阅读说明：本技术 一种钢帘线、其制造方法及轮胎 (Steel cord, manufacturing method thereof and tire ) 是由 刘祥 姚海东 苗为钢 刘湘慧 于 2020-05-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种钢帘线、其制造方法及轮胎,所述钢帘线包含至少一个强度元件,所述强度元件具有周期性的不连续的凸形曲线,所述凸形曲线总是置于钢帘线的一侧或两侧或多侧。所述钢帘线在具有所述凸形曲线一侧或两侧或多侧由于具有更多的间隙和开度导致其刚度小,而所述钢帘线在其他侧的刚度大,从而使得所述钢帘线具有取向性。同时,凸形曲线可以增加组成钢帘线的强度元件之间的间隙,提高钢帘线的橡胶渗透性,减少强度元件的磨损,提高强度元件的抗腐蚀性能。(The invention discloses a steel cord, a method for manufacturing the same and a tire, the steel cord comprising at least one strength element having a periodic discontinuous convex curve, the convex curve being always placed on one or two or more sides of the steel cord. The steel cord has a small stiffness at one side or both sides or more sides having the convex curve due to more gaps and openness, and the steel cord has a large stiffness at the other side, thereby imparting orientation to the steel cord. Meanwhile, the convex curve can increase the gap between the strength elements forming the steel cord, improve the rubber permeability of the steel cord, reduce the abrasion of the strength elements and improve the corrosion resistance of the strength elements.)

一种钢帘线、其制造方法及轮胎

技术领域

本发明属于橡胶制品技术领域，特别涉及一种钢帘线、其制造方法及轮胎。

背景技术

轮胎在行驶过程中对带束层的钢帘线有取向性的要求，在轮胎径向方向希望钢帘线的刚度减小并且挠性增大，从而很容易能够越过障碍物例如鹅卵石，具有良好的驾驶舒适性；在轮胎轴向方向希望钢帘线的刚度增大并且挠性减小，从而使得在弯曲时稳定性更好，具有良好的转向性能。通常钢帘线在制造过程中总是呈各向同性，具有取向性的钢帘线需要特别的方式加工制造。

EP0264145A1披露了包括扁钢丝作为芯部的具有拉长横截面的钢帘线。CN102482844B披露了包括椭圆钢丝作为芯部的具有椭圆横截面的钢绳。拉长横截面或椭圆横截面使得获得的钢帘线具有取向性，但是扁钢丝或椭圆钢丝在制造期间都会降低钢丝的机械性能，例如抗疲劳性能降低并且抗拉强度降低，另外制造扁钢丝或椭圆钢丝的方式是采用成型模具冷拉拔或者采用冷轧的方式，制造过程复杂并且困难，生产成本提高。

JP-A-09-268485披露了另一种取向钢帘线的制造方法是，根据椭圆形的几何特征布置圆钢丝，但是制造该钢帘线的工艺不是很容易实施，并且成本也较高。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种钢帘线、其制造方法及轮胎。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种钢帘线，所述钢帘线包含至少一个强度元件，所述强度元件具有周期性的不连续的凸形曲线，所述凸形曲线总是置于钢帘线的一侧或两侧或多侧。

本申请中，“钢帘线”一词并不意味着所有组成元件都是钢元件，而只是意味着其中大部分元件为钢元件。其它元件如尼龙或芳族聚酯胺元件或其它材料也可作为强度元件或填充元件在钢帘线中存在。

“元件”一词可以是单一钢丝，也可以是具有多根单一钢丝的股线。

作为优选方案，所述强度元件的不连续的凸形曲线的周期距离C与所述强度元件在钢帘线的捻合位置的捻制捻距P的比值C/P≤1。

作为优选方案，所述凸形曲线的长度L与所述强度元件的不连续的凸形曲线的周期距离C的比值L/C≤0.5。

强度元件的不连续的凸形曲线的周期距离C指的是单个强度元件的凸形曲线初始位置至下一相邻凸形曲线初始位置的轴向距离。

凸形曲线的长度L指的是凸形曲线初始位置至结束位置的轴向距离。

捻合位置指的是强度元件布置在钢帘线中的位置。

作为优选方案，所述凸形曲线的波高H与强度元件直径d的比值为1.02～2.50，所述凸形曲线有若干个波长。进一步的，在一些实施例中，所述凸形曲线有2～4个波长。

凸形曲线的波高H指的是垂直于元件轴向方向的凸形曲线的波峰到波谷的距离。

波长指的是相邻波峰(或波谷)之间的轴向距离。

所述凸形曲线的波高H与强度元件直径d的比值小于1.02，则不能明显呈现出钢帘线的取向差异；所述凸形曲线的波高H与强度元件直径d的比值大于2.50，则会使得强度元件的强度损失显著上升。

