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Diese
Erfindung bezieht sich auf einen Kord zur Verstärkung von Gummi bzw. Kautschuk
[in der Folge zumeist, allgemein als Kautschuk bezeichnet], der
geeigneterweise als Verstärkungsmaterial
in verschiedenen Gummi/Kautschuk-Materialien wie Reifen, Riemen
und Schläuchen
eingesetzt wird, und auch auf ein faserverstärktes Kautschukmaterial, das
durch den Kord zur Verstärkung
von Kautschuk verstärkt
ist.
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Faserverstärkte Kautschukmaterialien,
die durch Korde zur Verstärkung
von Kautschuk verstärkt
sind, werden weit verbreitet als Kautschukmaterialien für Reifen,
Riemen, Schläuche
etc. eingesetzt. Im Allgemeinen ist bei solchen Kautschukmaterialien
eine Matrix, die Kautschuk enthält,
durch einen Kord verstärkt,
der mittels Beschichten eines verdrillten Verstärkungs-Faserbündels mit
einem Kleber erhalten wird, um die Oberflächenschicht des Bündels zu
bilden.
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Kohlefasern
weisen hohe Festigkeit und einen hohen Elastizitätsmodul und außerdem ausgezeichnete
Wärme-
und Wasserbeständigkeit
auf, haben jedoch eher schlechte Eigenschaften hinsichtlich der
Ermüdungsbeständigkeit
gegenüber
Verformungen wie Dehnung, Druckverformung und Biegeverformung. Daher wurde
angenommen, dass ein faserverstärktes
Kautschukmaterial aus Kohlefasern, das mit einem Kord zur Verstärkung von
Kautschuk verstärkt
ist, keine gute Beständigkeit
aufweist.
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Als
Versuche, dieses Problem zu lösen,
offenbart die JP-A-60-181.369 ein Verfahren zum Auftragen eines
aus einer Epoxidverbindung und einem Kautschuklatex bestehenden
Gemischs auf ein Kohlefaserbündel,
und die JP-A-63-006.165 offenbart ein Verfahren zum Auftragen eines
aus einem Phenolderivat und einem Kautschuklatex bestehenden Gemischs
auf ein Kohlefaserbündel.
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Allerdings
können
auch diese Verfahren keine zufrieden stellende Lösung für die erforderliche Ermüdungsbeständigkeit
für Kautschukmaterialien
in Reifen, Riemen und Schläuchen
bereitstellen, und bis heute konnte kein Kord zur Verstärkung von
Kau tschuk hergestellt werden, der aus Kohlefasern gebildet ist und
ausreichende Ermüdungsbeständigkeit
aufweist.
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Um
die durch die vorangehenden Probleme dargestellten Schwierigkeiten
zu minimieren oder um tatsächlich
eine Lösung
für das
oben genannte Problem zu finden, haben die Erfinder gemäß einem
Aspekt der Erfindung einen Kord zur Verstärkung von Gummi bzw. Kautschuk
entwickelt, der ein Kohlefaserbündel
umfasst, das eine Bruchdehnung von 1,8 % oder mehr aufweist und
mit einer einen Kautschuklatex umfassenden Harzzusammensetzung imprägniert ist,
worin der Kord einen anfänglichen
Gradienten (dM/dy) der Kurve der Biegelast M über der Durchbiegung y des
Kords bei y = 0 von 1.000 N/m oder weniger aufweist, und gemäß einem
anderen Aspekt einen im Wesentlichen unverdrillten Kord zur Verstärkung von
Gummi bzw. Kautschuk entwickelt, der ein Kohlefaserbündel umfasst,
das eine Bruchdehnung von 1,8 % oder mehr aufweist und mit einer
einen Kautschuklatex umfassenden Zusammensetzung imprägniert ist,
wobei die Zahl der Verdrillungen des Kords bei 10 pro Meter oder
weniger liegt.
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Ausführungsformen
der Erfindung werden nun detaillierter beschrieben.
