DE112013004426B4 - Kautschuk-verstärkender Stahlcord und Förderband - Google Patents

Abstract

Kautschuk-verstärkender Stahlcord, der durch Einbetten in ein Kautschukprodukt benutzt wird, mit einer 1+6+(6+6)-Struktur, die durch einmaliges Winden einzelner Stahldrähte in eine identische Richtung gebildet wird, wobei ein Windungsvielfaches wenigstens 9 und nicht mehr als 14 ist und ein Außendurchmesser nicht größer als 4 mm ist, wobei die 1+6+(6+6)-Struktur aus einem einzelnen, als ein Kerndraht dienenden Stahldraht, sechs Stahldrähten, die eine um die äußere Umfangsoberfläche des Stahldrahts angeordnete innere Schicht bilden, und zwölf Stahldrähten, die eine um die äußeren Umfangsoberflächen der Stahldrähte angeordnete äußere Schicht bilden, gebildet ist und die äußere Schicht zwei Arten von Stahldrähten mit unterschiedlichem Durchmesser aufweist.

Description

• Technisches Gebiet
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kautschuk-verstärkenden Stahlcord und ein Förderband, und genauer auf einen Kautschuk-verstärkenden Stahlcord, der eine überlegene Produktivität hat und beim Verringern von Gewicht und Verbessern der Biegefestigkeit vorteilhaft ist, während er die Cordfestigkeit bewahrt, und ein Förderband, das den Kautschuk-verstärkenden Stahlcord benutzt.
• Hintergrund
• Aus gewundenen Stahldrähten gebildete Stahlcorde werden als Verstärkungsmaterial für Kautschukartikel wie Reifen, Förderbänder und Kautschukschläuche benutzt. Ein Beispiel ist ein verseilter Stahlcord, in dem eine Vielzahl von Umhüllungssträngen um die äußere Umfangsoberfläche eines Kernstrangs gewunden ist (siehe zum Beispiel JP 2012-36539 A ).
• Ein Stahlcord 12 mit einer wie in 4 dargestellten 7x7-Struktur wird oft als ein Kern in einem Förderband benutzt. Der 7×7-Stahlcord 12 ist aus sechs Umhüllungssträngen 14 gebildet, die um den äußeren Umfang eines einzelnen Kernstrangs 13 gewunden sind. Der Kernstrang 13 ist aus sechs Stahldrähten 13b gebildet, die um einen einzelnen Stahldraht 13a gewunden sind. Die Umhüllungsstränge 14 sind aus sechs Stahldrähten 14b gebildet, die um einen einzelnen Stahldraht 14a gewunden sind. So sind drei Paarungsprozesse erforderlich, um den 7×7-Stahlcord 12 herzustellen, was zu dem Problem sehr schlechter Produktivität führt, wenn der Cord einen kleinen Durchmesser aufweist. Wenn der Stahlcord als ein Kern in einem Förderband benutzt wird, ist überlegene Cordfestigkeit erforderlich, ebenso verringertes Gewicht und verbesserte Biegefestigkeit, um den Energieverbrauch zu vermindern, der zum Antreiben des Bands benötigt wird.
• DE 600 21 389 T2 offenbart ein mehrlagiges Stahlseil für die Karkasse eines Luftreifens. Das Stahlseil umfasst einen Kern mit einem Durchmesser d0, der von einer mit sechs oder sieben Drähten umgeben ist. Die Schicht C1 selbst ist von einer äußeren Schicht (mit C2 bezeichnet) von N Drähten mit einem Durchmesser d2 umgeben, die spiralförmig um eine Stufe p2 gewickelt sind, wobei N um 1 bis 3 kleiner ist als die maximale Anzahl Nmax von Drähte, die in einer Schicht um die Schicht C1 gewickelt werden können, wobei die Schnur die folgenden Eigenschaften aufweist (d0, d1, d2, p1 und p2 in mm): (i) 0,14 <d0 <0,28; (ii) 0,12 <d1 <0,25; (iii) 0,12 <d2 <0,25; (iv) wenn M = 6: 1,10 <(d0 / d1) <1,40; wenn M = 7: 1,40 <(d0 / d1) <1,70 (v) 5 pi (d0 + d1) <p1 <p2 <5 pi (d0 + 2d1 + d2); (vi) die Drähte der Schichten C1 und C2 sind in der gleichen Verdrillungsrichtung gewickelt.
• JP 2007 - 303 043 A offenbart ein Herstellungsverfahren für einen Reifen. Bei der Herstellung des Reifens werden Stahldrähte verwendet mit einer verdrehten Struktur. Ein Stahldraht hat eine dreischichtige Struktur, die durch gleichzeitiges Verdrillen einer ersten Schicht mit mindestens einem Draht, einer zweiten Schicht, die auf der äußeren Umfangsseite der ersten Schicht angeordnet ist und mehrere Drähte enthält, erhalten wird.
