DE2000341A1

DE2000341A1 - Glaskord als Einlage fuer Luftreifen von Fahrzeugen sowie Verfahren zu seiner Pruefung

Info

Publication number: DE2000341A1
Application number: DE19702000341
Authority: DE
Inventors: Klamp Walter Karl; Shoemaker Dipl-Ing Satterfield
Original assignee: Uniroyal Inc
Current assignee: Uniroyal Inc
Priority date: 1969-01-06
Filing date: 1970-01-05
Publication date: 1970-07-23
Also published as: BE744039A; FR2027824A1; US3554260A

Description

Glaskord ala Einlage für Luftreifen vojar Fahrzeugen sowie Verfahren zu seiner Prüfung

Die Erfindung betrifft ein Glaskord als Einlage, insbesonde- * re als Gürte!verstärkung, für Luftreifen von Fahrzeugen, bestehend aus einer Mehrzahl von Glaseinzelfäden, sowie ein Verfahren zur Prüfung des Glaekordes im Rahmen der Herstellung eines Luftreifens.

Glaskord wird zur Zeit in Luftreifen sowohl als KarkassenechichtVerstärkungselement als auch als Material für den Gürtel verwendet, welcher den Laufflächenbereich des Reifens verstärkt, M

In der Praxis können erfahrungsgemäß Schwierigkeiten durch d Glaskordbruch auftreten. Es wird angenommen, daß dieser Bruch in der Hauptsache das Ergebnis ist sowohl einer Kömpressioneermüdung als auch einer nicht gleichförmigen Zugspannungsverteilung unter den Fäden im Kord. Der Ausdruck "Koapressionsereüdung" wird la vorliegenden ZuMimenhftng benutzt, um die Unfähigkeit von Glas zu« Ausdruck au bringen, Koapressioa·- kräften zu widerstehen. Obwohl Qlas eine hohe Zugfestigkeit

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und «in geringes Dehnungsverhalten verglichen mit den meisten anderen Verhalten zeigt, ist es einer Ermüdung und schließlich einem Bruch unterlegen, nachdem das Glas Druck- oder Kompressionskräften ausgesetzt worden ist. Für den Fachmann ist es bekannt , daß wiederholte Anwendung von Druckkräften auf ein Glaskord zu einer Verminderung der Zugfestigkeit des Kordes führt. Da eine wiederholte Anwendung von Druckkräften auftritt bei Glaskords, die als Verstärkungselement in umlaufenden belasteten Reifen verwendet werden, unterliegen die Kordeinlagen letztlich einem Versagen durch Brechen.

Die oben erwähnte, ungleichförmige Verteilung der Zugfestigkeit unter den Fäden des Glaskords trägt eher noch mehr zum Brechen von Glaskord bei als die erwähnte Kompressionsermüdung. Wenn die Verteilung der Zugfestigkeit nicht gleichförmig ist, müssen notwendigerweise einige der Glasfäden einen größeren Anteil der Gesamtspannung oder Belastung des Kordes als andere Fäden aufnehmen. Auf diese Weise kann es dazu kommen, daß die stärker belasteten Fäden überbeansprucht werden und brechen. Dieser Bruch führt wiederum zu einer Verstärkung der Spannung in den übrigen Fäden, von denen wiederum einige sum Brechen neigen, wobei sich dieser Vorgang fortsetzt, bis schließlich der Kord vollständig gebrochen ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dem Fachmann· Maßnahmen unl Angaben an die Hand su geben, bei deren Beaohtung ein

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Glaskord bzw. ein mit Glaskord verstärkter Reifen erhalten wird, bei dem die oben genannten Einflüsse, die zum frühzeitigen Bruch des Glaskords führen, stark zurückgedrängt sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kord ein Drillprodukt im Bereich von O bis 0,300 Drehungen und eine wirksame Reißfestigkeit größer als 75 % aufweist. Von großer Bedeutung hierbei ist die hohe wirksame Reißfestigkeit, welcher Ausdruck das Verhältnis, ausgedrückt in Prozenten, bezeichnet zwischen der tatsächlichen Zugfestigkeit des Glaskords, der im Gummi eingebettet ist und der theoretisch ausgerechneten Zugfestigkeit, welche in der nachfolgend noch mehr beschriebenen Weise mathematisch bestimmt werden kann. Ein Glaskord, der eine hohe wirksame Zugfestigkeit aufweist, zu einer gleichförmigeren Verteilung der Zugspannungen unter den einzelnen Fäden des Glaskordes führt, so daß ein Versagen des Kordes ale Ergebnis einer nicht gleichförmigen Spannungsverteilung weitgehend ausgeschaltet wird. Viele der auf dem Markt erhältlichen Glaskorde besitzen nur eine niedrige wirksame Zugfestigkeit. Darüberhinaus scheint diese wirksame Zugfestigkeit auch offensichtlich willkürlich zu variieren.

