專(zhuān)利名稱(chēng)：聚合物浸漬的鋼絲繩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到用于增強(qiáng)例如輪胎、軟管、帶等彈性體產(chǎn)品的鋼絲 繩。本發(fā)明的鋼絲繩包括聚合物材料，聚合物是通過(guò)把鋼絲繩浸到微 乳液中來(lái)施加的，在聚合物固化之前微乳液進(jìn)入鋼絲繩的空隙。
背景技術(shù)：
對(duì)于大量彈性體產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，鋼絲繩是優(yōu)選的增強(qiáng)物，這是由于其獨(dú)特的性能組合強(qiáng)度高同時(shí)又具有柔性，不會(huì)蠕變，同時(shí)又具有可 設(shè)計(jì)的拉伸-彎曲-扭轉(zhuǎn)模量，具有可預(yù)見(jiàn)的動(dòng)態(tài)疲勞極限，同時(shí)可 經(jīng)受壓縮而無(wú)破壞。當(dāng)給鋼絲繩施加了能夠進(jìn)行覆層的適當(dāng)粘結(jié)劑時(shí)， 鋼絲繩與彈性體一起就構(gòu)成了真正的復(fù)合結(jié)構(gòu)。但是鋼絲繩還具有一個(gè)主要的缺點(diǎn)，即當(dāng)不適當(dāng)保護(hù)時(shí)，鋼絲繩會(huì)被腐蝕。在腐蝕環(huán)境中， 反復(fù)相互摩擦的鋼絲會(huì)互相腐蝕-這種現(xiàn)象被稱(chēng)為"磨蝕"-可能導(dǎo)致 比預(yù)期更早地失效。主要采用圓鋼絲來(lái)制作鋼絲繩在以下這方面而言是無(wú)益的當(dāng)兩 根以上的圓鋼絲被集束或是捻到一起形成繩或索時(shí)，沿著鋼絲旁邊絲 會(huì)形成延長(zhǎng)的空洞或"通道"。如果水分能進(jìn)入這些通道，那么鋼絲繩 的反復(fù)彎曲-例如輪胎的使用過(guò)程中或者鋼絲繩在滑輪上行進(jìn)過(guò)程中 -就像蠕動(dòng)泵一樣作用，從而驅(qū)使水分延及鋼絲繩的整個(gè)長(zhǎng)度上。優(yōu) 選采用圓鋼絲是因?yàn)樗鼈兛梢越?jīng)過(guò)冷拔達(dá)到高的拉伸強(qiáng)度，這對(duì)于其 它形狀的鋼絲來(lái)說(shuō)是很困難的。這些年來(lái)，拉伸強(qiáng)度已經(jīng)從過(guò)去的 3200N/mm2提高到現(xiàn)在的3700N/mm2，而小直徑鋼絲的拉伸強(qiáng)度可以 達(dá)到4000N/mm2。為了克服這種腐蝕的缺點(diǎn)，已經(jīng)提出了多種解決方案。第一類(lèi)解 決方案是采用彈性體自身使鋼與外部環(huán)境隔離開(kāi)來(lái)，該類(lèi)方案是一釆用單根或兩根絲。這樣在鋼絲繩內(nèi)沒(méi)有形成通道，并且所有的絲完全被彈性體包圍。就此而言，2xd型一兩根直徑"d"mm的絲以 一定的捻距和捻向互相捻到一起一已經(jīng)非常普及(IT 1 042 293)。單 根的波浪形的絲也已經(jīng)介紹了多次(例如US 4235274)。這些解決方案的困難在于設(shè)計(jì)鋼絲繩模量(尤其是彎曲模量和 伸長(zhǎng)模量)的自由度被大大降低，即使是當(dāng)引入波浪形絲時(shí)也是如此， 這就限制了將這種鋼絲繩運(yùn)用到特殊的場(chǎng)合中，例如轎車(chē)輪胎的帶束 層。一使鋼絲繩"打開(kāi)"，"打開(kāi)"是指絲相互之間被充分分離，以便在 制作復(fù)合物的過(guò)程中彈性體可以填充通道。分離絲可以有多種方法(1)預(yù)成形絲，使它們?cè)谥谱鲝?fù)合物的時(shí)候保持打開(kāi)(例如US 4 258 543)。該解決方案尤其適用于nxd ( n>2 )形式的鋼絲繩。(2 )在多層鋼絲繩中引入"不飽和層"。多層鋼絲繩是這樣的鋼絲 繩，具有中心絲或股，在其上圍繞中心股逐層地添加多組絲。不飽和 層指鋼絲繩中絲數(shù)量少于理論最大數(shù)量的層。被如此釋放的空間在該 層的圓周上重新分布，從而在絲之間產(chǎn)生間隙。 一個(gè)例子是3 + 8 + 12xd (外面兩層是不飽和的)結(jié)構(gòu)，與3 + 9 + 15xd (所有層都是飽和 的)對(duì)比。其它例子見(jiàn)US 4 158 946。(3) 使各層中的絲尺寸相適應(yīng)(例如使芯絲較粗)，這樣在層中 絲之間就產(chǎn)生間隙，例子見(jiàn)US 5 461 850。