DE112015003064T5 - Stahlcord und Förderband - Google Patents

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Abstract

In einem Kautschukprodukt eingebetteter Stahlcord, der in der Lage ist, dem Stahlcord zuzuschreibenden Hystereseverlust zu reduzieren, wenn das Kautschukprodukt verwendet wird, und ein Förderband mit dem Stahlcord eingebettet als ein Kern werden bereitgestellt. Der in einem Kautschukprodukt eingebettete kautschukverstärkende Stahlcord (1) weist eine Strangstruktur auf, einschließlich eines Kernstrangs (2) und einer Mehrzahl von um eine äußere Umfangsoberfläche des Kernstrangs (2) verflochtenen Umhüllungssträngen (3); wobei zwischen den Drähten (2a), die den Kernstrang (2) ausmachen, ein Schmiermittel (8) bereitgestellt wird.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen in einem Kautschukprodukt eingebetteten Stahlcord und ein Förderband. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere einen in einem Kautschukprodukt eingebetteten Stahlcord, der in der Lage ist, dem Stahlcord zuzuschreibenden Hystereseverlust zu reduzieren, wenn das Kautschukprodukt verwendet wird, und ein Förderband mit dem Stahlcord eingebettet als ein Kern.
  • Stand der Technik
  • Aus miteinander verflochtenen Stahldrähten bestehende Stahlcorde werden als verstärkende Elemente in Reifen, Förderbändern, Kautschukschläuchen und weiteren Kautschukprodukten verwendet. Es ist ein Stahlcord bekannt, der eine Strangstruktur einer Mehrzahl von um die äußere Umfangsoberfläche eines Kernstrangs verflochtenen Umhüllungssträngen aufweist (siehe zum Beispiel Patentdokument 1). Um diese Kautschukprodukte herzustellen, wird eine von einer angeordneten Mehrzahl von Stahlcorden gebildete Verstärkungsschicht in ein unvulkanisiertes Kautschukelement eingebettet, um einen gegossenen Artikel zu bilden. Danach wird der gegossene Artikel in einem Vulkanisierungsprozess, um den unvulkanisierten Kautschuk zu vulkanisieren, auf eine vorher festgelegte Temperatur erhitzt und bis zu einem vorher festgelegten Druck unter Druck gesetzt. Daher wird ein mit einer Verstärkungsschicht aus Stahlcord eingebettetes Kautschukprodukt fertig gestellt.
  • Wenn das Kautschukprodukt verwendet wird, wirken Zugkräfte und Druckkräfte auf die eingebetteten Stahlcorde. Die vorliegenden Erfinder fanden, dass in einem Kautschukprodukt, das einen Stahlcord mit einer Strangstruktur einer Mehrzahl von um die äußere Umfangsoberfläche eines Kernstrangs verflochtenen Umhüllungssträngen einschließt, die Drähte (Stahldrähte), die den Stahlcord ausmachen, gegeneinander reiben, wenn das Kautschukprodukt verwendet wird, wobei dieses Reiben bei Hysterese Verluste beeinträchtigt.
  • Im Fall eines Förderband-Kautschukprodukts zum Beispiel resultiert ein Betreiben mit hohen Hystereseverlusten in einem problematischen Anstieg der benötigten Leistung, um das Förderband zu betreiben. Auf Grundlage ihrer Feststellung forschten die vorliegenden Erfinder und kamen zur vorliegenden Erfindung, welche in der Lage ist, einem in einem Kautschukprodukt eingebetteten Stahlcord zuzuschreibende Hystereseverluste zu reduzieren, wenn das Kautschukprodukt verwendet wird.
  • Liste der Entgegenhaltungen
  • Patentliteratur
    • Patentdokument 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. 2012-036539A
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen in einem Kautschukprodukt eingebetteten Stahlcord, der in der Lage ist, dem Stahlcord zuzuschreibenden Hystereseverlust zu reduzieren, wenn das Kautschukprodukt verwendet wird, und ein Förderband mit dem Stahlcord eingebettet als ein Kern, bereitzustellen.
