DE1729727A1

DE1729727A1 - Verstaerkungsmaterial fuer Gummi und Elastomere

Info

Publication number: DE1729727A1
Application number: DE19641729727
Authority: DE
Inventors: Thomson John Alan Bennet; Birch Norman John
Original assignee: National Standard Co
Current assignee: National Standard Co
Priority date: 1963-11-01
Filing date: 1964-10-31
Publication date: 1971-07-15
Also published as: LU47253A1; NL6412585A; GB1100686A; BE655107A

Description

THB NATIONAL STANDARD COLtPAITY" LIMITED, Worcestershire,

England

Verstärkungsmaterial für Gummi und Elastomere

Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verstärkungsmaterial für natürlichen Gummi und elastomere Materialien, beispielsweise synthetischen Gummi und gewisse in der Wärme aushärtende synthetische Harze. Zur Vereinfachung der Beschreibung soll das Wort »Gummi¹ im folgenden sowohl natürlichen Gummi als auch jed-es andere elastomere material bedeuten·

Gummi findet häufig zur Herstellung von Gegenständen Verwendung, die während des Gebrauchs einer beträchtlichen Deformation unterließen· Beispiele solcher Gegenstände

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sind Schläuche, Förderbänder, Transmissionsbänder und schließlich Fahrzeugreifen. Es ist allgemein üblich, bis zu einem gewissen Ausmaß Verstärkungen in solche Gegenstände einzubauen. So ist es beispielsweise allgemeiner Brauch, in einen Fahrzeugreifen über den Umfang eine Bandverstärkung in dem Bereich der "beiden VRiI st e und Schutzeinlageschnüre in dem Gummi im Bereich der Lauffläche einzubauen, wobei diese 7erstärkungs schnüre in oder im Winkel zur Umfangsrlchtung des Reifens angeordnet sind· Fahrzeugreifen besitzen auch in dem Gummi eingebettete Gangschnüre, die -von einer Wulst zur anderen laufen· Im Betrieb werden bei solchen, verstärkten Reifen sowohl die Yerstärkungsschnüre als auch die Gangschnüre wiederholten Durchbiegungen unterworfen, wobei die Gangschnüre häufiger als die ^erstärkungsschnüre durchgebogen werden. Die 7erstärkungsschnüre in anderen verstärkten Gummigegenständen, beispielsweise Keilriemen, unterliegen ebenfalls wiederholten Durchbiegungen·

Bei der Herstellung von verstärkten Gummigegenständen entsteht häufig die Forderung, daß das Verstärkungsmaterial sich ohne Bruch im Zuge der Herstellung· strecken können muß. Besteht das verwendete Verstärkungsmaterial aus Kunststoffasermaterial, dann kann das Material selbst eine ausreichende Streckfähigkeit auf-

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«eisen. Falls dies nicht der Fall ist, ist es vergleichsweise einfach, seine Streckfähigkeit durch entsprechende Kräuselung des Materials vor seiner Verwendung zu verbessern· Im Falle von Drahtverstärkungsmaterial jedoch reicht die Eigenstreckfähigkeit des Drahtes nicht aus, und man hielt es deshalb für notwendig, das Drahtverstärkungsmaterial in Form von mehrlitzigen Strängen vorzusehen, in welchen die Litzen eine kleine Lage von "beispielsweise 1 cm aufweisen· Dieses Drahtlitzenmaterial weist sowohl Biegefähigkeit als auch Streckfähigkeit auf, die für die Verwendung in verstärkten Gummigegenständen notwendig sind· Die Herstellung solchen Drahtlitzenmaterials ist jedoch kompliziert und teuer,und unter Verwendung üblicher Strangherstellungsmaschinen ist es schwierig, eine Produktionsgeschwindigkeit über 50 mm pro Minute zu erreichen.

Ein Ziel der vorliegenden Erfini-unj let die Schaffung eines Drahtverstärkungsmaterials für Gummigegenstände, welches ein "billiger, jedoch ausreichender Ersatz für das Drahtlitzenmaterial der o"ben erwähnten Art ist.

