用於增強橡膠物品的鋼簾線及使用該鋼簾線的充氣輪胎的製作方法

2023-04-26 09:22:52 1

本發明涉及用於增強橡膠物品的鋼簾線及使用該鋼簾線的充氣輪胎(以下，簡稱為「簾線」和「輪胎」)。

背景技術：

在諸如輪胎等的橡膠物品中，通過捻合多根鋼絲形成的鋼簾線被廣泛用作增強構件。特別地，在諸如建築和採礦車輛等大型車輛中使用的輪胎在高度凹凸不平的地形等情況下在大的負重載荷下使用。因此，作為增強構件的鋼簾線特別需要具有高強度和耐久性。因此，在這種大型輪胎中，採用了具有所謂的復捻結構(multi-twisted structure)的鋼簾線，該復捻結構的鋼簾線是通過進一步捻合均通過捻合多根鋼絲而形成的多根股線而製成的。

在復捻結構鋼簾線的情況下，由於在使用輪胎時產生的簾線張力或者由於輪胎滾過鈍的或尖銳的突起物時輸入的切割力，芯股線和鞘股線的最外層鞘絲彼此較強地接觸。因為應力集中在接觸點，所以絲可能遭受早期剪切破壞。

作為解決該問題的方法，例如在專利文獻1中公開了在用於增強橡膠物品的鋼簾線中，鋼簾線具有復捻結構，其中，繞著具有雙層或更多層的層捻結構的一根芯股線配置和捻合具有雙層或更多層的層捻結構的5至7根鞘股線，形成各股線的最外層鞘絲的抗拉強度為3040N/mm2以下，除最外層鞘絲以外的內側的絲的抗拉強度為3140N/mm2以上。在這種鋼簾線中，與用於增強橡膠物品的傳統鋼簾線相比，抑制了芯股線和鞘股線的最外層鞘絲之間的接觸部分的早期斷裂，並改善了簾線強度。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平11-21775號公報

技術實現要素：

發明要解決的問題

然而，隨著近年來對於更好的輪胎性能的需求，需要增加用於增強橡膠物品的鋼簾線的耐切割性。另一方面，為了減輕環境的負擔，近年來對於減輕輪胎的重量的需求也在增加。因此，期望進一步改善輪胎性能，同時避免鋼簾線的直徑和重量的增加。

因此，本發明的目的在於提供一種用於增強橡膠物品的鋼簾線和使用該鋼簾線的充氣輪胎，其能夠在將鋼簾線應用於諸如輪胎等的橡膠物品時改善耐切割性，同時避免鋼簾線的直徑和重量的增加。

用於解決問題的方案

根據本發明的於增強橡膠物品的鋼簾線包括：一根芯股線，其具有通過捻合多根鋼絲形成的雙層層捻結構；和多根鞘股線，其具有通過捻合多根鋼絲形成的層捻結構，其中所述鞘股線繞著所述芯股線捻合；並且所述芯股線的芯由兩根芯絲形成，形成各所述鞘股線的最外層鞘的最外層鞘絲的直徑大於所述鞘股線的最外層鞘內部的絲的直徑。

根據本發明的用於增強橡膠物品的鋼簾線，當將鋼簾線應用於諸如輪胎等的橡膠物品時，能夠改善耐切割性，同時避免鋼簾線的直徑和重量的增加。

發明的效果

根據本發明，能夠提供一種用於增強橡膠物品的鋼簾線和使用該鋼簾線的充氣輪胎，其能夠在將鋼簾線應用於諸如輪胎等的橡膠物品時改善耐切割性，同時避免增加鋼簾線的直徑和重量。

附圖說明

圖1的(a)和圖1的(b)是在與鋼簾線的長度方向正交的方向上的截面圖，其示出了根據本發明的用於增強橡膠物品的鋼簾線的構造例。(實施例1至實施例3)

圖2的(a)至圖2的(e)是在與鋼簾線的長度方向正交的方向上的截面圖，其示出了根據比較例的用於增強橡膠物品的鋼簾線。(比較例1至比較例5)

