CZ20032888A3

CZ20032888A3 - Ocelový kord pro zpevnění pryžových výrobků

Info

Publication number: CZ20032888A3
Application number: CZ20032888A
Authority: CZ
Inventors: Hans Cauwels; Dirk Meersschaut; Stijn Vanneste
Original assignee: N. V. Bekaert S. A.
Priority date: 2001-04-26
Filing date: 2002-04-08
Publication date: 2004-01-14
Also published as: CN1505719A; PL367108A1; JP2004524458A; WO2002088459A1; PL206484B1; DE60212367D1; KR100907984B1; JP4093863B2; SK286377B6; CZ304666B6; US20040134181A1; US6904744B2; KR20040015093A; EA005051B1; SK13232003A3; EP1381730A1; EA200301156A1; CN1273681C; EP1381730B1; DE60212367T2

Description

Oblast techniky

Vynález se týká ocelového kordu obsahujícího první skupinu prvních ocelových vláken a druhou skupinu druhých ocelových vláken. Druhá skupina je šroubovicově zakroucena kolem první skupiny.

Dosavadní stav techniky

Ocelové kordy jsou z dosavadního stavu techniky známé, a to zejména z oblasti techniky zabývající se zpevňováním pryže a zvláště pneumatik.

Ocelový kord 3+9+15 byl a dosud je široce používaným ocelovým kordem využívaným kromě jiného pro zpevňování nárazníků nebo pásových vrstev pneumatik pro nákladní automobily. Příkladem kordu 3+9+15 je následující konstrukce:

3x0,22 + 9x0,22 + 15x0,22 + 0,15 6,3/12,5/18/3,5 S/S/Z/S

Navzdory svému nedostatků.

širokému použití má kord 3+9+15 řadu

Prvním nedostatkem je, že způsob výroby takového kordu 3+9+15 není ekonomický. K výrobě dokončeného kordu je zapotřebí alespoň dvou až čtyř různých zkrucovacích kroků.

V prvním kroku je třeba zakroutit tři jádrová vlákna. V druhém kroku se zakroutí kolem jádrových vláken devět vláken mezilehlé vrstvy. Ve třetím kroku se kolem vláken mezilehlé ·'·

vrstvy zakroutí patnáct vláken vnější vrstvy. V rámci čtvrtého kroku se kolem jádra ovine další vlákno.

V obvyklých provedeních kordu 3+9+15 se používají dva různé kroutící směry S a Z, aby se dosáhlo v kordu torzní váhy. Ve shora uvedených příkladech jsou tři jádrová vlákna a devět vláken mezilehlé vrstvy zakrouceny ve směru S a patnáct vláken vnější vrstvy je zakrouceno ve směru Z. Pokud se k výrobě takového kordu použije ve všech krocích zařízení s dvojitým zkrucováním, znamená to, že následné zkrucování patnácti vnějších vláken ve směru Z částečně rozplete dříve provedené krutý ve směru S. To znamená ztrátu energie během výroby a znovu zdůrazňuje neekonomičnost výroby těchto kordů 3+9+15.

Druhou nevýhodou je, že ocelový kord 3+9+15 není plně prostupný pro pryž. Následkem toho při použití mohou být

j ednotlivá	ocelová	vlákna	vystavena	vlhkosti,	což může
drasticky	snížit	životnost	ocelového	kordu a	zpevněné
pneumatiky.
K odstranění	uvedených	nevýhod a	nalezení	vylepšené
alternativy	k této	konstrukci 3+9+15	bylo učiněno mnoho

pokusů.

Některé z těchto pokusů měly za cíl navrhnout konstrukci ocelového kordu, jehož výroba by byla ekonomičtější. Příkladem je kord 3+9+15, u něhož jsou všechny vrstvy zakrouceny ve stejném směru. Dalším příkladem je tzv. kompaktní kord 1x27, u něhož jsou všechna vlákna kroucena ve stejném směru se stejným zkrucovacím krokem. Tyto pokusy vedou k ekonomičtějším kordům, neřeší však problém pronikavosti pryže.

