專利名稱：增強(qiáng)氣胎用形狀記憶線、含該線的涂膠織物和氣胎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由彈性材料制造的產(chǎn)品，特別是氣胎，它由含具有至少一種形狀記憶絲的線的涂膠織物增強(qiáng)；本發(fā)明還涉及上述織物和相應(yīng)的線。
本發(fā)明又涉及這些涂膠織物的制造方法。
包括車輪氣胎、運(yùn)輸帶、運(yùn)送流體的軟管等的許多由彈性材料制造的物品包括至少一種由許多增強(qiáng)線制造的涂膠織物，它一般是相互平行安置的并結(jié)合到彈性材料中的織品或金屬。
在下文中詞“彈性材料”意思是整體結(jié)合材料的復(fù)合物，也就是包括聚合物基體、增強(qiáng)填充物和各種保護(hù)劑、催化劑、抗老化劑與其他試劑的橡膠，其整體按照現(xiàn)有技術(shù)中熟知的配方。
還已知金屬線由許多按預(yù)定間距，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)熟知的許多結(jié)構(gòu)螺旋式相互繞制的單金屬絲制成。
一般，所述產(chǎn)品需要這樣的線，當(dāng)暴露在包括拉伸和壓縮應(yīng)力的各種應(yīng)力下它具有特殊的機(jī)械強(qiáng)度性能，并具有抗腐蝕性。通過在結(jié)合到橡膠中的絲里面殘余空氣中存在水分，或通過當(dāng)橡膠層開裂使該線暴露到外部環(huán)境時(shí)直接與水接觸，腐蝕在該線的金屬絲中開始。
腐蝕一旦開始，可沿缺少適當(dāng)保護(hù)層的該絲擴(kuò)展。
要滿足耐蝕性的需要，將該線的金屬絲之間的空隙用橡膠完全填充，以避免金屬絲之間存在進(jìn)入的空氣，接著形成使腐蝕現(xiàn)象連續(xù)發(fā)展和擴(kuò)展的濕氣是合適的。
另外，為了抗機(jī)械應(yīng)力，該線的絲必須相互緊密地結(jié)合，以便保證適當(dāng)?shù)氖褂眯阅?，正如在笛卡兒?yīng)力-應(yīng)變曲線圖中由基本上線性特征所圖示的。
事實(shí)上，由于該絲之間的間隙，線受到滯后機(jī)械力，且受到該絲斷裂的危險(xiǎn)；甚至比在壓縮載荷下其中組成絲之間的間隙最小或?yàn)榱愕木€經(jīng)受的低。
要求的該絲之間的橡膠有好的貫入和該線高的使用性能在氣胎中是特別重要的；它們通常由許多不同的半成品部件裝配制成，其中一些由以前所述的涂橡膠織物形成的各種尺寸的帶構(gòu)成。
涂橡膠的氣胎用織物的制造通過將裸線結(jié)合到彈性材料中來進(jìn)行，優(yōu)選借助于已知的涂膠器，如擠壓機(jī)和壓延機(jī)，裸絲由安置在上述涂膠器之前的裸絲供盤來提供。在結(jié)合的這個(gè)階段期間將彈性材料貫入到該線必須完成。
有許多已知的解決方法可保證很好的將橡膠貫入到該線，所有的特征在于可由橡膠很容易貫入的該線在使用的氣胎中不具有最佳性能。
在一種適合絞合線的解決方法中，該線包括第一個(gè)面配置的第一套絲和在另一個(gè)面配置的第二套絲，它就第一套絲沿該線的縱向進(jìn)展旋轉(zhuǎn)，以使在每個(gè)橫截面絲的表面具有最大顯露，因此具有最大的彈性材料的覆蓋。這種解決方法引起沿該線的進(jìn)展的絲的配置不均勻，使用性能不令人滿意。
各種解決方法規(guī)定該線中金屬絲保持空隙(打開線)，以使在它們之間保留小的間隔。在該過程中經(jīng)由涂橡膠器，金屬絲之間的間隔使橡膠很好的貫入到該線。這種解決方法可引起金屬絲相互之間絲的緊密，由于在它們到達(dá)涂橡膠器之前就受到拉力，由此使它們不可能或很難使橡膠貫入到該線；當(dāng)這不發(fā)生時(shí)，該線以最佳的方式被涂橡膠，但保持一個(gè)滯后的性能，所以使用中不令人滿意。
另一種解決方法規(guī)定在該線中配置具有非線性(鋸齒形)結(jié)構(gòu)的金屬絲，以使在每個(gè)不同的金屬絲與下一個(gè)之間提供一個(gè)間隙，促使橡膠貫入到該線的中心。這種解決方法引起非線性絲的更低的抗疲勞性，因此引起整個(gè)線的低抗疲勞性。
如果現(xiàn)在我們檢查多層輪胎的線，它們包括由許多絲的同軸層履蓋的中心芯，正如在已知的具有3+9+15結(jié)構(gòu)的線的情況下，換句話說，三股絲的芯絞合在一起，其周圍被繞制九股絲的第一層，其上繞制十五股絲的第二層。這些線特別用于卡車在氣胎的外胎線網(wǎng)層中。
在該線中，很少橡膠貫入到內(nèi)層，實(shí)際上沒有貫入到芯，由于由絲的徑向外層造成的實(shí)際阻擋。在這些類型的線中，為了實(shí)現(xiàn)足夠的橡膠貫入，基于使用不同直徑的絲的解決方法是合適的。
雖然一方面這種解決方法改進(jìn)了橡膠貫入，另一方面關(guān)于該線的使用性能不令人滿意。
要改進(jìn)氣胎使用性能的特征，最近已使用其中至少一種組成絲由形狀記憶合劍材料制成的金屬線。
例如，在“Engineering Aspect of shape memory alloy s”(Butterworth-Heinemann,1990出版)出版物中的3-20頁中敘述了形狀記憶材料。
正如接著更詳細(xì)敘述的，形狀記憶絲具有下列性質(zhì)(1)擁有準(zhǔn)確的通過在特定溫度進(jìn)行熱處理所賦予的記憶形狀，特定溫度賦予該絲一個(gè)預(yù)定的臨界點(diǎn)，(2)由于在臨界點(diǎn)以下溫度賦予的機(jī)械應(yīng)力的結(jié)果失去這個(gè)形狀；和(3)當(dāng)其溫度超過臨界點(diǎn)就恢復(fù)記憶的形狀。
為了在氣胎中使用，在將其與其它絲絞合形成線以前，將經(jīng)過熱處理，以使其具有例如波浪形的這類絲在室溫進(jìn)行賦予另一個(gè)形狀，例如直線形的拉伸。
當(dāng)氣胎中的溫度，例如由于高轉(zhuǎn)速的結(jié)果，升高到高于形狀記憶絲的臨界點(diǎn)，該絲就趨于恢復(fù)原記憶的波浪形。
但是，由于形狀記憶絲與其它絲絞合，且整個(gè)線固定到彈性基體，則整個(gè)結(jié)構(gòu)受到拉力，該絲不能收縮以呈現(xiàn)其固有的長度更小的波浪結(jié)構(gòu)。
所以，形狀記憶絲中拉伸應(yīng)力增加(該絲的作用象一根拉伸彈簧)，其作用結(jié)果提高了結(jié)構(gòu)抗離心力作用的剛性。
特別是，美國專利5242002敘述了一種徑向氣胎，其帶組合包括三層帶，前二層具有對(duì)于中緯線平面對(duì)稱傾斜的線，而第三層具有圓周配置的線。
該線由許多對(duì)于其它絲呈螺旋繞制的絲形成，且內(nèi)帶的每根線包括許多金屬絲，至少其中一種由形狀記憶材料合金制成。
日本專利申請(qǐng)JP4362401涉及一種具有帶結(jié)構(gòu)的徑向胎，它的外層包括一個(gè)雙面形狀記憶膨脹部件，優(yōu)選由Ni-Ti合金制造的彈簧型部件，在底帶層以周圍方向(在0°)繞制。
當(dāng)輪胎在高速運(yùn)行中受熱時(shí)，該形狀記憶部件趨于在圓周方向收縮。但是，由于這種收縮被底層帶結(jié)構(gòu)阻礙，該部件產(chǎn)生使該帶組合更堅(jiān)固的拉力，這樣就控制了在高速時(shí)輪胎的膨脹現(xiàn)象。
