PT95019A

PT95019A - Monofilamento de poliester para a carcaca de pneus radiais

Info

Publication number: PT95019A
Application number: PT9501990A
Authority: PT
Inventors: Rudolf Johne; Andre Rotgers; Wolfgang Greiser
Original assignee: Hoechst Ag
Priority date: 1989-08-18
Filing date: 1990-08-17
Publication date: 1991-05-22
Also published as: IE902984A1; CA2023558A1; BR9004070A; EP0413327A3; EP0413327A2; DE3927331A1; JPH03185111A

Description

Η0ECHST_AKTi|NGESELLSÇΗAFT "MONOFILAMENTO DE PPL 1 ESTER PARA A CARCAÇA DE PNEUS RADIAIS" A invenção refere-se a um monofMamento para a carcaça de. pneus radiais.

Do pedido europeu de patente 312 038 é conhecido o proce£ so de produzir monofi1amentos de poiiamida para a carcaça de pneus. 0 poliéster foi até agora empregado como material de carcaça apenas sob a forma de cordas de filamentos para pneus; mas a fabricação de cordas de filamentos para pneus, devido is operações múltiplas de retorção, união e torção relativamente dispendíosas.

Na realidade conhecem-se-monofi1amentos de poliéster para pneus radiais da patente alemã 21 6.1 967; mas são empregados apenas para as cintas do pneu radial, não sendo,, devido aos requisitos especiais exigidos para o material da carcaça apropriados para a carcaça.

Os requisitos necessários do material da carcaça podem re sumir-se, na gíria técnica, como o requisito HMLS (High Modulus--Low Shrinkage - Módulo de elasticidade elevado - Contracção red£ zida). Devem satisfazer-se simultaneamente as exigências, em si‘ coii"-traditõrias, de um módulo de elasticidade elevado, inicial isto é, uma força - alongamento inclinada e de uma tendência para a termo- contracção reduzida. Isso pressupõe, além de um processo de fabricação especial, também pesos moleculares do poliester elevados .

Além disso, os poliésteres de monofi1amentos para a carc£ ça de pneus devem ser resistentes i decomposição hidrolítíca e aminolítica, isto é, o seu teor de grupos carboxilo deve ser tio pequeno quanto possfvel.

Porém, um peso molecular elevado e um teor de grupos carboxilo pequeno significam, também uma redução do teor de grupos reactivos, os quais determinam a aderência do monofi1amento i bor racha do pneu. A aderência da borracha ao poliester, alias pro·*-blemática, reduz-se ainda mais no caso dos monofílamentos, em virtude da sua pequena superfície específica em comparação com um fio mu 11ifi1amentos com o mesmo título. A presente invenção tem por objectivo proporcionar um monof i lamento para a carcaça de pneus radiais, que, com fabricação simples, possua um elevado módulo de e 1 as t i c i dade inicial e .uma. pequena tendência para a termocontracção, apresentando não obstante uma boa aderência i borracha do pneu.

Esse objectivo ê alcançado, de acordo com a presente invenção, se o monof i 1 amento for constituído por um pòl iêster. por maís; de 90¾ de tereftalato de polietileno, com um peso molecular correspondente a uma viscosidade intrínseca de pelo menos 0,64 e um teor de grupos carboxilo de, no máximo, 15 mval/kg, e se o mono-filamento tiver um diâmetro de 0,4 a 0,9 mm, uma resistência â tracção, relativa ã finura máxima de pelo menos 40 cN/tex, um alongamento de tracção máximo de 12 a 30%, um alongamento relativo de cerca de 1%, para uma carga de 45 N, uma termocontracção de 0,5 a 5% no ar quente a l60°C, bem como uma adesão ã borracha de pelo menos 30 cN/tex/cm"?* A patente alemã 21 61 967, ji atrás mencionada, descreve um monofi1amento de poliêster semelhante para as cintas de pneus radiais. Pela presente invenção conseguiu-se agora, surpreendeji temente, modificar esse monofί 1 amento de poliêster de modo ;:tal que ele pode ser empregado como material da carcaça.· Especialmeji te, o mesmo distingue-se do monofi1amento de poliêster anterior-mente conhecido por uma elasticidade maior, um diâmetro maior e uma excelente aderência ã borracha, que de preferencia ê até me£ mo superior ã força de tracção máxima. 0 pequeno teor de grupos carboxilo neste é neste caso de preferência por uma condensação sólida, isto é, sem qualquer outra modificação química do poliêster. Em vez disso, pode no entanto também reduzir-se o teor de grupos carboxilo pela adição de agentes de fecho, como por exemp 1 o carbo i i mi das , como está descr_i_ to por exemplo, no pedido de patente alemão pendente 17 30 495· A aderência ã borracha obtêm-se de preferência por uma pre-activação do monofi1amento de poliêster com isocianatos, que são aplicados como solução orgânica, por exemplo em tolueno.

