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Xeifos¢ord-Die Erfiadung Xetrlfft verbeaaerte Pelyeatercerde und
Cordtextilies fUr die Verstärkung von Luftreifen, sowie deren Zubereitung.
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Es int die allgemeine Auffassung, da# je kühler ein Luftreifen bei
der Benutzung bleibt, um so länger wird dessen Lebensdauer sein, da hohe Temçoraturn
su einer Verringerung der Lebensdauer eines Reifens führen. Die Erfindung betrifft
yin Polyestertextilgu t und Verfahren zur Verarbeitung desselben dergestalt, da#
die bei der Benutzung eines dasselbe enthaltendon Reiftna the Wärmeerzeugung hintenangehalten
wird.
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Auf des einschlägigen Gebiet ist es allgemein bekannt, wärmereckbare,
schichtenbildende Materialien vor dem Einarbeiten in die Reifen so zu bearbeiten,
daß deren verschiedene physikalische Eigenschaften optimale Werte erhalten, und
dies gilt z.B. für die Zähigkeit und das Reifenwachstum.
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Es wurde nun gefunden, da# das Bearbeiten von Polyester-Reifencord
und Cordtextilgut zwecks Erzielen deren besten Eigenschaften unterschiedliche Bearbeitungsbedingungen
gegenüber denjenigen erfordert, wie sie für das Bearbeiten anderer wärmereckbarer
Vorstärkungsmaterialien angewandt werden, und die Bearbeitung von Polyester-Reifencord
und Cordtextilgut kann se gesteuert werden, da# die zur Wärmeerzeugung führenden
Charakteristika des Reifens hintenangehalten werden, und weiterhin denselbeen eine
hohe Zähigkeit und geringes Reifenwachstum vermittelt wird. Die durch einem Reifen
erzeugte Cirse steht in Besichen mit der Dehnung und don Wärmeschrumpfen und on
wurde gefunden, da# vermittels Halten der Dehnung gemessen bei 2,0 g/Denier (im
folgendenals gpd angegeben) eines Polyesterreifencordes von 6, 5 bis 9,0 % und dessen
Wärmeschrumpfung vom 2,5 bis 5,75%, die Wärmeerzugung unter 35 $inhoiton gehalten
wird, und dies stellt ein Ergebnis dar, wie es bisher mit Polyester-Reifencordtextilgut
nicht erreicht werden konnt*.
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Erfindungsgemä# worden Polyesterreifenoord und Cerdtextilgut ao behandelt,
da# sich eine geringe Wärmeerzeungung bei der Benutzung sowie weitere zweckmä
#ige
Eigenschaften ergeben. Der Grund, warum Cord oder Textillgut behandelt wird, besteht
darin, da# die Eigenschaften der Wärme-reckbaren Materialien, di< Dehnung, Wärmeschrumpfung
und Wärmerzeugung von der Zeit abh go lot halb ratsam, den Polyester in Cord- oder
Textilgutform kurs vor dm Einarbeiten in einem Reifen zu bearbeiten. Dies wird am
zweckmä#igsten vermittels Behandeln einer Cordspule oder Textilgutrolle ausgeführt.
Der Polyesterreifencord oder Textilgut wird vermittels veiner tMhr. stufigen Behandlungseinheit
bearbeitet, die eine Reihe Zeit- und Temperaturspannungszonen aufweist. Speziell
wird der Cord oder des ? xtilgat sunächst einer ungewöhnlich hohen Temperatur von
227° bis 254°C sehr kurz-« itig 35 Mx 70 Sekunden ausgesetzt, und während dieser
Wärmebehandlung wird der Cord wder das Textilgut einer ausreichenden Spnnung unter
Recken desselbou auf praktisch 2 13s 7% unterworfen. Der Cord oder das Textilgut
wird odz als die nächste Stufe eines kontinuierlichen Verfahrens einer Behandlung
bei einer Temperatur unterworfen, die sich auf wenigstens etwa 5°C höher ale die
bei der ersten Stufe angewandte Temperatur belüuft, d. h.
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232° bis 2CO°C, und zwar ähnlich sehr kurzzeitig 35 bis 70 Sekunden
lang.
