聚合物浸漬的鋼絲繩的制作方法
【專利摘要】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，鋼絲表面存在含氧化鎂的鍍鋅層。聚合物通過水基微乳液被送入空隙，通過加熱逐出其中的水，留下濃縮的聚合物。本發(fā)明還介紹了一種所述鋼絲繩的制造方法。
【專利說明】聚合物浸漬的鋼絲繩
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]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，所述鋼絲表面存在含氧化鎂的鍍鋅層，聚合物是通過把鋼絲繩浸到微乳液中來施加的，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)】
[0002]對(duì)于大量彈性體產(chǎn)品來說，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)見的動(dòng)態(tài)疲勞極限，同時(shí)可經(jīng)受壓縮而無破壞。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)象被稱為“磨蝕”-可能導(dǎo)致比預(yù)期更早地失效。
[0003]主要采用圓鋼絲來制作鋼絲繩在以下這方面而言是無益的: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-例如輪胎的使用過程中或者鋼絲繩在滑輪上行進(jìn)過程中-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)過冷拔達(dá)到高的拉伸強(qiáng)度，這對(duì)于其它形狀的鋼絲來說是很困難的。這些年來，拉伸強(qiáng)度已經(jīng)從過去的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。
[0004]為了克服這種腐蝕的缺點(diǎn)，已經(jīng)提出了多種解決方案。第一類解決方案是采用彈性體自身使鋼與外部環(huán)境隔離開來，該類方案是:
[0005]-采用單根或兩根絲。這樣在鋼絲繩內(nèi)沒有形成通道，并且所有的絲完全被彈性體包圍。就此而言，2Xd型-兩根直徑“d”mm的絲以一定的捻距和捻向互相捻到一起-已經(jīng)非常普及(IT1042293)。單根的波浪形的絲也已經(jīng)介紹了多次(例如US4235274)。
[0006]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，例如轎車輪胎的帶束層。
[0007]-使鋼絲繩“打開”，“打開”是指絲相互之間被充分分離，以便在制作復(fù)合物的過程中彈性體可以填充通道。分離絲可以有多種方法:
[0008](I)預(yù)成形絲，使它們?cè)谥谱鲝?fù)合物的時(shí)候保持打開(例如US4258543)。該解決方案尤其適用于nXd(n > 2)形式的鋼絲繩。
[0009](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US4158946。[0010](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US5461850。
[0011](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，這通過使用例如EP0734468中介紹的波浪狀絲可以實(shí)現(xiàn)。
[0012]上述類的解決方案有兩個(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)合物的過程中采用的壓力不夠，通道就不會(huì)被填滿。
[0013]第二類解決方案是在制作鋼絲繩的過程中用彈性體填充通道:
[0014](I)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制成，例子參見EP1033435。
[0015](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(W003/031716, US5279695)。
[0016]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)行起來很好，但是成本太高。
[0017]總的來說，從鋼絲繩廠家的立場(chǎng)來看，由于制造者能夠完全控制產(chǎn)品的最終質(zhì)量，因此第二類方案更優(yōu)選。對(duì)于第一類方案就不是這樣，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。
[0018]CN101243225A公開了一種聚合物浸潰鋼絲繩，該鋼絲繩與現(xiàn)有其它浸潰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。聚合物通過水基微乳液被送入空隙，通過加熱逐出其中的水，留下濃縮的聚合物。但是該發(fā)明所述鋼絲繩耐腐蝕性能仍然不能滿足需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]本發(fā)明因此致力于設(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，而沒有水分泵吸的缺點(diǎn)，同時(shí)具有優(yōu)秀的防腐蝕能力。
[0020]本發(fā)明的鋼絲繩包括基本上是圓形橫截面的鋼絲，所述鋼絲表面存在含氧化鎂的鍍鋅層。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。
[0021]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)一圈。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30 μ m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，因此稱為“線接觸”。
[0022]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鈣、二氧化鈦或碳黑。交聯(lián)劑的例子包括聚胺、環(huán)氧樹脂、苯醛樹脂、脲醛樹脂、鋅或鋯絡(luò)合物、三聚氰胺甲醛樹脂和三官能氮丙啶。
