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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Stahlcord und ein Verfahren zum Herstellen eines Gummiprodukts und insbesondere auf einen Stahlcord und ein Verfahren zum Herstellen eines Gummiprodukts, die die Unterdrückung von Verminderungen in der Cordfestigkeit ermöglichen, die von der Hitze eines Vulkanisierungsvorgangs verursacht wird.
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Hintergrund
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Von verflochtenen Stahldrähten gebildete Stahlcorde werden als Verstärkungsmaterial für Gummiprodukte wie Reifen, Förderbänder und Gummischläuche benutzt. Ein Beispiel ist ein verseilter Stahlcord, in dem eine Mehrzahl von Umhüllungssträngen um die äußere Umfangsoberfläche eines Kernstrangs verflochten wird (siehe zum Beispiel Patentdokument 1). Um diese Gummiprodukte herzustellen, wird ein geformter Artikel gebildet, in dem die das verstärkende Material bildenden Stahlcorde in einem unvulkanisierten Kautschukelement eingebettet werden, wonach der geformte Artikel in einem Vulkanisierungsschritt mit einer vorbestimmten Temperatur erhitzt und mit einem vorbestimmten Druck komprimiert wird, um den unvulkanisierten Kautschuk zu vulkanisieren.
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Im Fall von verseilten Stahlcorden kann die Hitze des Vulkanisierungsvorgangs die Corde spröde machen, was das Vorkommen von Abscherung erhöht und zu einer problematischen Verringerung der Cordfestigkeit führt. Erhöhen des Durchmessers des Cords, um solche Verminderungen der Cordfestigkeit zu unterdrücken, bringt neue Probleme mit sich, wie ein erhöhtes Cordgewicht und eine Verringerung der Flexibilität. Es besteht daher ein Bedarf an einem verseilten Stahlcord, der in der Lage ist, die von der Hitze eines Vulkanisierungsvorgangs verursachten Verminderungen der Cordfestigkeit zu unterdrücken.
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Dokumente des Standes der Technik
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Patentdokument Patentdokument 1: Ungeprüfte
japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. 2012-036539A -
Zusammenfassung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Stahlcord und ein Verfahren zum Herstellen eines Gummiprodukts bereitzustellen, welche die Unterdrückung der von der Hitze eines Vulkanisierungsvorgangs verursachten Verminderungen der Cordfestigkeit ermöglichen.
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Mittel zum Lösen des Problems
Um die vorstehend vorgestellte Aufgabe zu lösen, handelt es sich bei einem erfindungsgemäßen Stahlcord um einen verseilten Stahlcord, der eine um eine äußere Umfangsoberfläche eines Kernstrangs verflochtene Mehrzahl von Umhüllungssträngen umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein Filament mit einer linearen Massendichte von mindestens 560 dtex und nicht mehr als 2.200 dtex in einer Spirale um die äußere Umfangsoberfläche des Kernstrangs gewickelt ist.
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Ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Gummiprodukts umfasst ein Formen eines geformten Gummiartikels durch Einbetten des Stahlcords in einem unvulkanisierten Kautschukelement und Vulkanisieren des geformten Kautschukartikels.
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Wirkung der Erfindung
Gemäß dem erfindungsgemäßen Stahlcord wird ein Filament mit einer linearen Massendichte von mindestens 560 dtex und nicht mehr als 2.220 dtex in einer Spirale um die äußere Umfangsoberfläche des Kernstrangs gewickelt; dieses Filament dient dazu, ein geeignetes Maß an Dämpfung zwischen dem Kernstrang und den Umhüllungssträngen bereitzustellen, was dazu führt, dass die Scherbeanspruchung zwischen den zweien durch das Filament absorbiert und verringert wird. Abscheren wird so verhindert, sogar wenn der Stahlcord durch die Hitze des Vulkanisierungsvorgangs spröde gemacht wird, was ermöglicht, dass Verminderungen der Cordfestigkeit unterdrückt werden.
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Das Filament wird zum Beispiel einer RLF-Tauchbehandlung unterzogen. Eine solche Anordnung unterdrückt das Quetschen des Filaments während des Vulkanisierungsvorgangs, während sie eine stärkere Integration mit dem vulkanisierten Gummi erlaubt.
