BR112020010576B1

BR112020010576B1 - Cordão de aço para reforço da borracha e pneu fora da estrada

Info

Publication number: BR112020010576B1
Application number: BR112020010576-7A
Authority: BR
Inventors: Yuping Wang; Tao Huang
Original assignee: Nv Bekaert Sa
Priority date: 2017-12-25
Filing date: 2018-11-26
Publication date: 2023-11-21
Also published as: BR112020010576A2; EP3732325B1; EP3732325A1; ES2927185T3; KR20200099147A; PT3732325T; EA202091589A1; US20200362486A1; CN109957865B; JP7397794B2; US11286587B2; CN209854313U; JP2021507138A; CN109957865A; WO2019129452A1

Abstract

A presente invenção refere-se ao fornecimento de um cordão de aço, para reforço da borracha. O cordão de aço compreende um fio de núcleo, e pelo menos três fios externos, enrolados em torno do fio de núcleo, o fio de núcleo compreende pelo menos um primeiro filamento de núcleo, e múltiplos primeiros filamentos externos, enrolados em torno do primeiro filamento de núcleo, cada fio externo compreende um número de segundos filamentos, pelo menos um dos múltiplos primeiros filamentos externos é pré-formado antes de ser enrolado no fio de núcleo, e pelo menos um dos segundos filamentos de aço é reto, antes de ser enrolado para formar cada fio externo. O cordão de aço tem desempenho melhorado na migração do filamento de núcleo.

Description

Descrição Campo Técnico

[001] A invenção refere-se a um cordão de aço para reforço de borracha. A invenção também se refere a um pneu reforçado pelos cordões de aço.

Técnica Anterior

[002] O cordão de aço para reforçar o pneu de carga pesada, tal como pneu fora da estrada, é requerido ter alta resistência, como um resultado, o cordão de aço tem múltiplos cordões com múltiplos filamentos, para alcançar resistência alta, e tal cordão de aço é chamado cordão OTR.

[003] Normalmente, um cordão OTR tem uma estrutura de múltiplos fios, e isto faz o cordão de aço ter alta resistência e alta carga de ruptura.

[004] Durante o uso ou funcionamento de um pneu de carga pesada, os cordões OTR são submetidos à carga muito pesada, que dá força forte para o filamento do núcleo no fio do núcleo do cordão OTR, e às vezes esta força forte faz o filamento do núcleo migrar para fora das camadas de borracha, e depois disso expor para o ar (assim chamada migração do filamento do núcleo), e isto faz a resistência do cordão de aço ficar pior, e leva a um problema de corrosão, uma vez que a migração do filamento do núcleo faz a umidade penetrar nas camadas de borracha e corroer (desgastar) os cordões de aço.

[005] JP2006022413 revela um cordão de aço, que tem um fio de núcleo e um número de fios de revestimento, no fio do núcleo o filamento de núcleo é mais espesso que os filamentos de revestimento, e o filamento de núcleo é realizado ondulado. Fazendo isto, a migração do filamento de núcleo é melhorada.

Descrição da Invenção

[006] Um objetivo da invenção é fornecer um cordão de aço com melhor desempenho.

[007] Outro objetivo da invenção é fornecer um pneu reforçado pelos cordões de aço.

[008] De acordo com o primeiro objetivo, um cordão de aço para reforço de borracha é fornecido, o cordão de aço compreende um fio de núcleo e pelo menos três fios externos enrolados em torno do fio de núcleo, o fio de núcleo compreende pelo menos um primeiro filamento de núcleo e múltiplos primeiros filamentos externos, enrolados ao redor de pelo menos um primeiro filamento de núcleo, cada fio externo compreende um número de segundos filamentos pelo menos um dos primeiros filamentos externos é realizado antes de ser enrolado no fio de núcleo, e pelo menos um dos segundos filamentos de aço é reto antes de ser enrolado para formar cada fio externo.

[009] Por fornecer uma pré-formação para pelo menos um dos primeiros filamentos externos, a migração do primeiro filamento de núcleo é reduzida, por causa da força de ancoragem do primeiro filamento de núcleo significativamente melhorada.

[0010] Preferivelmente, todos dos primeiros filamentos externos são pré-formados, antes de serem enrolados no fio de núcleo. Isto leva a uma força maior da ancoragem do primeiro filamento de núcleo, e depois disso reduz o risco de migração do filamento do núcleo, quando embutindo os cordões de aço em uma camada de borracha de um pneu.

