DE2529360A1

DE2529360A1 - Impraegniermittel fuer luftreifenkord

Info

Publication number: DE2529360A1
Application number: DE19752529360
Authority: DE
Inventors: Richard Marvin Haines
Original assignee: Owens Corning Fiberglas Corp
Current assignee: Owens Corning
Priority date: 1974-08-05
Filing date: 1975-07-01
Publication date: 1976-02-19
Also published as: CA1076303A; FR2281332A1; GB1500563A; NL7507967A; FR2281332B3; JPS5141003A; BE831017A

Description

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Dipl.-Chem. Bühling Dipl.-lng. Kinne

9 ς Ο η ο β ft ⁸ München 2, Postfach 202403

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Tel.: (0 89) 53 96 53 - 56

Telex: 5 24845 tipat

cable: Germaniapatent München

1. Juli 1975

B 6578 / H.15831A

Owens-Corning Fiberglas Corporation Toledo, Ohio, USA

Imprägniermittel für Luftreifenkord

Die Erfindung bezieht sich auf Imprägniermittel für verstärkende Kordeinlagen von Fahrzeugluftreifen. Ein spezielleres Merkmal der Erfindung betrifft eine verbesserte Wachsemulsion für die Einarbeitung in Imprägniermittel von Reifenkord.

Die Verwendung von Wachsen in Reifenkordimprägniermitteln ist allgemein bekannt. Solche Imprägniermittel werden für die Umhüllung jener Fäden benutzt, die dem Gummi oder polymeren Elastomeren als Verstärkung eingearbeitet sind. Die Imprägniermittel sind deshalb von Bedeutung, weil sie die Festigkeit des Kordes und die Adhäsion zwischen den Fäden und dem Reifengummi verbessern.

609808/0885

Deulsche Bank (München) KIo. 51/61070 Dresdner Bank (München) Kto. 3939844 Postscheck (München) Kto. 670-43-804

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Wachse werden oft in solchen Imprägniermitteln verwendet, die wiederum oft auf Gummi oder Latex basieren^um die Flexibilität des Imprägniermittels zu verbessern. Das verwendete Wachs oder die verwendeten Mischungen von Wachsen können zur Zugfestigkeit des Imprägniermittels und zur Beständigkeit des Imprägniermittels gegen Feuchtigkeit während der Zeit »in der der imprägnierte Reifenkord vor dem Gebrauch gelagert wird, beitragen.

Es ist nun eine für die Einarbeitung in Imprägniermittel für Reifenkord geeignete Wachsemulsion, enthaltend eine Mischung von Wachsen, gefunden worden. Diese Wachsemulsion ist stabil gegen Lagerung auch bei Gefriertemperaturen. Die Verwendung der erfindungsgemäßen Emulsion als Bestandteil des Imprägniermittels für Reifenkorde verbessert die Zugfestigkeit des Kordes und seine Adhäsion zum Gummi.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Stoffgemisch, bestehend aus einer Mineralfaser, bei der wenigstens ein Teil der Oberfläche in Berührung steht mit einem auf vulkanisiertem Latex basierendem überzug, der eine wässrige Wachsemulsion, enthaltend wenigstens ein mikrokristallines Wachs und wenigstens ein Paraffinwachs, enthält.Die Wachsemulsion ist in dem vulkanisierten Stoffgemisch in einer Menge im Bereich von etwa 3,5 bis etwa 5,5 Gewichtsprozenten enthalten.

Das erfindungsgemäße Imprägniermittel kann für alle

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ORIGINAL iNSPEC

Materialien verwendet werden, die als Reifenverstärkungsmaterialien geeignet sind. Vorzugsweise wird es auf wenigstens einer Glasfaser aufgetragen. Die Erfindung wird nachstehend bei der.Verwendung auf eine oder mehrere Fasern beschrieben, ohne daß die Erfindung auf diese Ausführungsform beschränkt wird.

Glasfasern jeder geeigneten Dimension und Zusammensetzung können erfindungsgemäß verwendet werden. Ein geeigneter Verstärkungskord besteht z.B. aus einer Vielzahl von 2000 geschlichteten Glasfasern wobei jede Faser einen Durchmesser im Bereich von etwa 0,0889 mm bis etwa 0,1016 mm aufweist. Diese Fäden oder Fasern können verdrillt oder unverdrillt, ungeschlichtet oder unter Verwendung üblicher bekannter Schlichtungsmittel geschlichtet sein.