• US 5,640,766 A offenbart einen Draht für eine elektrische Verbindung. Der Draht stellt einen verseilten Leiter und einen den Leiter bedeckenden Isolator bereit. Drahtelemente des Litzenleiters sind konzentrisch in Schichten in der gleichen Richtung mit der gleichen Schrittweite verdreht, und der Litzenleiter ist in einem kreisförmigen Querschnitt derart komprimiert, dass ein Raumfaktor des Querschnitts des Leiters nicht ist weniger als 99%.
• Zusammenfassung der Erfindung
• Durch die Erfindung zu lösende Probleme
• Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kautschuk-verstärkenden Stahlcord, der überlegene Produktivität hat und beim Verringern von Gewicht und Verbessern der Biegefestigkeit vorteilhaft ist, sowie ein Förderband, das den Kautschuk-verstärkenden Stahlcord benutzt, bereitzustellen.
• Mittel zum Lösen des Problems
• Um die oben vorgeschlagene Aufgabe zu lösen, ist ein erfindungsgemäßer Kautschuk-verstärkender Stahlcord ein Kautschuk-verstärkender Stahlcord, der benutzt wird, indem er in einen Kautschukartikel eingebettet wird, der Cord hat eine 1+6+(6+6) Struktur, die durch Winden von einzelnen Stahldrähten einmal in eine identische Richtung gebildet wird, ein Windungsvielfaches beträgt wenigstens 9 und nicht mehr als 14, und ein Außendurchmesser ist nicht größer als 4 mm.
• Die Außendurchmesser der einzelnen Stahldrähte betragen zum Beispiel wenigstens 0,35 mm und nicht mehr als 0,75 mm. Von den zwei Arten Stahldraht, die die äußere Schicht bilden, kann der Außendurchmesser der Stahldrähte mit kleinem Durchmesser wenigstens 60 % und nicht mehr als 90 % des Außendurchmessers der Stahldrähte mit großem Durchmesser betragen.
• Ein erfindungsgemäßes Förderband ist außerdem ein Förderband, in dem der oben beschriebene Kautschuk-verstärkende Stahlcord als ein Kern darin eingebettet ist.
• Wirkung der Erfindung
• Gemäß dem erfindungsgemäßen Kautschuk-verstärkenden Stahlcord (im Folgenden als der Stahlcord bezeichnet) hat der Cord eine 1+6+(6+6)-Struktur, die durch Winden einzelner Stahldrähte einmal in eine identische Richtung gebildet ist, was ermöglicht, dass der Cord in einem einzelnen Windungsprozess fertiggestellt werden kann, und die Produktivität verbessert. Der Cord hat ein Windungsvielfaches von wenigstens 9 und nicht mehr als 14 und einen Außendurchmesser von 4 mm oder weniger, was beim Verringern von Gewicht und Verbessern der Biegefestigkeit vorteilhaft ist, während die notwendige Cordfestigkeit sichergestellt wird.
• Es ist daher möglich, den Energieverbrauch zu senken, der zum Antreiben eines Förderbands erforderlich ist, das diesen Stahlcord darin als ein Kern eingebettet hat.
• Figurenliste
• 1 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die einen erfindungsgemäßen Stahlcord darstellt.
• 2 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die ein Förderband darstellt, das den in 1 gezeigten Stahlcord als einen Kern darin eingebettet hat.
• 3 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die einen 1+6+(6+6)-Stahlcord darstellt, in dem Stahldrähte in verschiedene Richtungen in einer inneren Schicht und einer äußeren Schicht gewunden sind.
• 4 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die einen 7×7-Stahlcord darstellt.
• Bester Weg zum Ausführen der Erfindung
• Der Stahlcord und das Förderband gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen beschrieben.
