開(kāi)放式鋼簾線的制作方法
【專利摘要】一種開(kāi)放式鋼簾線，具有n×1的結(jié)構(gòu)，不低于4％的高斷裂延伸率。該開(kāi)放式鋼簾線的捻距超過(guò)10mm，開(kāi)放式鋼簾線的鋼絲被預(yù)成形成螺旋形，并且鋼絲的預(yù)成形高度與鋼絲的直徑之比不低于5.0。該開(kāi)放式鋼簾線具有高的斷裂延伸率、低負(fù)荷下的高延伸率和全橡膠滲透率。該開(kāi)放式鋼簾線被用作橡膠產(chǎn)品的增強(qiáng)元件。
【專利說(shuō)明】開(kāi)放式鋼簾線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及鋼簾線，尤其是涉及具有高斷裂延伸率的開(kāi)放式鋼簾線。本實(shí)用新型還涉及以鋼簾線增強(qiáng)的橡膠產(chǎn)品。
【背景技術(shù)】
[0002]具有高斷裂延伸率、高的低負(fù)荷延伸率和全橡膠滲透率的鋼簾線一直是市場(chǎng)所需，尤其是作為輪胎的零度帶束層和保護(hù)層的增強(qiáng)元件。
[0003]高延伸率(HE)會(huì)導(dǎo)致良好的抗沖擊或抗剪切性。尤其對(duì)于保護(hù)層，為了獲得良好的抗沖擊或抗剪切性能，例如當(dāng)橡膠輪胎碾過(guò)石塊或類似物體時(shí)，非常需要高延伸率的鋼簾線。
[0004]通常，對(duì)于橡膠輪胎的鋼簾線增強(qiáng)零度帶束層，要求具有高的低負(fù)荷延伸率(LLE)，當(dāng)LLE不足時(shí)，簾布不會(huì)膨脹到所需的尺寸.其結(jié)果是，硫化輪胎的橫斷面與輪胎的設(shè)計(jì)不同，導(dǎo)致輪胎中不利的應(yīng)力分布，并降低輪胎的使用壽命。
[0005]此外，意味著100%橡膠滲透率的全橡膠滲透率也是所需的。橡膠滲透率越好，抗疲勞性就越強(qiáng)。對(duì)于全橡膠滲透率的鋼簾線，單絲之間的摩擦低，單絲的磨損也低。并且，沒(méi)有空間讓水氣滲透進(jìn)簾線，結(jié)果就不會(huì)產(chǎn)生腐蝕。因此鋼簾線的抗疲勞性好，并且鋼簾線的使用時(shí)間長(zhǎng)?？傊摵熅€結(jié)構(gòu)越開(kāi)放，橡膠滲透率就越好。
[0006]但是對(duì)于在橡膠產(chǎn)品中作為增強(qiáng)元件的現(xiàn)有鋼簾線來(lái)說(shuō)，甚至在橡膠輪胎的零度帶束層和保護(hù)層中，高斷裂延伸率、全橡膠滲透率和高LLE是不能同時(shí)具備的。
[0007]對(duì)于已經(jīng)引入市場(chǎng)的現(xiàn)有HE簾線來(lái)說(shuō)，鋼簾線的股線以小的捻距(小于4mm)捻到一起，從而獲得HE和高LLE。但缺點(diǎn)在于，單絲布置的太緊密，以至于單絲之間幾乎沒(méi)有空間來(lái)滲透進(jìn)橡膠。這種HE鋼簾線的橡膠滲透率如此差，以至于疲勞性不好。此外，現(xiàn)有的HE簾線通常由小捻距的多股線構(gòu)成，生產(chǎn)成本非常高。
[0008]US5707467公開(kāi)了高于5%的高斷裂延伸率的鋼簾線。鋼絲在捻成簾線之前被預(yù)成形成螺旋狀，預(yù)成形高度和單絲直徑之比介于1.05到2.0之間。加捻間距(捻距)范圍是8 - 15。70N負(fù)荷下的延伸率從1.18%到1.57%。由于預(yù)成形值小，盡管斷裂延伸率很高，但LLE并不高。這樣的鋼簾線不能用于增強(qiáng)橡膠輪胎的零度帶束層。由于LLE低，由此鋼簾線增強(qiáng)的輪胎外形非常差。因此，輪胎壽命太短。
[0009]EP1344864也公開(kāi)了一種鋼簾線，該鋼簾線包括線圈預(yù)成形絲。50N負(fù)荷下的LLE小于0.2%。由于LLE低，這種鋼簾線不適合用于增強(qiáng)橡膠輪胎的零度帶束層或保護(hù)層。
[0010]US4938015公開(kāi)了一種為實(shí)現(xiàn)高橡膠滲透率的開(kāi)放式簾線。該開(kāi)放式結(jié)構(gòu)是通過(guò)將圓鋼簾線軋制成橢圓形而形成的。但是軋制過(guò)程中會(huì)損失強(qiáng)度。盡管這種鋼簾線具有高的橡膠滲透率，但是鋼簾線的斷裂延伸率卻并不太高。因此，橡膠產(chǎn)品的抗沖擊或抗剪切性能不好，導(dǎo)致橡膠產(chǎn)品的壽命低。
