HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
verstärkten Gummigewebes aus Monofilamentfasern aus organischen
Polymeren, geeignet zum Einbetten in Kautschuk. Insbesondere kommen
bei dieser Erfindung ein Monofilament mit 550 - 11 000 dtex (500
bis 10 000 Denier pro Filament (dpf)), das mit einem Klebstoff
beschichtet ist, ein Verfahren zur Herstellung von verstärktem
Gummigewebe sowie Gummierzeugnisse zum Einsatz, die orientierte
Monofilamente enthalten und frei von Pickgarnen oder -filamenten sind.
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Multifilamentgarne aus organischen Polymeren für Reifen, wie
zum Beispiel aus Polyamid und Polyester, werden vielen
Bearbeitungsstufen unterworfen, bevor sie bereit sind zum Einbetten in
Kautschuk und in Reifenkonstruktionen. Die üblichen Stufen sind das
Drehen von Einfachgarnen, das Kablieren (Mehrfachverdrillen) der
gedrehten Einfachgarne zu Rohkord, das Verweben des Rohkords, das
Eintauchen des Rohkordgewebes in Klebstoff aus RFL (Resorcinol-
Formaldehyd-Latex), das Strecken und das Heizen, um den
Reifenkord zu trocknen und zu fixieren. Der Kord ist dann bereit zum
Einbetten in Kautschuk. Das Verdrillen und das Kablieren gelten als
wesentlich, Llm den gewünschten Grad an Ermüdungsfestigkeit für
Endgebrauchszwecke wie Reifen und Gurte zu erreichen.
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Monofilamente aus Polyamid-Polymeren werden bisher begrenzt in
Reifen eingesetzt. Ein solcher Einsatz wurde offenbart in den USA-
Patenten 4,009,551 und 4,056,652 sowie im Project Licensing Index
vom April 1972.
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In dem USA-Patent Nr. 3,298,417 wird die Verwendung von
Monofilamenten aus Polyhexamethylenadipainid zum Verstärken von Gummi
offenbart, wobei ein Einbettungsverfahren durch Aufwickeln auf eine
Trommel angewandt wird. Das Aufwickeln auf eine Trommel eignet sich
nur für Laborzwecke und wird in der Industrie nicht angewandt.
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Der Einsatz von Monofilament aus Nylon in Radialreifen ist
Gegenstand von EP-A 312 038 (88 116 987).
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Es wäre höchst wünschenswert, ein Monofilament herzustellen,
das keine der obigen Web- und Fixiervorgänge erfordert, die
gegenwärtig vor dem Einbetten in Kautschuk erforderlich sind.
Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß der Erfindung wird ein Monofilament aus organischem
Polymer geschaffen, geeignet zum Einbetten in Kautschuk. Das
Monofilament weist eine Oberfläche auf, die die Querschnittsform des
Monofilaments begrenzt, ein Längengewicht im Bereich von 550 - 11 000
dtexpf (500 - 10 000 dpf), eine Schrumpfung von weniger als 4,5 %,
einen Modul von mehr als 39 dN/tex (45 gpd), eine Festigkeit von
mehr als 6,2 dN/tex (7,0 gpd) und eine Klebstoffschicht von etwa
0,5 bis etwa 5 Gew.-% auf dem Filament. Gemäß einem weiteren
Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren geschaffen zur Herstellung
von verstärktem Gummigewebe, bei dem Monofilamente zu einem
Kettgarn geformt werden, wobei die Monofilamente im allgemeinen
parallel und im allgemeinen gleichmäßig voneinander beabstandet
verlaufen und unter Spannung in Kautschuk eingebettet werden. Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung werden Gummierzeugnisse geschaffen,
enthaltend mindestens eine Schicht Monofilamente, die in einer im
allgemeinen parallel und im allgemeinen gleichmäßig voneinander
beabstandeten Anordnung verlaufen und frei von Schußgarnen oder
-filamenten sind.
