DE3828251C2

DE3828251C2 -

Info

Publication number: DE3828251C2
Application number: DE3828251A
Authority: DE
Inventors: Kazuo Higashiyamato Tokio/Tokyo Jp Oshima; Shizuo Kodaira Tokio/Tokyo Jp Iwasaki
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1987-08-21
Filing date: 1988-08-19
Publication date: 1993-09-16
Also published as: JPS6452842A; FR2619532A1; US4934427A; DE3828251A1; FR2619532B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Verstärkungscord aus Polyvinylalkohol filamenten für Luftreifen mit verbesserter Ermüdungsbe ständigkeit.

In großem Umfang wird bisher für die Verstärkung von Gummi Fa sermaterial, Fäden, Garne und dergleichen aus Polyvinylalkohol (PVA) angewandt. PVA-Fäden haben jedoch geringe Ermüdungsfestig keit und sind in Wasser beträchtlich löslich. Durch diese Eigenschaften der Polymeren besitzen PVA-Fäden und -Fasermate rialien eine unzulängliche Widerstandsfähigkeit gegenüber heißem Wasser. Verstärkende Corde in Reifen unterliegen häufi gen Biegespannungen. Sie werden als Gürtelmaterialien in Gürtelreifen angewandt, wobei die Gürtel im allgemeinen eine relativ geringe Vorspannung besitzen.

Nach der JP-OS 59-1 30 314 und JP-OS 59-1 00 710 wird die Festigkeit und damit die Dauerhaftigkeit von PVA-Fäden und PVA-Fasern verbessert durch Erhöhung des Molekulargewichts auf einen extrem hohen Wert, zum Beispiel ein mittleres Molekulargewicht von 400 000 und darüber. Es ist aber in der Großindustrie schwierig, PVA mit so extrem hohem Molekulargewicht herzustel len. Demzufolge steigen die Kosten für die Herstellung von Cord-verstärkten Reifen aufgrund der aufwendigen Herstellung von PVA-Corden im Vergleich zu Corden aus Polyester oder Nylon. Daher wurde bisher PVA nicht als Material anstelle von Polyester oder Nylon für Corde angesehen.

Es wurde nun festgestellt, daß sich PVA-Fäden und PVA-Fasern in großem Maßstab mit hoher Festigkeit oder Dauerhaftigkeit herstellen lassen, indem das Molekulargewicht von PVA etwas angehoben wird gegenüber den üblichen PVA-Cordfasern (z. B. JP-OS 60 126 311 und JP-OS 60 126 312). Die so erhaltenen PVA-Che miefasern eignen sich dann sowohl vom technischen als auch vom wirtschaftlichen Standpunkt zur Herstellung von Reifencorden. Obwohl die hier beschriebenen PVA-Corde hinsichtlich Festigkeit und Modul hinter vergleichbaren Aramidfasern zurückstehen, ist ihre Festigkeit wesentlich erhöht gegenüber üblichen Chemie fasern auf der Basis von Nylon, Polyester usw. Wie aus der JP-OS 61 108 713 hervorgeht, haben die in beschriebener Weise erhaltenen hochfesten PVA-Cordfasern verbesserte Widerstands fähigkeit gegen mechanische Spannungen im Vergleich zu üblichen. Man hat deshalb geglaubt, dies gelte auch für die Er müdungsfestigkeit, die für Reifencorde gefordert wird.

Es wurde jedoch festgestellt, daß nach den bekannten Verfahren hergestellte hochfeste PVA-Fasern eine sehr schlechte Ermüdungsbeständigkeit besitzen, d. h. den PVA-Fasern fehlt die Ermüdungsbeständigkeit, wie sie von Reifencorden verlangt wird, und die Corde brechen während des Fahrens auf Straßen. Demnach sind PVA-Fasern für derartige Anwendung im Hinblick auf die Reifensicherheit gänzlich ungeeignet.

Reifen für Personenwagen mit einer Reifengröße 195/70 SR 14 wurden mit Fadenmaterialien hergestellt, wie sie in der Tabelle 1 zusammengefaßt sind, als Karkassenlagen unter den dort angegebenen Bedingungen. Bei derartigen Reifen wird die Rest- Festigkeit der Corde aus der Karkasse nach dem Fahren über eine Prüftrommel oder auf der Straße gegenüber der Festigkeit der neuen Corde bewertet. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 zu sammengefaßt. Die Messung erfolgte an der Stelle, die in Fig. 1 mit "x" angegeben ist.

