CN1662702A - 可用于加强轮胎的混合多层缆线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及多层的混合缆线，其中的一些可用于加强重型货车轮子或民用工程车辆轮子的至少一个保护胎冠帘布层，其它的可用于加强轻型机动车辆如摩托车轮胎的轮辋。本发明也涉及可用作用于所述重型货车或民用工程车辆轮胎的保护胎冠帘布层的合成材料，用于加强轮胎轮辋的胎圈金属丝，以及上述轮胎。根据本发明，多层的混合缆线(C)包括非金属性内层(Ci)和由丝束(T)组成的不饱和外层(Ce)，每根丝束至少部分是金属性的并且螺旋缠绕在所述内层上。该缆线具有大于7％的根据ISO 6892(1984)标准牵伸测量的断裂伸长At。根据本发明的另一方面，所述内层由至少一种在20℃时的断裂伸长At大于6％的材料组成。

Description

可用于加强轮胎的混合多层缆线
本发明涉及混合多层缆线，其中的一些可用于加强至少一个装在重型车辆或重型推土机上的轮胎的胎冠保护帘布层，其它的可用于加强轻型机动车辆如摩托车的胎圈。本发明还涉及可用作用于重型车辆或重型推土机的胎冠保护帘布层的复合织物，用于加强所述胎圈的胎圈金属丝，以及上述轮胎。
作为由珠光(铁素体珠光体)碳钢丝组成的用于轮胎的普通标准钢丝，以下称为“碳钢”，其含碳量通常在0.2％和1.2％之间，这种钢丝的直径通常在0.10mm和0.40mm之间。这些钢丝需要具有很高的拉伸强度，通常高于2000Mpa并优选高于2500Mpa，该强度是由该钢丝在冷拉伸过程中产生的结构硬化所得到的。然后该钢丝被组合成钢缆或钢丝束，它要求所用的钢具有足够的扭力延展性以承受各种成缆操作。
已知式样的用于重型车辆、重型推土机和轻型机动车辆的轮胎通常包括锚定有两个胎圈并且径向覆盖有包括一个或多个工作胎冠帘布层的胎冠加强件的胎体加强件，该胎冠加强件本身覆盖有通过两个侧壁与胎圈连接的胎面。仅对于重型车辆或重型推土机，胎冠加强件还包括一个或多个覆盖在工作胎冠帘布层上的胎冠保护帘布层。
胎冠保护帘布层必须具有在滚动过程中阻止外来物体径向穿透它们的功能，由于重型推土机轮胎经常越过覆盖有尖锐石块的地面，因此外来物体对它们特别有影响。
为了加强例如重型车辆轮胎的子午轮胎的胎体加强件和胎冠帘布层，经常使用被称为的“分层”或“多层”钢缆，其由中心层和绕该中心层布置的一个或多个同心钢丝层组成，以使钢缆的硬度几乎等于组成钢丝的硬度的总和。在已知的方式中，特别在分层钢缆中，在具有紧密结构的钢缆和具有管状层或圆柱层的钢缆之间存在有区别。
这种分层缆线已经在大量的公开文献中描述。具体可以参考下述文献：GB-A-2 080 845；US-A-3 922 841；US-A-4 158 946；US-A-4 488587；EP-A-168 858；EP-A-176 139或US-A-4 651 513；EP-A-194 011；EP-A-260 556或US-A-4756 151；US-A-4 781 016；EP-A-362 570；EP-A-497 612或US-A-5 285 836；EP-A-567 334或US-A-5 661 965；EP-A-568 271；EP-A-648 891；EP-A-601 402或US-A-5561 974；EP-A-669 421或US-A-5 595 057；EP-A-675 223；EP-A-709 236或US-A-5 836 145；EP-A-719 889或US-A-5 697 204；EP-A-744 490或US-A-5 806 296；EP-A-779 390或US-A-5 802 829；EP-A-834 613或US-A-6 102 095；WO-A-98/41682；RD(研究公开)No.316107，1990年8月，p.681；RD No.34054，1992年8月，pp.624-33；RD No.34370，1992年11月，pp.857-59；RD No.34779，1993年3月，pp.213-214；RD No.34984，1993年5月，pp.333-334；RD No.36329，1994年7月，pp.359-365。
最普遍地用于子午轮胎的胎体加强件和胎冠帘布层的分层缆线必须具备式[M+N]或[M+N+P]，后者一般倾向于用于大型轮胎。这些缆线以已知的方式由至少一个N长丝层缠绕M长丝芯层形成，如果必要的话它本身被一个P长丝外层缠绕，其中M通常的范围为1到4，N为3到12且P为8到20，根据情况，如果必要的话其整体被螺旋缠绕在最后一层的外部的加箍长丝箍住。
美国专利US-A-4 176 705披露了被特别设计用于加强重型车辆或重型推土机轮胎的胎体加强件的混合多层缆线。该缆线的内层由拉伸强度等于钢材的非金属材料制成的复丝芯层组成，该缆线的不饱和外层由例如每根包括4根金属丝的6根金属丝束以S-Z结构组成，所述金属丝的缠绕方向与所述丝束的方向相反。
与拉伸强度远低于钢的材料如脂肪族聚酯相比较，特别选择组成所述复丝芯层的非金属材料，优选芳族聚酰胺，以使缆线具有的硬度接近它的组成丝的硬度总和，而缆线的总拉伸强度并不降低。这种芳族聚酰胺芯层也被用来填充束状金属丝之间的空隙，以将由于水渗透而造成的缆线的腐蚀降至最低，所选择的芯层的直径从而等于或大于每个金属丝束的直径。
对于重型车辆或重型推土机轮胎的胎冠保护帘布层的加强件，现在通常所用的缆线不是分层缆线而是具有丝束的缆线(“束状缆线”)，该丝束以已知的绞合技术组合并且根据定义其由多束螺旋缠绕在一起的金属丝束组成，每个丝束包括多根也是螺旋缠绕在一起的钢丝。
