鋼絲芳綸復合簾線的制作方法

本發明涉及鋼簾線加工技術領域，具體涉及一種鋼絲芳綸復合簾線。

背景技術：

鋼絲簾線作為子午線輪胎主要的骨架材料，有著強度高、耐沖擊、抗變形、導熱性能優等諸多優勢，但鋼簾線也存在著線密度大、耐疲勞和抗腐蝕性差等不足。芳綸作為一種新型的材料，由于其質量輕、強度高、耐腐蝕等優異的性能一經問世就得到了廣泛的應用。很多輪胎廠都將其作為新型骨架材料的替代產品進行研究，但芳綸簾線也存在著不易于橡膠粘合、抗壓縮能力差、剛度低以及輪胎操縱性不好的缺陷。

復合簾線是一種將不同材質的長絲或紗線捻制在一起的新型簾線，可以發揮各自的優點，得到一種性能更為優越的橡膠骨架材料。復合簾線的概念在一些技術文獻中已有相關的介紹，但是把兩種不同材質的長絲捻在一起，還是有諸多的問題。鋼絲芳綸復合簾線就存在兩種材料斷裂伸長率不一致的問題，雖然芳綸較其他纖維有高的模量和低的斷裂伸長率，但同以高碳鋼經過多道次拉拔的鋼簾線單絲相比，仍然有較大的差異。除部分高模量芳綸外，大部分芳綸的斷裂伸長率在2.5～4％，而濕拉后單絲的斷裂伸長率在1.8～2.2％，這樣形成的復合簾線會因鋼絲和芳綸斷裂伸長不同而發揮不了芳綸的強度優勢，在外層面線鋼絲達到最大強度斷裂時，芯部芳綸的強度在此時的強度只有最高強度的60～70％，而一旦外層鋼絲斷裂，芯部芳綸承受的載荷就會迅速降低并斷裂，使得整根簾線的破斷強度大打折扣。

專利cn102123877a公開了一種用于輪胎加固的混合簾線，其由芳族聚酰胺長絲的芯和鋼絲的外皮組成，該技術為了解決兩種不同材料斷裂伸長率不一致的問題，采用了高模量對位芳族聚酰胺的長絲做芯線，并要求該長絲具有大于6.5牛頓/分特的模量，即選擇斷裂伸長率和鋼絲斷裂伸長率一致的高模量對位芳族聚酰胺，文中也介紹了標準的對位芳族聚酰胺做混合簾線芯時，芯部芳綸強度的利用率約為50％，但這使得大部分的芳綸纖維都不能使用。

技術實現要素：

為解決現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種強度高、質量輕，增加了剛度，還具有更高的斷裂伸長率，且提高了鋼絲和橡膠之間的粘合性能以及簾線的疲勞性能的鋼絲芳綸復合簾線。

為了實現上述目標，本發明采用如下的技術方案：

鋼絲芳綸復合簾線，包括芳綸芯和外層金屬，芳綸芯包括多根捻合在一起的芳綸線，芳綸線的斷裂伸長率為2.5～4％，外層金屬包括多根面線鋼絲，面線鋼絲的斷裂伸長率為2.5～4％，外層金屬纏繞在芳綸芯的外層，兩者捻合在一起，面線鋼絲的捻距為8～18mm。

優選地，前述芳綸芯的密度為1000d～5000d。

再優選地，前述芳綸線的數量為1～3根，其規格為840d×2、1000d×2、1000d×3或1500d×2中的一種。

更優選地，前述芳綸線的捻向為s捻或z捻，其捻度為50～180捻/m，太大的捻度會降低芳綸線的強度，并使斷裂伸長率變大。

進一步優選地，前述面線鋼絲的數量為1～15根，面線鋼絲由碳含量在0.70～0.92％的鋼簾線專用盤條經過拉拔、熱處理、電鍍和濕拉處理后，再進行預變形處理而制得，電鍍后面線鋼絲為黃銅，銅鋅比為63.5％±2.5％或67.5％±2.5％。