Tabelle 1

Aus Tabelle 1 ergibt sich, daß die restliche Cordfestigkeit bei hochfesten PVA-Fasern nach dem Fahren über eine Trommel gleich ist der von Polyesterfasern. Andererseits ist die Restfestig keit von Polyesterfasern nach dem Fahren über eine Straße nicht weniger als 90%, während die der hochfesten PVA-Fasern auf 20 bis 40% abgesunken war. Darüber hinaus zeigten einige Reifen einen Fadenbruch und führten daher leicht zum Platzen.

Die Straßenfahrt wurde an einem Reifen auf einem üblichen Fahrzeug bei einem üblichen Innendruck von 1,7 bar vorgenommen. Die Fahrbedingungen entsprachen im wesentlichen den Betriebs bedingungen eines Reifens. Unter praktischen Betriebsbedin gungen besteht die Möglichkeit, daß die Reifen überlastet werden und manchmal einen zu geringen Innendruck von nicht mehr als 1 bar haben. Eine Restfestigkeit des Cordes nach 50 000 km auf Straße unter geregelten Bedingungen von 20 bis 40% bedeutet, daß damit gerechnet werden müßte, daß die Reifen nicht unter üblichen Betriebsbedingungen die erforderliche Sicherheit gewährleisten. Dies bedeutet aber, daß derartige Reifen in der Praxis nicht eingesetzt werden können.

Da, wie erwähnt, bestimmte Phänomene der PVA-Fasern und Corde durch eine Prüfung des Reifens auf der Trommel oder im Labora torium nicht festgestellt werden können, wurde ein sogenannter "Rohr-Ermüdungstest" durchgeführt. Zur Bestimmung der Ermüdungs festigkeit wurden folgende weitere Untersuchungen vorgenommen: Zuerst wurden Personenwagenreifen der Größe P 235/75 R 15 mit gefaltetem Gürtel aus unterschiedlichen Cordmaterialien ent sprechend Fig. 2 hergestellt. An diesem Reifen wurde die Restfestigkeit der Reifencorde nach dem Fahren auf Straße, wie oben angegeben, bewertet. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 zusammengefaßt. Die Restfestigkeit des Gürtelcords wurde an der mit "x" in Fig. 2 angegebenen Stelle ermittelt.

Tabelle 2

Aus der Tabelle 2 ergibt sich, daß selbst wenn hochzähe PVA-Corde für den Gürtel verwendet wurden, die Restfestigkeit auf etwa 60% gegenüber neuem Cord abgesunken war. Es ergab sich damit das große Problem der Ermüdungsbeständigkeit für hochfeste PVA-Corde.

Aus der EP 22 53 91 A1 sind Verstärkungscorde für Luftreifen hoher Festigkeit bekannt. Nach dem dort angegebenen Her stellungsverfahren werden die PVA-Corde durch Ausfällen in einer 15gew.-%igen MDSO-Lösung hergestellt. Bei diesem Verfahren soll im wesentlichen eine Kohäsion zwischen den Filamenten verhindert werden. Ein Zusammenschmelzen der Fäden beim Spinnen kann somit weitgehend vermieden werden. Bei diesen Cordfäden wird aber die Kohäsion durch Cordermüdung und Wärme entwicklung im Cord während des Betriebs nicht wirksam ver hindert.

Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber, die Neigung der Ein zelfilamente des Reifencords zur Kohäsion im Straßenbetrieb des damit hergestellten Reifens zu behindern.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs gelöst.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand schematischer Zeichnungen weiter erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Teilschnitt eines Reifens für einen Per sonenwagen der Größe 195/70 SR 14 üblicher Ausfüh rung;

Fig. 2 zeigt einen Teilschnitt eines Reifens für einen Per sonenwagen P 235/75 R 15 üblicher Art; und

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Hochdruckbe hälters für die Behandlung der Reifencorde mit sie dendem Wasser.