注意用在这些用于胎冠保护帘布层的缆线中的大多数长丝通常具有大于0.20mm的直径，例如接近0.25mm，尤其具有大于在所述轮胎中用在胎体加强件的缆线中的长丝的直径。这些用于胎冠保护帘布层的缆线一方面赋予包含这些缆线的帘布层最佳的柔软性，以使所述胎冠保护帘布层可更好的顺应其在滚动过程中碰到的障碍物的形状，另一方面可以防止帘布层被外来物体径向穿透。
也要注意所述束状缆线必须被橡胶尽可能的完全渗透，以使后者渗入组成缆线的金属丝间的所有空间。实际上，如果渗入不充分，会沿着缆线形成空的通道，腐蚀剂如水会渗入轮胎，例如在轮胎的胎冠加强件被形成切口或损伤后，沿着这些通道进入所述加强件。与在干燥气氛中使用相比较，该湿气的存在对引起腐蚀和加速疲劳(所谓的“疲劳腐蚀”现象)方面起重要作用。
对于用于重型推土机的轮胎胎冠保护帘布层的特殊加强件，目前申请人在“40.00 R57 XDR”’型的重型推土机轮胎中使用式4×6(即由每根具有6根钢丝的4根丝束组成)的束状缆线，市售的缆线丝束中的每根钢丝具有例如0.26mm的直径。经验表明这些缆线完全满足这个加强功能，这主要是因为它们延迟了胎面与胎冠保护帘布层之间的穿孔或切口的出现和蔓延。
本发明的目的是提供一种新的缆线，特别是一种用于加强重型车辆或重型推土机轮胎的至少一个胎冠保护帘布层的缆线，而且申请人惊奇地发现当使用分层混合缆线时可达到该目的，该缆线具有至少一个在20℃时具有大于6％的断裂相对伸长Ar的非金属材料以组成形成缆线芯层的内层，该缆线包括包含至少部分为金属性的并螺旋缠绕内层的丝束的不饱和外层，赋予所述缆线大于7％的断裂相对伸长At，该值根据1984的ISO 6892标准牵伸测量。
本发明的分层缆线可有利地用于替代前述通过绞合形成并使用至今以加强这些胎冠保护帘布层的轮胎缆线，这是因为它们表现出它们的断裂相对伸长At(即结构伸长As、弹性伸长Ae和塑性伸长Ap的总和)大于已知缆线。
前述的式4×6的束状缆线具有等于5.4％(为分别等于1.9％、2.3％和1.2％的所述相对伸长As、Ae和Ap的总和)的断裂相对伸长At，上述值根据1984的ISO 6892标准牵伸测量。
由此得到的本发明缆线的断裂相对伸长At的高值以及所述缆线增大的柔软性，能够使由这些缆线加强的胎冠保护帘布层的张力在剧烈重压过程中减小，其对减小帘布层对切口的扩展、尤其对腐蚀损害的灵敏度具有特别的影响。
注意通过在内层使用其硬度大大低于用于丝束的钢的硬度的材料来获得At的高值，例如由脂肪族聚酰胺、脂肪族聚酯或人造丝(例如与不能用在本发明的芳族聚酰胺相比较，因为它在20℃的断裂相对伸长Ar大约为3％，接近于冷拉伸钢大约1.8％的值)组成的纺织材料。
优选，该内层至少由在20℃时的断裂相对伸长Ar大于10％的纺织材料制成。
也要注意本发明缆线的内层必须一方面在轮胎制造过程中向由这些缆线加强的胎冠保护帘布层赋予弹性，另一方面当轮胎在滚动过程中受压时，赋予它减小的硬度。
本发明缆线的外层是被称作“不饱和”或“不完全”的N丝束管状层，其定义是指在所述管状层中有足够的空间以添加至少一直径与其它丝束相同的(N+1)丝束，几根N丝束可能彼此接触。相反地，如果在该层中没有足够的空间来添加至少一相同直径的(N+1)丝束，该管状层将被归类为“饱和”或“完全”的。
另外要注意这个外层有利于所述内层(即丝束之间)周围的橡胶的渗透，这有助于更进一步地减小腐蚀损害。
有利的是，本发明的混合多层缆线能具有等于或大于10％的断裂相对伸长At，更有利的是，该伸长值等于或大于12％，上述值根据1984的ISO 6892标准牵伸测量。
本发明形成缆线芯层的所述内层可由捻合在一起的单丝或多丝组成以形成缆线(或“绞合纱线”)，应理解，在本描述中术语“长丝”可表示如下：
-由相互平行的小直径单元长丝组成的复丝纤维构造，
-基于大量捻合在一起的该种单元长丝的纱线(该纱线，通常被本领域技术人员称作“股线”，例如基于每根直径大约10微米的大约百根单元长丝)，或
-单根单丝。
在已知的方式中，上下文中的“单丝”是指直径或厚度D(即当它不是圆形时它的垂直横截面的最小横向尺寸)大于100μm的单根长丝。因此，该定义包括完全圆柱形(即具有圆形横截面)长丝和椭圆形长丝，平面形状的长丝，或厚度为D的平带或薄膜。
在本发明中，各非金属成分，如所述内层或芯层的单位长度质量，通过采用至少三个每个50m长的样品并称量所述长度的非金属成分而确定。在根据欧洲标准DIN EN 20139(温度20±2℃；湿度65±2％)的标准大气中贮备每个非金属成分(干燥后)至少24小时后，给出该单位长度质量的tex(特克斯数)(1000m非金属成分的重量克数g-记住0.111tex等于1 denier(旦))。
用“ZWICK GmbH&Co.”(德国)1435或1445型拉伸检测仪确定每个非金属成分在牵伸下的机械性能(韧度、起始模量、断裂相对伸长Ar)。以50mm/min的标称速度牵伸每个初始长度为400mm的非金属成分。在本发明的下文中给出的所有结果都是在前述条件作用后测出的10个测量值的平均数。
该韧度(单位长度质量的分隔断裂强力)和起始模量由cN/tex(记住：1cN/tex＝0.11g/den)表示。起始模量被定义为在0.5cN/tex的标准预张力后出现的力-伸长曲线的直线部分的倾斜度。以百分数表示断裂相对伸长。
通过计算单丝的单位长度质量和它们的密度来确定单丝的直径D，上述计算使用下述公式：
D＝2.101.5[Ti/πρ]0.5
