钢帘线以及具有该钢帘线的轮胎或履带的制造方法与工艺

本发明涉及具有圆柱形层的帘线，所述帘线可以特别用于增强轮胎，特别是用于重型工业车辆的轮胎。

背景技术：
具有径向胎体增强件的轮胎包括胎面、两个不可伸展的胎圈、将胎圈连接至胎面的两个胎侧，和沿周向设置在胎体增强件和胎面之间的带束层或胎冠增强件。该胎冠增强件包括多个橡胶帘布层，所述橡胶帘布层有可能使用增强元件或增强体增强，所述增强元件或增强体例如为金属或织物类型的帘线或单丝。轮胎的胎冠增强件通常由至少两个重叠的有时被称为工作帘布层或交叉帘布层的帘布层构成，其通常由金属制成的增强帘线在帘布层内彼此几乎平行设置，但是从一个帘布层至另一个帘布层交叉，亦即根据所考虑轮胎的类型，相对于圆周正中平面对称或不对称地以通常在10°和45°之间的角度倾斜。交叉帘布层可以通过各种其它橡胶帘布层或辅助橡胶层补充，所述橡胶帘布层或辅助橡胶层的宽度可以根据情况而改变，并且可以包含或不包含增强体。可以提及的例子包括简单橡胶垫，被称为保护帘布层的帘布层，所述保护帘布层的目的是保护胎冠增强件的剩余部分不受外部攻击和穿孔，或者被称为环箍帘布层的帘布层，所述环箍帘布层包括基本在周向方向上定向的增强体(帘布层被称作是零度的)，无论它们在径向上是位于交叉帘布层的外部还是在径向上位于交叉帘布层的内部。重型工业车辆，特别是施工场地类型的车辆的轮胎经受许多特别是压缩方面的机械应力和攻击。这是因为这种类型的轮胎通常在不平坦路面上行驶，所述不平坦路面不仅机械地加压于胎面而且向胎冠增强件施加显著的应力。此外，不平坦路面有时造成胎面穿孔。这些穿孔允许腐蚀性试剂(例如空气和水)进入，所述腐蚀性试剂氧化胎冠增强件的金属增强体并且显著缩短轮胎的寿命。工作帘布层通常用具有高断裂强度的金属帘线增强，所述金属帘线被称作是成股的(“线股帘线”)。特别通过现有技术已知包括一个芯部线股和多个层状线股的线股帘线，每个线股包括一根或多根芯部丝线，所述芯部丝线被N根丝线的中间层围绕，所述中间层本身可以被P根丝线的外层围绕，而整体有可能被包覆层包覆。因此，已知(1+6)+6x(1+6)或者(3+9)+8x(1+6)结构的线股帘线。为了改进帘线的压缩强度，已经提出对帘线的结构和对制成各个层的丝线的材料进行许多改变，特别是用以增加帘线的断裂强度。为了改进耐腐蚀性，已经提出改变帘线的构造从而特别是增加帘线对橡胶的渗透性，并且因此限制与疲劳腐蚀相关的风险。实际上，帘线的目的是尽可能地用橡胶进行浸渍，使得这种材料渗透制成帘线的丝线之间的所有空间。如果该渗透不足，因此沿着帘线形成空的毛细管或通道，例如由于轮胎胎冠的穿孔或其它攻击，腐蚀性试剂可能进入轮胎，沿着这些通道穿过轮胎的胎冠增强件前行。相比于在干燥环境中的使用，所述湿气的存在在导致腐蚀和加速疲劳过程(被称为疲劳腐蚀的现象)中起到重要作用。然而，对压缩强度和耐腐蚀性做出的这些改进通常(即便不一直如此)与特定于帘线的使用和制造的其它标准不相容或相矛盾，所述其它标准特别是工业成本、均匀性、工业加工性或耐冲击性和耐穿孔性。因此，通常地，选择线股帘线的特征从而相对于耐腐蚀性而更有利于帘线的高断裂强度。

技术实现要素：
