專利名稱：用于加固越野輪胎和傳送帶的鋼絲簾線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼絲簾線(steel cord)，尤其涉及用來加固橡膠輪胎特別是越野輪胎和傳送帶的鋼絲簾線。
對于越野輪胎和傳送帶，所使用的鋼絲簾線包括不同的鋼元件層。一層或更多層鋼元件圍繞著一根叫做“金屬芯股”(metal core strand)的鋼絲簾線。這些鋼元件可以是鋼絲簾線或繩股，因此形成一種典型的越野鋼絲簾線結(jié)構(gòu)，例如7×(3+9)。鋼元件也可以是鋼絲，因此，形成同心層狀繩，例如3+9+15。
但是，對于這些類型的鋼絲簾線來講，使用高抗拉強(qiáng)度鋼絲是有缺點(diǎn)的。人們注意到，當(dāng)使用這種高抗拉強(qiáng)度的鋼絲時，捻的步驟或?qū)摻z變換成繩股、多股或同心層狀繩期間的步驟，會使抗拉強(qiáng)度損失較高。當(dāng)繩股、多層繩股或同心層狀繩受到一個軸向負(fù)載時，這些繩股或繩的不同鋼絲就會給彼此施加徑向力。可以說，它們彼此夾緊。人們也發(fā)現(xiàn)，鋼絲的抗拉強(qiáng)度越高，在徑向和軸向同時受到負(fù)載時，抗拉強(qiáng)度的損失就越大。
這就解釋了這樣一個事實(shí)，即鋼絲的抗拉強(qiáng)度越高，捻的步驟產(chǎn)生的抗拉強(qiáng)度的損失就越大，該捻的步驟是用來將鋼絲變換成一根繩股或同心層狀繩。此外，多股或同心層狀繩的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，抗拉強(qiáng)度的損失就越大。特別是當(dāng)不同層的捻的方向不同時，損失更大。例如，一根金屬芯股捻在Z方向上，第一層鋼絲在S方向上捻在該金屬芯股周圍，第二層鋼絲捻在下層結(jié)構(gòu)和Z方向上金屬芯股的周圍。
結(jié)果，使用高抗拉強(qiáng)度的鋼絲通常會使形成的鋼絲簾線或繩股的抗拉強(qiáng)度和破壞負(fù)載變成中等或普通水平，但是，使用高抗拉強(qiáng)度鋼元件會使鋼絲簾線或繩股的抗拉強(qiáng)度和破壞負(fù)載更高。
已經(jīng)有人試圖來減少抗拉強(qiáng)度的這種損失，方法是使鋼絲簾線由高抗拉強(qiáng)度鋼絲組成，所用鋼絲允許橡膠完全滲透。但是，其效果完全不夠。
根據(jù)本發(fā)明，一種鋼絲簾線，包括一層或更多層捻在一根金屬芯股周圍的鋼元件。這些鋼元件可以是鋼絲或鋼繩股?？梢允褂孟嗤虿煌哪矸较蚝?或角度，將一層或更多層的鋼元件捻在金屬芯股周圍。可以使用不同的鋼絲直徑或繩股結(jié)構(gòu)來形成本發(fā)明的鋼絲簾線。本發(fā)明的鋼絲簾線可以是所謂的緊湊線、多股結(jié)構(gòu)或同心層狀結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的鋼絲簾線的特征在于，在金屬芯股和至少一層鋼元件之間設(shè)置一層聚合物材料，該鋼元件捻在該金屬芯股周圍，其中，聚合物材料的厚度大于0.02mm。
用來形成本發(fā)明鋼絲簾線的不同鋼元件的鋼絲的抗拉強(qiáng)度最好大于2000N/mm2，更好的是大于2500N/mm2，最好是大于2800N/mm2。
用來形成本發(fā)明鋼絲簾線的不同鋼元件的鋼絲的直徑小于0.8mm，最好介于0.15和0.6mm之間，最好的是介于0.175和0.35mm之間。
本發(fā)明鋼絲簾線的特征在于，在金屬芯股和捻在該金屬芯股周圍的至少一層鋼元件之間設(shè)置一層聚合物材料。該層聚合物材料使金屬芯股和相鄰的一層鋼元件彼此隔離。聚合物材料可以在很大程度上防止金屬芯股的鋼絲與相鄰的一層鋼元件的鋼絲之間存在接觸和接觸點(diǎn)。金屬芯股和相鄰的一層鋼元件之間的聚合物層的厚度大于0.02mm，最好大于0.035mm，最好的是大于0.05mm，例如大于0.1mm。