• Der in 1 dargestellte, erfindungsgemäße Stahlcord 1 ist ein Kautschuk-verstärkender Stahlcord, der benutzt wird, indem er in einen Kautschukartikel eingebettet wird. Der Stahlcord 1 hat eine 1+6+(6+6)-Struktur und ist aus einem einzelnen, als ein Kerndraht dienenden Stahldraht 2, sechs Stahldrähten 3, die eine um die äußere Umfangsoberfläche des Stahldrahts 2 angeordnete innere Schicht bilden, und zwölf Stahldrähten 4a, 4b, die eine um die äußeren Umfangsoberflächen der Stahldrähte 3 angeordnete äußere Schicht bilden, gebildet. Die äußere Schicht besteht aus sechs Stahldrähten 4a mit großem Durchmesser und sechs Stahldrähten 4b mit kleinem Durchmesser. Die individuellen Stahldrähte 2, 3, 4a und 4b werden einmal in eine identische Richtung gewunden, und benachbarte Stahldrähte sind in Kontakt bei maximaler Dichte angeordnet. Sowohl die S-Richtung als auch die Z-Richtung können als die Windungsrichtung angenommen werden.
• Das Windungsvielfache K des Cords ist wenigstens 9 und nicht mehr als 14, und der Außendurchmesser D des Cords beträgt 4 mm oder weniger. Das Windungsvielfache K ist die Windungslänge L relativ zu dem Cordaußendurchmesser D (K = L/D). Ein Außendurchmesser D für den Cord, der 4 mm überschreitet, ist zum Verringern von Gewicht und Verbessern der Biegefestigkeit nachteilig; der Durchmesser D beträgt daher 4 mm oder weniger. Um ein praktisches Niveau der Cordfestigkeit sicherzustellen, ist der Außendurchmesser D des Cords vorzugsweise zum Beispiel 2 mm oder mehr. Ein Windungsvielfaches K kleiner als 9 wird zu einer deutlichen Verminderung der Cordfestigkeit führen, und ein Windungsvielfaches K größer als 14 wird zu einer deutlichen Verringerung der Biegefestigkeit führen; das Windungsvielfache K ist daher wenigstens 9 und nicht größer als 14.
• Der Außendurchmesser der individuellen Stahldrähte 2, 3, 4a und 4b beträgt zum Beispiel wenigstens 0,35 mm und nicht mehr als 0,75 mm. Aufgrund von Überlegungen wie Kostensenkung sollten der den Kerndraht bildende Stahldraht 2 und die die äußere Schicht bildenden Stahldrähte 4a mit großem Durchmesser denselben Außendurchmesser haben. Das Gleichgewicht wird verbessert, wenn, von den beiden Arten von Stahldrähten 4a, 4b, die die äußere Schicht bilden, der Außendurchmesser der Stahldrähte 4b mit kleinem Durchmesser zum Beispiel wenigstens 60 % und nicht mehr als 90 % des Außendurchmessers der Stahldrähte 4a mit großem Durchmesser beträgt.
• Der in 3 dargestellte Stahlcord 8 ist aus einem einzelnen Stahldraht 9, der als ein Kerndraht dient, sechs Stahldrähten 10, die eine um die äußere Umfangsoberfläche des Stahldrahts 9 angeordnete innere Schicht bilden, und zwölf Stahldrähten 11a, 11b, die eine um die äußeren Umfangsoberflächen der Stahldrähte 10 angeordnete äußere Schicht bilden, gebildet. Die äußere Schicht besteht aus sechs Stahldrähten 11a mit großem Durchmesser und sechs Stahldrähten 11b mit kleinem Durchmesser. Die einzelnen Stahldrähte 10 sind in eine bestimmte Richtung um die äußere Umfangsoberfläche des Stahldrahts 9 gewunden, der den Kerndraht bildet. Die einzelnen Stahldrähte 11a, 11b sind in eine Richtung entgegengesetzt der der Stahldrähte 10 gewunden, die die innere Schicht um die äußere Umfangsoberfläche der Stahldrähte 10 bilden.
• Der Stahlcord 8 hat daher eine 1+6+(6+6)-Struktur, und die innere Schicht und die äußere Schicht haben verschiedene Windungsrichtungen, weshalb sie zwei Windungsprozesse erfordern, um den Stahlcord 8 herzustellen. Da die innere Schicht und die äußere Schicht unterschiedliche Windungsrichtungen aufweisen, sind die Stahldrähte 10 der inneren Schicht und die Stahldrähte 11a, 11b der äußeren Schicht nicht mit maximaler Dichte angeordnet, sondern haben ein gewisses Maß an Raum dazwischen.
• Obwohl der in 1 dargestellte, erfindungsgemäße Stahlcord 1 eine 1+6+(6+6)-Struktur aufweist, werden insbesondere die einzelnen Stahldrähte 2, 3, 4a und 4b einmal in dieselbe Richtung gewunden, was einen minimalen einzelnen Windungsprozess und verbesserte Produktivität ermöglicht. Da die innere Schicht und die äußere Schicht in dieselbe Richtung gewunden sind, sind die Stahldrähte 3 und die Stahldrähte 4a, 4b fast in Oberflächenkontakt (zunehmender Kontaktbereich), was beim Verbessern der Biegefestigkeit vorteilhaft ist.
