BR112013017567B1

BR112013017567B1 - Cordão de aço compacto

Info

Publication number: BR112013017567B1
Application number: BR112013017567-2A
Authority: BR
Inventors: Zhichao Cheng; Hao Tian; Aijun Zhang; Yiwen Luo; Qiuju Tang; Lei Pan
Original assignee: N.V. Bekaert S.A
Priority date: 2011-01-10
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2020-09-01
Also published as: EA024603B1; EA024603B9; BR112013017567A2; EA201300815A1; WO2012095224A1

Abstract

cordão de aço compacto a presente invenção refere-se a um cordão de aço (20) adaptado para o reforço de produtos elastômeros, que compreende um único filamento núcleo (22), com um diâmetro de filamento núcleo d0 e camadas de 3n filamentos (24, 26) torcidas em torno do filamento núcleo na mesma direção e na mesma etapa. n varia de quatro a cinco. a camada de 3n filamentos é arranjada em uma camada intermediária de n filamentos (24) tendo um diâmetro de camada intermediária d1 e em uma camada externa 2n filamentos (26) tendo um diâmetro de camada externa d2 e o cordão de aço (20) tem as seguintes características ( d0, d1 e d2 em mm): d0 < d1 <d2

Description

Campo Técnico

[0001] A presente invenção refere-se a um cordão de aço adaptado para o reforço de produtos elastômeros, especialmente para reforçar as carcaças de lonas de pneus radiais de automóveis, de caminhões médios a pesados e ônibus. O cordão de aço compreende um filamento núcleo com um diâmetro de filamento núcleo e duas camadas de filamentos torcidas em torno do filamento núcleo na mesma direção e na mesma etapa.

Antecedentes da Técnica

[0002] Cordões de aço onde todos os filamentos de aço são torcidos na mesma direção e na mesma etapa são conhecidos na técnica e são frequentemente referidos como "cordões de aço compacto" uma vez que eles podem levar a uma configuração de seção transversal compacta com uma lata quantidade de aço com uma área de superfície de seção transversal limitada.

[0003] Com o grupo de cordões de aço compactos, as seguintes configurações são amplamente usadas na técnica de reforço de elastômeros: 1xdc | 18xdiCC 1xdc | 15xdiCC

[0004] Um 1xdc | 18xdiCC é um cordão compacto compreendendo um filamento núcleo com um diâmetro do filamento núcleo di, arranjado em uma camada intermediária de seis filamentos e uma camada externa de doze filamentos. Tal cordão compacto está descrito na EP-B1-0 627 520. O cordão compacto constitui uma construção estável porque a seção transversal de tal cordão de aço tem a forma típica de um hexágono regular que é centrossimétrico e bastante estável.

[0005] O 1xdc | 15xdiCC descrito no WO-A1-03 069 055 compreende um filamento núcleo com um diâmetro de filamento núcleo e 15 filamentos camadas tendo um diâmetro de filamento camada torcidos em torno do filamento núcleo. Os 15 filamentos camadas são arranjados em uma camada intermediária de cinco filamentos e em uma camada externa de dez filamentos.

