DE1964514C3 - Polyesterfaden als Verstärkungseinlage in Gummierzeugnlssen - Google Patents
Polyesterfaden als Verstärkungseinlage in GummierzeugnlssenInfo
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Description
a) Eigenviskosilät mindestens 0,5.
b) Carboxylgruppenkonzenlration weniger als 60Äquivalente pro 10h μ Polyester.
c) Z-Wert mindestens 40. wobei gilt
Z = 200 l/i - 3.6Oi" - 0.1 IS 77»
- 0.007(L - 50)2 + 0.134 TmS
-(20 -i 1)
und worin bedeutet I/; die Doppelbrechung des Fadens. S die Schallorientierung. 77» den
Schmelzpunkt bei konstanter Länge in C und L die Krislallgröße in A. und
dl /J-Wert höchstens 0.65. wobei eilt
B =
i» - i.32) L
worin bedeutet <> Jas spezifische Gewicht und
L die Krislallizrößen in A.
Kauischukreifen weiden zunehmend schärferen Betriebsbedingungen auf Grund höherer Geschwindigkeiten
und Gewichte von Kraftfahrzeugen und anderen Fahrzeugen und höheren Landegeschwindigkeiten
und Gewichten von Luftfahrzeugen ausgesetzt, t'hertragungsbänder.
Förderbänder und ähnliche Kauisehukgegenständezur
Verwendung bei der Förderung oder Kraftübertragung werden ebenfalls unter schwereren Belastungen bei höheren Geschwindigkeiten betrieben.
Aus diesem Grund müssen die Faserstrukturen
zur Verstärkung dieser Kautschukgcgenslände solche Eigenschaften, wie hohen Young-Modul. hohe
Zähigkeit. Beständigkeit gegen Hydrolyse. Beständigkeit gegen Wärme und Dimensionsslabilität besitzen.
Reifen als typische Beispiele für verstärkte Kau-Ischukgegeiistände
benötigen Stabilität und müssen einen sicheren Antrieb gewährleisten und Fahrkomfort
während des Fahrens bei hohen Geschwindigkeiten ergeben. LJm diesen Bedarf zu befriedigen,
wurden besondere Radialreifen und Gürtelreifen entwickelt, die bei Kraftfahrzeugen verwende! weiden.
Derartige Reifen haben eine Karkasse mit Cord, die in mdialer Richtung um die Drehachse angeordnet ist.
und einen verstärkenden Gürtel, der an der Brech- oder Knickstelle in einer Richtung etwa im rechten
Winkel zu den Corden der Karkasse, d. h. der Drehrichtung des Reifens, angeordnet ist. Radialreifen
mit einer derartigen Stuklur besitzen einen sehr hohen Kanlungswiderstand und weisen infolgedessen
eine höhere Laufslabilitäl. Straßengriffeigenschaften und Betriebsfähigkeit beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit
auf als gewöhnliche Reifen. Die Gürtelreifen haben die gleiche Struktur, jedoch sind die
Cords in der Karkasse in gegenüber der Längsrichtung schiefen Richtungen angeordnet. Diese Reiten
haben die deichen Eigenschaften wie die Radiaireilen (USA.-Patentschrifi32 44 2.:3).
Bei den vorstehend beschriebenen Gürtelreifen dient der verstärkende Gürtel hauptsächlich zur Verhinderung
eines Wachsens des Reifens während des ίο Laufes und zur Beibehaltung der Form des Reifens.
Für dieses Gürlelmaterial ist nicht nur eine hohe Festigkeit, sondern auch ein hoher Young-Modul
erforderlich, der ausreicht, den pneumatischen Druck
des Reifens und die Zentrifugalkraft auf Grund der hohen Geschwindigkeit der Drehung auszuhalten
und das Wachsen des Reifens wirksam zu verhindern. Die Gürtelreifen besitzen vorteilhafte Siabilitäi
während des Fahrens bei hoher Geschwindigkeit und ergeben ein bequemes Fahren, und infolgedessen muß
die Verringerung des Verhaltens des Reifens während des Fahrens bei hoher Geschwindigkeit soweit als
möglich vermieden werden. Beim Fahren mil hoher Geschwindigkeit wird in den Reifen viel Wärme erzeugt,
und dadurch ergibt sich eine Verschlechterung der dynamischen Eigenschaften des Verstärk ungsgürtels
und des Kautschuks und auch ein chemischer Abbau. Im Hinblick hierauf isl eine Verhinderung
der Wärmebildung auf Grund der Verformung der Reifen und eine Verbesserung der Beständigkeit
gegenüber Wärme absolut notwendig, um Sicherheit bei höheren Geschwindigkeiten von Kraftfahrzeugen
und anderen Fahrzeugen zu ergeben.
In den handelsüblichen Gürtelreifen werden Gürtelmalerialien.
die aus Rayon bestehen, verwendet. Diese Materialien haben jedoch eine niedrigere Zähigkeit
als Fasern aus solchen Polymeren wie Nylon-6. Nylon-66 und Polyäthylenterephthalat und /eigen
eine drastische Verschlechterung bei der Vulkanisation in Gegenwart von Feuchtigkeit und eine fatale
Verringerung der Festigkeit auf Grund des Feuchtigkeitsabbaus in der Wärme, der durch die Wärmeerzeugung
während des Laufes mit Walser verursacht wird, welches durch Narben und R'sse des Reifens
eintritt. Deshalb ist die Verwendung von Materialien günstig, die frei von diesen Fehlern sind.
Andererseits wurden Reifen mit Slahlcords und Glasfasern als Gürtelmalerial auf Versuchsbasis hergestellt.
Obwohl die Stahlcords und Glasfasern einen herausragend hohen Young-Modul besitzen und ideale
Materialien im Hinblick auf die Wärmeer/.eugungseigcnsehaflen. Beständigkeit gegen Wärme und Feuchtigkeitsabbau
in der Wärme darstellen, können sie zu Gürteln lediglich nach komplizierten Verfahren
, verarbeitet werden, und führen selbst zu äußerst schwierigen Arbeitsweisen bei der Herstellung von
Reifen im Vergleich zu den vorstehend geschilderten organischen Fasern. Weiterhin haben Gürtel aus derartigen
Stahlcords und Glasfasern eine schlechte Dauerhaftigkeit auf schlechten Straßen und vcrur-Sachen
leicht einen Sehockriß. wenn sie lokalen Belastungen oder Schlägen unterliegen. Dies sind ernsthafte
Mängel im Hinblick auf die Sicherheit.
Synthetische Fasern aus Polymeren, »vie Nylon-6. Nylon-66 und Polyäihylenlerephthalal. die bisher als
Reifenverslärkungsmalerialien verwendet wurden.sind zur Verwendung als Gürteimalerialien auf Grund
des niedrigen Young-Moduls und der unzureichenden Beständigkeit sieuenübjr Wärme unueeiuiiel.
Ausgehend \om Stande der Technik nach der )T-PS 9 05 066 handelt es sich hei der HiTmdung
im einen Polyesterfaden als Verstärkungseinlage in Liiimmier/eugnissen im Sinne des Oberhegnils des
\nspruchs.
In der ITl-I1S 9 05 066 ist die Verwendung von Fasern
aus Terephihalsäurepolycsiern als Verstärkungsmittel
für plastische Massen aus natürlichem oder synthetisch hergestelltem Kautschuk besehrieben. Hs
beschreibt ferner die US-I5S 30 51 212 die Verwendung
von Fasern aus Polyäihylenterephlhalat mit verringerter
Konzentration an freien Carboxylgruppen als Verstärkungsmaterialien für Gummier/eugnisse.
Ferner ist in der CA-PS 7 15 528 ein mit synthetischem
Polyamid- oder Polyestergarn verstärkter elastomerer Gegenstand beschrieben, wobei das an das Verstärkungsgarn
angrenzende elastomere Material 3 bis 25 Gewichtsprozent \on Calciumoxyd. Strontiumoxyd
oder aktiviertem Aluminiumoxyd enthält. Als Verstärkungsgurn oder -cord wird eine Mischung von
Polyhexamethylenadipamid und Polyhexamethylenisophthalamid
empfohlen.
Derartige Polyesterfasern können zwar eine verbesserte Wärniebeständigkeit besitzen, sie sind jedoch
grundsätzlich nicht frei von der Neigung zum Verlust an Festigkeit und der damit verstärkten Gummierzeugnisse
unter scharfen Betriebsbedingungen. Außerdem führt eine extreme Verringerung der Konzentration
an freien Carboxylgruppen zu einem Verlust an Affinität zu Klebstoffen, wie Hpoxyhar/en und zu einer
unzureichenden Verbindung mit dem Kautschuk oder dem Gummimaierial.
Aufgabe der Hdindung ist die Verbesserung der Higenschaflen. welche Polyesterverstärkungseinlagen
den Gummierzeugnissen vermitteln, und zwar in dem Sinne, daß bei Verwendung eines spezifischen Polyesters
als Verstärkungsmaterial die Gummierzeugnisse eine F.rhöhung des Youngschen Moduls, der
Festigkeit und Zähigkeit, der Dimensionsslabililät. Beständigkeit gegenüber Wärme und Feuchtigkeit
sowie der Beibehaltung der Zähigkeit aufweisen, ohne die Affinität der Fäden zum Gummi zu schmälern.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht in der Lehre des kannzeichnenden Teils des Patentanspruches.
Schutz ist nur nach Maßgabe der Gesamtkombination des Patentanspruchs begehrt.
In diesem Zusammenhange wird zum Stande der Technik auf die britische Palentschrift 9H7 013 verwiesen,
nach der es bekannt ist. als Tc.tilgam verstreckte Fäden aus einem linearen Polyester mit wiederkehrenden
Äthylennaphthalin-2,6-diearboxylat-Einheiten
zu verwenden. Der Hinsatz dieser bekannten Fäden zur Verstärkung in Gummierzeugnissen
schlechthin ist insbesondere im Hinblick auf die GB-PS 11 06 920 und die CA-PS 7 15 528 hier nicht
als liriindung beansprucht, sondern lediglich die spezielle Ausrüstung solcher Fäden mit den in dem
Kennzeichnen des Patentanspruchs näher be/eichncten Parametern (a) bis (d).
Der Forlschrill, der mil der Hrlindung erzielbar ist.
besieht in der damit erreichten Schaffung von Reifen mit sehr guter Stabilität, ßetriebsfähigkeit und Dauerhaftigkeit
während des !-"ahrens bei hoher Geschwindigkeit, sowie von Riemen oder Bändern zur Verwendung
bei der Kraftübertragung und bei der Förderung von Gegenständen, die einen sehr guten Youngschen
Modul, ausgezeichnete Dimensionssiabilitäl. Bcständiukeit uesienüber Wärme im Feuchten. Mvslersisverlusi
und Krieeheigenschaflen während des Betriebs unter hohen Geschwindigkeiten und schweren
Belastungen besitzen.
Der Ausdiuek »praktisch lineare Älhylennaphthalin-2,6-dicarboxylat-Polyester«
umfaßt Polyälhylennaphthalincarbonsäureester. bei denen mindestens
95 Molprozent der sich wiederholenden Hinheilen aus Äliiylennaphthalin-2.6-dicarbox\iat bestehen und
auch copolymerisierle Naphtha! incarbonsäurepolyester.
