钢丝帘线、带和轮胎的制作方法

1.本实用新型涉及一种用于增强弹性体产品的钢丝帘线，例如包括所述钢丝帘线的带，例如电梯带、齿形带(也称为正时带)或者同步带。可选地，钢丝帘线可以用于轮胎的增强。


背景技术：

2.带具有各种强度、宽度及长度：用于驱动机械的例如v型带，用于传送物品的例如用于传送矿石、褐煤或煤的长距离重型传送带，或者用于需要精确位移的自动化机械中的微型正时带。本应用的重点是用于提升电梯、用于同步带的带以及这些带中的增强钢丝帘线。通常，这些带的宽度在1cm至10cm之间，厚度小于10mm，并且长度在0.10至100m。
3.这些带是通过将钢丝帘线包裹在聚合物(优选为热塑性聚合物，例如聚氨酯)中而制成的。由于这些带有时会经过非常小的带轮，因此仍可使用的丝的直径由这些带轮的直径决定。也就是说：带轮越小，丝的直径就必须越小，以经受住对丝的反复弯曲。此外，钢丝帘线的强度—它们的断裂载荷—仅略小于单根丝的断裂载荷的总和。因此，正时带的钢丝帘线中的丝通常非常细，细于或等于0.15mm，并且具有高拉伸强度，通常超过2300mpa。丝的抗拉强度是丝的断裂载荷(以牛顿为单位)除以丝的横截面积(以平方毫米为单位)，抗拉强度用n/mm2或mpa来表示。
4.如ep2697147b1中建议的，简单地将一束丝嵌在一起并用胶水将它们固定在一起是行不通的。丝的位置将会由于弯曲而发生改变，钢丝帘线将会变平直。此外，反向弯曲—即弯曲方向交替变化—会使得丝相互捻合，导致带过早失效。这个问题被称为“丝的迁移”问题。特别是当存在一个中心的、未变形的芯丝时，这个芯丝最容易发生迁移，即存在“芯迁移”。
5.因此，用于本实用新型所设想的带的类型(电梯带、正时带或同步带)的钢丝帘线总是由钢丝制成，这些钢丝被捻合在一起形成线股，然后这些线股被捻合在一起形成帘线。典型的组合是例如3
×
3的结构，该结构包括沿帘线的捻向捻合在一起的三根线股，每根线股由沿与帘线的捻向相反的捻向捻合在一起的三根丝制成。可选方案有7
×
3、7
×
7、3 5
ꢀ×
7、2
×3…
这些方案必须以类似的方式解释。参见例如cn110172849。
6.然而，细(小于或等于0.15mm)强力钢丝的使用使得这些钢丝帘线的成本过高。此外，这些帘线是分两个步骤制造的，即：首先必须制造例如3
×
0.15的线股，然后必须将这些线股组装成例如3
×3×
0.15的帘线。
7.为了降低这些制造成本，并防止丝的迁移，本实用新型人提出了以下想法。


