意截面图。
图5是表明用于比较例和以往例3的具有7×(3+9+15)+1的结构的帘线的截面结构的示意截面图。
图6是表明用于以往例1和以往例4的具有7×(3+9)+1的结构的帘线的截面结构的示意截面图。
图7是表明用于以往例2的具有7×(3+9+13)+1的结构的帘线的截面结构的示意截面图。
图8是表明本发明的轮胎的一个实例沿轮胎宽度方向的半截面图。
具体实施方式
以下，将根据附图描述本发明的实施方案。
图1是表明本发明的橡胶制品补强用钢丝帘线的一个实例的截面结构的示意截面图。图2至4是表明本发明的橡胶制品补强用钢丝帘线的其他实例的截面结构的示意截面图。
如所表明的，本发明的橡胶制品补强用钢丝帘线10具有将多根通过多根线材以层叠加捻结构加捻在一起而各自形成的股线以2层加捻结构加捻在一起而形成的复捻结构。所表明的帘线10具有其中将各自具有由芯线(corewire)1、第一护套线(sheathwire)2和第二护套线3组成的3层加捻结构的芯股线(corestrand)11和护套股线12以2层加捻结构加捻在一起的复捻结构，并且包覆线材4卷绕在复捻结构的外侧上。此处，包覆线材4在本发明的帘线中不是必要的并且可以任意地设置。
在本发明的帘线中，重要的是每单位长度的帘线质量是35g/m至65g/m，并且抗弯刚度G(N·mm2)与帘线截面积A(mm2)之比G/A(N)是400N至650N。通过将每1m长度的帘线质量设置至预定的范围从而确保轮胎中的钢丝的量，特别在大型轮胎中、并且也尤其在具有大约57英寸以上的轮辋直径的超大型轮胎中，作为轮胎的基本功能之一，变得可以支撑内压或负荷。通过确保每单位截面积的钢丝帘线的大的抗弯刚度在上述范围中，可以抑制帘线对由于生胎的重量引起的应力的挠曲(deflection)量，因此改善了对生胎的变形的抵抗力。因此，根据本发明，即使当帘线的重量和直径减少时，也改善了在轮胎的制造工艺中对生胎的变形的抵抗力并且可以抑制生胎的变形，因此降低了在轮胎制造中由于伴随着轮胎轻量化的起因于生胎的变形的缺陷的损失。
当帘线质量小于35g/m时，特别对于具有57英寸以上的轮辋直径的超大型轮胎，因为钢丝的量小而趋于难以支撑内压或负荷(作为轮胎的基本功能之一)。为了增强该功能，帘线质量更优选是40g/m以上。另一方面，当帘线质量是65g/m以上时，帘线直径大，并且需要大量橡胶来涂覆帘线，这是不经济的。为了获得较轻的轮胎，帘线质量更优选是55g/m以下。为了评价从轮胎产品中取出的在橡胶涂覆状态下的钢丝帘线的每单位长度的帘线质量，测量在用例如硝基苯等具有脱硫效果的介质除去橡胶之后留下的钢丝帘线的重量并且换算为每单位长度的重量。
当抗弯刚度G与帘线截面积A之比G/A小于400N时，相对于由于生胎的重量而引起的应力，帘线的挠曲量变大，并且对生胎的变形的抵抗力变小。为了增强该效果，G/A比更优选是500N以上。另一方面，在其中G/A比大于650N的情况下，当帘线应用于胎体帘布层材料帘线时，当帘线围绕胎圈部卷绕时的排斥力变大；因此，可能新出现轮胎制造中的精度恶化的缺陷。为了避免该缺陷，G/A比更优选是600N以下。
此处，在本发明中，帘线的抗弯刚度G(N·mm2)通过G＝Σindi×(E×9.8)×Idi＝Σindi×21000×9.8×πdi 4/64(N·mm2)来计算，设定构成帘线的线材的直径是di(mm)、线材的数量是ndi、线材材料的杨氏模量是E(kgf/mm2)(在钢丝的情况下；21000kgf/mm2)、和几何惯性矩是Idi(mm4)。当帘线包括包覆线材时，包覆线材包括在线材中，作为具有di的线材直径的线材之一。设定不包括包覆线材的帘线的直径是帘线的截面积可以通过 计算。
满足上述条件的本发明的帘线可以通过组合帘线结构和线材直径而获得。在本发明中，具体地，通过使用其中在复捻帘线中构成各股线的各层的线材的中心与3次加捻芯结构(3-twistedcorestructure)相比更接近于股线的中心的简单结构，并且另一方面，通过增加线材的直径，可以获得满足涉及上述帘线质量和G/A比的条件的帘线。这样的适当的股线结构的具体实例包括1+6+10、1+6+12、2+9和2+9+13。
在本发明中，在具有上述复捻结构的钢丝帘线中，只要满足涉及每单位长度的帘线质量和G/A比的值的条件，对使用的线材的直径、帘线直径和加捻节距等没有特别限制，并且可以适当地按期望选择。
