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Verfahren zur Herstellung gewirkter Verstärkungseinlagen für Kautschukartikel
Die Erfindung betrifft die Herstellung von Gewirken von besonders hoher Reisskraft und niedriger Dehnung, die als Verstärkungseinlagen für technische Kautschukartikel hervorragend geeignet sind.
Die für die verschiedensten technischen Zwecke eingesetzten Kautschukartikel, wie Fahrzeugluftreifen, Schläuche, Förderbänder und Treibriemen, enthalten textile Verstärkungseinlagen, die ihnen die erforderlichen mechanischen Eigenschaften verleihen sollen. Von den als Verstärkungseinlagen geeigneten Textilien werden insbesondere verlangt hohe Reissfestigkeit, geringe Dehnung, gutes dynamisches Verhalten und eine gute Haftung an Kautschuk.
Diese besonderen Eigenschaften werden auf verschiedene Weise zu erzeugen versucht. So sind als Verstärkungseinlagen für Kautschukartikel ausser Geweben Gewirke bekannt, in die gestrecktliegende Kettfäden eingearbeitet sind. Sie werden aus geeignet vorbehandelten endlosen Fäden, Garnen oder Zwirnen hergestellt und in Form verklebter Bändchen eingesetzt. Als Textilmaterial ist Baumwolle besonders empfohlen worden.
Wenn auch mit diesen Mitteln gewisse Verbesserungen der Eigenschaften von Verstärkungseinlagen für technische Kautschukartikel erreicht werden konnten, so ist es bisher jedoch nicht gelungen, den durch die gesteigerten Leistungsansprüche erhöhten Anforderungen in vollem Umfange zu genügen. So erfordern z. B. die bei einem Fahrzeugluftreifen verschiedenartig wirkenden dynamischen Kräfte Verstärkungseinlagen mit Eigenschaften, die die bisher erreichten wesentlich übertreffen.
Es wurde nun gefunden, dass Kautschukverstärkungseinlagen von hervorragender Qualität, vor allem stark verminderter Dehnfähigkeit, erhalten werden, wenn stofflich hochwertiges Fadenmaterial in zweckmässiger Aufmachung und Ausrüstung in besonderer Weise zu Gewirken verarbeitet wird und in diese in an sich bekannter Weise gestrecktliegende Kettfäden eingebunden werden.
Die Herstellung solcher gewirkten, von geraden Längsfäden (Kettfäden) durchzogenen Verstärkungseinlagen für Kautschukartikel geschieht erfindungsgemäss in der Weise, dass mit Polyvinylalkohollösung und Dispersionen von Kunstharzen und natürlichem oder künstlichem Kautschuk präparierte Cordgarne oder-zwirne aus Reyon oder synthetischen Fäden, insbesondere Polyamiden oder Polyestern, mit einer Bruchdehnung von weniger als 4% auf einer Häkel-Galone-Maschine bandartig geflochten und geknüpft Fig. I oder als Kettengewirke mit Trikotlegung Fig. II oder in Form einer Marquisettelegung Fig. III gewirkt werden. Als 3 cm breite Bänder gemäss der Erfindung hergestellte Verstärkungseinlagen z.
B. aus 1650 den Längsfäden/2fach-Zwirn und 1650 den Legungsfäden/Einfach-Garn besitzen eine Querfestigkeit, die rund 100mal höher liegt als diejenige der bisher verwendeten, nur verklebten Bändchen (siehe Tabellen 1 und 2). Die Querfestigkeit ist die senkrecht zur Kettenfadenrichtung wirkende Reisskraft und für bändchenförmige Reifeneinlagen oder breite Gewirke bzw. Geflechte z. B. in Förderbändern besonders wichtig.