作为优选方案，组成钢帘线的捻合位置相同的所有强度元件都具有周期性的不连续的凸形曲线，且所述凸形曲线总是置于钢帘线的一侧或两侧或多侧。

作为优选方案，所述凸形曲线总是置于钢帘线的对称两侧。更优选的是，所述强度元件的不连续的凸形曲线的周期距离C与所述强度元件在钢帘线的捻合位置的捻制捻距P的比值为C/P＝0.5，所述凸形曲线的长度L与所述强度元件的不连续的凸形曲线的周期距离C的比值L/C≤0.5。

作为优选方案，所述强度元件的周期性的不连续的凸形曲线在一个平面内。

作为优选方案，所述强度元件的周期性的不连续的凸形曲线在连续曲面内。

强度元件的直径一般为0.10mm～0.80mm，根据需要也可以设计为其它直径。

强度元件作为钢元件时，为了获得较高的强度，其碳含量一般为0.60％～1.02％。

强度元件可以为没有任何涂层的裸钢丝或者涂层钢丝。优选的是，为了改善钢帘线与橡胶的粘合，强度元件涂有黄铜或其它促进与橡胶粘合的金属合金涂层。

本发明还公开了上述的钢帘线的制造方法，包括：

——使所述元件中至少有一个元件接受周期性的不连续的弯曲操作，从而使所述至少一个元件具有周期性的不连续的凸形曲线；

——使所述元件中的至少一个元件与其他元件一起组成所述钢帘线，在组成过程中把接受周期性的不连续的弯曲操作的所述元件具有的周期性的不连续的凸形曲线成周期地置于钢帘线的一侧或两侧或多侧。

作为优选方案，所述元件中至少有一个强度元件接受的周期性的不连续的弯曲操作在一个平面内完成。

作为优选方案，使所述元件中至少有一个强度元件接受的周期性的不连续的弯曲操作呈螺旋方式完成。

本发明还公开了一种轮胎，包括上述的钢帘线。

有益效果：本发明提供的钢帘线、其制造方法及轮胎，所述钢帘线具有取向性，所述钢帘线在具有所述凸形曲线一侧或两侧或多侧由于具有更多的间隙和开度导致其刚度小，而所述钢帘线在其他侧的刚度大。根据刚度的取向性布置钢帘线在轮胎带束层中，把刚度小的侧置于轮胎径向，把刚度大的侧置于轮胎轴向，从而实现驾驶的良好舒适性和转向性。另外，凸形曲线可以增加组成钢帘线的强度元件之间的间隙，从而提高钢帘线的橡胶渗透性，减少强度元件的磨损，提高强度元件的抗腐蚀性能。

附图说明

图1是现有技术钢帘线的结构示意图：现有钢帘线10、第一元件11、第二元件12。

图2是本发明实施例强度元件的示意图。

图3是本发明实施例钢帘线的结构示意图：钢帘线20、第一强度元件21、第二强度元件22。

图4是制造本发明实施例钢帘线的双捻机的示意图。

图5是实施例中凸形齿轮的示意图。

图4、图5中：钢帘线20、强度元件30、原始强度元件40、放线工字轮41、凸形齿轮42、双捻机43、过捻器44、收线工字轮45。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以还包括不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

一种取向钢帘线的制造方法，包括：

——使所述元件中至少有一个元件接受周期性的不连续的弯曲操作，从而使所述至少一个元件具有周期性的不连续的凸形曲线；

——使所述元件中的至少一个元件与其他元件一起组成所述钢帘线，在组成过程中把接受周期性的不连续的弯曲操作的所述元件具有的周期性的不连续的凸形曲线成周期地置于钢帘线的一侧或两侧或多侧。

