DE1910004A1

DE1910004A1 - Verfahren zum Verbessern der Haftfestigkeit von messingplattiertem (n) Stahl und Stahldraehten gegenueber Kautschuk

Info

Publication number: DE1910004A1
Application number: DE19691910004
Authority: DE
Inventors: Nobufumi Matsudaira; Akiyoshi Yazawa
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1968-02-29
Filing date: 1969-02-27
Publication date: 1969-09-11
Also published as: BE729054A; FR2002878A1; GB1250419A

Description

DR.ING.F.WTJBSTHQFF 8 MÜNCHEN {JO ■

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DH.E.T.PECHMANN . τ*ΐ.β»οΝ 22 06 31 DR. ING. D.BEHRENS ■ teleobammAdbessei ,

RtTENTAKWAME PBOTEOT PATENT »ÜXOBB» .

IA-35 883

B e s c h'r e i b u η g zu der Patentanmeldung

BRIDGESTONE TIRE GOMPAFl LIMITED No. 1-1,1-Chome, Kyobashi, Ghuo-Ku, Tokio, Japan

KOBESTEELLIMITED '

No. 36-1,1-Chome, Wakihama-Cho, Fukiai-Ku, Kobe City,Japan

betreffend

Verfahren zum Verbessern der Haftfestigkeit, von messingplattiertem (n) Stahl und Stahldrähten gegenüber Kautschuk

Die Erfindung bezieht sich auf die Haftfestigkeit von Kautsctmk gegenüber Stahl und Stahldrähten, insbesondere auf ein Verfahren zum Verbessern des Haftvermögens zwischen messingplattiertem(n) Stahl und Stahldrähten und Kautschuk durch Verändern der Zusammensetzung des Messings, mit dem die Stahloberfläche plattiert wird.

Bisher wurden Stahldrähte oder -fäden, die als Verstärkungsmaterial in Kautschukerzeugnissen, vor allem in Reifen'Verwendung finden, allgemein'mit einem Messing mit einem Gu/Zn Gew.-Verhältnis 70/30. plattiert. Derartig plattierte Stahldrähte, zeigen ein besseres Haftvermögen.gegenüber Kautschuk in trockener Atmosphäre und verbesserte mechanische Eigenschaften, insbesondere Biegsamkeit und Dehnoder Streckbarkeit. Zweckmäßigerweise werdendaher die Oberflächen der in Reifen verwendeten Stahldrähte mit einem Messing dieser Zusammensetzung plattiert.

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Aber diese Messingplattierung ist empfindlich gegenüber dem Feuchtigkeitsgehalt der Luft und das Haftvermögen gegenüber Kautschuk nimmt schnell ab, wenn die messingplattierten, mit unvulkanisiertem Kautschuk überzogene Stahldrähte so wie sie sind, s%ark feuchter Luft gelassen werden; auch die übrigen Eigenschaften des Kautschukproduktes werden infolgedessen schlechter.

Es ist daher nicht vorteilhaft, die als Einlagematerial in Gürtelreifen vorgesehenen Stahldrähte oder -fäden oder z.B. Stahlplatten für Haupenfahrzeuge mit Messing der Zusammensetzung Cu/Zn = 70/30 in sehr feuchter Atmosphäre zu plattieren.

Es wurden nun verschiedene Hessingzusammensetzungen daraufhin untersucht, ob sich diese Nachteile beheben lassen und festgestellt, daß Messinge, die 40 - 50 Gew.-% Zink enthaiten^gegenüber Kautschuk unter stark feuchten Bedingungen verbessertes Haftvermögen aufweisen und daß vor allem bei diesen liessingen das Haftvermögen gegenüber Kautschuk unter den genannten Bedingungen nicht verschlechtert wird, so daß die mit unvulkanisiertem Kautschuk überzogenen Stahlerzeugnisse ohne weitere Vorbehandlung oder Schutzmaßnahmen in einer Atmosphäre mit hoher Luftfeuchte gelagert werden können. Die Messinge der angegebenen Zusammensetzung sind, unabhängig von den unterschiedlichen Vulkanisationsgraden und dem Einfluß des V/asserg ehalt es der Atmosphäre auf das vulkanisierte Produkt beständig.

Theoretisch läßt es sich noch nicht erklären, warum die mit einem Messing enthaltend 40-50 Gew.-% Zink, d.h. mit Messingen mit einem Gew.-Verhältnis Cu/Zn im Bereich von ·βθ/*!θ bis 50/50 unabhängig von der Feuchtigkeit der ' Atmosphäre beständig sind. Man nimmt aber auf Grund des

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Kristallgefüges der Messinge an, daß die ß-Phase, d.h. die kubisch-raumzentrierte Struktur das derartig messingplattierte Stahldrähte enthaltende Kautschukprodukt günstig beeinflusst.