Λ ·· ·· · • ·· ·· «··· • · Φ · · · · Φ

9 9 9 9 9

Φ 9 9 9 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9

- 3 Další pokusy byly směrovány k navržení ocelové konstrukce se zdokonalenou možností průniku pryže. Příkladem je kord 3xdi+9xd₂+15xd₃, kde tři jádrová vlákna mají průměr d_lzkterý je větší než průměr d₂ vláken mezilehlé vrstvy, přičemž průměr d₂ vláken mezilehlé vrstvy je větší nebo roven průměru d₃ vláken vnější vrstvy. Použití tlustších vláken ve středu kordu má za následek vznik většího prostoru pro vrstvy a nesaturovaných vrstev s mezerami mezi vlákny. Dalším příkladem je kord 3+9+15, tj. kord, jehož mezilehlá vrstva a vnější vrstva již nejsou saturovány maximálním počtem možných vláken. Z mezilehlé a vnější vrstvy se vynechá jedno nebo více vláken, což vede ke vzniku mezer mezi vlákny, takže pryž může pronikat do struktury. Dalším příkladem jsou kordy 3+9+15, u nichž alespoň jedno vlákno v každé vrstvě, tj . v jádru, mezilehlé vrstvě a ve vnější vrstvě je vytvořeno tak, že má zvlněný tvar. Zvlněné vlákno vytváří více prostoru mezi vláknem a sousedními vlákny a umožňuje tak průnik pryže.

Rovněž následující konstrukce ocelového kordu jsou široce používané pro zpevnění nárazníku nebo pásové vrstvy pneumatiky nákladního automobilu:

3x0,20 + 6x0,35 3x0,35 + 8x0,35

Tyto konstrukce však trpí stejnými nedostatky jako konstrukce 3+9+15. K výrobě kordu je zapotřebí dvou kroutících operací a nedosáhne se úplného průniku pryže.

Podstata vynálezu

Cílem vynálezu je odstranit shora uvedené nedostatky dosavadního stavu techniky.

Λ

44 ·· 44 ···· • 4 · · · · 4 · 4 > 4 4 4 4 4

4 4 4 4 · . ·· ··

Dalším cílem vynálezu je navrhnout alternativní kord pro ocelový kord 3+9+15, kord 3+6 nebo kord 3+8.

Dalším cílem vynálezu je navrhnout ocelový kord s plnou penetrací pryže.

Dalším cílem vynálezu je navrhnout ocelový kord, který by bylo možno vyrábět ekonomickým způsobem.

Podle vynálezu je navržen ocelový kord, který obsahuje první skupinu a druhou skupinu. Druhá skupina je šroubovicově zatočena kolem první skupiny při kroku zkrucování kordu. První skupina obsahuje první počet prvních ocelových vláken,' kde první počet je v rozmezí od tří do osmi. Druhá skupina obsahuje druhý počet druhých ocelových vláken.. Druhý počet je roven nebo přednostně větší než první počet. První vlákna mají zkrucovací krok větší než 300mm a jsou přednostně nezkroucená (krok nekonečného zkrucování). Alespoň· jedno z druhých vláken je polygonálně předtvarováno. Polygonálně předtvarováno může být více než jedno z druhých vláken. Přednostně mohou být polygonálně předtvarována všechna druhá vlákna.

Postup polygonálního předtvarování je popsán v US-A5,687,557 a uvádí se zde formou odkaz.

Jak bude dále popsáno, je možné takový ocelový kord vyrobit v jednom zkrucovacím kroku. Polygonální předtvarování druhých vláken zajišťuje ocelovému kordu otevřenou strukturu a umožňuje, aby pryž nebo jiný matricový materiál pronikal až k první skupině.

- 5 Přednostně jsou druhá vlákna kroucena jedno kolem druhého zkrucovacím krokem, který je zde dále nazván jako skupinový zkrucovací krok. Jak bude dále vyloženo, lze toto přednostní provedení získat jedním krokem pomocí zařízení s dvojitým zkrucováním.