其中，D单位为μ，Ti为单位长度质量(tex)且ρ为单位为g/cm3的密度。
在单丝的横截面为非圆形，即，单丝不是完全圆柱形的的情况下，表示垂直于它的轴线的单丝平面最小尺寸的参数D不再由计算确定，而是通过使用光学显微镜检测单丝横截面的实验方法来确定，例如该单丝事先被嵌入到树脂中以利于切割。
根据本发明的例示性的实施方案，形成本发明缆线芯层的所述内层由脂肪族聚酰胺组成，优选6.6聚酰胺。
根据本发明的另一个例示性的实施方案，所述内层由脂肪族聚酯组成，优选聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。
根据本发明的另一个例示性的实施方案，所述内层由人造丝组成。根据本发明的另一个例示性的实施方案，所述内层由聚乙烯醇(PVA)组成。
根据本发明的一个实施方案，形成芯层的所述内层由单丝组成。
根据本发明另一优选实施方案，内层为能任意由一根或多根基于大量单元长丝的纱线组成的复丝，或一根或多根由若干纱线组合在一起得到的股线，或一根或多根由若干捻合在一起的股线或织物缆线组成的绞合缆线。
注意该复丝芯层具有保持其向轴方向短于本发明缆线外层的优点，这有利于两个缆线的末端焊接在一起的操作以及增强“直线长丝”缆线帘布层的操作。此外，该复丝芯层的成本较低。
根据本发明的另一个特征，数量范围在3到12之间的所述外层的每根丝束包括至少3根长丝，该长丝可以是或不全是金属丝，并且以等于或大于所述外层上的所述丝束的缠绕螺距的螺距而螺旋地缠绕。
在该丝束中存在的所述金属丝由例如具有0.2到1.2％，优选由碳含量在0.5到1.0％之间的钢组成。
优选地，本发明数量为N或N’的缆线包括所述丝束的直径为di，di’的所述内层，该缆线以螺距pi，pi’螺旋缠绕，其每根丝束任意包括：
(a)或者是以螺距pe螺旋缠绕在一起的直径为de的n根金属丝，或者是包括以螺距pe’绕一个丝束的芯层金属丝缠绕的n-1根金属丝，所述缆线满足下述所有条件：
(ai)所述内层由在20℃时的断裂相对伸长Ar超过6％的材料组成；
(aii)0.17≤de(单位为mm)≤0.36；
(aiii)1.1.de≤di(单位为mm)≤5.de；
(aiv)3≤N≤12；
(av)3≤n≤6；
(avi)5.di≤pe(单位为mm)≤20.di或5.di≤pe’(单位为mm)≤20.di；
(avii)pe≤pi(单位为mm)≤3.pe或pe’≤pi(单位为mm)≤3.pe’；
(b)或者是，以螺距pe”绕直径为dfa的非金属芯层长丝螺旋缠绕的直径为de’的m根金属丝，所述缆线满足下述全部条件：
(bi)所述内层由在20℃时的断裂相对伸长Ar超过6％的相同或不同材料组成；
(bii)0.17≤de’(单位为mm)≤0.36；
(biii)1.1.de’≤dfa(单位为mm)≤3.de’；
(biv)1.1.(dfa+2.de’)≤di’≤3.(dfa+2.de’)；
(bv)3≤N’≤12；
(bvi)5≤m≤12
(bvii)10.di’≤pe”(单位为mm)≤20.di’；
(bviii)pe”≤pi’(单位为mm)≤3.pe”。
优选，本发明的缆线，一方面是每根丝束的所述长丝，而另一方面是所述丝束，都被以相同的捻合方向缠绕(方向S/S或Z/Z)。
在上述情况(a)中，每根丝束全部为金属性的，本发明的缆线优选满足下述关系：
(aviii)1.5.pe≤pi(单位为mm)≤2.pe或1.5.pe’≤pi(单位为mm)≤2.pe’。
也是在情况(a)中，本发明的缆线更优选满足下述关系：
(aix)4≤pe≤pi(单位为mm)≤12或4≤pe’≤pi(单位为mm)≤12。
根据所述情况(a)的第一个例示性的实施方案，本发明的缆线包括每根由n＝6根金属丝组成的N＝4根金属丝束，即5根其它的金属丝螺旋缠绕一根金属性的芯层丝。因而，该缆线具有公式1+4×(1+5)。以非限制性的方式，该缆线的内层可以由脂肪族聚酰胺、脂肪族聚酯、PVA或人造单丝组成，该单丝具有0.6-0.8mm的直径。
根据所述情况(a)的第二个例示性的实施方案，本发明的缆线包括每根由n＝6根金属丝组成的N＝5根金属丝束，即5根其它的金属丝螺旋缠绕一根金属性的芯层丝。因而，该缆线具有公式1+5×(1+5)。以非限制性的方式，该缆线的内层可以由脂肪族聚酰胺、脂肪族聚酯、PVA或人造单丝组成，该单丝具有0.7-0.9mm的直径。在上述情况(b)中，每根丝束只有部分是金属性的，本发明的缆线优选满足下述关系：
(bix)1.5.pe”≤pe’(单位为mm)≤2.pe”。
也是在情况(b)中，本发明的缆线更优选满足下述关系：
(bx)4≤pe”≤pi’(单位为mm)≤12。
在所述情况(b)的实施方案中，本发明的缆线包括每根由7根金属丝组成的N＝4根金属丝束，即m＝6根其它金属丝螺旋缠绕一根非金属性的芯层长丝。因而，该缆线具有式1+3×(1+6)。作为一实施例，该缆线的内层和所述的芯层长丝可以由脂肪族聚酰胺、脂肪族聚酯、PVA或人造单丝组成。
通过绞合过程来组合成本发明的混合分层缆线，该方法基本上包括：
-以给定的临时绞合螺距围绕所述内层螺旋缠绕所述外层的丝束，
-产生过加捻以减小这个临时螺距，即增大所述外层的螺旋角和它的螺旋曲率，以及
-稳定通过解捻以获得零度残余扭矩而得到的缆线。
注意用在胎冠保护帘布层中的本发明混合分层缆线的总直径优选大于2mm，更优选，所述直径的范围为2.2mm到4mm。