Embora essas técnicas das cordas mu 1tifi1amentos de polies t e r para pneus sejam conhecidas, ê surpreendente que elas con- -b- duzam também no caso dos monofi1amentos de poliister com um teor extremamente pequeno de grupos carboxilo, aos altos valores da -adesão ã borracha. A medição da resistência e da termocontracçio faz-se segundo as normas DIN; a aderência a borracha é medida, convenien1 2 temente, segundo o esnaio H amplamente difundido na indústria da borracha. Para isso, o fio a ensaiar é vulcanizado no interior dum pequeno bloco de borracha com cerca de 10 mm de comprimento de aresta. Fixa-se o mu 11ifi1amento na máquina de rotura na sua extremidade livre por meio de maxilas de aperto; na outra extremidade, o bloco de borracha é retido por meio de um dispositivo em forma de forquilhas. 0 comprimento de fio livre entre os dois pontos fixos ê de 100 mm, a velocidade de rotura situa-se à volta de 50 mm/min. A adesão â borracha i calculada a partir da força necessária para a extracçio do monofilamento embutido, dividida pelo título inicial e pelo comprimento de encastramento.

Conforme a construção do pneu, podem ser empregados mono-filamentos com secção transversal circular, ou também com secção transversal perfilada, para dar aos mesmos uma configuração mais resistente ã flexão. Deram bons resultados especialmente as se£ ções transversais ovais.

Exemplo 1 1

Condensaram-se em material solido aparas de poliéster com 2 o uma viscosidade intrínseca de 0,56, medida a 25 C em acido diclo-

roacético, e um teor de COOH de 6 a 8 mval/kg, no secador oscilan te de vácuo, durante 18 horas, a uma temperatura de ZkS a 250° C e uma pressão de 0,3 Torr. A viscosidade intrínseca sobe para 0,76, enquanto que o teor de COOH baixa para cerca de ^ mval/ /kg. Após o arrefecimento no vácuo, fizeram-se as aparas, numa atmosfera seca, num equipamento de fiação em fusão, para obter monofi1amentos. A temperatura da massa fundida de poliéster na saída do dispositivo de extrusão é então de 280°C. A ferramenta de fiação possui 7 furos de matriz de fiação com um diâmetro de 2,0 mm. 0 rendimento foi de 373 g/min.

Os monofi1amentos sao fiados em água quente, a 70 C, depois retirados por um primeiro mecanismo de estiramento com 18,6 m/min, estirados 5,1 vezes, numa tina de água a 80°C através de uma fieira de 1,5 mm de diâmetro, e novamente estirados 1,2 vezes num canal de ar quente, aquecido por raios infravermelhos, por i_r radiação a uma temperatura de 300°C. Entre o primeiro e o tercej_ ro mecanismo de estiramento verifica-se assim um estiramento total de 6,5 vezes. Os monofi1amentos são então contraídos no forno de ar quente por irradiação a uma temperatura de 260°C, segundo o factor 0,877, e bobinados em bobinas de disco,

Os monofi1amentos assim produzidos têm um diâmetro de 0,70 mm, uma resistência a tracção máxima, referida i finura, de 50,0 N/tex, um alongamento na rotura de 23%, um alongamento rel£ tivo de 12,2% (com 27 cN/tex), uma contracção térmica de 2,5% » medida a l80°C, uma viscosidade intrínseca de Q,7^ e um teor de grupos carboxilo de 6 mval/kg. -6-

Criou-se um equipamento para a boa aderência à borracha numa fase de trabalho separada. Para isso,' puxaram-se com uma velocidade de 6m/minuto os monofi1amentos através de um banho , que consiste em polimetileno-polifenilo-isocianato (Voranat 580 da The Dow Chemical Company) com 15¾ de poliol. Secaram-se depois os monofi1amentos durante 90 segundos, sem estiramento , num forno a uma temperatura de 220°C, e depois mergulharam-se em resorcina-forma1défdp-1atex. (RFL) endurecidos durante 90 segundos, sob a acçio de uma força de tracção de 24N no forno a uma temperatura de 220°C e rebobinaram-se. novamente,

Os monofί1amentos assim preparados possuem uma resistência ã tracção máxima de 266 N, um alongamento na ruptura de 14% , um alongamento de referência de 1%, para 45N , uma contracção no ar quente de 4,8% a 160°C e uma força de contracção de 1100 cN a 160°C. A aderência i borracha dos monofi1amentos é maior que · 266 Nem, portanto maior do que a força de tracção máxima.