(4) 引入局部間隙，即在鋼絲繩的一段較短長(zhǎng)度上間斷地產(chǎn)生間 隙，這通過(guò)4吏用例如EP 0734468中介紹的波浪狀絲可以實(shí)現(xiàn)。上述類(lèi)的解決方案有兩個(gè)缺點(diǎn)，第一，強(qiáng)度與外切圓面積的比低 于最優(yōu)值；第二，彈性體滲透的程度取決于復(fù)合物的生產(chǎn)條件，例如， 如果在成形復(fù)合物的過(guò)程中采用的壓力不夠，通道就不會(huì)被填滿。第二類(lèi)解決方案是在制作鋼絲繩的過(guò)程中用彈性體填充通道 (l)例如，可以用與鋼絲同時(shí)絞合成股的單絲填充通道，該單絲 優(yōu)選采用與鋼絲繩所用的彈性體相同的彈性體來(lái)制成，例子參見(jiàn)EP 1 033 435。(2)采用具有擠出覆層的絲或股，提供足夠的覆層，以便在絞合 成股時(shí)覆層流入間隙(WO 03/031716， US 5279695)。第一個(gè)解決方案的缺點(diǎn)在于可達(dá)到的最大斷裂載荷有損失，第二 個(gè)解決方案執(zhí)行起來(lái)很好，但是成本太高。總的來(lái)說(shuō)，從鋼絲繩廠家的立場(chǎng)來(lái)看，由于制造者能夠完全控制 產(chǎn)品的最終質(zhì)量，因此第二類(lèi)方案更優(yōu)選。對(duì)于第一類(lèi)方案就不是這 樣，其中彈性體的滲入是鋼絲繩制造者和復(fù)合物制造者之間的共同責(zé) 任。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明因此致力于消除第二類(lèi)方案的缺點(diǎn)這是該發(fā)明的主要目 的。第二個(gè)目的是設(shè)計(jì)一種鋼絲繩，其可達(dá)到強(qiáng)度與外切圓面積的最 大比，同時(shí)內(nèi)部通道被阻塞，也就是允許采用封閉的鋼絲繩，而沒(méi)有 水分泵吸的缺點(diǎn)。本發(fā)明的第三個(gè)目的是消除現(xiàn)有技術(shù)的高成本缺點(diǎn)。 第四個(gè)目的是提供一種阻止腐蝕傳播的鋼絲繩，而不管復(fù)合物產(chǎn)品的 生產(chǎn)情況如何。依據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種鋼絲繩。本發(fā)明的鋼絲繩 (獨(dú)立權(quán)利要求1)包括基本上是圓形橫截面的鋼絲。鋼絲繩中的鋼 絲互相捻到 一起以形成股，而股可被捻到 一起形成鋼纜，在下文中，"鋼 絲繩"可以指由鋼絲組成的股，或由這種股組成的纜。當(dāng)把這種鋼絲繩看成幾何結(jié)構(gòu)時(shí)，可以想象到一系列橫截面，它 們具有垂直于鋼絲繩軸線的平面。在這種橫截面中，可以辨別出包圍 空隙的相鄰絲的亞結(jié)構(gòu)。隨著所述平面沿鋼絲繩軸線前進(jìn)，絲保持彼 此相鄰。垂直平面沿鋼絲繩軸線前進(jìn)每個(gè)捻距，這些亞結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)一圏。 亞結(jié)構(gòu)的存在取決于絲添加到鋼絲繩中的排列方式，通常稱(chēng)為鋼絲繩 的"結(jié)構(gòu)"。"相鄰，，是指鋼絲的外表面彼此之間保持在30jim內(nèi)，當(dāng)然 也不排除互相接觸。當(dāng)這種接觸產(chǎn)生時(shí)，它會(huì)在鋼絲繩的基本上全長(zhǎng) 上發(fā)生，因此稱(chēng)為"線接觸"。除了鋼絲以外，鋼絲繩也包括聚合物材料。在鋼絲繩制造(cfr.超級(jí))領(lǐng)域，聚合物材料是已知的，但是該聚合物材料是施加微乳液且 微乳液隨后干燥而產(chǎn)生的結(jié)果。為了達(dá)到該施加的目的，微乳液可以 是包括功能性聚合物或共聚物顆粒的水成的乳狀液。聚合物的例子包 括丙烯酸或甲基丙烯酸均聚物和共聚物、乙烯丙烯酸共聚物和馬來(lái)酐 或環(huán)氧接枝聚丙烯或聚乙烯、聚氨酯聚合物、硅烷接枝聚氨酯聚合物。顆粒的平均大小優(yōu)選在20 120nm之間。乳液中可以添加添加劑，例 如表面活性劑、顏料、交聯(lián)劑和/或催化劑。顏料的例子包括碳酸4丐、 二氧化鈦或碳黑。交聯(lián)劑的例子包括聚胺、環(huán)氧樹(shù)脂、苯醛樹(shù)脂、脲 醛樹(shù)脂、鋅或鋯絡(luò)合物、三聚氰胺甲醛樹(shù)脂和三官能氮丙啶。絲優(yōu)選由普碳鋼制成，普碳鋼一般包括最少0.40wt。/o的C或至少 0.70wt。/。的C含量，但是最優(yōu)選是至少0.80wt。