DE2230354B2

DE2230354B2 - Metallteil zur haftenden Verbindung mit dem Gummi eines Gummi/Metall-Verbundkörpers

Info

Publication number: DE2230354B2
Application number: DE2230354A
Authority: DE
Inventors: Takaaki Tokio Imamura; Eishi Kokubunji Kubota; Yuzuru Kodaira Nakamoto; Koji Murayama Tokio Okuda; Kazuhiko Tokio Sakamoto; Shigehisa Fussa Sano; Fukushi Kodaira Suzuki
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1971-06-21
Filing date: 1972-06-21
Publication date: 1975-03-06
Also published as: FR2143115A1; CA976858A; NL7208406A; NL148261B; FR2143115B1; DE2230354C3; ES404495A1; DE2230354A1; US3858635A; GB1400626A; IT958432B; BE785176A

Description

20

Die Erfindung betrifft ein Metallteil zur haftenden Verbindung mit dem Gummi eines Gummi Metall-Verbundkörpers gemäß dem Gattungsbegriff des vorstehenden Anspruchs 1.

Gummi wird oft mit anderem Material, das niedrige Ausdehnungseigenschaften und einen hohen Elastizitätsmodul aufweist, kombiniert, um die physikalischen Eigenschaften hoher Ausdehnung und eines niedrigen Elastizitätsmoduls des Gummis für praktische Zwecke auszunutzen. Neuerdings ist die Kombination von Gummi mit einem metallischen Material sehr wichtig geworden, da Stahldrahtreifen in den allgemeinen Gebrauch gekommen sind. Bei Kompositionen, die aus Metallteilen und Gummi bestehen, ist es sehr wichtig, daß die Adhäsionsfestigkeit zwischen den Komponenten ausreichend groß ist, um konzentrierter Belastung zu widerstehen. Im Standardstahldrahtreifen wird zwischen den Stahldrahtsträngen durch die durch äußere Kräfte bewirkte Biegedefoimation während des Gebrauchs Reibung hervorgerufen und die entstehende Reibungswärme bewirkt Wärmealterung und Wärmezersetzung des Gummis und weiterhin wird die Drahtfestigkeit durch Reibungsabnutzung heruntergesetzt, was zu einer Verkürzung der Lebensdauer des Reifens führt. Deshalb ist es auch wichtig, den Widerstand gegenüber Reibung zu erhöhen, die zwischen den Stahldrähten auftritt.

Hierzu sind verschiedene Verfahren zur Bindung von Gummi an Metallteile bekannt. Zum Beispiel ist ein ßindungsverfahren bekannt, bei welchem vulkanisierbarer Kautschuk mit den Metallteilen zusammengebracht und anschließend vulkanisiert wird. Dieses Verfahren besitzt den Vorteil, daß keine komplizierten Schritte wie überziehen mit Klebstoffen und/oder Trocknungsschritte erforderlich sind. Dieses Verfahren wird beispielsweise durch Plattieren der Metallteile mit Messing vor deren Zusammenbringen mit dem Kautschuk durchgeführt, wodurch eine chemische Reaktion zwischen dem in dem Messing enthaltenen Kupfer und dem Schwefel des Kautschuks hervorgerufen wird, wodurch eine feste Bindung zwischen den beiden Komponenten entsteht. Ein anderes bekanntes Verfahren sieht das Einbringen eines Verbindungsmittels wie z. B. Cobaltsalz von Naphthalincarbonsäure oder Cobaltdithiocarbamat in den vulkanisierbaren Kautschuk vor. Die vorstehend beschriebenen Verfahren können auch in Kombination ver

wendet werden, um eine höhere Adhäsionsfestigkeit

zu erzielen.

Die Verbundkörper aus metallischem Material und vulkanisiertem Gummi, die nach vorstehenden Verfahren hergestellt sind, werden vorzugsweise unter harten Arbeitsbedingungen verwendet, wobei, wie z. B in einem Reifen, eine dynamische Belastung auftritt Jedoch können bei diesen herkömmlichen Bindungsverfahren selbst eine geringfügige Variation des Herstellungsverfahrens und/oder hohe Feuchtigkeitsverhältnisse eine beträchtliche Abnahme der Adhäsionsfestigkeit bewirken, was zu einer betrachtlichen Verringerung der Laufdauer der Reifen fuhrt.

Der Wassergehalt in vulkanisierbarem Kautschuk beeinflußt die Adhäsionsfestigkeit, die bei einem Wassergehalt von etwa 0,5% in vulkanisierbarem Kautschuk abzunehmen beginnt und, wenn der Wassergehalt 1% übersteigt, rasch abnimmt.

