ES2339016T3

ES2339016T3 - Material de refuerzo para caucho, producto de caucho preparado usando el material y metodo para producir el producto, y neumatico de caucho preparado usando el material.

Info

Publication number: ES2339016T3
Application number: ES04704335T
Authority: ES
Inventors: Shuichi Fukutani; Hidenori Matsushima
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd; Tokusen Kogyo Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd; Tokusen Kogyo Co Ltd
Priority date: 2003-01-24
Filing date: 2004-01-22
Publication date: 2010-05-14
Anticipated expiration: 2024-01-22
Also published as: WO2004065686A1; EP1595996A1; US8906514B2; EP1595996A4; EP1595996B1; US20060081319A1; KR20050103203A; KR101141032B1

Abstract

Un material de refuerzo para caucho que está formado de un cordón de acero el cual se obtiene por alineación o torsión de al menos un torón de alambre, que tiene una forma de espira plana en que, cuando el material está en un estado libre individualizado, partes de bucle circulares se superponen parcialmente entre sí por orden, y entre las partes de bucle circulares adyacentes, tiene una parte reformada con una curvatura menor que la de las partes de bucle circulares.

Description

Material de refuerzo para caucho, producto de caucho preparado usando el material y método para producir el producto, y neumático de caucho preparado usando el material.

Campo técnico

El presente invento se refiere a un material de refuerzo que es adecuado como material de refuerzo para un producto de caucho tal como un neumático, y que ha sido procesado para que tenga una forma de espira plana. Más en particular, el presente invento se refiere a un material de refuerzo, que no origine un esfuerzo no deseado y que tenga excelentes características de estabilidad de forma, a un producto de caucho en el que se use el material y a un método para producir el producto, y a un neumático en el que se use el material.

Antecedentes en la técnica

Se ha propuesto hasta el presente el uso de un cordón de acero o de un alambre de acero que se procesa para que tenga una forma de espira plana, como material de refuerzo para un neumático, por ejemplo, véanse las solicitudes de patente japonesa Kokai publicaciones números Hei 10 (1998)- 217716, Hei 10 (1998 - 258609), y Sho 63 (1988 - 96338). Tal material de refuerzo que tiene la forma de espira plana ha sido procesado para que tenga una forma predeterminada, de la manera que se expone en lo que sigue. Concretamente, un cordón de acero o un alambre de acero, que tenga una forma de espira cilíndrica, se exprime desde ambos lados mediante caucho no vulcanizado, al tiempo que es aplastado de modo que se plieguen las respectivas partes de bucle en la dirección del eje geométrico de la espira. Como resultado, en el material de refuerzo que tiene la forma de espira plana, hay dispuestas una pluralidad de partes de bucle de modo que queden parcialmente superpuestas unas a otras por orden.

Sin embargo, el material de refuerzo antes descrito que tiene la forma de espira plana, se procesa mientras está siendo exprimido el cordón de acero o el alambre de acero de forma de espira cilíndrica. Por consiguiente, es difícil estabilizar la forma del material, y se hace inestable la calidad de un producto de caucho. Además, puesto que el material de refuerzo antes descrito, que tiene la forma de espira plana, es incrustado en el producto de caucho mientras conserva el esfuerzo de torsión, se pueden causar efectos adversos en cuanto a la resistencia a la fatiga del producto de caucho. Obsérvese que, para emparedar el cordón de acero o el alambre de acero, el cual tiene la forma de espira cilíndrica, mediante el uso de caucho no vulcanizado mientras se exprime el cordón o el alambre, se requiere un complicado equipo de procesado del mismo con objeto de reducir la variación en calidad. Por consiguiente, se aumentan los costes de fabricación del producto de caucho.

En el documento JP-A-11-21777 se describe un material de refuerzo formado por dos cordones de acero dispuestos en estado de aplicados mutuamente.

Exposición del invento

Un objeto del presente invento es el de proporcionar un material de refuerzo, que no origine esfuerzos no deseados y que tenga excelentes características de estabilidad de la forma, un producto de caucho en el que use el material y un método para producir el producto, y un neumático en el que se use el material y un método para producir el
neumático.

Este objeto se logra de acuerdo con el presente invento, mediante un material de refuerzo según la reivindicación 1 ó 5, un producto de caucho según la reivindicación 6, un método según la reivindicación 7, y un neumático según la reivindicación 8. Las realizaciones preferidas se describen en las reivindicaciones subordinadas.

Un material de refuerzo para caucho del presente invento tiene una forma de espira plana en que, cuando el material está en un estado libre individualizado, partes de bucle circular se superponen parcialmente unas a otras por orden. Concretamente, el material de refuerzo para caucho del presente invento tiene partes de bucle circular que circundan alrededor de un eje geométrico, cuando el material está en el estado libre individualizado, para así formar la forma de espira plana al inclinarse a un lado con respecto a una dirección axial. Además, las respectivas partes de bucle de cada vuelta son desplazadas sucesivamente en una dirección a lo largo del eje geométrico, y esas partes de bucle circular son superpuestas parcialmente unas a otras por orden para formar una forma de banda.

