AT395731B

AT395731B - Metallkord zur verstaerkung von elastomerkoerpern

Info

Publication number: AT395731B
Application number: AT0301983A
Authority: AT
Inventors: Josef Ing Riedl
Original assignee: Stahlcord Betriebsgesellschaft
Priority date: 1983-08-24
Filing date: 1983-08-24
Publication date: 1993-02-25
Also published as: GB2146051A; GB8421401D0; FR2551104B1; DE3430548A1; DE3430548C2; US4543298A; GB2146051B; FR2551104A1; ATA301983A

Description

AT 395 731B

DieErfmdungbetriffteinenMetallkordzurVerstärkungvonElastom»körpern,wieFahrzeugreifen,Förderbändern oder Schläuchen, bestehend aus Lagen gleicher Schlaglichtung, wobei eine Seelenlage mit geringerer Schlaglänge als die der nach außen anschließenden Lage vorgesehen ist.

Die DE-OS 28 29 205 betrifft ein Metallseil, das insbesondere als Verstäikungselement in Fahrzeugreifen 5 bestimmt ist DasMetallseil weist 3 Lagen auf (Seele, Zwischenlage, Außenlage), wobei zusätzlich eine Haltewendel vorgesehen sein kann. Die Besonderheiten diesem Metallseil besteht darin, daß die Zwischenlage und die Außenlage jeweils einen Freiraum zwischen 14 und 25 % aufweisen. Die Fäden dies» Lagen liegen somit nicht direkt (siehe Fig. 4) aneinander, was eine Herstellung in einem Arbeitsgang nicht möglich macht, da dazu die beiden Lagen im Kreuzschlag hergestellt werden müssen. Dementsprechend ist in Fig. 3 eine SSZ-Anordnung dargestellt. Die 10 Schlaglängen können dabei von Seele zu Außenlage jeweils ansteigen.

Die DE-OS 27 55 667 betrifft ein aus mehreren um eine Kemlitze geschlagenen Außenlitzen hergestelltes Stahlseil als Festigkeitsträger insbesondere in Luftreifen, mithin ein zweilagiges Seil, bei dem die Außenlitzen als solche verseilt sind und entgegengesetzte Schlagrichtung wie die Kemlitze aufweisen, sowie die Kemlitze eine größere Schlaglänge als die der Außenlitzen, aber eine geringere als die der durch die Außenlitzen gebildeten 1S Außenlage aufweist, die ebenfalls zur Kemlitze entgegengesetzte Schlagrichtung hat. Wiederum ist eine Herstellung in einem Arbeitsgang nicht möglich. Das Besondere an diesem Seil ist u. a. die Winkelanordnung der Außenlitzen gegenüber der Seillängsachse. Eine Haltewendel ist nicht vorgesehen.

Die DE-OS 27 03 328 betrifft ein Kordelement aus Metall, insbesondere zur Verstärkung von Fahrzeugreifen, in 2 + 6 Anordnung, also mit einer Seele aus 2 dünnen Drähten und einer Außenlage aus 6 dicken Drähten, wobei 20 die Schlaglänge der Seele kleiner als die der Außenlage ist und gleiche Schlagrichtung vorliegt. Eine Haltewendel ist nicht vorgesehen, was sich schon aus der in Fig. 1 dargestellten, fast rechteckigen Querschnittsform des Kordelements ergibt, die sich dadurch einstellt, daß sich bei einer Herstellung in einem Arbeitsgang die einzelnen Drähte möglichst abstandsfrei aneinander zu legen versuchen.

In ähnlicher Weise wie die DE-OS 27 55 667 betrifft die GB-PS1210 772 einen Metallkord, insbesondere zur 25 Verstärkung von Fahrzeugreifen, mit einer Seelenlage und einer Außenlage, wobei die Schlaglänge der Seelenlage kleiner ist als die der Außenlage und die Kemlage aus einem Strang sowie die Außenlage aus einer Vielzahl von Strängen gebildet ist. Diese Anordnung schließt die Herstellung in einem Arbeitsgang aus, da die Stränge der Außenlage vor der Verseilung gesondert hergestellt werden müssen. Die Schlagrichtung zwischen Seelenstrang und Außenlage ist vorzugsweise unterschiedlich, eine konkrete Offenbarung für gleiche Schlagrichtung ist nicht gegeben. 30 Endlich betrifft die GB-PS 1038 938 Verstärkungskorde insbesondere für Fahrzeugreifen mit einer Kern- oder

