DE1178998B - Verfahren zur Herstellung von mit Fasern oder Geweben verstaerkten elastomeren Formkoerpern - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von mit Fasern oder Geweben verstaerkten elastomeren FormkoerpernInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Internat. KI.: C08f
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
Deutsche KL: 39 b-22/06
M 39741IV c/39 b
26. November 1958
1. Oktober 1964
26. November 1958
1. Oktober 1964
Gegenstand der deutschen Patentanmeldungen M 33580 IVc/29b, M 33677 IVc/29b und M 35211
IVc/29b (deutsche Auslegeschriften 1094918,1088644 und 1071282) ist die Herstellung von Fasern mit sehr
guten Eigenschaften aus im wesentlichen isotaktischen a-Olefinpolymeren. Insbesondere können aus isotaktischem
Polypropylen Fasern mit einer Zugfestigkeit bis zu 7 g/den, einer Bruchdehnung von 20 bis
30%, guter Elastizität, Flexibilität, Ermüdungsfestigkeit und thermischer Stabilität erhalten werden. Die
Polypropylenfasern sind allein oder in Mischung mit anderen natürlichen und synthetischen Fasern für die
Herstellung von Seilen oder Geweben sehr geeignet.
Bei verschiedenen Arten von Gegenständen, die aus natürlichem und synthetischem Kautschuk hergestellt
sind, werden zur Verstärkung Gewebe oder Schnüre aus Baumwolle, Kunstseide oder Polyamiden verwendet.
Beispiele hierfür sind Karkassen, Treibriemen, Transportbänder und biegsame Schläuche. Diese
Kombination von Gewebe und Kautschuk ist notwendig, um Gegenstände mit hohen Zugfestigkeitswerten und guter Dimensionsstabilität bei äußerer
Beanspruchung zu erhalten, wobei die Elastizität und Biegsamkeit des vulkanisierten Kautschuks unbeeinflußt
bleibt.
Es wurden bereits verschiedene Arten von natürlichen und synthetischen Fasern zur Verstärkung von
Kautschukarten vorgeschlagen. Solche Fasern müssen aber, um sich für diesen Zweck zu eignen, ganz
bestimmte Eigenschaften aufweisen. So ist es z. B. wichtig, daß die Fasern eine hinreichend große Zugfestigkeit,
eine sehr gute Widerstandskraft gegen Ermüdungserscheinungen, eine hohe Widerstandskraft
gegenüber plötzlicher äußerer Beanspruchung, einen hohen anfänglichen Elastizitätsmodul und vor allem
völlige Elastizität unter den Gebrauchsbedingungen aufweisen.
Die zur Verstärkung von Kautschukarten gewöhnlich verwendeten Baumwoll- oder Kunstseidefasern
haben einen verhältnismäßig hohen Anfangselastizitätsmodul (40 bis 50 g/den), aber nur mäßig hohe Zugfestigkeitswerte
(2 bis 3 g/den). Um eine gute Verstärkungswirkung zu erzielen, ist es daher notwendig,
verhältnismäßig dicke Gewebe oder Cordgewebe zu verwenden. Dadurch werden aber die Endprodukte in
ihren Dimensionen größer; es ist schwierig, die Wärme gleichmäßig zu verteilen, die sich entwickelt, wenn der
Gegenstand der Einwirkung von dauernden verschieden starken äußeren Beanspruchungen (beispielsweise im
Fall von Kraftfahrzeugreifen und Transportbändern) unterworfen wird. Mit Polyamidfasern, die eine
Verfahren zur Herstellung von mit Fasern oder
Geweben verstärkten elastomeren Formkörpern
Geweben verstärkten elastomeren Formkörpern
Anmelder:
Montecatini Societä Generale per rindustria
Mineraria e Chimica, Mailand (Italien)
Vertreter:
Dr.-Ing. A. v. Kreisler, Dr.-Ing. K. Schönwald
und Dr.-Ing. Th. Meyer, Patentanwälte,
Köln 1, Deichmannhaus
und Dr.-Ing. Th. Meyer, Patentanwälte,
Köln 1, Deichmannhaus
Als Erfinder benannt:
Giulio Natta,
Giovanni Crespi,
Giancarlo Borsini, Mailand (Italien)
Beanspruchte Priorität:
Italien vom 27. November 1957 (16 932)
wesentlich größere Zugfestigkeit aufweisen, ist es möglich, eine gute Verstärkungswirkung zu erzielen,
ohne die Dicke der Gegenstände zu sehr zunehmen zu lassen. Das Produkt hat aber, da Polyamide nur einen
niedrigen Anfangselastizitätsmodul (ungefähr 20 g/den) besitzen, bei äußerer Beanspruchung nicht die gleiche
Dimensionsstabilität wie bei Verstärkung durch Baumwolle oder Kunstseide.
Zur allgemeinen Verstärkung von Kautschukarten ist es daher besonders günstig, wenn Fasern aus linearen hochkristallinen Propylenpolymeren verwendet werden.
