鋼絲簾線、橡膠鋼絲簾線複合體以及輪胎的製作方法

2023-08-13 16:29:51

專利名稱：：鋼絲簾線、橡膠鋼絲簾線複合體以及輪胎的製作方法
技術領域：
：本發明涉及鋼絲簾線、橡膠鋼絲簾線複合體(以下也分別只稱為"簾線"、"複合體")以及輪胎，詳細而言，涉及適合用於加強輪胎、帶、軟管等各種橡膠成品的鋼絲簾線、以及使用了該鋼絲簾線的橡膠鋼絲簾線複合體以及輪胎。
背景技術：
：以埋設在橡膠等基體(matrix)來加強複合體這一目的採用各種鋼絲簾線，其中，利用鋼絲簾線加強橡膠後得到的橡膠鋼絲簾線複合體由於能使橡膠成品具有橡膠單體所缺少的強度以及剛性，因此被廣泛應用於輪胎、帶、軟管等各種橡膠成品中。通常，含有上述複合體的成品經過在使基體流動化或軟化的狀態下進行成型加工的工序而形成為成品，在上述工藝中，由於用於加強的鋼絲簾線是剛性的，因此在進行該成型加工時撓性經常受到制約。因而，在以往的鋼絲簾線中，提高形成為成品時的強度以及剛性與製造工序中的自由度這兩者是相背離的。特別是，由於輪胎的形狀是圓形且曲面部佔了多半，因此在其製造工序中要求柔軟性，特別是在硫化工序中為了使輪胎匹配模具而通常在硫化鍋中使輪胎擴張。另一方面，在成為成品之後，為了經得住長時間的嚴酷使用、發揮穩定的性能，高強度以及高剛性、和尺寸穩定性是重要的。特別是，輪胎的胎冠部在使用時始終因內壓受到沿周向的拉力，由於使用發生蠕變而使周長變長，由此有時產生應變而使耐久性惡化、或者使4輪胎的截面形狀改變而使磨損特性惡化。相對於此，作為用於強化輪胎的胎冠部的技術，例如在專利文獻l中公開了這樣一種技術在胎體層周圍的胎面部上配置胎冠強化層和2層交錯帶束層；上述胎冠強化層位於上述交錯帶束層的下層且至少具有l層，該胎冠強化層由膠條(strip)構成，該膠條是將波形或鋸齒狀的許多簾線(或絲)的加強構件整體沿著赤道取向而形成的，採用該技術可以不增加輪胎重量地有效防止分層。另外，在上述專利文獻l中還公開了如下事項採用膠條作為胎冠強化層，該膠條是通過將波形或鋸齒狀的簾線或絲整體沿赤道取向而形成的，由於容易獲得硫化時的伸長率，因此方便製造。專利文獻l:日本特開平2-208101號公報(權利要求書等)但是，在上述專利文獻l所公開的技術中，為了在成為成品之後使該鋼絲簾線發揮充分的剛性，必須在對成品施加了內壓的狀態下抻開上述波形或鋸齒狀而使它們基本消失。因此，為了使作為成品輪胎的物性符合目標值，必須在成型加工工序中實現高精度，因此在生產效率方面存在問題。
發明內容因此本發明的目的在於提供一種特別是有利於加強輪胎胎冠部、且沒有以往那樣的製造上的問題而能以穩定的品質高效生產的鋼絲簾線、以及採用了該鋼絲簾線的鋼絲簾線複合體以及輪胎。為了解決上述問題，本發明的鋼絲簾線的特徵在於，具有多捻構造，該多捻構造是對N條(N=2~8)截面呈大致橢圓形狀的股線進行合股加捻而形成的，該股線是對多條線材進行合股加捻而形成的，在上述股線的長徑為dl、短徑為d2時，dl/d2>1.08,在簾線的外接圓直徑為D(mm)、簾線的合股加捻間距為P(mm)時，由下述式子sc"(-b/2+々(b2/4-c))-1(式中，b表示-1+兀2(-4R2+d2)/P2,c表示7r2d2k(4兀2Il2+P2yP4，尺表示(D—d)/2,k表示tan2(兀/2一兀/N;),d表示(dl+d2)/2)定義的sc滿足sc〉0.005,且滿足sc〉0.015較佳。優選在本發明的鋼絲簾線中，上述N條股線的長軸方向均大致為同一方向，且在整個簾線長度方向上也為同一方向，優選簾線的截面呈大致橢圓形狀，且在簾線的長徑為Dl,短徑為D2時，Dl/D2〉1.02。