技术实现要素：

8.本实用新型的一个目的是提供一种制造成本更低且适用于增强带的钢丝帘线。本实用新型的另一个目的是制造一种“适合使用”的帘线，即，它满足预期的目的，而并没有延长带的总体寿命。
9.根据本实用新型的第一方面，提供了一种钢丝帘线，包括在帘线捻向上以帘线捻距捻合在一起的两根以上至七根且包括七根的线股，每根所述线股包括在线股捻向上以线股捻距捻合在一起的两根或三根丝，所述帘线捻向与所述线股捻向相同，并且其中，在每根所述线股中，所述线股捻距等于或小于所述帘线捻距。钢丝帘线包括两根线股至七根且包括七根线股，即2股、3股、4股
…
或7股。线股沿着帘线捻向并以帘线捻距捻合在一起。帘线捻向可以是“s”，即当沿着所述线股行进时线股以逆时针方向转动，或者可以是“z”，即当沿着帘线行进时线股以顺时针方向转动。
10.每根所述线股包括两根或三根丝，这些丝在线股捻向上以线股捻距捻合在一起。线股捻向将由小写字母“s”或“z”来表示。为了清楚起见，帘线可以包括同时具有两根丝和三根丝的线股，或者可以包括仅具有两根丝的线股，或者可以包括仅具有三根丝的线股。
11.钢丝帘线的特征在于帘线捻向与线股捻向相同，并且其中，在每一个所述线股中，线股捻距等于或小于帘线捻距。
12.这样设置的优点在于不同线股中的丝将会沿着一条线相互接触，而不是像现有技术中的钢丝帘线例如3
×
3zs(或sz)那样在一个点上接触。线接触意味着不同线股中的丝没有交叉接触。这些线接触的缺点是，单根丝可能会通过反复弯曲而从钢丝帘线中抽丝出来。这是一个不利的情况。
13.为了减轻这种不利的情况，本实用新型人在第一优选实施例中提出了一种钢丝帘线，其中，丝已经以线股捻距和捻向以及帘线捻距和捻向捻合在一起，但是其中一根丝在局部处不呈螺旋变形，即：保持局部为直线。然而，在该直线部分之外，同一根丝再次螺旋变形，而另一根丝取而代之并且在局部处呈直线。“局部”是指不大于50个帘线捻距的距离。
14.因此，一根丝是间歇地直线的而其余的丝呈现螺旋变形，所述一根丝在不超过五十个帘线捻距的距离上是直线的，所述一根丝在所述距离之外呈螺旋变形。
15.为了避免出现疑问：不会由于某根丝在某一距离上具有直线部分而在这个直线部分之外该丝获得了螺旋变形，因而导致该丝不能在钢丝帘线的远离第一个直线部分的另一个部分中成为直线。
16.为了进一步说明：在钢丝帘线的任何部分中，仅有一根丝呈直线，所有其他的丝都获得螺旋变形。然而，这一根丝并不会在距离中保持为同一根丝。在最多50个帘线捻距上，另一根丝间歇地接替这种平直度，并且之后又一根丝以不确定的随机顺序来接替这一平直度。
17.在第二个优选实施例中，一根丝呈直线的距离为至少五个帘线捻距。在这个距离之外，该丝再次螺旋变形。
18.在第三优选实施例中，钢丝帘线中的所有丝都是相同的。
19.在第四优选实施例中，两根至七根且包括七根线股中的至少一根线股的线股捻距短2-20％。只要线股中的至少一根具有这种稍短的捻距就是足够的。其余的线股可以具有相同的捻距。
20.引入一根或多根捻距稍短的线股会迫使丝在横截面内交换位置。以这种方式，丝将会交替地处于丝不变形的中心位置以及丝螺旋预成形的偏心位置。这能防止一根完整长度的直丝从帘线中被抽丝出来。
21.在第五个优选实施方案中，所有两根至七根且包括七根线股的线股捻距具有相互
不同的线股捻距。也就是说：没有两条具有完全相等捻距的线股。
22.虽然原则上钢丝帘线中可以存在2
×
2(即4)至7
×
3(即21)之间的任何数量的丝，但更有利的丝的数量是6根、8根、11根或18根。这仅比形成紧凑结构的丝的数量(7、9、12或19)少一个。在紧凑的结构中，不存在允许丝交换位置的空间。第六优选实施例。
23.对于上面列出的所有实施例，丝可以具有0.15mm或更大的直径(但不限于此)。丝的拉伸强度至少为1500mpa，或者大于2000mpa，或者大于2500mpa，或者甚至大于2750mpa。通常，丝由普通高碳(按重量计超过0.60％的碳)通过冷拉至最终直径而制成。
24.根据本实用新型的第二方面，使用利用上述钢丝帘线的不同类型的带。