被实施以获得本发明缆线的前述绞合过程赋予该缆线的外部丝束层可使它从内层分离的额外曲率。该曲率一方面由所述外层的螺旋直径来决定，另一方面由螺距或所述外层的螺旋角(相对于该缆线的轴线测量的角)来决定。
注意本发明缆线的内层的螺旋直径和螺旋角都可以增大。
根据本发明，该螺旋角比较大，其范围为25°到45°。
所述内层的弹性能使施加到该内层上的部分初张力被保存在由前述方法最终获得的该缆线中，以使在压力状况下安置所述外层，这有助于显著增大该缆线的结构伸长As(与tg2(螺旋角)成比例)。也要注意，该伸长As被组成丝束的所述外层进一步增大。
本发明的复合织物可用作重型车辆或重型推土机轮胎的胎冠保护帘布层，而且其包括基于至少一个二烯弹性体的橡胶合成物，其通过由本发明所述缆线组成的加强元件而被加强。
该橡胶合成物基于至少一个二烯弹性体(即由该弹性体所构成)，且和该二烯弹性体比较，它包括所有可用在用于轮胎的橡胶合成物中的常用成分，如加强填充物、交联体系和其它添加剂。
如在已知技术中所知，“二烯”弹性体被理解为至少部分(即均聚物或共聚物)从二烯单体获得的弹性体，即无论是否共轭，具有两个碳-碳双键的弹性体。
通常，“基本不饱和”二烯弹性体在这被理解为至少部分从共轭的二烯单体获得的弹性体，其具有超过15％(mol％)的二烯源(共轭的二烯)单元或成分含量。因而，例如，二烯弹性体如丁基合成橡胶或EPDM型二烯和α-烯烃的共聚物不在上述定义内，并且被特别归类于“基本饱和”二烯弹性体(具有低的或非常低的二烯源单元含量，始终低于15％)。
在“基本饱和”二烯弹性体的范畴内，尤其是“高度不饱和”二烯弹性体被理解为具有高于50％的二烯源(共轭的二烯)单元含量的二烯弹性体。
在上述定义之下，本发明的二烯弹性体合成物优选从由聚丁二烯、天然橡胶、合成聚异戊二烯、各种丁二烯共聚物、各种异戊二烯共聚物和这些弹性体的各种混合物组成的组中选择。
在聚丁二烯中，特别适合的那些具有4％到80％的-1，2单元含量或大于80％的顺-1，4含量。在合成聚异戊二烯中，顺-1，4聚异戊二烯是特别适宜的，优选顺-1，4聚异戊二烯含量超过90％的那些。在丁二烯或异戊二烯的共聚物中，特别优选的是通过两个单体中的至少一个与具有一个或多个具有8到20个碳原子的乙烯基-芳香族化合物共聚获得的共聚物。适宜的乙烯基-芳香族化合物例如有苯乙烯，正-、间-或对-甲基苯乙烯，商业上的混合物“乙烯基-甲苯”，对-三丁基苯乙烯，甲氧基苯乙烯，氯苯乙烯，乙烯基三甲基苯(vinylmesitylase)，二乙烯基苯或乙烯基萘。该共聚物可以包含重量百分比99％到重量百分比20％的二烯单元和重量百分比1％到重量百分比80％的乙烯基-芳香族单元。在上述丁二烯或异戊二烯共聚物中，丁二烯-苯乙烯共聚物、异戊二烯-丁二烯共聚物、异戊二烯-苯乙烯共聚物或异戊二烯-丁二烯-苯乙烯共聚物可被优选考虑。
总之，优选的二烯弹性体选自高度不饱和二烯弹性体的组，该组由聚丁二烯(BR)、天然橡胶(NR)、合成聚异戊二烯(IR)、丁二烯-苯乙烯共聚物(SBR)、异戊二烯-丁二烯共聚物(BIR)、异戊二烯-苯乙烯共聚物(SIR)、丁二烯-苯乙烯-异戊二烯共聚物(SBIR)和这些弹性体的各种混合物组成。
更优选地是，本发明橡胶合成物的弹性体基质的主要部分(即超过重量百分比50％)为由天然橡胶或合成聚异戊二烯组成的，最好全部由天然橡胶组成的二烯弹性体。
然而，根据本发明的另一有利实施方案，也可使用这些聚异戊二烯与其它高度不饱和二烯弹性体尤其与上述SBR或BR弹性体的混合物。
当然，本发明复合织物的橡胶基质可包含一个或多个二烯弹性体，其可与任何类型的非二烯合成弹性体或与弹性体外的聚合物如热塑性聚合物联合使用。
本发明复合织物的橡胶合成物也包含所有或部分通常用在轮胎制造中的添加剂，例如如碳黑的加强填充物和/或无机加强填充物如二氧化硅，抗老化剂如抗氧化剂，拉伸油，可塑剂或有利于在未熟化阶段使用该合成物的试剂，基于硫磺和硫磺给体和/或过氧化物的交联体系，加速剂，硫化活化剂或阻滞剂，亚甲基受体或给体，树脂，已知的“RFS”类(间苯二酚-甲醛-硅)附着力促进剂***，或金属盐，尤其是钴盐。
本发明的复合织物可具有不同的形式，例如层状、带状、窄带状或橡胶块状，可通过本技术技术人员所熟知的各种已知方法，如模塑、压延或压制，以将金属性加强件结合到其中。
根据本发明复合织物的另一特征，在交联阶段所述橡胶合成物具有5到12Mpa并优选6到11Mpa的割线模数M10，其根据标准ASTMD 412测量。
本发明的缆线在复合织物中互相平行排列，一方面具有每dm织物的缆线密度(由“d”指代)，另一方面在两根相邻缆线之间具有橡胶“桥”宽度(该宽度，以下由“ΔL”指代，以mm表示，如从已知技术中所知，其表示织物中缆线压延或敷设的间隔和所述缆线的直径之间的差)，d和ΔL的具体确定与本发明中所需的特殊加强件有关，该特殊加强件亦即重型车辆或重型推土机轮胎胎冠保护帘布层的加强件。
在本发明组成重型推土机轮胎胎冠保护帘布层的复合织物的情况中，两根相邻缆线之间的轴到轴的距离在3到4mm之间。低于最小值时，橡胶桥过窄，在帘布层的工作过程中存在机械性能退化的危险，该退化的具体原因是伸长或剪切在它的平面上引起的变形。高于最大值时，在缆线之间的穿孔危险增大。
注意本发明复合织物的缆线密度d优选为每dm织物20-40根缆线。
根据本发明复合织物的另一特征，两根相邻缆线之间的橡胶桥的宽度ΔL为0.5到1.3mm，优选为0.6到0.9mm。
根据本发明的一种胎圈金属丝可以用于轻型机动车辆如摩托车的轮胎胎边的加强，并包括前述情况(a)中本发明的第三个例示性的实施方案的混合分层缆线，该缆线包括每根由螺旋捻合在一起的n＝3根金属丝组成的N＝7根金属丝束。
