ES2262808T3 - Cuerda de acero para reforzar articulos de caucho. - Google Patents
Cuerda de acero para reforzar articulos de caucho.Info
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Abstract
Una cuerda de acero la cual comprende un primer grupo (10) y un segundo grupo (26), dicho primer grupo (10) comprendiendo un primer número de primeros filamentos de acero, dicho primer número oscilando entre tres y ocho, dicho segundo grupo (26) comprendiendo un segundo número de segundos filamentos de acero, dicho segundo número siendo igual a o mayor que dicho primer número, al menos uno de dichos segundos filamentos estando preformado de manera poligonal, caracterizada en que dicho segundo grupo (26) está torcido de manera helicoidal alrededor del primer grupo (10) con un paso de torcido de la cuerda, dichos primeros filamentos teniendo un paso de torcido mayor que 300 mm.
Description
Cuerda de acero para reforzar artículos de
caucho.
La presente invención se relaciona con una
cuerda de acero que comprende un primer grupo de primeros filamentos
de acero y un segundo grupo de segundos filamentos de acero. El
segundo grupo está torcido helicoidalmente alrededor del primer
grupo.
Las cuerdas de acero con filamentos de acero
torcidos son conocidas en el arte, particularmente en el arte del
refuerzo del caucho, y más particularmente en el arte del refuerzo
de neumáticos.
Una cuerda de acero 3+9+15 ha sido y es todavía
una cuerda de acero ampliamente usada, usada entre otras, para
reforzar las capas intermedias o del cinturón de los neumáticos de
camiones.
Un ejemplo de esta cuerda 3+9+15 es la siguiente
construcción:
-3x0.22 +
9x0.22 + 15x0.22 + 0.15
\hskip0.3cm6.3/12.5/18/3.5
\hskip0.3cmS/S/Z/S
A pesar de que este uso está ampliamente
expandido, esta cuerda 3+9+15 tiene un número de desventajas.
Una primera desventaja es que la forma de
fabricar tal cuerda 3+9+15 no es económica. Verdaderamente al menos
de dos a cuatro pasos diferentes de torcido son requeridos para
fabricar la cuerda final.
En un primer paso, los tres filamentos del
núcleo deben ser torcidos. En un segundo paso, los nueve filamentos
de la capa intermedia son torcidos alrededor de los filamentos del
núcleo. En un tercer paso los quince filamentos de la capa más
externa son torcidos alrededor de los filamentos de la capa
intermedia. Como un cuarto paso, un filamento adicional es
enrollado alrededor de la cuerda.
En las realizaciones usuales de una cuerda
3+9+15, las dos direcciones diferentes del torcido, S y Z, son
usadas para lograr un balance de torsión en la cuerda. En los
ejemplos dados anteriormente, los tres filamentos del núcleo y los
nueve filamentos de la capa intermedia han sido torcidos en la
dirección S y los quince filamentos de la capa más externa han sido
torcidos en la dirección Z. Si un aparato de doble torcido es usado
en todos los pasos para fabricar tal cuerda, esto significa que el
torcido subsiguiente en la dirección Z de los quince filamentos
exteriores destuerce parcialmente los torcidos anteriormente hechos
en la dirección S. Esto significa una pérdida de energía durante la
fabricación y acentúa nuevamente la forma no económica de la
fabricación de tal cuerda 3+9+15.
Una segunda desventaja es que una cuerda de
acero 3+9+15 no tiene una completa penetración del caucho. Como
consecuencia la humedad puede llegar a los filamentos de acero
individuales durante el uso, lo que puede disminuir drásticamente
el tiempo de vida de la cuerda de acero y del neumático
reforzado.
Numerosos intentos han sido hechos para evitar
las desventajas anteriores y para encontrar una alternativa
mejorada para esta construcción de 3+9+15.
Algunos intentos estuvieron dirigidos a
proporcionar una construcción de una cuerda de acero que fuera más
económica en su fabricación. Un ejemplo es una cuerda 3+9+15 donde
todas las capas han sido torcidas en la misma dirección. Otro
ejemplo es la así llamada cuerda compacta 1x27, donde todos lo
filamentos han sido torcidos en la misma dirección con el mismo
paso de torcido. Estos intentos condujeron a cuerdas más económicas
pero no resolvieron el problema de la penetración del caucho.
