Металлокорд с полным проникновением резиновой смеси в структуру Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

[Jr,ï\tC: ГГ iïfïîf'JJJJfTV.Pi

- 3 (39). 2006

129

It is shown, that perspective direction of further development of metal cord constructions for tires breakers is embedding of metal cord of type «Betru» or FRP.

mmm

_J

ll^fii^li®!^

А. В. ВЕДЕНЕЕВ, РУП«БМЗ»

МЕТАЛЛОКОРД С ПОЛНЫМ ПРОНИКНОВЕНИЕМ РЕЗИНОВОЙ СМЕСИ В СТРУКТУРУ

УДК 669.

Развитие шинной промышленности постоянно направлено на повышение качества и срока эксплуатации как легковых, так и грузовых шин с целью повышения безопасности дорожного движения и ремонтопригодности шин [1]. Современные требования к ходимости изготавливаемых шин обусловили появление конструкций металлокорда для брекерных слоев шин с полным проникновением резины в структуру металлокорда. Отсутствие в металлокорде каналов, незаполненных резиной, позволяет избавиться от проблем с коррозией металлокорда от влаги, проникаемой между проволоками при проколах шин, а также снижения фреттинг-коррозии от трения проволок друг об друга при знакопеременном изгибе с растяжением в результате качения колеса.

К таким конструкциям можно отнести корд специальных конструкций (с изменяющимся геометрическим расположением проволок), например, 2+1, 2+2, 3+2 и др., а также металлокорд открытых конструкций — 1x3 ОС, 1x4 ОС и др.

По сравнению с обычным металлокордом недостатком конструкций с изменяющимся геометрическим расположением проволок является повышенный диаметр металлокорда по сравнению с кордом, имеющим плотное расположение проволок (рис. 1). Это ведет к повышенному расходу резины при производстве шин и повышенной вибрации нитей корда при каландрировании, которая часто приводит к их перекрещиванию в резинокордном полотне, т.е. к браку.

Рис. 1. Однослойный металлокорд с переменной геометрией расположения проволок на шаге свивки: а - 2+1ля?; б — 2+2xd

При переработке металлокорда открытых конструкций на каландрах из-за натяжения нитей корда эффект «открытости» снижается или даже полностью исчезает, т.е. проникновение резиновой смеси внутрь корда сильно затрудняется. Другим недостатком открытой конструкции является высокое удлинение при низких (до 50 Н) растягивающих нагрузках, которое может ухудшать реакцию шин на рулевое управление [1].

Новая концепция металлокорда с высоким проникновением резины, разработанная фирмой Bekaert-«Betru (Bekaert total rubber penetraition)», привлекательна тем, что диаметр корда незначи-

тельно превышает диаметр «закрытой» конструкции и при каландрировании открытость конструкции для прохождения резины сохраняется [2, 3].

У всех конструкций «Ве№» в поперечной проекции проволока образует многоугольник (рис. 2). В связи с этим для металлокорда многослойных конструкций выявляется недостаточная плотность прилегания проволок друг к другу, что может привести к проблемам миграции проволок внутренних слоев как при резке обрезиненного полотна, так и в готовой шине через бортовую часть шины. Это может привести к потере устойчивости металлокорда

i/arri^r: кфшлргг.П

11 3 (39). 2006 -

lxdj+6xd2 Betru

3xd Betru

Рис. 2. Вид деформированной проволоки в поперечном сечении металлокорда «Betru»

при сжатии и преждевременному выходу шин из эксплуатации.

С 2004 г. на РУП «БМЗ» были разработаны технологии и конструкции металлокорда, имеющие преимущества металлокорда «Betru» и устраняющие недостатки, обнаруженные в указанной выше концепции. Конструкции металлокорда, получаемые с помощью новой технологии, получили обозначение FRP (Full rubber penetration) [4-6].

При свивке металлокорда FRP 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 (рис. 3, 4). Кроме того, малый радиус изгиба на вершинах обеспечивает повышенное по сравнению с «Betru» сопротивление разгибу при растягивающей нагрузке, тем самым гарантируя наличие зазоров при достаточно высоком уровне натяжения (к примеру, по диаграмме растяжения разгиб проволок 3x0,30 НТ Betru происходит при нагрузке 60—80 Н, а у металлокорда 3x0,30 НТ FRP проволоки распрямляются при нагрузке 100—110 Н).

Для лучшего проникновения резиновой смеси проекции на продольную ось металлокорда вершин деформированных, рядом расположенных проволок, смещены относительно друг друга (рис. 5).

Примерами использования металлокорда FRP могут быть конструкции 1x3; 1x4; 1x5, 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. На рис. 6 показан внешний вид корда 3x0,30 НТ FRP.

Рис. 3. Геометрия проекции на поперечную плоскость к оси металлокорда единичной проволоки после деформации и свивки в металлокорд

Рис. 4. Схема силового воздействия на проволоки внутреннего слоя со стороны проволок наружного повива

Поперечное сечение конструкции 3x0,30 НТ FRP, произведенное в разных точках по длине металлокорда, показано на рис. 7.

Другим примером конкретного исполнения служит металлокорд 0,40+6x0,38 НТ FRP, показанный на рис. 8, 9.

В табл. 1, 2 приведены сравнительные характеристики металлокорда 0,40+6x0,38 и 3x0,30 НТ в различных вариантах конструктивного исполнения.