Beschreibung der Zeichnungen
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Figur 1 stellt schematisch eine Querschnittsansicht des
Monofilaments gemäß dieser Erfindung dar;
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Figur 2 ist eine schematische Draufsicht auf ein Verfahren zur
Herstellung eines verstärkten Gummigewebes gemäß dieser Erfindung;
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Figur 3 ist eine schematische Seitenansicht des in Figur 2
veranschaulichten Verfahrens;
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Figur 4 ist eine grafische Darstellung von Werten, in der eine
zweilagige Verklebung in heißem Zustand als Funktion des
prozentualen Einsatzes von Klebstoff bei Monofilamenten gemäß der Erfindung
und bei Multifilament-Kordgarnen aufgezeichnet ist.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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In Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines bevorzugten
Monofilaments gemäß dieser Erfindung dargestellt, worin 1 das
Monofilament mit einer rundlichen Form (d.h. im allgemeinen flach und
bandartig mit gerundeten Ecken) darstellt, das auf seiner Oberfläche
eine Klebstoffschicht 2 aufweist.
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Monofilamente, die sich für diese Erfindung eignen, werden aus
organischen Polymeren oder Copolymeren wie Polyamiden, Polyestern,
Polyolefinen, Polyvinylalkohol usw. hergestellt, die sich für
Fasern zum Verstärken von Gummi eignen. Typischerweise werden zur
Herstellung von Industriefilamenten mit einer hohen Festigkeit
(höher als 6,2 dN/tex) (7 gpd)) und einer hohen Strapazierfähigkeit
hochviskose Polymere (z.B. mit einer Intrinsicviskosität von mehr
als 0,6 bei Polyestern und mit einer relativen Viskosität auf der
Basis von Ameisensäure von mehr als 50 bei Polyamiden) verwendet.
Geeignete Polyamide sind Poly(hexamethylenadipamid),
Poly(caproamid), Poly(tetramethylenadipamid) usw. und deren Copolymere.
Geeignete Polyester sind Poly(ethylenterephthalat),
Poly(propylenterephthalat), Poly(butylenterephthalat),
Poly(ethylen-2,6-naphthoat), Poly(1,4-cyclohexandimethanolterephthalat) und deren
Copolymere. Geeignete Polyolefine sind Polyethylen, Polypropylen,
Polybutylen usw. und deren Copolymere.
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Ein Verfahren wie das in U.S. 4,009,511 wird für die
Monofilamente aus Polyamid gemäß dieser Erfindung bevorzugt, weil die
Dämpfungsstufe dazu führt, daß sich auf der Oberfläche des Filaments
eine hochporöse Schicht mit etwa 3 - 15 Mikrometer Dicke bildet.
Diese poröse Oberfläche läßt sich leicht unter einem Mikroskop im
Querschnitt des Filaments erkennen und kann leicht umgrenzt werden
durch Färben unter schonenden Färbebedingungen, bei denen die
Oberflächenschicht im Vergleich zu dem Kern des Filaments tiefgefärbt
wird. Die Oberflächenschicht ist weiter gekennzeichnet durch ihren
Brechungsindex n//, der geringer ist als 1,57. Die poröse
Oberfläche ist, wie man glaubt, verantwortlich für die bessere Bindung von
Monofilamenten aus Polyamid, die eine solche Oberfläche aufweisen,
an Gummi, wenn solche Monofilamente mit einem Klebstoff wie RFL
beschichtet werden, selbst bei relativ geringen Mengen an Klebstoff,
wie im folgenden beschrieben wird.
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Die Denier-Werte der Monofilamente gemäß dieser Erfindung
liegen im Bereich von 500 - 10 000 (550 - 11 000 dtex). Monofilamente,
die sich für Reifen eignen, weisen Denier-Werte im Bereich von
750 - 10 000 (820 - 11 000 dtex) auf.
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Der Querschnitt des Monofilaments kann jede beliebige Form
aufweisen. Für Reifen und für die meisten anderen Einsatzzwecke wird
jedoch ein unrunder Querschnitt bevorzugt, wie z. B. ein
rundlicher. "Rundlich" ist ein im allgemeinen flacher, bandartiger
Querschnitt, an dem die Ecken gerundet sind. Der bandartige Querschnitt
ist bei der Herstellung von Endgebrauchserzeugnissen, wie zum
Beispiel von Reifen, im allgemeinen leichter zu handhaben.