Für die Herstellung der Kautschukverstärkungseinlagen gemäss der Erfindung eignen sich sowohl Cordreyonfäden bzw. -garne und -zwirne als auch Garne und Zwirne, die aus geeigneten synthetischen Fäden, z. B. aus Polyamiden oder Polyestermaterial, hergestellt sind. Die Gewirke bestehen entweder aus einem einzigen Material, wie z. B. nach bekannten Verfahren vorbehandelten Cordreyonfäden, -garnen oder-zwirnen, aus Cordgarnen oder-zwirnen synthetischer Fäden oder aber aus beiden, wobei für die Längsfäden (Kettfäden) bzw. die Grundlegungsfäden (Schussfäden) wahlweise Cordreyon oder Cordgespinste aus synthetischem Material, wie beispielsweise aus Polyamiden oder Polyester (Polyäthylenterephthalat), verwendet werden können.
In jedem der genannten Fälle werden die Längsfäden bevorzugt aus entsprechend dem Einsatzgebiet vorbehandelten Zwirnen oder Kabelzwirnen gebildet, während die Legungsfäden aus Endlosgarnen, verzwirnten Endlosgarnen oder sogar aus Gespinsten bestehen können.
Die Vorbehandlung der verschiedenen Fäden kann entweder durch eine Nassnachverstreckung bei Cordreyon, durch eine Zeit-Temperatur-Verstreckungsbehandlung bei Polyamiden oder durch eine Heissnachverstreckung bei Polyestern erfolgen. Für Reyonfäden und-zwirne, besonders solche, die für Verstärkungseinlagen für Fahrzeugluftreifen vorgesehen sind, empfiehlt sich eine Sonderbehandlung, wie sie nachstehend beschrieben ist.
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Beispiel für Nachbehandlung von Reyonfäden :
Für die Nachbehandlung werden nach üblichem Viskoseverfahren hergestellte Fäden, die bereits um 8-100o nachverstreckt wurden und als gezwirnte, ungezwirnte oder auch lediglich mit einem Schutzdrall versehene Fäden vorliegen, verwendet. 16 parallellaufende Einzelfäden vom Titer 1650 den werden in ein Einzugswerk eingeführt und mittels eines weiteren Abzugsorgan durch eine zigue wässerige Polyvinylalkohollösung geleitet. Dabei wird eine Verstreckung von 6 bis 12 00 eingestellt. Die Fadenschar gelangt am Ende des Bades über Abstreifer, an welchen die überschüssig anhaftende PolyvinylalkoholLösung entfernt wird, in einer Trockenstrecke zum ersten Abzugsorgan.
Hierauf wird die Fadenschar durch
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Die Höhe der Temperatur richtet sich nach der Abzugsgeschwindigkeit bzw. nach der gewünschten Restfeuchtigkeit, die unter 8% liegen soll. Anschliessend wird die so getrocknete und verklebte Fadenschar erneut unter weiterer Verstreckung von 3% einem nachfolgend beschriebenen Imprägnierbad besonders hoher Konzentration zugeführt und in einer zweiten Trockenstrecke auf 300 und weniger Feuchtigkeit getrocknet.
Die verwendete Imprägnierlösung stellt eine wässerig-alkalische Dispersion dar, die Kunstharze (z. B. Resorcin-Formaldehyd) und Naturkautschuk und/oder Kunstkautschuk enthält, wobei der GesamtFeststoffgehalt der Imprägnierlösung über 20%, vorzugsweise 25% und mehr, beträgt. Die damit behandelte Fadenschar wird nach üblichem Verfahren aufgespult.
Vor der gesamten Behandlung der Fäden betrug die Festigkeit (ofentr.) 5, 5 g/den und die Bruchdehnung (ofentr. ) 9, 0%. Nach der Behandlung der Fäden mit Polyvinylalkohol und der Imprägnierlösung betrug die Festigkeit (ofentr.) 5, 3 g/den und die Bruchdehnung (ofentr. ) 3, 0%.
