橡膠製品加強用鋼絲繩的製作方法

2023-04-23 18:19:16

專利名稱:橡膠製品加強用鋼絲繩的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於汽車用輪胎、傳送帶等橡膠製品的加強用的鋼絲繩，特別是涉及兼具充分的橡膠浸入性和優良的耐疲勞性的鋼絲繩。
背景技術：
作為用於汽車用輪胎、傳送帶等橡膠製品的加強用的鋼絲繩來說，在現有技術中一直以來經常採用例如單層緊密絞合3～6根線材(鋼絲)的封閉扭絞構造(所謂封閉型)的鋼絲繩。將多根該鋼絲繩平行拉齊並用橡膠材料包覆而成形為複合體片體(シ-ト)後，埋設在橡膠製品中，將絞合3根鋼絲的鋼絲繩叫作1×3構造，另外，根據線材根數相應叫作1×4、1×5、1×6構造。
但是，這樣的封閉型的鋼絲繩，在繩內部存在沿縱向連續的空隙，在利用橡膠材料包覆鋼絲繩而成形複合體片體時，該繩內部的空隙不會浸入橡膠材料而一直作為空隙殘留下來。而且，該空隙在輪胎成型工序等的橡膠硫化加壓時，由於卷在繩表面的橡膠浸入繩內部而減少，但不會完全被橡膠填埋，從而使繩中心成為沿縱向延伸的吸管狀的中空部而殘留下來。而且，由橡膠材料生成的氣體冷凝而產生的溼氣、或從外部的傷口等浸入的水分等浸透到該中空部中，其結果是，腐蝕自繩內部開始，鋼絲繩的強度下降，並且鋼絲繩與橡膠材料的粘接性下降，引起鋼絲繩與橡膠材料剝離的所謂分離現象，這成為製品壽命顯著縮短的主要原因。
又，為了使橡膠材料浸入到繩內部，也可考慮一邊在各線材間設置間隙一邊單層絞合的扭絞較松的開放扭絞構造(所謂開放型)的鋼絲繩，這種鋼絲繩在現有技術中一直使用。但是，開放扭絞構造的鋼絲繩，要使橡膠材料充分浸入到繩內部則必須使各線材間採取較大的間隙(至少在0.01mm以上)，當間隙較大時各線材的可移動的自由空間變大，所以產生線材的偏置等，扭絞在縱向變得不均勻，施加交變彎曲應力時容易產生壓曲，又，由於極低負荷下的延伸大，所以，不僅操作作業性差，而且複合體片體成形時在施加的張力的作用下間隙減小，橡膠材料往往不能充分浸入到繩內部。
因此，開發了如下單層扭絞(単層撚
)的鋼絲繩，該鋼絲繩通過對具有除用於繩扭絞的螺旋皺痕之外的小螺旋狀或波狀的皺痕的線材、和除用於繩扭絞的螺旋皺痕外而沒有其他皺痕加工的具有平直性的線材進行絞合而成(例如，參照特公平7-68673號公報、特許笫3179915號公報等)。
單層扭絞的鋼絲繩可被認為是這樣一種鋼絲繩，即如上所述是具有絞合用於繩扭絞的螺旋皺痕外小螺旋狀或波狀的皺痕的線材和除用於繩扭絞的螺旋皺痕外而沒有其他皺痕加工(くせ付け)的具有平直性的線材的構造，因而，即使扭絞自身緊密，也可利用一部分線材的小螺旋狀或波狀的皺痕，在絞合的狀態下在線材間形成使橡膠材料浸入的間隙，且相對與橡膠材料的複合體片體成形時所施加的張力，通過具有平直性的線材的抵抗力來抑制鋼絲繩的延伸，可防止小螺旋狀或波狀的皺痕的消失，從而在線材間保持橡膠材料儘量充分浸入到繩內部的間隙，又，扭絞自身緊密而抑制極低負荷下的延伸，改善操作作業性，並且可使繩縱向的扭絞穩定，即使交變彎曲應力也不容易產生壓曲、耐疲勞性優良。