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Die Monofilamente gemäß dieser Erfindung weisen eine
Schrumpfung von weniger als 4,5 % auf, da sonst die Streckbarkeit, die
Größe und die Gleichmäßigkeit des Endgebrauchserzeugnisses
nachteilig beeinflußt würden. Das trifft insbesondere zu für Reifen, Gurte
und ähnliche solche Endgebrauchszwecke. Außerdem ist der Modul der
Monofilamente höher is 39 dN/tex (45 gpd), vorzugsweise höher als
44,2 dN/tex (50 gpd), und ihre Festigkeit ist höher als 6,2 dN/tex
(7,0 gpd), vorzugsweise höher als 7,0 dN/tex (8,0 gpd). Die
Monofilamente gemäß dieser Erfindung sind ihren
Multifilament-Gegenstükken, die durch die Prozeßfolge aus Verdrillen, Kablieren, Weben,
Eintauchen, Strecken und Fixieren hergestellt werden, sowohl
bezüglich ihres Moduls als auch ihrer Festigkeit überlegen. So weisen
zum Beispiel Monofilamente gemäß dieser Erfindung aus
Poly(hexamethylenadipamid) im allgemeinen Festigkeiten im Bereich von 7,5
- 7,9 dN/tex (8,5 - 9,0 gpd) und Module von 48,6 - 53,0 dN/tex (55
- 60 gpd) auf; analoge Kordgarne aus Multifilamenten von
Poly(hexamethylenadipamid) besitzen Festigkeiten von etwa 7,0 bis etwa 7,5
dN/tex (etwa 8,0 bis etwa 8,5 gpd) und Module von 30,9 - 35,3
dN/tex (35 - 40 gpd). Die höhere Festigkeit und der höhere Modul
führen zu einer verbesserten Stabilität und Festigkeit der
Endgebrauchserzeugnisse. Diese verbesserten Eigenschaften widerspiegeln
sich zum Beispiel im Falle von Reifen in einer höheren Energie des
Preßkolbens, einem kühleren Lauf und besserer Gleichmäßigkeit, wenn
die Monofilamente dazu dienen, die Karkassenlage oder -lagen zu
verstärken.
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Die Monofilamente gemäß dieser Erfindung weisen auf den
Filamenten eine Klebstoffschicht auf, die die Bindung des Filaments an
Gummi erleichtert. Die gewöhnlich am meisten aufgebrachte Schicht
enthält eine Kombination von Resorcinol, Formaldehyd und Latex und
wird gewöhnlich als RFL bezeichnet. Andere Klebstoffschichten
könnten verwendet werden, solange diese die Bindung zwischen dem
Monofilament
und dem Kautschuk erleichtern. Überraschenderweise ergeben
geringe Mengen an RFL auf den Monofilamenten (0,5 - 5 %) eine gute
Haftung an Kautschuk. Dagegen erfordern analoge Kordgarne aus
Multifilamenten aus Poly(hexamethylenadipamid) viel höhere
Mengengrade an der RFL-Klebstoffschicht (4 -7 %), um eine akzeptable Haftung
zustandezubringen.
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Die Klebstoffschicht kann auf das Monofilament mit jedem der
typischen Verfahren zum Beschichten eines Filaments aufgebracht
werden, wie zum Beispiel durch Eintauchen in ein Bad, enthaltend
eine Dispersion oder Lösung von klebefähigen Materialien,
Aufsprühen einer Dispersion oder Lösung von klebefähigen Materialien auf
das Filament, Aufbringen von geschmolzenem oder oder von reinem
flüssigen Klebstoff auf das Filament usw. Bei einem bevorzugten
Verfahren wird das unverdrillte und ungefachte Monofilament in eine
wäßrige Lösung von Klebstoff wie RFL getaucht, so daß 0,5 - 5,0
Gew.-% Klebstoff aufgenommen werden (Trockengewicht des Klebstoffs
auf der Basis des Trockengewichts des Filaments). Das noch feuchte
Monofilament wird bei 149 - 260 ºC (300 - 500 ºF) im Ofen
behandelt, so daß das Monofilament in einer oder in mehreren Stufen
getrocknet und fixiert wird. Das Monofilament wird gewöhnlich während
der Heizstufen gestreckt, kann jedoch je nach den gewünschten
Endeigenschaften des Kordgarns entspannt werden. Die Bedingungen für
das Eintauchen, Strecken und Fixieren des Monofilaments werden so
geregelt, daß sie dem polymeren Charakter des Monofilaments und dem
Endgebrauchszweck entsprechen, zu dem es bestimmt ist. Bei
bestimmten Monofilamenten, wie z.B. bei Polyestern, ist es zweckdienlich,
das Filament vor dessen Beschichtung mit dem Klebstoff mit einem
Adhäsionsaktivator vorzubeschichten. Eine typische Vorbeschichtung
für Polyester enthält ein Gemisch von LVBI-Isocyanat, Tragantgummi
und Epoxidharz (N.E.R.-10A) als wäßrige Dispersion. Weitere
Vorbeschichtungen aus Epoxidharz, Aziridin, Isocyanat oder Urethan oder
Kombinationen von solchen Vorbeschichtungen können aufgebracht
werden.
