Металлокорд с улучшенным проникновением резины

Металлокорд относится к изделиям из металлических нитей и применяется для армирования резинотехнических изделий. Включает как минимум один составляющий металлокорд элемент, проекция которого на плоскость, перпендикулярную оси металлокорда, имеет кривую такой формы, что в металлокорде образуются микрозазоры для проникновения резины. Полученная кривая имеет два радиуса изгиба: минимальный на выпуклой, а максимальный на вогнутой частях. Отношение максимального радиуса изгиба к минимальному находится в диапазоне от 2 до 10. Проекция на плоскость, перпендикулярную оси металлокорда каждой последующей проволоки, повторяет кривую предыдущей проволоки металлокорда с угловым смещением на величину, при которой расстояние между изогнутыми по малому радиусу соседними проволоками составляет не менее двух радиусов изгиба. Данное техническое решение позволяет повысить плотность прилегания проволок друг к другу, улучшить затекание резины в структуру металлокорда, повысить сопротивление проволок к миграции при работе шин, повысить коррозионную стойкость металлокорда. 9 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.

 

Изобретение относится к области изготовления изделий из металлических нитей, в частности металлокорда для армирования резинотехнических изделий.

Современные требования к ходимости изготавливаемых шин обусловили к появлению конструкций металлокорда для брекерных слоев шин с полным проникновением резины в структуру металлокорда, таких как корд специальных конструкций -2+1; 2+2; 3+2 и др., а также металлокорд открытых конструкций - 1×3 ОС; 1×4 ОС и др. Но металлокорд специальных конструкций, как правило, имеет повышенный диаметр по сравнению с равнопрочными обычными конструкциями. Кроме того, при каландрировании металлокорд под действием сил натяжения уплотняется и при последующей обкладке сырой резиной сохраняет закрытой для проникновения резины структурное расположение проволок.

Известен трехпроволочный металлокорд [1], который имеет одну или две проволоки с волнообразным профилем, свитую с двумя или одной (соответственно) обычной проволокой. При этом волнообразные проволоки образуют микрозазоры для проникновения резиновой смеси при вулканизации, а обычные проволоки при растяжении сдерживают выпрямление волнообразных проволок, сохраняя тем самым микрозазоры в металлокорде при каландрировании.

Недостатком данного металлокорда является неравномерное распределение нагрузки на проволоки при растяжении и, следовательно, снижение прочности металлокорда.

В качестве прототипа выбран металлокорд, имеющий в своей структуре по крайней мере один усиливающий элемент с формой в виде выпуклого многоугольника. При этом между ним и соседними элементами образуются микрозазоры, позволяющие проникать резиновой смеси внутрь структуры металлокорда при вулканизации [2].

Недостатком данного металлокорда является недостаточная плотность прилегания проволок друг к другу, а в случае двух- и более слойной конструкции между проволоками различных слоев. Это может привести к появлению миграции проволок металлокорда в шинах и потере устойчивости металлокорда при сжатии, что приводит к преждевременному выходу шин из эксплуатации.

Задача, решаемая изобретением, состоит в создании конструкции металлокорда, содержащей одну и более проволок, имеющих такую форму кривой, которая образует микрозазоры для проникновения резины.

Технический результат, получаемый от использования изобретения, заключается в повышении плотности прилегания проволок друг к другу, улучшении затекания резины в структуру металлокорда, повышении сопротивления проволок к миграции при работе шин, повышении коррозионной стойкости металлокорда.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что металлокорд с улучшенным проникновением резины включает как минимум один составляющий металлокорд элемент, проекция которого на плоскость, перпендикулярную оси металлокорда, имеет кривую такой формы, что в металлокорде образуются микрозазоры для проникновения резины. Полученная кривая имеет два радиуса изгиба: минимальный на выпуклой, а максимальный на вогнутой частях. При этом отношение максимального радиуса изгиба к минимальному находится в диапазоне от 2 до 10. Проекция на плоскость, перпендикулярную оси металлокорда каждой последующей проволоки, повторяет кривую предыдущей проволоки металлокорда с угловым смещением на величину, при которой расстояние между изогнутыми по малому радиусу соседними проволоками составляет не менее двух радиусов изгиба.

