DE1420181C - Verfahren zur Herstellung von Kautschukbandern mit hohem Elasti Zitatsmodul - Google Patents

Description

Verslärkimgseinlagen für Gegenstände aus (iumini 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 halten jcdoJi im allgemeinen einen zu geringen Elastizitätsmodul. Fin hoher Elastizitätsmodul ist aber notwendig, damit die Bewegung der Fäden im Lauf Mächen bereich möglichst gering ist, denn dadurch wird die Abnutzung der Reifen vermindert.

Unter Fluslizitütsmodul versteht man(s. il. Wagner, »Mechanisch-technologische Tcxtilprüfungen«, S. 105) »das Verhältnis einer aufgewendeten Zugspannung zu der dadurch bewirkten Dehnung innerhalb der Elastizitätsgrenze, dargestellt im Spauiiungs- Dehnungs-Diagramm durch denjenigen Punkt, wo sich die ansteigende Linie von der Geraden entfernte. Da der Elastizitätsmodul der fäden Lei Spannungen bzw. Dehnungen, die kleiner sind als diejenigen, die diesem Punkt entsprechen, konstant ist und eine Dehnung von 1 ",Ό in diesem Gebiet liegt, wurden die im folgenden angeführten Elastizitätsmoduln stets bei einer Dehnung von I" 0 bestimmt, um eine gute Vergleichsmöglichkcil zu erhalten. Ihr Wert wird in kg/mm- angegeben.

Eine weitere Forderung an Verstärkungseinlagcn 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 Finlagen zu erhöhen, doch konnte dieser Weg aus verschiedenen Gründen nicht befriedigen. Man war daher seit längerem auf der Suche nach einem Einlagcmalerial, 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.

Erfindungsgemäß 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, Nachstrecken und Erhitzen unter Spannung. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man völlig drallfreie Fäden mit einem Elastizitätsmodul von mindestens 9 kg/mm-', gemessen bei I¹Vo Dehnung, verwendet.

Derartige Kautschukbändcr mit eingelagerten Fäden haben gegenüber dem Kordmatcrial 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 Verstreckung der Faden stattfindet. Es wird also ein bisher nicht gekannter hoher Elastizitätsmodul erreicht, so daß die Reifen eine höhere Steifigkeit haben als diejenigen, die mit üblichem Kordmaleria 1 hergestellt wurden.

Als verbindende Mittel sind Vorpolymerisate aus Oxybenzolcn und Formaldehyd oder Polyisocyanate geeignet. Man kann /. B. ein teilweise kondensiertes Resorcin-Formaldehyd-Harz. benutzen. Dieses wird im wäßrigen Medium vermischt mit feinvcrteiltem Kautschuk, z. B. Nalurkautschuklatex oder auch Kunstkautschuklalex, in Vinylpyridin-Kautschuklatex oder einer Mischung beider. In diese Mischung bringt man die Fäden und erhitzt, wobei die Kondensation weitergeführt und die Haftung erreicht wird. Diese Mittel werden vorzugsweise für Rcyonfäden benutzt. Für andere künstliche Fäden, z. B. Polyesterfäden, eignen sich besser Polyisocyanate, z. B. Triphenylmethantriisocyanat in einer Lösung in Mcthylenchlorid. 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 erfindungsgcmäßen Verfahren erzielt, wenn die Fäden spannungslos parallel durch das Imprägnierbad geführt werden. Damit auch die Einzelfascrn der Fäden mit dem Kautschuk sehr gut verbunden werden, muß man jeden Drall der Fäden vermeiden. Daher ist es notwendig, die Fäden durch Abrollcnlassen 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 Clatter mit Fadenbremsen (nicht gezeichnet) befinden, werden durch die angetriebenen Walzen 3 abgezogen, wobei miltels des Kammes 2 ein Band von gewüschter Breite gebildet wird. Die paralellaufenden Fäden werden sodann durch das Bad 4 gezogen, in dem sie 15 bis 30 Sekunden verweilen.

Die WalzenS 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 II, 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 Walze 13, 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 ein einwandfreier Fadenlauf aufrechterhalten wird. Zwecks Verstreckung im nassen Zustand und Aufrechtcrhaltung dieser Verstreckung beim Trocknen sind die Geschwindigkeiten der Walzen 9, 10 und 16 unter sich gleich, aber größer als diejenige von 8. Die Geschwindigkeiten werden so eingestellt, daß eine Nachstreckspannung von bis zu 1 g/den erreicht wird.

ίο Beispiel 1

Vier Spulen mit Reyonfäden von 165Oden und einem Einzeltiter von 1,65 den wurden im ungezwirnten Zustand auf das Gatter gesetzt. Die Fäden hatten eine Festigkeit von 540 g/100 den, eine Bruchdehnung von 16% im konditionierten Zustand und einen Elastizitätsmodul von 13,1 kg/mm². Die Fäden wurden zusammengelegt und mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 2,1 m/Min, über die Rollen 3 geführt. Anschließend erfolgte die Durchtränkung der Fäden im Bad 4, über eine Tauchstrecke von 60 cm Länge mit der Tauchlösung.

Die Tauchlösung wurde wie folgt hergestellt:

B e ι s ρ ι e 1 2

Sieben Spulen mit Reyonfäden von 1000den und einem Einzeltiter 0,5 den wurden in ungezwirntem Zustand auf das Gatter gesetzt. Die Fäden hatten eine Festigkeit von 560 g/100 den, eine Bruchdehnung von 8,5% in konditioniertem Zustand und einen Elastizitätsmodul von 15,2 kg/mm"-. Die Fäden wurden zusammengelegt und mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 2,1 m/Min, über die Walzen 3 geführt.

Anschließend erfolgte die Durchtränkung Jer Fäden über eine Tauchstrecke von 60 cm Länge mit der gleichen Tauchlösung wie im Beispiel 1. Die Geschwindigkeit auf den Walzen 8 betrug 2,1 m/Min. Die Wanne 11 enthielt die gleiche Lösung wie die Wanne 4. Auf der Walze 16 wurde das Bändchen mit einer Geschwindigkeit von 2,2 m/Min, abgezogen. Die Weglänge im Trockner war 12 m. Die Lufttemperatur betrug 80° C.

Das Bändchen hatte eine Gesamtfestigkeit von 560 g/100 den bei einer Bruchdehnung von 4,2%. Der Elastizitätsmodul betrug 36,4 kg/mm'². Die Breite des Bändchens war 6 mm und die Dicke 0,1 mm.

■ BeispieI3

Lösung A

Wasser 580,8 g

Resorcin 21,7 g

Formaldehyd, 38%ig 44,8 g

Natronlauge, 10,0%ig 7,7 g (7,0 ecm)

655,0 g

Man fügt dem Wasser die Natronlauge hinzu und löst darin das Resorcin. Formaldehyd wird zuletzt zugesetzt.

Diese Lösung bleibt 16 bis 24 Stunden bei 2O¹¹C stehen.

Lösung B
_w

■ Ky^a _t ^SSer, I"''.". 7,C⁸Z_1n^ χ

Natronlauge l0%.g ll,5 g (10,4 ecm)

in»/*" ^X> 101

^{ÖU /oI}8 1"4,Og

345,0 g

Nach den erwähnten 16 bis 24 Stunden wird die Lösung A in die Lösung B geschüttet. Bis zum Gebrauch muß die fertige Imprägnierlösung noch 48Stunden lagern, damit der erforderliche Kondensationsgrad des Resorcin-Formaldehyd-Harzes erreicht wird. Diese Lösung besitzt rund 15% Trockensubstanz. Die Verweilzeit betrug bei einer Geschwindigkeit 2,1 m/Min, der Fäden auf den Walzen 8 17 Sekunden. Die Wanne 11 enthielt die gleiche Lösung wie 4. Die Walzen 16 und 10 hatten eine Geschwindigkeit von 2,4 m/Min. Die VVeglänge im Trockner war 12 m und die Trockcntemperatur 80° C.

Das Bändchen mit einer Breite von 6 mm und einer Dicke von 0,1mm hatte eine Gcsanitfestigkcit von 53Og/1OOden, eine Bruchdehnung von 6,5% und einen Elastizitätsmodul von 25,4 kg/mm².

Zwölf Spulen mit Reyonfäden von 1650 den mit einem Einzeltiter 1,65 den wurden in ungzwirntcm Zustand auf das Gatter gesetzt. Die Fäden hatten eine Festigkeit von 58Og/100 den, eine Bruchdehnung von 13,5% im konditionierten Zustand und einen Elastizitätsmodul von 14,1 kg/mm². Die Fäden wurden zusammengelegt und mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 2,1 m/Min, über die Rollen 3 geführt. Anschließend erfolgte die Durchtränkung der Fäden in 4 in einer Lösung wie im Beispiel 1 über eine Tauchstrecke von 60 cm Länge. Die Geschwindigkeit auf den Walzen 8 betrug 2,12 m/Min. Die Wanne 11 enthielt die gleiche Lösung wie die Wanne 4. Auf der Walze 16 wurde das Bändchen mit einer Geschwindigkeit von 2,3 m/Min, abgezogen. Die Weglänge im Trockner war 20 m. Die Lufttemperatur betrug 90° C.

Das Bändchen hatte eine Gesamtfestigkeit von

₅40g/i00den bei einer Bruchdehnung von 5,8%. Der Elastizitätsmodul betrug 31,3 kg/mm². Die Breite des Bändchens war 6 mm und die Dicke 0,35 mm.

Beispiel 4

Sechs Spulen mit Polyesterfäden von KK)O den und einem Einzeltiter 4,2 den wurden im ungczwirnten Zustand auf das Gatter gesetzt. Sie halten eine Festigkeit von 610g/100den. Die Tauchlösung bestand aus einer Mischung von 25 Gewichtsteilen einer 20%igen Lösung von Triphenylmethantriisocyanat in Methylenchlorid mit einer Lösung von 100 Gewichtsteilen Naturkautschuk, 15 Gewichtsteilen Ruß, 5 Gewichtsteilen Zinkoxyd und 2 Gewichtsteilen Schwefel, Weichmacher, Alterungsschutzmittel und Vulkanisationsbeschleunigcr in 800 Gewicktsteilen Benzin. Die Fäden wurden wie oben geschildert getaucht, nur wurde auf die zweite Behandlung mit der Tauchlösung (in 11) verzichtet. Die Trockentempcratur betrug 160⁰C. Das entstandene Bändchen hatte eine Festigkeit von 40kg und einen Elastizitätsmodul von 40 kg/mm².

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche: I. Verfahren zur Herstellung von Kautschukbäiulern mit hohem Elastizitätsmodul durch ImpräiMiicren von endlosen künstlichen Fäden mittels Kaulsclniklatizes oder -lösungen, welche Vorpolynierisale aus Oxyhen/olcii und Formaldehyd oder Polyisocyanate enthalten, Abquetschen, Nachverslrecken und Erhitzen unter Spannung, dadurch gekennzeichnet, daß man völlig drallfreie Fäden mit einem Flasli/ilälsmodul von ininilestcns () kg/mm-, gemessen bei I",» Dehnung, verwendet.

1. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gckeiin/eichnel, daß die Fäden spannungslo«. parallel du ich das Inipriignierhad geführt werden.