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轮胎加固钢帘线及使用其的子午线轮胎
申请号	CN201410180957.9	申请日	2014-04-30	公开(公告)号	CN104420378B	公开(公告)日	2017-12-05
申请人	韩国轮胎株式会社;			发明人	郑倌佑; 朴一龙; 黄金刚; 张一淳; 李智完; 李美瀞;
摘要	本发明涉及一种轮胎加固钢帘线及使用其的子午线轮胎，该轮胎加固钢帘线具有双层结构，该双层结构包括第一层核心和配置在第一层核心表面上的第二层核心。第一层核心具有椭圆形或矩形的横截面。该轮胎加固钢帘线能够改善轮胎的加工性能、疲劳特性和滚动阻力性能，从而提升了燃料效率。也涉及使用该轮胎加固钢帘线的子午线轮胎。
权利要求	1.一种轮胎加固钢帘线，包括：第一层核心，其包括2根钢丝；和第二层核心，其包括多根缠绕在第一层核心表面上的钢丝，其中第一层核心的钢丝具有基本上为椭圆形或矩形的横截面，第二层核心的钢丝具有圆形的横截面；其特征在于，所述第一层核心的2根钢丝彼此并排放置，以便各自的椭圆形钢丝的主轴或矩形钢丝的长边共线，并且其中所述第一层核心的钢丝的短轴尺寸与长轴尺寸的比值范围为0.3～0.9。 2.根据权利要求1所述的轮胎加固钢帘线，其中第二层核心包括7根～9根钢丝。 3.根据权利要求2所述的轮胎加固钢帘线，其中钢帘线具有2+7，2+8或2+9的结构。 4.根据权利要求1所述的轮胎加固钢帘线，其中组成第二层核心的钢丝的短轴尺寸与长轴尺寸的比值大于0.9。 5.根据权利要求1所述的轮胎加固钢帘线，其中组成第一层核心和第二层核心的钢丝具有0.10mm～0.40mm的直径d，钢丝的缠绕周期为钢丝直径的20～50倍。 6.根据权利要求1所述的轮胎加固钢帘线，其中第一层核心和第二层核心的钢丝缠绕方向相同或不同。 7.根据权利要求1所述的轮胎加固钢帘线，其中组成第一层核心和第二层核心的一根或所有钢丝为二维波形。 8.根据权利要求5所述的轮胎加固钢帘线，其中钢丝直径d、二维波波长L和二维波振幅A被设定为满足如下条件的值： L＝d/100～100x d A＝(0.02～30)x d 其中，钢丝直径d用mm表示，二维波波长L用mm表示，二维波振幅A用mm表示。 9.根据权利要求1所述的轮胎加固钢帘线，其中组成第一层核心和第二层核心的钢丝通过以下步骤制备：拉长含有0.7～1.20重量％的碳的碳钢，以0.01～5.00μm的厚度在拉长的钢表面镀敷黄铜、青铜、铜、黄铜和镍的合金、或黄铜和钴的合金。 10.一种子午线轮胎，包含将根据权利要求1～9任一项所述的轮胎加固钢帘线应用到胎体、胎圈包布和带束层中的至少一个组件。
说明书全文	轮胎加固钢帘线及使用其的子午线轮胎技术领域 [0001] 本发明涉及一种用于汽车的轮胎加固钢帘线，尤其涉及具有双层结构的轮胎加固钢帘线，该结构中第一层核心具有椭圆形或矩形的横截面，以及涉及使用该钢帘线的子午线轮胎。该轮胎加固钢帘线能够提升轮胎的加工性能、疲劳特性以及滚动阻力，从而提升轮胎的燃料效率。背景技术 [0002] 钢帘线是由若干钢丝构成的结构，通过以下步骤制成：在碳钢丝上镀敷黄铜，使镀敷黄铜的碳钢丝进入拉长工序，再根据所制造的钢丝的用途将拉长的碳钢丝缠绕成1x3、1x4、2+2、2+7、3+6、3+9+15或其它组合。钢帘线在强度、模数、耐热性、疲劳强度等方面均优于其它加固材料，因此被用作加固轮胎、传送带等橡胶制品的材料。 [0003] 通常，用于轮胎的钢带由以下步骤制成：将300～600条钢帘线并排放置，其中每一条钢帘线中多根钢丝缠绕在一起，再将贴胶橡胶层放置并卷绕在并排放置的钢帘线的顶部和底部表面。在汽车行进时，钢帘线对橡胶层的强力粘附和在恶劣环境下的优异耐久度是必要的。 [0004] 在承受滚动的滚动-工序结构中，由于钢帘线的弹性恢复特性，在受压方向具备抗拉强度。