但是，絞合具有小螺旋狀或波狀的皺痕的線材和具有平直性的線材而成的單層扭絞的鋼絲繩，不一定都兼有充分的橡膠浸透性和優良的耐疲勞性。為了兼具充分的橡膠浸入性和優良的耐疲勞性，每當繩的線材數或線材直徑不同時，都必須根據橡膠浸透性和耐疲勞性兩方對皺痕加工個數、皺痕加工間距、皺痕加工高度等設定進行評價，以確定最佳設定，而該確定是不容易的。

發明內容因此，本發明的課題是，容易且切實獲得具有充分的橡膠浸入性和優良的耐疲勞性的單層扭絞的橡膠產品加強用鋼絲繩。
本發明的橡膠產品加強用鋼絲繩，是絞合n根(n＝3～6)線材而構成的單層扭絞、且至少1根線材具有用於繩扭絞的螺旋皺痕外的小螺旋狀或波狀的皺痕，其特徵在於具有螺旋狀或波狀的皺痕的線材的至少1根，在將鋼絲繩解除絞合(撚
ほぐす)後的線材水平配置而投影到水平面時，在投影面上線材的軌跡的切線與用於繩扭絞的螺旋皺痕的基準線所成的角度的最大值，是繩扭絞角的1.2～2.0倍。
所謂小螺旋狀的皺痕是指三維螺旋狀的皺痕，所謂波狀皺痕是指將螺旋投影后的形狀的兩維的皺痕，它們任何一個都是比用於繩扭絞的螺旋皺痕小的皺痕，具有同等的效果。又，螺旋狀皺痕的方向可以與繩扭絞方向相同，也可以與繩扭絞方向相反。
該鋼絲繩的n根(n＝3～6)線材中的至少1根線材，具有用於繩扭絞的螺旋皺痕外的小螺旋狀或波狀的皺痕，從而可形成在絞合的狀態下使橡膠材料浸入線材之間的間隙，又，具有小螺旋狀或波狀的皺痕的線材的至少1根，水平配置將鋼絲繩解除絞合後的該線材而在投影到水平面時的投影面上的線材的切線、與用於繩扭絞的螺旋皺痕的基準線所成的角度的最大值是繩扭絞角的1.2～2.0倍，從而例如在與橡膠材料的複合體片體成形中，在受到張力時抵抗力相對於負荷的下降減小，抑制鋼絲繩的延伸，可防止小螺旋狀或波狀的皺痕的消失，在線材間可保持使橡膠材料儘量充分浸入到繩內部的間隙，並且使扭絞的形狀在繩縱向穩定，可成為即使是交變彎曲應力也不容易產生壓曲的耐疲勞性優良的產品。
關於具有用於繩扭絞的螺旋皺痕外的小螺旋狀或波狀的皺痕的線材，當水平配置將鋼絲繩解除絞合後的線材而在投影到水平面時，投影面上的線材的切線與用於繩扭絞的螺旋皺痕的基準線所成的角度的最大值小於繩扭絞角的1.2倍時，不能獲得橡膠材料儘量充分浸入到繩中央部分的間隙(至少0.01mm以上)。又，當水平配置將鋼絲繩解除絞合後的線材而在投影到水平面時，投影面上的線材的切線與用於繩扭絞的螺旋皺痕的基準線所成的角度的最大值大於繩扭絞角的2.0倍時，該線材的相對於負荷的抵抗力變小，張力作用在鋼絲繩上時的繩整體的延伸變大，從而不能確保橡膠材料儘量充分浸入到繩內部的間隙，並且扭絞的形狀不均勻，耐疲勞性下降。
如上所述，如果採用本發明，則可容易且切實獲得具有充分的橡膠浸入性和優良的耐疲勞性的單層扭絞的橡膠產品加強用鋼絲繩。
圖1是本發明的實施方式的一例的鋼絲繩的截面圖(a)及其他例子的鋼絲繩的截面圖(b)。
圖2是圖1的(a)所示的鋼絲繩的側視圖。
圖3(a)是表示圖1中(a)所示的鋼絲繩的除用於繩扭絞的螺旋皺痕以外而沒有皺痕加工的線材(普通鋼絲)解除絞合後水平配置而投影到水平面上的軌跡的圖，以及圖3(b)是表示具有用於繩扭絞的螺旋皺痕外的小螺旋狀皺痕的線材(螺旋鋼絲)解除絞合後水平配置而投影到水平面上的軌跡的圖。
