DE2022748A1

DE2022748A1 - Verfahren zur Herstellung von verbesserten Polyestergarnen

Info

Publication number: DE2022748A1
Application number: DE19702022748
Authority: DE
Inventors: Mcclary Edward Blain
Original assignee: Celanese Corp
Current assignee: Celanese Corp
Priority date: 1969-05-12
Filing date: 1970-05-09
Publication date: 1970-11-19
Also published as: FR2047490A5; NL7006821A; CA938433A; GB1261337A; LU60869A1

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung von verbesserter; Polyestergarnen mit verbesserten Eigenschaften, insbesondere hoher Festigkeit. ; .

Es gibt Polyestergarne, die gewisse Eigenschaften, insbesondere hohen Zugmodul, geringes Wachstum und hohen Schmelzpunkt haben und für die Verwendung in Verbindung mit Kautschuk oder anderen Elastomeren zur Herstellung von Gegenständen, die im Gebrauch hohen Beanspruchungen ausgesetzt sind, z.B. Förderbändern, Keilriemen und Fahrzeugluftreifen, sehr gut geeignet sind. Polyester-■ garne-, die bis zu ihrer maximalen Festigkeit bei einer .. gegebenen Dehnung gereckt werden, können zur Herstellung solcher Artikel verwendet werden. Trotzdem entstehen bei den Garnen unter den hohen Beanspruchungen, z.fo. Biege-, Zug-, Scher-, Schub- oder Druckbeanspruchungen , denen die Artikel ausgesetzt sind, gewisse Mangel, nämlich geringere dimensioneile Stabilität und Schlagzähigkeit als .es wünschenswert wäre. Beispielsweise kann bei mit Polyestergarn verstärkten mehrlagigen Geweben für Keilriemen. eine übermäßige Wärmeschrumpfung des Garns während der Vulkanisa-

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.;' ■; "■-■..- -20-227A.8

tion des Keilriemens auftreten und· eine st a rice. Schrumpfung des Keilriemens nach der Aufhebung der während der Vulkanisation aufrecht erhaltenen Spannung zur Folge haben. Ebenso scheint der hohe Anteil an Unregelmäßigkeiten, die zeitweilig bei mit Polyester verstärkten Fahrzeugluftreifen auftreten, die Palge der Schrumpfung' der Polyestergarne während der Vulkanisation zu sein, wodurch sich eine Änderung der Lage der Garne und Unregelmäßigkeit in den Luftreifen ergeben. Das Aufblasen nach der Vulkanisation, wenn, es nicht, innerhalb einer entscheidend wichtigen Zeit geschieht, ermöglicht eir.e ™ weitere Schrumpfung und hat eine noch größere Abweichung von den gewünschten Produkteigenschaften zur Folge₀ Es wird ferner angenommen, daß die Ursache schlechter Schlagfestigkeit, die zuweilen bei Luftreifen auftritt, die mit Polyesterkord hergestellt werden," in der Ver- "._. schlechterung der Festigkeit während der Wärmebehandlung, bei der gewöhnlich Temperaturen von wenigstens 232 0 auftreten, in Verbindung mit der Klebstofftauchbehanölung und der Vulkanisation des Kautschuks liegt„ Eine Verschlechterung der Festigkeit des Kords um 10 bis 15/£ ist nicht ungewöhnlich. Bei Verwendung der neueren Kleb-

• stoffe, die in einem einzelnen Tauchvorsang aufgebracht werden, sind sogar noch höhere Temperaturen e-rfO.rderli.ch-, die zu einer proportional stärkeren Verschlechterung der Festigkeit führen. ' V

Verschiedene Verfahren zur Verbesserung von Polyestergarnen wurden vorgeschlagen. Bei einigen dieser Verfahren werden Heißreckbehandlungen innerhalb bestimmter Bereiche der Temperatur und Reckverhältnisse mit anschliessendeiri weiterem Erhitzen ohne Reckung vorgenommen, aber die bei diesen Verfahren erzielten Ergebnisse sind nicht so gut, wie es wünschenswert wäre. Der Erfindung liegt die bemerkenswerte Feststellung zu Grunde» daß beim Heißreeken zwar jede Temperatur angewandt werden kann,

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die unter der Temperatur ließt, bei der ein Abbau des Polymeren stattfindet, daß jedoch die Temperatur, bei der die anschließende Entspannung vorgenommen.wird, viel, wichtiger für die Erzielung bester Ergebnisse ist.

Gemäß der Erfindung werden Garne mit verbesserten physikalischen Eigenschaften durch Heißrecken eines Polyester-Endlosgarns mit anschließender Entspannung durch Erhitzen unter einer geringeren Spannung nach einem Verfahren hergestellt, bei den die Entspannung vorgenommen wird, indem das gereckte Garn bei einer Temperatur gehalten wird, die unter der Temperatur, bei der das Recken vorgenommen wurde, und unter 204⁰C liegt.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Polyestergarn erhalten werden kann, das in besonders hohem Maße seine hohe Festigkeit während des Durchlaufens und nach dem Durchlaufen der bei hohen Temperaturen durchgeführten Verfair ensstufen behält, und d® wesentlich geringere Schrumpfkraftwerte hat, wird das Heißrecken des Polyestergarns bei v/enigstens 8^ und dann die Heißentspannung des Garns bei wenigstens 7$ bei einer niedrigeren, zwischen 163 und 204°C liegenden Temperatur.vorgenommen, wobei die reine Längenänderung nicht größer ist als 2$ der ursprünglichen Länge.

