DE60121805T2

DE60121805T2 - Verfahren zur herstellung eines auf kohlefaser basierenden versträkunselements für reifen

Info

Publication number: DE60121805T2
Application number: DE60121805T
Authority: DE
Inventors: Corinne Tonon
Original assignee: Sovoutri Voultaine De Transformes Industriels Ste
Current assignee: Sovoutri Voultaine De Transformes Industriels Ste
Priority date: 2001-01-12
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2006-12-28
Anticipated expiration: 2021-12-27
Also published as: CA2432532C; EP1349889B1; ATE334160T1; MXPA03006191A; RU2003124755A; EP1349889A1; BR0116586A; CN1486340A; KR20030066792A; US20040043213A1; BR0116586B1; RU2270281C2; FR2819434B1; CA2432532A1; WO2002055590A1; KR100790263B1; ES2267861T3; FR2819434A1; CN1230464C; JP2004522867A

Description

Gebiet der Technik
Die Erfindung gehört in den Bereich der Textilindustrie. Sie betrifft genauer gesagt den Sektor der Herstellung von Verstärkungselementen, die für die Einarbeitung in Gegenstände auf Gummibasis vorgesehen sind, wie Antriebsriemen, Schläuche oder Autoreifen. Sie zielt genauer gesagt auf ein Behandlungsverfahren für eine Kohlenstofffaser, das es ermöglicht, die Eigenschaften dieser Faser besonders hinsichtlich der Dehnung und der Reißfestigkeit zu optimieren.
Im weiteren Verlauf der Beschreibung wird der Begriff "Kohlenstofffaser" verwendet, um ein Multifilamentkohlenstoffgarn zu bezeichnen.
Stand der Technik
Es ist bekannt, dass zahlreiche Gegenstände auf Gummibasis, wie Antriebsriemen oder Reifen starken Zugspannungen unterworfen sind. Aus diesem Grund werden sie im allgemeinen durch Glasfäden oder Kohlenstofffäden verstärkt, die in das Gummi eingebettet werden. Diese Fäden aus Glas oder Kohlenstoff werden im allgemeinen vorbehandelt, bevor sie in andere Gegenstände eingearbeitet werden. So beschreibt das Dokument GB-1.376.137 ein Verfahren, bei dem die Kohlenstofffasern eine Art Öffnung erfahren, damit eine Imprägnierung mit einem stärkeren Harz möglich wird.
In dem Dokument US-6.077.606 wurde vorgeschlagen, Kohlenstofffasern als Verstärkungselemente von Reifen zu verwenden. Die in diesem Dokument beschriebenen Fasern werden durch ein Verfahren gewonnen, das mehrere Verfahrensschritte verknüpft. In einem ersten Verfahrensschritt, werden die Fasern in eine Imprägnierflotte, die ein Epoxidharz enthält, getaucht. In einem zweiten Verfahrensschritt werden die Fasern ein zweites Mal imprägniert, und zwar mit einer Lösung, die ein Gemisch aus Resorcin-Formaldehyd und einem Kautschuklatex enthält, wobei dieses Gemisch häufig mit dem komprimierten Ausdruck "Resorcin-Formaldehyd-Latex", oder mit der Abkürzung "RFL" bezeichnet wird. Nach dem Trocknen der RFL-Imprägnierung werden die Fasern gezwirnt. Das Zwirnen dieser Fasern kann sogar vor den verschiedenen Imprägnierungen stattfinden.
