DE1298703B - Verfahren zum haftfesten Verbinden von Kautschuk mit Textilien - Google Patents
Verfahren zum haftfesten Verbinden von Kautschuk mit TextilienInfo
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Description
IO
Aus der USA.-Patentschrift 2 746 898 und der entsprechenden deutschen Auslegeschrift 1 093 078 ist es
bekannt, daß man zur Erhöhung der Haftfestigkeit von Kautschuk an Gewebe Resorcin und Paraformaldehyd
auf das Gewebe aufbringen oder in die Kautschukmischung einbringen kann. Das Einmischen
in den Kautschuk muß jedoch bei ungewöhnlich niedrigen Temperaturen erfolgen, so daß
die Mischungsherstellung praktisch kaum möglich ist. Aus der britischen Patentschrift 907 706 ist es
weiterhin bekannt, daß man in Kautschukmischungen metadisubstituierte Benzolderivate und trimeres Methylenaminoacetonitril
einarbeiten kann. Dieses Verfahren ist jedoch aus toxikologischen Gründen sehr bedenklich, da sich dabei leicht Blausäure abspaltet.
Aus der französischen Patentschrift 1 021959 ist weiterhin bekannt, daß man bei einem ähnlichen Verfahren
Kautschukmischungen verwenden kann, die Resorcin und Hexamethylentetramin enthalten.
Das Hexamethylentetramin hat jedoch den Nachteil, daß es ein bekannter Vulkanisationsbeschleuniger
ist und daß durch den Zusatz dieses Produktes daher die Vulkanisation der Kautschukmischung erheblich
beeinflußt wird. Die in der belgischen Patentschrift 624 519 beschriebenen trisubstituierten Cyclotrimethylentriaminverbindungen
haben den Nachteil, daß sie sehr schwer zugänglich, thermisch wenig beständig und mit Resorcin wenig verträglich sind. Die erzielbaren
Haftungen sind daher nicht sehr zufriedenstellend.
Es wurde nun gefunden, daß man bei dem Verfahren zum haftfesten Verbinden von Kautschuk mit
gegebenenfalls mit üblichen Faserimprägnierungsmitteln behandelten Textilien durch Aufbringen einer
vulkanisierbaren Kautschukmischung, die Benzolderivate mit HO-, H2N- oder H3COCO-Gruppen in
m-Stellung oder 1,5-Dioxynaphthalin und eine weitere
mit diesen Verbindungen Kondensationsharze bildende Komponente enthält, und Erhitzen des erhaltenen
Verbundkörpers zur Vulkanisation des Kautschuks besonders gute Ergebnisse erzielt, wenn
man als weitere harzbildende Komponente Hexamethylolmelamin oder dessen Äther oder Ester mit
Ausnahme der Hexaalkoxymethylmelamine einsetzt.
Vorzugsweise wird als m-substituierte Benzolverbindung Resorcin verwendet.
Das erfindungsgemäß verwendete Hexamethylolmelamin braucht nicht in reiner Form vorzuliegen,
sondern es können auch Produkte verwendet werden, die einen etwas geringeren Gehalt an Formaldehyd
besitzen oder die einen Gehalt an höhermolekularen Kondensationsprodukten aufweisen. Die Herstellung
des Hexamethylolmelamins kann in bekannter Weise erfolgen, z. B. durch Umsetzung von ungefähr 1 Mol
Melamin mit ungefähr 6 Mol wäßriger Formaldehydlösung (vgl. »Helvetica chimica acta«, Bd. 24, S. 315 E;
schweizerische Patentschrift 197 486, und H ο u b e η — W e y 1, »Methoden der organischen Chemie«,
Bd. VII, S. 242).
An Stelle des Hexamethylolmelamins können auch, wie bereits erwähnt, mit Ausnahme der Hexaalkoxymethylmelamine
dessen Äther und Ester, die als verkappte Methylolverbindungen anzusehen sind, eingesetzt
werden. Unter den Derivaten sind insbesondere die niederen Alkyläther, wie beispielsweise Methyl-,
Äthyl-, Propyl-, Butyl- und Allyläther, unter den Estern insbesondere die niederen aliphatischen Carbonsäureester,
wie Acetate und Propionate, geeignet.
Sie unterscheiden sich von den freien Methylolverbindungen durch ihre besondere Verträglichkeit mit
Naturkautschuk oder mit Synthesekautschuktypen sowie durch ihren niedrigen Schmelzpunkt.
Als m-substituierte Benzolderivate kommen neben Resorcin m-Aminophenol, m-Phenylendiamin, Resorcindiacetat,
-propionat oder -butyrat, Resorcinmonomethyläther oder -propyläther in Frage.
In die für das Belegen des Gewebes oder der Fäden vorgesehene Kautschukmischung werden 0,2 bis
8 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,5 bis 4 Gewichtsprozent, der erfindungsgemäßen Hexamethylolverbindung
oder ihrer Derivate eingemischt (Prozentangaben bezogen auf Kautschuk). Durch Zusatz etwa
gleicher oder etwas höherer Mengen von Resorcin oder anderen m-substituierten Benzolderivaten wird
die haftungsverbessernde Wirkung erheblich gesteigert. Beim Einmischen des Resorcins sollte die
Mischungstemperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Resorcins (oberhalb etwa 115°C) liegen. Als
Kautschuktypen kommen sowohl natürlicher als auch synthetischer Kautschuk, wie Mischpolymerisate
aus Butadien und Styrol, Butadien und Acrylnitril, ferner Polyisopren, Polybutadien, Polychlorbutadien,
sowie deren Verschnitte in Frage. Die Haftfestigkeit der Gewebe wird sowohl ohne Vorimprägnierung
als auch nach Vornahme einer haftungsverbessernden Vorimprägnierung, beispielsweise mit
Latizes auf der Basis von Naturkautschuk, Butadien-Styrol-, Butadien-Acrylnitril-, Butadien-Styrol-Vinylpyridin-Polymerer
und deren Verschnitte, die vorzugsweise ein Resorcin-Formaldehyd-Harz enthalten,
verbessert. Als Gewebe sind alle Faserarten, wie Reyon, Polyamide, Polyester, Polyacrylnitril und
Baumwolle geeignet. Ohne Vorimprägnierung ist die Wirkung der erfindungsgemäßen Produkte bei
Polyamidgeweben besonders ausgeprägt. Das Beschichten der Gewebe mit der erfindungsgemäßen
Kautschukmischung erfolgt nach den in der Gummiindustrie üblichen Verfahren. Die Vulkanisation wird
ebenfalls in üblicher Weise durchgeführt.
30
35
Auf einem Mischwalzwerk wurden zwei Reifenkarkassenmischungen folgender Zusammensetzung
hergestellt:
A (Gewichts teile) |
B (Gewich ts- leile) |
|
Naturkautschuk Halbaktiver ölruß Resorcin Zinkoxid Fichtenholzöl Aromatisches Mineralöl ... Phenyl-a-naphthylamin .... Schwefel |
100,0 20,0 5,0 2,0 4,0 1,5 2,3 0,7 0,1 |
100,0 20,0 1.3 5,0 2,0 4,0 1,5 2,3 0,7 0,4 1 |
Benzothiazyl-2-cyclohexyl- sulfenamid Benzothiazyl-2-sulfen- morpholid Diphenylguanidin Hexamethylolmelamin |
Die Mischung erfolgte, indem zunächst eine Vormischung aus Kautschuk, Ruß und Resorcin bei
einer Mischungstemperatur von 130° C hergestellt wurde. Nach dem Abkühlen dieser Vormischung auf
etwa 1003C wurden die übrigen Mischungsbestandteile und am Schluß das Hexamethylolmelamin zugemischt,
das vorher auf einer Kugelmühle in aromatischem Mineralöl im Verhältnis 1 : 1 dispergiert
worden war. Da der Zusatz von Resorcin und Hexamethylolmelamin eine leichte Vulkanisationsverzögerung
nach sich zieht, waren beide Mischungen durch Abwandlung der Vulkanisationsbeschleunigerzusätze
auf etwa gleiches Vulkanisationsverhalten eingestellt.
Zwischen je zwei 40 cm lange, 3 mm dicke und 2 cm breite Streifen aus den genannten Mischungen
wurden, senkrecht zur Streifenrichtung und im Abstand von 1,5 cm, Reyoncordfäden einvulkanisiert.
Die Fäden waren zuvor mit einem Imprägniermittel folgender Zusammensetzung imprägniert worden:
Gewichtsteile
Naturkautschuk-Latex, 60°/uig 125,0
Latex eines Mischpolymerisats aus
Butadien, Styrol und Vinylpyridin,
Butadien, Styrol und Vinylpyridin,
40%ig 62,5
Vorkondensiertes Resorcin-
Formaldehyd-Harz 20,0
Formaldehyd 6,0
Wasser 3968,5
Gesamttrockengehalt 3%.
4200,0
Im Rahmen des Trocknungsprozesses wurden die Fäden 10 Minuten auf 135 C erhitzt. Die Vulkanisation
der die Fäden enthaltenden Prüfkörper erfolgte in 50 Minuten bei 138°C.
Zur Bestimmung der statischen Haftfestigkeit wurden aus den Prüfstreifen Einzelprüfkörper von
1,5 cm Länge so ausgestanzt, daß je ein Cordfaden (mit einer Einbettlänge von 2 cm) in der Mitte lag.
Nach Vorwärmen auf 80C wurde in einem Raum von 800C die Kraft gemessen, die erforderlich ist, um
den Faden aus dem Gummi herauszuziehen.
Die Bestimmung der dynamischen Haftfestigkeit erfolgte in der Weise, daß der oben beschriebene
Prüfstreifen in dem beweglichen Teil einer Prüfmaschine eingespannt und auf 800C erwärmt wurde.
Die herausragenden Cordfadenenden wurden am feststehenden Maschinenteil fixiert. Der Gummi
wurde sodann lOOOmal pro Minute mit einem Gesamthub von 2,5 mm (±1,25 mm) hin- und herbewegt.
Es wurde die Zeit bestimmt, die bei dieser Beanspruchung bis zum Lösen des Cordfadens vom
Gummi vergeht.
Die beiden Haftfestigkeitsprüfmethoden sind in den »Bayer-Mitteilungen für die Gummi-Industrie«,
Nr. 29, S. 71 bis 81, ausführlich beschrieben.
Folgende Haftfestigkeiten wurden erzielt:
Reyoncord imprägniert
Analoge Versuche zu Beispiel 1 wurden mit nicht imprägnierten Polyamidcordfäden durchgeführt. Dabei
wurde außer den Mischungen A und B als Einbettmischungen für die Cordfäden auch eine Mischung
C eingesetzt, die sich von der Mischung B nur dadurch unterschied, daß die Resorcinmenge
auf 2,5 Gewichtsteile und die Hexamethylolmelaminmenge auf 2 Gewichtsteile erhöht war. Die erzielten
Bindungswerte waren folgende:
Statische Haftfestigkeit bei 80°C,
kg
kg
Dynamische Haftfestigkeit bei
80 C, Minuten
80 C, Minuten
Mischung
8,7
94
11,6
164
Polyamidcord | 15 | nicht imprägniert | Mischung B |
C |
Statische Haftfestigkeit bei 80C, kg 20 Dynamische Haftfestig keit bei 80°C, Minuten |
A | 7,2 164 |
10,9 97 |
|
1,9 91 |
Analoge Versuche zu Beispiel 1 erfolgten auch mit Polyestercord. Dieser Cord wurde zunächst mit
der 6°/()igen wäßrigen Emulsion eines Adduktes aus Mono-thiophosphorsäure-tris(p-isocyanato-phenyl)-ester
und Acetessigester, eines Isocyanatabspalters, imprägniert, dann 10 Minuten auf 150°C
erhitzt und darauf in einem zweiten Bad imprägniert, das folgendermaßen zusammengesetzt war:
Latex eines Mischpolymerisats aus
Butadien, Styrol und Vinylpyridin,
40%ig 250
Butadien, Styrol und Vinylpyridin,
40%ig 250
Vorkondensiertes Resorcin-Formaldehyd-Harz 20
Formaldehyd 6
Wasser 344
620
Gesamttrockengehalt 20%.
Folgende Haftwerte wurden erhalten:
Polyestercord imprägniert
Polyestercord imprägniert
Statische Haftfestigkeit bei
8O0C, kg
8O0C, kg
Dynamische Haftfestigkeit bei
8O0C, Minuten
8O0C, Minuten
Mischung
7,8
100
9,3
125
125
Analog zu den Versuchen im Beispiel 1 wurden unter Verwendung des gleichartig wie dort imprägnierten
Reyoncords Einbettmischungen verwendet, die die gleiche Zusammensetzung wie die Mischungen
A und B hatten, jedoch waren jetzt in beiden Fällen die 100 Gewichtsteile Naturkautschuk durch
100 Gewichtsteile eines Verschnittes von Naturkautschuk mit Butadien-Styrol-Kautschuk im Verhältnis
1 : 1 ersetzt. Diese Mischungen wurden mit D und E bezeichnet.
Es wurden folgende Haftwerte gefunden:
Reyoncord imprägniert, in Verschnittmischungen aus Naturkautschuk und Butadien-Styrol-Kautschuk 1:1
Reyoncord imprägniert
Statische Haftfestigkeit bei
80 C, kg
80 C, kg
Dynamische Haftfestigkeit bei
800C, Minuten
800C, Minuten
Mischung
6,3
96
96
8,0 176
Statische Haftfestigkeit bei
80 C, kg
80 C, kg
Dynamische Haftfestigkeit bei
80 C, Minuten
80 C, Minuten
• Für den Bau von Autoreifen der Dimension 7,50x20 wurde Polyamidcordgewebe eingesetzt,
das mit dem Latex eines Mischpolymerisats aus Butadien, Styrol und Vinylpyridin unter Zusatz
von vorkondensiertem Resorcin-Formaldehyd-Harz nach dem im Beispiel 3 für das zweite Bad angegebenen
Rezept imprägniert und dann 10 Minuten bei 135 C getrocknet worden war. Zum Belegen des
Cords auf dem Kalander wurde einerseits die Naturkautschuk-Karkassen-Mischung
wie Mischung A im Beispiel 1 verwendet und andererseits die im gleichen
Beispiel angeführte Mischung B. Als Laufflächenmischung wurde bei einer Serie eine dem Stand
der Technik entsprechende Mischung auf der Basis von Naturkautschuk benutzt, während bei der anderen
Serie zur Erschwerung der Prüfbedingungen eine Mischung auf der Basis von Butadien-Styrol-Kautschuk
verwendet wurde.
Die so hergestellten Reifen wurden auf einem Reifenprüfstand geprüft, wobei die Geschwindigkeit
bei 60 km/Stunde, der Reifeninnendruck normal und die Belastung 2O°/o über der Normalbelastung
lag. Folgende Laufleistungen wurden erzielt:
Naturkautschuk-Lauffläche
Butadien-Styrol-Kautschuk-Lauffläche ..
Karkassen-Mischung
ohne Zusatz
ohne Zusatz
13 000 km
9 000 km
9 000 km
Karkassen-Mischung mit ,„ 1,3°„Resorcin·
+ I0,, Hexamethylolmelamin
29 500 km 23 000 km
Die mit dem Einstichpyrometer in der Reifenschulter ermittelten Temperaturen waren mit und
ohne Zusätze die gleichen. Bei den Reifen mit der Butadien-Styrol-Kautschuk-Lauffläche lagen die Temperaturen
um 5 C höher als bei den Reifen mit der Naturkautschuk-Lauffläche, so daß die gewünschte
Intensivierung der Prüfbedingungen durch den Butadien-Styrol-Kautschuk-Einsatz
gegeben war.
Es wurden analoge Versuche zum Beispiel 1 gemacht, wobei wie bei Beispiel 1 wiederum imprägnierte
Reyoncord fäden benutzt wurden. Die Mischung B war jedoch unter der Bezeichnung »Mischung
F« dahin abgeändert, daß sie statt 1 Gewichtsteil Hexamethylolmelamin wie in Mischung B
1,3 Gewichtsteile Hexamethylolmelamin - pentamethyläther
enthielt. Bei im übrigen gleicher Arbeitsweise wie im Beispiel 1 wurden folgende Haftwerte ermitteil:
55
Mischung
9,2 120
12,4 170
In Analogie zu Beispiel 2 erfolgten Versuche mit nicht imprägniertem Polyamidcord. An Stelle der
Mischung C wurde jedoch eine »Mischung G« verwendet, der an Stelle von 2 Gewichtsteilen Hexamethylolmelamin
wie in Mischung C 2,5 Gewichtsteile Hexamethylolmelamin - tri - methyläther eingemischt
waren. Mit den Mischungen A und G durchgeführte Haftversuche führten zu folgenden
Haftfestigkeiten:
Polyamidcord nicht imprägniert
Statische Haftfestigkeit bei
80 C, kg
80 C, kg
Dynamische Haftfestigkeit bei
80 C. Minuten
80 C. Minuten
Mischung
2,2 19
9,5 124
Analoge Versuche zum Beispiel 1 wurden ferner in der Weise durchgeführt, daß unter Beibehaltung
der bei dem genannten Beispiel geschilderten Verfahrensweise statt der Mischung B eine Mischung H
verwendet wurde, bei der an Stelle von 1,3 Gewichtsteilen Resorcin und 1 Gewichtsteil Hexamethylolmelamin
2,5 Gewichtsteile Resorcin und 2,0 Gewichtsteile Hexamethylolmelamin-hexaacetat eingesetzt
waren. Auch in diesem Fall wurde wiederum imprägnierter Reyoncord verwendet.
Es wurden folgende Haftfestigkeiten gefunden:
Statische Haftfestigkeit bei
80 C. kg
80 C. kg
Dynamische Haftfestigkeit bei
80 C. Minuten
80 C. Minuten
Mischung A H
7.3 59
10,0 108
Mit Kautschukmischungen wie im Beispiel 1, die jedoch statt der 100 Gewichtsteile Naturkautschuk
wie in den Mischungen A und B 75 Gewichtsteile Naturkautschuk und 25 Gewichtsteile PoIybutadienkautschuk
enthielten, wurden analoge Versuche zu Beispiel 1 durchgeführt. Es wurde nicht
f>5 imprägnierter Polyamidcord verwendet. Die Mischung mit Zusatz von Hexamethylolmelamin und
Resorcin ist mit K. die Vergleichsmischung ohne diese Zusätze mit I bezeichnet.
Ermittelte Haftfestigkeit:
Statische Haftfestigkeit bei
80°C, kg λ
80°C, kg λ
Dynamische Haftfestigkeit bei
8O0C, Minuten
8O0C, Minuten
Mischung
1,7
10
5,3
58
B ei spiel 11
Das Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch an Stelle der Mischung B eine Mischung N eingesetzt
wurde, die sich von der Mischung B nur dadurch unterschied, daß die 1,3 Gewichtsteile
Resorcin durch 1,3 Gewichtsteile m-Aminophenol ersetzt wurden.
Für die Haftungsteste wurde nicht imprägnierter Nyloncord verwendet.
Mit Kautschukmischungen wie im Beispiel 1, die jedoch statt der 100 Gewichtsteile Naturkautschuk
wie in den Mischungen A und B 50 Gewichtsteile Naturkautschuk und 50 Gewichtsteile synthetisches
Polyisopren enthielten, wurden analoge Versuche zu Beispiel 1 durchgeführt. Dabei wurde
wie im Beispiel 1 imprägnierter Reyoncord eingesetzt. In diesem Fall ist die Mischung mit Zusatz von
Hexamethylolmelamin und Resorcin mit M, die Vergleichsmischung ohne diese Zusätze mit L bezeichnet
:
Ermittelte Haftfestigkeit:
Folgende Haftungen wurden ermittelt:
Statische Haftfestigkeit bei
800C, kg
800C, kg
Dynamische Haftfestigkeit bei
800C, Minuten
800C, Minuten
Mischung
Claims (1)
- Patentanspruch:2,2 306,2 196Statische Haftfestigkeit bei
800C, kgDynamische Haftfestigkeit bei
800C, MinutenMischung6,2719,181Verfahren zum haftfesten Verbinden ·νοη Kautschuk mit gegebenenfalls mit üblichen Faserimprägnierungsmitteln behandelten Textilien durch Aufbringen einer vulkanisierbaren Kautschukmischung, die Benzolderivate mit HO-, H2N- öder HaCOCO-Gruppen in m-Stellung oder 1,5-Dioxynaphthalin und eine weitere mit diesen Verbindungen Kondensationsharze bildende Komponente enthält, und Erhitzen des erhaltenen Verbundkörpers zur Vulkanisation des Kautschuks, dadurchgekennzeichn e t, daß man als weitere harzbildende Komponente Hexamethylolmelamin oder dessen Äther oder Ester mit Ausnahme der Hexaalkoxymethylmelamine verwendet.909 527/455
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