Im einzelnen werden durch die Erfindung Garne verfügbar, die aus Polyestern mit einer Intrinsic Viscosity im Bereich von 0,7 bis 1,5t vorzugsweise oberhalb von 0,9, einer Bruchfestigkeit von wenigstens 6 g/den, vorzugsweise wenigstens 9 g/den, einer Schrumpfkraft unter 0,2 g/den und einer freien Schrumpfung unter 6;s bestehen, •fie nach den bevorzugten Ausführunpsforrcen der Srfindun? hergestellten Garne kennen im Vergleich zu einen vollständig gereckten, in üblicher V/eise be: 241⁰C behandelten Garn durch eine um wenigst.q.r..·: Wh geringere

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freie Schrumpfung, einen um ,wenigstens 35$ niedrigeren Schrumpfkraftwert und eine um wenigstens 5$ höhere restliche Bruchfestigkeit gekennzeichnet werden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist auf die Behandlung aller Arten von Polyesterfäden anwendbar, so lange die fadenbildende Substanz aus wenigstens .85 Gew.-fs- eines polymeren Esters eines zweiwertigen Alkohols mit Terephthalsäure besteht. Die verschiedenen Verfahren zur Herstellung von Polyestern sind allgemein bekanntV Zwar- be-«· fassen sich die speziellen Beispiele in dieser Beschreibung mit Polyäthylenterephthalat, jedoch können auch andere Polyester, z.B. Polytrimethylenterephthalat und Polytetramethylenterephthalat ebenso wie Copolymere und gemischte Polyester, z.B. solchen, die aus wenigstens 85 Gew.-# Polyäthylenterephthalat mit bis zu 15Gew„-^ Polytetramethylenisophthalat, Polydiphenylolpropanisophthalat, Polytetramethylenterephthalat bestehen, und Polyester, die aus anderen Diolen, z.B. Hexahydroxylenglykol und/oder anderen aromatischen Dicarbonsäuren, z.B. 2,6-Naphthalindicarbonsäure, hergestellt sind, verwendet; werden. Geeignet sind ferner .Fädenmaterialien, die aus Gemischen hergestellt sind; die die verschiedenen Polyester und andere Arten von Polymeren, z.B. Polyamide, bei wesentlichem Gehalt an Polyestern enthalten.

Der Ausdruck "Garn" dient hier allgemein zur Bezeichnung von Monofilamenten, Multifilamentbündeln mit oder.ohne Drehung und anderen Arten von Endlosfäden, schließt, jedoch Garne aus gesponnenen stabilen Paserη aus.

Bei einer besonderen Anwendung der Erfindung wird das heißgereckte lind entspannte Garn als Verstärkung in Kautschukmischungen verwendet, wobei der Auftrag eines Klebstoffs auf das Garn erforderlich ist, um seine Verklebung mit dem Kautschuk zu gewährleisten.Geeignetsind alle üblicherweise für diesen Zweck verwendeten Klebstoffe

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einschließlich derjenigen, die äußerst hohe Temperaturen, d.h.„ über 249⁰Cj für den Auftrag erfordern„ Zu diesen Klebstoffen gehören die Klebstoffe auf Basis von Epoxyharzen, die vor oder während des Reckens auf das Garn aufgebracht werden können» wobei gleichzeitig damit oder in einer getrennten Behandlung ein Vulkanisationsmittel aufgebracht wird. Der Auftrag vor oder während des Reckens ist bei Klebstoffen, deren Auftrag bei hoher Temperatur erforderlich ist, zweckmäßig. Geeignet sind ferner Klebstoffe auf Basis von Isocyanaten, z.B. auf Basis von Naphthalin-1,5-diisocyanat, und auf Basis von Iminen, z.B. auf Basis von Äthyleniminoverbinäungen, und das bekannte Klebstoffsystem auf Basis von Resorcinal-Pormaldehydlatex.

Bei den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird der Klebstoff nach Bedarf aufgebracht und getrocknet und bei den während der Heißreckbehandlung angewandten hohen Temperaturen vulkanisiert."Nach der anschließenden Entspannung ist das Garn dann bereit für die technische Verwendung.

Wie bereits erwähnt, wird das Garn bei einer Temperatur entspannt, die unter der in der Reckzone angewandten maximalen Temperatur und unter 204⁰C liegt, jedoch sollte sie so hoch sein, daß sie bei den anschließenden Herstellurtgs- und Verarbeitungsstufen oder während des Gebrauchs nicht überschritten wird. Während des Heißreckens wird das Garn einer Temperatur ausgesetzt, die ausreichend über der Entspannungstemperatur liegt, um sicherzustellen, daß eine ausreichende Entspannung stattfindet. Ausreichend ist eine Temperaturdifferenz von 28⁰C. Die während des Heißreckens angewandte höchste Temperatur kann etwa 199°C betragen, wenn die Entspannunsstemperatur 163°C beträgt, aber diese große Temperaturdifferenz braucht bei höheren Entspannungstemperaturen nicht aufrecht erhalten zu werden.

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Das Garn wird im allgemeinen bei einer Temperatur über 199⁰C, z.B. bei 199 bis 254⁰C, heißgereckt. Die obere Temperatur ist nur durch die Notwendigkeit, der Vermeidung eines Abbaues des Polymeren begrenzt. Die maximale Reckung hängt weitgehend von den Möglichkeiten der vorhandenen Apparaturen ab und kann bis zu 20$ betragen, wenn das Vorgarn in vollständig gereckter Form vorliegt. Vorzugsweise wird das Garn um 8 bis 16$, insbesondere um 9 bir 11$ gereckt« Durch die Entspannung sollten wenigstens 75$ der angewandten Reckung beseitigt werden. Die Ent-

• spannuns kann so reguliert werden, daß das Garn auf ser.ne ursprüngliche ungereckte Länge verkürzt wird, jedoch darf

hierbei das Garn nicht auf eine Länge, die wesentlich darunter liegt, schrumpfen. Wenn um 8 bis 16$ gereckt wird, wird vorzugsweise um 7 bis 14$ entspannt, und bei einer Reckung von 9 bis 11$ beträgt die Entspannung vorzugsweise 8 bis 10$. Wie diese Zahlen zeigen, wird bei den bevorzugten Auaführungsformen der Erfindung die Entspannung so reguliert, daß das behandelte Garn im wesentlichen die gleiche Lange wie das unbehandelte Garn hat, so daß die reine Abnahme oder Zunahme 4er Garnlänge nur gering ist, wobei eine Längenzunähme oder Längenabnahme um insgesamt ^ etwa 1$ zulässig ist.

Die Reckspannung und die Verweilzeit des Garns in einer bestimmten Behandlungszone können innerhalb weiter Grenzen liegen. Die Spannung liegt gewöhnlich im Bereich von 0,2 bis 1,3 g/den, bezogen auf den Titer vor dem Recken. Die Verweilzeit während des Heißreckens ist vorzugsweise verhältnismäßig kurz, um mögliche nachteilige Auswirkungen auf den Polyester bei den angewandten Temperaturen weitgehend auszuschalten. Beispielsweise kann mit Verweilzeiten von 30 bis 120 Sekunden gearbeitet werden» Die Dauer der Entspannung ist wegen der hierbei herrschenden niedrigeren Temperaturen nicht so wichtig. Beispielsweise

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kann die Entspannungszeit 60 bis 180 Sekunden betragen, aber auch langer sein, z.B. bis zu 5 Minuten. Die Garnspannung wird während der Entspannung beispielsweise auf 0 oder nicht mehr als 0/1 g/den verringert. Eine allmäh- :■ liehe Entspannung kann vorgenommen werden, indem das gereckte Garn über eine konische Rolle geführt wird, um die es mehrmals gele£t ist, und die einen Durchmesser hat,, der in Laufrichtung des Garns kleiner wird.

Der Reckprozess kann in zwei oder mehr Stufen so aufgeteilt werden, daß sich eine Gesamtreckung von wenigstens 8$ ergibt, insbesondere bei Fadenmaterialien, die aus zahlreichen Einzelfäden bestehen, die eine hohe Spannung erfordern, um die gewünschte Reckling zu bewirken. In diesem Fall kann eine der Stufen nur aus dem Erhitzen ohne' Recken bestehen, um das Garn für die gewünschte maximale Reckung während einer späteren Stufe zu konditionieren. Es wurde festgestellt, daß ein zweistufiger Reckprozess, bei dem das Garn zuerst mit oder ohne Reckung bei 204 + 42⁰C behandelt und di
besonders vorteilhaft ist.

204 + 42⁰C behandelt und dann bei 227 + 28⁰C feerecktwird,

Ein Polyesterreifencord kann der Behandlung gemäß der Erfindung als Teil eines Gesamtverfahrens unterworfen werden, zu dem die Gummierung des Cords gehört. Vom wirtschaftlichen Standpunkt ist es äußerst erwünscht, die Gumraierung vor dem Recken vorzunehmen und den Klebstoff durch die während des Reckens angewandten hohen Temperaturen zu vulkanisieren. Es wurde jedoch gefunden, daß die Verschlechterung der Festigkeit von Polyesterfäden während der anschließenden Wärmebehandlungen, z.B. während der Vulkanisation des Kautschuks, stärker ist, wenn sie während des Reck- und Entspannungsprozesses nass sind; Vorzugsweise wird daher der Klebstoff adf den Cord aufgebracht, bei einer"-.Temperatur getrocknet, bei der der Cord nicht geschwächt wird, 'z.B." bei einer"Temperatur von

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nicht mehr als. 149°C, und erst dann wird die Heißreckung und Entspannung vorgenommen..

Die Erfindung ist von besonderer Bedeutung für die Behandlung von vollgerecktem Garn, d„h. Garn, das "bis zur Höchstkraft für eine gewählte Dehnung gereckt worden ist. Es ist jedoch zu bemerken, daß das Verfahren gemä;ß der Erfindung auch für ungerecktes Garn, d.h. für Garn, das nicht bis zur Höchstkraft für eine gewählte Dehnung; ge- '■ reckt worden ist, vorteilhaft ist» In einen solchen Fall sollte das .Garn beim Verfahren gemäß der Erfindung so v/eit gereckt werden^ daß der vollständig gereckte Zustand plus wenigstens 8$ zusätzliche Reckung erreicht wird, bevor es entspannt wird, wobei es vorzugsweise nur um die Reckung entspannt wird, die über den vollständig gereckten Zustand hinaus angewandt wurde. Es kann jedoch auch mit stärkeren Entspannungen gearbeitet werden, und das ungereckte Garn muß nicht über seine volle Reckung hinaus gestreckt werden, wobei dennoch Produkte erhalten werden, deren Eigenschaften verbessert worden sind, wenn auch nicht bis zu dem Grade, v/ie er "bei der restlichen Festigkeit im Vergleich zu dem Fall festzustellen ist» in dem untergereckte Garne um wenigstens &fo über die voll ausgereckte lunge hinaus, weiter gereckt werden.

Bei den in den folgenden Beispielen beschriebenen Ausführ u ng s for nie η der Erfindung hatte das al.s Ausgangsmateriäl verwendete voll gereckte Garn einen Doppelbrechungsindex

' _3 --■■■-■ · -..■.....■■-■- ■

von wenigstens 180 χ 10 , berechnet nach der folgenden Formeli

Doppelbrechungsindex = N "-N₁,, worin IL der Brechungsindex parallel zur Faserachse und U^. der "Brechungsindex senkrecht zur Faseraohse ist.

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Beispiel 1

Eine Paste von Äthylenglykol und Terephthalsäure im Molverhältnis von 1,6:1 wird unter einem Druck von 3,5 atü in Gegenwart eines Antimonkatalysators erhitzt, bis das Gemisch zu 90$ verestert ist» Das Produkt wird kontinuierlich in ein anderes Gefäß überführt, in dem der Druck auf 1 mm Hg erniedrigt und das Produkt auf 285°C erhitzt wird, bis sich ein Polymeres, das eine Intrinsic Viscosity von 0,95 dl/g hat, gemessen in o-Chlorphenol bei 25 C, gebildet hat.

Der geschmolzene Polyester wird kontinuierlich zu einer Spinnmaschine überführt, in der er durch Schmelzspinnen durch eine Mehrlochdüse in üblicher Weise zu Fäden von 3 den verarbeitet wird.

Ein Reifencord mit dem Aufbau 1300/3 wird durch Drehung eines Bündels der in der oben beschriebenen Weise hergestellten Fäden mit 315 Z-Drehungen/ra in den Einzelfäden, anschließendes Fachen von drei Bündeln und Drehen des gefachten Garns mit 315 S-Drehungen/m hergestellt. Der Reifencord hat eine durchschnittliche Bruchfestigkeit von 31,3 kg und eine Dehnung beim Bruch von 18,5$ und eine Festigkeit von 7,3 g/den. Der Cord wird dann in einen Litzler-Computreator geleitet, wo er gummiert und der in Tabelle 1 genannten Dreizonenbehandlung unterworfen wird. Die Bedingungen und die Eigenschaften des behandelten Cords sind in Spalte 9 bis 20. und 26 bis 29 angegeben In den Spalten 1 bis 8, 21 bis 25 und 30 sind die v/erte genannt, die bei anderen Versuchen unter den angegebenen Bedingungen, die nicht im Rahmen der Erfindung liegen, erhalten wurden.

Die hier genannten Zahlen für die Wärmeschrumpfkraft werden ermittelt durch Berechnung des Durchschnittswertes der maximalen Kraft, die drei Proben des gleichen Garns

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- 1 ο ■-

ausüben, während sie von Raumtemperatur auf 160⁰C erhitzt werden. Zur Messung der Schrumpfkraft wird eineι Instron-Zugprüfmaschine verwendet.

Die Werte in den Spalten I₁ 2, 3 und 4 veranschaulichen die Garneigenschaften, die erreicht werden,' wenn der Klebstoff nach der normalen Methode auf den Reifencord aufgebracht wird. Die Spalten 5, 6» 7 und 8 nennen die Bedingungen, unter denen bei den bekannten Methoden gearbeitet wird, bei denen das Garn bei einer über der Recktemperatur liegenden Temperatur entspannt wird, und die erreichten Eigenschaften des Garns. Besonders bemerkenswert ist die hohe freie Schrumpfung der Garnproben und die Tatsache, daß, wie in Spalte 8 gezeigt, die freie Schrumpfung zwar bei höherer prozentualer Entspannung geringer wird, jedoch die gewünschte· Bruchfestigkeit verlorengeht. In den Spalten 9, 1Ö und 20 sind Werte für das Recken in einer Zone vor der Entspannung uhd in der Spalte 11 bis 19 die Werte für zweistufiges -Recken genannt. Besonders interessant sind die Spalten 1§ bis 18. Sie zeigen, daß eine verringerte Schrumpfung mit hoher Reckung und Entspannung erreichbar ist, ohne daß die Bruchfestigkeits- oder Dehnungswerte wesentlich beeinträchtigt werden. In der Spalte 13 sind Zahlen für ein leicht modifiziertes Verfahren genannt, bei dem die Gummierung zwischen den Zonen 1 und 2 erfolgt. Die Spalten 21 bis 25 lassen die schlechten Garneigenschaften, insbesondere in Bezug auf die Schrumpfeigenschaften, erkennen, die sich aus ungenügender oder zu starker Schrumpfung während der Entspannung ergeben. Diese Werte sind insbesondere mit den Zahlen in den Spalten 26 bis 29 zu vergleichen* Die Werte in der Spalte 30 lassen die wesentliche Verschlechterung der gewünschten Eigenschaften bei einer Entspannungsteraperatur oberhalb von 204⁰C erkennen.

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Tabelle

Probe	■'-'■■ ■ :■; -1.- ■''	2	3	4	VJl	6	7	8	9	10
Zone I
Temp.,⁰O Zeit, Sek. Reckung, io	149 130 O '	149 130 O	149 130 O	149 130 O	163 50 10	204 50 10	149 130 10	149 130 15	149 70 O	149 50 O
Zone II-' :;..
Zeit, Sek. Heckung,$	241 90 ·; . · ·' ■■- -1 '■	241 90 -1	241 90 -1	241 90	241 50 O	171 50 -9	.·■■ - ■'..	-	241 70 10	241 70 10

ο Zone III
ο Temp .,.⁰C-" Jj* Zeit,Sek. 2 Reckung,f

-	. —. :	-	■ —	204	241	241	241	177	177
	.'-.■ ■■	■ — . ■	m» '	50	70 .	90	90	70	50
"" : ■^v	—	—	— ■'.■■'	-7	O	—7	-10	—9	-9.
26,94	27,22	27,35	28,21	30,35	28,12	27,81	27,31	30,48	29,8"!
17,2	18,9	18,1	18,2.	14,6	17,3	21,0	22,8	18,4	18,1
9,57	9,07	9,48	9,8	9,25	9,43	8,48	8,03	6,62	6,71
6,8	8,1	8,0	8,0	7,6	6,9	6,9	6,6	5,8	5,6
1,18	1,18	1,14	1,08	0,99	1,16	0,9	0,88	0,59	0,61
0,26	0,26	0,25	0,24	0,22	0,26	0,20	0,19	0,13	0,13
; 86	87	88	90	97	90	89	87	97	95

> Verarbeiteter Cord -^ Bruchfesti~keit,kg : ⁰⁹ Bruchdehnung,^ , "£ Belastung in kg ** f. 5fo Dehnung

Freie Schrumpfung,^ ' Schrumpfkraft, kg

Schrumpfkraft,g/den

Restliche Festigkeit^

Bruchfestigkeit,

g/denj . ⁵ 5,94 6,00 6,03 6,22 6,69 6,20 6,13 6,07 6,72 6,57

Probe

13

Tabelle 1 ^(Forta.)
14 15 16 17

18

19

ο Zone

III

CD

Temp.,⁰C Zeit,Sek. Reckung, J4

^Verarbeiteter Cord -* Bruchfestigkeit,kg

⁰⁰ Bruchdehnung,^ ~* Belastung in kg

*** f. 5ß> Dehnung

Freie Schrumpfung,^ Schrumpfkraft, kg Schrumpfkraft,g/den Restliche Festigkeit,^

Bruchfestigkeit, g/den

20

Zone I	149 130 -.,,: 5	. 241 50 5	204 50 5	204 50 5	204 130 5	204 130 7	204 130 9	204 130 7	163 50 5	241 50 10
Temp.,^üG Zeit, Sek. Reckung,£
Zono II	241 50 . 5	204 50 5	241 50 5	241 70 5	241 50 5	241 50 7	241 50 7	241 50 9	241 50 5	204 50 -7
i'crap. ,⁰C Zsit, Sek. Reckung,#

177	163	177	177-	177	177	177	177	204	163
50	50	50	50	50	50	50	50	50	50
-9	-10	-9	—9	-10	[-12 ■	-14	-14	-10	-3
30,39	30,75	31,25	29,44	30,48	30,3	30,53	30,48	30,75	30,12
18,4	18,8.	18,4	17,6	19,5	19,4	21,7	21,6	18,8	18,4
6,58	7,12	6,58	6,71	5,85	5,58	5,08	5,05	7,12	6,67
5,0	3,9	5,0	6,3	4,8	4,1	2,6	2,5	3,4	3,3
0,55	0,68		0,62	0,34	0,39	0,24	0,25	0,68	0,33
0,12	0,15	—	Q, 14	0,08	0,09	0,05	0,06	0,15	0,07
97	98	ioo	94	97	97	98	97	98	96

6,70 6,78 6,89 6,49 6,72 6,68 6,73 6,72 6,7S 6,64

Probe

23

Tabelle 1(Forts.) 24 25 26 27

28

29

Zone I	163 50 0	163 50 0	163 50' 0	163 50 0	163 50 "5	149 70 0	149 70 0	149 70 o	149 70 0	149 70 0
Teap*,°0- Zeit/ SeIc. Reckunß,#
Zone II	241 50 5	241 50 5	241 50 5	241 50 10	241 50 -5	241 70 10	241 70 10	241 70 10	241 70 10	232 70 10
Temp.,^uC Zeit, Sek. Reckung,#

Zone III	204 50 o	204 50 -3	204 50 -5	204 50 -5 ■	2o4 50 -5	177 70 -9	2o4 70 -9	232 70	241 70 -9	241 70 "9	—k	NJ O
Temp.,OQ Zeit,Sek. Reckung,?·											I
Verarbeiteter Cord	29,94	28,44	28,12	28,44	30,12	30,12	30,12	28,76	28,39	28,98
Bruchfestigkeit, kg	6,60	6,27	6,20	6,27	6,64	6,64	6,64	6,34	6,26	6,39
g/den	12,1	13,3	15,2	11,9	12,2	20,6	20,3	20,3	20,7	21,5
Bruchdehnung, %	13,65	11/48 ■	8,75	11,66	11,88	5,9	6,8	7,44	7,77	8,07
Belastung in kg für 5# Dehnung	:. io,4	8,7	6,6	9,0	9,2	3,67	4,28	5,54	5,44	6,30
Freie Schrumpfung, %	1,91	1,27	0,77	1,73	1,5	0,54	0,7	0,84	0,88	0,96
Schrumpfkraft, kg	Schrumpfkraft, g/den 0,42	0,28	0,17	0,38	0,33	0,12	0,16	0,19	0,19	0,21

Beispiel 2

Dieses Beispiel veranschaulicht die Verbesserung der Garneigenschaften, die erzielt wird, wenn.das- Verfahren auf Garne angewandt wird, die nicht auf die maximale Festigkeit für die gewählte Dehnung gereckt worden sind. Das teilweise gereckte Garn wird un wenigstens ϋ',Ό weitergereckt, als .es erforderlich gewesen wäre, um ein vollständig gerecktes Garn herzustellen, und dann um wenigstens li» entspannt. Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wird wiederholt mit dem Unterschied, daß das Garr, aus dem der Cord hergestellt wird, unterstreckt, ist, wie in Tabelle 2 angegeben, wo die Bedingungen, unter denc-r. der Cord verarbeitet worden ist, und die Eigenschaften des verarbeiteten Cords in den Spalten 33 und 34 im Vergleich zu einer Vergleichsprobe (Spalte 31), die nach den üblichen Verfahren behandelt worden ist, und einer Probe (Spalte 32), bei der unterstrecktes Garn verwendet, jedoch ungenügend gereckt wurde, genannt sind.

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Tabelle 2	Probe	31	32	33	34
Un te rs tr eck u ng, i»	0	11	11	16
Zone I Temperatur, C Zeit, Sekunden Reckunr, "ja ... . - ■ .	149 130 0	241 90 10	241 90 20	204 90 26
Zone II
Temperatur,⁰G Zeit, Sekunden Reckung, i»	241 90 -1	204 50 .0	204 50 0	241 50 0
Zone III		*'r.'.*
Temperatur,⁰C Zeit, Sekunden RecUung, i>	-	177 50 -4	177 50 -9	177 50 -7
Verarbeiteter Cord
Bruchfestigkeit, kg Bruchfestigkeit,g/den Bruchdehnung,^ Für" 5y» Dehnung er forderliche Bela stung, kg	27,26 6,01 16,7	28,21 6,22 ■ 15,0	29,12 6,42 18,8 6,44	27,99 6,17 17,8 7,26
Freie Schrumpfung,£	8,1	8,9	4,8	5,9
Schrumpfkraft, kg	1,18	1,27	034	0,44
Schrumpfkraft,g/den	0,26	0,28	0,10	0,12

Hit Hilfe der Erfindung können Garne hergestellt werden, die bei Temperaturen bis wenigstens zur angewandten Entsparnungsteniperatur mit unbeachtlicher oder ohne Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften in Bezug auf Festigkeit und Schrumpfung weiterverarbeitet werden können. Unter optimalen Bedingungen sind Garne erhalten worden, bei denen die .Festigkeit nur auf 97 bis 98-,i der ursprünglichen Festigkeit abgenommen hatte, während unter den üblichen Bedingungen behandelte Garne. 12 bis 15/S ihrer Festigkeit bei Temperaturen verlieren, die während der Vulkanisation des Kautschuks erreicht werde·:!,

009847/1313 °^Opy

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens, der die Herstellung von kompakteren Artikeln, die !rohen Beanspruchungen widerstehen, ermöglicht, ergibt sich aus einer gewöhnlich während des Verfahrens eintretenden Veränderung des Querschnitts der Fäden des Garns. Vergleichende Querschnittsuntersuchungen unter dem Mikroskop haben ergeben, daß mehrfädiger Reifencord, der nach-üblichen Verfahren verarbeitet wird, seinen Querschnitt behält, während Cordfäden, die nach dem Verfahren ftemäß der Erfindung behandelt worden sind, gewöhnlich deformiert werden und vorwiegend flache, planare Oberflächen mit vielen fünfeckigen und sechseckigen Fadenquerschnitten zeigen. Wenn nur wenige runde Fäden nach der Behandlung verbleiben, nimmt das Cordbündel auf Grund der bei planaren Oberflächen möglichen dichten Packung einen kleineren Durchmesser bei verringerter Dicke an, d.h. die Dicke des Cords, wie er in Beispiel 1 verwendet wurde, kann von 7»62 auf 7,1 mm verringert werden. Dieser Faktor, der eine noch höhere Festigkeit pro Querschnittsflächeneinheit ergibt, als es bei abgerundeten Fäden mit gleicher Padenfestigkeit möglich ist, ist besonders bedeutsam bei der Berechnung und Bemessung von verstärkten Artikeln, insbesondere Luftreifen, da die Festigkeit pro Quer-Schnittsflächeneinheit die Dicke der Lagen und Karkasse für eine bestimmte Festigkeit der Karkasse bestimmt.

Beispiel 3

> - · . ■■ ■ ■

Dieses Beispiel veranschaulicht die verbesserten"¹ Eigenschaften von Luftreifen, die mit Polyesterreifencord, der gemäß der Erfindung verarbeitet worden ist, verstärkt sind (HSR-Reifen). Luftreifen der Größe 7,75 χ 14, zweilagig, werden nach den üblichen Verfahrer: unter Verwendung einer Mischung auf Polyepoxydbasis ir den Reifencord hergestellt und der Wärmebehandlung In einem Litzler-

Computreater (Hersteller CA.Litzler Co., Inc.,

0-09847/1813-·" ■'■ "Λ νέίΐαδ - . ■. ·

2Ü22748

Cleveland, Ohio, USA) unterworfen. Der Cord des in Beispiel 1 verwendeten Typs wird gemäß der Erfindung und auch unter üblichen Bedingungen verarbeitet. Vergleichsreifen, die aus mehrlagigem, in üblicher Weise behandelten Cordgeweben hergestellt worden sind, werden anschließend bis 3,5 kg/cm aufgeblasen. HSR-Reifen, die aus den gemäß der Erfindung behandelten Cordgeweben hergestellt worden sind, werden anschließend mit 3,5 bzw. 1,75 kg/cnT aufgeblasen. Die Behandlungsbedingungen sind nachstehend in Tabelle 3 und die Eigenschaften des Tsehandelten Cords in Tabelle 4 angegeben.

Tabelle 3

	Übliche Behand lungsbedingungen	Behandlung gemäß, der Erfindung
Klebstoffbeschichtung durch Tauchen
Zone I Temperatur, C Zeit,. Sekunden Reckung, ^uß>	149 130 0	149 70 0
Zone II Temperatur, C Zeit, Sekunden Reckung, i<>	241 90 -1	241 70 10
Zone III Temperatur, ⁰C Zeit, Sekunden Reqkung., <fo		177 70 -9,

2748

Tabelle	4	6,00	Erfindungsge- mäß behandelt
Cord mit Tauchüberzug In üblicher Weise behandelt	27,22	6,62
Bruchfestigkeit, g/den	18,9	30,03
• " kg	9,07	18,4
Bruchdehnung, $	89	6,58
Für 5^cß> Dehnung erforder liche Belastung, kg	8,1	98
Restliche Zugfestigkeit,^	1,18	5*8
Freie Schrumpfung, %	0,26	0,59
Schrumpfkraft, kg		0,13
Schrumpfkraft, g/den

Fahrversuche zur Bewertung des Stoßaufnahmevermögens der^: Reifen auf einer schlechten Straße, durch mangelnde '
Gleichmäßigkeit des Reifens verursachte Störungen auf -^: einer glatten Straße und der Einfluß des Reifens auf die Handhabung und Stabilität des Fahrzeugs lassen erkennen, daß HSR-Luftreifen den Vergleichsluftreifen wenigstens
gleichwertig und in Bezug auf Stabilität und fehlende
Störungen auf glatter .Straße überlegen sind·.

Beispiel 4

In diesem Beispiel bezeichnet "A^a einen Mergleic&sreifem "B" einen nacli der "V^lkanisationi auf 3,5 kg-/em ;aufge-

blas en en HSR-Reifexi und; ¹¹Q ¹^ einen; nach, d;er

2
auf 1i,75 kg/Om ;

lierten,

o.#

A. Haltbarkeitsprüfung

Je ein Luftreifen aus der Reihe A, B und C wird einer Haltbarkeitsprüfung unterworfen, bei der man einen Luftreifen 322 kn bei 80 km/Std., einem Reifendruck von

1,7 kg/cm und einer Belastung von 576 kg laufen läßt.

..den Die Belastung wird dann auf 630,5 kg erhöht, worauf manj Reifen weitere 483 km laufen läßt.. Die Belastung wird erneut auf 712 kg erhöht, worauf man den Reifen weitere 1931 km laufen läßt. Der Reifen gilt als einwandfrei im Sinne dieser Prüfung, wenn er die Gesamtstrecke von 2736 km ohne Schädigung durchlaufen hat. Um weitere Aufschlüsse über Abtrennung der Lauffläche und Ermüdungsfesti.ckeit zu erhalten, wird die Geschwindigkeit auf 113 kra/Stunde erhöht, worauf die Reifen bis zum Bruch gefahren werden.

Alle drei Luftreifen überstehen die Prüfstrecke von 2736 km ohne Schädigung und fallen durch Loslösung der Lauffläche im verlängerten Teil der Prüfung aus* Die Luftreifen der Reihe A (Vergleichsreifen) fallen bei 3222 km, die Luftreifen der Reihe B (HSR, verstärkt, nach Vulkanisation auf 3,5 kg/cm aufgeblasen) nach 3674 km und die Luftreifen der Reihe C (HSR verstärkt, nach Vulkanisation auf 1,75 kg/cm aufgeblasen) nach 4775 km aus·"

Die Werte der Haltbarkeitsprüfungen der Reifen und die Festigkeitseigenschaften des Cords bei üngeprüften und bei den der Haltbarkeitsprüfung unterworfenen Luftreifen sind in Tabelle 5 angegeben; Diese Werte zeigen, daß die HSR-Lüftreifen durch eine höhere Beständigkeit gegen-LOSlÖsung der Lauffläche und niedrigere Lauftemperaturen als dieVergleichsreifen gekennzeichnet sind. Die niedrigere Lauftemperatur der HSR-Heifen ist wahrscheinlich der bedeutendste Faktor, der ihre langeri Laufzeit er-

■■■"■-, ■■ 009847/181-3 tr sr if-ateas >

klärt, wobei die Laufstrecke des Reifens G fast um ein Drittel länger 1st als die des Luftreifens A. DieLuftreifen B und C zeigen stärkeren Cord an der Oberseite , sowie an den Seitenwänden nach dem Betrieb bis zum Ausfall des Reifens. Die,Zahlen, aus denen dies ersichtlich ist, sind auch in Tabelle 5 angegeben.

B. Festigkeit der Luftreifen

Je ein Reifen aus den Reihen A, B und ,C wird auf die Festigkeit auf dem Schnellaufprüfstand "Plästeehon _r Modell 591-A" (Hersteller Piastech Go., Uatick,. . ' Massachusetts, USA) geprüft, indem eine Welle von : 19.05 mm Durchmesser und halbkugelförmigem Ende mit . 50,8 cm/Minute durch die Mitte des Reifens gedrückt wird, der einen Druck von 1,7 kg/cm hat./Bei jedem Reifen wird diese Eindrückung viermal vorgenommen«, Die Kraft in Kilogramm, die erforderlich istj, um den Reifen au durchbrechen ρ und die Durchbiegung des Reifens beim Bruch in Zoll werden notiert« Aus diesen Werten wird die zum Bruch erforderliche Arbeit wie folgt berechnet;

Arbeit bis zum Bruch = j^aftjlgunds) χ Durchbiegung(Zoll)

Ermittelt wird der Durchscnittswert für vier Brüche pro Reifen.

Die .Ergebnisse der Prüfungen sind in Tabelle 5 genannt«, ' Die Vierte zeigen, daß die ilindestbruchenerHiej, die bei den meisten mit Polyester verstärkten Standard-reifen. dieser Größe erforderlich ist„/2600 Zoll-Poiinä beträgt_s während die HSR-Cordreifen zusätzlich 500 Zoll-Pound Energie der Stoßwelle erfordern,,,.

009847/1813

BAD

Tabelle 5

Ergebnisse der Prüfung von HSR-Heifen und Vergleichsreifen und des Reifencords· auf dem Plastechon-Prüfstand und beim Haltbarkeitstest

Ergebnisse.der Prüfung auf dem Piastechonprüfstand

ο Cord der Reifen nach dem ω Plastechon-Test

Jj Bruchfestigkeit, kg """>» Bruchdehnung, $>

^ Ergebnisse der Haltbarkeits-_ω prüfung .

Ausfall des Reifens nach...

km \ . ■ ■ ■.

Em bei Haltbarkeitsprüfung bei einer Innentemperatur von

Cord der Reifen nach Haltbarkeitstest

Bruchfestigkeit des Cords an der Oberseite, kg

Bruchdehnung des Cords an der Oberseite, ^C/O

Bruchfestigkeit des Cords der Seitenwand, kg

Reifen Reihe A	S-	Durch- biegung mm	3222	Ener gie ZoIl- Pound	2	Reifen	Reihe B I	3039	Reifen Reihe C	Durch*· Ener- bie^· gie, gHng ZoIl- mm Pound
Kraft kg	er 21,7	111,3	132⁰C	2626		Kraft Kg	Durch> Ener- * bie- gie, gung, ZoIl- ram Pound	Lage 2	Kraft kg	130 3165
543,4	15,6	1 Lage	13,6		573,3	124	2.9 »-,5	561,5	1 Lage 2
Lage	25,7	> 29,3	8,9		Lage 1		18,7	Läse	28,9
28,76	21,7	26,8		30,48			28,8	*¹ ■'":* .18,5·;ι ;,*
21,5				18,5			19,5	ro ■■'. · '. ■ ■ ι ■ ■
				V/ .,■■■■..■■		4775
			3674	27,44		11T⁰C
		121*	12,7		■■'■■. ■. ';24 '■ .'■■
30,03		28,9	27,8
14,3		10,6	29,5
26,7		29,1

Κ»

Ni OO

C« Pirüfuffg' t)&£ hQhej? Geschwindigkeit

Je ein Reifen aus de£ Reifes Jt₈ B undG wird auf dem Prüfrad einem fßßt bei hoher(teschwindiikeit unterworfen, wobei die Reifen 2 Stunden bei 80,, 5 km/Stunde und einem ' Reifendruck von 2₅t kg/cm· eingefahren v/erden, worauf die Geschwindigkeit für? 30' Minuteri auf 121 km/Stunde und dann alle 30 Minuten uro 8,05 kw/Stunde auf 131 km/Stunde erhöht v/ird. Die Reifen wurden samt lieh 2 Stunden mit 137 km/Stunde gefahren_r worauf die Geschwindigkeit auf 145 kta/Stunde erhöht wurde₀ Sämtliche Reifen fielen aus, wenn sie mit 145 km/Stunde auf dem Prüfrad gefahren wurden. Dies entspricht mehr als 161 km/Stunde auf der Straße, da.die Krümmung des Prüfrades- "bei gegebener Belastung und gegebenem Druck eine extremere Durchbiegung als eine ebene Straßenoberfläche ergibt und die Bedingungen.des Tests mit dem Prüfrad.durch das Fehlen der kühlenden luft schärfer sind als die auf der'Straße auftretenden Bedingungen.-

-D„y Zunahme der: Reifengröße *■

Die Querschnittsbreite und der Umfang von Reifen der

Reihe A, B und G werden bei einem Reifendruck von 1₉7 leg/

cm bei der ersten Untersuchung der Reifen gemessen. Die gleichen Messungen werden an den Reifen nach der Fahrprüfung» nachdem sie über Nacht bei einem Druck von 1|7 kg/cm gehalten worden sind,, und an den Reifen nach dem Haltbarkeitstest vorgenommen., Die Zunahme der Reifenabmessungen zwischen der ursprünglichen Messung und den anschließenden Messungen stellt das Reifenwachstum dar₀ Die Reifenmessungen sind in Tabelle 6 zusammengestellt.

O09-8-4'7-/.t8-i

	h	Tabelle	6	Vergleichsreifen	B₂ B₃	C₁	C₂	,1 ,4	C₃
		HSR-Reifen und		^B1				»⁸ 79
Vergleich der Größenzunahme von Zwellasige Reifen 7.75-14	191,3 219,1	A₉ A-i		185,2 195,8 215,6 223,2	184,2 215,3	183 213		195,3 222,3
Reifen	192 '+0,76 219,4	. ■' ■'., ■■■ ' '■	184,9 216,2	185,7 +0,76 .215,6	186,2 +2,03 215,3	185 +2, 214
Ursprüngliche Ab- men&unsen	183,6 183,6 214 213,4	186,7 +1,78 215,9
Querschnitt 3 breite., mm Aufcenumfang, cm Nach Fahrversuch und 24.stunden unter Auf blase druck	185,4 +1,78 214
Querachnitt3brei^i;ire,mra Zunahme dea Querschnitts _s rr:m Außenumfang, cm

_a Zunahme des Außenum-

fangs, mm . +3,2 O —3,2 O ' O +6,4

<4 Nach 322 km der Haltbar- · :

koitstirüfung _»__ ■ ■ ■ ■' ' ' .■■■■■■■ ι'

^uerschniut3breite, mm · 142 201,2 200,7

Zunahme dea Querschnitts,mm +0,91 +5,35 +5,59

Auße/ttumfanjBe cm 216,9 124,2 224,8

Zu'iahme des Außenurafangs,mm 34»9 · 9,53 25,4

Nach 805 km des Haltbar-

■■ ' keitsteata ..*■■.■:...■■ '■■ ·_: . ". ■ ' ■■■'■■ ..■■ ■■■ ■■'...■ ■_ ' ■.,. ■ , ■ ■.■■■■■■ '.. ' . ■■■ .■'.■

Querachnittsbreite, mm 193,4 201,2 ,200,9

Zunahme des Querschnitts,mm +9,4 ' ⁺5,33 +5,59

Außenumfang, cm 219,1 125,7 224,8

Zunahme des Außenurafangs,mm 57,15 25>4 25,4

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Polyestergarnes mit verbesserten physikalischen Eigenschaften- durch Heißrecken eines Endlosgarnes mit anschließendem Entspannen durch Erhitzen unter einer geringeren Spannung, dadurch geker.ri-• zeichnet, daß man das Entspannen des gereckten Garnes bei

Temperaturen durchfuhrt, die unter der Temperatur, bei flfc der das Recken erfolgte, und unter 2O4°C liegen.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Garn heiß um mindestens 8 % reckt und dann um mindestens J % bei Temperaturen im Bereich zwischen l6jj° und 204°C entspannt, wobei die reine Längenänderung nicht größer ist als 2 % der ursprünglichen Länge.

3) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Garn um 8 bis 16 # reckt uni um 7 bis 14 % entspannt.

k) Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, in das ι
reckt.

daß man das Garn im Temperaturbereich zwischen 199⁰ und

5) Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das Garn vor dem Entspannen durch zwei oder mehr Heizzonen mit stufenweise ansteigenden Temperaturen führt und das Recken in mindestens einer dieser Zonen vornimmt.

6) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Garn verwendet, das vor dem Heißrecken mit einer die Haftung des Garnes an Kautschuk vermittelnden Substanz behandelt und getrocknet worden ist. *

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7) Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Garn aus Polyäthylenterephthalat oder aus einer vorwiegend Polyäthylenterephthalat enthaltenden Polymermischung verwendet.

8) Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Garn aus Polyäthylenterephthalat mit einer Intrinsic Viscosity im Bereich zwischen 0,7 und 1,5 dl/g verwendet.

009847/1813