/。的C，最多l(xiāng).lwt% 的C，錳含量從0.10wt。/。到0.90wt% ，石克和彿含量均優(yōu)選低于0.030wt %;也可以添加附加的微合金元素，例如鉻(達(dá)0.20wt。/。到0.4wt% )、硼、鈷、鎳、釩，未--列舉出。同樣優(yōu)選采用不銹鋼，不銹鋼包含最少12wt。/。的Cr和足量的鎳。更優(yōu)選是奧氏體不銹鋼，其更適于冷 成形。本技術(shù)領(lǐng)域最優(yōu)選的成分是AISI(美國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì))302、 AISI301、 AISI304和AISI316。才艮據(jù)用途的不同，絲的直徑可在0.04mm和1.20mm之間變化。 輪胎鋼絲繩的直徑范圍最好在0.15和0.38mm之間。絲的直徑在0.04 和0.175mm之間的鋼絲繩凈皮稱(chēng)為"細(xì)鋼絲繩"，該種鋼絲繩主要用來(lái)增 強(qiáng)同步帶、起重帶、控制纜和其它類(lèi)似的產(chǎn)品。直徑較粗(0.35mm 以上到1.20mm)的絲用于重載應(yīng)用的鋼絲繩，例如粘合柔性管、橡 膠軌道、提升繩和輸送帶。需要注意的是，亞結(jié)構(gòu)的絲并不必須具有 相同的直徑！更優(yōu)選的是它們具有不同直徑，以便在圓周區(qū)域的強(qiáng)度 盡可能高。但是，從制造者的觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選的是所有絲都具有相同 的直徑。絲可以是不覆層的，或可以用適當(dāng)?shù)母矊影玻瑑?yōu)選如下 (1)電解施加黃銅，其成分為62.5wt。/。到75wt。/。的銅，其余的 是鋅，總的覆層質(zhì)量在0到10g/kg之間。(2)或者用鋅鍍覆鋼絲，每公斤鋼絲的鋅鍍層在0到300g范圍 內(nèi)?？梢酝ㄟ^(guò)電解工藝或者熱浸工藝來(lái)對(duì)鋼絲進(jìn)行鍍鋅，為了減少鋅 的總重量，鍍鋅后可以進(jìn)行擦拭，或不擦拭。(3 )或者鋼絲也可以用選自有機(jī)官能硅烷、有機(jī)官能鈦酸酯和有 機(jī)官能鋯酸酯的引物包覆，這些引物在所述用途的技術(shù)領(lǐng)域是已知的。優(yōu)選地，微乳液存在于所述空隙中(從屬權(quán)利要求2)。為了克 服腐蝕問(wèn)題，干燥后的微乳液必須能夠防止水分進(jìn)一 步滲入鋼絲繩。 因此，微乳液的結(jié)塊必須以間斷的距離阻塞空隙?？紤]到最終應(yīng)用的 尺寸，水分必須優(yōu)選在平均距離5厘米內(nèi)阻塞(從屬權(quán)利要求3)。 即，未阻塞空隙的平均長(zhǎng)度必須少于5cm，優(yōu)選2cm，更佳lcm。最 佳情況是空隙被完全阻塞。聚合物也可以出現(xiàn)在鋼絲繩的外周上，在這里，它是沿鋼絲繩的 外金屬表面以共形的薄膜形式存在的(從屬權(quán)利要求4)。膜的厚度 可沿鋼絲繩的外周變化很大，這是由于干燥水性微乳液而造成的。盡 管初始時(shí)水性微乳液或多或少地包圍在鋼絲繩周?chē)?，但?dāng)水揮發(fā)時(shí)， 聚合物材料將在鋼絲繩上濃縮。因此，在水性微乳液被毛細(xì)作用力吸 入鋼絲繩的凹入空洞的地方膜的厚度就較大，而在水膜被拉薄的外部 凸彎部分，膜的厚度較小。因此，聚合物膜的厚度非常不均勻，在5 到500nm之間變動(dòng)(從屬權(quán)利要求5)。從這點(diǎn)來(lái)看，很容易區(qū)分聚 合物膜和通過(guò)擠出而施加的聚合物套，后者具有更均勻的覆層厚度。使權(quán)利要求1中的亞結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在鋼絲繩中有多種方法。無(wú)論如何， 當(dāng)至少三根鋼絲(不必是相等的直徑)以相同的捻向和捻距捻到一起 時(shí)(從屬權(quán)利要求6)，將出現(xiàn)亞結(jié)構(gòu)。就此而言，第一種優(yōu)選實(shí)施 例是，僅僅三根絲捻到一起，沒(méi)有對(duì)絲進(jìn)行機(jī)械的預(yù)成形或彎曲，即 3xl的結(jié)構(gòu)。該實(shí)施例中，絲基本上在鋼絲繩全長(zhǎng)保持彼此兩兩線接 觸。三根絲之間形成一個(gè)空隙。與此類(lèi)似，在4xl的實(shí)施例中將出現(xiàn) 一個(gè)或兩個(gè)空隙，這取決于絲中心是按大致正方形排列(一個(gè)空隙) 還是按類(lèi)似菱形排列(兩個(gè)空隙)。