Das in dem vulkanisierbaren Kautschuk vorhandene Wasser stammt gewöhnlich von dem in dem Rohkautschuk oder in den Füllstoffen vorhandenen Wasser und auch von der atmosphärischen Feuchtigkeit die während der dazwischenliegenden Lagerung absorbiert wird Zur Herabsetzung des Wassergehalts im vulkanisierbaren Kautschuk ist eine Entfeuchtung des Rohkautschuks und der Füllstoffe erforderlich, und die Herstellungsschritte wie Mastikation. Mischung Kaladrierung, Formung, Vulkanisation und insbesondere die Zwischenlagerung der Kautschukmischung sollten in einer entfeuchteten oder feuchtigkeitskontrollierten Atmosphäre durchgeführt werden. Die vorstehend erwähnte Feuchtigkeitskontrolle ist jedoch in der Praxis äußerst schwierig.

Es ist ebenfalls bekannt, daß die Ermudungsfehler des Stahldrahts in Abhängigkeil von dessen Verdrillung variieren. Es wurde festgestellt, daß ermüdete Stahldrähte nach Benutzung in Fahrzeugreifen Abnutzungsspuren auf den Strängen zeigen und deshalb wurde um dies zu verhindern, versucht, die Reibung •»wischen der. Strängen zu verringern. Es ist bekannt, daß diese Reibung durch Einbringen eines Schmiermittels zwischen die Berührungspunkte der Stränge verringert werden kann. Dieses Verfahren wird jedoch nicht bevorzugt, da ein Schmiermittel wiederum die Bindung zwischen dem Gummi und dem Stahldraht beeinträchtigt.

Aus der FR-PS 11 55 146 ist ein Verbundkörper aus Metallteilen und Gummi bekannt, bei dem zwischen den Metallteilen und dem Gummi ein Film eines von den Metallteilen verschiedenen Metalls liegt. Als derartige Metalle werden in der FR-PS i 195 538 z. B. Zink, in der DT-PS 6 75 148 und in der US-PS 2078917 Messing oder andere Nichteisenmetalle und in der FR-PS 706480 Eisen genannt. Die bei den in den genannten Literaturstellen beschriebenen Verfahren auftretende Adhäsion zwischen dem Gummi und den Metallteilen ist jedoch nicht zufriedenstellend. Insbesondere darf der zu vulkanisierende Kautschuk keinen hohen Wassergehalt besitzen, da sonst die Adhäsionsergebnisse ungenügend sind. In der FR-PS 14 57084 und in der DT-AS 1159818 werden einzelne Verfahrensschritte bei der Herstellung von Verstärkungseinlagen aus Stahldraht beschrieben: welche Maßnahmen man ergreifen muß, um zwischen dem Gummi und dem Metall eine besonders feste Adhäsion zu erreichen, lassen sich aus diesen Entgegenhaltungen nicht entnehmen.

Ziel der Erfindung ist es, Verbundkörper aus Metall-

teilen und Gummi zur Verfügung zu stellen, worin die idhäsionsfestigkeit zwischen dem Metallteil und dem Gummi hoch und gleichförmig und im wesentlichen frei von Beeinträchtigungen durch den Wassergehalt der vulkanisierbaren Kautschukmischung wie auch durch das während der Herstellung des Verbundkörper; absorbierte Wasser ist.

Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung bei ein_-m Metallteil der eingangs geschilderten Art dadurch erreicht, daß ^r Film aus Zinn oder Blei besteht und 001 bis 0,07 μΐη dick ist.

' Bei einer vorteilhaften Ausfiihrungsform beträgt die Dicke des Metallfilmes 0,02 bis 0,05 μπι.

Gemäß einer weiteren Ausfiihrungsform der Erfindung kann der Metallteil ein mit zumindest 50Ge- H₅ wichtsprozent Kupier enthaltendem Messing plattierter Siahldraht sein.

Wie bereits ausgeführt wurde, beeinflußt ier Wassergehalt des vulkanisierbaren Kautschuks die Adhäsion zwischen den Metallteilen und dem Gummi. Durch ₂₀ Aufbringen einer Zinn- oder Bleischicht auf die Oberfläche der Metallteile wird diese vor der Feuchtigkeit im Anfangsstadium der Vulkanisation geschützt, in welchem die schädlichen Auswirkungen des Wassergehalts des vulkanisierbaren Kautschuks am größten 25 Trocknune des plattierten Metallteiles ist nicht immer

Anhaftung an Gummi und seine Bearbeitbarkeit ausgezeichnet sind.

