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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines
Metallkords für
Gummiartikel, im Spezielleren eine Kordstruktur die in der Lage
ist, die Gummieindringung, Flexibilität und dergleichen des Kords
zu verbessern.
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In
letzter Zeit wurden, um die Gummieindringung in Stahlkorde zu verbessern,
die verwendet werden, um Gummiartikel zu verstärken, z. B. Stahlfilamente
mit Filamenten, die durch eine konstante Wellenlänge und eine konstante Wellenhöhe gewellt
sind, miteinander verdreht.
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In
solch einem Kord besteht jedoch die Tendenz, dass gelegentlich ein
Knicken auftritt und infolgedessen verringern sich die Ermüdungsfestigkeit
und die Stoßbelastungsfestigkeit.
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Die
JP 2000-129 583 offenbart
einen Monofilament-Stahlkord. Die
JP
2000-198 311 offenbart ein gewelltes Reifenverstärkungselement,
das entweder aus einem Monofilamentkord oder einem verdrehten Multifilamentkord
besteht.
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Es
ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Metallkord
bereitzustellen, in dem dem Auftreten eines Knickens wirksam begegnet
wird, um die Ermüdungsfestigkeit
und die Stoßbelastungsfestigkeit
sowie die Gummieindringung zu verbessern.
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Dieses
Ziel wird durch das Verfahren von Anspruch 1 erreicht.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun in Verbindung mit den beiliegenden
Zeichnungen im Detail beschrieben.
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1 ist
eine schematische Querschnittsansicht eines Metallkords gemäß der vorliegenden
Erfindung, der aus drei profilierten Filamenten besteht.
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2 ist
ein Diagramm, das ein Beispiel der Wellenform des profilierten Filaments
zeigt.
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3 ist
ein Diagramm, das eine Phasenverschiebung in den Wellenformen in
einem profilierten Filament zeigt.
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4 ist
eine Querschnittsansicht eines Luftreifens gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung besteht ein Metallkord aus mindestens zwei Metallfilamenten 10, die
gebündelt
sind, indem sie miteinander verdreht sind oder alternativ im Wesentlichen
ohne dass sie miteinander verdreht sind, und die Metallfilamente 10 umfassen
zumindest ein profiliertes Filament 10A.
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Das
profilierte Filament 10A wird zweidimensional gewellt bevor
es gebündelt
wird, um eine spezielle Wellenform zu besitzen.
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Die
Wellenform besteht aus mehreren Arten von Zyklen (j), deren Wellenlänge P und/oder
Wellenhöhe H
verschieden ist/sind. Wie in 2 gezeigt,
ist hier jeder Zyklus (j) durch das benachbarte Bergstück (m) und Talstück (v) definiert.
Das Bergstück
(m) und das Talstück
(v) bedeuten ein Stück
auf einer Seite und ein Stück auf
der anderen Seite der Basislinie N.
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Die
Wellenlänge
P des einen Zyklus (j) ist definiert als eine Länge entlang der Basislinie
N.
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Die
Wellenhöhe
H eines Zyklus (j) ist ein Abstand zwischen der Spitze des Bergstücks (m)
und der Spitze des Talstücks
(v), rechtwinklig zu der Basislinie N gemessen.
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Sofern
die Basislinie N zwischen den Spitzen der Bergstücke (m) und den Spitzen der
Talstücke
(v) positioniert ist, kann sie exzentrisch in Richtung der Bergstücke (m)
oder der Talstücke
(v) sein.
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Die
mehreren Arten von Zyklen (j) können
in einer unregelmäßigen Sequenz
angeordnet sein, üblicherweise
sind sie jedoch in einer regelmäßigen Sequenz
angeordnet.
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Zum
Beispiel kann im Fall einer regelmäßigen Sequenz die zweidimensionale
Wellenform des profilierten Filaments 10A hergestellt werden,
indem eine Einheit (J) wiederholt wird, die aus mehreren Arten von Zyklen
(j) besteht. Im Spezielleren besteht in dem Beispiel der in 2 gezeigten
Wellenform eine Einheit (J) aus drei Arten von Zyklen (j1, j2 und
j3), die in Bezug sowohl auf die Wellenlänge P als auch die Wellenhöhe H voneinander
verschieden sind, und die Sequenz in der Einheit (J) ist (j1, j2,
j3), wodurch die Sequenz in dem Kord (j1, j2, j3), (j1, j2, j3) – nämlich eine
regelmäßige Sequenz
ist.
