CN116057226A - 用于车辆车轮用轮胎的金属增强帘线和包括所述金属增强帘线的轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆车轮用轮胎的金属增强帘线(10)，所述金属增强帘线包括两到十个金属丝线(11)，所述金属丝线以加捻节距(P)加捻在一起，并且每个金属丝线均具有预定直径。在金属加强帘线(10)的至少一些横截面中，所述金属丝线(11)中的至少两个被布置成间隔大于或等于预定直径的2.5倍的最小相互距离。

Description

用于车辆车轮用轮胎的金属增强帘线和包括所述金属增强帘线的轮胎
技术领域
本发明涉及一种用于车辆车轮用轮胎的金属增强帘线。
本发明还涉及包括所述金属增强帘线的车辆车轮用轮胎。
背景技术
用于车辆车轮用轮胎的金属增强帘线在例如WO2012055677以及本申请人名下的US2003046919和WO2007128335中有所描述。
发明内容
在下文中，当提及介于最小值和最大值之间的任何数值范围时，前述最小值和最大值被认为包含在前述范围内，除非另有明确说明。
此外，所有范围都包括所描述的最大值和最小值的任何组合并且包括任何中间范围，即使没有明确说明。
任何数值都被认为前面有术语“约”，以表示与所描述的数值略有不同的任何数值，例如考虑到参考领域中的典型尺寸公差。
在下文中，适用以下定义。
术语轮胎的“赤道面”用于表示垂直于轮胎的旋转轴线并且将轮胎分成两个对称相等的部分的平面。
术语“径向”和“轴向”以及表述“径向内部/外部”和“轴向内部/外部”分别参照与轮胎的赤道面基本平行的方向和与轮胎的赤道面基本垂直的方向使用，即，分别参照与轮胎的旋转轴线基本垂直的方向和与轮胎的旋转轴线基本平行的方向使用。
术语“周向”和“周向地”参照轮胎的环形延伸方向使用，即，参照轮胎的滚动方向使用，所述轮胎的环形延伸方向对应于位于与轮胎的赤道面重合或基本平行的平面上的方向。
术语“基本轴向方向”用于表示相对于轮胎的赤道面倾斜介于70°和90°之间的角度的方向。
术语“基本周向方向”用于表示相对于轮胎的赤道面以介于0°和10°之间的角度取向的方向。
表述“上游”和“下游”参照预定方向和预定基准来使用。因此，假设从左到右的方向和沿着所述方向所取的基准，相对于该基准的位置“下游”表示位于所述基准右边的位置，相对于基准的位置“上游”表示位于所述基准左边的位置。
术语“弹性体材料”用于表示包括可硫化的天然或合成聚合物和增强填料的材料，其中这种材料在室温下在经过硫化后可以经受由力引起的变形并且能够在消除变形力后快速而积极地恢复基本原始的形状和尺寸(根据标准ASTM D1566-11与橡胶相关的标准术语中的定义)。
术语“金属增强帘线”用于表示由一个或多个细长元件(也称为“丝线”)构成的长形元件，所述细长元件由金属材料制成并且可能由弹性体材料涂覆或结合在弹性体材料中。
术语“混杂增强帘线”用于表示包括与至少一个织物纱线加捻在一起的至少一个金属丝线的增强帘线。在下文中，提及混杂增强帘线，特别是指包括具有低模量的织物纱线(像例如尼龙纱线)的增强帘线。
术语“混合织物增强帘线”用于表示包括与至少一个具有高模量的织物纱线(像例如芳族聚酰胺纱线)加捻在一起的至少一个具有低模量的织物纱线(像例如尼龙纱线)的增强帘线。
术语“纱线”用于表示由多个织物细丝或纤维的聚集体构成的细长元件。
纱线可以具有一个或多个“经纱”，其中术语“经纱”用于表示加捻在一起的细丝束。优选地，提供仅单个经纱或至少两个加捻在一起的经纱。
术语增强帘线或丝线的“直径”用于表示按照BISFA E10方法(国际人造纤维标准化局，国际认可的轮胎钢帘线测试方法，1995年版)所规定那样测量的直径。
在纱线的情况下，术语“直径”用于表示外接限定纱线的所有细丝的理想圆周的直径。纱线的直径随着纱线的细丝和/或经纱的数量增加而增加。
术语层的“线数”用于表示在该层中提供的每单位长度的增强帘线的数量。线数可以用帘线数/dm(每分米的帘线数量)为单位进行测量。
术语帘线或纱线的“线密度”或“支数”用于表示每单位长度的帘线或纱线的重量。线密度可以用dtex(每10公里长度的克数)为单位进行测量。
术语帘线或织物纱线的“模量”用于表示根据BISFA标准在韧度-伸长率曲线的任何点处测量的韧度(归一化为线密度的负荷或力)和伸长率之间的比率。通过计算限定上述曲线的韧度-伸长率函数的一阶导数来绘制该曲线，其中线密度以Tex表述。因此，模量以cN/Tex表述。在韧度-伸长率曲线图中，模量由前述曲线相对于X轴的斜率确定。
术语“初始模量”用于表示在韧度-伸长率曲线的原点、即伸长率等于零处计算的模量。
术语“高模量”用于表示等于或大于3000cN/Tex的初始模量。术语“低模量”用于表示小于3000cN/Tex的初始模量。
根据BISFA规定的测试，对于线密度和模量的测量，参照在测试步骤或加捻步骤中不加捻的扁平丝线/纱线。
术语增强帘线的“断裂负荷”和“断裂伸长率”分别用于表示使用BISFA E6方法(国际人造纤维标准化局，国际认可的轮胎钢帘线测试方法，1995年版)评估的增强帘线发生断裂时的负荷和伸长百分比。
术语增强帘线的“部分负荷伸长率”用于表示增强帘线经受50N的牵引时所获得的伸长百分比与增强帘线经受2.5N牵引时所获得的伸长百分比之间的差。部分负荷伸长率用BISFA E7方法(国际人造纤维标准化局，国际认可的轮胎钢帘线测试方法，1995年版)评估。
术语增强帘线的“刚度”用于表示利用BISFA E8方法(国际人造纤维标准化局，国际认可的轮胎钢帘线测试方法，1995年版)评估的以预定角度(通常为15°)弯曲的抗弯矩。
术语“具有高伸长率的金属增强帘线”或“HE金属增强帘线”用于表示具有以下特性的增强帘线：
a)断裂伸长率等于至少3.5％，并且优选地
b)部分负荷伸长率介于1％和3％之间。
使用BISFA E6方法(国际人造纤维标准化局，国际认可的轮胎钢帘线测试方法，1995年版)计算上述特性“a”。使用BISFA E7方法(国际人造纤维标准化局，国际认可的轮胎钢帘线测试方法，1995年版)计算上述特性“b”。
术语“NT钢丝线”(普通抗拉强度钢)用于表示断裂强度为2800±200MPa的碳钢丝线，例如对于丝线直径0.28mm，其具有至少2700MPa的断裂强度。
术语“HT钢丝线”(高抗拉强度钢)用于表示断裂强度为3200±200MPa的碳钢丝线，例如对于丝线直径0.28mm，其断裂强度为至少3100MPa。
术语“ST钢丝线”(超高抗拉强度钢)用于表示断裂强度为3500±200MPa的碳钢丝线，例如对于丝线直径0.28mm，其断裂强度为至少3400MPa。
术语“UT钢丝线”(极高抗拉强度钢)用于表示断裂强度为3900±200MPa的碳钢丝线，例如对于丝线直径0.28mm，其断裂强度为至少3800MPa。
公差±200MPa表示对于每一类钢包括由于不同的丝线直径(例如对于介于0.12mm和0.40mm之间的丝线直径)而产生的最小断裂强度值和最大断裂强度值(通常，断裂强度值与丝线直径成反比)。
术语增强帘线的“机械行为”用于表示增强帘线在承受负荷(或力)时提供的反应。在牵引负荷的情况下，这样的负荷引起根据由特定负荷-伸长率曲线识别的函数而取决于负荷量可变的伸长率。机械行为取决于所使用的丝线(多个丝线)和/或纱线(多个纱线)的材料、此类丝线/纱线的数量、它们的直径或支数以及可能的加捻节距。