El material de refuerzo que tiene la forma de espira plana en el estado libre individualizado, como se ha descrito en lo que antecede, puede ser incrustado en caucho sin que sea procesado. Además, el material de refuerzo puede ser también incrustado en caucho después de haber sido procesado el material para que constituya una hoja con caucho no vulcanizado o similar que cubra el material. En uno u otro caso, el material de refuerzo puede ser usado sin originar esfuerzos innecesarios. Además, puesto que el material de refuerzo se produce como una sola pieza, la forma del mismo se estabiliza fácilmente. En consecuencia, el equipo para producir el material puede ser simplificado, y el material puede ser producido a bajo coste.

Es preferible que el material de refuerzo tenga no menos del 35% de alargamiento con bajo esfuerzo para una carga de 10 N. Aumentando el alargamiento a bajo esfuerzo como se ha descrito en lo que antecede, el material puede seguir fácilmente una elevación en el momento de la vulcanización para la producción de un neumático, por ejemplo. En el citado material de refuerzo, es preferible que el número de vueltas de otras partes de bucle superpuestas sobre una parte de bucle arbitraria entre la pluralidad de partes de bucle, se fije para que sea de 1 a 15. Así, la resistencia y la flexibilidad del material de refuerzo pueden ser compatibles.

En el presente invento, se requiere procesar previamente el material de refuerzo para que tenga la forma de espira plana en el estado libre individualizado. Sin embargo, disponiendo partes reformadas entre partes de bucle circular adyacentes entre sí, teniendo las partes reformadas una curvatura menor que la de las partes de bucle circular, se hace posible mejorar además las características de estabilidad de forma del material de refuerzo. En este caso, el material de refuerzo del presente invento tiene una configuración totalmente nueva, comparada con la del caso convencional, y puede ser identificado incluso en el estado en el que el material está incrustado en caucho.

Concretamente, el material de refuerzo para caucho del presente invento tiene la forma de espira plana en la cual las partes de bucle circular están superpuestas parcialmente unas a otras por orden, y tiene las partes reformadas entre las partes de bucle circular adyacentes entre sí, teniendo las partes reformadas una curvatura menor que la de las partes de bucle circular.

Además, un producto de caucho del presente invento tiene un material de refuerzo incrustado en caucho, teniendo el material de refuerzo una forma de espira plana en la cual están parcialmente superpuestas unas a otras, por orden, partes de bucle circular, y que tiene partes reformadas entre las partes de bucle circular adyacentes entre sí, las cuales tienen una curvatura menor que la de las partes de bucle circular. Además, un método para producir un producto de caucho del presente invento incluye los pasos de formar un producto de caucho no vulcanizado incrustando para ello un material de refuerzo en caucho no vulcanizado, teniendo el material de refuerzo una forma de espira plana en la cual están parcialmente superpuestas unas a otras por orden partes de bucle circular, y que tiene partes reformadas entre las partes de bucle circular adyacentes entre sí, las cuales tienen una curvatura menor que las de las partes de bucle circular, y vulcanizar el producto de caucho no vulcanizado.

Además, un neumático del presente invento tiene un material de refuerzo incrustado en caucho, teniendo el material de refuerzo una forma de espira plana en la cual están parcialmente superpuestas unas a otras por orden partes de bucle circular, y que tiene partes reformadas entre las partes de bucle circular adyacentes entre sí, las cuales tienen una curvatura menor que la de las partes de bucle circular.

Como se ha descrito en lo que antecede, cuando se forma el material de refuerzo que tiene la forma de espira plana con las partes reformadas dispuestas entre partes de bucle circular adyacentes entre sí, teniendo las partes reformadas una curvatura menor que la de las partes de bucle circular, la forma del material de refuerzo puede ser estabilizada sin originar esfuerzos innecesarios. Por consiguiente, en la producción del producto de caucho, tal como el neumático, mediante el uso del material de refuerzo antes descrito que tiene la forma de espira plana, es posible mejorar las características de procesado y de trabajado, y asegurar una calidad estable. Además, se puede mejorar la resistencia a la fatiga del producto de caucho.

En el presente invento, las partes reformadas que tienen una curvatura diferente a la de las partes de bucle tienen una curvatura menor (un radio de curvatura mayor) que las partes de bucle.

El material de refuerzo antes descrito está formado por un cordón de acero que se obtiene alineando o retorciendo al menos un torón de alambre. Sin embargo, en particular, es preferible que el material de refuerzo esté formado de un alambre (un solo alambre de acero). En el caso de formar el cordón de acero mediante el uso de una pluralidad de alambres, es preferible que los alambres sean retorcidos juntos. En cuanto a la estructura retorcida, puede aplicarse una estructura públicamente conocida. Aunque, en términos de permeabilidad del caucho, es preferible la estructura de 1 x n, la estructura no queda limitada a esa.

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Breve descripción de los dibujos

Las Figs. 1(a) a 1(c) representan un material de refuerzo para caucho de acuerdo con una primera realización, que no forma parte del presente invento: la Fig. 1(a) es una vista en planta, la Fig. 1(b) es una vista lateral en corte transversal, y la Fig. 1(c) es una vista en corte transversal dado a lo largo de la línea X-X.

Las Figs. 2(a) y 2(b) representan el material de refuerzo para caucho de acuerdo con la primera realización en mitad de un paso de formación: la Fig. 2(a) es una vista en planta y la Fig. 2(b) es una vista lateral en corte transversal.

La Fig. 3 es una vista en planta que representa un material de refuerzo para caucho de acuerdo con una segunda realización, la cual forma parte del presente invento, en mitad de un paso de formación.

