專利名稱：含有中斷的長絲的金屬股繩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬股繩和繩，尤其涉及保持在所述金屬股繩或繩中含有中斷的長絲的金屬股繩的可加工性。
背景技術(shù)：
目前，在應(yīng)用雙捻或單捻操作構(gòu)造股繩和繩時，股繩或繩的長絲斷裂是個問題。通常，此類斷裂產(chǎn)生兩個從股繩或繩的輪廓突出的松散的長絲端頭。
當(dāng)所述股繩或繩用于后續(xù)加工時，所述股繩或繩的松散長絲端頭可能造成麻煩。
當(dāng)具有突出的長絲的此類股繩用于制造多股繩時，這些突出的長絲可能會在生產(chǎn)繩時導(dǎo)致加工問題。所述突出的端頭可能會在孔眼中、導(dǎo)引部件中或小通道中導(dǎo)致堵塞。
由于機械部件和長絲端頭之間的這種相互作用，破裂或斷裂的長絲可能會“脫套”。在股繩相當(dāng)長的一段距離內(nèi)，長絲從股繩中被拔出。
當(dāng)有突出的長絲的此類股繩或繩被用作比如控制電纜時，這些突出的長絲可能會導(dǎo)致使用該股繩或繩的加工過程的紊亂。
當(dāng)此類有突出的長絲的股繩或繩被用于提供聚合物或橡膠產(chǎn)品時(如同步帶，電梯帶或起重帶)，突出的長絲可能會導(dǎo)致聚合物或橡膠基體的剪切或失效。并且，突出的端頭可能會導(dǎo)致加工股繩或繩的例如擠壓機或其它機器的導(dǎo)引部件的堵塞。
因此，要避免有中斷的長絲的或有從股繩或繩的輪廓突出的長絲端頭的此類股繩或繩。
為了避免此類突出的長絲，含有這種突出的長絲端頭的金屬股繩或繩可以在凸出的長絲端頭的位置截成兩段。這樣就提供了一段長度等于長絲斷裂前的股繩或繩的長度的股繩或繩。
股繩端頭或繩端頭可以彼此焊接起來，焊接的股繩或繩在焊縫處具有相對相同的輪廓。這就是下文引用的“頭對頭焊接”股繩或繩。本方案的股繩或繩具有較差的機械性能，比如較低的斷裂強度，較低的彈性(斷裂應(yīng)力)，以及較高的彎曲剛性和較低的扭轉(zhuǎn)韌性。
盡管頭對頭焊接的金屬股繩可用于制造繩，但會造成金屬繩機械性能的損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種金屬股繩，所述金屬股繩包括斷裂的金屬長絲，但沒有從股繩輪廓突出的長絲端頭，盡管有長絲的斷裂，所述股繩能夠被加工而沒有“脫套”的風(fēng)險。本發(fā)明所述金屬股繩很大程度上確保了其機械性能。
本發(fā)明的金屬股繩包括至少兩根長絲，其中至少一根長絲是中斷的，產(chǎn)生至少一個長絲端頭。根據(jù)本發(fā)明，這個長絲端頭使用一種固定物質(zhì)被固定到所述股繩的未中斷的長絲上。長絲端頭與股繩的未中斷的長絲固定處即為下文引用的“固定點”。
可能造成此類長絲中斷的原因有，例如在雙捻或單捻操作中在加捻點處的長絲斷裂，長絲線軸空轉(zhuǎn)；或在擱置長絲線軸的經(jīng)軸架處長絲的斷裂。
可以理解，雖非必需，長絲中斷產(chǎn)生兩個長絲端頭，每個長絲端頭在一個不同的固定點，通過使用一種固定物質(zhì)被固定到股繩的未中斷的長絲上。
在這種情況下，一定的中斷區(qū)長度可被定義為最大股繩長度，所述長度含有兩個固定點。通常，兩個長絲端頭在端頭處不會再次相遇。即使如此，通常中斷區(qū)長度在幾毫米到幾米之間。
固定物質(zhì)可以是膠水或膠粘漿，聚合物材料，但優(yōu)選焊接材料。所述焊料優(yōu)選銀，錫或錫銀合金。
在使用膠水時，優(yōu)選金屬間膠合劑。
固定物質(zhì)應(yīng)用時的溫度，例如聚合物或焊料的熔化溫度，優(yōu)選低于金屬合金長絲的相變溫度，以保持長絲的機械和物理性能。最優(yōu)選的是，低于700℃的溫度，此范圍最優(yōu)選低于350℃的溫度。當(dāng)使用鋼時，這個相變溫度可知為這樣一個溫度，高于該溫度鋼合金轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體組織。