[0023]絲優(yōu)選由普碳鋼制成，普碳鋼一般包括最少0.40wt%的C或至少0.70wt%的C含量，但是最優(yōu)選是至少0.80被％的(:，最多1.1wt %的C，錳含量從0.1Owt %到0.90wt%,硫和磷含量均優(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，未一一列舉出。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。
[0024]根據(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之間的鋼絲繩被稱為“細(xì)鋼絲繩”，該種鋼絲繩主要用來增強(qiáng)同步帶、起重帶、控制纜和其它類似的產(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)來看，優(yōu)選的是所有絲都具有相同的直徑。
[0025]所述鋼絲表面存在含氧化鎂的鍍鋅層每公斤鋼絲的鋅鍍層在0.1到50g范圍內(nèi)?？梢酝ㄟ^電解工藝或者熱浸工藝來對(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；然后，將鍍鋅鋼絲置于含氧化鎂、碳化硅和液體載體的溶液中碾壓，使得氧化鎂嵌入至鋅鍍層內(nèi)。優(yōu)選地，微乳液存在于所述空隙中。為了克服腐蝕問題，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。S卩，未阻塞空隙的平均長(zhǎng)度必須少于5cm,優(yōu)選2cm,更佳1cm。最佳情況是空隙被完全阻塞。
[0026]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。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圍，但當(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500μπι之間變動(dòng)。從這點(diǎn)來看，很容易區(qū)分聚合物膜和通過擠出而施加的聚合物套，后者具有更均勻的覆層厚度。
[0027]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，沒有對(duì)絲進(jìn)行機(jī)械的預(yù)成形或彎曲，即3X1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。與此類似，在4X1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)還是按類似菱形排列(兩個(gè)空隙)。同樣，5X1的實(shí)施例將顯示一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)空隙，6X1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。[0028]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30μπι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30 μ m。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:
[0029]-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。
[0030]-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。
[0031]-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。
[0032]-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3X1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。
[0033]上述構(gòu)造通常稱為緊密型鋼絲繩，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”0f Prof.Dr.1ng.D.G.Shitkow 和 Ing.1.T.Pospechow, V.Ε.B.Verlag Technik Berlin, 1957):
[0034]-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))。
[0035]-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))。
[0036]-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))。
[0037]上述類型的組合也是同樣可行的，例如Warrington-Seale型。
[0038]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(以不同的捻距或捻向)，如同在3+9+15或1+6+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US4158946中描述的開放型，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?！白杂煽臻g”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。
[0039]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)。就此而言，最突出的結(jié)構(gòu)是nXm型鋼絲繩，由“η”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，EP0770726中說明的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I X 3+5X7，19+8X7。芯又可以是例如7X7+6X19的纜。
[0040]優(yōu)選地，所述氧化鎂的含量為50-90mg/m2，特別優(yōu)選為60-80mg/m2 ；
[0041]優(yōu)選地，所述氧化鎂的粒徑為0.5-100 μ m,特別優(yōu)選為1_30 μ m。
[0042]氧化鎂是以細(xì)微分散固體的形式嵌入鋅或鋅合金涂層中的。優(yōu)選的是氧化鎂存在于涂層的外部表面內(nèi)。甚至更優(yōu)選的是氧化鎂壓印、壓入所述涂層的外部表面內(nèi)。
[0043]本發(fā)明還提供了一種所述鋼絲繩的制造方法。首先，將鍍鋅鋼絲置于含氧化鎂、碳化硅和液體載體的溶液中碾壓，使得氧化鎂嵌入至鋅鍍層內(nèi)，然后將其捻作鋼絲繩。