Otros intentos estuvieron dirigidos a
proporcionar una construcción de acero con una penetración del
caucho mejorada.
Un ejemplo es una cuerda
3xd_{1}+9xd_{2}+15xd_{3} donde los tres filamentos del núcleo
tienen un diámetro del filamento d_{1} el cual es mayor que el
diámetro del filamento d_{2} de los filamentos de la capa
intermedia, y donde el diámetro del filamento d_{2} de los
filamentos de la capa intermedia es mayor o igual al diámetro del
filamento d_{3} de los filamentos de la capa más externa. El uso
de filamentos más gruesos en el centro de la cuerda, conduce a más
espacio disponible para las capas y a capas no saturadas con
espacios entre los filamentos.
Otro ejemplo es la cuerda 3+8+13, es decir una
cuerda donde la capa intermedia y la capa más externa no están más
saturadas con el máximo número posible de filamentos. Uno o más
filamentos son omitidos de la capa intermedia o más externa y
conduce a espacios entre los filamentos de manera que el caucho es
capaz de penetrar.
Todavía otro ejemplo son las cuerdas 3+9+15
donde al menos un filamento en cada capa, es decir en el núcleo, en
la capa intermedia y en la capa más externa están preformados de
manera que exhiban una forma ondulada. El filamento ondulado crea
más espacio entre el filamento y los filamentos adyacentes y permite
la penetración del caucho.
Las siguientes construcciones de cuerdas de
acero son también ampliamente usadas como refuerzo para la capa
intermedia o del cinturón de un neumático de camión:
- -
- 3x0.20 + 6x0.35
- -
- 3x0.35 + 8x0.35
Estas construcciones, sin embargo, sufren de las
mismas desventajas que las construcciones 3+9+15. Dos operaciones
de torcido son requeridas para fabricar la cuerda y la penetración
completa del caucho no es obtenida.
Es un objeto de la presente invención evitar las
desventajas del arte anterior.
Es otro objeto de la presente invención
proporcionar una cuerda alternativa para una cuerda de acero 3+9+15,
una cuerda 3+6 o para una cuerda 3+8.
Es todavía otro objeto de la presente invención
proporcionar una cuerda de acero con una completa penetración del
caucho.
Es aún otro objeto de la presente invención
proporcionar una cuerda de acero que pueda ser hecha de una manera
económica.
De acuerdo a la invención se proporciona una
cuerda de acero la cual comprende un primer grupo y un segundo
grupo. El segundo grupo está torcido de forma helicoidal alrededor
del primer grupo con un paso de torcido de la cuerda. El primer
grupo comprende un primer número de primeros filamentos de acero
donde el primer número oscila entre tres y ocho. El segundo grupo
comprende un segundo número de segundos filamentos de acero. El
segundo número es igual a ó, preferiblemente, mayor que el primer
número. Los primeros filamentos tienen un paso de torcido mayor que
300 mm y están preferiblemente no torcidos (paso de torcido
infinito). Al menos uno de los segundos filamentos está preformado
de manera poligonal. Más de uno de los segundos filamentos puede
estar preformado de manera poligonal. Preferiblemente todos los
segundos filamentos pueden estar preformados de manera
poligonal.
El término "paso de torcido" significa la
distancia axial requerida para hacer una revolución de 360 grados
de un filamento en un grupo (paso de torcido del filamento o paso de
torcido del grupo), o de un grupo en una cuerda (paso de torcido
del grupo).
La técnica del preformado poligonal es discutida
en US-A-5,687,557.
Como será explicado de aquí en lo adelante tal
cuerda de acero puede ser fabricada en un paso único de torcido.
El preformado poligonal de los segundos
filamentos ofrece una estructura abierta a la cuerda de acero y
permite al caucho u otro material de matriz penetrar hasta el
primer grupo.