同樣，5xl的實(shí)施例將顯示一個(gè)、 兩個(gè)或三個(gè)空隙，6xl的實(shí)施例將顯示一到四個(gè)空隙，這取決于絲的排列方式。當(dāng)增加到七根絲時(shí)，最穩(wěn)定且最優(yōu)選的排列是一根絲居中布置， 其它絲圍繞該中心絲。原則上，只有在無(wú)限捻距和完全等直徑的絲時(shí)， 空隙才會(huì)完全封閉且形成完全的線接觸。以有限的捻距捻這些絲就會(huì)導(dǎo)致外部絲與中心絲分離，從而產(chǎn)生能容易地保制低于30nm的距離。 同樣，有利的是使中心絲比六根包圍絲更粗，以平均不同絲上的載荷 分布。此外，可以使這種增加的直徑保持足夠低，以使外部絲之間形 成的間隙保持低于3(Him。當(dāng)絲的數(shù)量進(jìn)一步增加時(shí)，有些數(shù)量將特 別突出，因?yàn)樘貏e適用于穩(wěn)定地制造-基本相等直徑的12根絲，以一個(gè)捻距和捻向在一個(gè)操作中捻到 一起，中央為一組3根絲，外圍9根絲，它們之間形成13個(gè)空隙。-15根絲，中間一根細(xì)絲被5根最近的相鄰絲包圍，這5根絲又 被10根絲組成的外殼包圍并在單個(gè)步驟中捻到一起，從而在它們之間 形成20個(gè)空隙。該鋼絲繩具有大致五邊形的包絡(luò)面。-19根絲，直徑基本上都相等，它們以相同的捻向和捻距在單個(gè) 步驟中捻到一起，中間的一根絲被6根絲組成的第一殼包圍，該第一 殼又被12根絲組成的外殼包圍，它們之間形成了 24個(gè)空隙。這種鋼 絲繩外周的包絡(luò)面是基本規(guī)則的六邊形。-27根絲，直徑基本上都相等，它們以相同的捻向和捻距在單個(gè) 步驟中捻到一起，中心為3xl結(jié)構(gòu)，其被9根絲組成的第一殼包圍， 該第一殼又被15根絲組成的外殼包圍，這樣在絲之間形成了 36個(gè)空 隙。這種鋼絲繩外周的包絡(luò)面是六邊形，其側(cè)邊可以是4根或3根絲。上述構(gòu)造通常稱(chēng)為緊密型鋼絲繩，其特征在于它們是平行捻(所 有絲在相同的方向和以相同的捻向)，以及它們的絲直徑相等。當(dāng)允 許不同的絲直徑但是保持平行捻時(shí)，出現(xiàn)了其它工業(yè)上的重要結(jié)構(gòu)， 特征在于極高的金屬密度(參考"Drahtseile"of Prof.Dr.Ing. D.G. Shitkow 和 Ing. I.T. Pospechow ， V.E.B. Verlag Technik Berlin, 1957):-Warrington型，中央的芯被兩層包圍，外層由第一層絲數(shù)量?jī)杀兜慕z組成，并且外層的直徑可以小也可以大(251到263頁(yè))。-Seale型，其中中央的芯被具有相同數(shù)量絲的兩層包圍， 一個(gè)層 中的絲直徑基本上相等，并且外層絲直徑大于內(nèi)層絲的直徑(229到 237頁(yè))。-填充型，其中中央的芯被兩層包圍， 一個(gè)層內(nèi)的絲直徑基本上 相等，第二層中絲的數(shù)量是第一層中絲數(shù)量的兩倍，且各層內(nèi)絲的位 置被細(xì)的填充絲所穩(wěn)定(241到251頁(yè))。上述類(lèi)型的組合也是同樣可行的，例如Warrington-Seale型(從 屬權(quán)利要求7)。上述亞結(jié)構(gòu)也可以用作鋼絲繩進(jìn)一步制造中的中間產(chǎn)品?；蛘?， 它們可以用作為例如芯，圍繞該芯可以加捻其它層的鋼絲(以不同的 搶距或搶向)，如同在2 + 9 + 15或1^+15 (下劃線表示該處可形 成空隙)型的鋼絲繩。由于干燥聚合物的存在，鋼絲繩不必再是US 4158946中描述的開(kāi)放型，相反優(yōu)選的是在至少其中一層中的自由 空間少于14%,因?yàn)檫@種有限的自由空間可以提高鋼絲繩的斷裂載 荷。"自由空間，，表示層中未被絲占據(jù)的(即由絲之間的空間構(gòu)成)包 含絲中心的那部分圓周(從屬權(quán)利8)。鋼絲繩也可以是包括至少兩股的鋼絲繩，其中在各股內(nèi)有由至少 三根絲構(gòu)成的亞結(jié)構(gòu)(從屬權(quán)利要求9)。就此而言，最突出的結(jié)構(gòu) 是nxm型鋼絲繩，由"n"股構(gòu)成，每股包含"m"根絲，其中， 一個(gè)股 的絲具有相同的捻向和捻距。下述結(jié)構(gòu)尤其重要3x3、 7x3、 7x4、 7x7、 7x19。就此而言，EP 0770726中說(shuō)明的12x3、 19x3結(jié)構(gòu)的鋼絲繩也 可以應(yīng)用本發(fā)明的原理。