Exemplo 2

Fizeram-se com a mesma matéria-prima de poliéster que no exemplo 1 monofi1amentos com o diâmetro de 0,8Q mm, mais concretamente num equipamento para monofi1amentos com os seguintes parâmetros: rendimento 418 g/min, 6 matrizes de fiação com um diâmetro do furo de 2,6 mm, velocidade do primeiro mecanismo de estiramento 22,8 m/min, relação de estiramento, temperaturas e velocidades de estiramento como no exemplo 1, temperatura na primeira zona de estiramento 72°C, fieira de 1,5 mm de diâmetro, tem -7-

peratura nas segunda e terceira zonas de estiramento a 320°C.

Os monof i lamentos resultantes neste caso têm uma resistêji cia referida ã finura de 50 cN/tex, um alongamento de tracção máximo de 21%, um alongamento de referência de 13,51, para 27 cN/ /tex, uma :tarmocontração de 2,6% a uma temperatura de 180°C, uma viscosiade intrínseca de 0,7*» e um teor de grupos carboxilo de 5 mval/kg.

Exemplo 3

Fabricou-se de maneira análoga, um monofi1amento com sec çao transversal oval, cujo eixo maior tem o valor· de 1,0 mm e c_u jo eixo menor ê 0,35 mm.

Antes da aplicação do tratamento os monofi1amentos possuem uma resistência a tracção máxima de 285,7 N, com um 'alongamento de tracção máxima de 25%, um alongamento de 1,4% para uma carga de 45 N e uma termocontração de 0,59¾ a 160°C.

Com uma tensão diferente no tratamento com Voronat'~'M 500 resultam monofi1amentos tratados com as propriedades seguintes.

8 CO

Resistência à tracçio máxima Alongamento para a força Alongamento de Contracção r*. LA \D VD ca CM cr» '—' T— CM LA O o m. •v Λ * o O ca CA -3- -sr

Oo VO <o <oQ. <3>í> (Dυc <Q) 0) u- a) z LT» -3"

<X» O (Cεx t(D CA O OD » -3" CM LA ε CA *— CO LA -3* CA CM O CM CM i— iro oυ (D I_ 4-> O Ό

\o 1^ -3“ cr» O CA LA 00 CO cn m o O O CM CM CM CM CA CA CA

A relação entre a força de tracção e o alongamento destes monof11amentos tratados está representada pelo diagrama da figura única, na qual a curva a traço e ponto se refere ao monofi1amento antes da aplicação do tratamento, e as curvas a cheio se referem aos monofi1amentos tratados.

