CN204939989U - 用于加强充气轮胎的钢丝帘线 - Google Patents

Abstract

一种用于加强充气轮胎的钢丝帘线是包括芯部、中间层和外层的多层钢丝帘线。芯部有4根丝，中间层有9根丝，外层有14根丝。钢丝帘线的至少一根丝具有不小于(3800-2000×d)MPa的拉伸强度，其中d是丝的直径。丝的扭绞方向可以相同，中间层的层长度和外层的层长度之间的比率在0.70至0.90之间。这种钢丝帘线实现了在拉伸强度和橡胶渗透之间的良好平衡，还能具有成本效益地制造和使用。

Description

用于加强充气轮胎的钢丝帘线

技术领域

本实用新型涉及一种用于加强充气轮胎的钢丝帘线，本实用新型还涉及该钢丝帘线的使用，用于充气轮胎的胎体加强。

背景技术

用于充气轮胎加强的钢丝帘线是已知的，用于充气轮胎的胎体加强的多层钢丝帘线也是已知的。现有技术US5595057A公开了一种用于胎体加强的3+9+15帘线。在该帘线中，因为环绕芯部的丝根据成形比率而预先形成，因此在没有缠绕线的情况下保持该帘线的结构。因此避免了在外层中的丝和所述缠绕线之间的磨损。但是因为中间层的扭绞方向与外层的扭绞方向相反，因此仍然保留由在中间层中的丝和外层中的丝之间的点接触而引起的磨损。现有技术US5318643A公开了一种27CC紧凑帘线，其中，27根丝以相同的扭绞节距沿相同方向扭绞。因为所有的丝都以相同扭绞节距沿相同方向扭绞，因此所述丝保持与相邻丝的线接触，并限制了在所述丝之间的摩擦。但是这种紧凑结构具有在橡胶渗透方面的固有缺陷，因为在丝之间的线接触密封了橡胶渗透通过帘线的路线。

现有技术JP59223503A公开了一种4+9+14的帘线，其中，帘线的中间层和外层不饱和。在中间层的丝和外层的丝之间有间隙，用于橡胶渗透。但是钢丝帘线的断裂负载需要进一步提高。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的缺陷。

本实用新型的另一目的是提供一种适用于在充气轮胎中的胎体加强的多层钢丝帘线。

本实用新型的另一目的是提供一种多层钢丝帘线，它不仅在拉伸强度、橡胶渗透和抗疲劳性之间实现良好平衡，而且还能低成本地制造和使用。

根据本实用新型的第一方面，用于加强充气轮胎的钢丝帘线是包括芯部、中间层和外层的多层钢丝帘线。芯部有4根丝，优选是包括4根钢丝，中间层有9根丝，优选是包括9根钢丝，且外层有14根丝，优选是包括14根钢丝。优选是没有缠绕线。在钢丝帘线的中间层和外层中的至少一根丝具有不小于(3800-2000×d)MPa的拉伸强度，其中，d是丝的直径，表示为单位mm。在中间层和外层中的其它丝可以有更低的拉伸强度。

优选是，在钢丝帘线的中间层和外层中的全部丝都有不小于(3800-2000×d)MPa的拉伸强度，其中，d是相应丝的直径，表示为单位mm。这里，在中间层和外层中的丝的拉伸强度的意思是指所述丝在扭绞成钢丝帘线之后的拉伸强度：为了测量，首先从钢丝帘线中释放所述丝，其次，根据ISO6892-1:2009进行拉伸测试。为了获得不小于(3800-2000d)MPa的拉伸强度，用于绞股成钢丝帘线的丝的初始拉伸强度应当不小于(4100-2000d)MPa。极度拉伸的丝给予钢丝帘线用于高断裂负载的基础，同时，4+9+14的结构提供了在丝之间的间隙，用于橡胶渗透。

芯部的丝可以有相同或不同的拉伸强度水平。

中间层的扭绞方向可以与外层的扭绞方向相同，优选是，芯部的扭绞方向可以与中间层的扭绞方向相同。相同的扭绞方向提供了在不同层中的丝之间的更多的线接触，与点接触相反。线接触限制了摩擦磨损。

优选是，全部的丝可以有相同的丝直径，且丝直径可以在0.10mm至0.40mm之间的范围内，优选是在0.15mm至0.35mm之间。相同的丝直径简化了用于所述钢丝帘线的丝的制备。因为4+9+14的结构已经提供了用于橡胶渗透的间隙，因此不需要扩大用于芯部的丝直径。

