DE69032298T2

DE69032298T2 - Stahlseil zur Verstärkung von elastomeren Erzeugnissen

Info

Publication number: DE69032298T2
Application number: DE69032298T
Authority: DE
Inventors: Koichi Hinoura; Yoshirou Kobayashi; Akihiro Nagamoto
Original assignee: Tokusen Kogyo Co Ltd
Current assignee: Tokusen Kogyo Co Ltd
Priority date: 1989-12-20
Filing date: 1990-12-18
Publication date: 1998-11-05
Anticipated expiration: 2010-12-19
Also published as: US5293737A; EP0433962B1; DE69032298D1; EP0433962A1; KR950007828B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stahiseil mit neuartiger Verdrillung zur Verstärkung elastomerer Erzeugnisse wie KFZ-Reifen, Förderbänder usw.
Normalerweise besteht ein Stahlseil zur Verstärkung elastomerer Erzeugnisse wie Reifen usw. aus 3, 4 oder 5 zu einem Seil verdrillten Metalldrähten (1 x 3, 1 x 4 oder 1 x 5 Konstruktion). Um das Eindringen der Gummimischung zwischen die Metalldrähte zu verbessern, wird ein Stahlseil des "offenen Typs" hergestellt, indem die Drähte miteinander verdrillt werden, nachdem sie zur Ausbildung eines dazwischenliegenden den Spalts für ein besseres Eindringen der Gummimischung in das Seil vorverformt wurden.
In der US-A-4 836 262 wird ein Stahlseil des offenen Typs in 1 x 3 Konstruktion aus hochgekohlten Stahldrähten mit einem Kohlenstoffgehalt von 0.75 bis 0.85 % und einem Durchmesser von weniger als 0.40 mm beschrieben. Diese Drähte sind mit einer Windungshöhe der Verdrillung von 6.5 bis 20 mm miteinander verdrillt, um das Eindringen der Gummimischung in das Seil zu verbessern.
Die JP-A-59 156 805 beschreibt ein offen verdrilltes Stahlseil in 1 x 5 Konstruktion mit einer ovalen (elliptischen) Querschnittsform, dessen Verhältnis zwischen dem grössten und kleinsten Durchmesser bei 1.1 bis 2.3 liegt. Die Ausrichtung der ovalen Form ändert sich abwechselnd in der Längsrichtung des Seils.
Andererseits konnte durch die Entwicklung hochfester Drähte in den letzten Jahren die Anzahl der das Stahlseil bildenden Metalldrähte verringert werden mit dem Ergebnis, dass nunmehr ein Stahlseil in 1 x 2 Konstruktion zur Verstärkung elastomerer Erzeugnisse zur Verfügung steht, wie es in dem veröffentlichten Forschungsbericht Ausgabe Juni 1978, Havant GB, Seite 33, Zusammenfassung Nr. 17015 mit dem Titel "Vierdrähte-Seil" beschrieben ist. Im Hinblick auf aus zwei bis sechs Stahldrähten bestehende Seile wird vorgeschlagen, eine offene Konstruktion dadurch herzustellen, dass vor dem Verdrillen der Drähte jeder Einzeldraht eine übermässige Verformung erhält. Die Drähte werden in eine Wellenforn überführt dergestalt, dass im Seil Kontaktpunkte und Zwischenräume bzw. Spalte vorhanden sind (GB-A-1 000823).
Ein derart aufgebautes Stahlseil weist eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit auf, weil in ihm keinerlei Hohlraum vorhanden ist und durch eine Schadstelle des Reifens eingedrungenes Wasser sich nicht in Seil-Längsrichtung ausbreiten kann. Für Stahlseile ist jedoch eine weitergehende Verbesserung der Dauerfestigkeit und Flexibilität gefordert, um dem neuen Trend in Richtung höherer Fahrgeschwindigkeit und der Forderung nach grösserem Fahrkomfort gerecht werden zu können. Ein Stahlseil in 1 x 2 Konstruktion wies immer noch eine unzureichende Dauerfestigkeit und Flexibilität auf, weil durch die in Kontakt miteinander stehenden Metalldrähte Abriebverschleiss zu erwarten ist und im Kontaktbereich der Drähte keine Gummimischung eindringt, so dass bei der resultierenden Drahtkonstruktion der Eindruck entsteht, als sei sie durch Verdrillen flacher Drähte entstanden, wodurch bei wiederholten Druckbeaufschlagungen sowie Zug- und Biegebelastungen Knickungen leicht auftreten können. Weiterhin hat sich dieser Stahlseiltyp hinsichtlich Korrosionsbeständigkeit als nicht zufriedenstellend erwiesen, weil die miteinander in Kontakt befindlichen Metalldrähte nicht vollständig in Gummi eingebettet werden können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Stahlseils zur Verstärkung elastomerer Erzeugnisse, das eine verbesserte Dauerfestigkeit, Flexibilität und Korrosionsbeständigkeit sowie die nachfolgend beschriebenen Eigenschaften aufweist.