Claims

NOVAS REIVINDICAÇÕES 1.- Monofilamento para a carcaça de pneus radiais fei to de um poliéster formado por mais de 90% de tereftalato de po lietileno e que possui um peso molecular correspondente a uma viscosidade intrínseca de pelo menos 0,64 e um teor de grupos carboxilo no máximo de 15 mval/kg, caracterizado por o monofila mento ter um diâmetro de 0,4 a 0,9 mm, uma força de. tracção máxima, referida ã finura, de, no mínimo, 40 cN/tex, um alongamen to de tracção máximo de 12 a 30%, um alongamento de referência de cerca de 1% para uma carga de 45 N, uma contracção térmica de 0,5 a 5% a 160°C com ar quente, bem como uma aderência ã bor i racha de pelo menos 30 cN/tex/cm.
2.- Monofilamento para a carcaça de pneus radiais de 11- acordo cora a reivindicação 1, feito de um poliéster formado por mais de 90% de tereftalato de polietileno e que possui um peso molecular correspondente a uma viscosidade intrínseca de pelo menos 0,64 e um teor de grupos carboxilo no máximo de 10 mval/ /Kg, caracterizado por o monofilamento possuir um diâmetro de 0,4 a 0,9 mm, uma força de tracção máxima, referida â finura, de, no mínimo, 40 cN/tex, um alongamento de tracção máximo de 12 a 30%, um·alongamento de referência de cerca de 1% para uma carga de 45 N, uma contracção térmica de 0,5 a 5% a 160°C com ar quente, bem como uma aderência ã borracha de pelo menos 30 cN/tex/cm.
3.- Monofilamento para a carcaça de pneus radiais de acordo com a reivindicação 1, feito de um poliéster que é formado por mais de 90% de tereftalato de' polietileno e que possui um peso molecular correspondente a uma viscosidade intrínseca de pelo menos 0,64 e um teor de grupos carboxilo no máximo de 7 mval/Kg, caracterizado por o monofilamento ter um diâmetro de 0,4 a 0,9 mm, uma força de tracção máxima, referida à finura, de pelo menos 40 cN/tex, um alongamento de tracção máximo de 12 a 30%, um alongamento de referência de cerca de 1% para -uma car ga de 45 N, uma contracção térmica de 0,5 a 5% a 160°C com ar quente, bem como uma aderência ã borracha de pelo menos 30 cN/tex/cm.
4. - Monofilamento de acordo com pelo menos uma das rei vindicações anteriores, caracterizado por a força de tracção máxima referida ã finura ser de pelo menos 45 cN/tex.
5. - Monofilamento de acordo com pelo menos uma das rei vindicações anteriores, caracterizado por a força de tracção máxima referida ã finura ser de pelo menos 50 cN/tex.
6. - Monofilamento para a carcaça de pneus radiais de acordo com a reivindicação 1, feito de um poliéster condensado de materiais' residuais formado por mais de 90% de tereftalato de polietileno e que possui um peso molecular correspondente a uma viscosidade intrínseca de pelo menos 0,64 e um teor de grupos carboxilo no máximo de 15 mval/Kg, caracterizado por o monofila-mento ter um diâmetro de 0,4 a 0,9 mm,-uma. força de tracção máxima referida à finura de pelo menos 40 cN/tex, um alongamento de tracção máximo de 12 a 30%, um alongamento de referência de cerca de 1% para uma carga de 45 N, uma contracção térmica de 0,5 a 5% a 160°C com ar quente, bem como uma aderência ã borracha de pelo menos 30 cN/tex/cm.
7. - Monofilamento para a carcaça de pneus radiais de acordo com a reivindicação 1, feito de um poliéster que é formado por mais de 90% de tereftalato de polietileno e que possui um peso molecular correspondente a uma viscosidade intrínseca de pe -13- -13-

lo menos 0,64, um teor de grupos carboxilo no máximo de 15 mval/Kg e um aditivo de meios de fecho para baixar o teor de grupos carboxilo, caràcterizado por possuir uma força de trac-ção máxima referida à finura de pelo menos 40 cN/tex, um alonga mento de tracção máximo de 12 a 30%, um alongamento de referência de cerca de 1% para uma carga de 45 N, uma contracção têrmi ca de 0,5 a 5% a 16Q°C com ar quente, bem como uma aderência ã borracha de pelo menos 30 cN/tex/cm.
8. - Monofilamento para a carcaça de pneus radiais de acordo com a reivindicação 7, feito de um poliêster que é forma do por mais de 90% de tereftalato de polietilèno e que possui um peso molecular correspondente a uma viscosidade intrínseca de pelo menos 0.,64, um teor de grupos carboxilo no máximo de. 15 mval/Kg e um aditivo de carbodiraidas, como meio de fecho, pa ra baixar o teor de grupos carboxilo,.caracterizado por o monofilamento possuir um diâmetro de 0,4 a 0,9 mm, uma força de tracção máxima referida à finura de pelo menos 40 cN/tex, um alongamento de tracção máximo de 12 a 30%, um alongamento de re ferência de cerca de 1% para uma carga de 45 N, uma contracção térmica de 0,5 a 5% a 160°C com ar quente, bem como uma aderência à borracha de pelo menos 30 cN/tex/cm.
9. - Monofilamento de acordo com pelo menos uma das rei vindicações anteriores, caracterizado por a aderência à borracha -14- ν

r--> ser maior que a força de tracção máxima.
10.- Monofilamento de acordo com pelo menos uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o monofilamento ser pré-activado, para obter a aderência ã borracha, com iso-cianatos que são aplicados sob a forma de solução orgânica. Lisboa, 20 de Fevereiro de 1991