La Fig. 4 es una vista en planta que muestra un material de refuerzo para caucho de acuerdo con una tercera realización, que no forma parte del presente invento, en mitad de un paso de formación.

La Fig. 5 es un gráfico que representa la relación entre la carga (N) y el alargamiento (%) en el material de refuerzo para caucho del presente invento.

Las Figs. 6(a) y 6(b) representan un aparato de prueba de carga-alargamiento para el material de refuerzo para caucho del presente invento: la Fig. 6(a) es una vista lateral y la Fig. 6(b) es una vista en corte transversal dado a lo largo de la línea Y-Y.

La Fig. 7 es una vista de la mitad de un corte transversal por un meridiano, en la que se muestra un ejemplo de un neumático en el que se usa el material de refuerzo para caucho del presente invento.

La Fig. 8 es una vista lateral en la que se muestra un paso de recubrimiento con caucho para el material de refuerzo para caucho del presente invento.

El mejor modo para la puesta en práctica del invento

Con referencia a los dibujos que se acompañan, se describe en detalle lo que sigue una configuración del presente invento.

En las Figs. 1(a) a 1(c) se ha representado un material de refuerzo para caucho de acuerdo con una primera realización, que no forma parte del presente invento. En las Figs. 2(a) y 2(b) se ha representado el material de refuerzo para caucho de la primera realización en mitad de un paso de formación. Como se ha ilustrado en las Figs. 1(a) a
1(c), el material de refuerzo W_{1} de esta realización tiene una forma de espira plana en la que, cuando el material está en un estado libre individualizado, partes de bucle (partes aproximadamente circulares) están parcialmente superpuestas unas a otras por orden. Además, el material de refuerzo tiene partes reformadas (partes deformadas) aproximadamente rectas, que cada una tiene una longitud L_{1}, entre partes de bucle adyacentes entre sí.

Concretando más, el material de refuerzo W_{1} tiene una pluralidad de partes de bucle que circundan alrededor de un eje geométrico O_{1}, cuando el material está en el estado libre individualizado, para así formar la forma de espira plana al tiempo que se inclina a un lado (el lado derecho en la Fig. 1(b)) con respecto a una dirección axial. Además, las respectivas partes de bucle de cada vuelta están desplazadas sucesivamente en una dirección a lo largo del eje geométrico O_{1}, y esas partes de bucle están parcialmente superpuestas entre sí por orden para formar una forma de banda. En el ejemplo de las Figs. 1(a) a 1(c), el número de vueltas N de otras partes de bucle superpuestas sobre una parte de bucle arbitraria entre la pluralidad de partes de bucle, es de 4. Además, las partes reformadas aproximadamente rectas están dispuestas entre partes de bucle adyacentes entre sí. Como resultado, una parte central (centro de un radio de curvatura) de cada una de las partes de bucle a ambos lados de la parte reformada, es desplazada hacia una dirección en la cual las partes de bucle se extienden en la dirección axial. En consecuencia, las partes de bucle son desplazadas con una cantidad de desplazamiento hacia el un lado de la dirección axial, con cada vuelta.

Con objeto de producir el material de refuerzo W_{1}, por ejemplo, como se ha ilustrado en las Figs. 2(a) y 2(b), las mismas áreas de partes de bucle para cada vuelta de una espira cilíndrica C formada arrollando para ello un alambre (un alambre de acero o similar) en una espiral cilíndrica en un estado de contacto aproximadamente íntimo, son suministradas sucesivamente sobre una superficie de estampa, la cual es deprimida con una forma de arco, de un diámetro 11 de un dispositivo de conformar (no representado). Después, las áreas de las partes de bucle son conformadas al ser prensadas contra la superficie de estampa con una presión predeterminada mediante una pieza de procesado en prensa 12. Como espira cilíndrica C, se usa una previamente producida, en un paso separado, mediante el uso de un alambre de acero como material de partida.

De esa manera, en la espira cilíndrica C, la misma área de la parte de bucle para cada vuelta de la espira es prensada contra la superficie de estampa, la cual está deprimida con la forma de arco, de la estampa 11, a la presión predeterminada, mediante la pieza 12 de procesado en prensa. En consecuencia, la parte prensada experimenta una deformación plástica, y, cuando se tira de la pieza 12 procesada en prensa para sacarla, la parte se queda aproximadamente recta en la longitud predeterminada L_{1}. Después se alimenta la espira cilíndrica C para la siguiente vuelta sin girar la espira C, y se conforma la misma área, prensando para ello de un modo similar el área contra la superficie de estampa de la estampa 11 por medio de la pieza 12 de procesado en prensa. Repitiendo el anterior proceso, se produce el material de refuerzo W_{1} que tiene la forma de espira plana, en el que las posiciones centrales de las partes de bucle de cada vuelta están desplazadas sucesivamente en una dirección con un paso de la longitud L_{1} de la parte reformada formada mediante la conformación.

En la realización antes descrita, la presión a la cual se prensa la pieza 12 de procesado en prensa se ajusta de modo que, al conformar, la parte reformada experimente la deformación plástica y quede aproximadamente recta.

