DE1951572A1

DE1951572A1 - Garne aus schweren Faeden und damit verstaerkte Gummistrukturen

Info

Publication number: DE1951572A1
Application number: DE19691951572
Authority: DE
Inventors: Wilson Donald James; Derek Kenyon
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1968-10-11
Filing date: 1969-10-13
Publication date: 1970-04-23
Also published as: US3889457A

Description

Mappe 22095 - Dr»K/st
Case F

CHEMICAL INDUSTRIES I/TU» London, GrrossbFitannien

^wGarne.aii§ schweren Flden und damit verstärkte

Prioritätens

35te ErfindtKtg feezie&fc sieU auf PadengarRe oder Fadencorde, die aus Makrofäden zusammengesetzt sind, und auf damit verstärkte Gtünwaistruktttren, insbesondere pneumatische Radialschichtreifen, fölt dem Ausdiruck "Mafcpofaden¹* wie er hier verwendet wird, 1st ein Monofaden mit eineis größeren Titer als 50 den geraeint *

Corde aus Textilfaden wurden bisher bei der Herstellung von Förderbändern und pneumatischen Reifen verwendet, um die Strukturen zu verstärken* Ein typisches Beispiel eines Cords für die Verstärkung von pneumatischen Helfen 1st ein Cord, der aus synthetischen Fäden durch Zusammenzwirnen mehrerer solcher Fäden, um ein Garn herzustellen, und anschließendes Zusammenzwirnen einer Anzahl dieser Fadengarne, hergestellt wird, Die Fäden besitzen gewöhnlich einen Titer in der Größen-

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BAD ORIGINAL

Ordnung vo» 5 den> obwohl auch Fäden rait Titern bis zu ungefShr 20 den. bekannt geworden sind»

ßetnSS der Erfindung, besitzt ei» Cord aus synthetischen Fäden mehrere einzeln gezwirnte synthetische Makfeofaden, die zusammengezwirnt sind,, wobei jeder Makrofadea einen Titer von roin> destens 100 den aufweist»

EIe Erfindung umfaßt auch ßuraatistrufeturen* die mit solchen Corden verstärkt sind*

Die Zwirnungseigenschaften des Cords können derart sein, daS die Zwtrßiingsbeträgö in den .einzelnen Bfakrofäden und int Cord gegenläufig und ausgegliches sind. FtIr diese Bedingung ist der Zusammenhangzwischen den Zwirnungsbeträgen wie fofigt s

Elnzelzwimung « Cordzwtmung: χ/$Ί$ worin If die Änaahl der ffskrof!den 1st*

Der Cord kann auch einen Zwirnungsbstrag aufweisen, der gleich und gegenläufig zu den Zwirnungsbetrag der einzelnen Makrofäden ist, Jedes Arbeiten der Zwirnung im Cord kann verringert oder beseitigt werden» wenn m&n den Cord einer ThermofixierungsbehaEidlung unterwirft»

Der Zwirnungsbetrag im Cord sollte zwischen 2 und 12 Umdrehungen je 25,4 mm und vorzugsweise zwischen 4 und 8 Drehungen je 25,4 mm liegen.

Der Titer eines jeden Makrofadens liegt im Bereich von bis 1500, vorzugsweise 400 bis 600, und der Gesamttlter des Cords liegt im Bereich von 1000 bis 10 QO0, vorzugsweise 2000 bis 5000. Es wird bevorzugt, daß die einzelnen Makrofäden im Cord den gleichen Titer besitzen.