表述增强帘线的“散开”用于表示当增强帘线经受切割器切割时增强帘线的单个丝线和/或纱线不能保持稳定编织的趋势。这种散开使用BISFA E3方法(国际人造纤维标准化局，国际认可的轮胎钢帘线测试方法，1995年版)评估。
术语两个金属丝线之间的“最小相互距离”用于表示金属丝线的外表面的点与另一个金属丝线的外表面的点之间沿着穿过上述两点并且直径地切割两个金属丝线的直线的方向的最小距离。这样的直线在两个直径相对的点处与每个金属丝线的外表面相交。每个金属丝线的被考虑用于测量最小相互距离的点是上述两个直径相对的点中最接近另一个金属丝线的点。
术语“相邻丝线”用于表示两个丝线布置成使得连结一个丝线的中心与另一个丝线的中心的直线不与另外的丝线相交。因此，当相邻丝线结合在弹性体材料中时，在所述相邻丝线之间仅提供弹性体材料。
参照本发明的金属增强帘线使用的术语“高”不必以绝对术语来理解，而是应以相对于具有相同构造的常规增强帘线的对应特性的相对术语来理解。因此，例如参照部分负荷伸长率，仅因它大于对应的常规金属增强帘线的部分负荷伸长率而被认为是高的。
术语“高性能轮胎”用于表示通常旨在在高性能和超高性能汽车的车轮中使用的轮胎。这种轮胎通常被定义为“HP”或“UHP”并且允许达到超过200km/h、高至超过300km/h的速度。这种轮胎的示例是根据E.T.R.T.O.(欧洲轮胎和轮辋技术组织)标准属于类别“T”、“U”、“H”、“V”、“Z”、“W”、“Y”的那些轮胎以及赛车轮胎，尤其是用于高活塞排量四轮车辆的轮胎。通常，属于此类的轮胎的截面宽度等于或大于185mm，优选地介于195mm和385mm之间，更优选地介于195mm和355mm之间。这种轮胎优选地安装在这样的轮辋上，所述轮辋的配合直径等于或大于13英寸，优选地不大于24英寸，更优选地介于16英寸和23英寸之间。这种轮胎也可以用于与前述汽车不同的车辆，例如用于高性能运动型摩托车，即能够达到甚至超过270km/h的速度的摩托车。此类摩托车属于通常用以下分类标识的类别：超运动、超级运动、运动旅行，以及低速等级：小型摩托车、公路耐力摩托车和定制摩托车。
术语“摩托车车轮用轮胎”用于表示具有高曲率比(通常大于0.200)的轮胎，所述轮胎能够在摩托车转弯时达到高外倾角。
在下文中，当提及汽车轮胎时，既包括用于汽车的轮胎，像例如上文定义的高性能轮胎，也包括用于轻载车辆的轮胎，例如卡车、厢式货车、露营车、皮卡车，所述轻载车辆通常在满载情况下的总质量等于或小于3500Kg。因此不包括用于重载车辆的轮胎。
术语“子午线胎体结构”用于表示包括多个增强帘线的胎体结构，每个增强帘线沿着基本轴向方向取向。此类增强帘线可以结合到单个胎体层中或结合在彼此径向并置的多个(优选两个)胎体层中。
术语“交叉带束结构”用于表示这样的带束结构，所述带束结构包括：第一带束层，所述第一带束层包括基本彼此平行并相对于轮胎的赤道面倾斜预定角度的增强帘线；和至少一个第二带束层，所述第二带束层相对于第一带束层布置在径向外部位置中并且包括基本彼此平行并且相对于轮胎的赤道面以与第一带束层的帘线相反的倾斜取向的增强帘线。
术语“零度带束层”用于表示包括根据基本周向缠绕方向缠绕在带束结构上的至少一个增强帘线的增强层。
术语轮胎的“结构部件”用于表示轮胎的包括增强帘线的任何弹性体材料层。
术语“phr”(每百份橡胶的份数)用于表示每100份重量的弹性体聚合物基体中特定组分或成分的重量份数。
为了抑制CO2向大气中的排放，本申请人多年来一直在生产用于汽车和摩托车的具有低滚动阻力的轮胎。这样的轮胎在交叉带束结构和/或在下文用“胎圈包布”和“胎圈芯包布”表示的胎圈增强结构中包含这样的金属增强帘线，所述金属增强帘线包括特别轻的钢丝线，例如具有等于0.22mm或0.20mm或0.175mm的直径的钢丝线。
本申请人选择在轮胎的前述结构部件中使用仅包括钢丝线的增强帘线的原因在于具有高刚度和优异抗疲劳性的钢丝线能够为增强帘线并且因此为轮胎的前述结构部件提供对高压缩或弯曲应力的高抵抗性，这些结构部件通常在轮胎所安装的车辆行驶期间经受这样的高压缩或弯曲应力。此外，由于钢的高导热能力，钢丝线具有高的热稳定性，因此即使在极端使用条件下(像高性能轮胎的典型使用条件)，也能为增强帘线提供稳定的机械行为。
本申请人还观察到，钢确保增强帘线与周围弹性体材料的良好粘附性，从而在轮胎的结构完整性和质量方面具有优势。
然而，本申请人已经观察到，为了避免在轮胎内部漏水的情况下钢被腐蚀的风险以及同时为了最大化钢与弹性体材料之间的粘附性，建议确保在增强帘线的每个横截面处并且因此沿着增强帘线的整个纵向延伸部，弹性体材料尽可能完全地围绕每个钢丝线。因此，希望弹性体材料能够尽可能远地穿透到限定在前述钢丝线之间的空间中以完全围绕每个钢丝线。这也是为了尽可能多地限制钢丝线可能相互接触的区域的数量，这些区域实际上构成了因微动磨损而可能形成疲劳裂纹的区域，代价是牺牲轮胎的结构完整性。
本申请人已考虑如何能够增加弹性体材料在轮胎的结构部件中提供的金属增强帘线的金属丝线之间的穿透，以便最大化弹性体材料与金属丝线的粘附性以及最大化金属增强帘线的热稳定性、耐腐蚀和抗微动磨损现象。
根据本申请人，弹性体材料在金属丝线之间的更大穿透也会导致轮胎的结构部件的滞后行为更均匀，从而降低在金属丝线与弹性体材料之间的过渡区域处形成裂纹的风险。
本申请人已经意识到，为了获得这种更大的穿透，建议在金属增强帘线的至少一些横截面中，前述金属丝线中的至少一些定位成彼此充分间隔开。
根据本申请人，前述金属丝线的充分间隔也将使得可以获得金属丝线在结构部件中的更均匀分布，并因而获得这种结构部件针对轮胎在行驶期间承受的各种应力的更均匀和更平稳的响应，从而在刚度、行驶稳定性和响应性方面获得好处。
本申请人已经发现，通过提供在金属增强帘线的横截面中的至少一些横截面中这种金属增强帘线的金属丝线中的至少一些相互间隔开大于或等于金属丝线的直径的两倍以上的最小距离，可以获得满足上文讨论的要求的弹性体材料在金属增强帘线的金属丝线之间的穿透。
特别地，本申请人确信，为了实现上文讨论的所有期望，建议这种最小相互距离等于或大于金属丝线的直径的2.5倍。
因此，在本发明的第一方面中，本发明涉及一种用于车辆车轮用轮胎的金属增强帘线。
优选地，金属增强帘线包括加捻在一起的两个到十个金属丝线。
优选地，所述金属丝线具有预定直径。
优选地，在金属增强帘线的至少一些横截面中，所述金属丝线中的至少两个金属丝线布置成间隔大于或等于所述预定直径的2.5倍的最小相互距离。
在本发明的第二方面中，本发明涉及一种车辆车轮用轮胎。
优选地，所述轮胎包括增强结构，所述增强结构包括至少一个增强层。
优选地，所述至少一个增强层由两个相对的界面表面界定。
优选地，所述至少一个增强层包括多个金属增强帘线。
优选地，所述多个金属增强帘线布置在所述两个相对的界面表面之间。
优选地，所述金属增强帘线中的至少一些是根据本发明的第一方面所述的金属增强帘线。
本申请人认为，除了使得可以满足上述所有要求之外，根据本发明的增强帘线还使得可以消除或至少限制由切割力引起的不期望影响，所述切割力通常存在于使用金属增强帘线的轮胎结构部件内部。