根据本发明的一种重型车辆或重型推土机的外胎，按照已知方式，包括锚定在两个胎圈中并在其径向覆盖有胎冠加强件的胎体加强件，该胎冠加强件一方面包括一个或多个工作胎冠帘布层，另一方面包括一个或多个覆盖所述工作胎冠帘布层的胎冠保护帘布层，所述胎冠加强件之上覆盖有通过两个侧壁连接到所述胎圈的胎面，所述外胎是这样的：所述胎冠保护帘布层中的至少一层包括本发明所述的复合织物。
根据本发明的另一方面，用于轻型机动车辆如摩托车的轮胎包括锚定在两个胎圈中的胎体加强件，所述轮胎是这样的：每个所述胎圈都被本发明的所述胎圈金属丝所加强。
通过阅读下述本发明的几个例示性的实施方案，可以更好地理解本发明的上述特征以及其它特征，这些技术方案是例示性的，并不存在任何限定目的，所述说明结合所附的附图给出，附图中：
图1表示本发明第一个实施方案的混合分层缆线的横截面，其中外层丝束都是金属性的；
图2表示本发明第二个实施方案的混合分层缆线的横截面，其中外层丝束只部分是金属性的；
图3是力(daN)-变形(％)图表，其具体说明本发明的“控制”丝束和两根混合分层缆线的断裂伸长强度和断裂相对伸长，所述缆线在它们被结合到相应的复合织物中以前呈分离状态。
与控制”缆线比较的本发明缆线的实施例：
图1表示本发明混合分层缆线C的第一个实施方案，涉及所述外层都是金属性的前述情况(a)。
该缆线C包括形成芯层的非金属性内层Ci和包括N根丝束T的外层Ce(为了清楚的目的，只显示出5根丝束)，其中每根都是金属性的并且以螺距pi螺旋缠绕于直径为di的内层Ci。
图1表示每根丝束T包括以螺距pe螺旋捻合在一起的n根直径为de的金属丝fm。根据本发明，内层Ci由在20℃时断裂相对伸长超过6％的所述材料组成。
因而，图1的缆线C符合具有公式1×7×3的上述情况(a)的第三个例示性的实施方案。在该第三实施例中，缆线C一方面包括由直径di等于0.8mm的“规则”型聚对苯二甲酸乙二醇酯单丝组成的内层Ci，另一方面包括每根由直径等于0.23mm的n＝3根钢丝组成的N＝7根丝束。此外，缠绕方向为S/S(见图1箭头S)的缆线C的螺距pe和pi分别等于5.5mm和10mm。
本发明的缆线C的第一个变体(由C1表示)相对于表征缆线C1的力-变形曲线表示在图3的图表的上部。
第一个变体是这样的：缆线C1的每根丝束T1包括以螺距pe’缠绕在芯层长丝fa上的n-1根金属丝fm。缆线C1符合上述情况(a)的所述第一个例示性的实施方案，并具有公式1+4×(1+5)。根据该第一实施例，缆线C1一方面包括由聚酰胺6.6(Nylon，韧度45cN/tex且直径di等于0.7mm)冷牵伸单丝组成的内层Ci，另一方面包括每根由n＝6根钢丝组成的N＝4根丝束T1，其包括被5根其它钢丝fm螺旋缠绕的芯层钢丝fa。每根丝束T1的6根钢丝fm、fa具有等于0.26mm的直径，并且缠绕方向为S/S的前述螺距pe’和pi分别等于5.5mm和10mm。
图1的本发明缆线C的第二个变体(由C2表示)相对于表征所述缆线C2的力-变形曲线表示在图3的图表的上部。
第二个变体是这样的：缆线C2的每根丝束T2包括以螺距pe’缠绕在芯层长丝fm上的n-1根金属丝fm。缆线C2符合上述情况(a)的所述第二个例示性的实施方案，并具有公式1+5×(1+5)。根据该第二实施例，缆线C2一方面包括由确定尺寸的6.6聚酰胺单丝(Nylon，韧度45cN/tex且直径di等于1mm)组成的内层Ci，另一方面包括每根由n＝6根钢丝组成的N＝5根丝束T2，其包括被5根其它钢丝fm螺旋缠绕的芯层钢丝fa。每根丝束T2的6根钢丝fm、fa具有等于0.26mm的直径，并且缠绕方向为S/S的前述螺距pe’和pi分别等于5.5mm和10mm。
图2表示本发明混合分层缆线C’的第二个实施方案，涉及所述外层只有部分为金属性的前述情况(b)。
该缆线C’也包括形成芯层的非金属性内层Ci和包括N’根丝束T’的不饱和外层，其以螺距pi’螺旋缠绕于直径为di’的内层Ci。
图2表示每根丝束T’包括以螺距Pe”螺旋缠绕直径为dfa的非金属性芯层长丝fa’的直径为de’的m根金属丝fm。根据本发明，内层Ci和芯层长丝fa’由每个在20℃时断裂相对伸长超过6％的相同或不同的材料组成。
更准确地说，在图2的例示性的实施方案中，本发明缆线C’具有公式1+3×(1+6)，具有每根由7根长丝组成的N＝3根丝束，其包括被m＝6根钢丝fm螺旋缠绕的芯层长丝fa’。直径di’等于1mm的内层Ci，以及直径dfa等于0.6mm的芯层长丝fa’，每根由例如“规则”型聚对苯二甲酸乙二醇酯单丝组成。至于所述螺距Pe”和pi’，它们例如分别等于4.4mm和6.6mm。
在下述内容中，将给出分别具有公式1+4×(1+5)和1+5×(1+5)的本发明上述缆线C1和C2的两个机械性能，以及丝束型的“控制”缆线CT的机械性能。
所述“控制”缆线CT相对于表征它的力-变形曲线表示在图3的图表的上部，可以看出它由4根由直径等于0.26mm的6根钢丝fm’组成的丝束T”组成(公知名称为“24.26”的该缆线CT目前被申请人用在货品名称为“40.00 R 57”的重型推土机轮胎中)。
图3表示缆线CT、C1、C2的硬度R(daN)和断裂相对伸长At(％)。
此外，本发明的其它四个缆线C2bis、C2ter、C2quater和C2quinquies(未显示)分别组成具有公式1+5×(1+5)的所述缆线的变体。