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Das Monofilament gemäß dieser Erfindung, hergestellt mit den
spezifischen Eigenschaften, und die oben beschriebene
Klebstoffschicht sind bereit zum direkten Einbetten in Kautschuk. Bei dem
Erzeugnis sind folgende Schritte nicht notwendig: Drehen von
Einfachgarnen oder Drehen beim Fachen, Kablieren, Weben, Eintauchen in
Klebstoff, Strecken oder Fixieren. Überraschenderweise wurde
festgestellt, daß das Monofilament keine zusätzliche Drehung
erforderte, da wohlbekannt ist, daß bei analogen Garnen aus Multifilamenten
das Drehen von Einfachgarnen und das Drehen beim Fachen notwendig
sind, um den gewünschten Grad des Ermüdungswiderstands
zustandezubringen, zum Beispiel bei Verwendung in Reifen.
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Gemäß der Erfindung werden Monofilamente, die auf einer Spule
oder einem Kettbaum bereit sind zum direkten Einbetten in
Kautschuk, zu einem Kettgarn mit im allgemeinen parallelen Filamenten
und einem im allgemeinen gleichmäßigen Abstand geformt. Das
Kettgarn wird unter Spannung in Kautschuk eingebettet, z.B. mit einer
oder mit mehreren Schichten Grüngummimasse vom Gatter kalandriert,
so daß ein mit Monofilament verstärktes Gummigewebe ensteht, das
sich zur Herstellung von Reifen oder zu anderen Zwecken eignet. In
den Figuren 2 und 3 ist nun ein typisches Verfahren
veranschaulicht. Die Monofilamente 10 gemäß dieser Erfindung, die bereit sind
zum Einbetten in Kautschuk, werden von Spulen 12 abgewickelt, die
auf einem mit der Ziffer 13 bezeichneten Gatter aufgesteckt sind.
Die Kordgarne aus Monofilament werden durch ein Webblatt 14
geführt, das die Monofilamente zu einem Kettgarn 16 aus parallelen
und gleichmäßig voneinander beabstandeten Kordgarnen formt. Das
Kettgarn 16 wird unter Spannung zwischen Kalanderwalzen 18
hindurchgeführt, denen gleichzeitig zwei Schichten einer
Grüngummimasse 20 zugeführt werden, so daß auf die Fadenschar aus
Monofilamenten von oben und von unten eine Schicht Gummi aufkalandriert
oder aufgepreßt wird. Dadurch entsteht ein mit Monofilamenten
verstärktes Gummigewebe 22, das sich zur Herstellung von verstärkten
Gummierzeugissen wie Reifen eignet.
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Gummierzeugnisse gemäß der Erfindung weisen mindestens eine
Schicht Monofilamente auf, die im allgemeinen parallel und im
allgemeinen gleichmäßig voneinander beabstandet sind und frei sind von
Pickgarnen und Filamentbrücken zwischen den Filamenten, wie diese
in Gummerzeugnissen vorkommen, die mit Verstärkungen aus Webkord
hergestellt werden.
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Das Monofilament und das Gummigewebe, die gemäß dieser
Erfindung hergestellt wurden, können in einem großen Bereich von
Erzeugnissen eingesetzt werden, wie zum Beispiel in Reifen,
Schläuchen, Treibriemen, Gurtförderern usw. Bei Reifen eignen sie sich
für Wulstgewebe, Protektoreinlagen sowie als Verstärkung für
Karkassen. Zusammenfassend gesagt, mit solchen Monofilamenten und
Geweben werden Bearbeitungsstufen bei der Herstellung von
verstärkten Gummierzeugnissen vermieden und werden bedeutende Einsparungen
in der Branche möglich.
