用于加强充气轮胎的钢丝帘线

用于加强充气轮胎的钢丝帘线

　　技术领域tt

　　本发明涉及一种用于加强充气轮胎的钢丝帘线，本发明还涉及该tt钢丝帘线的使用，用于充气轮胎的胎体加强。tt

　　背景技术tt

　　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tt强的多层钢丝帘线也是已知的。现有技术US5595057A公开了一种用tt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tt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。tt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tt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tt和外层中的丝之间的点接触而引起的磨损。现有技术US5318643A公tt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tt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tt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tt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tt封了橡胶渗透通过帘线的路线。tt

　　现有技术JP59223503A公开了一种4+9+14的帘线，其中，帘线tt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tt橡胶渗透。但是钢丝帘线的断裂负载需要进一步提高。tt

　　发明内容tt

　　本发明的目的是克服现有技术的缺陷。tt

　　本发明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tt多层钢丝帘线。tt

　　本发明的另一目的是提供一种多层钢丝帘线，它不仅在拉伸强度、tt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tt用。tt

　　根据本发明的第一方面，用于加强充气轮胎的钢丝帘线是包括芯tt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tt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tt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tt中的至少一根丝具有不小于(3800-2000×d)MPa的拉伸强度，其中，ttd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tt更低的拉伸强度。tt

　　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tt(3800-2000×d)MPa的拉伸强度，其中，d是相应丝的直径，表示为tt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tt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tt释放所述丝，其次，根据ISO6892-1:2009进行拉伸测试。为了获得不tt小于(3800-2000d)MPa的拉伸强度，用于绞股成钢丝帘线的丝的初tt始拉伸强度应当不小于(4100-2000d)MPa。极度拉伸的丝给予钢丝tt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tt间隙，用于橡胶渗透。tt

　　芯部的丝可以有相同或不同的拉伸强度水平。tt

　　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tt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tt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tt磨损。tt

　　优选是，全部的丝可以有相同的丝直径，且丝直径可以在0.10mmtt和0.40mm之间的范围内，优选是在0.15mm和0.35mm之间。相同tt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tt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。tt

　　优选是，在中间层的层长度和外层的层长度之间的比率可以在tttttt0.70和0.90之间的范围内，最优选是在0.75和0.85之间。在层长度tt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tt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tt引起的拉伸强度的损失。对于在本发明中应用的高拉伸强度水平，这tt样的优点甚至更高，因为拉伸强度越高，扭绞损失也将越高。tt

　　如在US5595057中所述，将“成形比率”定义为在丝中形成的波的tt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tt外层中的丝的成形比率可以在0.75和0.95之间的范围内，优选是在tt0.85和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tt下保持钢丝帘线的结构。tt

　　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tt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tt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。tt

　　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tt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tt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tt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tt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tt供了用于制造多层帘线的最有成本效益的方法。tt

　　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tt之间的良好平衡，还能有成本效益地制造和使用。tt

　　根据本发明的另一方面，将钢丝帘线用于充气轮胎的胎体加强，tt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tt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tt少一根丝具有不小于(3800-2000×d)MPa的拉伸强度，其中，d是丝tt的直径，表示为单位mm。tt

　　附图说明tt

　　图1示意表示了包含本发明的钢丝帘线的剖视图。tt

　　图2A、2B和2C示意表示了用于制造包含本发明的钢丝帘线的tt装置和方法。tt

　　图3A、3B和3C示意表示了用于制造包含本发明的钢丝帘线的tt另一装置和方法。tt

　　具体实施方式tt

　　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tt0.70％范围内的锰含量、从0.15％至0.30％范围内的硅含量、最大tt0.03％的硫含量、最大0.30％的磷含量，所有的百分数是重量百分数。tt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tt线组分具有最少在0.80和0.85重量％之间的碳含量。为了进一步提高tt钢丝的拉伸强度，最小碳含量可以在0.85和0.90重量％之间的范围内，tt或者甚至在0.90和0.95重量％之间。另外，可以添加其它合金成分，tt例如Cr。tt

　　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tt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tt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tt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，tt以便减小直径，直到第一中间直径。tt

　　在该第一中间直径d1(例如大约3.0至3.5mm)，对所述干拉制tt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tt化，直到大约1000℃的温度，随后在大约600-650℃的温度进行从奥tt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。tt

　　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tt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tt2.5mm的范围内。tt

　　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tt约1000℃的温度奥氏体化，然后在600至650℃的温度进行淬火，以tt便能够变换成珠光体。tt

　　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tt杆进行直接的拉制操作，直到直径的d2。tt

　　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tt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。tt

　　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tt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tt常高于2000MPa的拉伸强度，并适用于弹性体产品的加强。tt

　　另外，黄铜涂层可以包含其它成分，例如Co，以便形成包括Cu、ttZn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tt步提高在钢丝和聚合物基体之间的粘附。tt

　　适用于轮胎的加强的钢丝通常是最终直径在从0.05mm至tt0.60mm范围内的丝，例如从0.10mm至0.40mm。丝直径的实例是tt0.10mm、0.12mm、0.15mm、0.175mm、0.18mm、0.20mm、0.22mm、tt0.245mm、0.28mm、0.30mm、0.32mm、0.35mm、0.38mm、0.40mm。tt

　　图1示意表示了包含本发明的钢丝帘线的剖视图。钢丝帘线10tt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，tt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tt部丝16之间有间隙，用于橡胶渗透。tt

　　本发明的一个实施例是具有以下规格的4+9+14×0.20ST的帘tt线。丝直径为0.20mm，具有不小于3700MPa的初始拉伸强度。全部tt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tt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tt层长度。tt

　　图2A、2B和2C示意表示了用于制造包含本发明的钢丝帘线的tt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，tt4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tt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12tt在帘线形成点24处扭绞在一起。tt

　　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tttttt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tt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。4×1tt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tt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tt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4×1tt芯部股线20扭绞，以便形成4+9的股线26。tt

　　图2C表示了用于制造4+9+14钢丝帘线10的搓绳机18，其中，tt14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tt22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tt24。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tt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tt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+9tt股线26扭绞，以便形成4+9+14的钢丝帘线10。tt

　　图3A、3B和3C示意表示了用于制造包含本发明的钢丝帘线的tt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tt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tt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tt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tt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，tt当飞轮32旋转一次时，4×1芯部股线20接受两次扭绞。tt

　　图3B表示了用于制造4+9股线26的双扭绞机器28，其中，4×1tt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tt形成点24、第一扭绞点30、飞轮32、第二扭绞点34，直至缠绕4+9tt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，tt9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tt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tt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tt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tt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tttttt比图2B的层长度更长。tt

　　图3C表示了用于制造4+9+14帘线的双扭绞机器40，其中，4+9tt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。tt4+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，tt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26tt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tt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tt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tt42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tt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tt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tt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tt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tt4+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tt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tt4+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tt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。tt

　　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tt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。在中tt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tt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。tt

　　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tt图3的方法的能量消耗也小于图2的方法的能量消耗。tt

　　下面的表格证明本发明实现了在拉伸强度和橡胶渗透之间的良好tt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tt2500N提高至2700N，而在中间层的层长度和外层的层长度之间的比tt率的增加能够进一步使得断裂负载从2700N提高至3000N。tt