CN212713929U - 钢帘线和轮胎 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种钢帘线和轮胎。该钢帘线包括一个芯钢单丝和数目为n个的鞘钢单丝，芯钢单丝是无捻的，并且鞘钢单丝围绕芯钢单丝绞捻，芯钢单丝沿其纵向方向基本上是线性的，芯钢单丝是扁平单丝，其横截面上宽度与厚度的纵横比在1.08至1.90的范围内。在被嵌入到用于制造轮胎的橡胶层中时，本实用新型的钢帘线减少了端部翘起问题。

Description

钢帘线和轮胎
技术领域
本实用新型涉及一种用于橡胶增强的钢帘线。本实用新型还涉及一种由钢帘线增强的轮胎。
背景技术
包括至少两个钢单丝的钢帘线被用作诸如橡胶带、橡胶轮胎、橡胶软管等橡胶产品的增强件。上述至少两个钢单丝绞捻在一起以形成钢帘线。
已知的是，用于增强橡胶轮胎的钢帘线需要具有一定的拉伸强度、抗弯刚度、耐腐蚀性、抗疲劳性、橡胶渗透度、橡胶粘合性能等。橡胶渗透度是钢帘线的一个特性，其表征橡胶可以渗透到钢帘线中的程度。橡胶渗透到钢帘线中并填充钢单丝之间的间隙，并且由此减少钢帘线内部的空腔。由此防止水分进入到钢帘线中，从而避免钢帘线的钢单丝被腐蚀，并且这确保了钢帘线和橡胶产品的长寿命。因此，对于钢帘线来说，总是期望高橡胶渗透度。
一种具有1+n构造的钢帘线被广泛使用。为了达到高橡胶渗透性，芯钢单丝被制造为具有比鞘钢单丝更大的直径，诸如CN205000184 中的钢帘线。然而，这种钢帘线在轮胎制造期间存在端部翘起的问题。嵌有平行钢帘线的橡胶层是用于轮胎制造的一个部件。经橡胶处理的钢帘线层通过切割为具有一定长度、宽度和厚度的小片而被进一步加工。经橡胶处理的钢帘线层被以与经橡胶处理的钢帘线层的纵向轴线成倾斜角度地切割、或者被垂直于经橡胶处理的钢帘线层的纵向轴线切割。随后，所有形状相同的小片橡胶层通过机器捻接为用于一个轮胎的期望长度。
切割之后，小片的经橡胶处理的钢帘线层的四个角中的一个或一些有时会从平面翘起。如果角翘起一定高度，诸如十毫米或更多，则会导致自动机器难以捻接，此时，捻接只能手动完成，并且这会导致工作效率降低。这就是所谓的“端部翘起”问题。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种旨在解决上述问题、尤其是端部翘起问题的钢帘线。
本实用新型的第二目的在于提供一种通过本实用新型钢帘线增强的轮胎。
根据本实用新型的第一方面，提供了一种钢帘线。该钢帘线包括一个芯钢单丝和数目为n个的鞘钢单丝，芯钢单丝是无捻的，并且鞘钢单丝围绕芯钢单丝绞捻，芯钢单丝沿其纵向方向基本上是线性的，芯钢单丝是扁平单丝，其横截面的宽度与厚度的纵横比在1.08至1.90 的范围内。
通常，用于钢帘线的钢单丝具有圆形或所谓的基本上圆形的横截面，“基本上圆形的横截面”意味着由于生产的性质，横截面并非完美的圆形形状，其中单丝的宽度与厚度比约为1，具有因生产公差而导致的较小的且可接受的差异。
