專利名稱：鋼制簾線及其制造方法以及含有該鋼制簾線的充氣輪胎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于增強(qiáng)橡膠產(chǎn)品的鋼制簾線，一種制備該鋼制簾線的方法和具有簾線增強(qiáng)層的充氣輪胎。
背景技術(shù)：
充氣輪胎作為典型的橡膠制品常用鋼制簾線來增強(qiáng)。
近年來，使用通過將包括之字形波狀化的細(xì)絲在內(nèi)的鋼制細(xì)絲捻合在一起來提高頂部橡膠對(duì)簾線的滲透性。
另一方面，將線性細(xì)絲松散捻合在一起形成的鋼制簾線，以作為常規(guī)的簾線結(jié)構(gòu)來改進(jìn)橡膠的滲透性。
對(duì)于后者，捻合單絲的常規(guī)結(jié)構(gòu)很易于在簾線的切割端部解開。因此，在制造用于充氣輪胎的簾線增強(qiáng)橡膠層中，如帶束層，緩沖層，胎體層等，可操作性很差。此外，簾線的起始伸長(zhǎng)率相當(dāng)大。這是因?yàn)槌叽绶€(wěn)定性差而引起的問題，所以在成品輪胎中難以保持尺寸的精確度。
對(duì)于前者，之字形波狀化結(jié)構(gòu)在起始伸長(zhǎng)率上優(yōu)于后者。然而，在波狀化或者對(duì)單絲之字形永久變形的過程中，決定于波狀化地方式波狀化的單絲易于或多或少地被破壞，簾線的強(qiáng)度和耐疲勞強(qiáng)度降低。因此，橡膠產(chǎn)品的耐久性變差。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種鋼制簾線，其中橡膠對(duì)簾線的滲透性得到改進(jìn)，且降低了起始伸長(zhǎng)率，改進(jìn)了可操作性使得防止捻合單絲在簾線切斷端部解開，以及通過防止對(duì)單絲的損害改進(jìn)了簾線的強(qiáng)度和耐久性。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種制造該種鋼制簾線的方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種具有使用該種鋼制簾線增強(qiáng)的橡膠層的充氣輪胎。
依照本發(fā)明的一個(gè)方面，一種鋼制簾線由每一根單絲直徑均為0.25～0.45mm的3～6根鋼制單絲構(gòu)成，其中3～6根鋼制單絲包括成形單絲且被捻合在一起，在捻合在一起之前將成形單絲卷繞設(shè)定成線圈直徑小于5mm和線圈節(jié)距大于5mm的線圈的形式，成形單絲包括至少兩種線圈形式不同的單絲，成形單絲在線圈直徑變小的過程中被捻合在一起，簾線的伸長(zhǎng)在50N負(fù)荷時(shí)小于0.2％以及簾線強(qiáng)度范圍在2500～3500N/mm2。
依照本發(fā)明的另一方面，一種制造該鋼制簾線的方法包括將3～6根鋼制單絲捻合在一起成為簾線，其中3～6根鋼制單絲的每一根均具有0.25～0.45mm的直徑，并且該3～6根單絲含有成形單絲，因此該方法進(jìn)一步包括在捻合之前通過卷繞鋼制單絲來制得成形單絲，使得纏繞的單絲設(shè)定為具有小于5mm線圈直徑和大于5mm線圈節(jié)距的線圈形式，上述單絲捻合是在線圈直徑降低的同時(shí)進(jìn)行的。
依照本發(fā)明的另一方面，提供胎面中含有由上述鋼制簾線制得的緩沖層的充氣輪胎。


現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式做詳細(xì)描述。
圖1是依照本發(fā)明的充氣輪胎的橫截面圖。
圖2是依照本發(fā)明的鋼制簾線的橫截面圖。
圖3是依照本發(fā)明的用于解釋制造鋼制簾線的方法圖。
具體實(shí)施例方式
