CN107630375A - 一种用于加强橡胶制品的钢帘线及其橡胶制品 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于加强橡胶制品的钢帘线及橡胶制品，包括：芯部钢丝和外层钢丝；其特征在于：所述芯部钢丝为圆形钢丝，所述外层钢丝为扁平形钢丝；所述芯部钢丝的数目为二至四个并以互为平行的形式排列，所述外层钢丝的数目为一至四个；所述外层钢丝的数目为一个时，其以螺旋形式捻合于所述芯部钢丝上；所述外层钢丝的数目为二至四个时，其以互为平行的螺旋形式捻合于所述芯部钢丝上；所述外层钢丝与所述芯部钢丝之间为线接触捻合。本发明具有的有益效果：能够降低应力集中，提高渗胶性能和抗疲劳性能。

Description

一种用于加强橡胶制品的钢帘线及其橡胶制品

技术领域

本发明属于橡胶制品技术领域，具体涉及一种用于加强橡胶制品的钢帘线及其橡胶制品。

背景技术

钢帘线广泛应用于橡胶制品，如汽车轮胎、传送带、高压胶管等，作为橡胶制品的增强材料，要求具有较高的强度和良好的抗疲劳性能。其中，一种结构的钢帘线N×1(N为钢丝数量)被经常应用，如3×1、4×1、5×1等，但是，当N不小于3时，这种钢帘线在捻合过程中几根钢丝中间会形成空腔，硫化时橡胶不能完全渗入，容易有水汽进入，降低了钢帘线的使用寿命。

开放型结构的帘线可以把钢丝进行变形然后捻合在一起，钢丝之间互不接触，能实现全渗胶的效果，例如申请号为US5687557的专利文本中记载了一种钢帘线，但是为了保持钢丝的开放型会使得结构不稳定，同时钢丝变形过程中易受损伤，破断力降低，抗疲劳性能下降。

除此之外，还有一种结构为m+n的钢帘线(m为芯部钢丝数量，n为外层钢丝数量)如2+1、2+2、3+2等，可以在嵌入橡胶时实现全渗胶效果，例如申请号为US4408444的专利文本中记载了这种结构的钢帘线，但是这种钢帘线芯部钢丝和外层钢丝之间存在点接触，在应力作用下形成应力集中，降低了钢帘线的抗疲劳性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于加强橡胶制品的钢帘线及其橡胶制品，能够降低应力集中，提高全渗胶性能和抗疲劳性能。

为解决现有技术问题，本发明公开了一种用于加强橡胶制品的钢帘线，包括：芯部钢丝和外层钢丝；芯部钢丝为圆形钢丝，外层钢丝为扁平形钢丝，其横截面具有一对平行的直边和一对对称的弧边；芯部钢丝的数目为二至四个并以互为平行的形式排列，外层钢丝的数目为一至四个；外层钢丝的数目为一个时，其以螺旋形式捻合于芯部钢丝上；外层钢丝的数目为二至四个时，其以互为平行的螺旋形式捻合于芯部钢丝上；外层钢丝上直边所在的壁与芯部钢丝的外壁之间为线接触捻合。

进一步地，外层钢丝的横截面具有平行于直边的长轴和垂直于直边的短轴；长轴的尺寸与短轴的尺寸的比值Rax为1＜Rax≤2。

进一步地，长轴的尺寸与短轴的尺寸的比值Rax为1.2≤Rax≤1.8。

进一步地，长轴的尺寸为0.1～0.6mm。

进一步地，长轴的尺寸为0.2～0.45mm。

进一步地，芯部钢丝的直径为0.1～0.6mm。

进一步地，芯部钢丝的直径为0.2～0.4mm。

进一步地，芯部钢丝的数目为二或三个。

进一步地，外层钢丝的数目为一或二个。

进一步地，芯部钢丝和外层钢丝的碳含量不低于0.6％。

进一步地，芯部钢丝和外层钢丝的表面具有促橡胶粘合层。

本发明还公开了采用上述钢帘线的一种橡胶制品。

进一步地，橡胶制品为轮胎、传送带或胶管。

本发明具有的有益效果：能够降低应力集中，提高渗胶性能和抗疲劳性能；此外还因为其具有更小的直径而使橡胶帘布层更薄，减少橡胶用料及生产成本。

附图说明

图1是本发明中外层钢丝的横截面剖视图；

图2是本发明中实施例一的结构示意图(2+1形式)；

图3是制造本发明中实施例一所示钢帘线的双捻机的结构示意图；

图4是本发明中实施例二的结构示意图(2+2形式)；

图5是制造本发明中实施例二所示钢帘线的管捻机的结构示意图。

附图标记：

10钢帘线；11外层钢丝；21芯部钢丝；22芯部钢丝；311放线工字轮；312放线工字轮；313放线工字轮；321分线盘；322分线盘；331导轮；332导轮；333导轮；334导轮；341飞轮；342飞轮；351集线嘴；361收线工字轮。