In erster Linie schlägt die Erfindung die Verwendung eines Drahtstrangmaterials im Gegensatz zu einem Drahtkabelmaterial vor. Allgemein gesprochen ist ein Drahtkabel "biegsamer als ein Draht strang mit der gleichen

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von Drähten des gleichen Durchmessers und mit der Wicklung der Drähte des Stranges mit dem gleichen Schlag als den Strängen des Kabels· TTm einen üblichen Drahtstrang biegsamer zu machen, 1st es vorteilhaft, den Schlag der einseinen Drähte des Stranges so groß wie möglich zu machen. Die Streckfähigkeit eines Drahtstranges jedoch nimmt mit der Vergrößerung des Schlages der einzelnen Drähte ab und wird praktisch gleich null, wenn der Schlag unendlich groß ist· Man erkennt somit, daß hier verschiedene widerstrebende Torrichtungen hinsichtlich des Schlages eines Draht stranges vorhanden sind, wenn man vom Gesichtspunkt der Biegsamkeit und Streckfälligkeit des Stranges ausgeht· Das Drahtverstärkungsmaterial für Gummi gemäß der vorliegenden Erfindung besteht aus einem mittleren länglichen, dehnbaren Träger, der von einer ringförmigen Schicht von Drähten umgeben ist, wobei ein Spalt zwischen wenigstens zwei benachbarten Drähten in der Schicht in der Umf anger ichtung des fertigen Stranges verbleibt·

Torzugsweise haben die Drähte einen Durchmesser von 0,1 ma - 0,10 mm (vorteilhaft von 0,1 - 0,40 mm)· Torzugsweise weist der Träger Im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt auf, wobei die Binzeldrähte wendelförmig auf den Träger aufgewickelt sind. Beispiele geeigneter Träger sind Fäden aus natürlichem oder künstlichem Fasermaterial, beispielsweise Baumwolle oder Nylon,

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eine stranggepreßte Stange aus ungehärtetem Gummi oder ein Draht mit niedriger Zugfestigkeit, beispielsweise ein niedrigen Kohlenstoffgehalt aufweisender angelassener Stahldraht mit einem stranggepreßten, ±1\ά abdeckenden Gummiüberzug·

Es hat sich herausgestellt, daß ein Drahtverstärkungsmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung ein ausgezeichnetes Verstärkungsmaterial in Gummigegenständen liefert. Das VorhanöLasein von Gummi zwischen den Drähten, der von dem zu verstärkenden Gegenstand und/oder vom Kern des Stranges herrührt, falls dieser Kern ursprünglich aus ungehärtetem Gummi besteht, führt zu einem Yerstärkungsmaterial mit guter Biegungsfähigkeit und guter Abpolsterung zwischen den Drähten des Stranges über einen großen Bereich von Schlagen der Drähte in der ringförmigen Schicht (beispielsweise Schlagen von 50 - lOOOfachen des Durchmessers des Drahtes). Darüberhinaus kann, wenn der Gum-mi, des Gegenstandes sich in einem ungehärteten Zustand befindet, das Verstärkungsmaterial bis zu einem" gewissen Ausmaß eine Streckfähigkeit durch geeignete Wahl der Weite des Spaltes oder der Spalte zwischen den einzelnen Drähten und des Schlages der Drähte erhalten.

Wird das Verstärkungsmaterial geringen Zugkräften ausgesetzt, dann wird seine Länge durch die einzelnen Drähte,