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Die
Erfinder haben herausgefunden, dass ein Kord zur Verstärkung von
Gummi bzw. Kautschuk, der ein Kohlefaserbündel umfasst, das eine Bruchdehnung über einem
bestimmten Wert aufweist und mit einer einen Kautschuklatex umfassenden
Harzzusammensetzung imprägniert
ist, wobei der Kord einen anfänglichen
Gradienten der Kurve der Biegelast über der Durchbiegung des Kords
unter einem bestimmten Wert aufweist oder der Kord eine Anzahl an
Verdrillungen unter einem bestimmten Wert aufweist, unerwarteterweise ausgezeichnete
Ermüdungsbeständigkeit
zeigt und somit eine Lösung
für alle
vorangehend genannten Probleme zugleich bereitstellt.
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Gemäß dieser
Erfindung ist es wünschenswert,
dass die Bruchdehnung des Kohlefaserbündels 1,8 % oder mehr, noch
bevorzugter 1,9 % oder mehr, beträgt. Liegt die Bruchdehnung
unter 1,7 %, ist es wahrscheinlich, dass der Kord bricht, wenn das
Kautschukmaterial durch eine äußere Kraft übermäßig verformt
wird, und nicht für
Anwendungen wie Reifen oder Riemen eingesetzt werden kann.
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Gemäß dieser
Erfindung ist es wünschenswert,
dass der Kord zur Verstärkung
von Kautschuk einen anfänglichen
Gradienten der Kurve der Biegelast über der Durchbiegung, der ein
Indikator für
die Biegsamkeit ist, von 1.000 N/m oder weniger, vorzugsweise 900
N/m oder weniger, noch bevorzugter 800 N/m oder weniger, aufweist.
Liegt der anfängliche
Gradient über
1000 N/m, so kann der Kord eine geringe Flexibilität aufweisen,
Spannungskonzentrationen ausgesetzt sein, wenn das Kautschukmaterial
wiederholt verformt wird, und unzureichende Ermüdungsbeständigkeit aufweisen.
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Gemäß dieser
Erfindung weist der Kord zur Verstärkung von Kautschuk vorzugsweise
eine Anzahl an Verdrillungen von 10 pro Meter oder weniger, noch
bevorzugter von 7 pro Meter oder weniger, besonders bevorzugt von
5 pro Meter oder weniger, auf. Liegt die Anzahl der Verdrillungen über 10 pro
Meter, so kann es zu Abreibung zwischen den einzelnen Fasern im
Kord kommen, wenn das Kautschukmaterial wiederholt verformt wird,
und die Ermüdungsbeständigkeit
kann auf ein unzureichendes Maß sinken.
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Vorzugsweise
weist das Kohlefaserbündel,
das in einem Kord als Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, eine Zugfestigkeit von
4.000 MPa oder mehr, vorzugsweise von 4.400 MPa oder mehr, noch
bevorzugter von 4.800 MPa oder mehr, auf. Liegt die Zugfestigkeit
unter 4.000 MPa, so kann der Kord brechen, wenn das Kautschukmaterial übermäßig belastet
wird, und kann somit nicht für
Anwendungen wie Reifen oder Riemen eingesetzt werden.
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Es
ist wünschenswert,
dass das Kohlefaserbündel,
das gemäß dieser
Erfindung eingesetzt wird, 4.000 oder 20.000 Einzelfilamente aufweist.
Bevorzugt ist ein Bereich von 6.000 bis 18.000, noch bevorzugter
von 8.000 bis 16.000. Liegt die Anzahl der Filamenten unter 4.000,
so kann die verstärkende
Wirkung des Kords unzureichend sein, und die Formbeständigkeit
des Kautschukmaterials kann somit auch unzureichend sein. Liegt
die Anzahl jedoch über
20.000, so kann der Kord mit der Harzzusammensetzung nicht imprägnierte
Teile aufweisen, und das Kautschukmaterial kann somit hinsichtlich
der Ermüdungsbeständigkeit
unzulänglich
werden.
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Es
ist wünschenswert,
dass jedes Filament des Kohlefaserbündels, das in einem Kord als
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, üblicherweise kreisförmige Querschnittsform
aufweist. Ist die Querschnittsform jedes Filaments nicht im Wesentlichen
kreisförmig,
sondern weist eine andere Form, wie z.B. die einer Ellipse, einer
Bohne oder eines dreilappigen Blattes, auf, so kann es zu Abreibung
zwischen den Filamenten kommen, was den Kord zum Brechen bringen
kann, und das Kautschukmaterial kann dadurch unzureichende Ermüdungsbeständigkeit
aufweisen.
