专利名称：：具有厚聚合物覆层的钢丝的制作方法
技术领域：
：本发明涉及具有可挤出聚合物覆层的钢丝。技术背景具有可挤出聚合物覆层例如聚氯乙烯覆层的钢丝是通常所知道的，美国专利4107370对这种钢丝进行了介绍。已知通过增大钢丝的直径来极大地改进钢丝的许多机械性能。但是，随之而来的缺点是由于钢的高密度，较大直径钢丝的重量也大大增加。另一方面，也存在只由可挤出聚合物构成的丝，即不具有钢芯。这种丝的优点是重量轻和高弹性。例如，当这些聚合物丝呈螺旋线形以用作书装订线时，这些丝受到横向力的作用后会反弹或回弹到原始形状。另一方面，这些聚合物丝有各种各样的缺点。一个缺点是它们的制造工艺慢，最终形状是螺旋型时尤其如此。另一缺点涉及到前述的高弹性，这种特性并非总是优点，当用作呈螺旋型的书装订线时，端部会很尖锐并会伤及使用者。由于高弹性，不经过热处理是不可能将这些端部弯曲成危险程度较小的形状。
发明内容本发明的目的是提供一种结合了已有的聚合物覆层钢丝的优点和聚合物丝的优点的丝。本发明的目的是提供重量大大减轻同时又不影响一些关键机械参数的丝。根据本发明，较细的钢芯上设有基本上厚的可挤出聚合物覆层，因此覆层钢丝的总直径基本上增加了。但是，由于聚合物的密度相比钢而言更低，本发明的钢丝具有低重量。钢芯通常呈圆橫截面。术语"可挤出聚合物"指各种类型的热塑性塑料，它们可以被挤出并包括各种聚合物，例如聚氯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯......。从经济的角度来看，釆用聚氯乙烯有利，因为它易于获得并相对便宜。本发明的覆层钢丝的特征在于钢丝的直径至少是0.2mm，并且覆层的厚度至少是钢丝直径的50%。本发明的覆层钢丝的第一个优点是它比相同直径的钢丝要轻得多。第二个优点是由于一些聚合物例如聚氯乙烯的成本价低，因此制造这种覆层钢丝的成本是非常可接受的。通过大量试验，令人惊奇的发现是，本发明的这种覆层钢丝的机械性能得到了极大的提高。下面将通过一些机械试验并参考附图对本发明进行更详细的描述，其中图1所示是本发明的覆层钢丝的横向截面；图2所示是在盘巻横向上进行压缩试验的示意图；图3说明将本发明的丝用作书装订线；图4说明将本发明的丝用作曲别针。具体实施方式进行机械试验，以将本发明的试样1和试样2与现有技术的试样3比较。图1所示是试样1和试样2的横截面，或本发明的覆层钢丝10的横截面。覆层钢丝10包括钢丝12和聚氯乙烯(PVC)的外部覆层14,在钢丝12和外部覆层之间可具有底漆或粘附促进层(未显示)。试样1由直径0.50mm的低碳含量(重量比小于0.20%wt.)的拉拔光亮钢丝12以及0.50mm厚的PVC覆层构成，或者说由直径1.50mm的覆层钢丝10构成。这意味着PVC覆层的厚度基本上是钢丝12直径的100%。试样2由直径0.40mm的高碳含量(碳含量大于0.25。/。wt.且小于l%wt.)的光亮钢丝12以及0.525mm厚的PVC覆层构成，或者说由直径1.45mm的覆层钢丝10构成。这意味着PVC覆层14的厚度基本上是钢丝12直径的130%。试样3由直径0.80mm低碳含量的光亮钢丝12构成，没有任何覆层。试样l、2、3的钢丝12的横截面比例是25:16:64。用试样l、2和3制作了大量螺旋弹簧16以进行机械试验。该螺旋弹簧16可用作书的装订线。利用试样l、2、3的已成形的盘巻或螺旋弹簧进行下面的试验。A)盘巻轴向上抗拉(拉伸)载荷的滞后试验。在该试验中，在盘巻或弹簧上加载，直至达到特定值(上反向点)，然后卸载，直至达到预载荷值。试验条件如下-预载荷下反向点2牛顿(N)-预载荷速度200mm/min-1次循环-上反向点6N，8N，ION，12N-循环速度200mm/min-夹持间距4圏测量总变形、弹性变形和塑性变形，结果统计如下表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>弹性变形等于总变形与塑性变形之差。表中的每个数据都是至少三次试验的平均值。从该滞后试-验可以看出，尽管与试样1的直径0.5mm和试样2的直径0.4mm相比，试样3的直径0.80mm更大，但在较高的上反向点值时，试样3比试样1和2的塑性变形和总变形更大。该试验说明，与试样3相比较，试样1和2的机械性能得到了极大的提高。B)在螺旋弹簧的横向进行压缩试验，直至产生塑性变形或弯曲。图2所示是如何在两块板18之间对螺旋弹簧16加载(压缩)，直至弹簧塑性变形或弯曲。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表中每个数据值都是至少三次试验的平均值。该试验再次说明，与试样3相比较，试样1和试样2的机械性能得到了极大的提高，尽管试样3的直径0.8mm更大。尽管试样2的钢丝直径(0.4mm)和总直径(1.45mm)均小于试样l，但试样2显示的试验值与试样1基本上相同。这大概是由于试样2的PVC覆层较厚的原因。