Aus der Gegenüberstellung der Festigkeit-un Dehnungswerte ist ersichtlich, dass die Festigkeit im wesentlichen unverändert geblieben ist, während die Dehnung nach der vorgenannten Behandlung einen bisher nicht erreichten, extrem niedrigen Wert von 3, 0% erreicht. Die so nachbehandelten Fäden bzw. Zwirne finden bei der Herstellung der gewirkten Verstärkungseinlagen besonders als Längsfäden Verwendung.
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verwendet.
Es ist auch möglich, die vorbeschriebene Nachbehandlung an einem Gewirke so durchzuführen, dass nur die Imprägnierlösung zur Anwendung kommt. Die dabei erreichte Festigkeit eines entsprechend gewirkten Bändchens (Längsfäden bestehen aus 10 Cordreyon-Zwirnen 1650 den, 2fach verzwirnt, Grundlegungsfäden aus 1650 den Cordreyon-Garnen) beträgt 3, 8 g/den, die Dehnung 3, 6%.
Die gemäss der Erfindung hergestellten Gewirke, die in Form von gewirkten Bändchen als Verstärkungseinlagen für technische Kautschukerzeugnisse dienen, werden besonders vorteilhaft in den drei Mustern hergestellt, die in den Fig. 1 bis 3 dargestellt sind.
Das in Fig. 1 gezeigte Gewirke wird auf einer Häkel-Galone-Maschine hergestellt und kann als geflochtenes bzw. geknüpftes Band angesehen werden. Dabei werden die speziell imprägnierten und als nicht abgewinkelte Kette 1 bezeichneten Garn- oder Zwirnstränge mit einem Flechtfaden 2 verbunden,
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wo dieser bereits vom ersten Flechtfaden 2 umschlungen worden ist.
Das Trikotgewirke gemäss Fig. 2 besteht aus nicht abgeknickten Längsfäden 4 (Kettfäden) und den Grundlegungsfäden 5 (Schussfäden).
Fig. 3 zeigt ein Gewirke in einer Marquisette-Legung. Hier bilden die nicht abgewinkelten Längsfäden 6 die Futterkette und die quergelegten Fäden 7 und 8 glatte Futterlegungen, die zwischen der Futterkette 6 durch eine Fransenlegung 9 miteinander verbunden sind.
Die nachstehenden beiden Tabellen geben einen Vergleich der gemäss der Erfindung hergestellten Gewirke mit den üblicherweise erzeugten Bändchen und Geweben.
TABELLE 1 Querfestigkeit der bisher als Kautschukverstärkungseinlagen verwendeten, verklebten Bänder
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<tb>
<tb> absolute <SEP> Querfestigkeit <SEP> relative <SEP> Querfestigkeit
<tb> Bandkonstruktion <SEP> Breite <SEP> der <SEP> Probe <SEP> in <SEP> cm <SEP> in <SEP> kp <SEP> in <SEP> kp/cm
<tb> Garn <SEP> 1650 <SEP> den <SEP> .......... <SEP> 3 <SEP> 1,2 <SEP> 0,4
<tb> 2fach-Zwirn <SEP> 1650/2...... <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 6-1, <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 2-0, <SEP> 4 <SEP>
<tb> 3fach-Zwirn <SEP> 1650/3......
<SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP>
<tb> I
<tb>
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TABELLE 2 Querfestigkeit der erfindungsgemäss hergestellten Gewirke zur Verstärkung von technischen Kautschuk- artikeln
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<tb>
<tb> absolute <SEP> Querfestigkeit <SEP> relative <SEP> Querfestigkeit
<tb> Bandkonstruktion <SEP> Breite <SEP> der <SEP> Probe <SEP> in <SEP> cm <SEP> !. <SEP> , <SEP> kn/cm <SEP>
<tb> Längsfäden <SEP> 1650 <SEP> den
<tb> 2fach-Zwirn.......... <SEP> 3 <SEP> 33, <SEP> 6 <SEP> 11, <SEP> 2 <SEP>
<tb> Legungsfäden <SEP> 1100 <SEP> den
<tb> Einfach-Garn
<tb> Längsfäden <SEP> 1650 <SEP> den
<tb> 2fach-Zwirn..........
