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Dokumentenidentifikation DE102006002135A1 19.07.2007
Titel Draht
Anmelder Continental Aktiengesellschaft, 30165 Hannover, DE
Erfinder Doujak, Siegfried, 66679 Losheim, DE
DE-Anmeldedatum 17.01.2006
DE-Aktenzeichen 102006002135
Offenlegungstag 19.07.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.07.2007
IPC-Hauptklasse B22F 7/08(2006.01)A, F, I, 20060117, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B60C 9/16(2006.01)A, L, I, 20060117, B, H, DE   B21C 37/04(2006.01)A, L, I, 20060117, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft einen Draht (1), geeignet als Festigkeitsträger in Bauteilen von Gummiartikeln, beispielsweise Fahrzeugreifen oder Schläuche.
Der Draht (1) besteht aus einer äußeren Umhüllung (2) aus Stahl und einem Kern (3) aus verdichtetem Pulver oder verdichteten Presslingen aus einem Material, welches ein geringeres spezifisches Gewicht als Stahl aufweist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Draht geeignet als Festigkeitsträger in Bauteilen von Gummiartikeln, beispielsweise Fahrzeugreifen oder Schläuche.

Drähte bzw. Filamente zur Bewährung von Gummiartikeln oder Bauteilen von Gummiartikeln bestehen üblicherweise aus Stahl und werden aus hochfesten Walzdrähten hergestellt, indem die Walzdrähte in mehreren Ziehstufen verjüngt werden, gegebenenfalls zwischendurch wärmebehandelt (patentiert) werden und vor dem letzten Ziehen vermessingt werden. Die derart entstehenden Drähte weisen eine Festigkeit von bis zu 4.000 MPa auf und können als Einzeldrähte verwendet werden oder zu zweit oder in größerer Anzahl zu Stahlkorden verdrillt werden. Wegen ihrer hohen Festigkeit sind solche Stahlkorde besonders als Festigkeitsträger in der Karkasse und in Gürtellagen von Radialreifen geeignet. Insbesondere in Gürtellagen von Radialreifen ist die besonders hohe Steifigkeit der Stahlkorde von Vorteil.

Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Stahldrähte und Stahlkorde ist ihr hohes spezifisches Gewicht von etwa 7,85 g/cm3. Stahlkord ist daher beispielsweise am Gesamtgewicht eines Reifens maßgeblich beteiligt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Draht, welcher von seiner Festigkeit her zur Verstärkung von Gummiartikeln geeignet ist, zur Verfügung zu stellen, welcher ein geringeres Gewicht als die bekannten Stahldrähte aufweist.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass der Draht aus einer äußeren Umhüllung aus Stahl und einem Kern aus verdichtetem Pulver oder verdichteten Presslingen eines Materials, welches ein geringeres spezifisches Gewicht als Stahl aufweist, besteht. Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung besteht der Kern aus Magnesiumoxid.

Erfindungsgemäße Drähte können daher ein wesentlich geringeres Gewicht aufweisen als die üblichen Stahldrähte. Das bevorzugte Material für den Kern, verdichtetes Magnesiumoxidpulver, weist ein spezifisches Gewicht von 2,71 g/cm3, Stahl hingegen von etwa 7,85 g/cm3 auf. Der Kern des Drahtes trägt nur unwesentlich zur Steifigkeit bei, da die Steifigkeit proportional ist zur 4. Potenz des Durchmessers des Drahtes ist, sodass erfindungsgemäße Drähte bzw. aus diesen hergestellte Korde bei einer hohen Steifigkeit ein entsprechend geringes Gewicht aufweisen. Besonders vorteilhaft sind erfindungsgemäße Drähte für Einsatzzwecke, bei welchen vorrangig eine Beanspruchung auf Biegen oder Stauchen erfolgt.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn das Material, welches sich im Kern des Drahtes befindet, ein im Vergleich zu üblichen Kordstahl sehr geringes spezifisches Gewicht, im Fall von Magnesiumoxid 2,71 g/cm3, aufweist. Es lässt sich daher das Gewicht der hergestellten Gummiartikel, beispielsweise Fahrzeugluftreifen, merklich verringern.

Gerade für diesen Einsatzzweck ist es ferner ausreichend, wenn die Umhüllung eine geringe Wandstärke, im Vergleich zum Durchmesser des Kerns, aufweist, insbesondere zwischen 0,01 mm und 0,10 mm. Der Draht selbst wird, wenn er einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, mit einem Durchmesser zwischen 0,12 mm bis 0,3 mm hergestellt.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Drahtes, insbesondere zur Verwendung als Festigkeitsträger in Bauteilen von Gummiartikeln, wie Fahrzeugreifen oder Schläuche, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Hohlkörper aus Stahl mit einem Durchmesser von 0,8 mm bis 3 mm hergestellt wird, welcher Hohlkörper mit einem Pulver oder mit Presslingen aus einem Material, dessen spezifisches Gewicht kleiner ist als jenes von Stahl, gefüllt wird, anschließend gewalzt und gezogen wird, wärmebehandelt und vermessingt wird und schließlich durch Kaltverformung auf seinen endgültigen Durchmesser gezogen wird. Dabei wird der Hohlkörper aus Stahl bevorzugt mit einem Magnesiumoxidpulver oder Magnesiumoxidpresslingen gefüllt.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, näher beschrieben. Die einzige Zeichnungsfigur, 1, zeigt einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Draht.

Erfindungsgemäß ausgeführte und hergestellte Drähte sind besonders dafür geeignet, als Festigkeitsträger in Bauteilen von Gummiartikeln, wie Fahrzeugluftreifen oder Schläuche, eingesetzt zu werden. Die Drähte können als Einzeldrähte verwendet werden, oder es kann eine Anzahl von mindestens zwei Drähten zu einem Stahlkord bestimmter Konstruktion verbunden werden. Mit erfindungsgemäß ausgeführten Drähten lassen sich beispielsweise sämtliche Stahlkorde bekannter Konstruktionen zur Verwendung in Gürtellagen von PKW-Reifen oder LKW-Reifen herstellen.

1 zeigt den Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Draht 1, welcher aus einer kreisringförmigen Umhüllung 2 und einem von der Umhüllung 2 umschlossenen Kern 3 besteht. Die Umhüllung 2 besteht aus Stahl, der die für Stahlkorde in Gummiartikeln übliche Zusammensetzung aufweist, beispielsweise:

C: 0,60-0,95 %

Mn 0,30-0,60 %

Si 0,15-0,25 %

S max. 0,025 %

P max. 0,025 %

Cr max. 0,5 %

Der Kern 3 besteht bevorzugt aus Magnesiumoxid (MgO) und wird aus MgO-Pulver oder MgO-Presslingen hergestellt. Bei einer kreisförmigen Ausführung des Drahtes 1, wie dargestellt, kann sein Durchmesser zwischen 0,12 mm und 0,40 mm betragen. Die Wandstärke der Umhüllung 2 beträgt in der Größenordnung von 0,01 mm bis 0,10 mm, je nach dem Gesamtdurchmesser D des Drahtes 1. Erfindungsgemäße Drähte 1 können auch in abgeflachten Formen hergestellt werde. Auch in diesem Fall ist die Wandstärke der Umhüllung 2 in der oben angegebenen Größenordnung.

Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Drahtes 1 wird vorerst ein Hohlkörper aus Stahl hergestellt, beispielsweise gemäß einem aus der Fertigung von Metallrohren bekannten Verfahren. Der Hohlkörper wird mit MgO-Pulver oder MgO-Presslingen gefüllt, anschließend in mehreren Stufen auf einen Durchmesser von 0,8 mm bis 3 mm gewalzt bzw. gezogen und zwischendurch gegebenenfalls Wärmebehandlungen unterzogen, um die gewünschte Verformung zu unterstützen. Schließlich wird der Draht wärmebehandelt (patentiert) und anschließend vermessingt. Der vermessingte Draht wird nun gezogen bis er den gewünschten Durchmesser aufweist, wobei durch die Kaltverformung eine Festigkeit der Stahlumhüllung 2 von bis zu 4.000 MPa erreicht wird. Die MgO-Füllung trägt zur Festigkeit des Drahtes 1 nicht bei. Dies ist jedoch für den bevorzugten Verwendungszweck als Festigkeitsträger in Bauteilen von Gummiartikeln, insbesondere Fahrzeugreifen, nicht von Belang.

Erfindungsgemäße Drähte können, wie bereits erwähnt, mit unterschiedlichen Wandstärken der Stahlumhüllung 2 und daher auch mit unterschiedlichen Anteilen an Stahl und Magnesiumoxid hergestellt werden, je nach den bei der konkreten Verwendung auftretenden Kompressions- oder Biegebeanspruchungen. Stahl weist ein spezifisches Gewicht von etwa 7,85 g/cm3, MgO ein spezifisches Gewicht von 2,71 g/cm3 auf. Erfindungsgemäße Drähte weisen daher ein wesentliche geringeres Gewicht auf als vergleichbare Drähte aus Vollstahl. Als Material für den Kern kommen auch andere Materialien in Frage, die ein geringeres spezifisches Gewicht als der übliche Kordstahl aufweisen, beispielsweise Siliciumdioxid.


Anspruch[de]
Draht geeignet als Festigkeitsträger in Bauteilen von Gummiartikeln, beispielsweise Fahrzeugreifen oder Schläuche, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einer äußere Umhüllung (2) aus Stahl und einem Kern (3) aus verdichtetem Pulver oder verdichteten Presslingen aus einem Material, welches ein geringeres spezifisches Gewicht als Stahl aufweist, besteht. Draht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (3) aus Magnesiumoxid besteht. Draht nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (3) ein spezifisches Gewicht von 2,71 g/cm3 aufweist. Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (2) eine Wandstärke von 0,01 mm bis 0,10 mm aufweist. Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass er einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von 0,12 mm bis 0,3 mm aufweist. Verfahren zur Herstellung eines Drahtes zur Verwendung als Festigkeitsträger in Bauteilen von Gummiartikeln, beispielsweise Fahrzeugreifen oder Schläuche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hohlkörper aus Stahl mit einem Durchmesser von 0,8 mm bis 3 mm hergestellt wird, welcher Hohlkörper mit einem Pulver oder mit Presslingen aus einem Material, dessen spezifisches Gewicht kleiner als jenes von Stahl ist, gefüllt wird, anschließend gewalzt und gezogen wird, wärmebehandelt und vermessingt wird und schließlich durch Kaltverformung auf seinen endgültigen Durchmesser gezogen wird. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper aus Stahl mit Magnesiumoxidpulver oder -presslingen gefüllt wird. Verwendung des Drahtes gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Verstärkung von Gürtellagen in Fahrzeugreifen.






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