本申请人确实观察到，在使用常规金属增强帘线的那些轮胎中，金属丝线仅定位在结构部件的厚度的中央部分处，这样的中央部分布置在仅由弹性体材料制成的两个相对层之间。在使用轮胎期间，这种定位导致在相对于仅由弹性体材料制成的前述相对层中的每个层界定前述中央部分的区域处出现不期望的切割力。这种切割力导致内部撕裂，损害了结构部件的结构完整性，并因此损害轮胎的性能。
本申请人确信，对于相同构造的金属增强帘线，在使用本发明的金属增强帘线的轮胎中，由于因金属丝线的间距越大金属丝线在结构部件的厚度中的分布越均匀，前述切割力的形成减弱，从而增加了轮胎相对于切割力的刚度，并因此限制了由这种力产生的不期望影响。
本申请人还认为，由于金属丝线的加捻和高间距，本发明的金属增强帘线的部分负荷伸长率(和断裂伸长率)可以远高于具有相同构造的常规金属增强帘线的部分负荷伸长率(和断裂伸长率)。这使得本发明的金属增强帘线也可以用于轮胎的结构部件(像例如汽车用和摩托车用轮胎的零度带束层)，其中，目前，为了能够获得较高的部分负荷伸长率，使用具有低模量的织物增强帘线(像例如尼龙增强帘线)，或者其中，在高负荷下还需要高刚度(并且因此在高负荷下需要高模量)的情况下，使用混合织物增强帘线或混杂增强帘线。
此外，根据本申请人，由于金属丝线的间距，布置在所述金属丝线之间的弹性体材料也趋向于表现得像增强帘线的结构部件并且因此也提供刚度方面的贡献。
与金属丝线在轮胎结构部件中的更大均匀分布相关的另一有利效果是能够增加金属丝线的加捻节距，不存在发生散开的风险。这使得可以实现在相同时间内生产的金属增强帘线的数量的增加(在下文中这种特性也被表示为“机器输出”)，从而具有经济和生产优势。
在上面讨论的两个方面中，本发明可以具有下面描述的优选特征中的至少一个。因此，这样的特征可以单独存在或彼此组合存在，除非另有明确说明。
优选地，所述金属丝线由钢制成。这样的钢丝线可以具有相同的碳含量，也可以不具有相同的碳含量。
优选地，前述最小相互距离等于或大于金属丝线的直径的三倍。
在第一实施例中，金属增强帘线可以包括至少一个横截面，在所述横截面中所述金属丝线中的至少一些彼此接触。
然而，可以启动适合于确保在金属增强帘线的任何横截面中所述至少两个金属丝线彼此间隔开的措施。
优选地，这种措施包括使金属增强帘线适当变形(或预成型或卷曲)，直到所有金属丝线沿着增强帘线的整个纵向延伸长度彼此间隔开。可以通过利用预定拉动使增强帘线经过具有较小直径(例如，介于1mm和5mm之间)的多个圆柱体为金属增强帘线提供明显高的曲率来获得这样的变形(或预成型或卷曲)。
在一些实施例中，使金属增强帘线变形包括用随时间恒定或变化的牵引力拉动金属增强帘线。以这种方式，可以根据需要调整各个金属丝线的相对间距，并且因此调整它们在轮胎的结构部件中的分布。
优选地，布置成间隔大于或等于所述预定直径的2.5倍的最小相互距离的所述金属丝线中的所述至少两个金属丝线是相邻丝线。
以这种方式，可以制造在金属增强帘线的不同横截面处具有不同的丝线相对间距的金属增强帘线。
随着各个金属丝线之间的间距发生变化，弹性体材料在金属增强帘线中的穿透和金属增强帘线的刚度都发生变化。
优选地，所述金属丝线中的每个金属丝线沿着各自的螺旋延伸，从而为增强帘线提供螺旋几何形状。
根据本申请人，这种螺旋几何形状有助于实现弹性体材料在金属丝线之间的期望的高穿透。此外，螺旋几何形状有助于实现弹性体材料对金属丝线的期望的高粘附，这是因为弹性体材料的机械结合在螺旋丝线上比在基本笔直丝线上更好。
根据本申请人，螺旋几何形状还有助于为金属增强帘线提供所需的高部分负荷伸长率和在高负荷下所需的高刚度。特别地，本发明的增强帘线在低负荷下可以具有与具有低模量的织物增强帘线的机械行为相当的机械行为，并且在高负荷下可以具有与金属增强帘线的机械行为相当的机械行为。高部分负荷伸长率是每个金属丝线的螺旋拉伸的结果(在这种情况下，增强帘线表现得像弹簧)，而高负荷下的高刚度是作为金属材料的典型特性的高弹性模量的结果。
在实践中，本申请人认为，由于前述螺旋几何形状，本发明的金属增强帘线可以具有“双模量”机械行为，其与作为混合和混杂织物增强帘线的典型特性的机械行为相当，其中，由于使用具有低模量的材料和具有高模量的材料，增强帘线在低负荷下的机械行为主要由具有低模量的材料提供的反应来决定，而增强帘线在高负荷下的机械行为主要由具有高模量的材料提供的反应决定。
本申请人还认为，螺旋几何形状通过为增强帘线提供在承受负荷时纵向延伸的能力而允许在交叉带束结构中使用的金属增强帘线在轮胎成形工艺期间保持其设计倾斜角度。
优选地，金属丝线的直径大于或等于0.04mm，更优选地大于或等于0.08mm，甚至更优选地大于或等于0.10mm。
优选地，所述直径小于或等于0.60mm，更优选地小于或等于0.45mm，甚至更优选地小于或等于0.40mm。
在优选实施例中，所述直径介于0.04mm和0.60mm之间，优选地介于0.08mm和0.45mm之间，甚至更优选地介于0.10mm和0.40mm之间，例如等于0.14mm或0.22mm。
优选地，所述金属丝线的数量小于或等于六，更优选地等于二、三、四、五或六。
优选地，所述金属丝线以大于或等于2mm、更优选地大于或等于4mm的加捻节距加捻在一起。
优选地，所述金属丝线以小于或等于50mm、更优选地小于或等于25mm的加捻节距加捻在一起。
在优选实施例中，所述金属丝线以介于2mm和50mm之间、优选地介于4mm和25mm之间的加捻节距加捻在一起。
优选地，金属增强帘线具有大于1％、更优选地大于2％、甚至更优选地大于3％、甚至更优选地大于3.5％、甚至更优选地大于4％的部分负荷伸长率。
优选地，金属增强帘线具有大于或等于4.5％、更优选地大于或等于5％、甚至更优选地大于或等于6％的断裂伸长率。
取决于预期的特定应用，可以在金属增强帘线的各种可能构造中选择被认为最合适的构造。一旦已经选择了感兴趣的构造，就可以通过改变金属丝线的加捻节距、和/或金属丝线的直径、和/或金属丝线的数量、和/或金属丝线之间的最小相互距离来选择本发明的金属增强帘线的具体几何形状。
例如，通过改变金属丝线的加捻节距和/或它们的直径和/或金属丝线之间的最小相互距离，可以增加在金属丝线之间结合的弹性体材料的量并且使金属丝线更均匀地分布在结构部件中。
取决于特定的预选构造和/或几何形状，与用于轮胎的其他结构部件相比，增强帘线可以更适合用于轮胎的某些结构部件。例如，可以提供适于最大化刚度和/或抗拉强度和/或弹性体材料在各个金属丝线之间限定的空间内的穿透的构造和/或几何形状，或者可以提供适于最大化部分负荷伸长率和/或断裂伸长率的不同构造和/或几何形状。
根据本申请人，当在汽车车轮用轮胎的交叉带束结构中或在汽车或摩托车车轮用轮胎的胎圈的增强结构(在下文表示为“胎圈包布”和“胎圈芯包布”)中或在摩托车车轮用轮胎的胎体结构中使用金属增强帘线时，优选的是最大化刚度和/或断裂负荷和/或穿透，而当在汽车和摩托车车轮用轮胎的零度带束层中使用金属增强帘线时，优选的是最大化部分负荷伸长率和/或断裂伸长率。
本申请人认为，可能有利的是，还最大化轮胎的胎体结构中的部分负荷伸长率，以便增加弹性体材料在增强帘线内部的穿透。
本申请人认为，例如：
