专利名称:橡胶制品加强用钢丝绳的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于汽车用轮胎、传送带等橡胶制品的加强用的钢丝绳，特别是涉及兼具充分的橡胶浸入性和优良的耐疲劳性的钢丝绳。
背景技术：
作为用于汽车用轮胎、传送带等橡胶制品的加强用的钢丝绳来说，在现有技术中一直以来经常采用例如单层紧密绞合3～6根线材(钢丝)的封闭扭绞构造(所谓封闭型)的钢丝绳。将多根该钢丝绳平行拉齐并用橡胶材料包覆而成形为复合体片体(シ-ト)后，埋设在橡胶制品中，将绞合3根钢丝的钢丝绳叫作1×3构造，另外，根据线材根数相应叫作1×4、1×5、1×6构造。
但是，这样的封闭型的钢丝绳，在绳内部存在沿纵向连续的空隙，在利用橡胶材料包覆钢丝绳而成形复合体片体时，该绳内部的空隙不会浸入橡胶材料而一直作为空隙残留下来。而且，该空隙在轮胎成型工序等的橡胶硫化加压时，由于卷在绳表面的橡胶浸入绳内部而减少，但不会完全被橡胶填埋，从而使绳中心成为沿纵向延伸的吸管状的中空部而残留下来。而且，由橡胶材料生成的气体冷凝而产生的湿气、或从外部的伤口等浸入的水分等浸透到该中空部中，其结果是，腐蚀自绳内部开始，钢丝绳的强度下降，并且钢丝绳与橡胶材料的粘接性下降，引起钢丝绳与橡胶材料剥离的所谓分离现象，这成为制品寿命显著缩短的主要原因。
又，为了使橡胶材料浸入到绳内部，也可考虑一边在各线材间设置间隙一边单层绞合的扭绞较松的开放扭绞构造(所谓开放型)的钢丝绳，这种钢丝绳在现有技术中一直使用。但是，开放扭绞构造的钢丝绳，要使橡胶材料充分浸入到绳内部则必须使各线材间采取较大的间隙(至少在0.01mm以上)，当间隙较大时各线材的可移动的自由空间变大，所以产生线材的偏置等，扭绞在纵向变得不均匀，施加交变弯曲应力时容易产生压曲，又，由于极低负荷下的延伸大，所以，不仅操作作业性差，而且复合体片体成形时在施加的张力的作用下间隙减小，橡胶材料往往不能充分浸入到绳内部。
因此，开发了如下单层扭绞(単層撚
)的钢丝绳，该钢丝绳通过对具有除用于绳扭绞的螺旋皱痕之外的小螺旋状或波状的皱痕的线材、和除用于绳扭绞的螺旋皱痕外而没有其他皱痕加工的具有平直性的线材进行绞合而成(例如，参照特公平7-68673号公报、特许笫3179915号公报等)。
单层扭绞的钢丝绳可被认为是这样一种钢丝绳，即如上所述是具有绞合用于绳扭绞的螺旋皱痕外小螺旋状或波状的皱痕的线材和除用于绳扭绞的螺旋皱痕外而没有其他皱痕加工(くせ付け)的具有平直性的线材的构造，因而，即使扭绞自身紧密，也可利用一部分线材的小螺旋状或波状的皱痕，在绞合的状态下在线材间形成使橡胶材料浸入的间隙，且相对与橡胶材料的复合体片体成形时所施加的张力，通过具有平直性的线材的抵抗力来抑制钢丝绳的延伸，可防止小螺旋状或波状的皱痕的消失，从而在线材间保持橡胶材料尽量充分浸入到绳内部的间隙，又，扭绞自身紧密而抑制极低负荷下的延伸，改善操作作业性，并且可使绳纵向的扭绞稳定，即使交变弯曲应力也不容易产生压曲、耐疲劳性优良。