另外，優選在本發明的鋼絲簾線中，上述N條股線的構造為2+n+m構造、且2條芯線材實質上並未被合股加捻而是被平行並絲，或者上述N條股線的構造是2+n構造、且2條芯線材實質上並未被合股加捻而是被平行並絲，或者上述N條股線的構造是l+n構造、且l條芯線材被造形為波形。另外，本發明的橡膠鋼絲簾線複合體的特徵在於，是將上述本發明的鋼絲簾線埋設在橡膠中而形成的。優選在本發明的複合體中，在上述N條股線之間存在至少1處間隙。另外，本發明的輪胎的特徵在於，具有使用上述本發明的橡膠鋼絲簾線複合體作為加強件的強化層，上述強化層最好是在輪胎胎冠部上纏繞至少l周上述加強件而形成的。更具體而言，本發明的輪胎以橫跨至少一對的胎圏芯間而呈環狀延伸的至少一對胎體層為骨架，在該胎體層的外周具有至少1層帶束層，該帶束層以與輪胎赤道面成10~40。傾斜角的多條簾線或長絲作為加強構件，其特徵在於，在上述帶束層的內周側即上述胎體層的外周上具有至少1層胎冠強化層，該胎冠強化層由膠條形成，該膠條是將上述本發明的橡膠鋼絲簾線複合體整體沿輪胎周向取向而形成的。另外，本發明的另一輪胎以橫跨至少一對的胎圏芯間而呈環狀延伸的至少一對胎體層為骨架，在該胎體層的外周具有至少2層交錯帶束層，該交錯帶束層以與輪胎赤道面成1040°傾斜角、且在層間夾著赤道面而相互交叉的多條簾線或長絲作為加強構件，其特徵在於，在上述交錯帶束層的內周側即上述胎體層的外周上至少具有l層胎冠強化層，該胎冠強化層由膠條形成，該膠條是將上述本發明的橡膠鋼絲簾線複合體整體沿輪胎周向取向而形成的。採用本發明，利用上述結構能夠實現特別是有利於加強輪胎胎冠部、且沒有以往那樣的製造上的問題而能以穩定的品質高效生產的鋼絲簾線、以及釆用了該鋼絲簾線的鋼絲簾線複合體以及4侖胎。圖l是表示本發明的鋼絲簾線的一例的剖視圖。圖2是表示本發明的鋼絲簾線的另一例的剖視圖。圖3是表示本發明的鋼絲簾線的又一例的剖視圖。圖4是表示本發明的輪胎的一例的胎面部近旁的放大剖視圖。圖5是表示比較例的橡膠鋼絲簾線複合體的剖視圖。圖6是表示比較例以及實施例的橡膠鋼絲簾線複合體的應變和應力的關係的曲線圖。圖7是表示本發明的輪胎的另一例的胎面部近旁的放大剖視圖。附圖標記說明1、11、21、線材；la、lla、21a、芯線材；2、12、22、7；102、交錯帶束層；103、胎冠強化層。具體實施例方式下面，詳細說明本發明的較佳的實施方式。圖l表示本發明的鋼絲簾線的一例的剖視圖。如圖所示，本發明的鋼絲簾線具有多捻構造，該多捻構造是對N條(N=2~8)、圖示的例子中為5條股線2進行合股加捻而形成的，該股線2是對多條、較佳為3~20條線材1進行合股加掄而形成的。另外，如圖所示，構成本發明的簾線的股線2的截面呈大致橢圓形狀，在其長徑為dl、短徑為d2時，兩者之比dl/d2滿足dl/d2〉1.08。從而，即使在股線2之間存在間隙，簾線的外徑也難以變大，能縮小成品的厚度。另外，本發明的簾線在簾線的外接圓直徑為D(mm)、簾線的合股加捻間距為P(mm)時，由下述式子sc=々(-b/2+V(b2/4_c))_1(式中，b表示-l+兀2(-4R2+d2)/P2，c表示兀2d2k(4兀2H2+P2)/P4，尺i示(D—d)/2,示tan2(;兀/2一兀/N)，d表示(dl+d2)/2)定義的sc滿足sc〉0.005。通過^f吏由上述式子定義的sc滿足sc〉0.005、且最好滿足sc>0.015,如圖所示，在鋼絲簾線內的N條股線2之間形成至少1處間隙、在圖示的例子中在所有的股線2之間形成有一定程度以上的間隙，即使在將該鋼絲簾線埋設在橡膠等基體中時在股線2間也是存在間隙的，因此在基體處於柔軟的狀態時，相對於施加在簾線上的拉伸應變，拉伸能夠容易應付一定程度的應變。