本發(fā)明涉及一種用于加強(qiáng)橡膠制品的鋼簾線。本發(fā)明還涉及一種生產(chǎn)鋼簾線的方法和由該鋼簾線加強(qiáng)的輪胎。

背景技術(shù)：

為了減少對(duì)環(huán)境的污染，現(xiàn)在需要環(huán)保輪胎。一個(gè)方向是開(kāi)發(fā)更輕重量的輪胎。解決方案之一是減少輪胎的帶束層的橡膠量：減小帶束層的厚度并且減小輪胎的重量。然而，這將使得相鄰的帶束層容易分離，并且將導(dǎo)致輪胎的故障。另一種解決方案是減小輪胎中的鋼簾線的重量：由較輕的鋼簾線加強(qiáng)的輪胎變得更輕。

用于加強(qiáng)橡膠制品(例如輪胎)的鋼簾線總是需要具有良好甚至充分的橡膠滲透性。

為了實(shí)現(xiàn)上述要求，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了m+n扁平簾線。

ep2689939公開(kāi)了一種具有2+n結(jié)構(gòu)的鋼簾線，其中兩根芯單絲彼此接觸，并且n根鞘單絲與兩根芯單絲絞捻，且芯單絲的直徑大于鞘單絲的直徑。

jp2007063706公開(kāi)了一種具有2+n結(jié)構(gòu)、n為1至3的鋼簾線，其中兩個(gè)芯單絲彼此接觸，并且n個(gè)鞘單絲與兩個(gè)芯單絲絞捻。

us6748731公開(kāi)了一種具有m+n結(jié)構(gòu)的鋼簾線，其中芯單絲以并列構(gòu)造布置，并且在芯單絲之間沒(méi)有形成空隙。

上述現(xiàn)有技術(shù)的鋼簾線可以有助于減小輪胎的重量并改善橡膠的滲透特性。然而，仍然需要用于減小輪胎重量的鋼簾線的新解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的是提供一種用于減小橡膠制品重量的鋼簾線。

本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種制造用于加強(qiáng)橡膠制品的鋼簾線的方法。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種重量輕的輪胎。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種具有扁平橫截面的鋼簾線。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種鋼簾線，該鋼簾線包括具有數(shù)目為m的第一組芯單絲和具有數(shù)目為n的第二組鞘單絲，m是3或4。芯單絲形成螺旋，而芯單絲彼此不絞捻并且基本上相對(duì)于彼此平行，或者芯單絲具有大于300mm的絞捻節(jié)距。第二組和第一組彼此絞捻，并且鞘單絲在由芯單絲形成的螺旋的相同方向上形成扁平螺旋。鞘單絲具有簾線絞捻節(jié)距。在鋼簾線的任何橫截面處，存在兩個(gè)相鄰芯單絲之間的至少一個(gè)空隙。

通過(guò)在兩個(gè)相鄰芯單絲之間形成空隙，兩個(gè)相鄰芯單絲并不總是彼此接觸，因此避免了由兩個(gè)相鄰芯單絲的接觸所引起的磨損。因此，提高了鋼簾線的壽命。

根據(jù)本發(fā)明，芯單絲是螺旋構(gòu)造，而芯單絲不彼此絞捻并且以基本平行的關(guān)系布置，或者芯單絲具有大于300mm的絞捻節(jié)距?！盎旧掀叫械年P(guān)系”是指芯單絲一個(gè)接一個(gè)地布置，由此芯單絲之一位于左側(cè)，芯單絲之一位于右側(cè)，其余的一個(gè)或兩個(gè)芯單絲位于中間，并且“基本平行關(guān)系”是螺旋形的基本平行關(guān)系，但不是平面關(guān)系。

可能地，該空隙一方面存在于左和/或右芯單絲之間，另一方面存在于中間的相鄰芯單絲之間，或者當(dāng)芯單絲的數(shù)目是4時(shí)，存在于中間的相鄰的兩個(gè)芯單絲之間。

根據(jù)本發(fā)明，芯單絲基本上平行布置。這意味著在鋼簾線的任何橫截面處，當(dāng)在左芯單絲的中心點(diǎn)與右芯單絲的中心點(diǎn)之間畫直線時(shí)，每個(gè)其余的芯單絲的中心點(diǎn)與直線之間的最短距離為小于芯單絲直徑的0.5倍，從而良好地形成和維持鋼簾線的細(xì)長(zhǎng)扁平構(gòu)形。