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"Im Wesentlichen kreisförmig sein" bedeutet in der
vorangehenden Beschreibung, dass der Verformungsgrad des Schnitts,
der durch das Verhältnis
(=R/r) des Radius (R) des den Schnitt umschreibenden Kreises des
einzelnen Filaments zum Radius (r) des eingeschriebenen Kreises
beschrieben wird, im Bereich von 1 bis 1,1 liegt.
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Um
dem Brechen des Kords oder der Trennung an der Kord-Kautschuk-Grenzfläche aufgrund
von Abreibung zwischen Filamenten vorzubeugen, die dadurch entsteht,
dass das Kautschukmaterial wiederholt verformt wird, und auch um
die Ermüdungsbeständigkeit
zu verbessern, ist es in einem erfindungsgemäßen Kord erforderlich, dass
das Kohlefaserbündel
mit einer Harzzusammensetzung imprägniert wird, die einen Kautschuklatex
als wesentlichen Bestandteil enthält.
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Im
Allgemeinen weist ein Kautschuklatex, dispergiert in Wasser, eine
hohe Polymerstabilität
auf. Um so Hohlräumen
vorzubeugen, die die Ermüdungsbeständigkeit
des Kords herabsetzen, wird das im Kord enthaltene Wasser vorzugsweise
mittels Erhit zen und anschließendem
Trocknen entfernt, nachdem das Kohlefaserbündel mit einer einen Kautschuklatex
umfassenden Harzzusammensetzung imprägniert wurde.
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Es
ist wünschenswert,
dass der Harzzusammensetzungs-Gehalt nach dem Trocknen 20 bis 50 Gew.-%,
bezogen auf 100 Gew.-% des Kohlefaserbündels, ausmacht (d.h. 20 bis
50 Teile Harzzusammensetzung pro 100 Teile Kohlefaser). Bevorzugt
ist ein Bereich von 25 bis 45 Gew.-%, und noch bevorzugter von 30 bis
40 Gew.-%. Liegt der Gehalt unter 20 Gew.-%, so kann es zu unzureichender
Imprägnierung
mittels der Harzzusammensetzung im inneren Abschnitt des Faserbündels kommen
und der Schutz vor Abreibung zwischen den Filamenten kann eingeschränkt werden,
und die Ermüdungsbeständigkeit
des Kords kann ein unzureichendes Maß erreichen. Liegt der Gehalt über 50 Gew.-%,
so können
Hitzebeständigkeit,
Wasserbeständigkeit
und Lösungsmittelbeständigkeit
des Kords unzureichend sein.
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In
dieser Erfindung sollte der Elastizitätsmodul des getrockneten Films
oder des Kautschuklatex bei 25 °C
(G') 0,4 MPa oder
weniger, vorzugsweise 0,3 MPa oder weniger, noch bevorzugter 0,2
MPa oder weniger, betragen. Liegt er höher als 0,4 MPa, kann die Ermüdungsbeständigkeit
des faserverstärkten
Kautschukmaterials unzureichend sein.
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Beispiele
für den
Kautschuklatex sind Acrylat-Butadien-Kautschuklatex, Acrylnitril-Butadien-Kautschuklatex,
Isopren-Kautschuklatex, Urethan-Kautschuklatex, Chloropren-Kautschuklatex,
Styrol-Butadien-Kautschuklatex, Naturkautschuklatex und Vinylpyridin-Styrol-Butadien-Kautschuklatex.
Unter diesen sind Vinylpyridin-Styrol-Butadien-Kautschuklatex, Styrol-Butadien-Kautschuklatex
und Acrylnitril-Butadien-Kautschuklatex besonders wirksam zur Verbesserung
der Ermüdungsbeständigkeit.
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Es
ist wünschenswert,
dass der Kautschuklatex-Gehalt (einschließlich jener von RFL) nach dem Trocknen
40 bis 80 Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-% der Harzzusammensetzung
ausmacht (d.h. 40 bis 80 Teile Kautschuk pro 100 Teile Harzzusammensetzung).
Bevorzugt ist ein Bereich von 45 bis 75 Gew.-%, und noch bevor zugter
von 50 bis 70 Gew.-%. Liegt der Gehalt unter 40 Gew.-%, so kann
die Biegsamkeit des Kords unzureichend sein, und die Ermüdungsbeständigkeit
kann somit auch nicht ausreichend sein. Liegt der Gehalt über 80 Gew.-%,
so kann der Kord übermäßig klebrig
werden, was zu nicht zufrieden stellender Handhabung führt.
