本發(fā)明涉及橡膠物品增強(qiáng)用鋼簾線和使用該鋼簾線的輪胎。

背景技術(shù)：

用于安裝到中型或大型車輛(諸如卡車或公共汽車等)的重載用輪胎的增強(qiáng)層(諸如胎體或帶束等)需要高的抗拉強(qiáng)度(斷裂載荷)以承受當(dāng)使用這種輪胎時(shí)所施加的重載荷。另一方面，燃料節(jié)省性能對(duì)于上述用途中的重載用輪胎是重要的，因此強(qiáng)烈需要減輕構(gòu)成輪胎的各構(gòu)件的重量。在用于增強(qiáng)輪胎的胎體簾布層和帶束的鋼簾線中，為了用少量的鐵獲得期望的高抗拉強(qiáng)度，考慮為構(gòu)成鋼簾線的鋼絲使用高抗拉強(qiáng)度的線材。

通過將由高抗拉強(qiáng)度線材制成的鋼絲捻合而獲得的鋼簾線具有高抗拉強(qiáng)度，并且能夠相應(yīng)地減小鋼絲的線徑，因此，能夠用比過去少的鐵獲得期望的高抗拉強(qiáng)度。另一方面，使用用于增強(qiáng)胎體簾布層的鋼簾線的輪胎具有如下風(fēng)險(xiǎn)：當(dāng)使用輪胎時(shí)，歸因于在輪胎的胎圈部處使胎體簾布層反復(fù)推靠胎圈芯的力，在胎圈部處該鋼簾線會(huì)剪切疲勞。

作為加捻成束的兩層加捻鋼簾線，公開了如下鋼簾線：在構(gòu)成外層的線束群簾線之間存在間隙，并且構(gòu)成中心層的線束群的卷(curl)具有比用于捻合的卷的節(jié)距小的節(jié)距(專利文獻(xiàn)1)。期望的是，在專利文獻(xiàn)1的鋼簾線中，在確保橡膠侵入性(rubberinvasion)的同時(shí)抑制簾線伸長(zhǎng)，并且抑制由于水腐蝕而引起的疲勞特性的劣化。但是，專利文獻(xiàn)1所述的鋼簾線不是對(duì)如下缺陷進(jìn)行改善的鋼簾線：在使用輪胎期間，歸因于在輪胎的胎圈部處反復(fù)施加使胎體簾布層推靠胎圈芯的力，在胎圈部中該鋼簾線會(huì)剪切疲勞。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2009-97115號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

本發(fā)明提供如下橡膠物品增強(qiáng)用鋼簾線和適用該橡膠物品增強(qiáng)用鋼簾線作為增強(qiáng)材料的輪胎：通過使用高抗拉強(qiáng)度的線材，橡膠物品增強(qiáng)用鋼簾線在減輕了鋼簾線的重量的同時(shí)具有提高了的耐剪疲勞性。

用于解決問題的方案

本發(fā)明的橡膠物品增強(qiáng)用鋼簾線是具有兩層加捻結(jié)構(gòu)的鋼簾線，所述橡膠物品增強(qiáng)用鋼簾線包括：芯絲，其由多根絲構(gòu)成；和鞘絲，其由圍繞所述芯絲加捻的多根絲構(gòu)成，其中所述芯絲的抗拉強(qiáng)度高于所述鞘絲的抗拉強(qiáng)度，并且所述芯絲和所述鞘絲沿相同的方向且以相同的節(jié)距捻合在一起。

在本發(fā)明的橡膠物品增強(qiáng)用鋼簾線中，當(dāng)所述芯絲的抗拉強(qiáng)度為tc，所述鞘絲的抗拉強(qiáng)度為ts時(shí)，優(yōu)選地，tc與ts的比tc/ts滿足1.0<tc/ts<1.6的關(guān)系。優(yōu)選地，所述芯絲的線徑等于或大于所述鞘絲的線徑，并且更優(yōu)選地，當(dāng)所述芯絲的線徑為dc，所述鞘絲的線徑為ds時(shí)，更優(yōu)選地，dc與ds的比dc/ds滿足1.0≤dc/ds≤1.6的關(guān)系。此外，優(yōu)選的是，存在三根所述芯絲和九根所述鞘絲。這種橡膠物品增強(qiáng)用鋼簾線適用于增強(qiáng)輪胎構(gòu)件之中的胎體簾布層。

本發(fā)明的輪胎的特征在于，使用本發(fā)明的上述橡膠物品增強(qiáng)用鋼簾線作為增強(qiáng)材料。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，由于鋼簾線是兩層加捻鋼簾線，并且芯絲的抗拉強(qiáng)度高于鞘絲的抗拉強(qiáng)度，所以能夠提高鋼簾線的抗剪強(qiáng)度，從而提高了耐剪疲勞性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的橡膠物品增強(qiáng)用鋼簾線的一個(gè)實(shí)施方式的截面圖。