Seelenlage aus drei verdrillten Drähten gleichen Durchmessers und eine gemischte Außenlage mit 2 verschiedenen Drahtgruppen aus ebenfalls jeweils 3 Drähten, von denen die eine Gruppe Drähte großen Durchmessers aufweist, die in den durch die aneinanderliegenden Kemdrähte gebildeten Fugen liegen somit gleiche Schlagrichtung und -länge wie die Kemdrähte aufweisen, und zwischen den Außendrähten großen Durchmessers Drähte angeordnet 35 sind, deren Durchmesser zwischen dem der Kemdrähte und dem der in den Fugen der Außendrähte liegenden Drähte großen Durchmessers liegt Eine Haltewendel kann vorgesehen sein.

Gegenstand der Erfindung ist vom Typ herein Metallkord bestehend aus Lagen gleicher Schlagrichtung, also ein sogenannter Kompaktkord, der in einem Arbeitsgang hergestellt wird und der auch eine Haltewendel aufweist

Das zu lösende Problem war die Herabsetzung bzw. Vermeidung des Frettings zwischen Haltewendel und 40 Kordoberfläche; die Lösung besteht in der Verringerung der Flächenpressung zwischen Haltewendel und Kordoberfläche sowie damit verbunden der Verringerung der Biegung der Haltewendel in den Berührungszonen. Wie in d»Beschreibungausgeführtist,istdafüreineHiillkurvederAußenlageanzustreben,diesicheinemKreismöglichst nähert Das heißt unter anderem, daß alle Drähte der Außenlage von der Haltewendel berührt werden und geringe Biegung der Haltewendel an diesen Stellen gegeben ist Dies läßt sich sehr gut bei Metallkorden mit ungleichsinniger 45 Schlagrichtung erreichen, wofür als Beispiel die DE-OS 28 29 205, insbesondere Fig. 3 und 4 angegeben werden. Diese Metallkorde haben aber den Nachteil der komplizierten Herstellung. Metallkorde im Kreuzschlag oder Gleichschlag können ebenfalls dann nicht mit üblichen Haltewendeln versehen werden, wenn ihr Querschnitt sich von einem Kreis stark entfernt, wie dies für Korde mit Kreuzschlag aus der DE-OS 27 55 667, für Korde mit vorzugsweise Kreuzschlag aus der GB-PS 1210 772 · die einen der DE-OS 27 55 667 entsprechenden Aufbau der 50 Korde beschreibt, und für Korde mit Gleichschlag aus der DE-OS 27 03 328 »sichtlich ist In Fig. 1 d» DE-OS 27 03 328 ist ein Metallkordquerschnitt zu erkennen, der als Rechteck mit abgerundeten Kanten anzusprechen ist, an eine Haltewendel konnte daher nicht gedacht werden.

Das Problem, bei einem Kompaktkord (Gleichschlagkord), der auch mit einer Haltewendel v»sehen sein kann, dessen Querschnitt einem Kreisquerschnitt möglichst anzunähem, ist gemäß der GB-PS 1038 938 dadurch gelöst, 55 daß in der Außenlage Drähte verschiedener Dicke eingesetzt w»den. Diese Lösung erford»t den Einsatz drei» v»schied»i» Drahtdicken zur Kordherstellung und weiterhin eine komplizierte Führung d» Einzeldrähte, da die dickeren Außenlagedrähte in den Fugen des Kemstrangs liegen müssen. -2-

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Erfindungsgemäß wird das Problem in gänzlich anderer und weitaus einfacherer Art so gelöst, daß der Seelenstrang gegenüber der anschließenden Außenlage stärker verdrillt ist, und zwar so, daß sich der Seelenstrang den Außensträngen gegenüber wie ein zylindrischer Körper verhält, so daß sich der Außenquerschnitt des erfindungsgemäßen Metallkords einem Kreis nähert. Dies ergibt eine sehr einfache Steuerung des Herstellungs-S Verfahrens bei Verwendungsmöglichkeit von Drähten gleicher Dicke.

