СТАЛЬНОЙ КОРД ДЛЯ АРМИРОВАНИЯ РЕЗИНЫ И КОНВЕЙЕРНАЯ ЛЕНТА Российский патент 2015 года по МПК D07B1/06 

Область техники

Настоящее изобретение относится к стальному корду для армирования резины и к конвейерной ленте, а более конкретно - к стальному корду для армирования резины, при изготовлении которого может быть обеспечена очень высокая производительность, и вес которого может быть благоприятным образом снижен, а изгибная прочность повышена при сохранении разрывной прочности корда, и к конвейерной ленте, в которой используют стальной корд для армирования резины.

Уровень техники

Стальные корды, сформированные из скрученных стальных проволочных нитей, используют в качестве армирующего материала для резиновых изделий, например, шин, конвейерных лент и резиновых шлангов. Одним примером является скрученный стальной корд, в котором множество прядей, образующих оболочку, навито вокруг наружной периферийной поверхности сердцевинной пряди (см., например, Патентный документ 1).

Стальной корд 12, имеющий структуру 7×7, подобную представленной на фиг. 4, часто используют в качестве сердцевины в конвейерной ленте. Стальной корд 12, имеющий структуру 7×7, сформирован из шести прядей, образующих оболочку 14, навитых вокруг наружной периферии одной сердцевинной пряди 13. Сердцевинная прядь 13 сформирована из шести стальных проволочных нитей 13b, навитых вокруг одной стальной проволочной нити 13a. Пряди 14, образующие оболочку, сформированы из шести стальных проволочных нитей 14b, навитых вокруг одной стальной проволочной нити 14a. Таким образом, требуется произвести три процесса свивания для изготовления стального корда 12 со структурой 7×7, что ведет к проблеме, заключающейся в очень низкой производительности при его изготовлении, если корд имеет малый диаметр. Если стальной корд используют в качестве сердцевины в конвейерной ленте, то требуется очень высокая прочность корда при его уменьшенном весе и повышенной изгибной прочности, для снижения потребления энергии, требующейся для привода ленты.

Патентный документ

Патентный документ 1: нерассмотренная заявка на патент Японии № 2012-36539 A

Задачи, решаемые изобретением

Задачей настоящего изобретения является создание стального корда для армирования резины, при изготовлении которого может быть обеспечена очень высокая производительность, и вес которого может быть благоприятным образом снижен, а изгибная прочность повышена, а также создание конвейерной ленты, в которой используют стальной корд для армирования резины.

Средства для решения задач

Для решения задачи, указанной выше, стальной корд для армирования резины согласно настоящему изобретению должен представлять собой стальной корд для армирования резины, заделываемый в резиновое изделие, причем корд имеет структуру 1+6+(6+6), сформированную посредством скручивания отдельных стальных проволочных нитей один раз в одном и том же направлении, при этом коэффициент кручения составляет, по меньшей мере, 9, но не более 14, а наружный диаметр - не более 4 мм.

Наружные диаметры отдельных стальных проволочных нитей составляют, например, по меньшей мере, 0,35 мм, но не более 0,75 мм. Из двух типов стальных проволочных нитей, составляющих наружный слой, наружный диаметр стальных проволочных нитей малого диаметра может составлять, по меньшей мере, 60%, но не более 90%, наружного диаметра стальных проволочных нитей большого диаметра.

Также конвейерная лента согласно настоящему изобретению является конвейерной лентой, в которой стальной корд для армирования резины, описанный выше, заделан внутрь ленты в виде сердцевины.

Эффект, достигаемый при использовании изобретения

Стальной корд для армирования резины согласно настоящему изобретению (ниже называемый стальным кордом) имеет структуру 1+6+(6+6), сформированную посредством скручивания отдельных стальных проволочных нитей один раз в одном и том же направлении, чем обеспечивается возможность завершения изготовления корда за один процесс скручивания и повышения производительности при его изготовлении. Корд имеет коэффициент кручения, составляющий, по меньшей мере, 9, но не более 14, и имеет наружный диаметр, составляющий 4 мм или менее, что благоприятно для снижения веса и повышения изгибной прочности, и при этом обеспечивается необходимая прочность корда.

Таким образом может быть снижено потребление энергии, необходимой для привода конвейерной ленты, содержащей такой стальной корд, заделанный внутрь ленты в виде сердцевины.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - поперечное сечение стального корда согласно настоящему изобретению;

Фиг. 2 - поперечное сечение конвейерной ленты, содержащей стальной корд, показанный на фиг. 1, заделанный внутрь ленты в виде сердцевины;

Фиг. 3 - поперечное сечение стального корда со структурой 1+6+(6+6), в котором скручены стальные проволочные нити в различных направлениях во внутреннем слое и наружном слое; и

На фиг. 4 - поперечное сечение стального корда со структурой 7×7.

Наилучший способ осуществления изобретения

Стальной корд и конвейерная лента согласно настоящему изобретению ниже описаны со ссылками на варианты осуществления, представленные на чертежах.

Стальной корд 1 согласно настоящему изобретению, представленный на фиг. 1, является стальным кордом для армирования резины, используемым посредством заделывания в резиновое изделие. Стальной корд 1 имеет структуру 1+6+(6+6), и он сформирован из: одной стальной проволочной нити 2, служащей в качестве сердцевины; шести стальных проволочных нитей 3, образующих внутренний слой, расположенный вокруг наружной периферической поверхности стальной проволочной нити 2; и двенадцати стальных проволочных нитей 4a, 4b, образующих наружный слой, расположенный вокруг наружных периферических поверхностей стальных проволочных нитей 3. Наружный слой образован из шести стальных проволочных нитей 4a большего диаметра и шести стальных проволочных нитей 4b малого диаметра. Отдельные стальные проволочные нити 2, 3, 4a и 4b скручены один раз в одном и том же направлении, причем смежные стальные проволочные нити находятся в контакте с максимальной плотностью. За направления кручения могут быть приняты оба направления кручения: S и Z.

Коэффициент кручения K корда может составлять, по меньшей мере, 9, но не более 14, а наружный диаметр D корда может составлять 4 мм или менее. Коэффициент кручения K - это длина L одного кручения, отнесенная к наружному диаметру D корда (K=L/D). Наружный диаметр D корда, превышающий 4 мм, является неблагоприятным для снижения веса и повышения изгибной прочности; таким образом, диаметр D должен составлять 4 мм или менее. Для обеспечения практического уровня прочности корда, наружный диаметр D корда предпочтительно должен составлять, например, 2 мм или более. Коэффициент кручения K, составляющий менее 9, ведет к заметному снижению прочности корда, а коэффициент кручения K, превышающий 14, ведет к заметному снижению изгибной прочности; таким образом, коэффициент кручения K должен составлять, по меньшей мере, 9, но не должен быть больше 14.

Наружный диаметр отдельных, стальных, проволочных нитей 2, 3, 4a и 4b составляет, например, по меньшей мере, 0,35 мм, но не превышает 0,75 мм. Вне обсуждения, например, вопрос о снижении стоимости, стальная проволочная нить 2, составляющая сердцевинную проволочную нить, и стальные проволочные нити 4a большого диаметра, образующие наружный слой, должны иметь одинаковый наружный диаметр. Баланс будет повышен, если из двух типов стальных проволочных нитей 4a, 4b, образующих наружный слой, наружный диаметр 4b стальной проволочной нити малого диаметра будет составлять, например, по меньшей мере, 60%, но не более 90% от наружного диаметра 4a стальной проволочной нити большого диаметра.

Стальной корд 8, представленный на фиг. 3, сформирован из: одной стальной проволочной нити 9, служащей в качестве сердцевинной проволочной нити; шести стальных проволочных нитей 10, образующих внутренний слой, расположенный вокруг наружной периферической поверхности стальной проволочной нити 9; и двенадцати стальных проволочных нитей 11a, 11b, образующих наружный слой, расположенный вокруг наружных периферических поверхностей стальных проволочных нитей 10. Наружный слой образован из шести стальных проволочных нитей 11a большого диаметра и шести стальных проволочных нитей 11b малого диаметра. Отдельные стальные проволочные нити 10 скручены в определенном направлении вокруг наружной периферической поверхности стальной проволочной нити 9, составляющей сердцевинную проволочную нить. Отдельные стальные проволочные нити 11a, 11b скручены в направлении, противоположном направлению, в котором скручены стальные проволочные нити 10, образующие внутренний слой вокруг наружной периферической поверхности стальной проволочной нити 9.

Стальной корд 8, таким образом, имеет структуру 1+6+(6+6), причем внутренний слой и наружный слой имеют различные направления кручения, для чего, таким образом, требуется использовать два процесса скручивания для изготовления стального корда 8. Так как внутренний слой и наружный слой имеют различные направления кручения, то стальные проволочные нити 10 внутреннего слоя и стальные проволочные нити 11a, 11b наружного слоя не расположены с максимальной плотностью, но между ними имеется определенное свободное пространство.

Более конкретно, хотя стальной корд 1 согласно настоящему изобретению, представленный на фиг. 1, имеет структуру 1+6+(6+6), отдельные стальные проволочные нити 2, 3, 4a и 4b скручены один раз в одном и том же направлении, чем обеспечивается возможность осуществления минимального количества процессов скручивания (т.е. одного процесса скручивания) и повышения производительности при его изготовлении. Так как внутренний слой и наружный слой скручивают в одном и том же направлении, стальные проволочные нити 3 и стальные проволочные нити 4a, 4b находятся почти в поверхностном контакте (увеличена площадь контакта), что благоприятно для повышения изгибной прочности.

Стальной корд 1 согласно настоящему изобретению можно использовать посредством заделывания его в качестве армирующего материала в различные типы резиновых изделий, например, шин, резиновых шлангов, шлангов для морских условий и предохранительных средств, располагаемых между бортом шлюпки и кораблем. Как представлено на фиг. 2, стальной корд 1 особенно предпочтительно использовать в качестве сердцевины 7 конвейерной ленты 5.

В конвейерной ленте 5 располагают большое количество стальных кордов 1 с предварительно определенными интервалами по ширине ленты и в направлении ее длины, и заделывают между верхним резиновым покрытием 6a и нижним резиновым покрытием 6b.

Сердцевинные корды 7, несущие нагрузку натяжения при натяжении конвейерной ленты 5, должны обладать очень высокой изгибной прочностью; таким образом, стальной корд 1 согласно настоящему изобретению является очень пригодным для использования в этом качестве. Использование стальных кордов 1 уменьшенного диаметра обеспечивает возможность уменьшения толщины конвейерной ленты 5, благодаря чему вносится вклад в снижение веса конвейерной ленты 5. Этим также обеспечивается возможность снижения потребления энергии, необходимой для привода ленты.

ПРИМЕРЫ

Как показано в Таблице 1, стальные корды, имевшие структуру, представленную на фиг. 1, обладавшие различными коэффициентами кручения K и наружными диаметрами D (см. Рабочие примеры 1-3 и Сравнительные примеры 1-3); стальной корд, имевший структуру, представленную на фиг. 3 (см. Сравнительный пример 4), и стальной корд, имевший структуру 7×7, представленную на фиг. 4 (см. Обычный пример), заделывали в невулканизированную резину (NR/SBR) (натуральный каучук/эластомерный сополимер бутадиена и стирола) и вулканизировали при одинаковых условиях (148°C в течение 25 мин) для изготовления образцов для испытаний, следующие свойства которых определяли (см. Таблицу 1). Результаты испытаний представлены в Таблице 1.

Наружные диаметры стальных проволочных нитей в Рабочих примерах 1-3 и Сравнительных примерах 1-4 были следующими:

Стальные проволочные нити, обозначенные поз. 2, 4a на фиг. 1 и поз. 9, 11 на фиг. 3, имели диаметр 0,59 мм

Стальные проволочные нити, обозначенные поз. 3 на фиг. 1 и поз. 10 на фиг. 3, имели диаметр 0,55 мм

Стальные проволочные нити, обозначенные поз. 4b на фиг. 1 и поз. 11b на фиг. 3, имели диаметр 0,45 мм

Наружные диаметры стальных проволочных нитей в Обычном примере были следующими:

Стальная проволочная нить, обозначенная поз. 13a на фиг. 4, имела диаметр 0,41 мм

Стальная проволочная нить, обозначенная поз. 13b, 14a на фиг. 4, имела диаметр 0,35 мм

Стальная проволочная нить, обозначенная поз. 14b на фиг. 4, имела диаметр 0,31 мм

Производительность при изготовлении корда

Количество времени, требующееся для изготовления отдельных стальных кордов, определяли и сопоставляли с Обычным примером, индекс которого принимали за 100. Чем меньше получалась величина, тем больше производительность.

Прочность корда

Отдельные стальные корды растягивали в направлении длины до разрыва и нагрузку при разрыве принимали за прочность корда.

Вес ленты

Вес отдельных образцов для испытаний определяли и сопоставляли с Обычным примером, индекс которого принимали за 100. Чем больше получалась величина, тем больше был вес.

Изгибная прочность

Отдельные образцы для испытаний оборачивали вокруг шкива диаметром 90 мм и многократно повторно их изгибали, и определяли количество изгибов до поломки корда. Это количество сопоставляли с аналогичным параметром, достигавшимся в Обычном примере, индекс которого принимали за 100; при этом большая величина указывала на очень высокую изгибную прочность.

Адгезия резины

Отдельные образцы для испытаний выдерживали при исходных условиях, касающихся скрепления, влажности и температуры (50°C, относительная влажность 95%, продолжительность - 5 недель), после чего определяли долю остаточного скрепления резины с поверхностями кордов. Чем больше получалась величина, тем более высокой была прочность адгезии между кордом и резиной.

Таблица 1   Обычный пример Рабочие примеры Сравнительные примеры   1 2 3 1 2 3 4 Структура корда 7×7 1+6+(6+6) Количество кручений 3 1 2 Направление кручения S/Z Z/Z S/Z К - коэффициент кручения корда 7,5 9,6 11,4 13,3 7,9 14,8 11,4 11,4 D - наружный диаметр корда (мм) 2,9 2,6 4,4 2,8 Производительность при изготовлении корда 100 50 80 Прочность корда (кН) 9,3 9,3 9,5 9,7 8,2 9,8 27,0 9,3 Вес ленты (индекс) 100 98 99 Изгибная прочность (индекс) 100 105 102 100 108 82 26 101

Исходная адгезия резины к корду (%) 95 Адгезия резины к корду (%) после выдержки в условиях испытания (при определенных температуре и влажности) 30 100

Из Таблицы 1 очевидно, что Рабочие примеры 1-3 были более благоприятными, чем Обычный пример и Сравнительный пример 4 по показателям производительности при изготовлении корда и снижения веса ленты. Также очевидно, что Рабочие примеры 1-3 пригодны для обеспечения изгибной прочности и прочности корда на разрыв корда сопоставимы или превышают показатели, полученные в Обычном примере.

Перечень ссылочных позиций на чертежах

1 - Стальной корд согласно настоящему изобретению

2 - Стальная проволочная нить, представляющая сердцевинную проволочную нить

3 - Стальная проволочная нить, представляющая внутренний слой

4a, 4b - Стальная проволочная нить, представляющая наружный слой

5 - Конвейерная лента

6a - Верхнее резиновое покрытие

6b - Нижнее резиновое покрытие

7 - Сердцевина

8 - Другой стальной корд со структурой 1+6+(6+6)

9 - Стальная проволочная нить, представляющая сердцевинную проволочную нить

10 - Стальная проволочная нить, представляющая внутренний слой

11a, 11b - Стальная проволочная нить, представляющая наружный слой

12 - Стальной корд со структурой 7×7

13 - Сердцевинная прядь

13a, 13b - Проволока

14 - Прядь, образующая оболочку

14a, 14b - Проволока.

Создан стальной корд для армирования резины, при изготовлении которого может быть обеспечена очень высокая производительность и вес которого может быть благоприятным образом снижен, а изгибная прочность повышена; а также создана конвейерная лента, в которой используют стальной корд для армирования резины. Стальной корд 1 для армирования резины, имеющий структуру 1+6+(6+6), сформирован посредством скручивания отдельных стальных проволочных нитей 2, 3, 4a и 4b один раз в одном и том же направлении, и коэффициент его кручения составляет, по меньшей мере, 9, но не более 14, а наружный диаметр - не более 4 мм. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

1. Стальной корд для армирования резины, используемый посредством его заделывания в резиновое изделие, имеющий структуру 1+6+(6+6), сформированную посредством скручивания отдельных стальных проволочных нитей один раз в одном и том же направлении, коэффициент кручения которого составляет, по меньшей мере, 9, но не более 14, а наружный диаметр составляет не более 4 мм.

2. Стальной корд для армирования резины по п. 1, в котором отдельные стальные проволочные нити имеют наружные диаметры, составляющие, по меньшей мере, 0,35 мм, но не более 0,75 мм.

3. Стальной корд для армирования резины по п. 1 или 2, в котором из двух типов стальной проволочной нити, составляющих наружный слой, стальная проволочная нить малого диаметра имеет наружные диаметры, составляющие, по меньшей мере, 60%, но не более 90%, наружных диаметров стальных проволочных нитей большого диаметра.

4. Конвейерная лента, в которой в качестве сердцевины заделан стальной корд для армирования резины по любому из пп. 1-3.