在低速或在正常使用條件下，該形狀記憶部件保持原形狀或由于氣脹壓力的結(jié)果恢復(fù)到原形狀。申請(qǐng)人發(fā)覺達(dá)到上述最佳性能的失敗可能取決于用形狀記憶絲的所述線的特殊性能，與其優(yōu)點(diǎn)一起，這提出一個(gè)值得考慮的問題。
眾所周知，當(dāng)輪胎在約150℃，有時(shí)更高的溫度下進(jìn)行硫化期間，在開始階段，當(dāng)橡膠化合物粘度低時(shí)，實(shí)際上產(chǎn)生，形狀記憶絲的收縮引起線的打開，換句話說，引起組成絲的分離。
然后，橡膠被硫化，失去塑性，但該線不能閉合，防止由形狀記憶絲的收縮引起的那些，所以在硫化胎中以這種膨脹結(jié)構(gòu)固結(jié)，帶有所有不穩(wěn)定性能和低壓縮強(qiáng)度的所述缺點(diǎn)，特別是產(chǎn)生差的抗彎曲應(yīng)力和壓縮應(yīng)力性。
所述專利US5242002和JP4362401忽略涉及這種情況，所以，改進(jìn)線的絲之間彈性材料的貫入問題，同時(shí)獲得好的線的性能，因此獲得好的輪胎使用性能，是目前基本上沒有解決的問題。
申請(qǐng)人意識(shí)到，通過使用含有至少一種形狀記憶絲的線可能同時(shí)改進(jìn)線的絲之間的橡膠貫入特性，上述形狀記憶絲具有恢復(fù)預(yù)先記憶的形狀的特性，主要在第一熱操作過程是有效的，該絲還可在第一熱操作過程后具有記憶退化的值得注意的程序特性。
下面關(guān)于形狀記憶材料的初步觀察和確定將幫助更清楚地理解申請(qǐng)人的發(fā)明的性質(zhì)。
形狀記憶是一些金屬合金擁有的，通過材料的適當(dāng)加熱消除視在塑性變形的能力。
已知(“Shape Memory Alloys”-ed.H.Funakubo-Gordonand Breach SciencePublisher-1987)形狀記憶性通過固-固相轉(zhuǎn)變(當(dāng)從低溫到高溫時(shí)從馬氏體到奧氏體，反之亦然)產(chǎn)生，稱作“熱彈性馬氏體轉(zhuǎn)變”。這種轉(zhuǎn)變?cè)诶鋮s情況下稱作“正向”，而在加熱情況下稱作“反向”。與形成馬氏體組織相應(yīng)的正向轉(zhuǎn)變?cè)跍囟萂s開始，在更低的溫度Mf結(jié)束。與形成奧氏體組織相應(yīng)的反向轉(zhuǎn)變?cè)跍囟華s開始，在更高的溫度Af結(jié)束。
由于一般Ms≠M(fèi)f≠As≠Af，所述馬氏體轉(zhuǎn)變是滯后的。特別是，如果Mf＜Ms＜As＜Af時(shí)，該馬氏體轉(zhuǎn)變稱作1型；如果Mf＜As＜Ms＜Af，該馬氏體轉(zhuǎn)變稱作2型。
馬氏體相具有由甚至在極限應(yīng)力狀態(tài)(如50MPa)下取向不同的多米諾體(dominoes)(叫做馬氏體變體)構(gòu)成的特有顯微組織。形狀記憶材料通過在特定時(shí)間和特定溫度熱處理可獲得預(yù)定的形狀。為了獲得一個(gè)預(yù)定轉(zhuǎn)變溫度對(duì)特殊組成的特定材料的絲進(jìn)行這種處理。當(dāng)材料冷卻時(shí)，發(fā)生從奧氏體相到馬氏體相的轉(zhuǎn)變，如果該材料受到能產(chǎn)生變體取向過程的應(yīng)力狀態(tài)，與該現(xiàn)象有關(guān)的變形ε*，對(duì)于小于As的溫度，在除去該力后是恒定的(假塑性變形)。但是，當(dāng)接著加熱到大于As的溫度時(shí)，通過反向馬氏體轉(zhuǎn)變消除了該變形ε*，因此恢復(fù)原形狀(形狀記憶作用)。消除的變形ε*是總的，如果ε*＜/=εmax，式中εmax是可被形狀記憶作用消除的最大變形，這是特定形狀記憶材料的特性，并是用于給與記憶的特定熱處理的特征。如果ε*的消除在加熱期間由在從溫度As到更高溫度Af過程中的力學(xué)抑制條件被部分或全部阻礙，該材料產(chǎn)生稱為恢復(fù)力的拉力。
總之，熱處理用于賦予形狀記憶合金四個(gè)特征溫度，上面表示為Ms、Mf、As、Af。
在材料受到連續(xù)的熱操作過程中變形ε*完全消除的能力一般退化，在許多可獲得這種消除的連續(xù)熱操作過程中表現(xiàn)為降低，這種退化隨ε*接近εmax而增加。殘余的可消除假塑性變形ε*部分的值的降低也稱作“形狀記憶退化”，被確定為一種材料形狀記憶特性的連續(xù)變化，可通過許多經(jīng)受的熱操作過程確定，并表示形狀記憶材料的使用壽命。
為更準(zhǔn)確的確定一種材料形狀記憶退化，可參閱出版物“Engineering AspectsofShape Menory Alloys”的256-259頁(Butterworth-Heinemann,1990出版)中的說明。在該出版物中說明了可按照給定的預(yù)先記憶形狀的恢復(fù)性來表示這樣材料的壽命。當(dāng)該材料不能恢復(fù)記憶形狀時(shí)，被認(rèn)為它的使用壽命結(jié)束。
例如，對(duì)于εmax=8％的NiTi合金，變形ε*可被反復(fù)和完全消除的連續(xù)熱操作過程數(shù)作為ε*值的一個(gè)函數(shù)來變化，如下表所示(來自J.Cederstrom and J.VanHumbeeck,J.dephysiqueⅣ C2,1995,PP.335-341)。
ε*熱操作過程8％(=εmax) 14％ 1002％ 100001％ 100000由該表可以看出，如果賦予該材料，特別是金屬絲8％的拉伸變形ε*(假塑性變形)，在第1熱操作過程期間它將是可完全消除的，但只在該拉伸變形的逐漸降低的摩擦可被消除期間，在接著的熱操作過程中將不再被消除。相反，如果賦予的假塑性拉伸變形ε*僅等于2％，在退化開始之前通過10000次連續(xù)熱操作過程它都是完全可消除的。為了本發(fā)明的目的、每次熱操作過程包括材料的加熱階段和接著的冷卻階段。
如果賦予所述材料的假塑性變形εtot大于εmax，該變形由可消除部分ε*和不可消除部分εpl(塑性變形)組成。所以εtot=ε*+εpl。
還在這種情況下，在連續(xù)熱操作過程中ε*總是與εmax相合，雖然這里εmax的值連續(xù)變化，且在每次特定的操作過程中取決于預(yù)先所經(jīng)受的熱操作過程的次數(shù)。
換句話說，如果在每次熱操作過程結(jié)束時(shí)，總是產(chǎn)生相同的變形εtot,εtot的組成由一操作過程變到下一操作過程，可消除部分ε*逐漸減小，同時(shí)塑性變形εpl部分增大。
申請(qǐng)人認(rèn)識(shí)到，通過對(duì)至少一種絲使用形狀記憶材料可獲得線性能上的重大改進(jìn)，上述絲在與其它絲絞合以前通過對(duì)該絲進(jìn)行特定的熱處理在該絲中產(chǎn)生適當(dāng)記憶退化特性。
申請(qǐng)人認(rèn)識(shí)到，有利的利用該絲的形狀記憶作用是可能的，換句話說，通過恢復(fù)預(yù)先確定的原形狀，通過限制將該線結(jié)合到彈性材料中的步驟的這種作用，消除產(chǎn)生的拉伸變形的能力可以提供，上述結(jié)合線是為了獲得使橡膠最佳的貫入到該線中，使該步驟與第一熱操作過程同時(shí)達(dá)到具有形狀記憶絲的線。