固定點的直徑優(yōu)選小于股繩直徑的1.2倍，或更優(yōu)選小于股繩直徑的1.1倍。固定點的直徑優(yōu)選大于股繩直徑的0.8倍，或更優(yōu)選大于股繩直徑的0.9倍。最優(yōu)選的是，固定點直徑與股繩直徑基本上相等。
“股繩直徑”定義為股繩徑向截面最小圓的直徑。長絲端頭被固定到中斷區(qū)的M長絲的位置的直徑是包圍長絲端頭被固定到中斷區(qū)的M長絲的位置處的最小圓的直徑。
優(yōu)選的是，每個固定點的長絲端頭數(shù)目小于4，優(yōu)選小于3或小于2。最優(yōu)選每個固定點只有一個長絲端頭。
本發(fā)明的金屬股繩的優(yōu)點為，被固定到未中斷金屬長絲上的長絲端頭不影響此類股繩在諸如布線工序或擠壓工序等后續(xù)工序中的使用，例如脫套。
與“頭對頭”焊接的股繩相比，在中斷區(qū)末端的長絲端頭固定也不會在金屬股繩中產(chǎn)生僵硬區(qū)。另外與“頭對頭”焊接的股繩相比，本發(fā)明所述金屬股繩還改善了中斷的長絲處的機械性能。
既然優(yōu)選只有幾個甚至一個長絲端頭固定于固定點，股繩不會被削弱太多。股繩或繩在中斷的長絲處的斷裂載荷接近金屬股繩中非焊接金屬長絲斷裂載荷的總和。
對于本發(fā)明所述的金屬股繩的一個樣品，其斷裂強度通常超過沒有中斷的長絲的金屬股繩的一個樣品的斷裂強度/力的50％，例如大于60％或甚至大于80％。對于本發(fā)明所述的金屬股繩的一個樣品，其斷裂時的伸長率通常超過沒有中斷的長絲的金屬股繩的一個斷裂伸長率的30％，例如大于50％或甚至大于60％。由于股繩加載的安全系數(shù)較高，股繩中的焊區(qū)不會產(chǎn)生附加風(fēng)險。
當(dāng)本發(fā)明所述的金屬股繩用于制造聚合物或橡膠產(chǎn)品(例如同步帶，電梯帶或起重帶)時，消除了聚合物或橡膠基體發(fā)生剪切或失效的風(fēng)險，因為不存在突出的長絲。也不再有加工所述股繩的如擠壓機或其它機器的導(dǎo)引部件的堵塞現(xiàn)象。
“股繩”可理解為由一些金屬長絲相互捻合而成，具有由外表面長絲構(gòu)成的外表面的股繩。所有外表面長絲構(gòu)成股繩的外表面。有時股繩可能會具有也包括金屬長絲的芯。這種芯沒有長絲出現(xiàn)在股繩的外表面。
舉個例子，一根包括兩層金屬長絲的股繩，一層形成芯，一層形成外表面。這種股繩屬于n×a+m×b結(jié)構(gòu)，n和m為長絲的數(shù)目，而a和b表示長絲的直徑，單位為毫米，例如1×0.19+6×0.715或1×0.21+6×0.19。通常，在n或m等于1時，n或m在產(chǎn)品名中不出現(xiàn)。
芯本身也可能是金屬長絲多層結(jié)構(gòu)。例如，n1×a1+n2×a2+m×b結(jié)構(gòu)，包括一個n1×a1+n2×a2兩層結(jié)構(gòu)的芯，圍繞芯是m×b根金屬長絲的第三層即外層。其中n1，n2和m代表長絲的數(shù)目，而a1，a2和b分別表示長絲的直徑，單位為毫米。例如1×0.13+6×0.12+12×0.12或3×0.15+9×0.15+15×0.15的股繩。
長絲端頭被固定到其它未中斷的長絲上，要么是未中斷的長絲之一，要么是多于一根的未中斷的長絲。
本發(fā)明所述金屬股繩，優(yōu)選由鋼合金制成，最優(yōu)選含碳量大于0.275％或大于0.4％或甚至大于0.6％的碳鋼，或是不銹鋼合金。
股繩可能包括具有完全相同直徑的金屬長絲。但是，本發(fā)明所述的股繩的長絲通常具有不同的直徑。金屬長絲直徑優(yōu)選小于1.15mm，例如小于1.05mm或小于0.85mm或甚至小于0.7mm，對于小于0.7mm的范圍，比如小于0.5mm或小于0.35mm或甚至小于0.25mm，對于小于0.25mm的范圍，比如小于0.21mm。舉個例子，金屬長絲直徑大于0.03mm。
可以理解，一根股繩可以包括不同的長絲，比如具有不同的直徑，不同的合金或不同的涂層。