因此本发明的目的是帘线，所述帘线不仅耐腐蚀而且在压缩时强劲。为此目的，本发明的一个主题是具有圆柱形层的金属帘线，其包括：-内层，所述内层由M根丝线组成，-中间层，所述中间层由围绕所述内层螺旋缠绕的N根丝线组成，-外层，所述外层由围绕所述中间层螺旋缠绕的P根丝线组成，并且在所述帘线中所述中间层的丝线之间的丝线间距离D2大于或等于25μm，并且所述外层的丝线之间的丝线间距离D3大于或等于25μm。根据本发明的帘线具有高压缩强度和高耐腐蚀性。不同于现有技术的线股帘线，本发明的发明人已经发现可以通过如下具有层的帘线以协同方式解决压缩强度和耐腐蚀性的问题，所述层对橡胶高度渗透，并具有不饱和的中间层和外层，以及相对高的丝线间距离D2和D3。因此，根据本发明的帘线可高度渗透并且具有的压缩强度优于渗透性中等或较差的帘线，并且具有相当或甚至是更好的机械性质。层的丝线间距离在帘线的垂直于帘线主轴线的截面上被限定为平均在每个层中分离所述层的两个相邻丝线的最短距离。因此，通道允许橡胶首先穿过外层然后穿过中间层，从而当轮胎硫化时有效地造成橡胶渗透帘线。不同于现有技术的线股帘线(其目的是保护帘线基本上免受由于腐蚀性试剂的直接腐蚀而造成的其机械性质的损害，特别是其断裂强度的损害)，本发明的发明人已经发现根据本发明的帘线的高渗透性使得有可能一方面保护帘线抵抗腐蚀性试剂的作用，另一方面由于渗透帘线的橡胶赋予的自包覆效果而增加帘线的压缩强度。实际上，本发明的发明人已经确定，腐蚀性试剂的最具破坏性的效果与其说是帘线的机械性质(特别是其断裂强度)的损害，不如说是由于这些腐蚀性试剂对粘合界面的腐蚀所造成的丝线和相邻橡胶之间的粘合损失。当其发生时，该粘合损失造成帘线与其相邻橡胶的分离。一旦分离，帘线则在由相邻橡胶形成的护套中滑动并且不再反抗施加至轮胎的负荷。其因此在压缩方面不太强劲。相反，根据本发明的帘线使得有可能维持丝线和相邻橡胶之间的粘合。根据本发明的帘线因此与橡胶合作从而反抗施加至轮胎的负荷并且因此在压缩方面更强劲。所述帘线为具有管状或圆柱形层的类型。管状或圆柱形的帘线意指由如下组成的帘线：芯部，所述芯部包括内层并可能地包括中心或核心；和一个或多个同轴层，在该情况下为中间层和外层，每个中间层和外层具有圆柱形或管状形状，以这样的方式围绕该芯部设置：使得至少在静置的帘线中，每个中间层和外层的厚度基本上等于形成其的丝线的直径；其结果是帘线的横截面具有基本上圆形的轮廓或包络线。根据本发明的具有圆柱形或管状层的帘线特别不应与具有被称作“紧凑”层的帘线混淆，所述具有被称作“紧凑”层的帘线为以相同捻距和相同缠绕方向缠绕的丝线的组件。在所述紧凑帘线中，紧凑性使得几乎不能看到明显的丝线层；其结果是所述帘线的横截面具有不再是圆形而是多边形的轮廓。具有管状或圆柱形层的帘线(也被称作非紧凑帘线)为这样的帘线，其中至少两个丝线层具有彼此不同的捻距或缠绕方向。在一个实施方案中，内层的丝线螺旋缠绕。在另一个实施方案中，内层的丝线笔直，亦即具有无穷捻距。根据定义，金属帘线意指由主要(在该情况下意指超过50％的丝线)或完全(意指100％的丝线)用金属材料制成的丝线形成的帘线。本发明优选使用由钢制成的帘线，更优选由珠光体钢(或铁素体-珠光体)碳钢(下文被称为“碳钢”)制成的帘线，或甚至由不锈钢(根据定义为包含至少11％的铬和至少50％的铁的钢)制成的帘线实施。然而，当然有可能使用其它钢或其它合金。丝线优选由钢制成，更优选由碳钢制成。当使用碳钢时，其碳含量(钢的重量％)优选在0.4％和1.2％之间，特别是在0.5％和1.1％之间；这些含量代表轮胎所需的机械性质和丝线的加工性之间的良好折中。应注意在0.5％和0.6％之间的碳含量使得这种钢最终更便宜，因为它们更容易拉制。取决于目标应用，本发明的另一个有利的实施方案还可以在于使用碳含量例如在0.2％和0.5％之间的低碳钢，这特别地因为其较低的成本和更大的易拉制性。所使用的金属或钢，无论其特别地是碳钢还是不锈钢，其本身可以覆盖有金属层，所述金属层例如改进了金属帘线和/或其组成元件的可加工性，或帘线和/或轮胎本身的使用性质，例如粘合性质、耐腐蚀性或甚至是耐老化性。