Im allgemeinen werden diese Naphthalincarbonsäurepolyester durch Polykondensation von 2.6-Naphthahndicarbonsäure
oder deren funktioneile Derivate, wie niederen Alkyleslern. mit Äthylenglykol oder
funktioneilen Derivaten hiervon wie Äthylenoxid und Älhylencarbonat. in Gegenwart eines Katalysators
hergestellt, bis die Higenviskositäl des Polymeren mindestens 0.5 erreicht. Vor der Beendigung der
I lerstelfung dieses PolyäthylenrKiphthalincarhoxylats
können weniger als 5 Molprozenl. bezogen auf die sich wiederholenden Hinheiten des Polyesters, an
mindestens einem geeigneten copolymerisierbaren Bestandteil zur Bildung eopolvmcrisierter Polyester zugesetzt
werden.
Der Copolyester-Bestandleil umfaßt Verbindungen mit zwei lislern bildenden funktionellen Gruppen:
(al zweibasische organische Säuren, beispielsweise aliphaiische
Dicarbonsäuren, wie Oxalsäure. Bernsleinsäure, Adipinsäure und Sebacinsäure, alicyclisehe Dicarbonsäuren,
wie Cyclopropandicarbonsäure. C'yclobutandicarbonsäure
und Hexahydroterephthalsäure. aromatische Diearbonsäure. wie o-Phthalsäure. Isophthalsäure.
Terephthalsäure. Naphthalin-2.7-dicarbonsäure. Naphlhalin-1.4-dicai bonsäure. Naphthalin-1
.5-dicarbonsäure und Diphenyldicarbonsäure:
andere Dicarbonsäuren, wie Diphenylälherdicarbonsäure.
Diphenylsulfondicarbonsäure. Diphenoxyäthandicarbonsäure
und Natrium-3.5-dicarboxyben-/olsulfonaf. (b) Oxycarbonsäuren. wie Glycolsäure.
p-Oxybenzoesäure und p-Oxyäthoxybenzoesäure und
(C) Diole. beispielsweise Oxy-Verbindungen. wie Propylenglykol.
Trimethylenglykol. Diäthylenglykol. Tctramethylenglykol. Hcxamethylenglykol. Neopcnlylcnglykol.
p-Xylolglykol. 1 ^-Cyclohexandimelhanol.
2.2-BishydroxyphenylpiOpan. p.p'-Dihydroxyphenyl-
sulfon. 1.4 - Bis-(,.'-hydroxyäthoxy)-benzol. 2.2-Bis-(ρ-,ί-hydroxyäthoxyplienyD-propan
und p- Phenylen - bis - (dimethylonylcyclohexan) und deren funktionelle
Derivate. Diese Dicarbonsäuren. Oxycarbonsäuren. Diole oder deren funktionell Derivate
können als Monomere oder hochpolymerisierie Verbindungen,
die sich von diesen Copolyester-Bcsiandleilen ableiten, einsprechend bekannten Verfahrensweisen
zugesetzt werden.
Zum Zweck der Hinslellung des Molekulargewichtes
des Polymeren können Verbindungen mit einer Hsier bildenden funktionell Gruppe, wie Naphthoesäure.
Ben/oylbenzoesäure und Benzyloxybcnzoesäure als
Copolyesler-Besiandteil verwendet werden. FIs ist auch möglich. Verbindungen mil drei oder mehr
lister bildenden funktionellen Gruppen, wie Glycerin.
Pentaerythrit oder Trimetliylolpropan zu verwenden,
solange das erhaltene Polymere praktisch linear bleibt. Weiterhin können Glanzbrechungsmittcl. wie Titandioxid
und Stabilisatoren, wie Phosphorsäure, phosphorige
Säure und Hster hiervon, in die eründungsgemüß
verwendeten Polyester einverleibt werden.
Die im Rahmen der Hrlindung verwendbaren Äthylennaphthalin - 2.6 - dicarbonsäurepolyesler werden
leicht nach einem Schmclzpolymcrisalionsvcrfahren
hergestellt, wobei ein Monomcrgcinisch aus Naphthalin-2,6-dicarbonsäure
oder funklionellen Derivaten hiervon und Äthylcnglykol oder ein Präkondensal eines derartigen Gemisches im geschmolzenen Zustand
gehalten wird und die flüchtigen Nebenprodukte, beispielsweise Wasser und Alkohol oder Äthylenglykol,
aus dem System durch Destillation entfernt werden, wodurch der Polymerisationsgrad des erhaltenen
Polymeren erhöht wird. Um ein Hochpolymercs mit einer Eigenviskosilät von mindestens 0.5
zu erhalten, muß die Polymerisation bei hoher Temperatur während eines relativ langen Zeitraumes
fortgesetzt werden, und dadurch ergibt sich eine erhöhte Konzentralion an endständigen Carboxylgruppen
im Polymeren.
Zur Herstellung der im Rahmen der Erfindung zu verwendenden Äthylennaphthalin-2,6-carbonsäurepolyester
nach dem Schmelzpolymerisationsverfahren werden deshalb solche Verbindungen, wie Diphenylcarbonat
oder Diphenyloxalat, zu dem Polymerisationssystem zugegeben, wie in der britischen Patentschrift
10 74 204 und der USA.-Patcntschrift 34 33 770 beschrieben. Auf diese Weise ist es möglich, einen
Polyester mil einem hohen Polymerisationsgrad und einer Konzentration an freien Carboxylgruppen von
weniger als 60 Äquivalenten je Million Gramm des Polymeren zu erhalten.
Andererseits ist es bekanntlich möglich, Polyester mit hohem Polymerisationsgrad und relativ niedrigem
Carboxylgruppengehall herzustellen, indem ein Äthylennaphthalin-2.6-dicarbonsäurepolyestcr
mit einem mittleren Polymerisationsgrad nach dem Schmelzpolymcrisationsverfahren
hergestellt wird und der erhaltene Polyester in der festen Phase polymerisiert wird.
Eine andere Möglichkeit zur Verringerung der Konzentration der freien Carboxylgruppen auf den
erfindungsgemäß erforderlichen Bereich besieht darin, einen nach einem bekannten Verfahren in Schnilzelform
oder Fadenform erhaltenen Äthylennaphthaün-2.6-dicarbonsäurepolyestcr
mit einer Epoxyvcrbindung. beispielsweise epoxidicrtcm Glycerin und Vinylcyclohexandioxid.
oder Diazomethan zu behandeln.
Es ist wesentlich, daß die Fäden aus Äthylennaphthalin-2,6-dicarbonsäurcpolycstcr,
wie sie erfindungsgemäß verwendet werden, eine Eigenviskosilät von
mindestens 0.5 haben. Fäden mit einer Eigenviskosilät von weniger als 0.5 haben insbesondere eine niedrige
Zähigkeil als fascrartige Materialien zur Verstärkung von Kautschuk, und die mit derartigen Fäden verstärkten
Kautschukgegenstände sind nicht ausreichend dauerhaft. Es ist günstig, wenn die Faden gemäß
der Erfindung eine Eigenviskosität von 0.50 bis 0.95 besitzen.
Der Ausdruck »Eigenviskosität« entspricht dem Grenzwert des Bruches
In (r)
für den Fall, daß sich c der Zahl 0 nähert, worin r die
relative Viskosität entsprechend der vorstehenden Definition bedeutet, wobei jedoch die relative Viskosität
bei einigen verschiedenen Konzentralionen in einem Mischlösungsmitlcl im Verhältnis 6:4 aus
Phenol und o-Dichlorbcnzol bei 35 C bestimmt wird.
Es ist besonders wichtig, daß die laden der im Rah
men der Erfindung eingesetzten Äthylennaphthalin 2,6-dicarbonsäi'iepolyester eine Konzentration ai
Carboxylgruppe.! von weniger als 60Äquivalente!
je Million Gramm des Polymeren besitzen.
Der Ausdruck »freie Carboxylgruppen« umfaß sowohl die nichtionisiertc Säuregruppe ■— COOI
als auch die ionisierte Gruppe -Cf)O". Die Be Stimmung der Konzentration der Carboxylgruppei
ίο erfolgt entsprechend dem Verfahren von A. C ο η i χ
Makromolecular-Chcmie. Bd. 26. S. 226 (1958). um die Konzentration wird in Äquivalenten je Millioi
Gramm angegeben. Polyester mit einer Konzcnlra tion von Carboxylgruppen im Überschuß von 6()Äqui
valenlen je Million Gramm des Polymeren bcsil/ei eine schlechte thermische Beständigkeit und habet
eine geringe Beibehaltung der Zähigkeit bei hoher Temperaturen.
Im allgemeinen wird es bevorzugt, daß die im
Rahmen der Erfindung eingesetzten Fäden eine Carboxylgruppcn-Konzentration
im Bereich von 15 bis 55 Äquivalente je Million Gramm des Polymeren besitzen.
Bei niedrigeren Konzentrationen stellt sich eine drastische Verringerung der Haftfähigkeit der Fäden
mit dem Kautschuk ein. Wie nachfolgend beschrieben, kann die Wärmeverschlechterung und der Verlust
der Festigkeit desÄthylcnlcrcphthalatpolyesters. wenn
er als Kautschukvcrstärkungsmaterial verwendet wird, nur dann verringert werden, wenn der Polyester eine
Carboxylgruppen - Konzentration von weniger als
15Äquivalente je Million Gramm des Polymeren
besitzt. Im Hinblick hierauf ist es völli» unerwartet,
daß die im Rahmen der Erfindung verwendeten Fäden aus Äthylennaphthalin - 2.6 - dicarbonsäurcpolyester
einen Wärmeabbau und einen Verlust der Festigkeit in einem geringeren Ausmaß als Äthylentercphthalalpolyestcr
zeigen, selbst wenn sie eine höhere Carboxylgruppcn-Konzcntralion
besitzen.
Es wird besonders bevorzugt, daß die Fäden aus dem erfindungsgemäß eingesetzten Äthylcnnaphthalin-2.6-dicarbonsäurepolycstcr
einen Z-Wert entsprechend der folgenden Gleichung von mindestens 40 besitzen:
Z = 200 Ih - 3.60 5 - 0.!KS Tm -0.007(7. - 5O)2 + 0.134TmS M1
- (20 + 1).
worin Iu die Doppelbrechung des Fadens. S die
Schalloricntierung. Tm der Schmelzpunkt ( L) ίκ-i
konstanter Länge und L die Größe des Kristalls in A bedeutet.
In die Gleichung sind nur die Maßzahlcn einzusetzen.
Die Doppelbrechung ist der Parameter, der den
Oricnticrungsgrad der Moleküle in dem Faden zcim und wird nach dem Verzögerungsverfahren unter
Anwendung von Bromnaphlhalin als Eintauchflüssiiikcit
und eines Berek-Kompcnsators bestimmt (s. Modem Textile Microscopy. S. 270. Emmott and Company.
Ltd.).
Die Schallorientierung (.S") wird durch einen Impuls-Ausbreiter-Viskoelastomctcr
DDV-5 (Produkt von Toyr. Sokki. Japan) unter Anwendung eines Probestückes
von 10 m unter einer Belastung von 0.2 g den
bei einer Vibrierzahl von 10 KC bestimmt. Eine ausführliche Beschreibung der Bestimmung wird durch
W. H (harch und W. VV. Mcsclc y in Tcx.
Res. .1.. Bd. 24. Nr. 7. S. 525. 1959 siegeben'Bei dieser
Bestimmung wird der Schallmodul eines nichtorienliertcn
Probestückes zu 56.4 g den angenommen.