Hessinge enthaltend *K) - 50 Qev^.-% Zink liegen als ß-Phase oder Mischkristalle¹*ß-Phase und der d. -Phase mit kubischraumzentriertem Gitter vor. Messing, das weniger als ΊΟ Gew.-% Zink enthält, besteht lediglich aus der ύ,-Phase und in Messing, das mehr als 50 Gew.-$ Zink enthalt, ist 1C -Phase eingelagert, bestehend aus einer Kombination γόη 26 Gruppen (sets) kubisch-raumzentrierter Gitter. Die It-Phase selbst ist spröde, besitzt nur wenig Haft- % ▼ermögen gegenüber Kautschuk und ist deshalb für die Plattierung von in Kraftfahrzeugreifen eingelagerten Drähten oder Fäden ungeeignet.

Es ist deshalb wesentlich, daß der Zinkanteil im MessingiK) - 50 Gew.-#, vorzugsweise k5 Gew.~% beträgt, wenn das Haftvermögen zwischen dem Stahl und Kautschuk verbessert werden soll, wobei besonders darauf zu achten ist, daß der Zinkanteil im Messing nicht mehr als 50 Gew.~% -beträgt.

Wie bereits gesagt wird durch die Verwendung von mit Messing mit einem Cu/Zn Gew. -Verhältnis 60/*K) bis "

50/50 plattierten Stahldrähten wirksam der Einfluß der Feuchtigkeit auf diese mit unvulkanisiertem Kautschuk überzogenen Drähte verhindert und außerdem - dies ist ein wichtiger Vorteil - die Bearbeitbarkeit der messingplattierten Drähte verbessert, so daß die Haftfestigkeit zwischen dem Einlagerungsmaterial- aus Stahl und dem Kautschuk erhöht und auch die Eigenschaften des fertigen Produktes Terbessert werden. Messing mit einem Cu/Zn Gew.-Verhältnis

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im Bereich von 60/40 bis 50/50 ist daher besonders zum Plattieren der in Gürtelreifen eingelagerten Stahldrähtanoder -fäden geeignet. Selbstverständlich können diese Messinge auch auf andere Weise vorteilhaft mit Kautschuk kombiniert, z.B. die Oberfläche beliebiger anderer Kautschukprodukte wie Gummigurte, Luft- oder Wasserschläuche usw. damit metallisiert werden.·

Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beispiele näher erläutert. In diesen Beispielen wird jeweils ein Schälversuch und ein H-Test oder Ziehversuch wie folgt durchgeführt:

Folgt Seite 5

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A. Schälversuch

1_β Größe der Probestückei

Verwendet wurde eine 22 cm lange, 5 cm "breite und ^ mm dicke Kautschukplatte. In diese Platte wurden in der Längsrichtung 20 Stahldrähte oder -fäden eingebettet, wobei jeder Draht oder Faden von dem nächsten 2,5 mm entfernt war.

2. Messung:

Der die Oberfläche der Stahldrähte oder -fäden bedeckende Kautschuk wurde mit einer Schleifmaschine entfernt; darauf

wurden drei nicht nebeneinanderliegende Stahldrähte mit einer Reißmaschine erfasst und von den übrigen Stahldrähten -

mit einer Zuggeschwindigkeit von 50 mm/min abgezogen. ™

Es wurde der Mittel viert für den Widerstand gemessen den die drei Stahldrähte dem Abziehen über eine Strecke von 12 cm entgegensetzen und dieser Mittelwert dividiert durch die Anza.hl der abgezogenen Stahl drähte (im vorliegenden Falle drei). Dieser Quotient wird dividiert als die Haftkraft oder Haftfestigkeit in kg/Draht.

B. Η-Test oder Ziehversuch.

1, Größe der Probestücke;

Verwendet viurde eine 20,3 cm lange, 5 cm breite und 1,25 cm dicke Kautschukplatte, in die in der Querrichtung i 15 Stahldrähte eingebettet wurden, wobei der Zwischenraum zwischen jeweils zwei benachbarten Drähten 1,25 cm betrug.

2. Messung:

Jeder Stahldraht wurde mit einer Reißmaschine mit einer Zuggeschwindigkeit von 200 mm/min aus der Kautschukplatte gezogen. Die hierfür erforderliche Belastung wird definiert als Haftfestigkeit in kg/Draht.

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Beispiel 1

Es wurden Stahldrähte mit verschiedenen Messingen plattiert; das Gew.-Verhältnis Gu/Zn betrug in den einzelnen Messingen 80/20, 70/30, 60/40, 50/50, 4o/60 und 30/70.

Die Haftfestigkeit dieser messingplattierten Stahldrähte gegenüber Kautschuk und die Abnahme der Haftfestigkeit nach 7-tägiger Lagerung der mit unvulkanisiertem Kautschuk beschichteten Stahldrähte in Luft mit 55 % relativer Feuchte bei einer Temperatur von 25⁰C wurde im Schälversuch ermittelt; die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.

Haftfestigkeit kg/Draht nach Cu/Zn Cu gemessen % 0 Tagen 7 Tagen

1.4 1,0 2,0 ' 1,1 4-,3 2,8

5.5 6,6 0,8 0,7 0,3 0,6

Die Tabelle zeigt, daß die Haftfestigkeit der messingplattierten Stahldrähte gegenüber Kautschuk am höchsten ist, wenn das Gewichtsverhältnis Cu/Zn im Messing 50/50 beträgt und immer-noch sehr gut ist, vtenn das Cu/Zn-Gewichtsverhältnis in Messing 6o/4o beträgt. Die Abnahme der Haftfestigkeit ist wesentlich geringer als bei den messingplattierten Stahldrähten mit den anderen Gewichtsverhältniesen Cu/Zn.

Beispiel 2

Es wurden Stahldrahte mit verschiedenen Messingen der Cu/Zn Zusammensetzung 80/20, 70/30, 6o/4o und 50/50 plattiert.

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80/20	78
70/30	70
60/40	62
50/50	51
40/60	41
30/70	32

Diese messingplattierten Stahldrähte wurden mit verschiedenen, .,unvulkanis ierten Kautschuken mit unterschiedlichen. Eigenschaften beschichtet. Die Haftfestigkeit der messingplattierten Stahlträger gegenüber dem Kautschuk und die Abnahme der Haftfestigkeit nach5-tägiger Lagerung der beschichteten Stahldrähte in Luft mit 85 % relativer Feuchte bei einer-Temperatur von, 2 5⁰G. wurden im Schäl versuch ermittelt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle eusammengefasst.

Kaut	•	gemessen Cu	Haftfestigkeit	kg/Draht nac
schuk	. , Cu/Zn .		, 0 Tagen	5 Tagen
	80/20	82	1,6	1,2
	70/30	72	5,7	1,7
A	*6θ/Κ>**	57	6,6	6,0
	50/50	51	*5,7*	*7,5*
	80/20	82	1.7	2,0
	70/30	72	6.3	*b,5*
B	60/lK)	57	7.3	6,1
	50/50	51	6,8	7 Λ

Wie die Messwerte zeigen, ist die Haftfestigkeit der tait Messing mit Cu/Zn Gewichts verhältnis 6o/4O und 50/50 I plattierten Stahldrähte unabhängig von den Eigenschaften des verwendeten Kautschuks ausgezeichnet.

Beispiel 3

Es wurden Stahldrähte mit Messingen der Cu/Zn Zusammensetzung 70/30, 60/*JO und 50/50 plattiert und mit unvulkanisiertem kautschuk beschichtet. Darauf wurde die Haftfestigkeit dieser messingplattierten Stahldrähte gegenüber dem Kautschuk und die Abnahme der Haftfestigkeit nach 6-tägiger

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Lagerung bei 25⁰C an Luft mit 30 ^, bzw. 50 % ,bzw. 80 ^, bzw. 100 /ί relativer Feuchte im Schäl versuch ermittelt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.

Haftfestigkeit kg/Draht nach gemessen Cu 6 Tagen

:Qi/Zn ,%, . ., 0 Tagen . .30. % 50 % 80 % 100. ^c,

70/30	68	,9	6	,0	3,	5	3	9	2	,8	1	»0
60/*JO	63	,0	6	,5		3		»0	3	,0	1	,5
50/50	52	,0	5	,8 .	6,	5	6		5	,8	2	,7

Die Tabelle zeigt, daß die Haftfestigkeit der mit 60/40 und 50/50 Messing plattierten Stahldrähte unabhängig von den Schwankungen der Luftfeuchte ausgezeichnet war.

Beispiel b

Es'"wurden Stahldrähte mit verschiedenen Messingen mit Cu/Zn Gewichtsverhältnis 80/20, 70/30, 6o/*K), 50/50, IiO/60 und 30/70 plattiert.

Die Haftfestigkeit dieser messingplattierten Stahldrähte wurde im H-Test bzw. Ziehversuch ermittelt; die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst. Die angegebenen Messwerte für die Haftfestigkeit sind Mittelwerte aus 5 verschiedenen Proben. Die in Klammern angegebenen Ziffern bedeuten die Anzahl der bei diesem Ziehversuch zerbrochenen Stahldrähte. -

Haftfestigkeit kg/Draht Kautschuk- Cu/Zn

platte 80/20 70/30 6θ/4θ 50/50 WoO 3O/7Ö

1 78,8 95,8(1) 99,0(5) 98,8(Jl·) 5M> ^7,6.

2 80,8 89,8(1)98,8(1) 98,2(2) 51*^ 46,6

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Wie die Tabelle zeigt, ist die Haftfestigkeit der mit 70/30, 6o/4o und 50/50 Messing plattierten Stahldrähte größer als die mechanische Festigkeit der Stahldrähte selbst und es war deshalb nicht möglich, die Haftfestigkeitzu bestimmen. Vor allem zeigt die Anzahl der bei diesem Versuch zerbrochenen Stahldrähte an, daß die Haftfestigkeit der mit 6θ/*Κ) und 50/50 Messing plattierten Drähte am größten war.

Beispiel 5

Es wurden mit 70/30, 60/kO und 50/50 Messing plattierte Stahldrähte in Kautschuk eingebettet und der Kautschuk darauf vulkanisiert. Die erhaltenen Proben wurden mit Einschnitten versehen, die in den Stahldraht reichten und der mit Einschnitten versehene Teil der Proben wurde während einer gegebenen Zeit in Wasser eingetaucht. Die Haftfestigkeit vor dem Eintauchen und nach dem Eintauchen wurde im Schal versuch ermittelt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.

gemessen Gu Haftfestigkeit kg/Draht nach Cu/Zn % . . .0 Tagen 1 Monat 2 Monaten k Monaten

70/30	68,9	5,	7	2,9	1	,5	0	,9
6θ/*Κ)	63,0		7	3,7	1	,2	0	,9
50/50	52,0		4,0	2		1	,3

Die Tabelle zeigt, daß die Haftfestigkeit aller messingplattierten Stahldrähte merklich abnimmt, wenn der Kautschuk, mit dem die Stahldrähte beschichtet sind, eingeschnitten ist und die Einschnitte in die Stahldrähte selbst reiches, und die Proben in Wasser eingetaucht werden, daß aber die Haftfestigkeit der mit 50/50 Messing plattierten Drähte relativ am wenigsten abnimmt. Diese Drähte sind daher den mit Messing anderer Zusammensetzung plattierten Drähten überlegen und besonders geeignet für Reifen^ ale la Öebräüeh" eingeschnitt teil werden können*

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Beiepiel 6 .

Mit Messing der Cu/Zn Zusammensetzung 70/30_t 6O/4O und 50/50 plattierte Stahldrähte wurden in Kautschuk eingebettet und der Kautschuk mit einem Vulkanisationsgrad von 100, bzw. 150, bzw. 200, bzw. 300 % vulkanisiert; darauf, wurde die Haftfestigkeit der ml% Kautschuk beschichteten Stahldrähte im Schältest gemessen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst.

Haftfestigkeit kg/Draht

Cu gemessen bei Vulkanisationsgrad

Cu/Zn. % , ..., 100 % /150.16 200 % 300 %

70/30 68,9 5,8, 5t5. .6,2 3,5

60/40 63,0 7,3 7,2 5,7 3,5

50/50 52,0 4,7 6,3 6,3 5,3

Wie die Tabelle zeigt, ist die Haftfestigkeit der mit 6o/4O Messing plattierten Stahldrähte ausgezeichnet, wenn der Kautschuk mit einem Vulkanisationsgrad von 100 bzw. 150 % vulkanisiert wird, nimmt jedoch beträchtlich ab, wenn der Vulkanisationsgrad 300 % erreicht»

Die Haftfestigkeit der mit 50/50 Messing plattierten Drähte hingegen ist im i*esentlichen unabhängig von den verschiedenen VulkaniBätionsgraden beständig»

Patentansprüche 7223

Claims

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Patentansprüche

[IJ Verfahren zum Verbessern der Haftfestigkeit von mes singplattiertem (n) Stahl und Stahldrähten gegenüber Kaut schuk«' dadurch .gekennzeichnet , daß man die Stahloberfläche mit Messing plattiert, das ein Cu/Zn Gew,- VerhältniB von 60/to bis 50/50 aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch g e k e η η - zeichnet , daß man mit Messing plattiert, das ein Cu/Zn Gew.-Verhältnis von 55 A5 aufweist.

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