CN1505719A - 用于增强橡胶制品的钢丝帘线 - Google Patents

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Abstract

一种钢丝帘线(38)包括一个第一组和一个第二组。第二组以一个帘线缠绕间距螺旋缠绕在第一组周围。第一组包括第一数目的第一钢丝(10)。第一数目是3－8。第二组包括第二数目的第二钢丝(26)。第二数目等于或大于第一数目。第一钢丝(10)具有一个大于300mm的缠绕间距。至少一个第二钢丝(26)进行多边预成型以便允许渗入橡胶。

Description

用于增强橡胶制品的钢丝帘线
【技术领域】
本发明涉及一种钢丝帘线，该钢丝帘线包括由第一钢丝组成的第一组和由第二钢丝组成的第二组。第二组螺旋缠绕在第一组周围。
【背景技术】
在现有技术中，具体地说是在橡胶增强技术，尤其是轮胎增强技术中，具有加捻钢丝的钢丝帘线已为人所知。
其中，3+9+15钢丝帘线已经并仍然是用于增强载重轮胎的护胎带或带层的一种广泛使用的钢丝帘线。作为该3+9+15帘线的一个例子是具有如下的结构：
-3×0.22+9×0.22+15×0.22+0.15  6.3/12.5/18/3.5 S/S/Z/S
尽管其已被广泛使用，但该3+9+15帘线具有许多缺陷。
首先，这种3+9+15帘线的制造过程不经济。实际上，需要进行至少两个或四个不同的加捻步骤才能制造出成品帘线。在第一步骤中，必须对三个芯部丝线进行加捻。在第二步骤中，将九个中间层丝线缠绕在芯部丝线的周围。在第三步骤中，将15个外层丝线缠绕在中间层丝线的周围。在第四步骤，将另外的丝线缠绕在帘线的周围。
在通常的3+9+15帘线中，采用两个不同的加捻方向S和Z以便在帘线中达到转矩平衡。在这里所给出的例子中，三个芯部丝线和九个中间层丝线沿S方向加捻，15个外层丝线沿Z方向加捻。如果在所有的步骤中都采用倍捻装置来制造这种帘线，这就意味着后续沿Z方向对15个外层丝线所进行的加捻使先前沿S方向所进行的加捻部分地退捻。因此，在制造过程中造成了能量损失，并进一步加重了制造3+9+15帘线的成本。
其次，3+9+15钢丝帘线具有橡胶渗透不完全的特性。因此，在使用过程中，湿气会到达单个钢丝处，这会严重地降低钢丝帘线和所增强的轮胎的寿命。
人们已进行了多种尝试来克服上述缺陷并试图寻找3+9+15结构的一种改进的替代品。
有些是为了提供一种可更加经济地进行制造的钢丝帘线结构。一种3+9+15帘线的例子是所有的层都沿相同的方向进行缠绕。另一个例子是所谓的1×27致密帘线，其中，所有的丝线都以相同的缠绕间距沿相同的方向进行缠绕。这可生产出更经济的帘线，但不能解决橡胶渗透性的问题。
另外的尝试是为了提供一种可提高橡胶渗透性的钢丝帘线结构。一种3×d1+9×d2+15×d3帘线的例子是三个芯部丝线的丝径d1大于中间层丝线的丝径d2，且中间层丝线的丝径d2大于或等于外层丝线的丝径d3。在帘线中心采用较粗的丝线使层之间形成更大的间隙并形成丝线之间存在间隙的不饱和层。
另一个例子是3+8+13帘线，也就是，帘线的中间层和外层不再充满最大可能量的丝线。从中间层或外层中去掉了一个或多个丝线，从而在丝线之间产生间隙，因此就可渗入橡胶。
3+9+15帘线的另外的一个例子是在每一层也就是在芯部、在中间层和在外层都预成形至少一个丝线，从而使它们呈波形。波形丝线可在丝线和相邻丝线之间形成更大的间隙，并允许橡胶渗入。
下面的钢丝帘线结构也广泛地用作载重轮胎的护胎带或带层：
--3×0.20+6×0.35
--3×0.35+8×0.35
但这些结构都存在与3+9+15结构相同的缺陷。需要进行两次缠绕操作来制造帘线且不能实现橡胶的完全渗入。
【发明内容】
本发明的目的就是为了避免现有技术中所存在的上述缺陷。
本发明的另一个目的是提供一种3+9+15钢丝帘线、3+6钢丝帘线或3+8钢丝帘线的替代帘线产品。
本发明的再一个目的是提供一种可完全渗入橡胶的钢丝帘线。
本发明的又一个目的是提供一种制造经济的钢丝帘线。
根据本发明，提供一种钢丝帘线，该钢丝帘线包括一个第一组和一个第二组。第二组以一个帘线缠绕间距螺旋缠绕在第一组的周围。第一组包括第一数目的第一钢丝，其中，第一数目是3-8。第二组包括第二数目的第二钢丝。第二数目等于或最好是大于第一数目。第一钢丝具有一个大于300mm的加捻间距且最好是无捻的(无限大的加捻间距)。至少一个第二钢丝进行多边预成形。一个以上的第二钢丝可进行多边预成形。最好是所有的第二钢丝进行多边预成形。
多边预成形技术可参见US5687557，这里作为参考对其进行引用。
下面将对在一个加捻步骤中制造出这种钢丝帘线进行描述。
第二钢丝的多边预成形使钢丝帘线具有透空式结构，从而允许橡胶或其它基体材料渗入到第一组为止。
最好，第二钢丝以一个缠绕间距相互缠绕，后面称为组缠绕间距。该组缠绕间距最好等于帘线缠绕间距。后面将进行说明，该优选实施例可通过倍捻装置在一个加捻步骤中获得。
为了促使橡胶或另一种基体材料渗入到第一组钢丝内或者为了获得预定的延伸率，对至少一个第一钢丝进行预成形使其呈波形。可对一个以上的第一钢丝且最好是所有的第一钢丝进行预成形使其呈波形。这种空间波形可以是螺旋形。但是，该波形最好是空间波形，也就是，波不在一个平面内而是在一个平面之外具有尺寸。最好，该空间波形具有第一弯皱和第二弯皱。该第一弯皱所处的平面基本上与第二弯皱所处的平面不同。
现有技术文件JP04-370283A、JP06-073672A和JP07-042089A都公开了包括两组钢丝的钢丝帘线，其中一组螺旋缠绕在另一组周围。JP04-370283A的钢丝帘线具有只由两个第一钢丝组成的第一组和由N个第二钢丝组成的第二组，其中，N等于2或3。对这N个第二钢丝进行预成形从而使其呈波形。