Der Schmelzpunkt (Tm) bei konstanter Länge wird als Temperatur der Schmclzspilzc deliniert, die unter
den folgenden Bedingungen bestimmt wird. 7 mg· eines Probestückes werden an 60 mg eines Rahmens
aus rostfreiem Stahl zur konstanten Beibehaltung der Länge des Probestückes befestigt. Der Rahmen wird
dann in eine Aluminiumpfanne zusammen mit 40 mg Silberpulver gegeben. Die Bestimmung erfolgt mittels
eines Meßinstrumentes vom Typ Perkin Elmer DSC I. wobei mit einer Geschwindigkeit von 10 C Minute
erhitzt wird.
Die Kristallgröße (L) ist der Wert, der nach der folgenden Gleichung nach P. Sch e rrer erhallen
wird, die die Größe eines Kristalls in einer Richtung etwa im senkrechten Winkel zu der Fascrachse angibt:
Gleichuni: nach P. S c h e r r e r:
L(K) =
(B - h) cos H
worin ß die (OOl-Diffraktionsspitzenbrcite in Radianeinheiten.
falls die Diffraklionsintensilät den Wert (// -ι- I am) 2 hat, wobei U die Diffraktionsintensität
in der (0 O)-Spilzenstellung und lein die meridionale
Röntgenbeugungsinlensität bei 2 (-) = 15,6 darstellen
(s. Chcmicky Prumysl roe 17 42 [1967] eis 2). h den
Wert 0.0020J Radian. K den Wert 0.94 und ;. den
Wert 1.542 bedeutet. Verwendetes Instrument: Geiger Flex D-9C (Rigaku Dcnki Co.. Ltd.).
Meßbedingungen
35 kV. 20 mA. CuKaNi-filtrierte Strahlung.
Divcrgenzschlitz 0.15 mm.
Slreuschlitz Γ .
Aufnahmcschlitz 0.4 mm.
Divcrgenzschlitz 0.15 mm.
Slreuschlitz Γ .
Aufnahmcschlitz 0.4 mm.
Hs wurde gefunden, daß der aus der vorstehenden
Gleichung (1) erhaltene Z-Wert zusammen mit der Doppelbrechung, der Schallorientierung. dem
Schmelzpunkt bei konstanter Länge und der Kristallgröße, wenn sie als Parameter angewandt werden, in
enger Beziehung zu den dynamischen Eigenschaften des Fadens aus Athylennaphlhalin-2.6-dicarbonsäurepolyester
steht und einen Faktor darstellt, der in erheblichem Ausmaß die dynamischen Eigenschaften
der verstärkten Kautschukgegenständc beherrscht.
Der bevorzugte Bereich des Z-Wcrtcs variiert etwas mit dem durch die vorstehenden Fäden zu verstärkenden
Kautschukgcgcnständcn. Falls z. B. ein Reifen mit einem Faden aus einem Polyester mit einem
Z-Wcrt von mindestens 40. bevorzugt mindestens 43. verstärkt wird, hat der erhaltene Reifen eine gute
Bctricbsfähigkeit (Kantungswiderstand). Dauerhaftigkeit. Abriebsbcständigkcit an der Lauffläche und große
Maximalgcschwindigkeit. Falls andererseits der Reifen mit einem Äthylcnnaphthalin-l^-dicarbonsäurcpoiyestcr-Fadcn
mit einem Z-Wcrt von weniger als 40 verstärkt wird, zeigt er eine Neigung zur Verformung
am beanspruchten Teil und hat eine verringerte Abricbsbcständigkeit
und verringerten Kantungswiderstand. Falls Riemen zur Kraftübertragung oder zur Förderung von Gegenständen mit einem Athylcnnaphthalin-2.6-dicarbonsäurepolycsler-Faden
mit einem Z-Wert von 40 oder mehr verstärkt werden. haben die erhaltenen Riemen eine hohe Dauerhaftigkeit
und einen niedrigen Verlust der Zähigkeit.
Die im Rahmen der Erfindung verwendeten Fäden
aus Athylcnnaphthalin-2.6-dicarbonsäurepolyester bcsitzen einen ß-Wcrt entsprechend der folgenden
Gleichung, in die nur die Maßzahlcn einzusehen sind,
von nicht mehr als 0.65:
ß =
- 1.32) L
worin » das spezifische Gewicht und L die Größe
des Kristalls in Λ bedeutet.
Die Kristallgröße kann nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren bestimmt werden.
Das spezifische Gewicht (<>) wird unter Anwendung
eines Gemisches aus Tetrachlormethan und n-Heptan in verschiedenen Verhältnissen entsprechend dem
Schwimmverfahren und Korrektur des erhaltenen Wertes mit dem spezifischen Gewicht von Wasser
bei 20C bestimmt.
Es wurde gefunden, daß der von der vorstehenden Gleichung (I I) auf das Basis von Kristallgröße und
spezifischem Gewicht erhaltene ß-Wert in Beziehung zu der Dimensionsstabilität und Wärmebeständigkeit
des Fadens steht und das Kautschukgegenständc. die mit einer Faserstruktur auf einem Faden mit einem
ß-Wcrt von weniger als 0.65 lediglich ein geringes Wachsen während des Gebrauches und lediglich eine
geringe Schrumpfung während der Herstellung zeigen und infolgedessen eine ausgezeichnete Einheitlichkeit
besitzen. Unter Anwendung von Fäden aus Äthylcnnaphthalin - 2.6 - dicarbonsäurepolycstern mit
einem ß-Wcrt von nicht mehr als 0.65. insbesondere nicht mehr als 0.55. werden verstärkte Kaulschukgegenstände
mit ausgezeichneter Dimensionsstabilität und Wärmebeständigkeil erhalten.
Im allgemeinen sind bei synthetischen Fasern Young-Modul und Schrumpfung entgegengesetzte
Eiccnschaftcn. und wenn der Young-Modul hoch ist.
crsiibt sich eine größere Schrumpfung. Trotzdem haben
die erfindungsgemäß eingesetzten Fäden aus Äthylennaphthalin-2,6-dicarbonsäurcpolyester
kaum eine Ncicung zum Schrumpfen trotz des sehr hohen Young-Moduls.
den sie zeigen. Unter Anwendung von Fäden.
die dem vorstehend beschriebenen ß-Wcrt entsprechen,
ist es möglich. Kautschukgegenständc bei hohen Temperaturen zu vulkanisieren, ohne daß irgendeine
wesentliche Schrumpfung oder Abbau erfolgt, unc dabei wird eine permanente Verformung während
des Ccbrauchs des Produktes verhindert.
Som.' können gemäß der bevorzugten Ausführungs
form der vorliegenden Erfindung verstärkte Kau tschukstrukturen mit ganz ausgezeichnetem Young
Modul. Dimcnsionsstabililät. Beständigkeit gegenübe Feuchtigkeit in der Wärme. Flystcrcsisvcrlust unc
Kriecheigcnschafien erhalten werden, wenn Fädei
aus Äthylcnnaphthalin - 2,6 - dicarbonsäurcpolycstcri
mit den vorstehend aufgeführten Z-Wcrtcn um ß-Werten verwendet werden.
Die im Rahmen der Erfindung cingesctzlcn Fädei
aus Äthylcnnaphthalin - 2.6 - dicarbonsäurepolycste können auf folgende Weise hergestellt werden: Eii
Äthylennaphthalin - 2.6 - dicarbonsäurcpolycster mi einer Eigenviskosität größer als 0.5 wird zu Fäde
aus einem Spinnkopf schmclzgesponncn. der bei eine
höheren Temperatur als dem Schmelzpunkt des Pol} mcren gehalten wird. Bekannte Spinnmaschinen vor
Wärmegreiftyp oder vom Extrudertyp können ve
ίο
wendet werden, jedoch muß in jedem Fall die Spinntemperatur
höher gehalten weiden, als es beim Spinnen von Polyethylenterephthalat ocer Nylon notwendig
ist. Im allgemeinen wird es bevorzugt, eine Spinnkopftemperatur von 300 bis 330 C anzuwenden.
Zur Verhinderung einer Wärmezersetzung des extrudierten Polymeren kann der Spinnkopf direkt erhitzt
werden. Während des Spinnens wird die Umgebungstemperatur
des gesponnenen Fadens bei 250 bis 600 C insgesamt oder innerhalb eines Teiles in einem Bereich
von 100 cm nach dem Spinnkopf gehallen, und
der gesponnene Faden wird dadurch unter Bildung eines nichtgestreckten Fadens mit einer Doppelbrechung
von 0,001 bis 0.020 verfestigt.
Vorzugsweise wird der nichtgeslreckte Faden dann
so gestreckt, daß er die vorstehend Z- und B-Werte erfüllt. Die Streckverfahrcn und Streckbedingungen
sind nicht spcz.iliseh begrenzt, sofern der fertige Faden die vorstehend aufgeführten Z- und 8-Wcrte erfüllt.
Das Strecken wird zwischen zwei Pi ar Walzen mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten unter
Anwendung eines Doms oder einer Platte unter trokkcncm
Frhilzen. beispielsweise durch Infrarot-Erhitzen,
elektrisches Heizen oder Hochfrequenzheizen, durchgeführt. An Stelle des trockenen Heizverfahrens
kann auch ein feuchtes Heizstrecken durchgeführt werden, wobei Dampf oder ein organisches flüssiges
Medium verwendet werden. Vorzugsweise liegt die Strecktemperatur nicht niedriger als 10 C. und das
Streckverhältnis ist nicht weniger als 5,5.
Der gesponnene Faden kann auch gestreckt werden, nachdem er auf einer Haspel aufgewickelt wurde,
oder es kann ein bekanntes direktes Spinn-Streek\erfahren angewandt werden.
Gemäß einem bevorzugten Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäß einzusetzenden Fäden
wird ein nichtgestrccklcs Garn bei einer Temperatur von 110 bis 200 C auf mindestens 40"/n des maximalen
Strcckvcrhüllnisscs unter diesen Bedingungen gestreckt und dann bei 160 bis 260 C und einer Temperatur
oberhalb der Strecklcinperaltr in der vorhergehenden
Stufe auf mindestens 90% des maximalen Streckverhältnisses unter diesen Bedingungen gestreckt.
Auf diese Weise können Fäden aus dem Äthylennaphthalin - 2.6 - dicarbonsäurepolycster mit
dem vorstehend angegebenen Z- und ß-Werten erhalten werden. Bevorzugt haben die eilindunsisücmäß
eingesetzten Fäden einen Wert von 1 bis 30 Denier, insbesondere 3 bis 15 Denier je Bindfaden.
Die Fäden werden in bekannter Weise als Kautschukverstärkungsstrukturen
in Form von Cords. Cordgcwcbe oder Decken verwendet.
Die Verstärkungsstruktur wird in den Kautschuk nach bekannten Verfahren zur Bildung
> on verstärkten Kautschukgegenständen eingebettet. Zur Verbindung des Kautschukes mit dem Faden aus Äihylennaphthalin-2.6-dicarbonsäurcpolyesler
ν ird der Faden oder die andere faserartige Verstärkungsstruklur mit einem
Klebemittel, beispielsweise einer Kombination eines bekannten Resorcin-Formal in Kautschuklatex-Klebstoffes
und einer Fpoxyverbindung. einer Isocyanalverbindung oder einer Athylcniminverbindung. einem
(opolymerem aus einer Polyen verbindung, aktiver Wasserstoffverhindung und einem Polyisocyanat oder
einem (opolymeren aus einem Polyester. Polyenverbindung und einem Polyisocyanat überzogen und die
faserartige Verstärkungsstruktur ist nach der Wärmcbehandlunu in dem Kautschuk eingebettet, woran
sich die Vulkanisation unter Bildung des Kautschukgegenstandes anschließt. Als Klebstoffe werden die
Klebstoffe vom Epoxytyp bevorzugt, da Isocyanatverbindungen und Älhyleniminvcrbindungcn kostspielig
und giftig sind.