例如，在本发明中，构成帘线的线材的直径可以适当是0.205mm至0.285mm。构成帘线的线材的数量适当是77至168根。进一步，在本发明的帘线中，上述7至9根股线优选地加捻在一起。
在本发明的轮胎中，上述本发明的帘线用作胎体帘布层的补强材料，因此改善了对当以未硫化状态贮存时的变形的抵抗力并且在抑制由变形导致的产品缺陷的出现的同时可以实现轮胎的轻量化。本发明的轮胎的具体实例适当地包括图8中表明的工程轮胎。所表明的工程轮胎包括：由在一对胎圈芯20之间沿径向延伸的钢丝帘线层构成的胎体21；配置在胎体21的冠部的轮胎直径方向外侧上的至少两个的带束部22，在所表明的实例中为6个带束部22；和配置在带束部22的轮胎直径方向外侧上的胎面23。
除了上述本发明的钢丝帘线用作补强材料以外，对本发明的轮胎没有特别限制，并且可以适当地根据传统方法构成。本发明特别当其应用于具有57英寸以上、特别地63英寸以上的轮辋直径的超大型工程轮胎时是有用的。这样的超大型工程轮胎通常包括：各自由在一对胎圈芯之间沿径向延伸的钢丝帘线层构成的一个以上的胎体；配置在冠部的轮胎直径方向外侧上的至少4个的带束交叉层；和配置在轮胎直径方向外侧上的胎面。
实施例
以下，将根据实施例更详细地描述本发明。
根据在以下表中列出的条件，制造了钢丝帘线和未硫化橡胶的复合片材(compositesheet)，处于其中该片材要用于轮胎的状态下。测量该片材的抗弯刚度和构件重量并且相互比较。具体地，因为当作为轮胎的骨架构件的胎体帘布层的抗弯刚度小时生胎显著地变形，复合片材的抗弯刚度用作对变形的抵抗力的指数。
具体地，以以下方式制造复合片材。将钢丝帘线以相当于不包括包覆线材的帘线的直径的大约35％的空隙(帘线间隔W)平行地配置在平面上，并且将橡胶片材从上方和下方压接至钢丝帘线上从而制造作为以从构件表面至不包括包覆线材的帘线表面的橡胶厚度是2.5mm的方式涂布的胎体帘布层用模拟的橡胶涂覆材料的复合片材。对于这样的复合片材，测量抗弯刚度和每单位宽度的重量并且由设置比较例的那些为100的指数来表示。抗弯刚度的值越高，对变形的抵抗力越高，这是优选的；重量值越小，片材越轻，这是优选的。这些结果在以下表中组合列出。
<抗弯刚度(复合片材)>
复合片材的抗弯刚度通过测量当复合片材以100mm的间隔支撑并且中点以三点弯曲方式推进15mm时的推进量和推进力之间的曲线来评价。设定推进过程中的推进力是P(N)和推进量是δ(mm)，获得了斜率Δ＝dP/dδ(N/mm)；设定保持间隔是L(mm)，抗弯刚度通过G＝(E×9.8)×I＝Δ×L3/48(N·mm2)(E：杨氏模量(kgf/mm2)，I：几何惯性矩(mm4))来测量。各值在δ＝10mm和L＝100mm的条件下比较。
[表1]
[表2]
[表3]
如以上表中示出，在各以往例中，发现的是，与比较例相比，在保持抗弯刚度的同时，未实现轻量化。相反地，在各实施例中，确认的是在保持抗弯刚度的同时，实现轻量化。
附图标记说明
1芯线
2第一护套线
3第二护套线
4包覆线材
11芯股线
12护套股线
10橡胶制品补强用钢丝帘线
20胎圈芯
21胎体
22带束部
23胎面

Claims (7)

1.一种橡胶制品补强用钢丝帘线，其具有将多根股线以2层加捻结构加捻在一起的复捻结构，所述股线通过将多根线材以层叠加捻结构加捻在一起而形成，其中
所述股线具有1+6+10、1+6+12、2+9或2+9+13的结构，
帘线质量是35g/m至65g/m，并且以N·mm2为单位的抗弯刚度G与以mm2为单位的帘线截面积A之比G/A是400N至650N。
2.根据权利要求1所述的橡胶制品补强用钢丝帘线，其中将包覆线材卷绕在所述复捻结构的外侧上。
3.根据权利要求1所述的橡胶制品补强用钢丝帘线，其中所述线材的直径是0.205mm至0.285mm。
4.根据权利要求1所述的橡胶制品补强用钢丝帘线，其中构成帘线的所述线材的数量是77至168根。
5.根据权利要求1所述的橡胶制品补强用钢丝帘线，其中所述股线通过将7至9根线材加捻在一起而形成。
6.一种轮胎，其中根据权利要求1所述的橡胶制品补强用钢丝帘线用作胎体帘布层的补强材料。
7.根据权利要求6所述的轮胎，其为具有57英寸以上的轮辋直径的超大型工程轮胎。
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