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Das Wickeln des Filaments in der Gegenrichtung zur Verdrehrichtung des Kernstrangs ermöglicht ein Sicherstellen des Vorhandenseins von Räumen zwischen dem Filament und dem Kernstrang, was es ermöglicht, dass das Filament effektiver als Dämpfung zwischen dem Kernstrang und den Umhüllungssträngen fungiert.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Gummiprodukts wird ein geformter Kautschukartikel, der durch Einbetten des Stahlcords in ein unvulkanisiertes Kautschukelement geformt wird, vulkanisiert, wodurch die Effekte des Stahlcords im hergestellten Gummiprodukt gezeigt werden können. Bei dem Gummiprodukt handelt es sich zum Beispiel um ein Förderband, wobei der Stahlcord als ein Kern in das unvulkanisierte Kautschukelement eingebettet wird.
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Figurenliste
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- 1 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die einen erfindungsgemäßen Stahlcord darstellt.
- 2 ist eine erklärende Darstellung der Scherbeanspruchung, die auf den in 1 gezeigten Stahlcord wirkt.
- 3 ist eine erklärende Darstellung eines Kernstrangs, um dessen äußere Umfangsoberfläche ein Filament spiralförmig gewickelt ist.
- 4 ist eine erklärende Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Gummiprodukts.
- 5 ist eine Draufsicht eines Förderbands, das gemäß dem in 4 dargestellten Verfahren hergestellt wurde.
- 6 ist eine vergrößerte schematische Darstellung des Bereichs um den in 5 dargestellten Stahlcord.
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Beste Methode zum Ausführen der Erfindung
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Der Stahlcord und das Verfahren zum Herstellen eines Gummiprodukts gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen beschrieben.
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Wie in 1 dargestellt, hat ein erfindungsgemäßer Stahlcord 1 eine verseilte Struktur, in der eine Mehrzahl von Umhüllungssträngen 3 um die äußere Umfangsoberfläche eines Kernstrangs 2 verflochten ist. Der Kernstrang 2 ist durch Verflechten einer Mehrzahl von Drähten 2a gebildet, die aus Stahldraht bestehen. Die Umhüllungsstränge 3 sind durch Verflechten einer Mehrzahl von Drähten 3a gebildet, die aus Stahldraht bestehen. Der Außendurchmesser der Drähte 2a, 3a beträgt mindestens ungefähr 0,2 mm und nicht mehr als 1,0 mm.
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Der Stahlcord 1 gemäß der Ausführungsform hat eine 7x7-Struktur. Der Stahlcord 1 ist nicht auf eine 7x7-Struktur beschränkt, und eine beliebige verseilte Struktur ist möglich; Beispiele schließen eine 7x19-, 19 + 7x7- oder 7xW(19)-Struktur ein.
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Ein Filament 4 mit einer linearen Massendichte von mindestens 560 dtex und nicht mehr als 2.200 dtex ist in einer Spirale um die äußere Umfangsoberfläche des Kernstrangs 2 gewickelt. Beispiele von Materialien, die für das Filament 4 verwendet werden können, schließen Harze wie Polyethylen, Polypropylen, Polyester, Nylon 6, Nylon 66 und Aramid ein. Es gibt keine besondere Einschränkung der Form des Filaments 4, das aus einem Monofilament oder einem verflochtenen Cord gebildet sein kann.
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Wie in 2 dargestellt ist, wirkt Scherbeanspruchung F zwischen sich gegenüberliegenden Drähten 2a, 3a des Kernstrangs 2 und der Umhüllungsstränge 3 des verseilten Stahlcords 1. Bei der vorliegenden Erfindung ist das Filament 4 in einer Spirale um die äußere Umfangsoberfläche des Kernstrangs 2 gewickelt, sodass damit das Filament 4 zwischen dem Kernstrang 2 und den Umhüllungssträngen 3 angeordnet ist und den Bereich direkten Kontakts zwischen den zweien verringert. Aufgrund dieser Struktur absorbiert und verringert das Filament 4 die Scherbeanspruchung F, die zwischen den sich gegenüberliegenden Drähten 2a, 3a wirkt, zu einem bestimmten Grad. Mit anderen Worten wirkt das Filament 4 als Dämpfung.
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Wie in 3 dargestellt, ist das Filament 4 vorzugsweise in einer Gegenrichtung der Verdrehrichtung des Kernstrangs 2 gewickelt. Das Wickeln des Filaments 4 in dieser Richtung stellt das Vorhandensein von Räumen zwischen dem Filament 4 und dem Kernstrang 2 verglichen mit einer Anordnung, bei der das Filament in derselben Richtung wie die Verdrehrichtung des Kernstrangs 2 gewickelt ist, einfacher sicher. Als ein Ergebnis ist das Filament 4 in der Lage, effektiver als Dämpfung zwischen dem Kernstrang 2 und den Umhüllungssträngen 3 zu wirken.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist ein einzelnes Filament 4 um die äußere Umfangsoberfläche des Kernstrangs 2 gewickelt, es ist jedoch auch möglich, mehrere (wie zwei, drei) Filamente 4 in vorher festgelegten Intervallen (in einem vorher festgelegten Teilungsabstand) beabstandet entlang der Längsrichtung des Kernstrangs 2 zu wickeln.