TESTVERFAHREN
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Denier-Werte: Das Monofilament wird (in Strangform) in entspanntem
Zustand über einen Mindestzeitraum von 48 Stunden bei 55 ± 2 %
relativer Feuchtigkeit und 23,9 ± 1,1 ºC (75 ± 2 ºF) konditioniert.
Von dem entspannten Strang wird eine 9 Meter messende Probe des
Monofilaments abgeschnitten und gewogen. Aus diesem Gewicht wird
das Gewicht einer 9 000 Meter messenden Probe in Gramm errechnet;
das ist der Denier-Wert. Ist ein Klebstoff beteiligt, erfolgt eine
Korrektur des Denier-Wertes auf der Basis der gemessenen Menge des
Klebstoffs auf dem Filament nach der obigen Bestimmungsweise.
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Zugdehnungseigenschaften: Vor dem Testen der Monofilamente auf
Zugdehnung werden diese über einen Mindestzeitraum von 48 Stunden
bei 55 ± 2 % relativer Feuchtigkeit und 23,9 ± 1,1 ºC (75 ± 2 ºF)
in entspanntem Zustand (in Strangform) konditioniert. Zur
Bestimmung des Spannungs-Dehnungs-Verhaltens des in entspanntem Zustand
konditionierten Monofilaments wird ein Instron-Registriergerät
benutzt. Die Proben werden bei einem Druck von mindestens 275 kPa
(40 psi) in luftaktivierte Instron-Klauen des Typs 4-D30
eingespannt. Die Proben werden bis zum Zerreißen gedehnt, während
kontinuierlich die Spannung der Monofilamente als Funktion der
Dehnung registriert wird. Die anfängliche Einspannlänge beträgt
25,4 cm (10 Zoll), und die Geschwindigkeit des Zugkopfes wird
konstant auf 30,5 cm/Minute (12 Zoll/Minute) gehalten.
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Die Reißfestigkeit ist die maximale Belastung, die
zustandegebracht werden kann, bevor die Probe reißt.
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Die Festigkeit wird errechnet aus der Reißfestigkeit,
dividiert durch das Längengewicht in dtex (Denier) (nach der Korrektur
wegen eines Klebstoffs auf dem Filament).
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Die Längsdehnung ist die Dehnung in der Probe, wenn diese
reißt.
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Der Modul ist die Schräge der Tangentenlinie zum anfänglichen
geradlinigen Abschnitt der Spannungs-Dehnungs-Kurve, multipliziert
mit 100 und dividiert durch den korrigierten Denier-Wert. Der Modul
wird allgemein bei weniger als 2 % Dehnung registriert.
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Schrumpfung: Nachdem das Monofilament 48 Stunden lang bei 55 ± 2 %
relativer Feuchtigkeit und 23,9 ± 1,1 ºC (75 ± 2 ºF) in
entspanntem Zustand konditioniert wurde, wird eine Schlinge aus einem 1
Meter langen Stück des Monofilaments gebildet und mit 0,01 Gramm pro
Denier (0,011 dN/tex) belastet. Es wird die Anfangslänge der
Schlinge gemessen, dann wird die belastete Probe in eine
Heißluftkammer gebracht, die 15 Minuten lang auf einer Temperatur von
160 ± 2 ºC gehalten wird. Dann wird die Endlänge der Schlinge
gemessen, während diese noch 160 ± 2 ºC aufweist, wodurch die
Längenänderung und die Schrumpfung in % errechnet werden können.
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Gew.-% Klebstoff auf dem Monofilament: Der Klebstoff auf dem
Monofilament wird bestimmt, indem eine mit Klebstoff behandelte Probe
gewogen wird, die in kurze Abschnitte (2,54 cm = 1 Zoll oder
weniger) zerschnitten wurde. Dann wird der polymere Abschnitt der
zerschnittenen Probe in einem geeigneten Lösungsmittel (heißer
Ameisensäure bei Polyamid, Gemisch aus Trichloressigsäure und
Methylenchlorid bei Polyester) aufgelöst. Nach dem Spülen und Trocknen wird
das Gewicht des ungelösten Klebstoffs gemessen, und es werden die
Gew.-% des Klebstoffs auf dem Monofilament bestimmt, indem das
Gewicht des ungelösten Klebstoffs durch das Gewicht des Monofilaments
ohne Klebstoff geteilt und mit 100 multipliziert wird.
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Klebkrafttest an Zweilagenstreifen in heißem Zustand: Der
angewendete Test war der gleiche wie der ASTM-Test D-4393-85 -
Streifenablösefestigkeit von Verstärkungskordgarnen oder Geweben an
Kautschukmischungen - (Seite 1133 - 1142; 1985 Annual Book of ASTM
Standards; Abschnitt 7, Bd. 7.01) mit einigen Modifikationen. Die
spezielle benutzte Variation diente dazu, einzelne Reifenkords aus
Monofilament zu testen, die einzeln in RFL getaucht worden waren.
Die verwendete Gummimasse war eine Kombination aus Naturkautschuk
(80 Gewichtsteilen), Styrol-Butadien-Gummi (20 Gewichtsteilen),
Ruß N351 (35 Gewichtsteilen) sowie kleineren Mengen von anderen
herkömmlichen Bestandteilen. Die eingetauchten Reifenkords wurden
so gebäumt, daß benachbarte Kordgarne direkt aneinanderstießen. Bei
eingetauchtem Kordgarn von 2200 dtex (2 000 Denier) sind zum
Beispiel etwa 28 Fäden pro 2,54 cm (Zoll) erforderlich. Nach dem
Einbetten der Kordgarne in die Gummimasse wurde die Probe 20 Minuten
lang bei 160 ± 2 ºC bei einem Druck von 1340 kPa vulkanisiert. Da
eine Heißverklebung gewünscht war, wurden die Proben vor dem Test
25 ± 5 Minuten lang bei 120 ºC in dem Instron-Ofen erhitzt. Die
Ablösekraft basierte auf der Option 1 (der Mittellinie zwischen den
oberen und unteren Spitzenwerten der Ablösekraft). Es wurden acht
Proben pro Kettgarn getestet, und die Ergebnisse sind als
durchschnittliche Kraft in Pounds pro Quadratzoll verzeichnet.
BEISPIELE
Beispiele 1 - 3
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In diesen Beispielen wird die Herstellung von
Ausführungsformen dieser Erfindung beschrieben, beruhend auf einem Polymer von
Poly(hexamethylenadipamid).
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Mit dem in U.S. 4,009,511 beschriebenen Verfahren wurden drei
Monofilamente aus Poly(hexamethylenadipamid) mit Denier-Nennwerten
von 2 000, 3 000 und 4 000 den (2 200, 3 300 und 4 400 dtex)
hergestellt. Jedes wurde aus einem Polymer mit einer relativen Viskosität von 70
(auf der Basis von Essigsäure) hergestellt und wies einen Querschnitt mit
der Form eines Zylinders mit gewölbten Polen auf.
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Jedes Monofilament wurde ohne Drehen oder Fachen bei
Umgebungstemperaturen (18 - 27 ºC - 65 - 80 ºF) in eine wäßrige
Dispersion von RFL (D-5A) eingetaucht, die 20 % Feststoffe enthielt. Dann
wurde jedes um 1,5 % gestreckt und 60 Sek. lang auf 215.5 ºC
(420 ºF) erhitzt. Die Eigenschaften der drei auf diese Weise
hergestellten Monofilamente (Beispiele 1, 2 und 3) sowie die Menge an
Klebstoff als Gew.-% trockenen Klebstoffs, basierend auf dem
Gewicht des trockenen Monofilaments, sind in Tabelle 1 aufgeführt.
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Die Beispiele 1, 2 und 3 wurden wurden in Gummimasse
eingebettet und (bei 120 ºC) auf Zweilagen-Klebkraft in heißem Zustand
getestet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt. Es ist zu
sehen,
daß jedes der Beispiele des Monofilaments gemäß dieser
Erfindung eine bessere Klebkraft an Gummi im Vergleich zu der eines
analogen Kordgarns aus Multifilament aus Poly(hexamethylenadipamid)
(Kontrollbeispiel 1) ergab, auch wenn die Klebstoffmenge auf dem
Monofilament deutlich geringer war als auf dem Kontrollbeispiel
(36 - 48 %).