Es wurden umfangreiche Untersuchungen angestellt über die oben beschriebene Abnahme der Festigkeit und Dauerhaftigkeit von hochfesten PVA-Corden nach dem Fahren auf Straße. Die Corde wur den aus einem Reifen nach einer Fahrstrecke auf Straßen heraus genommen, in ein Epoxyharz eingebettet und Mikrotome davon an gefertigt, um diese Schnitte mikroskopisch untersuchen zu kön nen. Diese Untersuchungen ergaben, daß Filamente in der Nähe sich schneidender Flächen zwischen einer Litzendrehung und einer primären Zwirnung stark verformt waren und 10 oder mehre re Filamente in Form eines Bündels zusammenhingen. Da die Fila mente die Aufgabe haben, die Spannung auf den gesamten Cord zu verteilen, wird die Verringerung der Festigkeit der Filamen te oder Corde begünstigt, wenn die Filamente zusammenhängen und daher nicht zu einer gleichmäßigen Spannungsaufteilung führen.

Um obiges Phänomen der Kohäsion der Filamente klarer zu machen, wurden ein Seil und eine Litze aufgewickelt und die Berührungs flächen jeweils an der Litze und dem Seil mikroskopisch unter sucht. Es ergab sich, daß bis zu 10 Filamente zu einer festen Einheit zusammengepreßt waren und daß es nicht möglich war, einwirkende Spannungen zu verteilen und herabzusetzen, wenn die Filamente zusammenhingen. Eine solche Kohäsion von Filamenten wurde bei Polyester- oder Aramid-Corden nicht beobachtet, son dern zeigte sich lediglich bei solchen auf der Basis von PVA.

Andererseits war dieses Kohäsionsphänomen, wie es bei einem Teil der Corde nach dem Fahren auf der Trommel (20 000 km, Restfestigkeit 60%) auftrat, extrem gering. Es kann daher angenommen werden, daß die Last beim Fahren auf der Trommel doch gleichmäßig auf die Filamente verteilt wird. Bei üblichen PVA-Corden beobachtete man nach einer Fahrstrecke von 4700 km auf der Trommel Fadenbruch, während die Restfestigkeit hochfester PVA-Corde nach JP-OS 61-1 08 713 selbst nach 20 000 km noch 60% betrug. Daraus ergibt sich, daß die Ermüdungs beständigkeit von letzteren wesentlich verbessert ist gegenüber dem, was man bei üblichen PVA-Corden erwarten kann. Aus der allgemeinen Kenntnis war nicht herzuleiten, daß die Cordfe stigkeit selbst von hochfesten PVA-Corden nach dem Fahren auf Straße wesentlich verschlechtert wird.

Wurden nun Corde und Filamente nach dem Fahren auf Straßen und nach dem Fahren auf der Trommel untersucht, so wurden folgende Unterschiede festgestellt:

1) Da auf der Straße häufig gefahren und gestoppt wird, sind die Reifen einer unregelmäßigen Temperaturhysterese zwischen Raumtemperatur und 100°C ausgesetzt.
2) Die auf den Cord zur Einwirkung gelangenden Belastungen beim Fahren auf Straßen ändern sich ständig und Stellen, an denen sich Filamente ständig reiben, verschieben sich ständig und die aufgebrachten Reibkräfte variieren.
3) Andererseits sind die Corde Temperaturen nicht unter 100°C beim Fahren auf der Trommel ausgesetzt, so daß die Fila mente selbst erweichen können und untereinander die Reibungs kräfte abzuschwächen bestrebt sind.

Obiges läßt sich aus folgendem erklären:

Die Filamente des Cords nach dem Trommelfahren haben eine so genannte Diagonalschnittfläche aufgrund der Konzentration des Reibens über die Filamente an einer Stelle, wohingegen nach Straßenfahrt Risse oder Kratzer durch Reiben der Filamente an einer Anzahl von Stellen an der Filamentoberfläche der Corde beobachtet werden können. Diese Kratzer oder Risse werden an verschiedenen Stellen der Diagonal-Schnittfläche beobachtet.

Um nun die Ermüdungsbeständigkeit der Corde aus hochfestem PVA zu verbessern durch Herabsetzung der Last, wenn die Filamente in Form eines Bündels zusammenhängen, muß man nur die Kohäsion der Filamente verhindern. Die Erfindung beruht auf dieser Er kenntnis.