具體實(shí)施方式

以下將參考附圖具體描述本發(fā)明的橡膠物品增強(qiáng)用鋼簾線的實(shí)施方式。

圖1所示的本實(shí)施方式的橡膠物品增強(qiáng)用鋼簾線10(以下，還簡(jiǎn)稱為“鋼簾線10”)包括多根芯絲11和圍繞芯絲11加捻的多根鞘絲12。圖1中的鋼簾線10具有m+n的兩層加捻結(jié)構(gòu)(two-layertwistedstructure)，其中m是芯絲11的數(shù)量，n是鞘絲的數(shù)量。在圖中所示的示例中，具有m是3、n是9的3+9結(jié)構(gòu)。本實(shí)施方式的鋼簾線10是用于重載用輪胎的鋼簾線，并且不需要復(fù)捻結(jié)構(gòu)(doubletwistedstructure)所需的抗拉強(qiáng)度，更確切地說，為了減輕重量，簾線具有兩層加捻結(jié)構(gòu)的簾線。芯絲11的數(shù)量m優(yōu)選為從2至3，鞘絲的數(shù)量n優(yōu)選為6以上。更優(yōu)選的實(shí)施方式是如圖所示的m是3、n是9這一組合的3+9結(jié)構(gòu)。

在本實(shí)施方式的鋼簾線10中，芯絲11的抗拉強(qiáng)度tc比鞘絲12的抗拉強(qiáng)度ts高。換句話說，芯絲11的抗拉強(qiáng)度tc和鞘絲12的抗拉強(qiáng)度ts之間的關(guān)系是tc>ts。

用于增強(qiáng)胎體簾布層的鋼簾線在輪胎的胎圈部中的耐剪疲勞性與作為鋼簾線的橫截面方向上的斷裂強(qiáng)度的抗剪強(qiáng)度相關(guān)。當(dāng)鋼簾線的抗剪強(qiáng)度降低時(shí)，使胎體簾布層壓靠胎圈芯的力降低，即抵抗鋼簾線的剪切方向上的應(yīng)力的耐疲勞性降低。為了減輕鋼簾線的重量，當(dāng)為構(gòu)成鋼簾線的鋼絲使用高抗拉強(qiáng)度的線材時(shí)，鋼簾線的抗剪強(qiáng)度降低。因此，高抗拉強(qiáng)度的鋼絲構(gòu)成的鋼簾線會(huì)因受到反復(fù)的剪切應(yīng)力而疲勞，結(jié)果，存在降低輪胎的胎圈部中的耐剪疲勞性。

另一方面，除了高抗拉強(qiáng)度的鋼絲之外，還通過使用抗拉強(qiáng)度相對(duì)低的鋼絲來提高鋼簾線的抗剪強(qiáng)度。在兩層加捻簾線中，與芯絲的抗拉強(qiáng)度相比，鞘絲的抗拉強(qiáng)度對(duì)抗剪強(qiáng)度具有較大的影響。具體地，在兩層鋼簾線中，發(fā)明人已經(jīng)確認(rèn)：鞘絲的抗拉強(qiáng)度低于芯絲的抗拉強(qiáng)度的鋼簾線具有比芯絲的抗拉強(qiáng)度低于鞘絲的抗拉強(qiáng)度的鋼簾線高的抗剪強(qiáng)度。

因此，正如本實(shí)施方式的鋼簾線10，通過如下簾線結(jié)構(gòu)能夠提高抗剪強(qiáng)度：使鞘絲12的抗拉強(qiáng)度比芯絲11的抗拉強(qiáng)度低。換句話說，在本實(shí)施方式的鋼簾線10中，通過僅增加芯絲12的抗拉強(qiáng)度，使鞘絲12的抗拉強(qiáng)度低于芯絲11的抗拉強(qiáng)度同時(shí)確保了鋼簾線10的高強(qiáng)度化或輕量化，由此提高了抗剪強(qiáng)度、耐剪疲勞性，進(jìn)而提高了抑制輪胎的胎圈部處的鋼簾線疲勞斷裂的耐胎圈故障性。

優(yōu)選地，芯絲11的抗拉強(qiáng)度tc與鞘絲12的抗拉強(qiáng)度ts的比tc/ts滿足關(guān)系1.0<tc/ts<1.6。在tc與ts的比大于1.0且小于1.6的范圍內(nèi)，獲得tc高于ts的效果，另外，充分獲得了鋼簾線的抗拉強(qiáng)度，而且，耐胎圈故障性和耐切斷性優(yōu)異。更優(yōu)選地，滿足1.0<tc/ts≤1.3的關(guān)系。