Die erfindungsgemäße Wachsemulsion kann für jedes Reifenkord-Imprägniermittel verwendet werden. Vorzugsweise wird die Emulsion jedoch in Imprägniermittel auf der Basis von polymeren Elastomeren eingesetzt, z.B. in einem Imprägniermittel auf der Basis von Vinylpyridin-Terpolymer, das während der Vulkanisation mit Styrolbutadien-Latex vernetzt wird. Geeignete Vernetzungsmittel sind neben den bekannten Mitteln und Verfahren z.B. Polyhydroxy-Aromaten in Verbindung mit niedermolekularen Aldehyden z.B. Resorcin in Verbindung mit Formaldehyd. Nach deren Zugabe wird der überzug bei erhöhter Temperatur vulkanisiert.

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Die erfindungsgemäße Wachselmulsion wird in das Imprägniermittel in üblicher Weise eingearbeitet. Das Imprägniermittel wird auf den Kord aufgebracht, indem der Kord in üblicher Weise durch das Imprägniermittel hindurchgeführt wird. Danach kann der imprägnierte Kord zur Einstellung der auf dem Kord zurückbleibenden Imprägniermittelmenge durch eine Abstreifvorrichtung geführt werden. Die auf dem Kord gewöhnlich zurückbleibende Imprägniermittelmenge beträgt etwa 10 bis etwa 20, Gew.-% des Gesamtgewichts des imprägnierten Kordes. Das Imprägniermittel wird dann vulkanisiert indem die mit der Imprägnierschicht bedeckte Faser eine Heizvorrichtung passiert, in der das Imprägniermittel einer Temperatur von etwa 538 C für eine Zeit bis zu etwa 5 Minuten ausgesetzt wird.

Die erfindungsgemäß verwendete wässrige Emulsion enthält zwei Wachse, ein Paraffinwachs und ein mikrokristallines Wachs.

Das Paraffinwachs hat einen Schmelzpunkt im Bereich von etwa 60,0° bis etwa 62,8 C, vorzugsweise etwa 61,1 C. Es hat einen Penetrationswert von etwa 10 bei 25,0 C, etwa 16 bei 37,8°C und etwa 34 bei 43,3°C. Es hat eine Viskosität von etwa 4 2 SSU bei 98,9°C, einen Brechungsindex von etwa 1,424 bei 100°C, einen ölgehalt von etwa 0,1 Gew.-%, einen

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Trübungspunkt von etwa 71,1°C und ein spezifisches Gewicht von etwa 0,92 bei 15,6°C. Solch ein Paraffinwachs ist z.B. unter der Handelsbezeichnung "Shellwax 270" erhältlich.

Das mikrokristalline Wachs hat einen Schmelzpunkt im Bereich von etwa 82,2°C bis etwa 85,0 C, einen Penetrationswert im Bereich von etwa 5 bis etwa 8 bei 25,0 C, eine N.P.A.-Farbe von etwa 2 bis etwa 4 und eine Verseifungszahl von etwa 65 bis etwa 75. Solch ein mikrokristallines Wachs ist z.B. unter der Handeslbezeichnung "Cardis 320 Wax" erhältlich.

Das Paraffinwachs und das mikrokristalline Wachs sind in das Imprägniermittel in Form einer wässrigen Emulsion eingearbeitet. Die Wachse machen etwa 45 bis etwa 55 Gew.-% der Emulsion und das Wasser etwa 43 bis 48 Gew.-% der Emulsion aus. Das Paraffinwachs ist in der Wachsemulsion in einer Menge im Bereich von etwa 2,7 bis etwa 3,7 Gew.-Teilen, vorzugsweise zu etwa 3 Gew.-Teilen pro Gewichtsteil mikrokristallines Wachs enthalten. Der Rest der Emulsion besteht aus etwa 1 bis etwa 3 Gew.-% einer ungesättigten Fettsäure, wie etwa ölsäure und etwa 1 bis 3 Gew.-% einer 45 Gew.%igen wässrigen Lösung einer anorganischen Base, wie etwa Kalilauge, wobei diese Materialien als Emulgatoren wirken. Die Emulsion ist in dem Imprägniermittel auf Basis von Latex in einer Menge im Bereich von etwa 3,5 bis etwa 5,5 Gew.-% enthalten.