同樣，具有與外側(cè)股不同的芯股的鋼絲繩也 是令人感興趣的，例如1x3 +5x7， 19 + 8x7。芯又可以是例如7x7十 6x19的纜。依據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種完全地浸漬鋼絲繩 的方法(獨(dú)立權(quán)利要求IO)。首先，從巻筒上退繞鋼絲繩，該鋼絲繩 中已經(jīng)具有前述的亞結(jié)構(gòu)，同時(shí)還需要含有聚合物材料的水基微乳液。下一步，將鋼絲繩浸入微乳液，當(dāng)鋼絲繩被浸入時(shí)，亞結(jié)構(gòu)被打開(kāi)以使微乳液可以進(jìn)入空隙，然后封閉亞結(jié)構(gòu)。通過(guò)引導(dǎo)鋼絲繩通過(guò)盛有微乳液的浸漬槽就可以完成浸入，或者也可以這樣完成例如使 鋼絲繩以豎直方向通過(guò)一個(gè)被連續(xù)供給微乳液的漏斗。優(yōu)選地，然后 將鋼絲繩向上導(dǎo)引，即沿微乳液流動(dòng)的反向?？扇〉氖?，當(dāng)鋼絲繩離 開(kāi)浸入?yún)^(qū)后去除過(guò)量的微乳液，這例如可以通過(guò)采用具有比纜直徑稍 大的孔的橡膠模來(lái)完成?，F(xiàn)在，微乳液被捕獲于鋼絲繩的空隙中，并且需要使水干燥，以 使聚合物濃縮在空隙中。干燥可以通過(guò)本領(lǐng)域已知的任意方法實(shí)現(xiàn) 傳導(dǎo)、對(duì)流或輻射，最優(yōu)選的是通過(guò)感應(yīng)加熱鋼絲繩，或者通過(guò)熱氣 體，例如加熱的空氣，或通過(guò)紅外加熱器，例如IR燈，或一些上述 方法的紐合，例如紅外發(fā)射氣體燃燒器。這之后，將鋼絲繩纏繞到巻 筒上。為了提高鋼絲繩上聚合物材料的總量，浸漬和干燥的步驟可以 重復(fù)進(jìn)行。在該方法的第一優(yōu)選實(shí)施例中(從屬權(quán)利要求ll),通過(guò)在輪上 反復(fù)彎曲鋼絲繩來(lái)打開(kāi)和封閉亞結(jié)構(gòu)。輪的直徑必須足夠小，例如鋼 絲繩直徑的l到50倍，或更優(yōu)選的是10到40倍，這樣由于彎曲作用， 亞結(jié)構(gòu)被展開(kāi)，微乳液就可以滲入到空隙中。雖然一個(gè)輪就可以使亞 結(jié)構(gòu)充分打開(kāi)，但是更優(yōu)選的是采用彼此相繼安裝的2到10個(gè)輪。這 些輪可以安裝成使所有輪都在同一個(gè)平面中，或者這些輪可安裝在相 互之間成角度的平面中。后者是更優(yōu)選的，因?yàn)殇摻z繩的圓周上可獲 得更均勻的處理。依據(jù)該方法的第二優(yōu)選實(shí)施例(從屬權(quán)利要求12)，打開(kāi)和封閉 亞結(jié)構(gòu)是通過(guò)連續(xù)地捻亞結(jié)構(gòu)使之打開(kāi)以允許微乳液進(jìn)入空隙而實(shí)現(xiàn) 的。這可以通過(guò)將鋼絲繩進(jìn)給通過(guò)一個(gè)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)約束裝置即假搶機(jī) 而連續(xù)地實(shí)現(xiàn)。通過(guò)該裝置后，由于在退繞巻筒和巻繞巻筒之間沒(méi)有 凈轉(zhuǎn)動(dòng)，亞結(jié)構(gòu)就被封閉。實(shí)踐中，這樣的假捻機(jī)是通過(guò)三對(duì)輪實(shí)現(xiàn) 的，鋼絲繩圍繞這些輪被繞成8字形。8字形的中心在一條直線上。 鋼絲繩通過(guò)其進(jìn)入的那對(duì)輪保持靜止。第二對(duì)輪被可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)。這 些輪的軸圍繞這三對(duì)輪的中心線周向地旋轉(zhuǎn)。鋼絲繩沿著它的路徑通過(guò)浸漬槽。浸漬槽后的第三對(duì)輪也保持靜止。優(yōu)選地，第一輪對(duì)和第 三輪對(duì)的旋轉(zhuǎn)相互連接，該連接(機(jī)械的、電的或其它任何方式)使經(jīng)過(guò)這兩個(gè)輪對(duì)的平移速度是相等的。輪對(duì)的8字形絞扭轉(zhuǎn)地防止了 鋼絲繩的滾動(dòng)，同時(shí)允許縱向運(yùn)動(dòng)。該應(yīng)用中，第二對(duì)可旋轉(zhuǎn)的輪被 驅(qū)動(dòng)，以使鋼絲繩的絲在第一對(duì)輪和第二對(duì)輪之間被打開(kāi)。在第二對(duì) 輪和第三對(duì)輪之間，鋼絲繩再次封閉。封閉絲的過(guò)程中，微乳液可以 進(jìn)入鋼絲繩。雖然假捻機(jī)是該技術(shù)領(lǐng)域已知的，但是它們一直被用于 先在封閉方向捻鋼絲繩，使鋼絲產(chǎn)生塑性變形，然后在相反的方向進(jìn) 行相同的加捻。改善微乳液滲入還可釆用其它的方法，例如攪動(dòng)浴槽，例如通過(guò) 超聲波換能器或鋼絲繩自身振動(dòng)來(lái)攪動(dòng)。當(dāng)然，不排除這樣的情況，即鋼絲繩是由在并捻之前已經(jīng)通過(guò)微 乳液被涂覆的絲制成。