具體實施方式

以下說明用於實現本發明的實施方式。

圖1的(a)和圖1的(b)是在在與鋼簾線的長度方向正交的方向上的截面圖，其示出了根據本發明的用於增強橡膠物品的鋼簾線的構造例。圖1的(a)所示的簾線由一根芯股線11和多根(在圖示的示例中為7根)鞘股線12形成。芯股線11具有通過捻合多根鋼絲11a、11b形成的雙層層捻結構，鞘股線12均具有通過捻合多根鋼絲12a、12b形成的層捻結構(在圖示的示例中為雙層層捻結構)。鞘股線12繞著芯股線11捻合，從而給予簾線復捻結構。在圖示的簾線中，本示例中的芯股線11具有2+9結構，其中，芯包括兩根捻合的芯絲11a，九根鞘絲11b繞著芯捻合以形成鞘，並且在本示例中各鞘股線12具有3+7結構，其中，芯包括三根芯絲12a，七根鞘絲12b繞著芯捻合以形成鞘。雖然不是必要特徵，但是在圖示的簾線中，繞著鞘股線12的外周螺旋狀地纏繞了纏繞絲3。這裡，形成各鞘股線的最外層鞘的最外層鞘絲12b的直徑大於鞘股線的最外層鞘內的各絲12a的直徑。

圖1的(b)所示的簾線由一根芯股線21和多根(在圖示示例中為7根)鞘股線22形成。芯股線21具有通過捻合多根鋼絲21a、21b形成的雙層層捻結構，鞘股線22均具有通過捻合多根鋼絲22a、22b形成的層捻結構(在圖示示例中為雙層層捻結構)。鞘股線22繞著芯股線21捻合，由此給予簾線復捻結構。在圖示的簾線中，本示例中的芯股線21具有2+9結構，其中芯包括兩根捻合的芯絲21a，九根鞘絲21b繞著芯捻合以形成鞘，並且在本示例中的各鞘股線22均具有3+8結構，其中芯包括三根芯絲22a，八根鞘絲22b繞著芯捻合以形成鞘。雖然不是必要特徵，但是在圖示的簾線中，繞著鞘股線22的外周螺旋狀地纏繞了纏繞絲3。這裡，形成各鞘股線的最外層鞘的最外層鞘絲22b的直徑大於鞘股線的最外層鞘內部的各絲22a的直徑。

在本發明中，重要的是，芯股線11、21由兩根芯絲11a、21a形成，並且形成各鞘股線12、22的最外層鞘的最外層鞘絲12b、22b的直徑大於鞘股線12、22的最外層鞘內部的各絲12a、22a的直徑。如上所述，為了改善簾線的耐切割性，抑制芯股線和鞘股線的最外層鞘絲之間的接觸部的早期斷裂是有效的。特別地，在位於簾線中心的芯股線中，重要的是抑制在最外層絲處的應力集中。本發明人發現通過在芯股線中使用兩根芯絲，能夠抑制芯股線的最外層鞘絲的早期斷裂。儘管原因尚不清楚，但是一個原因被認為是由於通過將芯股線中的芯絲的數量從傳統的三根改變為兩根，能夠增大芯股線內部的間隙量，趨於出現在鞘股線12、22的最外層絲中的應力集中的位置能夠推進到芯股線內部的更深處，從而允許避免應力集中。此外，由於芯股線的數量從傳統的三根變為兩根，所以還能夠降低簾線的重量。

同樣重要的是，形成各鞘股線12、22的最外層鞘的最外層鞘絲12b、22b的直徑大於最外層鞘內部的各絲12a、22a的直徑。如上所述，通過在芯股線中使用兩根芯絲，能夠抑制芯股線的最外層鞘絲的早期斷裂，但是為了改善簾線整體的耐切割性，重要的是抑制鞘股線的絲的斷裂。因此，通過使鞘股線的最外層絲的直徑增大到大於內層絲的直徑，能夠增大與芯股線的最外層鞘絲的接觸面積，而不增大股線自身的直徑。因此，當出現輸入的力時，張緊力的負載能夠被寬廣地承擔，並且能夠緩和應力集中。由於通過使用兩根芯絲用於芯股線增大了對張緊力的耐性，所以簾線整體上的應力分布變為最佳狀態，並且改善簾線的耐切割性。

因此，例如，還能夠將鞘股線的內層絲的直徑設定為小於最外層鞘絲的直徑，以便改善簾線的耐切割性，同時避免增加簾線的直徑和重量。

在本發明的簾線中，鞘股線12、22的數量優選為7根至9根。當芯股線和鞘股線都具有相同的直徑並且鞘股線被儘可能緊密地包裝以在其間不留下間隙時，可以是具有六根鞘股線的配置。然而，在本構造例中，如圖1所示，鞘股線12、22的直徑設定為小於芯股線11、21的直徑，從而允許配置有7根至9根鞘股線12。通過將鞘股線12的數量設定為7根至9根，能夠降低鞘股線在芯股線上的張緊力，改善簾線的耐切割性。

