CN205000184U - 一种用于增强橡胶制品的钢帘线 - Google Patents

Abstract

一种用于增强橡胶制品的钢帘线，具有1+6的结构包括一根芯钢丝和6根外层钢丝，芯钢丝的直径为d1，外层钢丝的直径为d2，d1和d2表述为mm，将所述芯钢丝和所述外层钢丝从所述钢帘线里剥离出来测量抗拉强度时，芯钢丝的抗拉强度大于3870-2000×d1MPa，至少一根外层钢丝的抗拉强度大于3950-2000×d2MPa，d1大于d2，d1与d2之差不小于0.05mm。本实用新型的钢帘线破断拉力高，防腐蚀性能好，用其增强的轮胎重量轻油耗少，使用寿命高。

Description

一种用于增强橡胶制品的钢帘线

技术领域

本实用新型涉及一种用于增强橡胶制品的钢帘线。本实用新型还涉及一种包含钢帘线的轮胎。

背景技术

以钢帘线增强橡胶而制成的橡胶-钢帘线复合体，具有很好的强度和刚性，因此，被广泛应用于轮胎、传送带、软管等各种橡胶制品。

将钢帘线用于汽车轮胎，尤其是载重客车，为了节约燃油的消耗，通常要求滚动阻力越小越好。减小帘布层的重量是减小轮胎滚动阻力的途径之一，减小钢帘线的重量或者减小钢帘线的直径是有效的降低帘布层重量的方法，可以帮助在保证帘布层的强度的情况下减小帘布层的重量。

橡胶渗透率高的钢帘线也是轮胎所需的。钢帘线的橡胶渗透率越高，钢帘线的抗疲劳性也就越好。对于橡胶渗透率高的钢帘线，钢丝之间的接触少，摩擦低，因此，钢丝的磨损也低。此外，由于橡胶渗透至钢帘线中，钢帘线中能让水气渗透进的空间也少，钢帘线发生腐蚀的机会也少。因此橡胶渗透率高的钢帘线具有很好的抗疲劳性能，并且使用时间长，在应用于轮胎时，轮胎的使用寿命也长。因此，对于钢帘线来说，其橡胶渗透性能也是非常重要的。

现有的1+6结构的钢帘线，由于其生产方法简单，制造成本低，深受市场欢迎。但由于其破断拉力低，并不适合用来增强重量比较轻的轮胎。另外用该钢帘线增强轮胎时，轮胎滚动中发现钢帘线的芯线容易刺出，导致轮胎的失效。

实用新型内容

本实用新型目的之一是提供一种钢帘线，其破断拉力高，防腐蚀性能高，且用于轮胎后不易发生芯线刺出。

本实用新型的另一目的是提供一种轮胎，重量轻，油耗低，使用寿命长，其增强件为破断拉力高橡胶渗透率高且不易发生芯线刺出的钢帘线。

根据本实用新型的第一个目的，提供一种用于增强橡胶制品的钢帘线，该钢帘线具有1+6的结构包括一根芯钢丝和6根外层钢丝，芯钢丝的直径为d1，外层钢丝的直径为d2，d1和d2均表述为mm，将芯钢丝和外层钢丝从钢帘线里剥离出来后测量抗拉强度，芯钢丝的抗拉强度大于3870-2000×d1MPa，至少一根外层钢丝的抗拉强度大于3950-2000×d2MPa，d1大于d2，d1与d2之差不小于0.05mm。

采用超高抗拉强度钢丝，钢帘线的破断拉力足够高，可以在保证帘布层强度的情况下使用更少的钢帘线，也就是说，帘布层中钢帘线的用量以及橡胶用料减少，使得帘布层以及轮胎的重量减轻，轮胎的的滚动阻力减小，油耗也减小。另外，由于d1与d2之差不小于0.05mm，也就是芯钢丝的直径比外层钢丝的直径大至少0.05mm，外层钢丝之间的间隙更大，这样所得的钢帘线橡胶渗透率也更高，橡胶与芯线的粘合也更好，由此使得芯线与外层钢丝之间的铆合力大大增强，将该钢帘线用于轮胎后，轮胎滚动时不会发生钢帘线芯线刺出的问题。此外，高的钢帘线橡胶渗透率也使得钢帘线在应用于轮胎帘布层时不易被水气腐蚀，钢帘线的寿命更高。因此，高的内外层钢丝直径差，以及芯钢丝和外层钢丝高的抗拉强度，相互配合，产生了协同作用，既使得钢帘线有高的破断拉力，轮胎的重量减轻，油耗减小；又使得钢帘线芯线刺出问题得到解决；另外钢帘线的橡胶渗透率也得到提高，钢帘线以及用其增强的轮胎的使用寿命提高。

