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CN112359622A - 一种外层不饱和钢丝帘线 - Google Patents

一种外层不饱和钢丝帘线 Download PDF

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CN112359622A CN202011285707.3A CN202011285707A CN112359622A CN 112359622 A CN112359622 A CN 112359622A CN 202011285707 A CN202011285707 A CN 202011285707A CN 112359622 A CN112359622 A CN 112359622A
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马卫铭
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Abstract

本发明公开了一种外层不饱和钢丝帘线，包括芯股钢丝、中间层股钢丝和外层股钢丝，中间层股钢丝沿圆周方向设于芯股钢丝的外部，外层股钢丝沿圆周方向设于中间层股钢丝的外部。本发明设置十四股外层股钢丝，钢丝之间的间隙较大，有利于橡胶充分渗入到中间层股钢丝，避免因没有渗入足够的橡胶导致各层钢丝之间的点接触摩擦，进而避免钢丝帘线承载能力因磨损而失效的问题。

Description

一种外层不饱和钢丝帘线
技术领域
本发明涉及一种外层不饱和钢丝帘线，属于钢丝帘线技术领域。
背景技术
钢丝帘线是子午线轮胎骨架材料中的重要组成部分，子午线轮胎常用的3+9+15×d结构的钢丝帘线，由芯股钢丝、中间层股钢丝、外层股钢丝编捻而成，芯股钢丝、中间层股钢丝与外层股中钢丝的直径相同。﹙3+9+15﹚×d1结构捻向为ZZZ、捻距为5.0/10.0/16.0mm或6.3/12.5/18.0mm、外层股钢丝排列较紧密，钢丝之间间隙较小，橡胶不能有效渗透到中间层股钢丝致使帘线内部空气含量较高。
在子午线轮胎的使用过程中，容易因钢丝帘线强度不足或钢丝锈蚀和磨损导致帘线承载能力失效的问题。钢丝帘线的结构及其强度、弯曲刚度以及与橡胶的粘合性能对轮胎有着直接的影响，仅通过对钢丝帘线生产工艺的控制并不能完全弥补由于结构设计不合理而存在的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种外层不饱和钢丝帘线，解决钢丝帘线强度不足，外层股之间间隙小，橡胶不能有效渗透到中间层股钢丝致使帘线内部空气含量较高的缺陷。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
提供一种外层不饱和钢丝帘线，其特征在于，包括芯股钢丝、中间层股钢丝和外层股钢丝，所述芯股钢丝包括至少三股芯股第一层钢丝，所述中间层股钢丝包括至少十股中间层股第二层钢丝，所述外层股钢丝包括至少十四股外层股第三层钢丝；
所述中间层股钢丝沿圆周方向排列，并设于芯股钢丝的外周，所述外层股钢丝沿圆周方向排列，并设于中间层股钢丝的外周；
所述芯股钢丝的芯股钢丝直径大于中间层股钢丝的中间层股钢丝直径，所述外层股钢丝的外层股钢丝直径与中间层股钢丝直径相同。
进一步的，所述芯股钢丝直径范围为0.19～0.26mm，所述中间层股钢丝直径和外层股钢丝直径的范围为0.17～0.24mm。
进一步的，所述外芯股钢丝直径相比中间层股钢丝直径至少大于0.02mm。
进一步的，所述芯股钢丝与中间层股钢丝和外层股钢丝的捻向相同。
进一步的，所述外层股第三层钢丝捻距是中间层股第二层钢丝捻距的1.333～1.50倍，所述芯股第一层钢丝捻距与外层股第三层钢丝的捻距相等。
进一步的，所述芯股第一层钢丝捻距大于中间层股第二层钢丝捻距。
进一步的，所述外层股第三层钢丝之间的钢丝间隙L大于0.035mm。
进一步的，所述芯股第一层钢丝、中间层股第二层钢丝及外层股第三层钢丝的强度等级为普通强度NT、高强度HT、超高强度ST、特高强度UT或极高强度MT中的任一种。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