優(yōu)選地，在任何橫截面處，任何兩個(gè)相鄰的芯單絲彼此不接觸，換言之，在任何兩個(gè)相鄰的芯單絲之間存在空隙，并且空隙的數(shù)目為m-1。由此，芯單絲的磨損減少，鋼簾線的橡膠滲透性提高，并且鋼簾線的壽命提高。

優(yōu)選地，通過(guò)在鋼簾線的任何一個(gè)橫截面處相鄰的兩個(gè)芯單絲之間的最短距離l來(lái)測(cè)量空隙。l大于0mm且小于或等于0.1mm。l不能太大，否則，芯單絲難以保持平行。更優(yōu)選地，l滿足以下公式：0.005mm<l≤0.08mm。

為了保持芯單絲的構(gòu)形并獲得高的橡膠滲透性，鞘單絲的數(shù)目n不應(yīng)該太大或太小。為了使鋼簾線具有充分的橡膠滲透性，n小于可以完全包圍芯單絲的數(shù)目。優(yōu)選地，當(dāng)m為3時(shí)，n在從2至7的范圍內(nèi)，或當(dāng)m為4時(shí)，n在從2至8的范圍內(nèi)。因此，鋼簾線的優(yōu)選結(jié)構(gòu)為3+2、3+3、3+4、3+5、3+6、3+7、4+2、4+3、4+4、4+5、4+6、4+7、4+8。

芯單絲和鞘單絲具有相同的直徑，可替代地，芯單絲的直徑大于鞘單絲的直徑，或者芯單絲的直徑小于鞘單絲的直徑。

根據(jù)本發(fā)明，芯單絲形成螺旋，第二組和第一組彼此絞捻，并且鞘單絲在與由芯單絲形成的螺旋的相同方向上形成扁平螺旋，結(jié)果，鋼簾線的橫截面大多看起來(lái)像扁平或橢圓形。當(dāng)應(yīng)用鋼簾線用于加強(qiáng)橡膠制品時(shí)，可以減小橡膠制品的厚度，同時(shí)可以獲得相同或相似的強(qiáng)度。特別是當(dāng)輪胎由根據(jù)本發(fā)明的鋼簾線加強(qiáng)時(shí)，由于橡膠制品的厚度減小，橡膠材料的用量和重量減少，鋼和橡膠的重量比提高，輪胎的操縱穩(wěn)定性提高，并且輪胎的重量減小，并且隨著鋼簾線的耐磨性降低，輪胎的壽命也提高。

由芯單絲形成的螺旋并不意味著芯單絲彼此絞捻，相反，芯單絲基本上平行地布置，這意味著在鋼簾線的任何兩個(gè)橫截面處，芯單絲基本上彼此平行。

jp2001011782公開(kāi)了一種由兩根芯單絲和4-7根鞘單絲組成的鋼簾線，兩根芯單絲彼此絞捻，然后芯單絲可以對(duì)齊為平行于鋼簾線的長(zhǎng)軸或者鋼絲繩的短軸。只有當(dāng)芯單絲對(duì)齊為與鋼簾線的長(zhǎng)軸平行時(shí)，在兩個(gè)芯單絲之間存在空隙，空隙不總是存在于兩個(gè)芯單絲之間。這些與本發(fā)明不同。

芯單絲具有大于300mm的絞捻節(jié)距，但是芯單絲具有螺旋構(gòu)造。鞘單絲的簾線絞捻節(jié)距的范圍優(yōu)選為8至20mm，使得鞘單絲與芯單絲絞捻。

優(yōu)選地，芯單絲在與鞘單絲絞捻之前預(yù)成型，從而更容易獲得空隙。該預(yù)成型可以是本領(lǐng)域已知的任何類型的現(xiàn)有預(yù)成型操作。