從而，易於進行成品的成型加工，並且由於製造輪胎時的硫化擴張時的擴張寬度變大，因此能獲得容易製造這一優點。8另一方面，在基體的流動性如硫化後的橡膠那樣變小時，即使如上所述那樣在股線2之間存在間隙，鋼絲簾線也無法進行使該間隙變小那樣的螺旋彈簧式的變形，可以像沒有間隙時那樣發揮鋼絲所具有的剛性。因此，成為了成品時的本發明的鋼絲簾線的4^伸剛性難以受到在加工工序中施加在鋼絲簾線上的應變的較大的影響，始終保持高剛性。另外，優選在本發明的簾線中，N條股線2的長軸方向均大致為同一方向，且在整個簾線長度方向也為同一方向。構成簾線的各股線2的長軸方向一致，且該長軸在整個長度方向朝向相同方向，從而簾線自身也形成為扁平狀，能夠使成品的厚度變得更薄。另外，優選在本發明中，簾線的截面形狀呈大致橢圓形狀，在設簾線的長徑為D1、短徑為D2時，兩者之比D1/D2滿足D1/D2〉1.02,從而能夠使成品的規格變得更薄。另外，此時的簾線的外接圓直徑D為D=(D1+D2)/2。另外，從提高耐疲勞性這方面出發優選在成品中形成為股線之間殘留有間隙這一狀態，如上所述在本發明的簾線中，即使在這樣的狀態下，簾線的拉伸剛性與股線2彼此緊密接觸時的拉伸剛性相比，也不會大幅下降。作為本發明的股線2的構造，具體而言例如可以舉出如圖l的股線2所示那樣為2+n+m構造、且2條芯線材la實質上並未被合股加捻而是被平行並絲的構造；如圖2的股線12所示那樣為2+n構造、且2條芯線材1la實質上並未一皮合股加搶而是被平行並絲的構造；如圖3所示的股線22那樣為l+n構造、且l條芯線材21a被造形為波形的構造等，在該情況下，當在橡膠中埋設有簾線時橡膠浸透到簾線內部，即使成為成品後受到外傷，水分等也不會自受外傷處進入擴散而使鏽擴大等，因此上述改造是優9選的。如上所述，採用本發明，能夠實現生產效率高、且在成為成品輪胎之後可以發揮作為加強件的充分的《'J性的鋼絲簾線、以及將該鋼絲簾線埋設在橡膠中而形成的橡膠鋼絲簾線複合體。另外，本發明的輪胎只要具有採用了該本發明的橡膠鋼絲簾線複合體作為加強件而形成的強化層即可，從而，能夠在強化層中發揮期望的高剛性，從而實現具有優異的耐久性、以及耐磨損性的輪胎。特別是在將本發明應用於在高內壓下使用、胎冠部施加有較高的周向張力的乘載兩用車(TBR)上時是有用的。本發明的輪胎在輪胎胎冠部上最好具有強化層，該強化層是通過至少纏繞1周由上述橡膠鋼絲簾線複合體構成的加強件而形成的。圖4表示採用了本發明的橡膠鋼絲簾線複合體作為加強件的本發明的輪胎的一例的胎面部附近的放大剖視圖。圖示的輪胎100以橫跨在至少一對胎圏芯(未圖示)間而呈環狀延伸的至少一對胎體層101為骨架，在胎體層101的外周上至少具有2層交錯帶束層102,該交錯帶束層102以與含有輪胎的中央圓周的平面、即4侖胎赤道面形成10-40°傾斜角，且在層間夾著赤道面而相互交叉的多條簾線或絲作為加強構件，在該交錯帶束層102的內周側即胎體層101的外周上至少具有1層胎冠強化層103,該胎冠強化層103由膠條形成，該膠條是將上述橡膠鋼絲簾線複合體整體沿輪胎周向取向而形成的。本發明的效果並不限定於圖示的例子，在任何輪胎中都可以獲得本發明的效果，如上所述特別是在TBR輪胎中是有效的，其中通過將本發明的複合體應用在圖4所示的構造的由沿著輪胎周向的取向而形成的膠條構成的胎冠強化層103上，能夠易於獲得硫化時的伸長率從而方便製造，並且相對於該硫化時擴張的變動，成品物性的變動較小，從能夠確保穩定的品質這一方面來看較佳。另外，雖未圖示，替代交錯帶束層102,在至少具有l層以與輪胎赤道面成1040。