通過下面的步驟可以測量出最小厚度-在鋼絲簾線上5個不同的地方沿著徑向切斷鋼繩，將被切端部磨光，并且給鋼繩橫截面拍照；-對于各個橫截面，測量出金屬芯股與鋼元件層的每個鋼元件之間的最小距離。通過測量最靠近金屬芯股的鋼元件鋼絲與最靠近鋼元件的金屬芯股鋼絲之間的距離，可以得到該最小距離。計算出這些最小距離的平均距離；-將至少5個平均距離的平均值作為聚合物層的最小厚度，這5個平均距離是從至少5個不同的徑向橫截面得到的結(jié)果。
在將相鄰的一層鋼元件捻在芯層周圍之前，在金屬芯股周圍設(shè)置一層聚合物材料，這樣可以獲得這種最小距離。為了獲得最好的效果，在捻相鄰的鋼元件層之前，設(shè)置在該金屬芯股周圍的聚合物層的最小厚度大于0.05mm，最好是大于0.1mm。測出涂聚合物/未涂聚合物的繩股或鋼絲的光學(xué)直徑差，除于2，得到該最小厚度。如果捻相鄰的一層鋼元件之前的聚合物層的厚度較小，會導(dǎo)致金屬芯股和相鄰鋼元件之間頻繁的局部接觸點(diǎn)，這種接觸很可能是由所用鋼絲的具體直徑引起?？梢约俣?，在捻本發(fā)明鋼絲簾線的期間，當(dāng)使用薄層的聚合物時，存在于相鄰層中、并用來形成相鄰層或股的細(xì)絲，可以穿過該聚合物層，不過，該假定還沒有經(jīng)證明的理論來支持。在捻期間，相鄰鋼元件向徑向內(nèi)部，朝著金屬芯股移動?？梢哉f，鋼元件是被壓到聚合物層中的。當(dāng)捻相鄰的一層鋼元件之前的聚合物層太薄時，此處的聚合物層會被就地推開，或者可以說，聚合物層在此處被其受到的高局部徑向應(yīng)力“切斷”。
相鄰的一層鋼元件捻在金屬芯股周圍，捻方向與金屬芯股的捻方向最好相對。當(dāng)金屬芯股有一個“S”捻方向時，在芯層周圍設(shè)置了聚合物層之后，最好將相鄰的一層鋼元件以“Z”方向捻在金屬芯股周圍。由于應(yīng)用了聚合物材料，所以這種鋼絲簾線結(jié)構(gòu)得益于破壞負(fù)載和抗拉強(qiáng)度的改善。
很清楚的是，聚合物層也不應(yīng)當(dāng)太厚。金屬芯股與相鄰層鋼元件之間的聚合物層太厚的話，會使本發(fā)明鋼絲簾線不穩(wěn)定，而且不利于加固越野輪胎和傳送帶。而且，厚的涂層會增加線的直徑，由此使鑲嵌鋼線的橡膠層更厚，這樣也會增加成本。金屬芯股與相鄰層鋼元件之間的最小聚合物層不超過0.120mm。
與相同結(jié)構(gòu)、具有形成鋼絲簾線的鋼元件但是沒有聚合物層的鋼絲簾線相比，本發(fā)明鋼絲簾線提高了至少3％的鋼絲簾線的破壞負(fù)載。甚至可提高5％的破壞負(fù)載。
破壞負(fù)載大于1500Mpa，或甚至大于2000Mpa的本發(fā)明鋼絲簾線是可取得且得益于由于構(gòu)成鋼絲簾線期間所用的捻步驟而減少了抗拉強(qiáng)度的損失。
本發(fā)明鋼細(xì)繩最好但是不僅限于已知的7×(3+9)、7×(3+9+15)、3+9+9×3、7×7、7×19或者19+8×7的這些結(jié)構(gòu)。
用來形成本發(fā)明鋼絲簾線的鋼合金的碳含量最好介于0.70％和1.10％之間，錳含量最好介于0.40％和0.70％之間，硅含量最好介于0.10％和0.40％之間，硫磺含量最多為0.03％，磷含量最大為0.03％。具有特定元素如鉻、鎳、釩、硼、鈷、銅、鉬等的微合金的量介于0.01％至0.50％之間。