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Das Filament 4 wird vorzugsweise einer RFL-Tauchbehandlung unterzogen. Bei einer RFL-Tauchbehandlung wird das Filament 4 in eine RFL-(Resorcin-Formaldehyd-Latex-) Behandlungsflüssigkeit eingetaucht, dann getrocknet, um eine Beschichtung der RFL-Behandlungsflüssigkeit auf der Oberfläche des Filaments 4 auszubilden.
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Ein Verfahren zum Herstellen eines Gummiprodukts unter Verwendung des Stahlcords 1 wird nun unter Verwendung des Beispiels eines Förderbands beschrieben.
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Zunächst wird der in 4 dargestellte geformte Kautschukartikel 7 geformt. In dem geformten Kautschukartikel 7 werden Kerne 9 bildende Stahlcorde 1 zwischen einer oberen Kautschukbedeckung 5 (unvulkanisiertes Kautschukelement) und einer unteren Kautschukbedeckung 6 (unvulkanisiertes Kautschukelement) eingelegt. Die Mehrzahl von Stahlcorden 1 wird gezogen und in der Längsrichtung des geformten Kautschukartikels 7 angeordnet und zwischen der oberen Kautschukbedeckung 5 und der unteren Kautschukbedeckung 6 in diesem Zustand eingebettet. Im Allgemeinen wird als ein Haftmittel dienender unvulkanisierter Kautschuk zwischen der von den angeordneten Stahlcorden 1 gebildeten Lage von Kernen 9 und den von der oberen Kautschukbedeckung 5 und der unteren Kautschukbedeckung 6 gebildeten Lagen angeordnet.
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Der geformte Kautschukartikel 7 wird zwischen einer oberen Matrize 10a und einer unteren Matrize 10b einer Vulkanisierungsform 10 angeordnet und auf eine vorher festgelegten Temperatur erhitzt und mit einem vorher festgelegten Druck komprimiert, um die obere Kautschukbedeckung 5 und die untere Kautschukbedeckung 6 zu vulkanisieren. Durchführen dieses Vulkanisierungsvorgangs stellt das in 5 dargestellte Förderband 8 her. Die Mehrzahl von Stahlcorden 1 in dem Förderband 8, die in vorbestimmten Abständen in der Bandbreitenrichtung angeordnet sind, erstreckt sich in der Längsrichtung des Bandes.
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Die Stahlcorde 1 werden durch die Hitze des Vukanisierungsvorgangs spröder als vorher gemacht. Wenn also die Filamente 4 nicht bereitgestellt wären, würde die zwischen den Kernsträngen 2 und den Umhüllungssträngen 3 wirkende Scherbeanspruchung F verursachen, dass Abscheren der Hauptfehlermodus der Stahlcorde 1 werden würde, was die Cordfestigkeit verringert. In der vorliegenden Erfindung wird die Scherbeanspruchung F von dem Filament 4 trotz der erhöhten Sprödigkeit der Stahlcorde 1 aufgrund der Hitze des Vulkanisierungsvorgangs bis zu einen bestimmten Grad absorbiert und verringert. Dies ermöglicht, dass Verminderungen der Cordfestigkeit unterdrückt werden.
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Als ein Ergebnis können die Durchmesser der Stahlcorde 1 verringert werden, während dieselbe Cordfestigkeit erhalten wird. Dies trägt zu Verminderungen des Gewichts der Stahlcorde 1 und daher des Gummiprodukts bei. Dies ist im Fall eines Förderbands 8 äußerst nützlich, da Verminderungen der Cordfestigkeit der Kerne 9, welche die Spannung tragen, wenn das Förderband 6 zwischen Rollen aufgezogen ist, unterdrückt werden können. Die Verringerung des Durchmessers der Stahlcorde 1 verbessert auch den Biegewiderstand (d. h. Beständigkeit gegen wiederholtes Biegen).
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Wenn die lineare Massendichte des Filaments 4 weniger als 560 dtex beträgt, wird der vorstehend beschriebene Effekt des Abschwächens der Scherbeanspruchung F vermindert, was es unmöglich macht, Verringerungen der Cordfestigkeit ausreichend zu unterdrücken. Im Gegensatz dazu wird eine lineare Massendichte, die 2.200 dtex überschreitet, die gleichmäßige Kraftverteilung über das Stahlcord 1 als Ganzes behindern, was zu einer Verringerung der Festigkeit führt. Das Eindringen von Kautschuk in den Stahlcord 1 wird ebenfalls ungleichmäßig, was zu einer Verschlechterung der Luftdurchlässigkeit führt. Aus diesen Gründen wird die lineare Massendichte des Filaments 4 auf mindestens 560 dtex und nicht mehr als 2.200 dtex eingestellt.