在缆线C2bis中的所述内层Ci由确定尺寸的PET单丝(直径di等于1mm)组成，该5根丝束T2每根由直径等于0.26mm的6根钢丝组成，缠绕方向为S/S的前述螺距pe’和pi分别等于5.3mm和9.9mm。
在缆线C2ter中的所述内层Ci为复丝型并由捻合在一起的两根PET股线组成，每根股线具有440tex的单位长度质量并由每根为220tex的两根纱线组合获得。该5根丝束T2每根由直径等于0.26mm的6根钢丝组成，S/S方向的螺距pe’和pi分别等于5mm和9.4mm。
在缆线C2quater中的所述内层Ci为复丝型并由捻合在一起的两根PET股线组成，每根股线具有440tex的单位长度质量并由每根为220tex的两根纱线组合获得。该5根丝束T2每根由直径为0.26mm的6根钢丝组成，S/S方向的螺距pe’和pi分别等于5.8mm和11.5mm。
在缆线C2quinquies中的所述内层Ci为复丝型并由捻合在一起的两根PET股线组成，每根股线具有334tex的单位长度质量并由每根为167tex的两根纱线组合获得。该5根丝束T2每根由直径等于0.26mm的6根钢丝组成，S/S方向的前述螺距pe’和pi分别等于5.2mm和9.5mm。
下面的表1说明了缆线CT、C1、C2、C2bis、C2ter、C2quater和C2quinquies的机械性能，分开测量得出这些缆线的测量值(即在它们被结合到复合织物中之前)。
                                                   表1：
    CT(24.26)     C1(25.26)Nylon芯层，单丝     C2(31.26)Nylon芯层，单丝     C2bis(31.26)PET芯层，单丝     C2ter(31.26)PET芯层，复丝   C2quarter(31.26)PET芯层，复丝  C2quinquies(31.26)PET芯层，复丝
  总直径(mm)     1.9     2.40     2.90     2.83     2.86     2.70     2.53
  单位长度质量(g/m)     10.80     11.80     15.50     16.53     16.57     14.57     14.43
  Fm(N)     2600     2960     3200     4069     3585     3222     3460
  硬度R(daN) 11600 6500 6200 6360 11900 9150 5180
  As(％)     1.9     4.3     6.6     9.5     9.5     6.7     8.0
  Ae(％)     2.3     4.6     5     7.8     5.6     3.5     6.8
  Ap(％)     1.2     1.1     1.4     0.5     0.9     0.3     0.9
  At(％)     5.4     10.2     13.0     17.8     16.0     10.5     15.7
也检验出与具有单丝芯层Ci如C2bis的所述芯层的轴向长度较长的本发明缆线相比较，具有复丝芯层Ci的名称为C2ter、C2quater和C2quinquies的本发明缆线的所述芯层Ci在缆线轴向的长度短于由丝束形成的外层。
复丝芯层的轴向长度减小的起因是它在连接两根缆线末端的电焊过程中不熔融，这意味着具有复丝芯层的本发明的缆线不妨碍该焊接操作。
轴向长度短的另一个起因是“直线长丝”缆线的帘布层更容易制备，这是因为不需要切掉芯层过长的轴向长度。
对胎冠保护帘布层被本发明的缆线C1和C2或“控制”缆线CT加强的轮胎的滚动测试：
在装有“18.00R33×P51”型重型推土机轮胎的车辆上进行滚动测试，首先在地面上覆盖尖锐的石块，其次在地面上覆盖稍圆一些的石块，其目的是评估本发明称为“控制”轮胎PT和轮胎P1和P2的测试轮胎对抗震动和穿孔的性能。
“控制”轮胎PT的两个胎冠保护帘布层NSP1和NSP2中的每一个包括前述“控制”缆线CT(公式“25.26”)，其每dm织物的缆线密度d等于40，而且相邻缆线间的橡胶“桥”宽度ΔL等于0.6mm(两个相邻缆线CT的各自轴线间的距离为2.5mm，缆线CT的直径为1.9mm)。
本发明第一个轮胎P1的两个胎冠保护帘布层NSP1和NSP2中的每一个包括本发明的前述缆线C1(具有公式1+4×(1+5))，其缆线密度d等于31而且橡胶“桥”宽度ΔL等于0.8mm(两个相邻缆线C1的各自轴线间的距离为3.2mm，缆线C1的直径为2.4mm)。
本发明第二个轮胎P2的两个胎冠保护帘布层NSP1和NSP2中的每一个包括本发明的前述缆线C2(具有式1+5×(1+5))，其缆线密度d等于28而且橡胶“桥”宽度ΔL等于0.6mm(两个相邻缆线C2的各自轴线间的距离为3.5mm，缆线C2的直径为2.9mm)。
在给定时间结束时停止滚动，然后“剥离”测试轮胎。对每个轮胎进行下述计算：
-在胎面中穿孔的数量，然后在径向较低胎冠保护帘布层(NSP2，然后NSP1，径向更深层)中的穿孔数量，然后是在胎冠工作帘布层(NST2和NST1，径向更深层)中的穿孔数量；
-在胎冠帘布层NSP2，NSP1，NST2，NST1每层中的断裂缆线的数量，以及
-胎冠保护帘布层NSP2和胎面底层间“气泡”的数量和各自的面积(这些“气泡”或被分离的区域主要是由于在轮胎上部混合层中的裂痕放射状蔓延，通过将它们比作椭圆形来计算它们的面积)。