优选是，中间层的层长度和外层的层长度之间的比率可以在0.70至0.90之间的范围内，最优选是在0.75至0.85之间。层长度之间的更高的比率进一步延长了在不同层中的丝之间的线接触，并进一步限制了摩擦磨损。另外，更高的比率还限制了由于帘线的扭绞而引起的拉伸强度的损失。对于在本实用新型中应用的高拉伸强度水平，这样的优点甚至更高，因为拉伸强度越高，扭绞损失也将越高。

如在US5595057中所述，将“成形比率”定义为在丝中形成的波的幅值H1与层的理想直径D1的比率。在中间层中的丝的成形比率和在外层中的丝的成形比率可以在0.75至0.95之间的范围内，优选是在0.85至0.95之间。所述丝的这样应用的成形比率在没有缠绕线的情况下保持钢丝帘线的结构。

钢丝帘线可以没有张开部。张开部的意思是指在帘线的切割端处丝的端部或股线端部的展开部，表示为散开长度，单位为毫米。没有张开部的意思是指在帘线的切割端处所述丝的端部并不展开。

除了环绕所述钢丝帘线的中心轴线的扭绞之外，至少一根所述丝可以具有绕它自身轴线的扭绞，优选是，除了环绕所述钢丝帘线的中心轴线的扭绞之外，全部的丝都可以具有环绕它自身轴线的扭绞。能够在双扭绞机器上制造所述帘线，其中，除了环绕所述钢丝帘线的中心轴线的扭绞之外，所述丝有环绕它自身轴线的扭绞。双扭绞机器提供了用于制造多层帘线的最有成本效益的方法。

通过上述的组合，多层钢丝帘线不仅实现在断裂负载和橡胶渗透之间的良好平衡，还能有成本效益地制造和使用。

根据本实用新型的另一方面，将钢丝帘线用于充气轮胎的胎体加强，且钢丝帘线是包括芯部、中间层和外层的多层钢丝帘线。芯部有4根丝，中间层有9根丝，外层有14根丝。钢丝帘线的中间层和外层的至少一根丝具有不小于(3800-2000×d)MPa的拉伸强度，其中，d是丝的直径，表示为单位mm。

附图说明

图1示意表示了包含本实用新型的钢丝帘线的剖视图。

图2A、2B和2C示意表示了用于制造包含本实用新型的钢丝帘线的装置和方法。

图3A、3B和3C示意表示了用于制造包含本实用新型的钢丝帘线的另一装置和方法。

具体实施方式

典型的轮胎钢丝帘线组分具有最少0.65％的碳含量、从0.40％至0.70％范围内的锰含量、从0.15％至0.30％范围内的硅含量、最大0.03％的硫含量、最大0.30％的磷含量，所有的百分数是重量百分数。只有少量的铜、镍和/或铬。用于高拉伸的钢丝帘线的典型轮胎钢丝帘线组分具有最少在0.80至0.85重量％之间的碳含量。为了进一步提高钢丝的拉伸强度，最小碳含量可以在0.85至0.90重量％之间的范围内，或者甚至在0.90至0.95重量％之间。另外，可以添加其它合金成分，例如Cr。

用于制造钢丝帘线的钢丝的方法总是开始于具有上述钢组分的线杆。首先通过机械除锈和/或通过在H2SO4或HCl溶液中的化学酸洗而清洁所述线杆，以便除去存在于表面上的氧化物。然后，将线杆在水中漂洗并进行干燥。对干燥的线杆再进行第一系列的干拉制操作，以便减小直径，直到第一中间直径。

在该第一中间直径d1(例如大约3.0至3.5mm)，对所述干拉制的钢线进行第一中间热处理，称为退火。退火的意思是指首先奥氏体化，直到大约1000℃的温度，随后在大约600-650℃的温度进行从奥氏体至珠光体的变换阶段。钢线再准备进行进一步的机械变形。

然后，在第二直径减小步骤中，将钢线从第一中间直径d1进一步干拉制，直到第二中间直径d2。该第二直径d2通常在从1.0mm至2.5mm的范围内。

在该第二中间直径d2，对钢线进行第二退火处理，即，再次在大约1000℃的温度奥氏体化，然后在600至650℃的温度进行淬火，以便能够变换成珠光体。

当在第一和第二干拉制步骤中的总减小量并不太大时，能够从线杆进行直接的拉制操作，直到直径的d2。

在所述第二退火处理之后，钢线通常设有黄铜涂层：将铜电镀至钢线上，且将锌电镀至铜上。进行热扩散处理，以便形成黄铜涂层。

使涂覆了黄铜的钢线再通过湿拉制机器来进行最终系列的截面减小。最终产品是具有高于0.60重量％的碳含量的钢丝，该钢丝具有通常高于2000MPa的拉伸强度，并适用于弹性体产品的加强。