本發(fā)明所述股繩的直徑優(yōu)選小于5mm，例如小于4mm或小于2.5mm或甚至小于1.75mm，比如小于1.4mm或小于0.9mm或甚至小于0.7mm，比如小于0.6mm或甚至小于0.2mm。所述股繩直徑是圍繞所述股繩徑向截面的最小虛擬圓的直徑。舉個例子，股繩直徑大于0.04mm。
此外，根據(jù)本發(fā)明可以獲得一種金屬繩，所述金屬繩通過使用至少一根但是優(yōu)選僅僅一根金屬股繩，所述股繩的長絲端頭固定到未中斷的長絲上，如本發(fā)明所述。同時，當(dāng)生產(chǎn)所述金屬繩時，如果所述金屬繩的一根股繩的一根或多根長絲斷裂，可實施使用固定物質(zhì)將長絲端頭固定到所述股繩的未中斷的長絲上的方法。
兩種情況下，金屬繩包括至少一根本發(fā)明所述的股繩，所述股繩具有固定到這種股繩的未中斷的長絲上的長絲端頭。
一根金屬繩可以有任意的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括至少兩根股繩，每根股繩包括至少兩根金屬長絲。
舉個例子，可使用“n×m”結(jié)構(gòu)，如3×3，7×3，4×7，7×4，7×7或7×19。n為所述繩中股繩的數(shù)目，每根股繩有m根長絲?？梢岳斫?，每根股繩可包括不同的長絲，例如不同的直徑，不同的合金或不同的涂層。
此外，優(yōu)選“m1+(n×m2)”的結(jié)構(gòu)。圍繞一根有m1根長絲的芯股繩，設(shè)有m2根長絲的n根股繩。例如一根3+5×7的繩，是這樣一種繩，其中一根芯股繩有3根長絲，圍繞芯是5根每根有7根長絲的股繩。長絲m1和m2的直徑可能相同或不同?？梢岳斫?，每根股繩可以包括不同的長絲，比如不同的直徑，不同的合金或不同的涂層。
一根金屬繩的直徑優(yōu)選小于14mm，例如小于12mm或小于9mm或甚至小于7mm，比如小于5mm或小于4mm或甚至小于2.5mm，比如小于2mm或小于1.7mm，但是也可能甚至小于0.25mm。舉個例子，所述繩直徑大于0.10mm。
“繩直徑”定義為包圍所述繩徑向截面的最小圓的直徑。中斷區(qū)的直徑是包圍所述繩截面的最小圓的直徑，所述繩截面為存在本發(fā)明所述股繩的中斷區(qū)的繩截面。
由于可避免長絲從繩的輪廓突出，對于本發(fā)明所述的股繩可獲得相同優(yōu)點。沒有突出的長絲端頭就不會造成由于脫套產(chǎn)生的工序中斷或干擾，很大程度上也不會影響繩的機械性能。
對于包括一根本發(fā)明所述的股繩的金屬繩樣品，其斷裂強度/力通常超過沒有本發(fā)明所述的股繩的金屬繩的一個樣品的斷裂強度的75％，例如大于80％或甚至大于90％。對于包括一根本發(fā)明所述的股繩的金屬繩樣品，其斷裂時的伸長率通常超過沒有本發(fā)明所述的股繩的金屬繩的一個樣品的斷裂伸長率的30％，例如大于50％或甚至大于60％或甚至大于70％，對于大于70％而言，比如大于80％。由于股繩加載的安全系數(shù)較高，在股繩級別上本發(fā)明所述股繩不會產(chǎn)生附加風(fēng)險。
對于包括中斷區(qū)的金屬繩樣品，其斷裂時的伸長率通常比在繩的整個截面上焊接的金屬繩的樣品的斷裂伸長率要大。
當(dāng)包括一根本發(fā)明所述的股繩的繩用于制造聚合物或橡膠產(chǎn)品(例如同步帶，電梯帶或起重帶)時，所述聚合物或橡膠的基體發(fā)生剪切或失效的風(fēng)險被最小化。也不會再有加工所述繩的擠壓機或其它機器的導(dǎo)引部件發(fā)生堵塞的現(xiàn)象，同時享有改善的機械性能。
因此本發(fā)明所述的金屬繩和金屬股繩可被用于例如，強化諸如同步帶，電梯帶或起重帶，傳送帶的聚合物或橡膠帶；或可用于控制電纜，電梯索或提升索，懸索或應(yīng)用于汽車方面，諸如輪胎強化或車窗提升纜繩。
由于包括本發(fā)明所述的股繩的股繩或繩，克服了現(xiàn)知的技術(shù)缺點，股繩或繩制造商能夠降低浪費率，從而股繩或繩能以更經(jīng)濟(jì)的方式生產(chǎn)。目前制造商不得不生產(chǎn)整根沒有中斷的長絲的股繩或繩，這也是這些制造商面對的一個缺點。