<SEP> 3 <SEP> 44, <SEP> 0 <SEP> 14, <SEP> 7 <SEP>
<tb> Legungsfäden <SEP> 1650 <SEP> den
<tb> Einfach-Garn
<tb>
Aus den beiden Tabellen geht hervor, dass die gemäss der Erfindung hergestellten Gewirke eine Querfestigkeit besitzen, die rund 100mal höher ist als diejenige der bisher verwendeten, verklebten Bändchen. Diese ausserordentlich hohe Querfestigkeit bei stark verminderter Längsdehnung ist das Ergebnis einer besonders zweckmässigen und damit wirkungsvollen Kombination teilweise im Prinzip an sich bekannter Einzelmassnahmen, bei der das Fadenmaterial, seine Aufmachung, Ausrüstung und textile Verarbeitung ein Optimum an Wirkung ergeben.
Bei einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens werden zwei oder mehr Ketten zusammengefasst, so dass Gewirke mit zwei-oder mehrfädigen Ketten entstehen. Dadurch können das Querdehnungsvermögen der als Bändchen vorliegenden Gewirke sowie der Raumbedarf wesentlich herabgesetzt werden.
Die gemäss der Erfindung hergestellten besonderen Gewirke und Geflechte sind u. a. vorzüglich geeignet als Verstärkungseinlagen für Fahrzeugluftreifen und Förderbänder.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung gewirkter Verstärkungseinlagen für Kautschukartikel, die von geraden Längsfäden (Kettfäden) durchzogen sind, dadurch gekennzeichnet, dass mit Polyvinylalkohollösung und Dispersionen von Kunstharzen und natürlichem und/oder künstlichem Kautschuk präparierte Cordgarne oder-zwirne aus Reyon oder synthetischen Fäden, insbesondere Polyamiden oder Polyestern, mit einer Längs-Bruchdehnung von weniger als 4% auf einer Häkel-Galone-Maschine bandartig geflochten und geknüpft (Fig. I) oder als Kettengewirke mit Trikot-Legung (Fig. II) oder in Form einer MarquisetteLegung (Fig. III) gewirkt werden.
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Process for the production of knitted reinforcement inserts for rubber articles
The invention relates to the production of knitted fabrics of particularly high tensile strength and low elongation, which are eminently suitable as reinforcing inserts for technical rubber articles.
The rubber articles used for a wide variety of technical purposes, such as pneumatic vehicle tires, hoses, conveyor belts and drive belts, contain textile reinforcement inserts that are intended to give them the necessary mechanical properties. The textiles suitable as reinforcing inserts are particularly required to have high tear strength, low elongation, good dynamic behavior and good adhesion to rubber.
Attempts are made to create these special properties in various ways. Thus, apart from woven fabrics, knitted fabrics into which stretched warp threads are incorporated are known as reinforcement inserts for rubber articles. They are made from suitably pretreated endless threads, threads or twines and used in the form of glued tapes. Cotton has been particularly recommended as a textile material.
Even if certain improvements in the properties of reinforcing inserts for technical rubber articles could be achieved with these means, it has so far not been possible to fully meet the increased demands due to the increased performance requirements. So require z. B. the dynamic forces acting differently in a pneumatic vehicle tire reinforcement inserts with properties that significantly exceed those achieved so far.
It has now been found that rubber reinforcing inserts of excellent quality, especially greatly reduced elasticity, are obtained when high-quality thread material is processed into knitted fabrics in an appropriate make-up and equipment and stretched warp threads are incorporated in this in a manner known per se.
The production of such knitted, straight longitudinal threads (warp threads) traversed reinforcement inserts for rubber articles takes place according to the invention in such a way that with polyvinyl alcohol solution and dispersions of synthetic resins and natural or artificial rubber prepared cord yarns or threads made of rayon or synthetic threads, in particular polyamides or polyesters, with an elongation at break of less than 4% can be braided and knotted like a ribbon on a crochet galone machine Fig. I or as warp knitted fabric with tricot laying Fig. II or in the form of a marquise laying Fig. III Reinforcing inserts produced as 3 cm wide bands according to the invention, for.