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Zwar ist für einen gegebenen Cordtlter die Anzahl der Makrofäden» die den Cord bilden* variabel* aber es wird bevorzugt, daß die Anzahl der Malcrofäden mindestens 3 und nicht mehr als 20 beträgt. Ein besonders erwünschter Cord ist ein solcher* der sich aus 7 Makrofäden zusammensetzt„

Deshalb besitzt gemäß einer bevorzugten Ausfiihrungsform der Erfindung ein Cord aus syiithetIschen Fäden 7 einzeln ge- . zwirnte synthetische Makrofäden, die ssusammengezwirnt sind, wobei ,Jeder Makrofaden den gleichen Titer im Bereich von \

400 bis 600 aufweist«, Das bevorzugte Garn besitzt einen i

kreisförmigen Querschnitt _s und zwar aufgrund der vorzüglichen Paekungseigenschaften seiner 7 Makrofäden _a die derart angeordnet sind, daß eine MlIe aus 6 Makrofäelen einen Cord aus einest Makrofaden einsehließt."

Die die erfindungsgemEiSen. Corde bildenden MakrofSäen können durch Schmelzextruslon von synthetischen Polymeren, wie g-.B. Polyester, Mischpolyester, Polyamide oder Mischpolyamide, erhalten werden» Besonders geeignete und bevorzugte synthetische Polymere sind Poly(äthylenterephthalat) und Poly(hexaraethyienadipamid). Es wird bevorzugt, daß jeder Makrofaden eine Reißfestigkeit von mehr als 5 g/den aufweist» I

Gunanistrukturen, die mit den erfindungsgemäßen Corden verstärkt sind, besitzen einen hohen Grad planerer Steifheit* welche sie für die Verwendung in Konstruktionen von Förderbändern und insbesondere in Brecherstrukturen von pneumatischen Reifen der Radialschichttype geeignet macht.

Demgemäß wird durch die vorliegende Erfindung auch ein pneumatischer Radlalschtohtreifen vorgeschlagen, der eine Karkasse aufweist, die aus Radikalschichten eines Textil-= materials und einer Laufflächenschicht sowie einer zwischen

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der Karkasse und der Laufflächenschicht angeordneten Brecherstruktur besteht, wobei die Brecherstruktur aus mindestens zwei Schichten paralleler Makrofadencorde, die in Gummi eingebettet sind, besteht, wobei jeder Cord aus mehreren einzeln gezwirnten Makrofäden besteht, die zusammengezwirnt sind, und wobei jeder Makrofaden einen Titer von mindestens 100 aufweist»

In jeder Brecherschicht können die Makrofadencorde mit einer Neigung von 0 oder nur einem kleinen Winkel, der 20° nicht überschreitet, zur Mittelumfangsebene des Reifens angeordnet sein; die Corde in einer Brecherschicht können'mit einer Neigung von 0 oder einem kleinen Winkel, der- 40° nicht überschreitet, zu denjenigen in der benachbarten Brecherschicht oder in den benachbarten Brecherschichten angeordnet sein=

Die Eigenschaft der erfindungsgemäßen verstärkten Strukturen, die hler als planere Steifheit bezeichnet wird* ist im Bereich! der Brecherschichten eines Radialschichtreifens von besonderer Wichtigkeit. Sie wird durch die Kompressions- und Zugmoduln der im Gummi eingebetteten Corde bestimmt, obwohl sie im größeren Ausmaß vom kleineren dieser beiden Modul- . werte abhängt, der im allgemeinen der Kompressionmodul ist. Wenn man davon ausgeht, daß die Brecherschichten eine plaiiare Lsminatstr'utctur aufweisen, siehe Fig« 1 der beigefügten Zeichnungen, dann ist die planare"Steifheit -der Struktur- ■ definiert als der Widerstand gegenüber dem Scheren und Biegen der Struktur "in--der Ebene parallel zu den Verstärkungsschichten,, Wenn"die'Brecherßtruktur, einen Teil aus Reifens bildet,, dann entspricht diese Stelle der Ebene der Straßenkontak-tfläche deß Reifens . Der Kompr esa ions modul der Brecherstruktur wird im wesentlichen durch die ICompresaionsmoduln" der "Makro-" -fadencorde bestimmt.. Die^: Kompressionsmoduln der .erfindungsgemäßen Corde sind größer als bei Mehrfadencorden gemäß dem