可以采用图5所示的凸形齿轮42来对强度元件进行周期性的不连续的弯曲操作，凸形齿轮42的凸形齿呈周期性的不连续排布，从而可以获得如图2所示的强度元件30。通过设计调整凸形齿轮42的轮径、齿数大小及齿数多少，可以获得需要的强度元件30的波高H、凸形曲线长度L和凸形曲线的周期距离C，同时强度元件30的凸形曲线的若干个波长可以根据凸形齿轮42的齿形设置。

凸形齿轮42可以是主动转动对强度元件进行弯曲操作，也可以是被动的转动对强度元件进行弯曲操作。

凸形齿轮42可以对强度元件在一个平面内进行弯曲操作，也可以以强度元件轴向为中心转动，从而对强度元件进行螺旋方式的弯曲操作。

凸形齿轮仅是对强度元件进行弯曲操作的一种方式，也可以采用变形辊、轴承周期性的给予强度元件变形等其它方式。

如图4所示，原始强度元件40从放线工字轮41放线，经过凸形齿轮42，获得具有周期性的不连续凸形曲线的强度元件30。当强度元件30经过双捻机43捻制成钢帘线20时，强度元件30呈近螺旋线的方式组成钢帘线20，同时强度元件30自身也发生以钢帘线20轴向为中心的扭转，每形成一个捻距则强度元件30扭转一周。调整凸形齿轮42的变形位置，把每个强度元件30以凸形曲线相互顺次排列，使得捻制后强度元件30的凸形曲线螺旋缠绕的位置总是成周期地置于钢帘线20的一侧或两侧或多侧，最后通过收线工字轮45收线，从而获得本发明实施例的具有取向的钢帘线，如图3所示。

实施例1

实施例1采用直径0.30mm的原始强度元件经过凸形齿轮进行周期性的不连续的弯曲操作，由于弯曲操作会在一定程度上降低强度元件的断裂负载，因此在制作0.30mm强度元件过程中，适当提高弯曲操作前强度元件的初始强度，以保持最终制作的钢帘线的断裂负载在良好水平，这可以通过增加拉拔应变或提高拉拔强钢丝的抗拉强度等方式获得，对于本行业中的技术人员来说是常见的方式。0.30mm的强度元件凸形曲线的周期距离7.00mm，凸形曲线长度3.50mm，波高0.37mm，波长1.40mm。把两根0.30mm的强度元件的凸形曲线位置顺次排列，捻制得到2×0.30结构的钢帘线，捻制捻距14.00mm，如图3所示。

对于制造相同结构的现有技术钢帘线2×0.30，如图1所示，本实施例和现有技术的对比例进行比较试验，试验结果见表1。

表1

从表1可以看出，对于比较例1，长轴和短轴之间没有任何差异，沿着短轴的刚度和沿着长轴的刚度也没有任何差异。但是对于本实施例1，沿着短轴的刚度和沿着长轴的刚度之间存在很大的差异，与比较例1相比有更好的性能。硫化条件下的空气保持率是橡胶渗透性的测试方式，空气保持率越高(最高为1)则说明橡胶渗透性越好，比较例1和实施例1的钢帘线均具有较好的橡胶渗透性。

实施例2

实施例2采用直径0.25mm的强度元件经过凸形齿轮进行周期性的不连续的弯曲操作，由于弯曲操作会在一定程度上降低强度元件的断裂负载，因此在制作0.25mm强度元件过程中，适当提高弯曲操作前强度元件的初始强度，以保持最终制作的钢帘线的断裂负载在良好水平，这可以通过增加拉拔应变或提高拉拔强钢丝的抗拉强度等方式获得，对于本行业中的技术人员来说是常见的方式。0.25mm的强度元件凸形曲线的周期距离6.00mm，凸形曲线长度1.50mm，波高0.30mm，波长0.43mm。把4根0.25mm的强度元件的凸形曲线位置顺次排列，捻制得到4×0.25结构的钢帘线，捻制捻距12.00mm，如图3所示。

对于制造相同结构的现有技术钢帘线4×0.25，如图1所示，本实施例和现有技术的对比例进行比较试验，试验结果见表2。

表2

从表2可以看出，对于比较例2，长轴和短轴之间没有任何差异，沿着短轴的刚度和沿着长轴的刚度也没有任何差异。但是对于本实施例2，沿着短轴的刚度和沿着长轴的刚度之间存在很大的差异，与比较例2相比有更好的性能。对比比较例2的硫化条件下的空气保持率，实施例2的空气保持率较好，说明实施例2具有更好的橡胶渗透性。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。