(1)本发明将外层股钢丝设置十四股，增大间隙，有利于橡胶充分渗入到中间层股钢丝，避免因没有渗入足够的橡胶导致各层钢丝之间的点接触摩擦，进而避免了钢丝帘线承载能力因磨损而失效的问题；
(2)本发明通过改变外层股钢丝帘线的结构，改善轮胎的抗腐蚀、耐疲劳、抗冲击性能及粘合保持力，提高轮胎使用寿命。
附图说明
图1是本发明实施例一种外层不饱和钢丝帘线横截面示意图；
图2是现有技术中钢丝帘线横截面示意图；
图中：1、芯股第一层钢丝；2、中间层股第二层钢丝、3、外层股第三层钢丝；10、芯股钢丝；20、中间层股钢丝；30、外层股钢丝；d1、芯股钢丝直径；d2、中间层股钢丝直径；d3、外层股钢丝直径；d4、钢丝直径；L、钢丝间隙。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示为本发明实施例一种外层不饱和钢丝帘线横截面示意图，是一种3×d1+10×d2+14×d3钢丝帘线，表1为本发明一种外层不饱和钢丝帘线的实施例1-8的数据参数，钢丝帘线的截面为圆形，其中，钢丝帘线由三股芯股第一层钢丝1组成的芯股钢丝10，与十股中间层股第二层钢丝2组成的中间层股钢丝20和十四股外层股第二层钢丝3组成的外层股钢丝30编捻而成，
芯股第一层钢丝1的直径范围为0.19～0.26mm；中间层股第二层钢丝2、外层股第二层钢丝3的直径相同，直径范围为0.17～0.24mm。芯股钢丝10与中间层股钢丝20和外层股钢丝30中钢丝的捻向相同。外层股第三层钢丝3之间的钢丝间隙L至少大于0.035mm，形成一种外层具有不饱和的钢丝帘线的结构。
本发明通过改变外层钢丝帘线的结构，弥补因钢丝帘线结构设计不合理带来的缺陷，提高钢丝帘线的强度和渗胶性能、抗冲击及耐疲劳性能，减小轮胎钢丝帘线股与股之间的空气含量，提高轮胎帘布强度等级和轮胎的使用寿命。
在本发明实施例中，芯股钢丝10与中间层股钢丝20和外层股钢丝30中钢丝的强度等级为普通强度NT、高强度HT、超高强度ST、特高强度UT或极高强度MT；本发明适用于对普通强度NT、高强度HT、超高强度ST、特高强度UT或极高强度MT中任一种，将不同强度等级的钢丝进行编捻，能够提高编捻形成的钢丝帘线的强度要求、渗胶性能和抗冲击、耐疲劳性能。
表1
Figure BDA0002782244270000041
Figure BDA0002782244270000051
实施例一：
本发明实施例中，3×0.26+10+14×0.24HT结构用于子午线轮胎增强用钢丝帘线。芯股10中芯股钢丝直径d1直径比起中间层股20中的中间层股钢丝直径d2至少大于0.02mm，钢丝帘线中芯股第一层钢丝1直径为0.26mm，中间层股第二层钢丝2和外层股第二层钢丝3的直径均为0.24mm，芯股第一层钢丝1编捻的捻距为18.0mm，中间层股第二层钢丝2编捻的捻距为12.5mm，外层股第二层钢丝3编捻的捻距为18.0mm。芯股钢丝10与中层股钢丝20和外层股钢丝30采用相同的捻向，捻向为Z捻。
如图2所示为现有技术中钢丝帘线横截面示意图，一种常用的3+9+15×0.245HT结构钢丝帘线的截面示意图，3+9+15×0.245HT结构钢丝帘线的直径为1.51mm，芯股钢丝10与中间层股钢丝20和外层股钢丝30直径均为相同均为钢丝直径d4，取值为0.245mm，且芯股钢丝10、中间层股钢丝20、外层股钢丝30均为ZZZ捻。
表2为现有技术中子午线轮胎常用的3+9+15×0.245HT结构钢丝帘线与本发明实施例一3×0.26+10+14×0.24HT结构钢丝帘线的性能指标对比表：
表2
Figure BDA0002782244270000052
Figure BDA0002782244270000061
3+9+15×0.245HT结构钢丝帘线是是现有技术中常用的结构钢丝帘线，结合表2可以看出，3+9+15×0.245HT结构钢丝帘线的直径为1.51mm，芯股钢丝10与中间层股钢丝20和外层股钢丝30直径均为0.245mm，芯股钢丝10、中间层股钢丝20、外层股钢丝30均为Z捻，芯股钢丝10的捻距为6.3mm，中间层股钢丝20的捻距为12.5mm，外层股钢丝30的捻距为18.0mm，破断力≥3730N，破断力/线密度为363.5N/(/g/m)，粘合力≥1600N/25mm。