較好地，結(jié)合這個(gè)步驟在溫度T1進(jìn)行，上述溫度T1大于賦予該絲的轉(zhuǎn)變范圍(As-Af)的最小溫度As，更好，也可大于該范圍的最大溫度Af。
該形狀記憶絲預(yù)先受到一個(gè)預(yù)先確定值ε*的拉伸變形，同時(shí)它在一個(gè)比As低的溫度T0(例如，室溫)，然后通過已知的方法和工具與其它絲一起絞合形成線。
在高溫進(jìn)行的含有所述形狀記憶絲的線的結(jié)合步驟中發(fā)生與該絲的收縮有關(guān)的形變的消除，在與該線的其它絲摩擦的條件下，上述絲產(chǎn)生一個(gè)收縮力，因此引起這些絲的紊亂，換句話說，引起該線的膨脹。
實(shí)際上，使該線打開，接著橡膠很好的貫入到其中。
所以，在結(jié)合步驟后施加在該線上的拉力，在織物恢復(fù)和它從結(jié)合溫度冷卻到逐漸降低到室溫的值的期間，有利地產(chǎn)生形狀記憶絲的形變狀態(tài)的恢復(fù)并返回到ε*的值，這可能借助于馬氏體取向過程要求的有限的力，接著在該線中這些絲彼此相對(duì)地恢復(fù)，直到致密，換句話說獲得緊密的線。
這個(gè)致密的結(jié)構(gòu)實(shí)際上在連續(xù)的熱操作過程中維持不變，由于賦予該形狀記憶絲的形狀記憶退化的特性，這使它不可能恢復(fù)ε*的主要部分。
這樣，以這種方式在接著的硫化熱操作過程中該線的基本上緊密結(jié)構(gòu)獲得保持，盡管操作過程溫度很高，以使該線在硫化輪胎中以基本上緊密的結(jié)構(gòu)結(jié)合。
因此，由如上所述制造的涂膠只物構(gòu)成的產(chǎn)品，特別是氣胎顯示出最佳的線的性能。
所以，本發(fā)明第一目標(biāo)涉及用于增強(qiáng)由彈性材料制造的產(chǎn)品的金屬線，它包括許多在周圍相互成螺旋地繞制的金屬絲，其中至少一種由形狀記憶材料制成，它能恢復(fù)預(yù)先記憶的形狀，并由所述記憶的形狀變形，所述線的特征在于所述形狀記憶絲具有在第一熱操作過程中顯著有效的恢復(fù)能力，并在所述第一熱操作過程后退化到至少有意義的預(yù)先確定的程度。
本發(fā)明另一目標(biāo)涉及用于增強(qiáng)由彈性材料制造的產(chǎn)品，例如氣胎、運(yùn)輸帶、軟管等的金屬線，它包括許多在周圍相互成螺旋繞制的金屬絲，所述絲的至少一種由形狀記憶材料制造，所述的線的特征在于所述形狀記憶絲在室溫具有-各種形狀的記憶，該絲在大于室溫T0的溫度As記憶的長度l0小于在室溫的長度l1；-可通過形狀記憶作用消除的假塑性拉伸變形εmax/c，和具有所述記憶形狀長度的0.2％和8％之間的值；-具有所述εmax/c值的至少85％值的拉伸變形εtot；-在溫度T1＞As進(jìn)行第一熱操作過程后，一個(gè)在殘余可消除假塑性拉伸變形ε*中的降低，這個(gè)降低至少為所述假塑性拉伸變形εmax/c值的40％。
本發(fā)明第二個(gè)目標(biāo)涉及用于由本發(fā)明線增強(qiáng)的彈性材料制造的產(chǎn)品中的涂膠織物，另一方面正如上面所確定的，本發(fā)明涉及用于由彈性材料制造的產(chǎn)品的涂膠織物，所述產(chǎn)品包括許多結(jié)合到彈性材料中所述織物的線并配置以使它們是共面的，在相同方向相互平行和靠近，每根線都由許多呈螺旋繞在一起的金屬絲制成，上述線的至少一根的組成絲的至少一種由形狀記憶材料制成，所述織物的特征在于由形狀記憶材料制造的所述絲在室溫具有下述特性-記憶各種形狀，該絲在大于室溫T0的溫度As記憶的長度l0小于其在室溫的長度l1；-通過形狀記憶作用可消除的假塑性拉伸變形εmax/t，并具有所述記憶形狀長度l0的0.1％和8％之間的值；-具有所述εmax/t值至少兩倍值的假塑性拉伸變形εtot；-對(duì)于在溫度T1＞As進(jìn)行的每次連續(xù)熱操作過程，一個(gè)在殘余可消除假塑性拉伸變形ε*N+1中的降低，該降低至少為上述操作過程的假塑性拉伸變形εmax/N值的40％。
在本發(fā)明織物中，在織物涂膠熱操作過程期間，通過由形狀記憶絲對(duì)鄰近金屬絲施加的間隔作用，可獲得該線的金屬絲的理想涂膠，該形狀記憶絲趨于恢復(fù)預(yù)定的更小長度的記憶形狀，接著恢復(fù)該線的膨脹并將橡膠貫入打開的線的絲之間相反，在輪胎中所述織物的線的良好使用性能可通過該線的結(jié)構(gòu)獲得，該線在輪胎使用期間產(chǎn)生的熱循環(huán)中基本上保持緊密，由于通過形狀記憶作用可消除的殘余假塑性拉伸變形ε*值的降低，該降低的出現(xiàn)是織物涂膠和輪胎硫化的熱操作過程的結(jié)果。
本發(fā)明第三個(gè)目標(biāo)涉及由彈性材料制造的產(chǎn)品，特別是用于車輪的氣胎，如上所述，它們用本發(fā)明線，更好是用本發(fā)明涂膠織物增強(qiáng)；本發(fā)明優(yōu)先的目標(biāo)涉及車輪氣胎，它包括一個(gè)具有輪周部分和二個(gè)軸向相對(duì)側(cè)面的環(huán)形外胎，它限定于為固定輪胎到相應(yīng)構(gòu)件胎環(huán)上的一對(duì)胎邊，配置在所述外胎的輪周上的胎紋和置于所述外胎和胎紋之間的帶結(jié)構(gòu)，所述輪胎的結(jié)構(gòu)包括許多增強(qiáng)線，每根線由周圍相互呈螺旋繞制的金屬絲制成，金屬絲的至少一種是由形狀記憶材料制成的絲，其特征在于由形狀記憶材料制成的所述絲在室溫具有下述特性-記憶各種形狀，該絲在大于室溫T0的溫度As記憶的長度l0小于其在室溫度的長度l1；-通過形狀記憶作用可消除的假塑性拉伸變形εmax/p，并具有所述記憶形狀長度l0的0.05％和8％之間的值；-具有所述值εmax/p至少六倍的值的假塑性拉伸變形εtot；-對(duì)于在溫度T1＞As進(jìn)行的接著輪胎硫化的每次熱操作過程，一個(gè)在殘余可消除假塑性拉伸變形ε*N+1中的降低，該降低至少為上述操作過程的假塑性拉伸變形εmax/N值的40％。
最好，輪胎是徑向型，在外胎的帶和/或線網(wǎng)層中使用具有包括至少一種形狀記憶絲的線的涂膠織物。
本發(fā)明又一個(gè)目標(biāo)涉及所述氣胎的裝配方法，其特征在于使用上述的線。
本發(fā)明另一個(gè)不同的目標(biāo)涉及制造用于由彈性材料制造的產(chǎn)品，如氣胎、運(yùn)輸帶、軟管等的涂膠增強(qiáng)織物的方法，該織物包括許多在單一方向相互平行取向的并結(jié)合到所述織物的彈性材料中的增強(qiáng)線。
在這些織物中，每根線都包括周圍相互呈螺旋圍繞的金屬絲，該組成絲的至少一種由形狀記憶材料制成，它通過適當(dāng)?shù)臒崽幚砜捎洃浧溟L度小于該絲在室溫長度的預(yù)定形狀，并在室溫按預(yù)定百分量εtot被拉伸變形。