Der hier angewandte Ausdruck »Kautschuk« umfaßt die allgemein in der Kautschukindustrie eingesetzten
Kautschuke, und hierzu gehören Naturkautschuk, synthetische Kautschuke oder kompoundierte
ίο Kautschuke, beispielsweise Styrol - Butadien - Kautschuk.
Äthylen - Propylen - Kautschuk. Äthylen-Propylcn-nichtkonjugiertcs
Dien-Kautschuk. Acrylnitrilbutadien - Kautschuk eis - 1.4 - Polybutadien-Kautschuk.
eis - 1,4 - Polyisopren - Kautschuk und Neopren. In den verstärkten Kautschukgcgenständen
gemäß der Erfindung ist die verstärkende Struktur so eingesetzt, daß die Fäden praktisch in der Richtung
angeordnet sind, in der die Zugkraft auf den Kautschukgegenstand ausgeübt wird. Beispielsweise kann
die Faserstruktur in den Kautschukgegenstand in
einer Anzahl von Mustern, beispielsweise in geraden
Linien, parallelen Linien, kreuz und quer, schrägen
Streifen und Radiallinien, eingebettet sein.
Verschiedene Kompoundicrmittel können in den Kautschuk entsprechend bekannten Ansätzen einverleibt
sein. Die Vulkanisation und Herstellung des Kaulschukcs kann nach bekannten Maßnahmen
durchgeführt werden. Da die verstärkende Struktur gemäß der Erfindung nur eine geringe Schrumpfung
und Verschlechterung bei der Vulkanisation zeigt, können hohe Temperaturen und Dampf bei der Vulkanisation
angewandt werden. Als Vulkanisülionsbeschleunigcr können Amine mit guten Ergebnissen
verwendet werden. Es ist nicht notwendig, dfe spezicl-
icn Bedingungen anzugeben, wie z. B. beider Vulkanisation
von Polyethylenterephthalat, die in der britischen Patentschrift 11 06 920 beschrieben ist.
Die Erfindung wird weiterhin an Hand der Zeichnungen erläutert, worin die
Fig. 1 bis 3 schematische Darstellungen, teilweise
im Schnitt, von Reifenslrukturcn szcmäß der Erfindung,
F i g. 4 einen Querschnitt eines V-Riemens entsprechend der Erfindung und
F i g. 5 ein Diagramm, das den Hysteresisverlusi
von verschiedenen Fasern zcisit. darstellt.
In den Reifen gemäß der trfindurm sind die verstärkten
Strukturen aus Äthylennaphthalin-^-dicarbnnsaurepolyester-Fäden
mit den vorstehend ge-
schilderten Eigenschaften in den Laufkörpcr in »and-Inrm
eingebettet. Die Fig. 1 /emt einen Reifen mil
radialer Beschiehtungniit einem vicrschichticen (nine
und einer zweischichtigen Karkasse. Die Bezusiszillern
1 und 2 zeigen Karkassenschichten und dk
Bezugsziffern 3. 4, 5 und 6 Giirtelschichten aus Fäder
aus Athylcnnaphthalin-2.6-dicarbonsäurepoIyestern
In den Gurtelschichten 3. 4. 5 und 6 sind die Fiidcr
beispielsweise in einem Winkel von 5 bis 35 zui
Drchnchtung des Reifens angeordnet, und in samt
liehen anderen Schichten ist die Anordnun» der 1 ader
die gleiche wie in den F j g. l. : llnd 3 per Faden is
in radialer Weise in den Karkassenschichten 1 und I angeordnet. Dieser laden kann aus dem vorslehcnc
beschriebenen Athylennaphthalin-lft-dicarbonsiiiirc·
polyester oder einem anderen laden, der aus Rayor
von hoher Zähigkeit. Polyhexamelhylen-adipamid I ο ycapiolaclam oder Polyäthylenterephlhalat be
stehen kann, aufgebaut sein.
Der in der 1·' i g. 2 gezeigte Reifen mil einseitiger
Gürlelschichl liai eine zweischichtige Karkasse und
einen zweischichtigen Gürtel. In den Karkassenschichten 7 und 8 ist der Faden in einem Winkel von 30 bis
45 zu einer radialen Richtung des Fadens angeordnet. und die Gürtelschiehten 9 und 10 haben den gleichen
Aufbau wie in F i g. 1.
Die F i g. 3 zeigt einen gleichen Reifen mit einseitiger Gürlelbeschiehtung wie in Fig. 2. jedoch besteht
dieser aus zwei Karkassenschichten 11 und 12 und vier Gürtelschichten 13. 14, 15 und 16.
Die F i g. 4 zeigt ein Beispiel eines V-Riemcns, der gemäß der Fründung verstärkt ist. wobei ein Kabelcord
17 aus dem Athylennaphlhalin-2,6-dicarbonsäurepolyester
gemäß der Frlindung in Längsrichtung in den Kautschuk 18 eingebettet ist. der mit einem
Baumwolle-Deckiuch 19 überzogen ist.
Die entsprechend der Frlindung verstärkten Kauisehukgegenstände
sind insbesondere wertvoll als Reifen und Riemen zur Kraftübertragung und zur Förderung von Gegenständen, jedoch finden sie auch
Anwendung auf den Gebieten von wasserfester Kleidung, bei der Festigkeit erforderlich ist, kautschuküberzogenen
gewehten Tüchern, hydraulischen Schläuchen. Dainpfschläuchen. Kaulschukbufferpolster und
äußere Tberzüge für elektrische Drähte und Kabel.
Die im Rahmen der Frlindung verwendeten Älhylennaphlhalin
- 2.6 - dicarbonsäurcpolycstcr - Fäden (PEN) haben einen weithöheren Young-Modul als
die zur Zeit in Gebrauch befindlichen Rayon-Fasern und synthetischen Fasern, wie sich aus der nachfolgenden
Tabelle 1 cruibt.
labeile Π
Wärmebeständigkeit und Vulkanisalionsbeständigkeit von verschiedenen organischen Fasercorden
PI-N
Riivon
IM I
N\lon-ft
| Wärmebe | 94 | 0 | 70 | 90 |
| ständigkeil | ||||
| Beständigkeit | 90 | 50 | 72 | 40 |
| gegenüber | ||||
| Vulkanisation | ||||
| Anmerkungen |
Wärmebeständigkeit ist die Beibehaltung der Zähigkeit in Prozent einer Probe nach der Behandlung
während 48 Stunden bei 150" C, wobei die Probe in einer Atmosphäre mit einer relativen Feuchtigkeit
von 65% eingeschlossen ist.
Vulkanisationsbeständigkeit ist die Beibehaltung der Zähigkeit in Prozent einer Probe nach einer Behandlung
während 10 Minuten bei 215°C, wobei die Probe zwischen Plallcn auskompoundierlen Kautschuk
fixiert ist.
Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung. Bei diesen Beispielen waren
die Zusammensetzung des Klebstoffes, die Kautschukansätzc
und die Vulkanisationsbedingungen folgende
Ansatz der Kautschuke für Reifen
35
40
45
Young-Modul (kg mnr| von verschiedenen
omanischen Fasern
omanischen Fasern
l-'aden
Umgebuntis- Pl-N R;ijon PlT 6-N\lon
temperatur
Raum- 3500 2000 1400 400
temperatur
100 C 2300 1500 950 200
1I I'll Pi>k;ith\lcn-lercpliihaht.
Wie sich aus Fig. 5 ergibt, hat der PFN-Faden
gemäß der Erfindung einen weit niedrigeren Hysteresisverliist
als andere verstärkte lasern und hat bessere dynamische Eigenschaften bei hohen Temperaluren,
denen die Reifen während des Betriebes ausgesetzt sind. Der in Fig. 5 gezeigte llysteresisvcrlust wurde
an einem Instron-Zugmeßgerät unter Anwendung einer Probe von 20 cm. einer Dehnungsgeschwindigkeil
von 100% Minute und einer Belastung von 2.3 kg 1000 den. die 20mal ausgeübt wurde, bestimmt.
Aus Tabcllcll ergibt sich, daß die Poly-Iäthylennaphthalin
- 2.6 - dicarbonsäure) - Fäden eine weit bessere Beständigkeit gegenüber Wärme und bei der
Vulkanisation zeigen als Rayon und synthetische Fasern wie Nylon-6. Nylon-66 und Polyäthylcnleretil-it li-il-i I
Kautschuk bestandteile
Karkasse Lauffläche (Teile! ileilei
Natürlicher Kautschuk 80 80
Styrol-Buladicn-Kautschuk 20 Cis-IA-Polybutadien-Kaulschuk 20
llochabriebsruß 5 50
ZnO 40 20
Diphenylguanidin 0.2
Dibcnzothiazyl-disulfid O.S
2-MerCiipto-henzothiazo!
Styrol-phenol-Kondcnsat 1.0
Styrol-phenol-Kondcnsat 1.0
Phenyl-i-iiaphlhylamin 1.0
Stearinsäure 1,25 3.0
( uiTiaron-indenharz 0.25 2.5
Kiefern teer 1.5
Schwefel 3.0 3.0
CaCO, 3.0
Vulkanisation von Reifen
Die in den Fig. 1.2 und 3 dargestellten Reifenrol
lingc wurden hei 170 C während 15 Minuten bei einci
Druck von 50 kg/cm2 vulkanisiert.
Ansatz des Kautschuks für Riemen
Naturkautschuk 100 Teile
1 lochabricbsruß 50 Teile
ZnO 2,0 Teile
2-Mercaplo-bcnzothiazol 1.0 Teil
Phcnvl-.i-nanhlhvlamin 1.0 Teil
1964
Stearinsäure 3,0 Teile
Cumarcn-indenharz 0,25 Teile
Kiefernteer 1,5 Teile
Schwefel 3.0 T-.-iic
Diese Bestandteile wurden kompoundiert und unter Anwendung eines Banbury-Mischers verknetet, unter
Kneten auf einer offenen Walze erhitzt, zu einem Bogen durch Bogenwalz.cn geformt und zu der gewünschten
Länge geschnitten.
Vulkanisation der Riemen
Die Riemen wurden bei 153 C während 10 Minuten
in einem Dampfautoklav bei 10 kg'cm2 vulkanisert.
Biegebedingungen Flüssigkeitszusammensetzungen
Die folgenden Bedingungen wurden entsprechend der belgischen Patentschrift 6 30 633 angewandt.
Erste Eintauchflüssigkeit für Pf-τ" oder PI-N
(Flüssigkeit A)
Epicoat 812 (Shell Chemical Co.) 50 Teile
Dioctyl-natriumsulfosuccinal 7 Teile
Piperidin 6 Teile
Hycar 2518 (41%) (Japanese Geon
Company) 60 Teile
Wasser 900 Teile
Zweite Eintauchflüssigkeit für PFH" oder PIiN oder
erste Eintauchflüssigkeit für Nylon (Flüssigkeit B) ^0
Resorcin 14 Teile
Formalin (35%) 50 Teile
NaOH (10%) 7 Teile
Natürlicher Kautschuklatex .... 55 Teile
Hycar 2518 (41 %) 330 Teile
Wasser 550 Teile
Erste Eintauchflüssigkeil für Rayon (Flüssigkeit C)
Resorcin 30 Teile
Formalin (35%) 40 Teile
NaOH (10%) 7 Teile
Hycar 2518 (41 %) 120 Teile
JSR-2108 (40%) (Japan Synthetic
Rubber) 500 Teile
Wasser 1000 Teile
Wärmeverfcsligungs-Bedingungen
Das Eintauch wurde unter folgenden Bedingungen unter Anwendung einer Eintnuchmaschinc der Litzler-Company
durchgeführt.