C)盘巻的横向进行压缩的滞后试验，测量塑性变形、弹性变形和总变形。在该试验中，在盘巻或弹簧的横向施加压缩载荷(如图2)，直至达到特定值(上反向点)，然后再卸载，直至达到预载荷值。试验条件-预栽荷值下反向点2牛顿(N)—预载荷速度5mm/min-1次循环—循环速度5mm/min-夹持间距4圏得到如下结果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>每个数据值都是至少三次试验的平均值。该试验再次说明，与试样3相比，试样1和2的变形值是完全可以接受的，尤其对于塑性变形。尽管试样2的钢丝直径和总直径都较小，但是试样2的塑性变形比试样1小。这可能是由于试样2的PVC覆层较厚的原因。D)弹簧轴向上压缩载荷的滞后试验，测量塑性变形、弹性变形和总变形。在该试验中，在盘巻或弹簧上加载，直至达到特定值(上反向值),然后卸载直至达到预载荷值。试验条件如下-预载荷下反向点2N-预载荷速度200mm/min-1次循环-上反向点8N-循环速度200mm/min-夹持间距4圏得到如下结果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>每个数据值都是至少三次试验值的平均值。该试验再次验证了试样1和试样2的值是完全可以接受的。E)弯曲覆层弹簧+测量回弹度对以下试样进行弯曲试验-现有技术的钢丝在1.13mm低碳钢芯上包覆PVC，直至最终直径达到1.50mm。-本发明的钢丝l:在0.50mm低碳钢芯上包覆PVC，直至最终直径达到1.50mm。-本发明的钢丝2:在0.40mm高碳钢芯上包覆PVC,直至最终直径达到1.45mm。将上述各试样的钢丝成形为弹簧，然后将弹簧夹在Gressel设备上。夹紧后，弹簧被弯曲135。的角度。之后，将弹簧释放，并测量角度变形。这里，180。的测量角对应100%回弹度。测量结果统计如下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>从表中可以清楚看出，本发明的试样表现出的回弹度接近100%，而现有技术的试样显示出具有残余变形。从前述以及其它试验可以清楚地看到，钢丝12的直径至少是0.2mm，并且PVC覆层14的厚度至少是钢丝直径的50%。依据本发明，覆层钢丝10的一个优选实施例的特征是覆层14的厚度小于钢丝直径的150%。依据本发明，覆层钢丝10的另一个优选实施例的特征是覆层钢丝10的直径小于5mm，且最好小于3mm。构成PVC覆层14的聚氯乙烯树脂为商业可得的氯乙烯均聚物，以及包含至少75。/。wt.的氯乙烯和高达约25。/。wt.的一种或多种其它聚合的共聚单体的共聚物。前述氯乙烯均聚物和共聚物可以和稳定剂、增塑剂和颜料结合，从而获得PVC覆层14的一些已知典型特性。作为一种可替代的实施例，本发明钢丝可具有两层不同的聚合物。本发明钢丝可用于各种应用，例如香槟软木塞线、栅栏线、钩眼线、曲别针用丝、书装订线、螺旋装订线......图3用于说明用作书装订线，本发明的钢丝呈螺旋装订线10的形式，用作装订书20。正如前面所提到的并且如果没有预防措施，螺旋装订线10的两端会伤到使用者。螺旋装订线10的内部是钢芯的优点是它无需热处理就能产生塑性变形。因此，螺旋装订线10有利地是具有所谓盘绕回环22，其端部向回弯曲，因此不太可能伤到使用者。图4说明了将本发明的钢丝用作曲别针24。权利要求1、具有可挤出聚合物覆层的钢丝，其特征在于，钢丝的直径至少是0.2mm，并且覆层的厚度至少是钢丝直径的50％。2、根据权利要求1所述的钢丝，其特征在于，覆层的厚度小于钢丝直径的200%。3、根据权利要求1或2所述的钢丝，其特征在于，具有覆层的钢丝的总直径小于5mm。4、根据权利要求3所述的钢丝，其特征在于，覆层钢丝的总直径小于3mm。5、根据权利要求1~4的一项或多项所述的钢丝，其特征在于，钢丝是碳含量低于0.20%的低碳钢丝。6、根据权利要求1~4的一项或多项所述的钢丝，其特征在于，钢丝是碳含量高于0.25%且低于1%的高碳钢丝。7、根据权利要求1~6的一项或多项所述的钢丝，其特征在于，覆层钢丝被高度地机械变形。8、根据权利要求7所述的钢丝，其特征在于，机械变形的钢丝形成了螺旋弹簧。9、将根据权利要求1到7中任意一项所述的钢丝用作书装订线的用途。10、将根据权利要求1到7中任意一项所述的钢丝用作曲别针的用途。全文摘要一种钢丝(10)，该钢丝具有可挤出聚合物的覆层(14)，钢芯(12)的直径至少是0.2mm，并且覆层的厚度至少是钢芯直径的50％。该种钢丝具有纯聚合物丝的弹性，同时摒弃了它的缺点，例如制造方法慢的缺点。文档编号B21F45/22GK101296765SQ200680039689公开日2008年10月29日申请日期2006年9月4日优先权日2005年11月22日发明者A·格洛布,A·里普莱,P·波尔曼申请人:贝卡尔特股份有限公司