Проекция как минимум одного из элементов на плоскость, перпендикулярную оси металлокорда, представляет собой звезду с закругленными вершинами, с минимальным числом лучей на длине шага свивки не менее трех.

Все проволоки металлокорда могут образовывать кривую в виде звезды.

Проволока внутренним изгибом соприкасается с другими проволоками металлокорда, создавая при этом дополнительное силовое взаимодействие, препятствующее за счет сил трения миграции проволок в структуре металлокорда.

Металлокорд может содержать 3-7 проволок.

Металлокорд может содержать центральный элемент в виде сердечника.

Металлокорд может содержать сердечник из 1-5 проволок и окружающие его проволоки наружного повива.

Сердечник может содержать нити из текстильного материала, искусственного или естественного происхождения.

Сердечник может содержать проволоки из материала, обеспечивающего катодную защиту от коррозии по отношению к латунированной проволоке наружного повива.

Проволока наружного повива внутренним изгибом может соприкасаться с проволоками внутреннего слоя, создавая при этом дополнительное силовое взаимодействие, препятствующее за счет сил трения миграции проволок в структуре металлокорда.

Равномерность характеристик металлокорда по всей его длине обеспечивает равномерное расположение изгибов с малым радиусом проволок на длину шага металлокорда таким образом, что в любом поперечном сечении корда возможен изгиб только одной проволоки (фиг.3). Проекция на плоскость, перпендикулярную оси металлокорда каждой последующей проволоки, повторяет кривую предыдущей проволоки металлокорда с угловым смещением на величину, при которой расстояние между изогнутыми по малому радиусу соседними проволоками составляет не менее двух радиусов изгиба.

Металлокорд, изготовленный таким образом, будет по всей длине иметь равномерно по длине и по объему микрозазоры, позволяющие полностью заполнить внутреннее пространство металлокорда резиной при вулканизации, тем самым улучшая сопротивление распространению коррозии при попадании влаги в момент прокола шины.

Проекция как минимум одного из элементов металлокорда на плоскость, перпендикулярную оси металлокорда, представляет собой звезду с закругленными вершинами, с минимальным числом лучей на длине шага свивки не менее трех или все усиливающие элементы металлокорда могут образовывать кривую в виде звезды.

Звездообразная форма проволок, свитых в металлокорд, позволяет улучшить анкеровочную способность корда в целом, что сказывается на показателе адгезии с резиной. Это достигается и за счет увеличения поверхности контакта металлокорда и резины и с точки зрения механического сопротивления продольному перемещению.

Металлокорд может состоять из проволок, имеющих форму кривой, в виде звезды, в сочетании с проволоками, имеющими форму обычной синусоиды. При этом минимальное количество проволок в виде звезды может быть не менее одной, а число лучей, образованных малыми радиусами изгиба, не менее трех на шаге свивки металлокорда или пряди (сердечника), в которой имеются данные проволоки.

Проволока наружного повива внутренним изгибом соприкасается с проволоками внутреннего слоя (для многослойных конструкций) или с другими проволоками металлокорда (для простых конструкций с отсутствующим сердечником), создавая при этом дополнительное силовое взаимодействие, препятствующее за счет сил трения миграции проволок в структуре металлокорда (фиг.2).

Металлокорд может состоять из сердечника, включающего от 1 до 5 проволок и окружающих его проволок наружного повива (от 3 до 7). К таким конструкциям металлокорда можно отнести конструкции: 1+3; 1+4; 1+5; 1+6; 1+7; 2+5; 2+6; 2+7; 3+6; 3+7; 4+7; 5+7 и др. Причем форма проволок в виде звезды может присутствовать как в наружном повиве, так и сердечнике по отдельности и совместно.

Кроме того, остаточная деформация проволок в виде звезды может быть применена для металлокорда без проволок сердечника конструкций 1×3; 1×4; 1×5; 3+2; 4+3 и др.

Центральный элемент металлокорда может содержать нити из текстильного материала искусственного или естественного происхождения в качестве сердечника как усиливающий элемент.

Центральный элемент металлокорда может содержать проволоки из материала, обеспечивающего катодную защиту от коррозии по отношению к латунированной проволоке наружного повива при попадании влаги.

Отличие заявленного решения от прототипа состоит в том, что полученная кривая имеет два радиуса изгиба: минимальный на выпуклой, а максимальный на вогнутой частях. При этом отношение максимального радиуса изгиба к минимальному находится в диапазоне от 2 до 10. Проекция на плоскость, перпендикулярную оси металлокорда каждой последующей проволоки, повторяет кривую предыдущей проволоки металлокорда с угловым смещением на величину, при которой расстояние между изогнутыми по малому радиусу соседними проволоками составляет не менее двух радиусов изгиба.

Проекция как минимум одного из элементов на плоскость, перпендикулярную оси металлокорда, представляет собой звезду с закругленными вершинами, с минимальным числом лучей на длине шага свивки не менее трех.

Все проволоки металлокорда могут образовывать кривую в виде звезды. Проволока внутренним изгибом соприкасается с другими проволоками металлокорда, создавая при этом дополнительное силовое взаимодействие, препятствующее за счет сил трения миграции проволок в структуре металлокорда.

Металлокорд может содержать 3-7 проволок. Металлокорд может содержать центральный элемент в виде сердечника.

Металлокорд может содержать сердечник из 1-5 проволок и окружающие его проволоки наружного повива.

Сердечник может содержать нити из текстильного материала искусственного или естественного происхождения.

Сердечник может содержать проволоки из материала, обеспечивающего катодную защиту от коррозии по отношению к латунированной проволоке наружного повива.

Проволока наружного повива внутренним изгибом может соприкасаться с проволоками внутреннего слоя, создавая при этом дополнительное силовое взаимодействие, препятствующее за счет сил трения миграции проволок в структуре металлокорда.

Изобретение поясняется чертежами, где

на Фиг.1 - проекция на плоскость перпендикулярную оси металлокорда единичного элемента металлокорда после деформации и свивки в металлокорд.

На Фиг.2 представлена схема поперечного сечения единичного элемента металлокорда, имеющего форму звезды, и силового воздействия на проволоки внутреннего слоя со стороны проволок наружного повива.

На Фиг.3 показано расположение деформированных участков проволок на шаге свивки металлокорда 3×d, где

t_м - шаг свивки металлокорда;

t_n - проекция на ось металлокорда расстояния между точками изгиба проволок по малому радиусу;

1, 2, 3 - номера проволок диаметром (d) в порядке расположения на шаге свивки.

На фиг.4 представлен внешний вид металлокорда 3×0,30 FRP.

Пример конкретного использования.

Примерами использования заявляемого металлокорда являются конструкции, состоящие из сердечника из 1-5 проволок с повитым поверх него слоем проволок в количестве от 3 до 7, такими как 1+3; 1+4; 1+5; 1+6; 1+7; 2+5; 2+6; 2+7; 3+6; 3+7; 4+7; 5+7 и др. Причем форма проволок в виде звезды может присутствовать как в наружном повиве, так и сердечнике по отдельности и совместно.

В таблице 1 приведены результаты испытаний металлокорда 0,40+6×0,38 без специальной деформации проволок, с деформацией проволок согласно патенту №2137869 (Betru) и с деформацией проволок, согласно настоящему изобретению (FRP).

Замеры диаметра металлокорда производились с помощью микрометра. Величина адгезии металлокорда с резиной определялась на блоке 12,5 мм (BISFA). Значения анкеровки центральной проволоки в обрезиненном и необрезиненном металлокорде оценивались на длине металлокорда длиной 180 мм. Заполняемость металлокорда резиновой смесью определялась путем измерения падения давления воздуха с 1 МПа, подведенного к одному из концов обрезиненного металлокорда длиной 18 мм, по истечении времени в 1 мин.

Таблица 1
Конструкция металлокорда	Диаметр, мм	Адгезия металлокорда с резиной, Н	Падение давления, МПа	Анкеровка центральной проволоки в металлокорде, Н	Анкеровка центральной проволоки в обрезиненном металлокорде, Н
0,40+6×0,38 (обычн)	1,16	889	1,0	26	334
0,40+6×0,38 Betru	1,16	896	0,0	29	340
0,40+6×0,38 FRP	1,16	894	0,0	332	357

При свивке в металлокорд проекция кривой проволоки приобретает вид звезды на поперечной плоскости сечения металлокорда. При этом большой радиус изгиба, соприкасаясь с проволоками внутреннего слоя, создает дополнительное силовое взаимодействие, препятствующее за счет сил трения миграции проволок в структуре металлокорда.

Звездообразная форма проволок, свитых в металлокорд, позволяет улучшить анкеровочную способность корда в целом, что сказывается на показателе адгезии с резиной. Это достигается и за счет увеличения поверхности контакта металлокорда и резины, и с точки зрения механического сопротивления продольному перемещению.

Кроме этого, данное изобретение может применяться для металлокорда без проволок сердечника. К таким конструкциям относятся 1×3; 1×4; 1×5; 3+2; 4+3 и др.

К примеру, в табл. 2 приведены сравнительные характеристики металлокорда 1×3×0,30 с различной деформацией проволок.

Таблица 2
Конструкция металлокорда	Диаметр, мм	Разрывное усилие, Н	Адгезия металлокорда с резиной, Н	Падение давления, МПа
3×0,30 (обычный)	0,64	662	584	1.0
3×0,30 Betru	0,67	628	598	0,0
3×0,30 FRP	0,68	612	605	0,0

Список литературы

1. Патент ЕР 0528637 А1.

2. RU 2137869 C1, 20.09.1999, Бюл. №26, ч.2 (прототип).

1. Металлокорд с улучшенным проникновением резины, включающий как минимум один составляющий металлокорд элемент, проекция которого на плоскость, перпендикулярную оси металлокорда, имеет кривую такой формы, что в металлокорде образуются микрозазоры для проникновения резины, отличающийся тем, что полученная кривая имеет два радиуса изгиба: минимальный на выпуклой, а максимальный на вогнутой частях, при этом отношение максимального радиуса изгиба к минимальному находится в диапазоне от 2 до 10, причем проекция на плоскость, перпендикулярную оси металлокорда каждой последующей проволоки, повторяет кривую предыдущей проволоки металлокорда с угловым смещением на величину, при которой расстояние между изогнутыми по малому радиусу соседними проволоками составляет не менее двух радиусов изгиба.

2. Металлокорд по п.1, отличающийся тем, что проекция как минимум одного из элементов на плоскость, перпендикулярную оси металлокорда, представляет собой звезду с закругленными вершинами, с минимальным числом лучей на длине шага свивки не менее трех.

3. Металлокорд по п.1, отличающийся тем, что все проволоки металлокорда образуют кривую в виде звезды.

4. Металлокорд по п.1, отличающийся тем, что проволока внутренним изгибом соприкасается с другими проволоками металлокорда, создавая при этом дополнительное силовое взаимодействие, препятствующее за счет сил трения миграции проволок в структуре металлокорда.

5. Металлокорд по п.1, отличающийся тем, что содержит 3-7 проволок.

6. Металлокорд по п.1, отличающийся тем, что содержит центральный элемент в виде сердечника.

7. Металлокорд по п.6, отличающийся тем, что содержит сердечник из 1-5 проволок и окружающие его проволоки наружного повива.

8. Металлокорд по п.6, отличающийся тем, что сердечник содержит нити из текстильного материала искусственного или естественного происхождения.

9. Металлокорд по п.7, отличающийся тем, что сердечник содержит проволоки из материала, обеспечивающего катодную защиту от коррозии по отношению к латунированной проволоке наружного повива.

10. Металлокорд по п.7, отличающийся тем, что проволока наружного повива внутренним изгибом соприкасается с проволоками внутреннего слоя, создавая при этом дополнительное силовое взаимодействие, препятствующее за счет сил трения миграции проволок в структуре металлокорда.