Die Form des Metallteils kann entsprechend der Verwendung des Endproduktes gewählt werden. Im allgemeinen kann es in Gestalt einer Platte, einer Röhre oder eines Drahtes verwandt werden. Eine bevorzugte Form stellt die Form eines Drahtes dar, da Draht weitgehend zur Verstärkung von Reifen verwendet wird, seitdem stahlverstärkte Reifen in den Gebrauch gekommen sind.

Als Verfahren zum überziehen des Metallteiles mit Zinn oder Blei können chemische Plattierung, elektrische Plattierung oder heiße Tauchverfahren gewähii werden. Vom Standpunkt der Wirtschaftlichkeil, Bearbeitbarkeit und dem Betriebsverhalten wird die chemische Plattierung bevorzugt.

Wird Zinn verwendet, besteht das chemische Plattierungsbad aus einem wasserlöslichen Zinnsalz, z. B. Zinnchlorid oder Zinnsulfat, in wäßriger saurer Lösung. Vom Standpunkt der Adhäsionsfestigkeit ist ein saures Plattierungsbad bevorzugt. Der derart in einem Plattierungsbad plattierte Metallteil wird mit Wasser gewaschen, um die zurückbleibende Säure und die Phttierungsbadmischung zu entfernen. Eine

sind. Der Zinn- oder Bleifilm dringt sodann in dem fortgeschrittenen Stadium der Vulkanisation in den Kautschuk ein, so daß sich die Metallteile und der Gummi fest verbinden, was zu einer neuen Oberfläche der Metallteile, die mit dem Gummi verbunden sind, führt. Diese Oberfläche besitzt gegenüber der von Metallteilen bei bekannten Verbundkörpern eine beträchtlich erhöhte Adhäsionsfestigkeit.

Wie aus den folgenden Tabellen 2, 3, 8, 9 und 11 hervorgeht, wird die Adhäsion zwischen Metall und Gummi durch in dem Kautschuk enthaltendes Wasser nicht vermindert. Derartige Ergebnisse sind mit den bekannten Verfahren nicht erreichbar.

Im folgenden werden die Zeichnungen kurz erläutert. F i g. 1 stellt den Querschnitt eines Stahldrahts dar; F i g. 2 stellt ein Schema dar, in dem die Beziehung zwischen der Dicke des Zinnüberzugs auf Messing, welches auf einem Stahldraht aufplattiert ist, und der Adhäsionsfesfigkeit zwischen dem Stahldraht und dem Gummi gezeigt ist;

F i g. 3 stellt ein Schema dar, in dem die Änderung der Abnutzung zwischen den Strängen und der Fadenfestigkeit gezeigt ist, die durch wiederholte Biegung der Stahldrähte hervorgerufen wird,

F i g. 4 stellt ein Schema dar, in dem die Änderung der Abnutzung zwischen den Strängen und der Fadenfestigkeit gezeigt ist, unter Zugrundelegung eines Lauftests eines handelsüblichen Stahldrahtreifens ^

Fig! 5 stellt ein Schema dar, in dem das Verhältnis zwischen dem Wassergehalt im vulkanisierbaren Kautschuk und der Belastungszeit eines handelsüblichen Stahldrahtreifens und eines Stahlkordreifens, der mit Metallteilen gemäß der Erfindung hergestellt wurde, gezeigt ist.

Die Metallteile können aus Messing, Eisen, Zink, Aluminium oder Bronze scüi. Messing wird vorzugsweise verwendet, da es sich mit dem Gummi sehr fesi: verbindet, selbst dann, wenn es unter harten dynamisehen Arbeitsbedingungen gebraucht wird. Messing, dessen Kupfergehalt 50 Gewichtsprozent nicht unterschreitet, stellt ein bevorzugtes Metall dar, da seine erforderlich, und selbst wenn der vulkanisierbare Kautschuk mit dem plattierten Metallteil in nassem Zustand zusammengebracht wird, wird die Adhäsionsfestigkeit nicht wesentlich verringert, sofern die Vulkanisation sofort nach dem Zusammenbringen einsetzt. Wird jedoch der plattierte Metaliteil der Luft ausgesetzt und für einen längeren Zeitraum bei hoher Temperatur und Feuchtigkeit stehengelassen, wird die Oberfläche des derart gelagerten Metallteils oxydiert, wodurch ein stabiler Oxydfilm gebildet wird, der die Adhäsionsfestigkeit herabsetzt.

Ist die Dicke des Zinns oder Bleis zu gering, ist seine Schutzfähigkeit niedrig, und wenn die Dicke zu groß ist, wird die Adhäsionsreaktion zwischen dem Kautschuk und dem Metall gestört. Ein zweckmäßiger Dickenbereich der überzüge aus Metall erstreckt sich von 0,01 bis 0,07 μπι (0,1 bis 0,5 g/m² an Bindungsgrenzfläche), vorzugsweise von 0,02 bis 0,5 μίτι (0,14 bis 0,37 g/m² Bindungsgrenzfläche), und insbesondere ist ein Bereich von 0,026 bis 0,043 μπι (0,19 bis 0,31 g/m² Bindungsgrenzfläche) bevorzugt.

Wird zur Verstärkung des Verbundkörpers ein Stahldraht als Metallteil verwendet, kann das überziehen mit dem Zinn oder Blei jederzeit ausgeführt werden, solange es nach dem Plattieren des Messings erfolgt; z. B. kann das überziehen mit dem Zinn oder Blei vor oder nach dem Verstreckungsschritt erfolgen. Wird das überziehen mit Zinn oder Blei sofort nach dem Plattieren des Messings ausgeführt, kann der Trocknungsschritt der Messingplattierung vorteilhaft vermieden werden. Wird weiterhin das überziehen mit dem Zinn oder Blei vor der Stufe des Verdrehens durchgeführt, kann die Reibung zwischen den Strängen der Stahldrahtes unter dynamischen Arbeitsbedingungen verringert werden.

Dabei kann eine Drahtkonstruktion verwendet werden, die hohe Reibung zeigt und normalerweise zum Gebrauch unter dynamischen Arbeitsbedingungen nicht geeignet ist. Als vulkanisierbarer Kautschuk können natürlicher und synthetischer Kautschuk wie Styrolbutadien-, Butadien-, Isopren-, Äthylen-Propylen-Terpolymer-, Nitrilbutadien- oder Chloropren-Kautschuk verwendet werden.

In den folgenden Beispielen beziehen sich Teile und Prozentsätze auf das Gewicht, sofern es nicht anders angegeben wird.

Beispiel 1

Platten aus Messing (150,0 χ 25,4 χ 3,0 mm, Cu: 70%, Zn: 30%, Kohlenstoff-Stahl, Aluminium und Bronze), die auf chemischem Wege mit Zinn in einer Dicke von etwa 0,05 μη« plattiert wurden, wurden als Metallteile hergestellt. Jedes der Metallteile wurde mit einer vulkanisierbaren Kautschukmischung, wie sie in Tabelle 1 aufgeführt ist, durch einstündige Vulkanisation bei 145"C verbunden. Nach erfolgter Vermischung wurde der vorstehend erwähnten Kautschukmischung Wasser zugefügt, der Wassergehalt wurde mittels Gaschromatographie und das Verdampfungsgewicht kurz vor der Vulkanisationsstufe bestimmt. Die Adhäsionsfestigkeit wurde mittels eines Load-Cell-Typ Spannungsmeßgerätes (Load-cell type tension tester) gemessen (Trennungsgeschwindigkeit 50 mm/Min.), die Resultate sind in Tabelle 2 wiedergegeben.

Tabelle 1 _Tcilc

Naturkautschuk 100

FEF-Ruß 50

plattierten Metallteile ist, sofern der Wassergehalt im Kautschuk nicht geringer als 1,4% ist.

Beispiel 2

Eine Messingplatte, die gemäß Beispiel 1 vorbereitet wurde, wurde mit Blei in einer Dicke von 0.07 μηι chemisch plattiert und mit einer vulkanisierbaren Kautschukmischung zusammengebracht und hiernach vulkanisiert. Die Adhäsionsfestigkeit des resultierenden Verbundkörpers geht aus nachstehender Tabelle 3 hervor.

Tabelle 3

ZnO

S

N-Cyclohexylbenzothiazylsulphen-

amid

Phenyl-ß-naphthylamin

Alkyl-phenol-Harz

Cobaltsalz der Naphthalincarbonsäure

Tabelle 2

7 3

0.5

Adhäsion	Messing	Adhä
Wassergehalt	mit Zinn plattiert....	0.4%
Melalltcil	nicht plattiert
Kohlenstoffstahl	18,5
mit Zinn plattiert....	15,5
nicht plattiert
Aluminium	13.5
mit Zinn plattiert....	14.5
nicht plattiert
Zink	6,0
mit Zinn plattiert	2,0
nicht plattiert
Kupfer	13,5
mit Zinn plattiert	15,0
nicht plattiert
Bronze	12,0
mit Zinn plattiert	0
nicht plattiert
	13.5
25

Adhäsionsfestigkeit (kp cm)

1,4%	3.4%
17,5	15,5
5.5	0
13	15.5
11,5	8.6
11.5	27,5
4,0	15,5
15.5	27.5
13.5	11.5
10,0	6,7
0	0
15.5	13.5
0	0

3°

35

40

45

55

6o

Aus vorstehender Tabelle 2 geht klar hervor, daß die AdhäsioTisfestigkeit der mit Zinn plattierten Metallteile höher als die Adhäsionsfestigkeit der nicht Adhäsion

Wassergehalt

Metallteil

Messing

mit Blei plattiert.
nicht plattiert ...

Adhäsionsfestigkeit(kp cm)

0.4%	1,4%	3.4%
22,5	20,0	13,5
15.5	5,5	0

Die vorstehenden Resultate zeigen, daß Blei ebenso gute Ergebnisse wie Zinn liefert.

Beispiel 3

Als Metallteil wurde ein Stahldraht zum Gebrauch in einem Reifen hergestellt. Der Aufbau dieses Drahtes (1 χ 3 + 6 χ 1) + 1 geht aus Fig. 1 hervor, in der die drei Fäden 1 (Durchmesser jeden Fadens 0,20 mm) zur Bildung eines zentralen Stranges 2 zusammengedreht wurden, und sechs Stränge 3 (Durchmesser jedes Stranges 0.38 mm) und ein äußerer Faden 4 mit einem Durchmesser von 0,15 mm zur Bildung eines Drahtes 5, um den zentralen Strang 1 zusammengedreht bzw. gezwirnt wurden. Jeder Faden 1, jeder Strang 3 und ein Faden 4 wurden mit Messing (Kupfer: 70%, Zink: 30%) in einer Dicke von 0,5 μηι plattiert. Der Draht wurde mit Zinn in einem Plattierungsbad nachstehender Zusammensetzung plattiert.

Tabelle 4

Zinn( 11 »-chlorid 0.5 g

Thioharnstoff 10 g

Schwefelsäure 1,0 g

Wasser 1.01

Die Dicke des Zinnüberzugs wurde durch Veränderung der Eintauchzeit in das Plattierungsbad kontrolliert und aus der abgelagerten Zinnmenge berechnet, die mittels Polarographie bestimmt wurde. 18 Stahldrähte wurden in einer vulkanisierbaren Kautschukmischung gemäß Beispiel 1 eingebettet, wobei jeder Stahldraht von den benachbarten Drähten 2,5 mm weit entfernt war. und der Kautschuk wurde 1 Stunde lang bei 145 C vulkanisiert.

Die Adhäsionsfestigkeit wurde durch das gleiche Verfahren wie im Beispiel 1 gemessen. Der Gummi, der die Oberfläche der einen Seite der Stahldrähte bedeckte, wurde entfernt und anschließend drei verschiedene Stahldrähte ausgewählt und als Proben verwendet, und die Adhäsionsfestigkeit über den Durchschnittswert der Testergebnisse dieser Proben bestimmt. Die Resultate sind in F i g. 2 wiedergegeben.

Diese Ergebnisse zeigen, daß ein weiter Bereich der Dicke der Zinnüberzüge brauchbar ist und daß die optimale Zinnüberzugsdicke vom Wassergehalt innerhalb des vulkanisierbaren Kautschuks abhängig ist.

Beispiel 4

Das Verfahren des Beispiels 3 wurde unter Verwendung verschiedener vulkanisierbarer Kautschukmischungen wiederholt und die Adhäsionsfestigkeit der resultierenden Verbundkörper bestimmt. Die Dicke des Zinnüberzugs des Stahldrahtes betrug 0,033 μηι.

Diese Resultate gehen aus der nachstehenden Tabelle hervor.

Tabelle 5

Naturkautschuk

Polybutadien-Kaulschuk
Polychloropren-Kautschuk

Mischung A
in Teilen

85
15

Mischung B
in Teilen

60

40

Mischung C in Teilen

Wassergehalt
Mctalltcil

Stahldraht
mit Zinn plattiert,
nicht plattiert

Mischung A

1,67% 2.75%

6,9 4,8

5,8 1.3

	Mi	Mi
	schung A	schung B
	in Teilen	in Teilen
Styrol-Butadien-
Kautschuk
Ruß (FEF) . .	50	50
Zinkoxid	15	15
Schwefel	3	3
Oxydiälhylen-benzo-
thiazyl-sulfenamid ...	1	1
N-cyclohexyl-benzo-
thiazylsulfenamid....
Phenyl-/;-naphthylamin	1	1
Alkyphenol-Harz	5	5
Cobaltsalz der
Naphthalincarbon
säure	3	3

Adhäsionsfcsligkeil (kp	Draht	.9
Mischung B		.6
0,95%	1,91%
6.2	7
2,0	1

Mischung ( in Teilen

100 50

Mischung C

1.23%	2.35'
3,6	4.7
1,8	0.7

Aus vorstehender Tabelle geht hervor, daß in dem Verbundkörper ein weiter Bereich von Kautschukmischungen anwendbar ist.

Beispiel 5

Dem Verfahren des Beispiels 1 folgend — außer dall verschiedene Messingplatten mit von jener des Beispiels 1 unterschiedlicher Zusammensetzung verwandt wurden — wurde die resultierende Adhäsionsfestigkeit gemessen. Der Wassergehalt innerhalb des vulkanisierbaren Kautschuks betrug 1,4%. Die Ergebnisse gehen aus nachstehender Tabelle hervor.

Tabelle 6

Melalltcil

Messing
mit Zinn
plattiert ....
nicht plattiert

50 . 51

Adhäsionsfcstijikcit (kp cm)

C^-U : Zn
60:40 70: 30 80: 20

20.0
13.5

20.5
15,0

17.5
5.5

Die Adhäsionsfestigkeit der nicht plattierten Messingplatte wurde mit dem Anwachsen des Kupfergehaltes bemerkenswert reduziert, während demgegenüber die Adhäsionsfestigkeit der plattierten Messingplatte nur sehr wenig reduziert wurde. Die Plattierung ist somit auch in dem Fall wirksam, daß die Messingplatte 50% Kupfer enthält.

Beispiel 6

Die Plattierung durch Zinn wurde bei unterschiedlichen Stadien des Herstellungsprozesscs durchgeführt und die Adhäsionsfestigkeit und der Reibungswiderstand bezüglich des resultierenden Verbundkörpers gemessen.

Die Konstruktion der verwendeten Slahidrahtprobc lautete 1 χ 3 + 6 χ 1, wie im Beispiel 3 (vergleiche Fig. 1). mit Ausnahme, daß der äußere Faden 4 entfernt ist. Der Durchmesser eines Fadens des zcn-

3i tralen Stranges 2 betrug 0,20 mm, und der Durchmesser jedes der sechs Stränge 3 betrug 0,38 mm. S (F i g. 5) ist ein Reifen, der mit zinnplattiertem Stahldraht verstärkt ist. R ist ein Reifen, der mit nicht plattiertem Stahldraht verstärkt ist. Die Fäden 1 und Stränge 3 wurden mit Messing (Kupfer: 70%, Zink: 30%) bis zu einer Enddicke von 0,21 am plattiert und anschließend mit Zinn bis zu einer Dicke von 0.031 |xm in ähnlicher Weise wie im Beispiel 3 gezeigt plattiert.

Die Herstellung der Kautschukmischung, deren Verbindung mit dem Stahldraht, die Vulkanisation und die Messung der Adhäsionsfesligkeit wurden in ähnlicher Weise wie im Beispiel 3 durchgeführt. Die Kautschukmischung wurde in einer Atmosphäre bei 40 C und 98% relativer Feuchtigkeit zur Aufnahme von Feuchtigkeit stehengelassen.

Der Reibungswiderstand des Stahldrahtes wurde 15.0 wiederholt durch eine Biegungs-Ermüdungs-Prüf-

maschine (Durchmesser der Rolle: 40 mm. Frequenz 40 Umdrehungen Minute) gemessen. Die Festigkeil jedes der drei Fäden, die dem ermüdeten Stahldrahi entnommen worden war. wurde gemessen, und dit Festigkeit eines Fadens eines Stranges wurde durcl· den somit gemessenen Durchschnittswert ermittelt. Die Abriebsbreite wurde bezüglich der Richtunj der Strangachse in zehn elliptischen Abriebskurver auf der Oberfläche der Fäden, die die Strange de: ermüdeten Drahtes bildeten, mittels eines Mikroskop: gemessen, und der Abrieb zwischen den Strängei wurde durch den somit gemessenen Durchschnittswcr ermittelt.

Jc größer die Festigkeit der Fäden, die einen Stran bilden und je kleiner der Abrieb zwischen den Stränge ist. desto größer ist der Abriebswiderstand.

509510/3;

ίο

Stahldraht A

Ein Stahlfaden mit einem Durchmesser von 1,37 mm wurde mit Messing chemisch plattiert und anschließend mit Zinn chemisch plattiert und hierauf einem kalten Verstrecken zur Bildung eines Fadens eines Durchmessers von 0,38 mm ausgesetzt.

Sechs derart erhaltene zinnplattierte Fäden mit einem Durchmesser von 0,38 mm und ein nicht mit Zinn plattierter zentraler Strang, wie er im Beispiel 3 verwendet wurde, wurden zur Bildung des Stahldrahtes A verdrillt bzw. verzwirnt.

Stahldraht B

Stahldraht wurde durch chemisches Plattieren eines Stahlfadens eines Durchmessers von 1,37 mm mit Messing, dessen kalter Verslreckung, anschließender chemischer Plattierung mit Zinn zur Bildung eines Fadens von 0,38 mm Durchmesser und Verdrillung von sechs Stücken des resultierenden Fadens, wie vor-15.

stehend, mit einem zentralen Strang, wie er im Beispiel: verwendet wurde, gebildet.

Stahldraht C

Stahldraht wurde durch Verdrillung bzw. Ver zwirnung eines zentralen Stranges, wie er im Beispiel 3 verwendet wurde, mit sechs mit Messing plattierten Stahiräden (Durchmesser jeden Drahtes:0,38 mm erzeugt, die durch chemische Plattierung eines Stahlfadens eines Durchmessers von 1,37 mm mit Messing und dessen kalter Verstreckung und anschließend« chemische Plattierung des resultierenden Fadens mil Zinn erhalten wurden.

Stahldraht D

Stahldraht wurde in der gleichen Weise wie dei vorstehende Stahldraht C hergestellt, jedoch ohne Zinnplattierung.

Die Ergebnisse der Prüfungen der vorstehend gebildeten Drähte sind in nachstehender Tabelle wiedergegeben.

Tabelle

Festigkeit des Fadens aus einem Strang
(kp/Faden)

Abrieb- bzw. Abnutzung zwischen den
Strängen (μηι/Faden)

Melallteil

Wicderholungs- zahl	Stahldraht Λ	Siahldraht B	Stahldraht C	Slahldraht D
	mit Zinn	mit Zinn	mit Zinn	nicht
	plattiert	plattiert	plattiert	plattiert
0	25.6	25,8	25,5	25.5
500	26,4	26.8	26.3	26.2
1000	26,5	25,3	22,8	22.0
1500	25.5	25.0	17.7	17.3
300	8	15	20	22
500	18	25	34	38
1000	67	82	105	118
1500	98	120	219	232

Tabelle

Zeit des Stehens	Wasscrgcha
bei 40 C	vulkanisiert}
98% rF Stunden	Kaulschu (%)
0	0,4
20	0,7
40	1,0
60	1.3
80	1,5
120	1,7

AdhasionsCcstigkeit (kp Drahtl

Stahldraht A

9,8
8.0
7.1
6,9
6,8
6,7

StahldrahlB	Stahldraht C
10,5	10.9
8.6	8.9
8.0	8.0
7.2	7.4
7.0	7.1
7.0	6,9

Stahldraht D

8.7
4.5
14
1,6
1.4
1,4

Die Festigkeit eines Fadens, aus dem ein Strang besteht und der Abrieb zwischen Strängen sind in F i g. 3 wiedergegeben.

Der mit Zinn plattierte Stahldraht besitzt eine höhere Adhäsion als ein nicht mit Zinn plattierter Stahldraht, und die Stahldrähte, die aus mit Zinn plattierten Fäden bestehen, z. B. Stahldraht A und Stahldraht B, besitzen eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Reibung zwischen den Fäden.

Die Versuche zeigen ebenfalls, daß es wirksamer ist, als zentralen Strang mit Zinn plattierte Fäden zu verwenden, als zentrale Stränge, die nicht mit Zinn plattiert sind.

Beispiel 7

Das Verhältnis zwischen der Laufstrecke und dem Abrieb zwischen den Strängen und das Verhältnis zwischen der Laufstrecke und der Faden festigkeit eines Stranges wurden durch einen Lauftest eines Radialreifens eines Lastwagens unter Verwendung aer üblichen Stahldrähte als Einlage erhalten. Die Ergebnisse sind in F i g 4 gezeigt.
in^^eu^{GrÖße des vorste}henden Radialreifens betrug 10,00 bis 20. und die Konstruktion des Stahldrahtes des genannten Reifens betrug 1 χ 3 und 5 χ 7, d. h„ drei raden wurden miteinander unter Bildung eines zentralen Stranges verzwirnt, und sieben Fäden wurden

<f

unter Bildung eines Stranges verzwirnt, von denen fünf um einen zentralen Strang zur Bildung eines Drahtes miteinander verdrillt bzw. verzwirnt wurden. Der Durchmesser jedes der Fäden betrug 0,15 mm.

Der Abrieb zwischen den Strängen und die Fadenfestigkeit eines einen Strang bildenden Fadens wurden dui'ch das gleiche Verfahren wie im Beispiel 6 gemessen.

Die Meßergebnisse zeigen, daß die Fadenfestigkeit mit einer Zunahme des Abriebs zwischen den Strängen abnimmt. Bei diesem Experiment begann der Draht bei 150 000 km Laufzeit zu brechen.

Beispiel 8

Ein Strahldrahl-Lastwagenreifen (Reifengröße: 10.00 20) wurde unter Verwendung eines Stahldrahles als Laufflächeneinlage, der einen Zinnüberzug einer Dicke von 0,033 μΐη wie im Beispiel 3 gezeigt — mit verschiedenem Wassergehalt innerhalb des vulkanisierbaren Kautschuks aufwies und üblichen Herstellungs- und Vulkanisierstufen hergestellt.

Der resultierende Reifen wurde mit einem Trommelprüfgerät zusammen mit einem herkömmlichen Reifen geprüft, der Stahldrähte enthielt, die nicht mit Zinn überzogen waren, und die Laufstrecke, die eine Trennung im Reifen und einen Bruch hervorrief, wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in F i g. 5 wiedergegeben. Diese Ergebnisse zeigen, daß der Reifen S. der mit Stahldrähten, die mit Zinn plattiert wurden, verstärkt ist, eine sehr hohe Dauerhaftigkeit, trotz ansteigenden Wassergehalts innerhalb des vulkanisierbaren Kautschuks aufrechterhält.

Beispiel 9

Die Adhäsionsfestigkeit wurde für verschiedene Vulkanisationszeiten in einer zu Beispiel 3 ähnlichen Weise mit Stahldrähten gemessen, die mit Zinn in einer Dicke von 0,033 μΐη plattiert waren. Die Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle wiedereeaeben.

Tabelle 9

Wasser gehalt	mit Zinn plattiert	Adhäsionsfestigkeil	60	(kp'Draht)	100	200	300	400
im	nicht plattiert		Min.		Min.	Min.	Min.	Min
vulka		6,1	VuIk.	5,3	49	4?	35
nisier		6,2	Zeil	5,8	4,5	3,0	2,8
baren
Kau tschuk

0,4%

Wassergehalt

vulkanisier
baren
Kautschuk

1.4%

40

45

5° mil Zinn plattiert
nicht plattiert

Adhäsionsfesligkeit (kp/Draht)

	100 Min.	VuIk Zeit	300 Min.
60 vlin.	5,0 1,0	200 Min.	4,7 0,9
5,2 1.2	4,7 0,9

Es wird darauf hingewiesen, daß die übliche Vulkanisationszeit geringer als 60 Minuten ist. Die Ergebnisse zeigen, daß mit der übervulkanisalion die Adhäsionsfestigkeit, des nicht plattierten Drahts beträchtlich, die des behandelten Drahtes nur schwach abnimmt.

Beispiel 10

Gemäß dem Verfahren des Beispiels 3 wurde die Adhäsionsfestigkeit eines Stahldrahtes gemessen, der unter Verwendung eines Zinnplattierungsbades einer hochkonzentrierten Zusammensetzung hergestellt war. Die Zusammensetzung des Bades war wie folgt:

Tabelle 10

Zinn(ll)-chlorid 5 g

Thioharnstoff 100 g

Schwefelsäure 10 g

Wasser 1 1

Die Eintauchzeit in das Platüerungsbad betrug 3 Sekunden, und die Dicke des plattierten Zinns betrug 0.03 am.

Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle wiedergegeben.

Tabelle 11

Adhäsion

Wassergehalt

Stahldraht

Mit Zinn plattiert
Nicht plattiert ...

Adhäsionsfestigkeil (kp Draht) 0.4% 1,4% 3.4%

5.7

6,1

6.1 1.2

5.4 0.8

Die Ergebnisse zeigen, daß ein Zinnplattierungsverfahren. wie das vorstehende, in dem ein Bad hoher Konzentration während einer kurzen Eintauchzeil angewendet wird, gleicherweise verwendbar ist wie ein übliches Zinnplattierungsverfahren, das ein Bac niedriger Konzentration während einer langen Ein tauchzeit anwendet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Metallteil zur haftenden Verbindung mit dem Gummi eines Gummi/Metall-Verbundkörpers, das an seinen mit dem Gummi zu verbindenden Oberflächen einen dünnen Film eines anderen Metalls aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Film aus Zinn oder Blei besteht und 0,01 bis 0,07 am dick ist. to

2. Metallteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Metallfilms 0,02 bis 0,05 μΐη beträgt.

3. Metallteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem mit zumindest 50 Gewichtsprozent Kupfer enthaltendem Messing plattieren Stahldraht besteht.