本发明实施例一的钢丝帘线的直径为1.52mm，芯股钢丝10直径均为0.26mm，中间层股钢丝20和外层股钢丝30直径均为0.24mm，芯股钢丝10、中间层股钢丝20、外层股钢丝30均为Z捻，芯股钢丝10的捻距为18.0mm，中间层股钢丝20的捻距为12.5mm，外层股钢丝30的捻距为18.0mm，破断力≥3730N，破断力/线密度为374N/(mm)，粘合力≥1600N/25mm。两者相比，本发明实施例一采用同等强度等级的钢丝，通过增加芯股直径和捻距、减少外层股和增加中间层股单丝数量来提升帘线强度、渗胶率及耐疲劳性能。
实施例二：
本发明实施例中，3×0.24+10+14×0.22ST结构用于子午线轮胎增强用钢丝帘线。芯股10中芯股钢丝直径d1直径比起中间层股20中的中间层股钢丝直径d2至少大于0.02mm，钢丝帘线中芯股第一层钢丝1直径为0.24mm，中间层股第二层钢丝2和外层股第二层钢丝3的直径均为0.22mm，芯股第一层钢丝1编捻的捻距为18.0mm，中间层股第二层钢丝2编捻的捻距为12.5mm，外层股第二层钢丝3编捻的捻距为18.0mm。芯股钢丝10与中层股钢丝20和外层股钢丝30采用相同的捻向，捻向为Z捻。
表3为现有技术中子午线轮胎常用的3+9+15×0.225ST结构钢丝帘线与本发明实施例二3×0.24+10+14×22ST结构钢丝帘线的性能指标对比表：
表3
项目 3+9+15×0.225ST 3×0.24+10+14×0.22ST
帘线直径(±5％)/mm 1.39 1.39
捻向 ZZZ ZZZ
捻距(±5％)/mm 6.3/12.5/18.0/ 18.0/12.5/18.0
最小破断力/N 3485 3500
线密度(±5％)/g/m 8.63 8.36
破断力/线密度N/(g/m) 403.8 418.6
粘合力(N/25mm) 1300 1300
3+9+15×0.225ST结构钢丝帘线是是现有技术中常用的结构钢丝帘线，结合表3可以看出，3+9+15×0.225ST结构钢丝帘线的直径为1.39mm，芯股钢丝10与中间层股钢丝20和外层股钢丝30直径均为0.225mm，芯股钢丝10、中间层股钢丝20、外层股钢丝30均为Z捻，芯股第一层钢丝1的捻距为6.3mm，中间层股第二层钢丝2的捻距为12.5mm，外层股第二层钢丝3的捻距为18.0mm，破断力≥3485N，破断力/线密度为403.8N/(/g/m)，粘合力≥1300N/25mm。
本发明实施例二的钢丝帘线的直径为1.39mm，芯股钢丝10直径均为0.24mm，中间层股钢丝20和外层股钢丝30直径均为0.22mm，芯股钢丝10、中间层股钢丝20、外层股钢丝30均为Z捻，芯股钢丝10的捻距为18.0mm，中间层股钢丝﹙20﹚的捻距为12.5mm，外层股钢丝﹙30﹚的捻距为18.0mm，破断力≥3500N，破断力/线密度为418.6N/(mm)，粘合力≥1300N/25mm。
两者相比，本发明实施例二采用同等强度等级的钢丝，通过增加芯股直径和捻距、减少外层股和增加中间层股单丝数量来提升帘线强度、渗胶率及耐疲劳性能。
实施例三：
本发明实施例中，3×0.215+10+14×0.195ST结构用于子午线轮胎增强用钢丝帘线。芯股10中芯股钢丝直径d1直径比起中间层股20中的中间层股钢丝直径d2至少大于0.02mm，钢丝帘线中芯股第一层钢丝1直径为0.215mm，中间层股第二层钢丝2和外层股第二层钢丝3的直径均为0.195mm，芯股第一层钢丝1编捻的捻距为16.0mm，中间层股第二层钢丝2编捻的捻距为12.0mm，外层股第二层钢丝3编捻的捻距为16.0mm。芯股钢丝10与中层股钢丝20和外层股钢丝30采用相同的捻向，捻向为Z捻。
表4为现有技术中子午线轮胎常用的3+9+15×0.20ST结构钢丝帘线与本发明实施例三3×0.215+10+14×0.195ST结构钢丝帘线的性能指标对比表：
表4