En la Fig. 3 se ha representado un material de refuerzo para caucho de acuerdo con una segunda realización, la cual forma parte del presente invento, en mitad de un paso de formación. Como se ha ilustrado en la Fig. 3, el material de refuerzo W_{2} de la realización tiene una forma de espira plana en que, cuando el material está en un estado libre individualizado, las partes de bucle (partes aproximadamente circulares) son parcialmente superpuestas entre sí por orden. Además, el material de refuerzo tiene partes reformadas (partes deformadas), que cada una tiene una curvatura menor (un radio de curvatura mayor) que la de la parte de bucle, en una longitud L_{2}, entre las partes de bucle adyacentes entre sí.

Concretando más, el material de refuerzo W_{2} tiene partes de bucle que circundan alrededor de un eje geométrico O_{2}, cuando el material está en el estado libre individualizado, para así formar la forma de espira plana al tiempo que se inclina a un lado (el lado derecho en la Fig. 3) con respecto a una dirección axial. Además, las respectivas partes de bucle de cada vuelta son desplazadas sucesivamente en una dirección a lo largo del eje geométrico O_{2}, y esas partes de bucle son parcialmente superpuestas entre sí por orden, para formar una forma de banda. En el ejemplo de la Fig. 3, el número de vueltas N de otras partes de bucle superpuestas sobre una parte de bucle arbitraria, entre la pluralidad de partes de bucle, es de 7. Además, las partes reformadas que tiene la pequeña curvatura están dispuestas entre partes de bucle adyacentes entre sí. Como resultado, una posición central (del centro de un radio de curvatura) de cada una de las partes de bucle, en ambos lados de la parte reformada, es desplazada hacia una dirección en la cual las partes de bucle se abren en la dirección axial. En consecuencia, las partes de bucle se desplazan en una cantidad de desplazamiento hacia un lado de la dirección axial con cada vuelta.

Con objeto de producir el material de refuerzo W_{2}, por ejemplo, como se ha ilustrado en la Fig. 3, las mismas áreas de las partes de bucle para cada vuelta de una espira cilíndrica C formada arrollando un alambre (un alambre de acero o similar) en una espiral cilíndrica, en un estado de contacto aproximadamente íntimo, son suministradas sucesivamente sobre una superficie de estampa, la cual está deprimida con forma de arco, de una estampa 21 de un dispositivo de conformar (no representado). Después, se conforman las áreas de las partes de bucle al ser prensadas contra la superficie de estampa por una pieza de procesado en prensa 22. A continuación, se alimenta la espira cilíndrica C para la siguiente vuelta, sin girar la espira C, y se conforma la misma área mediante un prensado igualmente del área contra la superficie de estampa de la estampa 21 por medio de la pieza 22 de procesado en prensa. Repitiendo el anterior proceso, se produce el material de refuerzo W_{2} que tiene la forma de espira plana, en el cual las posiciones centrales de las partes de bucle de cada vuelta están desplazadas sucesivamente en una dirección, con un paso de la longitud L_{2} de la parte reformada, formada mediante la conformación.

En la realización antes descrita, la presión con la cual se prensa la pieza 22 de procesado en prensa se ajusta de modo que, en la conformación, la parte reformada experimente la deformación plástica sin llegar hasta el punto de quedar aproximadamente recta, pero para que tenga una curvatura menor que la de las otras partes.

En la Fig. 4 se ha representado un material de refuerzo para caucho de acuerdo con una tercera realización, que no forma parte del presente invento, en medio de una etapa de formación. Como se ha ilustrado en la Fig. 4, el material de refuerzo W_{3} de esta realización tiene una forma de espira plana en que, cuando el material está en un estado libre individualizado, partes de bucle (aproximadamente partes circulares) son superpuestas parcialmente unas a otras por orden. Además, el material de refuerzo tiene partes reformadas (partes deformadas), que cada una tiene una curvatura mayor (un radio de curvatura menor) que la de la parte de bucle, sobre una longitud L_{3}, entre partes de bucle adyacentes entre sí.

Concretando más, el material de refuerzo W_{3} tiene partes de bucle que circundan alrededor de un eje geométrico O_{3}, cuando el material está en el estado libre individualizado, para así formar la forma de espira plana al tiempo que se inclina a un lado (el lado derecho en la Fig. 4) con respecto a una dirección axial. Además, las respectivas partes de bucle de cada vuelta están desplazadas sucesivamente en una dirección a lo largo del eje geométrico O_{3}, y esas partes de bucle están parcialmente superpuestas entre sí por orden, para formar una forma de banda. En el ejemplo de la Fig. 4, el número de vueltas N de otras partes de bucle superpuestas sobre una parte de bucle arbitraria entre la pluralidad de partes de bucle, es de 4. Además, las partes reformadas que tienen la curvatura grande están dispuestas entre partes de bucle adyacentes entre sí. Como resultado, una posición central (del centro del un radio de curvatura) de cada una de las partes de bucle a ambos lados de las partes reformadas, es desplazada hacia una dirección en la cual las partes de bucle se contraen en la dirección axial. En consecuencia, las partes de bucle son desplazadas en una cantidad de desplazamiento hacia el un lado de la dirección axial, con cada vuelta.