在经过滚动-工序后的结构被切成块时，橡胶层和钢帘线很容易发生弯曲变形，因此后续工序中的自动连接工作很难进行。因此，控制弯曲变形是非常重要的。为了提升后续轮胎制造工序中的可加工性，当经过滚动-工序后的结构被切成具有预定单元长度的块时，需要结构上的安全。即，防止经过滚动-工序后的结构的具有预定单元长度的块的端部在剪切过程中的浮沉是有必要的。钢帘线滚动的调整对于保持用橡胶贴胶的滚动-工序后的钢帘线的结构稳定性是非常重要的。 [0005] 钢帘线的滚动为残余旋转。当将扭转扭矩加载到每一根以预定的方式缠绕的钢丝线以使钢丝变形时，由于弹性恢复特性，弹性变形的线趋向于从缠绕的反方向解开缠绕，并且承受过度塑性变形的线趋向于以与缠绕方向相同的方向进一步缠绕。因此，制造出钢帘线后会产生残余旋转。 [0006] 在钢帘线工业中，缠绕机、预应力辊等用于稳定残余旋转或防止残余旋转的发生。但是，由于当在某方向上通过缠绕多根钢丝制造钢帘线时，从根本上防止由施加在线上的扭转变形力产生的滚动是困难的，因此，需要这方面的提升。 [0007] 通常，用于承重轮胎的钢帘线是通过将多根钢丝缠绕成两层或三层来制备的。这种钢帘线具有密集结构，其中钢丝之间没有空隙。渗透进入钢帘线内的橡胶很少。因此，当轮胎被外力反复弯曲时，机械磨损和化学腐蚀共同造成的伤害，即，微震磨损疲劳将会因为钢丝分别和湿气或盐类等渗透物之间的摩擦而产生。这使轮胎的耐久度下降。发明内容 [0008] 根据一个典型的实施例，轮胎加固钢帘线包括两个以上核心层，其中该两个以上核心层中的第一层核心具有椭圆形或矩形的横截面而非圆形的横截面。这种结构导致使用钢帘线的数量减少，从而得到了一种轻质钢帘线。这种结构还通过减少帘线旋转率的差值改进了制造工序，并且通过最小化贴胶规格提升了轮胎加固钢帘线的耐久度。 [0009] 另外，本发明还提出了一种子午线轮胎，其具有可以满足用于卡车或大巴车的轻质轮胎所需要的低滚动阻力。该子午线轮胎能够提升汽车的行进稳定性和燃料效率。 [0010] 在一个实施例中，轮胎加固钢帘线包括双层结构，其包括第一层核心和作为外层包围第一层核心的第二层核心，第一层核心由1根以上具有基本上为椭圆形或矩形的横截面的钢丝构成，第二层核心由多根缠绕的具有圆形的横截面的钢丝构成。 [0011] 第一层核心可以包括1根或2根钢丝，第二层核心可以包括7根～9根钢丝。 [0012] 第一层核心的钢丝的短轴尺寸S与长轴尺寸B的比值(短轴对长轴比值)可以为0.3～0.9，而第二层核心的钢丝的短轴尺寸S与长轴尺寸B的比值(短对长比值)可以为0.9或更高，因此第二层核心的钢丝具有基本上为圆形的横截面外形。 [0013] 第一层核心和第二层核心中的钢丝可以通过以下步骤制备：拉长含有0.70％～1.20重量％的碳的碳钢，以0.01～5.00μm的厚度在拉长的碳钢表面镀敷金属材料，其中该金属材料可以选自由黄铜、青铜、铜、锌、黄铜和镍的合金、黄铜和钴的合金构成的群组。 [0014] 根据本发明的另一方面，提供了一种子午线轮胎，其包括根据之前方面的轮胎加固钢帘线，其可以用于胎体、胎圈包布、带束层中任一种。 [0015] 在根据本发明的轮胎加固钢帘线和使用其的子午线轮胎中，将第一层核心制造成具有椭圆形或矩形的横截面以增加一个橡胶可以渗透进的空隙并且减少旋转率的差值。这改进了制造工序并且最小化了贴胶规格。 [0016] 根据本发明的一个典型实施例，由于改善了橡胶渗透，抗腐蚀性得到了提升，并且橡胶粘附的恶化得到了抑制。因此，使用根据本发明的轮胎加固钢帘线的轮胎的耐久性得到了改善，从而具有更长的寿命。 [0017] 由于根据本发明的一个典型实施例的轮胎加固钢帘线与现有轮胎加固钢帘线相比具有相对小的直径且具有相对少量的钢丝，根据本发明的轮胎加固钢帘线实现了轻质轮胎以及燃料效率的提升。