CZ304666B6

CZ304666B6 - Ocelový kord

Info

Publication number: CZ304666B6
Application number: CZ2003-2888A
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: 2014-08-27
Also published as: ES2262808T3; JP2004524458A; US6904744B2; JP4093863B2; PL206484B1; PL367108A1; EA005051B1; DE60212367T2; US20040134181A1; EP1381730A1; CN1505719A; DE60212367D1; KR100907984B1; ATE330060T1; KR20040015093A; CZ20032888A3; CN1273681C; SK286377B6; EP1381730B1; WO2002088459A1

Abstract

Ocelový kord obsahující první skupinu a druhou skupinu, přičemž druhá skupina je šroubovicově zkroucena okolo první skupiny s roztečí závitů kordu, přičemž první skupina obsahuje první počet prvních ocelových vláken (10) a druhá skupina obsahuje druhý počet druhých ocelových vláken (26), přičemž první ocelová vlákna (10) mají rozteč závitů skupiny větší než 300 mm. Uvedený první počet je roven třem až osmi a uvedený druhý počet je větší než uvedený první počet a alespoň jedno z druhých ocelových vláken (26) je polygonálně předběžně vytvarováno.

Description

Vynález se týká ocelového kordu obsahujícího první skupinu a druhou skupinu, přičemž druhá skupina je šroubovicově zkroucena okolo první skupiny s roztečí závitů kordu, přičemž první skupina obsahuje první počet prvních ocelových vláken a druhá skupina obsahuje druhý počet druhých ocelových vláken, přičemž první ocelová vlákna mají rozteč závitů skupiny větší než 300 mm.

Dosavadní stav techniky

Ocelové kordy jsou z dosavadního stavu techniky známé, a to zejména z oblasti techniky zabývající se zpevňovacím 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 širokému použití má kord 3+9+15 řádu nedostatků.

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

V prvním kroku je třeba zakroutit tři jádrová vlákna. V drahém 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 zkracováním, znamená to, že následné zkracování 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.

Drahou nevýhodou je, že ocelový kord 3+9+15 není plně prostupný pro pryž. Následkem toho při použití mohou být jednotlivá 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 zkracovacím krokem. Tyto pokusy vedou k ekonomičtějším kordům, neřeší však problém pronikavosti pryže.

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_t, který je větší

- 1 CZ 304666 Β6 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. vjádru, 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.

Dokumenty JP-A-04—370283, JP-A-06-073672 a JP-A-07-042089 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.

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-04-3 70283, JP-A-06-073672 a JP-A-07-042089 však nemůže nahradit konstrukci 3+9+15, 3+6 nebo 3+8 s týmž zpevňujícím účinkem.

Cílem vynálezu je odstranit shora uvedené nedostatky dosavadního stavu techniky.

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.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je ocelový kord obsahující první skupinu a druhou skupinu, přičemž druhá skupina je šroubovicově zkroucena okolo první skupiny s roztečí závitů kordu, přičemž první skupina obsahuje první počet prvních ocelových vláken a druhá skupina obsahuje druhý počet druhých ocelových vláken, přičemž první ocelová vlákna mají rozteč závitů skupiny větší než 300 mm, jehož podstata spočívá v tom, že uvedený první počet je roven třem až osmi a uvedený

-2CZ 304666 B6 druhý počet je větší než uvedený první počet a alespoň jedno z druhých ocelových vláken je polygonálně předběžně vytvarováno.

Výhodně jsou druhá ocelová vlákna vzájemně zkroucena s roztečí závitů skupiny. Výhodně je rozteč závitů skupiny rovna rozteči závitů kordu. Výhodně je alespoň jedno z prvních ocelových vláken předběžně vytvarováno do zvlněného tvaru. Výhodně je zvlněný tvar prostorově zvlněným tvarem. Výhodně prostorově zvlněný tvar obsahuje první zvlnění a druhé zvlnění, přičemž první zvlnění probíhá v rovině, která je odlišná od roviny, ve které probíhá druhé zvlnění. Výhodně je první počet roven třem až pěti a druhý počet je roven čtyřem až osmi. Výhodně je první počet roven čtyřem a druhý počet je roven šesti.