另外，黄铜涂层可以包含其它成分，例如Co，以便形成包括Cu、Zn和Co的三重合金涂层，以便当钢丝帘线嵌入聚合物基体内时进一步提高在钢丝和聚合物基体之间的粘附。

适用于轮胎的加强的钢丝通常是最终直径在从0.05mm至0.60mm范围内的丝，例如从0.10mm至0.40mm。丝直径的实例是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。

图1示意表示了包含本实用新型的钢丝帘线的剖视图。钢丝帘线10是包括芯部、中间层和外层的多层钢丝帘线。芯部有4根芯部丝12，中间层有9根中间丝14，而外层有14根外部丝16。在中间丝14和外部丝16之间有间隙，用于橡胶渗透。

本实用新型的一个实施例是具有以下规格的4+9+14×0.20ST的帘线。丝直径为0.20mm，具有不小于3700MPa的初始拉伸强度。全部丝都沿相同方向扭绞。4个芯部丝扭绞成具有6mm的层长度。9根中间层丝扭绞成具有12mm的层长度，14根外层丝扭绞成具有15mm的层长度。

图2A、2B和2C示意表示了用于制造包含本实用新型的钢丝帘线的装置和方法。图2A表示了用于制造4×1芯部股线20的搓绳机，其中，4个芯部丝12的卷轴安装在鼓桶22内部。4根芯部丝12被引导通过鼓桶22的表面至帘线形成点24。当鼓桶22旋转时，4根芯部丝12在帘线形成点24处扭绞在一起。

图2B表示了用于制造4+9股线26的搓绳机18，其中，9个中间丝14的卷轴安装在鼓桶22内部，4×1芯部股线20安装在鼓桶22的外部。9根中间丝14被引导通过鼓桶22的表面至帘线形成点24。4×1芯部股线20被引导通过鼓桶22的表面至帘线形成点24。在帘线形成点24处，4×1芯部股线20布置在中心，9根中间丝14环绕4×1芯部股线20。当鼓桶22旋转时，9根中间丝14在帘线形成点24处环绕4×1芯部股线20扭绞，以便形成4+9的股线26。

图2C表示了用于制造4+9+14钢丝帘线10的搓绳机18，其中，14个外层丝16的卷轴安装在鼓桶22内部，4+9股线26安装在鼓桶22的外部。14根外层丝16被引导通过鼓桶22的表面至帘线形成点24。4+9股线26被引导通过鼓桶22的表面至帘线形成点24。在帘线形成点24处，4+9股线26布置在中心，14根外层丝16环绕4+9股线26。当鼓桶22旋转时，14根外层丝16在帘线形成点24处环绕4+9股线26扭绞，以便形成4+9+14的钢丝帘线10。

图3A、3B和3C示意表示了用于制造包含本实用新型的钢丝帘线的另一装置和方法。图3A表示了用于制造4×1芯部股线20的双扭绞机器28，其中，4根芯部丝12布置在机器的外部，并被引导通过帘线形成点24、第一扭绞点30、飞轮32、第二扭绞点34，直至缠绕4×1芯部股线20的卷轴36。当飞轮32旋转时，4根芯部丝12首先在第一扭绞点30接受第一扭绞，其次在第二扭绞点34处接受第二扭绞。因此，当飞轮32旋转一次时，4×1芯部股线20接受两次扭绞。

图3B表示了用于制造4+9股线26的双扭绞机器28，其中，4×1芯部股线20和9根中间丝14布置在机器的外部，并被引导通过帘线形成点24、第一扭绞点30、飞轮32、第二扭绞点34，直至缠绕4+9股线26的卷轴38。在帘线形成点24处，4×1芯部股线20布置在中心，9根中间丝14环绕4×1芯部股线20。当飞轮32旋转时，4×1芯部股线20和9根中间丝14首先在第一扭绞点30处扭绞在一起，其次在第二扭绞点34处接受第二扭绞。因此，当飞轮32旋转一次时，4+9股线26接受两次扭绞。另外，因为在图3B中4×1芯部股线20接受与中间丝14相同的扭绞，因此图3B的4×1芯部股线20的层长度能够比图2B的层长度更长。

