一种开放型钢帘线
技术领域
本实用新型涉及一种开放型钢帘线。本实用新型还涉及一种包括开放型钢帘线的橡胶制品，比如轮胎。
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。
高的橡胶渗透率的钢帘线是市场所追求的。比如，将钢帘线用于增强轮胎时，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，在应用于增强轮胎时，轮胎的使用寿命也长。因此，对于钢帘线来说，其橡胶渗透性能是非常重要的。
提高钢帘线橡胶渗透率的一个途径是将钢帘线做成开放型结构。
WO88/05612公开了一种开放型钢帘线，该开放型钢帘线具有n×1的结构，其在2.5N和50N之间的部分载荷延伸率在0.2-0.45％之间。虽然在钢帘线的性能测试中显示出很好的橡胶渗透性能(钢帘线性能测试中所得橡胶渗透性能只是通过将钢帘线制备成帘布层后即测试，而不是制备成轮胎后测试)，甚至实现了全渗胶，但在实际轮胎制造过程中，比如在帘布的压延、轮胎成型以及轮胎硫化过程中，钢帘线都会受到不同程度的张力，导致钢帘线的开放程度被削弱，也就是说钢帘线的开放结构会被消耗掉，开放程度会缩减，从轮胎剥离钢帘线后发现钢帘线出现不完全渗胶的问题。
另外，重量轻的钢帘线也是市场所追求的。将钢帘线用于汽车轮胎时，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，减小钢帘线的重量是有效的降低帘布层重量的方法之一，可以有助于在保证帘布层的强度的情况下减小帘布层的重量。
US6247514公开了一种钢帘线，其中钢丝的抗拉强度在4400-2000DMPa之上，因为采用了高抗拉强度的钢丝，所以可以采用更小直径的钢丝来制备钢帘线，所得到的钢帘线具有重量轻的优点。但在实际应用中发现单单由高抗拉强度钢丝组成的钢帘线渗胶性能和抗疲劳性能需要改进。
因此，需要开发渗胶性能更好、重量更轻的钢帘线。
实用新型内容
本实用新型的首要目的是解决上述现有的技术问题。
本实用新型的另一个目的是提供一种全渗胶重量轻的钢帘线。
本实用新型的再一个目的是提供一种轮胎，其增强件为全渗胶重量轻的钢帘线。
根据本实用新型的目的，提供一种钢帘线，钢帘线具有开放的结构，钢帘线包括n根钢丝，钢帘线具有断裂延伸率在3.0％至5.0％之间，且钢帘线在50N载荷的延伸率在0.6％至1.5％之间，n根钢丝按照帘线捻距捻制在一起，每根钢丝是经过螺旋形预变形的。
通过同时控制钢帘线的断裂延伸率和钢帘线在50N载荷的延伸率，得到的钢帘线具有充分的开放结构但其开放结构不会过于开放。充分的开放结构意味着在应用时，比如制备成帘布层应用于轮胎时，在经过帘布层压延操作和轮胎成型和硫化操作过程后，钢帘线的开放结构仍然很充分，也就是说钢帘线的开放结构并不会因为轮胎制备时的帘布层压延操作和轮胎成型和硫化操作而被消耗掉，橡胶仍然能充分渗透进钢帘线中，钢帘线实现真正的全渗胶，这样可以降低钢帘线在轮胎中中钢丝之间的磨损，以及降低钢帘线在轮胎中发生腐蚀的可能，由此提高钢帘线的抗疲劳性能。本实用新型的钢帘线的开放程度虽然很充分，但也有控制，因为钢帘线的开放程度也不是越高越好，开发程度越高，橡胶渗透越好，但钢帘线过于开放，会减小钢帘线箍紧约束轮胎的作用。
优选地，钢帘线在50N载荷的延伸率在0.7％至1.2％之间。这样的钢帘线中的钢丝的预变形量和钢帘线的帘线捻距更容易实现。
根据本实用新型，优选地，每根钢丝具有直径D在0.15mm至0.30mm之间；更优选地，每根钢丝具有直径D在0.17mm至0.25mm之间。优选地，钢帘线中所有的钢丝具有相同的直径。减少钢丝直径的同时，需要提高钢丝的抗拉强度来保证钢帘线具有足够的破断拉力。
优选地，每根钢丝具有抗拉强度TS满足下列公式：TS≥(3800-2000×D)MPa；更优选地，每根钢丝具有抗拉强度TS满足下列公式：TS≥(4100-2000×D)MPa；最优选地，每根钢丝具有抗拉强度TS满足下列公式：TS≥(4400-2000×D)MPa。钢丝的抗拉强度数值为将钢丝从钢帘线中剥离后测量所得。高抗拉强度钢丝的应用，配合控制钢帘线的断裂延伸率和钢帘线在50N载荷的延伸率，可以在保持钢丝的强度的情况下降低钢丝的直径，这样可以使得钢帘线在更小的捻距时仍能保持足够的开放结构，也就是说钢帘线开放程度不变而帘线捻距变小，这样钢帘线破断拉力更高，钢帘线直径更小，所制备的帘布更薄，钢帘线实现全渗胶，所制得的轮胎也更轻以及使用寿命更长。换句话说，钢丝的抗拉强度越高，钢丝的直径可以越小，在帘线捻距不变时钢帘线的开放程度越高。