Con objeto de producir el material de refuerzo W_{3}, por ejemplo, como se ha ilustrado en la Fig. 4, las mismas áreas de partes de bucle para cada vuelta de una espira cilíndrica C formada arroyando un alambre (un alambre de acero o similar) en una espiral cilíndrica, en un estado de contacto aproximadamente íntimo, son suministradas sucesivamente sobre una superficie de estampa, la cual está deprimida con forma de arco, de una estampa 31 de un dispositivo de conformación (no representado). Después, se conforman las áreas de las partes de bucle por prensado contra la superficie de estampa mediante una pieza 32 de procesado en prensa. A continuación, se alimenta la espira cilíndrica C para la siguiente vuelta sin girar la espira C, y se conforma la misma área por prensado similar del área contra la superficie de estampa de la estampa 31 por medio de la pieza 32 de procesado en prensa. Repitiendo el proceso anterior, se produce el material de refuerzo W_{3} que tiene la forma de espira plana, en el cual las posiciones centrales de las partes de bucle de cada vuelta están desplazadas sucesivamente en una dirección con un paso de longitud L_{3} de la parte reformada, formada mediante la conformación.

En la realización antes descrita, se ajusta la presión a la cual se prensa la pieza 32 de procesado en prensa de modo que, en la conformación, la parte reformada experimente la deformación plástica para que así tenga una curvatura mayor que la de las otras partes.

Puesto que cada uno de los materiales de refuerzo W_{1}, W_{2} y W_{3} tiene la forma de espira plana en el estado libre individualizado, los materiales de refuerzo son adecuados como material de refuerzo para un producto de caucho, tal como un neumático de un automóvil, por ejemplo, y pueden ser incrustados en caucho sin ser procesados. Además el material de refuerzo puede ser también incrustado en caucho después de procesado el material, para que sea una hoja con caucho no vulcanizado o similar que cubra el material. En uno u otro caso, el material de refuerzo puede ser usado sin originar esfuerzos innecesarios, y puede ser usado en varias formas con un alto grado de libertad en cuanto al patrón de uso.

Además, puesto que cada uno de los materiales de refuerzo W_{1}, W_{2} y W_{3} se produce como una pieza individualizada, se estabiliza fácilmente la forma de la misma. En consecuencia, el equipo para producir el material puede simplificarse, y se puede producir el material a bajo coste. Así, por ejemplo, en la producción de un producto de caucho tal como un neumático mediante el uso de estos materiales de refuerzo W_{1}, W_{2} y W_{3}, se hace posible mejorar la capacidad de proceso y de trabajado, y asegurar una calidad estable.

Cada uno de los materiales de refuerzo W_{1}, W_{2} y W_{3} antes descritos es un ejemplo, y el número de vueltas de las partes de bucle puede cambiarse de acuerdo con el uso. En particular, es preferible que el número de vueltas N de otras partes de bucle superpuestas sobre una parte de bucle arbitraria entre la pluralidad de partes de bucle se establezca de modo que sea de 1 a 15. Si el número de vueltas N está por debajo del límite inferior, la resistencia del material resulta insuficiente, y si el número N excede del límite superior, disminuye la flexibilidad del mismo. En consecuencia, el material pasa a ser apto para sufrir separación del caucho. Obsérvese que el número de vueltas N significa el número de las otras partes de bucle superpuestas sobre la parte de bucle arbitraria desde una dirección. Es preferible mantener un rango del número de vueltas N en un estado en el que el material de refuerzo esté incrustado en un producto de caucho.

Es deseable que el diámetro del alambre de cada uno de los materiales de refuerzo W_{1}, W_{2} y W_{3}, sea de 0,10 a 5,00 mm, preferiblemente de 0,12 a 2,50 mm. Si el diámetro del alambre está por debajo del límite inferior, la resistencia del material resulta insuficiente, y si el diámetro del alambre excede del límite superior, el alargamiento del mismo es insuficiente y se disminuye su flexibilidad. En consecuencia, el material se hace apto para sufrir la separación del caucho.

En los materiales de refuerzo W_{1}, W_{2} y W_{3} se desea una relación (H/W x 100%) de la altura H de la espira a la anchura W de la espira que sea del 2 al 50% (véanse las Figs. 1(a) a 1(c). Si esta relación de esbeltez está por debajo del límite inferior, la resistencia del material resulta insuficiente, y si la relación de esbeltez excede del límite superior, se disminuye la flexibilidad del mismo. En consecuencia, el material se hace apto para sufrir la separación del caucho. Es preferible que se mantenga un margen de esa relación de la altura H de la espira a la anchura W de la espira incluso en el estado en que el material de refuerzo esté incrustado en el producto de caucho. No hay limitación alguna particular en cuanto a la forma de la espira. La espira puede tener también una forma poligonal, distinta a una forma circular tal como la de un círculo perfecto y la de una elipse. Las partes reformadas pueden estar dispuestas ya sea en un lado o ya sea en ambos lados en la dirección de la anchura de la espira.

En los materiales de refuerzo W_{1}, W_{2} y W_{3}, las longitudes L_{1}, L_{2} y L_{3} de las partes reformadas pueden ser de 0,02 W a 0,95 W, y preferiblemente de 0,05 W a 0,50 W, con respecto a la anchura W de la espira. Si las longitudes L_{1}, L_{2} y L_{3} de las partes reformadas están por debajo del límite inferior, se rebajan las características de estabilidad de forma del material de refuerzo, y se disminuye la flexibilidad del material de refuerzo. En consecuencia, el material de refuerzo se hace apto para sufrir la separación del caucho. Además, si las longitudes L_{1}, L_{2} y L_{3} de las partes reformadas exceden del límite superior, la resistencia del material se hace insuficiente. La anchura W de la espira puede seleccionarse de entre un margen de 3,0 a 150,0 mm.