  • Lösung der Aufgabe
  • Um das obenstehend beschriebene Ziel zu erreichen, wird ein kautschukverstärkender Stahlcord der vorliegenden Erfindung in ein Kautschukprodukt eingebettet, wobei der Stahlcord eine Strangstruktur umfasst, einschließlich eines Kernstrangs und einer Mehrzahl von um eine äußere Umfangsoberfläche des Kernstrangs verflochtenen Umhüllungssträngen; wobei zwischen den Drähten, die den Kernstrang ausmachen, ein Schmiermittel bereitgestellt wird.
  • Ein Förderband der vorliegenden Erfindung umfasst eine Mehrzahl von dem obenstehend beschriebenen eingebetteten, Seite an Seite angeordneten, als Kerne dienenden Stahlcord; eine unvulkanisierte, über den Kernen angebrachte obere Kautschukbedeckung und eine unvulkanisierte, unter den Kernen angebrachte untere Kautschukbedeckung; wobei die obere Kautschukbedeckung und die untere Kautschukbedeckung mit den dazwischen angeordneten Kernen vulkanisiert werden, um das Förderband herzustellen.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß dem Stahlcord der vorliegenden Erfindung, mit dem zwischen den Drähten, die den Kernstrang ausmachen, bereitgestellten Schmiermittel, gleiten die Drähte, die den Kernstrang ausmachen, sehr leichtgängig gegeneinander, wenn das mit dem Stahlcord eingebettete Kautschukprodukt verwendet wird. Daher kann der dem Rutschwiderstand zwischen den Drähten zuzuschreibende Hystereseverlust des Kautschukprodukts reduziert werden. Zusätzlich ist der Kernstrang mittig im Stahlcord angebracht, und daher kann verhindert werden, dass das Schmiermittel die Haftung zwischen dem Kautschuk des mit dem Stahlcord eingebetteten Kautschukprodukts und dem Stahlcord nachteilig beeinflusst.
  • Gemäß dem Förderband der vorliegenden Erfindung, mit der Mehrzahl von obenstehend beschriebenen, Seite an Seite angeordneten, als Kerne dienende Stahlcorden, kann Hystereseverlust beim Betrieb des Förderbands reduziert werden und daher kann die zum Betrieb erforderliche Leistung reduziert werden. Mit anderen Worten wird das Förderband der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von weniger Leistung betrieben als Förderbänder nach dem Stand der Technik, und trägt daher signifikant zur Energieeinsparung bei.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Querschnittsansicht eines Stahlcords der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht des in 1 veranschaulichten Stahlcords.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht eines Stahlcords einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4 ist eine Querschnittsansicht eines Stahlcords noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 5 ist eine Querschnittsansicht eines Förderbands der vorliegenden Erfindung.
  • 6 ist eine Draufsicht des in 5 veranschaulichten Förderbands.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Ein Stahlcord und ein Förderband der vorliegenden Erfindung werden untenstehend mit Bezug auf die in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsformen beschrieben.
  • Ein in 1 und 2 beispielhaft gezeigter Stahlcord 1 der vorliegenden Erfindung ist ein in einem Kautschukprodukt eingebetteter, kautschukverstärkender Stahlcord 1. In dieser Ausführungsform weist der Stahlcord 1 eine verseilte Struktur, oder 7 × 7-Struktur, von einer Mehrzahl von um eine äußere Umfangsoberfläche eines Kernstrangs 2 verflochtenen Umhüllungssträngen 3 auf. Der Stahlcord 1 ist aus sechs Umhüllungssträngen 3 gebildet, die um den äußeren Umfang eines einzelnen Kernstrangs 2 verflochten sind. Der Kernstrang 2 ist aus sechs Stahldrähten 2a gebildet, die um einen einzelnen mittigen Draht 2a verflochten sind. Die Umhüllungsstränge 3 sind aus sechs Drähten 3a gebildet, die um einen einzelnen mittigen Draht 3a verflochten sind. Die Drähte 2a, 3a sind Stahldrähte.