在附圖中，依照本發(fā)明的充氣輪胎1包括胎面部分2，一對(duì)胎側(cè)部分3和一對(duì)每一個(gè)其中均具有胎芯5的胎圈部分4，在胎圈部分4之間延伸的胎體6和在胎面部分2中配置于胎體6外部的帶7，9。
在這個(gè)實(shí)施方式中，輪胎1是用于客車的子午線輪胎。
胎體6由至少一個(gè)簾線以相對(duì)于輪胎赤道以75～90度的角度徑向放置的簾線層6A構(gòu)成，該簾線層6A在胎圈部分2之間沿著胎面部分2和胎側(cè)部分3延伸，且在每一個(gè)胎圈部分4中從輪胎的內(nèi)向外反包圈芯5以便形成一對(duì)反包部分6b和在反包部分之間的主體部分6a。在這個(gè)實(shí)施方式中，使用如尼龍、人造纖維和聚酯等有機(jī)纖維作為胎體簾線。每一個(gè)胎圈部分4中在胎體6的反包部分和主體部分之間，配制有從圈芯5向外徑向延伸且朝其外端徑向逐漸變細(xì)的硬塑料制得胎圈膠芯8。
該帶包括緩沖層7和至少覆蓋于緩沖層7的邊緣的任選的帶9。
在這個(gè)實(shí)施方式中，為了改進(jìn)高速耐久性，帶9被配置于緩沖層7的徑向外側(cè)。帶9由至少一個(gè)相對(duì)于輪胎赤道以不大于5度的角度螺旋卷繞的帶簾線構(gòu)成。可以使用如尼龍等的有機(jī)纖維簾線作為帶簾線。本例中使用尼龍。
緩沖層7包括簾線以相對(duì)于輪胎赤道以10～35度的角度放置的沿基本上胎面部分2的整個(gè)寬度上延伸的平行簾線交叉層7A和7B。
依照本發(fā)明的鋼制簾線10使用在這個(gè)實(shí)施方式的緩沖層7中。
鋼制簾線10由3～6根捻合在一起的鋼制單絲F構(gòu)成。3～6根鋼制單絲F的每一根具有0.25～0.45mm的直徑D。以及該3～6根單絲F包括至少兩根成形單絲Fi。在每一個(gè)成形單絲Fi捻合成簾線10之前，將單絲Fi(起始呈直線狀)卷繞成具有永久性的形狀。即，如圖3所示，直線狀鋼制單絲F1曾經(jīng)以小的節(jié)距P0和小的直徑H0盤繞使得單絲Fi被永久性地設(shè)定成具有增大的節(jié)距P1和增大的直徑H1的盤繞形狀。然后，在線圈直徑從H1降至H2，更具體的是指通過施加一個(gè)張力使繞成線圈的單絲Fi解纏繞或者拉伸(節(jié)距增加)同時(shí)，繞成線圈的單絲Fi被捻合在一起。
繞成線圈的單絲Fi包括至少兩種繞成線圈的單絲，該兩種單絲至少在一個(gè)線圈參數(shù)上，即線圈節(jié)距P1和線圈直徑H1，互不相同。
這里，線圈直徑H1的范圍設(shè)定為不大于5.0mm(優(yōu)選不大于4.0mm)和不小于0.5mm(優(yōu)選不小于2.0mm)。線圈節(jié)距P1的范圍設(shè)定為不小于5.0mm(優(yōu)選不小于10.0mm)和不大于30.0mm(優(yōu)選不大于25.0mm)。
3～6根鋼制單絲F可以包含非成形的單絲，即在捻合之前為直線狀的單絲，但優(yōu)選所有的單絲F為上述成形單絲Fi。
至于簾線10中的成形單絲Fi，優(yōu)選所有的線圈參數(shù)(P、H)均不相同。
此外，關(guān)于具有不同線圈參數(shù)的成形單絲Fi，優(yōu)選在線圈節(jié)距P1和線圈直徑H1方面均相互不同。
例如，成形單絲Fi可以是如圖2所示的線圈節(jié)距為Pi1線圈直徑為H11的兩個(gè)單絲Fi1和線圈節(jié)距為Pi2(＞Pi1)線圈直徑為H12(＞H11)的兩個(gè)單絲Fi2。
關(guān)于用于單絲F的材料，考慮到簾線強(qiáng)度，優(yōu)選使用炭含量的范圍在0.78～0.92wt％的高炭鋼。