对于本实用新型的钢帘线，芯钢单丝是扁平单丝，即，在垂直于芯钢单丝的长度尺寸的平面中，横截面表现出两个扁平面，两个扁平面基本上彼此平行，用于连接两个扁平面的芯钢单丝表面可以是弯曲表面。与丝的横截面相切的两条平行线之间的垂直距离是“卡尺距离”，因为该距离对应于卡尺的测头与芯钢单丝接触时测头之间的距离。此时，如果考虑垂直于芯钢单丝长度的所有方向上的卡尺距离，会发现一个最小值(将被称为“厚度”)和一个最大值(将被称为“宽度”)。芯钢单丝的宽度和厚度可以用千分尺方便地测量，测量方法如下：首先，解开钢帘线并识别芯钢单丝；然后通过全角度地转动芯钢单丝并重复测量距离，来用千分尺确定芯钢单丝在第一位置处的最大卡尺距离和最小卡尺距离；接下来，在第二和第三位置执行相同的测量。第一、第二和第三位置彼此相距足够远，例如相隔鞘钢单丝的至少一个捻距。三个最大卡尺距离的平均值为芯钢单丝的宽度，三个最小卡尺距离的平均值为芯钢单丝的厚度。芯钢单丝的宽度与厚度比在1.08至1.90的范围内，并且将被称为“纵横比”。
发明人令人惊讶地发现通过引入无捻扁平芯钢单丝或扁平化的芯钢单丝，解决了钢帘线在嵌入到橡胶层中时的端部翘起问题。
鞘钢单丝具有圆形或基本上圆形的横截面。
对于本实用新型，芯钢单丝是无捻的，这意味着芯钢单丝几乎是直的，没有被绞捻，或者芯钢单丝的绞捻节距大于250mm或无穷大。根据本实用新型，“无捻”并不意味着钢单丝未经受任何绞捻过程；无捻钢单丝可以是首先进行绞捻并且继而经受解捻的钢单丝。除了被扁平化之外，芯钢单丝上没有其它预成形，使得芯钢单丝沿纵向方向基本上是线性的或直的，“沿芯钢单丝的纵向方向基本上是线性的”意味着芯钢单丝不是波浪或螺旋的形式，而是呈线性或直的形式，具有因生产而导致的较小偏差。
优选地，芯钢单丝的宽度与厚度的纵横比在1.12至1.55的范围内。更优选地，芯钢单丝的纵横比在1.15至1.50的范围内。这极大地减少了橡胶层中钢帘线的端部翘起问题。
尽管芯钢单丝是扁平的，但钢帘线并不像芯钢单丝那样扁平。钢帘线的宽度与厚度的纵横比在1.0至1.1的范围内。钢帘线的宽度和厚度的测量方法与芯钢单丝的宽度和厚度的测量方法几乎相同，只是用钢帘线代替芯钢单丝。
芯钢单丝的等效直径大于鞘钢单丝的直径。芯钢单丝的等效直径是与芯钢单丝的垂直横截面相等面积的假想圆的直径，其中芯钢单丝的面积通过芯钢单丝线性密度除以钢密度来确定。优选地，芯钢单丝的等效直径比鞘钢单丝的直径大至少0.03mm，优选地，等效直径相差至多0.08mm，例如0.05或0.06mm。这可以更好地改善端部翘起问题。优选地，芯钢单丝的等效直径在0.25mm至0.50mm范围内。
芯钢单丝的宽度大于芯钢单丝的等效直径。作为优选方案，芯钢单丝的宽度小于或等于0.55mm。如果芯钢单丝的宽度太大，将难以控制帘线形成质量。
芯钢单丝的厚度小于芯钢单丝的等效直径。作为另一优选方案，芯钢单丝的厚度为至少0.25mm。如果芯钢单丝的厚度太小，则由钢帘线增强的轮胎可能在径向方向上具有较小的刚度，导致更差的胎面磨损和更大的滚动阻力。
芯钢单丝为扁平单丝，宽度上的刚度大于厚度上的刚度。不同方向上的不同刚度使得轮胎具有更好的操纵舒适性和转向操纵性。
钢帘线可以是现有1+n构造钢帘线中的任何一种。优选地，n为 5、6或7。
钢帘线的绞捻节距在10至20mm的范围内、优选在12至18mm 的范围内。
根据本实用新型的第二目的，提供了一种轮胎。该轮胎包括带层、胎体层、胎面层和成对胎圈部，带层和/或胎体层嵌有至少一个钢帘线，钢帘线包括一个芯钢单丝和数目为n个的鞘钢单丝，芯钢单丝是无捻的，并且鞘钢单丝围绕芯钢单丝绞捻，芯钢单丝沿芯钢单丝的纵向方向基本上是线性的，芯钢单丝是扁平单丝，其宽度与厚度的纵横比在 1.08至1.90的范围内。
附图说明
图1描述了本实用新型的第一优选实施例。
图2描述了第一实施例的扁平芯钢单丝。
图3描述了具有1+6构造的现有技术。
图4示出端部翘起。
图5描述了本实用新型的第二优选实施例。