[0006] O diâmetro do filamento núcleo é menor que o diâmetro do filamento camada. Embora tal configuração seja tecnicamente possível, não é, entretanto, sempre tecnicamente viável. Tal cordão compacto não constitui sempre uma construção estável para a seção transversal do cordão. Tem a forma típica de pentágono regular que não é centrossimétrico. Perderia o equilíbrio por ser perturbado pela máquina de torcer durante o processo de produção. A inversão ou defeito apareceria de repente. Além disso, ele algumas vezes mudaria em uma construção (1+4+11)CC ou em uma construção (1+6+9)CC ao invés da construção desejável (1+5+10)CC conforme descrito acima. Isto pode ser explicado como segue: tome a construção desejável 0,2+(5+10)x0,245 mm CC por exemplo, há um pequeno vão "g" entre os filamentos adjacentes conforme ilustrado na Figura 1a. Entretanto, durante o processo de construção em um momento cada pequeno vão se junta para formar um vão grande "G" conforme mostrado na Figura 1b, e "G" é suficientemente grande para permitir a entrada de um filamento intermediário, o que leva a uma construção de uma construção 0,2+(4+11)x0,245 mm CC mostrada na Figura 1c. Devido à construção instável, a penetração de borracha é bastante afetada. Os onze filamentos da camada externa se tornam tão próximos que não é permitido que a borracha desejável penetre no interior, o que resulta em a umidade viajando ao longo dos espaços ocos dentro e ao longo do cordão de aço. Assim, a resistência à corrosão não é muito boa. Tais de feitos de qualidade do cordão de aço que são provocados pela construção em si não podem ser evitados pelo ajuste dos parâmetros tecnológicos durante o processo de produção.

Descrição da Invenção

[0007] A invenção visa evitar as desvantagens da técnica anterior.

[0008] É um objetivo da presente invenção fornecer uma construção de cordão de aço estável com um nível aceitável de resistência a fadiga.

[0009] É outro objetivo da presente invenção fornecer um cordão de aço com boa resistência à corrosão.

[0010] De acordo com a presente invenção, é fornecido um cordão de aço adaptado para o reforço de produtos elastômeros. O cordão de aço compreende um filamento núcleo com um diâmetro de filamento núcleo Do e 3N camadas de filamentos torcidos em torno do filamento núcleo na mesma direção e na mesma etapa, N variando de quatro a cinco. As 3 N camadas de filamentos são arranjadas em uma camada intermediária de N filamentos tendo um diâmetro de camada intermediária Di e em uma camada externa de 2N filamentos tendo um diâmetro de camada externa D2, e 0 cordão de aço tem as seguintes características (Do, Di e D2 em mm): Do <D1 < D2

[0011] O cordão da invenção é um cordão compacto. O cordão tem boa resistência à corrosão, uma alta carga de ruptura e um pequeno diâmetro.

[0012] N é preferivelmente igual a cinco, 0 que significa que 0 cordão de aço compreende dezesseis filamentos. Cinco é preferível a quatro porque cinco filamentos na camada intermediária enchem mais a camada intermediária de maneira mais estável.

[0013] Em uma primeira configuração preferida da invenção, 0 filamento núcleo e os filamentos da camada intermediária têm 0 mesmo diâmetro (Do = Di). Essa primeira configuração preferida pode também satisfazer a seguinte fórmula: 0,76 < (D0/D2) < 0,93

[0014] Devido à otimização da razão dos diâmetros (D0/D2), uma ótima penetração da borracha através da camada intermediária e da camada externa bem como do centro, 0 que garante alta proteção contra corrosão e contra usa possível propagação. Além disso, selecionando-se tal faixa da razão dos diâmetros D0/D2 é tecnicamente praticável constituir uma construção estável (1+5+10) CC evitando assim configurações indesejáveis ou instáveis.

[0015] A primeira configuração também tem a vantagem de que apenas dois diâmetros de filamentos diferentes são necessários.

[0016] Em uma segunda configuração preferida da invenção, 0 diâmetro do filamento núcleo Do é menor que 0 diâmetro da camada intermediária Di. Essa segunda configuração preferida pode também satisfazer a seguinte fórmula: 0,69 < (D0/D1) < 0,81 0,59 < (D0/D2) < 0,73.

[0017] Devido à otimização n ao apenas da razão dos diâmetros D0/D1, mas também da razão dos diâmetros D0/D2, é sempre tecnicamente desejável uma vez que resulta na constituição de uma configuração estável com boa resistência à corrosão.

Breve Descrição das Figuras nos Desenhos

[0018] A invenção será agora descrita em maiores detalhes em relação aos desenhos anexos.