[0044]然后，從卷筒上退繞鋼絲繩，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。
[0045]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)被打開以使微乳液可以進(jìn)入空隙，然后封閉亞結(jié)構(gòu)。通過引導(dǎo)鋼絲繩通過盛有微乳液的浸潰槽就可以完成浸入，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)鋼絲繩離開浸入?yún)^(qū)后去除過量的微乳液，這例如可以通過采用具有比纜直徑稍大的孔的橡膠模來完成。
[0046]通過添加碳化硅研磨劑，鋅涂層的表面被研磨從而氧化鎂顆粒能更好的嵌入。同時(shí)，碳化硅研磨劑也磨光鋼絲的表面使其更加光滑，從而減少驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中聚合物導(dǎo)向零件的磨損。
[0047]現(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)選的是通過感應(yīng)加熱鋼絲繩，或者通過熱氣體，例如加熱的空氣，或通過紅外加熱器，例如IR燈，或一些上述方法的組合，例如紅外發(fā)射氣體燃燒器。這之后，將鋼絲繩纏繞到卷筒上。為了提高鋼絲繩上聚合物材料的總量，浸潰和干燥的步驟可以重復(fù)進(jìn)行。
[0048]在該方法的第一優(yōu)選實(shí)施例中，通過在輪上反復(fù)彎曲鋼絲繩來打開和封閉亞結(jié)構(gòu)。輪的直徑必須足夠小，例如鋼絲繩直徑的I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，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，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。
[0049]依據(jù)該方法的第二優(yōu)選實(shí)施例，打開和封閉亞結(jié)構(gòu)是通過連續(xù)地捻亞結(jié)構(gòu)使之打開以允許微乳液進(jìn)入空隙而實(shí)現(xiàn)的。這可以通過將鋼絲繩進(jìn)給通過一個(gè)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)約束裝置即假捻機(jī)而連續(xù)地實(shí)現(xiàn)。通過該裝置后，由于在退繞卷筒和卷繞卷筒之間沒有凈轉(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浸潰槽。浸潰槽后的第三對(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。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。
[0050]改善微乳液滲入還可采用其它的方法，例如攪動(dòng)浴槽，例如通過超聲波換能器或鋼絲繩自身振動(dòng)來攪動(dòng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0051]-圖1所示是含有聚合物的0.34+18X0.30鋅鍍層結(jié)構(gòu)的橫截面照片。
[0052]-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。
[0053]-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。
[0054]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。
[0055]-圖4所示是假捻機(jī)的示意圖，該假捻機(jī)用于打開絲，以便于微乳液進(jìn)入。
【具體實(shí)施方式】
[0056]第一份實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)使用的是0.34+18X0.30的鋅鍍層的緊密型鋼絲繩，其橫截面照片100如圖1所示，所述鍍鋅鋼絲的鍍層內(nèi)嵌有50mg/m2的粒徑為0.5-10 μ m的氧化鎂。在0.34mm直徑的較粗中心絲110的周圍，18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30 μ m。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30 μ m。另一方面，121、122、123這三根絲不構(gòu)成亞結(jié)構(gòu)。
[0057]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-氨基丙基三甲氧基硅烷。之后，纜在110°C干燥一個(gè)小時(shí)。隨后，將鋼絲繩浸入Permanol703中，并除去多余的材料。然后，在150°C將鋼絲繩干燥15分鐘。Permano1703是一種可從Solvay獲得的馬來酐接枝聚丙烯水基微乳液。
[0058]從圖1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，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擠出而得到，即使是可能的。
[0059]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)施例基本相同的步驟被鍍覆，區(qū)別在于，所述鍍鋅鋼絲的鍍層內(nèi)嵌有90mg/m2的粒徑為90-100 μ m的氧化鎂。這種鋼絲繩尤其適用于增強(qiáng)同步帶。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):三根絲按相同的捻向和捻距被捻到一起。在該亞結(jié)構(gòu)內(nèi)，相鄰絲之間的距離不超過30μπι。在每股中，形成單個(gè)空隙。顯著特征如下:
[0060]-致密的鍍層230[0061]-存在高反射區(qū)，例如210，210’，210”
[0062]-存在氣泡，例如220
[0063]-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。
