一种用于橡胶增强的钢帘线和轮胎
技术领域
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该钢帘线增强的轮胎。
背景技术
在重型建筑和土方作业中使用的大型工程车用轮胎具有远高于卡车胎或轿车胎的作业负载。因此，工程车胎的胎体帘布层和带束帘布层要求具有巨大的承载能力，并且其中使用的钢帘线要求具有更高的强度。因此，工程车胎中使用的钢帘线一般由多股绳捻制而成，来达到高强度和高破断拉力。
除此之外，钢帘线还要求具有很高的橡胶渗透性能，这样可以防止在轮胎使用中水汽渗透至钢帘线内部，因为如果水汽渗透至钢帘线内部，可能会引起钢丝发生腐蚀，从而导致钢帘线和轮胎的过早失效。
CN209162495U公开了一种钢帘线，由一个芯股和多个外股捻制而成，其中外股为多根钢丝一次捻制而成，也就是紧密型结构。但由于外股钢丝数量多，且其为包括内层、中层和外层的三层结构，因此这种一次捻制而成的外股构型不稳定，在弯曲受力时易发生变形缺陷，也就是说外股并不能形成稳定的正六边形，从而导致钢帘线构型不好，强度达不到预期，疲劳性能降低过快。
实用新型内容
本实用新型首要目的是解决上述问题。
本实用新型的目的之一是提供一种成型好且强度高的钢帘线。
本实用新型的另一个目的是提供一种使用高强度钢帘线增强的轮胎。
根据本实用新型的目的，提供一种用于橡胶增强的钢帘线。钢帘线包括一个芯股和六个外股，芯股具有3+n+m的结构包括第一芯层、第一中间层和第一外层，每个外股具有1+n+m的结构包括第二芯层、第二中间层和第二外层，m不大于n的两倍，外股的第二中间层具有捻距P1，外股的第二外层具有捻距P2，P1和P2的比率满足：0.5≤P1/P2≤0.7。
通过设定外股为层状结构以及外股中第二中间层和第二外层的捻距比例，使得外股的成型更稳定，不会松散也不会变形，钢帘线的强度达到了预期，并且将钢帘线制成帘布后按所需尺寸进行裁减时，帘布的裁断面平整性更好。捻距比例不能太大，否则钢帘线会太松散；反过来，捻距比例也不能过小，否则钢帘线线密度太大导致轮胎太重，且捻制损失过大导致钢帘线强度降低。
优选地，钢帘线的直径在4-7mm的范围内，从而在目前的生产技术上获得具有更高破断拉力的钢帘线。
优选地，芯股的直径大于或等于外股的直径。更优选地，芯股的直径大于外股的直径。这样钢帘线渗胶性能会更好，且钢帘线成型更好。
优选地，外股中的钢丝具有相同的直径。更易于生产。
优选地，芯股的第一中间层具有捻距P3，芯股的第一外层具有捻距P4，P3和P4的比率满足：0.5≤P3/P4≤0.7。
优选地，芯股的第一芯层具有捻距P5，P5<8mm。可以有效的防止芯股刺出。
根据本实用新型，m和n均为整数，m不大于n的两倍，更优选地，m是n的两倍。
本实用新型的钢帘线的破断拉力大于30000N，更甚地，钢帘线的破断拉力大于32000N或者33000N。
为了获得上述高破断拉力的钢帘线，用于制备钢帘线的钢丝的强度至少在HT/ST或以上级别。
根据本实用新型的另一个目的，提供一种轮胎，包括带束层、胎体层、胎面层和一对胎圈部，其特征在于所述带束层和/或所述胎体层里面埋入至少一根钢帘线，钢帘线包括一个芯股和六个外股，芯股具有3+n+m的结构包括第一芯层、第一中间层和第一外层，每个外股具有1+n+m的结构包括第二芯层、第二中间层和第二外层，m不大于n的两倍，外股的第二中间层具有捻距P1，外股的第二外层具有捻距P2，P1和P2的比率满足：0.5≤P1/P2≤0.7。
附图说明
图1是本实用新型第一个实施例。
图2a、2b显示了帘布的裁断面。
具体实施方式
用于钢帘线的钢丝的生产从盘条开始。
首先，清洁盘条，通过机械除磷和/或在硫酸/盐酸溶液中化学酸洗来除去表面的氧化皮。然后盘条在水中清洗再干燥。干燥后的盘条经过第一系列的干拉操作来降低钢丝直径至第一中间直径。
在第一中间直径D1，比如在大约3.0-3.5mm，干拉过的钢丝经受第一中间热处理，也就是所谓的淬火。淬火意味着先至温度到1000℃左右奥氏体化，接着在大约600-650℃有从奥氏体至珠光体的转变阶段。钢丝可以进行更进一步的机械变形。
然后钢丝在第二系列直径降低步骤中被进一步干拉，从第一中间直径D1至第二中间直径D2。第二中间直径D2基本在1.0mm-2.5mm之间。