Zusätzlich zu der wirksamen Reißfestigkeit hat sich das Drillprodukt des Glaskords als bedeutsam in Bezug auf das Versagen durch Bruch gezeigt. So wurde gefunden, daß je höher das Drillprodukt des Kordes ist, umso größer der Widerstand gegen

Kompressionsermüdung wird, und daß dann, wenn die wirksame Reißfestigkeit des Glaskordes ausreichend hoch ist, um das Brechen von Glaskord wesentlich zu vermindern, daß dann eine weitere Verbesserung dadurch erhalten werden kann, daß man ein Glaskord mit hohem Drillprodukt verwendet.

Unter dem Ausdruck "Drillprodukt" wird das mathematische Produkt des Durchmessers des Kordes ausgedrückt in Längeneinheiten und das Ausmaß der Drillung im Kord ausgedrückt in Einheiten von Drehungen pro Längeneinheit verstanden, wobei das Drillprodukt in Drilleinheiten ausgedrückt wird. In den Fällen, in denen der Kord aus mehreren zuvor gedrillten Strängen besteht, die wiederum zur Bildung des Kordes zusanuaengedrillt sind, besteht das Drillprodukt in dem Produkt des endgültigen Korddurchmessers und dem endgültigen Drillausmaß der mehreren Stränge. Auf dem Markt erhältliche Glaskorde weisen im Gegensatz zu dem höchst wünschenswerten Widerstand gegen Kompressionsermüdung ein niedrige« Drillprodukt auf.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren, um bei der Her stellung eines Luftreifens für Fahrzeuge mit einer Einlage, insbesondere Gürtel aus Glaskord, ein für die Herstellung geeignetes Glaskord zu prüfen bzw. auszuwählen.

Diese* Verfahren kennzeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch, daß zur Bestimmung der Eignung des Glaskordes sunäohst In elfte·

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Test die tatsächliche Reißfestigkeit eines in vulkanisiertem Gummi eingebetteten Glaskords festgestellt und der ermittelte Wert mit dem nach der Gleichung

ρ _m E £1TR²

1 +1T²(2RT)²

errechneten theoretischen Wert der Reißfestigkeit ins Verhältnis gesetzt wird, wobei P die im Augenblick des Bruchs auf den Kord wirkende axiale Gesamtkraft, E der Elastizitätsmodul des Glasmaterials,£ die Bruchdehnung des Glasfadens oder prozentuale Dehnung bei Eintritt des Bruches, R der Radius des Kordes und T die Korddrillung ist, und daß weiterhin zur Herstellung der Einlage ein Glaskord verwendet wird, bei dem das genannte Verhältnis größer als 75 % ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand scheinetischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 ist ein teilweiser Querschnitt durch einen Luftreifen ■it einer Gürteleinlage, die aus zwei Schichten von parallelem Glaskord besteht.

Fig. IA zeigt ie vergrößerten Maßstäbe die Lauffläche des Reifens nach Fig. 1, wobei Teile der Lauffläche weggebrochen sind, ua die darunterliegenden Gürtel- und Karkassenichichten des

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Reifens zu zeigen, wobei die Figur das herkömmliche Auftreten von Glaebruchstellen veranschaulicht.

Fig. 2 zeigt in perspektivischer Ansicht ein Verfahren zur Herstellung eines Prüflings aus mit Glaskord verstärktem Gummi, welcher Prüfling zum Feststellen der Zugfestigkeit der im Gummi eingebetteten Glaskorde bestimmt ist.

Fig. 3 zeigt in vergrößerter Ansicht ein Drei-Kord-Testmuster, das in eine Zugfestigkeits-Prüfmaschine eingesetzt werden kann, um die Zugfestigkeit des im Gummi eingebetteten Glaskords zu bestimmen, wobei das in Fig. 3 gezeigte Muster ein von dem in Fig. 2 gezeigten Prüfling abgetrennter Abschnitt ist.

Fig. 4 zeigt ein Diagramm der Glaskord-Zugfestigkeit pro 204 Fäden der Größe "G" bezogen auf das Drillprodukt des Glaskords.

Fig. 5 gibt Meßpunkte wieder, welche die Zahl der gebrochenen Kordstränge in Prozent eines neuen Reifen· in Bezug setzen zu der wirksamen Reißfestigkeit des jeweiligen Glaskords, während

Fig. 6 eine ähnliche Darstellung wie Fig* S ist, wobei jedoch die Meßpunkte in Prozent die Zahl der gebrochenen 'Kordstränge in einem Reifen nach einem Test wiedergeben, bei dem der Reifen stufenweise sunehmender hoher Geschwindigkeit ausgesetst wird, wobei die Meßpunkte wiederum in Besug gesetst sind su der wirk-

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- 7 -samen Reißfestigkeit der jeweiligen Glaskorde.