該方法包括已知的將線結(jié)合到彈性材料層中的步驟，以使形成所述增強(qiáng)織物，然后冷卻并抽出該織物，該方法基于下述創(chuàng)新步驟a)具有形狀記憶作用退化特性的形狀記憶絲，以使織物涂膠熱操作過程后，通過形狀記憶作用可消除的假塑性拉伸變形εmax在0和最多等于εmax開始值的40％之間，在每次連續(xù)熱操作過程中εmax降低最好隨上述操作過程具有相同的百分率值；b)在大于相轉(zhuǎn)變開始溫度As的溫度下T1將該線結(jié)合到彈性材料中；c)在該線結(jié)合到彈性材料中的步驟中，利用由該絲記憶的預(yù)定形狀的恢復(fù)，將上述恢復(fù)期間產(chǎn)生的恢復(fù)力傳遞到周圍的絲上，具有將所述絲相互間隔分開放置的效果并使橡膠貫入基本上張開結(jié)構(gòu)的線中；d)在冷卻期間拉伸該線并抽出織物以使恢復(fù)該線的原長度。
在任一種情況下，通過下面說明和附圖本發(fā)明將被更清楚地理解，并提供實(shí)施例，實(shí)施例沒有限制的目的。


圖1是本發(fā)明金屬線的一個(gè)透視放大圖；圖2是結(jié)合許多本發(fā)明線的涂膠織物的示意局部透視圖；圖3是以實(shí)施例提供的圖顯示將線結(jié)合到彈性材料中的織物涂膠裝置的一個(gè)頂視圖；圖4是以實(shí)施例提供的圖顯示由壓延機(jī)構(gòu)成的織物涂膠裝置的一個(gè)側(cè)視圖；圖5以除去一部分的局部透視圖顯示本發(fā)明一個(gè)氣胎；圖6以定性圖顯示分別在硫化前和硫化中的輪胎，對(duì)于裸線，對(duì)于涂膠織物中的線，通過相應(yīng)金屬絲中形狀記憶作用可消除的部分假塑性拉伸變形的特性變化。
首先參見設(shè)計(jì)目的是使形成用于由彈性材料制成的產(chǎn)品的增強(qiáng)件的金屬線1(圖1)來敘述本發(fā)明。
為簡單表述，圖示一根該類型的線，它包括一個(gè)在中心部分的直的絲3，它形成該線的芯，它被在該中心絲的周圍呈螺旋繞制的6根絲4的層環(huán)繞，形成外殼。但是，按規(guī)定該線可具有任何已知的結(jié)構(gòu)，無論絞合類型或具有中心芯和一個(gè)或多個(gè)同心層的類型，其中芯和一層或多層可由單一線或由絞合絲或由它們的任何組合形成。
已知線，特別是用于增強(qiáng)車輪氣胎的線的例子是通常按1×4、3×7、1+6、2+2、1×3+6+15確定的線。
在本發(fā)明的線中，至少一根絲，如上述1+6的絲3由具有下面規(guī)定特性的形狀記憶材料制成，而其它絲(4)是鋼制的普通型的絲，更好是HT型的絲，換句話說，用高碳含量，即＞0.9％的鋼。
在氣胎工藝中，所述絲的直徑最好在0.12mm和0.38mm之間。
絲3的形狀記憶材料最好由選自Fe-Mn-Si、Cu-Zn-Al、Cu-Al-Ni、Cu-Al-Be、Fe-Ni-Co-Ti和Ni-Ti的合金制造。
在與其它絲絞合以使形成裸線以前，將絲3進(jìn)行一個(gè)賦予它一個(gè)預(yù)定記憶形狀、一個(gè)特定范圍的轉(zhuǎn)變溫度(Ms、Mf、As、Af)和一個(gè)對(duì)于連續(xù)熱操作過程的形狀記憶的特殊降低梯度的熱處理。
在該熱處理后，還在溫度T＜As進(jìn)行拉伸，它賦予它一個(gè)假塑性變形εtot和一個(gè)長度l1。
所以，在本發(fā)明的線中，在通常假定為25℃的室溫T0該形狀記憶絲具有下列特性-記憶各種形狀，在As大于室溫T0時(shí)該絲在溫度范圍As-Af記憶的長度l0小于其在室溫的長度l1；-通過形狀記憶作用可消除的假塑性拉伸變形εmax/c，并具有在所述記憶形狀長度l0的0.2％和8％之間的值；-通過在室溫將該絲拉伸賦予的拉伸變形εtot具有至少所述值εmax/c的85％的值；-在溫度T1＞As進(jìn)行的第一熱操作過程，一個(gè)殘余可消除假塑性拉伸變形ε*的降低，該降低至少為所述假塑性拉伸變形εmax/c值的40％。
最好所述拉伸變形εtot具有不小于所述值εmax/c的值。
特別是對(duì)于上述材料，如上確定的拉伸變形εmax/c的值隨材料變化，例如對(duì)于Fe-Si-Mn合金為0.2％，對(duì)于Ni-Ti合金為8％。
由所述合金施加的最大恢復(fù)力對(duì)于Fe-Si-Mn合金為400MPa(兆帕)，對(duì)于Ni-Ti合金為600MPa。
最好，在溫度T1＞As進(jìn)行第一熱操作過程后，殘余可消除假塑性拉伸變形ε*的降低(在本說明書中也稱為形狀記憶材料的退化)在接著的熱操作過程中也保持，該熱操作過程在產(chǎn)品的裝配和使用期間對(duì)該線進(jìn)行。
更準(zhǔn)確地說，如果ε*表示第一熱操作過程中通過記憶作用可消除的變形量，該絲的退化可定義為在接著的熱操作過程結(jié)束時(shí)殘余可消除變形量的值。
按照本發(fā)明該值不大于ε*的40％，更好不大于ε*的35％。
最好，在接著第一熱操作過程中可消除的假塑性拉伸變形ε*N由下式確定ε*N=Q％ε*N-1式中N表示接著第一熱操作過程數(shù)，Q％是由形狀記憶作用可消除變形的百分?jǐn)?shù)，由于退化現(xiàn)象的結(jié)果該材料在接著的熱操作過程中獲得。
較好，Q％值選擇不大于ε*N的40％，更好不大于ε*N的35％，最好不大于ε*N的25％。
按照上面確定的特性，在本發(fā)明線中的形狀記憶絲在其受到的，通常在織物涂膠的第一熱操作過程中產(chǎn)生其最大的收縮，在其結(jié)束時(shí)其收縮能力顯著降低或?qū)嶋H上為零。
總之，該線在織物涂膠步驟期間可打開，當(dāng)橡膠貫入到該線中需要高可能性時(shí)，同時(shí)在車胎的硫化期間它保持顯著的緊密。
作為在該材料中的一個(gè)負(fù)要素總可看到形狀記憶的退化，所以，按照本發(fā)明它的使用構(gòu)成該技術(shù)中的新穎，假定這些材料一般使用，就是因?yàn)槠湟詫?shí)際上時(shí)間上恒定的方式恢復(fù)存入記憶的形狀的能力。
需要指出，用于打開該線的該絲的間隔的作用可由使用被適當(dāng)熱處理處理的絲3方便地提高，以這樣的方式它為特定目的記憶比直線形狀更有用的形狀，例如波浪形狀，更好象彈簧螺旋形式的形狀。
還在這種情況下，在T＜As溫度將絲3預(yù)先拉伸到直線形狀，然后與其它絲絞合以生產(chǎn)所需要的線。
在織物涂膠步驟中，該絲3恢復(fù)波浪形狀并通過以前提到的收縮力和波浪形產(chǎn)生的力將留空間力傳遞到周圍的絲，以這種方式可獲得該線的更大的張開，由此獲得橡膠更好的結(jié)合到其中。
在一個(gè)本發(fā)明特別的實(shí)施方案中，使用由Fe-Mn-Si合金制成的形狀記憶絲，其特征在于可消除的假塑性變形εmax=％，能產(chǎn)生一個(gè)400MPa的恢復(fù)力，可消除的變形的百分?jǐn)?shù)(退化系數(shù)Q％)等于25％。
本發(fā)明還涉及用該線提供的涂膠織物(圖2)。
涂膠織物基本上包括一個(gè)彈性材料的帶2，其長度不確定(或換句話說遠(yuǎn)大于寬度)，它包括許多這樣配置的線1，以使它們相互鄰接和共面，并以該帶的縱向取向并結(jié)合到彈性材料中。
將一份以適當(dāng)角度合適切成的涂膠織物制成用于裝配各種由彈性材料制成的產(chǎn)品，如氣胎、運(yùn)輸帶、輸送流體的軟管的基礎(chǔ)半成品；以需要的方法和用要求的取向，該份織物使由該線構(gòu)成的增強(qiáng)元件以要求的位置安置在所述產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)中。