芯絲11的抗拉強(qiáng)度tc和鞘絲12的抗拉強(qiáng)度ts滿足tc>ts的關(guān)系，優(yōu)選地，芯絲11的抗拉強(qiáng)度tc和鞘絲12的抗拉強(qiáng)度ts兩者都在大約從2500mpa至5000mpa的范圍內(nèi)、滿足1.0<tc/ts<1.6的關(guān)系。當(dāng)tc和ts為大約從2500mpa至5000mpa時(shí)，對(duì)于兩層加捻鋼簾線，能夠獲得鋼簾線的抗拉強(qiáng)度滿足重載用輪胎的要求。

雖然取決于芯絲和/或鞘絲的數(shù)量、線徑等，但是更優(yōu)選地，芯絲11的抗拉強(qiáng)度tc比鞘絲的抗拉強(qiáng)度ts高，例如芯絲11的抗拉強(qiáng)度tc比鞘絲的抗拉強(qiáng)度ts高大約300mpa。

在本實(shí)施方式的鋼簾線10中，芯絲11和鞘絲12沿相同的方向且以相同的節(jié)距加捻。芯絲11和鞘絲12沿相同的方向且以相同的節(jié)距加捻的這種鋼簾線的結(jié)構(gòu)還被稱為緊湊結(jié)構(gòu)。由于芯絲11和鞘絲12沿相同的方向且以相同的節(jié)距加捻，所以更明確地表現(xiàn)了上述耐胎圈故障性得以提高的效果。

對(duì)于重載用輪胎，還要求耐切斷性。本實(shí)施方式的鋼簾線10通過如下方式獲得良好的耐切斷性：通過抑制在輪胎使用時(shí)當(dāng)負(fù)荷施加于鋼簾線10時(shí)，受到來自鞘絲12的夾緊力的芯絲11由于應(yīng)力集中而被先行斷裂。更具體地，由于簾線結(jié)構(gòu)是兩層加捻結(jié)構(gòu)，與具有三層加捻結(jié)構(gòu)的鋼簾線相比，緩和了施加到芯絲11的夾緊力，并且提高了耐切斷性。通過為芯絲11使用具有一定程度延展性的線材，能夠防止芯絲11由于應(yīng)力集中而先行斷裂，從而提高了耐切斷性。此外，由于芯絲11和鞘絲12沿相同的方向且以相同的節(jié)距加捻，所以芯絲11和鞘絲12線狀接觸。因此，與芯絲和鞘絲不沿相同的方向且不以相同的節(jié)距加捻并且彼此點(diǎn)接觸的鋼簾線相比，增大了絲之間的接觸面積，因此，當(dāng)對(duì)鋼簾線施加張力時(shí)，每根絲都承受張力，結(jié)果，能夠防止芯絲11由于應(yīng)力集中而先行斷裂，從而獲得了良好的耐切斷性。

如從以上內(nèi)容可以看出，本實(shí)施方式的芯絲11和鞘絲12沿相同的方向且以相同的節(jié)距加捻的鋼簾線10不僅提高了耐胎圈故障性，而且還提高了耐切斷性。

在本實(shí)施方式的鋼簾線10中，芯絲11可以具有與鞘絲12相同的線徑。但是，更優(yōu)選的是各芯絲11均具有比各鞘絲12大的線徑，原因如下。在具有雙層加捻結(jié)構(gòu)的、芯絲11和鞘絲12沿相同的方向且以相同的節(jié)距加捻的緊湊結(jié)構(gòu)的鋼簾線中，由于芯絲11的線徑大于鞘絲12的線徑，所以在鋼簾線中，在橫截面中包含在簾線的外接圓內(nèi)的鋼絲面積的比例變高，換句話說，在鋼簾線中鋼絲的填充率變高，因此，即使當(dāng)通過將鋼簾線埋設(shè)在橡膠片中而形成的處理件(treat)的厚度減小，也能夠獲得具有預(yù)定抗拉強(qiáng)度的鋼簾線。

當(dāng)施加剪切方向上的力時(shí)，芯絲11的線徑大于鞘絲12的線徑的緊湊結(jié)構(gòu)的鋼簾線受到被鞘絲11中的多根絲分散的力。因此，當(dāng)沿剪切方向施力時(shí)，這種鞘絲12中的每一根鞘絲與鞘絲12中的一根絲主要受力、芯絲11的線徑等于鞘絲12的線徑的鋼簾線相比均受到較少的應(yīng)力，因此，耐切斷性優(yōu)異。