[0011] Preferivelmente, o pelo menos um primeiro filamento de núcleo é pré-formado antes de ser enrolado no fio de núcleo.

[0012] Preferivelmente, todos dos segundos filamentos de aço são retos antes de serem enrolados para formar o fio externo.

[0013] "Reto" significa que o filamento de aço, no cordão de aço final, é um filamento que sofreu uma deformação, somente pelo processo de enrolar, começando a partir de um filamento reto e terminando com um filamento, que segue uma via de espiral, ou mais vias de espiral, impostas uma sobre a outra. "Reto" não significa que o filamento de aço é uma linha absolutamente reta no cordão de aço final. O segundo filamento de aço "reto" tem uma via em espiral ao longo do seu comprimento, quando está sendo desenrolado do cordão de aço final, isto é por causa do processo de enrolamento, mas sem qualquer outra deformação adicional do plástico.

[0014] "Pré-formado" significa o filamento de aço, isto é, o primeiro filamento externo, que está no cordão de aço final, um filamento que sofre não só uma deformação pelo processo de enrolamento, mas, em adição, alguma deformação adicional do plástico, de maneira que ele se desvia da via de um filamento reto. A deformação de plástico adicional pode ser uma única deformação pregueada (ondulada), deformação pregueada dupla em dois planos diferentes, como descrito em WO99/28547, deformação poligonal como descrito em CN1133075, e outros tipos de deformação conhecidos. Quando está sendo desenrolado do cordão de aço final, o filamento "pré-formado" no cordão de aço final tem ondas curtas, que são o resultado da deformação adicional do plástico, em adição a uma via em espiral ao longo do seu comprimento. O primeiro filamento de núcleo no fio de núcleo é uma exceção, uma vez que ele não é submetido ao processo de enrolamento, quando ele está no núcleo, em outras palavras, o primeiro filamento de núcleo pré-formado tem somente pequenas ondulações ao longo do seu comprimento, mas nenhuma via de hélice.

[0015] Quando desenrolando o primeiro filamento externo pré- formado do cordão de aço, o primeiro filamento externo pré-formado compreende ondas contínuas A, e ondas contínuas B, ao longo do seu comprimento. Ambas as ondas A e ondas B, são provocadas pelos efeitos combinados, da pré-formação de deformação e do processo de enrolamento, as ondas A são provocadas principalmente pela pré- formação de deformação, em adição ao processo de enrolamento, enquanto as ondas B são provocadas principalmente pelo processo de enrolamento, em adição à pré-formação de deformação. Preferivelmente, a onda A tem uma altura de onda variando de 1,05xd1 a 4xd1 mm, d1 sendo um diâmetro do primeiro filamento externo, a onda B tem uma altura de onda variando de 0,5xD1 a 1,5xD1 mm, D1 sendo o diâmetro do círculo de envolvimento a partir do primeiro filamento externo, aqui círculo de envolvimento é um círculo menor, cobrindo todos os primeiros filamentos externos, em um corte transversal do cordão de aço. Mais preferivelmente, a onda A tem uma altura de onda variando de 1,05xd1 a 3,5xd1 mm, e a onda B tem uma altura de onda variando de 0,7xD1 a 1,2xD1 mm. Se a altura de onda é muito grande, a resistência do cordão de aço será muito baixa; e se a altura da onda é muito baixa, a força de ancoragem do primeiro filamento de núcleo será também muito pequena.

[0016] Quando desenrolando do cordão de aço, o primeiro filamento do núcleo pré-formado, o primeiro filamento de núcleo pré-formado compreende ondas C contínuas, que são o resultado da deformação pré-formada ao longo do seu comprimento. Preferivelmente, a onda C tem uma altura de onda variando de 1,05xd2 a 4xd2 mm, d2 sendo o diâmetro do primeiro filamento de núcleo. Mais preferivelmente, a onda C tem uma altura de onda variando de 1,05xd2 a 3,5xd2 mm.

[0017] A altura da onda é medida por um projetor de perfil. O filamento é desenrolado do cordão de aço e cortado, a fim de ser com um comprimento de 100-150 mm, para ser uma amostra da medição da altura da onda, e deve ser garantido que o plano da amostra, a ser projetada, tem uma altura de onda maior antes de medir. Quando a amostra ou o filamento é projetado, a altura da onda é medida por primeiramente desenhar uma linha entre as duas cristas de onda adjacentes, e depois medindo a distância mais curta da onda, cuja calha está entre as duas cristas de onda adjacentes à linha. Esta distância curta é a altura da onda, incluindo o diâmetro do filamento de aço.