[0064]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，所述鍍鋅鋼絲的鍍層內(nèi)嵌有60mg/m2的粒徑為1_3μπι的氧化鎂。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0.19_粗的芯絲周圍按“Ζ”方向以捻距3.8mm纏繞6根直徑0.17mm的絲，這6根絲的周圍又按“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”以捻距12mm并捻8個(gè)相同的股，這8個(gè)股均是由一根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。鋼絲繩的聚合物浸潰方法首先是從卷筒退繞鋼絲繩開始的，該鋼絲繩已經(jīng)用有機(jī)硅烷處理過。然后，將鋼絲繩引導(dǎo)通過12cm長(zhǎng)的浸潰槽(雖然槽的長(zhǎng)度可在IOcm到25cm之間變化)。浸潰槽內(nèi)盛有與實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)所用相同的Permolan703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1.66_。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。鋼絲繩的周圍依然形成了共形膜310。空隙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有形成封閉空隙(股的表面不平滑)并且微乳液在干燥過程中被從中排出。
[0065]通過使用圖4所示的假捻機(jī)400可以進(jìn)一步改善用微乳液對(duì)鋼絲繩的浸潰。圖中鋼絲繩402被引導(dǎo)通過第一對(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。離開第二對(duì)輪后，打開的鋼絲繩進(jìn)入溢流浸潰槽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。
[0066]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1:1。另一種可能是將這些輪互相以電的方式連接起來。該連接對(duì)于打開鋼絲繩具有積極的作用，這是因?yàn)樵撨B接促使絲打開(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)度通過該連接被固定)。
[0067]在一個(gè)替代的未圖示出的實(shí)施例中，浸潰槽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。
[0068] 申請(qǐng)人:聲明，本發(fā)明通過上述實(shí)施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程才能實(shí)施。所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)，對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。
【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30μπι，以便在所述三根或更多鋼絲的中間形成空隙，所述鋼絲表面存在含氧化鎂的鍍鋅層，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1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1或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； 優(yōu)選地，所述聚合物以薄膜的形式存在于所述鋼絲繩的外周上； 優(yōu)選地，所述薄膜的厚度在5 μ m到500 μ m的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)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； 優(yōu)選地，所述鋼絲繩是包括如下類型的組中的一種:Warrington型、Seale型、Warrington-Seale型、填充型、緊密型鋼絲繩； 優(yōu)選地，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%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(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； 優(yōu)選地，所述氧化鎂的含量為50-90mg/m2，特別優(yōu)選為60-80mg/m2 ； 優(yōu)選地，所述氧化鎂的粒徑為0.5-100 μ m,特別優(yōu)選為1-30 μ m。
6.一種權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述鋼絲繩的制造方法，包括以下步驟: 將鍍鋅鋼絲置于含氧化鎂、碳化硅和液體載體的溶液中碾壓，使得氧化鎂嵌入至鋅鍍層內(nèi)，然后將其捻作鋼絲繩； 從卷筒連續(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30μπ?，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，以便去除來自于所述水基微乳液中的水； 將所述鋼絲繩卷繞到卷筒上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述連續(xù)地打開和封閉所述亞結(jié)構(gòu)是通過在輪上彎曲所述鋼絲繩實(shí)現(xiàn)的。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述連續(xù)地打開和封閉所述亞結(jié)構(gòu)是通過在與捻向相反的方向連續(xù)地捻鋼絲繩，然后再在捻向的方向捻鋼絲繩實(shí)現(xiàn)的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，打開和封閉所述鋼絲繩是通過將所述鋼絲繩導(dǎo)引通過假捻機(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)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9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。
【文檔編號(hào)】D07B7/14GK103541250SQ201310478859
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月14日
【發(fā)明者】馬斌 申請(qǐng)人:無錫通用鋼繩有限公司