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In einer zweiten Reihe von Experimenten wurden die drei in dem
zweiten Abschnitt dieses Beispiels beschriebenen Monofilamente
unter einer großen Vielzahl von Bedingungen in Klebstoff aus RFL
(20 % Feststoffe, DSA) getaucht, gestreckt und erhitzt. Jedes
dieser Kordgarne wurde in Kautschuk eingebettet und auf Zweilagen-
Klebkraft in heißem Zustand untersucht, wobei die Ergebnisse in
Figur 4 als Funktion der Gew.-% des trockenen Klebstoffs, basierend
auf dem trockenen Filament, eingetragen sind. Zum Vergleich wurde
Nylongarn aus Multifilament T-728, umgewandelt in Rohkordgarn nach
der Beschreibung in dem Kontrollbeispiel 1, in ähnlicher Weise
unter einer Vielzahl von Bedingungen in RFL eingetaucht, gestreckt
und erhitzt. Dann wurden die Kordgarne T-728 in Kautschuk
eingebettet und auf Zweilagen-Klebkraft in heißem Zustand untersucht.
Die Ergebnisse bei dem Kordgarn T-728 sind ebenfalls in Figur 4
eingetragen.
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Aus Figur 4 ist leicht zu ersehen, daß die Klebkraft des
Zweilagenstreifens in heißem Zustand bei Monofilament aus Nylon bei
allen ausgewerteten Mengen an RFL besser ist im Vergleich zu
Kordgarn aus Multifilament; d.h. in dem gesamten Bereich von etwa 0,5 %
bis etwa 5 % Klebstoff auf dem Filament.
BEISPIEL 4
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In dem Beispiel wird die Herstellung einer Ausführungsform
dieser Erfindung beschrieben, basierend auf einem Polymer von
Polyester.
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Mit dem in U.S. 3,963,678 beschriebenen Verfahren wurde aus
Poly(ethylenterephthalat) ein Monofilament mit 2749 Denier (3024
dtex) hergestellt. Dieses wurde dann aus einem
Schlitzauftragegerät heraus mit Polyarylpolyisocyanat (PAPI) vorbeschichtet, das
ein Adhäsionsaktivator ist. Dann wurde das Monofilament in
Klebstoff aus RFL eingetaucht (DSA; 20 % Feststoffe) und dann in drei
Stufen erhitzt und gestreckt, so daß ein Kordgarn aus Monofilament
entstand, das bereit war zum Einbetten in Kautschuk (Beispiel 4).
Die Bedingungen in den drei Stufen lauteten: Temperatur 232/232
/218 ºC (450/ 450/425 ºF); Streckung (oder Entspannung) 15/0/
(-4 %); Zeit 60/60/60 Sekunden.
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Das auf diese Weise hergestellte Kordgarn wurde in Gummi
eingebettet und auf Zweilagen-Klebkraft in heißem Zustand getestet.
Das eingetauchte Kordgarn und die Ergebnisse zur Klebkraft sind in
Tabelle 1 angegeben.
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Im Vergleich zu einem analogen Kordgarn aus Multifilament aus
Poly(ethylenterephthalat) wie bei Kontrollbeispiel 2 zeigt Beispiel
4 einen beträchtlichen Vorteil im Modul und einen akzeptablen Grad
der Haftfähigkeit an Gummi bei nur 1,6 % Klebstoff aus RFL, was
33 % weniger Klebstoff ist als bei Kontrollbeispiel 2.