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In
dieser Erfindung wird zur Verbesserung der Ermüdungsbeständigkeit vorzugsweise ein Epoxidharz und
ein RFL-Kleber (ein Gemisch, das aus Resorcin-Formaldehyd-Harz und
Kautschuklatex besteht) der Harzzusammensetzung gemeinsam mit dem
Kautschuklatex zugegeben.
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Epoxidharze,
die hierin eingesetzt werden können,
umfassen Ethylenglykoldiglycidylether, Glycerinpolyglycidylether,
Trimethylolpropanpolyglycidylether, Sorbitpolyglycidylether, Hexandioldiglycidylether,
Polyethylenglykoldiglycidylether, Polypropylenglykoldiglycidylether
und Neopentylglykoldiglycidylether. Unter diesen sind Glycerinpolyglycidylether,
Sorbitpolyglycidylether und Ethylenglykoldiglycidylether besonders
wirksam zur Verbesserung der Ermüdungsbeständigkeit.
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Es
ist wünschenswert,
dass der Epoxidharz-Gehalt 20 bis 80 Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-%
der Harzzusammensetzung nach dem Trocknen, ausmacht. Bevorzugt ist
ein Bereich von 30 bis 70 Gew.-%, und noch bevorzugter von 40 bis
60 Gew.-%. Liegt der Gehalt unter 20 Gew.-%, so kann die Klebrigkeit
der Kord-Kautschuk-Grenzfläche unzureichend
sein. Liegt der Gehalt über
80 Gew.-%, so kann die Biegsamkeit des Kords nicht ausreichend sein,
und die Ermüdungsbeständigkeit
kann somit auch unzureichend sein. Ein RFL-Kleber kann beispielsweise
durch Zugabe von Resorcin und Formalin zu einer wässrigen
Lösung,
die eine alkalische Verbindung, wie z.B. Natriumhydroxid, umfasst,
mehrstündiges
Stehenlassen des Gemischs bei Raumtemperatur, so dass Resorcin und
Formaldehyd anfänglich
kondensieren, und Zugabe eines Latex hergestellt werden.
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Es
ist wünschenswert,
dass der RFL-Klebergehalt 10 bis 40 Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-%
der Harzzusammensetzung (d.h. 10 bis 40 Teile RFL-Kleber auf 100 Teile
Harzzusammensetzung) ausmacht. Bevorzugt ist ein Bereich von 15
bis 35 Gew.-%, und noch bevorzugter von 20 bis 30 Gew.-%. Liegt
der Gehalt unter 10 Gew.-%, so kann die Klebrigkeit an der Kord-Kautschuk-Grenzfläche unzureichend
sein. Liegt der Gehalt über
80 Gew.-%, so können
Biegsamkeit des Kords und Ermüdungsbeständigkeit
unzureichend sein.
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Im
faserverstärkten
Kautschukmaterial dieser Erfindung wird eine Kautschuk umfassende
Matrix mit dem Kord zur Verstärkung
von Kautschuk verstärkt.
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Die
Kautschukarten, die in der Matrix enthalten sein können, umfassen
Acrylkautschuk, Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, Isoprenkautschuk,
Urethankautschuk, Ethylen-Propylen-Kautschuk, Epichlorhydrinkautschuk,
chlorsulfonierter Polyethylenkautschuk, Chloroprenkautschuk, Siliconkautschuk,
Styrol-Butadien-Kautschuk, Polysulfidkautschuk, Naturkautschuk,
Butadienkautschuk, Butylkautschuk und Fluorkautschuk.
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Die
Matrix kann, sofern erforderlich, einen anorganischen Füllstoff
wie Ruß oder
Silicamaterial, organische Füllmittel
wie Chmaronharz oder Phenolharz und Weichmacher wie Naphthenöl zusätzlich zu
dem als Hauptbestandteil vorhandenen Kautschuk enthalten.