當(dāng)芯絲的線徑為dc，鞘絲的線徑為ds時(shí)，芯絲11的線徑dc與鞘絲12的線徑ds的比dc/ds優(yōu)選地滿足1.0≤dc/ds≤1.6的關(guān)系。當(dāng)dc與ds的比在1.0以上且1.6以下的范圍時(shí)，能夠有效地獲得得以提高的耐胎圈故障性和耐切斷性。更優(yōu)選地，滿足1.0≤dc/ds≤1.2的關(guān)系。

芯絲11的線徑dc和鞘絲12的線徑ds優(yōu)選地在大約從0.15mm至0.25mm的范圍內(nèi)、滿足上述1.0≤dc/ds≤1.6的關(guān)系。當(dāng)dc和ds為大約從0.15mm至0.25mm時(shí)，在兩層加捻鋼簾線中能夠獲得鋼簾線的抗拉強(qiáng)度滿足重載的要求。

為了確保輪胎的胎體簾布層的強(qiáng)度，優(yōu)選地，在本實(shí)施方式的橡膠物品增強(qiáng)用鋼簾線10中，所使用的各絲均是具有從0.70質(zhì)量％至1.10質(zhì)量％的碳含量的鋼材。

為了加強(qiáng)橡膠在用于輪胎增強(qiáng)時(shí)的粘接性，將主要由銅和鋅構(gòu)成的合金鍍層施加到鋼簾線10的芯絲11的表面和鞘絲12的表面。

本發(fā)明的鋼簾線能夠用于橡膠物品增強(qiáng)件，具體地，用于作為輪胎增強(qiáng)構(gòu)件的橡膠物品增強(qiáng)件。例如，大量的鋼簾線以預(yù)定的間隔彼此平行地排列并埋設(shè)在橡膠片中，以制備橡膠包覆布(處理件)，并且該橡膠包覆布能夠作為增強(qiáng)材料應(yīng)用于輪胎的胎體簾布層和帶束中的至少一者。本發(fā)明的應(yīng)用本發(fā)明的鋼簾線作為增強(qiáng)材料的輪胎的示例包括具有如下結(jié)構(gòu)的輪胎：胎面部；一對(duì)側(cè)部，其與胎面部的兩肩部連續(xù)；以及一對(duì)胎圈，其形成于側(cè)部的內(nèi)周并且還包括利用埋設(shè)在胎面部?jī)?nèi)側(cè)的帶束層而增強(qiáng)的胎體簾布層，其中本發(fā)明的鋼簾線用作帶束層的增強(qiáng)材料和/或胎體簾布層的增強(qiáng)材料。由于本發(fā)明的鋼簾線在耐胎圈故障性和耐切斷性方面是優(yōu)異的，因此特別適于用作胎體簾布層。

實(shí)施例

制作列出在表1和表2的各種鋼簾線。在表1的實(shí)施例1至實(shí)施例6中，與這些鋼簾線的簾線軸線正交的截面結(jié)構(gòu)是圖1所示的3+9緊湊結(jié)構(gòu)。在表2的比較例1至比較例8中，截面結(jié)構(gòu)是具有列出在表2的芯絲和鞘絲的數(shù)量的兩層加捻結(jié)構(gòu)。表1列出了各實(shí)施例的芯絲和鞘絲的抗拉強(qiáng)度和線徑，表2列出了各比較例的芯絲和鞘絲的抗拉強(qiáng)度和線徑。表1和表2還列出了實(shí)施例和比較例的抗剪疲勞指數(shù)。

在表1和表2中，絲的抗拉強(qiáng)度是通過當(dāng)絲被英斯特朗(instron)拉伸試驗(yàn)機(jī)以20mm/min的速度沿絲軸線的方向拉時(shí)，斷裂強(qiáng)度除以截面面積而得到的值，單位是mpa。

關(guān)于表1和表2中的抗剪疲勞特性，使用對(duì)沿剪切方向?qū)幽砗熅€施力的楔狀突起和滑車(pulley)進(jìn)行組合的三點(diǎn)彎曲模式試驗(yàn)裝置，給出預(yù)定的簾線張力，楔狀突起以10hz的頻率壓靠簾線三百萬次。將在突起以各種深度加壓且試驗(yàn)不進(jìn)行之后簾線斷裂或絲斷裂所在處的最大加壓深度定義為抗剪疲勞特性。值越高，抵抗剪切輸入的抗疲勞特性越好，同時(shí)耐胎圈故障性越好。

[表1]

[表2]

從表1和表2可以看出，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1至6的鋼簾線和使用這些鋼簾線的輪胎均優(yōu)于比較例。

附圖標(biāo)記說明

10：鋼簾線

11：芯絲

12：鞘絲