Diese Lösung wird von keiner der oben diskutierten Druckschriften offenbart oder nahegelegt, obwohl sicherlich dort Seelenstränge mit einer geringeren Schlaglänge als die der anschließenden Außenlage an sich geoffenbart sind.

Beim in diesem Zusammenhang relevanten Stand der Technik, nämlich der DE-OS 27 03 328, die einen 2+6 Metallkord mit gleicher Schlagrichtung (Kompaktkord) und einen Seelenstrang geringerer Schlaglänge als die der 10 Außenlage aufweist, ist das anmeldungsgemäße Problem weder angesprochen noch gelöst; eine Haltewendel ist nicht vorgesehen, was bei dem in Fig. 1 angegebenen Querschnitt als Folge da* beanspruchten Konstruktion nicht anders erwartet werden konnte.

Der erfindungsgemäße Metallkord des eingangs genannten Typs ist vor allem dadurch gekennzeichnet, daß der Metallkord vorzugsweise mehr als zwei Lagen und an seiner Außenseite mindestens eine Haltewendel, vorzugsweise 15 aus Metalldraht oder einem Material aufweist, das zumindest teilweise eine Erweichungstemperatur unterhalb oder innerhalb des Vernetzungstemperaturbereiches des zu verstärkenden Elastomers besitzt

Dabei beträgt günstig in bekannter Weise das Schlaglängenverhältnis Seelenstrang: anschließende Lage 1:2 oder darunter.

Weiterhinkann vorteilhaft die Haltewendel im Auflagebereich einen von einem Kreis abweichenden, insbesondere 20 abgeflachten Querschnitt aufweisen. GünstigisteineHaltewendel aus einem Metall/Gummi-oder Metall/Kunststoffvefbundkörper.vorzugsweiseaus einem umspritzten Metalldraht, vorgesehen.

Zum Schlaglängenverhältnis Seelenstrang : anschließende Außenlage sei noch erläuternd angefügt, daß es selbstverständlich von der Anzahl der Drähte der Seelenlage abhängt, welche Schlaglänge zu wählen ist, damit sich 25 der Seelenstrang als zylindrischer Körper verhält, je höher die Drahtanzahl, desto höher kann die Schlaglänge der

Seelenlage sein,

Die Erfindung wird im folgenden noch weiter erläutert

Haltewendeln sind üblicherweise Einzeidrähte geringen Durchmessers (z. B. 0,15 mm), die auf Metallkorde in entgegengesetzter oder gleicher Schlagrichtung (Verdrillung) zur Oberflächenlage mit einem Windungsabstand von 30 etwa 2 bis etwa 5 mm aufgewickelt sind. Die Haltewendeln dienen dazu, die Biegbarkeit des Metallkords beim Einbau in den zu verstärkenden Elastomerartikel, z. B. einen grünen Fahrzeugreifen, zu erhöhen. Mit anderen Worten soll beim Einbau des Metallkords einerseits verhindert werden, daß der Metallkord „aufgeht“, d. h. seinen Querschnittszusammenhalt verliert, und anderseits, daß sich der Metallkord wieder streckt, d. h. in seine durch seine Eigenelastizität vorgegebene, gerade Form zurückkehrt. 35 Nach dem vernetzen (Vulkanisieren) des Polymermaterials ist der Metallkord vollständig in eine elastische

Polymermatrix eingebettet, die Gefahr des Aufgehens besteht daher nicht mehr, und nunmehr sollte die Eigenelastizität des Metallkords wieder voll zum Tragen kommen, was aber durch die Haltewendel nunmehr behindert wird.

Die einbautechnologischen Vorteile einer Haltewendel sind so groß, daß man die oben erwähnte nachteilige Wirkung in fertigen, metallkordverstärkten Produkten bis jetzt in Kauf genommen hat. 40 Besonders bei verstärktem Polymerartikeln, die einer dauernden Verformung im Betrieb unterworfen sind, z. B.