無論如何，目標(biāo)是使在50N負(fù)荷下的鋼制簾線10的伸長(zhǎng)范圍小于0.2％，以及簾線強(qiáng)度的范圍在2500～3500N/mm2。通過采用上述的制造方法，可以得到在上述范圍內(nèi)的參數(shù)。
在依照本發(fā)明的鋼制簾線中，由于可以引起線圈直徑增加的成品簾線中的繞成線圈的單絲Fi的彈性，在單絲F之間能夠容易地形成間隙，從而改進(jìn)了對(duì)簾線的橡膠滲透性。例如，和變形易于變得不均勻的之字形彎曲相比，以線圈形式的變形甚至在沿單絲的長(zhǎng)度上。因此，在負(fù)荷條件下的接觸或者接近接觸的狀態(tài)下，單絲在從輕負(fù)荷到高負(fù)荷是相對(duì)穩(wěn)定的。從而使控制起始伸長(zhǎng)率變得可能。由于成形單絲包括不同的線圈形式，在保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時(shí)間隙的形成變得容易。另一方面，線圈化是防止損壞成形單絲的最好的方式。因此，由于在成形過程中的該種損害引起的簾線強(qiáng)度和的降低可以得到有效的防止。
如果線圈直徑H1大于5.0mm和/或線圈節(jié)距P1大于30.0mm，難以改進(jìn)橡膠的滲透性。如果線圈節(jié)距P1小于5.0mm和/或線圈直徑H1小于0.5mm，單絲受到大的捻合力而降低了強(qiáng)度。
如果單絲直徑D小于0.25mm，強(qiáng)度和抗彎剛度變得不充分。如果單絲直徑D大于0.45mm，耐疲勞性降低。
如果在簾線中的總單絲數(shù)少于3，則難以提供必要的強(qiáng)度。如果總數(shù)多于6，為了限制簾線的強(qiáng)度在上述的理想范圍，就必須使用很細(xì)的單絲，從而使得抗彎剛度變得不夠充分。如果伸長(zhǎng)不小于0.2％，充氣輪胎的尺寸穩(wěn)定性會(huì)變差以及制造橡膠化簾線層的操作性變差。如果簾線強(qiáng)度小于2500N/mm2，難以改進(jìn)輪胎的耐久性。如果簾線強(qiáng)度大于3500N/mm2，對(duì)于簾線有彎曲強(qiáng)度降低的傾向。對(duì)比測(cè)試制備具有如表1所示規(guī)格的鋼制簾線，用于橡膠滲透性，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和可操作性的測(cè)試。
使用那些測(cè)試簾線作為緩沖層簾線，制得具有如圖1所示的結(jié)構(gòu)的用于客車的尺寸為195/65R15的測(cè)試輪胎，用于輪胎耐久性的測(cè)試。在測(cè)試輪胎中，緩沖層由相對(duì)于輪胎赤道22度角放置的簾線數(shù)為40/5cm如表1中所示的鋼制簾線的兩個(gè)交叉層構(gòu)成。胎體由相對(duì)于輪胎赤道90度角安置的簾線數(shù)為50/5cm的1670dtex/2的聚酯纖維簾線單一層構(gòu)成。除了顯示于表1中的以外，所有輪胎的規(guī)格相同。
(1)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性測(cè)試將簾線切開后觀察在切割端部是否有單絲散開或者解捻合發(fā)生。
(2)橡膠滲透性測(cè)試在兩個(gè)頂部橡膠片之間嵌入測(cè)試簾線，向橡膠片施加25kg/cm2的壓力的同時(shí)150℃將該種復(fù)合材料硫化30分鐘。然后，在顯微鏡下觀測(cè)在每10cm的簾線長(zhǎng)度上被頂部橡膠完全滲透的簾線長(zhǎng)度，按照百分比將該長(zhǎng)度表示于表1中。
(3)橡膠頂部的可操作性為了制得橡膠化的簾線層，使用砑光棍將頂部橡膠施加于平行放置的測(cè)試簾線上，由一熟練工人按照感覺按照5個(gè)等級(jí)對(duì)可操作性進(jìn)行評(píng)估。級(jí)別數(shù)越高，可操作性越好。