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Im
Fall von drei Arten von Zyklen (j1, j2 und j3) sind in dem Kord
auch andere Sequenzen möglich, indem
andere Einheiten (J) wie z. B. (j1, j2, j1, j3), (j2, j1, j2, j3)
und dergleichen verwendet werden.
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Die
Wellenform kann eine sanfte Kurve wie z. B. eine Sinuskurve oder
eine Zickzack-Linie aus linearen Segmenten sein.
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Solch
eine Wellenform kann auf einem geraden Filament vorgesehen werden,
indem ein Werkzeug wie z. B. ein Zahnrad verwendet wird, das mit
Zähnen
versehen ist, deren Wellenlängen
und Wellenhöhen
variieren.
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Wenn
ein Metallkord 10A eine Vielzahl von profilierten Filamenten 10A umfasst,
können
die profilierten Filamente 10A mit derselben zweidimensionalen
Wellenform versehen sein, es ist jedoch auch möglich, zwei oder mehr Arten
von zweidimensionalen Wellenformen zu verwenden. Wenn dieselbe zweidimensionale
Wellenform verwendet wird, ist es vorzuziehen, dass die profilierten
Filamente 10A in Bezug auf die in 3 gezeigte
Phase voneinander verschoben sind.
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Alle
oder Teile der Metallfilamente 10 können profilierte Filamente 10A sein.
Im Fall von Teilen der Metallfilamente 10 kann der Rest
ein gerades Filament und/oder ein herkömmliches gewelltes Filament
mit einer konstanten Wellenlänge
und einer konstanten Wellenhöhe
sein.
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4 zeigt
einen Luftreifen 1, in dem Metallkorde 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung als Karkassen-Verstärkungskorde
verwendet werden. Der Reifen 1 in dieser Ausführungsform
ist ein Radialreifen für
Personenkraftwagen. Der Reifen 1 umfasst einen Laufflächenabschnitt 2,
ein Paar Seitenwandabschnitte 3, ein Paar Wulstabschnitte 4,
eine Karkasse 6, die sich zwischen den Wulstabschnitten 4 erstreckt,
und einen Laufflächen-Verstärkungsgürtel, der
radial außerhalb
der Karkasse 6 angeordnet ist.
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Der
Laufflächen-Verstärkungsgürtel umfasst
einen Breaker 7 und optional ein auf diesen gewickeltes Band 7c.
Der Breaker 7 umfasst zwei Kreuzlagen 7A und 7B von
parallelen Korden, die unter einem Winkel von 15 bis 35 Grad in
Bezug auf die Reifenumfangsrichtung gelegt sind. Im Fall eines Schwerlastreifens
besteht der Gürtel üblicherweise
aus drei oder vier Lagen.
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Für die Breakerkorde
werden in diesem Beispiel Metallkorde verwendet, es ist jedoch auch
möglich, Korde
aus organischer Faser mit hohem Modul wie z. B. Korde aus einer
aromatischen Polyamid-Faser und dergleichen zu verwenden.
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Die
Karkasse 6 umfasst eine Lage 6A von Korden, die
radial unter einem Winkel von 75 bis 90 Grad in Bezug auf die Umfangsrichtung
angeordnet sind und sich zwischen den Wulstabschnitten 4 durch
den Laufflächenabschnitt 2 und
die Seitenwandabschnitte 3 hindurch erstrecken und um die
Wulstkerne 5 von der Innenseite zu der Außenseite
des Reifens umgeschlagen sind, um ein Paar Umschlagabschnitte 6b und
einen Hauptabschnitt 6a dazwischen zu bilden. In dieser
Ausführungsform
besteht die Karkasse 6 aus einer einzigen Karkasslage 6A.
Zwischen dem Umschlagabschnitt 6b und dem Hauptabschnitt 6a in
jedem Wulstabschnitt 4 ist ein Wulstkernreiter 8 angeordnet,
der aus Hartgummi hergestellt ist und sich von dem Wulstkern 5 radial nach
außen
erstreckt und sich in Richtung seines radial äußeren Endes verjüngt.