Fahrzeugreifen, Treibriemen oder Förderbänder, tritt eine „Fretting“ genannte Abnützung des Metallkords durch Scheuem zwischen der Haltewendel und der Oberflächenlage des Metallkords auf. Diese Abnützung »folgt lokal an den Berührungsstellen zwischen Haltewendel und Oberflächenlage und ist umso stärker, je mehr sich der Winkel zwischen dem Verlauf der Haftwendel und dem entsprechenden Draht der Oberflächenlage 90° nähert Ebenso steigt 45 sie mit ansteigender Flächenpressung in diesem Bereich und ist naturgemäß lokal am stärksten, wenn wenig Reibungsstellen vorhanden sind.

Wenn die Verseilung des Metallkords in mehreren Arbeitsschritten »folgt, wobei Lagen ungleichsinnigen Schlagsbeteiligtsind,z.B.eineSSZS(Lagencord>Anordnung,nähertsichdieUmhüllungskurvedesKabelquerschnitts mehr oder weniger einem vollen Kreis; es sind viele Berührungsstellen für die Haltewendel vorhanden, so daß sich 50 ein geringes, gleichmäßiges Fretting ergibt

Bei der Herstellung von Kompaktkord werden die einzelnen Kordlagen in einem einzigen Arbeitsgang mit gleichsinnigem Schlag miteinander verkabelt. Hierbei wird die dichtetste Packung der einzelnen Stränge »zielt, d. h. die Stränge liegen über die gesamte Kabellänge dicht neben- und aneinander. Das hat zur Folge, daß die Umhüllungskurve des Kabelquerschnitts ein Vieleck mit abgerundeten Ecken bildet, das sich über die Lage des 55 Kords in Verkabelungsrichtung v»dreht

Hi» tritt starkes Fretting im Bereich d» abgerundeten Ecken auf. -3-

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Es bestand die Aufgabe, eine Konstruktion insbesondere eines Kompaktkords zu schaffen, die die Nachteile des Scheuems zwischen Haltewendel und Außenlage des Metallkords vermindert.

Die erfindungsgemäße Konstruktion zur Lösung dieser Aufgabe ist bereits oben erläutert.

Der erfindungsgemäße Metallkord läßt sich in einem einzigen Verkabelungsvorgang hersteilen; die stärkere S Verdrillung des Seelenstrangs hat zur Folge, daß sich der Seelenstrang den Außensträngen gegenüb«’ wie ein zylinderförmiger Körper verhält, so daß sich der Außenquerschnitt des erfindungsgemäßen Metallkords einem Kreis nähert Dadurch ergeben sich viele Berührungspunkte mit der Haltewendel, an denen die Flächenpressung relativ klein ist; es tritt dementsprechend ein durchaus vertretbares geringes und gleichmäßiges Scheuem zwischen Haltewendel und Außenlage des Metallkords auf. 10 Vorteilhaft ist die Verdrillung des Seelenstrangs doppelt so groß wie die der Außenlagen; dies entspricht einem

Schlaglängenverhältnis Seelenstrang: Außenlage von 1:2.

Das weiterhin anzustrebende Ziel der vollkommenen Ausschaltung der Einwirkung der Haltewendel auf den Metallkord im fertigen Produkt kann beim erfindungsgemäßen Metallkord dadurch erreicht werden, daß man für die Haltewendel zumindest teilweise ein Material verwendet, dessen Erweichungstemperatur unterhalb oder innerhalb 15 des Vemetzungstemperturbereichs (Vulkanisationstemperatur) des zu verstärkenden Elastomers liegt.

Dabei «weicht Haltewendelmaterial beim Vernetzen des Elastomers (z. B. beim Vulkanisieren des Fahrzeug-. reifens) und die Haltewendel verliert zumindest teilweise ihre körperliche Form. Der erweichte Anteil des Haltewendelmaterials kann zu diesem Zweck so gewählt werden, daß er mit dem zu verstärkenden Elastomer verträglich ist; er kann auch mit dem Elastomer bei dessen Vernetzung reagieren. 20 Um die Flächenpressung zwischen der Haltewendel und der Außenlage des Metallkords herabzusetzen, kann nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung die Berührungsfläche zwischen Haltewendel und Außenlage des Metallkords dadurch vergrößert werden, daß man eine Haltewendel einsetzt, deren Querschnitt von einer Kreisform abweicht, insbesondere etwa rechteckig ist Die Haltewendel wird dann mit einer abgeflachten Seite auf die Außenlage des Metallkords gewickelt. 25 Ein derartig abgeflachtes Haltwendelprofil ist vor allem aber für Haltewendel aus Kunststoff oder Gummi vorgesehen.