根据一个优选的实施方案，所使用的钢覆盖有黄铜(Zn-Cu合金)层或锌层。应回顾在丝线制造过程中，黄铜涂层或锌涂层使得丝线更容易拉制，还使得丝线更容易粘合至橡胶。然而，丝线可以覆盖有除了黄铜或锌之外的金属的薄层，所述薄层例如具有改进这些丝线的耐腐蚀性和/或其对橡胶的粘合性的功能，例如Co、Ni、Al的薄层，以及Cu、Zn、Al、Ni、Co、Sn化合物的两种或多种的合金的薄层。本领域技术人员知晓如何制造具有所述特征的钢丝线，特别是通过使用例如包含特定添加元素例如Cr、Ni、Co、V或各种其它已知元素的微合金碳钢来调节钢的组成和所述丝线的加工硬化的最终水平从而适应其本身的特定要求(参见例如ResearchDisclosure34984–"Micro-alloyedsteelcordconstructionsfortyres"–1993年5月；ResearchDisclosure34054–"Hightensilestrengthsteelcordconstructionsfortyres"–1992年8月)。优选地，中间层的丝线之间的丝线间距离D2大于或等于30μm，优选40μm，更优选50μm。通过增加丝线间距离D2，更加促进橡胶通过中间层的通路。优选地，外层的丝线之间的丝线间距离D3大于或等于30μm，优选40μm，更优选50μm。通过增加丝线间距离D3，更加促进橡胶通过外层的通道。优选地，中间层的丝线之间的丝线间距离D2小于或等于100μm。因此，改进了帘线的完整性和内聚力及其断裂强度。优选地，外层的丝线之间的丝线间距离D3小于或等于100μm。因此，同样改进了帘线的完整性和内聚力及其断裂强度。优选地，比例D2/D3满足0.5≤D2/D3≤1.5，优选0.7≤D2/D3≤1.3，更优选0.8≤D2/D3≤1.2，还更优选0.9≤D2/D3≤1.1。橡胶通路的通道包括外部开口和内部开口，所述外部开口允许橡胶从帘线外部渗透至帘线内部，所述内部开口允许橡胶在帘线的核心上打开，例如与内层接触。为了保证橡胶的最大渗透，外部开口和内部开口优选具有相对相似的尺寸。因此通过防止每个通路通道的外部开口或内部开口之一限制橡胶的流动从而优化橡胶的渗透。有利地，内层和中间层的丝线的直径d1和d2分别满足d1/d2≥1，优选d1/d2>1。因此，在d1/d2>1的情况下，中间层和外层的去饱和增加，促进帘线对橡胶的渗透性。在d1＝d2的情况下，优选d3<d2从而增加外层的去饱和，因此促进帘线对橡胶的渗透性。在一个优选的实施方案中，每个内层、中间层和外层的每根丝线的每个直径d1、d2、d3分别满足d1>d2和/或d1>d3，使得有可能容易地允许橡胶在中间层和外层的丝线之间穿过。还更优选地，每个中间层和外层的每根丝线的每个直径d2、d3分别满足d2＝d3，使得帘线有可能具有简单设计，因此制造方法容易实施。在优选使用如下丝线的帘线的情况下，丝线间距离D2和D3增大并因此帘线的渗透性增大：彼此独立地，对于所述丝线每个内层、中间层和外层的每根丝线的每个直径d1、d2、d3分别满足0.15mm≤d1、d2、d3≤0.5mm，优选0.22mm≤d1、d2、d3≤0.5mm，更优选0.25mm≤d1、d2、d3≤0.5mm，还更优选0.30mm≤d1、d2、d3≤0.4mm。当帘线特别用在胎冠增强件中时，这些直径使得有可能获得压缩耐久性和压缩强度之间的优化的折中。当帘线特别用在胎体增强件中时，为了获得压缩耐久性和压缩强度之间的优化的折中，优选使用这样的丝线：使得0.15mm≤d1、d2、d3≤0.30mm，更优选0.15mm≤d1、d2、d3≤0.26mm。