Figure BDA0002782244270000081
Figure BDA0002782244270000091
3+9+15×0.20ST结构钢丝帘线是是现有技术中常用的结构钢丝帘线，结合表4可以看出，3+9+15×0.20ST结构钢丝帘线的直径为1.22mm，芯股钢丝10与中间层股钢丝20和外层股钢丝30直径均为0.20mm，芯股钢丝10、中间层股钢丝20、外层股钢丝30均为Z捻，芯股第一层钢丝1的捻距为6.3mm，中间层股第二层钢丝2的捻距为12.5mm，外层股第二层钢丝3的捻距为15.0mm，破断力≥2750N，破断力/线密度为404.4N/(/g/m)，粘合力≥500N/12.5mm。
本发明实施例三的钢丝帘线的直径为1.23mm，芯股钢丝10直径均为0.215mm，中间层股钢丝20和外层股钢丝30直径均为0.195mm，芯股钢丝10、中间层股钢丝20、外层股钢丝30均为Z捻，芯股钢丝10的捻距为16.0mm，中间层股钢丝﹙20﹚的捻距为12.0mm，外层股钢丝﹙30﹚的捻距为16.0mm，破断力≥2800N，破断力/线密度为425.5N/(mm)，粘合力≥500N/12.5mm。
两者相比，本发明实施例三采用同等强度等级的钢丝，通过增加芯股直径和捻距、减少外层股和增加中间层股单丝数量来提升帘线强度、渗胶率及耐疲劳性能。
通过以上对比可以看出，制作同等密度的子午线轮胎时，采用本发明制作的子午线轮胎强度与采用现有技术制作的子午线轮胎强度提高3％、帘线渗胶性能和耐疲劳性能大幅度提高。本发明能够有效降低子午线轮胎的生产成本，延长工程车辆子午线轮胎的使用寿命。
本发明实施例仅为范例，依据不同的应用场合，本发明的3×d1+10×d2+14×d3结构，芯股钢丝10中的钢丝与中间层股钢丝20中的钢丝和外层股钢丝30可以使用不同钢丝直径和强度来配比，捻向可分为ZZZ和SSS或ZZS和SSZ。
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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种外层不饱和钢丝帘线，其特征在于，包括芯股钢丝（10）、中间层股钢丝（20）和外层股钢丝（30），所述芯股钢丝（10）包括至少三股芯股第一层钢丝（1），所述中间层股钢丝（20）包括至少十股中间层股第二层钢丝（2），所述外层股钢丝（30）包括至少十四股外层股第三层钢丝（3）；
所述中间层股钢丝（20）沿圆周方向排列，并设于芯股钢丝（10）的外周，所述外层股钢丝（30）沿圆周方向排列，并设于中间层股钢丝（20）的外周；
所述芯股钢丝（10）的芯股钢丝直径（d1）大于中间层股钢丝（20）的中间层股钢丝直径（d2），所述外层股钢丝（30）的外层股钢丝直径（d3）与中间层股钢丝直径（d2）相同。
2.根据权利要求1所述的一种外层不饱和钢丝帘线，其特征在于，所述芯股钢丝直径（d1）范围为0.19~0.26mm，所述中间层股钢丝直径（d2）和外层股钢丝直径（d3）的范围为0.17~0.24mm。
3.根据权利要求2所述的一种外层不饱和钢丝帘线，其特征在于，所述外芯股钢丝直径（d1）相比中间层股钢丝直径（d2）至少大于0.02mm。
4.根据权利要求1所述的一种外层不饱和钢丝帘线，其特征在于，所述所述芯股钢丝（10）与中间层股钢丝（20）和外层股钢丝（30）的捻向相同。
5.根据权利要求1所述的一种外层不饱和钢丝帘线，其特征在于，所述外层股第三层钢丝（3）捻距是中间层股第二层钢丝（2）捻距的1.333~1.50倍，所述芯股第一层钢丝（1）捻距与外层股第三层钢丝（3）的捻距相等。
6.根据权利要求1所述的一种外层不饱和钢丝帘线，其特征在于，所述外层股第三层钢丝（3）之间的钢丝间隙（L）大于0.035mm。
7.根据权利要求1所述的一种外层不饱和钢丝帘线，其特征在于，所述芯股第一层钢丝（1）、中间层股第二层钢丝（2）及外层股第三层钢丝（3）的强度等级为普通强度NT、高强度HT、超高强度ST、特高强度UT或极高强度MT中的任一种。
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