Aby se podpořila penetrace pryže nebo jiného matricového materiálu dovnitř první skupiny vláken nebo aby se získaly předem stanovené vlastnosti protažení, alespoň jedno z prvních vláken je předtvarováno do zvlněného tvaru. Do zvlněného tvaru může být předtvarováno více než jedno vlákno z prvních vláken a přednostně všechna první vlákna. Tento prostorový zvlněný tvar může být šroubovicovým tvarem. Zvlněný tvar je však: přednostně prostorovým zvlněným tvarem, tj. vlna není rovinnou vlnou, ale vykazuje rozměry i mimo jednu rovinu. Přednostně obsahuje tento prostorový zvlněný tvar první zvlnění a druhé zvlnění. První zvlnění leží v rovině, která je odlišná od roviny druhého zvlnění.

Dokumenty JP-A-04-370283, JP-A-06-073672 a JP-A-07042089 dosavadního stavu techniky všechny popisují ocelové kordy, které obsahují dvě skupiny ocelových vláken, přičemž jedna skupina je šroubovicově zakroucena kolem druhé.

Ocelový kord podle JP-A-04-370283 má první skupinu pouze dvou prvních vláken a druhou skupinu o počtu N druhých vláken, kde N je rovno dvěma nebo třem. N druhých vláken je předtvarováno tak, aby vlákna měla zvlněný tvar.

Ocelový kord podle JP-A-06-073672 má první skupinu dvou prvních vláken a druhou skupinu dvou druhých vláken. První vlákna jsou předtvarována tak, aby měla zvlněný tvar.

-7?

• · · ·

- 6 Ocelový kord podle JP-A-07-042089 má první skupinu dvou prvních vláken a druhou skupinu dvou nebo tří druhých vláken.

První vlákna jsou předtvarována tak, že mají zvlněný tvar tak, aby první vlákna měla stejnou délku jako druhá vlákna v ocelovém kordu.

Žádný z ocelových kordů podle spisů JP-A-04-370283, JPA-06-073672 a JP-A-07-042089 však nemůže nahradit konstrukci 3+9+15, 3+6 nebo 3+8 s týmž zpevňujícím účinkem.

V přednostním provedení podle vynálezu se první počet prvních vláken pohybuje v rozmezí od tří do pěti a druhý počet druhých vláken od čtyř do osmi. Například první počet může být roven čtyřem a druhý počet šesti.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude nyní podrobněji popsán s odkazem na připojené výkresy, na nichž zobrazuje:

- obr. 1 schematicky způsob, jímž se vyrábí ocelový kord podle vynálezu,

- obr. 2 konkrétní průřez ocelovým kordem podle vynálezu,

- obr. 3 schematický průřez ocelovým kordem podle vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Ocelový kord podle vynálezu se přednostně vyrábí následujícím způsobem. Výchozím produktem je vývalek na tažení drátu, přičemž vývalek má průměr od 5,5mm do 6,5mm. Slitina vývalku oceli má obecně min. obsah uhlíku 0,60% (například alespoň 0,80%, nebo alespoň 0,92% s maximem 1,2%), obsah • ·

- Ί uhlíku od 0,20 do 0,90% a obsah křemíku od 0,10 do 0,90%, přičemž jak obsah síry tak i obsah fosforu jsou přednostně nižší než 0,03% a ke slitině mohou být přidány přídavné prvky jako je chróm (až 0,2% nebo 0,4%), bór, měď, kobalt, nikl, vanad..., aby se minimalizovala velikost deformace potřebné pro dosažení předem stanovené pevnosti v tahu.

Vývalek na tažení drátu je tažen zasucha řadou po sobě jdoucích průvlaků, dokud se nedosáhne ocelového drátu s meziprůměrem. Tažení zasucha může být přerušeno mezilehlým patentováním, aby se získala vhodná kovová struktura vhodná pro pozdější tažení.

Ocelový drát s meziprůměrem je přednostně opatřen kovovým povlakem. Přesný typ povlaku závisí na konečném použití. Povlakem může být povlak odolný proti korozi jako zinek nebo povlak, který napomáhá adhezi k matricovému materiálu jako mosaz v případě pryže nebo tzv. ternární mosaz jako je měď-zinek-nikl (např. 64%/35,5%/0,5%) a měď-zinekkobalt (např.64%/35,7%/0,3%) nebo adhezní vrstva bez mědi jako například zinek-kobalt nebo zinek-nikl.

Ocelový drát s kovovým povlakem je následně tažen zamokra, dokud se nezíská konečné vlákno s daným průměrem vlákna. Přesná velikost tohoto konečného průměru také závisí na konečném použití. Obecně se průměr vlákna pohybuje od 0,03mm do l,10mm a zejména od 0,15mm do 0,60mm, např. od 0,20mm do 0,45mm.