-为了使刚度和/或断裂负荷最大化，可以增加金属丝线的数量和/或直径，同时保持其他参数不变；
-为了使穿透最大化，可以增加金属丝线的加捻节距和/或金属丝线的最小相互距离，同时保持其他参数不变；
-为了使部分负荷伸长率和/或断裂伸长率最大化，可以减小金属丝线的加捻节距，同时保持其他参数不变。
优选地，在所述至少一个增强层的至少一些横截面中，所述金属丝线中的至少一个与所述相对界面表面之一的距离小于或等于所述金属丝线的直径。
这种设置是由于金属丝线在金属增强帘线的那些横截面处的大间距的结果，其中这种间距大于或等于最小相互距离。然而，优选的是仍然在金属丝线的相对侧上留下仅弹性体材料的层，以便防止金属丝线突出超过前述相对界面表面之外。
附图说明
本发明的进一步的特征和优点将从以下参照附图对本发明的优选实施例的详细描述中变得更加清楚。
在这些附图中：
-图1是其中可以使用根据本发明的金属增强帘线的轮胎的实施例的一部分的示意性局部半横截面图；
-图2是根据本发明的金属增强帘线的第一实施例的节段的照片；
-图3是用于制造图2的金属增强帘线的织物纱线的照片；
-图3a是用于制造根据本发明的金属增强帘线的细长元件的照片，这样的细长元件包括图3的织物纱线；
-图4是根据本发明的用于制造金属增强帘线的设备的第一实施例的示意图，该设备执行连续工艺；
-图5a和图5b示出了根据本发明的用于制造金属增强帘线的设备的第二实施例，这种设备执行不连续工艺；
-图6和图7示出了根据本发明制造的金属增强帘线的一些负荷-伸长率曲线图；
-图8-13示出了根据本发明制造的金属增强帘线和常规金属增强帘线的各个示例；还示出了轮胎的相应结构部件中的前述增强帘线中的每个增强帘线的一些横截面。
具体实施方式
为了简单起见，图1仅示出了车辆车轮用轮胎100的实施例的一侧，未示出的其余侧基本相同并且相对于轮胎的赤道面M-M对称布置。
图1所示的轮胎100特别地是四轮车辆用轮胎。
更特别地，轮胎100是运动和/或高性能或超高性能车辆用HP或UHP轮胎。
在图1中，“a”表示轴向方向，“c”表示径向方向，“M-M”表示轮胎100的赤道面，“R-R”表示轮胎100的旋转轴线。
轮胎100包括至少一个支撑结构100a和在相对于支撑结构100a的径向外部位置处的由弹性体材料制成的胎面带109。
支撑结构100a包括胎体结构101，所述胎体结构包括至少一个胎体层111。
在下文中，为了描述简单起见，将参照包括单个胎体层111的轮胎100的实施例，然而应当理解的是所描述的实施例在包括多于一个的胎体层的轮胎中具有类似的应用。
胎体层111具有与相应的称为胎圈芯的环形锚固结构102接合的轴向相对的端部边缘，所述胎圈芯可能与弹性体填料104相关联。轮胎100的包括胎圈芯102和可能的弹性体填料104的区域形成环形增强结构103，其称为“胎圈结构”并且旨在允许轮胎100锚固在未示出的对应安装轮辋上。
胎体层111包括涂覆有弹性体材料或结合在交联弹性体材料的基体中的多个增强帘线10’。
胎体结构101是子午线型，即，增强帘线10’位于包括轮胎100的旋转轴线R-R并且基本垂直于轮胎100的赤道面M-M的平面上。
每个环形增强结构103通过使至少一个胎体层111的相对端部边缘绕胎圈芯102和可能的弹性体填料104折回(或翻折)而与胎体结构101相关联，以便形成所谓的胎体结构101的翻折部101a。
在一实施例中，胎体结构101和环形增强结构103之间的联接可以通过第二胎体层(图1中未示出)进行，所述第二胎体层被施加在相对于胎体层111的径向外部位置中。
耐磨条105布置在每个环形增强结构103处，以便沿着环形增强结构103的轴向内部区域、轴向外部区域和径向内部区域包裹环形增强结构103，从而当轮胎100安装在轮辋上时所述耐磨条布置在环形增强结构与车轮的轮辋之间。然而，可以预见其中不提供这种耐磨条105的实施例。
支撑结构100a在相对于胎体结构101的径向外部位置中包括交叉带束结构106，所述交叉带束结构包括相对于彼此径向并置地布置的至少两个带束层106a、106b。
带束层106a、106b分别包括多个增强帘线10a、10b。所述增强帘线10a、10b具有相对于轮胎100的周向方向或相对于轮胎100的赤道面M-M以介于15°和45°之间、优选地介于20°和40°之间的角度倾斜的取向。例如，所述角度等于30°。
支撑结构100a还可以包括布置在胎体结构101与前述带束层106a、106b中的径向内部带束层之间的另外的带束层(未示出)，并且所述另外的带束层包括多个增强帘线，这些增强帘线具有相对于轮胎100的周向方向或相对于轮胎100的赤道面M-M以等于90°的角度倾斜的取向。
支撑结构100a还可以包括布置在相对于前述带束层106a、106b中的径向外部带束层的径向外部位置中的另外的带束层(未示出)，所述另外的带束层包括多个增强帘线，这些增强帘线具有相对于轮胎100的周向方向或相对于轮胎100的赤道面M-M以介于20°和70°之间的角度倾斜的取向。
带束层106a、106b的增强帘线10a、10b彼此平行并且相对于另一个带束层106b、106a的增强帘线10b、10a具有交叉取向。
在超高性能轮胎中，带束结构106可以是翻折的交叉带束结构。这种带束结构是通过将至少一个带束层布置在支撑元件上并且翻折所述至少一个带束层的相对侧端部边缘而制成的。优选地，首先将第一带束层铺设在支撑元件上，然后支撑元件径向扩张，接着将第二带束层铺设在第一带束层上，最后将第一带束层的相对轴向端部边缘翻折到第二带束层上，以至少部分地覆盖第二带束层，所述第二带束层是径向最外层。在一些情况下，可以在第二带束层上铺设第三带束层。有利地，带束层的轴向相对端部边缘在径向外部带束层上的翻折赋予轮胎在进入弯道时更大的反应性和响应性。
支撑结构100a在相对于交叉带束结构106的径向外部位置中包括至少一个零度带束层106c，所述零度带束层通常称为“零度带束”。所述零度带束包括沿基本周向方向取向的增强帘线10c。这样的增强帘线10c因此相对于轮胎100的赤道面M-M形成几度(通常小于10°，例如介于0°和6°之间)的角度。
胎面带109相对于零度带束层106c被施加在径向外部位置中。
由弹性体材料制成的相应侧壁108也被施加在胎体结构101的相对侧表面上的相对于胎体结构101本身的轴向外部位置中。每个侧壁108从胎面带109的侧向边缘之一延伸直到相应的环形增强结构103。
耐磨条105(如果设置有)至少延伸直到相应的侧壁108。
在一些特定实施例中，像本文所示出和描述的实施例，可以通过提供通常称为“胎圈芯包布”的增强层120或其他条状***件来提高侧壁108的刚度，其具有增加环形增强结构103以及侧壁108的刚度和完整性的功能。
胎圈芯包布120绕相应的胎圈芯102和弹性体填料104缠绕，以便至少部分地围绕环形增强结构103。特别地，胎圈芯包布120沿着环形增强结构103的轴向内部区域、轴向外部区域和径向内部区域包裹环形增强结构103。
胎圈芯包布120布置在胎体层111的翻折端部边缘与相应的环形增强结构103之间。通常，胎圈芯包布120与胎体层111和环形增强结构103二者接触。
在一些特定实施例中，像本文所示出和描述的实施例，胎圈结构103还可以包括通常称为术语“胎圈包布”的另外的增强层121或保护条，其具有增加环形增强结构103的刚度和完整性的功能。