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Wenn der Wickelteilungsabstand P des Filaments 4 weniger als 1/5 des Cordteilungsabstands beträgt, wird das Vorhandensein des Filaments 4 das Eindringen unvulkanisierten Kautschuks in die Räume zwischen dem Kernstrang 2 und den Umhüllungssträngen 3 während des Vulkanisierungsvorgangs behindern. Dies neigt dazu, die Stärke der Bindung zwischen dem Stahlcord 1 (Kernstrang 2) und dem vulkanisierten Kautschuk negativ zu beeinflussen. Wenn umgekehrt der Wickelteilungsabstand P das Fünffache des Cordteilungsabstands überschreitet, wird der vorstehend beschriebene Effekt des Abschwächens der Scherbeanspruchung F verringert, was es schwierig gestaltet, Verringerungen der Cordfestigkeit ausreichend zu unterdrücken. Aus diesen Gründen wird der Wickelteilungsabstand P des Filaments 4 vorzugsweise auf ungefähr mindestens 1/5 des Cordteilungsabstands und nicht mehr als das Fünffache des Cordteilungsabstands eingestellt. In diesem Kontext bezieht sich „Cordteilungsabstand“ auf den Teilungsabstand der Umhüllungsstränge 3, wenn sie um den Kernstrang 2 verflochten sind.
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Bei dem vorstehend beschriebenen bevorzugten Wickelteilungsabstand P handelt es sich um einen Wert (Bereich) für Fälle, in denen ein einziges Filament 4 um die äußere Umfangsoberfläche des Kernstrangs 2 in der Gegenrichtung der Verdrehrichtung des Kernstrangs 2 gewickelt ist. Wenn zwei Filamente 4 vorhanden sind, beträgt der Wickelteilungsabstand P jedes Filaments 4 vorzugsweise das Zweifache des Wickelteilungsabstands P im Fall eines einzigen Filaments 4. Wenn drei Filamente 4 vorhanden sind, beträgt der Wickelteilungsabstand P jedes Filaments 4 gleichermaßen vorzugsweise das Dreifache des Wickelteilungsabstandes P im Fall eines einzigen Filaments 4.
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Wenn das Filament 4 in derselben Richtung wie die Verdrehrichtung des Kernstrangs 2 gewickelt ist, beträgt der Wickelteilungsabstand P vorzugsweise einen Wert (Bereich), der innerhalb des bevorzugten Bereichs für Fälle liegt, in denen das Filament 4 in der Gegenrichtung der Verdrehrichtung des Kernstrangs 2 gewickelt ist, und ist so weit vom Verdrehteilungsabstand des Kernstrangs 2 entfernt wie möglich.
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Die RFL-Tauchbehandlung des Filaments 4 ermöglicht eine stärkere Integration mit dem vulkanisierten Gummi, während Quetschen des Filaments 4 während des Vulkanisierungsvorgangs unterdrückt wird. Dies gestaltet es einfacher, eine gleichförmige Cordfestigkeit sicherzustellen.
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In der vorliegenden Erfindung ist das Filament 4 in einer Spirale um die äußere Umfangsoberfläche des Kernstrangs 2 gewickelt, wodurch es dem unvulkanisierten Kautschuk ermöglicht wird, einfacher in die Räume zwischen dem Kernstrang 2 und den Umhüllungssträngen 3 einzudringen, wie in 6 gezeigt, nachdem der geformte Kautschukartikel 7 vulkanisiert wurde. Wenn im Gegensatz dazu die äußere Umfangsoberfläche des Kernstrangs 2 zum Beispiel einfach mit Dämpfungsmaterial wie Gewebe bedeckt ist, kann das Dämpfungsmaterial das Eindringen unvulkanisierten Kautschuks in die Räume zwischen dem Kernstrang 2 und den Umhüllungssträngen 3 behindern. Die vorliegende Erfindung erzielt jedoch ein merklich überlegenes Eindringen unvulkanisierten Kautschuks in diese Räume. Dies ist vorteilhaft für eine vollständigere Füllung der Räume zwischen dem Kernstrang 2 und den Umhüllungssträngen 3 mit dem vulkanisierten Gummi R. Als ein Ergebnis kann eine stärkere Vulkanisierungsbindung zwischen den Stahlcorden 1 und dem vulkanisierten Gummi R ausgebildet werden.