具体实施方式
用于钢帘线的钢单丝由盘条制成。
首先通过机械除鳞和/或在H2SO4或HCl溶液中进行化学酸洗来清洁盘条，以便去除表面上存在的氧化物。然后将盘条在水中冲洗并干燥。之后，对干燥的盘条进行第一系列的干拉操作，以将直径减小至第一中间直径。
在该第一中间直径D1处，例如在大约3.0至3.5mm处，对干拉钢单丝进行第一中间热处理，称为铅淬火。铅淬火是指首先奥氏体化至约1000℃的温度，然后在约600-650℃的温度下从奥氏体相转变为珠光体相。然后，准备对钢单丝进行进一步的机械变形。
之后，在第二数目的直径减小步骤中，钢单丝被进一步从第一中间直径D1干拉至第二中间直径D2。第二直径D2的范围通常为从1.0 mm至2.5mm。
在第二中间直径D2，对单钢单丝进行二次铅淬火处理，即，在约 1000℃的温度下再次奥氏体化，并且然后在600-650℃的温度下淬火以允许其转变为珠光体。
如果第一和第二干拉步骤的总减少量不是太大，可以从线材进行直接拉伸操作，将其拉至直径D2。
在第二次铅淬火处理之后，钢单丝通常被设置有黄铜涂层：在钢单丝上镀铜，并且在铜上镀锌。施加热扩散处理以形成黄铜涂层。替代地，钢单丝可以被设置有三元合金涂层，包括铜、锌和钴、钛、镍、铁或其它已知金属的第三合金。
然后，黄铜涂覆的钢单丝或三元合金涂覆的钢单丝通过湿拉机进行最后一系列的横截面减小。最终产品是碳含量的重量百分比高于 0.60％重量，例如高于0.70％重量，或高于0.80％重量，或甚至高于 0.90％重量的钢单丝，其拉伸强度通常高于2000MPa，例如高于 3800-2000xD(HT)MPa，或高于4100-2000xD MPa(ST)或高于 4400-2000xD(UT)MPa(D是最终钢单丝的直径)，并且适用于弹性体产品的增强。
适用于增强轮胎的钢单丝的最终直径的范围通常为从0.05mm至 0.60mm，例如从0.10mm至0.40mm。丝直径的示例是：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。钢单丝的直径最好在0.25mm至0.50mm的范围内。
然后，制备作为芯钢单丝的一个钢单丝和作为鞘钢单丝的n个钢单丝，以用于进一步的所谓的成缆或成束过程以形成钢帘线。在围绕芯钢单丝绞捻鞘钢单丝之前，通过使用于芯钢单丝的钢单丝穿过一组辊而使钢单丝扁平化(具有扁平形状的横截面)，以使芯钢单丝的宽度与厚度的纵横比在1.08至1.90的范围内，而用于鞘钢单丝的钢单丝不被扁平化(具有圆形横截面)。然后，通过所谓的成缆或成束过程将鞘钢单丝围绕芯钢单丝绞捻，获得具有1+n构造的钢帘线，其中芯钢单丝是无捻的并且基本上是线性的，而鞘钢单丝围绕芯钢单丝绞捻，芯钢单丝具有扁平形状的横截面，其宽度与厚度的纵横比在1.08 至1.90的范围内。
优选地，在围绕芯钢单丝绞捻之前，鞘钢单丝可以预成形或不预成形。“预成形”是指钢单丝以某种方式预成形，使得钢单丝具有二维或三维形式，例如沿钢单丝的长度规律地或重复地呈现波浪或螺旋。预成形可以是任何一种现有的预成形，例如通过一对齿轮卷曲、 WO95/16816中描述的多边形预成形、WO99/2854中描述的双卷曲或 US4258543或KR100635328中描述的预成形。
芯钢单丝仅被扁平化而没有任何预成形，并且这意味着芯钢单丝上没有任何其它上述预成形，使得芯钢单丝沿芯钢单丝的纵向方向基本上是线性的，而非呈波浪或螺旋形式。