En el caso de uso para refuerzo de un neumático, se requiere que cada uno de los materiales de refuerzo W_{1}, W_{2} y W_{3} tenga no menos del 35%, y preferiblemente no menos del 80% de alargamiento a bajo esfuerzo con una carga de 10 N. Si ese alargamiento a bajo esfuerzo es pequeño, por ejemplo, se hace difícil seguir una elevación a la hora de vulcanizar para la producción de un neumático.

En la Fig. 5 se han representado las características de alargamiento a bajo esfuerzo del material de refuerzo para caucho usado en el presente invento. En la Fig. 5, la línea de trazo lleno es el caso del material de refuerzo que tiene la forma de espira plana, y la línea de trazos es el caso de un cordón de alto alargamiento obtenido por torsión basta de una pluralidad de alambres de acero. Como se ve claramente en el gráfico, de acuerdo con el material de refuerzo que tiene la forma de espira plana del presente invento, es fácil satisfacer el requisito de un alargamiento a bajo esfuerzo no menor que el 150%, por ejemplo. Las características de alargamiento a bajo esfuerzo antes descritas pueden medirse mediante el uso del siguiente aparato de prueba.

En las Figs. 6(a) y 6(b) se ha ilustrado un aparato de prueba de carga-alargamiento para el material de refuerzo para caucho, el cual se usa en el presente invento. Se requiere llevar a cabo la prueba antes descrita de carga-alargamiento del material de refuerzo para caucho de modo que se reproduzca el alargamiento del material de refuerzo en el estado en que el material está incrustado en el caucho. En las Figs. 6(a) y 6(b), un par de placas de ajuste de resina 33 y 33 están unidas paralelas entre sí con cuatro espaciadores 34 interpuestos entre ellas, estando dispuestos los espaciadores en las esquinas de las placas. Como resultado, se forma un espacio de la altura de la espira H + 1,5 mm entre el par de placas de ajuste 33 y 33. Se coloca una pieza de prueba 36 de un material de refuerzo entre el par de placas de ajuste 33 y 33, y se conectan ambos extremos de la misma a una máquina de prueba de tracción, no ilustrada, a través de contactos de engarzar 36, alambres de acero rectos 37 y platos de fijación 38, respectivamente.

Cuando se miden las características de alargamiento a bajo esfuerzo del material de refuerzo para caucho mediante el uso del aparato de prueba configurado como se ha descrito en lo que antecede, se tira de la pieza de prueba 35 en dirección axial mediante la máquina de prueba de tracción, y se miden la carga (N) y el alargamiento (%) de la misma. En este caso, se controla el engrosamiento de la pieza de prueba 35 en dirección perpendicular a la dirección axial mediante las placas de ajuste 33, y la pieza de prueba se alarga sustancialmente solo en la dirección axial. Por consiguiente, se hace posible reproducir el alargamiento del material de refuerzo en el estado en el que el material está incrustado en el caucho. Como máquina de prueba de tracción se puede usar una máquina de prueba de tracción Instron. Por ejemplo, se puede establecer una longitud de la pieza de prueba (una distancia entre los contactos de engarzar) de 100 mm, y se puede establecer una velocidad de tracción de 20 mm/minuto.

En la Fig. 7 se ha ilustrado un ejemplo de un neumático en el que se usa el material de refuerzo para caucho del presente invento. El número de referencia 1 designa una parte 12 de banda de rodadura, el 2 designa una parte de pared lateral, y el 3 designa una parte de talón. Entre un par de partes de talón 3 y 3 están dispuestas una pluralidad de capas de armazón 4. Estas capas de armazón 4 están estratificadas de modo que permitan que los cordones de refuerzo de las mismas se corten entre sí entre las capas. En cada una de las partes de talón 3, están incrustados tres núcleos 5 de talón. Ambos extremos de las capas de armazón 4 están doblados alrededor de los núcleos 5 de talón desde un lado interior de un neumático hacia un lado exterior del mismo, para así emparedar los rellenos de talón 6. Dentro de las capas de armazón 4, se ha dispuesto la capa 7 de forro interior entre las partes de talón izquierda y derecha 3 y 3. Además, en el lado de la periferia exterior de las capas 4 de armazón, entre ambas partes de pared lateral 2 y 2, está incrustada una capa protectora 8 formada de cordón de fibra orgánica. Además, en un lado de la periferia exterior de la capa protectora 8 formada de cordón de fibra orgánica, está incrustada una capa protectora 9 formada de cordón de acero. Obsérvese que CL significa una línea central de un neumático, que pasa a través del plano del ecuador del neumático.

En el neumático descrito en lo que antecede, se usa el material de refuerzo antes descrito W_{1} que tiene la forma de espira plana, por ejemplo, como capa protectora 9, y el material de refuerzo W_{1} está enrollado continuamente en dirección circunferencial del neumático. El ángulo de inclinación del material de refuerzo W_{1} con respecto a la dirección circunferencial puede establecerse en aproximadamente 0º. Como alternativa, el material de refuerzo W_{1} puede ser doblado en zigzag al tiempo que se inclina con respecto a la dirección circunferencial del neumático. Por supuesto, es innecesario decir que en vez del material de refuerzo W_{1} que tiene la forma de espira plana, se puede usar el material de refuerzo W_{2} o el material de refuerzo W_{3}.

