CN109629277A - 一种具有强破断力的钢帘线的制备方法及捻制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有强破断力的钢帘线的制备方法和捻制装置，包括以下步骤：将11根待拉拔单丝分别依次穿过水箱拉丝机中的n个拉拔模具，形成11根成品单丝，n个拉拔模具的定径带宽度依次减小，n为小于20的正整数。取11根成品单丝中的3根成品单丝，将3根成品单丝以第一捻向及第一捻距在捻合点处捻制在一起，形成芯股。将除3根成品单丝以外的8根成品单丝和芯股整理到一起，并将8根成品单丝和芯股共同通过变形装置进行变形。将变形后的8根成品单丝以第二捻向及第二捻距编捻于变形后的芯股外周。通过本发明可以提高钢帘线的渗胶率，还可以通过减少单丝的湿拉道次和单丝变形提高钢帘线的强度和破断力。

Description

一种具有强破断力的钢帘线的制备方法及捻制装置
技术领域
本发明涉及线材拉拔领域，具体涉及一种具有强破断力的钢帘线的制备方法及捻制装置。
背景技术
子午线轮胎用钢帘线常用的结构为3+9结构，即芯股为3根单丝，外包层为9根单丝，芯股和外包层之间排列较紧密，各单丝之间间隙较小，轮胎橡胶不能有效渗透到芯股单丝中，导致轮胎橡胶对钢帘线的锚固作用较差，轮胎久用之后易出现钢帘线与橡胶粘合失效的问题。
现有技术常用的单丝拉拔方法的拉拔道次较多，每一道次的压缩率较低，拉拔出的单丝韧性较强，但单丝的强度和破断力有待提高。此外，大多数现有技术的钢帘线在捻制之前缺少变形过程，钢帘线内部的扭转残余应力得不到消除，导致钢帘线结构松散，进而影响了钢帘线的强度和破断力。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种具有强破断力的钢帘线的制备方法及捻制装置，目的是解决钢帘线的强度和破断力较差以及橡胶渗透性较差的问题。
本发明涉及一种具有强破断力的钢帘线的制备方法，包括以下步骤：将11根待拉拔单丝分别依次穿过水箱拉丝机中的n个拉拔模具，形成11根成品单丝，所述n个拉拔模具的定径带宽度依次减小，所述n为小于20的正整数；取所述11根成品单丝中的3根成品单丝，将所述3根成品单丝以第一捻向及第一捻距在捻合点处捻制在一起，形成芯股；将除所述3根成品单丝以外的8根成品单丝和所述芯股整理到一起，并将所述8根成品单丝和所述芯股共同通过变形装置进行变形；将变形后的所述8根成品单丝和变形后的所述芯股通过集线咀，再将变形后的所述8根成品单丝以第二捻向及第二捻距编捻于变形后的所述芯股外周。
较佳地，本发明的具有强破断力的钢帘线的制备方法还包括以下步骤：在拉拔出所述11根成品单丝之后，将所述3根成品单丝分别缠绕于3个内层工字轮上，所述3个内层工字轮放线的同时实现所述3根成品单丝的捻制，并形成芯股。
较佳地，本发明的具有强破断力的钢帘线的制备方法还包括以下步骤：在拉拔出11根成品单丝之后，将所述8根成品单丝分别缠绕于8个外层工字轮上，所述8个外层工字轮和所述3个内层工字轮同时放线，以使所述8根成品单丝和所述芯股变形，再使变形后的所述8根成品单丝编捻于变形后的所述芯股外周。
较佳地，所述第二捻距大于所述第一捻距。
较佳地，所述第一捻向和所述第二捻向相同。
较佳地，编捻完成后的所述8根成品单丝中的每相邻两根成品单丝之间均具有相同大小的间隙。
本发明还涉及一种具有强破断力的钢帘线的捻制装置，包括x轴、y轴、机座、3个内层工字轮、8个外层工字轮和变形装置，所述x轴与所述y轴互相垂直；所述3个内层工字轮、所述8个外层工字轮和所述变形装置均安装于所述机座上，所述8个外层工字轮位于所述3个内层工字轮的x轴正方向侧，所述变形装置位于所述8个外层工字轮的x轴正方向侧，所述变形装置包括可绕其中心轴旋转的第一变形辊和可绕其中心轴旋转的第二变形辊，所述第一变形辊和所述第二变形辊相同，且所述第一变形辊和所述第二变形辊两端平齐地平行设置。
较佳地，所述3个内层工字轮沿所述y轴方向依次排列，所述8个外层工字轮平均分成两组，两组中各包含的4个外层工字轮分别两两对齐地平行设置，且所述两组中各包含的4个外层工字轮均平行于所述x轴。
较佳地，本发明的具有强破断力的钢帘线的捻制装置还包括集线咀，所述集线咀位于所述变形装置的x轴正方向处，所述集线咀固定安装于所述机座上，所述集线咀以所述x轴为中心。
较佳地，本发明的具有强破断力的钢帘线的捻制装置还包括捻合点，所述捻合点位于所述3个内层工字轮和所述8个外层工字轮之间，所述捻合点与所述机座固定连接，且所述捻合点位于所述x轴上。
与现有技术相比，本发明的钢帘线结构为3+8结构，即芯股为3根单丝，外包层为8根单丝，相比于3+9结构的钢帘线，本发明的钢帘线的各单丝之间的间隙更大，为轮胎硫化时橡胶流动提供了通道，增大了橡胶对芯股的锚固作用，使各层单丝之间充分填充和包裹橡胶，减少了轮胎中的空气含量，防止了轮胎在使用过程中因钢帘线磨损而导致轮胎承载能力弱。并且，本发明的具有强破断力的钢帘线的制备方法减少了湿拉总道次，通过增加每一道次的压缩率提高了单丝的强度和破断力，本发明的具有强破断力的钢帘线的捻制装置包含变形装置，使外包层单丝和芯股在捻制之前变形，提高了外包层单丝和芯股的平直度，消除了残余扭转应力，使钢帘线结构稳定，进一步提高了钢帘线的强度和破断力。
附图说明
图1为本发明一实施例的具有强破断力的钢帘线的制备方法的流程图；
图2为本发明一实施例的钢帘线的截面示意图；
图3为本发明一实施例的具有强破断力的钢帘线的捻制装置的整体示意图；
图中：1-3根成品单丝；2-8根成品单丝；3-机座；4-内层工字轮；5-外层工字轮；6-变形装置；61-第一变形辊；62-第二变形辊；7-集线咀；8-捻合点。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
请结合参见图1和图2，图1为本发明一实施例的具有强破断力的钢帘线的制备方法的流程图，图2为本发明一实施例的钢帘线的截面示意图。本发明的具有强破断力的钢帘线的制备方法包括以下步骤：
S1、将11根待拉拔单丝分别依次穿过水箱拉丝机中的n个拉拔模具，形成11根成品单丝，n个拉拔模具的定径带宽度依次减小，n为小于20的正整数。优选地，n为大于15且小于20的整数，由于拉拔道次小于通常的22道次，如果要通过较少的道次拉拔出同直径的成品单丝，就必须设置每个道次对单丝的压缩率较高，进而提高了成品单丝的强度和破断力。
S2、取11根成品单丝中的3根成品单丝1，将3根成品单丝1分别缠绕于3个内层工字轮4上，3个内层工字轮4放线的同时，3根成品单丝1以第一捻向及第一捻距在捻合点8处捻制在一起，形成芯股。
S3、将除3根成品单丝1以外的8根成品单丝2分别缠绕于8个外层工字轮5上，8个外层工字轮5和3个内层工字轮4同时放线，将8根成品单丝2和芯股整理到一起，并将8根成品单丝2和芯股共同通过变形装置6进行变形。变形可以提高8根成品单丝2和芯股的平直度，并消除各单丝之间的残余扭转应力，使钢帘线结构稳定，进一步提高了钢帘线的强度和破断力。进一步地，本发明采用8根成品单丝2共同变形的方法进行单丝变形，而不是分别对8根成品单丝2单独变形，节约了设备和时间。
S4、将变形后的8根成品单丝2和变形后的芯股通过集线咀7，再将变形后的8根成品单丝2以第二捻向及第二捻距编捻于变形后的芯股外周。
优选地，第二捻距大于第一捻距，进一步地，第二捻距的范围为8毫米至20毫米，此范围的捻距捻制成的钢帘线适合于子午线轮胎的厚度。
优选地，第一捻向和第二捻向相同，如此可以使各单丝之间的接触方式均为线接触而非点接触，避免了各单丝之间的磨损。进一步地，第一捻向和第二捻向可以均为S捻向。
优选地，编捻完成后的8根成品单丝2中的每相邻两根成品单丝之间均具有相同大小的间隙。进一步地，间隙的大小为0.05毫米，若外层的成品单丝数为9根，则间隙的大小只有0.02毫米，可见本发明的钢帘线结构合理，保证了渗胶性。
在实际应用中，11根成品单丝的直径可以相等，且每根成品单丝的直径范围为0.175毫米至0.40毫米。11根成品单丝的强度等级可以相同，且每根成品单丝的强度等级范围可以为普通强度至特高强度。
在具体的实施例中，可以对现有技术的方法生产的钢帘线和本发明的方法生产的钢帘线作性能参数的对比，对比结果如表1。
由表1可以看出，本发明的方法生产的钢帘线的破断力更大，渗胶性更强，钢帘线对轮胎橡胶的粘合力也更强，大大延长了钢帘线的使用寿命。
请参见图3，图 3为本发明一实施例的具有强破断力的钢帘线的捻制装置的整体示意图。本发明的具有强破断力的钢帘线的捻制装置包括x轴、y轴、机座3、3个内层工字轮4、8个外层工字轮5和变形装置6，x轴与y轴互相垂直。
3个内层工字轮4、8个外层工字轮5和变形装置6均安装于机座3上，8个外层工字轮5位于3个内层工字轮4的x轴正方向侧，变形装置6位于8个外层工字轮5的x轴正方向侧，变形装置6包括可绕其中心轴旋转的第一变形辊61和可绕其中心轴旋转的第二变形辊62，第一变形辊61和第二变形辊62相同，且第一变形辊61和第二变形辊62两端平齐地平行设置。
优选地，3个内层工字轮4沿y轴方向依次排列，8个外层工字轮5平均分成两组，两组中各包含的4个外层工字轮5分别两两对齐地平行设置，且两组中各包含的4个外层工字轮5均平行于x轴。
优选地，为了将变形后的芯股和变形后的8根成品单丝2收集起来进行捻制，本发明的具有强破断力的钢帘线的捻制装置还包括集线咀7，集线咀7位于变形装置6的x轴正方向处，集线咀7固定安装于机座3上，集线咀7以x轴为中心。
优选地，本发明的具有强破断力的钢帘线的捻制装置还可以包括捻合点8，芯股的3根成品单丝可以在捻合点8处进行捻制，捻合点8位于3个内层工字轮4和8个外层工字轮5之间，捻合点8与机座3固定连接，且捻合点8位于x轴上。
在具体的实施例中，首先，3个内层工字轮4放线，捻合点8同时对放出的3根成品单丝1进行捻制，3根成品单丝1以第一捻向及第一捻距在捻合点8处捻制在一起，形成芯股。然后，8个外层工字轮5和3个内层工字轮4同时放线，将8根成品单丝2和芯股在分线盘处整理到一起，并将8根成品单丝2和芯股共同通过变形装置6进行变形。具体地，8根成品单丝2和芯股先从第一变形辊61上方绕过，再从第二变形辊62下方绕过，且8根成品单丝2和芯股的张力较大，对第一变形辊61和第二变形辊62的摩擦力也较大，8根成品单丝2和芯股从第一变形辊61和第二变形辊62中走过时，第一变形辊61和第二变形辊62随之转动。最后，从第二变形辊62下方绕过的8根成品单丝2和芯股被集线咀7收集起来，再将变形后的8根成品单丝2以第二捻向及第二捻距编捻于变形后的芯股外周。变形可以提高8根成品单丝2和芯股的平直度，并消除各单丝之间的残余扭转应力，使钢帘线结构稳定，进一步提高了钢帘线的强度和破断力。进一步地，本发明采用8根成品单丝2共同变形的方法进行单丝变形，而不是分别对8根成品单丝2单独变形，节约了设备和时间。
优选地，第二捻距大于第一捻距，进一步地，第二捻距的范围为8毫米至20毫米，此范围的捻距捻制成的钢帘线适合于子午线轮胎的厚度。
优选地，第一捻向和第二捻向相同，如此可以使各单丝之间的接触方式均为线接触而非点接触，避免了各单丝之间的磨损。进一步地，第一捻向和第二捻向可以均为S捻向。
优选地，编捻完成后的8根成品单丝2中的每相邻两根成品单丝之间均具有相同大小的间隙。进一步地，间隙的大小为0.05毫米，若外层的成品单丝数为9根，则间隙的大小只有0.02毫米，可见本发明的钢帘线结构合理，保证了渗胶性。
