專利名稱：中間絲涂有聚合物的多層鋼絲簾線的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種鋼絲簾線，包括芯線、扭絞在芯線周圍的中間鋼絲的第一層、和扭絞在第一層周圍的第二鋼絲的第二層。此鋼絲簾線通常稱為多層鋼絲簾線。
背景技術：
多層鋼絲簾線為本領域特別是輪胎制造領域已知。多層鋼絲簾線既可增強載重汽車輪胎的護胎帶或束帶層又可增強載重汽車輪胎的胎體簾布層。鋼絲簾線在輪胎護胎帶或束帶層中的主要作用是使輪胎具有剛性。由于可通過胎面翻新更換輪胎的護胎帶，所以護胎帶內鋼絲簾線所需機械性能不是很高。相反，用于加強胎體簾布層的鋼絲簾線所需機械性能要高得多。原因之一在于胎體簾布層在輪胎的使用期限內不更換。因此，期望用于胎體簾布層的鋼絲簾線強度更高、柔軟度更高、結構更均勻、粘性和保粘度更高、而且耐久性更好。耐久性更好可表示為抗疲勞性和抗磨損性更高。
現有技術普遍用以下鋼絲簾線結構作為載重汽車輪胎胎體簾布層的加強筋3+9+15×0.175+1(包扎絲)SSZS試驗顯示此簾線的抗磨損性能差。這主要是因為存在有包扎絲和存在不同層的絲之間、特別是S扭絞層的絲與Z-扭絞層的絲之間點接觸。
省去包扎絲產生以下現有技術結構3+9+15×0.175 SSZ在磨損方面有些改進。
試驗過的另一種現有鋼絲簾線有以下結構3+8+13×0.175
與以前結構的區別在于第一層省去一根絲，第二層省去兩根絲。這導致緊密度減小，有允許橡膠滲入的不飽和層。滲入的橡膠使絲之間的磨損減小。
但已注意到采用以下現有結構抗磨損性最好0.20+18×0.175 CC(密實性簾線)該結構包括一根較粗的芯絲和18根以相同的扭絞方向和相同的扭絞節距與芯絲扭絞在一起的較細絲。此扭絞幾何形狀的結果是在絲之間存在線接觸代替點接觸。所述較粗的芯絲產生允許橡膠滲入的微不飽和層而獲得附加益處。線接觸和橡膠滲入是抗磨損性好的原因。但芯絲仍然是最易損壞的元件。
發明概述本發明的目的之一是避免現有技術的缺陷。
本發明的另一目的是進一步改進鋼絲簾線的抗磨損性。
本發明的再另一目的是進一步提高鋼絲簾線的耐久性。
本發明提供一種鋼絲簾線，包括有一或多根芯鋼絲的芯線、扭絞在芯線周圍的中間鋼絲的第一層、和扭絞在第一層周圍的第二鋼絲的第二層。本發明鋼絲簾線的特征在于所述中間鋼絲至少之一單獨地涂有最小厚度為0.10mm的聚合物。環繞中間鋼絲的聚合物顯著地降低中間鋼絲與所述中間層、所述第二層或芯線的任何毗鄰鋼絲之間的磨損度。
0.010mm(例如0.015mm或0.025mm)的所述聚合物的最小厚度意味著超過填充各鋼絲之間空隙所需聚合物體積的聚合物最小體積。此足量聚合物以及聚合物硬度的結果是在扭絞操作之后一薄層聚合物大多仍環繞著各中間鋼絲。此殘余薄層避免涂布的中間鋼絲與周圍絲之間鋼-鋼接觸。
優選在扭絞之前將所述聚合物擠壓在中間鋼絲周圍。
與“軟質”聚合物相比，優選所謂“硬質”聚合物。硬質聚合物有良好的機械性能，賦予足夠的抗磨損性。硬質聚合物有以下性質晶體熔點高于160℃，Vicat DIN 53 460軟化點高于150℃，E-模量高于500MPa、優選高于1000MPa，抗拉強度高于25MPa，伸長率高于50％，DIN 53 456硬度高于30MPa、優選高于50MPa、例如高于80MPa。
所述硬質聚合物還有在50至2500Pa.s范圍內的在約280℃下測量的熔體粘度，對應剪切速率從10000l/s降至1l/s。還更優選的值是熔體粘度在50至1000Pa.s的范圍內，對應剪切速率從5000l/s降至20l/s。
所述聚合物優選選自聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚萘二甲酸乙二酯(PEN)。