Kontrollbeispiel 1
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Es wurde ein Kordgarn, geeignet zum Einbetten in Kautschuk,
hergestellt aus einem Multifilament-Garn aus
Poly(hexamethylenadipamid) von 138,6 dtex (1260 Denier), das 210 Filamente enthielt;
das Garn wurde als Typ 728 von E. I. du Pont de Nemours Co.
hergestellt und verkauft. Das Garn wurde als Einfachgarn auf 10
Drehungen pro 2,54 cm (Zoll) (tpi) gedreht. Zwei Fäden des gedrehten
Einfachgarns wurden auf 10 tpi in einer Richtung entgegen der
Drehung des Einfachgarns kabliert (gedreht), so daß ein Rohkordgarn
entstand. Das Kordgarn wurde in Klebstoff D-5A aus RFL (20 %
Feststoffe) eingetaucht und dann in drei Stufen unter folgenden
Bedingungen erhitzt und gestreckt (oder entspannt): Temperatur
135/216/210 ºC (275/420/410 ºF); Streckung 1/12/(-2 %); Zeit 84/48/77
Sekunden.
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Das oben hergestellte Kordgarn wurde in Gummimasse eingebettet
und auf Klebkraft des Zweilagenstreifens in heißem Zustand (120 ºC)
getestet. Werte zu dem eingetauchten Kordgarn und den Eigenschaften
der Klebkraft sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Kontrollbeispiel 2
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Es wurde ein Mulitifilament-Kordgarn aus Polyester, geeignet
zum Einbetten in Kautschuk, hergestellt aus einem Garn des Typs 68
von E. I. du Pont Co.) aus Poly(ethylenterephthalat) mit 1100 dtex
(1 000 Denier) (mit 192 Filamenten). Das Einfachgarn wurde gedreht
(9 tpi), und drei Fäden des Einfachgarns wurden gefacht und in
einer Richtung entgegen der des Einfachgarns gedreht (9 tpi), so daß
ein Rohkordgarn entstand. Dieses Kordgarn wurde mit einem
Adhäsionsaktivator aus Isocyanat (D417B) vorbeschichtet und dann in
zwei Stufen unter folgenden Bedingungen in einen Klebstoff aus RFL
eingetaucht (DSA, 20 % Feststoffe), gestreckt und erhitzt
Temperatur 243/216 ºC (470/420 ºF); Streckung 3/0 %; Zeit 50/80 Sekunden.
Die Eigenschaften des auf diese Weise hergestellten Kordgarns sind
in Tabelle 1 aufgeführt.
Beispiel 5
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14 Spulen eines "gummifertigen" Monofilaments aus Polyamid,
hergestellt wie in Beispiel 2, wurden auf ein Gatter aufgesteckt.
Jeder Faden wurde durch eine Reihe von Fadenführern geführt und
dann in eine 1 Zoll breite Siebplatte mit 14 Löchern geleitet, die
zur Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen Abstands zwischen den
Kordgarnen diente. Auf die Kordgarne aus Monofilament wurde (bei
etwa 155 ºC) ein Gummi aus 80 % Naturkautschuk und 20 % Styrol-
Butadien extrudiert, der sich zur Verwendung in der Karkasse von
Autoreifen eignet, und durch eine Düse gezogen, um einen 1 Zoll
breiten Streifen von gummibeschichtetem Gewebe auszubilden. Der
guinmierte Streifen wurde auf eine Trommel gewickelt, wobei der Rand
des Streifens an sich selbst angefügt wurde, so daß ein breiteres,
kontinuierliches Gewebe entstand.
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Zwei 19,3 x 21,9 cm (8 x 9 Zoll) messende Lagen dieses
gummierten Gewebes wurden zusammengelegt, wobei die Kordgarne aus
aus Monofilament in den beiden Lagen im wesentlichen parallel
zueinander orientiert waren. Der Zweilagenstoff wurde dann 20 Minuten
lang bei 160 ºC bei einem Druck von 1340 kPa vulkanisiert. Die
Klebkraft des Zweilagenstreifens in heißem Zustand betrug 19 kg
(42 lbs).
Tabelle 1
Eigenschaften des eingetauchten Kordgarns
Kontrollbeispiel Multifilament Nylon
Beispiel Monofilament Nylon
Kontrollbeispiel Multifilament Polyester
Beispiel Monofilament Polyester
Polymer
Klebstoff (Gew.-%)
Denier (dtex)
Reißfestigkeit, kg (lbs)
Festigkeit, gpd (dN/tex)
Dehnung, %
Modul, gpd (dN/tex)
Schrumpfung, %
Einfachgarn
Drehung (tpi)
Drehungen /dm
Kabel
Zweilagenhaftung