此外，為了改善鋼的填充率，優選將形成芯股線11、21的鞘的鞘絲11b、21b的數量設定為6根或更多。然而，因為能夠確保具有一定粗度的線直徑，所以如在上述構造例中的，為了抑制早期斷裂而將數量設定為9根是特別優選的。

為了改善鋼的填充率，鞘股線12、22的芯絲12a、22a的數量優選為三根，並且為了改善鋼的填充率，形成最外層鞘的最外層鞘絲12b、22b的數量優選為至少六根。然而，因為能夠確保具有一定粗度的線直徑，所以特別優選的是如在上述構造例中為了抑制早期斷裂而將最外層鞘絲12b、22b的數量設定為七根或八根。

在本發明的簾線中，形成芯股線11、21的絲優選地都具有相同的直徑。還可以通過使芯股線11、21內的芯絲11a、21a的直徑小於鞘絲11b、21b的直徑來改善耐切割性，但為了確保足夠的空間來配置鞘絲，所有的形成芯股線的絲優選具有相同的直徑。

此外，本發明的簾線的簾線直徑優選為4mm或更大。通過形成具有4mm或更大的粗直徑的簾線，能夠保證特別是諸如工程車輛等的大型車輛中使用的大型輪胎所需的強度和耐切割性。此外，本發明的簾線的簾線直徑優選小於5mm。通過將簾線直徑設定為小於5mm，能夠有效地抑制輪胎的重量增加。特別地，優選將簾線直徑設定為4.5mm。

在本發明的簾線中，所使用的絲的線直徑和抗拉強度以及絲和股線的加捻方向和加捻節距等沒有特別限制，並且可以按照通常方法根據需要適當選擇。例如，可以使用碳含量為0.80質量％或更高的所謂高抗拉強度鋼作為絲。本發明的簾線可以包括或可以不包括纏繞絲。

本發明的簾線具有優異的耐切割性，因此適合用作在諸如建築和採礦車輛等的大型車輛中使用的大型輪胎中的增強構件，特別是用於輪胎尺寸約為57英寸的超大型越野子午線輪胎。這種大型輪胎通常設置有胎體，該胎體具有：在一對胎圈芯之間子午線方向延伸的一層或多層鋼簾線；交叉帶束層，該交叉帶束層具有至少四層並且布置在胎體的胎冠的輪胎徑向外側；和胎面，該胎面布置在交叉帶束層的輪胎徑向外側。在這種輪胎中，本發明的簾線例如用作交叉帶束層用的增強簾線。

實施例

以下提供了實施例的詳細說明，但是本發明決不限於以下實施例。

如下表所示，在改變芯股線和鞘股線中的絲的數量和線直徑的情況下，採用復捻結構製造用於橡膠物品的多根鋼簾線。下表還列出了對所獲得的簾線的以下評價的結果。在下表中，「簾線強度」是根據與拉伸試驗相關的JIS G3525斷裂力試驗方法測量的。

(耐切割性)

對於所獲得的每根簾線，使用Charpy衝擊試驗機評價耐切割性。基於通過在簾線上落下刃型錘而使簾線斷裂所需的力來評價耐切割性。數值越大表示耐切割性越好，因此更好。

[表1]

[表2]

表2中的比較例4是芯股線和鞘股線二者具有3+9結構的鋼簾線，即具有三根芯絲和九根鞘絲的鋼簾線，並且具有高的鋼填充密度，但是耐切割性的值為9.02kN，這是比較低的值。在比較例5中，將本結構的芯股線中的芯絲的數量變為2根，但如上所述，喪失了芯股線和鞘股線的耐切割性之間的平衡，簾線整體的耐切割性下降。至於其他比較例，比較例1、2或3都不具有本發明的結構，因此耐切割性的改善不足。

相比之下，在表1中的滿足以下條件的各實施例的簾線中，在避免鋼簾線的直徑和重量增加的情況下改善了耐切割性：使用兩根芯絲形成芯股線的芯，並且將鞘股線的鞘絲直徑設定為大於芯絲直徑。

附圖標記說明

11、21 芯股線

12、22 鞘股線

11a、12a、21a、22a 芯絲

11b、21b 鞘絲

12b、22b 鞘絲(最外層鞘絲)

3 纏繞絲