該織物裝配的方法基本上包括步驟如圖3示意地顯示，借助于涂膠裝置將該線結(jié)合到彈性材料層中，涂膠裝置一般包括具有許多圓輥或由擠壓機(jī)供給擠壓頭的壓延機(jī)。將許多線1送到涂膠裝置5；涂膠織物2從壓延機(jī)或擠壓機(jī)模中排出，并包括所述的彈性材料層(圖3)，該層結(jié)合所述的許多線1，以該層的前進(jìn)的方向取向，它在拉伸下拉出，借助于合適的夾具以連續(xù)帶的形式獲得，它沒有圖示，因?yàn)樗墒侨魏我阎念愋?。為了容易理解和簡化說明，下文將僅僅借助于壓延機(jī)談及織物進(jìn)行涂膠。
如圖4所示，所述壓延機(jī)包括二個(gè)相對(duì)的圓輥5和6，以相互相對(duì)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以相互間隔等于織物所需厚度配置，例如對(duì)于在氣胎中使用的織物，該間隔最好為0.6-4mm。
在圓輥5和6外側(cè)為工藝目的至少配置另二個(gè)圓輥7和8，向著二個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)圓輥5和6之間空隙加熱和引導(dǎo)彈性涂膠材料，轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和相互配合的該材料的流變，如圖4所示。
在壓延機(jī)前配置許多卷線盤9，每個(gè)卷線盤包括以長度數(shù)千米的線卷繞制的線。
各卷線盤裝有合適的制動(dòng)裝置，以調(diào)節(jié)對(duì)通過安置在壓延機(jī)后的所述抽出裝置提供的線的松開拉力很明顯涂膠位置(圓輥5和6之間的間隙)形成一個(gè)該線前進(jìn)的制動(dòng)點(diǎn)，以使在壓延機(jī)前后施加到該線不同的拉力，最好后施加的拉力更大。
一個(gè)分配器9’配置在許多卷線盤和涂膠裝置之間，以使配置該線使它們達(dá)到壓延機(jī)之前相互平行并在一個(gè)單一水平面中相互共面。
按照本發(fā)明每個(gè)卷線盤負(fù)載一卷線，該線包括至少一種其特征如上所述的形狀記憶絲特別是，它在60-120℃，更好90-100℃的As-Af溫度范圍內(nèi)記憶一個(gè)直線形狀的長度l0，其中As低于壓延機(jī)溫度，換句話說，低于該線涂膠溫度。
用預(yù)定拉力從相應(yīng)卷線盤松開的線通過分配機(jī)，從此達(dá)壓延機(jī)圓輥之間，在圓輥它們達(dá)到壓延機(jī)溫度，最好在70℃和100℃之間，并被結(jié)合到分別由上下圓輥供給的兩層彈性材料之間。
每根線的絲3達(dá)到壓延機(jī)的溫度從室溫T0變到所選形狀記憶材料的特征溫度As，相應(yīng)于該絲組織從馬氏體到奧氏體轉(zhuǎn)變的開始，在低于結(jié)合該線的最大溫度，即約100℃的溫度下所述轉(zhuǎn)變結(jié)束。
在該轉(zhuǎn)變期間，如前所述和在形狀記憶材料技術(shù)中已知的，收縮力增加并用來恢復(fù)由絲3預(yù)先記憶的形狀。相應(yīng)于結(jié)合溫度的恢復(fù)力如果Af＜該所述溫度，它為最大，并由摩擦傳遞到周圍的絲，引起其相互配置的紊亂，最好縮短該線的間距，和通過形狀記憶作用清除可消除的假塑性變形ε*。
實(shí)際上，由于由絲3開始記憶的長度“l(fā)0”的恢復(fù)，又由于在塑性狀態(tài)中的彈性材料允許的事實(shí)，該線膨脹，接著使橡膠很好的貫入到它所含的絲之間。
在離開壓延機(jī)時(shí)，通過施加到織物上并由此到線的拉力，新形成的織物送到抽出裝置，同時(shí)從涂膠溫度冷卻到逐漸降低到室溫T0的溫度。
在該冷卻期間，該絲3達(dá)到所選擇的形狀記憶材料的一個(gè)典型溫度，在該溫度從奧氏體相到馬氏體相的轉(zhuǎn)變開始，接著在更低的溫度馬氏體組織完全形成。
在該轉(zhuǎn)變期間，如人們所知，馬氏體組織通過有限的力是可變形的，甚至到值得重視的程度，絲3受到的拉力足以使恢復(fù)該絲本身原有的假塑性拉伸變形εtot，該線的所有絲接著拉伸和再壓制。
實(shí)際上，該線重新關(guān)閉，但是同時(shí)保持每根絲的完全涂膠。
本發(fā)明織物的優(yōu)點(diǎn)由下面事實(shí)表示涂膠熱操作過程實(shí)際上用盡清除假塑性拉伸變形ε*的能力，由于賦予該線退化的值。
據(jù)此，最好在本發(fā)明涂膠織物中，在室溫結(jié)合到織物中的該線的形狀記憶絲具有不同形狀的記憶，在大于室溫T0的溫度As記憶小于該絲在室溫的長度l1的長度l0，通過形狀記憶作用可清除的假塑性拉伸變形εmax/t，并具有所述記憶形狀的長度l0的0.1％和8％之間的值，假塑性拉伸變形εtot具有至少等于所述值εmax/t二倍的值，且對(duì)于在溫度T1＞As進(jìn)行的每個(gè)接著的熱操作過程在殘余可消除的假塑性拉伸變形ε*N+1中有一個(gè)降低，該降低至少為上述操作過程的假塑性拉伸變形εmax/N值的40％。圖5圖示一個(gè)具有本發(fā)明增強(qiáng)線的涂膠織物制造的徑向型氣胎10。
本發(fā)明涉及的氣胎10最好包括一個(gè)徑向外胎20，內(nèi)部用橡膠層28襯里，該層是不透空氣的，安置在所述外胎輪周上的外胎花紋帶11，胎緣12、胎側(cè)壁13、用輪邊芯15增強(qiáng)的輪邊14和相應(yīng)的輪邊填料16、增強(qiáng)帶19和安置在外胎和外胎花紋帶之間的帶結(jié)構(gòu)21。
該外胎20包括一個(gè)或多個(gè)在輪邊芯15周圍從里到外折疊的外胎線網(wǎng)層。如圖示意表示的，該線網(wǎng)層用埋入織物的橡膠中的線22增強(qiáng)的多份涂膠織物制成。
帶結(jié)構(gòu)21包括二個(gè)內(nèi)部帶23和24，一個(gè)在另一個(gè)上徑向重疊，而第三個(gè)帶在徑向外部位置。
帶23和24由結(jié)合與輪胎10的中緯線平面傾斜的金屬線的幾份涂膠織物制成，以這樣的方式該線在每個(gè)帶中相互平行和在重疊帶中相互交叉，而帶25具有環(huán)形取向的線，換句話說，與所述中緯平面成零度角。
類似地，該輪胎的其它組件可由幾份具有與輪胎的軸向、徑向或環(huán)形方向適當(dāng)傾斜的增強(qiáng)線的涂膠織物制成例如所述增強(qiáng)帶19具有以與徑向成30°和60°之間角度傾斜的線。
所有的所述增強(qiáng)線都由任何合適的材料，特別是紡織或金屬材料制成，這根據(jù)輪胎所需的功能特性來定本發(fā)明優(yōu)先涉及金屬材料，并涉及包括許多絞合在一起的金屬絲的線，該金屬絲的至少一種由本發(fā)明形狀記憶材料制成。
使用本發(fā)明絲的第一個(gè)實(shí)施例涉及卡車氣胎的帶結(jié)構(gòu)，其中交叉帶的線是按3×0.22+6×0.38HT LL排列的金屬線，換句話說，是包括一個(gè)三根鋼絲芯的順捻線(LL=順捻)，該絲直徑φ=0.22mm，用六鋼絲的層圍繞，該絲直徑φ=0.38mm，其中這些絲由高碳含量的鋼制造(HT-高抗拉的)并具有至少3050MPa的斷裂載荷。