[0019] As figuras 1a e 1b e 1c são diferentes seções transversais do cordão de aço durante a constituição na técnica anterior;

[0020] A figura 2 é uma seção transversal de uma primeira configuração de um cordão de aço conforme a invenção;

[0021] A figura 3 é uma seção transversal de uma segunda configuração de um cordão de aço conforme a invenção.

Modo(s) para Execução da Invenção

[0022] A Figura 2 mostra a seção transversal de uma primeira configuração de um cordão de aço 10. O cordão de aço compreende um filamento núcleo 12 com um diâmetro de filamento núcleo Do. Cinco filamentos de camada intermediária 14 tendo um diâmetro de camada intermediária Di formam uma camada intermediária em torno do filamento núcleo 12. O diâmetro Di é igual ao diâmetro Do. Dez filamentos de camada externa 16 formam uma camada externa tendo um diâmetro de camada externa D2 em torno da camada intermediária. Todos os filamentos da camada intermediária 14 e todos os filamentos da camada externa 16 são torcidos na mesma direção de torção e na mesma etapa de torção de modo que seja formada uma configuração compacta.

[0023] O diâmetro do filamento de núcleo Do e 0 diâmetro do filamento externo D2 também satisfazem a seguinte relação: 0,76 < (D0/D2) < 0,93

[0024] O cordão de aço 10 conforme a invenção foi construído como a seguir. O produto de partida é um fio máquina. Esse fio máquina tem a seguinte composição do aço: um teor de carbono mínimo de 0,65% (por exemplo, pelo menos 0,80% ou pelo menos 0,92%, com um máximo de 1,2%), um teor de manganês variando de 0,20% a 0,90%; um teor de silício variando de 0,15% a 0,90%; um teor máximo de enxofre de 0,03%; um teor máximo de fósforo de 0,30%; elementos adicionais tais como cromo (até 0,2 a 0,4%), boro, cobre, cobalto, níquel, vanádio... podem ser adicionados à composição para minimizar a quantidade de deformação necessária para obter uma resistência à tração predeterminada; todas as porcentagens são porcentagens em peso.

[0025] O fio máquina é estampado em um número de etapas consecutivas até 0 diâmetro final requerido. Os diâmetros finais dos filamentos de aço variam de 0,05 mm a 0,60 mm. No caso de reforço de carcaças de lonas de pneus, os diâmetros dos filamentos variam preferivelmente de 0,05 a 0,35 mm.

[0026] As etapas de estampagem podem ser interrompidas por uma ou mais etapas de tratamento térmico tais como patenteamento.

[0027] Os filamentos de aço são preferivelmente fornecidos com um revestimento que promove a adesão à borracha ou com um revestimento que dá resistência à corrosão ao fio. Um revestimento aderente à borracha é, por exemplo, latão; um revestimento resistente à corrosão é, por exemplo, zinco.

[0028] Exemplos adequados de um cordão conforme a primeira configuração da invenção são: 0,18+5x0,18+10x0,215 CC 0,19+5x0,19+10x0,23 CC 0,21+5x0,21+10x0,25 CC

[0029] A Figura 3 mostra uma seção transversal de uma segunda configuração do cordão de aço 20 conforme a invenção. O cordão de aço 20 compreende um filamento núcleo 22 com um diâmetro de filamento núcleo Do. Cinco camadas de filamento intermediário 24 com um diâmetro de camada intermediária Di foram torcidas em torno do filamento núcleo 22. Uma camada externa de filamentos de camada externa 26 tendo um diâmetro de camada externa D2 é formada em torno da camada intermediária.

[0030] O filamento núcleo Do é menor que 0 diâmetro da camada intermediária Di, e os diâmetros Do, Di e D2 satisfazem as seguintes relações: 0,69 <(Do/D1)< 0,81; 0,59 < (D0/D2) < 0,73

[0031] Em contraste com a Figura 2, a razão dos diâmetros Do/D2é menor. Devido à otimização das razões dos diâmetros D0/D1 e D0/D2, uma construção estável (1+5+10) CC é obtida, evitando assim construções indesejáveis.