在本發明范圍內，證明PET是最佳解決方案。術語“聚對苯二甲酸乙二酯”或“PET”不僅代表對苯二甲酸乙二酯的均聚物，而且代表包含不多于20％其它共聚單元例如由除對苯二甲酸以外的其它酸如間苯二甲酸或除乙二醇以外的二醇衍生的共聚單元的對苯二甲酸乙二酯的共聚物。所述聚合物可還包含聚合物的混合物以改變其某些性能。
與聚酰胺如尼龍-6(PA6)涂層相比，聚對苯二甲酸乙二酯涂層使纜線具有同樣低的摩擦阻力。此外，聚對苯二甲酸乙二酯涂層有更好的粘附和保粘性，有更高的抗腐蝕性，有更好的耐紫外光性(即更好的耐候性)，而且有更低的吸水或吸濕率。在相同情況下聚對苯二甲酸乙二酯涂層僅吸收尼龍-6涂層吸濕量的十分之一。這意味著有聚對苯二甲酸乙二酯涂層的鋼纜不溶脹至與有尼龍-6涂層的鋼纜相同的程度。此外，涂敷聚對苯二甲酸乙二酯涂層可以環境友好的方式進行，即預處理簡單得多而且不使用底漆。
除已提及的所有優點之外，聚對苯二甲酸乙二酯涂層還提供良好的耐磨性。此性能在本發明中很重要。首先，與其它聚合物涂層相比，所述聚對苯二甲酸乙二酯涂層在扭絞過程中相對地未受損傷。其次，所述耐磨性還使扭絞過程之后鋼絲之間磨損所致損傷減小。
一種有利的本發明實施方案有以下特征之一或多種-僅有一個芯鋼絲；
-中間鋼絲的數量在3至10的范圍內；-所述中間鋼絲都單獨地涂有聚合物；-所述芯鋼絲、中間鋼絲和第二鋼絲都以相同方向和相同的扭絞節距扭絞。
附圖簡述下面結合附圖更詳細地描述本發明，其中-
圖1示出本發明鋼絲簾線的橫截面。
優選實施方案的描述圖1示出本發明鋼絲簾線10之一優選實施方案的橫截面。鋼絲簾線10包括直徑0.20mm的芯鋼絲12。六根中間鋼絲14扭絞在芯鋼絲12周圍。所述每根中間鋼絲14都單獨地涂有聚對苯二甲酸乙二酯涂層16。在扭絞之前通過擠出法在各鋼絲上完成此過程。中間鋼絲中鋼的橫截面直徑為0.15mm，包括聚對苯二甲酸乙二酯涂層16的總直徑為0.175mm，但也可為例如0.20mm。
十二根直徑0.175mm的第二絲18扭絞在中間鋼絲周圍。
中間絲14和第二絲18以相同的方向和12.5mm的相同扭絞節距扭絞。
從更全面的觀點出發，所述聚對苯二甲酸乙二酯涂層的厚度可在0.010至0.150mm、例如0.015至0.100mm的范圍內改變。適合的厚度值為0.020mm、0.025mm、0.030mm、0.035mm和0.040mm。
中間鋼絲14周圍的聚對苯二甲酸乙二酯涂層16有以下優點1.芯絲12與涂布中間鋼絲14之間沒有鋼接觸；2.六根中間鋼絲14相互間沒有鋼接觸；3.中間鋼絲14與第二鋼絲18之間沒有鋼接觸。
芯絲12有比中間絲14的總直徑和第二絲18的直徑稍大的直徑(0.20mm)從而使中間層和第二層不飽和，即未被緊密排列的鋼橫截面完全占有和充滿。第二鋼絲之間的開口可允許橡膠滲入第二鋼絲18之間從而也減小那些第二鋼絲18之間的磨損。
可使所述第二絲經塑性變形，如US-A-5687557中所公開的多邊形變形，以進一步改善橡膠滲透度。
扭絞操作和硫化之后，中間鋼絲14周圍的聚對苯二甲酸乙二酯涂層16將不再呈現圖1中所示圓形橫截面。在第二絲18的向內力和隨后硫化溫度的影響下，聚對苯二甲酸乙二酯涂層16將有些流出。但由于本發明聚對苯二甲酸乙二酯的體積最小而且由于特定的聚對苯二甲酸乙二酯的硬度，在中間鋼絲14周圍的聚對苯二甲酸乙二酯涂層16將保持其上述優點。除可能存在鋼-鋼接觸的某些離散點外，先涂布的中間鋼絲14與周圍所有鋼絲即毗鄰的中間絲14、芯絲12和面對的第二絲18之間始終存在一薄層聚對苯二甲酸乙二酯涂層。因而，聚對苯二甲酸乙二酯通常環繞中間鋼絲而且顯著地減小不同絲之間的磨損。
已研究了本發明鋼絲簾線的磨損情況，將結果與由現有技術鋼絲簾線得到的類似結果進行對比。這些結果示于下表中。
表