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Innerhalb dieser Zeitspanne lä#t man den Cord oder das Textilgut 30
bis 50% der Reckung schrumpfen, die demselben während der ersten Behandlungsstufe
beaufschlagt worden ist. Der Cord oder das Textilgut wird sodann unter ausreichender
Zugspannung zwecks Aufrechterhalten der restlichen Reckung bis su mehreren Prosent
abgekühlt.
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Der Polyester, der dieser Behandlung unterworfen wird, stellt im wesentliohon
ia lineares Terephthalat dar.Gewöhnlich handelt es sich um ein Alkylenterephthalat,
bai dem die Alkylengruppe 2 bin 6 odsr 8 Kohloutofftoua aufweist, und eine grundamolare
Viskosität in Phenol/Trichloräthan (60140) bei 30°C von grö#er als 0,55, eine Zähigkeit
von grö#er als 5,5 gpd und einen niedrigsten Schmelzpunkt von 232°C besitzt. Es
kann sich um einen Ester aus Cyclohexandimethanol und Terephthalsäure handeln. Wie
allplein bekannt, besitzen die aus aromatischen Glykolen erhaltenen Ester dl der
unter der Beseichnung Kodel bekannte lineare Polyester, verbesserte Wärmefestigkeit
und hohen Modul bedingt durch das Vorliegen von Ringstrukturen in dem linearen Molekül,
und derartige Polyester, wenn dieselben such kostspieliger als die Polyäthylenterephtahlate
sind, spreehen obenfalls sehr wirksam auf die hier beschriebene dreistufige Behandlung
an.
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Bit Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf
die beigefügten Zeichnungen erlüutert:
Fig.1 ist ein schematischer
Aufri# der Ausrüstung für die mehrstufige Behandlung des Reifenoord-Textilgutes.
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Fig. 2 ist ein Schnitt durch den unter Anwenden des behandelten Cordes
hergestellten fertigen Reifen.
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Fit. 3 iat eine graphische Darstellung, die die Wirkung der Wärmeerzeugung
auf die Dauerhaftigkeit einea mit Polyester-Cordtextilgut verstärkten Reifens seigt.
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Fig. 4 iat eine graphische Darstellung, die das wechselseitige Verhältnis
der Dehnung, des Wärmeschrumpfens und der Wärmeerzeugung sinues Reifen-Cordtextilgutes
aus Polyestergrundlage wiedergibt.
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Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 findet die e erfindungsgemä#e Behandlung
Anwendung auf eine lineares Polyäthylenterephthalat mit einer grundmoralen Viskosität
von 0,65 , einer Zähigkeit von 0,8 gpd und einem Schmelzpunkt von 256°C. Dieser
Polyester wird in einer GröBe von 1100 Deniergarn hergestellt. Drei dießer Garne
werden in einen 1100/3 Cord verdrillt. Aua diesen Cordon wird eine Textilgutrolle
aufgeaaut. Dieses Textilgut besteht aus 1540 Corden über die Breite desselben.
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Des Textilgut wird von einer der zwei Rollen 1 und 2 allgesogen und
durch einen Speicherkompnenaator 4 geführt, vemittels dessen ein kontiauiorlicher
Flu# des Textilgutea durch die Ausrüstung sichergestellt wird. Du Textilgut wird
sodann durch den Klebstoffbehälter 6 und sodann durch die Zugwalzen 8 geführt. Yon
hier aus geht das Textilgut durch aine Reihe Öfen, wobei der erate Ofen 10 ein Aufwärmofen
ist. Der zweite Ofen 11 ist ein Trocknungaofen, der bei einer Tenperatur von etwa
127 bia 150°C gehalten wird. In demaelben wird die von dem Klebstoff herrührende
Feuchtigkeit aus den Textilgut entfernt, so da# nach Erreichen der ersten Behandlungsstufe
des Textilgutes dasselbe trocken oder praktisch trocken ist. Die Zeitspanne, innerhalb
derer das Textilgut in dam dritten Ofen 12 verbleibt - d. h. die Zeit, die fUr den
Lauf von der Valse 13 su der Walze 14 erforderlich iatbeläuft sich auf 53 Sekunden.
In dem Ofen 12 wird die erste Stufe des Verfahrens durchgeführt. Die Temperatur
beläuft sich auf 238°C. Dam Textilgut zwischen den Satz Zugwalzen 8 und dem Satz
Zugwalzen 15 wird unter einer ausreichenden Spannung zwecks Recken der Corde un
5 gehalten. Gewöhnlich beläuft sich dieses Recken auf 1820 kg oder 1, 18 kg pro
Cord. Die Kammer 17 wird gewöhnlich bei etwa Raumtemperatur gehalten. Die Walzen
19 dieaer Kammer eind user eine Kette und Kettenrad mit den Walzen 20 in den Ofen
12 verbunden, so da# die Walzen 20 unter Aufrechterhalten einer bestimmten Verweilzeit
innerhalb des Ofens 12 angehoben oder abgesenkt werden können und daswird
kompensiert,
indem die Walzen 19 tuber den gleichen Betrag in der entgegengesetzten Richtung
bewegt werden. Eine derartige Vorrichtung ist in der Industrie unter der Bezeichnung
Rollevator bekannt.
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Das Cordtextilgut kann zodann gegebenenfallz durch eine zweite Klebztofframer
25 geführt und gegebenenfalls getrocknet werden. Dasselbe tritt sodann in den Ofen
26 ein, wo die zweite Stufe der erfindungsgemä#en Wärmebehandlung ausgeführt wird.
Dieser Ofen wird bei einer Temperatur von 243°C gehalten. Die Verwilzeit innerhalb
dieser Kammer beläuft sich auf prakt$soh 53 Sekunden und int zemit gleich der Verweilseit
in dem Dfen 12. Das sich unter geringerer Zugspannung zwizchen den Zugwalzen 15
und 28 befindenden Textilgut wird so gehalten, da8 innerhalb der Zeitspanne, wo
dasselle zieh in diezer Kamer 26 befindet, as um 2% seiner Länge einschrumpft, ait
der on in den Ofen 26 eintritt. Die Walzen 30 in diesel Ofen 26 sind nit den Walsen
31 über sinen Rollevator verbunden. Die letstoren Walsen sind nicht eingeschlossen,
und zwischen dem Ofen 26 und der Kuhlkammer 33 steht dan Textilgut zweokz Kühlen
unter Einwirkung der Au#enluft.
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Daz Textilgut tritt zodann in die Kühlkammer 33 ein und erreioht schlieB-lich
praktisch Raumtemperatur, bevor ez durch die Walten 28 hindurchtritt.
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In Ansohlu8 hieran test dan Textilgut nicht mehr unter Zugzpannung.
Dazselle tritt sodann durch einen weiteren Speicherkompensator 35 zu der Aufwiokelwalse
40. Obgleich sind das Textilgut unter Zugspannung zwischen den Wallon 8 und 15 befindet,
tritt kein merkliches Recken ein, bis dasselbe den Ofen 12 erreicht, wo die hohe
Temperatur su einem ausreichenden Erweichen des Polyestertextilgutes führt und somit
das Recken ermöglicht. In ähnlicher Weise erfolgt in der zweiten Zugspannungszone
zwischen den Zugspannungswalsen 15 und 28 lediglich in des Ofen 26 und kurs in Anschlu#
danach eine Beaufzohlagung einer ausreichend hohen Temperatur für das Weichmachen
des Textilgutez, wodurch ein Einzohrumpfen in einem merklichen Ausma# ermöglicht
wird.
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Da erhaltene Textilgut weizt ein Warmeeohrumpfen von praktizeh 3,4%
und eine Dehnung bei 2 gpd von 8, 0 uf. Allgeseiner betrifft die Erfindung ein Polyester-Refencordtextilgut
mit einer Wärmeschrumpfung von 2,5 bis 5 ,75% und einer Dehnung bei 2 gpd von 6,5
bis 9,0%.
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Nachdem das Textilgut in dieser Weise behandelt worden ist, ist dasselbe
fUr ein tberslehen mit Kautschuk und Einbauen in einen Reifen vorbereitet.