下面的表2表明获得的相关值的结果，其中“控制”轮胎PT的穿孔数量，断裂缆线数量以及“气泡”的数量和面积均基于100而示出。对于本发明的轮胎P1和P2，相应值涉及这些“控制”值(即它们以百分数表示，如果它们的绝对值低于或高于绝对“控制”值，那么这些值相应的低于或高于100)。
                                                     表2：
轮胎                        穿孔数量                断裂缆线数量     《气泡》
 胎面中 NSP2中 NSP1中 NST2中 NST1中 NSP2中 NSP1中 NST2中 NST1中 数量 面积S(mm2)
PT  100     100     100     100     100     100     100     100     100     100   100
P1  88     79     75     117     29     43     23     24     17     65   68
P2  106     48     42     28     29     20     5     21     21     79   84
这些结果特别表明在用本发明混合分层缆线C1或C2加强的胎冠保护帘布层NSP2和NSP1中，一方面在胎冠加强件的每个帘布层中的断裂缆线的数量，另一方面由分离形成的“气泡”的数量和面积都大大小于由“控制”丝束缆线CT加强的帘布层NSP1和NSP2。
该结果也表明由这些缆线C1或C2加强的帘布层NSP2和NSP1致使胎面和工作胎冠帘布层间的平均穿孔数量减少。
注意抗震和穿孔的最好结果由含有本发明缆线C2的轮胎获得，在穿孔的数量和断裂缆线和“气泡”的数量方面也大致如此。

Claims (37)

1.一种混合分层缆线(C，C’，C1，C2)，尤其可用于加强重型车辆或者推土机的轮胎的至少一个胎冠保护帘布层，其包括形成芯层的非金属性内层(Ci)和包括丝束(T，T’，T1，T2)的不饱和外层(Ce)，每根丝束至少部分为金属性的而且螺旋缠绕所述内层(Ci)，其特征在于所述缆线(C，C’，C1，C2)具有高于7％的断裂相对伸长At，该值根据1984的ISO 6892标准牵伸测量。
2.如权利要求1所述的混合分层缆线(C，C’，C1，C2)，其特征在于它具有等于或高于10％的断裂相对伸长At，该值根据1984的ISO6892标准牵伸测量。
3.如权利要求1所述的混合分层缆线(C，C’，C1，C2)，其特征在于它具有等于或高于12％的断裂相对伸长At，该值根据1984的ISO6892标准牵伸测量。
4.如前述的任一权利要求所述的混合分层缆线(C，C’，C1，C2)，其特征在于所述内层(Ci)包括至少一种在20℃时断裂相对伸长Ar高于6％的材料。
5.如权利要求1至4任一项所述的混合分层缆线(C，C’，C1，C2)，其特征在于数量范围为3到12的所述丝束(T，T’，T1，T2)的每一根包括至少3根长丝(fm，fa，fa’)，这些长丝可以全部或部分为金属性的并以等于或大于所述丝束(T，T’，T1，T2)的缠绕螺距(Pi，pi’)的螺距(pe，pe’，pe”)螺旋缠绕所述内层(Ci)。
6.如权利要求1至5任一项所述的混合分层缆线(C，C’，C1，C2)，包括数量为N或N’，直径为di、di’的所述内层(Ci)，该内层被所述丝束(T，T’，T1，T2)以螺距pi，pi’螺旋缠绕，其特征在于每根丝束(T，T’，T1，T2)包括如下选择：
(a)或者是以螺距pe螺旋缠绕在一起的、直径为de的n根金属丝(fm)，或者是包括以螺距pe’绕丝束(T，T’，T1，T2)的一个芯层金属丝(fa)缠绕的n-1根金属丝(fm)，所述缆线(C’，C1，C2)满足下述所有条件：
(ai)所述内层(Ci)由在20℃时的断裂相对伸长Ar超过6％的材料组成；
(aii)0.17≤de(单位为mm)≤0.36；
(aiii)1.1.de≤di(单位为mm)≤5.de；
(aiv)3≤N≤12；
(av)3≤n≤6；
(avi)5.di≤pe(单位为mm)≤20.di或5.di≤pe’(单位为mm)≤20.di；
(avii)pe≤pi(单位为mm)≤3.pe或pe’≤pi(单位为mm)≤3.pe’；
(b)或者是以螺距pe”绕直径为dfa的非金属芯层长丝(fa”)螺旋缠绕的直径为de’的m根金属丝(fm)，所述缆线(C’)满足下述全部条件：
(bi)所述内层(Ci)由在20℃时的断裂相对伸长Ar超过6％的同一或不同材料组成；
(bii)0.17≤de’(单位为mm)≤0.36；
(biii)1.1.de’≤dfa(单位为mm)≤3.de’；
(biv)1.1.(dfa+2.de’)≤di’≤3.(dfa+2.de’)；
(bv)3≤N’≤12；
(bvi)5≤m≤12；
(bvii)10.di’≤pe”(单位为mm)≤20.di’；
(bviii)pe”≤pi’(单位为mm)≤3.pe”。
7.如权利要求5或6所述的混合分层缆线(C，C’，C1，C2)，其特征在于每根丝束(T，T’，T1，T2)的所述长丝(fm，fa，fa’)和所述丝束(T，T’，T1，T2)均以相同的捻合方向(S/S)缠绕。
8.如权利要求1至7任一项所述的混合分层缆线(C，C’，C1，C2)，其特征在于形成芯层的所述内层(Ci)由单丝组成。