但是，绞合具有小螺旋状或波状的皱痕的线材和具有平直性的线材而成的单层扭绞的钢丝绳，不一定都兼有充分的橡胶浸透性和优良的耐疲劳性。为了兼具充分的橡胶浸入性和优良的耐疲劳性，每当绳的线材数或线材直径不同时，都必须根据橡胶浸透性和耐疲劳性两方对皱痕加工个数、皱痕加工间距、皱痕加工高度等设定进行评价，以确定最佳设定，而该确定是不容易的。
发明内容因此，本发明的课题是，容易且切实获得具有充分的橡胶浸入性和优良的耐疲劳性的单层扭绞的橡胶产品加强用钢丝绳。
本发明的橡胶产品加强用钢丝绳，是绞合n根(n＝3～6)线材而构成的单层扭绞、且至少1根线材具有用于绳扭绞的螺旋皱痕外的小螺旋状或波状的皱痕，其特征在于具有螺旋状或波状的皱痕的线材的至少1根，在将钢丝绳解除绞合(撚
ほぐす)后的线材水平配置而投影到水平面时，在投影面上线材的轨迹的切线与用于绳扭绞的螺旋皱痕的基准线所成的角度的最大值，是绳扭绞角的1.2～2.0倍。
所谓小螺旋状的皱痕是指三维螺旋状的皱痕，所谓波状皱痕是指将螺旋投影后的形状的两维的皱痕，它们任何一个都是比用于绳扭绞的螺旋皱痕小的皱痕，具有同等的效果。又，螺旋状皱痕的方向可以与绳扭绞方向相同，也可以与绳扭绞方向相反。
该钢丝绳的n根(n＝3～6)线材中的至少1根线材，具有用于绳扭绞的螺旋皱痕外的小螺旋状或波状的皱痕，从而可形成在绞合的状态下使橡胶材料浸入线材之间的间隙，又，具有小螺旋状或波状的皱痕的线材的至少1根，水平配置将钢丝绳解除绞合后的该线材而在投影到水平面时的投影面上的线材的切线、与用于绳扭绞的螺旋皱痕的基准线所成的角度的最大值是绳扭绞角的1.2～2.0倍，从而例如在与橡胶材料的复合体片体成形中，在受到张力时抵抗力相对于负荷的下降减小，抑制钢丝绳的延伸，可防止小螺旋状或波状的皱痕的消失，在线材间可保持使橡胶材料尽量充分浸入到绳内部的间隙，并且使扭绞的形状在绳纵向稳定，可成为即使是交变弯曲应力也不容易产生压曲的耐疲劳性优良的产品。
关于具有用于绳扭绞的螺旋皱痕外的小螺旋状或波状的皱痕的线材，当水平配置将钢丝绳解除绞合后的线材而在投影到水平面时，投影面上的线材的切线与用于绳扭绞的螺旋皱痕的基准线所成的角度的最大值小于绳扭绞角的1.2倍时，不能获得橡胶材料尽量充分浸入到绳中央部分的间隙(至少0.01mm以上)。又，当水平配置将钢丝绳解除绞合后的线材而在投影到水平面时，投影面上的线材的切线与用于绳扭绞的螺旋皱痕的基准线所成的角度的最大值大于绳扭绞角的2.0倍时，该线材的相对于负荷的抵抗力变小，张力作用在钢丝绳上时的绳整体的延伸变大，从而不能确保橡胶材料尽量充分浸入到绳内部的间隙，并且扭绞的形状不均匀，耐疲劳性下降。
如上所述，如果采用本发明，则可容易且切实获得具有充分的橡胶浸入性和优良的耐疲劳性的单层扭绞的橡胶产品加强用钢丝绳。
图1是本发明的实施方式的一例的钢丝绳的截面图(a)及其他例子的钢丝绳的截面图(b)。
图2是图1的(a)所示的钢丝绳的侧视图。
图3(a)是表示图1中(a)所示的钢丝绳的除用于绳扭绞的螺旋皱痕以外而没有皱痕加工的线材(普通钢丝)解除绞合后水平配置而投影到水平面上的轨迹的图，以及图3(b)是表示具有用于绳扭绞的螺旋皱痕外的小螺旋状皱痕的线材(螺旋钢丝)解除绞合后水平配置而投影到水平面上的轨迹的图。