Da PVA intramolekulare Wasserstoffbindungen aufweist, ist an zunehmen, daß die Wasserstoffbindung eine gewisse Affinität zu Wassermolekülen selbst in Gegenwart von nur sehr geringen Was sermengen zeigt, was leicht zu einem Zusammenhalten der PVA-Fa sern führen kann. Es wird weiter angenommen, daß Wassermole küle in nicht-kristalline Teile der PVA-Fasern eintreten und zu deren Quellung führen, da dadurch der Glasübergangspunkt her abgesetzt wird.

Bei obigen hochfesten PVA-Fasern wird beispielsweise die hohe Festigkeit durch Verdichten der nicht-kristallinen Teile oder Hervorrufung hoher Orientierung beibehalten. Aus der JP-OS 61-1 08 713 kann man entnehmen, daß die Dampfbeständigkeit derartiger hochfester PVA-Fasern ermöglicht werden kann. Aus obigem ergibt sich jedoch, daß es unmöglich ist, die Ermüdungsbestän digkeit von Corden beim Straßenfahren nur dadurch zu verbes sern.

Die Überlegungen gingen nun dahin, daß - wenn die nicht-kri stallinen Teile weiter verdichtet werden oder eine sogenannte Mantel/Kern-Struktur zur Ausbildung gelangt - die Kohäsion der Filamente durch Wasser und Wärme verhindert werden kann, so daß die Festigkeitsherabsetzung hochfester PVA-Corde während des Straßenfahrens im wesentlichen ausgeschaltet wird.

Wie oben darauf hingewiesen, wird erfindungsgemäß ein cordver stärkter Luftreifen hergestellt aus PVA-Corden, welche der Be ziehung

S ≧ 12-14,5 N_T

entsprechen (S =Festigkeit in g je den;

N =Anzahl der Drehungen des Cords auf 10 cm; D =halber Cordtiter; ρ =spezifische Dichte des Cords) und die Restfestigkeit der Corde in absolut trockenem Zustand nach der Behandlung in siedendem Wasser bei 120°C unter kon stanter Länge und Trocknen nicht weniger als 90% beträgt.

Daß die Corde während der Behandlung bei konstanter Länge gehalten werden, bedeutet, daß aus dem Reifen genommener Cord unter einer Spannung von 0,1 g/den auf einer Haspel aufge wickelt und in dieser Form in einem Wasserbad behandelt wird, in dem die Wassertemperatur in einen Autoklaven mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 4 K/min bis auf 120°C erhöht wird, während das Filament unter konstanter Spannung gehalten wird.

Unter absolut trockenem Zustand versteht man, daß der wie oben behandelte Cord an der Luft und dann in einem Exsikkator bei Raumtemperatur während 48 Stunden auf etwa 2,5% getrocknet und anschließend 20 min in einem Ofen bei 120°C bis zur Ge wichtskonstanz gehalten wird.

Nach der Erfindung wurde festgestellt, daß - wenn die Restfe stigkeit von Corden nach obiger Siedewasserbehandlung und an schließendem Trocknen - nicht weniger als 90% der Festigkeit der Corde vor der Siedend-Wasser-Behandlung ausmacht, die Ver ringerung der Cordfestigkeit nach dem Straßenverfahren bis auf 20% unterdrückt ist und damit die Corde soweit verbessert sind, daß sie keine Sicherheitsprobleme bei dem Straßenfahren mit sich bringen. Es wird angenommen, daß die Siedend-Wasser- Beständigkeit in der Weise verbessert wird, indem die Verdichtung der nicht-kristallinen Teile ansteigt und eine Umwandlung in eine Mantel/Kern-Struktur erfolgt.

Das für die erfindungsgemäßen Reifen erforderlich hochfeste PVA kann auch hergestellt werden aus einem Polymeren mit extrem hohem Molekulargewicht im Vergleich zu üblichem PVA sowie einem erhöhten Ziehverhältnis beim Spinnen. Eine andere Möglichkeit ist das sogenannte Gel-Spinnen, bei dem das Polymer mit extrem hohem Molekulargewicht aus einer verdünnten Lösung gesponnen und in einem hohen Ausmaß verstreckt wird. Die Widerstandsfä higkeit gegenüber thermischem Abbau in feuchtem Zustand und dergleichen von PVA kann durch chemische Modifizierung verbes sert werden, bei der die verstreckten Fäden thermisch behandelt werden oder durch thermische Umwandlung in ein Acetal, Formal oder dergleichen.

Aus den JP-OS 61-1 08 711, 61-1 08 712 und 61-1 08 713 entnimmt man, daß eine Lösung eines PVA mit einem Polymerisationsgrad von nicht weniger als 1500 durch eine Lochplatte gepreßt wer den kann, wodurch man gelierte Filamente erhält, die dann unter desolvatisierenden Bedingungen in einem einzigen Zug um nicht weniger als den Faktor 13 verstreckt werden; der Gehalt an syndiotaktischer Konfiguration soll nicht weniger als 52% betragen. Ein weitgehendes Absinken der Cordfestigkeit nach dem Straßenfahren kann jedoch dadurch nicht verhindert werden. Gemäß der Erfindung wird eine Lösung von PVA zuerst durch eine Lochplatte gedrückt und in einem Kühlbad enthaltend eine Flüssigkeit, die keine Affinität zu dem Lösungsmittel der Polymerlösung zeigt, und bei Temperaturen ausreichender Höhe für das Gelieren des Polymeren geliert. Die gelierten Filamente werden dann von Lösungsmittel befreit. Dabei ist es notwendig, das Austreten des Lösungsmittels extrem langsam zu gestalten, wozu ein Fällungsbad enthaltend ein Gemisch von Methanol, Äthanol oder Aceton und DMSO (Dimethylsulfoxid) verwendet wird und die gelierten Filamente in der Wärme gezogen werden und allmählich die Konzentration von DMSO als Lösungsmittel des PVA in dem Fällungsbad herabgesetzt wird. Durch Mischen von Wasser oder Alkohol in DMSO wird das Lösungsmittel entfernt, wodurch die Filamente weitgehend von einem Aneinanderhaften bewahrt werden können. Durch diese Maßnahme wird das Zusammenhaften der Filamente bei Nutzung von Reifen mit Corden aus solchen Filamenten verhindert. Auf diese Weise erhält man hochfeste PVA-Corde, die absolut keine Sicherheitsprobleme beim Straßen fahren aufweisen.

Bei dem erfindungsgemäßen Luftreifen beträgt die Restfestigkeit der hochfesten PVA-Corde aus dem Reifen nach dem Straßenfahren nicht weniger als 80%. Die Restfestigkeit beträgt auch nicht weniger als 80%, selbst wenn die Corde als Gürtel dienten. Derartige hochfeste PVA-Corde erfüllen alle Forderungen nach wesentlicher Verbesserung der Festigkeit und des Elastizitäts moduls gegenüber üblichen Nylon- und Polyestercorden. Demzu folge kann die eingesetzte Menge an Corden gegenüber üblichen Textilcorden herabgesetzt werden, wodurch sich das Reifenge wicht und der Rollwiderstand der Reifen verringert. Werden derartige Corde als Gürtelmaterial anstelle von Stahlcord verwendet, so ist das Fahrgeräusch geringer und der Fahrkomfort wesentlich verbessert.

Die Erfindung wird nun an folgenden Beispielen erläutert, wobei zuerst Beispiele für die Produktion der Chemiefasern gegeben werden.

Herstellungsbeispiel 1

Eine 12gew.-%ige Dimethylsulfoxid-Lösung eines vollständig verseiften Polyvinylalkohols (Verseifungsgrad zumindest 99,5%) mit einem Polymerisationsgrad von 4500 wurde hergestellt und diese wurde dann naß oder trocken versponnen, worauf sich ein Fällbad auf der Basis von Methanol enthaltend 85 Gew.-% DMSO anschloß. Die Spinnplatte enthielt 750 Öffnungen mit einem Durchmesser von 0,08 mm und war 5 cm oberhalb des Fällbades angeordnet. Die Spinnfilamente wurden durch ein 2. Fällbad aus 60 Gew.-% DMSO und 40 Gew.-% Methanol und dann durch ein 3. Fällbad aus 20 Gew.-% DMSO und 80 Gew.-% Methanol geleitet und schließlich vom Lösungsmittel befreit. Die Fällbäder wurden bei 5°C gehalten. Das erhaltene Multifilamentgarn wurde zur Entfernung von DMSO mit Methanol gewaschen und dazu fünfmal durch das Methanolbad gezogen und anschließend in einem turbu lenten Gasstrom getrocknet. Die getrockneten und geöffneten Multifilamentgarne wurden mit einer Verstreckung von 4,7 in einem trocken beheizten Rohr von 240°C verstreckt und nach Aufbringen von Öl aufgewickelt. Die im wesentlichen schmelz freien Garne hatten einen Nenntiter D =1500, die Anzahl der Filamente betrug 750, der Öffnungsgrad war nicht weniger als 90%, Zugfestigkeit 18,8 g/den, der anfängliche Elastizitäts modul betrug 420 g/den. Der Öffnungsgrad bezeichnet den prozen tualen Anteil der Filamente, die nicht miteinander verschmolzen sind.

Herstellungsbeispiel 2

Cordfilamente mit einer Zugfestigkeit von 18,9 g/den und einem anfänglichen Elastizitätsmodul von 430 g/den wurden unter den Bedingungen des Herstellungsbeispiels 1 mit Ausnahme des Polymerisationsgrades von 4900, einem Verstreckungsverhältnis in Methanol um 5,5 und einem Verstreckungsverhältnis im Heiz rohr von 4,3 erhalten.

Herstellungsbeispiel 3

Als Spinnlösung diente eine 15gew.-%ige DMSO-Lösung von voll ständig verseiftem Polyvinylalkohol (Verseifungsgrad zumindest 99,5%) mit einem Polymerisationsgrad von 4300. Das Fällbad war eine 10%ige DMSO-Lösung in Methanol, die Spinnplatte hatte 500 Düsen mit einem Durchmesser von 0,80 mm. Das Fällbad wurde auf eine Temperatur von 30°C gehalten. Das erhaltene Filament garn wurde um den Faktor 3,8 naß und warm verstreckt, dann getrocknet und an heißer Luft von 240°C um den Faktor 5,8 ver streckt. Dadurch erhielt man im wesentlichen schmelzfreie Garne für Reifencorde mit einem Nenntiter von 1500. Die Anzahl der Filamente betrug 500 und der Öffnungsgrad der Filamente war nicht weniger als 90%, Zugfestigkeit 18,4 g/den und Anfangs- Elastizitätsmodul 415 g/den.

Herstellungsbeispiel 4

Nach den Anweisungen des Herstellungsbeispiels 3 wurden Garne für Reifencorde mit einer Zugfestigkeit von 18,5 g/den und ei nem anfänglichen Elastizitätsmodul von 420 g/den mit der Aus nahme, daß in diesem Fall der Polymerisationsgrad 4600 und die nasse Verstreckung in der Wärme um den Faktor 4 geschah.

Herstellungsbeispiel 5

Nach den Anweisungen des Herstellungsbeispiels 3 wurden Garne für Reifencorde mit einer Zugfestigkeit von 18,2 g/den und ei nem anfänglichen Elastizitätsmodul von 405 g/den hergestellt mit Ausnahme, daß diesmal der Polymerisationsgrad 4600 betrug und das nasse Verstrecken in der Wärme mit Hilfe eines Heiß luftstroms um den Faktor 5,5 erfolgt.

Beispiele 1 und 2 und Vergleichsbeispiele 1 bis 4

Übliche PVA-Filamente und Filamente aus hochfestem PVA, herge stellt nach obigen Herstellungsbeispielen, wurden zu Corden verzwirnt und mit einer Schlichte RFL (Resorcin), deren Zusam mensetzung im folgenden angegeben wird, versehen und an schließend unter Last durch eine Trockenzone, eine Heizzone und eine Normalisierungszone geführt (siehe Tabelle 3). Die Behand lungstemperaturen und -zeiten und die Lastbeanspruchung in diesen Zonen waren wie folgt: Trocknungszone 150°C, 120 s, Last 0,1 g/den; Heizzone: 200°C, 40 s, Last 1 g/den; Normalisie rungszone: 200°C, 40 s, Last 0,5 g/den.

Schlichte

Die so erhaltenen Corde wurden zu einem Reifengewebe gewoben und dann mit einer Gummiplatte belegt, um wie üblich ein gum miertes Einlagematerial zu erhalten. Ein Gürtelreifen für Per sonenautos der Größe 195/70 SR 14 wurde in üblicher Weise vul kanisiert, wobei für den Reifenaufbau obige gummierte Einlage als Karkassenlage verwendet wurde (siehe Tabelle 3). Derartige Reifen entsprachen Fig. 1. Sie hatten die größte Festigkeitsab nahme an der Stelle "x" in dem Wulstumschlagsbereich (Fig. 1) beim Trommelfahrtest und Straßenfahrtest. Die Corde des Be reichs "x" wurden folgenden Untersuchungen unterworfen.

Die Endzählung der Corde im Kronenbereich der zu prüfenden Rei fen wurde mit 33/5 cm festgesetzt.

1. Bestimmung der Cordfestigkeit (S)

Der Cord wird aus dem zu untersuchenden Stück des Reifens mit einer Schere herausgeschnitten und bei einer Einspann länge von 10 cm nach JIS L 1 017 dem Zugversuch unterworfen und schließlich die Bruchfestigkeit ermittelt. Die Festigkeit S in g/den erhält man, indem die so erhaltene Bruchfestigkeit durch den Gesamttiter vor dem Zwirnen dividiert wird. Der Titer vor dem Verzwirnen wird als Gesamttiter zur Vermeidung von Komplikationen herangezogen, da der Cord sich während dessen Behandlung oder der Reifenvulkanisation etwas dehnen oder zusammenziehen und an ihm noch etwas Gummi haften kann.

2. Bestimmung der Restfestigkeit des Cordes nach Behandlung mit siedendem Wasser von 120°C

Aus einem neuen Reifen wird ein Cord herausgenommen und nach Entfernung des Gummis unter Zug von 0,1 g/den auf einer 5 cm Haspel aufgewickelt. Dann wird, während die Cordenden fixiert sind, damit der aufgewickelte Cord nicht entspannt wird, der Cord in einen mit destilliertem Wasser voll gefüllten Glas- Autoklaven 1 (Fig. 3) mit Manometer 4 gegeben. Nach dem Ver schließen des Autoklaven wird mit einer Geschwindigkeit von 4 K/min aufgeheizt und die Temperatur am Thermometer 3 be obachtet. Hat der Glasbehälter 120°C in etwa 30 min erreicht, werden die Ventile 2 geöffnet, um wieder einen Druckausgleich mit der Umgebung zu ermöglichen. Dann wird der Cord herausge nommen und an der Luft 48 h getrocknet und anschließend 20 min in einem Ofen bei 120°C gehalten. Nach Abkühlen des Cords auf Raumtemperatur in einem Exsikkator während etwa 1 h wurde Festigkeit und Dehnung des Cords ermittelt.

Als Autoklav diente ein Modell TEM-U (1000 Type) von TAIATSU GLASS KOGYO CO., LTD. Die Messungen erfolgten nach JIS L 1 017 bei einer Einspannlänge von 10 cm unter Cordziehbedingungen.

3. Trommel-Fahrversuch

Nach dem Aufpumpen des Prüfreifens auf 3 bar bei 25°C±2°C verblieb der Reifen zuerst 24 h. Dann wurde der Druck neuerlich eingestellt und der Reifen über eine Trommel von etwa 3 m Durchmesser mit einer Geschwindigkeit von 60 km/h 20 000 km gefahren, während der Reifen mit der doppelten Last, als nach dem JIS beaufschlagt wurde. Dann wurde Cord aus dem Reifen genommen und wie oben nach JIS L 1 017 die Festigkeit ermittelt.

4. Straßen-Fahrtest

Ein Prüfreifen wurde auf einen üblichen Personenwagen mon tiert, und zwar auf einer üblichen Felge, und auf üblichen Straßen gefahren. Die Cordzähigkeit wurde wie oben bestimmt. Die Reifengröße war 195/70 SR 14 sowie P 235/75 R 15, während die Fahrstrecke etwa 50 000 bzw. 32 000 km betrug.

Der Reifendruck für die beiden Prüfreifen betrug 1,7 bzw. 2,1 bar.

Nach dieser Fahrleistung waren die Reifen vollständig abge fahren.

Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 zusammengefaßt.

Aus der Tabelle 3 ergibt sich folgendes:

Bei Vergleichsbeispiel 1 enthielt die Karkassenlage Corde aus üblichem PVA. Da die Corde im Umschlagteil des Wulstes beim Trommel-Fahrtest nach 4700 km bereits gebrochen waren, mußte der Versuch abgebrochen werden. Demzufolge wurde auch kein Straßen-Fahrtest durchgeführt. Die Restfestigkeit des Cords nach Behandlung mit siedendem Wasser von 120°C war auf weniger als die Hälfte des Anfangswerts, d. h. 45%, gefallen.