傾斜角的多條簾線或絲作為加強構件的帶束層的輪胎中，當然也可以在該帶束層的內周側即胎體層的外周上設置應用了本發明的複合體作為加強件的胎冠強化層，從而獲得與上述效果同樣的效果。另外，本發明的輪胎只要應用上述本發明的橡膠鋼絲簾線複合體作為強化層、特別是作為胎冠強化層的加強件即可，從而可以獲得本發明的期望的效果，除了具體的簾線直徑、以及合股加搶間距、強化層中的加強件的綿密之外，關於具體的輪胎構造以及材質等可以按照通常的方法適當設定，沒有特別的限制。實施例下面，使用實施例更詳細地說明本發明。比車交例如圖5的俯一見圖所示，將以往通常^L用作TBR輪胎的加強件而使用的2+6+ll構造的簾線20造形為波形形狀(波長X、振幅2a)而並行排列地埋設在橡膠中，從而製造出比較例的橡膠鋼絲簾線複合體。實施例1如圖1所示那樣合股加捻5條具有下述表1所示的2+6+11構造(2條芯線材實質上並未被合股加捻而是被平行並絲)的截面呈大致橢圓形狀的股線，將合股加捻股線形成物埋設在橡膠中，從而製造出實施例1的橡膠鋼絲簾線複合體。實施例2ii如圖2所示地合股加捻5條具有下述表l所示的2+8構造(2條芯線材實質上並未被合股加捻而是被平行並絲)的截面呈大致橢圓形狀的股線，將合股加捻股線形成物埋設在橡膠中，從而製造出實施例2的橡膠鋼絲簾線複合體。實施例3如圖3所示地合股加搶成5條具有下述表1所示的l+6構造(l條芯線材被造形為波形)的截面呈大致橢圓形狀的股線，將合股加捻股線形成物埋設在橡膠中，從而製造出實施例3的橡膠鋼絲簾線複合體。下述表l中示出了在實施例l~3中獲得的複合體的股線的長徑dl以及短徑d2、簾線的長徑D1以及短徑D2、簾線的合股加捻間距P以及sc的值。另外，實施例l~3的各複合體的各股線的長軸均大致在同一方向上、且在整個簾線長度方向上也為同一方向。圖6的曲線圖表示對所獲得的各複合體評價了應變與應力的關係的結果。圖中擴張0.5%硫化後以及擴張1%硫化後的值是在使各複合體分別擴張了0.5%或1%的狀態下進行硫化之後所測量到的值。結果發現，如圖所示，實施例的複合體在硫化前剛性低且加工性良好，而硫化後的剛性比以往成品即比較例的複合體的剛性高。另外可知，硫化後的物性也難以受到硫化時的擴張的影響。接下來，採用圖7所示的輪胎構造將比較例以及實施例3所製造出的複合體用作胎冠強化層103的加強件，採用圖4所示的輪胎構造將實施例1、2所製造出的複合體用作胎冠強化層103的加強件，從而分別製造4個輪胎規格為265/60R22.5的輪胎，組裝成8.25的輪圏寬度而安裝在商用卡車上，充填了900kPa的內壓。之後，在作用了平均25480N(2600kgf)的負荷的狀態下、行駛10萬km的柏油高速公路佔30%、柏油普通公路佔75%的行駛路程，測量行駛結束時的中心溝深度和胎肩溝深度，比較了與新品相比所產生的磨損量。結果可以確認出，在比較例的輪胎中產生了2mm以上的差，但是在各實施例的輪胎中該差在lmm以內，且在實施例中提高了不均勻磨損性。另外，對在各輪胎中受了到達周向帶束層的外傷的部分，自該切口部測量鏽的發展長度，在該長度在30mm以上時腐蝕傳播性較差，在該長度在30mm以下時腐蝕傳^^性良好。下述表l中一同表示有上述結果。表ltableseeoriginaldocumentpage13tableseeoriginaldocumentpage14權利要求1.