在制造m+n簾線的現(xiàn)有技術(shù)中，存在所謂的“交叉”現(xiàn)象的太頻繁的誤差：芯單絲之一與其余的芯單絲交叉。結(jié)果，芯單絲的排列順序改變。當(dāng)將鋼簾線嵌入橡膠中以形成橡膠層時(shí)，“交叉”現(xiàn)象將導(dǎo)致橡膠層的厚度缺乏均勻性。本發(fā)明解決了這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)樗档土私徊娴念l率。根據(jù)本發(fā)明，交叉現(xiàn)象被良好地控制，并且在100個(gè)簾線絞捻節(jié)距內(nèi)這種交叉的數(shù)目小于20。優(yōu)選地，在100個(gè)鋼絲絞捻節(jié)距內(nèi)，交叉的數(shù)目小于10個(gè)或甚至小于5個(gè)。結(jié)果，由本發(fā)明的鋼簾線加強(qiáng)的橡膠層具有改善的均勻厚度。

根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)目的，提供了一種方法。該方法包括以下步驟：

i)提供第一組芯單絲和第二組鞘單絲；

ii)使第一組產(chǎn)生絞捻；

iii)在與第一組的絞捻相反的絞捻方向上將第二組與第一組絞捻，從而形成具有基本上圓形橫截面的m+n鋼絲股，其中芯單絲彼此不絞捻，或具有大于300mm的絞捻節(jié)距，并且鞘單絲具有簾線絞捻節(jié)距；

iii)通過(guò)輥使鋼絲股扁平化以形成鋼簾線。

輥的扁平化力被良好地控制，結(jié)果，鋼簾線的芯單絲基本上以平行關(guān)系布置，并且兩個(gè)相鄰芯單絲之間的空隙存在于鋼簾線的任何橫截面處。輥可以是多于一組的輥，甚至是幾組或多組輥。

優(yōu)選地，該方法包括在步驟i)之前為芯單絲提供預(yù)成型操作的步驟。該預(yù)成型可以包括使芯單絲產(chǎn)生單個(gè)卷曲、雙卷曲或多邊形預(yù)成型。結(jié)果，兩個(gè)相鄰芯單絲之間的空隙變得越來(lái)越明顯。

優(yōu)選地，在步驟i)之前，該方法包括將芯單絲，例如在分配盤中，并且例如在壓縮模具中將芯單絲模制成穩(wěn)定且均勻的分配狀態(tài)，例如基本上規(guī)則的三角形或正方形形狀。結(jié)果是，最終鋼簾線的交叉問(wèn)題大大減少。

本發(fā)明的鋼簾線可用于加強(qiáng)橡膠制品，如輪胎。

根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)目的，提供了一種重量輕的輪胎，其中輪胎的帶束層由根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)目的的鋼簾線加強(qiáng)。輪胎可以是任何具有現(xiàn)有類型的輪胎，例如客車輪胎和卡車輪胎。該輪胎具有改善的耐磨性和更長(zhǎng)的使用壽命。此外，由于應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的鋼簾線，橡膠材料的用量可以減少，因此輪胎具有減小的重量。另外，輪胎具有改進(jìn)的操縱穩(wěn)定性和良好的橡膠滲透性。

附圖說(shuō)明

圖1描述了根據(jù)本發(fā)明的鋼簾線。

圖2描述了根據(jù)本發(fā)明的鋼簾線。

圖3描述了用于制造根據(jù)本發(fā)明的鋼簾線的裝置。

圖4描述了根據(jù)本發(fā)明的鋼簾線的“交叉”現(xiàn)象。

圖5描述了根據(jù)本發(fā)明的在一個(gè)絞捻的軸向長(zhǎng)度內(nèi)的一些橫截面處的芯單絲的排列。

具體實(shí)施方式

用于鋼簾線的鋼單絲由盤條(wirerod)制成。

首先通過(guò)機(jī)械除垢和/或通過(guò)在h2so4或hcl溶液中的化學(xué)酸洗來(lái)清潔盤條，以便去除表面上存在的氧化物。然后將盤條在水中漂洗并干燥。然后對(duì)干燥的盤條進(jìn)行第一系列干拉拔操作，以便將直徑減小到第一中間直徑。

在該第一中間直徑d1，例如在約3.0至3.5mm，干拉的鋼絲經(jīng)受第一中間熱處理，稱為退火。退火意味著首先奧氏體化直到約1000℃的溫度，隨后在約600-650℃的溫度下從奧氏體到珠光體的相變階段。然后鋼絲準(zhǔn)備好進(jìn)一步的機(jī)械變形。