  • In dieser Ausführungsform teilen die Drähte 2a, die den Kernstrang 2 ausmachen, die Drähte 3a, die die Umhüllungsstränge 3 ausmachen, und die um die äußere Umfangsoberfläche des Kernstrangs 2 verflochtenen Umhüllungsstränge 3 alle die gleiche Verdrehungsrichtung. Die Drähte 2a, 3a weisen einen äußeren Durchmesser von etwa 0,2 mm bis 1,0 mm auf.
  • In der vorliegenden Erfindung ist Schmiermittel 8 zwischen den Drähten 2a, die den Kernstrang 2 ausmachen, bereitgestellt. Das Schmiermittel 8 wird nicht auf die Oberfläche der Drähte 2a aufgetragen, sondern wird bereitgestellt, um die Freiräume zwischen den Drähten 2a zu füllen.
  • Mit auf diese Art bereitgestelltem Schmiermittel 8 gleiten, wenn das mit dem Stahlcord 1 eingebettete Kautschukprodukt verwendet wird, die Drähte 2a sehr leichtgängig gegeneinander, wenn der Stahlcord 1 sich biegt. Daher kann der dem Rutschwiderstand zwischen den Drähten 2a zuzuschreibende Hystereseverlust des Kautschukprodukts reduziert werden. Zusätzlich ist der Kernstrang 2 mittig im Stahlcord 1 angebracht, und weist daher wenig Kontakt auf mit dem Kautschuk des mit dem Stahlcord 1 und dem Schmiermittel 8 eingebetteten Kautschukprodukts. Als ein Ergebnis kann verhindert werden, dass die Haftung zwischen dem Stahlcord 1 und dem Kautschuk im Kautschukprodukt durch das Schmiermittel 8 nachteilig beeinflusst wird.
  • Als Schmiermittel 8 kann zum Beispiel Aromaöl verwendet werden. Ein Öl der gleichen Art, wie dasjenige mit dem Kautschuk des mit dem Stahlcord 1 eingebetteten Kautschukprodukts vermischte wird vorzugsweise verwendet. Durch das Verwenden eines solchen Öls als Schmiermittel 8 ist es unwahrscheinlich, dass die Haftung zwischen dem Stahlcord 1 und dem Kautschuk des Kautschukprodukts nachteilig beeinflusst wird.
  • Die kinematische Viskosität des Schmiermittels 8 bei 100°C wurde durch in Übereinstimmung mit dem Testverfahren für kinematische Viskosität, festgelegt in JIS K 2283:2000, durchgeführten Messungen ermittelt. Ein bevorzugter Wert reicht zum Beispiel von 54,0 mm2/s bis 64,0 mm2/s, beide inklusive. Ein Wert der kinematischen Viskosität von weniger als 54,0 mm2/s resultiert im leichten Dissipieren des Schmiermittels 8. Ein Wert der kinematischen Viskosität von größer als 64,0 mm2/s erlaubt dem Rutschwiderstand zwischen den Drähten 2a kaum, ausreichend reduziert zu werden.
  • Eine geeignete Menge (Immersionsmenge) von im Stahlcord 1 bereitzustellendem Schmiermittel 8 ist zum Beispiel 1 g/cm3 oder mehr. Die maximale bereitgestellte Menge ist zum Beispiel 2 g/cm3.