Konečná pevnost v tahu ocelového vlákna závisí na složení výchozí ocelové tyče, stupni deformace a velikosti průměru vlákna.

• ·	•	• · ·	• ·
«	•	♦ «	•	• ·
•	b ·	b b	• ·	• b
	•	• ·	•	• b
• « · ·	• · ·	• · * * 9		ÍS

Přednostně má ocelové vlákno vysokou pevnost v tahu. Pevnost v tahu TS je vyšší než následující minimální hodnoty:

TS > 2250 - 1150 x log d MPa,

Kde d je průměr vlákna v mm.

Ocelová vlákna mohou mít pevnost v tahu až 4000Mpa a dokonce i vyšší.

Závěrečná kroutící operace bude popsána s odkazem na obr. 1. Směrem od pravé strany obr. 1, ze zásobní cívky 12 jsou odvinuta první čtyři ocelová vlákna 10 o průměru 0,38mm a vedena pomocí vodicích kol 14, 16 a 18 ke dvěma párům ozubených kol 19, která udělí prvním ocelovým vláknům 10 první zvlnění a druhé zvlnění. První zvlnění leží v rovině, která je jiná než rovina druhého zvlnění.

Postup dvojitého zvlňování je popsán v dokumentu WO-A99/28547.

Svazek 22 dvojitě zvlněných prvních ocelových vláken 10 se pak vede pomocí kladky 20 přes první setrvačník 24 zařízení s dvojitým krutém. Směr svazku 22 se obrátí postupem přes kladku 22 a následně svazek 22 centrálně vstupuje do zařízení pro dvojité zkrucování. Během své cesty přes setrvačník 24 a poté svazek 22 dvojitě zvlněných prvních vláken 10 získá dvojí zakroucení.

Uvnitř zařízení s dvojitým krutém se ze zásobních cívek 28 odvine šest druhých ocelových vláken 26 s průměrem vláken 0,38mm. Těchto šest druhých ocelových vláken je Vedeno přes vodicí kola 30 k předtvarovacímu ústrojí 31, které polygonálně «··«

•	• · ·	• ·	• · · ·
•	• » »	•	i ·
• ·	· * «	• ·	b ·
•	• b ·	•	* · ·
• ··	• ·* · e	•i

- 9 předtvaruje druhá ocelová vlákna 26. Takto polygonálně předtvarovaná druhá ocelová vlákna 26 jsou dále vedena přes rozváděči disk 32 k lisovadlu 34 pro vytvarování kordu, kde se spojují druhá ocelová vlákna 26 se svazkem 22 prvních ocelových vláken 10. Svazek 22 prvních ocelových vláken a druhá ocelová vlákna 26 jsou potom obráceny průchodem přes kladku 20 směrem k druhému setrvačníku 36 zařízení s dvojitým krutém. Během jejich průchodu přes druhý setrvačník 36 a poté je vytvořen konečný ocelový kord 38 podle vynálezu: svazek 22 prvních ocelových vláken 10 je nezakroucený a druhá ocelová vlákna 26 jsou zakroucená. Výsledkem je ocelový kord 3_8, který splňuje následující vzorec:

4x0,38 + 6x0,38 22/S

Skupinový zakrucovací krok je roven kroku zakrucování kordu a je přibližně 22mm.

Obecně se mohou skupinový zakrucovací krok a zakrucovací krok kordu pohybovat v rozmezí od 30-ti násobku průměru vlákna do 150-ti násobku průměru vlákna, např. mohou být mezi 50 a 70-ti násobkem průměru vlákna, hodnoty mimo tyto rozsahy však nejsou také vyloučeny.

Následuje shrnutí některých vlastnosti ocelového kordu 38.