514
PIiN IM!! 6-Nylon
Kavon
Erste Wärmevcrfcstigungs-Bedingung
Temperatur 220 220 150 210 150
Zeit (Minuten) 4 4 1,5 0,5 3
Zweite WärmevcrfcsUjiungs-Bcdingung
Temperatur 210 210 200
Zeit (Minuten) 2 2 I
55 Die physikalischen Eigenschaften wurden in folgender Weise bestimmt:
Zähigkeit und Dehnung
Die Probe wurde während eines Tages bei einer relativen Feuchtigkeit von 65% bei 25 C stehengelassen.
Eine Probe von 20 cm wurde auf einem Instron-Tensile-Testgerät
bei einer Dehnungsgeschwindigkeit von 100% Minute untersucht. Die Zähigkeit wurde
berechnet, indem die Bruchzähigkeit durch den Denier-Wert der Probe vor der Bestimmung dividiert
wurde: die Dehnung ist die Bruchdehnung.
Young-Modul
Eine Probe wurde während eines Tages bei einer relativen Feuchtigkeit von 65% bei 25 C stehengelassen.
Eine Probe wurde auf dem Instron-l ensik-Tcstgeräl
bei einer Dehnungsgeschwindigkeit v<ui 20% Minute untersucht. Das Verhältnis von Beanspruchung
zu Spannung innerhalb des geradlinigen Teils der Bclastungsdehnungskurve bis zu 1% Dehnung
wurde abgelesen und der Young-Modul aus dem
Verhältnis berechnet.
Beispiel Λ
Ein mit einem Teilkondensat versehener Autoklav wurde mit 5000 Teiien 2.6-Dimethylnaphthalai.
2600 Teilen Athylcnglykol, 3.50 Teilen Calciumacetaimonohydrat
und 1.80Teilen Anlimonlrioxid beschick;
und während 4 Stunden auf 165 bis 230 C erhitzt. Nach Abtreiben des Methanols wurden 0.N40 Teile
phosphorige Säure zugegeben. Das Reaktionsgemiseh wurde in ein Polymerisationsgefäß gegeben und allmählich
erhitzt. Es wurde während 10 Minuten hei 260 C bei normalem Almosphärendruck. während
40 Minuten bei 275 C und 20 mm Hg und während 100 Minuten bei 290 C und weniger als 0.5 mm Hg
umgesetzt, wobei ein Präpolymeies mit einer Eigenviskosilät
von 0,55 und einem endständigen Carboxylgehalt von 28 Äquivalenten je Million Gramm gebildet
wurde. Nach beendeter Polymerisation wurde das geschmolzene Präpolymere unmittelbar extrudiert
und in Körnchenform übergeführt. Das körnchenförmige
Präpolymere wurde während 3 Stunden auf 190 C erhitzt und während 8 Stunden bei 245 C in
einem trockenen Stickstoffatom gehalten, der in einer
Geschwindigkeit von 200 ml Minuten g Polymeres strömte. Das als Polymeres Nr. 1 bezeichnete PoIy-(äthylcnnaphthalin-2.6-dicarboxylat)
mit einer Eigenviskositäl von 0,80 wurden erhallen.
Die Polymeren Nr. 4, 5, 6, 7. 10. 11 und 12 wurden
entsprechend dem Verfahren der USA.-Patentsehrift 34 33 770 hergestellt. Als Zusatz wurde Diphcnyloxalal
(abgekürzt DPO) verwendet und während des in Tabelle 111 angegebenen Zeitraumes in der
dortigen Menge während der Herstellung des im Beispiel A beschriebenen Präpolymeren zugesetzt. Nach
der Zugabe von DPO wurde die Umsetzung während einiger Minuten bei normalem Atmosphärendruck
durchgeführt und anschließend der Druck im System allmählich verringert. Schließlich wurde die Umsetzung
während 15 Minuten unter einem Hochva-
/ο
label le IV
kuum von weniger als 0.5 mm Hg ausgeführt und
dabei das Polymere gebildet. Die während der Polymerisation
unter Hochvakuum und der Umsei/uns: zwischen dem Polymeren unci DPO angewandten
Temperaturen betrugen 290 C bei den Polymeren Nr. 4. 5. 10. 11 und 12 und 2SO C bei den Polymeren
Nr. 6 und 7.
Die Polymeren Nr. 3. S und 9 wurden ohne Anwendung eines Zusatzes hergestellt. Die Polymeren
Nr. 3. 4. 5. 8, 9 und 12 waren Poly-(äthylen-2.6-naph- io Probe
thalat). das Polymere Nr. IO ein Poly-(äthylen-2.6-naphihalat)
mit einer Copolymerisation von 1 MoI-prozenl an Naphthalin-2.6-dicarbonsäure. bezogen
auf den gesamten Säurebestandteil, das Polymere Nr. 11 war ein Poly-(äthylen-2.(>naphthalai) mit einer
Copolymerisation von 10.0 Molprozent Naphthalin 2,6-dicarbonsüure. bezogen auf den gesamten Säurebestandleil.
und die Polymeren Nr. 6 und 7 waren aus Polyethylenterephthalat.
20 Libelle V
| Siieck- \cih.illni- in tier I Sliile |
Sι reck- u:rli.illiiio im der |
Sl ι eck- \erhjlini in der ν SmIe |
(jCvlllik's s Sl reck- \erhallm-. |
|
| Probe 1 | 4.72 | 1.39 | 1.00 | 6.53 |
| Probe 2 | 4.72 | 1.39 | 1.06 | 6.96 |
| Die Tabelle |
Ligenschaften V aufgeführt. |
der erhaltenen Garne sind in |
Truhe
i'iolx- :
25
ToK-
moi es
moi es
Menno :in
I)PO IMoI-pro/enl.
he/oiien ;iuf
gemimten
Si'ui rehcsiiiiulleili
I)PO IMoI-pro/enl.
he/oiien ;iuf
gemimten
Si'ui rehcsiiiiulleili
| 3 | 0.8 |
| 4 | 0.5 |
| 5 | 0.3 |
| 6 | 1.0 |
| 7 | |
| 8 | |
| 9 | 0.5 |
| 10 | 0.5 |
| 11 | |
1.2
| rinxel/iinux- | I-.rliallei | ies l'ohineres | Ligcnviskosiläi | 0.66 | 0.66 |
| /eii inner | COOH-Gehalt | 26 | 26 | ||
| Hoch vakuum ι Mm.I Mir |
silal | ■ ko- (arho\\l- imippen- L-ehiili |
(Äquivalente (NVg) |
||
| /uuiihe MMi I)TO |
\; 11L1111 c | Denier | 310 den | 290 den | |
| 56 Läden | 56 lüden | ||||
| Bruchfestigkeit. | 8.48 | 9.0f- | |||
| g den | |||||
| 200 | 0.75 | 41 | 15 Bruchdehnung | 5.3 | 4.8 |
| 75 | 0.69 | 11 | ("Vl | ||
| 120 | 0.85 | 21 | Young-Modul | 2750 | 31 20 |
| 160 | 1.02 | 35 | (kg ninrl | ||
| 140 | 1.12 | 12 | 40 hi | 0.344 | 0.354 |
| 120 | 0.61 | 58 | |||
| 60 | 0.43 | 21 | S | 0.879 | 0.899 |
| 85 | 0.70 | 25 | Tm ( Cl | 283.4 | 286.6 |
| L (A) | 65 | 65 | |||
| 90 | 0.69 | 29 | |||
| 45 ., | 1.3670 | 1.3615 | |||
| 60 | 0.66 | 6 | |||
| Z | 45 | 44 | |||
| B | 0.33 | 0.37 | |||
| Beispiel | 1 |
50
Das nach Beispiel A erhaltene Polymere Nr. 1 wurde bei einer Temperatur von 330 C mit einer
Lxtrudiergeschwindigkeil von 56.Og Minute unter Anwendung eines Spinnkopfes mit 56 Löchern mit
einem Durchmesser von..0.5mm und einer Länge
von 0.9 mm gesponnen und in einer Geschwindigkeit von 250 m je Minute aufgewickelt.
Line Heizkammer von 50 cm Länge war unterhalb des Spinnkopfes angebracht, und die Temperatur im
Weg des Spinnens wurde auf 350 C eingestellt. Das erhaltene nichtgestreckte Garn wurde bei den nachfolgend
angegebenen Temperaluren in einer Aufnahmegeschwindigkeit von 100 m Minute und in dem
in Tabelle IV angegebenen Verhältnis gestreckt:
65
Liste Stufe: HciUdom von 140 C.
Zweite Stufe: Heizplatte von 190 C.
Dritte Stufe: Heizplatte von 210 C.
Zweite Stufe: Heizplatte von 190 C.
Dritte Stufe: Heizplatte von 210 C.
Das erhaltene Garn wurde mit vier Luden gebündelt, und zwei der gebündelten Luden wurden dann
unter Anwendung von S- und Z-Zwirnungen (53 χ 53) verarbeitet. 2.0 g jeder erhaltenen Probe und LOmI
Wasser wurden in ein Reagenzglas von 20 ml eingeschlossen. Das verschlossene Rohr wurde während
4 Stunden in ein Ölbad von 150 bzw. 180 C eingetaucht. Die Zähigkeitsbeibehallungen der Proben
wurden dann mit den nachfolgend in Tabelle Vl aulgeführten Lrgebnissen untersucht. Die Vorgarne wurden
zwischen zwei Kauischukpkilten gebracht, die
aus den vorstehend aufgeführten kompoundierten Kautschuken für Karkassen hergestellt worden waren
und während 25 Minuten unter einer Belastung von 50 kg cm2 bei 210 und 235 C wärmebehandelt. Die
ZähigkeitsbeibehalUingen der Proben nach der
Wärmeverschlechterung sind in 'Tabelle Vl aufgeführt.
Ta bei le Vl
I'rohe
/:ίΙιίΐ!Κι:ΠΝΠοϋχ·1ι·ιΙιιιΐΐ!;
Rohr |S(i (
ISO C /ahinkeitsbeihehalum.ü
("„ι in k.tulM.luik
("„ι in k.tulM.luik
9Χ.Χ 99.2
37.4 39.0 94
95
95
s 2
57
57
ii.ilIi der SYarmebehamJkni^
;—ΓΓ^ ii Tn,,.,.
u>r der W.imieheh.iiulltini:
Es ergibt sich aus diesen Werten, daß die gemäß der Erfindung verwendeten Verstärkvingsproben einen
•ehr geringen Wärmeabbau unter scharfen Bedingungen
und bei hohen ) cmpcriiiurcn haben und daß
sie hinsichtlich der Beständigkeil gegenüber Wärme weit besser sind als Polyäthylenterephthalal-Proben.
wie sich aus dem nachfolgenden Vergleichsbeispiel ergibt.
Vergleichsbeispiel I
Polyethylenterephthalat (abgekürzt I1ETl mit einer
Eigenviskosität von 1.05 und einer endständigen Carboxy Igruppen-Konzentration von 22 Äquivalenten
K)" i> wurde entsprechend dem Verfahren nach Beispiel
A hergestellt. Dieses Polymere wurde als Polymeres Nr. 2 bezeichnet.