具体实施方式以下参照附图来说明本发明的实施方式。
该实施方式的钢丝绳如图1的(a)所示，是绞合例如3根线材(钢丝)而成的1×3构造的钢丝绳10，通过将1根线材11设为具有用于绳扭绞的螺旋皱痕外的小螺旋状皱痕的线材(螺旋丝)，而将其他2根线材12设为除用于绳扭绞的螺旋皱痕外而没有其他皱痕加工的具有平直性的线材(普通丝)，并绞合它们而形成。在此，所谓小螺旋状的皱痕是指三维螺旋状的皱痕。螺旋状皱痕的方向可以与绳扭绞方向相同，也可与绳扭绞方向相反。
该钢丝绳又如图1的(b)所示，也可是绞合例如3根线材(芯层丝)构成的1×3构造的钢丝绳，且通过将其内的1根线材21设为具有用于绳扭绞的螺旋皱痕外的较小的波状皱痕的线材，而将其他2根线材22设为除用于绳扭绞的螺旋皱痕外而没有其他皱痕加工的具有平直性的线材(普通丝)，并绞合它们而形成钢丝绳20。在此，所谓波状皱痕是指螺旋投影后的形状为两维的皱痕。
具有螺旋状或波状的皱痕的线材11、21是如下这种线材，即与具平直性的其他线材12、22具有同一线材直径，如图2所示，皱痕间距P1小于绞距P，P1＝0.1P～0.7P，当线材直径设为d时，将外观的外直径d1按照d1＝(d+2/100mm)～(d+2/10mm)那样地皱痕加工成螺旋状或波状。在此，所谓皱痕间距P1是指，皱痕加工过的线材的螺旋间距(参照图2)或波的间距，所谓外观的直径d1是指，从皱痕加工成螺旋状的线材11的纵向所视的外切圆A1[参照图1(a)]的直径，或者从皱痕加工成波状的线材21的波高{相当于从纵向所视的外切投影椭圆A2[参照图1(b)]的长直径}。
而且，是1根线材为具有用于绳扭绞的螺旋皱痕外的小螺旋状皱痕的线材11的钢丝绳10时，除用于绳扭绞的螺旋皱痕外没有其他皱痕加工的线材12(普通丝)，解除绞合后水平配置而投影到水平面上的轨迹如图3(a)所示，在投影面上的切线t1与用于绳扭绞的螺旋皱痕的基准线r1所成的角度α1，无论是多少时都与绳扭绞角一样角度，或是绳扭绞角以下的角度，但关于具有用于绳扭绞的螺旋皱痕外的小螺旋状皱痕的线材11(螺旋丝)，解除绞合后水平配置而投影到水平面上的轨迹如图3(b)所示，在投影面上的切线t2与用于绳扭绞的螺旋皱痕的基准线r2所成的角度α2虽然是局部的但大于绳扭绞角，该角度α2的最大值被皱痕加工成绳扭绞角的1.2～2.0倍。
又，是1根线材为具有用于绳扭绞的螺旋皱痕外的较小的波状皱痕的线材21的钢丝绳20时也一样，关于具有用于绳扭绞的螺旋皱痕外的较小的波状皱痕的线材21，解除绞合后水平配置而投影到水平面上的轨迹，在投影面上的切线t2与用于绳扭绞的螺旋皱痕的基准线r2所成的角度α2虽然是局部的但大于绳扭绞角，该角度α2的最大值被皱痕加工成绳扭绞角的1.2～2.0倍。