Preferiblemente los segundos filamentos son
torcidos uno alrededor del otro con un paso de torcido, de aquí en
lo adelante referido como paso de torcido del grupo. Este paso de
torcido del grupo es preferiblemente igual al paso de torcido de la
cuerda. Como será explicado de aquí en lo adelante, esta realización
preferida puede ser obtenida en un único paso por medio de una
aparato de doble torcido.
Para promover la penetración del caucho o de
otro material matriz dentro del primer grupo de filamentos o para
obtener características de alargamiento predeterminadas, al menos
uno de los primeros filamentos es preformado de manera que tenga
una forma ondulada. Más de uno de los primeros filamentos y
preferiblemente todos los primeros filamentos pueden ser
preformados de manera que tengan una forma ondulada.
Esta forma de onda espacial puede ser una forma
helicoidal. Sin embargo, esta forma ondulada es preferiblemente una
forma de onda espacial, es decir la onda no es una onda plana sino
tiene dimensiones fuera de un solo plano. Preferiblemente esta
forma de onda espacial tiene un primer rizo y un segundo rizo. El
primer rizo descansa en un plano que es sustancialmente diferente
del plano del segundo rizo.
Los documentos del arte anterior
JP-A-04-370283,
JP-A-06-073672 y
JP-A-07-042089 todos
describen cuerdas de acero las cuales comprenden dos grupos de
filamentos de acero donde un grupo está torcido de manera helicoidal
alrededor de otro.
La cuerda de acero de
JP-A-04-370283 tiene
un primer grupo de solamente dos primeros filamentos y un segundo
grupo de N segundos filamentos con N igual a dos o tres. Los N
segundos filamentos son realizados de manera que exhiban una forma
ondulada.
La cuerda de acero de
JP-A-06-073672 tiene
un primer grupo de dos primeros filamentos y un segundo grupo de
dos segundos filamentos. Los primeros filamentos son realizados de
manera que exhiban una forma ondulada.
La cuerda de acero de
JP-A-07-042089 tiene
un primer grupo de dos primeros filamentos y un segundo grupo de
dos o tres segundos filamentos. Los primeros filamentos son
realizados de manera que exhiban una forma ondulada de manera que
los primeros filamentos tengan la misma longitud que los segundos
filamentos en la cuerda de
acero.
acero.
Ninguna de las cuerdas de
JP-A-04-370283,
JP-A-06-073672 o
JP-A-07-042089, sin
embargo, pueden remplazar una construcción 3+9+15, una 3+6 o una
3+8 con el mismo efecto de refuerzo.
EP 0834612 A1 describe una cuerda de acero con
un núcleo y una capa dispuesta alrededor de dicho núcleo. El núcleo
comprende de uno a cuatro filamentos del núcleo y la capa de tres a
diez filamentos. Al menos uno de los filamentos del núcleo tiene
una primera forma de onda, y al menos uno de los filamentos de la
capa tiene una segunda forma de onda. La primera forma de onda es
sustancialmente diferente de la segunda forma de onda. El documento
no describe el paso de torcido de los filamentos del núcleo del uno
al cuatro. En adición los filamentos del núcleo son esencialmente
rectos y no siguen una trayectoria helicoidal.
GB 2098251A describe una cuerda de acero que
comprende dos grupos de alambres equivalentes de al menos dos
alambres cada uno, los grupos de alambres siendo torcidos uno
alrededor del otro y formando helicoides de sustancialmente igual
paso y sustancialmente de la misma forma, estando los alambres de un
primer grupo sustancialmente no torcidos. La solicitud sin embargo
no hace mención sobre ningún preformado ondulado, o poligonal de los
filamentos en ninguno de los grupos.
US 5687557 describe una cuerda de acero con
filamentos, torcidos con un paso de torcido en la cuerda. La
proyección de los filamentos a lo largo del eje longitudinal revela
una curva de dos dimensiones que es convexa a través de la longitud
de un paso de torcido. La curva muestra un radio de curvatura que
varía entre un mínimo y un máximo. Aunque todos los tipos de
construcciones son mencionados, ninguna construcción que comprenda
un primer y segundo grupo que estén torcidos de manera helicoidal
uno alrededor del otro y donde los filamentos de uno de los grupos
estén sustancialmente no torcidos es revelada.