參照附圖更詳細(xì)地說(shuō)明了本發(fā)明，其中-圖1所示是含有聚合物的0.34 + 18x0.30黃銅鍍層結(jié)構(gòu)的橫截 面照片。-圖2所示是含有聚合物的7x3x0.15鋅鍍層結(jié)構(gòu)的橫截面照片。 -圖3所示是含有聚合物的19 + 8x7鋅鍍層結(jié)構(gòu)的橫截面照片。 為了使本發(fā)明的典型特征更加清楚，所有照片都被放大了。 -圖4所示是假捻機(jī)的示意圖，該假捻機(jī)用于打開(kāi)絲，以便于微 乳液進(jìn)入。
具體實(shí)施方式
第一份實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)使用的是0.34 + 18x0.30的黃銅鍍層的緊密型 鋼絲繩，其橫截面照片100如圖l所示。在0.34mm直徑的較粗中心 絲110的周?chē)?8根直徑0.30mm的絲已經(jīng)被在一次操作中按Z方向 以捻距21mm并捻。未處理的纜具有許多空隙，例如，由絲121、 131和132形成的空隙構(gòu)成了三根絲的封閉亞結(jié)構(gòu)，其中131、 132和121、 131互相接觸，并且131和121之間的距離小于30jim。同樣，四根絲 140、 142、 110和143構(gòu)成了一個(gè)亞結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵谠搧喗Y(jié)構(gòu)中所有相 鄰絲之間的距離都小于30nm。另一方面，121、 122、 123這三根絲不 構(gòu)成亞結(jié)構(gòu)。用異丙醇除去纜上的油污，在干燥后將纜浸入有機(jī)官能硅烷里一 分鐘，以提高聚合物的粘附力。硅烷溶液包含溶解在異丙醇和水的混 合物中的1.5% (體積百分比)的N- (2-氨基乙基)-3-氨基丙基 三曱氧基硅烷。之后，纜在110。C干燥一個(gè)小時(shí)。隨后，將鋼絲繩浸 入Permanol 703中，并除去多余的材料。然后，在150。C將鋼絲繩干 燥15分鐘。Permanol 703是一種可從Solvay獲得的馬來(lái)酐接枝聚丙 烯水基微乳液。從圖l的橫截面可以看出，聚合物不僅濃縮在鋼絲繩的外側(cè)，也 濃縮在空隙中。大概由于水蒸氣壓力的作用，存留著一些氣泡，例如 170。同樣很明顯的是，鍍層150外層的聚丙烯顯示出比在空隙例如 160內(nèi)更致密的結(jié)構(gòu)，這是由于微小氣泡被捕獲在濃縮的聚丙烯內(nèi)部 并且各異地分散光線。聚合物170的薄層在鍍層鋼絲繩的外周仍然可 見(jiàn)，并且在鋼絲繩上形成了共形的覆層。注意，這種共形覆層很難在 鋼絲繩上通過(guò)擠出而得到，即使是可能的。圖2所示是本發(fā)明第二種優(yōu)選實(shí)施例的鋼絲繩的照片200,但該 實(shí)施例中是7x3x0.15的鋼絲繩按照與第一個(gè)實(shí)施例完全相同的步驟 被鍍覆。這種鋼絲繩尤其適用于增強(qiáng)同步帶，例如WO2005/043003 中的說(shuō)明。有七個(gè)股，每一股由三根絲構(gòu)成，且每一股都形成一個(gè)亞 結(jié)構(gòu)三根絲按相同的掄向和掄距被掄到一起。在該亞結(jié)構(gòu)內(nèi)，相鄰 絲之間的距離不超過(guò)30jun。在每股中，形成單個(gè)空隙。顯著特征如 下-致密的鍍層230-存在高反射區(qū)，例如210, 210，， 210，， -存在氣泡，例如220-存在共形膜240，該共形膜是由于將鋼絲繩干燥之前毛細(xì)管作 用力將微乳液吸入鋼絲繩的空隙而產(chǎn)生的。在第三種優(yōu)選實(shí)施例中，建立了一種半工業(yè)化的連續(xù)鍍覆方法。 19 + 8x7型的鋼絲繩被鍍覆。該種鋼絲繩具有芯股，該芯股是被這樣 并捻而成的在一根單獨(dú)的0.19mm粗的芯絲周?chē)?Z"方向以捻距 3.8mm纏繞6根直徑0.17mm的絲，這6根絲的周?chē)职?Z"方向以 捻距8mm捻有12根直徑0.17mm的絲。