优选地，6根外层钢丝的抗拉强度的平均值大于3950-2000×d2MPa。这样所得的钢帘线强度高、抗疲劳性能好。更优选地，所有外层钢丝的抗拉强度大于3950-2000×d2MPa。

根据本实用新型，d1和d2均在0.25-0.40mm范围之中。这样得到的钢帘线直径适当，所制得的帘布层强度高重量低，最后制得的轮胎的重量也轻，轮胎的滚动阻力也减小，轮胎的耗油也降低。

优选地，钢帘线的捻距在14-18mm范围之中。捻距过小，则生产成本过高；捻距过大，由于芯钢丝与外层钢丝直径差很大，芯钢丝则更容易刺出。钢帘线的捻距，是指为使钢帘线围绕着钢帘线的中心轴旋转一周所前进的轴向距离。

优选地，芯钢丝在被捻制成钢帘线之前具有二维或三维的预变形。结合大的芯钢丝和外层钢丝直径差，经过预变形的芯钢丝和橡胶的粘合更牢固，芯线和橡胶的铆合力更大，极大地避免了芯线刺出问题；另外芯钢丝和外层钢丝之间的间隙也更大，钢丝的橡胶渗透率更高，钢帘线在帘布层里不易发生腐蚀，钢帘线的使用寿命更长。芯钢丝预变形使得芯钢丝相对于其中心轴呈弯曲状态，而不是与中心轴平行的直线状态，可以是二维的的不同于直线的形状，也可以是三维的不同于直线的形状。预变形后的芯钢丝由连续的弯曲部组成，“弯曲部”理解为芯钢丝在其轴向方向具有一特定的变形的一段钢丝，该特定变形为具有起点和终点的弯曲形状，从起点到终点为一个弯曲部的周期。弯曲部具有峰值(在钢丝中心轴的一侧离中心轴最远的距离)以及与此相对应的谷值(在钢丝中心轴的另一侧离中心轴最远的距离)。多个弯曲部沿着芯钢丝的轴向方向可以重复呈现，也就是说，弯曲部是可以是重复的，沿着芯钢丝的轴向方向的多个弯曲部可以是相同形状和大小的弯曲部；或者弯曲部可以是不重复的，也就是说沿着芯钢丝的轴向方向的多个弯曲部可以是不同形状和大小的弯曲部。当然，芯钢丝的预变形不能太大，以免影响芯钢丝的抗拉强度。每个弯曲部具有弯曲高度和弯曲长度，弯曲部位于芯钢丝轴向两侧的部分在垂直于芯钢丝轴向方向上的最远距离则为弯曲高度，也就是弯曲部峰值和谷值之和，弯曲高度的数值范围优选为(1.05-1.50)×d1；弯曲部的起点到终点之间在沿着芯钢丝轴向方向上的距离为弯曲长度，弯曲长度的数值范围优选为1.0mm-5.5mm。更优选地，芯钢丝在被捻制成钢帘线之前具有单卷曲或双卷曲预变形。单卷曲预变形是指钢丝通过一对相啮合的齿轮而形成的变形；双卷曲预变形是指钢丝分别通过位于不同平面的两对相啮合的齿轮而形成的变形,双卷曲变形可参见WO99/28547。

优选地，芯钢丝的抗拉强度小于外层钢丝的抗拉强度。由于芯钢丝和外层钢丝本身都属于超高抗拉强度钢丝，芯钢丝的抗拉强度小于外层钢丝的抗拉强度时，低的抗拉强度能提供更好的塑性变形，这样芯钢丝可以做预变形，且预变形后的芯钢丝不易发生断裂，但为了与外层钢丝能达到抗拉强度的平衡，芯钢丝的抗拉强度也不能太低。优选地，所述芯钢丝的抗拉强度为所述外层钢丝的抗拉强度的92％-98％，从而保证了钢帘线的高强度。钢丝的抗拉强度的影响因素很多，比如钢丝的碳含量、钢丝的拉拔方法以及钢丝预变形量等，可以从这些方面来控制芯钢丝的抗拉强度。本实用新型中，钢丝抗拉强度均是通过将钢丝从钢帘线中剥离出来后测量所得。