該線包括至少一種由Fe16Mn9Cr5Si4Ni合金制造的形狀記憶絲，該合金具有至少750MPa的斷裂載荷。該絲具有通過記憶作用可恢復(fù)的最大假塑性變形εmax=2％，并可施加一個(gè)400MPa的最大恢復(fù)力。在這種情況下，該形狀記憶絲是該芯的組件，其中該絲用11mm的間隔繞制，而層間絲用18mm的間隔繞制兩組絲都按“S”型的繞制方向成螺旋地繞制。
在另一種情況下，該形狀記憶絲是該層的組件，該芯和層具有相同的間隔和如上所述的繞制方向。
最好，在這個(gè)實(shí)施方案和在另一個(gè)將要敘述的實(shí)施方案中，該形狀記憶絲具有如同它替換的鋼絲相同的直徑。
由具有織物帶的帶結(jié)構(gòu)提供的一個(gè)實(shí)施方案的另一個(gè)實(shí)施例，該織物帶包括以鋼絲的斷裂載荷等于2750MPa的3×0.15+6×0.27HT配置的線繞制間隔為9.5mm和12.5mm，繞制方向分別為“S”和“Z”。該形狀記憶絲可同樣替代該芯和/或該層的一根或幾根絲。
本發(fā)明線還用作道路運(yùn)輸氣胎的外胎線網(wǎng)層中的增強(qiáng)件。
在實(shí)施方案的第一個(gè)實(shí)施例中，該外胎線具有一個(gè)1×0.22+6×0.20+12×0.20CC(緊密線)配置，該鋼絲斷裂載荷至少為2750MPa，繞制間隔14mm，在兩層中以“S”方向。
在實(shí)施方案的另一個(gè)實(shí)施例中，使用的線具有1×0.25+6×0.23+12×0.23 CC配置，又具有至少2750MPa的鋼絲斷裂載荷，繞制間隔16mm，在兩層中方向?yàn)椤癝”。
該形狀記憶絲取代了芯和/或六絲層和/或十二絲層的一根或幾根鋼絲。
這些線具有在涂膠步驟中使橡膠能完全貫入絲之間特性，同時(shí)具有優(yōu)越的使用性能；實(shí)際上，硫化后，對(duì)實(shí)驗(yàn)性輪胎分析顯示，在所有這些結(jié)構(gòu)中該帶和外胎線呈現(xiàn)對(duì)該絲的完全涂膠，甚至芯的那些，進(jìn)一步證實(shí)橡膠的高貫入性。
在硫化壓力機(jī)中原始輪胎以全部部件完全被安置，其中該方法的步驟在約140℃的溫度進(jìn)行，使用高溫蒸汽，借助于硫化室對(duì)輪胎的內(nèi)部施壓，它對(duì)著壓力機(jī)壁對(duì)輪胎的內(nèi)部環(huán)形表面施壓在這個(gè)步驟中，用適當(dāng)?shù)耐馓セy施予外胎花紋帶。
在硫化步驟期間，每根線的絲3已不能恢復(fù)等于在第一熱操作過程中恢復(fù)的拉伸變形ε*的假塑性變形，由于其恢復(fù)記憶形狀的能力相應(yīng)退化到殘余假塑性拉伸變形ε*(1)的值，它最好不大于ε*的25％。
所以，通過由該絲3對(duì)周圍絲的摩擦傳遞的力遠(yuǎn)低于以前產(chǎn)生的力并且，該絲3可打開相應(yīng)線僅到一個(gè)很小的程度，這樣使化合物進(jìn)一步貫入到該線中，由于在硫化過程的第一階段中的高溫該化合物的高固有流動(dòng)性的結(jié)果。最好，殘余假塑性位伸變形ε*(1)退化的值相應(yīng)選擇該結(jié)果的最大值。
然后，外胎線網(wǎng)層和帶有環(huán)形取向的線的帶的線的關(guān)閉由硫化流體的壓力來保證，該壓力使輪胎膨脹，對(duì)壓力機(jī)內(nèi)表面施加一個(gè)推力并使外胎和帶部件在拉力下最好，這個(gè)膨脹推力在該輪胎逐漸冷卻期間用已知的后膨張工具和方法進(jìn)一步維持。
在使用中，該輪胎經(jīng)受各種熱操作過程，它作為使用條件(載荷和充氣壓力)和/或驅(qū)動(dòng)性質(zhì)和/或環(huán)境溫度的作用的結(jié)果引起該輪胎和包括該線的組成材料的加熱到高于上述臨界值A(chǔ)s的一個(gè)溫度值。
但是，在這些條件下，由于已經(jīng)受記憶恢復(fù)能力的退化，還由于蘊(yùn)藏于硫化化合物中的事實(shí)，該線實(shí)際上保持關(guān)閉，并且每根線的形狀記憶絲3可產(chǎn)生一個(gè)小恢復(fù)力，它可快速和逐漸地被消除可以考慮，記憶恢復(fù)能力的退化賦予每根線的絲3的是這樣，從該輪胎使用開始的若干個(gè)30-50次熱循環(huán)后該恢復(fù)能力實(shí)際上為零，一般其特征在于在其壽命期間約3-5萬次熱循環(huán)。
所以，本發(fā)明輪胎具有包括至少一種形狀記憶絲的線，在該輪胎的使用中，在許多起始熱循環(huán)后，其性能變得類似于由普通材料制造的周圍絲。
圖6的定性簡圖顯示在相應(yīng)金屬絲中通過形狀記憶作用可消除的假塑性拉伸變形ε*部分的各種特性，對(duì)于(1)裸線，(2)硫化前涂膠織物中的線，和(3)在硫化輪胎中的線。
由形狀記憶材料制的絲的部分的長度用l1表示，它包括記憶于該絲中形狀的相應(yīng)長度的長度l0的部分“a”，和假塑性變形εtot(由馬氏體組織的拉伸變形賦予)，它本身也包括相應(yīng)于由形狀記憶作用可消除的部分ε*的部分“b”和相應(yīng)于以不能恢復(fù)方式塑性變形的部分εpl的部分“c”，在這種情況下符號(hào)ε表示絕對(duì)值而不是拉伸變形的百分?jǐn)?shù)。
賦予本發(fā)明絲記憶退化的特性決定由于該絲經(jīng)受熱操作過程在ε*和εpl之間的區(qū)分線的移動(dòng)。
在該線自身中，該絲經(jīng)受至少εmax/c的85％的，且較好至少等于，更好大于εmax/c的拉伸變形εtot，以使施加這樣的條件，接著的第二熱操作過程記憶開始退化換句話說，在第二熱操作過程中拉伸變形的可恢復(fù)部分顯著小于在第一熱操作過程期間恢復(fù)的部分。這樣，在每次接著的熱操作過程中拉伸變形ε*的恢復(fù)部分總是與相應(yīng)于該操作過程εmax/N值相合，因此不能在下面的操作過程中再現(xiàn)。
在圖6中的簡圖，按照本發(fā)明以約50％的退化的優(yōu)選值，表明拉伸變形ε*的可恢復(fù)部分的值約為涂膠織物中裸線的一半，并約為硫化輪胎中該值的四分之一。
在結(jié)合到彈性材料中的步驟中，在涉及該線的打開的以前所述的本發(fā)明特征使使用每個(gè)包括許多金屬絲層配置的線成為可能，沒有將橡膠少貫入內(nèi)層絲中的危險(xiǎn)。
此外，由于橡膠完全貫入該線的絲之間，可能使用具有比在現(xiàn)有技術(shù)中使用的金屬絲層的數(shù)目更大的金屬線的任何新的配置，特別是對(duì)于汽車輪胎涂膠的外胎織物的增強(qiáng)線。
通過對(duì)該線的拉伸，壓延后，在該織物冷卻步驟中該線的緊密的進(jìn)一步特性以這樣的方式調(diào)整，使每根線的絲接近中心，很便利地使一組該絲恢復(fù)，基本上如同在壓延步驟中它們相互移開以前的。
這是因?yàn)樵谏鲜隼鋮s步驟中經(jīng)受形狀記憶，以使該拉伸恢復(fù)其原始長度，以使每根線的所有絲與施加到它們的拉伸相應(yīng)。在貫入到該線中的橡膠的上層再壓制在一起，以恢復(fù)原始長度。