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OR'O^'A! !N¹SPECTED

Die Herstellung der Wachsemulsion und des Latex-Imprägniermittels das diese Wachsemulsion enthält wird durch die folgenden Beispiele näher beschrieben.

Beispiel 1

37,5 Gew.-Teile eines Paraffinwachses mit einem Schmelzpunkt von 61,1 C und 12,5 Gew.-Teilen eines mikrokristallinen Wachses mit einem Schmelzpunkt von 83,9°C werden in einen Hauptmischbehälter gegeben. Danach werden die Wachse durch Erhitzen auf eine Temperatur von 96,1°C zum Schmelzen gebracht. Zu der gerührten Wachsmischung werden 2 Gew.-Teile einer 4 5 Gew.-%igen Lösung von Kaliumhydroxyd und 2 Gew.-Teile ölsäure hinzugefügt. Der Rührvorgang wird bei etwa 96,1⁰C für 5 Minuten fortgesetzt. Danach werden 4 6 Gew..-Teile ehtionisierten Wassers einer Temperatur von 9 3,3 C in steigenden Anteilen zu der Wachsmischung gegeben bis sich das System umkehrt und das Wasser als kontinuierliche Phase in Erscheinung tritt.

Die endgültige Wachsemulsion hat einen pH-Wert von etwa 9,5 bis etwa 10,3, eine Viskosität im Bereich von etwa 400 bis etwa 750 cps bei 22,2°C und einen Feststoffgehalt im Bereich Von etwa 40 bis etwa 60 Gew.-%.

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ORIGINAL

Beispiel 2

Die Wachsemulsion gemäß Beispiel 1 wird in ein Reifenkord-Imprägniermittel gemäß der folgenden Arbeitsweise eingearbeitet.

Etwa 55,6 Gew.-Teile Vinylpyridin-Styrol-Butadien-Terpolymer werden in einem Hauptmischbehälter gerührt, dann etwa 2,97 Gew.-Teile Ammoniumhydroxyd in gleichbleibenden Mengenanteilen innerhalb einer Zeit von etwa 10 Minuten hinzugefügt. Die Mischung wird langsam unter Anwendung von Außenkühlung gerührt bis die Mischungstemperatur auf etwa 18,3°C gefallen ist.

Etwa 4,8 Gew.-Teile der nach Beispiel 1 hergestellten Wachsemulsion werden unter Anwendung hoher Mischungsgeschwindigkeiten in den Hauptmischbehälter gegeben,und die Durchmischung wird*nachdem die gesamte Emulsion hinzugefügt worden ist,noch für etwa 5 Minuten fortgesetzt.

Danach werden unter schnellem Rühren etwa 28 Gew.-Teile an Styrol-Butadien-Copolymer in den Hauptmischbehälter gegeben.

In einem zweiten Mischbehälter werden etwa 3,3 Gew.-Teile Wasser,0,09 Gew.-Teile Natriumhydroxyd und 1,1 Gew,-Teile einer 37 Gew.-%igen Formaldehydlösung verrührt und danach wird die Mischung unter Anwendung einer Außenkühlung

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!_ IMSPECTED

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langsam weitergerührt bis die Temperatur auf etwa 15,6°C gefallen ist. Danach werden in den zweiten Mischbehälter über einen Zeitraum von etwa 4 bis etwa 8 Minuten etwa 3 Gew.-Teile einer 75 Gew.-%igen Resorcin-Formaldehydmischung gegeben. Der Behälterinhalt des zweiten Mischbehälters wird für etwa 15 Minuten bei Raumtemperatur stehen gelassen, damit die Mischungsteile die Möglichkeit haben miteinander zu reagieren. Danach wird der Inhalt des zweiten Mischbehälters innerhalb einer Zeit von 5 bis 10 Minuten in den ersten Mischbehälter gegeben, wobei das Verrühren für etwa 10 Minuten fortgesetzt wird.