具體實施方式以下參照附圖來說明本發明的實施方式。
該實施方式的鋼絲繩如圖1的(a)所示，是絞合例如3根線材(鋼絲)而成的1×3構造的鋼絲繩10，通過將1根線材11設為具有用於繩扭絞的螺旋皺痕外的小螺旋狀皺痕的線材(螺旋絲)，而將其他2根線材12設為除用於繩扭絞的螺旋皺痕外而沒有其他皺痕加工的具有平直性的線材(普通絲)，並絞合它們而形成。在此，所謂小螺旋狀的皺痕是指三維螺旋狀的皺痕。螺旋狀皺痕的方向可以與繩扭絞方向相同，也可與繩扭絞方向相反。
該鋼絲繩又如圖1的(b)所示，也可是絞合例如3根線材(芯層絲)構成的1×3構造的鋼絲繩，且通過將其內的1根線材21設為具有用於繩扭絞的螺旋皺痕外的較小的波狀皺痕的線材，而將其他2根線材22設為除用於繩扭絞的螺旋皺痕外而沒有其他皺痕加工的具有平直性的線材(普通絲)，並絞合它們而形成鋼絲繩20。在此，所謂波狀皺痕是指螺旋投影后的形狀為兩維的皺痕。
具有螺旋狀或波狀的皺痕的線材11、21是如下這種線材，即與具平直性的其他線材12、22具有同一線材直徑，如圖2所示，皺痕間距P1小於絞距P，P1＝0.1P～0.7P，當線材直徑設為d時，將外觀的外直徑d1按照d1＝(d+2/100mm)～(d+2/10mm)那樣地皺痕加工成螺旋狀或波狀。在此，所謂皺痕間距P1是指，皺痕加工過的線材的螺旋間距(參照圖2)或波的間距，所謂外觀的直徑d1是指，從皺痕加工成螺旋狀的線材11的縱向所視的外切圓A1[參照圖1(a)]的直徑，或者從皺痕加工成波狀的線材21的波高{相當於從縱向所視的外切投影橢圓A2[參照圖1(b)]的長直徑}。
而且，是1根線材為具有用於繩扭絞的螺旋皺痕外的小螺旋狀皺痕的線材11的鋼絲繩10時，除用於繩扭絞的螺旋皺痕外沒有其他皺痕加工的線材12(普通絲)，解除絞合後水平配置而投影到水平面上的軌跡如圖3(a)所示，在投影面上的切線t1與用於繩扭絞的螺旋皺痕的基準線r1所成的角度α1，無論是多少時都與繩扭絞角一樣角度，或是繩扭絞角以下的角度，但關於具有用於繩扭絞的螺旋皺痕外的小螺旋狀皺痕的線材11(螺旋絲)，解除絞合後水平配置而投影到水平面上的軌跡如圖3(b)所示，在投影面上的切線t2與用於繩扭絞的螺旋皺痕的基準線r2所成的角度α2雖然是局部的但大於繩扭絞角，該角度α2的最大值被皺痕加工成繩扭絞角的1.2～2.0倍。
又，是1根線材為具有用於繩扭絞的螺旋皺痕外的較小的波狀皺痕的線材21的鋼絲繩20時也一樣，關於具有用於繩扭絞的螺旋皺痕外的較小的波狀皺痕的線材21，解除絞合後水平配置而投影到水平面上的軌跡，在投影面上的切線t2與用於繩扭絞的螺旋皺痕的基準線r2所成的角度α2雖然是局部的但大於繩扭絞角，該角度α2的最大值被皺痕加工成繩扭絞角的1.2～2.0倍。