接著的硫化熱操作過程僅能夠?qū)⒃摼€打開到很小的程度，同時(shí)接著的熱操作過程直到一個(gè)相當(dāng)小的數(shù)字，在該輪胎使用期間隨著循環(huán)數(shù)的增加呈現(xiàn)出僅能產(chǎn)生更弱的恢復(fù)力。
如此可見，本發(fā)明的基本特征，即形狀記憶的恢復(fù)，它在開頭預(yù)定的值有很大的退化，它能使該線在使用時(shí)保持關(guān)閉。
如果，例如，假定在第一熱操作過程中可通過記憶作用恢復(fù)的假塑性變形ε*為2％和使用具有記憶作用退化的形狀記憶絲，以致于如果Q％為25％，那么在下面N次熱操作過程中(N=1,2,3)可恢復(fù)變形分別為0.5％,0.125％,0.03％等。
考慮到上述的值，很明顯已考慮到形狀記憶的恢復(fù)在緊接著輪胎硫化的熱操作過程的熱操作過程中可忽略，并在輪胎使用時(shí)經(jīng)受的數(shù)千次連續(xù)熱循環(huán)中可考慮為零。
所以，由于橡膠很好地貫入該絲之間和具有再壓緊到原始結(jié)構(gòu)的絲的線的緊閉，該線具有好的抗腐蝕性和當(dāng)該線使用時(shí)的高等級(jí)性能。
通過輪胎經(jīng)受的數(shù)千次熱循環(huán)表明了每根線的緊閉的維持，實(shí)際上事實(shí)是包含在該線中的形狀記憶絲以同樣的方式起著在同樣線中存在的普通型的其它鋼絲的作用。
原因是確因它的恢復(fù)某些形狀能力，原來引入該線中的絲失去形狀恢復(fù)能力，以使接著當(dāng)該線受到熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力時(shí)，它將以同樣的方式起著其它絲的作用，特別是其在拉力下的彈性模量和破壞時(shí)的延伸率。
所以，本發(fā)明線的形狀記憶絲的性能與已知技術(shù)中所述的和使用的完全不同，其中記憶的形狀的恢復(fù)能力始終存在并且貫穿輪胎壽命的大部分基本上不變。
還應(yīng)指出的是橡膠貫入到該線的絲之間可通過增加形狀記憶絲的數(shù)很便利地提高。
例如，在具有許多層的線結(jié)構(gòu)中，可配置它們之間具有120°角形間隔的三種形狀記憶絲或在它們之間具有90°角形間隔的四種絲或其它合適的配置，以使獲得在將該線結(jié)合到彈性材料中的步驟中在絲之間紊亂的最大作用。
還可能按需要制造該絲提高該線的打開，以使通過熱處理提供在織物涂膠步驟中更大的記憶恢復(fù)力。
在這種情況下，材料的選擇和熱處理使可能獲得相應(yīng)于具有所需值的恢復(fù)力的奧氏體相開始和奧氏體相結(jié)束的溫度值。
所以，由直線形和/或波浪形絲記憶的形狀，組成它的材料，熱處理的類型和結(jié)合到線中的形狀記憶絲的數(shù)都便利地提供各種解決方法，這些解決方法可以各種方式相互組合，以使獲得該線需要的打開，接著將橡膠高貫入到其中。
本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)是在該線中使用新材料不改變普通氣胎制造過程。
還要強(qiáng)調(diào)的是有關(guān)形狀記憶退化的使用，已產(chǎn)生的技術(shù)問題的現(xiàn)解決方法不是顯而易見的或簡單的選擇。
實(shí)際上，申請(qǐng)人的理解僅是在現(xiàn)有技術(shù)中決沒有使用的形狀記憶的退化并確信關(guān)于這個(gè)題目在出版物中沒有提出，由于它構(gòu)成形狀記憶材料性能的惡化，現(xiàn)成為解決以前未解決的技術(shù)問題方法的基本特征。
權(quán)利要求
1.用于增強(qiáng)由彈性材料制造的產(chǎn)品的金屬線，它包括許多周圍相互呈螺旋繞制的金屬絲，該絲的至少一種由形狀記憶材料制成，它具有恢復(fù)以前記憶的形狀的能力，并從所述記憶形狀變形，所述線的特征在于所述形狀記憶絲在第一熱操作過程中具有顯著有效的恢復(fù)能力并在所述第一熱操作過程后退化到一個(gè)至少有意義的預(yù)定程度。
2.按照權(quán)利要求1所要求的金屬線，其特征在于所述形狀記憶絲在室溫具有-各種形狀的記憶，在大于室溫T0的溫度As記憶的，小于在室溫該絲的長度l1的長度l0；-通過形狀記憶作用可消除的假塑性拉伸變形εmax/c和具有在所述記憶形狀長度的0.2％和8％之間的值；-具有所述εmax/c值的至少85％的值的拉伸變形εtot；-在溫度T1＞As進(jìn)行的第一熱操作程后，在殘余可消除假塑性拉伸變形ε*中的一個(gè)降低，該降低至少為所述假塑性變形εmax/c值的40％。
3.按照權(quán)利要求1所要求的線，其特征在于所述金屬形狀記憶絲具有記憶的直線形狀。
4.按照權(quán)利要求1所要求的線，其特征在于所述金屬形狀記憶絲具有記憶的波浪形狀。
5.按照權(quán)利要求1所要求的線，其特征在于所述金屬形狀記憶絲，在記憶形狀的恢復(fù)過程中，在第一恢復(fù)熱操作過程期間施加一個(gè)在50和800MPa之間的恢復(fù)力。
6.按照權(quán)利要求1所要求的線，是具有中心芯的多層型的，其特征在于所述的金屬形狀記憶絲是所述線的部件。
7.按照權(quán)利要求1所要求的線，是具有中心芯的多層型的，其特征在于所述金屬形狀記憶絲是所述層之一的部件。
8.按照權(quán)利要求1所要求的線，是絞合型的，其特征在于所述金屬形狀記憶絲形成絞合線的元件之一。
9.按照權(quán)利要求1所要求的線，其特征在于所述形狀記憶絲的材料包括選自Ni-Ti、Ni-Ti-Co-Fe、Fe-Si-Mn、Cu-Zn-Al、Cu-Al-Ni、Cu-Al-Be的合金。
10.用于車輪的氣胎，包括許多增強(qiáng)線，每根線由周圍相互螺旋繞制的金屬絲制成，該絲至少一種由形狀記憶材料制成，它具有恢復(fù)以前記憶的形狀的能力，并從所述記憶形狀變形，所述氣胎的特征在于所述形狀記憶絲具有在第一熱操作過程中具有顯著有效的恢復(fù)能力，并在所述第一熱操作過程后退化到一個(gè)至少有意義的預(yù)定程度。
11.按照權(quán)利要求10所要求的氣胎，包括一個(gè)具有輪周部分和在用于固定氣胎到相應(yīng)的安裝胎環(huán)的一對(duì)胎邊中限定的二個(gè)軸向相對(duì)側(cè)面的環(huán)形外胎，一個(gè)安置在所述外胎輪周上的花紋帶和一個(gè)置于外胎和花紋帶之間的帶結(jié)構(gòu)，所述氣胎包括許多由用相互鄰近和平行安置的增強(qiáng)線構(gòu)成的涂膠織物制造的增強(qiáng)元件，每根線由周圍相互呈螺旋繞制的金屬絲制成，所述氣胎特征在于所述金屬線的每一根包括至少一種所述形狀記憶絲。
12.按照權(quán)利要求11所要求的氣胎，其特征在于由形狀記憶材料制造的所述絲在室溫具有下述特性-記憶各種形狀，具有一個(gè)在大于室溫T0的溫度As記憶的，小于在室溫該絲的長度l1的長度l0；-通過形狀記憶作用可消除的假塑性拉伸變形εmax/p并具有所述記憶形狀的長度l0的0.05％和8％之間的值；-具有至少所述εmax/p值六倍的值的假塑性拉伸變形εtot；-對(duì)于在溫度T1＞As進(jìn)行的，接著該氣胎硫化的每次熱操作過程，在殘余可消除假塑性拉伸變形ε*的值中的一個(gè)降低，該降低至少為上述操作過程的假塑性拉伸變形εmax值的40％。