JP 10-292277 revela una cuerda
esencialmente de capas obtenidas por torcido de un manojo o
formación escalonada de capas donde los filamentos del núcleo han
sido ondulados en dos dimensiones en la dirección longitudinal.
Aunque los filamentos del núcleo puedan ser considerados como de un
grupo y los filamentos de la capa como el otro grupo, estos grupos
no están torcidos de manera helicoidal uno alrededor del otro es
decir el núcleo es considerado recto. Tampoco se hace mención de
una posible longitud del trenzado grande o infinita del núcleo.
En una realización preferida de la presente
invención, el primer número de los filamentos oscila desde tres a
cinco y el segundo número de segundos filamentos oscila de cuatro a
ocho. Por ejemplo el primer número es igual a cuatro y el segundo
número es igual a seis.
La invención será ahora descrita en más detalles
con referencia a los dibujos acompañantes donde
- La Figura 1 ilustra de manera esquemática
la forma en la cual una cuerda de acero de acuerdo a la invención
es fabricada;
- La Figura 2 ilustra una sección transversal
real de una cuerda de acero de acuerdo a la invención;
- La Figura 3 ilustra una sección transversal
principal de una cuerda de acero de acuerdo a la invención.
Una cuerda de acero de acuerdo a la invención es
preferiblemente hecha como sigue. El producto de partida es una
varilla de alambre con un diámetro de la varilla que oscila de 5.5
mm a 6.5 mm. La composición del acero de esta varilla generalmente
comprende un contenido mínimo de carbón de 0.60% (por ejemplo al
menos 0.80%, o al menos 0.92% con un máximo de 1.2%), un contenido
de manganeso que oscila desde 0.20 a 0.90% y un contenido de
silicona que oscila de 0.10 a 0.90%, los contenidos de fósforo y
azufre son cada uno preferiblemente mantenidos por debajo de 0.03%;
elementos adicionales tales como cromo (hasta 0.2 a 0.4%), boro,
cobre, cobalto, níquel, vanadio ... pueden ser añadidos a la
composición para minimizar la cantidad de la deformación necesaria
para obtener una predeterminada resistencia a la tensión.
La varilla de alambre es trefilada en seco a
través de un número de matrices subsecuentes para trefilado hasta
que el alambre de acero con un diámetro intermedio es obtenido. Este
trefilado en seco puede ser interrumpido por un tratamiento
patentado intermedio para obtener una estructura metálica que es
apropiada para ser adicionalmente trefilada.
A un diámetro intermedio el alambre de acero es
preferiblemente cubierto con un recubrimiento metálico. El tipo
exacto del recubrimiento depende de la aplicación eventual. Este
recubrimiento puede ser un recubrimiento resistente a la corrosión
tal como zinc o un recubrimiento que promociona la adhesión al
material matriz tal como latón en el caso del caucho, o el así
llamado latón ternario tal como
cobre-zinc-níquel (por ejemplo
64%/35.5%/0.5%) y cobre-zinc-cobalto
(por ejemplo 64%/35.7%/0.3%), o una capa de adhesión libre de cobre
tal como zinc-cobalto o
zinc-níquel.
El alambre de acero con el recubrimiento
metálico es adicionalmente trefilado en húmedo hasta un filamento
final con un diámetro del filamento. El valor exacto de este
diámetro final también depende de la aplicación eventual.
Generalmente, el diámetro del filamento oscila desde 0.03 mm a 1.10
mm, más específicamente desde 0.15 mm a 0.60 mm, por ejemplo desde
0.20 mm a 0.45 mm.
La resistencia a la tensión final del filamento
de acero puede variar en dependencia de la composición de la
varilla de acero inicial, el grado de deformación y el valor del
diámetro del filamento.