最好使用熱塑性聚合物材料來形成聚合物材料層，例如，聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚酰胺(PA)、聚酯(PES)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚四氟乙烯(PTFE)或聚乙烯(PE)或其共聚物。最好使用聚對苯二甲酸乙二酯(PET)?？梢砸圆煌绞皆O(shè)置聚合物，但是最好使聚合物材料突出在金屬芯股周圍。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)本發(fā)明鋼絲簾線包括一根金屬芯股和兩個或更多鋼元件層時，根據(jù)本發(fā)明，可以在不同鋼元件層之間設(shè)置不同的聚合物層。金屬芯股自身由層狀結(jié)構(gòu)組成，在該金屬芯股周圍，可以設(shè)置第一層聚合物材料。將一層或更多層鋼元件捻在該帶有聚合物層的金屬芯股周圍。在金屬芯股、第一層聚合物材料和相鄰鋼元件層的組合周圍，設(shè)置一個第二聚合物層。將另外的鋼元件層設(shè)置在該第二聚合物層周圍。作為替換，可以設(shè)置更多的聚合物材料層和鋼元件層。如上所述，要使用相同厚度的聚合物材料。
本發(fā)明鋼絲簾線可以用來加固越野輪胎和傳送帶。它們結(jié)合使用了高抗拉強(qiáng)度的鋼絲，同時，由于捻操作而補(bǔ)償了抗拉強(qiáng)度和破壞負(fù)載的損失。
附

圖1示意地顯示了根據(jù)本發(fā)明的鋼絲簾線多股結(jié)構(gòu)的橫截面；附圖2顯示了附圖1的詳圖；附圖3示意地顯示了形成附圖1所示的本發(fā)明鋼絲簾線結(jié)構(gòu)的不同步驟；附圖4-8示意地顯示了本發(fā)明鋼絲簾線的替換實(shí)施例的橫截面。
使用一種含0.82％C和0.5％Mn的鋼合金來形成所有的鋼絲12和14。
附圖1的細(xì)節(jié)A顯示在附圖2中。金屬芯股的鋼絲12和相鄰層的鋼元件的鋼絲14之間的最小距離21以附圖2的方式測量。相鄰層的鋼元件的各個鋼元件13都要測量這種最小距離21。對于附圖1所示的實(shí)施例，平均距離是金屬芯股11和每個鋼元件13之間的六個最小距離的平均值。由獲得本發(fā)明該實(shí)施例的5個不同徑向橫截面的至少5個平均距離的平均值來測出最小厚度。
通過附圖3所示的步驟，可以獲得附圖1所示的實(shí)施例。在第一個步驟3a中，使用已知的技術(shù)，可以獲得附圖3中示為11的金屬芯股(3+9)。在下一個步驟3b中，將一個聚合物層16設(shè)置在這根金屬芯股11周圍。該聚合物層最好伸出在金屬芯股周圍。聚合物材料31的厚度最好大于0.05mm，優(yōu)選厚度大于0.11mm。在下一個步驟3c中，六個呈(3+9)結(jié)構(gòu)的鋼元件13，捻在聚合物層16周圍。此外，可以通過步驟3d，設(shè)置一根捆扎線(wrapping filament)15。
本發(fā)明還有四個不同的實(shí)施例，這四個實(shí)施例以7×(3+9)+1的線為基礎(chǔ)，其芯股(3+9)周圍的PET層與基準(zhǔn)7×(3+9)+1的線不同。如下面表1所示，本發(fā)明這些實(shí)施例的破壞負(fù)載增加了大于5％。
表1

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以使用不同的鋼絲直徑、鋼合金和聚合物材料，可獲得類似的效果。附圖4-8顯示了其它結(jié)構(gòu)。
附圖4示意地顯示了19+(8×7)結(jié)構(gòu)的徑向橫截面。一根金屬芯股41包括十九根鋼絲，該芯股被含八根鋼元件42的一層包圍，每個鋼元件包括7根鋼絲。在金屬芯股和鋼元件層之間，設(shè)置一層聚合物材料43。
附圖5示意地顯示了7×19結(jié)構(gòu)的徑向橫截面。一根金屬芯股51包括十九根鋼絲，該芯股被含六根鋼元件52的一層結(jié)構(gòu)包圍，每個鋼元件包括19根鋼絲。在金屬芯股和這層鋼元件之間，設(shè)置一層聚合物材料53。
附圖6示意地顯示了7×(3+9+15)結(jié)構(gòu)的徑向橫截面。一根金屬芯股61是(3+9+15)型的同心層狀線，該芯股被含六根鋼元件62的一層結(jié)構(gòu)包圍，每個鋼元件是(3+9+15)型的同心層狀線。在金屬芯股和鋼元件層之間，設(shè)置一層聚合物材料63。