40钢帘线；41外层钢丝；42外层钢丝；51芯部钢丝；52芯部钢丝；611放线工字轮；612放线工字轮；613放线工字轮；614放线工字轮；621分线盘；631导轮；632导轮；633导轮；634导轮；635导轮；641管筒；651集线嘴；661收线工字轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明中，扁平形钢丝是指横截面包括两个平行的直边和两个分别连接两个直边两端且成对称的弧边的钢丝。在垂直于直边的方向上，两个直边之间的距离为该扁平形钢丝的短轴尺寸；在平行于直边的方向上，两个弧边之间的最大距离为该扁平形钢丝的长轴尺寸。基于横截面的形状可以确定扁平形钢丝具有两个平行且沿直线延伸的壁和两个对称且具有弧度的壁。

本发明中，圆形钢丝的制作过程包括：

步骤1.盘条表面预处理：将碳含量为0.60～1.00％、直径为5.00～7.00mm的盘条表面进行机械除鳞、清洗、涂硼、烘干。

步骤2.干拉(包括一次直拉或两次干拉)：一次直拉即把表面预处理的盘条在直进式干拉机上拉拔为直径为1.20～2.00mm的钢丝；当拉拔钢丝的总压缩率很大，或者盘条的可拉拔性能较差不能满足较大压缩率拉拔时，可采用两次干拉，两次干拉即把表面预处理的盘条在直进式干拉机上拉拔为直径为2.50～3.50mm的钢丝，对拉拔的直径为2.50～3.50mm的钢丝在900～1100℃的温度下加热成为奥氏体，然后在500～600℃的温度下淬火成为珠光体，清洗、涂硼、烘干，再次在干拉机上拉拔为直径为0.80～2.00mm的钢丝。

步骤3.热处理电镀：将步骤2得到的钢丝在900～1100℃的温度下加热成为奥氏体，在500～600℃的温度下淬火成为珠光体；再依次进行酸洗、水洗、镀铜、水洗、镀锌、热扩散、磷化、水洗、烘干。另外也可以将步骤2得到的钢丝进行电镀锌层或热镀锌层。

步骤4.湿拉：将步骤3得到的钢丝在水箱拉丝机中采用多道次拉拔成为直径为0.10～0.60mm的圆形钢丝，得到的钢丝的拉伸强度通常大于2000Mpa。

扁平形钢丝的制作过程为：采用一个或多个配合成型的模具对圆形钢丝拉拔获得长轴为0.10～0.60mm的扁平形钢丝，也可以采用一组或多组两辊轧机对圆钢丝轧制获得长轴为0.10～0.60mm的扁平形钢丝。

扁平形状钢丝长轴的尺寸与短轴的尺寸的比值Rax为1＜Rax≤2，进一步地长轴的尺寸与短轴的尺寸的比值Rax为1.2≤Rax≤1.8。如果扁平形状钢丝长轴的尺寸与短轴的尺寸的比值较大，则加工难度增加，扁平形状钢丝的强度降低。

扁平形钢丝对应弧边半径对强度有影响，扁平形钢丝对应弧边半径大小一方面决定于成型前圆形钢丝的直径，成型前圆形钢丝直径越大，则可以获得的扁平形钢丝对应弧边半径会越大，成型前圆形钢丝直径越小，则可以获得的扁平形钢丝对应弧边半径会越小，另一方面扁平形钢丝对应弧边半径也决定于模具的形状。在实施过程中，一般根据钢帘线直径或钢帘线拉伸强度要求而设计扁平形钢丝对应弧边半径，也可以采用辊轧的方式让长轴自由成形。

钢帘线捻合过程：把圆形钢丝作为芯部钢丝，扁平钢丝作为外层钢丝放线，通过双捻机、管捻机等捻合得到所述钢帘线。

实施例1

如图2所示，一种钢帘线，包括：两个芯部钢丝和一个外层钢丝；芯部钢丝为圆形钢丝，外层钢丝为扁平形钢丝；芯部钢丝以非扭绞且互为平行的形式排列，外层钢丝以螺旋形式捻合于芯部钢丝上同时保持外层钢丝与芯部钢丝之间为线接触捻合。