本發(fā)明參考附圖將進(jìn)行更具體描述—圖1為本發(fā)明所述繩和股繩的示意圖。
—圖2a為有長絲斷裂的股繩的示意圖。
—圖2b為圖2a所示股繩的示意圖，其中長絲端頭根據(jù)本發(fā)明被固定。
—圖3為圖1所示繩的AA’面的徑向截面圖。
—圖4為包括本發(fā)明所述的繩的聚合物帶。
具體實施例方式
圖1所示為本發(fā)明所述的金屬繩和金屬股繩的實施例。金屬繩100，由含碳量0.7％的鋼制成，結(jié)構(gòu)為“(0.21+6×0.19)+6×(0.19+6×0.175)”。所述繩包括7根股繩(101a，101b，101c，101d，101e，101f和101g)，每根股繩包括芯長絲102和構(gòu)成所述股繩外層的長絲103。
芯股繩101a包括直徑為0.21mm的芯長絲102，所述芯長絲被6根直徑為0.19mm的長絲103所包圍。其它外層股繩101b，101c，101d，101e，101f和101g均包括一根直徑為0.19mm的芯長絲102，以及6根直徑0.175mm的包圍長絲103。
芯股繩101a的捻距為6.3mm，外層股繩101b，101c，101d，101e，101f和101g的捻距104為8mm。芯股繩101a和金屬繩本身為同向(S或Z方向)加捻，而股繩101b，101c，101d，101e，101f和101g為反向(Z向，分別為S向)加捻。
如圖2a和圖2b所示，股繩101d有一根中斷的長絲105。金屬長絲105是股繩101d外層的長絲。如圖2a所示，這根中斷的長絲產(chǎn)生兩個從股繩外輪廓凸出的長絲端頭107a和107b。
根據(jù)本發(fā)明，如圖2b所示，兩個長絲端頭107a和107b均被固定，優(yōu)選焊接到有兩個固定點106的股繩101d的未中斷的長絲上。股繩101d的中斷區(qū)長度如箭頭108所示。中斷區(qū)少了一根長絲，所以本實施例中6根長絲保持不中斷狀態(tài)。
對于固定物質(zhì)，優(yōu)選焊料，所述焊料選自銀，錫或銀錫合金，最優(yōu)選錫銀合金。
如圖3所示，圖3為圖1AA’方向的截面圖，股繩101d的直徑表示為301，基本上等于在中斷區(qū)的每側(cè)的固定點106處的直徑，表示為302。股繩101d和繩100的斷裂強度/力和斷裂伸長率如表1所示。
表1

對于所有樣品，使用銀錫合金的焊料。
所有測試在一根1000mm股繩或繩的樣品上完成。
有一點注意，具有中斷區(qū)的股繩的平均斷裂強度是沒有中斷區(qū)的參照股繩的斷裂強度的85％，具有中斷區(qū)的股繩的平均斷裂伸長率是沒有中斷區(qū)的參照股繩的斷裂伸長率的68％。
包括有中斷區(qū)的股繩的繩的平均斷裂強度是包括沒有中斷區(qū)的股繩的參照繩的斷裂強度的95％，包括有中斷區(qū)的股繩的繩的平均斷裂伸長率是包括沒有中斷區(qū)的股繩的參照繩的斷裂伸長率的82％。
如圖4所示，金屬繩41被植入聚氨酯基體42中。本發(fā)明的金屬繩41a具有有焊接區(qū)43的股繩。這種帶可用于電梯帶。
權(quán)利要求
1.一種金屬股繩，所述金屬股繩包括至少兩根長絲，至少一根長絲中斷從而產(chǎn)生至少一個長絲端頭，其特征在于所述長絲端頭通過使用一種固定物質(zhì)被固定到所述股繩的未中斷的長絲上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬股繩，所述股繩具有中斷區(qū)，在所述中斷區(qū)的每一側(cè)，至少一個長絲端頭被固定到所述未中斷的長絲上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種金屬股繩，所述固定物質(zhì)為一種膠水。