Preferiblemente el filamento de acero tiene una
resistencia a la tensión alta. Esta es una resistencia a la tensión
TS por encima de los siguientes valores mínimos:
TS> 2250 -
1150\ x\ log\ d\
Mpa
donde d es el diámetro del
filamento en
mm.
Como tales los filamentos de acero pueden tener
una resistencia a la tensión de hasta 4000 MPa e incluso mayor.
La operación de torcido final será explicada con
referencia a la Figura 1.
Comenzando por el lateral derecho de la Figura
1, cuatro primero filamentos de acero 10 con un diámetro de 0.38 mm
son desenrollados a partir de carretes 12 y guiados por medio de
ruedas de guía 14, 16 y 18 hacia unos dos pares de ruedas dentadas
19 que dan a los primeros filamentos de acero 10 un primer rizo y un
segundo rizo. El primer rizo descansa en un plano que es diferente
al plano del segundo rizo.
La técnica del doble rizo está descrita en
WO-A-99/28547.
El manojo 22 de primeros filamentos de acero de
doble rizo 10 es entonces guiado a través de una polea 20 por
encima de una primera ala 24 de un aparato de doble torcido. La
dirección del manojo 22 es invertida al pasar por encima de la
polea 25, después de lo cual el manojo 22 entra de manera central en
el aparato de doble torcido. Durante su travesía por encima del ala
24 y solamente después de esto, el manojo 22 de primeros filamentos
de doble rizo 10 ha recibido dos torcidos.
Seis segundos filamentos de acero 26 con un
diámetro del filamento de 0.38 mm son desenrollados de carretes de
suministro 28 dentro del aparato de doble torcido. Los seis segundos
filamentos de acero son guiados por encima de ruedas de guía 30
hacia un dispositivo de preformado 31 el cual da a los segundos
filamentos de acero 26 un preformado poligonal. Los segundos
filamentos de acero 26 así preformados de manera poligonal son
adicionalmente guiados por encima del disco de distribución 32 hacia
una matriz de formación de la cuerda 34 donde los segundos
filamentos de acero 26 llegan juntos con el manojo 22 de los
primeros filamentos 10. El manojo 22 de los primeros filamentos de
acero 10 y los segundos filamentos de acero 26 son entonces
invertidos por medio de la polea 20 hacia la segunda ala 36 del
aparato de doble torcido. Durante su travesía por encima de la
segunda ala 36 y sólo después de esto, la cuerda de acero final de
la invención 38 está formada: el manojo 22 de los primeros
filamentos de acero 10 está no torcido y los segundos filamentos de
acero 26 están torcidos. El resultado es una cuerda de acero 38 que
cumple con la siguiente fórmula:
4x0.38 +
6x0.38\
\hskip0.3cm22/S
El paso de torcido del grupo es igual al paso de
torcido de la cuerda y es alrededor de 22 mm.
Generalmente el paso de torcido del grupo y el
paso de torcido de la cuerda pueden variar entre 30 veces el
diámetro del filamento y 150 veces el diámetro del filamento, por
ejemplo entre 50 veces y 70 veces el diámetro del filamento, aunque
los valores fuera de estos rangos no están excluidos.
La tabla aquí a continuación resume algunas de
las propiedades de esta cuerda de acero 38.
| Propiedad | Dimensión | Valor |
| Densidad lineal | (g/m) | 8.95 |
| diámetro | (mm) | 1.64 |
| Carga de ruptura (sin revestir) | (N) | 2900 |
| Resistencia a la ruptura (sin revestir) | (MPa) | 2550 |
| Carga de ruptura (revestida) | (N) | 2960 |
| Resistencia a la ruptura (revestida) | (MPa) | 2600 |
| Penetración del caucho | (%) | 100 |
| Rigidez a la flexión | (Nmm^{2}) | 2135 |
La Figura 2 muestra una sección transversal real
de una cuerda de acero 38. La cuerda de acero 38 tiene un primer
grupo de cuatro primeros filamentos de acero 10 más o menos
paralelos y no torcidos. Espacios están disponibles entre los
filamentos de acero 10 como una consecuencia del doble rizo. Como
resultado el caucho es capaz de penetrar dentro del primer grupo.