Zur Herstellung des erfindungsgemässen Stahlseils werden Metalldrähte mit einem Durchmesser von 0.25 bis 0.40 mm ausgewählt, die einen Kohlenstoffgehalt von 0.75 bis 0.88 Gew.-% besitzen, und mit einer Windungshöhe der Verdrillung von 9. bis 16.0 mm sowie bei einem Mittelwert der Vorverformungsrate von 105 bis 150 % in der Weise miteinander verdrillt werden, dass der Querschnitt des Stahlseils eine in etwa elliptische Querschnittsform aufweist, wobei das Verhältnis der Länge D1 zur Breite D2 = 1.1 ≤D1/D2≤2.2 beträgt und die Ausrichtung der elliptischen Querschnittsform immer dieselbe ist, und zwar in allen Querschnitten über die gesamte Länge des Stahlseils.
Weiter wird nach Anspruch 2 das erfindungsgemässe Stahlseil dadurch hergestellt, dass einer der das Seil bildenden Einzeldrähte vor der Verdrillung mit einer gewellten Spiralverformung vorverformt wird, die eine windungshöhe zwischen dem 0.1- bis 0.7-fachen der Windungshöhe der Verdrillung des Stahlseils aufweist. Nach Anspruch 3 kann dies dadurch erfolgen, dass die Relation zwischen dem äusseren Durchmesser N der gewellten Spiralvorverformung und dem Durchmesser A des Metalldrahts auf die Grösse N = (A + 2/100) mm bis (A + 2/10 mm) eingestellt wird. In dieser Konstruktion ist bei dem erfindungsgemässen Stahlseil ein gutes Eindringen der Gummimischung zwischen die Metalldrähte sichergestellt, wobei das Seil gleichzeitig eine hohe Festigkeit und eine stabile Verdrillung aufweist. Aus diesem Grunde bietet dieses Stahlseil bei Verwendung in elastomeren Erzeugnissen wie Reifen usw. eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit, Dauerfestigkeit und Flexibilität, ohne dass seine leichte Verarbeitbarkeit beeinträchtigt wird. Ausserdem führt es zu einer bemerkenswerten Verlängerung der Reifen-Lebensdauer und zu einem verbesserten Fahrkomfort.
Figur 1a zeigt in einer schematisch gezeichneten Draufsicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Stahlseils. Mit den Ziffern I bis VII sind in Figur 1b Querschnittsansichten auf den Linien I-I bis VII-VII in Figur 1a bezeichnet. Figur 2a ist eine schematische Draufsicht auf ein erfindungsgemässes Stahlseil gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel mit elliptischer Querschnittsform und Figur 2b eine Vorderansicht dieses Seils. Die Ziffern I bis VII in Figur 2c sind Querschnittsansichten auf den Linien I-I bis VII-VII in Figur 2a. Figur 3a ist eine Querschnittsansicht eines Stahlseils mit einem zwischen den Metalldrähten befindlichen Spalt. Figur 3b stellt eine Querschnittsansicht eines kompakt verdrillten Stahlseils dar. Figur 4a ist eine schematisch gezeichnete Draufsicht eines wieder anderen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Stahlseils, während die Ziffern I bis VII in Wigur 4b Querschnittsansichten auf den Linien I-I bis VII-VII in Figur 4a darstellen. Figur 5 zeigt in der Querschnittsansicht eine komplexe Platte mit eingebetteten Stahlseilen. Figur 6 ist eine vergrössert gezeichnete Querschnittsansicht eines Reifens, der im Gürtelbereich diese komplexe Platte aufweist.
Das erfindungsgemässe Stahlseil (2) gemäss Figur 1 wird hergestellt durch Verdrillen von Metalldrähten (1), (1) mit einem Durchmesser von 0.25 bis 0.40 mm und einem Kohlenstoffgehalt von 0.75 bis 0.88 Gew.-% mit einer Windungshöhe der Verdrillung zwischen 9.0 und 16.00 mm, wobei die Drähte im Mittelwert eine Vorverformungsrate von 105 bis 150 % aufweisen.
Weiterhin kann wie aus Figur 2 ersichtlich das Stahlseil (2) durch Bearbeitung in einer Richtmaschine mit zickzackartig angeordneten flachen Rollen geringen Durchmessers mit Querschnitten von etwa elliptischer Querschnittsform in etwa gleicher Längsrichtung versehen werden, wobei das Verhältnis der Länge D1 zur Breite D2 = 1.1 ≤D1/D2 ≤2.2 beträgt.
Als Mittelwert der Vorverformungsrate wird der durch die nachstehende Formel ausgewiesene Wert bezeichnet, wobei wie aus Figur 3 ersichtlich der bei kompaktem Verdrillen von zwei Metalldrähten anfallende Seildurchmesser mit dc bezeichnet ist und der beim Verdrillen der Metalldrähte unter Belassung eines kleinen Spalt (t) erhaltene Seildurchmesser mit do (wobei der Wert do das Mittel von an einer Vielzahl von Punkten in Längsrichtung erhaltenen Messwerten darstellt):