芯部钢丝的直径为0.30mm，外层钢丝的横截面的长轴尺寸为0.34mm，短轴尺寸为0.26mm，弧边半径为0.15mm。外层钢丝上沿直线延伸的壁与芯部钢丝构成线接触式的扭绞啮合形成直径为0.73mm的钢帘线。

芯部钢丝和外层钢丝的碳含量为0.82％。

芯部钢丝和外层钢丝的表面具有促橡胶粘合层，促橡胶粘合层包括但不限于铜层、锌层、黄铜层、硅烷偶联剂。

如图3所示，用于供应芯部钢丝21的工字轮311、312位于两个飞轮341、342的外部。圆形钢丝经分线盘321、导轮331和导轮332进入飞轮341、342之间时，沿着第一方向(例如Z捻方向)受到两次扭绞。用于供应扁平形钢丝的工字轮313位于双捻机内部，通过集线嘴351把扁平形钢丝和圆形钢丝引导在一起。圆形钢丝和扁平形钢丝经导轮333和导轮334从两个飞轮341、342之间导出并引导至收线工字轮361过程中，沿着第二方向(例如S捻方向)受到两次扭绞。由于Z向扭绞和S向扭绞补偿，芯部的两个圆形钢丝之间没有扭绞且相互平行。扁平形钢丝则经过在第二方向扭绞螺旋缠绕在芯部钢丝上，由此获得“2+1”型钢帘线。将本实施例中的钢帘线与现有技术中的钢帘线3×0.30HT、2+1×0.30HT进行比较试验，试验结果见表1。

表1

从表1可以看出，本实施例中的钢帘线与对照组A相比在硫化条件下有更好的空气保持率，本实施例中的钢帘线可以在橡胶硫化时达到全渗胶的效果。本实施例中的钢帘线与对照组B相比有更好的抗疲劳性能。

实施例2

与实施例1不同之处在于，本实施例中的钢帘线包括两个芯部钢丝和两个外层钢丝。芯部钢丝以非扭绞且互为平行的形式排列，外层钢丝以螺旋且互为平行的形式捻合于芯部钢丝外围同时保持外层钢丝与芯部钢丝之间为线接触捻合。

芯部钢丝的直径为0.25mm，外层钢丝的横截面的长轴尺寸为0.28mm，短轴尺寸为0.22mm，弧边半径为0.13mm。外层钢丝上沿直线延伸的壁与芯部钢丝构成线接触式的扭绞啮合形成直径为0.65mm的钢帘线。

如图5所示，两个放线工字轮611、612用于供应芯部钢丝，芯部钢丝经分线盘621和两个导轮631、632后进入变形器671进行变形，然后从管捻机的管筒641中心穿过。外层钢丝经过三个导轮633、634、635引导至管筒641一侧，通过集线嘴651把扁平形钢丝和圆形钢丝引导在一起，最后收卷在收线工字轮661上。芯部钢丝未受到扭绞且为平行排列，外层钢丝沿着一个方向(例如S捻方向)螺旋缠绕在芯部钢丝上，获得钢帘线。

本实施例中的钢帘线与现有技术中的钢帘线4×0.25、2+2×0.25进行比较试验，试验结果见表2。

表2

从表2可以看出，本实施例中的钢帘线与对照组C相比在硫化条件下有更好的空气保持率，本实施例中的钢帘线可以在橡胶硫化时达到全渗胶的效果。本实施例中的钢帘线与对照组D相比有更好的抗疲劳性能。

应当说明的是，实施例1也可用图5的方式制造，放线方式为芯部钢丝放线采用2个工字轮，外层钢丝放线采用1个工字轮。

同样，实施例2也可用图3的方式制造，放线方式为芯部钢丝放线采用2个工字轮，外层钢丝放线采用2个工字轮。

另外，对图3或图5或以外的方式，改变设置芯部钢丝放线或外层钢丝放线的工字轮个数，可以获得其他结构类型的钢帘线。

实施例3

本实施例中的钢帘线包括三个芯部钢丝和二个外层钢丝。芯部钢丝的直径为0.30mm，外层钢丝的横截面的长轴尺寸为0.32mm，短轴尺寸为0.28mm，弧边半径为0.16mm。外层钢丝上沿直线延伸的壁与芯部钢丝构成线接触式的扭绞啮合形成直径为0.90mm的钢帘线。