Cuando se use tal material de refuerzo W_{1} que tiene la forma de espira plana como capa protectora 9 del neumático, se estabiliza la calidad de la capa protectora 9. Como resultado, se puede mejorar la resistencia a la fatiga y la resistencia al corte. Además, puesto que el material de refuerzo W_{1} que tiene la forma de espira plana es flexible y tiene un gran alargamiento, el material es el más adecuado como material de refuerzo para caucho. Además, el material de refuerzo W_{1} que tiene la forma de espira plana no tiene virtualmente extremos, lo que contribuye a mejorar su resistencia a la separación.

En el caso de que se produzca el neumático antes descrito (producto de caucho) después de que haya sido incrustado el material de refuerzo W_{1}, que tiene la forma de espira plana, en caucho no vulcanizado, para formar un neumático no vulcanizado (producto de caucho no vulcanizado), se vulcaniza el neumático no vulcanizado. En este caso, el material de refuerzo W_{1} puede ser suministrado en el paso de formación del neumático no vulcanizado en el estado en que el material no está cubierto con caucho. Sin embargo, en ese caso, se puede alterar el tamaño del material de refuerzo W_{1}, o bien el recubrimiento de caucho puede resultar insuficiente. En consecuencia, es preferible que se suministre el material de refuerzo W_{1} en el paso de formación del neumático no vulcanizado, en el estado en el que el material de refuerzo W_{1} está cubierto de caucho.

La Fig. 8 es una vista en la que se ha ilustrado un paso de recubrimiento con caucho del material de refuerzo para caucho del presente invento, y el procesado del material en una hoja. En la Fig. 8, los números de referencia 41 y 42 designan rodillos de prensar, y los números de referencia 43 a 45 designan rodillos de guía. El rodillo de prensar 41 esta configurado para ser hecho girar y accionado por medios de accionamiento no ilustrados, y el rodillo de prensar 42 es accionado por la rotación del rodillo de prensar 41.

Se empuja una tira 51 hecha de caucho no vulcanizado para sacarla de una máquina de extruir no ilustrada, y se suministra desde arriba a un espacio de separación entre los rodillos de prensar 41 y 42 a través del rodillo de guía 43. Mientras tanto, se empuja fuera de una máquina de extruir, no ilustrada, una tira 52 hecha de caucho no vulcanizado, y se suministra desde el lado al espacio de separación entre los rodillos de prensar 41 y 42 a través del rodillo de guía 44. Además, el material de refuerzo W_{1} procesado para que tenga la forma de espira plana se suministra entre las tiras 51 y 52 a través del rodillo de guía 45. En consecuencia, el material de refuerzo W_{1} y las tiras 51 y 52 pasan a través del espacio de separación entre los rodillos de prensar 41 y 42. Se forma así continuamente un material de hoja 54 que incluye el material de refuerzo W_{1}. Tal material de hoja 54 que incluye el material de refuerzo W_{1} puede ser unido a un área a ser reforzada en el neumático, de acuerdo con las necesidades. En el paso de producción de neumáticos como se ha descrito en lo que antecede, puesto que el material de refuerzo W_{1} que tiene la forma de espira plana tiene un tamaño estable, es fácil procesar y manipular el material. Además, puesto que el comportamiento del material de refuerzo W_{1} antes descrito que tiene la forma de espira plana es estable en el procesado del mismo, no hay necesidad de un equipo complicado para la alimentación de material. Pueden así reducirse los costes de fabricación del neumático. Además, incluso si el material de refuerzo W_{1} que tiene la forma de espira plana es enrollado continuamente en la dirección circunferencia del neumático en la parte de banda de rodadura, el material puede seguir una elevación (expansión en dirección radial del neumático) en la vulcanización.

En las realizaciones antes descritas, se dio la descripción del caso en el que el producto de caucho es el neumático. En el presente invento, pueden citarse como el producto de caucho una correa transportadora, una manguera marina, un parachoques, y similares. Además, el área a ser reforzada en el neumático no está particularmente limitada, y se puede usar el material de refuerzo para varias áreas del neumático.

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Ejemplo de Aplicación

Se produjeron neumáticos de un ejemplo convencional, de un ejemplo comparativo y de un ejemplo de aplicación, respectivamente, en los cuales solamente las estructuras de una capa protectora de acero son diferentes entre si, como se ha ilustrado en la Tabla 1. Concretamente, el neumático es para un camión de transporte de mineral y tiene un tamaño de 1200-24 16PR, tiene una banda de rodadura lisa de TRA CODE: L4, y tiene una estructura cruzada que incluye 8 capas de armazón de nilón, 2 capas protectoras de nilón y una capa protectora de acero.

En el ejemplo convencional, se procesa un material de calandra obtenido por alineación de una pluralidad de cordones de acero que se extienden linealmente e incrustación de los cordones en caucho, y se forma una capa protectora mediante el uso del material de calandra. En el ejemplo comparativo, se forma un material de hoja cubriendo para ello un cordón de acero (alambre de acero), que tiene una forma de espira cilíndrica, con caucho por ambas caras simultáneamente, exprimiendo el cordón en una forma de espira plana, y se forma una capa protectora mediante el uso del material de hoja. En el ejemplo de aplicación, se forma un material de hoja recubriendo para ello un cordón de acero (alambre de acero), el cual ha sido previamente formado para que tenga una forma de espira plana, con caucho, desde ambas caras, y se forma una capa protectora mediante el uso del material de hoja.