Zur allgemeinen Verstärkung von Kautschukarten ist es daher besonders günstig, wenn Fasern aus linearen hochkristallinen Propylenpolymeren verwendet werden.
Die mechanischen Eigenschaften dieser Fasern, insbesondere der Anfangselastizitätsmodul (35 bis
45 g/den), der in der gleichen Größenordnung wie der von Kunstseide und Baumwolle liegt, und deren Zugfestigkeit
(5 bis 7 g/den), die gleich der von Polyamiden ist, machen sie für diesen Zweck besonders geeignet.
Eine andere interessante Eigenschaft der Fasern in bezug auf ihre Verwendung zur Verstärkung von
Gummiarten, ist ihre Elastizität.
Eine weitere Eigenschaft von Polyproyplenfasern, die im Zusammenhang mit ihrer Verwendung als
Verstärkungsmittel wichtig ist, ist die Widerstandsfähigkeit gegenüber wiederholten äußeren Beanspruchungen,
da ein verstärkter Gegenstand Beanspruchungen mit beträchtlicher Frequenz und Intensität
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unterworfen werden kann, jedoch keine merkliche Deformation oder fortschreitende Erhärtung zeigt,
was einer Abnahme der Bruchdehnung und Zunahme der Brüchigkeit entsprechen würde. Die sehr guten
mechanischen und elastischen Eigenschaften zusammen mit dem geringen spezifischen Gewicht und
den geringen Herstellungskosten zeigen, daß Polypropylenfasern mit Vorteil an Stelle der bis jetzt zur
Verstärkung von Kautschukarten verwendeten Fasern eingesetzt werden können; es war jedoch zu erwarten,
daß sich in der Praxis beträchtliche Schwierigkeiten wegen der niedrigen Schmelztemperatur der Polymeren,
die die Verwendung von Vulkanisationstemperaturen über 150° C ausschließt, und infolge der schlechten
Adhäsionseigenschaften, die Polypropylenfasern im allgemeinen zeigen, ergeben würden.
Es wurde nun gefunden, daß Polypropylenfasern nicht nur zur Verstärkung von Kautschukarten geeignet
sind, sondern daß überraschenderweise auch Ergebnisse erhalten werden können, die von bestimmten
Gesichtspunkten aus besser sind als die mit anderen Fasern erhaltenen.
Es zeigte sich, daß mit Polypropylen eine sehr gute Haftfestigkeit an Kautschuk erreicht werden kann.
Obwohl Polyproyplen ein im wesentlichen gesättigtes Produkt darstellt, ist es überraschenderweise möglich,
es mit Hilfe von Querbindungen mit den elastomeren Olefinmischpolymerisaten zu verbinden.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von mit Fasern oder Geweben verstärkten
elastomeren Formkörpern, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Fasern oder Gewebe aus
linearen hochkristallinen Poly~«-olefinen in eine Mischung aus amorphen gesättigten «-Olefinmischpolymerisaten,
nach einem Radikalmechanismus polymerisierbaren vinylaromatischen Monomeren und
einem Peroxyd einbettet und in einer Form erhitzt. Vorzugsweise bestehen die Fasern oder Gewebe aus
linearem hochkristallinem Polypropylen. Ein bevorzugtes Mischpolymerisat besteht aus Äthylen und
Propylen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Fasern mit einer Lösung imprägniert, die das Mischpolymerisat,
das polymerisierbare Monomere und das Peroxyd in einem Kohlenwasserstofflösungsmittel
enthält. Bevorzugte Mischungen enthalten Divinylbenzol im Gemisch mit Äthylvinylbenzol als nach
einem Radikalmechanismus polymerisierbare vinylaromatische Verbindungen. Die Adhäsion wird in
bestimmten Fällen verbessert, wenn eine Lösung aller Bestandteile der Mischung außer Ruß vorher auf dem
Gewebe bzw. Cordgewebe versprüht wird. Durch diese Maßnahme kann das Elastomere zwischen die Fasergarne
eindringen oder das Cordgewebe umschließen, wodurch eine vorzügliche Adhäsion erhalten wird.
Durch Erhöhung der Vulkanisationstemperatur nimmt die Adhäsion noch beträchtlich zu.
Es ist bereits bekannt, Trägerfolien bzw. Oberflächen verschiedener Art und Zusammensetzung,
beispielsweise auch Gewebe mit Polyäthylenfolien oder anderen Ausrüstungsmitteln, unter Anwendung einer
klebrigen Polyäthylenzwischenschicht zu überziehen.
Man hat auch bereits Walzverfahren angewendet, um Gewebe oder Trägerfolien mit Polyäthylen oder PoIyisobutylen-Polyäthylen-Mischungen
zu überziehen.
Schließlich ist es auch bekannt, beschichtete bzw. imprägnierte Folien oder Gewebe unter Anwendung
von Polyäthylenlösungen oder Polyäthylendispersionen durch Verdampfen des Lösungs- oder Dispersionsmittels zu beschichten.
Gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Produkten zeigen die erfindungsgemäß hergestellten
Produkte nicht nur verbesserte mechanische Eigenschaften, sondern sie besitzen auch Eigenschaften,
die sonst nur gesättigten Elastomeren eigentümlich sind, das sind nämlich eine hohe Beständigkeit gegen
Alterung und Angriffe von Chemikalien. So ist beispielsweise die Beständigkeit der erfindungsgemäß
hergestellten Produkte gegen Ozon außerordentlich hoch. Nach 200stündiger Lagerung in einer ozonhaltigen
Atmosphäre (0,015 °/0) bei 5O0C zeigen die
Produkte keine Beschädigung. Naturkautschuk ist unter solchen Bedingungen überhaupt nicht beständig.
Ein weiterer Gegensatz zu aus Naturkautschuk
bestehenden verstärkten Produkten besteht darin, daß die erfindungsgemäß hergestellten elastomeren
Produkte gegen Lösungsmittel, insbesondere polare
ao Lösungsmittel, sehr beständig sind.
Auch die Adhäsion zwischen Verstärkungsgewebe und Elastomeren ist wesentlich höher als beispielsweise
die zwischen Naturkautschuk und Verstärkungsfasern üblicher Art aus Nylon, Baumwolle oder Kunst-
seide. Dies ist darauf zurückzuführen, daß in den erfindungsgemäß hergestellten Produkten Gewebe
und Elastomeres chemisch verbunden sind. Bisher bekannte Produkte mit elastomeren Eigenschaften
enthalten keine chemischen Bindungen zwischen Elastomeren und Gewebe.
Die Erfindung wird in den nachstehenden Beispielen erläutert. Die Produkte sind z. B. zur Herstellung von
Reifen oder Riemen geeignet.
100 Gewichtsteile eines linearen Äthylen-Propylen-Mischpolymeren werden mit 40 Teilen einer Mischung
aus 60,5 7o Divinylbenzol, 24,1% gesättigten Arylalkyl-kohlenwasserstoffen
und 15,4% Äthylenvinylbenzol gemischt, 25 Teile Ruß, 5 Teile Weichmacher und 7,5 Teile Dicumylperoxyd zugesetzt und das
Ganze bei 5O0C 30 Minuten gemischt. In die so hergestellte
Mischung wird ein Polypropylengewebe eingebettet, das aus einem Schuß von fünf Garnen pro
Zentimeter in der Längsrichtung und zehn Garnen pro Zentimeter in Querrichtung besteht. Das Material
wird dann in eine Form eingebracht, die 1 Stunde auf 1300C erhitzt wird.
Aus dem nunmehr aus Gewebe und Elastomeren bestehenden Band, das durch die Vulkanisation erhalten
wurde, werden Musterstücke in Gestalt von rechteckigen Streifen mit einer Breite von 1,25 cm
und einer Länge von 7 cm geschnitten und die Adhäsionskraft, ausgedrückt in kg/cm nach ASTM-Vorschrift
D 751, bestimmt.
Die Adhäsionskraft bei 200C beträgt 3,8 kg/cm.
Durch Vulkanisation bei höheren Temperaturen, beispielsweise 40 Minuten bei 15O0C, steigt die
Adhäsionskraft bei 20° C bis zu 5,8 kg/cm.
In eine Mischung aus 10 Teilen Äthylen-Propylen-Mischpolymerisat,0,5
Teilen tertiäremButylperbenzoat und 300 Gewichtsteilen der im Beispiel 1 beschriebenen
Mischung aus Divinylbenzol, Äthylvinylbenzol und den anderen beschriebenen gesättigten Aryl-alkylkohlenwasserstoffen
wird ein Band aus Polypropylengewebe eingebettet und in eine Form gebracht.
Nach 1 stündiger Vulkanisation bei 13O0C beträgt
die Adhäsionskraft 7 kg/cm und nach 40 Minuten Vulkanisation bei 1500C ist die Adhäsionskraft
größer als die Zugfestigkeit des vulkanisierten Elastomeren.
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von mit Fasern oder Geweben verstärkten elastomeren Formkörpern,
dadurch gekennzeichnet, daß man Fasern oder Gewebe aus linearen hochkristallinen Poly-«-olefinen in eine Mischung aus
amorphen gesättigten a-Olefinmischpolymerisaten,
nach einem Radikalmechanismus polymerisierbaren vinylaromatischen Monomeren und einem Peroxyd
einbettet und in einer Form erhitzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern mit einer Lösung
imprägniert werden, die das Mischpolymerisat, das polymerisierbare Monomere und das Peroxyd
in einem Kohlenwasserstofflösungsmittel enthält.
In Betracht gezogene Druckschriften :
Deutsche Patentschriften Nr. 843 399, 831311, 075;
Deutsche Patentschriften Nr. 843 399, 831311, 075;
britische Patentschrift Nr. 641 568;
USA.-Patentschriften Nr. 2 237 344, 2 714 571.
USA.-Patentschriften Nr. 2 237 344, 2 714 571.
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