Mittelwert der Vorverformungsrate (R) = do/dcx 100
Da es jedoch praktisch unmöglich ist, einen festen Spalt zwischen den Metalldrähten in Längsrichtung wie in Figur 3 dargestellt vorzusehen, gibt es einige Punkte, an denen die Drähte teilweise in Kontakt miteinander stehen.
Weiter ist in solchen Fällen, wo die Querschnittsform in etwa elliptisch ist, die Rechnung vorzunehmen nach der Gleichung:
wobei D1 die Länge und D2 die Breite der Ellipse darstellen (siehe Figur 2). Der Wert do ist hier ebenfalls das Mittel von an einer Vielzahl von Punkten in Längsrichtung erhaltenen Messwerten.
Das Stahlseil (2) gemäss dem vorstehenden Beispiel weist die geforderte Festigkeit und Flexibilität auf, weil Durchmesser, Kohlenstoffgehalt und Windungshöhe der Metalldrähte wie vorbeschrieben beschränkt sind. Ausserdem ist ein gutes Eindringen von Gummimischung zwischen die Metalldrähte gewährleistet, weil durch Festlegung des Mittelwerts der Vorverformungsrate auf einen Wert zwischen 105 und 150 % wie aus Figur 1 und 2 ersichtlich ein Spalt zwischen den Drähten (1) ausgebildet wird. Die Korrosionsbeständigkeit des Stahlseils ist weiter verbessert und es gibt praktisch keinerlei Abriebverschleiss der Metalldrähte, weil diese völlig in die Gummimischung eingebettet sind. Dennoch haben die Metalldrähte einzeln eine gummiverstärkende Wirkung, wodurch Knickungen verhindert sowie die Dauerfestigkeit und Flexibilität des Stahlseils verbessert werden.
Weiterhin wird das erfindungsgemässe Stahlseil unter Verwendung von Metalldrähten mit einem Durchmesser zwischen 0.25 und 0.40 mm und einem Kohlenstoffgehalt von 0.75 bis 0.88 Gew.-% dadurch hergestellt, dass ein etwa glatter Metalldraht (1) mit einem Einzeldraht (1), der mit einer eine Windungshöhe M zwischen dem 0.1 bis 0.7-fachen der Windungshöhe C der Verdrillung des Stahlseils aufweisenden gewellten Spiralverformung vorverformt ist, in der Weise verdrillt wird, dass die Relation zwischen dem äusseren Durchmesser N des spiralförmig vorverformten Metalldrahtes und dem Drahtdurchmesser A zwischen N = (A+2/100) mm und (A + 2/10) mm liegt, wobei die Windungshöhe der Verdrillung wie aus Figur 4 ersichtlich 9. bis 16.0 mm beträgt.
In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass die vorerwähnte Windungshöhe der gewellten Spiralverformung durch M wie in Figur 4a dargestellt bezeichnet ist und ihr Wert gegenüber der Windungshöhe C der Verdrillung im Bereich von M 0.1C bis 0.7C liegt. Der äussere Durchmesser N der Spiralvorverformung ist der scheinbare äussere Durchmesser eines gewellten Metalldrahtes wie in Figur 4b dargestellt. Der Begriff gewellte Spiralverformung bedeutet etwa spiralförmige Vorverformungen, welche durch Verdrillen von zwei Einzeldrähten hergestellt sind, die nicht unbedingt genau spiralförmig sein müssen, sondern auch lediglich gewellt sein können, sofern hierbei der gleiche Effekt wie mit einer Spirale erzielt wird.
Das Stahlseil (2) gemäss dem vorstehenden Beispiel weist die geforderte Festigkeit und Flexibilität auf, weil Durchmesser, Kohlenstoffgehalt und Windungshöhe der Metalldrähte wie vorbeschrieben eingeschränkt sind. Ausserdem ist ein gutes Eindringen von Gummimischung zwischen die Metalldrahte gewährleistet, weil wie aus Figur 4b ersichtlich ein Spalt zwischen den Drähten (1) ausgebildet ist, indem einer der beiden Einzeldrähte mit einer gewellten Spiralverformung vorverformt ist, die eine Windungshöhe zwischen dem 0.1 bis 0.7-fachen der Windungshöhe der Verdrillung aufweist, und der äussere Durchmesser N im Bereich zwischen N = (A+2/100) mm und (A+2/10) mm liegt, wobei A der Durchmesser des Metalldrahtes ist. Die Korrosionsbeständigkeit des Stahlseils ist weiter verbessert und es gibt praktisch keinerlei Abriebverschleiss der Metalldrähte, weil diese völlig in die Gummimischung eingebettet sind. Dennoch weist das Stahlseil eine stabile Verdrillungsstruktur auf und ist es einfach zu verarbeiten, weil die Metalldrähte im richtigen Abstand wechselweise miteinander in Kontakt stehen und voneinander abgesetzt sind, wodurch Knickungen verhindert sowie die Dauerfestigkeit und Flexibilität des Stahlseils verbessert werden.
An dieser Stelle sei darauf hingeweisen, dass die erfindungsgemäss eingeschränkten Werte im Zuge einer Vielzahl von Versuchen unter den nachfolgend beschriebenen Voraussetzungen ermittelt wurden.
Der Grund für die Festlegung des Einzeldrahtdurchmessers auf mindestens 0.25 mm und höchstens 0.40 mm ist darin zu sehen, dass bei Einsatz des Stahlseils in Reifen usw: 0.25 mm den Mindestwert für die Sicherstellung einer ordnungsgemässen Festigkeit bei der gegenüber dem Stand der Technik geringeren Anzahl von Metalldrähten darstellt, während ein Stahlseil aus Einzeldrähten mit mehr als 0.40 mm Durchmesser nicht die geforderte Flexibilität aufweist.
Für Metalldrähte mit hoher Zugfestigkeit ist ein Kohlenstoffgehalt von mindestens 0»75 % erforderlich, während bei einem solchen von über 0.88 % ein häufiges Zubruchgehen der Drähte beim Ziehen und Verdrillen zu erwarten ist.
Eine übermässig lange Windungshöhe der Verdrillung führt zu einer ganzen Menge von Verdrillungsfehlern und macht die Verarbeitbarkeit schwierig. Aus diesem Grunde darf die Windungshöhe der Verdrillung höchstens 16.00 mm betragen, während bei einer solchen von weniger als 9.0 mm aufgrund übermässiger Längsdehnung das Stahlseil für die Verstärkung von Reifen usw. nicht mehr geeignet ist.
Ein Mittelwert der Vorververformungsrate von unter 105 % hat ein ungenügendes Eindringen von Gummimischung zwischen die Metalldrähte zur Folge. Liegt er andererseits über 150 %, so wird es wegen der einfachen Längsdehnung der Metalldrähte schwierig, bei der Verformung die jeweils geforderten Dimensionen einzuhalten, wobei darüberhinaus auch noch die Verarbeitbarkeit beim Kalandrieren des Plattenmaterials beeinträchtigt ist.
Ein Mittelwert der Vorverformungsrate von weniger als 105 % führt zu einem ungenügenden Eindringen von Gummimischung zwischen die Metalldrähte. Ist dieser Wert andererseits höher als 150 %, so sind wegen der leichten Längsdehnung der Netalldrähte die jeweils geforderten Dimensionen nur schwierig einzuhalten und ist darüberhinaus auch noch eine schlechte Verarbeitbarkeit beim Kalandrieren des Plattenmaterials gegeben. Somit sollte dieser Mittelwert der Vorverformung vorzugsweise zwischen 105 und 150 % betragen, wobei das ideale Verhältnis im Bereich zwischen 130 und 145 % angesiedelt ist.
Weiter wird es durch die elliptische Querschnittsform des Stahlseils wie in Figur 2 dargestellt möglich, das Eindringen von Gummimischung zwischen die Metalldrähte bei gleichzeitiger Verbesserung der Verdrillungsstabilität zu fördern. Auch wirkt diese Querschnittsform der Ermüdung bei Druck- und Biegebeanspruchungen entgegen und besteht die Möglichkeit, die Dicke der das Stahlseil abdeckenden Gummiplatte zu reduzieren. Diese Wirkung ist nicht zu erwarten, wenn D1/D2 unter 1.1 liegt, während bei Werten über 2.2 die Dauerfestigkeit des Stahlseils abnimmt, da der Draht leicht knickt, wenn er in Längsrichtung zusammengedrückt wird. Damit sollte idealerweise das Verhältnis D1/D2 im Bereich 1.1 ≤ D1/D2 ≤2.2 gehalten werden.
Was die gewellte Spiralverformung der Metalldrähte angeht, so besteht allgemein die Tendenz dahingehend, dass bei einer Wellen-Windungshöhe von weniger als dem 0.1-fachen der Windungshöhe der Verdrillung die Längsdehnung bei niedriger Zugbelastung grösser und es damit schwieriger wird, beim Verformen die jeweils geforderte Dimension einzuhalten. Liegt die Wellen-Windungshöhe über dem 0.7-fachen der Windungshöhe der Verdrillung, so ergibt sich zwar die richtige Verdrillung, nimmt aber auch die Dauerfestigkeit und Verarbeitbarkeit des Stahlseils ab» Ist der äussere Durchmesser des spiralförmig vorverformten Metalldrahtes kleiner als (A+2/100) mm, so hat dies ein ungenügendes Eindringen der Gummimischung zur Folge, während bei äusseren Durchmessern von mehr als (A+2/10) mm wegen der einfachen Längsdehnung des Drahtes die jeweils geforderten Dimensionen beim Verformen nur schwer einzuhalten sind und im übrigen eine schlechtere Verarbeitbarkeit beim Kalandrieren der Gummiplatte gegeben ist.

Beispiel 1:

Es folgt eine konkrete Beschreibung einer erfindungsgemässen und einer konventionellen Ausführungsform sowie eines Bezugsbeispiels. In Tabelle 1 sind die Versuchsergebnisse für eine Reihe von Stahlseilen wiedergegeben, die durch Verdrillen von zwei mit messingsplattierten Oberflächen versehenen Metalldrähten hergestellt wurden, wobei der Metalldraht-Durchmesser, der Kohlenstoffgehalt sowie die Windungshöhe der Verdrillung, der Mittelwert der Vorverformungsrate und die Querschnittsform des Stahlseils von Fall zu Fall verändert wurden.
Tabelle 1 auf Seite 11 Tabelle 1
Den Symbolen in der Tabelle kommt die folgende Bedeutung zu:
A Metalldraht-Durchmesser (mm)
B = Kohlenstoffgehalt (Gew.-%)
C = Windungshöhe der Verdrillung
D = Mittelwert der Vorverformungsrate (%)
E = Querschnittsform
G = Bruchlast (kgf)
H = Rate des Eindringens von Gummimischung zwischen die Metalldrähte
I = Ermüdungsfestigkeit bei Druck-, Zug- und Biegebeanspruchungen
J = Längsdehnung bei einer Last von 5 kg (%)
K = Verarbeitbarkeit
Die Versuche Nr. 1 und 2 betreffen das in dem angezogenen Patentblatt Nr. PDS-62-234921 und Nr. PDS-62-117893 sowie in Figur 8 dargestellte konventionelle Stahlseil. Die Versuche Nr. 7 bis 9 haben das in der vorliegenden Anmeldung beschriebene erfindungsgemässe Stahlseil (2) mit weitgehend rundem Querschnitt entsprechend dem Beispiel in Figur 1 und die Versuche Nr. 10 bis 12 das in dieser Anmeldung beschriebene erfindungsgemässe Stahlseil (2) mit etwa elliptischer Querschnittsform entsprechend dem Beispiel in Figur 2 zum Gegenstand. Die Versuche 3 bis 6 gelten für die Stahlseile gemäss dem Bezugsbeispiel. Der Mittelwert der Vorverformungsrate lässt lässt sich durch Anderung der Abstände, Abmessungen usw. der Wellstifte der Verseilmaschine problemlos anpassen, während die elliptische Querschnittsform durch Bearbeitung in einer Richtrnaschine mit zickzackartig angeordneten flachen Rollen geringen Durchmessers leicht hergestellt werden kann 5 Für diesen Versuch wurde eine Mehrfach-Verseilmaschine eingesetzt. Durch Aufbringen von Gummiplatten (5) auf die Oberund Unterseite des Stahlseils (2) dieses Beispiels wurde eine komplexe Platte (6) in der gleichen Art und Weise wie für die konventionelle Ausführungsform und das Bezugsbeispiel erläutert hergestellt.
Weiterhin wurde das komplexe Plattenmaterial zur Herstellung des Gürtels (7) eines Reifens (8) wie aus Figur 6 ersichtlich eingesetzt. Schliesslich wurden die Bruchfestigkeit der verschiedenen Stahlseile in jeder Phase, die Rate des Eindringens der Gummimischung zwischen die Metalldrähte bei deren Vulkanisierung, die Druck-, Zug- und Dauerfestigkeit im Verbund mit der Gummimischung sowie die Verarbeitbarkeit bei der Weiterverarbeitung zu elastomeren Erzeugnissen wie nachfolgend erläutert bestimmt.

Bruchfestigkeit (G):

Es handelt sich hier um die Bruchlast nur des Stahlseils, wobei deren Grösse für die Art von Stahlseilen wenigstens 25 kgf betragen sollte.

Gummimischung-Eindringrate (H):

Nach erfolgter Einbettung des Seils in die Gummimischung und Vulkanisierung zogen wir das Stahlseil heraus und legten seine Metalldrähte frei» Als Eindringrate gilt der Grad des Eindringens von Gummimasse im Kontaktbereich zweier Metalldrähte in Prozent. Dieser Wert darf nicht kleiner sein als 60. Druck-, Zug- und Dauerfestigkeit (1):
Eine Mehrzahl von Stahlseilen wurden in eine Gummiplatte eingebettet und es wurde unter Einsatz einer Mehrfach-Dauerbiegefestigkeits-Prüfmaschine mit drei Biegeprüfsellen die Druck-, Zug- und Dauerfestigkeit bestimmt. Die Testergebnisse sind bezogen auf den Basiswert 100 des Versuchs Nr. 1. Das Seil ging schliesslich durch Abriebverschleiss, Knicken usw. zu Bruch, wobei die Bewertung nach der Anzahl der Testzyklen bis zum Eintreten des Bruchs vorgenommen wurde.

Verarbeitbarkeit (K)

Es handelt sich hier um die Einfachheit der Handhabung und Verarbeitbarkeit des Stahlseils bei der Herstellung, der Einbettung in das Gummiplattenmaterial und der Produktion der Reifen usw., hierin eingeschlossen die Einfachheit der Formgebung, die Längsdehnung bei niedriger Last, das Verdrillen der Einzelseile, das Sicherstellen der Geradheit usw. Die Beurteilung erfolgte durch x, wo die Verarbeibarkeit viel schlechter als bei einem konventionellen Erzeugnis war, durch Δbei leicht schlechterer Verarbeitbarkeit und durch o in den Fällen, da keinerlei Unterschied zwischen den verschiedenen Seilausführungen bestand.
Wie eindeutig aus Tabelle 1 ersichtlich ist das Stahlseil gemäss dem beschriebenen Beispiel gekennzeichnet durch die geforderte Bruchfestigkeit von 25 kgf, eine gute Eindringung von Gummimischung zwischen die Metalldrähte, eine verbesserte Dauerfestigkeit sowie eine dem konventionellen Erzeugnis gleichwertige Verarbeitbarkeit. Das für die Reifenherstellung eingesetzte Stahlseil des vorliegenden Beispiels führte zu einer bemerkenswerten Verlängerung der Reifen-Lebensdauer und zu einer Verbesserung des Fahrkomforts. Ein Stahlseil mit elliptischer Querschnittsform ermöglicht eine Verringerung der Dicke des Gummiplattenmaterials, wodurch das Reifengewicht verringert sowie der Fahrkomfort des Fahrzeugs erhöht werden kann.

Beispiel 2:

Es folgt eine konkrete Bechreibung eines weiteren erfindungsgemässen Beispiels im Vergleich mit einer konventionellen Ausführungsform sowie einem Bezugsbeispiel. In Tabelle 2 sind die Testergebnisse für eine Reihe von Stahlseilen wiedergegeben, die durch Verdrillen von zwei mit messingplattierten Oberflächen versehenen Mealldrähten hergestellt wurden, wobei der Metalldraht-Durchmesser, der Kohlenstoffgehalt, die Windungshöhe der Verdrillung sowie die Windungshöhe und der äussere Durchmesser der gewellten Spiralvorverformung des Stahlseils von Fall zu Fall verändert wurden.
Tabelle auf Seite 16 Tabelle 2
Den Symbolen A bis C sowie G bis K in der Tabelle kommt die gleiche Bedeutung zu wie beim Beispiel 1, nämlich:
A = Metalldraht-Durchmesser (mm)
B = Kohlenstoffgehalt (Gew.-%)
C = Windungshöhe der Verdrillung (mm)
G = Bruchlast (kgf)
H = Rate des Eindringens von Gummimischung zwischen die Netalldrähte (%)
I = Ermüdungsfestigkeit bei Druck-, Zug- und Biegebeanspruchungen
J = Längsdehnung bei einer Last von 5 kg (%)
K = Verarbeitbarkeit
L = Unregelmässigkeit der Spiralvorverformung (mm)
M = Windungshöhe der Spiralverformung
N = äusserer Durchmesser des spiralförmig vorverformten Metalldrahtes
Die Versuche Nr. 1 und 2 wurden am gleichen konventionellen Stahlseil wie in Beispiel 1 und die Versuche Nr. 18 bis 22 an dem Stahlseil des Beispiels gemäss Figur 4 durchgeführt. Die Versuche Nr. 14 bis 17 betreffen das Stahiseil des Bezugsbeispiels.
Die gewellte Spiralverformung des einen Metalldrahtes ist durch entsprechende Einstellung der Abstände, Abmessungen usw. der Wellstifte der Verseilmaschine problemlos herstellbar, wobei das Seil durch eine Richtmaschine mit zickzackartig angeordneten flachen Rollen geringen Durchmessers geleitet wird. Auch besteht die Möglichkeit des Verdrillens eines vor Einsatz in die Verseilmaschine durch Zahnräder oder dergleichen eingekerbten Einzeldrahtes. In diesem Falle müssen die Form des Zahnrads und die Zahl der Verdrillungen des Einzeldrahtes usw. entsprechend eingestellt werden.
Das Stahlseil dieses Versuchs wurde in einer Mehrfach-Verseilmaschine mit einer gewellten Spiralverformung vorverformt, indem es über drei bis fünf Stifte einer vor dem Zusammenlaufpunkt des Seils angeordneten Vorverformkegels geleitet wurde.
Weiter wurde wie aus Figur 5 ersichtlich durch Aufbringen von Gummiplatten (5) auf die Ober- und Unterseite des Stahlseils des vorliegenden Beispiels eine komplexe Platte hergestellt. Die Herstellung des Plattenmatenais auch für die konventionelle Ausführungsform und das Bezugsbeispiel erfolgte in genau gleicher Art und Weise.
Desweiteren wurde dieses Plattenmaterial (6) für den Gürtel (7) eines Reifens (8) wie in Figur 6 dargestellt eingesetzt.
Schliesslich wurden die Bruchfestigkeit der verschiedenen Stahlseile in jeder Phase, die Rate des Eindringens der Gummimischung zwischen die Mealldrähte bei deren Vulkanisierung, die Druck-, Zug- und Dauerfestigkeit im Verbund mit der Gummimischung sowie die Verarbeitbarkeit bei der Weiterverarbeitung zu elastomeren Erzeugnissen wie in dieser Druckschrift erläutert bestimmt.
Wie eindeutig aus Tabelle 2 ersichtlich besitzt das Stahlseil des vorliegend beschriebenen Beispiels die geforderte Bruchfestigkeit von 25 kgf, eine gute Eindringung von Gummimasse zwischen die Metalldrähte sowie eine verbesserte Dauerfestigkeit. Aufgrund einer stabilen Verdrillungsstruktur wurde weiterhin eine gute Verarbeitbarkeit festgestellt. Das für die Reifenproduktion eingesetzte Stahlseil dieses Beispiels führte zu einer deutlichen Verlängerung der Reifen-Lebensdauer und zu einer Verbesserung des Fahrkomforts.

Claims

1. Stahlseil zur Verstärkung elastomerer Erzeugnisse, wie z.B. Reifen, Förderbänder etc.,

- bestehend aus nur zwei Einzeldrähten, die jeweils vorverformt und sodann miteinander verdrillt sind derart, daß ein Spalt zwischen den Einzeldrähten gebildet ist, der das Eindringen der Gummimischung in das Stahiseil ermöglicht (sogenanntes Stahiseil des "offenen Typs" als 1 x 2 Konstruktion),

dadurch gekennzeichnet,

- daß Metalldrähte mit einem Drahtdurchmesser von 0,25 bis 0,40 mm ausgewählt werden, die einen Kohlenstoffgehalt von 0,75 bis 0,88 Gew.-% besitzen und mit einer Windungshöhe von 9,0 bis 16,0 mm miteinander verdrillt sind und im Mittelwert eine Vorverformungsrate von 105 bis 150 % aufweisen,

- daß die Drähte in der Weise miteinander verdrillt sind, daß der Querschnitt des Stahlseils eine in etwa elliptische Querschnittsform aufweist mit einem Verhältnis der Länge D1 zur Breite D2 von 1,1 ≤ D1/D2 ≤ 2.2

- und daß die Ausrichtung der elliptischen Querschnittsform immer dieselbe ist und zwar in allen Querschnitten über die gesamte Länge des Stahlseils.

2. Stahlseil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - daß einer der beiden Einzeldrähte vor deren Verdrillung zu einem Stahlseil mit einer gewellten Spiralverformung vorverformt ist, die eine Windungshöhe zwischen dem 0,1 bis 0,7-fachen der Windungshöhe der Verdrillung des Stahlseils aufweist.

3. Stahlseil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, - daß der äußere Durchmesser N des spiralförmig vorverformten Metalldrahtes die Relation von N (A + 2/100) mm bis (A + 2/10) mm aufweist, wobei A der Durchmesser des Metalldrahtes ist.

4. Reifen mit einer komplexen Anordnung von mehreren Stahlseilen zur Verstärkung des elastomeren Produktes nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, - daß die Stahiseile parallel in einem Abstand zueinander angeordnet und mit einer Gummilage bedeckt und zumindest im Gürtelbereich des Reifens eingebettet sind.