B. from 1650 the longitudinal threads / double thread and 1650 the laying threads / single thread have a transverse strength that is around 100 times higher than that of the previously used, only glued tapes (see Tables 1 and 2). The transverse strength is the tensile force acting perpendicular to the chain thread direction and for ribbon-shaped tire inserts or wide knitted fabrics or braids z. B. particularly important in conveyor belts.
For the production of the rubber reinforcing inserts according to the invention, both cordreyon threads or threads and threads as well as threads and threads made of suitable synthetic threads, e.g. B. made of polyamides or polyester material. The knitted fabrics either consist of a single material, such as. B. by known methods pretreated cordreyon threads, yarns or twists, from cord yarns or twines of synthetic threads or from both, whereby for the longitudinal threads (warp threads) or the basic threads (weft threads) either cordreyon or cords made of synthetic material, such as made of polyamides or polyester (polyethylene terephthalate) can be used.
In each of the cases mentioned, the longitudinal threads are preferably formed from twines or cable twists that have been pretreated according to the field of application, while the laying threads can consist of continuous yarns, twisted continuous yarns or even spun threads.
The pretreatment of the various threads can be carried out either by wet post-stretching in the case of cordreyon, by a time-temperature stretching treatment in the case of polyamides, or by hot post-stretching in the case of polyesters. For rayon threads and twines, especially those that are intended for reinforcement inserts for pneumatic vehicle tires, a special treatment is recommended, as described below.
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Example of post-treatment of rayon threads:
For the aftertreatment, threads produced according to the usual viscose process are used, which have already been postdrawn by 8-100 ° and are available as twisted, untwisted or simply provided with a protective twist. 16 parallel single threads with a titer of 1650 den are introduced into a draw-in mechanism and passed through a zigue aqueous polyvinyl alcohol solution by means of another take-off device. A stretching of 6 to 1200 is set. At the end of the bath, the thread sheet reaches the first take-off element in a drying section via scrapers, on which the excess polyvinyl alcohol solution is removed.
The thread sheet will then go through
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The level of temperature depends on the take-off speed or the desired residual moisture, which should be below 8%. The thread sheet dried and bonded in this way is then again fed to an impregnation bath described below with a particularly high concentration, with a further drawing of 3%, and is dried in a second drying section to 300 and less moisture.
The impregnation solution used is an aqueous-alkaline dispersion which contains synthetic resins (e.g. resorcinol-formaldehyde) and natural rubber and / or synthetic rubber, the total solids content of the impregnation solution being over 20%, preferably 25% and more. The thread sheet treated with it is wound up according to the usual method.
Before the entire treatment of the threads, the strength (oven-dry) was 5.5 g / den and the elongation at break (oven-dry) was 9.0%. After treatment of the threads with polyvinyl alcohol and the impregnation solution, the strength (oven-dry) was 5.3 g / den and the elongation at break (oven-dry) was 3.0%.
From the comparison of the strength and elongation values it can be seen that the strength has remained essentially unchanged, while the elongation after the aforementioned treatment reaches an extremely low value of 3.0%, which has not previously been achieved. The threads or twisted threads post-treated in this way are used in the production of the knitted reinforcing inserts, especially as longitudinal threads.
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used.
It is also possible to carry out the post-treatment described above on a knitted fabric in such a way that only the impregnation solution is used. The strength of a correspondingly knitted ribbon (longitudinal threads consist of 10 cordreyon threads 1650 denier, twisted twice, base threads made of 1650 cordreyon threads) is 3.8 g / denier, the elongation 3.6%.
The knitted fabrics produced according to the invention, which are used in the form of knitted tapes as reinforcing inserts for technical rubber products, are particularly advantageously produced in the three patterns shown in FIGS. 1 to 3.