图3C表示了用于制造4+9+14帘线的双扭绞机器40，其中，4+9股线26布置在机器的外部，而14个外部丝16的卷轴布置在机器内部。4+9股线26被引导通过第一扭绞点42、第一飞轮44、第二扭绞点46，直至在帘线形成点24处与14根外部丝16聚集在一起。4+9股线26和14根外部丝16在第三扭绞点47处绞合在一起，并进一步被引导通过第二飞轮48和第二扭绞点49，直至用于缠绕所形成的4+9+14钢丝帘线10的卷轴50。当第一飞轮44旋转时，4+9股线26在第一扭绞点42处接受第一扭绞，并在第二扭绞点46处接受第二扭绞。当第二飞轮48旋转时，4+9股线26和14根外部丝16在第三扭绞点47处接受第一扭绞，并在第四扭绞点49处接受第二扭绞。因为第一飞轮44和第二飞轮48形成环路，因此第一飞轮44和第二飞轮48沿相同方向旋转。因为在第一飞轮44上的4+9股线26相对于在第二飞轮48上的4+9股线26沿相反方向运行，因此第二飞轮48给予4+9股线26反向扭绞，即第一飞轮44给予4+9股线26两个扭绞，而第二飞轮48给予4+9股线26两个反向扭绞。因此，4+9股线26在最终产品4+9+14中保持来自图3B的层长度，且14根外部丝环绕4+9股线26扭绞。

下面的表格表示了在图2的方法和图3的方法之间的相关数据的产量差，其中，图3的方法的产量是图2的方法的产量的两倍。中间层的层长度和外层的层长度之间的比率的增加可以进一步增加产量，因为4×1股线和4+9股线的增加可以平衡4+9+14帘线的减少。

另外，因为图2C的方法的鼓桶比图3C的方法的飞轮更重，因此图3的方法的能量消耗也小于图2的方法的能量消耗。

下面的表格证明本实用新型实现了在拉伸强度和橡胶渗透之间的良好平衡。在中间层和外层之间的相同扭绞方向能够使得断裂负载从2500N提高至2700N，而中间层的层长度和外层的层长度之间的比率的增加能够进一步使得断裂负载从2700N提高至3000N。

Claims (14)

1.一种用于加强充气轮胎的钢丝帘线，所述钢丝帘线是包括芯部、中间层和外层的多层钢丝帘线，芯部有4根丝，中间层有9根丝，外层有14根丝，其特征在于：在钢丝帘线的中间层和外层中的至少一根丝具有不小于(3800-2000×d)MPa的拉伸强度，其中，d是丝的直径，表示为单位mm。

2.根据权利要求1所述的钢丝帘线，其特征在于：在钢丝帘线的中间层和外层中的全部的丝都有不小于(3800-2000×d)MPa的拉伸强度，其中，d是相应的丝的直径，表示为单位mm。

3.根据权利要求1所述的钢丝帘线，其特征在于：中间层的扭绞方向与外层的扭绞方向相同。

4.根据权利要求3所述的钢丝帘线，其特征在于：芯部的扭绞方向与中间层的扭绞方向相同。

5.根据权利要求1所述的钢丝帘线，其特征在于：全部的丝有相同的丝直径。

6.根据权利要求1所述的钢丝帘线，其特征在于：中间层的层长度和外层的层长度之间的比率在0.70至0.90之间。

7.根据权利要求6所述的钢丝帘线，其特征在于：中间层的层长度和外层的层长度之间的比率在0.75至0.85之间。

8.根据权利要求1所述的钢丝帘线，其特征在于：在中间层中的丝的成形比率和在外层中的丝的成形比率在0.75至0.95之间。

9.根据权利要求8所述的钢丝帘线，其特征在于：在中间层中的丝的成形比率和在外层中的丝的成形比率在0.85至0.95之间。

10.根据权利要求1所述的钢丝帘线，其特征在于：所述丝的直径在0.10mm至0.40mm之间的范围内。

11.根据权利要求10所述的钢丝帘线，其特征在于：所述丝的直径在0.15mm至0.35mm之间的范围内。

12.根据权利要求1所述的钢丝帘线，其特征在于：所述钢丝帘线没有张开部。

13.根据权利要求1所述的钢丝帘线，其特征在于：除了环绕所述钢丝帘线的中心轴线的扭绞之外，至少一根所述丝还具有环绕它自身轴线的扭绞。

14.根据权利要求13所述的钢丝帘线，其特征在于：除了环绕所述钢丝帘线的中心轴线的扭绞之外，全部的丝还具有环绕它自身轴线的扭绞。