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Das erfindungsgemäß hergestellte Gummiprodukt ist nicht auf ein Förderband 8 begrenzt; verschiedene andere Beispiele von Gummiprodukten, in denen Stahlcorde 1 als Verstärkungsmaterial eingebettet sind, wie Reifen, Gummischläuche, Marineschläuche und Boot-/Schifffender sind möglich. Die vorliegende Erfindung kann besonders geeignet auf das Herstellen eines Förderbands 8 oder eines Schwerlastreifens (zur Verwendung an großen Baumaschinen oder dergleichen) angewandt werden, bei denen die Wichtigkeit der Cordfestigkeit der Stahlcorde 1 relativ hoch ist.
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Beispiele
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Stahlcorde mit einer Struktur, die mit der in 1 und 3 (Ausführungsbeispiele 1 bis 5, Vergleichsbeispiele 1, 2) gezeigten identisch ist, und ein Stahlcord mit der in 1 und 3 dargestellten Struktur, bei dem das in einer Spirale um die äußere Umfangsoberfläche des Kernstrangs gewickelte Filament vom Stahlcord entfernt wurde (Beispiel des Stands der Technik), wurden unter identischen Bedingungen in unvulkanisiertes Kautschuk (Naturkautschuk/Styren-Butadien-Kautschuk) eingebettet, das Kautschuk wurde 20 Minuten vulkanisiert und die Stahlcorde wurden nach der Vulkanisierung entfernt, um Testproben zu erzeugen, die hinsichtlich der Stahlcordfestigkeit, Bruchdehnung und Luftdurchlässigkeit vermessen wurden. Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt. Daten für den Stahlcord des Stands der Technik vor der Vulkanisierung sind als Referenzbeispiel aufgenommen. Die Stahlcorde der verschiedenen Testproben hatten jeweils einen Außendurchmesser von 4 mm, und ein Filament aus Polyesterharz wurde als das Filament verwendet. Das Filament war in einer Spirale in der Gegenrichtung der Verdrehrichtung des Kernstrangs gewickelt.
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[Cordfestigkeit] [Bruchdehnung]
Die Testproben wurden gemäß JIS (Japanese Industrial Standard) G 3510:1992 einem Zugversuch in Längsrichtung bis zum Bruch unterzogen, und die Last bei Bruch wurde als die Cordfestigkeit genommen, und die Dehnung bei Versagen wurde als die Bruchdehnung genommen.
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[Luftdurchlässigkeit]
Ein Luftdruck von 100 kPa wurde in ein Längsende jedes Testmusters gemäß dem „Luftdurchlässigkeitstestverfahren“ des australischen Standards AS-1333 gepumpt, und der Luftdruck wurde gemessen, der in den 60 Sekunden, nachdem der Luftdruck gepumpt wurde, zum anderen Ende gedrungen war. Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt. Je geringer dieser Luftdruck ist, umso höher ist der Luftdurchlässigkeitswiderstand des Musters, was überlegene Durchlässigkeit des Kautschuks in Bezug auf den Stahlcord anzeigt. Ein Luftdruck von weniger als 5 kPa wird als einen ausreichenden Luftdurchlässigkeitswiderstand anzeigend angesehen.
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Aus den in Tabelle 1 gezeigten Ergebnissen ist ersichtlich, dass die Ausführungsbeispiele 1 bis 5 eine Unterdrückung von Verminderungen der Cordfestigkeit verglichen mit dem Beispiel des Stands der Technik ermöglichen. Es ist auch ersichtlich, dass die Ausführungsbeispiele ein für praktische Zwecke unproblematisches Maß an Luftdurchlässigkeit aufweisen. Vergleichsbeispiel 1 besitzt eine Cordfestigkeit, die mit derjenigen des Beispiels des Stands der Technik vergleichbar ist. Vergleichsbeispiel 2 zeigt verglichen mit dem Beispiel des Stands der Technik eine verringerte Cordfestigkeit und schlechtere Luftdurchlässigkeit.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stahlcord
- 2
- Kernstrang
- 2a
- Draht
- 3
- Umhüllungsstrang
- 3a
- Draht
- 4
- Filament
- 5
- Obere Kautschukbedeckung
- 6
- Untere Kautschukbedeckung
- 7
- Geformter Kautschukartikel
- 8
- Förderband (Gummiprodukt)
- 9
- Kern
- 10
- Vulkanisierform
- 10a
- Obere Matrize
- 10b
- Untere Matrize
- R
- Vulkanisierter Gummi