附圖7示意地顯示了7×7結(jié)構(gòu)的徑向橫截面。一根金屬芯股71包括七根鋼絲，該芯股被含六根鋼元件72的一層結(jié)構(gòu)包圍，每個鋼元件包括七根鋼絲。在金屬芯股和這層鋼元件之間，設(shè)置一層聚合物材料73。
附圖8a示意地顯示了同心層狀繩，該繩具有金屬芯股81，該芯股是(3+9)型的繩，該芯股被含十五根鋼元件82的一層結(jié)構(gòu)包圍，每個鋼元件是鋼絲。在金屬芯股和這十五根鋼絲之間，設(shè)置一層聚合物材料83。作為替換，如圖8b所示，可以給含三根鋼絲的金屬芯股84涂敷第一聚合物層85，然后，將含九根鋼元件86的第一層鋼元件捻在該涂敷金屬芯股周圍。使含十五根鋼元件87的第二層鋼元件圍繞著含九根鋼元件的第一層鋼元件。如圖8c所示，可以在第一層鋼元件86和第二層鋼元件87之間設(shè)置第二層聚合物材料88。
權(quán)利要求
1.一種鋼絲簾線，用來加固橡膠輪胎和/或傳送帶，所述鋼絲簾線包括一個金屬芯股和至少一個圍繞所述金屬芯股的相鄰的一層鋼元件，其特征在于所述金屬芯股涂敷有一種聚合物材料，所述聚合物材料具有一個最小厚度，所述最小厚度大于0.02mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼絲簾線，其特征在于所述聚合物材料是熱塑性聚合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼絲簾線，其特征在于所述聚合物材料是聚對苯二甲酸乙二酯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的鋼絲簾線，其特征在于所述最小厚度大于0.035mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的鋼絲簾線，其特征在于形成所述相鄰鋼元件層的所述鋼元件是鋼絲簾線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5所述的鋼絲簾線，其特征在于所述聚合物材料突出在所述金屬芯股周圍。
7.一種形成如權(quán)利要求1至6所述的鋼絲簾線的方法，該方法包括以下步驟-提供一個金屬芯股；-在所述金屬芯股周圍設(shè)置一層聚合物材料；-設(shè)置一個或更多個附加的相鄰鋼元件層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的形成鋼絲簾線的方法，其特征在于所述聚合物層突出在所述金屬芯股周圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的形成鋼絲簾線的方法，其特征在于所述聚合物材料設(shè)置在所述金屬芯股周圍，其厚度大于0.05mm。
10.一種如權(quán)利要求1至6所述的鋼絲簾線的用途，該鋼絲簾線用來加固越野輪胎。
11.一種如權(quán)利要求1至6所述的鋼絲簾線的用途，該鋼絲簾線用來加固傳送帶。
全文摘要
本發(fā)明鋼絲簾線包括一根金屬芯股(11)和相鄰的一層鋼元件(13)。在金屬芯股(11)和相鄰的一層鋼元件(13)之間，設(shè)置一個聚合物層(16)，聚合物層的最小厚度大于0.02mm。這些鋼絲簾線用來加固越野輪胎或傳送帶。
文檔編號B60C9/18GK1478162SQ01819838
公開日2004年2月25日 申請日期2001年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月1日
發(fā)明者斯泰恩·萬內(nèi)斯特, 史蒂文·沃斯泰, 尼科·德羅勒, 迪爾克·梅爾紹特, 梅爾紹特, 沃斯泰, 德羅勒, 斯泰恩 萬內(nèi)斯特 申請人:貝克特股份有限公司