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Der
Kord zur Verstärkung
von Gummi bzw. Kautschuk dieser Erfindung kann beispielsweise wie
nachstehend beschrieben hergestellt werden: Das Kohlefaserbündel wird
durch einen Behandlungslösungsbehälter geführt, der
einen Kautschuklatex und ein Epoxidharz enthält, und anschließend durch
einen Behandlungslösungsbehälter, der
einen RFL-Kleber enthält,
wonach es in einem Heiz- und Trocknungsofen behandelt wird, um das
Wasser im Kord zu entfernen.
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Das
faserverstärkte
Kautschukmaterial dieser Erfindung kann beispielsweise wie nachstehend
beschrieben hergestellt werden: Korde werden in gleicher Richtung
parallel ausgelegt, an beiden Seiten zwischen Matrixplatten gehalten,
die hauptsächlich Kautschuk
umfassen, und der Kord-Kautschuk-Verbund wird erhitzt und in einer
Presse zusammengepresst, um den Kautschuk zum Formen zu vulkanisieren.
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Die
faserverstärkte
Kautschuk- bzw. Gummi-Matrix dieser Erfindung kann für alle Arten
von Reifen, Riemen und Schläuchen
eingesetzt werden, ist jedoch besonders geeignet für Reifen.
Im Allgemeinen besteht ein Reifen aus einem Laufflächenabschnitt
und Seitenwandabschnitten, die jeweils aus Gummi hergestellt sind,
und einem Riemenabschnitt, einem Reifenkarkassenabschnitt und einem
Randwulstabschnitt, die jeweils aus Korden und einem Gummi hergestellt
sind. Das faserverstärkte
Material dieser Erfindung kann in jeglichen Riemen-, Reifenkarkassen-
und Randwulstabschnitten eingesetzt werden, ist jedoch besonders
geeignet für den
Riemenabschnitt.
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Die
Verfahren zur Bewertung des Kohlefaserbündels und des Kords zur Verstärkung von
Kautschuk dieser Erfindung sind die folgenden.
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<Bruchdehnung und Zugfestigkeit des
Kohlefaserbündels>
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Es
wurde gemäß den in
JIS R 7601 beschriebenen Verfahren (die der ISO 10618 entsprechen)
gemessen. Hierbei wurde das Kohlefaserbündel mit einem Harz der folgenden
Zusammensetzung imprägniert und
zur Härtung
35 Minuten lang auf 130 °C
erhitzt, um Zugteststücke
herzustellen.
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Harzzusammensetzung:
3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexancarboxylat (100 Gewichtsteile)
/ Bortrifluorid-monoethylamin (3 Gewichtsteile) / Aceton (4 Gewichtsteile).
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<Querschnittsform einzelner Fasern des
Kohlefaserbündels>
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Das
Kohlefaserbündel
wurde mit einer Rasierklinge senkrecht zur Faserrichtung geschnitten,
und der Querschnitt einer einzelnen Faser wurde mittels eines Rasterelek tronenmikroskops
mit 10.000facher Vergrößerung mit
einer Beschleunigungsspannung von 15 kV fotographiert. Auf dem Foto
des Querschnitts wurden ein umschreibender Kreis und ein eingeschriebener
Kreis eingezeichnet, und bei einem Radius des umschreibenden Kreises
R und einem Radius des eingeschriebenen Kreises r wurde die Querschnittsform
der einzelnen Faser als im Wesentlichen kreisförmig angesehen, wenn der durch
das Verhältnis
(= R/r) definierte Grad der Querschnittsverformung im Bereich von
1 bis 1,1 lag.
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<Elastizitätsmodul des getrockneten Films
des Kautschuklatex (G')>
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Der
Kautschuklatex wurde bei 140 °C
30 Minuten lang getrocknet und der Elastizitätsmodul des getrockneten Films
wurde mittels eines Viskoelastizitätstestgeräts gemessen. Es wurde das Viskoelastizitätsmesssystem
vom expandierten Typ "ARES" (hergestellt von
der Rhemetric Scientific Co.) eingesetzt.
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Messverfahren:
Die Atmosphäre
wurde auf 25 °C
eingestellt, und der Film wurde zwischen zwei kreisförmigen Aluminiumplatten
mit einem Durchmesser von 16 mm eingeklemmt und wechselseitig in
einem Takt von 3,14 rad/s rotiert. Das auf die kreisförmigen Platten übertragene
Torsionsmoment wurde aufgezeichnet und daraus der Elastizitätsmodul
berechnet.
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<Anfänglicher
Gradient der Spannungs-Dehnungskurve des Kord zur Verstärkung von
Kautschuk>
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Der
Gradient wurde gemäß dem in
ASTM D 885-76 beschriebenen Verfahren gemessen. Der Kord zur Verstärkung von
Kautschuk wurde auf eine Länge
von 1 m geschnitten, und ein Metallhaken wurde an einem Ende angebracht,
während
ein 300-g-Gewicht
am anderen Ende befestigt wurde. Der Kord wurde in Luft 72 Stunden
lang vertikal aufgehängt,
um so eine Probe zu erhalten.
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Die
Probe wurde bei einer Länge
von 2 cm abgeschnitten, und das abgeschnittene Ende wurde auf eine
Spannvorrichtung mit einer Spannweite von 1 cm angebracht. Ein Metallhaken
wurde in der Mitte der Spannweite festgehakt und mit einer Geschwindigkeit
von 2 cm/min in einer Umgebung von 25 °C und 40 % Luftfeuchtigkeit
abgesenkt, um eine Kurve der Biegelast über der Durchbiegung zu erhalten.
Der Gradient der Tangente wurde auf die Null-Last extrapoliert und
als der anfängliche
Gradient für
die Kurve der Biegelast über der
Durchbiegung definiert.
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<Anzahl der Verdrillungen im Kord zur
Verstärkung
von Kautschuk>
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Diese
wurde nach dem in JIS R 7601 (entspricht ASTM D1423-59T) beschriebenen
Verfahren gemessen. Die beiden Enden des Kords wurden an den Klemmen
eines Verdrillungstestgeräts
mit einem Klemmenabstand von 500 mm montiert. Während eine Klemme fix gehalten
wurde, wurde die andere Klemme gedreht und die Anzahl an Umdrehungen
gezählt,
bis überhaupt
keine Verdrillung mehr festgestellt wurde; diese Anzahl wurde verdoppelt,
um die Anzahl Verdrillungen des Kords (pro Meter) zu erhalten.
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<Ermüdungsbeständigkeit
des Kords zur Verstärkung
von Kautschuk>
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Diese
wurde mittels eines in JIS L 1017 (entspricht ASTM D885-76) beschriebenen
Verfahrens gemessen. Eine Kautschukfolie wurde um ein Walze gewickelt,
und der Kord zur Verstärkung
von Kautschuk wurde in Abständen
von 55 Linien / 10 cm darum gewickelt. Weiters wurde eine weitere,
identische Kautschukfolie darum gewickelt, und das so erhaltene
dreischichtige Folie-Kord-Folie-Laminat wurde von der Walze abgenommen
und als Schlauch um einen Dorn angeordnet.
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Anschließend wurde
es erhitzt und in einer Presse zusammengepresst, um es zu vulkanisieren
und den Gummi auszubilden, um ein faserverstärktes Gummimaterial zu erhalten,
in dem die axiale Richtung des Gummischlauchs der Richtung des Kords
entsprach (27 mm Außendurchmesser,
13 mm Innendurchmesser und 24 cm Länge).
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Das
faserverstärkte
Gummimaterial wurde in der Mitte um 90° gebogen, und Luft mit einem
Druck von 0,3 MPa wurde in den Schlauch eingeblasen, während beide
Enden des Schlauchs mit einer Geschwindigkeit von 850 U/min in dieselbe
Richtung in einer Umgebungsatmosphäre mit 25 °C gedreht wurden. Die Zeit,
die benötigt
wurde, bis der Schlauch brach, wurde als Indikator für die Ermüdungsbeständigkeit
verwendet.
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Kautschukfolienzusammensetzung:
Isoprenkautschuk (70 Gewichtsteile) / Butadienkautschuk (30 Gewichtsteile)
/ Schwefel (2 Gewichtsteile) / Zinkoxid (5 Gewichtsteile) / Stearinsäure (2 Gewichtsteile)
/ Dibenzothiazyldisulfid (1 Gewichtsteil) / Ruß (60 Gewichtsteile).
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Spezifische
Ausführungsformen
der Erfindung werden nun unter Verweis auf die folgenden Beispiele detaillierter
beschrieben.
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Beispiele 1 bis 8 und
Vergleichsbeispiele 1 bis 8
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In
den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen werden die folgenden
Ausgangsmaterialien eingesetzt, um Korde zur Verstärkung von
Kautschuk und faserverstärkte
Gummi- bzw. Kautschuk-Materialien herzustellen. Die Harzzusammensetzungen,
mit denen die Kohlefaserbündel
imprägniert
werden, sind in Tabelle 1 angegeben, und die Ergebnisse der Auswertung
der Ermüdungsbeständigkeit
der Korde zur Verstärkung
von Kautschuk sind in Tabelle 2 angeführt.
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1. Ausgangsmaterialien
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- (1) Kohlefaserbündel
(a) "T300B-12K-50B" (Handelsname, hergestellt
von Toray Industries, Inc.), Bruchdehnung: 1,5 %, Zugfestigkeit:
3.500 MPa, Grad der Querschnittsverformung der einzelnen Fasern:
1,25.
(b) "T700S-12K-50C" (Handelsname, hergestellt
von Toray Industries, Inc.), Bruchdehnung: 2,1 %, Zugfestigkeit:
4.900 MPa, Grad der Querschnittsverformung der einzelnen Fasern:
1,05.
(c) "T800H-12K-40B" (Handelsname, hergestellt
von Toray Industries, Inc.), Bruchdehnung: 1,9 %, Zugfestigkeit:
5.500 MPa, Grad der Querschnittsverformung der einzelnen Fasern:
1,37.
- (2) Kautschuklatizes
(a) Vinylpyridin-Styrol-Butadien-Kautschuklatex:
JSR0652 (Handelsbezeichnung, hergestellt von JSR K.K.), Feststoftgehalt:
40 Gew.-%, Elastizitätsmodul
des getrockneten Films (G'):
0,11 MPa (25 °C)
(b)
Styrol-Butadien-Kautschuklatex: JSR 2108 (Handelsbezeichnung, hergestellt
von JSR K.K.), Feststoffgehalt: 40 Gew.-%, Elastizitätsmodul
des getrockneten Films (G'):
0,11 MPa (25 °C)
(c)
Acrylnitril-Butadien-Kautschuklatex: "Nippol" LX513 (registrierte Marke, hergestellt
von Nippon Zeon Co, Ltd.), Feststoffgehalt: 45 Gew.-%, Elastizitätsmodul
des getrockneten Films (G'):
0,47 MPa (25 °C)
(d)
Butadien-Kautschuklatex: "Nippol" LX111 F (registrierte
Marke, hergestellt von Nippon Zeon Co., Ltd.), Feststoffgehalt:
55 Gew.-%, Elastizitätsmodul
des getrockneten Films (G'):
0,46 MPa (25 °C)
- (3) Epoxidharz
(a) Ethylenglykoldiglycidylether: "Epolite" 40E (registrierte
Marke, hergestellt von Kyoei Kagaku K.K.), Epoxidäquivalent:
130
(b) Polyethylenglykoldiglycidylether: "Epolite" 400E (registrierte Marke, Kyoei Kagaku
K.K.), Epoxidäquivalent:
290
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2. Herstellung und Bewertung
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Ein
Kohlefaserbündel
wurde mit einer Geschwindigkeit von 10 m/min befördert und durch einen Behandlungslösungsbehälter, der
einen Kautschuklatex und ein Epoxidharz enthielt, anschließend durch
einen Behandlungslösungsbehälter, der
einen RFL-Kleber enthielt, und weiters durch einen Heiz- und Trocknungsofen
bei 150 °C
geführt,
um das in den Behandlungslösungen
enthaltene Wasser zu entfernen und so den Kord zur Verstärkung von
Kautschuk zu erhalten. Das getrocknete Harz war wie in Tabelle 1
angegeben zusammengesetzt, und der Gehalt lag bei 30 Gew.-%, bezogen
auf 100 Gew.-% des Kohlefaserbündels.
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Tabelle
1 Harzzusammensetzung
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Der
anfängliche
Gradient der Kurve der Biegelast über der Durchbiegung des Kords
zur Verstärkung von
Kautschuk wurde gemäß dem vorangehend
beschriebenen Verfahren gemessen. Darüber hinaus wurden schlauchförmige Teststücke aus
dem faserverstärkten
Kautschukmaterial gemäß dem vorangehend
beschriebenen Verfahren hergestellt und deren Lebensdauer bestimmt.