這些鋼絲繩10、20，例如在周圍包覆未硫化橡膠而成形為與橡膠材料複合的複合體片體，例如作為輪胎加強件在輪胎成形時埋入輪胎主體的橡膠中。此時，當在鋼絲繩10、20周圍包覆未硫化橡膠時，未硫化橡膠從皺痕加工的線材11、21與平直的線材12、22間的間隙C1、C2浸入到繩內部，在輪胎成形時硫化，並浸透到繩中心的中空部B1、B2。此時，鋼絲繩10、20的具有用於繩扭絞的螺旋皺痕外的小螺旋狀或波狀的皺痕的線材11、21，被皺痕加工成解除絞合後水平配置而投影到水平面上的軌跡的在投影面上的切線t2與用於繩扭絞的螺旋皺痕的基準線r2所成的角度α2的最大值是繩扭絞角的1.2～2.0倍，從而在與橡膠材料的複合體片體成形中，在作用張力時抵抗力相對於負荷的下降減小，鋼絲繩10、20的延伸受到抑制，可保持橡膠材料儘量充分浸入繩內部的間隙，並且使扭絞的形狀穩定，成為即使交變彎曲應力也不容易產生壓曲的耐疲勞性優良的產品。
當對具有用於繩扭絞的螺旋皺痕外的小螺旋狀或波狀的皺痕的線材11、21的鋼絲繩10、20解除絞合後的這些線材11、21水平配置而投影到水平面時，投影面上的線材11、21的切線t2與用於繩扭絞的螺旋皺痕的基準線r2所成的角度α2的最大值小於繩扭絞角的1.2倍時，不能獲得使橡膠材料儘量充分浸入繩中央部分的間隙(至少在0.01mm以上)。又，當將鋼絲繩10、20解除絞合後的線材11、21水平配置而投影到水平面時，投影面上的線材11、21的切線t2與用於繩扭絞的螺旋皺痕的基準線r2所成的角度α2的最大值大於繩扭絞角的2.0倍時，該線材11、21相對於負荷的抵抗力減小，在鋼絲繩10、20上作用張力時的繩整體的延伸增大，從而不能確保橡膠材料儘量充分浸入到繩內部的間隙，扭絞的形狀不勻稱，耐疲勞性下降。
另外，在圖示的例子中，將構成鋼絲繩10、20的各3根線材中的各2根線材12、22設計為具有平直性的線材，將各1根的線材11、21設計為具有小螺旋狀或波狀的皺痕的線材，該具有小螺旋狀或波狀的皺痕的各1根線材11、21的解除絞合後水平配置而投影到水平面上的軌跡在投影面上的切線t2、與用於繩扭絞的螺旋皺痕的基準線r2所成的角度α2的最大值是繩扭絞角的1.2～2.0倍，但具有小螺旋狀或波狀的皺痕的線材11、21是構成鋼絲繩10、20的線材中的至少1根即可，也可是多根(也可是全部)。又，具有螺旋狀或波狀的皺痕的線材11、21是多根時，解除絞合後水平配置而投影到水平面上的軌跡在投影面上的切線t2與用於繩扭絞的螺旋皺痕的基準線r2所成的角度α2的最大值是繩扭絞角的1.2～2.0倍那樣的線材，可以至少為1根，也可是多根(也可是全部)。
又，圖示的例子，是1×3構造的情況，但本發明也同樣適用於1×4、1×5以及1×6構造的鋼絲繩。
表1顯示絞合表面鍍黃銅的多根線材的各種結構的鋼絲繩的樣品的實驗結果。本發明繩(實施例)之一是如下這樣的鋼絲繩，即1×3構造、線材直徑0.30mm、具有較小的波狀皺痕的線材的根數是1根、繩距(絞距)16mm、絞角(繩扭絞角)3.875度、波皺痕加工最大角度(解除絞合後水平配置而投影到水平面上的軌跡在投影面上的切線與用於繩扭絞的螺旋皺痕的基準線所成的角度的最大值)是7.1度、波皺痕加工最大角度與絞角之比是1.832；本發明繩(實施例)的又一繩是如下這樣的鋼絲繩，即1×4構造、線材直徑0.30mm、具有較小的波狀皺痕的線材的根數是2根、繩距16mm、絞角4.761度、波皺痕加工最大角度6.25度、波皺痕加工最大角度與絞角之比是1.313。