一種鋼絲簾線，其特徵在於，該鋼絲簾線具有多捻構造，該多捻構造是對N條(N＝2～8)截面呈大致橢圓形狀的股線進行合股加捻而形成的，該股線是對多條線材進行合股加捻而形成的，在上述股線的長徑為d1、短徑為d2時，d1/d2＞1.08，在簾線的外接圓直徑為D(mm)、簾線的合股加捻間距為P(mm)時，由下述式子εc＝√(-b/2+√(b2/4-c))-1(式中，b表示-1+π2(-4R2+d2)/P2，c表示π2d2k(4π2R2+P2)/P4，R表示(D-d)/2，k表示tan2(π/2-π/N)，d表示(d1+d2)/2)定義的εc滿足εc＞0.005。2.根據權利要求l所述的鋼絲簾線，其特徵在於，滿足sc〉0.015。3.根據權利要求l所述的鋼絲簾線，其特徵在於，上述N條股線的長軸方向均大致為同一方向，且在整個簾線長度方向上也為同一方向。4.根據權利要求l所述的鋼絲簾線，其特徵在於，簾線的截面呈大致橢圓形狀，在簾線的長徑為D1、短徑為D2時，Dl/D2〉1.02。5.根據權利要求l所述的鋼絲簾線，其特徵在於，上述N條股線的構造為2+n+m構造，且2條芯線材實質上並未被合股加搶而是被平行並絲。6.根據權利要求l所述的鋼絲簾線，其特徵在於，上述N條股線的構造是2+n構造，且2條芯線材實質上並未被合股加捻而是被平行並絲。7.根據權利要求l所述的鋼絲簾線，其特徵在於，上述N條股線的構造是l+n構造，且l條芯線材被造形為波8.—種橡膠鋼絲簾線複合體，其特徵在於，該橡膠鋼絲簾線複合體是權利要求1所述的鋼絲簾線被埋設在橡膠中而形成的。9.根據權利要求8所述的橡膠鋼絲簾線複合體，其特徵在於，在上述N條股線之間存在至少l處間隙。10.—種輪胎，其特徵在於，具有使用權利要求8所述的橡膠鋼絲簾線複合體作為加強件的強化層。11.根據權利要求10所述的輪胎，其特徵在於，上述強化層是在輪胎胎冠部上纏繞至少l周上述加強件而形成的。12.—種輪胎，其以橫跨至少一對胎圈芯間而呈環狀延伸的至少一層胎體層為骨架，在該胎體層的外周具有至少l層帶束層，該帶束層將與輪胎赤道面成1040°傾斜角的多條簾線或長絲作為力口強構^f牛，其淨爭;f正在於，在上述帶束層的內周側即上述胎體層的外周上具有至少1層胎冠強化層，該胎冠強化層由膠條形成，該膠條是將權利要求8所述的橡膠鋼絲簾線複合體整體沿輪胎周向取向而形成的。13.—種輪胎，其以橫跨至少一對胎圏芯間而呈環狀延伸的至少一對胎體層為骨架，在該胎體層的外周具有至少2層交錯帶束層，該交錯帶束層將與輪胎赤道面成10~40°傾斜角、且在層間夾著赤道面而相互交叉的多條簾線或長絲作為加強構件，其特徵在於，在上述交錯帶束層的內周側即上述胎體層的外周上具有至少l層胎冠強化層，該胎冠強化層由膠條形成，該膠條是將權利要求8所述的橡膠鋼絲簾線複合體整體沿輪胎周向取向而形成的。全文摘要本發明提供一種鋼絲簾線、橡膠鋼絲簾線複合體以及輪胎。特別是有利於加強輪胎胎冠部，且沒有以往那樣的製造上的問題而能以穩定的品質高效生產的鋼絲簾線、以及採用了該鋼絲簾線的鋼絲簾線複合體以及輪胎。該鋼絲簾線具有多捻構造，該多捻構造是對N條(N＝2～8)截面呈大致橢圓形狀的股線(2)進行合股加捻而形成的，該股線是對多條線材(1)進行合股加捻而形成的，在上述股線的長徑為(d1)、短徑為(d2)時，d1/d2＞1.08，在簾線的外接圓直徑為D(mm)、簾線的合股加捻間距為P(mm)時，由下述式子εc＝√　(-b/2+√　(b2/4-c))-1(式中，b表示-1+π2(-4R2+d2)/P2，c表示π2d2k(4π2R2+P2)/P4，R表示(D-d)/2，k表示tan2(π/2-π/N)，d表示(d1+d2)/2)定義的εc滿足εc＞0.005。文檔編號D07B1/06GK101517158SQ20078003385公開日2009年8月26日申請日期2007年8月23日優先權日2006年9月14日發明者池原清申請人:株式會社普利司通