9.如权利要求1至7任一项所述的混合分层缆线(C，C’，C1，C2)，其特征在于形成芯层的所述内层(Ci)由基于大量单元长丝的一根或多根纱线组成。
10.如权利要求9所述的混合分层缆线(C，C’，C1，C2)，其特征在于形成芯层的所述内层(Ci)由一根或多根通过组合若干纱线获得的股线组成。
11.如权利要求1至10任一项所述的混合分层缆线(C，C’，C1，C2)，其特征在于所述内层(Ci)由脂肪族聚酰胺组成。
12.如权利要求11所述的混合分层缆线(C，C’，C1，C2)，其特征在于所述内层(Ci)由6.6聚酰胺组成。
13.如权利要求1至10任一项所述的混合分层缆线(C，C’，C1，C2)，其特征在于所述内层(Ci)由脂肪族聚酯组成。
14.如权利要求13所述的混合分层缆线(C，C’，C1，C2)，其特征在于所述内层(Ci)由聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯组成。
15.如权利要求1至10任一项所述的混合分层缆线(C，C’，C1，C2)，其特征在于所述内层(Ci)由人造丝组成。
16.如权利要求6所述的混合分层缆线(C’)，其特征在于所述情况(b)中的用于每根丝束(T’)的所述芯层长丝(fa’)由单丝组成。
17.如权利要求16所述的混合分层缆线(C’)，其特征在于所述芯层长丝(fa’)由脂肪族聚酰胺组成。
18.如权利要求17所述的混合分层缆线(C’)，其特征在于所述芯层长丝(fa’)由6.6聚酰胺组成。
19.如权利要求16所述的混合分层缆线(C’)，其特征在于所述芯层长丝(fa’)由脂肪族聚酯组成。
20.如权利要求19所述的混合分层缆线(C’)，其特征在于所述芯层长丝(fa’)由聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯组成。
21.如权利要求16所述的混合分层缆线(C’)，其特征在于所述芯层长丝(fa’)由人造丝组成。
22.如权利要求6所述的混合分层缆线(C，C’，C1，C2)，其特征在于它也满足下述两个条件的一个或另一个：
(aviii)1.5.pe≤pi(单位为mm)≤2.pe或1.5.pe’≤pi(单位为mm)≤2.pe’
(bix)1.5.pe”≤pe’(单位为mm)≤2.pe”。
23.如权利要求6或22所述的混合分层缆线(C，C’，C1，C2)，其特征在于它也满足下述两个条件的一个或另一个：
(aix)4≤pe≤pi(单位为mm)≤12或4≤pe’≤pi(单位为mm)≤12
(bx)4≤pe”≤pi’(单位为mm)≤12。
24.如权利要求1至23任一项所述的混合分层缆线(C1)，其特征在于它包括每根由n＝6根金属丝(fm，fa)组成的N＝4根丝束(T1)，其包括被5根其它金属丝(fm)螺旋缠绕的芯层金属丝(fa)。
25.如权利要求1至23任一项所述的混合分层缆线(C2)，其特征在于它包括每根由n＝6根金属丝(fm，fa)组成的N＝5根丝束(T1)，其包括被5根其它金属丝(fm)螺旋缠绕的芯层金属丝(fa)。
26.如权利要求1至23任一项所述的混合分层缆线(C’)，其特征在于它包括每根由7根长丝(fm，fa’)组成的N＝3根丝束(T’)，其包括被m＝6根金属丝(fm)螺旋缠绕的非金属性芯层长丝(fa’)。
27.如权利要求1至23任一项所述的混合分层缆线(C)，其特征在于它包括每根由螺旋捻合在一起的n＝3根金属丝(fm)组成的N＝7根丝束(T)。
28.一种包括基于至少一个被加强元件加强的二烯弹性体的橡胶合成物的复合织物，可用作重型车辆或者推土机的轮胎的胎冠保护帘布层，其特征在于所述加强元件由权利要求1至26任一项的缆线(C’，C1，C2)组成。
29.如权利要求28所述的复合织物，其特征在于所述二烯弹性体属于由聚丁二烯、天然橡胶、合成聚异戊二烯、丁二烯-苯乙烯共聚物、异戊二烯-丁二烯共聚物、异戊二烯-苯乙烯共聚物和丁二烯-苯乙烯-异戊二烯共聚物组成的组。
30.如权利要求29所述的复合织物，其特征在于所述橡胶合成物基于天然橡胶。
31.如权利要求28至30任一项所述的复合织物，其特征在于在交联阶段所述橡胶合成物的割线模数M10为5-12Mpa，该值根据标准ASTM D 412测量。
32.如权利要求28至31任一项所述的复合织物，其特征在于它包括的所述缆线(C’，C1，C2)具有每dm织物20到40根缆线的缆线密度。
33.如权利要求28至32任一项所述的复合织物，其特征在于两根相邻缆线(C’，C1，C2)间的橡胶合成物桥的宽度ΔL为0.5mm到1.3mm。
34.如权利要求33所述的复合织物，其特征在于所述宽度ΔL为0.6mm到0.9mm。
35.设计用来加强轻型机动车辆如摩托车轮胎胎圈的胎圈金属丝，其特征在于它包括权利要求27的缆线(C)。
36.用于重型车辆或重型推土机的轮胎，其包括锚定在两个胎圈中且其径向上覆盖有胎冠加强件的胎体加强件，该胎冠加强件一方面包括一个或多个工作胎冠帘布层，另一方面包括一个或多个覆盖所述工作胎冠帘布层的胎冠保护帘布层，所述胎冠加强件本身覆盖有通过两个侧壁连接到所述胎圈的胎面，其特征在于至少一个所述胎冠保护帘布层包括权利要求28到34任一项的复合织物。
37.用于轻型机动车辆如摩托车的轮胎，所述轮胎包括锚定在两个胎圈中的胎体加强件，其特征在于每个所述胎圈由权利要求35的胎圈金属丝加强。
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