  • Der Stahlcord 1 kann ebenfalls die Konfiguration der in 3 beispielhaft gezeigten Ausführungsform aufweisen, in welcher eine Haftmittelschicht 9 den äußeren Umfang des Kernstrangs 2 bedeckt. Als Haftmittelschicht 9 kann ein unvulkanisiertes Kautschukflächengebilde zur Haftung verwendet werden. In dieser Konfiguration hindert die Haftmittelschicht 9 das bereitgestellte Schmiermittel 8 am Dissipieren. Als ein Ergebnis können die Wirkungen des Schmiermittels 8 über einen langen Zeitraum gesichert werden. Zusätzlich kann das Schmiermittel 8 daran gehindert werden, die Haftung zwischen dem Stahlcord 1 und dem Kautschuk des Kautschukprodukts nachteilig zu beeinflussen.
  • In den obenstehend beschriebenen Stahlcorden 1 wird das Schmiermittel 8 ausschließlich zwischen den Drähten 2a, die den Kernstrang 2 ausmachen, bereitgestellt. Außerdem kann der Stahlcord 1 auch eine Konfiguration aufweisen, in welcher das Schmiermittel 8 zwischen den Drähten 3a von wenigstens einem Umhüllungsstrang 3 der Mehrzahl von Umhüllungssträngen 3 bereitgestellt wird. Diese Konfiguration kann den dem Rutschwiderstand zuzuschreibenden Hystereseverlust des Kautschukprodukts zwischen den Drähten 3a reduzieren, und daher den Hystereseverlust sogar weiter reduzieren. Der Stahlcord 1 kann ebenfalls die Konfiguration der in 4 beispielhaft gezeigten Ausführungsform aufweisen, in welcher das Schmiermittel 8 zwischen den Drähten 3a von allen Umhüllungssträngen 3 bereitgestellt ist.
  • In den in 3 und 4 beispielhaft gezeigten Ausführungsformen sind die äußeren, mit dem Schmiermittel 8 zwischen den Drähten 2a, 3a bereitgestellten, Umfänge der Stränge 2, 3 mit der Haftmittelschicht 9 bedeckt. Eine Konfiguration ohne die Haftmittelschicht 9 ist jedoch auch akzeptabel. Die Haftmittelschicht 9 wird vorzugsweise bereitgestellt, um zu helfen, die Dissipation des bereitgestellten Schmiermittels 8 zu verhindern.
  • Es ist erforderlich, dass der Stahlcord 1 der vorliegenden Erfindung eine Strangstruktur aufweist, er ist aber nicht auf eine 7 × 7-Struktur beschränkt. Beispiele, die eingesetzt werden können, schließen eine 7 × 19-Struktur, eine 19 + 7 × 7-Struktur und eine 7 × W(19)-Struktur ein. Zusätzlich sind die Drähte 2a, die Drähte 3a und die Umhüllungsstränge 3 nicht darauf beschränkt, die gleiche Verdrehungsrichtung aufzuweisen. Jeder kann eine unterschiedliche Verdrehungsrichtung aufweisen, und die Verdrehungsrichtung kann zu einer willkürlichen Verdrehungsrichtung eingestellt werden.
  • Durch Formen der Drähte 2a, die den Kernstrang 2 ausmachen, und der Drähte 3a, die die Umhüllungsstränge 3 ausmachen, wird der Rutschwiderstand zwischen den Drähten 2a (3a) reduziert. Das Formungsverhältnis der Drähte 2a, 3b beträgt vorzugsweise 85 % oder mehr. Es gilt zu beachten, dass das Formungsverhältnis ermittelt wird durch das Verhältnis, das durch Teilen der Größe der spiralförmigen Form der Drähte (Wellenhöhe) durch den Durchmesser des Strangs erhalten wird.