根据本实用新型，钢帘线中钢丝在捻制成钢帘线前均经过预变形。钢丝的预变形为螺旋形预变形。钢丝的螺旋形预变形即是使钢丝呈现螺旋形，比如引导钢丝通过套筒或者圆盘所得到螺旋形预变形，所以不是二维波形，也不是螺旋波形。通过测量将经过预变形后的钢丝捻制成钢帘线后又将钢帘线解捻而得到的钢丝的外包络圆的外径，以此来测量钢丝的预变形量。预变形钢丝的外包络圆的外径可以通过千分尺测得，所述千分尺为盘型千分尺，包括位于测微螺杆的端部的圆盘，该圆盘直径不低于20mm，这样的千分尺能够快速简便的测量预变形钢丝的包络圆外径。测量外包络圆外径的方法如下：1)设置盘型千分尺的测砧之间距离为某一值，比如600μm，2)取钢帘线样品(大概100mm长)，将钢帘线解捻得到单根钢丝，在钢丝的一端(大概15mm长)做一个弯；3)将带弯的钢丝导入测砧中，且钢丝保持垂直竖立在圆盘之间；4)调整减小测砧之间的距离以加夹紧钢丝，比如550μm，使钢丝在去除外力扶持后可独立的垂直竖立在测砧的圆盘之中；5)调整增加测砧之间的距离以放松钢丝，比如555μm，如钢丝保持不动仍垂直竖立在圆盘之中，那么可知此时钢丝的外包络圆的外径大于555μm；6)重复前面的步骤，继续将测砧之间的距离调大，比如560μm；7)重复前面的步骤直至如钢丝在圆盘中从垂直竖立变为大于30°倾斜，此时测砧之间的距离即为钢丝的外包络圆外径Ⅰ；8)调整松开测砧之间的距离，将钢丝进行90°旋转，再重复之前的步骤进行测试得到钢丝的外包络圆外径Ⅱ；9)外包络圆外径Ⅰ和Ⅱ的平均值即为钢丝的外包络圆外径。优选地，每根钢丝具有外包络圆外径大于3.0×D mm，优选地小于5.0×D mm。
优选地，钢帘线的帘线捻距在6mm至14mm之间。配合钢丝的预变形以及合适的钢丝直径，可以使钢帘线达到充分的开放结构。
钢帘线中钢丝数量过低，钢帘线破断拉力太低；钢丝数量过高，钢帘线中空隙太多，导致钢帘线过于松散。优选地，钢帘线中钢丝数量n为3或4。
根据本实用新型的另一个目的，提供一种轮胎，包括带束层、胎体和胎圈部，所述带束层包括至少一根钢帘线，钢帘线具有开放的结构，钢帘线包括n根钢丝，钢丝按照帘线捻距捻制在一起，钢丝是经过螺旋形预变形的，钢帘线具有断裂延伸率在3.0％至5.0％之间，且钢帘线在50N载荷的延伸率在0.6％至1.5％之间。所得到的轮胎更轻、使用寿命更长。
附图说明
1.图1显示了本实用新型的一个实施例。
2.图2显示了本实用新型的另一个实施例。
具体实施方式
根据本实用新型，钢帘线由n根钢丝组成。钢丝可以为高碳钢丝，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.Omm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，金属镀层可以是已知的任一种促进钢帘线和橡胶粘合的镀层，比如已知的二元、三元或四元合金镀层，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×D MPa，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0.15mm至0.30mm，例如0.17mm、0.21mm、0.28mm、0.30mm。更优选地，控制钢丝最终直径为0.17mm至0.25mm之间。
再对钢丝通过预变形装置进行预变形。预变形为螺旋形预变形，通过套筒或者圆盘来做出的螺旋形预变形。钢丝的预变形量可以通过将钢丝从钢帘线中剥离后测量钢丝的外包络圆外径获得。
将准备好的n根钢丝加捻，得到本实用新型的钢帘线。可以通过控制帘线捻距、钢丝直径和/或钢丝的预变形量，所得本实用新型的钢帘线断裂延伸率和在50N载荷时的延伸率在所定范围之内，也就是钢帘线的断裂延伸率在3.0％至5.0％之间，且钢帘线在50N载荷的延伸率在0.6％至1.5％之间，保证了钢帘线的充分开放程度。需要注意的是，由于预变形和捻制操作的影响，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。
本实用新型的第一个实施例是3×1开放型钢帘线。该钢帘线100由3根钢丝105按帘线捻距捻制而成。钢丝105的直径是0.30mm。帘线捻距是14mm。钢帘线100的断裂延伸率是3.45％，其在50N时的延伸率是0.78％。钢帘线100的橡胶渗透率为100％。钢丝105从钢帘线100中剥离后测的的抗拉强度是3325MPa，外包络圆外径是1.1mm。
本实用新型的第二个实施例是4×1开放型钢帘线。该钢帘线200由4根钢丝205按帘线捻距捻制而成。钢丝205的直径是0.21mm。帘线捻距是8mm。钢帘线200的断裂延伸率是3.83％，其在50N时的延伸率是0.90％。钢帘线200的橡胶渗透率为100％。钢丝205从钢帘线200中剥离后测的的抗拉强度是3781MPa，外包络圆外径是0.71mm。
橡胶渗透率100％显示了本实用新型钢帘线实现了全渗胶，橡胶渗透至钢帘线中钢丝之间的空隙。橡胶渗透率可以通过现有的测试方法得知，比如压降实验。
除此之外，当应用本实用新型的钢帘线增强轮胎时，将钢帘线从轮胎里剥离后测量钢帘线的橡胶渗透率发现，钢帘线在经过轮胎制备过程尤其是帘布层压延和轮胎成型和硫化过程后，钢帘线仍然保持了全渗胶。这表明钢帘线的开放程度并没有因为轮胎的制备过程而明显缩减，这与现有技术相比有了很大的改善，也就是说本实用新型的钢帘线相较于现有技术具有更稳定和更充分的开放结构。