这些钢丝绳10、20，例如在周围包覆未硫化橡胶而成形为与橡胶材料复合的复合体片体，例如作为轮胎加强件在轮胎成形时埋入轮胎主体的橡胶中。此时，当在钢丝绳10、20周围包覆未硫化橡胶时，未硫化橡胶从皱痕加工的线材11、21与平直的线材12、22间的间隙C1、C2浸入到绳内部，在轮胎成形时硫化，并浸透到绳中心的中空部B1、B2。此时，钢丝绳10、20的具有用于绳扭绞的螺旋皱痕外的小螺旋状或波状的皱痕的线材11、21，被皱痕加工成解除绞合后水平配置而投影到水平面上的轨迹的在投影面上的切线t2与用于绳扭绞的螺旋皱痕的基准线r2所成的角度α2的最大值是绳扭绞角的1.2～2.0倍，从而在与橡胶材料的复合体片体成形中，在作用张力时抵抗力相对于负荷的下降减小，钢丝绳10、20的延伸受到抑制，可保持橡胶材料尽量充分浸入绳内部的间隙，并且使扭绞的形状稳定，成为即使交变弯曲应力也不容易产生压曲的耐疲劳性优良的产品。
当对具有用于绳扭绞的螺旋皱痕外的小螺旋状或波状的皱痕的线材11、21的钢丝绳10、20解除绞合后的这些线材11、21水平配置而投影到水平面时，投影面上的线材11、21的切线t2与用于绳扭绞的螺旋皱痕的基准线r2所成的角度α2的最大值小于绳扭绞角的1.2倍时，不能获得使橡胶材料尽量充分浸入绳中央部分的间隙(至少在0.01mm以上)。又，当将钢丝绳10、20解除绞合后的线材11、21水平配置而投影到水平面时，投影面上的线材11、21的切线t2与用于绳扭绞的螺旋皱痕的基准线r2所成的角度α2的最大值大于绳扭绞角的2.0倍时，该线材11、21相对于负荷的抵抗力减小，在钢丝绳10、20上作用张力时的绳整体的延伸增大，从而不能确保橡胶材料尽量充分浸入到绳内部的间隙，扭绞的形状不匀称，耐疲劳性下降。
另外，在图示的例子中，将构成钢丝绳10、20的各3根线材中的各2根线材12、22设计为具有平直性的线材，将各1根的线材11、21设计为具有小螺旋状或波状的皱痕的线材，该具有小螺旋状或波状的皱痕的各1根线材11、21的解除绞合后水平配置而投影到水平面上的轨迹在投影面上的切线t2、与用于绳扭绞的螺旋皱痕的基准线r2所成的角度α2的最大值是绳扭绞角的1.2～2.0倍，但具有小螺旋状或波状的皱痕的线材11、21是构成钢丝绳10、20的线材中的至少1根即可，也可是多根(也可是全部)。又，具有螺旋状或波状的皱痕的线材11、21是多根时，解除绞合后水平配置而投影到水平面上的轨迹在投影面上的切线t2与用于绳扭绞的螺旋皱痕的基准线r2所成的角度α2的最大值是绳扭绞角的1.2～2.0倍那样的线材，可以至少为1根，也可是多根(也可是全部)。
又，图示的例子，是1×3构造的情况，但本发明也同样适用于1×4、1×5以及1×6构造的钢丝绳。
表1显示绞合表面镀黄铜的多根线材的各种结构的钢丝绳的样品的实验结果。本发明绳(实施例)之一是如下这样的钢丝绳，即1×3构造、线材直径0.30mm、具有较小的波状皱痕的线材的根数是1根、绳距(绞距)16mm、绞角(绳扭绞角)3.875度、波皱痕加工最大角度(解除绞合后水平配置而投影到水平面上的轨迹在投影面上的切线与用于绳扭绞的螺旋皱痕的基准线所成的角度的最大值)是7.1度、波皱痕加工最大角度与绞角之比是1.832；本发明绳(实施例)的又一绳是如下这样的钢丝绳，即1×4构造、线材直径0.30mm、具有较小的波状皱痕的线材的根数是2根、绳距16mm、绞角4.761度、波皱痕加工最大角度6.25度、波皱痕加工最大角度与绞角之比是1.313。