专利名称：用于制造包括两个层的就地被涂覆上橡胶的类型的缆线的方法和装置的制作方法已知的是，径向轮胎包括胎面、两个不可延伸的胎圈、将胎圈联接至胎面的两个侧 壁以及带束层，所述带束层圆周地设置在胎体加强物和胎面之间。该带束层由多个橡胶的 帘布层(或“层”)组成，它们可以由或者可以不由诸如金属或者织物类型的缆线或者单丝 的加强元件(“加强物”)进行加强。轮胎带束层一般由至少两个重叠的带束层帘布层(有时称为“工作”帘布层或 者“交叉的”帘布层)组成，该带束层帘布层的一般为金属的加强缆线实际上在帘布层内 相互平行而设置，但是从一个帘布层到另一帘布层交叉，亦即对称地或者不对称地、相对于 中间圆周平面、依据正在讨论的轮胎的类型以一般介于10°至45°之间的角度倾斜。交 叉的帘布层可以补充有其他帘布层或者橡胶的辅助层，这些层具有依据具体情况变化的 宽度，并且可以包含或者可以不包含加强物；作为例子还将提及简单的橡胶垫，其称为“保 护”帘布层，其作用是保护剩余的带束层免受外部冲击以及穿孔，或者选择性地称为“环绕 (hooping)”帘布层，其包括基本在圆周方向上定向的加强物(称为“零度”帘布层)，它们 相对于所述交叉帘布层径向在外或者径向在内。已知的是，这种轮胎带束层必须满足各种要求，这些要求往往是矛盾的，特别是-在变形较小时尽量硬，由于这非常有助于增大轮胎的胎冠的刚度；-具有尽量低的滞后作用(hysteresis)，这是为了一方面使胎冠的内部区域在行 驶过程中的发热最小化，另一方面减少轮胎的滚动阻力，其等同于节省燃料；-并且最后具有高耐久性，特别地对于在轮胎的肩部区域中交叉的帘布层的端部 的分离、断裂的现象，其已知地称为“裂开”，这特别地需要金属缆线，其可加强带束层帘布 层，使其完全在多少有些腐蚀性的环境中时在压缩时具有高疲劳强度。第三个要求对于诸如重型车辆的工业车辆的轮胎是特别重要的，这些轮胎设计为 在其所包含的胎面在长时间行驶后达到一定程度的磨损时，能够进行一次或者多次胎面翻 新。对于上述的带束层的加强物，一般使用钢缆(“钢索”)，其被称为“分层的”钢缆 (“分层的绳索”)，其包括中央芯部以及围绕该芯部设置的金属丝的一个或者更多同心的 层。最广泛应用的分层缆线基本是M+N或者M+N+P结构的缆线，其由N根金属丝的至少一个层围绕M根金属丝的芯部形成，有可能其自身由P根金属丝的外层围绕，为了简单以及成 本的原因，M、N或者甚至P根金属丝一般具有相同的直径。可获得变得更加结实并且更加耐久的碳钢意味着当今的轮胎制造商尽可能多地 趋于使用仅具有两个层的缆线，这特别地是为了简化这些缆线的制造，为了减少复合加强 帘布层的厚度从而减少轮胎的滞后作用，这是为了最终减少轮胎本身的成本并且减少安装 有这样的轮胎的车辆能量消耗。为了所有上述的原因，当今在轮胎带束层中最广泛使用的两层缆线基本上是结构 为M+N的缆线，其包括M根金属丝(特别地是3或4根金属丝)的芯部或者内层以及N根 金属丝(例如6至12根金属丝)的外层。由于由M根芯部金属丝的存在而引起的内层的 大直径，尤其是当芯部金属丝的直径选择为大于外层金属丝的直径时，所述外层相对地是 ft包禾口的(uns￡itur￡ited)。已知的是，这种类型的结构促进了缆线在橡胶的硫化过程中通过压延 (calendering)轮胎的橡胶或者另一种橡胶物质而从外部被渗透的能力，并且因此能够改 进缆线在疲劳以及疲劳腐蚀方面的耐久性，特别是针对先前提到的裂开的问题。此外，已知的是，缆线对橡胶的良好渗透性能够减少轮胎的硫化时间(“加压时 间”)，这是因为保持在缆线中的空气的含量更少。然而，3+N或者4+N结构的缆线具有这样的缺点它们不能被渗透至芯部，由于三 或四根芯部金属丝的中心处存在通道或者毛细管，该通道或者毛细管在由橡胶浸渍后仍是 空的，从而有利于通过一种“芯吸(wicking) ”效应使诸如水的腐蚀性介质传播。这个缺点 是众所周知的并且已经在例如专利申请WO 01/00922、WO 01/49926、WO 2005/071157以及 WO 2006/013077 中公开。为了解决上述问题，已经提出了 通过分离内层Ci的金属丝，通过使用单一中心 金属丝，使内层Ci打开，并且从外层省略一根金属丝；从而获得了例如1+3+(Ν-1)的结构 的缆线，其能够从外部被直接渗透至它的中心。相对于内层的金属丝，中心金属丝必须不能 太细也不能太粗糙，因为如果太细的话它就不能够具有预期的去饱和作用(desaturating effect)，而如果太粗的话它就不能保持在缆线的中心。典型地，例如直径为0. 35mm的Ci 和Ce层的金属丝使用直径为0. 12mm的中心金属丝(例如参见1990年8月的No. 316107 RD(ResearchDisclosure), “钢索构造(Steel cord construction)，，)。由于该第一解决方案必须添加金属丝，所以它相对成本较高，该金属丝对缆线的 强度还没有任何贡献，并且还会造成制造问题为了在成缆和捻制过程中将金属丝保持在 缆线的中心，中心金属丝必须保持高张力，在某些情况下该张力可以接近于金属丝的拉伸 强度。省略了一根外部金属丝还降低了每单位横截面积的缆线强度。还是在解决该芯部渗透问题的尝试中，美国专利申请2002/160213在其一部分中 提出了生产就地被涂覆上橡胶的M+N类型的缆线，M从2至4变化。在此提出的方法在于 在M根金属丝的组装点(或者扭曲点)的上游，使用未加工状态的橡胶单独地(也就是说 分别地，“一根金属丝一根金属丝地”)涂覆M根金属丝中的仅仅一根或者优选地每一根，从 而在随后围绕如此被涂覆的内层进行捻制而安装外层的N根金属丝之前，获得被橡胶涂覆 的内层。上文所提出的方法具有多个问题。首先，涂覆M根金属丝中的仅仅一根金属丝，例5如三根中的一根金属丝(例如该申请的图11和图12所示)，不能保证已完成的具有橡胶的 缆线被充足地填充，因此不能保证将获得令人满意的抗腐蚀性。其次，一根一根地涂覆M根 金属丝的每一根(例如该文献图2和图5所示)，虽然实际上导致缆线的填充，但是导致使 用过量的橡胶。从已缆线成品的外围突出的橡胶接着会变得阻碍工业捻制以及橡胶处理条 件。由于未加工状态的橡胶具有极大粘性，因此如此被涂覆上橡胶的缆线变得不适 用，这是由于不希望的粘性效应造成的，当该缆线缠绕至接收卷轴时，粘至制造工具或者几 股缆线粘在一起，更不必说缆线最终不能够被适当地压延。将回顾的是，压延在于通过在两 层未加工状态的橡胶之间并入金属橡胶处理的织物而将缆线转化，所述缆线作为用于任何 后面的制造阶段的半成品，例如用于制造轮胎。由单独地涂覆M根金属丝的每一根造成的另一问题是使用M个挤出头占据了极 大的空间。因为这样的空间占据，具有圆柱形层(也就是说节距P1和P2在两层之间是不 同的，或者节距P1和P2是相同的但是具有从一层到另一层扭曲的不同的方向)的缆线的 制造必须由两个不连续的操作形成(i)在第一阶段中，单独涂覆金属丝，然后进行内层 的捻制和缠绕，以及(ii)在第二阶段中，围绕内层捻制外层。再一次地，由于未加工状态 的橡胶的极大的粘性，当内层缠绕到一个卷轴上时，中间缠绕和储存内层需要使用插入纸 (interleaves)以及较大间隔的节距，从而防止不希望出现的缠绕的层粘在一起，或者在同 一层中若干股之间粘在一起。上述所有限制从工业立场来说是非常不利的，并且在追求高生产率时被证明是矛盾的。
在申请人进行的研究中，申请人发现了依次地并且连续地进行扭曲以及涂覆橡胶 的新颖的方法，该方法能够应用至就地被涂覆上橡胶的M+N根缆线的制造，并且其能够克 服上述缺点。因此，本发明的第一主题是制造具有结构为M+N的两个层(Ci、Ce)的金属缆线的 方法，该金属缆线包括内层(Ci)，其包括直径为Cl1的M根金属丝，这M根金属丝以节距P1 螺旋地缠绕在一起，M从2至4变化；以及外层(Ce)，其包括直径为d2的N根金属丝，这N 根金属丝围绕内层(Ci)以节距P2螺旋地缠绕在一起，所述方法至少包括以下依次进行的 步骤-在组装点处通过扭曲将M根芯部金属丝进行组装以形成内层(Ci)的步骤；-在所述M根芯部金属丝的所述组装点的下游，使用称为“填充橡胶”的未加工状 态的二烯基橡胶混合物涂覆内层(Ci)的步骤；-通过围绕如此被涂覆的所述内层(Ci)进行扭曲而组装外层(Ce)的N根金属丝 的步骤；-最终的扭曲平衡步骤。本发明还涉及用于依次进行组装以及涂覆橡胶的装置，该装置能够实施本发明的 方法，在所述缆线的形成工序中的行进方向上，所述装置从上游至下游包括-进料装置，其用于供给M根芯部金属丝；-第一装置，其用于通过扭曲来组装所述M根芯部金属丝以形成所述内层；_涂覆所述内层的装置；-第二装置，其在所述涂覆装置的出口处通过围绕如此被涂覆的所述芯部进行扭 曲而组装N根外部金属丝以形成所述外层；-扭曲平衡装置，其处于所述第二组装装置的输出处。本发明及其优点将通过下文中的描述以及示例性实施例、并且从图1至图7而更 容易理解，图1至图7与这些例子相关并且分别示意性地示出了 -用于进行扭曲以及就地被涂覆上橡胶的装置的一个例子，该装置能够用于实现 根据本发明的方法(图1)；-能够使用本发明的方法制造的3+9结构的紧凑类型的缆线的横截面(图2)；-也是紧凑类型的3+9结构的传统缆线的横截面(图3)；-能够使用本发明的方法制造的具有圆柱形层的类型的3+9结构的缆线的横截面 (图 4)；-也是具有圆柱形层的类型的3+9结构的传统缆线的横截面(图5)；-具有非常小的直径的芯部金属丝的1+3+8结构的具有圆柱形层的类型的另一传 统缆线的横截面(图6)；-覆盖有径向胎体加强物的重型货物车辆轮胎的径向截面(图7)。

7扭曲，因为在组装点前和组装点后旋转是同步的；_或者通过扭曲的方法在该情况下，金属丝要绕它们自身的轴线进行集体的扭 曲和单独的扭曲，在每一根金属丝上产生解扭扭矩。上述方法的第一基本特征在于其对于组装内层和对于组装外层都使用了扭曲步
马聚ο在该第一步骤过程中，通过本身已知的方式，M根芯部金属丝扭曲在一起(S或者Z 方向)以形成内层Ci ；所述金属丝通过诸如卷轴、分隔板的进料装置传送，其可以或者可以 不与组装引导部联接，这些装置用来使芯部金属丝在共同扭曲点(或者组装点)处汇合。内层的M根金属丝例如具有在0. 20至0. 50mm之间的直径(I1,特别地处于从0. 23 至0. 40mm的范围内；他们的扭曲节距P1例如在5至30mm之间。将在此处回顾，已知的是，节距“P”代表平行于缆线的轴线而测得的长度，在其端 部处具有该节距的金属丝围绕该缆线的所述轴线绕完整的一圈。由此形成的内层(Ci)接着被未加工状态的填充橡胶涂覆，该填充橡胶在适当温 度由挤出机螺杆供给。所述填充橡胶从而可以使用单一的挤出头而被传送至固定的、单一 的小点，而不需要如现有技术中描述的那样在内层形成之前对组装操作的上游处的金属丝 进行单独的涂覆。该方法具有不减慢传统的组装工序的显著优点。其使得初始扭曲、涂覆以及最终 扭曲的完整操作能够依次地并且在单一步骤中完成，无论所生产的缆线的类型(具有紧凑 层的缆线或者具有圆柱形层的缆线)如何，全部都能够在高速下进行。本发明的方法能够 以超过70m/min、优选地超过lOOm/min的速度完成(缆线以此速度穿过扭曲/涂覆生产 线)。在组装点的下游(也就是说在所述组装点与挤出头之间)，施加至M根金属丝的拉 伸应力优选地在所述金属丝的拉伸强度的10至25%之间，该拉伸应力从一根金属丝到邻 近的金属丝是基本相同的。挤出头可以具有一个或者多个模具(die)，例如一个上游引导模和一个下游校准 模。能够添加连续地测量和检测缆线的直径的装置，这些装置被联接至挤出机。优选地，填 充橡胶被挤出的温度在60°C至120°C之间，更优选地在70°C至110°C之间。因此，挤出头以旋转的圆柱形的形式限定了涂覆区域，其直径当然调整至被制造 的缆线的特定结构。例如，在3+N结构的缆线的情况下，挤出直径优选地在0. 4至1. 2mm之 间，更优选地，在0. 5至1. Omm之间。挤出长度优选地在4至IOmm之间。优选地，在离开挤出头时，在内层Ci的外围的每个点处，内层Ci覆盖有最小厚度 的填充橡胶，该厚度优选地超过5 μ m,更优选地超过10 μ m,例如在10至50 μ m之间。通过挤出头传送的填充橡胶的数量被调节至优选的范围，该范围在每克缆线成品 (也就是就地被涂覆上橡胶的缆线)所含有的橡胶量在5至40mg之间延伸。在所指出的最小值以下，不能保证填充橡胶将确实呈现在缆线的每一个间隙中， 然而超过所指示的最大值，能够导致由于填充橡胶在缆线的外围上突出而发生的前述各种 问题。由于所有的这些原因，所传送的填充橡胶的数量优选地在每g缆线含有5至30mg之 间，更优选地还处于每g缆线含有从10至25mg的范围内。填充橡胶的二烯基弹性体优选地从以下的这组物质中选择聚丁二烯(BR)、天然
8橡胶(NR)、合成聚异戊二烯(IR)、各种丁二烯的共聚物、各种异戊二烯的共聚物以及这些 弹性体的混合物。优选的实施例将使用“异戊二烯”弹性体，也就是说异戊二烯均聚物或者 共聚物，换言之，从以下这组物质中选择的二烯基弹性体天然橡胶(NR)、合成聚异戊二烯 (IR)、各种异戊二烯的共聚物以及这些弹性体的混合物。所述填充橡胶是能够被硫化的类型，也就是说，所述填充橡胶一般包括设计成在 混合物被硫化时使其进行交联的硫化系统，所述硫化典型地基于硫磺或者基于一种或者多 种催化剂而进行。填充橡胶还可以包含所有或者一些用于轮胎橡胶基体的普遍添加剂，例 如诸如炭黑或者硅石的加强填充剂、抗氧化剂、油、可塑剂、抗硫化返原剂、树脂、诸如钴盐 的附着力促进剂。优选地，填充橡胶在交联状态下具有范围在5至25MP之间、更优选地在 5至20MP之间的正切拉伸模量ElO (在伸长量为10%时)。在离开前述涂覆步骤时，在第三步骤中，外层(Ce)的N根金属丝再次通过围绕如 此被涂覆的内层(Ci)进行扭曲(S或Z方向)而进行最终组装。在扭曲过程中，N根金属 丝压迫填充橡胶，局部嵌入其中。在填充橡胶在由这些外部金属丝施加的压力作用下移位 时，填充橡胶接着自然地趋于至少部分地填充在内层和外层之间由金属丝留空的每一个间 隙或者腔体。外层N中的金属丝的数量N当然不仅依赖于各自的直径Cl1和d2，也依赖于内层的 金属丝的数量M。对于M的数值，其优选地等于3或4，其优选地从6至12变化。例如，这 N根金属丝的直径d2在0. 20至0. 50mm之间的范围内，特别地包含在从0. 23至0. 4mm的范 围内，当然d2可以与M根芯部金属丝的直径Cl1相同或不同。根据特别地优选地实施例，内层包括3或4根金属丝，更优选地包括3根金属丝， 并且外层优选地包括8、9或10根金属丝。在3+N缆线的情况下，优选地满足以下关系式-当N = 8 时0.7 彡(Vd2)彡 1 ；-当N = 9 时0.9 彡(屯/屯)^ 1. 2 ；-当N = 10 时1.0 彡(Vd2) ( 1. 3。根据特别地优选的实施例，内层包括3根金属丝，外层包括9根金属丝。扭曲节距P2，其与节距？1相同或不同，扭曲节距P2优选地在10至30mm之间的范围 内，更优选地包含在从12至25mm的范围内。优选地，P1和P2满足关系式0. 5 ^ Pl/p2 ^ 1。根据另一个优选的实施例，采用了 P1等于P2的情况来实施本发明的方法。优选地，外层Ce所具有的优选的特性是，外层Ce为饱和层，亦即定义为，在该层中 没有足够的空间来增加至少一根第(Nmax+1)根直径为d2的金属丝，Nmax表示能够在围绕内 层Ci的层中缠绕的金属丝的最大数量。这种结构具有限制填充橡胶从其外围突出的风险 的优点，并且，对于给定缆线的直径，具有提供更大强度的优点。根据本发明的特定的实施例，金属丝的数量N在非常大的范围内变化，例如对采 用3根金属丝的内层Ci，数量N从6至12根金属丝变化，应了解为了优选地使外层保持 饱和，如果金属丝的直径d2与M根芯部金属丝的直径Cl1相比减小时，金属丝N的最大数量
Nfflax将增大。如任何分层缆线一样，M+N缆线可以有两种，主要是紧凑类型的缆线以及具有圆柱 形层的类型的缆线。
根据本发明的一个特别地优选的实施例，外层(Ce)的金属丝以与内层(Ci)的金 属丝相同的节距并且在与内层(Ci)的金属丝相同的扭曲方向上(也就是说或者在S方向 上(“S/S”布置)或者在Z方向上(“Z/Z”布置))螺旋地缠绕，从而获得例如在图2中示 意性地示出的紧凑类型的分层缆线。在该紧凑的分层缆线中，特别地，紧凑性使得实际上没有明显的金属丝的层是可 见的；其结果是这种缆线的横截面具有多边形以及非圆柱形轮廓，例如图2(就地被涂覆上 橡胶的紧凑的3+9缆线)以及图3 (传统的紧凑的3+9缆线，也就是说其没有就地被涂覆上 橡胶)所示。在外层已经围绕涂覆有填充橡胶的内层进行扭曲后，M+N缆线还没有完成。当M等 于3或者4时，由M根芯部金属丝限定边界的中心通道还没有填满填充橡胶，或者无论如何 没有充分地填充以获得可接受的气密性。当M等于2时，填充橡胶围绕所述内层没有充分 地在两个金属丝之间渗透，两个金属丝保持相互接触，这可以证明是有害的，特别是对潜在 的腐蚀磨损风险来说是有害的。随后的基本步骤是使缆线通过扭曲平衡装置。本文中“扭曲平衡”意味着以已知 的方式抵偿施加在缆线的内层和外层中的每一根金属丝上的残余扭矩(或者解扭回弹)。对扭曲技术领域的那些技术人员来说扭曲平衡工具是众所周知的；它们可以例如 包括“矫直机”或者“扭曲器(twisters) ”或者“扭曲器-矫直机”，其或者在扭曲器的情况下 包含滑轮或者在矫直机的情况下包含小直径的辊子，缆线通过该滑轮和/或辊子而行进。假设一种推测的情况，其中在通过该平衡工具的过程中，应用至M根芯部金属丝 的解扭引起这些金属丝绕它们的轴线的至少局部反向转动，所述解扭足以从外侧朝向缆线 的芯部推动并且驱动仍然是热的并且相对地是液态的未加工(也就是非交联、未硫化)状 态的填充橡胶，使其进入由M根金属丝(对于M = 3或者4来说)形成的中心通道或者在 两根金属丝(对于M = 2来说)之间的中心通道的最里面，最终给予本发明的缆线其特征 性的良好的气密性。另外，通过使用矫直机而提供的另外的矫直功能将具有以下优点在矫 直机的辊子与外层的金属丝之间的接触将施加附加的压力至填充橡胶，还促进其在M根芯 部金属丝之间渗透。换言之，本发明的方法开发了在缆线制造的最终阶段旋转M根芯部金属丝，并且 使用该方式来确保在内层(Ci)内以及围绕内层(Ci)自然以及均勻地分配填充橡胶，而同 时很好地控制所供给的填充橡胶的数量。因此，出乎意料地，已经证明了能够通过在M根金属丝的组装点的下游沉积橡胶， 而不是在现有技术中所述的在上游沉积橡胶，并且同时由于使用单一的挤出头来控制并且 优化所传送的填充橡胶的数量，使得所述填充橡胶渗透直至本发明的缆线的芯部。该最后的扭曲平衡步骤之后，本发明的缆线的制造就完成了。在进行例如通过压 延安装处理之前，该缆线能够缠绕至用于储存的接收卷轴上，以制备金属/橡胶复合织物。如此制备的M+N缆线能够称为气密的或者不气密的在随后的II-I-B部分描述 的透气性试验中，其特征在于小于2cm7min的平均空气流速，优选地小于或者至多等于 0. 2cm3/min的平均空气流速。本发明的方法能够制造能够有利地在缆线的外围处全无(基本上全无)填充橡胶 的M+N缆线。这个表述意味着在缆线的外围裸眼看不到填充橡胶的颗粒，也就是说，在制造
10后，本领域技术人员使用他的裸眼并且在两或三米的距离处，能够辨认出在根据本发明制 备的就地被涂覆上橡胶的M+N缆线的卷轴与传统的M+N缆线的卷轴(也就是说没有就地被 涂覆上橡胶的缆线)之间没有差异。本发明的该方法当然应用至紧凑类型的缆线(作为提示且进行限定，在层Ci和Ce 中的缆线以相同的节距以及在相同的方向上进行缠绕)以及具有圆柱形层的类型的缆线 (作为提示且进行限定，层Ci和Ce中的缆线或者以不同的节距、或者在相反的方向上或者 甚至以不同的节距以及在相反的方向上进行缠绕)的制造。一种用于根据本发明进行组装并且涂覆橡胶的装置，其能够用于实现前述的本发 明的方法，在所述缆线的形成工序中的行进方向上，所述装置从上游至下游包括-进料装置，其用于供给M根芯部金属丝；_用于组装所述M根芯部金属丝的装置，其通过扭曲对所述M根芯部金属丝进行组 装以形成所述内层；_涂覆所述内层的装置；-组装N根外部金属丝的装置，其处于所述涂覆装置的出口处，该装置通过围绕如 此被涂覆的所述芯部进行扭曲而组装N根外部金属丝，以形成外层；-最后，扭曲平衡装置。所附的图1示出了用于通过扭曲进行组装的装置(10)，其是具有固定供给装置以 及旋转接收器的类型，能够用于制造例如图2所示的紧凑类型的缆线(p2 = P3并且层Ci和 Ce的扭曲方向相同)。在该装置中，进料装置(110)通过分隔板(12)(轴对称的分隔板) 传送M(例如三)根芯部金属丝(11)，其可以或者可以不与安装引导部(13)联接，在其之后 M根芯部金属丝汇合至组装点或者扭曲点(14)以形成内层(Ci)。然后，已经形成的内层Ci通过涂覆区域，该区域包括例如单一的挤出头(15)，内 层将要通过该挤出头。汇合点(14)与涂覆点(15)之间的距离例如在50cm至Im之间。然 后，由进料装置(170)传送的外层(Ce)的N根(例如9根)金属丝(17)通过围绕如此被 涂覆上橡胶(16)的内层Ci进行扭曲，在箭头的方向上前进。穿过例如包括扭曲器-矫直 机的扭曲平衡装置(18)后，如此形成的最终的M+N缆线最后收集在旋转接收单元(19)上。此处将回顾，如本领域的技术人员所知，为了制造例如图4所示的具有圆柱形层 的类型的缆线(节距P2与节距P3不同和/或层Ci和Ce的扭曲方向不同)，将使用包括两 个旋转(进料或者接收)单元的装置，而不使用作为例子的上文所述(图1)的装置。图2在垂直于缆线的轴线(假设为直线并且静止)的截面上示意性地示出了优选 地就地被涂覆上橡胶的3+9缆线的例子，其能够使用根据前述的本发明的方法而获得。该缆线(由C-I表示)是紧凑类型，也就是说其内层Ci以及外层Ce在相同方向 上(根据公认的术语S/S或Z/Z)以及还以相同的节距(P1 = P2)进行缠绕。这种结构意味 着内部金属丝(20)以及外部金属丝(21)形成两个同心层，每一个同心层具有基本是多边 形的(层Ci的情况下是三角形的，层Ce的情况下是六边形的)轮廓(用虚线表示)，而不 是随后将被描述的具有圆柱形层的缆线的情况下的圆柱形。填充橡胶(22)填充通过非常微小地使三根芯部金属丝(20)分离而由它们形成的 中心毛细管(23)(由三角形来表征)，同时完全覆盖由这三根金属丝(20)形成的内层Ci。 它还填充每一个间隙或者腔体(同样由三角形来表征)，这些间隙或者腔体或者由芯部金
11属丝(20)以及紧邻其的两个外部金属丝(21)形成，或者由两个芯部金属丝(20)以及与它 们相邻的外部金属丝(21)形成；从而在该3+9缆线中，总共存在12个间隙(螺旋面毛细 管，也由三角形来表征)，以及中心通道或者毛细管(23)。根据优选的实施例，在该3+N缆线中，填充橡胶围绕其覆盖的层Ci连续地延伸。为了对比的目的，图3示出了同样是紧凑类型的传统的3+9缆线(由C-2表示) (也就是说没有就地被涂覆上橡胶的缆线)的横截面。不存在填充橡胶意味着实际上所有 金属丝(30、31)相互接触，导致橡胶非常难于(如果不说不可能的话)从外侧渗透的特别 紧凑的结构。这种类型的缆线的特征在于，三根芯部金属丝(30)形成中心通道或者毛细管 (33)，其是空的并且封闭的，因此通过“芯吸”效应，可能促进诸如水的腐蚀介质的传播。图4示意性地示出了根据本发明的优选的3+9缆线的另一例子。该缆线(由C-3表示)是具有圆柱形层的类型，也就是说其内部Ci层以及外部Ce 层或者以相同的节距(P1 = P2)但在不同的方向上(s/ζ或ζ/s)缠绕，或者以不同的节距 (P1 ^ P2)而不论扭曲的方向如何(S/S或Z/Z或s/ζ或ζ/s)而缠绕。已知的是，这种类型 的结构意味着金属丝在两个相邻并且同心的管状层(Ci以及Ce)中设置，该管状层使得缆 线(以及所述两个层)的轮廓(用虚线表示)为圆柱形，而不是多边形。填充橡胶(42)填充通过使三根芯部金属丝(40)稍微分开而由它们形成的中心毛 细管(43)(由三角形来表征)，同时完全覆盖由三根金属丝(40)形成的内层Ci。同时至少 部分地(此处在该例子中完全地)填充每一个间隙，这些间隙或者通过芯部金属丝(40)以 及紧邻(最靠近)该芯部金属丝(40)的两根外部金属丝(41)形成，或者由两根芯部金属 丝(40)以及与它们相邻的外部金属丝(41)形成；从而在该3+9缆线中总共存在12个间隙 或毛细管，以及中心毛细管(43)。为了对比的目的，图5示出了同样是具有两个圆柱形层的类型的传统的3+9缆线 (由C-4表示)(也就是说没有就地被涂覆上橡胶的缆线)的横截面。不存在填充橡胶意味 着实际上内层(Ci)的三根金属丝(50)相互接触，导致空的并且是封闭的中心毛细管(53)， 橡胶非常难于从该中心毛细管(53)的外侧渗透，并且该中心毛细管(53)还可能促进腐蚀 介质的传播。本发明的方法还有利地应用至2+N结构的缆线。由于缆线具有填充橡胶从内部的 最优化的渗透性，不再需要外层去饱和以改进其从外侧的渗透性，特别是橡胶从外侧的渗 透性。对于在层Ci和Ce中的相同的金属丝直径，有利地能够例如使2+7结构的缆线被2+8 结构的缆线替代，对于相同的整体尺寸，2+8结构的缆线表现出更大的强度。作为优选的例子，本发明的方法用于制造2+6、2+7、2+8、3+7、3+8、3+9、4+8、4+9、 4+10结构的缆线，特别地，这些缆线包括具有从一层至另一层基本上相同的直径的金属丝 (也就是Cl1 = d2)。当然，本发明的方法不限于优选缆线的制造，其中如前文所述，金属丝的直径在 0. 20至0. 50mm之间的范围内。因此，例如，本发明的方法能够用于制造其M和N根金属丝 具有较小直径Cl1和d2的缆线，例如包括在从0. 08至0. 20mm的范围内的直径，这样的缆线 例如能够用于除其胎冠加强部分之外的轮胎的加强部分，特别地加强用于诸如重型货物车 辆的工业车辆的轮胎的胎体加强物。II.本发明的示例性实施例
下文中的试验阐明本发明的方法所提供的缆线的性能，由于沿缆线轴线的优良气 密性，在轮胎中该缆线的耐久性明显地获得改进。II-I所使用的测量以及试验A)泖丨力泖丨量对于金属丝和缆线，根据1984年的ISO标准ISO 6892，在张力的作用下，进行破断 拉力的测量，由Fm表示破断拉力(最大载荷单位为N)、由Rm表示拉伸强度(单位为MPa) 以及由At表示的在断裂时的伸长量(由百分数表示的总伸长量)。对于橡胶混合物，除非根据1998年的标准ASTM D 412(试验件“C”)另外地指出， 模量测量在张力下进行伸长量在10%的“真正的”正切模量(亦即与试验件的实际横截面 相关的正切模量)在第二伸长中(亦即在适应性操作后)(根据1999年的标准ASTM D 1349 的温度以及相对湿度的常规条件)进行测量，所述正切模量由ElO表示并且单位为MPa。B)气密件试验该试验用来通过测量在常压下经过给定时间段通过试验样本的空气体积，确定被 试验的缆线的纵向气密性。该试验所基于的本领域技术人员所众所周知的原理例示了通过 缆线处理而使缆线具有气密性的有效性；其在例如标准ASTM D2692-98中描述。本文中该试验或者在从轮胎上取出的缆线上进行，或者在从它们所加强的橡胶帘 布层中取出的缆线上进行，因此这些缆线已经覆盖有硫化状态的橡胶，或者覆盖有如所制 造的缆线一样的未硫化状态的橡胶。在所述的后一情形中，原始缆线必须嵌入所谓的被覆橡胶，被覆橡胶预先从外侧 涂覆该原始缆线。为此，平行地设置(缆线之间的距离20mm)的一组10根缆线被放置在 两个未加工的橡胶混合物的薄层之间(80 X 200mm大小的两个矩形)，每一个薄层为3. 5mm 厚；然后，所有这些固定在模具中，当缆线被放入模具时，使用夹紧模块使每一根缆线保持 在足够的张力下(例如2daN)以确保该缆线保持是直的，然后，在温度为140°C并且压力为 15bar的条件下(80 X 200mm大小的矩形活塞)，进行硫化(熟化)40min。此后，整体被从模 具中释放，并且如此被覆盖的10个缆线的试验样本以7X7X20mm的平行六面体的形式被 切出，这些试验样本准备好被试验其性能。作为涂覆橡胶，使用常规的用于轮胎的橡胶混合物，该橡胶混合物基于(增塑)天 然橡胶以及炭黑N330(65phr)而制成，还包含以下常规的添加剂硫磺(7phr)、磺胺类催化 剂(Iphr)、Zn0(8phr)、硬脂酸(0. 7phr)、抗氧化剂(1. 5phr)、环烷酸钴(1. 5phr)；被覆橡胶 的ElO模量大约为lOMPa。该试验在2cm长度的被涂覆有其环绕橡胶混合物(或者被覆橡胶)的缆线上按照 以下步骤进行空气以Ibar的压力送进缆线的入口，并且在出口处使用流量计(已被校准， 例如从0至500cm7min)测量空气的量。在测量过程中，缆线的试验样本固定在压缩的不 透气密封件(例如致密的泡沫材料或者橡胶密封件)中，从而该试验仅考虑测量到的沿缆 线的纵向轴线从一端至另一端穿过该缆线的空气的量；该密封件的气密性预先使用固体橡 胶试验样本进行检测，该样本亦即不具有缆线的橡胶。缆线的纵向气密性越好，所测得的流速越低。因为测量的精度为士0. 2cm7min，所 以测得的数值小于或者等于0. 2cm3/min被视为0 ；它们对应于能够被认证为沿其轴线(亦 即在其纵向方向上)是不透气的缆线。
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C)填充橡胶的容量填充橡胶的量由初始缆线(因此是就地被涂覆上橡胶的缆线)的重量与填充橡胶 在使用合适的电解处理方式而被移除后的缆线的重量(因此是其金属丝的重量)之间的差 来测得。缆线的试验样本(Im长)在其自身上缠绕以减少它的尺寸，该试验样本形成了电 解器的阴极(连接至发电机的负极)，而阳极(连接至正极)包括钼丝。电解液是包含1摩 尔每升的碳酸钠的水溶液(软化水)。试验样本被完全浸入电解液中，以300mA的电流施加电压至其上15分钟。然后， 该缆线从电解池中移除，使用水充分地冲洗该缆线。该处理方式使橡胶简单地从缆线上分 离(如果其没有分离，电解器继续多工作几分钟)。例如通过简单地使用吸水布擦拭橡胶， 一根一根地解扭缆线的金属丝，橡胶被小心地移除。所述金属丝再次用水冲洗，接着浸入包 含软化水(50% )和乙醇(50% )的混合物的烧杯；该烧杯放置在超声槽中10分钟。如此 剥去了任何橡胶痕迹的金属丝被从烧杯中取出，在氮气或者空气流中干燥，并且最后进行 称重。然后，通过计算推导出缆线中填充橡胶的水平，其使用每克的初始缆线包含的填 充橡胶表示，单位为mg，并且还对10个样品(总共10米的缆线)计算平均值。II-2.缆线的制造首先制造两种缆线，3+9分层缆线(参考C-1)以及1+3+8分层缆线(参考C_5)， 它们各自的结构符合附图2和6的示意性图示，它们的机械性能在下面的表1中给出。表 1
缆线PlP2FmRmAt(mm)(mm)(daN)(MPa)(%)C-I15. 415. 425831402. 5C-57. 715. 427425902. 5通过使用上文所描述的并且在图1中示出的装置，在图2中示意性示出的C-I缆 线按照根据本发明的方法进行制造。填充橡胶是常规地用于轮胎的胎冠加强物的橡胶混 合物，其与带束层帘布层的橡胶帘布层的配方相同，缆线C-I希望在随后的轮胎内的试验 (in-tyre test)中加强该橡胶帘布层。该混合物在90°C的温度通过0. 700mm的胶料模具 进行挤出。每一根缆线C-I总共由12根金属丝组成，所有金属丝直径为0. 3mm,它们以相同的 节距(P1 = P2 = 15. 4mm)并且在与扭曲(S)相同的方向上进行缠绕，从而获得紧凑类型的 缆线。根据上文中II-I-C中指出的方法进行测量的填充橡胶的水平是每g缆线16mg。该 填充橡胶填充通过使三根芯部金属丝稍微分开而由它们形成的中心通道或毛细管，并且同 时完全覆盖由三根金属丝形成的内层Ci。如果不是完全地填充的话，它还至少部分地填充 12个空的通道或者间隙的每一者，这些通道或者间隙或者在芯部金属丝与和它紧邻的两个 外部金属丝之间形成或者在两个芯部金属丝与和它们相邻的外部金属丝之间形成。
在图6中示出的缆线C-5使用传统的方法进行制造。它们没有填充橡胶。每一根 缆线C-5包括非常小直径(0. 12mm)的芯部金属丝(65)；三根内部金属丝(60)以及八根外 部金属丝(61)均具有0.35mm的直径。内层的三根金属丝以等于7. 7mm的节距P1螺旋地 (在S方向上)缠绕在一起，该层Ci与八根金属丝的圆柱形外层接触，这八根金属丝本身 围绕所述芯部以等于15. 4mm的节距p2螺旋地(在S方向上)缠绕在一起。通过分离内层 Ci的金属丝(60)并且以一定方式填充由这三根芯部金属丝(60)形成的中心通道，芯部金 属丝(65)允许外层Ce (金属丝直径在两层之间是相同的)去饱和(通过增大内层Ci的直 径)，从而增大橡胶从外部渗透缆线(C-5)的能力。由于该结构，缆线C-5变成从外部所有 位置都可渗透至其中心。用于制造这些缆线的所有金属丝是使用已知方法制造的细的碳钢金属丝，并且这 些碳钢金属丝的性能在下面的表2中给出。表2 分层缆线C-I和C-5接着通过压延而并入橡胶的帘布层(薄层)，其由能够用 于制造用于重型车辆的径向轮胎的带束层帘布层的传统橡胶混合物制成。该混合物基于 (增塑)天然橡胶并且基于炭黑N330(55phr)而制成；其还包含以下常规的添加剂硫磺 (6phr)、磺胺类催化剂(Iphr) ,ZnO(Qphr)、硬脂酸(0. 7phr)、抗氧化剂(1. 5phr)、环烷酸钴 (1. 5phr)；填充橡胶的ElO模量大约为6MPa。II-3.轮胎胎冠加强物中的缆线的试验接着，缆线C-I和C-5在如图7所示的用于重型货物车辆的轮胎的带束层中进行试验。该径向轮胎1具有胎冠2，其由胎冠加强物或者带束层6进行加强；两个胎侧3 ； 以及两个胎圈4，这些胎圈4的每一者通过胎圈金属丝5进行加强。胎面在胎冠2的上方， 胎面没有在该示意图中示出。在胎圈4中，胎体加强物7围绕两个胎圈金属丝5进行缠绕， 该加强物7的折回部分8例如朝向轮胎1的外侧设置，此处示出的折回部分8安装在其轮 辋9上。以本身已知的方式，胎体加强物7由至少一个帘布层组成，其通过所谓的“径向” 缆线进行加强，该缆线亦即实际上相互平行地设置并且从一个胎圈至另一个胎圈与中间圆 周平面(垂直于轮胎的旋转轴线、并且位于两个胎圈4之间的中间位置、并且穿过胎冠增强 物6的中部的平面)成介于80°至90°之间的角度的缆线。当然，已知的是，该轮胎1还 包括橡胶或弹性体的内层(通常已知为“内衬(inner liner) ”)，其限定轮胎的径向内表面 并且用于防止胎体帘布层发生任何从轮胎内部空间的空气扩散。本身已知的是，胎冠加强物或者带束层6，由两个三角剖分的半帘布层 (triangulation half-plies)组成，该半帘布层由倾斜65度的金属缆线进行加强，两个重 叠交叉的“工作帘布层”位于该半帘布层上。这些工作帘布层通过金属缆线进行加强，该金属缆线基本相互平行地设置，并且倾斜26度(径向内侧的帘布层)以及18度(径向外侧 的帘布层)。这两个工作帘布层还覆盖有保护性帘布层，其由传统的(大伸长量)弹性金属 缆线进行加强，这些金属缆线倾斜18度。所有指出的倾斜角度相对于轮胎的中间圆周平面 进行测量。在随后的试验中，上文提到的两个“工作层”或者使用预先制造的缆线C-I或者使 用预先制造的缆线C-5。然后，对尺寸为315/70 R22. 5的重型车辆轮胎进行两组行驶试验(分别由P_1 和P-5表示)，在每一组中，一些轮胎用于行驶，另外的轮胎用于在新的轮胎上进行脱皮 (decortication) 0除了加强其带束层6的缆线外，轮胎P_1以及P_5是相同的。轮胎P-I 由根据本发明的方法制造的缆线C-I进行加强，轮胎P-5通过缆线C-5进行加强，由于它们 与传统的3+9缆线(无单独的芯部金属丝)相比具有已被认可的性能，它们形成这种类型 试验的选项控制(control of choice)。在过载的情况下，通过使这些轮胎(在自动滚动机器上)承受非常大的转弯以及 在胎肩区域中使它们的胎冠块承受非常大的压缩，对这些轮胎将进行严格的行驶试验，希 望试验它们对已知的“裂开”的现象(带束层帘布层的端部分离)的抵抗能力。该试验一直进行到使轮胎发生受迫的破坏。然后发现，由通过本发明的方法生产的缆线进行加强的轮胎P-1，在非常恶劣的行 驶条件施加于其上时，表现出明显改进的耐久性相对于此外已经表现出优良性能的控制 轮胎，所行驶的平均距离增大了 20%。11-4.气密性试验使用本发明的方法制造的缆线C-I还要经过气密性试验(II-1-B部分)，该试验测 量在1分钟内通过缆线的空气体积(每一根被试验的缆线平均进行10次测量)。对于每一根被试验的缆线以及对于100%的测量(亦即来自10个试验样本中的 10个)，测量得到等于零的流速或者低于0. 2cm3/min的流速；因此，缆线C-I是不透气的， 并且在II-I-B部分的试验的意义下能够被认证为沿它们的轴线是不透气的，这是因为其 具有对橡胶(填充橡胶)的最佳水平的渗透性。就地被涂覆上橡胶的控制缆线如缆线C-I 一样具有3+9结构，该控制缆线还制造 为或者仅涂覆一根金属丝或者单独地涂覆内层Ci的三根金属丝的每一根。该涂覆使用变 化的直径(320至420μπι)的挤出模具进行，这次该挤出模具位于如现有技术(前述申请US 2002/160213)所述的组装点的上游(依次地进行涂覆和扭曲)；为了严格地比较，所传送的 填充橡胶的量被调节，从而在最终的控制缆线中填充橡胶的水平(亦即根据π-1-c部分的 方法测量的每g缆线在6至25mg之间)与本发明的缆线的填充橡胶的水平相似。当仅一根金属丝被涂覆时，不论所试验的缆线如何，发现100%的测量指出空气流 速超过2cm7min(亦即10个试验样本中的10个)；根据所使用的操作条件，特别地根据所 试验的挤出模的直径，所测量的平均流速从16至62cm7min变化。当三根金属丝的每一根单独地被涂覆时，即使所测量的平均流速(从0. 2至4cm3/ min变化)比前面的数值更低时，还发现-在最差的情况下(320μπι的模)，90%的测量(亦即10个试验样本中的9个) 表现出超过2cm7min的流速，平均流速为4cm7min ；
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-在最好的情况下(420μ m的模)，10%的测量(亦即10个试验样本中的1个) 仍然具有大约2cm7min的流速，平均流速为大约0. 2cm7min。换言之，不是上述的控制缆线的任意一根都能够被认证为沿其纵向轴线是不透气 的缆线。此外发现，在这些控制缆线中，具有最低气密性的那些缆线(作为回顾，那些通过 借助420 μ m的模具单独地涂覆三根金属丝的每一根而获得的缆线)在它们的外围处具有 相对更大量的填充橡胶，这使它们不适合于工业等级的压延。总之，本发明的方法允许制造就地被涂覆上橡胶的结构为M+N的缆线，并且由于 橡胶的渗透性的最佳程度，该缆线首先能够有效地在工业条件下使用，特别地在制造时没 有与突出的过量橡胶相关的任何困难，其次，与至今已知的用于这样的应用的最佳控制缆 线相比，该缆线在轮胎的带束层中具有明显改善的耐久性。


一种制造金属缆线的方法，该金属缆线包括结构为M+N的两个层(Ci、Ce)，这两个层包括内层(Ci)，其由直径为d1的M根金属丝组成的，这M根金属丝以节距p1螺旋地缠绕在一起，M从2至4变化；以及外层(Ce)，该外层由直径为d2的N根金属丝组成，这N根金属丝围绕所述内层(Ci)以节距p2螺旋地缠绕在一起，所述方法至少包括依次进行的以下步骤组装步骤，其中所述M根芯部金属丝被扭曲在一起以在组装点处形成所述内层(Ci)；涂覆步骤，该步骤发生在所述M根芯部金属丝的所述组装点的下游，其中所述内层(Ci)被称为“填充橡胶”的未加工状态的二烯基橡胶混合物涂覆；组装步骤，其中所述外层(Ce)的N根金属丝在如此被涂覆的所述内层(Ci)周围被扭曲在一起；以及最终的扭曲平衡步骤。一种用于实施所述方法的装置。