此后，在第二數(shù)目的直徑減小步驟中，將鋼絲從第一中間直徑d1進(jìn)一步干拉拔直到第二中間直徑d2。第二直徑d2的范圍通常從1.0mm至2.5mm。

在該第二中間直徑d2處，鋼絲經(jīng)受第二退火處理，即在約1000℃的溫度下再次奧氏體化，然后在600至650℃的溫度下淬火以允許轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。

如果第一和第二干拉拔步驟的總減小不是太大，則可以從盤條進(jìn)行直接拉拔操作，直到直徑d2。

在第二次退火處理之后，鋼絲通常會(huì)設(shè)置有黃銅涂層：將銅鍍?cè)阡摻z上并將鋅鍍?cè)阢~上。應(yīng)用熱擴(kuò)散處理以形成黃銅涂層。

然后通過(guò)濕拉拔機(jī)器對(duì)涂有黃銅的鋼絲進(jìn)行最后一系列的橫截面減小。最終制品是碳含量高于0.60重量％的鋼單絲，例如，高于0.70重量％、或高于0.80重量％、或甚至高于0.90重量％，抗拉強(qiáng)度通常高于2000mpa，例如高于4080-2000dmpa或高于4400-2000dmpa(d是鋼單絲的直徑)并且適于彈性體制品的加強(qiáng)。

適于加強(qiáng)輪胎的鋼單絲通常具有最終直徑范圍為0.05mm至0.60mm的單絲，例如，從0.10mm至0.40mm。單絲直徑的示例為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。

然后對(duì)鋼單絲進(jìn)行處理以形成鋼簾線。

圖3示出了由鋼單絲制造鋼簾線的裝置。該裝置包括旋轉(zhuǎn)部分和固定部分。旋轉(zhuǎn)部件圍繞軸線a-a'以相同的方向并且以相同的角速度旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)部分位于圖3中未示出但在本領(lǐng)域中公知的支架中。固定部分是除了旋轉(zhuǎn)部分之外的其他部分。旋轉(zhuǎn)部分包括引導(dǎo)輪335、340、345、350，旋轉(zhuǎn)絲股引導(dǎo)件355、360和捆扎模具365。在旋轉(zhuǎn)部分內(nèi)部，提供了具有各個(gè)線軸320的多個(gè)線軸架(未示出)，在旋轉(zhuǎn)部分內(nèi)部的線軸320的數(shù)目與鞘單絲的數(shù)目相同。在旋轉(zhuǎn)部分的外部，該裝置包括多個(gè)具有各自的線軸305(線軸305的數(shù)目與芯單絲的數(shù)目相同)的線軸架(未示出)、一系列輥325和收線盤330。優(yōu)選地，該裝置還包括多個(gè)預(yù)成形設(shè)備310，單絲分配盤315和壓縮模具370。