Wie aus Tabelle 2 ersichtlich, weist der Kord zur Verstärkung von
Kautschuk dieser Erfindung ausgezeichnete Ermüdungsbeständigkeit auf.
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Tabelle
2 Ermüdungsbeständigkeit
von Korden zur Verstärkung
von Kautschuk
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Beispiele 9 bis 16 und
Vergleichsbeispiele 9 bis 16
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In
den Beispielen und Vergleichsbeispielen wurden die folgenden Ausgangsmaterialien
eingesetzt, um Korde zur Verstärkung
von Kautschuk und faserverstärkte
Gummi- bzw. Kautschukmaterialien herzustellen.
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1. Ausgangsmaterialien
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- (1) Kohlefaserbündel
Dieselben wie in
Beispiel 1
- (2) Kautschuklatizes
(a) Vinylpyridin-Styrol-Butadien-Kautschuklatex: "Nippol" 2518FS (registrierte
Marke, hergestellt von Nippon Zeon Co., Ltd.), Feststoffgehalt:
40,5 Gew.-%, Elastizitätsmodul
des getrockneten Films (G'):
0,11 MPa (25 °C)
(b)
Styrol-Butadien-Kautschuklatex: "Nippol" LX110 (registrierte
marke, hergestellt von Nippon Zeon Co., Ltd.), Feststoffgehalt:
40,5 Gew.-%, Elastizitätsmodul
des getrockneten Films (G'):
0,11 MPa (25 °C)
- (3) Epoxidharze
(a) Glycerinpolyglycidylether: "Denacole" EX-313 (registrierte
Marke, hergestellt von Nagase Chemicals Ltd.), Epoxidäquivalent:
141
(b) Sorbitpolyglycidylether: "Denacole" EX-614 (registrierte Marke, hergestellt
von Nagase Chemicals Ltd.), Epoxidäquivalent 167
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2. Herstellung
und Bewertung
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Ein
Kohlefaserbündel
wurde mit einer Geschwindigkeit von 10 m/min befördert und durch einen Behandlungslösungsbehälter, der
Kautschuklatex und Epoxidharz enthielt, die wie in Tabelle 3 angegeben
zusammengesetzt waren, und anschließend durch einen Behandlungslösungsbehälter, der
einen RFL-Kleber enthielt, der wie in Tabelle 4 angegeben zusammengesetzt
war, geführt.
Weiters wurde es durch einen Heiz- und Trocknungsofen bei 150 °C geführt, um
das in den Behandlungslösungen
enthaltene Wasser zu entfernen und so den Kord zur Verstärkung von
Kautschuk zu erhalten. Der Gehalt an Kautschuklatex und Epoxidharz und
der RFL-Klebergehalt nach dem Trocknen lagen bei 20 Gew.-% bzw.
5 Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-% des Kohlefaserbündels. Weiters wurde die Spule,
um die der Kord gewickelt war, gedreht, um den Kord mit einer Geschwindigkeit
von 5 m/min abzuwickeln, und wurde eine vorbestimmte Anzahl an Malen
verdrillt.
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Schlauchförmige Teststücke des
faserverstärkten
Kautschukmaterials wurden gemäß dem vorangehend
beschriebenen Verfahren hergestellt und ihre Haltbarkeit bestimmt.
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Die
Harzzusammensetzungen, mit denen die Kohlefaserbündel imprägniert wurden, sind in den
Tabellen 3 und 4 angegeben, und die Ergebnisse der Bewertung der
Ermüdungsbeständigkeit
der Korde zur Verstärkung
von Kautschuk sind in Tabelle 5 angeführt. Wie aus Tabelle 5 ersichtlich
weist der Kord zur Verstärkung
von Kautschuk dieser Erfindung ausgezeichnete Ermüdungsbeständigkeit
auf.
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Tabelle
3 Zusammensetzung
der Behandlungslösung
(30 Gew.-%ige wässrige
Lösung)
-
Tabelle
4 Zusammensetzung
der Behandlungslösung
(35 Gew.-%ige wässrige
Lösung)
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Tabelle
5 Bewertungsergebnisse
der Ermüdungsbeständigkeit
von Korden zur Verstärkung
von Kautschuk