實(shí)用新型內(nèi)容[0011]本實(shí)用新型的目的之一是解決上述問(wèn)題。
[0012]本實(shí)用新型的另一目的是提供一種具有高斷裂延伸率、全橡膠滲透率和高的低負(fù)荷延伸率的開(kāi)放式鋼簾線。
[0013]本實(shí)用新型的另一目的是提供鋼簾線用作橡膠產(chǎn)品增強(qiáng)元件的用途。
[0014]根據(jù)本實(shí)用新型，nX I結(jié)構(gòu)的開(kāi)放式鋼簾線具有不低于4%的高斷裂延伸率，該開(kāi)放式鋼簾線的捻距大于10mm，開(kāi)放式鋼簾線內(nèi)的鋼絲被預(yù)成形成螺旋形，鋼絲的預(yù)成形高度與鋼絲直徑之比不小于5.0。
[0015]由于大捻距(大于IOmm)和高預(yù)成形比(不小于5.0)，該鋼簾線具有高的斷裂延伸率、高的低負(fù)荷延伸率(LLE)和具有全橡膠滲透率的非常開(kāi)放式的結(jié)構(gòu)。
[0016]高LLE和高斷裂延伸率是通過(guò)將鋼絲捻成開(kāi)放式鋼簾線之前預(yù)成形鋼絲實(shí)現(xiàn)的。預(yù)成形比越高，LLE和斷裂延伸率就越高。預(yù)成形比是由鋼絲的預(yù)成形高度與鋼絲直徑之比限定的。
[0017]高預(yù)成形比導(dǎo)致高LLE和高斷裂延伸率，預(yù)成形比越高，LLE和斷裂延伸率就越聞。
[0018]優(yōu)選地，預(yù)成形比在5.0到10.0之間。
[0019]更優(yōu)選地，預(yù)成形比介于5.0到8.0之間。這樣，開(kāi)放式HE鋼簾線具有高LLE，并且也容易制造。
[0020]此外，預(yù)成形長(zhǎng)度由所需的LLE和確定的預(yù)成形高度來(lái)決定。
[0021]斷裂延伸率不小于4%。優(yōu)選地，斷裂延伸率不小于4.5%。
[0022]優(yōu)選地，20N負(fù)荷下開(kāi)放式鋼簾線的延伸率不小于1.00%，優(yōu)選地不小于1.10%并小于2.00%o
[0023]優(yōu)選地，50N負(fù)荷下開(kāi)放式鋼簾線的延伸率不小于1.50%，優(yōu)選地不小于1.60%并小于3.00%o
[0024]與現(xiàn)有的一步捻成的單股HE簾線相比，例如US5707467描述的HE簾線，本實(shí)用新型鋼簾線的LLE更高。將本實(shí)用新型鋼簾線用作橡膠輪胎的增強(qiáng)元件時(shí)，輪胎的外形能夠滿足輪胎所需，并且輪胎的使用壽命更長(zhǎng)。
[0025]US5707467公開(kāi)了一種單股HE鋼簾線，該鋼簾線包括預(yù)成形單絲并一步捻成。但是單絲的預(yù)成形比太小，以至于LLE非常低。35N負(fù)荷下的延伸率介于0.71%和1.00%之間(當(dāng)然，20N負(fù)荷下的延伸比小于1.00%)，并且70N負(fù)荷下的延伸率介于1.18%和1.57%之間。它們遠(yuǎn)小于本實(shí)用新型的LLE。同時(shí)，US5707467中的單絲是通過(guò)鋸齒形排輥預(yù)成形的，其中，鋸齒形排輥僅適用于小的預(yù)成形比，大預(yù)成形比是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。
[0026]根據(jù)本實(shí)用新型，鋼絲是套管預(yù)成形的，預(yù)成形比很高。包括這種預(yù)成形鋼絲的開(kāi)放式HE鋼簾線具有高的LLE。
[0027]該開(kāi)放式鋼簾線是一步捻成的。開(kāi)放式鋼簾線的捻距(或加捻間距)超過(guò)10mm。捻距越大，斷裂延伸率就越小，但是，在本實(shí)用新型的鋼簾線中，較大的捻距由大的預(yù)成形比進(jìn)行補(bǔ)償，因此得到高的斷裂延伸率。優(yōu)選地，捻距介于12mm和20mm之間。捻距涉及到鋼絲直徑和鋼絲的數(shù)量:這意味著捻距隨著鋼絲直徑的增大而增大，并且捻距還隨著鋼絲數(shù)量的增多而增大。
[0028]大捻距和高預(yù)成形比相結(jié)合的結(jié)果是，開(kāi)放式鋼簾線具有非常開(kāi)放的結(jié)構(gòu)。這種鋼簾線只有在高張力下才會(huì)閉合，并且一由于初始延伸性主要是結(jié)構(gòu)性和彈性的一當(dāng)張力去除時(shí)簾線會(huì)恢復(fù)其初始狀態(tài)。這種非常開(kāi)放的結(jié)構(gòu)將使橡膠完全滲透進(jìn)鋼簾線。而且，斷裂延伸率和LLE都很高。
[0029]與現(xiàn)有的多股HE簾線相比，本開(kāi)放式結(jié)構(gòu)是巨大的優(yōu)點(diǎn)。盡管現(xiàn)有的多股HE簾線具有高的LLE，但由于其捻距小，這種鋼簾線是一種閉合式簾線。將這種簾線浸入橡膠的同時(shí)，用通氣法測(cè)試橡膠滲透率為0%。這意味著，本實(shí)用新型鋼簾線具有意味著100%橡膠滲透率的全橡膠滲透率。本實(shí)用新型的鋼簾線比現(xiàn)有多股HE簾線更適合用于增強(qiáng)橡膠產(chǎn)品O
[0030]優(yōu)選地,鋼絲直徑介于0.15和0.5mm之間。
[0031]由于nX I結(jié)構(gòu)的開(kāi)放式鋼簾線是一步制成，η優(yōu)選為2到8。根據(jù)一實(shí)施例，所述η是4、5或6。當(dāng)η大于10時(shí)，為了達(dá)到更好的效果，鋼絲直徑隨鋼絲數(shù)量的增多而減小。
[0032]與現(xiàn)有多股HE簾線相比，本實(shí)用新型的鋼簾線具有更高的橡膠滲透率和更低的制造成本，同時(shí)，與現(xiàn)有單股HE簾線相比，本實(shí)用新型鋼簾線具有更高的LLE。
[0033]這種具有高斷裂延伸率、全橡膠滲透率和高的低負(fù)荷延伸率的開(kāi)放式鋼簾線可以用作橡膠產(chǎn)品的增強(qiáng)元件。優(yōu)選地，橡膠產(chǎn)品是充氣輪胎的零度帶束層或保護(hù)層。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0034]圖1所示是6Χ I開(kāi)放式HE簾線的制造工藝。
[0035]圖2a_2d所示是6X1開(kāi)放式HE簾線的不同截面圖。
[0036]圖3所示是從6X I開(kāi)放式HE簾線分離出的單絲的預(yù)成形高度。
[0037]圖4所示是4X1開(kāi)放式HE簾線的截面圖。
[0038]圖5所示是7X I開(kāi)放式HE簾線的截面圖。
[0039]圖6所示是本實(shí)用新型鋼簾線和現(xiàn)有鋼簾線的拉伸曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0040]鋼絲可以由盤(pán)條制得。
[0041]盤(pán)條的成分包括最小0.70%最大約1.10%的碳含量，錳含量范圍從0.40%到
0.70%，硅含量范圍從0.15%到0.30%，最大硫含量0.03%，最大磷含量0.30%，所有百分比均為重量百分比。除需要非常高的抗拉強(qiáng)度以外，通常只含微量銅、鎳、鋁、鈦、氮和/或鉻。
[0042]為了去除表面上存在的氧化物，首先通過(guò)機(jī)械除鱗和/或在H2SO4或HCl溶液中進(jìn)行化學(xué)酸洗來(lái)清潔盤(pán)條。然后用清水漂洗并干燥盤(pán)條。接下來(lái)為了將直徑減小到第一中間直徑，將干燥的盤(pán)條進(jìn)行第一系列干式拉絲操作。
[0043]在第一中間直徑階段，例如約3.0到3.5mm，干式拉絲后的鋼絲進(jìn)行第一中間熱處理，稱為索氏體化處理。然后，鋼絲做好進(jìn)一步機(jī)械變形的準(zhǔn)備。
[0044]此后，鋼絲在多個(gè)第二減徑步驟中從第一中間直徑進(jìn)一步干式拉絲到第二中間直徑，第二直徑的范圍典型從1.0mm到2.5mm。
[0045]在第二中間直徑階段，鋼絲經(jīng)歷第二索氏體化處理，從而允許轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。