(4)輪胎耐久性測(cè)試使用輪胎測(cè)試鼓，在下述的加速條件下測(cè)量測(cè)試輪胎破損時(shí)的行駛距離日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)中規(guī)定的最大輪胎負(fù)荷的150％；JIS中規(guī)定的用于最大負(fù)荷的輪胎壓力的80％；和80km/h的行駛速度。所測(cè)得的距離以對(duì)比例2為100基準(zhǔn)的系數(shù)表示于表1中。系數(shù)值越大，耐久性越好。表1

上述的測(cè)試結(jié)果確認(rèn)，依照本發(fā)明，鋼制簾線的簾線強(qiáng)度、橡膠滲透性和可操作性得到改進(jìn)，簾線的起始伸長(zhǎng)率降低。對(duì)于由該鋼制簾線增強(qiáng)的緩沖層的輪胎，其耐久性得到改進(jìn)。
本發(fā)明可以應(yīng)用于如除客車之外的輕型卡車、重型交通工具等的各種輪胎中的簾線增強(qiáng)橡膠層，如除緩沖層之外的胎體，帶等，以及可以將依照本發(fā)明的鋼制簾線應(yīng)用于增強(qiáng)各種除橡膠輪胎之外的橡膠制品。
權(quán)利要求
1.一種鋼制簾線由每一根均含有0.25～0.45mm單絲直徑的3～6根鋼制單絲構(gòu)成，所述3～6根鋼制單絲包括成形單絲且被捻合在一起，其特征在于，成形單絲在捻合在一起之前被卷繞成具有線圈直徑小于5mm和線圈節(jié)距大于5mm的線圈的形式，該成形單絲包括至少兩種卷繞形式不同的成形單絲，線圈直徑變小的同時(shí)成形單絲被捻合在一起，簾線的伸長(zhǎng)在50N負(fù)荷時(shí)小于0.2％和簾線強(qiáng)度在范圍2500～3500N/mm2。
2.如權(quán)利要求1所述的鋼制簾線，其特征在于所述的3～6個(gè)單絲全部為成形單絲。
3.如權(quán)利要求1所述的鋼制簾線，其特征在于所有成形單絲在卷繞的形式上互不相同。
4.如權(quán)利要求1所述的鋼制簾線，其特征在于所有的成形單絲由炭含量范圍在0.78～0.92wt％之間的鋼制得。
5.一種充氣輪胎，包括胎面部分和放置于胎面部分的緩沖層，其特征在于所述緩沖層由依照權(quán)利要求1、2、3或者4所述的鋼制簾線制得。
6.一種制造由3～6根單絲捻合在一起構(gòu)成的鋼制簾線的方法，包括將3～6根鋼制單絲捻合在一起，其中3～6根鋼制單絲的每一根均具有0.25～0.45mm的直徑，該3～6根單絲包含有成形單絲，通過卷繞鋼制單絲設(shè)定其成為具有小于5mm線圈直徑和大于5mm線圈節(jié)距的線圈形式來制得成形單絲，和所述3～6根鋼制單絲的捻合是在成形單絲的線圈直徑減少的同時(shí)且在成形單絲彈性形變的范圍內(nèi)進(jìn)行的。
全文摘要
一種鋼制簾線由3～6根鋼制單絲構(gòu)成，每根單絲具有在0.25～0.45mm范圍內(nèi)的單絲直徑，該3～6根鋼制單絲包括成形單絲且被捻合在一起，其中成形單絲在捻合之前卷繞成具有線圈直徑小于5mm和線圈節(jié)距大于5mm的線圈的形式，成形單絲包括至少兩種卷繞形式不同的成形單絲，線圈直徑變小的同時(shí)成形單絲被捻合在一起，簾線的伸長(zhǎng)在50N負(fù)荷時(shí)小于0.2％和簾線強(qiáng)度在范圍2500～3500N/mm
文檔編號(hào)B60C9/20GK1443896SQ0312164
公開日2003年9月24日 申請(qǐng)日期2003年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月13日
發(fā)明者宮崎真一, 山崎和美, 戶田攻 申請(qǐng)人:住友橡膠工業(yè)株式會(huì)社