Vlastnost _Jednotka Velikost

Lineární hustota	(g/m)	8,95
Průměr	(mm)	1, 64
Mezní zatížení (holé)	(N)	2900
Mez pevnosti v lomu (holá)	(MPa)	2550

Mezní zatížení (uložené)

Mez pevnosti v lomu (uložená) Penetrace pryže

Ohybová tuhost (N) (MPa) (%) (Nmm²)

2960

2600

100

2135

Obr. 2 ukazuje skutečný průřez ocelového kordu 38. Ocelový kord 38 má první skupinu čtyř prvních ocelových vláken 10 více či méně rovnoběžných a nezakroucených. Mezi ocelovými vlákny 10 je v důsledku jejich dvojitého zvlnění prostor. Proto může dovnitř první skupiny pronikat pryž. Druhá skupina šesti druhých ocelových vláken 26 je zakroucena kolem první skupiny. Těchto šest druhých ocelových vláken 26 bylo polygonálně předtvarováno, aby se umožnilo pronikání' pryže skrze tuto druhou skupinu k první skupině.

Obr. 3 ukazuje schematicky ocelový kord 38 3 + 5 podle vynálezu. Ocelový kord 38 má první skupinu tří prvních vláken 10, která mají prostorově zvlněný tvar, takže jsou uvnitř první skupiny vytvořeny mezery, což je zobrazeno pomocí tečkovaných čar kolem každého prvního vlákna 10. Druhá skupina pěti druhých ocelových vláken 26 je zatočena kolem první skupiny. Druhá ocelová vlákna 26 jsou polygonálně předtvarována, takže jsou mezi druhými vlákny a mezi první skupinou a druhou skupinou vytvořeny mezery.

Vedle provedení zobrazených na obr. 2 a 3 jsou možná i další provedení ocelového kordu podle vynálezu. Následují některé možné příklady:

'-ji

- 11 4 + 5 + 7 + 8 + 6 5 + 7 + 8 + 6 + 7 + 8

Průměr prvních a druhých ocelových vláken nemusí být stejný. Dokonce se průměr vláken může lišit i uvnitř skupiny vláken, což znamená, že první skupina může obsahovat první ocelová vlákna s různým průměrem a druhá skupina může obsahovat druhá ocelová vlákna s různým průměrem.

Přestože je ocelový kord podle vynálezu zvláště vhodný pro zpevňování nárazníků nebo pásovou vrstvu pneumatik nákladních automobilů, jsou možná i jiná využití všude tam, kde se požaduje nebo upřednostňuje plná penetrace pryže nebo plná impregnace plasty.

• · · · · · «· · ·«· • · *'♦ · ‘9 · · · · « • Φ Φ · · · ě 9 9 • · 9 >····& « • 9 9 · · · i · · «··· ··« ··« 9'9 ·· 9 9

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Ocelový kord obsahující první skupinu a druhou skupinu, kde druhá skupina je šroubovicově zakroucena kolem první skupiny • se zkrucovacím krokem kordu, první skupina obsahuje první počet prvních ocelových vláken, který je v rozmezí od tří do osmi, druhá skupina obsahuje druhý počet druhých ocelových vláken,.který je roven nebo větší než první počet, přičemž první vlákna mají zkrucovací krok větší než 300mm a alespoň jedno z druhých vláken je polygonálně předtvarováno.

2. Ocelový kord podle nároku 1, vyznačující se t í m , že druhá vlákna jsou zakroucena jedno kolem druhého skupinovým zkrucovacím krokem.

3. Ocelový kord podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že skupinový zkrucovací krok je roven

zkrucovacímu kroku kordu. 4. Ocelový kord podle kteréhokoliv 2 předcházej ících nároků, vyznačující se tím než první počet. r že druhý počet je větší 5. Ocelový kord podle kteréhokoliv Z předcházej ících nároků, vyznačující se tím r že alespoň jedno z prvních ocelových vláken je předtvarováno do zvlněného tvaru. 6. Ocelový kord podle nároku 5, vyznačuj ící

se t í m , že zvlněný tvar je prostorový zvlněný tvar.

vyznačující tvar obsahuje první první zvlnění leží

- 13 7. Ocelový kord podle nároku 6, se tím, že prostorový zvlněný zvlnění a druhé zvlnění, přičemž v rovině, která je jiná než rovina druhého zvlnění.

8. Ocelový kord podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že první počet je v rozmezí od tří do pěti a druhý počet je v rozmezí od čtyř do osmi.

9. Ocelový kord podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že první počet je roven čtyřem a druhý počet je roven šesti.