[0032] Dependendo da composição de aço usada e do grau de estampagem final, o cordão de aço pode ser executado em várias versões de tração, variando de uma resistência à tração normal até uma resistência à tração ultra-alta.

[0033] Os cordões de aço conforme a invenção podem ser produzidos por meio de uma máquina de torção tubular ou preferivelmente por meio de um equipamento de torção dupla.

[0034] Ambas as configurações podem ser fornecidas ou não com um filamento envolvente, envolvido em torno de outros filamentos. Entretanto, para uso em carcaça de lonas, a versão não envolvente é preferida.

[0035] Um exemplo adequado de um cordão conforme a segunda configuração da invenção é 0,175+5x0,23+10x0,25 CC etapa de torção = 16 mm direção de torção = Z Outros exemplos são: 0,17+5x0,22+10x0,24 CC 0,175+5x0,225+10x0,245 CC 0,18+5x0,23+10x0,255 CC

[0036] A Tabela 1 abaixo resume algumas propriedades medidas no cordão de aço conforme a segunda configuração da presente invenção 0,175+5*0,23+10*0,25 CC ST

[0037] Uma alta resistência con tra a corrosão é obtida por essas estruturas compactas de cordão de aço que permitem ao elastômero ou à borracha penetrarem no cordão de aço entre os filamentos de aço individuais pelo menos na camada externa, de modo a evitar que a umidade viaje ao longo dos espaços ocos dentro e ao longo do cordão de aço. Esse caráter compacto do cordão de aço, entretanto, por selecionar seriamente a faixa da razão dos diâmetros, uma vez que ele aumenta não apenas a compactação e a quantidade de seções transversais de aço por total de seções transversais, mas também evita constituições indesejáveis ou configurações instáveis devido ao vão adequado entre os filamentos adjacentes, tornando, assim, possível alcançar uma estrutura com resistência melhorada à corrosão.

[0038] A maioria dos testes citados acima estão descritos em maiores detalhes no documento de Bourgois Luc , "Survey of Mechanical Properties of Steel Cords and Related Test Methods", Tire Reinforcement and Tire Performance, ASTM STP 694, R. A. Fleming and D. I. Linvingston, Eds., American Society for Testing and Materials, 1979, pgs. 19-46.

Claims

1. Cordão de aço (20) adaptado para reforço de produtos elastômeros, o mencionado cordão de aço (20) compreende um filamento núcleo (12) com um diâmetro de filamento núcleo Do e 3N camadas de filamentos torcidos em volta do mencionado filamento núcleo (12) na mesma direção e na mesma etapa, N variando de quatro a cinco, a mencionada camada de 3N filamentos (24, 26) sendo arranjada em uma camada intermediária de N filamentos (24) tendo um diâmetro de camada intermediária Di e em uma camada externa de 2N filamentos (26) tendo um diâmetro de camada externa D2, caracterizado pelo fato de que 0 mencionado cordão de aço (20) tem as seguintes características (Do, Di e D2 em mm): Do <Di < D2

2. Cordão de aço (20) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que N é igual a cinco.

3. Cordão de aço (20) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que 0 diâmetro do filamento núcleo Do é igual ao diâmetro da camada intermediária Di.

4. Cordão de aço (20) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que 0 diâmetro do filamento núcleo Do e 0 diâmetro da camada externa D2 satisfazem a seguinte relação: 0,76 < (D0/D2) < 0,93

5. Cordão de aço (20) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que 0 diâmetro do filamento núcleo Do é menor que 0 diâmetro da camada intermediária Di.

6. Cordão de aço (20) de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que 0 diâmetro do filamento núcleo Do, 0 diâmetro da camada intermediária Di e 0 diâmetro da camada externa D2 satisfazem as seguintes relações: 0,69 < (D0/D1) < 0,81 0,59 < (D0/D2) < 0,73