圍繞該芯股，按捻向"Z"以 掄距12mm并搶8個(gè)相同的股，這8個(gè)股均是由一才艮0.17mm的芯絲 以及按"S"方向以捻距為8.8mm包圍芯絲的6根直徑0.135mm的外部 絲構(gòu)建而成。該鋼絲繩的總直徑是1.83mm。本領(lǐng)域技術(shù)人員很清楚， 在芯股內(nèi)和外部股內(nèi)的1 + 6配置將形成可填充聚合物的縱向空隙。鋼 絲繩的聚合物浸漬方法首先是從巻筒退繞鋼絲繩開(kāi)始的，該鋼絲繩已 經(jīng)用有機(jī)硅烷處理過(guò)。然后，將鋼絲繩引導(dǎo)通過(guò)12cm長(zhǎng)的浸漬槽(雖 然槽的長(zhǎng)度可在10cm到25cm之間變化)。浸漬槽內(nèi)盛有與實(shí)驗(yàn)室試 驗(yàn)所用相同的Permolan 703溶液。盡管鋼絲繩依然用水基微乳液浸 泡，但它被引導(dǎo)通過(guò)具有8個(gè)直徑25mm的輪的輪組，所有輪都在一 個(gè)單獨(dú)的平面內(nèi)。之后，過(guò)量的聚合物被兩個(gè)橡膠模除掉，其中第一 個(gè)橡膠模的直徑是1.72mm,第二個(gè)橡膠模的直徑是1.66mm。然后， 是一紅外加熱區(qū)，紅外加熱區(qū)之后是熱風(fēng)干燥區(qū)。該鍍覆工藝的結(jié)果 如圖3中的照片300所示。鋼絲繩的周?chē)廊恍纬闪斯残文?10?？?隙320、 340內(nèi)有充足的材料，以在平均距離5mm范圍內(nèi)阻塞空隙。 股之間的間隙330基本上是空的，這同樣是由于它們沒(méi)有形成封閉空 隙(股的表面不平滑)并且微乳液在千燥過(guò)程中被從中排出。通過(guò)使用圖4所示的假捻機(jī)400可以進(jìn)一步改善用微乳液對(duì)鋼絲 繩的浸漬。圖中鋼絲繩402被引導(dǎo)通過(guò)第一對(duì)靜止的輪404。鋼絲繩 具有"S，，的捻向。鋼絲繩的8字形絞406防止了鋼絲繩在輪上滾動(dòng)，同 時(shí)仍然允許鋼絲繩在縱向運(yùn)動(dòng)。第二對(duì)輪408被可旋轉(zhuǎn)安裝，這樣輪 軸圍繞由8字形中心構(gòu)成的中心線。箭頭410表示該輪對(duì)的旋轉(zhuǎn)方向。 該方法中，假捻機(jī)旋轉(zhuǎn)，這樣絲在進(jìn)入第二對(duì)輪前被打開(kāi)。離開(kāi)第二對(duì)輪后，打開(kāi)的鋼絲繩進(jìn)入溢流浸漬槽412，其中，微乳液416被捕 獲在溢流槽414中后而被再循環(huán)。在旋轉(zhuǎn)輪對(duì)408和第三靜止輪對(duì)418 之間，鋼絲繩的絲再一次封閉，從而使微乳液捕獲在絲之間的空隙中。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，鋼絲繩在第一和第三輪對(duì)處的縱向速度 通過(guò)連接420彼此配合。連接的作用是使第一和第三對(duì)輪前后的鋼絲 繩的線性速度相等。通過(guò)機(jī)械裝置(鏈條、同步帶、齒輪)可以實(shí)現(xiàn) 該連接。優(yōu)選地，第一和第三輪對(duì)的輪直徑是相同的，這樣該連接的 傳動(dòng)比就可以為l: 1。另一種可能是將這些輪互相以電的方式連接起 來(lái)。該連接對(duì)于打開(kāi)鋼絲繩具有積極的作用，這是因?yàn)樵撨B接促使絲 打開(kāi)(捻距在第二輪對(duì)的作用下而減小，而第一和第三輪對(duì)之間的長(zhǎng) 度通過(guò)該連接被固定)。在一個(gè)替代的未圖示出的實(shí)施例中，浸漬槽412和溢流槽位于第 一輪對(duì)404和旋轉(zhuǎn)輪對(duì)408之間，這種布置的優(yōu)點(diǎn)在于，當(dāng)絲被假捻 機(jī)打開(kāi)時(shí)，微乳液就吸入空隙中。缺點(diǎn)在于旋轉(zhuǎn)輪對(duì)408會(huì)使部分 微乳液從空隙中離心分離出去。
權(quán)利要求
1.一種鋼絲繩，其包括捻到一起以形成所述鋼絲繩的鋼絲，在所述鋼絲繩的橫截面上，三根或更多所述鋼絲形成封閉的亞結(jié)構(gòu)，這樣這三根或更多鋼絲或是與相鄰的鋼絲接觸，或是與相鄰鋼絲最大相隔30μm，以便在所述三根或更多鋼絲的中間形成空隙，所述鋼絲繩還包括聚合物材料，所述聚合物材料由干燥后的微乳液產(chǎn)生。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的鋼絲繩，其中，所述聚合物材料存在于 所述空隙中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼絲繩，其中，所述聚合物材料在沿所 述鋼絲繩長(zhǎng)度方向平均距離5厘米范圍內(nèi)阻塞所述空隙。
