DE1420181B - Verfahren zur Herstellung von Kautschukbändern mit hohem Elastizitätsmodul - Google Patents

Description

Verslärkungseinlagen für Gegenstände aus Gummi oder elastischen Kunststoffen, wie Luftreifen u.dgl. bestehend aus Kordgeweben, die aus Reyon, Polyestern oder sonstigen geeigneten Fäden hergestellt werden. Man verlangt von solchen Fäden, daß sie hohe Festigkeit und geringe Dehnungen haben. Die bisher hergestellten Fäden hatten jedoch im allgemeinen einen zu geringen Elastizitätsmodul. Fin hoher Elastizitätsmodul ist aber notwendig, damit die Bewegung der Fäden im Laufflächenbcreich möglichst gering ist, denn dadurch wird die Abnutzung der Reifen vermindert.

I Inter Elastizitätsmodul versteht man (s. Fi. Wa g η e r, »Mechanisch-technologischeTextilprüfungcn«, S. 105) »das Verhältnis einer aufgewendeten Zugspannung zu der dadurch bewirkten Dehnung innerhalb der Elastizitätsgrenze, dargestellt im Spannungs-Dehiiungs-Diagramm durch denjenigen Punkt, wo sich die ansteigende Linie von der Geraden entfernt«. Da der Elastizitätsmodul der Fäden bei Spannungen bzw. Dehnungen, die kleiner sind als diejenigen, die diesem Punkt entsprechen, konstant ist und eine Dehnung von I ",ο in diesem Gebiet liegt, wurden die im folgenden angeführten Elastizitätsmoduln stets bei einer Dehnung von 1 % bestimmt, um eine gute Vergleichsmöglichkcit zu erhalten. Ihr Wert wird in kg'mm'- angegeben.

Fiinc weitere Forderung an Verstärkungseinlagen von Luftreifen an der Lauffläche ist eine gewisse Steifigkeit, die jedoch gerade wegen des geringen Elastizitätsmoduls des bisher hergestellten Kordmaterials nicht sehr groß war. Man hat versucht, die Steifigkeit durch zusätzliche Einlagen zu erhöhen, doch konnte dieser Weg aus verschiedenen Gründen nicht befriedigen. Man war daher seit längerem auf der Suche nach einem Einlagematerial, welches außer der schon bisher geforderten hohen Festigkeit einen hohen Elastizitätsmodul besitzt, so daß es den Reifen in bestimmten Bereichen die erwünschte erhöhte Steifigkeit verleihen kann.

Erfmdungsgemäß wird die gestellte Aufgabe mittels eines Verfahrens zur Herstellung von Kautschukbändern mit hohem Elastizitätsmodul gelöst, und zwar durch Imprägnieren von endlosen künstlichen Fäden mittels Kautschuklatizes oder -lösungen, welche Vorpolymerisate aus Oxybenzolen und Formaldehyd oder Polyisocyanate enthalten, Abquetschen, Nachstrcckcn und Erhitzen unter Spannung. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man völlig drallfreic Fäden mit einem Elastizitätsmodul von mindestens 9 kg/mm-, gemessen bei 1 % Dehnung, verwendet.

Derartige Kautschukbänder mit eingelagerten Fäden haben gegenüber dem Kordmaterial aus gedrehten Garnen durch die Vermeidung von Drehung und Verzwirnung der Fäden nicht nur an sich eine höhere Festigkeit und niedrigere Dehnung, sondern diese Werte werden im gewünschten Sinne noch dadurch erhöht bzw. erniedrigt, daß bei der Herstellung der Kautschukbänder eine Verstrcckung der Fäden stattfindet. Es wird also ein bisher nicht gekannter hoher Elastizitätsmodul erreicht, so daß die Reifen eine höhere Steifigkeit haben als diejenigen, die mit üblichem Kordmatcrial hergestellt wurden.

Als verbindende Mittel sind Vorpolymerisate aus Oxybenzolen und Formaldehyd oder Polyisocyanate geeignet. Man kann z. B. ein teilweise kondensiertes Resorcin-Formaldehyd-Harz benutzen. Dieses wird im wäßrigen Medium vermischt mit feinverteiltem Kautschuk, z. B. Naturkautschuklalex oder auch Kunstkautschuklatex, in Vinylpyridin-Kaulschiiklatex oder einer Mischung beider, in diese Mischung bringt man die F-äden und erhitzt, wobei die Kondensation weitergeführt und die Haftung erreicht wird. Diese Mittel werden vorzugsweise für Reyonfädcn benutzt. Für andere künstliche Fäden, z. B. Polyesterfäden, eignen sich besser Polyisocyanate, z. B. Triphcnylmethantriisocyanat in einer Lösung in Meihylenchlorid. In diesem Fall muß auch die Kautschuklösung wasserfrei sein. Auch hier tritt beim Erhitzen eine feste Haftung der Fäden mit dem Gummi ein. Besonders gute Ergebnisse werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielt, wenn die F-'ädcn spannungslos parallel durch das Imprägnierbad gcführt werden. Damit auch die Einzelfasern der Fäden mit dem Kautschuk sehr gut verbunden werden, muß man jeden Drall der Fäden vermeiden. Daher ist es notwendig, die Fäden durch Abrollenlasscn der Spulen abzuziehen. Die Imprägnierung kann in mehreren Stufen erfolgen, wobei nach jeder Stufe scharf abgepreßt wird. Die abschließende Erhitzung der imprägnierten Fäden wird unter Spannung vorgenommen. Die Figur erläutert die Ausführung des Verfahrens: Die Fäden von den Spulen 1, die sich auf diesem Gatter mit Fadenbremsen (nicht gezeichnet) befinden, werden durch die angetriebenen Walzen 3 abgezogen, wobei mittels des Kammes 2 ein Band von gewitschter Breite gebildet wird. Die paralellaufenden Fäden werden sodann durch das Bad 4 gezogen, in dem sie 15 bis 30 Sekunden verweilen.

Die Walzen 5 und 6 halten die Fäden im Bad. Beim Austritt werden sie durch die auf die Walze 6 drückende Walze 7 stark abgepreßt. Die Walzen 6, 8, 9 und 10 sind angetrieben. Die Walze 9 taucht in ein Bad 11, das die gleiche Zusammensetzung hat wie 4. Die Fäden berühren diese Walze, wobei sie an die Walze angedrückt werden. Ein Abstreifer 12 entfernt Flüssigkeit von der Oberfläche der Fäden, und die Walzel3, die auf 10 läuft, preßt die Fäden vor der Trocknung ab. Ein Kamm 14 ordnet die Fäden vor der zweiten Impägnierung. Hinter dem Trockenapparat 15 befinden sich eine angetriebene Walze 16 und die Aufwicklung 17. Um eine Spannungslosigkeit in

Bad 4 zu erreichen, reguliert man die Geschwindigkeiten der Walzen 3 und 6 derart, daß gerade noch Beispiel 2 ein einwandfreier Fadenlauf aufrechterhalten wird. Sieben Spulen mit Reyonfäden von 1000 den und Zwecks Verstreckung im nassen Zustand und Auf- einem Einzeltitcr 0,5 den wurden in ungezwirntem rechterhaltung dieser Verstreckung beim Trocknen 5 Zustand auf das Gatter gesetzt. Die Fäden hatten eine sind die Geschwindigkeiten der Walzen 9, 10 und 16 Festigkeit von 560 g/100 den, eine Bruchdehnung von unter sich gleich, aber größer als diejenige von 8. Die 8,5% in konditioniertem Zustand und einen Elastizi-Geschwindigkeiten werden so eingestellt, daß eine tätsmodul von 15,2 kg/mm-. Die Fäden wurden zu-Nachstreckspannung von bis zu 1 g/den erreicht wird. sammengelegt und mit einer Abzugsgeschwindigkeit

ίο von 2,1 m/Min, über die Walzen 3 geführt.

Beispiel 1 Anschließend erfolgte die Durchtränkung der Fä

den über eine Tauchstrecke von 60 cm Länge mit der

Vier Spulen mit Reyonfäden von 1650den und gleichen Tauchlösung wie im Beispiel 1. Die Gceinem Einzeltiter von 1,65 den wurden im unge- schwindigkeit auf den Walzen 8 betrug 2,1 m/Min, zwirnten Zustand auf das Gatter gesetzt. Die Fäden 15 Die Wanne 11 enthielt die gleiche Lösung wie die hatten eine Festigkeit von 540 g/100 den, eine Bruch- Wanne 4. Auf der Walze 16 wurde das Bändchen dehnung von 16% im konditionierten Zustand und mit einer Geschwindigkeit von 2,2 m/Min, abgezogen, einen Elastizitätsmodul von 13,1 kg/mm². Die Fäden Die Weglänge im Trockner war 12 m. Die Luftwurden zusammengelegt und mit einer Abzugs- temperatur betrug 80° C.

geschwindigkeit von 2,1 m/Min, über die Rollen 3 ge- 20 Das Bändchen hatte eine Gesamtfestigkeit von führt. Anschließend erfolgte die Durchtränkung der 560 g/100 den bei einer Bruchdehnung von 4,2%. Der Fäden im Bad 4, über eine Tauchstrecke von 60 cm Elastizitätsmodul betrug 36,4 kg/mm². Die Breite des Länge mit der Tauchlösung. Bändchens war 6 mm und die Dicke 0,1 mm.

Die Tauchlösung wurde wie folgt hergestellt:

Beispiel3

Lösung A Zwölf Spulen mit Reyonfäden von 1650 den mit

einem Einzeltiter 1,65 den wurden in ungzwirntem

Wasser 580,8 g Zustand auf das Gatter gesetzt. Die Fäden hatten

Resorcin 21,7 g eine Festigkeit von 580 g/100 den, eine Bruchdehnung

Formaldehyd, 38%ig 44,8 g _{30 von} 13,50Z₀ j_m konditionierten Zustand und einen

Natronlauge, 10,0%ig 7,7 g (7,0 ecm) Elastizitätsmodul von 14,1 kg/mm². Die Fäden wur-

655,0 g den zusammengelegt und mit einer Abzugsgeschwin

digkeit von 2,1 m/Min, über die Rollen 3 geführt.

Man fügt dem Wasser die Natronlauge hinzu und Anschließend erfolgte die Durchtränkung der Fäden

löst darin~das Resorcin. Formaldehyd wird zuletzt 35 in 4 in einer Lösung wie im Beispiel 1 über eine

zugesetzt. Tauchstrecke von 60 cm Länge. Die Geschwindigkeit

Diese Lösung bleibt 16 bis 24 Stunden bei 20° C auf den Walzen 8 betrug 2,12 m/Min. Die Wanneil

stehen. enthielt die gleiche Lösung wie die Wanne 4. Auf der

Walze 16 wurde das Bändchen mit einer Geschwin-

Lösung B ₄₀ digkeit von 2,3 m/Min, abgezogen. Die Weglänge im

_w Trockner war 20 m. Die Lufttemperatur betrug 90° C.

wasser ;····. Zi r ^S ,ι* λ ν Das Bändchen hatte eine Gesamtfestigkeit von

Natronlauge lO»/oig 11,5 g (10,4 ecm) ₅₄0g/i00den bei einer Bruchdehnung von 5,8%. Der

Naturkautschuklatex, Elastizitätsmodul betrug 31,3 kg/mm². Die Breite des

^{ÖU 01}S ^1δ4'^υ§ 45 Bändchens war 6 mm und die Dicke 0,35 mm.

³⁴⁵'^0g Beispiel

Nach den erwähnten 16 bis 24 Stunden wird die Sechs Spulen mit Polyesterfäden von 1000 den und Lösung A in die Lösung B geschüttet. Bis zum Ge- einem Einzeltiter 4,2 den wurden im ungezwirnten brauch muß die fertige Imprägnierlösung noch 50 Zustand auf das Gatter gesetzt. Sie hatten eine Festig-48 Stunden lagern, damit der erforderliche Konden- keit von 610g/100den. Die Tauchlösung bestand aus sationsgrad des Resorcin-Formaldehyd-Harzes er- einer Mischung von 25 Gewichtsteilen einer 20%igen reicht wird. Diese Lösung besitzt rund 15% Trocken- Lösung von Triphenylmethantriisocyanat in Methylensubstanz. Die Verweilzeit betrug bei einer Geschwin- chlorid mit einer Lösung von 100 Gewichtsteilen digkeit 2,1 m/Min, der Fäden auf den Walzen 8 55 Naturkautschuk, 15 Gewichtsteilen Ruß, 5 Gewichts-17 Sekunden. Die Wanne 11 enthielt die gleiche Lö- teilen Zinkoxyd und 2 Gewichtsteilen Schwefel, sung wie 4. Die Walzen 16 und 10 hatten eine Ge- Weichmacher, Alterungsschutzmittel und Vulkanisaschwindigkeit von 2,4 m/Min. Die Weglänge im tionsbeschleuniger in 800 Gewicktsteilen Benzin. Die Trockner war 12 m und die Trockentemperatur Fäden wurden wie oben geschildert getaucht, nur 80° C. 60 wurde auf die zweite Behandlung mit der Tauch-

Das Bändchen mit einer Breite von 6 mm und einer lösung (in 11) verzichtet. Die Trockentemperatur be-

Dicke von 0,1mm hatte eine Gesamtfestigkeit von trug 160° C. Das entstandene Bändchen hatte eine

530 g/100 den, eine Bruchdehnung von 6,5% und Festigkeit von 40 kg und einen Elastizitätsmodul von

einen Elastizitätsmodul von 25,4 kg/mm². 40 kg/mm².

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Kautschukbändern mit hohem Elastizitätsmodul durch Imprägnieren von endlosen künstlichen Faden mittels Kautscluiklatizcs oder -lösungen, weiche Vorpolymcrisalc aus Oxybcnzolcn und Formaldehyd oder Polyisocyanate enthalten, Abquetschen, Nachvcrslrecken und Erhitzen unter Spannung, dadurch gekennzeichnet, daß man völlig drallfreie Fäden mit einem Elastizitätsmodul von mindestens 9 kg/mm², gemessen bei 1" ο Dehnung, verwendet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden spannungslos parallel durch das Imprägnierbad geführt werden.