优选地，本实用新型所得钢帘线具有100％的橡胶渗透率。通过增大芯钢丝和外层钢丝的直径，以及将芯钢丝做预变形，这样得到的钢帘线的橡胶渗透率达100％。橡胶渗透率可以通过空气渗透方法测试获得，具体测量橡胶渗透的方法参见中国专利申请公开文本CN102666972A。当钢帘线被埋入橡胶后，100％的橡胶渗透率有效地避免了水气渗入钢帘线，从而避免了钢帘线发生腐蚀，提高了钢帘线以及轮胎的使用寿命。

钢帘线中芯钢丝以及外层钢丝均为钢丝。为了提高钢帘线与橡胶的粘合力以及提高钢帘线的使用寿命，可以在钢丝(包括芯钢丝和外层钢丝)表面镀有一种或几种金属镀层，比如锌镀层用来防腐蚀来提高使用寿命，或者黄铜镀层用来提高钢帘线和橡胶的粘合力来提高使用寿命。

根据本实用新型的另一个目的，提供一种轮胎，包括带束层，以及位于带束层中钢帘线，该钢帘线具有1+6的结构包括一根芯钢丝和6根外层钢丝，芯钢丝的直径为d1，外层钢丝的直径为d2，将芯钢丝和外层钢丝从钢帘线中剥离出来测试抗拉强度时，芯钢丝的抗拉强度大于3870-2000×d1MPa，外层钢丝的抗拉强度大于3950-2000×d2MPa，d1大于d2，d1与d2之差不小于0.05mm。

根据本实用新型的轮胎重量轻，轮胎的滚动阻力小，油耗低，且轮胎中钢帘线防腐蚀性能好，轮胎的使用寿命也高。

附图说明

图1是现有技术1+6钢帘线。

图2是本发明第一个实施例。

图3是本发明第二个实施例。

具体实施方式

根据本实用新型，钢帘线由1根芯钢丝和6根外层钢丝组成。钢丝(包括芯钢丝和外层钢丝)为高碳钢丝，碳含量大约在0.70％或以上，例如，碳含量0.78-1.025％,锰含量0.30％-1.10％,硅含量0.15％-1.30％,硫含量不超过0.15％,磷含量不超过0.02％，均为质量百分含量，此外，可能还包括额外添加的一些微合金元素，例如0.20％-0.40％的铬，0.20％或以下的铜，0.30％或以下的钒，均为质量百分含量。

首先通过机械除锈和/或通过在H₂SO₄或HCl溶液中进行化学酸洗来清洗线材以便去除位于表面上的氧化物。然后将线材在水中漂洗，然后干燥。然后对经干燥的线材进行第一组干拉拔操作以便减小直径直到第一中间直径。

在该第一中间直径处，例如在大约3.0至3.5mm处，对干拉拔钢丝进行第一中间热处理，被称为退火处理。然后该钢丝准备进行下一步机械变形。

之后，在第二组减径步骤中从第一中间直径开始将钢丝进一步干拉拔至第二中间直径。第二中间直径通常为1.0mm至2.5mm。

在该第二中间直径处，对钢丝进行第二退火处理以便能够转变成珠光体。

在该第二退火处理之后，可以对钢丝涂覆金属镀层，比如将铜镀覆在钢丝上并且将锌镀覆在铜上，然后进行热扩散处理以形成黄铜镀层。金属镀层可以是已知的任一种厚度，比如0.2μm。

另外，钢丝可以在黄铜镀层上涂覆有机功能硅烷涂层来进一步提高钢丝以及橡胶之间的粘合力。

然后通过湿拉拔机对钢丝进行最终一组减径工序。湿拉后钢丝为抗拉强度通常高于4100-2000*dMPa，d为钢丝直径，并且适用于橡胶制品加强的圆形钢丝。

钢丝的最终直径为0.25mm至0.40mm，例如0.28mm、0.30mm、0.32mm、0.35mm、0.38mm、0.40mm。

可以对圆形钢丝通过预变形装置进行二维或三维预变形，来用作芯钢丝。二维或三维预变形可以是已知的任一种预变形，比如，将钢丝引导经过一对齿轮而作出的单卷曲预变形，或者如WO99/28547中所描述的将钢丝引导分别经过两对位于不同平面的齿轮作出的双卷曲预变形。