從線軸305放出的芯單絲(作為示例的三芯單絲)被引導(dǎo)到旋轉(zhuǎn)部分中。優(yōu)選地，在進(jìn)入旋轉(zhuǎn)部分之前，芯單絲被引導(dǎo)通過(guò)預(yù)成型設(shè)備310以獲得預(yù)成型操作，和/或然后通過(guò)分配盤315和壓縮模具370均勻地分配并且以穩(wěn)定的分配形式(例如基本上規(guī)則的三角形形式)模制。然后，芯單絲被引導(dǎo)通過(guò)引導(dǎo)輪335，并且進(jìn)一步越過(guò)旋轉(zhuǎn)的絲股引導(dǎo)件355朝向引導(dǎo)輪345，其后芯單絲沿s方向并且以兩倍的簾線絞捻節(jié)距絞捻在一起。越過(guò)引導(dǎo)輪345，芯單絲的前進(jìn)方向倒轉(zhuǎn)，以朝向引導(dǎo)輪340。芯單絲然后被引導(dǎo)通過(guò)捆扎模具365，在捆扎模具365中，芯單絲接納鞘單絲(作為示例，四個(gè)鞘單絲)，這些鞘單絲從線軸320放出，從而形成具有基本上圓形橫截面的絲股。包括芯單絲和鞘單絲的絲股被引導(dǎo)越過(guò)引導(dǎo)輪340并且倒轉(zhuǎn)其行進(jìn)方向。離開(kāi)引導(dǎo)輪340的芯單絲仍然具有s方向的絞捻和相同的兩倍簾線絞捻節(jié)距，例如16mm。鞘單絲具有z方向的絞捻和兩倍的簾線絞捻節(jié)距。離開(kāi)引導(dǎo)輪340的絲股包括在s方向上絞捻的芯單絲和在z方向上絞捻的鞘單絲，并且其進(jìn)一步被引導(dǎo)越過(guò)旋轉(zhuǎn)的絲股引導(dǎo)件360和引導(dǎo)輪350朝向一系列輥325，此后，芯單絲未絞捻并且基本上平行或者芯單絲的絞捻節(jié)距大于300mm，鞘單絲在z方向上以簾線絞捻節(jié)距(例如8mm)絞捻。離開(kāi)引導(dǎo)輪350的絲股被一系列輥325扁平化，此后，絲股的橫截面不再基本上圓形，而是大多看起來(lái)像扁平的或橢圓形，此后，本發(fā)明的鋼簾線形成。最后，將鋼簾線纏繞在收線盤330上。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的鋼簾線，包括正視圖和橫截面視圖。鋼簾線100包括三個(gè)芯單絲105和四個(gè)鞘單絲110。通過(guò)檢測(cè)沿著鋼簾線100的長(zhǎng)度的不同位置的橫截面，清楚的是，相鄰的兩個(gè)芯單絲105之間具有空隙，并且芯單絲105基本上平行并且基本上是直線。圖2示出了測(cè)量相鄰的兩根芯單絲105之間的最短距離l的方法：最短距離l為兩根相鄰芯單絲105的表面之間的最短距離，為0.04mm；和測(cè)量芯單絲105是否基本上平行并且基本上為直線的方法：在位于鋼簾線的一個(gè)橫截面處的兩側(cè)的兩個(gè)芯單絲105的中心點(diǎn)之間畫直線b-b'，當(dāng)芯單絲105的直徑為0.23mm時(shí)，其余的芯單絲105的中心點(diǎn)與直線b-b'之間的最短距離h為0.08mm。

圖4示出了“交叉”現(xiàn)象。沿著鋼簾線400的長(zhǎng)度，一個(gè)芯單絲415改變其位置并越過(guò)其余的芯單絲405、410。結(jié)果，芯單絲405、410、415的排列順序從芯單絲的橫截面的上下方向415-405-410改變?yōu)?05-410-415。

本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例是4+3。鋼簾線的鋼單絲具有0.35mm的直徑。芯單絲之間的空隙小于0.08mm。鋼簾線的橡膠滲透率為100％(通過(guò)空氣降落試驗(yàn))。

本發(fā)明的第三實(shí)施例是4+5。鋼簾線的鋼單絲具有0.35mm的直徑。芯單絲之間的空隙小于0.07mm。鋼簾線的橡膠滲透率為100％。

本發(fā)明的第四實(shí)施例是3+2。鋼簾線的芯單絲具有0.18mm的直徑，鋼簾線的鞘單絲具有0.30mm的直徑。芯單絲之間的空隙為0.05mm。鋼簾線的橡膠滲透率為100％。

一些其他實(shí)施例是3+2鋼簾線，其中芯單絲和鞘單絲的直徑為0.23mm、0.28mm或0.30mm；或3+5鋼簾線，其中芯單絲和鞘單絲的直徑為0.32mm；或3+5鋼簾線，其中芯單絲的直徑為0.35mm，而鞘單絲的直徑為0.32mm。上述所有鋼簾線具有在兩個(gè)相鄰芯單絲之間存在的至少一個(gè)空隙，并且具有100％的橡膠滲透性。

圖5示出了在一個(gè)絞捻的軸向長(zhǎng)度內(nèi)的一些橫截面處的芯單絲的排列。清楚的是，芯單絲105在所有橫截面處的排列基本上彼此平行，并且芯單絲105不會(huì)彼此絞捻。芯單絲105形成螺旋，并且鞘單絲110與芯單絲105絞捻，從而在芯單絲105的螺旋的相同方向上形成扁平螺旋。