Un segundo grupo de seis segundos filamentos de acero 26 es torcido
alrededor del primer grupo. Los seis segundos filamentos de acero 26
han sido preformados de manera poligonal para permitirle al caucho
penetrar a través del segundo grupo y llegar al primer grupo.
La Figura 3 muestra de manera esquemática una
cuerda de acero 38 3+5 de acuerdo a la invención. La cuerda de
acero 38 tiene un primer grupo de tres primeros filamentos 10 que
tienen una primera forma de onda espacial de manera que sean
creados espacios dentro del primer grupo. Esto está ilustrado por
medio de líneas de puntos alrededor de cada primer filamento 10. Un
segundo grupo de cinco segundos filamentos de acero 26 es torcido
alrededor del primer grupo. Los segundos filamentos de acero 26 han
sido preformados de manera poligonal de manera que sean creados
espacios entre los segundos filamentos y entre el primer grupo y el
segundo grupo.
A continuación de las realizaciones ilustradas
en la Figura 2 y en la Figura 3, otras realizaciones de la cuerda
de acero de la invención son posibles. Algunos ejemplos son:
3 + 4
3 + 6
3 + 7
3 + 8
4 + 5
4 + 7
4 + 8
5 + 6
5 + 7
5 + 8
6 + 6
6 + 7
6 + 8
El diámetro del filamento de los primeros y
segundos filamentos de acero no necesita ser el mismo. Incluso el
diámetro del filamento puede variar dentro de un grupo, lo que
significa que el primer grupo puede comprender primeros filamentos
de acero con un diámetro diferente y que el segundo grupo puede
comprender segundos filamentos de acero con un diámetro
diferente.
Aunque la cuerda de acero de la invención es
particularmente apropiada para el refuerzo de la capa intermedia o
del cinturón de los neumáticos de camiones, otras aplicaciones donde
sea requerida o preferida la penetración completa de caucho o
impregnación completa con plástico, son posibles.
Claims (8)
1. Una cuerda de acero la cual comprende un
primer grupo (10) y un segundo grupo (26), dicho primer grupo (10)
comprendiendo un primer número de primeros filamentos de acero,
dicho primer número oscilando entre tres y ocho, dicho segundo
grupo (26) comprendiendo un segundo número de segundos filamentos de
acero, dicho segundo número siendo igual a o mayor que dicho primer
número, al menos uno de dichos segundos filamentos estando
preformado de manera poligonal,
caracterizada en que
dicho segundo grupo (26) está torcido de manera
helicoidal alrededor del primer grupo (10) con un paso de torcido
de la cuerda, dichos primeros filamentos teniendo un paso de torcido
mayor que 300 mm.
2. Una cuerda de acero de acuerdo a la
reivindicación 1 donde dichos segundos filamentos (26) son torcidos
uno alrededor del otro con un paso de torcido del grupo.
3. Una cuerda de acero de acuerdo a cualquiera
de las reivindicaciones precedentes donde dicho paso de torcido del
grupo es igual a dicho paso de torcido de la cuerda.
4. Una cuerda de acero de acuerdo a cualquiera
de las reivindicaciones precedentes donde al menos uno de dichos
primeros filamentos de acero (10) está preformado de manera que
tenga una forma ondulada.
5. Una cuerda de acero de acuerdo a la
reivindicación 4 donde dicha forma ondulada es una forma ondulada
espacial.
6. Una cuerda de acero de acuerdo a la
reivindicación 5 donde dicha forma ondulada espacial tiene un primer
rizo y un segundo rizo, el primer rizo descansando en un plano que
es sustancialmente diferente al plano del segundo rizo.
7. Una cuerda de acero de acuerdo a cualquiera
de las reivindicaciones precedentes donde dicho primer número
oscila de tres a cinco y donde dicho segundo número oscila de cuatro
a ocho.
8. Una cuerda de acero de acuerdo a cualquiera
de las reivindicaciones precedentes donde dicho primer número es
igual a cuatro y donde dicho segundo número es igual a seis.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP01201518 | 2001-04-26 | ||
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