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Die Fit. 2 zeitt einen typischen Reifen. Die Verstärkungscorde 45
in des Textilgut der Karkassenschiohten sind Corde der Art, die der oben beschriebenen
Behandlung unterworfen worden sind. Diese Corde können radial verlaufen oder geneigt
in den Reifen eingearbeitet sein. Das erfindungsgemä#e Textilgut kann auch an anderer
Stelle in dem Reifen in Übereinstimmung mit allen entsprechenden Reifenaufbauten
angewandt werden.
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Beispiel 1 Dieses Beispiel bezieht sich auf die oben beschriebene
Behandlung. Es wird ein 1100 Denier Polyestergarn in einen 1100/3 Cord verdrillt,
und diese Corde werden in ein Reifentextilgut mit 11 Enden/ cm Cordzahl gewobone
Dieses Textilgut wird vermittels einer mehrstufigen Einheit, wie in der Fig. 1 geseigt,
bearbeitet. Sodann wird das Textilgut 5 gereckt, wobei dasselbe 53 Sekunden lang
einer Temperatur von 238°C auagesetst wird.
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Hieran schließt sioh ein Schrumpfen von 2% unter Halten bei einer
Temperatur von 243°C 53 Sekunden lang an. Das in dieser Weise bearbeitete Material
weist eine Dehnung bei 2,0 gpd von 8,0% und ein Wärmeschrumpfen von 3,4% auf. Die
Wärmerzeugung pro Einheit Belastungszyklus (stress cyole) des Polyester-Corduaterials
s wird zu 25,2 bei einer Prüftemperatur von 93°C festgestellt. Dies ist eine Verringerung
von 30% unter die Wärmeerzeugung des Textilgutes des gleichen Polyesters, das nicht
erfindungsgegemä# bearbeitet worden ist. Ans diesem Textilgut aufgebaute Reifen,
die auf ihre Dauerhaftigkeit (vermittels einer welter unten beschriebenen StandardauJrUstung)
untersucht werden, laufen ohne Zerstörung 7550 k und dies ist 62% blesser als bei
Reifen, die vermittels Polyester-Reifencordtextilgut hergestellt sind, dam nioht
erfindungsgemä# behandelt worden ist.
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Beispiel 2 Es wird ein Polyester-Reifentextilgut ihalioh des in Beispiel
beschriebenen us 7 gereckt, wobei dasselbe 35 Sekunden lang einer Temperatur von
235°C ausgesetzt wird. Hieran schlie#t sich ein Schrumpfen von 3% an, wobei 45 Sekunden
lang bei einer Temperatur von 241°C gehalten wird. Das Textilgut weist eine Duhnun@
bei 2 gpd son 7,5% und einen Wärmeschrumpfen von 3,8% auf. Die Wärmeerzeugung dieses
Textilgutes wird su 29,5 festgestellt. Aus dieu Textilgut aufgebaute Reifem, die
auf ihre Dauerhaftigkeit geprüft werden, arbeiten vor dem Trennen der Karkaszenschichten
6270 km.
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Beispiel 3 Es wird yin Polyester-Textilgut ähnlich dem im Beispiel
1 beschriebenen
an 5% gereckt und hierbei 35 Sekunden lang bei einer
Temperatur von 243°C gehalten. Hieran schlie#t sich ein Schrumpfen von 2% an, wobei
35 Sekunden long bei einer Temperatur von 249°C gehalten wird. Das Textilgut zeigt
eine Dehaung von 7,0% bei 2,0 gpd und ein Wärmeschrumpfen von 4,2%. Die Wärmeerzeungung
diesel Textilgutee wird an 29,6 festgestellt. Aus diesem Textilgnt enfgeeente Reifen,
die su ! ihre Dauerhaftigkeituntereuohtwerden,laufen bis zur Zerstörung 5400 km.
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Ee worden Polyeeter-Reifenoordtextilien einmal erfindungsgemä# und
zum anderen nicht erfindungsgemä# bearbeitet. Die hierbei erzielten Ergebnisse rind
La der Tabelle I zusammengefa#t. Die Textilien A, B und C nach der Tabelle werden
wie in dem obigen Beispielen beschriebenen, bearbeitet. Die Textilien D und X werden
unter untersohiedliohen Bedingungenhenreeitet, wie on in der Tabelle angegeben iet.
Die Bedingungen liegen auBerhalb der erfindungsgemä#en Lehre, und die erzielten
Eigenschaften sind denjenigen unterlegen, wie sie erfindungsgemä# erreicht werden.
Diese Ergebnisse zeigen die Wirkung die dadurch erzielt wird, da8 Pelyeeter-teifencordtextilien
unterschiedlichen Behandlungen unterworfen werden.
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Tabollo I Polyester-Reifencordtextilgut A B C B C DZ erste Stufe
Tesperatur (°C) 238 235 243 235 227 Zeit (Sekunden) 53 35 35 53 133 D (%) (Recken)
5 7 5 5 5 zweite staffe Temperatur (°C) 243 241 249 235 227 Zoit (Sekunden) 53 45
35 53 133 Schrumpfen (%) 2 3 2 1 1 thermisches Schrumpfen (%)+ 3,4 3,3 4,2 5,8 2,3
Wärmeerzeugung 25, 2 29, 5 29, 6 36, 0 42, 1 Dehnung 2g/Denier (%)+ 8,0 7,5 7,0
6,3 20,0 Danerhaftigkeit des Reifens km 7550 6270 5400 3680 3380 + AS Sh Standards
on Textile Materials: D885-62T (1963, 34.Ausgabe) Beat. 29 und 38.
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Die Danerhaftigkeit des Reifens wird bestimmt, indem der behandelte
Polyester in einem Reifen angewandt und sodann der Reifen geprüft wird, indem derselbe
gegen ein 170cm Bureau of Standards Dynamometer-Prüfrad laufen
gelassen
wird, das er die Flache des Rades angeordnet sechs Leisten aufweist. Jede Leiste
ist 5cm breit und 19mm hoch. Der Reifen wird bei einen Druck von 0,14 kg über dem
von der Tire and Rims Assooiation Druck und 120@ der von der Tire and Rims Association
empfohlenen Belastung geprüft.
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Der in der Priifanordnung eingebaute und aufgepumpte Reifen wird gegen
das mit Leisten versehene Prüfrad mit einer Geschwindigkeit von 72 km/h betrieben,
bis der Reifen zerstör-t ist.
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Die Fig.3 und 4 zeigen das allgemeine Verhältnis in Form einer graphischen
Darstellung zwischen den Cordeigenschaften und der Leistungsfähigkeit des Reifens.
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Die graphische Daretellung nach der Fig.3 zeigt die Wirkung der Wärmeerzeugung
auf die Dauerhaftigkeit oder Lebensdauer eines Reifens, der mit Polyester-Cord oder
Polyester-Cordtextilgut verstärkt ist. Der Cord oder das Textilgut für diese Reifen
wird so bearbeitet, da# unterschiedliche Charakteristika bezüglich der Wärmeerzeugung
vorliegen. Wie anhand der graphischen Darstellung ersichtlich, führt eine Wärmeerzeugung
iilrer 35 Einheiten zu einer achnellen Verringerung der Dauerhaftigkeit des Reifens.
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In der Fig.4 ist das wechselseitige Verhältnis der Dehnung Wärmesohrumpfen
und Wärmeerzeugung der Polyestercorde gezeigt, Anhand der Fig.3 kann bestimmt werden,
da$ eine Wärmerzeugung von weniger als 35 Einheiten für eine gute Leistungsfähigkeit
des Reifens erforderlich ist. Die Dehnung und das Wärmesehrumpf en des Textilgutes,
die für die Ausbildung einer geringen Warneerseugung und somit guter Leistungsfähigkeit
des Reifens erforderlich sind, sind in der Fig.4 wiedergegeben. Es ergibt sich somit,
da# minimale Grenzwerte bezüglich der Dehnung und des Wärmeschrumpfens vorliegen,
au#erhalb derer die Charakteristika der Wärmerzeugung des Textilgutes unzweckmä#ig
sind. Us innerhalb dieser Grenzwerte zu liegen und geringe Wärmerzeugung zu erreichen,
mu# ein Polyester-Reifencordtextilgut eine kleinste Dehnung von 6, 5 und eine größte
Dehnung von 9, 0 % mit einem kleinsten Wärmeschrumpfen von 2, 5 und einem gröBten
Wärmesohruzpfen von 5, aufweisen.
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Die Wärmeerzeugung pro Einheit Belastungszyklus, wie es hier beschrieben
ist, wird in Übereinstimmung mit MEASUREMENT OF THE DYNAMIC STRETCH AND HYSTERES
OF CORD von W. J. Lyon und Irvin Prettyman, Journal of Applied Physios, Band 18,
Nr. 6 Juni 1947 festgestellt. Die Resonanzfrequenz des Systems wird bei 69 bis 71
Schwingungen pro Sekunde (entoprechend der bei der tatsächlichen Benutzung des Reifens
auftretenden Frequenz) gehalten,
indem die vibrierende Masse entsprechend
eingestellt wird. Sodann wird der Strom so eingestellt, da# Belastungszyklen von
0,5% Dehnung aufrechthaltes worden. Die fUr das Berechnen der erzeugten Wärme (HL)
angewandten Gleichungen eind in folgenden wiedergegeben: Die in diesen Gleichungen
angewandten Ausdrücke werden wie folgt definiert: = grundmoluare Viskosität des
Polymer d = Garnichte in g/ml V = Spannung, die zun Aufrechterhalten der Amplitude
fUr einen konstanten Widerataud erforderlich ist.
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D = Garndenier fo = Resonansfrequenz des Garns für eine gegebene
vibrierende Masse. e = dynamischer Modul des Garns. a-Xames = Masse des vibrierenden
Systems.
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HL = Wärme erzeugt pro Einheit Belastungszyklus pro Einheit Proeenlange.
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Die Begriffe Dehnung und Wärmeschrumpfen werden hier in deren Bedeutung
angewandt, wie eie eich in den Abschnitten 29 und 38 von AS TU Standards On Textile
Yaterials D685-62T (963, 34.Ausgabe) finden. Es wird angenommen, da# eine einleuchtende
Erklärung für die erfindungsgemä# auftretenden Erscheinungen eich in des Verhältnis
des physikalischen Zustandes der Faser bezüglich der Warmeeigenaohaften deeeeleen
finden.
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Die physikalischen Eigenschaften jeder Faser hängen nicht nur von
der ohemischen Zueammeneetzung der Foyer, sondera auch WM demen physikalischem Zuetand
W, d. h. der AuuesB der Orientierung, prozentualer Kristallinit1 t, Grole der Kristallite
und der Wechselwirkung dieser Faktoren mit der Temperatur.
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In des Fall der Polyeeterfaeem sind die Geeohwindigkeit und dae AuemaB
der Kristallinität sehr empfindlich besüglich der Temperatur. Die maximale Kristallisationsgeschwindigkeit
tritt bei einer Temperatur von etwa 180°C ein. Andereseits ist Nylon wesentlich
weniger empfindlich und krietallieiert HUer einen wesentlich breiteren und niedrigeren
Temperaturbereiah. Weiterhin liegt die Kristallisationsgeschwindigkeit der Polyestefaeem
wesentlich unter derjenigen von Nylon.
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Die Wärmebehandlung einer Faser ist zweckmä#ig fUr das Weichmachen
der amorphen Fläche, wodurch sich die Möglichkeit einer weiteren Kristallisationsorientierung
ergibt, und zwar insbesondere dort, wo die Faser unter Zugbeanspruchung steht.
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Es wird von der theoretischen Überlegung ausgegangen, daß das Anwenden
hoher Temperaturen innerhalb sorgfältig gesteuerter Zeitspannen bei Polyester erforderlich
ist, um die richtige Kombination an Kristallisation, i KristallitgrdBe und Orientierung
zu erzielen. Wenn dies ausgeführt wird, werden jedoch Wärmebelastungen in der Faser
entwickelt. Un dièse Warmebelastungen su mindern, hat es sioh als erforderlich erwiesen,
die Faser schrumpfen zu lassen, wdhrand dieselbe bei einer höheren Temperatur gehalten
wird, als sie ursprünglich unterworfen wurde.