• Der erfindungsgemäße Stahlcord 1 kann verwendet werden, indem er als Verstärkungsmaterial in verschiedenen Arten von Kautschukprodukten wie Reifen, Kautschukschläuchen, Marineschläuchen und Boot-/Schifffendern eingebettet wird. Wie in 2 dargestellt, wird der Stahlcord 1 besonders bevorzugt als ein Kern 7 eines Förderbands 5 benutzt.
• In dem Förderband 5 ist eine große Anzahl von Stahlcorden 1 mit vorbestimmten Abständen in der Bandbreitenrichtung angeordnet und erstreckt sich in der Bandlängsrichtung und ist zwischen einer oberen Kautschukbedeckung 6a und einer unteren Kautschukbedeckung 6b eingebettet.
• Die Kerne 7, die Spannung aushalten, wenn das Förderband 5 gestreckt ist, erfordern überlegene Biegefestigkeit; der erfindungsgemäße Stahlcord 1 ist daher außerordentlich vorteilhaft zur Benutzung als derselbe. Die Verwendung von Stahlcords 1 mit vermindertem Durchmesser ermöglicht die Verringerung der Dicke des Förderbands 5, was zur Verminderung des Gewichts des Förderbands 5 beiträgt. Diese Effekte ermöglichen es, den Energieverbrauch, der zum Antreiben des Bands erforderlich ist, zu reduzieren.
• Beispiele
• Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurden Stahlcorde mit der in 1 dargestellten Struktur und verschiedenen Cordwindungsvielfachen K und Cordaußendurchmessern D (Ausführungsbeispiele 1 bis 3 und Vergleichsbeispiele 1 bis 3), ein Stahlcord mit der in 3 dargestellten Struktur (Vergleichsbeispiel 4) und ein Stahlcord mit der in 4 dargestellten 7x7-Struktur (Beispiel des Stands der Technik) in unvulkanisiertem Kautschuk (NR/SBR) eingebettet und unter identischen Bedingungen (148 °C × 25 Minuten) vulkanisiert, um Testmuster herzustellen, die hinsichtlich der folgenden Eigenschaften gemessen wurden. Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
• Die Außendurchmesser der Stahldrähte in den Ausführungsbeispielen 1 bis 3 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 waren wie folgt.
  Stahldrähte, bezeichnet als 2, 4a in 1 und 9, 11 in 3: 0,59 mm
  Stahldrähte, bezeichnet als 3 in 1 und 10 in 3: 0,55 mm
  Stahldrähte, bezeichnet als 4b in 1 und 11b in 3: 0,45 mm
• Die Außendurchmesser der Stahldrähte in dem Beispiel des Stands der Technik waren wie folgt.
  Stahldraht, bezeichnet als 13a in 4: 0,41 mm
  Stahldrähte, bezeichnet als 13b, 14a in 4: 0,35 mm
  Stahldraht, bezeichnet als 14b in 4: 0,31 mm
• [Cordproduktivität]
• Die Menge der Zeit, die benötigt wird, um die einzelnen Stahlcorde herzustellen, wurde gemessen und gegenüber einem Index von 100 beruhend auf dem Beispiel des Stands der Technik beurteilt. Je geringer die Zahl, umso höher ist die Produktivität.
• [Cordfestigkeit]
• Die einzelnen Stahlcorde wurden in der Längsrichtung bis zum Bruch gestreckt, und die Bruchlast wurde als Cordfestigkeit angesehen.
• [Bandgewicht]
• Die Gewichte der einzelnen Muster wurden gemessen und gegenüber einem Index von 100 beruhend auf dem Beispiel des Stands der Technik beurteilt. Je größer die Zahl, umso höher ist das Gewicht.
• [Biegefestigkeit]
• Die einzelnen Testmuster wurden um eine Umlenkrolle mit einem Durchmesser von 90 mm gewickelt und wiederholt gebogen, und die Anzahl der Male, bis der Cord brach, wurde gemessen. Diese Anzahl wurde gegenüber einem Index von 100 beruhend auf dem Beispiel des Stands der Technik beurteilt, wobei eine höhere Zahl eine überlegene Biegefestigkeit anzeigt.
• [Kautschukhaftung]
• Die einzelnen Testmuster wurden bei anfänglichen Bindungs- und feuchten Wärmebedingungen (50 °C, Feuchtigkeit 95 %, 5 Wochen) belassen, wonach der Anteil des an den Oberflächen der Corde gebundenen Restkautschuks gemessen wurde. Je höher die Zahl, umso überlegener war die Haftstärke zwischen dem Cord und dem Kautschuk. [Tabelle 1]