The knitted fabric shown in FIG. 1 is produced on a crochet galone machine and can be viewed as a braided or knotted band. The specially impregnated and not angled warp 1 designated yarn or twisted strands are connected with a braiding thread 2,
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where this has already been wrapped by the first braiding thread 2.
The knitted tricot fabric according to FIG. 2 consists of not kinked longitudinal threads 4 (warp threads) and the basic threads 5 (weft threads).
Fig. 3 shows a knitted fabric in a marquisette laying. Here, the non-angled longitudinal threads 6 form the feed chain and the transversely laid threads 7 and 8 form smooth feedings which are connected to one another between the feed chain 6 by a fringe 9.
The two tables below give a comparison of the knitted fabrics produced according to the invention with the ribbons and fabrics usually produced.
TABLE 1 Transverse strength of the bonded tapes previously used as rubber reinforcement inserts
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<tb>
<tb> absolute <SEP> transverse strength <SEP> relative <SEP> transverse strength
<tb> tape construction <SEP> width <SEP> of the <SEP> sample <SEP> in <SEP> cm <SEP> in <SEP> kp <SEP> in <SEP> kp / cm
<tb> yarn <SEP> 1650 <SEP> den <SEP> .......... <SEP> 3 <SEP> 1.2 <SEP> 0.4
<tb> 2-ply thread <SEP> 1650/2 ...... <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 6-1, <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 2-0, <SEP> 4 <SEP>
<tb> 3-ply thread <SEP> 1650/3 ......
<SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP>
<tb> I.
<tb>
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TABLE 2 Transverse strength of the knitted fabrics produced according to the invention for reinforcing technical rubber articles
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<tb>
<tb> absolute <SEP> transverse strength <SEP> relative <SEP> transverse strength
<tb> tape construction <SEP> width <SEP> of the <SEP> sample <SEP> in <SEP> cm <SEP>!. <SEP>, <SEP> kn / cm <SEP>
<tb> Longitudinal threads <SEP> 1650 <SEP> den
<tb> 2-ply thread .......... <SEP> 3 <SEP> 33, <SEP> 6 <SEP> 11, <SEP> 2 <SEP>
<tb> Laying threads <SEP> 1100 <SEP> den
<tb> single yarn
<tb> Longitudinal threads <SEP> 1650 <SEP> den
<tb> 2-ply thread ..........
<SEP> 3 <SEP> 44, <SEP> 0 <SEP> 14, <SEP> 7 <SEP>
<tb> Laying threads <SEP> 1650 <SEP> den
<tb> single yarn
<tb>
It can be seen from the two tables that the knitted fabrics produced according to the invention have a transverse strength which is around 100 times higher than that of the glued tapes used previously. This extraordinarily high transverse strength with greatly reduced longitudinal elongation is the result of a particularly expedient and thus effective combination of individual measures, some of which are known in principle, in which the thread material, its make-up, equipment and textile processing produce an optimum effect.
In a particular embodiment of the method according to the invention, two or more warps are combined so that knitted fabrics with two- or multi-thread warps are produced. As a result, the transverse stretching capacity of the knitted fabrics in the form of tapes and the space required can be significantly reduced.
The special knitted fabrics and braids produced according to the invention are u. a. Excellent as reinforcement inserts for pneumatic vehicle tires and conveyor belts.
PATENT CLAIMS:
1. A process for the production of knitted reinforcement inserts for rubber articles which are traversed by straight longitudinal threads (warp threads), characterized in that cord yarns or threads made of rayon or synthetic threads, in particular polyamides, prepared with polyvinyl alcohol solution and dispersions of synthetic resins and natural and / or artificial rubber or polyesters, with a longitudinal elongation at break of less than 4%, braided and knotted like a ribbon on a crochet galone machine (Fig. I) or as a warp knitted fabric with a tricot layer (Fig. II) or in the form of a marquisette layer (Fig. III ) are cast.