Das Polymere Nr. 2 wurde mit einer Spinntemperatür von 305 C aus einem Spinnkopf mit 56 Löchern
mit einer Extrudiergeschwindigkeit von 56.0 g Minute versponnen und in einer Geschwindigkeit von 250 m
je Minute aufgewickelt. Line Heizkammer von 50cm Länge war unterhalb des Spinnkopfes angebracht.
und die Temperatur im Wege des Cjarnes war .mi
350 C eingestellt. Das erhaltene, nichtgestrecktc Garn
A'iirde in einer Geschwindigkeit von 100 m je Minute
unter den in Tabelle VII angegebenen Bedingungen gestreckt.
Probe Nr Strecken der eisien Slule Strecken dci /neuen Slnie Strecken der drillen Stufe
Sl reek lenipci.it in Sl reek * erhalt η is Si reck temperatur Sl reck \ erhall η i>
Slivcklcmpcratui Sl ι et k\ ei h,,;::,;.
I Cl I (/I I Cl
102
102
4.31 4.3!
150 150
Die Probe Nr. 4 wurde weiterhin während 3 Tagen in einer 0,6%igen Ätherlösiing von Diazomethan gehalten.
Die Eigenschaften des erhaltenen Garnes wurden bestimmt. Probestücke aus dem Garn mit
Tabelle VI11
!.4S
I.4S
I.4S
1.00 1.00
dem gleichen Aufbau wie die im Beispiel 1 gebildeten wurden dem Wärmeabbau in der gleichen Weise wie
im Beispiel i unterworfen. Die ürücbnisse sind m
Tabelle Vl 11 enthalten.
| l'rohe Nr |
l'.iiien- \ iskosital |
Carbowl- t'iuppen- (ieh.ill |
IX | :mer | 56 L | ädcn | / | ahiekeit | De | Ιιηιιημ | ΥΐΜίηυ- \Iodul |
/ahi.ukeits behaltunjj schloNscne |
hei- liii \ei - ii Roh; |
/ah bell. Kai |
iLikeilsbei 1111111 jj im ΙΙ-iChllk |
26 |
| (Aquna- lenle 10" im |
56 F | äilen | Il- | den I | I" Il | I | Ike curl | '".ii ISO ( |
ISO C | I "η Ι :ιο |
( | IS | ||||
| 3 | 0.97 | 26 | 31 | 5 den | 9. | 21 | 15. | 6 | 1600 | 45.0 | 0 | ,S 6 | ||||
| A | 0.97 | 12 | 31 | 5 den | 9. | LS | 15. | 7 | 1530 | 64.2 | 16.1 | S7 | ||||
Aus den Werten der Tabelle ergibt sich eine bemerkenswerte
Verschlechterung der Polyäthyienterephthalat-Versuchsproben unter scharfen Bedingungen
bei hohen Temperaturen.
Beispiel 2
und Vergleichsbeispiel 2
Garnproben wurden in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 aus den Polymeren Nr. 3. 4. 5 und S hergestellt,
die nach Beispiel B erhallen wurden. Jedes dieser Garne wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel
I zu einem Probestück verarbeitet und die eiliallenen
Probestücke während I Tages in einem Lullbad bei 20 C und bei einer relativen Feuchtigkeit
von 65" ei stehengelassen. 2.0 g jeder Probe wurden in Glasrohre von 20 ml eingeschlossen und das verschlossene
Rohr während 4X Stunden in einem ölbad von 150 C eingetaucht. Anschließend wurden ti ic
Proben herausgenommen und die /ähigkeitsbeibehallung
bestimmt. Die Ergebnisse sind in Libelle IX enthalten.
abelle IX
/ W C·.
Vergleichsbeispiel 2
Nr.
Nr.
| Lfruppcn- (iL-hall (Ac] in\ tt lcn ic Ki- i!· |
0.70 |
| 50 | 0.63 |
| 15 | 0.7K |
| 26 | 0.55 |
| 70 | |
45
45
47
45
47
42
0.33
0.33
0.31
0.33
0.31
0.45
u>i Je! hcihch.ilHiivj
Hch;milliini;
ll! OCIlI
S. 64
X.44
9.04
X.44
9.04
7.41
ι"., ι
S3
100
92
70
UH ι·· " ■ — - - 1
16-diearboxyIal) weit bessere Kautschukverstärkun_.
strukturen sind als die Probeslücke aus Poly-(äthylenlereplilhalat).
Vergleichsbeispiel 3
lis ergibt sich aus den vorstehenden Ergebnissen. Au-. den [igcbnissen dieser Tabelle /cig! es sich,
daß die Probestücke aus Poly-(äthylennaphthalin- 20 daß bei einer Zunahme des Carboxy Igruppen-Gehaltes
'·'- "
' ' ·■ ' der Wärmeabbau des Polyälhylenterephthalat-Cords
ausgeprägter wird und daß cm Polyälhv lenterephthalat-Confmil
einem kleinen Carboxylgruppen^ ichalt ein relativ kleinerAusmaßder \Värme\ersehlechierung
erleidet, jedoch eine erniedrigte 1 kilning zu Kautschuk
hat.
Verulciehsbeispie! 4
Poly - (älhylennaphlhalin - 2.6 - dicarhoxvlail nut
einer Ligenviskosität von 0.43 wurde bei einer Spinntemperaiur
von 300 C aus einem Spinnkopl mit 50 Löchern mit einem Durchmesser von 0.5 mm und
einer Länge von 0.9 mm in einer L.xtrudicrgeschwmdiiikeit
von 56.0 g Minute gesponnen und in einer Geschwindigkeit von 250m je Minute aufgewickelt.
Der Bereich 50 cm unterhalb des Spinnkopfes wurde bei einer Temperatur \on 350 C gehalten. Das
erhaltene nichtgestreckte Garn hatte eine Eigenv iskositat
von 0.40 und einen Carboxylgruppen-Gehali \on 25 Äquivalenten 10" g. Das nichtgestreckle _ Garn
wurde in einem Gesamtsireckvcrhälinis von 5.6 bei einer Aufnehmgeschwindigkeii von 100 m je Minute
bei 140 C in der ersten Stufe und bei IS)O C in der /weilen Stufe gestreckt. Das erhaltene Garn IProbe
Nr. 1!) haue eine Zähigkeit von 5.X2g den und eine
Dehnung von 4.6",,. einen /-Wert von 39 und einen /J-Wert von 0.50. Aus diesem Garn gefertigte Probeslücke
halten eine unzureichende Zähigkeit und erwiesen sich zur Verstärkung \on Kaulselnikgegensiäiuien
als uniieeimiei.
Uarnproben wurden in der gleichen Weise wie im
Venilcichsbeispiel 1 aus den Polymeren Nr. 6 und 7
(Poiyiitliylenlercphthalat). die nach Beispiel B erhalten
wurden, hergestellt. Diese Garne wurden in der bleichen Weise wie im Beispiel I zu Probestücken
verarbeitet und die erhaltenen Probestücke dem Wiirmcabbauversuch unter den gleichen Bedingungen
wie im Beispiel 2 unterzogen. Die Ergebnisse sind in TabelleX enthalten. Die Probestücke wurden entsprechend
dem vorstehend beschriebenen Haftungsvcrsuchen für PIiN behandelt und in Abständen von
3 mm in den vorstehend beschriebenen kompoundiertcn Karkasscnkautsehuk eingearbeitet. Die Vulkanisation
des Kautschuks wurde während 50 Minuten bei 135 C und 50 kg cm' unter Herstellung \on Ycrsuchsstücken
zur Untersuchung der Haftung von Cord und Kautschuk durchgeführt, liin l.nde des
Versuchsstückes wurde festgelegt, und die /um Abschälen
von fünf Cords aus dem Versuchsstück in einer Richtung von ISO erforderliche Kraft wurde
bei Raumtemperatur mit einem Instron-Zugmeßgeiät bestimmt. Die Ergebnisse sind als Coid-Kautsehuk-Haflurm
(kg 5 Cords) angegeben und in Tabelle X enthalten.
label le X
Nr.
H' C;irho\\l- I-.ilicii- /.ihiükcil /,thi;: ( ,n*i-
jinippcn- Mvko- \orik-i kcil^- K.111
ücli.ill -·ΙΙ.ΊΙ l!ch;iiitl- Ivihc- 1 v^huk ■
ImiL1 li.iliuni1 !i.tliuni1
(AlJUI
\.ilcnk'
40
IS
IS
0.95
1.05
1.05
Ic ilenI
9.1S
9.45
9.45
Il: ilen ι
12.9
S 5 Beispiel 3
und Vergleich^beispiel 5
Jedes Polymere Nr. 10 und 11. die nach Beispiel B erhalten wurden, wurde bei einer Spinnlemperauir
von ^15 C gesponnen, wobei die anderen Spinnbedingungen
wie im Beispiel 1 waren. Das aus dem Polymeren Nr. 10 erhaltene nichtgestreckle Garn
winde in drei Stufen unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 gestreckt, und das aus dem Polymeren
Nr. 1 1 erhaltene nichtgestreckle Garn wurde in drei Stufen bei einer 10 C niedrigeren Temperatur
als der Strecklemperatur im Beispiel 1 gestreckt. Die erhaltenen Garnproben halten die in Tabelle Xl aufgeführten
Eigenschaften.
Beispiel 3
Vcrgleichsbcispicl 5
Vcrgleichsbcispicl 5
| l'olwiier Nr.' |
Probe Nr. |
0.64 | (arbo\\l- 1 μ nippen- (iehalt (Äquiva lente M)' 'μ] |
(iesamles Streck verhältnis ι |
| 10 | 12 | 0.62 | 30 | 7.0 |
| 11 | 13 | 35 | 5.8 | |
/-Wert Ii-W crt
47
0.35
0.70
0.70
/ahiükeil Oehnimi:
Il? den)
N.87
6.10
6.10
5.4
6.5
6.5
Die Garnproben wurden in der gleichen Weise wie bestandteil enthält, in einem höheren Ausmali wärme·
im Beispiel 1 zu Probenstücken verarbeitet und die 15 geschädigt wird und als Kautschukverstärkungsstruk-
erhaltenen Corde dem Wärmeabbauversuch entsprechend dem Verfahren von Beispiel 1 unterworfen.
Die Ergebnisse sind in TabelleXlI enthalten.
tur ungeeignet ist.
Beispiel 3
Vcrglcichsbcispiel 5
Vcrglcichsbcispiel 5
Probe /ähigkcils- Zahigkeils-
Nr. beibchalluny beibehaluini!
im verschlösse- in Kautschuk
neu Rohr
150 C ISO C 21» C 235 C
12 95.6 33.6 91 48
13 55.0 18.6 85 12
Es ergibt sich aus den Werten der TabelleXlI, daß
der Cord aus dem Polymeren Nr. 11. der 10.0 N4olprozent
Naphlhalin-2.7-dicarbonsäurc als Copolymcr-
und Vergleichsbeispiel 6
Das nach Beispiel B erhaltene Polymere Nr. II wurde bei einer Spinnlemperatur von 315 C gesponnen,
wobei die anderen Bedingungen wie in" Beispiel 1 waren, und unter den gleichen Bedingunger
wie im Beispiel 1 zu einem Gcsamtstreckverhällni: von 6,60 gestreckt. Das erhaltene Garn wurde in dci
gleichen Weise wie im Beispiel 1 zu Corden verarbeite und die erhaltenen Corde als Probe Nr. 14 bezeichnet
Die Probe Nr. 14 wurde einem Cord-Kautschuk Hafiungsiest unter Anwendung der Klebstoff-Flüssig
keil (Flüssigkeilen A und B). die eine Epoxyver bindung enthalten, und dem kompoundicrlen Kau
tschuk für die Karkasse unterworfen. Weiterhin wurdi die Probe einem Wärmeabbautest unter den gleichet
Bedingungen wie im Beispiel 2 unterzogen. Die Hr gebnisse sind in Tabelle XIIl enthalten.
| Probe Nr. |
Liucn- viskosilat |
Carboxyl- jmippcn-Gchalt (Äquivalente' 10" el |
/Weil | n-\\ en | C ord-Kau- tschukhaftunii ^μ 5(OnIsI |
/ähickci'.sbei bchaluinu bei 150 C in'ver- "dilosscnevn Rohr I " 111 |
|
| Beispiel 4 | 5 1 |
0.67 0.66 |
50 26 |
45 44 |
0.33 0.33 |
13.4 9.4 |
83 91 |
| Vergleichs beispiel 6 |
14 | 0.60 | 10 | 45 | 0.33 | 4.0 | 99 |
Mercaptobenzimidazol als Antioxidationsmittel für Kautschuk und Diphenylguanidin als Vulkanisationsbeschleuniger wurden jewciis aus einer 3%igcn Lösung
in Aceton auf Corde aufgebracht, die aus der Probe dationsmittcl und keinen Vulkanisationsbeschleun
ccr enthielt, verglichen. Die Kreebnisse sind in di
Tabelle XIV enthalten.
Mr· : !^N)· erhalten nach BeispielJ^undjer Probe 60 7iihigkci,sbeibehaltung ('
Nr. 3 (PET). erhalten nach Vcrgleichsbeispicl 1, hergestellt
worden waren. Die auf diese Weise behandelten Corde wurden in den vorstehend beschriebenen kompoundicrtcn
Kautschuk eingebettet und anschließend während einer Stunde bei 150'C und 50 kg/cm2 6s
und während weiterer 48 Stunden bei 150' C vulkanisiert.
Die Zähigkeitsbcibchaltung der Corde wurde im Vergleich zu dem Rohcord, der kein Anlioxi-
Probc
Nr
2 (Pl-N)
3 (PIT)
Rohstück
99.4
90.1
90.1
Merc.ipii
imida/nl
imida/nl
59.S
heu.
Oiptien) !-
LMianulm
LMianulm
92.7
43.8
43.8
/ftf
'23
Aus den Werten der Tabelle ergibt es sich, dall
Polyäthylcnterephlhalal-Corde einen bemerkenswerten
Abfall der Zähigkeit erleiden, jedoch die PoIy-(ülhylcnnaphlhalin-2.6-dicarboxylat)-Cordc
als Kauiscliukverstärkungsmitte!
sehr gul sind.
Beispiel 6
und Vergleichsbeispiel 7
und Vergleichsbeispiel 7
Ein entsprechend dem Verfahren nach Beispiel A hergestelltes Poly-(äthylcnnaphthalin-2.6-dicarboxy-IaI)
wurde bei einer Spinnlemperatur von 315 C unter Anwendung eines Spinnkopfcs mil 192 Löchern
mit einem Durchmesser von 0.5 mm mit einer Exlrudiergeschwindigkeil
von 235 g Minute versponnen und dann in einer Geschwindigkeit von 300 m je Minute
aufgewickelt. Eine Heizkammer von 50 cm Länge war unterhalb des Spinnkopfes angebracht, und die
Temperatur im Wege des Garnes wurde auf 350 C eingestellt. Das erhaltene niehtgeslrecktc Garn wurde
in einer Aufnchmgcschwindigkeit von 75 m je Minute in drei Stufen bei den nachfolgend angegebenen Temperaturen
und Streck Verhältnissen gestreckt:
Erste Stufe: Heißdorn von 135 C.
Zweite Stufe: Heizplatte von 195 C.
Dritte Stufe: Heizplatte von 215 C.
Zweite Stufe: Heizplatte von 195 C.
Dritte Stufe: Heizplatte von 215 C.
| Tabelle XV | Probe Nr. | Slrcok vcrhiiltnis in der I. Sliife |
Streckverhältnis in der 2. Stufe |
Streckverhältnis in der 3. Stufe |
Gesamtes Streck vcrhältn |
| 17 18 |
4.85 6.00 |
1.39 1,10 |
1.06 1,06 |
7.13 7.(X) |
|
| Beispiel 6 | 19 | 3.90 | 1.39 | Null | 5.42 |
| Vergleichs beispiel 7 |
|||||
Die erhaltenen Garne hatten die in Tabelle XVI aufgerührten Eigenschaften,
■belle XVI
| Piolv Nr. |
liigen- viskositäl |
C'arboxxl gruppcn-(jeh;ili (Äquivalente H)" g| |
den 192 lüden | l'iihigkcit Iu dcnl |
Dehnung | /Wert | Ii-W |
| 17 | 0.60 | 34 | 990 | 7.5 | 5.2 | 41 | 0.38 |
| 18 | 0.60 | 34 | 1000 | 9.1 | 4,6 | 48 | 0.30 |
| 19 | 0.60 | 34 | 1300 | 5.0 | 6.8 | 34 | 0.70 |
Anschließend wurde ein Gürtelreifen unter Anwcndung von jeweils aus den Proben Nr. 17.18 und 19
erhaltenen Poly - (äthylennaphthalin - 2.6 - dicarboxylat-Fäden als Verstärkungsgürtel und eines Rayon-Cords
als Karkasse hergestellt. Der als Vcrstärkungspürtel
eingesetzte PEN-Cord war aus zwei der vorstehend aufgeführten Garne (28.S χ 2SZ. T 10cm)
aufgebaut, und der Gürtel enthielt 30 Corde auf 5 cm
mit vier Schichten. Der Rayon-Cord als Karkasse
hatte 1650 Denier,-2 (47 S χ 47 Z. T 10 cm) und die
Karkasse enthielt 38 Corde auf 5 cm mit zwei Schichten Die Größe des Reifens war 165 SR 13.
Die Corde für das Band waren in einem Winke von etwa 15 gegen die Umfangsrichtiing angeordnet
und die Corde für die Karkasse waren in einem Winke von 90 r.ur Umfangsrichtung angeordnet. Die Eigen
schäften der erhaltenen Gürtelreifen sind in Ta belleXVII zusammenszefaBt.
R ei Ten
Probe
Nr.
/-Wert
«-Wert Maximalecscriuinciiukcil
(km Still
(km Still
Abniil/iiiig der
Lauffläche
Lauffläche
KantrniLiskraft
17
18
19
18
19
41
48
34
48
34
0.38
0.30
0.70
0.30
0.70
240 250
250 260
200 210
250 260
200 210
gering
gering
beträchtlich
gering
beträchtlich
125
130
105
130
105
Vhiilieitcil ilc Reifen·, ,ililnsi
im dicicniue (icschwiniliekcil. hei del
d.i·. k.iiiKchiiku'rM.tikuni.'M'n.ilena! von dem K.iuiM'hiik .1111
Die Kantungskralt ist diejenige Kraft (kg|. clic auf
den Reifen ausgeübt wird, wenn der Gleitwinkel des Reifens 2 während des Laufes hei 80 km Stunde bei
einem Reifendruck von l,7kgcnr und unter einer
Belastung von 400 kg wird.
Wie sich aus Tabelle XVII ergibt, zeigt der Reifen
Nr. 3 eine stärkere Abnützung an der Lauffläche an die Reifen Nr. I und 2 und ist hinsichtlich der Maximalgeschwindigkeit
und Kantungskrafl schlecht. Somit ist die Cordprobe Nr. 3 als Gürtel zur Verwendung
zum Aufbau eines Reifens ungeeignet.
Beispiel 7
und Vergleichsbeispiel 8
Ein nichtgestreckles Garn aus Poly-(älhylcnnaphthaIin-2.6-dicarboxylat)
mit einer Eigenviskositäl von
Tabelle XVI11
0,63 und einem Carboxylgruppengchall von 36/\qui
valenteivlOhg wurde in der gleichen Weise wie in
Beispiel 6 hergestellt. Dieses nichtgestreckte Ciari wurde um das 7,1 fache der ursprünglichen Liingi
gestreckt, während die Temperatur von Beschickungs walze, Heizdampfund Streckwalze bei 100. 30? um
210 C gehalten wurde. Das erhaltene Garn halt« 1000 Denier auf 192 Fäden, eine Zähigkeit voi
9.28 g/den, eine Dehnung von 4.5%. einen Z-Wer
von 45 und einen Ö-Wcrl von 0,33. Reifen wurder
mil dem erhaltenen Garn als Gürtel und handelsiib liehen Rayon mit einer Zähiukeil von 5.0 u den unc
einer Dehnung von 13.0%. >olyäthylenterephthala mit einer Zähigkeit von 8.6 g den und einer Dehnuni
von 13,0% und Nylon-6 mit einer Zähigkeit vor 9.4g/den und einer Dehnung von 17.5% als~Karkasst
aufgebaut. Der Reifen Nr. 4 dient als Vergleich, wöbe
sowohl Gürtel als auch Karkasse aus Ravon bestehen
Karkasse
Reifen Material
Nr.
Denier hei der aniieyehenen
Zahl der I~äden
Anzahl Anzahl
der der
Schien- /wirten minien
der der
Schien- /wirten minien
Gürtel
Nr. der Material Denier Anzahl Nr der
!•'^«-•η heider der /uir-
!•'^«-•η heider der /uir-
.ic > cm anlege- Schich- ininuen
henen !en
Anzahl der
l-'äiicii
Ni uci
1 iiden
je 5 cm
1 iiden
je 5 cm
| Vcrglcichs- bcispiel 8 |
4 | Rayon | 1650 | 2 ι | 47 | X | 47 | 38 | Rayon | 1650 | 3 | 4 | 29 | X | 29 | 30 |
| Beispiel 7 | S | Rayon | 1650 | 47 | X | 47 | 38 | PEN | 2000 | τ | 4 | 28 | χ | 28 | 30 | |
| 6 7 |
PET Nylon-6 |
1000 1260 |
3 2 2 "> |
39 39 |
X X |
39 V) |
35 33 |
PEN PEN |
2000 2000 |
->
1 |
4 4 |
28 28 |
X X |
28 28 |
30 30 |
Diese Gürtelreifen (165SR 13, Karkasscn-Cordwinkel 90 nirmi r ι ■ ι ,,- ,
;n Eigenschaften gemäß TabelleXIX: ' C)Urlc^ ^rdwrnkcl L-, ) hatten die
foliiea-
| Reifen- | M:ivim;-1- | Kan- | '" ι /euiile Warme wahrend |
| Nr. | peschw in- ilipkeil |
HlllüS- krah |
I ahrens |
| hei | |||
| —Okni Sld | |||
| ι Cl | |||
| ikm SuI i | Ik,, | ||
| Verglei. | rhs- | 4 |
| beispiel | 8 | |
| Beispiel | 7 | 5 |
| Mir <— ■ | 7 » ■ - |
|
| i 'IL L ι / ι. ιΐ£:ιι; \ dc± Reifens he, e lasliint! von 4(Xl I |
^ .11 HH' C 1» |
230 116
.inL'e^chei
Is ergibt sich aus ilen Werten der Tabelle, daß
ganz ausgezeichnete Reifen gebaut werden können, wenn Poly-1 äthylennaphthaIin-2.6-dicarboxylat) als
Gürielmatcrial eines Gürtelreifens verwendet wird.