JP06-073672A的钢丝帘线具有由两个第一钢丝组成的第一组和由两个第二钢丝组成的第二组。对第一钢丝进行预成形使其呈波形。
JP07-042089A的钢丝帘线具有由两个第一钢丝组成的第一组和由两个或三个第二钢丝组成的第二组。对第一钢丝进行预成形使其呈波形，在钢丝帘线中，第一钢丝与第二钢丝具有相同的长度。
但是，JP04-370283A、JP06-073672A或JP07-042089A的钢丝帘线中没有一个可代替具有相同增强效果的3+9+15、3+6或3+8结构。
在本发明的优选实施例中，第一钢丝的第一数目是3-5，第二钢丝的第二数目是4-8。例如，第一数目等于4，而第二数目等于6。
【附图说明】
下面将结合附图对本发明进行详细描述，其中：
图1简要地示出了本发明钢丝帘线的制造过程；
图2示出了本发明钢丝帘线的实际横截面；
图3示出了本发明钢丝帘线的理论横截面。
【具体实施方式】
本发明的钢丝帘线最好按如下方式进行制造。原料物品是直径为5.5-6.5mm的钢条。该钢条的钢成分通常包括最小0.60％的碳(例如，至少0.80％，或至少0.92％和最大1.2％)、0.20-0.90％的镁和0.10-0.90％的硅；硫和磷的含量最好都保持在0.03％以下；成分中可加入其它元素例如铬(达到0.2-0.4％)、硼、铜、钴、镍、钒…，以使需要获得预定拉伸强度的变形量最小。
通过多个连续的拉模对钢条进行干式拉伸，直到可获得具有中间直径的钢丝。通过中间韧化处理中断该干式拉伸，从而获得适合于进一步进行拉伸的金属结构。
在中间直径处，钢丝最好涂覆有一个金属涂层。涂层的确切种类可根据最终的应用场合而决定。该涂层可以是防腐涂层例如锌或者是可促进粘附到基体材料上的涂层例如在橡胶情况下为黄铜，或所谓的三元黄铜例如铜-锌-镍(例如64％/35.5％/0.5％)和铜-锌-钴(例如64％/35.7％/0.3％)，或无铜粘附层例如锌-钴或锌-镍。
具有金属涂层的钢丝可进一步进行湿式拉伸直到形成具有丝径的最终钢丝。该最终直径的确切值也取决于最终的应用场合。通常，丝径范围是0.03-1.10mm，更准确地说是0.15-0.60mm，例如0.20-0.45mm。
钢丝最终的拉伸强度可根据原始的钢条成分、变形程度和钢丝直径值而变化。
最好，钢丝具有较高的拉伸强度。这就是大于下述最小值的拉伸强度TS，
TS＞2250-1150×log d MPa
其中，d是丝径mm。
这种钢丝可具有高达4000Mpa甚至更高的拉伸强度。
下面将结合图1来描述最后的加捻操作过程。从图1的右侧开始，直径为0.38mm的四个第一钢丝10从供料盘12上展开并通过导向轮14、16和18引导向两对带齿的轮19，这两对带齿的轮对第一钢丝10进行第一弯皱和第二弯皱。第一弯皱所处的平面与第二弯皱所处的平面不同。
双弯皱技术在WO9928547A有相应的描述。
然后，双皱的第一钢丝10的丝束22通过滑轮20引导到倍捻装置的第一锭翼24上。丝束22的方向在滑轮26上进行反转，此后，丝束22从中央进入倍捻装置。在其在锭翼24上运动以及此后的过程中，双皱第一钢丝10的丝束22已接受了两次加捻。
丝径为0.38mm的六个第二钢丝26从倍捻装置内的供料盘28上展开。这六个第二钢丝在导向轮30上被引向预成形装置31，预成形装置31对第二钢丝26进行多边预成形。多边预成形的第二钢丝26进一步在分配盘32上被引向帘线成型模34，在帘线成型模中，第二钢丝26与第一钢丝10的丝束22相遇。然后，第一钢丝10的丝束22和第二钢丝26通过滑轮20反向倍捻装置的第二锭翼36。在它们在第二锭翼36上运动及此后的过程中，就可形成本发明最终的钢丝帘线38：第一钢丝10的丝束22是无捻的，且第二钢丝26是加捻的。最终产品是满足下式的钢丝帘线38：
4×0.38+6×0.38    22/S
组缠绕间距与帘线缠绕间距相同，且大约是22mm。
通常，组缠绕间距和帘线缠绕间距可在30倍丝径和150倍丝径之间例如50倍和70倍丝径之间进行变化，但不排除这些范围以外的值。
下面的表1概述了该钢丝帘线38的一些特性。
表1
    特性     量纲     数值
    线密度     (g/m)     8.95
    直径     (mm)     1.64
    破坏载荷(裸露的)     (N)     2900
    抗断强度(裸露的)     (Mpa)     2550
    破坏载荷(埋置的)     (N)     2960
    抗断强度(埋置的)     (Mpa)     2600
    橡胶渗入率     (％)     100
    弯曲刚度     (Nmm2)     2135
图2示出了钢丝帘线38的实际横截面。钢丝帘线38具有由大约四个平行且无捻的第一钢丝10组成的第一组。由于是双皱的，因此钢丝10之间可存在间隙。因此橡胶可渗入到第一组内。由六个第二钢丝26组成的第二组缠绕在第一组周围。六个第二钢丝26已进行了多边预成形，因此允许通过第二组渗入橡胶并到达第一组。
图3简要示出了本发明的3+5钢丝帘线38。钢丝帘线38具有由三个第一钢丝10构成的第一组，其具有空间波形形状，因而在第一组中存在间隙。这通过每个第一钢丝10周围的虚线予以示出。由五个第二钢丝26组成的第二组缠绕在第一组周围。第二钢丝26已进行了多边预成形，因此在第二钢丝之间以及第一组和第二组之间形成间隙。
除了图2和图3所示实施例以外，本发明的钢丝帘线还可有其它的实施方式。例如：
3+4
3+6
3+7
3+8
4+5
4+7
4+8
5+6
5+7
5+8
6+6
6+7
6+8
第一和第二钢丝的丝径不必相等。甚至在一组内丝径也可以不同，这就意味着：第一组可包括具有不同直径的第一钢丝，且第二组可包括具有不同直径的第二钢丝。
虽然本发明的钢丝帘线特别适合于增强载重轮胎的护胎带或带层，但其也可应用于在需要或优选完全渗入橡胶或完全渗入塑料的其它场合中。