Zum Schluß werden etwa 0,15 Gew.-Teile eines tixotropen Mittels z.B. eine carboxylhaltige Emulsion wie "Tychem 9504" mit einem Wassergehalt von etwa 0,84 Gew.-Teilen in den Hauptmischbehälter gegeben. Nachdem das Verrühren der Mischung für etwa 30 Minten fortgesetzt worden ist, ist das Imprägniermittel einsatzbereit.

Das gemäß Beispiel 2 hergestellte Imprägniermittel hat einen Feststoffgehalt von etwa 42 Gew.-%, einen pH-Wert von etwa 10,5 und eine Viskosität von etwa 120 cps bei 22,2⁰C nach 24 Stunden.

Das in das obige Verfahren eingesetzte Vinylpyrridin-Styrol-Butadien-Terpolyxnere ist unter der Handeslbezeichnung "Pliolite LPR-4545 B, das Styrol-Butadien-Copolymere

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OR!Q!NAL INSPECTED

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ist unter der Handelsbezeichnung "Pliolite LPR-4966 A und die Resocin-Formaldehyd-Mischung unter der Handelsbezeichnung "Penacolite R-2170" erhältlich.

Die zu imprägnierenden Fasern werden für eine Zeit in ein Imprägnierbad von etwa Raumtemperatur gegeben,die ausreicht, um die Fasern zu umhüllen. Die Fasern können dann durch eine Abstreifvorrichtung geführt werden, die so eingestellt ist, daß ein Überschuß an Imprägniermittel von den Fasern abgewischt wird. Die imprägnierte Faser wird dann durch eine Heizvorrichtung geführt, die bei erhöhter Temperatur gehalten wird. Die Aufenthaltszeit der Faser in der Heizvorrichtung (Heizofen) ist so eingestellt, daß die beschichtete bzw. umhüllte Faser, beim Verlassen der Heizvorrichtung bis zu einem nichtklebenden Zustand vulkanisiert, bzw. gehärtet ist.

Beispiel 3

Die Verwendung der erfindungsgemäßen Wachsemulsion trägt zur Verstärkung bzw. zur Erhöhung der Festigkeit des imprägnierten Kordes bei. Wie nachfolgend gezeigt wird, ist die Verbesserung der Eigenschaften von imprägnierten Korden, die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Wachsemulsion hergestellt worden sind,wesentlich größer als bei Verwendung von handelsüblich erhältlichen Wachsemulsionen,

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ORIGINAL iNSPECTED

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Zwei Glasfaserkorde von im wesentlichen gleichen physikalischen Eigenschaften wie Anzahl der Fasern, Faserdurchmesser und Faserschlichtung bzw. -Ordnung werden einzeln mit Reifenkordimpraniermitteln imprägniert, durch Entfernen von überschüssigem Imprägniermittel auf die gleiche Imprägniermittelmenge eingestellt und dann unter im wesentlichen gleichen Bedingungen vulkanisiert.

Der erste Kord wurde mit einem erfindungsgemäßen Reifenkord-Imprägniermittel imprägniert, das eine Mischung von etwa 3 Gew.-Teilen an Paraffinwachs mit einem Schmelzpunkt von 61,1 C und etwa 1 Gew.-Teil an mikrokristallinem Wachs mit einem Schmelzpunkt von 83,3 C enthielt.

Der zweite Kord war mit einem nicht-erfindungsgemäßen Reifenkord-Imprägniermittel imprägniert. Dieses Imprägniermittel enthielt eine handelsüblich erhältliche Wachsemulsion, die insbesondere als Weichmacher in Reifenkord-Imprägnierungsmitteln vorgesehen ist.

Die folgende Aufstellung zeigt die Ergebnisse von zahlreichen Versuchen, die mit den beiden imprägnierten Korden durchgeführt worden sind:

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ORIGINAL INSPECTED

Nr. 1:erfindungs- Nr. 2: in übli-

gemäß imprägnier- eher Weise im-

ter Kord prägnierter

Kord

Gehalt an Wachsemulsion(%) 4,84 4,84

Bruchfestigkeit der Faser

(kg) 34,019 - 36,287 33,974

Haftfestigkeit der Faser

(kg) 13,154 - 14,969 13,381

In den obigen Versuchen wird die Bruchfestigkeit der Faser untersucht, wobei die Bruchfestigkeit bei Zugbeanspruchung vom imprägnierten Reifenkord»der entweder verdrillt oder unverdrillt ist »bestimmt wird. Die Belastung, bei der der Kord bricht, wird dadurch bestimmt, daß der Kord so lange auseinandergezogen bzw. gedehnt wird bis er bricht.