[0046]第二索氏體化處理以后，鋼絲被覆上黃銅鍍層:在鋼絲上鍍銅，并且在銅上鍍鋅。黃銅鍍層是應(yīng)用熱擴(kuò)散處理形成的。[0047]除此以外，也可以在鋼絲的黃銅鍍層上涂覆有機(jī)官能性硅烷涂層。
[0048]然后，通過(guò)濕式拉絲機(jī)，鋼絲經(jīng)歷最終系列的截面減縮，最終產(chǎn)品是按重量計(jì)算碳含量超過(guò)0.60%、抗拉強(qiáng)度通常超過(guò)3800 - 2000DMPa、并適于橡膠產(chǎn)品增強(qiáng)的圓形鋼絲。
[0049]適于增強(qiáng)輪胎的鋼絲通常最終直徑范圍從0.15mm到0.50mm，例如從0.20mm到 0.40mmn 單絲直徑范例有 0.20mm>0.22mm、0.245mm、0.28mm、0.30mm>0.32mm、0.35mm、
0.38mm、0.40mm。
[0050]上述工藝以后，用線軸收取鋼絲進(jìn)行下面的工藝，例如變形并捻成簾線。
[0051]圖1所示是6X1開(kāi)放式HE簾線的制造工藝。6根來(lái)自于卷軸12的直徑0.26mm的鋼絲10被導(dǎo)向經(jīng)過(guò)變形裝置套14，每根鋼絲10通過(guò)一個(gè)變形裝置套14，每個(gè)變形裝置套使鋼絲產(chǎn)生塑性彎曲。然而，當(dāng)鋼絲經(jīng)過(guò)變形裝置套時(shí)，由于下游的捻制操作，鋼絲旋轉(zhuǎn)。彎曲與旋轉(zhuǎn)和與鋼絲線速度的結(jié)合導(dǎo)致了螺旋狀的預(yù)成形，因此鋼絲10在變形裝置套14的作用下被預(yù)成形成螺旋狀。接下來(lái)，鋼絲10被聚攏在裝置16里，并在那里被捻成6X1開(kāi)放式HE簾線18。
[0052]根據(jù)本實(shí)用新型，本【技術(shù)領(lǐng)域】人員已知的可產(chǎn)生大變形的任何變形裝置均可用。優(yōu)選地，變形裝置是套管變形裝置。在變形過(guò)程中，套管直徑由所需的鋼絲預(yù)成形高度決定。并且，在鋼絲被捻成鋼簾線的捻制工藝中獲得大捻距。鋼絲的高預(yù)成形率和鋼簾線的大捻距導(dǎo)致了鋼簾線的HE、高LLE和全橡膠滲透率。
[0053]圖2a到2d所示是6X I開(kāi)放式HE簾線18沿長(zhǎng)度的不同部分的不同橫截面視圖。鋼簾線18的斷裂延伸率是5.01 %，20N負(fù)荷下的延伸率是1.33 %，50N負(fù)荷下的延伸率是1.79%。并且，單絲10的預(yù)成形率是5.96。鋼簾線18的捻距是16mm。鋼簾線18的光學(xué)直徑是1.68，該直徑是通過(guò)鋼簾線橫截面的光學(xué)投影測(cè)量的。從直徑上，可以清楚看到鋼簾線非常開(kāi)放，橡膠滲透率很好。實(shí)際上，通氣測(cè)試法測(cè)得的橡膠滲透率達(dá)到100%。
[0054]預(yù)成形率是鋼絲的預(yù)成形高度和鋼絲直徑之比，預(yù)成形高度是通過(guò)光學(xué)測(cè)量法測(cè)量的。首先將鋼簾線剪短，然后從鋼簾線上把鋼絲分離成獨(dú)立的單絲，接下來(lái)用光學(xué)測(cè)量法測(cè)量預(yù)成形高度。光學(xué)投影后總是有一個(gè)鋼絲波形，波形的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)之間的垂直距離就是預(yù)成形高度(包括兩倍直徑)。圖3所示是從6X1開(kāi)放式HE簾線18分離出的單絲10的預(yù)成形高度20。
[0055]圖4所示是4X1開(kāi)放式HE簾線。鋼簾線22包括4根直徑0.35mm的鋼絲24，鋼簾線22的斷裂延伸率是5.33 %，20N負(fù)荷下的延伸率是1.41%，50N負(fù)荷下的延伸率是
1.67%，單絲24的預(yù)成形率是5.54，鋼簾線22的捻距是14mm。
[0056]圖5所示是7X I開(kāi)放式HE簾線。鋼簾線26包括7根直徑0.245mm的鋼絲28，鋼簾線26的斷裂延伸率是4.75%，20N負(fù)荷下的延伸率是1.30 %，50N負(fù)荷下的延伸率是
1.53%，單絲28的預(yù)成形率是6.07，鋼簾線26的捻距是17mm。
[0057]此夕卜，鋼簾線還可以是3X1、5X1、8X1、9X1等。
[0058]上述所有鋼簾線都具有全橡膠滲透率和高LLE。
[0059]在本實(shí)用新型的鋼簾線18和現(xiàn)有普通HE鋼簾線A之間進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，鋼簾線A是低于4mm小股捻距的3X4多股結(jié)構(gòu)，鋼簾線A斷裂延伸率超過(guò)4%。圖6所示是拉伸曲線，曲線30是鋼簾線18，曲線32是鋼簾線A。從圖6可以清楚看出，本實(shí)用新型的簾線18具有與現(xiàn)有技術(shù)的鋼簾線A類似的應(yīng)力和應(yīng)變曲線。這說(shuō)明本實(shí)用新型的簾線18與現(xiàn)有技術(shù)的鋼簾線具有類似的斷裂延伸率和LLE。但是，本實(shí)用新型鋼簾線18的橡膠滲透率是100%，而現(xiàn)有技術(shù)鋼簾線A的橡膠滲透率卻是O %。此外，由于鋼簾線18是以大捻距一步捻成，而現(xiàn)有技術(shù)的鋼簾線A則至少以非常小的捻距經(jīng)過(guò)兩個(gè)步驟捻成的，因此本實(shí)用新型簾線18的生產(chǎn)成本比現(xiàn)有技術(shù)鋼簾線A的生產(chǎn)成本大大降低。
[0060]具有高LLE和全橡膠滲透率的開(kāi)放式HE簾線適于用作增強(qiáng)橡膠產(chǎn)品，尤其用于增強(qiáng)充氣輪胎的零度帶束層或保護(hù)層，該種鋼簾線具有良好的抗疲勞性和長(zhǎng)的使用壽命，因此輪胎也具有長(zhǎng)的使用壽命。
【權(quán)利要求】
1.一種開(kāi)放式鋼簾線，具有n X I結(jié)構(gòu)，不低于4%的高斷裂延伸率，所述開(kāi)放式鋼簾線的捻距超過(guò)10mm，所述開(kāi)放式鋼簾線的鋼絲被預(yù)成形成螺旋形，其特征在于，所述鋼絲的預(yù)成形高度與所述鋼絲的直徑之比不小于5.0。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)放式鋼簾線，其特征在于，所述鋼絲的預(yù)成形高度與所述鋼絲的所述直徑的所述比介于5.0和8.0之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的開(kāi)放式鋼簾線，其特征在于，所述捻距介于12mm和20mm之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的開(kāi)放式鋼簾線，其特征在于，所述開(kāi)放式鋼簾線在20N負(fù)荷下的延伸率不低于1.00%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的開(kāi)放式鋼簾線，其特征在于，所述開(kāi)放式鋼簾線在50N負(fù)荷下的延伸率不低于1.50%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的開(kāi)放式鋼簾線，其特征在于，所述鋼絲的直徑介于0.15到0.5mm之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的開(kāi)放式鋼簾線，其特征在于，所述n是從2到8。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的開(kāi)放式鋼簾線，其特征在于，所述n是4、5或6。
【文檔編號(hào)】D07B1/06GK203498695SQ201190000841
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2011年10月4日 優(yōu)先權(quán)日:2010年10月27日
【發(fā)明者】程志超, S·希佩, 羅奕文, 張愛(ài)軍 申請(qǐng)人:貝卡爾特公司