Die ausschnittsweise Wiedergabe eines Querschnitts eines Reifens in Fig. 1 zeigt einen Laufflächenabschnitt 1 und einen Karkassenabschnitt, der aus Verstärkungsschichten 2 und 3 besteht. Der Laufflächenabschnitt des Reifens ist durch Gürtelschichten 4 und 5 verstärkt, die aus parallelen Glaskords be- ^ stehen, welche mit Gummi überzogen sind, wie dies in Fig. IA gezeigt ist. Wie das üblich ist, sind die Kords der verschiedenen Gürtelschichten in entgegengesetzten Richtungen geneigt. Aus Fig. IA ist eine Anzahl von Kordsträngen in den Gürtelschichten 4 und 5 mit Bruchstellen wiedergegeben. Ee ist dabei festzustellen, daß die Brüche an verschiedenen Stellen gehäuft auftreten. Damit soll veranschaulicht werden, daß gebrochene Glaskorde häufig in lokalisierten Bereichen der Gürtelschichten gehäuft auftreten. Bei den Flg. 1 und IA ist angenommen, daß die Karkassenschichten 2 und 3 parallele Kordstränge aus einem Ma- % terial, das nicht' Glas ist, bestehen, so daß die Karkassenschichten auch keine gebrochenen Korde zeigen.

Die wirksame Reißfestigkeit eines Glaskords zur Verwendung als Verstärkungselement in einem Luftreifen wird bestimmt durch das Verhältnis, das in Prozenten ausgedrückt werden kann, zwischen der tatsächlichen Reißfestigkeit des in Gummi eingebetteten Kords und der theoretischen kalkulierten Zugfestigkeit, welche mathematisch wie folgt ausgedrückt werden kann:

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IPC TE m H

Ϊ5Τ

In dieser Gleichung bedeuten TE die wirksame Reißfestigkeit ausgedrückt in Prozent, TS_R die Reißfestigkeit eines speziellen Kords der im Gummi eingebettet ist und TSg die theoretische ausgerechnete Zugfestigkeit.

Um die wirksame Reißfestigkeit eines bestimmten Glaskordes zu bestimmen und beachtliche und wiederholbare Ergebnisse zu erhalten, ist es notwendig, daß die Reißfestigkeit des im Gummi eingebetteten Kords in vorbestimmter Weise gemessen wird. Der nachfolgend beschriebene Meßvorgang gibt die Gewähr dafür, daß repräsentative Ergebnisse erhalten werden und daß das Auftreten von Beschädigungen des Glaskords durch die Anspannmittel in der Prüfmaschine vermieden wird, welche durch das Brechen des Glaekords im Bereich der Kiemmittel der Reißf«stigkeit-Prüfmaschine verursacht werden kann.

Der Prüfling, der letztlich in der Reißprüfmaschin· einer Relßprobe unt«rworf«n wird, um di· Reißfestigkeit des im Gummi •ing«b«tt«t«n Glaskorde zu bestimmen, besteht au· drei parallelen Glaskorde, die in einer ausreichenden Menge von Gummi ausgehärtet sind, ÜB sicherzustellen, daß Jeder Kord vollständig durch Gummi in einer Menge umgeben iat, di· wenigste** gleich der Dicke d·· Korddurchmessers 1st. Es ist wesentlich, dai d«r

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Prüfling in einer Weise vorbereitet wird, die sicherstellt, daß die Korde zueinander parallel und in gleichmäßigen Abständen verlaufen und unter gleicher Spannung während des Aushärtens des umgebenden Gummis stehen, wobei eine ausreichende Menge an Gummi zur Einbettung der Korde vorausgesetzt ist. Die verwendete Gummimasse ist nicht kritisch, solange man davon ausgeht, daß es sich um einen normalerweise zum Überziehen von Verstärkungskord für pneumatische Reifen geeigneten oder verwendeten Gummi handelt. Außerdem muß die Gummimasse solche Bestandteile enthalten, die eine ausreichende Haftung zwischen Glaskord und Gummi sicherstellen. Solche Gummimassen sind bekannt und brauchen daher dem Fachmanne nicht näher erläutert zu werden.

In Fig. 2 ist das Verfahren zum Herstellen eines Prüflings in Form eines durch Glaskord verstärkten Gummis dargestellt, welcher Prüfling der Prüfung der Reißfestigkeit des im Gummi eingebetteten Kords unterworfen werden kann. Die verwendete Gummimasse wird auf eine Dicke von wenigstens dem 1- bis 1 1/2-fachen des Durchmessers des zu prüfenden Kordes auf ungebleichter Leinwand ausgewalzt. Eine Metallplatte 10 ist vorgesehen, auf welcher auf beiden Seiten je eine Schicht 11 und 12 des gewalzten und von der Leinwand befreiten Gummis aufgebracht wird. Die Gummischichten 11 und 12 können durch Anwendung von geringem Druck sum Haften an der Platte 10 gebracht werden. Die Platte 10 ist mit V-förmigen Nuten 13 versehen, die dazu dienen, die