胎圈包布121在相对于相应环形增强结构103的轴向外部位置中与胎体层111的相应翻折端部边缘相关联并且朝向侧壁108和胎面带109径向延伸。
胎圈芯包布120和胎圈包布121包括涂覆有弹性体材料或结合在交联弹性体材料的基体中的增强帘线10d(在附图中看不见胎圈包布121的增强帘线)。
胎面带109在其径向外部位置中具有旨在与地面接触的滚动表面109a。滚动表面109a具有形成在其上的周向沟槽(图1中未示出)，所述周向沟槽通过横向凹口(图1中未示出)连接，以便在滚动表面109a上限定各种形状和大小的多个块体(图1中未示出)。
子层107可以布置在零度带束层106c与胎面带109之间。
在一些特定实施例中，像本文所示出和描述的实施例，有可能的话，可以在侧壁108与胎面带109之间的连接区域中设置由弹性体材料构成的通常称为“迷你侧壁”的条110。迷你侧壁110基本上通过与胎面带109共同挤出而获得并且允许改善胎面带109与侧壁108之间的机械相互作用。
优选地，侧壁108的端部部分直接覆盖胎面带109的侧向边缘。
在没有气室的轮胎的情况下，通常称为“衬里”的弹性体材料层112也可以设置在相对于胎体层111的径向内部位置中，以提供对轮胎100的充气空气的必要不透气性。
胎体层111、交叉带束层106a、106b、零度带束层106、胎圈芯包布120和胎圈包布121限定轮胎100的增强层。
如图2所示，这样的增强层中的每个均包括相对的界面表面S1、S2，所述界面表面相对于轮胎100的其他结构和非结构部件界定了该增强层。这样的增强层中的每个的增强帘线均布置在各自相对的界面表面之间。
取决于轮胎100的类型，增强帘线10a、10b、10c、10d可以是根据本发明制造的金属增强帘线10。这种金属增强帘线10也可以用于摩托车车轮用轮胎的胎体或带束结构中。
图2示出根据本发明的金属增强帘线10的示例性实施例。
参考该图，金属增强帘线10包括多个金属丝线11(在所示的示例中为四个金属丝线)，每个金属丝线根据由具有预定缠绕节距P的相应螺旋限定的螺旋几何形状沿着纵向方向L延伸。金属增强帘线10因此沿着具有前述预定缠绕节距P的螺旋路径纵向延伸。
参考图3和图3a，通过在常规加捻机中将多个金属丝线11和一个织物纱线20(例如图3中所示的类型)以等于前述缠绕节距P的加捻节距加捻在一起以形成细长元件15(例如图3a中所示的类型)来获得根据本发明的金属增强帘线。
通过将四个金属丝线11和图3的织物纱线20加捻在一起获得图3a中所示的细长元件15。这种细长元件15具有这样的几何形状，使得在其一些或所有横截面中，金属丝线11中的至少一些处于基本相互接触的状态(该表述意味着两种状态：两个相邻钢丝线实际相互接触的状态；和两个相邻钢丝线之间的距离远小于金属丝线的直径、特别是等于或小于钢丝线的直径的一半、甚至更特别是小于钢丝线的直径的三分之一的状态)。这种细长元件15具有限定在各个金属丝线11之间的空间，所述空间被织物纱线20占据(该织物纱线接着将被去除)。这样的空间远大于在具有相同构造的常规金属增强帘线中存在的空间，并且这样的空间在保持其他参数不变的情况下随着织物纱线20的直径增加(并且因此随着织物纱线的细丝和/或经纱的数量增加)而增加。
如将在下文参考图4和图5a、5b所述的，织物纱线20旨在被从细长元件15去除。在这样的去除之后，金属丝线11保持它们在去除织物纱线20之前具有的相同的螺旋几何形状，像例如图3a所示的螺旋几何形状。可替代地，一旦已经去除织物纱线20，至少一些金属丝线11可以彼此稍微间隔开。在这种情况下，细长元件15例如可以采用图2所示的金属增强帘线10的形状。
金属丝线11与织物纱线20加捻在一起，使得在金属增强帘线10的至少一些横截面中，金属丝线中的至少一些彼此间隔开等于或大于金属丝线11的直径的2.5倍的最小相互距离。可以在金属丝线11与织物纱线20加捻的过程中实现这种间隔，例如作用于金属丝线11的加捻节距和/或织物纱线20的直径和/或金属丝线11的变形程度(预成型或卷曲)，或者可以在去除织物纱线20之后实现这种间隔，像在图3a所示的金属增强帘线10的情况中。在该后一种情况下，已经适当选择了金属丝线11的加捻节距、金属丝线11的数量和要去除的织物纱线20的直径，在去除织物纱线20后便立即获得上述间隔。倘若以这种方式在去除织物纱线20之后不能达到期望的间隔，则可以通过使金属增强帘线10穿过具有预定直径的圆柱体而经受适当的变形(预成型或卷曲)来实现这种间隔，如已经描述的那样。
上述最小相互距离是织物纱线20的直径的函数，尤其是，所述最小相互距离至少等于织物纱线20的直径。
金属丝线11优选地全部由相同材料制成，更优选地全部由钢制成。金属丝线11可以是NT(普通抗拉强度)钢丝线或HT(高抗拉强度)钢丝线或ST(超高抗拉强度)钢丝线或UT(极高抗拉强度)钢丝线。
金属丝线11的碳含量小于或等于1％，优选地小于或等于0.9％。
优选地，碳含量大于或等于0.7％。
在优选实施例中，碳含量介于0.7％和1％之间，优选地介于0.7％和0.9％之间。
金属丝线11典型地涂覆有黄铜或另一种耐腐蚀涂层(例如Zn/Mn)。
金属丝线11的直径优选地大于或等于0.04mm，更优选地大于或等于0.08mm，甚至更优选地小于或等于0.10mm。
金属丝线11的直径优选地小于或等于0.60mm，更优选地小于或等于0.45mm。
在优选实施例中，金属丝线11的直径介于0.04mm和0.60mm之间，优选地介于0.08mm和0.45mm之间，甚至更优选地介于0.10mm和0.45mm之间。
优选地，金属丝线11全部具有相同的直径，但也存在金属丝线11具有不同直径的实施例。
金属丝线11的数量介于二个和十个之间，优选地介于二个和六个之间，更优选地介于二个和五个之间。
织物纱线20优选地由水溶性合成聚合材料制成，甚至更优选地由聚乙烯醇(PVA)制成。这种织物纱线20可以从专业生产商处购买，像例如Kuraray Co.,Ltd或SekisuiSpecialty Chemicals，或者通过在常规加捻机中将多个PVA细丝加捻在一起而制成。
织物纱线20的直径优选地大于或等于0.15mm，更优选地大于或等于0.30mm。
织物纱线20的直径优选地小于或等于2mm，更优选地小于或等于1mm。
在优选实施例中，织物纱线20的直径介于0.15mm和2mm之间，优选地介于0.30mm和5mm之间，更优选地介于0.50mm和1mm之间。
织物纱线20的线密度优选地大于或等于200dtex，更优选地大于或等于700dtex。
织物纱线20的线密度优选地小于或等于4400dtex，更优选地小于或等于1670dtex。
在优选实施例中，织物纱线20的线密度介于200dtex和4400dtex之间，优选地介于700dtex和1670dtex之间。
细长元件15可以包括多于一个的织物纱线20。
每个金属丝线11可以沿着与它在织物纱线20上加捻的方向相同或相反的方向在其自身上加捻。
金属丝线11的加捻节距P优选地大于或等于2mm，更优选地大于或等于3mm，甚至更优选地大于或等于4mm，甚至更优选地大于或等于5mm。