Der Faser-Hafttest wird zur Bestimmung der Kraft verwendet, die nötig ist ,um die Haftbindung zwischen einem einzelnen Reifenkord und dem Gummimaterial, in das der Kord eingebettet ist ,zu unterbrechen bzw. zu lösen. Der Kord wird in Vor- und rücklaufenden Windungen in eine Preßform gelegt, die als Einspannvorrichtung dient. Die Preßform ist so ausgebildet, daß der Kord eine Reihe von parallelen U-förmigen Schleifen bildet. Die parallelen Schenkel der U-förmigen Schleifen werden zwischen zwei Schichten baumwollverstärkter Kautschuklagen gelegt. Die Preßform wird dann in einer Heizpresse unter Anwendung von Wärme und Druck vulkanisiert. Die fertige Probe enthält 12 U-förmige Schleifen des Reifen-

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kords ,wobei die in den vulkanisierten Gummistreifen eingebetteten Schleifen eine Schenkellänge von 6,35 nun aufweisen. Der Gummistreifen, der aus der Preßform genommen wird, ist mit einem Metalleinsatzstück versehen. Dieses Einsatzstück wird in einen Heizblock, der bei einer Temperatur von 121,1 C gehalten wird, eingespannt. Der Heizblock dient als untere Einspannhalterung der Versuchsvorrichtung. Die obere Einspannhalterung besteht aus einer drehbaren Rolle. Die U-förmige Schleife des Reifenkordes wird über diese Rolle gelegt »und dann werden die Einspannhalterungen auseinandergezogen. Die erhaltene maximale Belastung ist ein Maß für die Faserhaftung, gemessen in kg.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.

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ORIGINAL INSPECTED

Claims

- 13 - 2579360 Patentansprüche

1. Verbundmaterial aus wenigstens einer Glasfaser mit einem Überzug, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Oberfläche der Glasfaser(n) in Berührung mit einem polymeren Elastomerüberzug , der ein Paraffinwachs und ein mikrokristallines Wachs enthält, steht.

2. Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzpunkt des Paraffinwachses unterhalb dem des mikrokristallinen Wachses liegt.

3. Verbundmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Paraffinwachs einen Schmelzpunkt im Bereich von etwa 60° bis etwa 62,8⁰C und das mikrokristalline Wachs einen Schmelzpunkt im Bereich von etwa 82,2 bis etwa 85°C hat.

4. Verbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der polymere Elastomerüberzug das Paraffinwachs in einer Menge im Bereich von etwa 2,7 bis etwa 3,7 Gew.-Teilen pro Gew.-Teil mikrokristallines Wachs enthält.

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5. Verbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der polymere Elastomerüberzug eine Emulsion aus dem Paraffinwachs und dem mikrokristallinen Wachs enthält.

6. Verbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulsion in dem Überzug in einer Menge im Bereich von etwa 3,5 bis etwa 5,5 Gew.-% enthalten ist.

7. Verbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulsion eine wässrige Emulsion ist, in der das Paraffinwachs und das
mikrokristalline Wachs etwa 45 bis 55 Gew.-% der Emulsion ausmachen.

8. Verbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulsion eine ungesättigte Fettsäure und eine anorganische Base enthält.

9. Verbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Paraffinwachs und das mikrokristalline Wachs in der Emulsion im Gewichtsverhältnis von etwa 3:1 enthalten sind.

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10. Verbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Elastomere ein Vinyl-Pyridin-Terpolymer ist, das mit Styrol-Butadien-Latex vernetzt ist.

11. Verbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der polymere Elastomerüberzug ein Vulkanisationsmittel enthält, bestehend aus Resorcin und Formaldehyd.

12. Verbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der polymere Elastomerüberzug etwa 55,6 Gew.-Teile eines Vinyl-Pyridin-Styrol-Butadien-Terpolymeren, etwa 4,8 Gew.-Teile der Emulsion und etwa 28 Gew.-Teile eines Styrol-Butadien-Copolymeren enthält.

13. Luftreifen, dadurch gekennzeichnet, daß er mit dem Glasfaserverbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche verstärkt ist.