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die auf dem streckbaren Träger sitzen, vergrößert. Das Terstärkungematerial kann sich auf diese Weise strecken, bis ein Zustand erreicht ist, bei dem der Spalt oder alle Spalte zwischen den Drähten beseitigt sind· Ist jedoch der Gummi des Gegenstandes ausgehärtet, dann kann dieses Schließen der einzelnen Drähte auf dem dehnbaren Träger nicht erfolgen, und das Verstärkungsmaterial nimmt dann eine Zugfestigkeit und Längungseigenschaften an, die ähnlich denjenigen eines üblichen Drahtstranges sind· Ist ein hohes Ausmaß an Dehnfähigkeit des Verstärkungsmaterials vor dem Aushärten des Gummigegenstandes erforderlich, dann liegt der Anfangsschlag der Drähte in der ringförmigen Schicht im Bereich vom 50 -20Ofachen des Drahtdurchmessers· Vorzugsweise werden die Abmessungen und der Abstand der Drähte in der Ringschicht so gewählt, daß das Verstärkungsmaterial in dem ausgehärteten Gummigegenstand eingebettet ist, wobei benachbarte Drähte in der Ringschicht nicht miteinander in Berührung stehen· Die Spalte zwischen den Drähten werden dann von gehärtetem Gummi eingenommen, der entweder vom Gegenstand selbst und/oder von dem dehnbaren Träger stammt, wenn dieser· ursprünglich aus ungehärtetem Gummi bestand· Im Falle eines Fahr zeugreif ens mit 'solchem Verstärkungsmaterial führt die Anwesenheit von Gummi zwischen den Drähten des Stranges

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zu einem weichen Lauf als "bei Helfen, die mit üblichen Drahtstrangmaterial verstärkt sind.

Soll die riiigf örmige Schicht aus Drähten durch eine oder mehrere weitere ringförmige Draht schichte η umgeben sein, dann liegen die verschiedenen Schichten im wesentlichen konzentrisch. In diesem Falle wird eine Schicht aus nachgiebigem Material zwischen jedes Paar beaachbarter Drahtschichten eingelegt,und wie im Falle der ersten Drahtschicht gibt es bei jeder der zusätzlichen Drahtschichten wenigstens einen Spalt zwischen benachbarten Drähten in der Schicht, so daß bei Einwirkung einer niedrigen Zugkraft auf das Verstärkungsmaterial die Drähte in den zusätzlichen Schichten sich ebenfalls in Richtung der Mitte des Stranges schließen können· Die Abmessungen und Schläge der Drähte in diesen zusätzlichen Schichten liegen vorzugsweise innerhalb der für die die erste Schicht um den nachgiebigen Träger bildenden Drähte angegebenen Werte«

Bei dem oben beschriebenen mehrschichtigen Strang können die Schichten aus nachgiebigem Material zwischen benachbarten Drahtlagen in ihre Lage et ränge gepreßt werden. Das verwendete Material kann ungehärteter Gummi der gleichen Zusammensetzung wie derjenigen des Gummigegenstandes sein, der durch den Strang verstärkt werden soll. Ggf. kann das nachgiebige Material auch irgendein oben beschriebener

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ungehärteter Gummi sein, der sich, mit dem Gummi verträgt, welcher sur~ Herstellung des Gegenstandes dient, der mit dem Strang verstärkt werden soll·

Bei einem mehrschichtigen Strang gemäß der Erfindung können die Drähte aller dieser Schichten einen Z-Schlag oder einen S-Schlag aufweisen· Auf der anderen Seite können einige Schichten Drähte mit einem S-Schlag und andere Schichten Drähte mit einem Z-Schlag enthalten· Vorzugsweise werden die Schichten mit Z-fibhlag-Drähten abwechselnd mit Schichten mit 8~Schlag-Drähten angeordnet· .

Die Drähte der äußersten Schicht eines Verstärkungsstranges gemäß der vorliegenden Erfindung lassen sich durch geeignete Mittel in ihrer Lage halten· So kann beispielsweise ein Bindedraht um die äußerste Drahtschicht oder eine Schicht aus Klebmaterial auf die äußerste Drahtschicht gelegt werden· Im letzteren Fall muß das Klebmaterial ein solches sein, welches eich mit dem Gummi verträgt, der sur Herstellung des Gegenstandes dient, welcher durch das Strangaaterial verstärkt werden soll.