具體地，前述面線鋼絲為波紋狀結構。

優選地，前述面線鋼絲的直徑為0.175～0.38mm，其波長為直徑的10～25倍，波高為直徑的1.2～2.5倍，由于鋼絲芳綸復合簾線是層狀結構，芯和皮只有兩層，如果面線鋼絲直徑太細，簾線剛度降低，輪胎操縱性降低；如果面線鋼絲直徑太粗，一方面單根面線鋼絲剛度過高疲勞性降低，另一方面簾線整體直徑加粗重量加大。

再優選地，面線鋼絲的捻向為s捻或z捻。

本發明的有益之處在于：

(1)本發明是在一股或多股芳綸的外面纏繞多根鋼絲，然后一起捻制而成，在保留芳綸強度高、質量輕的特點的同時，增加了簾線的剛度，還使得鋼簾線可以承受更高的斷裂強度；

(2)將面線銅絲表面電鍍后，提高了鋼絲和橡膠之間的粘合性能以及簾線的疲勞性能，且避免了相鄰鋼絲之間的接觸部分在長期使用過程中因相互擠壓磨損，繼而造成疲勞性下降的問題；

(3)可增加面線鋼絲之間的滲膠，減小了相鄰鋼絲之間的接觸壓力。

附圖說明

圖1是本發明的截面示意圖；

圖2是檢測實驗得到的芳綸線、鋼絲及變形鋼絲的拉伸曲線；

圖3是檢測實驗得到的鋼絲芳綸復合簾線的拉伸曲線。

圖中附圖標記的含義：1、芳綸線，2、面線鋼絲。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本發明作具體的介紹。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

參見圖1，本發明的鋼絲芳綸復合簾線，包括芳綸芯和外層金屬，外層金屬纏繞在芳綸芯的外層，兩者捻合在一起構成鋼絲芳綸復合簾線。

其中，芳綸芯的密度為1000d～5000d。芳綸芯包括多根捻合在一起的芳綸線1，芳綸線1的斷裂伸長率為2.5～4％，其數量為1～3根，其規格為840d×2、1000d×2、1000d×3或1500d×2中的一種。芳綸線1的捻向為s捻或z捻，其捻度為50～180捻/m，太大的捻度會降低芳綸線1的強度，并使斷裂伸長率變大。

外層金屬包括多根面線鋼絲2，面線鋼絲2的數量為1～15根，由于要完全包裹芳綸芯，面線鋼絲2的數量優選為5～15根，面線鋼絲2的捻距為8～18mm。。面線鋼絲2由碳含量在0.70～0.92％的鋼簾線專用盤條經過拉拔、熱處理、電鍍和濕拉處理后，進行預變形而制得，電鍍后面線鋼絲2為黃銅，銅鋅比為63.5％±2.5％或67.5％±2.5％。變形后的面線鋼絲2成波紋狀結構，由于鋼絲已發生塑性變形，預變形后的鋼絲的斷裂伸長率為2.5～4％。

面線鋼絲2的直徑為0.175～0.38mm，由于鋼絲芳綸復合簾線是層狀結構，芯和皮只有兩層，如果面線鋼絲2直徑太細，簾線剛度降低，輪胎操縱性降低；如果面線鋼絲2直徑太粗，一方面單根面線鋼絲2剛度過高疲勞性降低，另一方面簾線整體直徑加粗重量加大。面線鋼絲2的波長為直徑的10～25倍，波高為直徑的1.2～2.5倍，波長和波高的選擇是為了滿足預變形后的鋼絲的斷裂伸長率為2.5～4％。

復合簾線的捻向為s捻或z捻，復合簾線或面線鋼絲2的捻向與芳綸線1的捻向可以相同，也可以相反。

復合簾線的芳綸芯在確定芳綸線1的規格和數量時，除滿足密度在1000d～5000d外，還要求其填充量占外層面線鋼絲2捻制后所形成內接圓面積的70％～100％，從而保證芳綸線1不會從外層面線鋼絲2中抽出。

實施例1

鋼絲芳綸復合簾線由1根規格為1500d×2的芳綸線1和8根直徑為0.33mm的鋼絲捻制構成。規格為1500d×2的芳綸線1可由市場購得，強度為22.5+2.5g/d，斷裂伸長率為3～4％，捻向為z捻，捻度為90捻/m。外層鋼絲由直徑1.82ht鍍黃銅鋼絲經過濕式拉拔至直徑0.33mm，經過預變形，波長為4.37mm，波高為0.56～0.60mm，斷裂伸長率為3～4％。將芳綸線1和8根變形鋼絲一起置于合股機上捻制成型，其中，加捻間距為18mm，加捻方向為z向，得到鋼絲芳綸復合簾線成品。