En cuanto a estos neumáticos de prueba, se evalúan la resistencia al corte y la productividad de la formación de una capa protectora de acero, mediante el uso del siguiente método de prueba. En la Tabla 1 se reflejan los resultados.

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Resistencia al Corte

Se montaron los neumáticos de prueba sobre llantas con una presión de aire de 550 kPa, se acoplaron a un camión para transporte de material, y se usaron realmente para trabajo de manipulación de material en una mina. Después se comprobaron las condiciones de daños originados por cortes, y se obtuvo una longitud total de los cortes que llegaran hasta una capa protectora de nilón. Los resultados de la evaluación se han indicado como índices cuando se ha supuesto que el ejemplo convencional es de 100, usando los recíprocos de los valores medidos. Cuanto mayores sean los valores del índice, tanto mejor será la resistencia al corte.

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Productividad en la Formación de la Capa Protectora de Acero

Se midió el tiempo requerido para formar la capa protectora de acero en un tambor de formación. Los resultados de la evaluación se han indicado como índices, habiéndose supuesto que para el ejemplo comparativo es de 100, usando los recíprocos de los valores medidos. Cuanto mayores sean los valores del índice, tanto mejor será la productividad de formación (capacidad de procesado y de trabajado) de la capa protectora de acero.

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(Tabla pasa a página siguiente)

TABLA 1

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1

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Como resulta claro a la vista de la Tabla 1, el neumático del ejemplo de aplicación presenta una resistencia al corte significativamente mejorada en comparación con la del neumático del ejemplo convencional, y presenta también efectos de mejora si se compara con el neumático del ejemplo comparativo. Además, en el ejemplo de aplicación, el material de refuerzo que tiene la forma de espira plana incluye las partes reformadas aproximadamente rectas, y tiene mejores características de estabilidad de la forma. Así, el ejemplo de aplicación presenta mejor productividad de formación de la capa protectora de acero que la del ejemplo comparativo.

Aplicabilidad industrial

De acuerdo con el presente invento, se proporciona un material de refuerzo que no origina esfuerzos no deseados y que tiene excelentes características de estabilidad de la forma. Además, en la producción de un producto de caucho tal como un neumático, es posible mejorar la capacidad de procesado y de trabajado, y asegurar una calidad estable. Además, se puede mejorar la resistencia a la fatiga del producto de caucho.

Aunque en lo que antecede se han descrito en detalle las realizaciones del presente invento, deberá quedar entendido que pueden efectuarse varios cambios, alternativas y sustituciones en esas realizaciones, sin rebasar el alcance del presente invento, el cual queda definido por las reivindicaciones que se acompañan adjuntas.

Claims

1. Un material de refuerzo para caucho que está formado de un cordón de acero el cual se obtiene por alineación o torsión de al menos un torón de alambre, que tiene una forma de espira plana en que, cuando el material está en un estado libre individualizado, partes de bucle circulares se superponen parcialmente entre sí por orden, y entre las partes de bucle circulares adyacentes, tiene una parte reformada con una curvatura menor que la de las partes de bucle circulares.

2. El material de refuerzo para caucho de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el número de vueltas de otras partes de bucle superpuestas sobre una parte de bucle arbitraria se establece que sea de 1 a 15.

3. El material de refuerzo para caucho de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el alargamiento a bajo esfuerzo para una carga de 10 N no es menor que el 35%.

4. Un material de refuerzo para caucho que está formado de un cordón de acero que se obtiene por alineación o torsión de al menos un torón de alambre, que tiene una forma de espira plana, en que las partes de bucle circulares están superpuestas parcialmente entre sí por orden, y se han dispuesto partes reformadas entre las partes de bucle circulares adyacentes entre sí, teniendo las partes reformadas una curvatura similar a la de las partes de bucle circulares.

5. Un producto de caucho que contiene un material de refuerzo incrustado en caucho, en el que el material de refuerzo, el cual está formado de un cordón de acero que se obtiene por alineación o torsión de al menos un torón de alambre, tiene una forma de espira plana, en la cual partes de bucle circulares están superpuestas parcialmente unas a otras, por orden, y en el cual partes reformadas que tienen una curvatura menor que la de las partes de bucle circulares están dispuestas entre partes de bucle circulares adyacentes entre sí.

6. Un método para producir un producto de caucho, que comprende los pasos de: incrustar un material de refuerzo en caucho no vulcanizado, teniendo el material de refuerzo, el cual está formado de un cordón de acero que se obtiene por alineación o torsión de al menos un torón de alambre, una forma de espira plana en la cual partes de bucle circulares están superpuestas parcialmente unas a otras por orden y teniendo partes reformadas con una curvatura menor que la de las partes de bucle circulares previstas entre las partes de bucle circulares adyacentes entre sí, formando así un producto de caucho no vulcanizado, y vulcanizar el producto de caucho no vulcanizado.

7. Un neumático que contiene un material de refuerzo incrustado en caucho, en el que el material de refuerzo, el cual está formado de un cordón de acero que se obtiene por alineación o torsión de al menos un torón de alambre, tiene una forma de espira plana, en la cual partes de espira circulares están superpuestas parcialmente unas a otras por orden, y en el cual partes reformadas que tienen una curvatura menor que la de las partes de bucle circulares están dispuestas entre partes de bucles circulares adyacentes entre sí.