而且，比較例之一是如下這樣的鋼絲繩，即1×3構造、線材直徑0.30mm、具有較小的波狀皺痕的線材的根數是1根、繩距16mm、絞角3.875度、波皺痕加工最大角度4.5度、波皺痕加工最大角度與絞角之比是1.161；比較例的又一例是如下這樣的鋼絲繩，即1×3構造、線材直徑0.30mm、具有較小的波狀皺痕的線材的根數是1根、繩距16mm、絞角3.875度、波皺痕加工最大角度7.9度、波皺痕加工最大角度與絞角之比是2.039。又，以往例是如下這樣的鋼絲繩，即1×3構造、線材直徑0.30mm的封閉型、繩距16mm、絞角3.875度。
(表1)
在該實驗中，在各鋼絲繩上施加49N的拉伸負荷的狀態下埋設在橡膠中硫化後，將鋼絲繩從橡膠中拔出並剝取線材，觀察線材整周，測定與橡膠材料接觸的面積率，表示為「橡膠浸入性(％)」。
又，在各鋼絲繩上施加49N的拉伸負荷以測定延伸度，表示為「低負荷延伸度」。
又，將同一規格的鋼絲繩埋入在多個橡膠片體中，在該片體上重複進行一定次數的3點帶輪彎曲疲勞，之後從橡膠片體中取出繩來測定斷裂強度，與疲勞試驗前的斷裂強度比較，將其結果表示為「耐疲勞性」。指數越較小耐疲勞性越低。
又，製造鋼絲繩時，複合體片體成形時的作業的複雜度以及繩的操作性指數表示為「作業性」。指數越大作業性越高。
本發明繩(實施例)在橡膠浸入性和耐疲勞性上優良，低負荷延伸度比較較小，作業性差也得以改善。與之相對，比較例的鋼絲繩超出了波皺痕加工最大角度與絞角之比為1.2～2.0的範圍，該比值是1.161(小於1.2)的鋼絲繩，橡膠浸透性差，而該比值是2.039(大於2.0)的鋼絲繩，低負荷延伸度大，耐疲勞性以及作業性差。
權利要求
1.一種橡膠製品加強用鋼絲繩，是絞合n根(n＝3～6)線材而成的單層扭絞、且至少1根線材具有用於繩扭絞的螺旋皺痕之外的小螺旋狀或波狀的皺痕，其特徵在於具有上述螺旋狀或波狀的皺痕的線材的至少1根，在將該鋼絲繩解除絞合後的該線材水平配置而投影到水平面時，在投影面上該線材的軌跡的切線與用於繩扭絞的螺旋皺痕的基準線所成的角度的最大值，是繩扭絞角的1.2～2.0倍。
專利摘要
為了容易且切實獲得具有充分的橡膠浸透性和優良的耐疲勞性的單層扭絞的橡膠產品加強用鋼絲繩，而採用如下這種鋼絲繩(10)，該鋼絲繩(10)為1×n(n＝3～6)的單層扭絞，包括除用於繩扭絞的螺旋皺痕外而沒有其他皺痕加工的普通絲(12)和具有用於繩扭絞的螺旋皺痕外的小螺旋狀皺痕的螺旋絲(11)，其螺旋絲解除絞合後水平配置而投影到水平面上的軌跡在投影面上的切線(t2)與用於繩扭絞的螺旋皺痕的基準線(r2)所成的角度的最大值(α2)，為繩扭絞角的1.2～2.0倍。
文檔編號D07B1/06GK1990949SQ200610156249
公開日2007年7月4日 申請日期2006年12月27日
發明者森岡哲隆 申請人:特線工業株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan