DE2230354C3

DE2230354C3 - Stahldraht zur haftenden Verbindung mit Gummi

Info

Publication number: DE2230354C3
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: 1978-05-24
Also published as: NL7208406A; DE2230354B2; US3858635A; FR2143115A1; DE2230354A1; IT958432B; GB1400626A; NL148261B; FR2143115B1; ES404495A1; BE785176A; CA976858A

Description

Die Erfindung betrifft einen Stahldraht zur haftenden Verbindung mit Gummi, der mit einer mindestens 50Gew.-% Kupfer enthaltenden Messingschicht plattiert ist.

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 Verbundstoffen, die aus Stahldrähten und Gummi bestehen, ist es sehr wichtig, daß die Adhäsionsfestigkeit zwischen den Bestandteilen ausreichend groß ist, um einer konzentrierten Belastung zu widerstehen. Im Standardstahldrahtreifen wird zwischen den Stahldrahtsträngen durch die durch äußere Kräfte bewirkte Biegeformation während des Gebrauchs Reibung hervorgerufen und die entstehende Reibungswärme bewirkt Wärmealterung und Wärmezersetzung des Gummis und weiterhin wird die Drahtfestigkeit durch Reibungsabnutzung heruntergesetzt. Dies führt zu einer Verkürzung der Lebensdauer des Reifens. 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 Metalldrähte bekannt. Zum Beispiel ist ein Verbindungsverfahren bekannt, bei welchem vulkanisierbarer Kautschuk mit den Metalldrähten 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 Metalldrähte 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 /. Ii. Kobaltsalz von Naphtrmlincarbonsüure oder Kobaltdithiocarbamat, in den vulkanisierbaren Kautschuk vor. Die vorstehend beschriebenen Verfahren können auch in Kombination verwendet werden, um eine höhere Adhäsionsfestigkeit zu erzielen.

Die Verbundkörper aus Metalldraht und vulkanisiertem Gummi, die nach vorstehenden Verfahren hergestellt sind, werden vorzugsweise unter harten Arbeitsbedingungen verwendet, wobei, wie 2. 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 beträchtlichen Verringerung der Laufdauer der Reifen führt

Der Wassergehalt im vulkanisierbaren 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, Kalandrierung, Formung, Vulkanisation und insbesondere die Zwischenlagerung der Kautschukmischung, sollten in einer entfeuchteten oder feuchtigkeitskontrollierten Atmosphäre durchgeführt werden. Die vorstehend erwähte Feuchtigkeitskontrolle ist jedoch in der Praxis äußerst schwierig.

Es ist ebenfalls bekannt, daß die Ermüdungsfehler des Stahldrahts in Abhängigkeit 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 zwischen den 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 Il 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

w Metalle werden in der FR-PS 11 95 538 z. B. Zink, in der DE-PS 6 75 148 und in der US-PS 20 78 917 Messing oder andere Nichteisenmetalle und in der FR-PS 7 06 480 Eisen genannt. Die bei den in den genannten Literatlirstellen 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 57 084 und in der DE-AS 11 59 818 werder einzelne Verfahrensschrit.;e 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 Entgegenhaltungci·. nicht entnehmen.

In der FR-PS 3 52 093 werden Stahleinlagen für Luftreifen beschrieben. Die Stahleinlagen können aus verschiedenen Metallen bestehen. Stahldrahtreifen

werden in dieser Patentschrift nicht erwähnt und es finden sich keinerlei Angaben, wie die Adhäsionsfestig keit zwischen dem Metall und dem Gummi verbessert wird, ohne daß der Wassergehalt des Kautschuks einen Einfluß hat

In der US-PS 23 87 335 wird ein Verfahren zur Behandlung von Metall und Metallegierungen, insbesondere von Eisenlegierungen, zur Verbesserung der Adhäsion gegenüber Kautschuk beschrieben. Dabei werden verschiedene Verfahrensstufen durchgeführt. Das Metall wird in einer Alkalilösung gewaschen und gespült, die Oberfläche des Metalls wird mit einem Säurebad angeätzt, anschließend wird das Metall aus dem Säurebad entnommen und einige Zeit an der Luft stehengelassen, damit die Anätzung der Oberfläche weiter fortschreitet Schließlich wird das Material mit einer Alkalilösung und Wasser gereinigt und dann wird eiro* Metallschicht aus Kupfer oder Zinn chemisch auf der unregelmäßig aufgerauhten Oberfläche abgeschieden. Dabei erhält man ein beschichtetes Metall und auf dieses beschichtete Metall wird dann der Kautschuk aufgebracht. Dieses bekannte Verfahren umfaßt viele Schritte und ist umständlich durchzuführen. Die Abscheidung des Zinns erfolgt auch, wie aus Spalte 2, Zeile 30 ff, hervorgeht, aus einer Zinnsulfatlösung bei erhöhter Temperatur. Hinweise, wie die Adhäsion zwischen Kautschuk und Metall auf einfache Weise ohne ein Anätzen der Oberfläche verbessert werden kann, finden sich in dieser Patentschrift nicht.

In der GB-PS 9 66 846 wird ein Verfahren zur Herstellung von Stahldrähten beschrieben, die zum Verstärken von Reifen verwendet werden. Diese Stahldrähte können unbeschichtet sein oder einen Überzug aus einem Metall, z. B. Zinn oder Messing, enthalten. Gemäß dem bekannten Verfahren wird die elastische Dehnung des Kabels dadurch verbessert, daß man das Kabel zu einem Helex verformt und auf einen Drahtkern aufwickelt. Hinweise, wie die Haftung zwischen dem Kautschuk und dem Metallteil verbessert wird, finden sich nicht. Es wird nur ausgeführt, daß die Stahldrähte auch ohne Überzug verwendet werden können.

In der US-PS 29 39 207 werden Drähte beschrieben, die einen korrosionsbeständigen Überzug u. a. aus Zinn besitzen, auf den dann ein Isolationsüberzug aufgetragen wird. Schließlich wird auf den Isolationsüberzug noch ein Metallüberzug, z. B. aus Messing, aufgetragen, der die Haftung gegenüber dem Kautschuk verbessern soll. Der in dieser Patentschrift beschriebene Draht enthält somit drei unterschiedliche Überzüge. Die Herstellung von drei Überzügen ist nachteilig und auch mit Kosten verbunden. Bei Kenntnis dieser US-Patent schrift hätte man erwarten müssen, daß n'jr unter Verwendung von mehr als zwei Überzügen die Haftung zwischen Stahldraht und Kautschuk verbessert werden kann.

In der DE-OS 18 11467 wird ein Verfahren zum Beschichten von strangförmigen Gebilden mit einem Haftvermittler für Kautschuk beschrieben. Bei diesem Verfahren wird eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur von ca. 200 bis 500⁰C durchgeführt. Dieses Verfahren besitzt den Nachteil, daß der Überzug uneinheitlich ist und von der Form der Metalloberfläche abhängt und daß mehrere Verfahrensstufen erforderlich sind.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Stahldraht zur haftender. Verbindung mit Gummi zur Verfügung zu stellen. Es soll eine gute Adhäsionsfestigkeit zwischen dem Stahldraht und dem Gummi erreicht werden und es sollen keine Beeinträchtigungen

■ durch den Wassergehalt der vulkanisierbaren Kautschukmischung wie auch durch das während der Herstellung des Verbundkörpers adsorbierte Wasser hervo; gerufen werden.

Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung bei einem Stahldraht der eingangs geschilderten Art dadurch erreicht, daß auf der Messingschicht ein 0,01 bis 0,07 μπι

ίο dicker Metallfilm aus Zinn oder Blei angeordnet ist.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform beträgt die Dicke des Metallfilms 0,02 bis 0,05 μπι.

Wie bereits ausgeführt wurde, beeinflußt der Wassergehalt des vulkanisierbaren Kautschuks die Adhäsion

is zwischen den Stahldrähten und dem Gummi. Durch Aufbringen einer Zinn- oder Bleischicht auf die Oberfläche der Stahldrähte wird diese vor der Feuchtigkeit im Anfangsstadium der Vulkanisation geschützt, in welchem die schädlichen Auswirkungen des Wassergehalts des vulkanisierbaren Kautschuks am größten sind. Der Zinn- oder Bleifilm dringt sodann in dem fortgeschrittenen Stadium der Vulkanisation in den Kautschuk ein, so daß sich die Stahldrähte und der Gummi fest verbinden, was zu einer neuen Oberfläche der Stahldrähte, die mit dem Gummi verbunden sind, führt. Diese Oberfläche besitzt gegenüber der von Stahldrähten bei bekannten Verbundkörpern eine beträchtlich erhöhte Adhäsionsfesiigkeit.

Wie aus den folgenden Tabellen 3, 4, 5, 6 und 7 hervorgeht, wird die Adhäsion zwischen Stahldraht und Gummi durch in dem Kautschuk enthaltenes 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 Stahldrar ts dar;

Fig. 2 stellt ein Schema dar, in dem die Beziehung zwischen der Dicke des Zinnüberzugs auf Messing. welches auf einem Stahldraht aufplatticrt ist, und eier Adhäsionsfestigkeit 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;

' Fig. 4 stellt ein Schema dar, in dein die Änderung der Abnutzung zwischen den Strängen und der Fadenfestigkeit gezeigt ist, unter Zugrundelegung eines Lauftests eines handelsüblichen Stahldrahtstreifens; Fig. 5 stellt ein Schema dar, in dem das Verhältnis zwischen dem Wassergehalt im vulkanisierbaren Kautschuk und der Belastungszeit eines handelsüblichen Stahldrahtreifens und eines Stahlkordreifcns, der mit Stahldrähten gemäß der Erfindung hergestellt wurde. gezeigt ist.

Die Stahldrähte sind mit Messing plattiert, da es sich mit dem Gummi sehr fest verbindet, selbst dann, wenn es unter harten dynamischen Arbeitsbedingungen gebraucht wird. Messing, dessen Kupfergehalt i>0Gew.-°/o nicht unterschreitet, stellt ein bevorzugtes w) Metall dar, da seine Anhaftung an Gummi und seine Bearbeitbarkeit ausgezeichnet sind.

Als Verfahren zum Überziehen des mit dem Messing plattierten .Stahldrahts mit Zinn oiler Blei können chemische Plattierung, elektrische Plattierung oder heiße Tauchverfahren gewählt werden. Vom Standpunkt der Wirtschaftlichkeit, Bearbeitbarkeit und dem Betriebsverhalten wird die chemische l'lattienmg bevorzugt.

Wird Zinn verwendet, besteht das chemische Plattierungsbüd aus einem wasserlöslichen Zinnsalz, 7.. B. Zinnchlorid oder Zinnsulfat, in wäßriger saurer Lösung. Vom Standpunkt der Adhäsionsfestigkeit ist ein saures Plattierungsbad bevorzugt. Der derart in einem Plaltierungsbad plattierte Stahldraht wird mit Wasser gewaschen, um die zurückbleibende Säure und die Plattierungsbadmischung zu entfernen. Eine Trocknung des plattierten Stahldrahts ist nicht immer erforderlich, und selbst wenn der vulkanisierbare Kautschuk mit dem plattierten Stahldraht in nassem Zustand zusammengebracht wird, wird die Adhäsionsfestigkeit nicht wesentlich verringert, sofern die Vulkanisation sofort nach dem Zusammenbringen einsetzt. Wird jedoch der plattierte Stahldraht der Luft ausgesetzt und für einen längeren Zeitraum bei hoher Temperatur und Feuchtigkeit stehengelassen, wird die Oberfläche des derart gelagerten Stahldrahts oxidiert, wodurch ein stabiler Oxidfilm 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 Messing gestört. Ein zweckmäßiger Dickenbereich der Überzüge aus Zinn oder Blei 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.

Das Überziehen mit dem Zinn oder Blei kann jederzeit ausgeführt werden, solange es nach dem Plattieren des Messings erfolgt; z. B. kann das Überziehen mit dem Zinn oder Blei vor oder nach einem 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 des 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

Der Aufbau eines Stahldrahtes zum Gebrauch in einem Reifen (1 χ 3+ 6 χ I)-H geht aus F ig. 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 038 mm) und ein äußerer Faden 4 mit einem Durchmesser von 0,15 mm zur Bildung eines Drahtes 5, um den zentralen Strang 2 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 μπι planiert. Der Draht wurde mit Zinn in einem Plattierungsbad nachstehender Zusammensetzung plattiert.

Tabelle 1

Zinndichlorid
Thioharnstoff
Schwefelsäure
Wasser

0.5 g
lOg
1.0 g
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 eingebettet. Jeder Stahldraht wurde mit einer vulkanisierbaren Kautschukmischung, wie sie in Tabelle 2 aufgeführt ist, durch einstündige Vulkanisation bei 145^CC verbunden. Jeder Stahldraht ist von dem benachbarten Draht 2,5 mm entfernt.

Tabelle 2

Teile

Naturkautschuk	100
FEF-Ruß	50
ZnO	7
S	3
N-Cyclohexylbenzothiazyl-
sulphenamid	0,5
Phenyl-0-naphthylamin	1
Alkylphenol-Harz	5
Kobaltsalz der Naphthalin
carbonsäure	3

Die Adhäsionsfestigkeit wurde mittels eines Load-Cell-Typ-Spannungsmeßgerätes (Load-cell type tension tester) gemessen (Trennungsgeschwindigkeit 50 mm/ min). Der Gummi, der die Oberfläche der einen Seite der Stahldrähte bedeckte, wurde entfernt, und anschließend wurden drei verschiedene Stahldrähte ausgewählt und als Proben verwendet. Die Adhäsionsfestigkeit über den Durchschnittswert der Testergebnisse dieser Proben wurde bestimmt. Die Ergebnisse sind in Fig.2 wiedergegeben.

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

Beispiel 2

Das Verfahren des Beispiels 1 wurde unter Verwendung verschiedener vulkanisierbarer Kautschukmischungen wiederholt und die Adhäsionsfestigkeit der resultierenden Verbundkörper bestimmt Die Dicke des Zinnüberzugs des Stahldrahtes betrug 0,033 μπι.

Die verwendeten Kautschukmischungen und erhaltenen Resultate gehen aus der nachstehenden Tabelle hervor.

22 30	7	Tabelle 3	354	Stahldraht	Mischung	Mischung	B	1,91%	8
		mit Zinn plattiert 6,9 5,8	0,95%	in Teilen
		nicht plattiert 4,8 1,3		60	7,9	B Mischung C
Naturkautschuk	Mischung A	6,2		1,6	in Teilen
Polybutadien-Kautschuk	in Teilen	2,0	40
Polychloropren-Kautschuk	85
Styrol-Butadien-Kautschuk	15		50
Ruß (FEI")			15	100
Zinkoxid		3	50
Schwefel	50	1	7
Oxydiäthylenbenzothiazylsulfenamid	15		3
N-Cyclohexylbenzothiazylsulfenamid	3	1
Phenyl-/?-naphthylamin	1	5	0,5
Alkylphenol-Harz		3	1
Kobaltsalz der Naphthalincarbonsäure	1		5
5	3
3
Wassergehalt Adhäsionsfestigkeit (kp/Draht) V/fpt aUtpi]	Mischung C
iVlCldlllCll Mischung A	1,23% 2,35%
1,67% 2,75%
3,6 4,7
1,8 0,7

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

Beispiel 3

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

Die Konstruktion der verwendeten Stahldrahtprobe lautete 1 χ 3 + 6 χ 1, wie im Beispiel 1 (vgl. Fig. 1), mit der Ausnahme, daß der äußere Faden 4 entfernt ist. Der Durchmesser eines Fadens des zentralen 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 nichtplattiertem Stahldraht verstärkt ist. Die Fäden 1 und Stränge 3 wurden mit Messing (Kupfer: 70%, Zink: 30%) bis zu einer Enddicke von 0,21 μΐη plattiert und anschließend mit Zinn bis zu einer Dicke von 0,031 μπΊ in ähnlicher Weise, wie im Beispiel 1 gezeigt, plattiert.

Die Herstellung der Kautschukmischung, deren Verbindung mit dem Stahldraht, die Vulkanisation und die Messung der Adhäsionsfestigkeit wurden in ähnlicher Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt Die Kautschukmischung wurde in einer Atmosphäre bei 40⁰C und 98% relativer Feuchtigkeit zur Aufnahme von Feuchtigkeit stehengelassen.

Der Reibungswiderstand des Stahldrahtes wurde wiederholt durch eine Biegungs-Ermüdungs-Prüfmaschine (Durchmesser der Rolle: 40 mm, Frequenz: 40 Umdrehungen/min) gemessen. Die Festigkeit jedes der drei Fäden, die dem ermüdeten Stahldraht entnommen worden war, wurde gemessen, und die Festigkeit eines Fadens eines Stranges wurde durch den somit gemessenen Durchschnittswert ermittelt.

Die Abriebsbreite wurde bezüglich der Richtung der Strangachse in zehn elliptischen Abriebskurven auf der Oberfläche der Fäden, die die Stränge des ermüdeten 3d Drahtes bildeten, mittels eines Mikroskops gemessen, und der Abrieb zwischen den Strängen wurde durch den

somit gemessenen Durchschnittswert ermittelt.
Je größer die Festigkeit der Fäden, die einen Strang

bilden, und je kleiner der Abrieb zwischen den Strängen 3^r> ist, desto größer ist der Abriebswiderstand.

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

4ϊ plattierter zentraler Strang, wie er im Beispiel 1 verwendet wurde, wurden zur Bildung des Stahldrahtes A verdrillt bzw. verzwirnt.

Stahldraht B

5(i Siahldraht wurde durch chemisches Plattieren eines Stahlfadens eines Durchmessers von 1,37 mm mit Messing, dessen kalter Verstreckung, anschließender chemischer Plattierung mit Zinn zur Bildung eines Fadens von 038 mm Durchmesser und Verdrillung von sechs Stücken des resultierenden Fadens, wie vorstehend, mit einem zentralen Strang, wie er im Beispiel 1 verwendet wurde, gebildet.

Stahldraht C

Stahldraht wurde durch Verdrillung bzw. Verzwirnung eines zentralen Stranges, wie er im Beispiel 1 verwendet wurde, mit sechs mit Messing plattierten Stahlfäden (Durchmesser jedes Drahtes: 038 mm) erzeugt, die durch chemische Plattierung eines Stahlfa dens eines Durchmessers von 137 mm mit Messing und dessen kalter Verstreckung und anschließende chemische Plattierung des resultierenden Fadens mit Zinn erhalten wurden.

Stahldraht D

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

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

Tabelle 4

	Wieder	Stahldraht A	Stahldraht B	Stahldraht C	Stahldraht D
	holungszahl	mit Zinn	mit Zinn	mit Zinn	nicht plattiert
		plattiert	plattiert	plattiert
Festigkeit des Fadens aus einem	0	25,6	25,8	25,5	25,5
Strang (kp/Faden)	500	26,4	26,8	263	26,2
	1000	26,5	25,3	22,8	22,0
	1500	25,5	25,0	177	17,3
Abrieb- bzw. Abnutzung zwischen	300	8	15	20	22
den Strängen (μηι/Faden)	500	18	25	34	38
	1000	67	82	105	118
	1500	98	120	219	232

Tabelle 5

Zeit des Stehens
bei 40° C 98% rF,
h

Wassergehalt im
vulkanisierbaren
Kautschuk (%)

Adhäsionsfestigkeit (kp/Drah!)
Stahldrahl A Stahldraht B

Stahldraht C

Stahldraht D

0	0,4
20	0,7
40	1,0
60	1,3
80	1,5
120	1,7

9,8	10,5	10,9	8,7
8,0	8,6	8,9	4,5
7,1	8,0	8,0	2,4
6,9	7,2	7,4	1,6
6,8	7,0	7,1	1,4
6,7	7,0	6.9	1,4

Die Festigkeit eines Fadens, aus dem ein Strang besteht, und der Abrieb zwischen den 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 Widerstandfähigkeit 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 4

Das Verhältnis zwischen der Laufstrecke und dem Abrieb zwischen den Strängen und das Verhältnis zwischen der Laufstrecke und der Fadenfestigkeit eines Stranges wurden durch einen Lauftest eines Radialreifens eines Lastwagens unter Verwendung der üblichen Stahldrähte als Einlage erhalten. Die Ergebnisse sind in F i g. 4 gezeigt.

Die Größe des vorstehenden Radialreifens betrug 10,00 bis 20, und die Konstruktion des Stahldrahtes des genannten Reifens betrug 1 χ 3 und 5x7, d. h. drei Fäden wurden miteinander unter Bildung eines zentralen Stranges verzwirnt, und sieben Fäden wurden 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 durch das gleiche Verfahren wie im Beispiel 1 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 5

Ein Stahldraht-Lastwagenreifen (Reifengröße: 10.00—20) wurde unter Verwendung eines Stahldrahtes als Laufflächeneinlage, der einen Zinnüberzug einer Dicke von 0,033 μιη — wie im Beispiel I gezeigt — mit verschiedenem Wassergehalt innerhalb des vulkanisierbaren Kautschuks aufwies und üblichen Herstellungsund 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 5, der mit Stahldrähten, die mit Zinn plattiert wurden, verstärkt ist, eine sehr hohe Dauerhaftigkeit, trotz ansteigenden Wassergehalts innerhalb des vulkanisierbaren Kautschuks, aufrechterhält

Beispiel 6

Die Adhäsionsfestigkeit wurde für verschiedene Vulkanisationszeilen in einer zu Beispiel 1 ähnlichen Weise mit Stahldrähten gemessen, die mit Zinn in einer Dicke von 0,033 μιη plattiert waren. Die Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle wiedergegeben.

Tabelle 6	11	22 30 354	12	5,3 5,8 5,0 1,0	4,9 4,5 4,7 0,9	300 min	400 min
Wassergehalt im vulkanisierbaren Kautschuk			Adhäsionsfestigkeit (kp/Draht) Vulkanisierzeit 60 min 100 min 200 min		4,2 3,0 4,7 0,9	3,5 2,8 4,7 0,8
0,4% 1,4%	mit Zinn plattiert nicht plattiert mit Zinn plattiert nicht plattiert	6,1 6,2 5,2 1,2

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

Beispiel 7

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

Tabelle 7

Zinn(ll)-chlorid
Thioharnstoff
Schwefelsäure
Wasser

5g

100 g

lOg

1 I

Die Eintauchzeit in das Plattierungsbad betrug 3 see. und die Dicke des plattierten Zinns betrug 0,03 μΐη.

Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle wiedergegeben.

Tabelle 8	Adhäsionsfestigkeit 0,4% 1,4%	6,1 1.2	(kp/Draht) J,4%
Adhäsion -" Wassergehalt Stahldraht	5,7 6,1		5,4 0,8
Mit Zinn plattiert Nicht plattiert

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

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Stahldraht zur haftenden Verbindung mit Gummi, der mit einer mindestens 50Gew.-% Kupfer enthaltenden Messingschicht plattiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Messingschicht ein 0,01 bis 0,07 μπι dicker Metallfilm aus Zinn oder Blei angeordnet ist.

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