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Stande der Technik, was eine Brecherstruktur mit einer erhöhten Planarsteifheit je Gewichtseinheit Verstärkungsmaterial ergibt. Die Kompressionsmoduln der Breeherstruktur des er« findung!
tragen.

findungsgemäßen Reifens sollten mindestens 245 kg/cm be-

Die Makrofadencorde müssen im Gummi des Brecherbereichs des Reifens eingebettet und damit fest verbunden sein. Zur Erzielung des letzteren Erfordernisses ist es erwünscht, einen Klebstoff zu verwenden, der speziell fUr den Zweck der Verbesserung der Haftung zwischen aus synthetischen Polymermaterialien hergestellten Corden und Gummimaterialien angefertigt worden ist, Beispielsweise wird der Klebstoff "Pexul" (eingetragenes Warenzeichen) dazu verwendet, Poly=- esterraaterialien mit Gummi zu verbinden,.

Zur Erzielung der maximalen Planarsteifheit der Brecher=· struktur wurde bestimmt* daß der Titer des Mäkrofadencords im Bereich von 2000 bis 10 000 den, vorzugsweise 3000 bis 5000 den liegen sollte. Die Basis für diesen Bereich ist klar aus Pig, 2 der beigefügten Zeichnungen ersichtlich, welche den Zusammenhang zwischen der gesamten Planarsteifheit und dem Cordtlter zeigt» Weiterhin wird die Planarsteifheit umso mehr erhöht, je näher die Brecherschichten aneinandergerückt werden« Siehe Pig, 3 der beigefügten Zeichnungen, welche den Zusammenhang zwischen der Brecherschlohtabtrennung und der Planarsteifheit je Gewichtseinheit zeigt,

GewünschtenfaIls kann die Planarsteifheit,einer erfindungsgemäßem verstärkten Gummiatruktur beträchtlich erhöht werden, indem man Stapelfasern in die Gummlzwlschenschlcht(ftn) zwischen zwei oder mehr Schichten der Makrofadencorde dts.perg.lert. Geeignete Stapelfasern besitzen eine Länge von 3,2 bis 76,2 mm und Titer im Bereich von 1 bis 5 den. Der Anteil der in einer Gummlawischensehlcht anwesenden Stapelfasern liegt vorzugsweise zwischen 5 und 25 #, bezogen auf das Gewicht des

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.^Ls ...^ TW: SADORfQiNAt

Elastomers. DieStapelfasern werden vorzugsweise'.aus PoIy- - ethylenterephthalat hergestellt, obwohl auch Polyamid- und Rayonfaser-n geeignet sind ο

Die Erfindung wird weiter durch die folgenden Beispiele erläutert.

Beispiel I ,

Eine Probe einer Brecherstruktur für einen erfindungsgemäßen Reifen, die aus zwei Schichten paralleler Makrofadencorde aus Polyäthy lenterephtha lat, die i.n Gummi eingebettet waren, ^! fP bestand, wurde wie folgt hergestellt!

Cordherst e1lung ,

Drei Packungen einzelner Makrofäden, wobei jeder Makrofaderi eih'an Titer von 1000 den auf wies, wurden auf einer herkömmlichen Ring- und -Laufer-Maschine gezwirnt„ Diese gezwirnten einzelnen Makrofäden wurden dann in e.nen dreifachen Cord gezwirnt. Jeder Makrofacen besaß 5 Drehungen je 25,4 mm In "S"-»Zwirnungsrichtung, und der Con! hatte 5 Drehungen je 25»^ nwn in "Z"-Zwirnungsrichtung.

Cordvorbereitung

Der Cord wurde thermofixiert und durch eine einzige Behandlung auf einer Li Ozler-"Computreater"»Kaschine. in K^eb- , stoff getaucht.·«Die vär<«rendeta Klebstofftauohlösung bestand aus 1 Teil elne;e 10 yliigen "rexul"=>Lösung (eingetraganes Warenaelohen) Je Teil eines 15 ϋ>ΐΛβη Resorcin/Vormaldeiyd- J Latexa Die Zusammensetzung dos Latex war wie folgt; ■

Wasser ~ 650 Teile

Rasorcln 25 Teile *

Formalin - Vl ¹^eIIe

"Gen Tac"-Latex . ^JlO Teile.

Die Thepmofixierungs- und Tauohhärtuvigsbedinguiiyon betrugen 24o°C T/Shrend 50 see, wobei eine Demurtg von I £ an den Cord angelegt wurde.

Aufbau einer Brecherstrukturprobe

Eine Cordehhlcht wurde hergestellt Indem ein Cord mit 20 Enden je 25,4 mm um eine rechtwinklige Platte gewickelt wurde, eine dünne unvulkanisierte Gummiplette auf die Corde gepreßt wurde, die in die Gummiplatte eingebetteten Corde von der rechteckigen Platte abgeschnitten wurden und eine zweite Gummiplatte auf die andere Seite der Corde gepreßt wurde. Eine zweite Cordschicht wurde in ähnlicher Weise hergestellt.

Die Brecherstrukturprobe wurde unter Verwendung von Platten . aus unvulkanisiertem Gummi und den wie oben hergestellten Brecherschichten aufgebaut, um eine Struktur mit einer Länge von 15 cm, einer Breite von 5 cm und einer Dicke von 0,7 cm ^: herzustellen. Die Cordschichten waren in einem Winkel von 20° zur Längszenfcrallinie der Probe und in einem Winkel von 40 zueinander geneigt■ Der Abstand zwischen den Cordschichten betrug 1,0 mute Die Brecherstrukturprobe wurde dann durch 30 min dauerndes Erhitzen auf 15G°C vulkanisiert, während sie in einer Form festgehalten wurde«

Die Planarsteifheit der Struktur wurde gemessen, und die Resultate sind in Tabelle 1 angegeben.

Eine VerglöichsprobG einer herkömmlichen Brecherstrukkur_f die aus zwei Schichten von Mehrfadencorden aus Polyethylenterephthalat, die in Gummi eingebettet waren, bentenden* wurden nach dem Verfahren von Beispiel 1 hergestellt.. Je.der Cord bestand au« 2 Garnen, die zusammengedreht waren, derart, daß jedes einzelne Garn 7 Drehungen/25,4 mm In "S"-Zwirnungsrichtung und der resultierende Cord 7 Drehungen je 25,^1 mm in "Z"-Zwirnungsrichtung aufwies. Jedes Garn bestand aus

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192 Fäden und hatte einen Titer von 1000 den. Die Planarsteifheit dieser Struktur ist in Tabelle 1 angegeben.

Beispiel III

Eine Brecherstrukturprobe wurde gemäß Beispiel I hergestellt, wobei jedoch 5 Gew.-^ 3 den Stapelfasern mit einer Länge von 6,4 xm aus Polyethylenterephthalat dem Giararälzwisehen- schichten zwischen den einzelnen Schichten zugesetzt wurden. Die Planarsteifheit der Struktur ist in Tabelle 1 angegeben.

Tabelle 1 Beispiel Nr. Planarstelfhelt/Gewlchtselnhelt je

X 0,35

II . 0,21

III 0,71

s. Das Gewicht ist dasjenige aller Textilmateriallen, die zur Verstärkung verwendet wurden, d„h₀ Cord oder Cord und Stapelfasern,

■ ■ ■ ■■/."■■

Die Werte der Planarsteifheit der'getesteten. Proben . beruhten auf den Resultaten, die dadurch erhalten wurden, daß jede Probe einem einfachen Test unterworfen.wurde, welcher in . einem Instron-Zugfestigkeitstester ("Instron" .ist ein eingetragenes Warenzeichen) durchgeführt wurde. Der Instron-Tester eignet sich zur Erzeugung einer planeren Verdrehung einer Probe, wie es in Pig. 4 der beigefügten Zeichnungen darge- · stellt ist. Es kann eine graphische Darstellung der Veräre.** hungskraft gegen den Betrag der Verdrehung gemessen-durch die Aufwärtsablenkung des Zentrums .der Probe, angefertig werden. Zum Vergleich des Verhaltens der verschiedenen Verstärkungen werden die folgenden willkürlichen Definitionen angewendets

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1) Blockplanarsteifheit : Bine übermäßige Verdrehungskraft ist erforderlich, um den Block von 1,5 ram auf 2,5 mm mit einer Instrongescbwindigkeit von 5 mm/min zu verdrehen.

2) Verstärkungsdichte i Die Anzahl der Gordenden je cm Schicht, multipliziert mit dem Cordtlter (plus das Gewicht /Volumen der gegebenenfalls anwesenden Stapelfasern).

>) Planarsteifheit «je Gewichtseinheit : Planarblocksteifhelt (verstärkte Probe) minus Planarbloeksteifheit
(offene Gummiprobe) dividiert durch die Verstärkungsdichte .

PATENTANSPRÜCHE

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Claims

- IO -

PATENTANSPRÜCHE

ly Cord aus synthetischen Fäden« dadurch gekennzeichnet, das er aus mehreren einzeln gezwirnten synthetischen Makrofäden besteht, die zusaramengezwirnt sind, wobei jeder Makrofaden einen Titer von mindestens 100 den aufweist*

2. Cord nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwirnungsbetrag Im Cord zwischen 2 und 12 Drehungen /25,4 mm beträgt.

3· Cord nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Cordzwirnungsbetrag 4 bis 8 Drehungen/25,4 mm beträgt/

4« Cord nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Titer eines jeden Makrofadens im Bereich von 100 bis 15OO den liegt.

5· Cord nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tlter eines jeden Makrofadens im Bereich von 400 bis 600 den liegt.

6. Cord nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Cordtlter Im Bereich von lOOQ bis 10 000 den liegt»

7. Cord nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Cordtlter im Bereich von 2000 bis 5000 den liegt.

8. Cord nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Makrofäden mindestens j5 und nicht mehr als 20 beträgt.

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9· Cord aus synthetischen Fäden, dadurch gekennzeichnet, das er 7 einzeln gezwirnte synthetische Maler of äden, die wiederum zusammengezwirnt sind, aufweist, wobei jeder Makrofaden den gleichen Titer Ita Bereich von 400 bis 600 den aufweist.

10. Cord nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daS jeder Makrofaden eine Reißfestigkeit von mindestens 5 g/den aufweist.

11. Cord nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das jeder Makrofaden aus Polyethylenterephthalat) besteht.

12. Cord nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Makrofaden aus Poly(hexaraethylenadlpamid) besteht.

15- Gummistruktur, dadurch gekennzeichnet, deß sie mit Corden nach einem der Ansprüche 1 bis 12 verstärkt 1st.

Ik. Pneumatischer Radialschichtreifen, dadurch gekennzeichnet, da£ er eine Karkasse aufweist, die aus radialen j Textllmaterlalschlchten und einer Laufsohlenschicht und einer Brecheratruktur zwischen der Karkasse und der Laufsohlenschicht besteht, wobei die Brecherstruktur aus mindestens zwei Schichten paralleler Makrofadencorde, die In Gummi eingebettet sind, besteht, wobei jeder Cord aus mehreren einzeln gezwirnten synthetischen Makrofäden, die zusammengezwirnt sind, besteht, und wobei jeder Makrofaden einen Titer von mindestens 100 den aufweist.

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15· Reifen nach Anspruch l4, dadurch gekennzeichnet, daß der Titer eines jeden Corde zwischen 5000 und 5000 liegt«

16. Reifen nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß Stapelfasern im Outran! zwischen den Schichten des Corde verteilt sind.

17· Reifen nach einen der Ansprüche lh bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Corde aus Makrofäden aus Polyethylenterephthalat) bestehen.

18* Pneumatischer Radialschichtreifen, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Brecherstruktur aufweist, die mit min»· destens zwei Schichten eines Cords nach einem der Ansprüche bis 12 verstärkt sind.

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