*僅40.106環帶周期(endleSS belt cycli)代替100.106NT＝標準抗拉強度CC＝密實性簾線，即所有絲以相同的扭絞節距和相同的方向扭絞PC＝涂布的聚合物BETRU＝多邊形預成型的BL＝斷裂負荷BL損失是100.106周期(對于第一現有技術鋼絲簾線為40.106)的環帶試驗之后各絲的斷裂負荷損失率。
對比試驗中所用聚合物是PET，有以下性質-晶體熔點255-258℃；-Vicat DIN 53 460軟化點180-190℃；-E-模量DIN 53 457 ISO 5272500MPa；-抗拉強度DIN 53 455-ISO 52760MPa；-伸長率DIN 53 455-ISO 527＞50％；-硬度DIN 53 456120-125MPa；-吸濕率(20℃，50％相對濕度)0.3％。
動態彎曲是100.106周期(對于第一現有技術鋼絲簾線為40.106)的環帶試驗之后動態彎曲周期數的損失率。
表中最后一欄(磨損)所給數字是按以下判斷的磨損代碼
更寬地，本發明鋼絲簾線的鋼絲通常有在0.03至0.80mm、優選0.05至0.30mm范圍內的直徑。
所述鋼絲的組成如下碳含量在0.70至1.10％的范圍內，錳含量在0.10至1.10％的范圍內，硅含量在0.10至0.90％的范圍內，硫和磷含量限于0.15％、優選0.010％；可加入其它元素如鉻(最多0.20-0.40％)、銅(最多0.20％)、鎳(最多0.30％)、鈷(最多0.20％)和釩(最多0.30％)。
所述絲的最終抗拉強度Rm取決于其直徑例如，0.2mm標準拉力絲(tensile filament)的Rm高于約2800MPa，0.2mm高拉力絲的Rm高于約3400MPa，0.2mm超高拉力絲的Rm高于約3600MPa，0.2mm極高拉力絲的Rm高于約4000MPa。
所述鋼絲涂有增強與橡膠的粘附力的涂層銅合金涂層如黃銅(低銅-63.5％Cu-和高銅-67.5％Cu)或復合黃銅涂層(Ni+黃銅，黃銅+Co...)。用于粘附橡膠的用硅烷處理過的鋅涂層也可。
本發明鋼絲簾線可用已知的管狀捻絲機或優選用已知的倍捻機制造。中間鋼絲的涂層可在扭絞過程之前在單獨的擠出過程中完成，也可在一個在線生產線中完成，其中擠出步驟在扭絞步驟之前。
權利要求
1.一種鋼絲簾線，包括有一或多根芯鋼絲的芯線，還包括扭絞在芯線周圍的中間鋼絲的第一層、和扭絞在第一層周圍的第二鋼絲的第二層，所述中間鋼絲至少之一單獨地涂有聚合物，所述聚合物的最小厚度為0.010mm。
2.權利要求1的鋼絲簾線，其中所述聚合物被擠壓在至少一根中間鋼絲周圍。
3.權利要求1的鋼絲簾線，其中所述聚合物選自聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯和聚萘二甲酸乙二酯。
4.權利要求1的鋼絲簾線，其中所述芯線僅由一根芯鋼絲組成。
5.權利要求1的鋼絲簾線，其中中間鋼絲的數量在3至10的范圍內。
6.權利要求1的鋼絲簾線，其中所有中間鋼絲都單獨地涂有聚合物。
7.權利要求1的鋼絲簾線，其中所述芯鋼絲、中間鋼絲和第二鋼絲都以相同的方向和相同的扭絞節距扭絞。
8.權利要求1的鋼絲簾線，其中避免涂布的中間鋼絲與任何毗鄰鋼絲之間鋼-鋼接觸。
全文摘要
一種鋼絲簾線(10)包括有一或多根芯鋼絲(12)的芯線，還包括扭絞在芯線周圍的中間鋼絲(14)的第一層和扭絞在第一層周圍的第二鋼絲(18)的第二層。所述中間鋼絲至少之一單獨地涂有聚合物(16)，所述聚合物的最小厚度為0.010mm。聚合物(16)使涂布的中間鋼絲(14)與其它鋼絲之間的磨損減小，使所述鋼絲簾線適用于增強輪胎的胎體簾布層。
文檔編號B60C9/00GK1564897SQ02819535
公開日2005年1月12日 申請日期2002年9月9日 優先權日2001年10月3日
發明者S·范尼斯特, S·沃斯蒂恩, D·米爾斯查特 申請人:貝克特股份有限公司