Der «weichbare Anteil des Haltewendelmaterials kann Gummi oder ein entsprechender thermoplastisch« Kunststoff sein, wobei die Haltewendel entweder zur Gänze oder teilweise aus diesem Materialien bestehen kann.

Eine Abflachung im Auflagebereich bei gleichzeitiger Herabsetzung der Zugspannung in d« Haltewendel und 30 somit auch deren Flächenpressung im fertigen Produkt kann auch «reicht werden, wenn man die Haltewendel als Gummi/MetaU-oderKunststoff/Metallkompoundkörperausbildet,insbesondemalsgummi-od«kunststaffumspritzt« Metalldraht

Dabei kann die Haltewendel im ursprünglichen Querschnitt kreisförmig sein. Beim V«netzen des zu verstärkenden Elastomerkörpers erweicht der Gummi oder Kunststoff, die Wendel flacht ab, wobei auch zwischen d« 35 Metallseele der Wendel und der Oberflächenlage des Metallkords befindlicher Gummi od« Kunststoff infolge d« ursprünglichen Flächenpressung nach außen ausweicht

DieErfindungwirdnachfolgendanHandeines Beispiels unter BezugnahmeaufdieZeichnungnäh«beschrieben, in d« ein erfindungsgemäßer Metallkord in Fig. 1 im Querschnitt und in Hg. 2 in geschnittener Seitenansicht in Vergrößerung dargestellt ist 40 Man erkennt einen aus drei Einzeldrähten bestehenden Seelenstrang (1), zwei aus neun und fünfzehn Einzel drähten bestehende Auß«istränge (2) und eine Haltewendel (3) in Form eines Einzeldrahtes mit gering«em Durchmesser. Die Verkabelung erfolgte im Rechtsschlag (SSSZ) .in einem Arbeitsgang. Selbstv«ständlich kann die Haltewendel (3) auch die gleiche Schlagrichtung wie die Außenstränge (2) aufweisen. Weiters kann auch d« Seelenstrang (1) die entgegengesetzte Schlagrichtung wie die Außenstränge (2) auf weisen. Auch könn«i ein od« 45 mehrere Außenstränge vorgesehen sein.

Aus der Seitenansicht des Haltekords erkennt man, daß durch die starke Verdrillung des Seelenstranges (1), d. h. dessen gering«er Schlaglänge gegenüb« der Schlaglänge der Außenstränge (2), sich die Hüllfläche des Seelenstranges (1) auch bei nur drei Einzeldrähten weitgehend einer Zylinderfläche nähert, was dann umso mehr für die Hüllfläche der Außenlage (2) erfüllt ist. 50 55

Claims

AT 395 731B PATENTANSPRÜCHE 1. Metallkord zur Verstärkung von Elastomerkörpem, wie Fahrzeugreifen, Förderbändern oder Schläuchen, bestehend aus Lagen gleicher Schlagrichtung, wobei eine Seelenlage mit geringerer Schlaglänge als die der nach außen anschließenden Lage vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallkord vorzugsweise mehr als zwei Lagen und an seiner Außenseite mindestens eine Haltewendel, vorzugsweise aus Metalldraht oder einem Material aufweist, das zumindest teilweise eine Erweichungstemperatur unterhalb oder innerhalb des Vemetzungstemperaturbereiches des zu verstärkenden Elastomers besitzt.
2. Metallkord nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in bekannter Weise das Schlaglängenverhältnis Seelenstrang zur anschließender Lage 1:2 oder darunter beträgt
3. Metallkord nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltewendel im Auflagebereich ein») von einem Kreis abweichenden, insbesondere abgeflachten Querschnitt aufweist
4. Metallkord nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Haltewendel aus einem Metall/Gummi- oder MetaU/Kunststoffverbundkörper, vorzugsweise aus einem umspritzten Metalldraht, vorgesehen ist Hiezu 1 Blatt Zeichnung -5-