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Die
Karkasskorde sind die oben erwähnten
Metallkorde. Die Durchmesser (d) der Metallfilamente 10 liegen
in einem Bereich von 0,15 bis 0,30 mm. Die Gesamtzahl (n) der Metallfilamente 10 in
einem Kord ist in einem Bereich von 2 bis 12 festgelegt.
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Die
Anzahl der profilierten Filamente 10A beträgt mindestens
eins, vorzugsweise mindestens zwei, wenn die Gesamtzahl (n) drei
oder weniger (n = < 3)
beträgt,
und nicht weniger als 30% der Gesamtzahl (n), wenn (n) mehr als
drei (n > 3) beträgt.
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Die
Wellenlängen
P sind vorzugsweise in einem Bereich des 3 bis 40-fachen des Filamentdurchmessers
(d) festgelegt. Sind sie kleiner als das 3-fache, besteht die Tendenz,
dass die Festigkeit des Filaments abnimmt. Sind sie größer als
das 40-fache, nimmt die Gummieindringung ab.
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Die
Wellenhöhen
H sind vorzugsweise in einem Bereich des 0,2- bis 3,0-fachen des Filamentdurchmessers
(d) festgelegt. Sind sie kleiner als das 0,2-fache, nimmt die Gummieindringung
ab. Sind sie größer als
das 3,0-fache, nimmt
die Festigkeit des Filaments ab.
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Die
Anzahl der Arten von Zyklen (j) ist in einem Bereich von 2 bis 10
festgelegt.
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In
dieser Ausführungsform
sind die Metallfilamente 10 miteinander zu einem Kord verdreht,
und alle Metallfilamente 10 besitzen denselben Durchmesser
(d). Alle Metallfilamente 10 sind profilierte Filamente 10A, die
dieselbe Wellenform (Sinuskurve) aufweisen, wobei sie jedoch in
der Längsrichtung
verschoben sind.
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Wenn
die Karkasse aus einer einzigen Lage 6A der Metallkorde
besteht, ist die Kordzahl vorzugsweise in einem Bereich von 20 bis
60/5 cm festgelegt.
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Vergleichstests
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Metallkorde
wurden hergestellt und hinsichtlich Gummieindringung und Ermüdungsfestigkeit
getestet, und unter Verwendung dieser Metallkorde als Karkasskorde
wurden Radialreifen mit der Größe 195/65R14 (Felgengröße 6JJ × 14) für Personenkraftwagen
mit der in 1 gezeigten Struktur hergestellt
und hinsichtlich Fahrkomfort, Spurhaltigkeit und Haltbarkeit getestet.
Die Testergebnisse und Spezifikationen der Korde sind in Tabelle
1 gezeigt.
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1) Gummieindringungstest
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Die
Testkorde wurden parallel zueinander in regelmäßigen Abständen in unvulkanisierten Kautschuk eingebettet,
indem sie zwischen zwei unvulkanisierten Kautschuksitzen angeordnet
wurden, und der Kautschuk wurde durch Erhitzen vulkanisiert. Dann
wurden die Testkorde aus dem vulkanisierten Gummistreifen entfernt
und zerlegt und die Länge
des Teils, in das der Kautschuk eingedrungen war, wurde entlang
der Kordlänge
von etwa 10 cm gemessen, um den Prozentsatz der gemessenen Länge zu der
Gesamtlänge
von 10 cm zu erhalten. In Tabelle 1 ist der Durchschnitt von zehn
Korden gezeigt. Somit ist die Eindringung umso besser, je größer der
Wert ist.
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2) Ermüdungsfestigkeitstest
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Der
Ermüdungstest
wurde gemäß der Japanischen
Industrienorm JIS-L1017
(Testing Method for Chemical Fiber Tire Cords, 3. Testverfahren, 3.2
Ermüdungsfestigkeit,
3.2.1 Ermüdungsfestigkeit
durch Druckbiegen, (2) Verfahren B (De Mattia-Verfahren)) durchgeführt.