而且，比较例之一是如下这样的钢丝绳，即1×3构造、线材直径0.30mm、具有较小的波状皱痕的线材的根数是1根、绳距16mm、绞角3.875度、波皱痕加工最大角度4.5度、波皱痕加工最大角度与绞角之比是1.161；比较例的又一例是如下这样的钢丝绳，即1×3构造、线材直径0.30mm、具有较小的波状皱痕的线材的根数是1根、绳距16mm、绞角3.875度、波皱痕加工最大角度7.9度、波皱痕加工最大角度与绞角之比是2.039。又，以往例是如下这样的钢丝绳，即1×3构造、线材直径0.30mm的封闭型、绳距16mm、绞角3.875度。
(表1)
在该实验中，在各钢丝绳上施加49N的拉伸负荷的状态下埋设在橡胶中硫化后，将钢丝绳从橡胶中拔出并剥取线材，观察线材整周，测定与橡胶材料接触的面积率，表示为「橡胶浸入性(％)」。
又，在各钢丝绳上施加49N的拉伸负荷以测定延伸度，表示为「低负荷延伸度」。
又，将同一规格的钢丝绳埋入在多个橡胶片体中，在该片体上重复进行一定次数的3点带轮弯曲疲劳，之后从橡胶片体中取出绳来测定断裂强度，与疲劳试验前的断裂强度比较，将其结果表示为「耐疲劳性」。指数越较小耐疲劳性越低。
又，制造钢丝绳时，复合体片体成形时的作业的复杂度以及绳的操作性指数表示为「作业性」。指数越大作业性越高。
本发明绳(实施例)在橡胶浸入性和耐疲劳性上优良，低负荷延伸度比较较小，作业性差也得以改善。与之相对，比较例的钢丝绳超出了波皱痕加工最大角度与绞角之比为1.2～2.0的范围，该比值是1.161(小于1.2)的钢丝绳，橡胶浸透性差，而该比值是2.039(大于2.0)的钢丝绳，低负荷延伸度大，耐疲劳性以及作业性差。
权利要求
1.一种橡胶制品加强用钢丝绳，是绞合n根(n＝3～6)线材而成的单层扭绞、且至少1根线材具有用于绳扭绞的螺旋皱痕之外的小螺旋状或波状的皱痕，其特征在于具有上述螺旋状或波状的皱痕的线材的至少1根，在将该钢丝绳解除绞合后的该线材水平配置而投影到水平面时，在投影面上该线材的轨迹的切线与用于绳扭绞的螺旋皱痕的基准线所成的角度的最大值，是绳扭绞角的1.2～2.0倍。
专利摘要
为了容易且切实获得具有充分的橡胶浸透性和优良的耐疲劳性的单层扭绞的橡胶产品加强用钢丝绳，而采用如下这种钢丝绳(10)，该钢丝绳(10)为1×n(n＝3～6)的单层扭绞，包括除用于绳扭绞的螺旋皱痕外而没有其他皱痕加工的普通丝(12)和具有用于绳扭绞的螺旋皱痕外的小螺旋状皱痕的螺旋丝(11)，其螺旋丝解除绞合后水平配置而投影到水平面上的轨迹在投影面上的切线(t2)与用于绳扭绞的螺旋皱痕的基准线(r2)所成的角度的最大值(α2)，为绳扭绞角的1.2～2.0倍。
文档编号D07B1/06GK1990949SQ200610156249
公开日2007年7月4日 申请日期2006年12月27日
发明者森冈哲隆 申请人:特线工业株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan