Компактный нерасслаивающийся металлокорд

Изобретение относится к области изготовления изделий из металлических нитей, в частности компактного нерасслаивающегося металлокорда для армирования резинотехнических изделий. Конструкция данного металлокорда имеет плотную структуру, исключающую расслоение, отслоение верхних проволок, в ходе перегибов, имеющих место при переработке. Компактный нерасслаивающийся металлокорд, преимущественно для армирования резинотехнических изделий, содержит центральную структуру - сердечник из одной - пяти проволок, оплетающий его наружный слой проволок, и один - два промежуточных слоя. Шаг и направление свивки проволок сердечника, промежуточного и наружного слоя одинаковы. Длина спирали проволок наружного слоя металлокорда после выплетения из него увеличивается более чем на 0,1%, таким образом, проволоки в металлокорде создают растягивающее усилие, направленное вдоль проволоки, и такой величины, что обеспечивает отсутствие расслоения металлокорда при его переработке. 21 з.п. ф-лы, 8 ил., 1 табл.

 

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

Известен большой ряд конструкций металлокорда с линейным касанием элементов, содержащих минимально два слоя проволок - внутренний и наружный и, возможно, один или более промежуточных слоев. Они имеют одинаковое направление и шаг свивки элементов и изготавливаются в одну технологическую операцию, как методом одинарного, так и двойного кручения (US 4332131 А, 01.06.1982, SU 154147 A1, 16.04.1962, ЕР 0143767 A1, 05.06.1985).

Недостатком компактного металлокорда является ослабление отдельных или всех проволок наружного слоя, известное из канатного производства под названием "расслоение" (отслоение, распушение) (Нестеров П.П. «О работах по повышению долговечности стальных канатов». В сб. "Стальные канаты", вып.2. - Киев: Технiка, - 1965, - с.233-237.) Оно приводит к отходу этих проволок в процессе работы канатов или при переработке на каландре от внутреннего или промежуточного слоя.

Указанный дефект связан с избыточной длиной проволок верхнего, и возможно, также промежуточного слоя проволоки.

Известен ряд способов, позволяющих снизить вероятность возникновения расслоения в процессе изготовления канатов и металлокорда, например, путем увеличения натяжения наружного слоя проволок при свивке за счет рационального выбора диаметра, длины и усилия прижима друг к другу обжимных плашек. Другим известным способом устранения расслоения является выбор оптимального коэффициента преформации проволок или прядей при свивке, несколько меньшего 100% (Дубовик К.А. «Повышение срока службы подъемных канатов» - М.: Госгортехиздат, 1962, - с.57-58). Под коэффициентом преформации подразумевают отношение диаметра спирали проволоки, выплетенной из корда без ее пластической деформации, к диаметру спирали той же проволоки в металлокорде.

Недостатком указанных решений является то, что возможности изготовления металлокорда указанными способами значительно ограничены.

В качестве прототипа выбран металлокорд согласно патенту, в котором наряду с коэффициентом преформации, меньшим или равным 100%, проволоки верхнего слоя создают усилие, направленное радиально внутрь корда, достаточное для предотвращения отслоения. Компактный нерасслаивающийся металлокорд преимущественно для армирования резинотехнических изделий содержит центральную структуру - сердечник из одной - пяти проволок, оплетающий его наружный слой проволок, и один - два промежуточных слоя, при этом шаг и направление свивки проволок сердечника, промежуточного и наружного слоя одинаковы (ЕР 0627520 А1, 07.12.1994).

Недостатком прототипа является то, что получение металлокорда, имеющего только или преимущественно радиальную компоненту усилия, сложно и требует специального оборудования, например устройств, осуществляющих перекрутку металлокорда с разным натяжением. Использование коэффициента преформации ввиду сложности и наличия существенной погрешности его определения приводит к тому, что не позволяет надежно исключать отслоение проволок верхнего слоя (при значениях коэффициента преформации, близких к 100%) или же ведет к раскручиваемости металлокорда (при его малых значениях).

Задача, решаемая изобретением, состоит в получении металлокорда плотной структуры с улучшенными техническими характеристиками.

Технический результат, достигаемый в результате использования изобретения, состоит в том, что получаемый металлокорд имеет плотную структуру, исключающую расслоение (отслоение верхних проволок) в ходе перегибов, имеющих место при переработке.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в компактном нерасслаивающемся металлокорде преимущественно для армирования резинотехнических изделий, содержащем центральную структуру - сердечник из одной - пяти проволок, оплетающий его наружный слой проволок, и один - два промежуточных слоя, при этом шаг и направление свивки проволок сердечника, промежуточного и наружного слоя одинаковы, согласно изобретению длина спирали проволок наружного слоя металлокорда после выплетения из него увеличивается более чем на 0,1%, таким образом, проволоки в металлокорде создают растягивающее усилие, направленное вдоль проволоки, и такой величины, что обеспечивает отсутствие расслоения металлокорда при его переработке.

Длина спирали всех или отдельных проволок промежуточного слоя металлокорда после выплетения из него увеличивается более чем на 0,1%, т.е. также создают усилие, направленное вдоль оси проволоки. Проволоки наружного слоя и при наличии промежуточного слоя имеют одинаковый диаметр, меньший чем диаметр проволоки (проволок) сердечника. Поверх проволок наружного слоя навиты одна или несколько наружных оплеточных проволок.

Металлокорд содержит одну или большее число проволок овального или плоского сечения.

Металлокорд содержит как минимум одну проволоку с волнообразной деформацией, шаг которой меньше шага свивки корда. Максимальная величина прироста длины спирали проволоки отвечает условию

ξ_max=2,5(d_св/t)²(100%)

где d_св - диаметр свивки слоя металлокорда, t - шаг свивки металлокорда.

Часть проволок металлокорда имеет покрытие, способствующее образованию связи с резиной.

Находясь в металлокорде согласно изобретению проволоки верхнего и желательно промежуточных слоев упруго сжаты вдоль оси корда, т.е. отдельно или наряду с усилием, направленным радиально, создают усилие, направленное вдоль оси проволоки в корде.

Величина этого усилия может быть оценена по увеличению длины проволоки, выплетенной без пластической деформации из отрезка металлокорда. Для выпрямления металлокорда и проволоки в процессе определения удлинения необходимо растягивающее усилие, не превышающее 5%, преимущественно - не более 2% от их разрывного усилия, приложенное вблизи концов отрезка. Растягивающее напряжение, создаваемое указанным усилием, должно быть примерно одинаковым как в исходном металлокорде, так и проволоках после его расплетения.

Относительное увеличение длины t, проволок верхнего слоя после извлечения их, определяется как

ξ=(l-l₀)/l₀(100%),

где l и l₀ - длина проволоки после извлечения и в корде соответственно.

Отличие заявленного решения от прототипа состоит в том, что длина спирали проволок наружного слоя металлокорда после выплетения из него увеличивается более чем на 0,1%, т.е. проволоки в металлокорде создают растягивающее усилие, направленное вдоль проволоки, и такой величины, что обеспечивает отсутствие расслоения корда при его переработке.

Длина спирали всех или отдельных проволок промежуточного слоя металлокорда после выплетения из него увеличивается более чем на 0,1%, т.е. также создают усилие, направленное вдоль оси проволоки. Проволоки наружного слоя и при его наличии промежуточного слоя имеют одинаковый диаметр, меньший чем диаметр проволоки (проволок) сердечника. Поверх проволок наружного слоя навиты одна или несколько наружных оплеточных проволок.

Металлокорд содержит одну или большее число проволок овального или плоского сечения.

Металлокорд содержит как минимум одну проволоку с волнообразной деформацией, шаг которой меньше шага свивки корда. Максимальная величина прироста длины спирали проволоки отвечает условию

ξ_max=2,5(d_св/t)²(100%)

где d_св - диаметр свивки слоя металлокорда, t - шаг свивки металлокорда.

Часть проволок металлокорда имеет покрытие, способствующее образованию связи с резиной.

С тем, чтобы обеспечивать отсутствие отслоения проволок верхнего слоя при переработке металлокорда, прирост их длины после выплетения должен составлять не менее 0,10%. Максимальное увеличение длины проволок после выплетения ограничивается требованиями получения плотной структуры компактного металлокорда или нераскручиваемости и предпочтительно должна составлять не более

ξ_max=2,5(d_св/t)²(100%),

где d_св - диаметр свивки слоя металлокорда, t - шаг свивки металлокорда.

Выполнение указанных условий достигается за счет соответствующего выбора соотношения натяжения размотки проволок центрального, наружного и при наличии промежуточного слоев, подбора расстояния от формирующего шаблона до обжимных плашек, подкрутки проволок на роликах крутильной части машины, а также диаметра, формы канавки роликов рихтовальных устройств и расстояния между ними. Кроме того, указанное условие можно достичь, регулируя степень подкрутки проволок соответствующих слоев в ротационной размотке при использовании таковой.

В отдельных случаях, например с целью увеличения сопротивления загибу или улучшения технологичности сборки шин, металлокорд может иметь оплеточную нить или нити.

Металлокорд может состоять из проволок одинакового диаметра, однако для улучшения проникновения резины предпочтительно использовать центральные проволоки большего (обычно на 5-20%) диаметра.

В металлокорде согласно изобретению возможно применение проволок овального или плоского сечения, а также проволок с волнообразной деформацией, шаг которой меньше шага свивки, что позволяет дополнительно улучшить проникновение резины в структуру, коррозионную стойкость и сопротивление фреттинг-коррозии.

В металлокорде согласно изобретению предпочтительно использовать проволоку диаметром 0,10-0,60 мм, полученную путем ряда перемежающихся операций волочения и термообработки, а также нанесения покрытия из стали с содержанием углерода от 0,50 до 1,10%.

Наружная часть проволок или наружные проволоки предпочтительно должны иметь покрытие или клеевой слой, обеспечивающий прочную связь металлокорда с резиной.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 и Фиг.2 показаны примеры конструкций металлокорда, где 1 - проволоки сердечника, 2 - проволоки промежуточного слоя, 3 - проволоки наружного слоя, на фиг.3 и фиг.4 показаны соответствующие их поперечные сечения. На фиг.5 продемонстрировано явление расслоения металлокорда. Верхние проволоки (все или отдельные) имеют избыточную длину, в результате чего при изгибе верхний слой отходит от внутреннего. Это приводит к выходу его из канавок на шаговом ролике, обрывам и т.д. при переработке металлокорда на каландре.

На фиг.6 и фиг.7 показан способ определения длины проволок наружного слоя после их выплетения. Металлокорд, подвергнутый небольшой растягивающей нагрузке, отрезается так, что длина его составляет заданную величину (фиг.6). Затем из данного отрезка корда выплетается проволока (верхнего слоя), и определяется разность ее длины в металлокорде и после выплетения из него (также под нагрузкой) (фиг.7).

Пример конкретного использования:

Свивка металлокорда предлагаемых конструкций производится в одну технологическую операцию, например, по схеме, показанной на фиг.8.

Согласно показанной схеме проволока с питающих катушек (1) проходит через шаблон (2), собирающую фильеру (3) и затем свивается с шагом, равным двойному шагу готового металлокорда в первичной зоне свивки (5).

После прохождения металлокордом вторичной зоны свивки его шаг свивки уменьшается в 2 раза (укручивается). До такой же величины изменяют свой шаг оплетенные проволоки внутреннего слоя.

Данное изобретение использовано при изготовлении металлокорда конструкции di+18×d₂, где d₁<d₂, где d₁ - диаметр проволоки сердечника, d₂ - диаметр проволок промежуточного и наружного слоев (фиг.2 и фиг.4).

В таблице приведены сравнительные качественные характеристики металлокорда конструкции 0,22+18×0,20 предшествующего уровня техники и согласно настоящему изобретению свитого из проволоки одинакового качества.

Таблица Сравнительные физико-механические характеристики металлокорда 0,22+18×0,20
Металлокорд	Разрывное усилие, Н	Увеличение длины после выплетения	Расслоение при переработке
Предшествующего уровня техники	1630	Нет (менее 0,1%)	Есть
Согласно настоящему изобретению	1635	0,3	Нет

1. Компактный нерасслаивающийся металлокорд преимущественно для армирования резинотехнических изделий, содержащий центральную структуру - сердечник от одной до пяти проволок, оплетающий его наружный слой проволок, и один или два промежуточных слоя, при этом шаг и направление свивки проволок сердечника, промежуточного и наружного слоев одинаковы, отличающийся тем, что длина спирали проволок наружного слоев металлокорда после выплетения из него увеличивается более чем на 0,1% таким образом, что проволоки в металлокорде создают растягивающее усилие, направленное вдоль проволоки и такой величины, что обеспечивает отсутствие расслоения металлокорда при его переработке.

2. Металлокорд по п.1, отличающийся тем, что длина спирали всех или отдельных проволок промежуточного слоя металлокорда после выплетения из него увеличивается более чем на 0,1% таким образом, что создает усилие, направленное вдоль оси проволоки.

3. Металлокорд по п.1, отличающийся тем, что максимальная величина прироста длины спирали проволоки отвечает условию

ξ_max=2,5(d_св/t)²(100%),

где d_св - диаметр свивки слоя металлокорда, t - шаг свивки металлокорда.

4. Металлокорд по п.2, отличающийся тем, что максимальная величина прироста длины спирали проволоки отвечает условию

ξ_max=2,5(d_св/t)²(100%),

где d_св - диаметр свивки слоя металлокорда, t - шаг свивки металлокорда.

5. Металлокорд по п.1, отличающийся тем, что проволоки наружного слоя и промежуточного слоя имеют одинаковый диаметр, меньший, чем диаметр проволок сердечника.

6. Металлокорд по п.2, отличающийся тем, что проволоки наружного слоя и промежуточного слоя имеют одинаковый диаметр, меньший, чем диаметр проволок сердечника.

7. Металлокорд по п.1, отличающийся тем, что поверх проволок наружного слоя навиты одна или несколько наружных оплеточных проволок.

8. Металлокорд по п.2, отличающийся тем, что поверх проволок наружного слоя навиты одна или несколько наружных оплеточных проволок.

9. Металлокорд по п.5, отличающийся тем, что поверх проволок наружного слоя навиты одна или несколько наружных оплеточных проволок.

10. Металлокорд по п.6, отличающийся тем, что поверх проволок наружного слоя навиты одна или несколько наружных оплеточных проволок.

11. Металлокорд по п.1, отличающийся тем, что содержит, по меньшей мере, одну проволоку овального или плоского сечения.

12. Металлокорд по п.2, отличающийся тем, что содержит, по меньшей мере, одну проволоку овального или плоского сечения.

13. Металлокорд по п.5, отличающийся тем, что содержит, по меньшей мере, одну проволоку овального или плоского сечения.

14. Металлокорд по п.6, отличающийся тем, что содержит, по меньшей мере, одну проволоку овального или плоского сечения.

15. Металлокорд по п.1, отличающийся тем, что содержит, по меньшей мере, одну проволоку с волнообразной деформацией, шаг которой меньше шага свивки металлокорда.

16. Металлокорд по п.2, отличающийся тем, что содержит, по меньшей мере, одну проволоку с волнообразной деформацией, шаг которой меньше шага свивки металлокорда.

17. Металлокорд по п.5, отличающийся тем, что содержит, по меньшей мере, одну проволоку с волнообразной деформацией, шаг которой меньше шага свивки металлокорда.

18. Металлокорд по п.6, отличающийся тем, что содержит, по меньшей мере, одну проволоку с волнообразной деформацией, шаг которой меньше шага свивки металлокорда.

19. Металлокорд по п.1, отличающийся тем, что хотя бы часть проволок имеет покрытие, способствующее образованию связи с резиной.

20. Металлокорд по п.2, отличающийся тем, что хотя бы часть проволок имеет покрытие, способствующее образованию связи с резиной.

21. Металлокорд по п.5, отличающийся тем, что хотя бы часть проволок имеет покрытие, способствующее образованию связи с резиной.

22. Металлокорд по п.6, отличающийся тем, что хотя бы часть проволок имеет покрытие, способствующее образованию связи с резиной.