實施例2

鋼絲芳綸復合簾線由1根規格為1000d×3的芳綸線1和8根直徑為0.33mm的鋼絲捻制構成。規格為1000d×3的芳綸線1可由市場購得，強度為22.5+2.5g/d，斷裂伸長率為3～4％，捻向為z捻，捻度為150捻/m。外層鋼絲由直徑1.82ht鍍黃銅鋼絲經過濕式拉拔至直徑0.33mm，經過波紋變形，波長為4.37mm，波高為0.56～0.60mm，斷裂伸長率為3～4％。將芳綸線1和8根變形鋼絲一起置于合股機上捻制成型，其中，加捻間距為16mm，加捻方向為z向，得到鋼絲芳綸復合簾線成品。

實施例3

鋼絲芳綸復合簾線由1根規格為1000d×2的芳綸線1和9根直徑為0.225mm的鋼絲捻制構成。規格為1000d×2的芳綸線1可由市場購得，強度為22.5+2.5g/d，斷裂伸長率為3～4％，捻向為z捻，捻度為150捻/m。外層鋼絲由直徑1.35nt鍍黃銅鋼絲經過濕式拉拔至直徑0.225mm，經過波紋變形，波長為3.59mm，波高為0.44～0.48mm。將芳綸線1和9根變形鋼絲一起置于合股機上捻制成型，其中，加捻間距為14mm，加捻方向為s向，得到鋼絲芳綸復合簾線成品。

對實施例1、2和3中制得的鋼絲芳綸復合簾線分別進行檢測，其檢測結果如下表：

注：表中捻制損失是指簾線受捻制強度下降的情況，捻制損失計算為：

其中：fn-捻制前外層鋼絲的破斷力之和加芯線芳綸的破斷力；

f0-捻制后鋼絲芳綸復合簾線破斷力。

由表中的檢測結果可以看出，本發明的鋼絲芳綸復合簾線有著較高的斷裂伸長率，能保證簾線中的鋼絲和芳綸同時斷裂，同時鋼絲芳綸復合簾線的捻制損失僅有1.87％，1.16％和1.38％，也說明作為芯的芳綸線1的強度幾乎被全部利用。

分別對1500d×2(a)芳綸線，φ0.33鋼絲(b)和φ0.33變形鋼絲(c)的斷裂伸長率進行檢測，檢測結果見圖2，對鋼絲芳綸復合簾線的斷裂伸長率進行檢測，檢測結果見圖3。

由圖2可以看出，芳綸線所能承受的破斷強度明顯高于鋼絲，鋼絲的破斷伸長率一般不會大于2.2％，但變形鋼絲可以通過調整變形量來調整破斷伸長率和芳綸一致，所以本發明對鋼絲進行預變性處理。由圖3可以看出，鋼絲芳綸復合簾線相對于變形鋼絲來說在相同的斷裂伸長率下所能承受的破斷強度明顯增大。

本發明提供的鋼絲和芳綸的復合簾線，是以芳綸為芯，鋼絲為面線的層狀結構簾線，即在一股或多股芳綸的外面纏繞多根鋼絲，然后一起捻制而成。本發明的鋼絲芳綸復合簾線在保留芳綸的強度高、質量輕的特點的同時，還增加了簾線的剛度，對鋼絲的鍍黃銅處理以提高了其與橡膠優異的粘合性能，更大的作用在于提高簾線的疲勞性能，避免了鋼簾線相鄰鋼絲之間的接觸部分在長期使用過程中因相互擠壓磨損，繼而造成的疲勞性下降的問題；并且，本發明改變了鋼簾線結構，增加了其鋼絲之間的滲膠，減小了相鄰鋼絲之間的接觸壓力，使得鋼簾線具有較輕的重量和可以承受更高的斷裂強度。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和優點。本行業的技術人員應該了解，上述實施例不以任何形式限制本發明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案，均落在本發明的保護范圍內。