优选地，M＝2、3或4，N＝7、8、9或10并且P＝13、14、15或16。在一个实施方案中，P＝14或15。优选地，在该实施方案中，d2＝d3。帘线因此相对容易制造并且可以以高速制造。因此，帘线优选为2+7+14、2+7+15、2+8+14、2+8+15、2+9+14、2+9+15、2+10+14、2+10+15、3+7+14、3+7+15、3+8+14、3+8+15、3+9+14、3+9+15、3+10+14、3+10+15、4+7+14、4+7+15、4+8+14、4+8+15、4+9+14、4+9+15、4+10+14、4+10+15结构的帘线。在另一个实施方案中，P＝13。优选地，在该实施方案中，d3>d2。在又一个实施方案中，P＝16。优选地，在该实施方案中，d3<d2。在一个实施方案中，M＝2，N＝7、8、9或10并且P＝13、14、15或16，优选M＝2，N＝7、8或9并且P＝14，更优选M＝2、N＝9并且P＝14。因此，帘线优选具有2+7+14、2+8+14或2+9+14结构，更优选具有2+9+14结构。对于这些帘线，丝线的直径d1、d2、d3优选在0.3和0.5mm之间，包括端值。在另一个实施方案中，M＝3，N＝7、8、9或10并且P＝13、14、15或16，优选M＝3，N＝8或9并且P＝14或15，更优选M＝3、N＝9并且P＝14。因此，帘线优选具有3+8+14、3+9+14、3+8+15、3+9+15结构，更优选具有3+9+14结构。在另一个实施方案中，M＝4，N＝7、8、9或10并且P＝13、14、15或16，优选M＝4，N＝7、8、9或10并且P＝14或15，更优选M＝4、N＝9并且P＝14。因此，帘线优选具有4+7+14、4+7+15、4+8+14、4+8+15、4+9+14、4+9+15、4+10+14、4+10+15结构，更优选具有4+9+14结构。优选地，内层和中间层的丝线的直径d1和d2分别满足1.05≤d1/d2≤1.3，优选1.10≤d1/d2≤1.3mm，更优选1.15≤d1/d2≤1.3mm。比例d1/d2不得过小，因为如果过小将减小丝线间距离D2和D3，因此减小帘线的渗透性。比例d1/d2也不得过高，因为如果过高，帘线将变得过度去饱和，因此不利于丝线的良好分布。因此，比例d1/d2使得有可能获得显示较小分散性的丝线间距离D2、D3，这意味着在帘线的整个圆周上一致的去饱和。此外，具有过大直径的内层丝线将造成帘线刚度的增加，这将不利于其在张力下弯曲的能力。在此应回顾，以已知的方式，捻距代表在具有此捻距的丝线围绕帘线的轴线转了一整圈后测量的平行于所述帘线的轴线的长度。根据与每个层的每根丝线的捻距相关的相互独立的任选特征：-内层的丝线以捻距p1缠绕，所述捻距p1满足5≤p1≤11mm，优选7≤p1≤9mm，-中间的丝线以捻距p2缠绕，所述捻距p2满足8≤p2≤20mm，优选12≤p2≤18mm，-外层的丝线以捻距p3缠绕，所述捻距p3满足12≤p3≤30mm，优选20≤p3≤28mm。各个层的捻距因此使得有可能获得这样的帘线：其具有相对高的断裂强度但是具有适合其应用的弹性，特别是在轮胎的胎冠增强件或胎体增强件中作为增强体。有利地，内层和中间层的丝线分别缠绕的捻距p1和p2满足0.4≤p1/p2≤0.8，优选0.5≤p1/p2≤0.7。所述捻距比例p1/p2使得有可能增加内层和中间层的丝线之间的橡胶通路的通道的数目，同时保证每个内层和中间层对帘线的断裂强度做出基本上等同的贡献。所发生的情况是，彼此过于接近的捻距，亦即大于0.8...