附图说明 [0018] 结合附图通过以下具体描述，能够更清楚地理解本发明的以上以及其它目的、特征和其它优点，其中： [0019] 图1是根据现有技术，解释说明具有3x8的双层结构的钢帘线的横截面视图； [0020] 图2是根据本发明的第一实施例，解释说明具有2x8的双层结构的钢帘线的剖面图； [0021] 图3是根据本发明的第二实施例，解释说明具有2x8的双层结构的钢帘线的剖面图； [0022] 图4是根据本发明的第三实施例，解释说明具有2x8的双层结构的钢帘线的剖面图； [0023] 图5是描述本发明的实施例中所使用的波浪形钢丝的弯曲的倾斜度的示意图； [0024] 图6(a)和图6(b)分别是根据本发明的第一实施例，描述作为钢帘线的第一层核心的钢丝的椭圆形和矩形横截面的长轴和短轴尺寸的示意图； [0025] 图7是解释说明将根据本发明的轮胎加固钢帘线应用到承重轮胎的示意性剖面图； [0026] 图8是解释说明包括根据本发明的轮胎加固钢帘线的半成品的胎体的示意性剖面图；和 [0027] 图9是解释说明包括根据本发明的椭圆形钢帘线的轧制片材和包括根据现有技术的圆形钢帘线的轧制片材的橡胶贴胶规格之间对比的概略图。具体实施方式 [0028] 在下文中，将结合展示本发明实施例的附图更加具体地描述典型实施例。这些典型实施例可以不同形式示例，并且不应该被认为是对这里提出的实施例的限定。相反地，提供这些实施例是为了使公开彻底和完整，并且完全向本领域技术人员传达了本发明的范围。从始至终相同的附图标记对应相同的部件。 [0029] 可以理解的是，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等可以用于描述不同的部件、组件、区域、层和/或部分，这些部件、组件、区域、层和/或部分不应该被这些术语限定。这些术语只用于将一个部件、组件、区域、层和/或部分同另一个部件、组件、区域、层和/或部分区分开。因此，在不背离本发明的教示的前提下，下文中讨论的第一部件、组件、区域、层和/或部分可以被称作第二部件、组件、区域、层和/或部分。 [0030] 这里使用的术语只是为了描述具体实施例并且不是对发明的限定。这里所用的，除非上下文清楚地显示了，否则单数形式“一个”、“一种”和“该”也可以包括复数形式。进一步可以理解，在本说明书中，术语“包含”和/或“含有”具体说明了所陈述的特征、区域、整体、步骤、处理、部件和/或组件的存在，但不排除一个或更多其它特征、区域、整体、步骤、处理、部件、组件和/或群组的存在或加入。 [0031] 除非另有定义，在此所用的所有术语(包括技术和科学术语)具有此发明所属领域中常规技术所通常理解的相同含义。进一步可以理解，除非在此被明确地定义过，那些例如常用词典中定义的术语应该被解释为具有和其在相关领域和本公开中一致的含义，并且不应该被解释为理想化或过于正式的理解。 [0032] 根据本发明的第一实施例的轮胎加固钢帘线包括由一根以上钢丝构成的第一层核心，和由多根钢丝缠绕构成的作为外层包围第一层核心的第二层核心。第一层核心的钢丝具有基本上为椭圆形或矩形的横截面，第二层核心的钢丝具有基本上为圆形的横截面。 [0033] 图2是根据本发明的第一实施例，解释说明轮胎加固钢帘线的剖面图。参考图2，根据第一实施例的轮胎加固钢帘线包括由1根或2根钢丝1a构成的第一层核心和由7根～9根钢丝2b构成的第二层核心。例如，钢帘线可以具有1+7、1+8、1+9、2+7、2+8或2+9结构。 [0034] 组成第一层核心1的多根钢丝1a、1b和1c可以彼此并排放置或缠绕在一起。 [0035] 组成第一层核心1的钢丝的横截面不是圆形而是椭圆形(参考图2中1a)或矩形(参考图3中1b)。或者，其可以是短轴尺寸与长轴尺寸比值不为1的任何形状，比如六边形。在图3中，参考符号D1和D2分别表示钢帘线的长轴和短轴。 [0036] 组成第一层核心1和第二层核心2的钢丝可以是具有预定倾斜度的二维波形钢丝。