将准备好的芯钢丝加捻，然后与6根外层钢丝一起加捻，此时的捻向与芯钢丝之前的加捻方向相反(也就是芯钢丝退捻)，得到本实用新型的钢帘线。经过捻制以及可能的预变形，最终钢帘线里剥离出来的钢丝的抗拉强度低于湿拉后钢丝的抗拉强度。

图1显示的是现有的1+6*0.34钢帘线。钢帘线100是由1根芯钢丝105和6根外层钢丝105组成，芯钢丝105直径d1和外层钢丝105直径d2均为0.34mm。钢帘线的捻距为14mm。

图2显示的是本使用新型的第一个实施例。钢帘线200包括一根芯钢丝205以及6根外层钢丝210，芯钢丝205的直径d1为0.37mm，外层钢丝210的直径d2为0.32mm。钢帘线200的捻距为14mm。

图3显示的是本使用新型的第二个实施例。钢帘线300包括一根芯钢丝305以及6根外层钢丝310，芯钢丝305的直径d1为0.37mm，外层钢丝310的直径d2为0.32mm。芯钢丝为双卷曲预变形，弯曲高度为0.44mm和弯曲长度为2.2mm。钢帘线300的捻距为14mm。

对钢帘线100、钢帘线200以及钢帘线300进行测试，结果如下表：

由上述的实验结果可知，本实用新型的钢帘线橡胶渗透率更高，防腐蚀性能更好，破断拉力更高，线密度更低，用其增强的帘布层以及轮胎更轻，油耗更少，使用寿命更长。

本实用新型的第三个实施例，钢帘线包括一根芯钢丝以及6根外层钢丝，芯钢丝的直径d1为0.32mm，外层钢丝的直径d2为0.27mm，芯钢丝的抗拉强度为3478MPa，外层钢丝的抗拉强度为3565MPa。钢帘线的捻距为15mm。

本使用新型的第四个实施例，钢帘线包括一根芯钢丝以及6根外层钢丝，芯钢丝的直径d1为0.38mm，外层钢丝的直径d2为0.32mm，芯钢丝的抗拉强度为3340MPa，外层钢丝的抗拉强度为3460MPa。芯钢丝为单卷曲预变形。钢帘线的捻距为16mm。

Claims (9)

1.一种用于增强橡胶制品的钢帘线，所述钢帘线具有1+6的结构包括一根芯钢丝和6根外层钢丝，所述芯钢丝的直径为d1，所述外层钢丝的直径为d2，d1和d2表述为mm，其特征在于，将所述芯钢丝和所述外层钢丝从所述钢帘线里剥离出来测量抗拉强度时，所述芯钢丝的抗拉强度大于3870-2000×d1MPa，至少一根所述外层钢丝的抗拉强度大于3950-2000×d2MPa，d1大于d2，d1与d2之差不小于0.05mm。

2.根据权利要求1所述的钢帘线，其特征在于，d1和d2均在0.25-0.40mm范围之中。

3.根据权利要求1所述的钢帘线，其特征在于，所述6根外层钢丝的抗拉强度的平均值大于3950-2000×d2MPa。

4.根据权利要求1所述的钢帘线，其特征在于，所述钢帘线有捻距在14-18mm范围之中。

5.根据权利要求1所述的钢帘线，其特征在于，所述芯钢丝在被捻制成钢帘线之前具有二维或三维的预变形。

6.根据权利要求5所述的钢帘线，其特征在于，所述的芯钢丝具有单卷曲或双卷曲预变形。

7.根据权利要求1所述的钢帘线，其特征在于，所述芯钢丝的抗拉强度为所述外层钢丝的抗拉强度的92％-98％。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的钢帘线，其特征在于，所述的钢帘线具有100％的橡胶渗透率。

9.一种轮胎，包括带束层以及位于所述带束层中的根据权利要求1-8中任一项所述的钢帘线。