4. 根據(jù)前述任意一個(gè)權(quán)利要求所述的鋼絲繩，其中，所述聚合物 以薄膜的形式存在于所述鋼絲繩的外周上。
5. 根據(jù)前述任意一個(gè)權(quán)利要求所述的鋼絲繩，其中，所述薄膜的 厚度在5 in m到500 in m的范圍內(nèi)。
6. 根據(jù)前述任意一個(gè)權(quán)利要求所述的鋼絲繩，其中，所述鋼絲繩 包括至少三根或更多以相同捻距和捻向捻到 一起的絲。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋼絲繩，其中，所述鋼絲繩是包括如下 類(lèi)型的組中的一種Warrington型、Seale型、Warrington-Seale型、 填充型、緊密型鋼絲繩。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋼絲繩，其中，所述鋼絲繩是多層的鋼 絲繩，所述多層鋼絲繩包括芯以及一層或多層圍繞所述芯加捻的鋼絲， 所述層中的至少一層具有可用的自由空間，所述自由空間范圍從0% 到14%。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1到5中任意一項(xiàng)所述的鋼絲繩，其中，所述鋼 絲繩是多股鋼絲繩，所述多股鋼絲繩包括兩股或更多股，每股包括三 根或更多根鋼絲。
10. —種浸漬鋼絲繩的方法，包括以下步驟 從巻筒連續(xù)地纏繞鋼絲繩，該鋼絲繩包括被捻到一起的鋼絲，在所述鋼絲繩的橫截面中，三根或更多所述鋼絲形成封閉的亞結(jié)構(gòu)，這 樣這三根或更多鋼絲或與相鄰接的鋼絲接觸，或與相鄰鋼絲最大相隔30Mm,以便在所述三根或更多鋼絲的中間形成空隙； 提供包括聚合物材料的水基微乳液；在將所述鋼絲繩連續(xù)地浸到所述微乳液中時(shí)，打開(kāi)所述亞結(jié)構(gòu)， 以允許所述微乳液進(jìn)入所述空隙，然后封閉所述亞結(jié)構(gòu)以封住所述微 乳液；連續(xù)地干燥所述鋼絲繩，以便去除來(lái)自于所述水基微乳液中的水； 將所述鋼絲繩巻繞到巻筒上
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其中，所述連續(xù)地打開(kāi)和封閉 所述亞結(jié)構(gòu)是通過(guò)在輪上彎曲所述鋼絲繩實(shí)現(xiàn)的。
12. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其中，所述連續(xù)地打開(kāi)和封閉 所述亞結(jié)構(gòu)是通過(guò)在與捻向相反的方向連續(xù)地捻鋼絲繩，然后再在掄 向的方向捻鋼絲繩實(shí)現(xiàn)的。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，打開(kāi)和封閉所述鋼絲繩 是通過(guò)將所述鋼絲繩導(dǎo)引通過(guò)假捻機(jī)實(shí)現(xiàn)的，該假捻機(jī)包括一個(gè)可旋 轉(zhuǎn)的輪對(duì)，以及分別在可旋轉(zhuǎn)輪對(duì)之前和之后的靜止輪對(duì)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述第一和第三靜止輪 對(duì)被相互連接到一起，以使在所述假捻機(jī)的入口和出口處所述鋼絲繩 的線速度是相等的。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種聚合物浸漬鋼絲繩(100)，該鋼絲繩與現(xiàn)有其它浸漬鋼絲繩的不同處在于，聚合物也填充到諸如緊密型鋼絲繩中存在的空隙中。聚合物通過(guò)水基微乳液被送入空隙，通過(guò)加熱逐出其中的水，留下濃縮的聚合物。本發(fā)明還介紹了一種改善微乳液進(jìn)入空隙的方法。
文檔編號(hào)D07B7/14GK101243225SQ200680030284
公開(kāi)日2008年8月13日 申請(qǐng)日期2006年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月19日
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