[0018] Um filamento de envolver é envolto ao redor dos fios externos, a fim de fixar a forma do cordão de aço.

[0019] Os fios incluindo o fio de núcleo e o fio externo, podem ter estrutura de duas camadas ou estrutura de três camadas. A estrutura de duas camadas inclui uma camada de núcleo, em que o primeiro filamento de núcleo está em, e uma camada externa, em que o primeiro filamento externo está dentro, enquanto a estrutura de três camadas inclui uma camada de núcleo e uma camada e intermediária. No caso de mais do que duas camadas, os filamentos na camada intermediária, eles são também definidos como os primeiros filamentos externos, e são preferivelmente pré-formados antes de serem enrolados no fio do núcleo.

[0020] O cordão de aço pode ter qualquer estrutura conhecida, como 7x7+1, 7x(1+6+12)+1, (1+6)+6x(3+9+15) ou (1+6+12)+6x(3+9+15).

[0021] De acordo com o segundo objetivo da invenção, um pneu fora da estrada é fornecido, o pneu compreende múltiplas camadas de correia e carcaça, em que a correia é reforçada pelos cordões de aço, pelo menos um dos cordões de aço compreende um fio de núcleo, e pelo menos três fios externos enrolados ao redor do fio de núcleo, o fio de núcleo compreende pelo menos um primeiro filamento de núcleo, e múltiplos primeiros filamentos externos, enrolados ao redor de pelo menos um primeiro filamento de núcleo, cada fio externo compreende um número de segundos filamentos, pelo menos um dos primeiros filamentos externos é pré-formado antes de ser enrolado no fio de núcleo, e pelo menos um dos segundos filamentos de aço é reto, antes de ser enrolado para formar cada fio externo.

[0022] O pneu de fora da estrada tem o risco reduzido do filamento de migração do núcleo, e além disso tem melhor qualidade e tempo de validade mais longo.

Breve Descrição das Figuras nos Desenhos

[0023] A Figura 1 mostra um cordão de aço com uma estrutura de 7x7+1.

[0024] A Figura 2 mostra o filamento de aço pré-formado e o filamento de aço reto, que não são enrolados de um cordão de aço

Modo(s) para Realizar a Invenção

[0025] Os filamentos de aço, para um cordão de aço, são feitos de uma haste de fio metálico.

[0026] A haste de fio metálico é primeiramente limpa por descamação mecânica, e / ou por decapagem química, em uma solução de H2SO4 ou HCl, a fim de remover os óxidos presentes sobre a superfície. A haste de fio metálico é depois enxaguada na água e é secada. O fio metálico seco é depois submetido à uma primeira série de operações de trefilação, a fim de reduzir o diâmetro até um primeiro diâmetro intermediário.

[0027] Neste primeiro diâmetro intermediário, por exemplo em cerca de 3,0 a 3,5 mm, o fio metálico de aço estirado a seco é submetido a um primeiro tratamento por calor intermediário, chamado patenteamento. Patenteamento significa primeiro austenitização até uma temperatura de cerca de 1000° C, seguida por uma fase de transformação de austenita para pearlita, a uma temperatura de cerca de 600 - 650° C. O fio metálico de aço está então pronto (preparado) para deformação mecânica adicional.

[0028] Depois disso, o fio metálico de aço é ainda estirado a seco, a partir do primeiro diâmetro intermediário, até um segundo diâmetro intermediário, em um segundo número de etapas de redução do diâmetro. O segundo diâmetro tipicamente varia de 1,0 mm a 2,5 mm.

[0029] Neste segundo diâmetro intermediário, o fio metálico de aço é submetido a um segundo tratamento de patenteamento, isto é, austenitização novamente a uma temperatura de cerca de 1000° C, e depois disso resfriamento a uma temperatura de 600 a 650° C, a fim de possibilitar a transformação para perlita.

[0030] Se a redução total na primeira e segunda etapas de trefilação a seco não é muito grande, uma operação de trefilação direta pode ser feita da haste de fio metálico até o segundo diâmetro intermediário.