Die Erfindung soll im folgenden anhand der Belohnungen im einseinen erläutert werden· Die Zeichnungen «eigen ta

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Fig· 1 einen Querschnitt durch einen Drahtstrang gemäß der Erfindung;

Fig· 2 einen Querschnitt durch einen Gummigegenstand, in dem der Draht strang nach Fig· 1 eingebettet ist;

Fig. 3 einen Teil querschnitt, der im allgemeinen dem Schnitt nach Fig· 2 entspricht, wobei jedoch der Drahtstrang unter Zug steht; und in

Fig. 4 einen Querschnitt durch einen weiteren Draht- ^

strang gemäß der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 1 ist allgemein mit dem Bezugszeichen 1 ein Drahtstrang bezeichnet, welcher ursprünglich aus einem dehnfähigen zylindrischen Träger oder Kern besteht, der allgemein mit dem Bezugszeichen 2 angedeutet und durch sechs identische, über den Umfang im Abstand angeordnete, wendeiförmige äußere Drähte 3 umgeben ist.

Der Kern 2, der beispielsweise 0,75 mm Durchmesser auf- w weisen kann, besteht aus ungehärtetem Gummimaterial 4, welches durch einen Mittelfaden oder -draht 5 verstärkt ist« Das Gummimaterial 4 soll ein solches sein, das sich vor dem Aushärten leicht strangpressen läßt, jedoch nach dem Aushärten einen ausreichenden Härtewert aufweist· Der Verstärkungsdraht 5 besitzt einen Durchmesser von 0,25 mm und besteht aus einem Material mit verhältnis-

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mäßig sehr gei»inger. Zugfestigkeit und höhen Längungseigenschaften, beispielsweise einem niedrigen Kohlenstoffgehalt aufweisenden, angelassenen Stahldraht.

Die äußeren Drähte 3 weisen einen Durchmesser von 0,38 mm auf und bestehen aus hochzugef estern Stahl, beispielsweise einem Stahl mit einer Zugfestigkeit von annähernd 28.000 kg/cm².

Zur Herstellung des Stranges nach Fig· 1 werden die Drähte 3 auf den Kern 2 mit einer üblichen Strangherstellungsmaschine gelegt, wobei der Schlag im Bereich von 1,9 cm bis 9»5 cm liegt·

Der in Fig· 2 wiedergegebene Strang läßt sich In einem Gummikörper einbetten, bei dem es sich beispielsweise um einen Teil eines Fahrzeugreifens 6 handelt. Der Strang 1 wird im Gummireifen 6 eingebettet, wenn beide Teile eich im noch nicht ausgehärteten Zustand befinden· Ist der Strang 1 ungehärtet, dann weist er hohe Längungseigenschaften auf·

Wenn der Reifen 6 in einer Be if enform gestreckt wird, dann wird auf den in ihm eingebetteten Sträng 1 «ine Spannung aufgebracht· Als Reaktion auf diese Spannung längt sioh der Strang 1 entsprechend der Änderung des

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Schlages der Drähte 3_f und der Kern 2 drückt sich radial nach außen zwischen die Drähte 3, während sich letztere radial nach innen "bewegen, wie man aus Fig· 3 erkennt« Obwohl im Helfen 6 nur der Strang 1 wiedergegeben ist, ist es selbstverständlich, daß bei der lormung eines üblichen Reifens eine Vielzahl solcher Stränge 1 eingebettet werden« Infolge der Eigenschaften des Stranges 1 kann sich jeder Strang ein verschiedenes Haß in Reaktion auf verschiedene Spannungen an verschiedenen Stellen am Reifen 6 längen·

Nachdem sich der Reifen 6 vollständig in die Reifenform, gestreckt hat, werden sowohl der Reifen 6 als auch der Gummi 4- des Kernes 2 gehärtet· Anschließend nimmt, da der Kern 2 sich nicht länger nach außen herauspressen kann, der Strang 1 die Eigenschaften eines Stahlkeradrahtstranges an.