金属丝线11的加捻节距P优选地小于或等于50mm，更优选地小于或等于25mm。
在优选实施例中，金属丝线11的加捻节距P介于2mm和50mm之间，优选地介于4mm和25mm之间。
金属丝线11绕织物纱线20布置成使得金属丝线11不完全包裹织物纱线20。特别地，金属丝线11绕织物纱线20布置成使得在细长元件15的任何横截面中，金属丝线仅位于外接织物纱线20的理想圆周的一角度部分处。这样的角度部分由优选地大于或等于15°、更优选地大于或等于20°的角度限定。
优选地，这样的角度小于或等于45°，更优选地小于或等于30°。
在优选实施例中，这样的角度介于15°和45°之间，更优选地介于20°和30°之间。
加捻节距P越大，上述角度越大。
金属增强帘线10可以由加捻在一起的多个细长元件15获得。
金属丝线11与织物纱线20以前述加捻节距P加捻在一起，以形成具有n×D型构造的金属增强帘线10，其中n是金属丝线11的数量，D是金属丝线11的直径。
在图2、3a、8-13中示出了具有n×D型构造的金属增强帘线10的示例。
图2的金属增强帘线10和图3a的金属增强帘线具有4×D构造，而在前述图中示出了图8-13的增强帘线的构造。
如图2所示，增强帘线10的金属丝线11中的至少一些与相应结构部件的界面表面S1和S2中的至少一个的距离小于或等于所述金属丝线11的直径。
参考图4，描述了用于制造根据本发明的金属增强帘线10的设备和工艺的实施例。为了描述简单起见，将参考由单个细长元件15获得的金属增强帘线10，通过将两个金属丝线11和单个织物纱线20加捻在一起而获得所述单个细长元件。为了示出简单起见，在图4中仅示出了两个金属丝线11中的一个。
从各自卷轴40和30(从其取另一个金属丝线11的另一个卷轴30不可见)取出织物纱线20和金属丝线11，并且将所述织物纱线和所述金属丝线进给到加捻装置60，以加捻在一起，以便形成细长元件15。加捻装置60因此相对于图4中用A指示的进给方向布置在卷轴40和30的下游。
将细长元件15沿着所述进给方向A进给到去除装置70，在所述去除装置中从细长元件15去除织物纱线20，从而获得金属增强帘线10。去除装置70因此相对于进给方向A布置在加捻装置60的下游。
在本发明的一优选实施例中，去除装置70包括热水射流进给装置73，所述热水射流进给装置配置成在细长元件15沿着进给方向A移动时逆流地向细长元件15进给热水射流。在这样的射流与金属丝线11交叉时，热水射流溶解织物纱线20，所述金属丝线保持是金属增强帘线10的唯一构成元件。
优选地，由此形成的金属增强帘线10接着经过干燥装置75以随后缠绕在相应的收集卷轴50上，可以在制造关注的轮胎100的特定结构部件期间从所述收集卷轴取出所述金属增强帘线。干燥装置75因此相对于进给方向A布置在去除装置70的下游。
在上文参考图4描述的工艺中，在获得细长元件15的同时(并且在去除织物纱线20的同时)制造金属增强帘线10。因此金属增强帘线10是通过连续工艺制成的，所述连续工艺按照无中断或停止的时间顺序包括：通过相互加捻金属丝线11和织物纱线20来制造细长元件15；沿着进给方向A移动由此制成的细长元件15；去除织物纱线20；可能干燥由此形成的金属增强帘线10；和将金属增强帘线10缠绕在收集卷轴50上。
然而，可以在两个分立的操作步骤中制造金属增强帘线10，即通过不连续工艺，例如图5a、5b所示的工艺。这种工艺与上文参考图4描述的工艺的不同之处仅在于，细长元件15一旦制成就被收集在服务卷轴45上(图5a)，当期望继续制造如前文所述的金属增强帘线10时可以从该服务卷轴取出所述细长元件(图5b)。因此，当制造细长元件15时，服务卷轴45旨在布置在加捻装置60的下游，并且当从细长元件15去除织物纱线20以制造金属增强帘线10时，该服务卷轴布置在去除装置70的上游。
金属增强帘线10旨在通过在常规涂胶机中的常规压延处理结合到弹性体材料件中，从而制造上述轮胎100的各种结构部件。
取决于特定应用(关注的轮胎的类型或关注的其结构部件)，金属增强帘线10可以制成具有不同的螺旋几何形状。可以通过干预以下参数中的一个或多个来改变螺旋几何形状：金属丝线11的数量、金属丝线11的直径、织物纱线20的直径(或线密度)(取决于织物纱线20的细丝和/或经纱的数量)、加捻节距P、织物纱线20的数量、在加捻装置60或涂胶机中的预成型程度。
取决于预定螺旋几何形状，金属增强帘线10将具有不同的机械行为，所述不同的机械行为在负荷-伸长率曲线图中转化为不同的曲线。因此可以制造具有不同刚度、断裂负荷、断裂伸长率、穿透、和部分负荷伸长率的金属增强帘线10。
作为示例，图6示出了根据本发明制造并且具有不同螺旋几何形状的五个金属增强帘线10的负荷-伸长率曲线：
-用a表示的曲线的增强帘线具有32+2×0.30HT构造；
-用b表示的曲线的增强帘线具有32+4×0.30HT构造；
-用c表示的曲线的增强帘线具有16+6×0.14HT构造；
-用d表示的曲线的增强帘线具有32+4×0.14HT构造；
-用e表示的曲线的增强帘线具有32+6×0.14HT构造。
在前述这些构造中，符号+之前的数字表示加捻在一起以获得随后将被去除的织物纱线20的细丝或经纱的数量(该数字因此表示织物纱线20的直径)，+之后的数字表示与织物纱线20加捻在一起的金属丝线11的数量，×之后的数字表示金属丝线11的直径(单位为mm)，HT表示所用钢的类型。
图6示出了可以制造具有甚至等于12％的部分负荷伸长率和甚至等于15％的断裂伸长率的金属增强帘线10。这些值远大于使用常规金属增强帘线可获得的值；实际上，在HE金属增强帘线的情况下，常规金属增强帘线通常具有不大于3％的部分负荷伸长率值和不大于5％的断裂伸长率值。还应注意，例如，通过增加织物纱线20中的经纱的数量(以及因此增加织物纱线20的直径)，同时保持其他参数不变，部分负荷伸长率和断裂伸长率增加，从而保持刚度和断裂负荷不变(曲线c和e之间的比较)，而通过减小金属丝线的直径，同时保持其他参数不变，部分负荷伸长率和断裂伸长率增加，从而降低刚度和断裂负荷(曲线b和d之间的比较)。
作为示例，图7示出了另外三个具有不同螺旋几何形状的金属增强帘线的负荷-伸长率曲线(曲线A、B和C)。用A表示的曲线的增强帘线是HE金属增强帘线，其通过将三个直径等于0.35mm的金属钢丝线和一个织物纱线加捻在一起制成，所述织物纱线具有加捻在一起并经受常规预成型***、特别是永久波类型的预成型***的36个经纱。这样的帘线因此具有36+3×0.35HE构造。用B表示的曲线的增强帘线是具有36+4×0.35HE构造的HE金属增强帘线；它与上面讨论的不同之处仅在于，它包含四个金属丝线。用C表示的曲线的增强帘线是具有36+5×0.35HE构造的HE金属增强帘线；它与上面讨论的不同之处仅在于，它包括五个金属丝线。
因此，上面讨论的曲线证实了前文已经陈述的内容，即通过改变金属丝线11的数量、金属丝线11的直径、织物纱线20的直径(或线密度)(即织物纱线20的细丝或经纱的数量)、加捻节距P、织物纱线20的数量中的一个或多个，可以制造具有不同螺旋几何形状(或构造)的金属增强帘线10，因此每次都能够制造具有被认为最适合关注的轮胎或关注的结构部件的机械行为的金属增强帘线10。