与现有技术相比，本发明的钢帘线结构为3+8结构，即芯股为3根单丝，外包层为8根单丝，相比于3+9结构的钢帘线，本发明的钢帘线的各单丝之间的间隙更大，为轮胎硫化时橡胶流动提供了通道，增大了橡胶对芯股的锚固作用，使各层单丝之间充分填充和包裹橡胶，减少了轮胎中的空气含量，防止了轮胎在使用过程中因钢帘线磨损而导致轮胎承载能力弱。并且，本发明的具有强破断力的钢帘线的制备方法减少了湿拉总道次，通过增加每一道次的压缩率提高了单丝的强度和破断力，本发明的具有强破断力的钢帘线的捻制装置包含变形装置，使外包层单丝和芯股在捻制之前变形，提高了外包层单丝和芯股的平直度，消除了残余扭转应力，使钢帘线结构稳定，进一步提高了钢帘线的强度和破断力。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种具有强破断力的钢帘线的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
将11根待拉拔单丝分别依次穿过水箱拉丝机中的n个拉拔模具，形成11根成品单丝，所述n个拉拔模具的定径带宽度依次减小，所述n为小于20的正整数；
取所述11根成品单丝中的3根成品单丝，将所述3根成品单丝以第一捻向及第一捻距在捻合点处捻制在一起，形成芯股；
将除所述3根成品单丝以外的8根成品单丝和所述芯股整理到一起，并将所述8根成品单丝和所述芯股共同通过变形装置进行变形；
将变形后的所述8根成品单丝和变形后的所述芯股通过集线咀，再将变形后的所述8根成品单丝以第二捻向及第二捻距编捻于变形后的所述芯股外周。
2.如权利要求1所述的一种具有强破断力的钢帘线的制备方法，其特征在于还包括以下步骤：在拉拔出所述11根成品单丝之后，将所述3根成品单丝分别缠绕于3个内层工字轮上，所述3个内层工字轮放线的同时实现所述3根成品单丝的捻制，并形成芯股。
3.如权利要求2所述的一种具有强破断力的钢帘线的制备方法，其特征在于还包括以下步骤：在拉拔出11根成品单丝之后，将所述8根成品单丝分别缠绕于8个外层工字轮上，所述8个外层工字轮和所述3个内层工字轮同时放线，以使所述8根成品单丝和所述芯股变形，再使变形后的所述8根成品单丝编捻于变形后的所述芯股外周。
4.如权利要求1所述的一种具有强破断力的钢帘线的制备方法，其特征在于所述第二捻距大于所述第一捻距。
5.如权利要求1所述的一种具有强破断力的钢帘线的制备方法，其特征在于所述第一捻向和所述第二捻向相同。
6.如权利要求1所述的一种具有强破断力的钢帘线的制备方法，其特征在于编捻完成后的所述8根成品单丝中的每相邻两根成品单丝之间均具有相同大小的间隙。
7.一种具有强破断力的钢帘线的捻制装置，其特征在于包括x轴、y轴、机座、3个内层工字轮、8个外层工字轮和变形装置，所述x轴与所述y轴互相垂直；
所述3个内层工字轮、所述8个外层工字轮和所述变形装置均安装于所述机座上，所述8个外层工字轮位于所述3个内层工字轮的x轴正方向侧，所述变形装置位于所述8个外层工字轮的x轴正方向侧，所述变形装置包括可绕其中心轴旋转的第一变形辊和可绕其中心轴旋转的第二变形辊，所述第一变形辊和所述第二变形辊相同，且所述第一变形辊和所述第二变形辊两端平齐地平行设置。
8.如权利要求7所述的一种具有强破断力的钢帘线的捻制装置，其特征在于所述3个内层工字轮沿所述y轴方向依次排列，所述8个外层工字轮平均分成两组，两组中各包含的4个外层工字轮分别两两对齐地平行设置，且所述两组中各包含的4个外层工字轮均平行于所述x轴。
9.如权利要求7所述的一种具有强破断力的钢帘线的捻制装置，其特征在于还包括集线咀，所述集线咀位于所述变形装置的x轴正方向处，所述集线咀固定安装于所述机座上，所述集线咀以所述x轴为中心。
10.如权利要求1所述的一种具有强破断力的钢帘线的捻制装置，其特征在于还包括捻合点，所述捻合点位于所述3个内层工字轮和所述8个外层工字轮之间，所述捻合点与所述机座固定连接，且所述捻合点位于所述x轴上。
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