图5是根据本发明的一个实施例解释说明钢帘线所使用的二维波形钢丝1a或2b的放大视图。参考图5，在根据本发明的一个实施例的钢帘线中，组成第一层核心和第二层核心的部分或全部钢丝为如图5所示的二维波形。该二维波形钢丝满足如下条件。 [0037] L(mm)＝d/100～100x d(mm) [0038] A(mm)＝(0.02～30)x d(mm) [0039] 这里，“d”表示第一层或第二层核心的钢丝的直径mm，“L”表示二维波的波长mm，“A”表示二维波的振幅mm。 [0040] 组成根据本发明的一个实施例的钢帘线的第一层核心和第二层核心的钢丝的直径d的范围是0.10mm≤d≤0.40mm。如果直径小于0.10mm，钢帘线的强度不够，制造钢丝存在困难，增加了钢帘线的制造成本。相反，如果直径大于0.40mm，钢丝的弹性不够，降低了轮胎的耐久性。 [0041] 图6(a)和图6(b)是根据本发明的一个实施例，解释说明组成钢帘线的第一层核心1的钢丝1a的放大剖面图。钢丝1a具有椭圆形或矩形横截面。第一层核心1的钢丝1a的短轴尺寸S与长轴尺寸B的比值为0.3～0.9。另一方面，组成第二层核心2的钢丝2b的短轴尺寸S与长轴尺寸B的比值为0.9或更高。具有椭圆形或矩形横截面的钢帘线的钢丝2b的直径为横截面长轴尺寸和短轴尺寸的平均值，即，将横截面的长轴尺寸和短轴尺寸相加后除以2后得到的值。如果短轴尺寸与长轴尺寸的比值小于0.3，尽管有提升橡胶渗透进入钢帘线的优点，但是由于钢帘线的直径过大，增加了橡胶贴胶板的厚度。另一方面，如果短轴尺寸与长轴尺寸的比值大于0.9，第一层核心和第二层核心之间的间隙变小，导致橡胶渗透进入钢帘线有所减少。 [0042] 组成第一层核心1和第二层核心2的钢丝1a和2b通过以下步骤制备：拉长含有0.7％～1.20重量％的碳的碳钢，以0.01～5.00μm的厚度在拉长的碳钢表面镀敷金属材料，例如黄铜、青铜、铜、锌、黄铜和镍的合金、黄铜和钴的合金。如果组成第一层核心1和第二层核心2的钢丝1a和2b中的碳含量小于0.70重量％，轮胎加固钢帘线的强度无法满足轮胎加固材料的标准或者变得过重。另一方面，如果钢丝1a和2b中的碳含量大于1.20重量％，显著增加了将钢拉长为超细钢线时发生的断线。即，降低了加工性能。当第一层核心1和第二层核心2的钢丝1a和2b表面被镀敷时，极大地增加了钢线1a和2b与橡胶之间的粘附。本发明的另一个方面是提供一种应用以上描述的轮胎加固钢帘线的子午线轮胎。 [0043] 可以将根据本发明的轮胎加固钢帘线应用到轮胎的至少一个组件，包括胎体、胎圈包布和带束层。 [0044] 图7是解释说明应用了根据本发明的轮胎加固钢帘线的汽车轮胎的示意性剖面图。公知的大巴车或卡车轮胎包括与路面直接接触的胎面1’，作为轮胎骨架的胎体2’，由带束层组件3a、3b、3c和3d组成的配置在胎面1’和胎体2’之间的带束层3，防止漏气的内衬4，保护胎体2’并且完成弹性动作(即，弯曲和拉伸)的侧壁，配置在胎面1’和侧壁5之间的胎肩6，以及包围胎体2’末端且使轮胎装到轮圈上的胎圈7。 [0045] 在具有上述结构的作为承重轮胎的子午线轮胎中，压力集中在胎圈7和带束层3上。因此钢制胎圈包布8用来加固胎圈7以提升轮胎的耐久性。钢制胎圈包布8和带束层3中有钢帘线作为加固材料。 [0046] 例如，如图8所示，半成品的胎体(胎体层)10通过以下步骤制备。首先，胎体帘线13以常规间距排列，将橡胶贴胶11放置在胎体帘线13上，然后将此堆叠结构卷起来，制成一个卷曲处理过的结构。图9是解释说明包括根据本发明的椭圆形钢帘线的轧制片材和包括根据现有技术的圆形钢帘线的轧制片材的橡胶贴胶规格之间对比的示意图。当椭圆形钢丝如本发明这样使用时，贴胶规格减少了C(参考图9)。因此，减轻了轮胎的重量，也同时实现了节约成本。当第一层核心1的钢丝1a的短轴尺寸S与长轴尺寸B的比值下降时，C值上升。进一步，当C值上升时，轮胎的重量下降且滚动阻力的性能RR改善。