图1示出具有1+6构造的第一实施例。钢帘线100包括一个具有扁平横截面的芯钢单丝105和6个具有圆形横截面的鞘钢单丝110。芯钢单丝105是无捻的并且沿其纵向方向是线性的。图2示出芯钢单丝105的横截面。
图3示出具有1+6构造的现有技术钢帘线。钢帘线300包括一个具有圆形横截面的芯钢单丝305和6个具有圆形横截面的鞘钢单丝 310。
对现有的钢帘线300和本实用新型的钢帘线100进行对比试验。表1总结归纳了试验结果。
表1
Figure DEST_PATH_GDA0002914420070000071
图4示出端部翘起值的测量。从嵌有钢帘线100的橡胶层切割的小片400具有确定的长度、宽度和厚度。小片400的四个角405中有两个翘起。从小片400的厚度方向测量的值T是端部翘起值。
根据本实用新型的空中落下试验方法与US2012227885中描述的透气性测试方法的工作原理相似，区别在于：首先，橡胶中有钢帘线的样品的长度为钢帘线捻距的90％，并且最小为8.0mm；其次，对于本实用新型的空中落下法，显示器中显示的空气压力ΔP是测试时间为60秒时的结果。显示器中“100”的ΔP结果记为“0％”，这意味着样品钢帘线完全橡胶渗透，显示器中“0”的ΔP结果记为“100％”，这意味着没有橡胶渗透，显示器中“60”的ΔP结果记为“40％”，这意味着60％橡胶渗透。
从表1中可以清楚地看出，与现有技术的钢帘线相比，本实用新型钢帘线的端部翘起问题较少。
图5示出1+5的第二实施例。钢帘线500具有一个芯钢单丝505 和五个鞘钢单丝510。芯钢单丝505是无捻的并且沿其纵向方向是线性的。芯钢单丝505具有扁平横截面，其纵横比为1.21。

Claims (9)

1.一种钢帘线，包括一个芯钢单丝和数目为n个的鞘钢单丝，所述芯钢单丝是无捻的，并且所述鞘钢单丝围绕所述芯钢单丝绞捻，所述芯钢单丝沿其纵向方向基本上是线性的，其特征在于，所述芯钢单丝是扁平单丝，所述扁平单丝的横截面的宽度与厚度的纵横比在1.08至1.90的范围内。
2.根据权利要求1所述的钢帘线，其特征在于，所述纵横比在1.12至1.55的范围内。
3.根据权利要求2所述的钢帘线，其特征在于，所述纵横比在1.15至1.50的范围内。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的钢帘线，其特征在于，所述芯钢单丝的所述宽度小于或等于0.55mm。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的钢帘线，其特征在于，所述芯钢单丝的所述厚度为至少0.25mm。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的钢帘线，其特征在于，n为5、6或7。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的钢帘线，其特征在于，所述芯钢单丝的等效直径大于所述鞘钢单丝的直径。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的钢帘线，其特征在于，钢帘线的宽度与厚度的纵横比在1.0至1.1的范围内。
9.一种轮胎，包括带层、胎体层、胎面层和成对胎圈部，其特征在于，所述带层和/或所述胎体层嵌有至少一个如权利要求1至8中任一项所述的钢帘线。
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