Das gestreckte Garn aus Polv-Iäthylermaphthalin-2.6-dicarhoxylat|
nach Beispiel 7 wurde zu den in
| 150 | 260 | 1 | 30 | W) |
| 240 | 2.MI | I | 35 | 60 |
| 230 | 240 | 1 | 30 | 70 |
| I cm rncl |
pcrainr u-ii 1.- |
tn 1 ki: |
( Mi cnv t |
■in Schnitt inter einer |
1 ahelle X\ aufgerührten Corden siefcrtiüt. die als
\orstarkungsmalerial für die lauffläche xon einzuigen
(mrtelreifcn lerwendet wurden. Glasfaden
wiirdei, als Vergleich v.-rwendet. Als Karkassen-Ver-"5
starkungsmatcrial wurden die gleichen Rayon- und
■■•lyalnylentcrephlhalat-Garne/wK· sie im Beispiel 7
verwendet wurden, eingesetzt
stt
| Tabelle XX | K; | Il k.ISSl' | Denier | Anzahl | Sclirii- | Anzahl | Anzahl | Lauffläche | Denier | Anzahl | Schrii- | Anzahl |
| M | ,ueii.il | hei der | der /wir- | 1!UIlIlS- | der | der | Material | hei der | der Zw ir- | ^iinys- | der | |
| Reifen | aiiücye- | niiniicn | winkel in | Luden | Schich | aiiücue- | ηιιημοη | wiiikcl in | Hilden | |||
| Nr | hencn | der t Im- | ten | hcncn | der Wm- | und | ||||||
| Λιι/.ihl | faiiüs- | .■ϊ em | Anzahl | laniis- | Schich | |||||||
| \on laden | richtuni! | der Fäden | nchtiini! | ten | ||||||||
| 11 Klein) | des Reifens | I Γ IO aiii | des Reifens | |||||||||
Vergleich
Beispiel 8
9
10
10
PET
Ra von
Ra von
1000 3 39 39 33
K)Ot) 3 39.39
1650 2 47 47
1650 2 47 47
33
33
33
44
44 43 (ilas
PHN
PEN
PEN
3000/
27
2000,2 28 28 27 4
200 2 28 28 27 4
Diese Reifen wurden an einem Kraftfahrzeug angebracht und ein Fahrtest durchgeführt. Der Versuch
wurde auf einer Straße, von der 30"o gepflastert waren, bei einer maximalen Geschwindigkeit von
120 km Stunde durchgeführt. Der Reifendruck der Reifen betrug 2.0 kg errr. Das Glasfaser-Verstärkungsinaterial
des Reifens Nr. 8 war auf Grund von Hrmüdung gebrochen, nachdem ein durchschnittlicher
Abstand von 40 000 km gefahren worden waren. Hs trat ein merklicher Abfall der Kantungskraft auf.
und der Laufflächenteil war erheblich abgenützt. Andererseits wurden Verschlechterungen der Eigenschäften
beim Reifen Nr. 8 nicht erkannt, nachdem er eine Durchschnittsstreeke von 60 000 km gefahren
war. und beim Reifen Nr. 10 wurden ebenfalls keine Schäden erkannt, nachdem er einen Durchschnittsabstand
von 50 000 km gefahren war.
Hin niehtgestrecktes Garn aus Poly-(äthylennaphihalin-2,6-dicarboxy1at).
wie es nach Beispiel 7 erhallen wurde, wurde unter den folgenden Bedingungen
gestreckt.
St reck temperatur Streckverhiillni:
( O
| Hrstc Stufe | 140 | (Dorn) | 6.0 | (insues; | nut) |
| Zweite Stufe | 190 | (Platte) | 1.10 | ||
| Dritte Stufe | 220 | (Platte) | 1.12 | ||
| 7.40 | |||||
Das auf diese Weise erhaltene gestreckte Garn hatte einen Denier von 950 je 192 Fäden, einen
Z-Wert von 47 und einen ß-Werl von 0.35. Unter Anwendung dieses Garnes und der gleichen Rayon-
und Polyäthylentcrephthalal-Garne. wie die im Beispiel
8 verwendet wurden, wurden die in TabelleXXI
aufgeführten Corde hergestellt. Diese Corde wurden der vorstehend beschriebenen Klebstoffbehandlung
unterworfen und in einen kompoundierten Kautschuk als Gürtel in der in H i g. 4 gezeigten Weise eingebettet
Die Vulkanisation des Kautschuks wurde währent 10 Minuten bei 135 C durchgeführt und ein V-Ricmer
gebildet. Der Betriebsversuch wurde unter einer Belastung von 50 kg unter Anwendung eines Laufrade;
mit einem äußeren Durchmesser von 60 mm. das mil 3600 Umdrehungen je Minute gedreht wurde, durch
geführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle XXI enthalten
| Tabelle XXl | \l. | ItCM.ll | 1 Vn icr \nzaiil I allen |
Iv 1 der | Nr Il |
«ll- Kl1 |
■r | /,iliii.'U'H | des 11.11 |
Riemens h 7; Sld |
W.ichsi M Su! ("..I |
1 um ι Hei: |
lach Dan |
| Kiemen Nr |
PI | ■N | 950 . | 3 3 | 10 | X | .-ml/ | • S (k.ü I | 06 | 0.25 | ISO | ||
| 1 | R; | IXOIl | MOO | 2 5 | 10 | y | 15 | 520 | X 5 | 0.60 | 100 | ||
| (Vergleich) | PI | ■ T | 1000 | 3 3 | 10 | * | 1 7 | 310 | 75 | 1.52 | 130 | ||
| (Vergleich) | 15 | 430 | |||||||||||
*l W.Kh
l"..l he/nuen .ml die NnfaiiL'slaiiLH· um dem I ,Ulf
29 30
Es ergibt sich aus den vorstehenden Werten der Tabelle, daß mit PEN-Cords verstärkte Riemen ganz ausgezeichnete
Eigenschaften im Vergleich zu anderen Riemen haben.
Beispiel H)
Ein niehtgestreektes Garn aus Poly-(äthylennaphthali!i-2,6-dicarboxyial) wurde unter den in labeileXXU
angegebenen Bedingungen gestreckt und ein Garn mit einem Denier von KM)O auf 192 Kidcn erhalten. Die
Eigenschaften der erhaltenen Garne sind in Tabelle XXlI zusammengefaßt.
| Band Nr. | 5 | (I | 7 | S | 140 | |
| 4 | 4.50 | |||||
| Strecken der ersten Stufe | 140 | 140 | 140 | 140 | ||
| Temperatur ( C) | 130 | 5,50 | 5,50 | 5,50 | 5.00 | |
| Verhältnis | 6.00 | |||||
| Strecken der zweiten Stufe | 175 | 175 | 175 | |||
| Temperatur ( C) | 2(K) | 1.31 | 1,31 | 1.09 | ||
| Verhältnis | 1.13 | |||||
| Strecken der dritten Stufe | 180 | 240 | ||||
| Temperatur ( C) | 220 | l.(K) | 0.93 | |||
| Verhältnis | 1.07 | |||||
| Strecken der vierten Stufe | 4.50 | |||||
| Temperatur ( C) | 230 | 0.796 | ||||
| Verhältnis | 1.05 | 7.14 | 6.69 | 6.(K) | 5.00 | 0.279 |
| Gesamtes Streckverhältnis | 7.61 | 0.906 | 0.878 | 0,883 | 0.850 | 275.1 |
| Schallorientierung | 0.899 | 0,347 | 0,335 | 0.327 | 0.303 | 1.35" |
| b? | 0.354 | 284.5 | 282,9 | 280.0 | 277.2 | 40 |
| Tm ( C) | 286.5 | 1.3650 | 1,3630 | 1.3620 | 1.3 5S0 | 0.60 |
| 1.3680 | 57 | 65 | 45 | 39 | 34 | |
| L(A) | 57 | 0.63 | 0,62 | 0,61 | 0.60 | |
| Eigenviskosität | 0.63 | 30 | 32 | 33 | 34 | 1.250 |
| Carboxy Igruppen-Konzcn trat ion | 30 | 4.14 | ||||
| (Äquivalente H)'' g) | 2.780 | 2.380 | 2.500 | 1.700 | 26.1 | |
| Young-Modul (kg mm2) | 3.800 | 8.38 | 7.07 | 6.09 | 4.90 | 29 |
| Zähigkeit (g/den) | 9.45 | 5.7 | 11,0 | 7.8 | 19.0 | 0.68 |
| Dehnung (%) | 3.9 | 47 | 42 | 42 | 35 | |
| Z-Wert | 47 | 0,39 | 0.36 | 0.53 | 0.68 | |
| ß-Wert | 0.36 | |||||
V-Riemen wurden unter Anwendung der Corde aus diesen Materialien in der gleichen Weise wie im
Beispiel 9 hergestellt. Die erhaltenen V-Ricmcn hatten
die in TabelleXXIlI aufgeführten Eigenschaften. Der
Aufbau des Cordes war K)OOdcn3 3. 10/. χ 15 S
(TΊΟ cm).
| Tabelle | xxi: | 1 | Ii- | Zähm | Zähig- | Wachs | Dauer |
| Rie | Z- | Werl | keil | keilsbei- | tum (%l | haftig | |
| men | Wcrl | behai- | nach | keit | |||
| Nr. | UiHg (%) | 24stdg. | |||||
| nach | Lauf | ||||||
| 72 Stun | |||||||
| Ikül | den | (Index I | |||||
| 0.36 | 550 | 97 | 0,20 | 2(K) | |||
| 4 | 47 | 0.39 | 520 | 94 | 0,24 | 165 | |
| 5 | 47 | 0,36 | 500 | 91 | 0.40 | 140 | |
| 6 | 42 | 0.53 | 480 | 85 | 0.55 | 100 | |
| 7 | 42 | 0.68 | 430 | 65 | 1,40 | 80 | |
| 8 | 35 | 0.68 | 410 | 70 | 0,95 | 95 | |
| 9 | 29 |
Es ergibt sich aus den Werten der Tabelle XX111 daß
£e Riemen Nr. 8 und 9, die PEN-Garncord mit einem Z-Wert von weniger air 35 und einen B-Wert von
Wehr als 0,65 enthalten, hinsichtlich"der Zähigkeit
Unzureichend sind, ein starkes Wachstum während dies Laufes erleiden und einen niedrige Dauerhaftigkeit
besitzen. Andererseits haben die Riemen Nr. 4 bis 7, die PEN mit einem großen Z-Wert und einem kleinen
ß-Vv'ert enthalten, eine große Dimensionssiabilitäi
und ausgezeichnete Dauerhaftigkeit. Diese PEN-Cords sind ganz ausgezeichnet als Riemenverstärkungsmaterialien.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Polyesterfaden als Verstärkungseinlage in Gummierzeugnissen. gekennzeichnet durch die Verwendung eines an sich bekannten Fadens, der verstreckt ist und im wesentlichen aus einem linearen Polyester mit wiederkehrenden Äthylennaphthalin - 2,6 - dicarboxylat - Einheiten besteht, mit der Maßgabe, daß der Faden die folgenden Eigenschaften aufweist:
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9517368 | 1968-12-24 | ||
| JP9517368 | 1968-12-24 | ||
| JP44091686A JPS5020723B1 (de) | 1969-11-15 | 1969-11-15 | |
| JP9168669 | 1969-11-15 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1964514A1 DE1964514A1 (de) | 1970-08-20 |
| DE1964514B2 DE1964514B2 (de) | 1975-06-12 |
| DE1964514C3 true DE1964514C3 (de) | 1976-02-05 |
Family
ID=
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