25.在第一优选实施例中，提供了一种带，其中仅有一根钢丝帘线。该一根钢丝帘线以与该一根钢丝帘线的捻向相反的螺旋捻转方向缠绕成扁平条带。例如，如果帘线捻距在z方向上，则条带以s方向缠绕。该条带被聚合物护套覆盖并包裹从而形成带，在这种情况下是不间断的环形带。该带可以是例如同步带或平带。
26.在第二优选实施例中，提供了一种带，该带由两个捻向相反的钢丝帘线增强，其中所述钢丝帘线中的每一个都缠绕成螺旋绕线，螺旋绕线开始于带的中心并朝向带的边缘。由此可见，螺旋绕线具有相反的缠绕方向。此外，这些绕线中的每一个的螺旋缠绕方向与绕线中的钢丝帘线的螺旋缠绕方向相反。同样地，这也是环形带。
27.在第三优选实施例中，两个帘线捻向相反的钢丝帘线在所述带内以并排的关系缠绕成螺旋绕线。在此，螺旋绕线的螺旋方向是不重要的。同样，这是一条不间断的带，也就是说：其中没有连接处。
28.在第四优选实施例中，三根或更多根钢丝帘线以并排的关系设置。相邻的钢丝帘线的捻向相反。钢丝帘线保持平行于带的边缘，即不具有缠绕角度。通常地，这些带是通过展开一组钢丝帘线，引导它们通过丝引导器进入挤出头部，随后通过挤出而将它们嵌入聚合物护套中而制成的。因此，没有形成闭环，并且带以具有两个端部的一段长度的形式提供。这种带特别适合长时间的应用，例如电梯带。
29.在本实用新型的第三方面，要求保护一种轮胎。轮胎包括胎圈、折叠在所述胎圈上的胎体增强件以及覆盖胎体增强件的带增强件。带和/或胎体增强件包括上述钢丝帘线。按照惯例，在轮胎中，胎体和带中的所有增强件都保持在橡胶中。
附图说明
30.图1a、1b、1c、1d示出了本实用新型的帘线的示例在沿着帘线长度的不同位置处的横截面；
31.图2示出了与图1中相同的丝，但该丝现在处于散开状态。
具体实施方式
32.在下文中，将通过示例来解释本实用新型。制作了三个线轴，包括一根2
×
0.185的线股，即：两根直径为0.185mm的丝捻合在一起。“s”方向上的捻距为276mm。在随后的操作中，三根线股束在一起，形成3
ꢀ×2×
0.185ss，也就是，线股同样在“s”方向上以12mm的捻距捻合在一起。由于聚束的过程，线股的捻距缩短至11.5mm。因此，线股捻距与帘线捻距之间具有帘线捻距的4％的微小差异。帘线的总断裂载荷为 460n。
33.由于帘线和线股的捻距彼此非常接近，丝主要自行排列，从而在丝之间形成线接触。也即：帘线采用紧凑的构型。由于线股与捻向相同的事实，在某一点处，一根线股中的丝将会被迫交换位置，从而使另一根丝留在该构型的芯部。因此，偶尔地，由于线股的小扭转，线股中的丝必须切换位置。另一根丝将会占据中心位置，并保持一小段长度的直线。
34.图1和图2说明了这一点。图1a，100示出了上述示例在第一位置“a”处的垂向截面。不同对的丝被表示为：102、102’形成第一根线股， 104、104’形成第二根线股，106、106’形成第三根线股。同一根线股中的丝显示为相同的影线方向。在位置“a”处，丝102’占据中心位置。
35.图2是已散开并铺设在一个平面内的各个丝的示意图。虚线分别对应于横截面1a、1b、1c和1d的沿着钢丝帘线长度的位置。由于丝102’占据图1a中的中心位置，它在多个捻距上保持在该位置。因此，丝102’在大约6个帘线捻距上保持为直线。
36.在随后的位置“b”处，同一根线股中的丝102和102’已经交换位置。现在102在一定长度上保持为直线。同样在位置c处，丝104’变成居中，因此为直线。在位置
‘
d’处，中心位置被丝106占据，因此该丝在该位置处是直线。
37.注意，在所有丝中，每次都有一根丝在短于50倍捻距的长度上为直线。还要注意的是，在图2所示的长度上，一些丝没有居中：丝106’从未进入中心。由此得出结论，另一根丝必须在该长度上两次居中，并且丝102’确实是这样的。
38.以类似的方式，可以生产其他的结构，例如，在“z”方向上捻距为 278mm的第一根线股3
×
0.185可以与捻距为无限的第二根线股3
×
0.185 结合在一起。在“z”方向上以12mm的捻距将两根线股束在一起后，第一根线股在“z”方向上的捻距为11.5mm，而第二根线股在“z”方向上的捻距为12.0mm。第一根线股中的丝将间歇地占据中心位置，而第二根线股中的丝从不占据中心位置，即在整个长度上保持波浪形。