在图9中，参考符号G表示胎体层10的宽度。 [0047] 当第一层核心的钢丝具有像本发明一样的椭圆形或矩形时，减少了残余旋转率的差值。这防止了由于钢帘线末端产生的滚动导致的残余旋转的浮沉，从而提升了加工性能。 [0048] 根据本发明，减小了钢帘线的直径。进一步地，可以减少钢帘线之间的间距以及轧制片材中钢丝的数量。这减少了轧制片材的厚度，并且与现有材料相比橡胶贴胶的规格得到了最小化，从而使得轮胎的重量减轻。当轮胎加固钢帘线应用到汽车轮胎上时，改善了滚动阻力性能，提高了燃料效率。 [0049] 通过实施例和比较例更具体地描述本发明。但是，本发明并不局限于以下描述。 [0050] 实施例 [0051] 为了对根据现有技术的钢帘线和根据本发明的钢帘线的性能进行比较，将直径为5.5mm含有0.92重量％的碳的线材拉长，对线材进行热处理和镀敷黄铜直到线材的直径为 0.75mm。通过这些工序得到了钢丝。通过缠绕两根具有椭圆形横截面(B/A＝0.6)的钢丝制备第一层核心。通过在第一层核心表面周围缠绕8根直径均为0.35mm的钢丝形成第二层核心。从而，制成根据本发明的钢帘线样品。 [0052] 对于该实施例样品，测量了疲劳极限强度、初始橡胶粘附性、热老化程度、耐热水性、旋转率、帘线之间间距和滚动阻力性能等物理特性并将结果总结在表1中。 [0053] 比较例1 [0054] 对于根据比较例1的具有3+9双层结构的现有钢帘线(参考图1)，其中第一层核心和第二层核心的钢丝的横截面为圆形，用与实施例1相同的方法测量其物理特性并将结果总结在表1中。 [0055] 比较例2 [0056] 对于根据比较例2的具有3+8双层结构的现有钢帘线(参考图1)，其中第一层核心和第二层核心的钢丝的横截面为圆形，用与实施例1相同的方法测量了其物理特性并将结果总结在表1中。 [0057] 表1 [0058] [0059] 疲劳极限强度是通过由Bekaert制造的旋转梁式试验机(RBT)测量的(样品在疲劳极限强度下旋转一百万次以上)。 [0060] 初始橡胶粘附性是通过由Instron生产的ASTM D2229-99在150℃、30分钟的条件下测量的。 [0061] 热老化程度是在100℃试验箱的条件下测量的，耐湿性是在70℃、96％RH的条件下通过确定处理前和处理后粘附程度的比值测量的。粘附程度是通过由Instron生产的ASTM D2229-99测量的。 [0062] 耐热水性是在70℃测量的，耐盐水性是在20％NaCl中通过确定处理前和处理后粘附程度的比值测量的。粘附程度是通过由Instron生产的ASTM D2229-99测量的。 [0063] 旋转率：将钢帘线从线轴上脱下6m的长度，测量钢帘线的旋转次数。钢帘线每转一圈旋转率就加1。测试了大约72个样品以得到差值。 [0064] 帘线之间间距：这是在轧制片材的宽度为1800mm且EPI为19时的值。 [0065] *滚动阻力性能是通过将样品应用到卡车或大巴车用的12R22.5轮胎上测量的。 [0066] 通过表1可以理解，当第一层核心的钢丝如实施例中那样制成具有椭圆形或矩形横截面的时候，可以减小钢帘线的直径。进一步地，尽管组成第一层核心的钢丝的数量与比较例2相比有所减少，但是由于帘线之间的间距减小，橡胶的耐疲劳性得到了改善。根据本发明的钢帘线能够防止贴胶规格下降并且消除了旋转率的差值。另外，由于根据本发明的钢帘线具有更轻的重量，滚动阻力性能也得到了提升。 [0067] 尽管对本发明的优选实施例用于解释目的进行了描述，但是本领域技术人员可以理解在不背离其权利要求中公开的发明的范围和宗旨的前提下，可以对其进行各类修改、添加和替代。因此，本发明仅由附加的权利要求的描述所限定且与其相似概念可以落入发明的保护范围。

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