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種金屬股繩，所述固定物質(zhì)為一種聚合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種金屬股繩，所述固定物質(zhì)為一種焊料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種金屬股繩，所述焊料的熔化溫度低于700℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的一種金屬股繩，所述焊料選自銀，錫或銀錫合金。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的一種金屬股繩，只有一根長絲中斷。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的一種金屬股繩，所述股繩具有股繩直徑，長絲端頭固定處的直徑基本上等于所述股繩直徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的一種金屬股繩，所述股繩直徑小于5mm。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的一種金屬股繩，所述股繩直徑小于2.5mm。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11之一所述的一種金屬股繩，所述長絲具有長絲直徑，所述長絲直徑小于1.15mm。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至11之一所述的一種金屬股繩，所述長絲直徑小于0.35mm。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13之一所述的一種金屬股繩，所述股繩的斷裂強度超過不包括長絲端頭的所述股繩的樣品的斷裂強度的50％。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14所述的一種金屬股繩，所述有中斷區(qū)的股繩的斷裂伸長率超過不含長絲端頭的所述股繩的樣品的斷裂伸長率的30％。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至14之一所述的一種金屬股繩，所屬金屬為鋼。
17.一種金屬繩包括至少兩根金屬股繩，至少一根所述股繩是前述任一權(quán)利要求所述的金屬股繩。
18.一種如權(quán)利要求17所述的金屬繩，其中一根所述股繩是前述任一權(quán)利要求所述的金屬股繩。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至16之一所述的一種金屬股繩的用途為強化聚合物或橡膠帶或輪胎。
20.根據(jù)權(quán)利要求1至16之一所述的一種金屬股繩的用途為電梯帶或起重帶。
21.根據(jù)權(quán)利要求1至16之一所述的一種金屬股繩的用途為同步帶。
22.根據(jù)權(quán)利要求1至16之一所述的一種金屬股繩的用途為提供多股繩。
23.根據(jù)權(quán)利要求1至16之一所述的一種金屬股繩的用途為提升索或電梯索。
24.根據(jù)權(quán)利要求1至16之一所述的一種金屬股繩的用途為控制電纜。
25.根據(jù)權(quán)利要求1至16之一所述的一種金屬股繩的用途為懸索。
全文摘要
本發(fā)明所述的一種金屬股繩(101D)包括至少兩根長絲，至少一根絲(105)是斷裂的，從而具有長絲端頭(107A，107B)，所述長絲端頭通過使用一種固定物質(zhì)固定到所述股繩(101D)的未中斷的長絲上，固定物質(zhì)優(yōu)選焊料。這種股繩可用于提供例如繩，輪胎的橡膠或聚合物強化，以及帶比如電梯或同步帶，提升或電梯索，控制電纜或懸索。
文檔編號D07B1/06GK1668804SQ03816960
公開日2005年9月14日 申請日期2003年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月17日
發(fā)明者P·索南, S·范康珀諾勒, B·范德貝肯 申請人:貝克特股份有限公司