Claims (9)

1.一种钢丝帘线，该钢丝帘线包括一个第一组和一个第二组，所述第一组以帘线缠绕间距螺旋缠绕在所述第二组周围，所述第一组包括第一数目的第一钢丝，所述第一数目是3-8，所述第二组包括第二数目的第二钢丝，所述第二数目等于或大于所述第一数目，所述第一钢丝具有一个大于300mm的加捻间距，至少一个所述第二钢丝进行多边预成形。
2.根据权利要求1所述的钢丝帘线，其中，所述第二钢丝以一个组缠绕间距相互缠绕。
3.根据前述任意一项权利要求所述的钢丝帘线，其中，所述组缠绕间距等于所述帘线缠绕间距。
4.根据前述任意一项权利要求所述的钢丝帘线，其中，所述第二数目大于所述第一数目。
5.根据前述任意一项权利要求所述的钢丝帘线，其中，对至少一个所述第一钢丝进行预成形使其呈波形。
6.根据权利要求5所述的钢丝帘线，其中，所述波形为空间波形。
7.根据权利要求6所述的钢丝帘线，其中，所述空间波形具有第一弯皱和第二弯皱，第一弯皱所处的平面基本上与第二弯皱所处的平面不同。
8.根据前述任意一项权利要求所述的钢丝帘线，其中，所述第一数目是3-5，所述第二数目是4-8。
9.根据前述任意一项权利要求所述的钢丝帘线，其中，所述第一数目等于4，而第二数目等于6。
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