In den Vergleichsversuchen 2 bis 4 und den Beispielen 1 und 2 wurden Corde aus hochzähem PVA in einer einlagigen Kar kasse angewandt. Es ergab sich, daß das erfindungsgemäße Verstärkungscord eine höhere Restfestigkeit nach dem Trommel-Fahrtest und nach dem Straßen-Fahrtest aufwies. Gleichermaßen hatte es eine verbesserte Restfestigkeit nach der Behandlung mit siedendem Wasser von 120°C gegenüber den anderen untersuchten Corden.

Beispiele 3 und 4 und Vergleichsbeispiele 5 bis 8

Wie in der Tabelle 4 entnommen werden kann, wurden übliche PVA- und hochfeste PVA-Corde hergestellt wie oben, also verzwirnt und mit Schlichte versehen, unter Zug der thermischen Be handlung der Beispiele 1 und 2 und Vergleichsbeispiele 5 bis 8 unterworfen. Die so erhaltenen Corde wurden zu Reifengeweben verwoben und dieses dann in üblicher Weise in Gummi eingebet tet. Ein Gürtelreifen für Personenwägen mit der Größe P 235/75 R 15 wurde unter üblichen Bedingungen vulkanisiert unter Verwendung des obigen gummierten Gewebes als Gürtellage, während ein zweiter Gürtel eine gefaltete Struktur mit der Cordkonstruktion, wie sie in Tabelle 4 angegeben ist, gebildet war. Diese Reifen entsprachen der Fig. 2. Der mit "x" bezeichne te Teil aus dem Umschlag wurde den Versuchen unterworfen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 zusammengefaßt und dazu der thermischen Behandlung der Beispiele 1 und 2 und Vergleichs beispiele 5 bis 8 unterworfen.

Die Endzählung der Corde in diesem Bereich betrug bei allen Reifen 40/5 cm.

Aus der Tabelle 4 ergibt sich folgendes:

Beim Vergleichsbeispiel 5 bestand der Gürtelcord aus üblichem PVA. Da die Restfestigkeit nach Behandlung mit sie dendem Wasser von 120°C nur 41% und die des Cords nach dem Straßen-Fahrtest 20 bis 30% betrug, befanden sich die Corde fast immer in gebrochenem Zustand.

Bei den Vergleichsbeispielen 6 bis 8 und den Beispielen 3 und 4 bestand eine hervorragende Korrelation zwischen Restfestigkeit der Corde nach Behandlung mit siedendem Wasser bei 120°C und nach dem Straßen-Fahren. Besonders bei den Beispielen 3 und 4 - da die Restfestigkeit des Cordes nach der Behandlung mit siedendem Wasser von 120°C nicht weniger als 90% betrug - war auch die Restfestigkeit nach dem Straßen-Fahren nicht auf weniger als 80% abgesunken. Es bestanden also somit keine Sicherheitsprobleme.

Claims

Verstärkungscord aus Polyvinylalkohol-Filamenten für Luftreifen, dessen in g/den gemessene Festigkeit S≧12-14,5 N_T ist, worin N_T der Verzwirnungs-Koeffizient, entsprechend der Beziehung und N die Drehungszahl je 10 cm, D die Hälfte des Gesamttiters des Cords und ρ die spezifische Dichte des Cords bedeuten, und dessen Restfestig keit in absolut trockenem Zustand nicht weniger als 90% der Festigkeit vor Behandlung des Cords mit siedendem Wasser ist und unter der Bezeichnung absolut trockener Zustand ein Cord zu verstehen ist, welcher nach Behandeln in siedendem Wasser von 120°C unter Einhaltung konstanter Länge getrocknet wird, wobei die Filamente durch Verspinnen einer Dimethylsulfoxid-Lösung eines verseiften Polyvinylalkohols hergestellt worden sind und das 1. alkoholische Fällbad 85 Gew.-%, das 2. alkoholische Fällbad 60 Gew.-% und das 3. alkoholische Fällbad 20 Gew.-% Dimethylsulfoxid enthalten hat.