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Lage der Windungen eines kontinuierlichen Glaskords 14 sicherzustellen, welcher schraubenförmig um die Platte 10 und über die Gummischichten 11 und 12 gewickelt ist. Während des Aufwikkelns des Glaskords 14 wird dieser unter einer konstanten Zugspannung gehalten und die einzelnen Windungen werden in gleichförmigen Abständen aufgebracht. Nach Beendigung des Aufwickelvorganges werden die Enden des Glaskords 14 an der Platte 10 befestigt und es werden weitere Gummischichten 15 und 16 zur Abdeckung des Glaskords aufgebracht. Die Anordnung wird dann in eine ungeheizte Presse für eine Zeitdauer und unter einem solchen Druck eingebracht, welche ausreichen, üb die Gummischichten aneinander zum Anhaften und dazu zu bringen, daß sie den Glaskord ohne Lücken oder Hohlräume dicht umgeben. Danach werden die Kordwindungen an den beiden Enden der Platte 10 oder nahe den V-förmigen Nuten 13 durchtrennt, so daß man zwei Muster aus parallelen mit Gummi überdeckte· Glaskord erhält, welche sorgfältig von der Platte 10 entfernt werden, um eine Verschiebung oder eine Beschädigung des la Gummi eingebettete!! Kords zu vermeiden. Jedes der Muster wird dann ausgehärtet oder vulkanisiert und swar in einer entsprechenden Form. Dabei muß darauf geachtet werden, daß der Aushärtedruck gleichförmig über die Musteroberfläche verteilt ist. Nachdem das Muster aus der Auehärteform herausgenommen worden ist, werden sein· Enden abgeschnitten. Aus dem Muster wird dann «in Testprüfling mit drei Kordeinlagen herausgeschnitten, wie dl·· in Fig. 3 geseigt ist. Di· beiden äußeren Kordstränge 20 und 21 des Dr«i-Kord-T*stprüf-

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lings werden dann in der Mitte zwischen ihren Enden durchgetrennt, so daß der Mittlere Kord für die Untersuchung der Reißfestigkeit verbleibt.

Zur Bestimmung der Reißfestigkeit des im Gummi eingebetteten Glaskords wird das in Fig. 3 gezeigte Muster in eine Reißfestigkeitsprüfmaschine eingesetzt und das Muster mit einer Geschwindigkeit von etwa 5 cm pro Minute auseinandergezogen, bis der mittlere Kord bricht. Die Reißfestigkeit im Augenblick des Bruches wird festgehalten. Während des ganzen Vorganges sowohl der Vorbereitung und der Prüfung des Glaskordtestmusters muß besondere Aufmerksamkeit darauf gerichtet werden, daß das Muster nicht gedreht oder gebogen wird.

Wie aus der vorherstehenden Erörterung deutlich wird, ist es notwendig zur Bestimmung der wirksamen Reißfestigkeit eines vorgegebenen Glaskordes, daß die errechenbare theoretische Reißfestigkeit bestimmt wird. Zur Bestimmung dieser Größe kann die folgende Gleichung für die verschiedenen Arten von Glaskord angewendet werden:

1 +1T^Z(2RT)^Z

In dieser Gleichung ist P die vom Kord beim Eintritt des Bruche aufgenommene gesamte axiale Kraft, E der Elastizitätsmodul des für die Herstellung des Kords verwendeten Glastvps, £ die Bruch-

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festigkeit oder die prozentuale Längung bei Eintritt des Bruches für die Glaskordfäden, R der Radius des Kords und T die Drillung (Drehung pro Längeneinheit) des Kords. Es ist noch zu bemerken, daß das Produkt 2RT in der obigen Gleichung gemäß der oben gegebenen Definition das Drillprodukt des Kords ist. Damit wird deutlich, daß die gesamte axiale Kraft, die auf den Kord einwirkt, eine Funktion auch des Drillproduktes ist.

Die obige Gleichung dürfte auf dem Textilsektor allgemein bekannt sein und ist in der aufgeschriebenen Form nur auf vollständig elastische Fäden anwendbar. Es ist angenommen, daß Glas zu dieser Fadensorte gehört. Die Ableitung der obigen Gleichung basiert auf folgenden Annahmen:

1. Es wird angenommen, daß der Kord über seine Länge gleichförmig ist und einen kreisförmigen Querschnitt besitzt,

2. daß alle Fäden im Kord ebenfalls kreisförmigen Querschnitt und gleiche einheitliche Eigenschaften besitzen,

3. daß jeder Faden eine kreisförmige Schraube bildet, deren Achse mit der Achse des Kords zusammenfällt,

4. daß die Fäden in Querschnittsansicht des Kordes ein rotationssymmetrischee Muster bilden,

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5. daß der Durchmesser des Kords groß ist im Vergleich des Durchmessers der Fäden,

6. daß die Fäden verglichen mit ihrem Durchmesser sehr lang sind und schließlich daß

7. die Fäden nicht in der Lage sind, Biegemomente, Torsionsmomente und Schermomente aufzunehmen und daher nur in der Lage sind, axiale Zugkräfte oder Zugbelastungen aufzunehmen. Es ist selbstverständlich in der Praxis unmöglich, ein Glaskord herzustellen, das all diesen Forderungen entspricht. Diese Annahmen gestatten jedoch die Ableitung einer Gleichung, welche repräsentativ die maximale Zugfestigkeit eines Glaskords von vorgegebener Eigenschaft wiedergibt. Wenn die wirksame Reißfestigkeit eines speziellen Kords bestimmt wird von der tatsächlichen Reißfestigkeit des im Gummi eingebetteten Kords und der theoretischen errechneten Reißfestigkeit aus der oben genannten Gleichung, wird ein Maß für die Empfindlichkeit gegenüber Bruch bei Verwendung als Verstärkungselement in einem Luftreifen erhalten.

In einer nachfolgenden Tabelle werden die Ergebnisse eines vollständigen Reifentestprogramme für Glaskord von verschiedener Konstruktion und verschiedenem Drillprodukt zusammengefaßt. Für jede abweichende Konstruktion oder abweichendes Drillprodukt wurde die Reißfestigkeit des im Gummi eingebetteten Kordes nach der beschriebenen Methode bestimmt.

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TABELLE

Grup-j Aufbau |Drillpe j des ;proGürtels j dukt

Zahl d. Kordfäden

Reißfestig keit i. Gummi (engl. Pfund)

Reißfestigkeit

i.Gummi

errechn,

engl.Pfund pro 204 Fäden der Größe ¹¹G"

wirks. Re ißfestigk.

(tf)

Kordbruch

Reifen
neu

nach Geschwindigkeitstest

Kordquali tät

A	G75-2/3	.162	2448	87	7.3	8.30	89	0.2	1.0
B	G75-3/3	.155	3672	116	6.4	8.45	76	0	0.6
C	Gl50-5/3	.144	3060	102	6.8	8.68	79	0	3.0
D	G30-1/3	.102	3060	90	6.0	9.48	63	8	32
E	G30-1/3	.159	3060	98	6.5	8.37	78	0	6.9
F	G30-1/3	.203	3060	90	6.0	7.43	81	0	0.6
G	G30-1/3	.261	3060	73	4.9	6.25	78	0	0.3
H	G30-1/3	.300	3060	63	4.2	5.54	76	0	0
J	G75-5/0	.033	2040	68	6.8	10.34	66	18	32
K	G75-5/0	.033	2040	68	6.8	10.34	66	15	42
L	G75-5/0	.033	2040	76	7.6	10.34	73	5	7
M	G75-5/0	.066	2040	79	7.9	10.02	79	0	2
N	G75-5/0	.066	2040	77	7.7	10.02	77	0	1.0
O	Gl5-1/0	.000	2040	78	7.8	10.45	74	5	7
P	Gl5-1/0	.033	2040	63	6.3	10.34	61	3	7
r\	Gl5-1/0	.033	2040	92	9.2	10.34	89	0	0.4
R	G15-1/0	.066	2040	75	7.5	10.02	75	6	12
S	Gl5-1/0 -	.066	2040	53	5.3	10.02	53	7	18
T	G75-7/0	.070	2856	112	8.0	9.97	80	0	1.0
U	G75-7/0	.070	2856	112	8.0	9.97	80	0	0.5
	Gl50-10/0	.033	2040	75	7.5	10.34	72	8	13

gut gut gut schlecht

gut

schlecht

gut

schlecht

gut

schlecht

gut

schlecht

CD O CD CJ

Zusätzlich wurden zwei Reifen für jede Glaskordvariation hergestellt und ausgehärtet und die für jeden speziellen Kord in der Tabelle angegebenen Daten stellen das Durchschnittsergebnis der Messungen dar, welche an jedem der beiden Reifen durchgeführt wurden. Der Glaskord wurde bei allen Reifen als Verstärkungsmaterial für einen Zweischichtengürtel verwendet. Die Karkassenschichten des Reifens sind dagegen aus einem Polyesterkord und weisen die für einen Luftreifen ohne Gürtel eines Personenkraftwagens normale Festigkeit auf. Nachdem die Reifen ausgehärtet und bevor sie auf ein Testrad gesetzt worden sind, dh. also im neuen Zustande, wurde mit Hilfe von Röntgenstrahlen der Prozentanteil an gebrochenem Glaskord festgestellt. Zwei Röntgenfotografien von verschiedenen Abschnitten jedes Reifens wurden hergestellt, die in der Fotografie auftretenden gebrochenen Korde gezählt und das Ergebnis extra poliert, um die ganze Gürtelkonstruktion zu erfassen, so daß der Prozentanteil an gebrochenen Kordsträngen bestimmt werden konnte. Die Röntgenfotografien waren ausreichend klar und unterscheidbar, um die Feststellung von gebrochenen Kordsträngen in jeder Gürtelschicht feststellen zu können. Nachdem der Prozentsatz an gebrochenen Kordsträngen auf diese Weise für den ganzen Reifen in seinem neuen Zustand festgestellt werden konnte, wurde jeder Reifen einem Test mit stufenweise zunehmender hoher Geschwindigkeit auf einem Standardprüfrad ausgesetzt. Bei diesem Test wird der zu prüfende Reifen auf die Achse eines Testrades montiert, auf den normalen Luftdruck aufgeblasen und gegen die Fläche des

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Testrades mit einer Belastungskraft gedrückt, die 78 % der Nennlast bei solchem normalem Luftdruck entspricht. Der Reifen wird dann mit einer Geschwindigkeit von 96 km pro Stunde rotiert. Nach Ablauf einer Stunde wird die Geschwindigkeit auf 112 km pro Stunde gebracht. Nach Ablauf einer weiteren Stunde wird die Geschwindigkeit erneut auf 128 km pro Stunde und danach auf 144 km pro Stunde und schließlich auf 152 km pro Stunde angehoben. Nach Beendigung des Testes jedes Reifens wird erneut der prozentuale Anteil an gebrochenem Glaskord in der beschriebenen Weise festgestellt.

In der genannten Tabelle enthält die erste Spalte eine Buchstabenbezeichnung für jeden der aus zwei Reifen bestehenden Gruppen. Die zweite Spalte beschreibt die Glaskordkonstruktion, die als Verstärkungselement im Gürtel der Reifen der jeweiligen Gruppen verwendet worden ist. Die dritte und die vierte Spalte zeigen jeweils das Drillprodukt und die.Anzahl von Glasfaden in jedem der verschiedenen Korde. In der fünften Spalte wird die tatsächliche Reißfestigkeit der im Gummi eingebetteten verschiedenen Korde wiedergegeben. Die Werte in der sechsten Spalte sind von den Werten in der fünften Spalte rechnerisch abgeleitet und stellen die tatsächliche Reißfestigkeit der im Gummi eingebetteten Korde ausgedrückt in englische Pfund pro 204 Glasfäden der Größe "G". Die theoretischen, nach der Gleichung (2) ausgerechneten Reißfestigkeiten für die verschiedenen Korde er-

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scheinen in der siebten Spalte der genannten Tabelle. Die prozentuale wirksame Reißfestigkeit für die verschiedenen Korde ist in der achten Spalte wiedergegeben, wobei diese Werte das Verhältnis jeweils der Werte in der sechsten Spalte zu denen in der siebten Spalte multipliziert mal 100 % wiedergeben. In der neunten Spalte sind jeweils die prozentualen Anteile an gebrochenen Kordsträngen vor und nach dem Geschwindigkeitstest wiedergegeben. Die zehnte Spalte enthält schließlich Angaben über die Kordqualität, welche Angaben aus dem Geschwindigkeitstest entnommen worden sind. Die-jenigen Reifen, welche null Prozent oder nahezu null Prozent an gebrochenen Korde vor· dem Geschwindigkeitstest und einen sehr niedrigen Prozentwert an gebrochenen Kordsträngen nach dem Geschwindigkeitstest aufweisen, sind dabei mit der Bezeichnung "gut" versehen, während jene Reifen mit einem höheren Prozentanteil an gebrochenen Kordsträngen mit der Bezeichnung "schlecht" versehen sind. Die Ergebnisse bei den mit E bezeichneten Reifen sind als fragwürdig anzusehen, da der Wert von 6,9 % an gebrochenen Kordsträngen nach dem Geschwindigkeitstest trotz einem Prozentanteil von null vor dem Test aus der Reihe fällt. Aus der Tabelle ist leicht abzuleiten, daß nur solche Reifen mit einer wirksamen Reißfestigkeit größer als 75 % vor dem Geschwindigkeitstest keine gebrochenen Kordstränge zeigen und nur einen sehr niedrigen Prozentsatz an gebrochenen Strängen nach dem Geschwindigkeitstest aufweisen. Es ist weiterhin darauf hinzuweisen, daß dieses Ergebnis zutrifft für Glaekordkonstruktionen mit einem DriiJprodukt, das zwischen

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O und 0,300 Drehungen variiert. Es ist weiterhin darauf hinzuweisen, daß die Reifengruppe, welche ein Giaskord mit dem höchsten Drillprodukt (0,300 Drillungen) die einzige Reifengruppe war, die einen Prozentsatz von null an gebrochenen Kordsträngen sowohl vor als auch nach dem Geschwindigkeitstest zeigt.

In Fig. 4 ist graphisch die theoretische kalkulierte Reißfestigkeit der Glaskorde pro 204 Fäden der Größe "G" im Verhältnis zum Drillprodukt des Kordes wiedergegeben. Dabei repräsentiert die ausgezogene Kurve die obige Gleichung (2) mit einer axialen Kraft P, die auf den Kord einwirkt, und die ausgerechnet ist in Größen der Reißfestigkeit pro 204 Fäden. Die unabhängig Variable, die auf der Abszisse der Darstellung wiedergegeben ist, stellt das Drillprodukt 2RT des Kords dar. Es ist bekannt, daß ein Kord mit 204 Fäden der Größe "G" einen Radius R von 0,0026 Zoll besitzt. Da P als Reißfestigkeit in Pfund pro 204 Fäden ausgedrückt ist, ist es notwendig, daß R bei diesem Wert festgelegt wird. Darüber hinaus ist angenommen, daß die Glasfäden aus einem elektrischen Glastyp (Ε-Typ) hergestellt sind, der bekanntlich einen Elastizitätsmodul von 10,5 χ 10 englische Pfund pro Zoll und eine Längung beim Bruch £ von 4,8 % besitzt. Der Faktor T ist der Drillfaktor in Drehungen pro Zoll. Wie aus der Wiedergabe der Gleichung (2) durch die ausgezogene Kurve ersichtlich ist, nimmt die Reißfestigkeit des Kordes rasch ab, wenn das Drill produkt zunimmt. Dies be-

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deutet für die Praxis, daß je höher das Drillprodukt des Glaskords ist, das als Verstärkungselement in einem Luftreifen verwendet wird, umso größer muß die Anzahl der verwendeten Elemente sein, um die vorgegebene Festigkeit über den ganzen Reifen zu erhalten.

Die gestrichelte Linie in der Darstellung der Fig. 4 ist eine Kurve, die 75 % des Wertes P entspricht. Das bedeutet, daß jeder Punkt der gestrichelten Kurve, welcher einem bestimmten Drillprodukt entspricht, gleich 75 % der theoretisch errechneten Reißfestigkeit für das spezielle Kord-Drillprodukt wiedergibt. Da die Ordinate der Darstellung die Reißfestigkeit des im Gummi eingebetteten Kords pro 204 Fäden der Größe "G" ist, gibt die gestrichelte Linie die wirksame Reißfestigkeit von 75 % wieder. Das bedeutet, daß Glaskordstränge mit einer wirksamen Reißfestigkeit größer als 75 % in den Bereich oberhalb der gestrichelten Linie fallen, während jene mit einer wirksamen Reißfestigkeit kleiner als 75 % in den Bereich unterhalb der gestrichelten Kurve fallen.

Zusätzlich zu den beiden beschriebenen Kurven enthält Fig. 4 mehrere Punkte, die aus der genannten Tabelle entnommen sind. Die wiedergegebenen Punkte sind bestimmt worden von der Reißfestigkeit des Kordes im Gummi gemessen in englischen Pfund pro 204 Fäden der Größe "G" und dem Drillprodukt für jede der aus zwei Reifen bestehenden Gruppen. Jene Punkte, welche Rei-

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fengruppen mit guter Glaskordqualität wiedergeben, sind als nicht ausgefüllte Kreise gezeichnet, während jene, die Reifengruppen mit schlechten Glaskordeigenschaften zeigen, als ausgefüllte Kreise eingezeichnet sind. Der Punkt, welcher der fragwürdigen Gruppe E entspricht, ist nur teilweise ausgefüllt wiedergegeben. Aus Fig. 4 kann ersehen werden, daß alle Punkte für Reifen mit guten Glaskordqualitäten oberhalb der 75 %-wirksamen Reißfestigkeitskurve liegen, was auch für den fragwürdigen Meßpunkt zutrifft. Weiterhin ist ersichtlich, daß alle Meßpunkte für Reifen mit schlechten Glaskordqualitäten auf oder unter der Kurve liegen, welche die 75 % der wirksamen Reißfestigkeit wiedergibt. Die obigen Feststellungen sind ersichtlich richtig für ein Drillprodukt zwischen O und einschließlich 0,300 Drehungen. Die zu ziehenden Schlußfolgerungen bestehen darin, daß dann, wenn ein Glaskord mit einer wirksamen Reißfestigkeit größer als 75 % als Verstärkungselement in einem Luftreifen verwendet wird statt eines Glaskords mit einer geringeren wirksamen Reißfestigkeit, die Möglichkeit eines Versagens durch Brechen des Kordes wesentlich vermindert oder ganz ausgeschaltet ist.

Um die Vorteile eines Glaskords mit einer wirksamen Reißfestigkeit größer als 75 % noch weiter zu verdeutlichen, ist in Fig.5 ein weiteres Diagramm wiedergegeben. Die dort eingezeichneten Meßpunkte spiegeln-den Prozentanteil an gebrochenen Kordsträngen in einem neuen Reifen verglichen mit der zugehörigen wirk-

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samen Reißfestigkeit für jede der aus zwei Reifen bestehenden und in der Tabelle aufgenommenen Gruppen wieder. Eine senkrechte gebrochene Linie ist an der Stelle der Abszisse wiedergegeben, welche 75 % der wirksamen Reißfestigkeit entspricht. Alle jene aus zwei Reifen bestehenden Gruppen mit einem Glaskord mit einer wirksamen Reißfestigkeit größer als 75 % können als Reifen mit null Prozent gebrochenen Kordsträngen angesehen werden. Weiterhin kann keine der aus zwei Reifen bestehenden Gruppen mit einer wirksamen Reißfestigkeit kleiner als 75 % als Reifen mit null Prozent gebrochenen Kordsträngen angesehen werden. Der prozentuale Anteil an gebrochenen Kordsträngen war vielmehr bei diesen Gruppen allgemein wesentlich höher.

Fig. 6 veranschaulicht die Vorteile von einem Glaskord mit einer wirksamen Reißfestigkeit größer als 75 % in einem weiteren Zusammenhang. Die Fig. 6 entspricht in der Darstellung der Fig. 5. Die Meßpunkte jedoch geben den Prozentanteil an gebrochenen Kordsträngen nach dem Geschwindigkeitstest wieder und zwar verglichen mit der wirksamen Reißfestigkeit. Es ist offenbar, daß der Prozentanteil an gebrochenen Kordsträngen für die aus zwei Reifen bestehenden Gruppen mit einem Glaskord, der eine wirksame Reißfestigkeit größer als 75 % aufweist, wesentlich kleiner ist, als der Prozentanteil bei den anderen Reifengruppen. Weiterhin kann gesagt werden, daß von den Reifengruppen mit einem Glaskord mit einer wirksamen Reißfestigkeit von größer als 75 % das schlechteste Ergebnis hinsicht-

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lieh des Prozentanteils an gebrochenen Kordsträngen nach dem Geschwindigkeitstest die oben als fragwürdig bezeichnete Gruppe E ist.

Aus dem Vorstehenden wird deutlich, daß das Auftreten von gebrochenem Glaskord in Luftreifen wesentlich vermindert oder ganz eliminiert werden kann, wenn die wirksame Reißfestigkeit des Kords größer als 75 % ist. Es kann weiterhin daraus die Schlußfolgerung gezogen werden, daß die wirksame Reißfestigkeit umso größer ist, je größer die Reißfestigkeit des im Gummi eingebetteten Kords ist.

Es bestehen zahlreiche Faktoren, welche die Reißfestigkeit des Glaekords im Gummi beeinflussen. Die Gleichförmigkeit über die Fadenlänge ist als bedeutender Einfluß auf die Spannungsverteilung unter den Fäden bekannt. Die Spannungsverteilung beeinflußt die Reißfestigkeit der im Gummi eingebetteten Stränge. Wenn der Glaskord von gefalteter Konstruktion (plied construction) ist, ist die Gleichförmigkeit der Faltenlänge von Bedeutung. Vom Standpunkt der Spannungsübertragung zwischen den Kordfäden ist die Art und Qualität der Sortierung, die Art des Tränkens oder Tauchens und die Tauchdurchdringung, der Abstand der Kordstränge in dem umgebenden Gummimedium und die GummiquaIitat jeweils von Einfluß auf die Reißfestigkeit der im Gummi eingebetteten Kord« stränge. Bekanntlich ist mich Feuchtigkeit von negativem ,\in-

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- 23 fluß für diese Reißfestigkeit des eingebetteten Glaskords.

Ansprüche

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Claims

- 24 -Ansprüche

l.J Glaskord als Einlage, insbesondere als GurtelverStärkung für Luftreifen von Fahrzeugen, bestehend aus einer Mehrzahl von Glas-Einzelfäden, dadurch gekennzeichnet , daß der Kord ein Drillprodukt im Bereich von 0 bis 0,300 Drehungen und eine wirksame Reißfestigkeit größer als 75 % aufweist.
2. Glaskord nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η - ' zeichnet , daß das Verhältnis - ausgedrückt in % -zwischen der tatsächlichen Reißfestigkeit des im Reifengummi eingebetteten Glaskords zu seiner theoretischen Reißfestigkeit größer als 75 % ist, wobei die tatsächliche Reißfestigkeit durch den Bruch des mittleren Glaskords eines Musters bestimmt ist, das aus drei parallelen, in vulkanisiertem Gummi eingebetteten Glaskords besteht und das einer Ziehgeschwindigkeit von 5 cm/Min, unterworfen ist, während die theoretische Reißfestigkeit durch die Gleichung

ρ _m EEiTR²

1 + Il ² (2RT)²

bestimmt ist, in der P die axiale im Augenblick des Bruches auf den Kord wirkende Gesamtkraft, E der Elastizitätsmodul des Glaamaterials, ε die Bruchdehnung des Glasfadens oder prozentual· Dehnung bei Bruch,· R der Radius des Kordes und T die Korddrillung ist.

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3. Verfahren zur Bestimmung der Eignung eines Glaskords bei der Herstellung eines Luftreifens für Fahrzeuge mit einer Einlage, insbesondere Gürteleinlage aus Glaskord, dadurch gekennzeichnet , daß zunächst in einem Test die tatsächliche Reißfestigkeit eines in vulkanisiertem fieifengummi eingebetteten Glaskords festgestellt und der ermittelte Wert mit dem nach der Gleichung

+iT²(2RT)²

errechneten theoretischen Wert der Reißfestigkeit ins Verhältnis gesetzt wird, wobei P die axiale, im Augenblick des Bruches auf den Kord einwirkende Gesamtkraft, E der Elastizitätsmodul des Glasmaterials, 6 die Bruchdehnung des Glasfadens oder prozentuale Dehnung bei Bruch, R der Radius des Kordes und T die Korddrillung ist, und daß zur Herstellung der Einlage nur Glaskord verwendet wird, bei dem das Verhältnis größer als 75 % ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß zur Bestimmung der tatsächlichen Reißfestigkeit des Glaskords zunächst drei Kordstränge in parallelen Abstand im Gummi eingebettet werden und der Gummi ausgehärtet wird, worauf die beiden äußeren Glaskordstränge in der Mitte ihrer Länge durtUt rennt werden, daß dann das auf diese

i '? Ϊ ·

Weise gewonnene Muster einer zunehmenden Zugbeanspruchung bis zum Bruch des mittleren Glaskords unterworfen und die Zugbelastung bei Eintritt des Bruches festgestellt und mit der theoretischen Reißfestigkeit ins Verhältnis gesetzt wird.

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