13.按照權(quán)利要求10所要求的氣胎，其特征在于包括至少一種由形狀記憶材料制造的絲的所述線按照上述權(quán)利要求3-9的至少一項(xiàng)制成。
14.按照權(quán)利要求11所要求的氣胎，其中所述帶結(jié)構(gòu)包括具有以環(huán)形方向取向的，平行于氣胎的中緯線平面的線的，以徑向外部配置的涂膠織物的至少一種帶，其特征在于所述帶的線包括至少一種所述形狀記憶絲。
15.按照權(quán)利要求11所要求的氣胎，其中所述外胎結(jié)構(gòu)包括具有增強(qiáng)線的涂膠織物的至少一種線網(wǎng)層，其特征在于所述線包括至少一種所述形狀記憶絲。
16.用于增強(qiáng)由彈性材料制造的產(chǎn)品的涂膠織物，它包括許多線，該線結(jié)合到所述織物的彈性材料中，并這樣配置以使它們共面，在相同方向相互平行和鄰近，每根線由許多螺旋繞在一起的金屬絲形成，其至少一種由形狀記憶材料形成，它具有恢復(fù)以前記憶形狀的能力，并從所述記憶形狀變形，所述織物的特征在于所述形狀記憶絲具有在第一熱操作過程中顯著有效的恢復(fù)能力，并在所述第一熱操作過程后退化到一個(gè)至少有意義的預(yù)定程度。
17.按照權(quán)利要求16所要求的涂膠織物，其特征在于由形狀記憶材料制造的絲在室溫具有下述特性-記憶各種形狀，具有一個(gè)在大于室溫T0的溫度As記憶的，小于在室溫該絲的長度l1的長度l0；-通過形狀記憶作用可消除的假塑性拉伸變形εmax/t，并具有在所述記憶形狀的長度l0的0.1％和8％之間的值；-具有至少所述εmax/t值二倍的值的假塑性拉伸變形εtot；-對(duì)于在溫度T1＞As進(jìn)行的每次連續(xù)的熱操作過程，在殘余可消除假塑性拉伸變形ε*中的一個(gè)降低，該降低至少為上述操作過程的假塑性拉伸變形εmax值的40％。
18.用于由彈性材料制造的產(chǎn)品，如氣胎、運(yùn)輸帶、軟管等的增強(qiáng)涂膠織物的制造方法，該織物包括在相同方向相互平行取向的并結(jié)合到所述彈性材料中的線，其特征在于該方法包括步驟a)制備要送到織物涂膠裝置的許多金屬線，每根線包括許多周圍相互螺旋繞制的單一金屬絲，在至少一根所述線中的至少一種所述絲由形狀記憶材料形成，具有通過適當(dāng)熱操作過程的作用可恢復(fù)的形狀，其中所述絲在室溫具有-各種形狀的記憶，具有一個(gè)在大于室溫T0的溫度As記憶的，小于在室溫該絲的長度l1的長度l0；-通過形狀記憶作用可消除的假塑性拉伸變形εmax，和具有在所述記憶形狀長度的0.2％和8％之間的值-具有至少所述εmax值的85％的值的拉伸變形εtot。-在溫度T1＞As進(jìn)行的第一熱操作過程后在殘余可消除假塑性拉伸變形ε*中的一個(gè)降低，該降低至少為所述假塑性拉伸變形εmax值的40％，b)將所述相互共面和平行的線送到為將所述線結(jié)合到所述彈性材料層中的涂膠裝置，c)在溫度T1＞T0進(jìn)行所述結(jié)合，以使在該絲中記憶的形狀恢復(fù)，所述可恢復(fù)假塑性拉伸變形εmax的恢復(fù)以這樣一種方式，以使在所述恢復(fù)期間由所述形狀記憶絲產(chǎn)生的恢復(fù)力施加作用力在每根所述絲與下一根之間間隔的周圍絲，并將彈性材料貫入到基本上打開結(jié)構(gòu)的線中，d)用足以恢復(fù)假塑性拉伸變形εtot和所述線的原結(jié)構(gòu)的拉力，以連續(xù)帶的形式將涂膠織物從所述涂膠裝置抽出，將該織物逐漸冷卻到室溫。
19.按照權(quán)利要求18所要求的方法，其特征在于使用對(duì)于在溫度T1＞As進(jìn)行的，接著織物涂膠的每次熱操作過程，在殘余可恢復(fù)假塑性拉伸變形ε*中具有一個(gè)降低的形狀記憶絲，該降低至少為上述操作過程的假塑性拉伸變形εmax值的40％。
20.按照權(quán)利要求18所要求的方法，其特征在于使用其中記憶形狀為波浪形的形狀記憶絲。
21.按照權(quán)利要求18所要求的方法，其特征在于使用接著所述記憶形狀的恢復(fù)的形狀記憶絲的收縮，以使通過摩擦引起具有該線膨脹的周圍絲的張開，并將彈性材料貫入到其中。
22.按照權(quán)利要求17所要求的方法，其特征在于使用形狀記憶絲預(yù)先記憶形狀的恢復(fù)，以使引起具有該線膨脹的周圍絲的相互張開，并將彈性材料貫入其中。
23.按照權(quán)利要求17所要求的方法，其特征在于所述結(jié)合的溫度T1在60-120℃之間。
24.按照權(quán)利要求23所要求的方法，其特征在于所述結(jié)合的溫度T1在90-120℃之間。
25.制造車輪氣胎的方法，該氣胎包括具有輪周部分和在用于固定氣胎到相應(yīng)的安裝胎環(huán)的一對(duì)胎邊中限定的二個(gè)軸向相對(duì)側(cè)面的環(huán)形外胎，一個(gè)安置在所述外胎輪周上的花紋帶和一個(gè)置于外胎和花紋帶之間的帶結(jié)構(gòu)，該方法包括步驟-制備包括許多增強(qiáng)線的原始外胎，每根線由周圍相互螺旋繞制的金屬絲形成，至少一種絲是由形狀記憶材料制成的絲，它具有恢復(fù)預(yù)先記憶形狀的能力，并從所述記憶形狀變形；-借助于預(yù)先確立的時(shí)間、溫度和壓力值限定的熱操作過程在硫化壓力機(jī)中將所述原始外胎硫化，該方法的特征在于使用形狀記憶絲，它具有在第一熱操作過程中顯著有效的恢復(fù)能力，并在所述第一熱操作過程后退化到一個(gè)至少有意義的預(yù)定程度，以這種方式在接著硫化操作過程的每次熱操作過程中基本上消除所述恢復(fù)能力。
26.由具有金屬增強(qiáng)線的彈性材料制造的產(chǎn)品，每根線包括許多在周圍相互成螺旋繞制的金屬絲，至少一種絲由形狀記憶材料形成，它具有恢復(fù)預(yù)先記憶形狀的能力，并從所述記憶形狀變形，所述產(chǎn)品的特征在于所述形狀記憶絲具有在第一熱操作過程中顯著有效的恢復(fù)能力，并在所述第一熱操作過程后退化到一個(gè)有意義的預(yù)定程度。
全文摘要
制造用于橡膠制品,如氣胎、運(yùn)輸帶、軟管等的增強(qiáng)織物的方法,該織物包括許多在單一方向相互平行取向的金屬線,其中每根金屬線包括在周圍相互成螺旋繞制的金屬絲,至少一種該線的絲由形狀記憶材料構(gòu)成。在結(jié)合該線到彈性材料過程期間,該形狀記憶絲趨于恢復(fù)原始記憶的形狀,借助于該恢復(fù)期間產(chǎn)生的力,通過摩擦傳送到周圍絲的力趨于縮小具有由下一根的每根絲的空隙的線的間隔,結(jié)果使彈性材料很好地貫入該絲之間。緊閉的線在接著的熱操作過程中被保持,由于賦予該絲的記憶退化的特性。本發(fā)明特別適于制成帶層和氣胎中的外胎線網(wǎng)層的織物。
文檔編號(hào)D02G3/48GK1225315SQ9812696
公開日1999年8月11日 申請(qǐng)日期1998年10月14日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月14日
發(fā)明者馬爾科·西佩羅恩, 格德弗·厄亞拉, 圭多·里夫 申請(qǐng)人:倍耐力輪胎有限公司