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Testmuster
wurden aus dem oben erwähnten
vulkanisierten Gummistreifen hergestellt und die Muster wurden wiederholt
bis zum Brechen gebogen, wobei die Anzahl der Wiederholungen gezählt wurde.
In Tabelle 1 ist der Durchschnitt von zehn Mustern durch einen Index
angegeben, der darauf beruht, dass Ref. 1 100 ist; je größer der
Wert, desto höher
ist die Ermüdungsfestigkeit.
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3) Fahrkomforttest
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Ein
au vier Rädern
mit Testreifen (Reifendruck 200 kPa) versehener 2000 ccm FF Personenkraftwagen
wurde auf trockenen, rauen Straßen
(einschließlich
einer Asphaltstraße,
einer gepflasterten Straße
und einer Schotterstraße)
gefahren und ein Testfahrer bewertete den Fahrkomfort auf der Basis
der Rauigkeit, Dämpfung
und den Schub nach oben etc. in zehn Stufen; je höher die
Platzziffer, desto besser ist der Fahrkomfort.
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4) Spurhaltigkeitstest
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Das
oben erwähnte
Testfahrzeug wurde auf einer trockenen Asphaltstraße auf einer
Teststrecke gefahren, und der Testfahrer bewertete die Spurhaltigkeit
auf der Basis der Handlingreaktion, der Steifigkeit, des Grips und
dergleichen in zehn Stufen; je höher
die Platzziffer, desto besser ist der Fahrkomfort.
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5) Haltbarkeitstest
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Unter
Verwendung einer Haltbarkeits-Trommeltestvorrichtung wurden die Testreifen
unter dem folgenden beschleunigten Zustand gefahren: 150% der in
der JIS angegebenen maximalen Reifenbelastung, 80% des in der JIS
angegebenen normalen Drucks, und eine Geschwindigkeit von 80 km/h.
Nach 15.000 gefahrenen Kilometern wurde der Reifen aufgeschnitten
und überprüft, indem
die Karkasskordbrüche
gezählt
wurden. Somit ist die Haltbarkeit umso besser, je kleiner die Zahl
ist (Knicken). Tabelle 1
| Reifen | Ref. | Bsp.
1 | Bsp.
2 |
| Karkasse | | | |
| Anzahl
der Lagen | 1 | 1 | 1 |
| Kord | | | |
| Struktur | 1 × 5 | 1 × 5 | 1 × 7 |
| Durchmesser
d (mm) | 0,225 | 0,225 | 0,185 |
| Profiliertes
Filament | | | |
| Anzahl
der Filamente | 5 | 5 | 5 |
| Anz.
d. Wellenformen | 1 | 1 | 1 |
| 2D
Wellenform | Sinus | Sinus | Sinus |
| Anzahl
d. Zyklen | 1 | 4 | 9 |
| Wellenlänge P | 10,5d | 10,5d/30d | 10,5d/20d/30d |
| Wellenhöhe H | 1,5d | 1,5d/2,0d | 1,0d/1,5d/2,0d |
| Kordanzahl/5cm | 36 | 36 | 36 |
| Gürtel *1 | | | |
| Testergebnisse | | | |
| Gummieindringung | 85 | 94 | 98 |
| Ermüdungsfestigkeit | 100 | 106 | 105 |
| Reifenleistung | | | |
| Fahrkomfort | 5 | 6 | 7 |
| Spurhaltigkeit | 5 | 7 | 6 |
| Haltbarkeit | 12 | 0 | 1 |
- *1) Der Gürtel bestand aus zwei Kreuzlagen
(Breaker) aus 1 × 3 × 0,38 Stahlkorden,
die unter +20/–20
Grad in Bezug auf den Reifenäquator
mit einer Kordanzahl von 24/5 cm gelegt waren.
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Aus
den Testergebnissen ist zu entnehmen, dass der Metallkord gemäß der vorliegenden
Erfindung sowohl im Hinblick auf die Gummieindringung als auch auf
die Ermüdungsfestigkeit
verbessert werden kann und durch Verwenden einer Karkasse, die aus
solchen Metallkorden hergestellt ist, kann der Luftreifen hinsichtlich
Fahrkomfort, Spurhaltigkeit und Haltbarkeit verbessert werden.