根据本发明，无论金属增强帘线10的螺旋几何形状如何，都可以确保在帘线的横截面中的一些横截面中，一些金属丝线11处于基本相互接触的状态，或者都可以确保存在金属增强帘线10的第一横截面和金属增强帘线10的第二横截面，在所述第一横截面中，一些或所有金属丝线处于基本相互接触的状态，在所述第二横截面中，一些或所有金属丝线11相互间隔开。
还可以制造具有螺旋几何形状的金属增强帘线10，使得在金属增强帘线10的所有横截面中，所有金属丝线都彼此间隔开。
这样的间隔可以通过在金属增强帘线10被以预定牵引力拉动时使所述金属增强帘线适当地变形(或预成型)来获得，所述预定牵引力可以是恒定的或随时间变化的。这种变形(或预成型)可以通过使金属增强帘线10以预定拉动经过具有小直径(例如介于1mm和5mm之间)的多个圆柱体来获得。这种变形在使用较大直径的圆柱体时最小，而在使用较小直径的圆柱体时最大。
根据本发明，由于在制造金属增强帘线10时以及特别是在将金属丝线11加捻在一起的过程中使用了织物纱线20，可以确保在金属增强帘线10的至少一些横截面中，金属丝线11中的至少一些被布置成间隔开等于或大于金属丝线11的直径的2.5倍的最小相互距离。
作为示例，图8-13示出了根据本发明制造的各种金属增强帘线10和用STD表示相应的常规金属增强帘线。所有示出的增强帘线都具有螺旋几何形状，但是这种螺旋几何形状根据每个示出的增强帘线的具体构造的不同而不同。
在图8-10中，在示出的增强帘线中的每个的上方示出了增强帘线的各种横截面，并且在左边示出了金属增强帘线10的具体构造。P表示以mm为单位的加捻节距，符号+之前表示用于制造示出的金属增强帘线10的织物纱线20的细丝或经纱的数量。
在图11-13中，在示出的增强帘线中的每个的左边示出了增强帘线的各种横截面，并且在这些横截面的左边示出了金属增强帘线10的具体构造。同样，在这些图中，P表示以mm为单位的加捻节距，符号+之前表示用于制造示出的金属增强帘线10的织物纱线20的细丝或经纱的数量。
图8示出了常规金属增强帘线(用STD表示)和根据本发明制造的两个金属增强帘线10。
图8所示的增强帘线包括直径等于0.14mm的两个HT钢丝线。在这两个金属增强帘线10的至少一些横截面中，两个钢丝线之间的距离(对应于各个钢丝线之间限定的并且最初由用于制造它们的织物纱线占据的空间)远大于常规金属增强帘线的钢丝线之间的距离。因此，两条金属增强帘线10的金属丝线11在结构部件中的分布大于常规增强帘线的金属丝线在结构部件中的分布。相对于常规增强帘线，在两个金属增强帘线10中弹性体材料在金属丝线之间的穿透(以及因此弹性体材料对金属丝线的粘附)、断裂伸长率、和部分负荷伸长率增加。
图9和图10分别示出了常规金属增强帘线(用STD表示)和根据本发明制造的两个金属增强帘线10。图9所示的增强帘线包括直径等于0.14mm的四个HT钢丝线，而图10所示的增强帘线包括直径等于0.14mm的六个HT钢丝线。对于图9的增强帘线10和图10的增强帘线，适用上文参考图8所做的相同考虑。
此外，在图9和图10中还可以看出，在保持所有其他参数相同的情况下，随着用于制造金属增强帘线10的织物纱线的直径(或者细丝或经纱的数量)增加，金属增强帘线10的螺旋几何形状以及金属丝线在结构部件中的分布发生变化。特别地，与其中金属丝线聚集在一起并基本上集中在上述结构部件的中心的常规金属增强帘线不同，在金属增强帘线10中，金属丝线更多地分布在结构部件的整个体积上，直至布置成以小于金属丝线的直径的距离靠近结构部件的相对界面表面。
图11示出了常规金属增强帘线(用STD表示)和根据本发明制造的五个金属增强帘线10，其中四个金属增强帘线经受适当的变形以试图将所有金属丝线彼此间隔开。术语“pref.”表示为了实现所有金属丝线相互间隔开而使金属增强帘线10经受的变形程度(最小或最大)。
图11所示的所有增强帘线包括直径等于0.22mm的三个UT钢丝线。
应该注意的是，在保持所有其他参数相同的情况下，随着加捻节距P的增加，金属增强帘线10的螺旋几何形状以及金属丝线在轮胎结构部件中的分布发生变化。适用以上参考图8-10做出的相同考虑。
还应注意的是，在保持所有其他参数相同的情况下，变形越大，金属丝线在结构部件中的分布就越大(在图11的底部处最后两个增强帘线之间的比较)。施加在金属增强帘线10上的变形程度因此也可以被认为是有用的参数，对该有用的参数进行干预以便向金属增强帘线10提供被认为对于所需要的特定应用来说理想的螺旋几何形状。
图12和图13示出了常规金属增强帘线(在图12中用STD表示)和根据本发明制造的九个金属增强帘线10。示出的金属增强帘线10中的一些已经经受适当的变形以试图将所有金属丝线彼此间隔开。同样在这种情况下，术语“pref.”表示为了实现所有金属丝线相互间隔开而使金属增强帘线10经受的变形程度(最小或最大)。
图12和图13中所示的所有增强帘线包括直径等于0.22mm的五个UT钢丝线。适用上面参考图8-11所做的相同考虑。
应该注意的是，在保持所有其他参数相同的情况下，随着加捻节距P增加，金属增强帘线10的螺旋几何形状以及金属丝线在轮胎结构部件中的分布发生变化。
还应该注意的是，可以提供非常大的加捻节距(高达35mm)而没有散开的风险，并且还可以制造非常扁平的金属增强帘线10，即使金属丝线彼此较宽地间隔开(特别参见图13所示的最后一个金属增强帘线10，用“扁平”表示)。这例如使得可以相对于使用常规金属增强帘线的情况加倍或更一般地倍增设置在结构部件的特定部分中的金属增强帘线的数量。
上面讨论的和附图所示的所有示例都证明了通过上述工艺和/或设备制造具有不同机械行为的根据本发明的金属增强帘线10从而使得可以每次均识别对于所需特定应用理想的金属增强帘线的可能性有多大。特别地，可以预见在汽车用轮胎的交叉带束结构和/或胎圈包布和/或胎圈芯包布和/或零度带束层中以及在摩托车用轮胎的零度带束层和/或胎圈包布和/或胎圈芯包布中的应用。
本申请人进行了对比测试以评估根据本发明制造的金属增强帘线的机械行为。
在第一系列测试中，本申请人评估了包括常规金属增强帘线的弹性体材料件(以下用“STD件”表示)在疲劳下的行为，并将其与包括根据本发明的金属增强帘线的弹性体材料件(以下用“INV件”表示)在疲劳下的行为进行比较。
通过让STD件和INV件经受重复的动态压缩循环，从而模拟轮胎的带束结构典型经受的应力，来评估这些件在疲劳下的行为。
STD件和INV件二者都通过并置两个各自的增强层制成，每个增强层均包括各自的金属增强帘线。这两个层并置并且取向成以模拟交叉带束结构。
以等于27°的角度从包括多个各自的金属增强帘线的弹性体材料的织物上切割而获得STD件和INV件的每个增强层。
STD件的金属增强帘线具有2×0.30HT构造(因此通过将直径等于0.30mm的两个HT钢丝线加捻在一起获得)和等于454N的断裂负荷。STD件的每个增强层的线数都等于104。
INV件的金属增强帘线具有32+2×0.28ST构造(通过将织物纱线加捻在一起然后去除获得，包括32个细丝和直径等于0.28mm的两个ST钢丝线)和等于380N的断裂负荷。STD件的每个增强层的线数都等于104。
STD件以等于10.53Kg的负荷在牵引下预加载并且经受动态压缩循环，直到STD件中存在的金属增强帘线断裂。