  • Ein in 5 und 6 beispielhaft gezeigtes Förderband 7 der vorliegenden Erfindung ist mit einer Mehrzahl von Seite an Seite angeordneten, als Kerne 4 dienenden, Stahlcorden 1 der vorliegenden Erfindung eingebettet. Die Stahlcorde 1 sind in der Längsrichtung des Förderbands 7 ausgerichtet und zwischen der oberen Kautschukbedeckung 5 und der unteren Kautschukbedeckung 6 eingebettet. Mit anderen Worten, die als die Kerne 4 dienenden Stahlcorde 1 werden zwischen der oberen Kautschukbedeckung 5 und der unteren Kautschukbedeckung 6 angebracht, mit in Bandbreitenrichtung vorher festgelegten Intervallen dazwischen angeordnet. Üblicherweise wird Kautschuk zur Haftung zwischen den Kernen 4 und zwischen den aus ausgerichteten Stahlcorden 1 gebildeten Schichten von Kernen 4 und der oberen Kautschukbedeckung 5 und der unteren Kautschukbedeckung 6 angebracht. Das Förderband 7 wird durch Vulkanisieren der unvulkanisierten oberen Kautschukbedeckung 5 und der unteren Kautschukbedeckung 6 mit den dazwischen angebrachten Kernen 4 hergestellt.
  • Wenn das Förderband 7 der vorliegenden Erfindung um Rollen herum geschlungen und betrieben wird, wirken wiederholt Zugkräfte und Druckkräfte auf die Kerne 4. Im Förderband 7 ist das Schmiermittel 8 in den Lücken zwischen den Drähten 2a (3a), die die Kerne 4 ausmachen, bereitgestellt. Daher gleiten die Drähte 2a (3a) sehr leichtgängig und ohne Widerstand gegeneinander, wenn das Förderband 7 betrieben wird. Als ein Ergebnis ist der den Kernen 4 zuzuschreibende Hystereseverlust reduziert, wenn das Förderband 7 betrieben wird.
  • Gemäß diesem Förderband 7 mit reduziertem Hystereseverlust ist die zum Betreiben des Förderbands 7 erforderliche Leistung reduziert, und das Förderband 7 kann daher mit weniger Leistung betrieben werden als Förderbänder nach dem Stand der Technik. Dies trägt wesentlich zur Energieeinsparung bei.
  • Das Kautschukprodukt, in welchem der Stahlcord 1 der vorliegenden Erfindung eingebettet ist, ist nicht auf das Förderband 7 beschränkt und kann in verschiedenen Kautschukprodukten, in welchen der Stahlcord 1 als ein verstärkendes Element eingebettet werden kann, wie beispielsweise Reifen, Kautschukschläuche, Marineschläuche, Kotflügel und dergleichen, verwendet werden.
  • Beispiele
  • 7 × 7-strukturierte Stahlcorde (4 mm Cordfadendurchmesser) wurden verwendet, um Muster (Cordfäden-Ausführungsbeispiele 1 bis 3) vorzubereiten, in welchen drei Schmiermittel mit sich unterscheidenden kinematischen Viskositäten zwischen den Drähten, die den Kernstrang ausmachten, bereitgestellt wurden; und 7 × 7-strukturierte Stahlcorde (4 mm Cordfadendurchmesser) wurden verwendet, um ein Muster (Cordfädenbeispiel nach dem Stand der Technik) vorzubereiten, in welchem kein Schmiermittel bereitgestellt wurde. Jedes dieser Muster wurde in einem unvulkanisierten Kautschuk eingebettet, danach wurde der Kautschuk vulkanisiert. Die Cordfäden-Ausführungsbeispiele 1 bis 3 verwenden Aromaöl mit sich unterscheidenden kinematischen Viskositäten als das bereitgestellte Schmiermittel. Die kinematischen Viskositäten der drei Aromaöle betrugen 8 mm2/s bei 40°C, 55 mm2/s bei 40°C und 55 mm2/s bei 100°C. Die den Stahlcorden 1 bereitgestellte Menge an Schmiermittel (Immersionsmenge) betrug von 1 g/cm3 bis 2 g/cm3, beide inklusive. Als nächstes wurde ein Stahlcordmuster von jedem der vulkanisierten Kautschuke genommen. Unter Verwendung von Mustern einer vorher festgelegten Länge wurde eine vorher festgelegte Biegeprüfung durchgeführt, um den Hystereseverlust zu messen. Die Messungsergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Es gilt zu beachten, dass die in Tabelle 1 gezeigten Messungsergebnisse von Stahlcorden mit einer Konfiguration stammen, in welcher die Drähte, die die Stränge ausmachen, die Drähte, die die Umhüllungsstränge ausmachen und die um die äußere Umfangsoberfläche der Kernstränge verflochtenen Umhüllungsstränge die gleiche Verdrehungsrichtung aufweisen. Stahlcorde mit einer Konfiguration, in welcher die Verdrehungsrichtung beliebig variiert wurde, wiesen im Wesentlichen die gleichen Messungsergebnisse auf.