Fig. 4· zeigt ein Ausf$hrungsbeispiel für ein anderes Strangmaterial gemäß der Erfindung· In diesem Material besteht der nachgiebige Träger 2 aus einem Baumwollfaden mit einem Durchmesser von 0,125 mm· Um diesen Träger 2 sind fünf Drähte 3 von 0,150 mm Durchmesser mit einem Schlag im Bereich von O_t75 - 15»O cm und mit S-Schlag gelegt* Eine dünne Schicht 7 aus ungehärtetem, synthetischem Gummi wird dann um die ringförmige Schicht der

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Drähte 3 ausgepreßt, wobei die synthetische Gummischicht 7 eine kreissylindrische Außenoberfläche aufweist. KLne «weite BchJLoht aus Drähten 8 wird auf diese nicht ausgabartete« synthetische Gummi— schicht 7 gewickelt. Diese «weite Drahtschicht besteht aus elf Drähten 8 mit jeweils einem Durchmesser von 0,150 mn, und der Schlag der Drähte liegt im Bereich von 0,75 bis 15 cm· Sie Drähte dieser zweiten Drahtschicht werden alt Z-Schlag gewickelt. Sine zweite Schicht 9 aus ungehärtetem synthetischem Gummi wird dann um die sweite Schicht der Drähte β stranggepreßt, und auf diese Schicht 9 aus synthetischem Gummi wird eine dritte Lage aus Drähten 10 gewickelt. Diese dritte Lage aus Drähten besteht aus siebzehn Drähten 10 mit jeweils 0,150 mm Durchmesser· Die Drähte sind mit 8-Schlag gewickelt, und ein Schlag liegt im Bereich von 0,15 bis 15 cm· Schließlich wird eine dritte Schicht aus ungehärtetem synthetischem Gummi über die dritte Schicht aus Drähten etranggepreßt und das fertige Strangmaterial durch eine Helzzone sum Aushärten der AußenoberZläche der dritten Schicht 11 des Kunstgummis geschickt· Der Zweck dieser Aushärtestufe besteht einfach darin, die AuBendrähte 10 in ihrer Lage su halten und das Strangmaterial leichter das handhaben su können.

- Patentansprüche --13 -

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Claims

16.11.1966

treue Patentansprüche

Ij Drahtverstärkter Strang für Gummi mit einem mittigen längliehen nachgiebigen Träger, der von zumindest einer ringförmigen Schicht von Drähten umgeben ist, wobei zwischen wenigstens zwei benachbarten Drähten in der Schicht oder den Schichten in Umfangsrichtung des fertigen Stranges ein Spalt vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Drähte {3, 5 -Fig.i) einen Durchmesser zwischen 0,1 und 1,0 mm und einen Schlag vom 50-1 000-fachen des Drahtdurchmessers aufweisen.

2. Strang nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chnet daß die Drähte (3,5) einen Durchmesser zwischen 0,1 und 0,4 mm und einen Schlag vom 50 - 250-fachen des Drahtdurchmessers aufweisen.

3. Strang nach Anspruch 1 bis 2, dadurch g e k e η η zeichnet , daß der Träger ( 4) in an sich bekannter Weise einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist. .

4. Strang nach einem oder mehreren der vorhergegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Iräger (4) aus einem Faden aue natürlichen oder

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synthetischen Fasern besteht.

5. Strang nach den Ansprachen 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet , daß der Träger (4) aus einer atranggepreßten Stange aus ungehärtetem Gummi besteht.

6. Strang nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummistange (4) ein Verstsärkungsmaterial (5) enthält.

7· Strang nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsmaterial (5) aus einem Faden aus natürlichen oder synthetischen Fasern besteht.

8. Strang nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich-

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net, daß das Verstärkungsmaterial (5) aus einem Draht mit niedriger Zugfestigkeit besteht.

9· Strang nach einem der Ansprüche 1 - 8 , dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den benachbartaen Drahtschichten eine Schicht aus nachgiebigem Material angeordnet 1st.

10· Strang nach Anspruch 9 t dadurch gekennzeichnet, daß alle Drahtschichten die gleiche

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Yerdrillungsricntung aufweisen.

11· Strang nach Anspruch. 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht einen Z-Sohlag und die unmittelbar benachbarte Schicht einen S-Schlag aufweist.

12. Strang nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Drähte in der äußersten Schicht durch einen Bindedraht zusammengehalten werden.

13. Strang nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß die äußerste Schicht durch ein Klebmittel befestigt ist.

14. Strang nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Klebmittel eine Schicht aus ungehärtetem Gummi ist.

15. Strang nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche der Gummischicht gehärtet ist,

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