在第二中间直径D2，钢丝经历第二淬火处理，也就是再次在1000℃左右奥氏体化，然后在大约600-650℃淬火处理使得转变为珠光体。
如果在第一干拉和第二干拉步骤中总的直径减少量不是太大，可以通过直接拉拔操作将盘条拉至第二中间直径D2。
在第二淬火处理后，钢丝通常会被涂覆黄铜涂层：在钢丝上镀上铜，在铜上镀上锌。施加热扩散来形成黄铜涂层。或者，钢丝还可以涂覆有三元合金涂层，包括铜、锌和第三种金属比如钴、钛、镍、铁或者其他已知金属。
然后黄铜或三元合金涂覆的钢丝通过湿拉机器来完成最终系列的截面减小步骤。最终的产品为一个钢丝，具有0.60质量百分比以上的碳含量，比如高于0.70质量百分比，或者比如高于0.80质量百分比，或者比如高于0.90质量百分比；具有大于2000MPa的抗拉强度，或者高于3800-2000×D(HT)MPa、高于4100-2000×D MPa(ST)或高于4400-2000×D(UT)MPa(D为最终钢丝的直径)，钢丝适用于增强橡胶制品。
适用于轮胎增强的钢丝，一般具有最终直径在0.05mm-0.60mm之间，例如在0.10mm-0.40mm之间。具体的钢丝直径可以是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。
首先按照预先确定的钢丝直径和股绳中各层钢丝的捻距来制备芯股和外股，然后按预先确定的捻距将外股围绕芯股捻制成钢帘线。
图1显示了本实用新型第一个实施例。钢帘线100具有一个芯股105和6个外股125，芯股105结构为3+6+12，包括作为第一芯层的3根钢丝110、作为第一中间层的6根钢丝115和作为第一外层的12根钢丝120，外股125结构为1+6+12，包括作为第二芯层的1根钢丝130、作为第二中间层的6根钢丝135和作为第二外层的12根钢丝140。其中，钢丝110直径为0.20mm，钢丝115、钢丝120、钢丝130、钢丝135和钢丝140的直径为0.35mm。芯股105的直径为1.83mm，外股125的直径为1.75mm，芯股的第一芯层捻距为6.30mm，芯股的第一中间层捻距为12.00mm，芯股的第一外层捻距为20.00mm，外股的第二中间层捻距为12.00mm(±5％)，外股的第二外层捻距为20.00mm(±5％)，钢帘线的捻距为50.00mm，外股的第二芯层只有1根钢丝不加捻。钢帘线100的破断拉力为32560N，直径为5.4mm，钢丝110抗拉强度为3400MPa左右，钢丝115、钢丝120、钢丝130、钢丝135和钢丝140的抗拉强度为3200MPa左右。
将多根钢帘线100平行放置于橡胶中，制成帘布200，然后斜裁断，可以观察到帘布的裁断面很平整，且钢帘线不松散。图2a显示了钢帘线100制成的帘布200的裁断面，裁断面很平整，钢帘线100刺出很少；图2b显示了作为对比参考的裁断面，该裁断面不平整，钢帘线刺出很多。
钢帘线中钢丝的直径、钢丝的抗拉强度、各层的捻距、钢帘线的直径和钢帘线的破断拉力是按照GBT33159-2016测量的。
本实用新型的第二个实施例是一个钢帘线，具有一个芯股和6个外股，芯股结构为3+6+12，外股结构为1+6+12，芯股第一芯层钢丝直径为0.20mm，其余钢丝直径为0.35mm，芯股的第一芯层捻距为6.30mm，芯股的第一中间层捻距为13.00mm，芯股的第一外层捻距为20.00mm，外股的第二中间层捻距为13.00mm(±5％)，外股的第二外层捻距为20.00mm(±5％)，钢帘线的捻距为50.00mm。钢帘线100的破断拉力为32890N。
本实用新型的第三个实施例是一个钢帘线，具有一个芯股和6个外股，芯股结构为3+6+11，外股结构为1+6+11，芯股第一芯层钢丝直径为0.20mm，其余钢丝直径为0.35mm，芯股的第一芯层捻距为6.30mm，芯股的第一中间层捻距为12.00mm，芯股的第一外层捻距为20.00mm，外股的第二中间层捻距为12.00mm(±5％)，外股的第二外层捻距为20.00mm(±5％)，钢帘线的捻距为50.00mm。钢帘线100的破断拉力为31200N。
本实用新型的第三个实施例是一个轮胎，包括带束层、胎体层、胎面层和一对胎圈部，其中带束层由本实用新型第一个实施例钢帘线100增强。