INV件以等于8.81Kg的负荷在牵引下预加载并且经受各种动态压缩循环，直到INV件中存在的金属增强帘线断裂。
在STD件中，前述断裂发生在施加4100次应力循环后，而在INV件中，前述断裂发生在施加5320次应力循环后，由此表明INV件在疲劳下的行为优于STD件在疲劳下的行为。
根据本申请人，INV件在疲劳下的行为更优是由于相对于在其中使用常规金属增强帘线的STD件中出现的情况，在本发明的金属增强帘线内部以及在前述金属帘线之间的穿透更大。事实上，由于这种更大的穿透，减少或消除了各个金属丝线相互摩擦的可能性，这种摩擦会导致该件中存在的弹性材料的过热以及弹性体材料对该件的压缩的抵抗性的降低。
根据本申请人，弹性体材料在本发明的金属增强帘线内部的更大穿透也应该导致增强帘线与金属材料之间分离的风险降低。这也发生在布置在交叉带结构中的增强帘线的经纱处。换句话说，这是在典型发生前述分离的区域处。通过利用上述测试发现的疲劳下的良好行为证实了这一点。由于这种在疲劳下的良好行为，确实应该对存在于带束结构的增强帘线的经纱处的应力有良好的抵抗性，这有利于轮胎在这样的区域处的结构完整性。
本申请人还进行了测试，所述测试适于验证在根据本发明的金属增强帘线中，在制造金属增强帘线的同时去除织物纱线不会对金属增强帘线与周围弹性体材料的粘附能力造成负面影响。
粘附性测试根据标准ASTM D2229-10和BISFA E12进行。
为此，本申请人制作了120个根据本发明的金属增强帘线样品。
通过将金属丝线和织物纱线加捻在一起，然后通过65°的热水射流去除织物纱线来获得前述帘线样品的一半。
前述帘线样品的另一半是通过机械加捻工艺从金属丝线上退卷织物纱线而获得的。
本申请人制造了以下4个弹性体材料块体，每个块体均包括15个前述帘线样品：
-块体1：厚度12.5mm，高度10mm，长度200mm；
-块体2：厚度12.5mm，高度12.5mm，长度200mm；
-块体3：厚度12.5mm，高度20mm，长度200mm；
-块体4：厚度12.5mm，高度25mm，长度200mm。
用于制造前述块体的弹性体材料如下表所示，其中成分以phr(每百份橡胶份数)表示：
成分 量(phr)
NR 50
SBR 50
炭黑 55
增塑剂 9
保护剂 1
硫化剂 3
硬脂酸 3
氧化锌 4
促进剂 1.25
阻滞剂 0.4
在下文，对于前述每种成分，给出了详细信息和各自的供应商：
NR：天然橡胶–SIR 20–Standard Indonesia Rubber
SBR：丁苯橡胶–
Figure BDA0004123157780000301
1723 E-SBR–Versalis
炭黑：N330–Birla
增塑剂：Olio MES Vivatec 200–Hansen&Rosenthal KG
保护剂：2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合(TMQ)Vulkanox HS/LG–Lanxess GmbH。
硫化剂：不溶性硫磺Multisperse S-IS70P–Omya S.p.A.
硬脂酸：Radiacid 444–Oleon NV.
氧化锌：氧化锌–Zincolossidi
促进剂：MBTS：2,2’二硫化二苯并噻唑–Rhenogran MTBS-80–Rhein Chmie GmbH
阻滞剂：PVI环己基-硫代邻苯二甲酰亚胺–Santogard PVI–Flexsys。
然后，根据标准ASTM D2229-10，在硫化压机中，将这些块体在151℃下以等于1.14MPa的最小压力下硫化40分钟。
之后，在将块体在23±5℃的温度、不大于50％的相对湿度下保持一预定等待时间之后，在近似5N的条件下测量从相应块体提取帘线样品所需的最大拉出力，所述预定等待时间介于16小时和72小时之间。
通过将施加前述拉出力的速度设置为等于100mm/min来测量该拉出力。
在通过热水射流提取织物纱线的样品中，前述拉出力等于318N。
在通过机械加捻处理提取织物纱线的样品中，前述拉力等于389N。
还对样品在从块体中提取的节段中的覆盖程度进行了目视评估，该覆盖程度以介于0％和100％之间的百分比投票，0％表示提取的帘线样品完全不包含弹性体材料的情形，100％表示提取的帘线样品完全被弹性体材料覆盖的情形。
在通过热水射流提取织物纱线的样品中，上述覆盖程度被评估为等于83％。
在通过机械加捻处理提取织物纱线的样品中，上述覆盖程度被评估为等于98％。
本申请人观察到，在上文讨论的两种情况下，拉出力和覆盖程度的值彼此相差不大，证实织物纱线的去除不会影响金属增强帘线与弹性体材料的粘附能力这一事实。
已经参考本发明的一些优选实施例描述了本发明。可以对上述实施例进行各种修改，而仍落入本发明的保护范围内，本发明的保护范围由所附权利要求限定。

Claims (11)

1.用于车辆车轮用轮胎的金属增强帘线(10)，所述金属增强帘线包括两到十个加捻在一起并且具有预定直径的金属丝线(11)，其中，在所述金属增强帘线(10)的至少一些横截面中，所述金属丝线(11)中的至少两个金属丝线布置成间隔大于或等于所述预定直径的2.5倍的最小相互距离。
2.根据权利要求1所述的金属增强帘线(10)，其中，在所述金属增强帘线的至少一个横截面中，所述金属丝线(11)中的至少一些相互接触。
3.根据权利要求1所述的金属增强帘线(10)，其中，在所述金属增强帘线的任何横截面中，所述至少两个金属丝线(11)都相互间隔开。
4.根据前述权利要求中任一项所述的金属增强帘线(10)，其中，所述金属丝线(11)中的每个沿着相应的螺旋延伸。
5.根据前述权利要求中任一项所述的金属增强帘线(10)，其中，所述预定直径介于0.04mm和0.60mm之间。
6.根据前述权利要求中任一项所述的金属增强帘线(10)，其中，所述金属增强帘线包括数量介于两个和六个之间的所述金属丝线(11)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的金属增强帘线(10)，其中，所述金属丝线(11)以介于2mm和50mm之间的加捻节距(P)加捻在一起。
8.根据前述权利要求中任一项所述的金属增强帘线(10)，其中，所述金属增强帘线具有大于或等于1％的部分负荷伸长率。
9.根据前述权利要求中任一项所述的金属增强帘线(10)，其中，所述金属增强帘线具有大于或等于4.5％的断裂伸长率。
10.车辆车轮用轮胎(100)，包括至少一个增强层(111，106a，106b，106c，120，121)，所述增强层由两个相对的界面表面(S1，S2)和布置在所述两个相对的界面表面(S1，S2)之间的多个金属增强帘线界定，其中，所述金属增强帘线中的至少一些是根据前述权利要求中任一项所述的金属增强帘线(10)。
11.根据权利要求10所述的车辆车轮用轮胎(100)，其中，在所述至少一个增强层(111，106a，106b，106c，120，121)的至少一些横截面中，所述金属丝线(11)中的至少一个与所述相对的界面表面(S1，S2)中的一个的距离小于或等于所述金属丝线(11)的所述直径。
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