  	Beispiel des Stands der Technik	Ausführungsbeispiele			Vergleichsbeispiele
  		1	2	3	1	2	3	4
  Cordstruktur	7×7	1+6+(6+6)
  Anzahl der Windungen	3	1						2
  Windungssrichtung	S/Z	Z/Z						S/Z
  K: Cordwindunqsvielfaches	7,5	9,6	11,4	13,3	7,9	14,8	11,4	11,4
  D: Cordaußendurchmesser (mm)	2,9	2,6					4,4	2,8
  Cordproduktivität	100	50						80
  Cordfestigkeit (kN)	9,3	9,3	9,5	9,7	8,2	9,8	27,0	9,3
  Bandqewicht (Index)	100	98						99
  Bieqefestiqkeit (Index)	100	105	102	100	108	82	26	101
  Anfängliche Kautschukhaftung (%)	95
  Nach Stehenlassen in feuchter Hitze Kautschukhaftung(%)	30	100

• Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, dass Ausführungsbeispiele 1 bis 3 hinsichtlich Cordproduktivität und Bandgewichtsverringerung vorteilhafter waren als das Beispiel des Stands der Technik und das Vergleichsbeispiel 4. Es ist auch ersichtlich, dass Ausführungsbeispiele 1 bis 3 Biegefestigkeit und Cordfestigkeit vergleichbar oder höher als die des Beispiels des Stands der Technik sicherstellen können.
• Bezugszeichenliste

1

Erfindungsgemäßer Stahlcord

2

Kerndraht bildender Stahldraht

3

Innere Schicht bildender Stahldraht

4a, 4b

Äußere Schicht bildender Stahldraht

5

Förderband

6a

Obere Kautschukbedeckung

6b

Untere Kautschukbedeckung

7

Kern

8

Ein anderer 1+6+(6+6)-Stahlcord

9

Kerndraht bildender Stahldraht

10

Innere Schicht bildender Stahldraht

11a, 11b

Äußere Schicht bildender Stahldraht

12

7×7-Stahlcord

13

Kernstrang

13a, 13b

Draht

14

Umhüllungsstrang

14a, 14b

Draht

Claims (4)

1. Kautschuk-verstärkender Stahlcord, der durch Einbetten in ein Kautschukprodukt benutzt wird, mit einer 1+6+(6+6)-Struktur, die durch einmaliges Winden einzelner Stahldrähte in eine identische Richtung gebildet wird, wobei ein Windungsvielfaches wenigstens 9 und nicht mehr als 14 ist und ein Außendurchmesser nicht größer als 4 mm ist, wobei die 1+6+(6+6)-Struktur aus einem einzelnen, als ein Kerndraht dienenden Stahldraht, sechs Stahldrähten, die eine um die äußere Umfangsoberfläche des Stahldrahts angeordnete innere Schicht bilden, und zwölf Stahldrähten, die eine um die äußeren Umfangsoberflächen der Stahldrähte angeordnete äußere Schicht bilden, gebildet ist und die äußere Schicht zwei Arten von Stahldrähten mit unterschiedlichem Durchmesser aufweist.
2. Kautschuk-verstärkender Stahlcord nach Anspruch 1, wobei die einzelnen Stahldrähte Außendurchmesser von wenigstens 0,35 mm und nicht mehr als 0,75 mm aufweisen.
3. Kautschuk-verstärkender Stahlcord nach Anspruch 1 oder 2, wobei zwei Arten von Stahldraht eine äußere Schicht bilden, Stahldrähte mit kleinem Durchmesser Außendurchmesser haben, die wenigstens 60 % und nicht mehr als 90 % derer von Stahldrähten mit großem Durchmesser betragen.
4. Förderband, in dem der in einem der Ansprüche 1 bis 3 beschriebene, Kautschuk-verstärkende Stahlcord als ein Kern eingebettet ist.

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