ееееееоеее

®

'6г ь

^Ч к?1 ч ч ч ч

ё) ( Ч* Ч К* Ч ч ч ................т^

Рис. 5. Расположение деформированных участков проволок на шаге свивки металлокорда Зх± /м —шаг свивки металлокорда; — проекция на ось металлокорда расстояния между точками изгиба проволок по малому радиусу; 1, 2, 3 — номера проволок диаметром в порядке расположения на шаге свивки

- 3 (39), 2006/ и I

Как видно из табл. 1, металлокорд 0,40+6x0,38 FRP в силу особой формы проволок, свитых в металлокорд, имеет самый высокий уровень ан-керовки центральной проволоки как в обрези-ненном, так и необрезиненном состоянии. Кроме того, при испытании на продувку обрезиненного металлокорда отсутствие прохода воздуха через образец указывает на полное проникновение резины.

По данным табл. 2, металлокорд 3x0,30 FRP обладает не только полным проникновением резины, но преимуществом в показателе адгезии с резиной. По-видимому, это достигается за счет увеличения поверхности контакта металлокорда и резины, а также механического сопротивления

Рис. 6. Внешний вид металлокорда 3x0,30 НТ FRP деформируемой проволоки продольному переме-

щению в резине.

Рис. 7. Геометрическое расположение проволок в конструкции 3x0,30 НТ FRP

32

/ЛГГТТгП ГГ ОТТШГГГГТС

I 3 (39), 2006 -

Таблица 1. Сравнение характеристик металлокорда 0,40+6x0,38 в различном исполнении

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+6x0,38 (обычный) 1,16 889 1 26 334

0,40+6x0,38 Вегт 1,25 896 0 29 340

0,40+6x0,38 Б ЯР 1,19 894 0 332 357

Таблица 2. Сравнение характеристик металлокорда 3x0,30 в различном исполнении

Конструкция металлокорда Диаметр, мм Разрывное усилие, Н Адгезия металлокорда с резиной, Н Падение давления, МПа

3x0,30 (обычный) 0,64 662 584 1

3x0,30 Вейи 0,67 628 598 0

3x0,30 БЫР 0,68 612 605 0

Улучшенное проникновение резины изменяет поведение металлокорда в обрезиненном состоянии. Сравнение диаграмм растяжения металлокорда в обрезиненном и необрезиненном состоянии оценивали на образцах, извлеченных из полотна.

На рис. 10 показано отличие кривой растяжения в начальной стадии. Данное поведение можно объяснить уменьшением структурной неплотности корда за счет заполнения пространства между проволоками корда резиновой смесью при каландрировании. Уровень разрывной нагрузки у обре-зиненного и необрезиненного металлокорда примерно одинаков.

Чтобы визуально определить поведение металлокорда в процессе обрезинивания, в лаборатории металлографических исследований изготавливали поперечные шлифы из обрезиненного полотна.

На рис. 11, 12 можно отметить неплотное прилегание проволок, что обеспечивает полное заполнение резиновой смесью структуры металлокорда при каландрировании. Этот факт свидетельствует о том, что при растягивающих нагрузках в процессе каландрирования металлокорд сохраняет свою открытость для резиновой смеси.

Таким образом, можно утверждать, что перспективным направлением дальнейшего развития конструкций металлокорда для брекерных слоев шин, в которых требуется от армирующих материалов высокого уровня адгезии с резиной, полного затекания резины в структуру, а также отсутствия миграции проволок внутреннего слоя относительно проволок наружного повива, является внедрение металлокорда типа «Ве1ш» или РЯР. Причем металлокорд РЯР имеет ряд преимуществ перед остальными видами металлокорда. Поэтому наиболее целесообразно изготавливать уже существующие конструкции металлокорда и создавать новые с использованием технологии РЯР.

Рис. 10. Диаграмма растяжения 3x0,30 НТ ИЯР в обрезиненном (♦) и необрезиненном (■) состоянии

Рис. 11. Поперечное сечение резинометаллокордового полотна

ЛГТГ^ГГ ГОТШ7РITfî /ОО

- 3 (39). 2006/ VU

Рис. 12. Фрагменты резинометаллокордового полотна: геометрическое расположение проволок после каландрирования

Литература

1. Ar ken s О. Economic steel cord constructions for the future / Becaert Corp. Докл. Междунар. конф. ITEC 1996, Акрон, США.2. Xavier De Vos, Frans Van Giel-Корд с открытой структурой // Bekaert SA NV, Пат. US 5687557.

3. Xavier De Vos, Frans Van Giel. Металлокорд и способ его получения, металлокордовая ткань и устройства для деформирования усиливающего элемента металлокорда // Bekaert SA NV, Пат. RU 2137869 Cl.

4. Веденеев A.B., Савенок A.H., Андрианов Н.В., Ежов B.B. Металлокорд с улучшенным проникновением резины. Пат. на полезную модель BY 1427 U.

5. Веденеев A.B., Савенок А.Н., Андрианов Н.В., Ежов В.В. Металлокорд с улучшенным проникновением резины. Пат. RU 2256017 С1.

6. Веденеев A.B., Савенок А.Н., Андрианов Н.В., Ежов В.В. Металлокорд с улучшенным проникновением резины. Пат. BY 8166 С1.