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

Postup polygonálního předtvarování je popsán v US-A-5,687,557 a uvádí se zde formou odkazu.

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

Přednostně jsou drahá vlákna kroucena jedno kolem drahého zkracovacím krokem, který je zde dále nazván jako skupinový zkracovací krok. Jak bude dále vyloženo, lze toto přednostní provedení získat jedním krokem pomocí zařízení s dvojitým zkracováním.

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 drahého zvlnění.

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

-3 CZ 304666 B6

Příklady provedení vynálezu

Ocelový kord podle vynálezu se přednostně vyrábí následujícím způsobem. Výchozím produktem je vývalek na tažení drátu, přičemž vývalek má průměr od 5,5 mm do 6,5 mm. Slitina vývalku oceli má obecně min. obsah uhlíku 0,60 % (například alespoň 0,80 %, nebo alespoň 0,92 % s maximem 1,2 %), obsah uhlíku od 0,20 do 0,90 % a obsah křemíku od 0,10 do 0,90 %, přičemž jako 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. ternámí mosaz jako je měď-zinek-nikl (např. 64 %/35,5 %/0,5 %) a měď-zinek-kobalt (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 0,03 mm do 1,10 mm a zejména od 0,15 mm do 0,60 mm, např. od 0,20 mm do 0,45 mm.

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

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-A-99/28547.

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 W získá dvojí zakroucení.

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

-4CZ 304666 B6 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 38, který splňuje následující vzorec:

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

Skupinový zakrucovací krok je roven kroku zakrucovací 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 150násobku průměru vlákna, např. mohou být mezi 50 a 70násobkem průměru vlákna, hodnoty mimo tyto rozsahy však nejsou také vyloučeny.

Následuje shrnutí některých vlastností 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)	(N)	2960
Mez pevnosti v lomu (uložená)	(MPa)	2600
Penetrace pryže	(%)	100
Ohybová tuhost	(Nmm²)	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 provedeni zobrazených na obr. 2 a 3 jsou možná i další provedení ocelového kordu podle vynálezu. Následující některé možné příklady:

3+4 + 6 + 7 + 8 + 5 + 7 + 8

-5CZ 304666 B6 + 6 + 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.

Claims

1. Ocelový kord obsahující první skupinu a druhou skupinu, přičemž druhá skupina je šroubovicově zkroucena okolo první skupiny s roztečí závitů kordu, přičemž první skupina obsahuje první počet prvních ocelových vláken (10) a druhá skupina obsahuje druhý počet druhých ocelových vláken (26), přičemž první ocelová vlákna (10) mají rozteč závitů skupiny větší než 300 mm, vyznačený tím, že uvedený první počet je roven třem až osmi a uvedený druhý počet je větší než uvedený první počet a alespoň jedno z druhých ocelových vláken (26) je polygonálně předběžně vytvarováno.

2. Ocelový kord podle nároku 1, vyznačený tím, že druhá ocelová vlákna (26) jsou vzájemně zkroucena s roztečí závitů skupiny.

3. Ocelový kord podle nároku 2, vyznačený tím, že rozteč závitů skupiny je rovna rozteči závitů kordu.

4. Ocelový kord podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že alespoň jedno z prvních ocelových vláken (10) je předběžně vytvarováno do zvlněného tvaru.

5. Ocelový kord podle nároku 5, vyznačený tím, že zvlněný tvar je prostorově zvlněným tvarem.

6. Ocelový kord podle nároku 5, vyznačený tím, že prostorově zvlněný tvar obsahuje první zvlnění a druhé zvlnění, přičemž první zvlnění probíhá v rovině, která je odlišná od roviny, ve které probíhá druhé zvlnění.

7. Ocelový kord podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že první počet je roven třem až pěti a druhý počet je roven čtyřem až osmi.

8. Ocelový kord podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že první počet je roven čtyřem a druhý počet je roven šesti.