本实施例中的钢帘线与现有技术中的钢帘线3+2×0.30NT进行比较试验，试验结果见表3，实施例3与对照组E相比均可以在橡胶硫化时达到全渗胶的效果，而实施例3有更好的抗疲劳性能。

实施例4

本实施例中的钢帘线包括四个芯部钢丝和三个外层钢丝。芯部钢丝的直径为0.35mm，外层钢丝的横截面的长轴尺寸为0.37mm，短轴尺寸为0.32mm，弧边半径为0.18mm。外层钢丝上沿直线延伸的壁与芯部钢丝构成线接触式的扭绞啮合形成直径为1.17mm的钢帘线。

本实施例中的钢帘线与现有技术中的钢帘线4+3×0.35ST进行比较试验，试验结果见表3，实施例4与对照组E相比均可以在橡胶硫化时达到全渗胶的效果，而实施例4有更好的抗疲劳性能。

表3

实施例5

本实施例中的钢帘线包括二个芯部钢丝和三个外层钢丝。芯部钢丝的直径为0.30mm，外层钢丝的横截面的长轴尺寸为0.40mm，短轴尺寸为0.20mm，弧边半径为0.10mm。外层钢丝上沿直线延伸的壁与芯部钢丝构成线接触式的扭绞啮合形成直径为0.85mm的钢帘线。

从表4可以看出，本实施例中的钢帘线与对照组G相比在硫化条件下有更好的空气保持率，本实施例中的钢帘线可以在橡胶硫化时达到全渗胶的效果。本实施例中的钢帘线与对照组H相比有更好的抗疲劳性能。

表4

通过上述方式得到的钢帘线可以广泛应用于轮胎、传送带或胶管等橡胶制品的制造中。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种用于加强橡胶制品的钢帘线，包括：芯部钢丝和外层钢丝；其特征在于：所述芯部钢丝为圆形钢丝，所述外层钢丝为扁平形钢丝，其横截面具有一对平行的直边和一对对称的弧边；所述芯部钢丝的数目为二至四个并以互为平行的形式排列，所述外层钢丝的数目为一至四个；所述外层钢丝的数目为一个时，其以螺旋形式捻合于所述芯部钢丝上；所述外层钢丝的数目为二至四个时，其以互为平行的螺旋形式捻合于所述芯部钢丝上；所述外层钢丝上直边所在的壁与所述芯部钢丝的外壁之间为线接触捻合。

2.根据权利要求1所述的一种用于加强橡胶制品的钢帘线，其特征在于：所述外层钢丝的横截面具有平行于直边的长轴和垂直于直边的短轴；所述长轴的尺寸与所述短轴的尺寸的比值Rax为1＜Rax≤2。

3.根据权利要求2所述的一种用于加强橡胶制品的钢帘线，其特征在于：所述长轴的尺寸与所述短轴的尺寸的比值Rax为1.2≤Rax≤1.8。

4.根据权利要求2或3所述的一种用于加强橡胶制品的钢帘线，其特征在于：所述长轴的尺寸为0.1～0.6mm。

5.根据权利要求4所述的一种用于加强橡胶制品的钢帘线，其特征在于：所述长轴的尺寸为0.2～0.45mm。

6.根据权利要求1至3任一所述的一种用于加强橡胶制品的钢帘线，其特征在于：所述芯部钢丝的直径为0.1～0.6mm。

7.根据权利要求6所述的一种用于加强橡胶制品的钢帘线，其特征在于：所述芯部钢丝的直径为0.2～0.4mm。

8.根据权利要求1至3任一所述的一种用于加强橡胶制品的钢帘线，其特征在于：所述芯部钢丝的数目为二或三个。

9.根据权利要求1至3任一所述的一种用于加强橡胶制品的钢帘线，其特征在于：所述外层钢丝的数目为一或二个。

10.根据权利要求1所述的一种用于加强橡胶制品的钢帘线，其特征在于：所述芯部钢丝和所述外层钢丝的碳含量不低于0.6%。

11.根据权利要求1所述的一种用于加强橡胶制品的钢帘线，其特征在于：所述芯部钢丝和所述外层钢丝的表面具有促橡胶粘合层。

12.一种橡胶制品，包括钢帘线，其特征在于：所述钢帘线为权利要求1至11任一所述的钢帘线。

13.根据权利要求12所述的橡胶制品，其特征在于：所述橡胶制品为轮胎、传送带或胶管。