[0031] Depois desse segundo tratamento de patenteamento, o fio metálico de aço é geralmente fornecido com um revestimento de latão: cobre é chapeado no fio metálico de aço e zinco é chapeado sobre o cobre. Um tratamento de termo - difusão é aplicado para formar o revestimento de latão. Alternativamente, o fio metálico de aço pode ser fornecido com um revestimento de liga ternária, incluindo cobre, zinco e uma terceira liga de cobalto, titânio, níquel, ferro ou outro metal conhecido.

[0032] O fio metálico de aço revestido de latão, ou liga ternária revestida, é depois submetido à uma série final de reduções de corte transversal, por meio de máquinas de desenformar úmida. O produto final é um fio metálico de aço, com um teor de carbono acima de 0,60 por cento em peso, por exemplo, mais alto do que 0,70 por cento em peso, ou mais alto do que 0,80 por cento em peso, ou mesmo mais alto do que 0,90 por cento em peso, com uma resistência à tração tipicamente acima de 2000 MPa, por exemplo acima de 3800-2000d Mpa, ou acima de 4100-2000d MPa ou acima de 4400-2000d MPa (d é o diâmetro do fio metálico de aço), e adaptado para o reforço de produtos de elastômero.

[0033] Fios metálicos de aço adaptados para o reforço de pneus, tipicamente têm um diâmetro final variando de 0,05 mm a 0,60 mm, por exemplo, de 0,10 mm a 0,40 mm. Exemplos de diâmetros de filamento são 0,10 mm, 0,12 mm, 0,15 mm, 0,175 mm, 0,18 mm, 0,20 mm, 0,22 mm, 0,245 mm, 0,28 mm, 0,30 mm, 0,32 mm, 0,35 mm, 0,38 mm, 0,40 mm.

[0034] Depois da preparação dos filamentos de aço, pelo menos um filamento de aço, que será localizado na camada externa do fio de núcleo, preferivelmente todos os filamentos de aço na camada externa do fio de núcleo, são submetidos a um processo de pré-formação, e depois todos os filamentos de aço são submetidos ao processo de enrolamento, para formar um cordão de aço.

[0035] O processo de pré-formação é um enrugamento único, enrugamento duplo em dois planos diferentes, ou pré-formação poligonal. Preferivelmente, é um enrugamento único, uma vez que ele leva menos resistência para o filamento de aço.

[0036] A Figura 1 ilustra uma primeira modalidade. O cordão de aço 100 tem uma estrutura de 7x7+1, o primeiro filamento de núcleo 105 e os primeiros filamentos externos 110, são realizados antes do processo de enrolamento, e cada fio externo tem o filamento 115 e o filamento 120, que estão no núcleo do fio externo, os filamentos 115 e 120 são retos, antes do processo de enrolamento, um filamento 125 é envolto em torno dos fios externos. A Figura 2 mostra a forma de onda diferente dos filamentos 105, 110, 115 e 120. A onda C, a forma de onda do filamento 105, é provocada pela pré-formação da deformação somente. A onda A, a forma de onda menor do filamento 110, é provocada pela pré-formação da deformação, principalmente em adição ao processo de enrolamento. A onda B, a forma de onda maior do filamento 110, é provocada pelo processo de enrolamento, principalmente em adição à pré-formação da deformação. As formas de onda dos filamentos 115 e 120 são provocadas pelo processo de enrolamento somente, a forma de onda do filamento 115 e a forma de onda do filamento 120, têm alturas de onda diferentes, uma vez que o filamento 115 e o filamento 120 têm diferentes processos de enrolamento. Como mostrado na Figura 2, a altura da onda é medida por primeiramente desenhar uma linha entre duas cristas de onda adjacentes, quando o filamento é projetado por um projeto de perfil, e depois medindo a distância mais curta da calha (depressão) da onda para a linha (ver o exemplo de Onda A, Onda B e Onda C). Essa distância curta é a altura da onda, incluindo o diâmetro do filamento de aço.

[0037] Um teste de comparação é feito. A Tabela 1 resume o resultado. Tabela 1

[0038] A força de ancoragem do filamento de núcleo é testada através de um método, com as etapas a seguir: primeiramente, fazer uma amostra emborrachada, embutida com os 4 cordões de aço, que são dispostos em paralelo, a distância entre os dois cordões de aço adjacentes sendo 5 mm, medida do centro de um cordão de aço para o centro de outro cordão de aço, a amostra emborrachada tem um tamanho de 220x25x15 mm (comprimento x largura x altura); em seguida, selecionar uma extremidade da amostra emborrachada, remover o composto de borracha da extremidade selecionada, e deixar os cordões de aço em, e resguardar o resto da amostra emborrachada, que tem um comprimento de uma polegada; em terceiro lugar, separar os fios externos e os primeiros filamentos externos dos cordões de aço da extremidade selecionada, para expor os primeiros filamentos do núcleo; em quarto lugar, extrair um dos primeiros filamentos de núcleo para fora da amostra emborrachada, e registrar (anotar) a força requerida. A força registrada é a força de ancoragem do filamento do núcleo.