  • Hystereseverlust
  • Hystereseverlust wurde unter Verwendung von Indexwerten bewertet, wobei der Hystereseverlust des Cordfädenbeispiels nach dem Stand der Technik als der Referenzwert von 100 genommen wurde. Niedrigere Indexwerte zeigen einen niedrigeren Hystereseverlust an. [TABELLE 1]
    Hystereseverlust (Indexwert)
    Cordfädenbeispiel nach dem Stand der Technik 100
    Cordfäden-Ausführungsbeispiel 1 95
    Cordfäden-Ausführungsbeispiel 2 64
    Cordfäden-Ausführungsbeispiel 3 62
  • Wie aus den in Tabelle 1 gezeigten Ergebnissen ersichtlich, weisen die Cordfäden-Ausführungsbeispiele 1 bis 3 weniger Hystereseverlust auf als das Cordfädenbeispiel nach dem Stand der Technik.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Stahlcord
    2
    Kernstrang
    2a
    Draht
    3
    Umhüllungsstrang
    3a
    Draht
    4
    Kern
    5
    Obere Kautschukbedeckung
    6
    Untere Kautschukbedeckung
    7
    Förderband (Kautschukprodukt)
    8
    Schmiermittel
    9
    Haftmittelschicht

Claims (6)

  1. Kautschukverstärkender Stahlcord, eingebettet in ein Kautschukprodukt, wobei der Stahlcord Folgendes umfasst: eine verseilte Struktur einschließlich: eines Kernstrangs, und einer Mehrzahl von um eine äußere Umfangsoberfläche des Kernstrangs verflochtenen Umhüllungssträngen; wobei ein Schmiermittel zwischen den Drähten, die den Kernstrang ausmachen, bereitgestellt ist.
  2. Stahlcord nach Anspruch 1, wobei ein Schmiermittel zwischen den Drähten, die wenigstens einen Umhüllungsstrang der Mehrzahl von Umhüllungssträngen ausmachen, bereitgestellt ist.
  3. Stahlcord nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein äußerer Umfang des Strangs mit dem zwischen den Drähten bereitgestellten Schmiermittel mit einer Haftmittelschicht bedeckt ist.
  4. Stahlcord nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3, wobei Drähte, die den Kernstrang und die Umhüllungsstränge ausmachen, ein Formungsverhältnis von 85 % oder mehr aufweisen.
  5. Stahlcord nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei das Schmiermittel eine kinematische Viskosität bei 100°C von 54,0 mm2/s bis 64,0 mm2/s aufweist, beide inklusive.
  6. Förderband, umfassend: eine Mehrzahl von dem in einem der Ansprüche 1 bis 5 beschriebenen, Seite an Seite angeordneten, als Kerne dienender, Stahlcord; eine unvulkanisierte, über den Kernen angeordnete obere Kautschukbedeckung, und eine unvulkanisierte, unter den Kernen angeordnete Kautschukbedeckung; wobei die obere Kautschukbedeckung und die untere Kautschukbedeckung mit den dazwischen angebrachten Kernen vulkanisiert werden, um das Förderband herzustellen.
DE112015003064.6T 2014-06-30 2015-06-05 Stahlcord und Förderband Active DE112015003064B4 (de)

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