[0039] A partir da tabela acima, está claro que o cordão de aço da invenção tem melhoramento bastante alto, sobre a força de ancoragem do filamento de núcleo, em comparação com a referência. A força de ancoragem de pré-formação dos primeiros filamentos externos, é 10 vezes maior do que a força de ancoragem de realização do primeiro filamento de núcleo somente. A força de ancoragem melhorada, reduz o risco de migração do filamento de núcleo.

[0040] Uma segunda modalidade é um cordão de aço de 7x(1+6+12). Cada fio do cordão de aço tem uma estrutura de três camadas, um núcleo, uma camada intermediária e uma camada externa. Os filamentos na camada intermediária e na camada externa, são pré-formados antes do processo de enrolamento, e os filamentos restantes do cordão de aço são retos, antes do processo de enrolamento. Os primeiros filamentos externos pré-formados, compreendem ondas A contínuas e ondas B continuas, ao longo do seu comprimento, a onda A tem uma altura de onda de 0,290 mm, e a onda B tem uma altura de onda de 0,558 mm.

Claims

1. Cordão de aço (100) para reforço da borracha, o dito cordão de aço (100) compreendendo um fio de núcleo e pelo menos três fios externos enrolados ao redor do dito fio de núcleo, o dito fio de núcleo compreendendo pelo menos um primeiro filamento de núcleo (105), e múltiplos primeiros filamentos externos (110) enrolados em torno do dito pelo menos um primeiro filamento de núcleo (105), cada um do dito fio externo compreendendo um número de segundos filamentos (115, 120), caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos ditos múltiplos primeiros filamentos externos (110) é pré-formado antes de ser enrolado no dito fio de núcleo, e todos dentre o dito número de segundos filamentos de aço (115, 120) são retos antes de serem enrolados para formar os ditos fios externos.

2. Cordão de aço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que todos os ditos múltiplos primeiros filamentos externos (110) são pré-formados antes de serem enrolados no dito fio de núcleo.

3. Cordão de aço, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o dito pelo menos um primeiro filamento de núcleo (105) é pré-formado antes de ser enrolado no dito fio de núcleo.

4. Cordão de aço, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a pré-formação sobre o dito primeiro filamento de núcleo (105) ou o dito primeiro filamento externo (110) é um enrugado único, enrugado duplo em dois planos diferentes, ou pré-formação poligonal.

5. Cordão de aço, de acordo com a reivindicação 1 ou 4, caracterizado pelo fato de que o primeiro filamento externo (110) pré- formado compreende ondas A contínuas e ondas B contínuas ao longo de seu comprimento, a dita onda A sendo diferente da dita onda B na altura de onda, a dita onda A tem uma altura de onda variando de 1,05xd1 a 4xd1 em mm, d1 sendo o diâmetro do dito primeiro filamento externo (110), a dita onda B tem uma altura de onda variando de 0,5xD1 a 1,5xD1 em mm, D1 sendo o diâmetro do círculo de envolvimento dos ditos primeiros filamentos externos (110).

6. Cordão de aço, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a dita onda A tem uma altura de onda variando de 1,05xd1 a 3,5xd1 em mm, a dita onda B tem uma altura de onda variando de 0,7xD1 a 1,2xD1 in mm.

7. Cordão de aço, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o primeiro filamento de núcleo (105) pré- formado compreende ondas C contínuas ao longo do seu comprimento, a dita onda C tem uma altura de onda variando de 1,05xd2 a 4xd2 em mm, d2 sendo o diâmetro do dito primeiro filamento de núcleo (105).

8. Cordão de aço, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a dita onda C tem uma altura de onda variando de 1,05xd2 a 3.5xd2 em mm.

9. Pneu fora da estrada, compreendendo múltiplas camadas de cordão e carcaça, caracterizado pelo fato de que o dito cordão é reforçado pelos ditos cordões de aço (100), como definidos em qualquer uma das reivindicações 1 a 8.