Ein solches Verfahren hat bestimmte Nachteile. Man hat nämlich festgestellt, dass, wenn die Fasern in die Imprägnierflotten getaucht werden, die Lösung mit RFL (oder Epoxidharz) nicht bis zum Faserkern eindringt und dass nur die Filamente der Peripherie beschichtet werden. Dadurch sind die Filamente im Faserkern frei von jeglicher Schutzschicht. Dieses Phänomen ist noch ausgeprägter, wenn die Fasern in die Imprägnierflotten getaucht werden, nachdem sie gezwirnt worden sind. Dies äußert sich in einer geringen Reißfestigkeit der Faser und im dynamischen Betriebszustand sind zahlreiche Risse der inneren Filamente zu beobachten, wodurch es zu einem schlechten Ermüdungsverhalten kommt.
Das Dokument US-4.557.967 erwähnt, dass eine Lösung von Resorcin-Formaldehyd-Harz und Kautschuklatex in Textilcorden auf der Basis von Garn aus aromatischem Polyamid eine bessere Absorption aufweist, wenn diese Textilcorde eine offene Struktur haben.
Das Dokument US-5.807.194 beschreibt ein spezifisches Verfahren zur Verwendung von Kohlenstofffasern für Zahnriemen. Genauer gesagt beschreibt das Dokument die Verwendung einer Lösung von Urethan gemischt mit dem Gummi, aus dem der Riemen besteht. Diese Urethanlösung tendiert dazu, in die Kohlenstofffasern einzudringen und die Zwischenräume zwischen den verschiedenen Filamenten einzunehmen. Leider erlaubt diese Technik nicht, die Fasern tief genug zu imprägnieren und die bereits erwähnten Probleme der Reißfestigkeit bleiben bestehen.
Das Dokument US-3.837.897 beschreibt Glasfasern, die für die Einarbeitung in Materialien aus Elastomeren vorgesehen sind, wie Antriebsriemen oder Reifen. Die konstitutiven Filamente der Faser werden zuerst mit einer feinen Schicht auf der Basis eines Copolymers von Aminosilan und Resorcinolato-Silan überzogen. Dann werden die Filamente mit einem RFL-Harz imprägniert. Für diesen Imprägnierschritt wird die Glasfaser in eine RFL-Flotte getaucht, in der das Filamentbündel geöffnet und imprägniert wird, dann verlässt sie die Flotte und läuft durch eine Düse in einen Trockenofen, wobei sie gegebenenfalls elektrostatisch behandelt wird.
Das Dokument JP-04.002833 beschreibt eine Kohlenstofffaser, die in einem Verfahren mit mehreren Schritten behandelt wird. Der erste Verfahrensschritt besteht darin, die Faser in eine Flotte mit einem hitzehärtbaren RFL-Harz zu tauchen. Der zweite Verfahrensschritt besteht darin, die getränkte Faser zu erwärmen, wenn sie die RFL-Flotte verlässt. Der dritte Verfahrensschritt besteht darin, die Faser zu trocknen und sie gleichzeitig zu zwirnen.
Eines der Probleme, die durch die Erfindung gelöst werden sollen, ist das der relativ schwachen Reißfestigkeit der Kohlenstofffasern aufgrund eines Herstellungsmangels der Filamente im Kern der Faser.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren eines Längsverstärkungselements auf der Basis von Multifilamentkohlenstofffasern, die für die Einarbeitung in einen auf Gummibasis produzierten Artikel vorgesehen sind.
In bekannter Weise schließt ein solches Verfahren die folgenden Verfahrensschritte ein, die ausgehend von Kohlenstofffasern ohne Drehung darin bestehen:

• die Fasern in eine Imprägnierflotte einzutauchen, die eine Lösung aus Resorcin-Formaldehyd-Harz und Kautschuklatex enthält;
• die so imprägnierten Fasern zu trocknen;
• die getrockneten Fasern zu zwirnen.

Erfindungsgemäß beinhaltet dieses Verfahren ebenfalls einen Verfahrensschritt, der darin besteht, während des Imprägnierschritts eine Öffnung der Kohlenstofffasern sicherzustellen, indem die sie bildenden Filamente ausgebreitet werden, so dass jede Faser eine größere Oberfläche bietet, auf der die Imprägnierung erfolgen kann.
Anders ausgedrückt, besteht die Erfindung darin, die Kohlenstofffaser zu deformieren, indem die verschiedenen Filamente so weit wie möglich gespreizt werden, um zu ermöglichen, dass jedes Filament nach der Imprägnierung von einer Schicht RFL umhüllt ist, einschließlich der Filamente, die sich im Kern der Faser befinden.
Man hat beobachtet, dass die Fasern, die dem erfindungsgemäßen Verfahren unterzogen wurden, eine große Zahl von Filamenten aufweisen, die von der Zusammensetzung des getrockneten Resorcin-Formaldehyd-Latex umhüllt sind. Die so durchgeführte Imprägnierung dringt sehr tief ein, üblicherweise tiefer als bis zur zehnten Filamentschicht.
In der Praxis findet das Öffnen der Fasern während des Imprägnierschritts statt, wodurch man den Vorteil der Schmiereigenschaften der Imprägnierflotte erhält und der Bruchgefährdung von Filamenten vorbeugt.
Der Verfahrensschritt des Öffnens der Fasern kann auf unterschiedliche Weisen durchgeführt werden.
So kann die Öffnung der Fasern durch Aufbrechen erreicht werden. Unter Aufbrechen versteht man die Tatsache, dass man den Faden zwingt, einer Bahn zu folgen, so dass der Faden über Hindernisse reibt und dazu tendiert, sich auszubreiten, um die auf jedes Filament ausgeübte Zugspannung zu verringern. Eine derartiges Aufbrechen muss unter einer Zugspannung erfolgen, die genügt für ein Abspreizen der Filamente voneinander, die aber nicht zu ausgeprägt sein darf, da die Filamente sich nicht weiter abspreizen können und die Reißgefährdungen der Filamente steigen.
In einer besonderen Ausführungsform kann das Aufbrechen erreicht werden durch das Umlenken der Fasern über einen Teil des Umfangs von mindestens einer Nadel, die rechtwinklig zur Bahn der Fasern angeordnet ist.
Anders gesagt bilden die Nadeln dort, wo sie in der Faserbahn angeordnet sind, Schikanen, welche die Faser umstreichen muss. Indem sie die Nadeln umstreichen, tendieren die Faser dazu, sich zu öffnen und die verschiedenen Filamente spreizen sich ab, um den größten Teil der Berührungslinie mit der Nadel einzunehmen.
Die Anzahl, die Form und die Spurweite der verschiedenen Nadeln werden in Abhängigkeit des Titers und des Typs der Faser bestimmt und beispielsweise durch die Anzahl der Filamente pro Faser.
In einer Ausführungsvariante kann das Aufbrechen mit einer Vibrationsbehandlung verbunden werden. Wenn die erzeugten Schwingungen einer Resonanzfrequenz der Faser entsprechen, bewirken sie eine Öffnung der Fasern. Die Aufbrechnadeln können beispielsweise an eine Vibrationsquelle gekoppelt sein, wodurch es möglich wird, den Effekt der Öffnung der Faser durch das Reiben an den Nadeln mit dem Effekt der Öffnung durch Schwingungen zu kombinieren.
Vorteilhafterweise beträgt in der Praxis der Anteil des Resorcin-Formaldehyd-Harzes an der Lösung von Resorcin-Formaldehyd und Latex (RFL) zwischen 2 und 30 % des Trockengewichts und der Latexanteil beträgt zwischen 70 und 98%.
Vorteilhafterweise beträgt der Anteil von Resorcin-Formaldehyd-Harz zwischen 5 und 10% des Trockengewichts und der Latexanteil 80 bis 95%. Um die Steifigkeit und in geringerem Maße die Adhäsion der Faser anzupassen, ist es möglich, der RFL-Lösung Ruß zuzugeben. In der Praxis beträgt der Anteil von Ruß zwischen 0 und 10% des Trockengewichts, vorteilhafterweise zwischen 1 und 4% des Trockengewichts; der Anteil des Resorcin-Formaldehyd-Harzes und der Latexanteil bleiben im gleichen Verhältnis.
Auf diese Weise macht die Imprägnierlösung es möglich, die verschiedenen Filamente der Faser ausreichend zu imprägnieren, um sie vor Abrieb und Reißen zu schützen und gleichzeitig die für das Zwirnen oder das Verkabeln erforderliche Geschmeidigkeit zu erhalten.
Vorteilhafterweise kann der verwendete Latex in der Praxis und insbesondere, wenn die erhaltene Faser dafür vorgesehen ist, Reifen zu verstärken, Vinylpyridin-Styrol-Butadien (VP/SBR), Styrol-Butadien (SBR) oder Naturkautschuklatex (NR) sein, einzeln oder im Gemisch. Wenn die Kohlenstofffasern für die Einarbeitung in Gummi zur Herstellung von Antriebsriemen vorgesehen sind, kann der Latex vorteilhafterweise aus hydriertem und carboxylgruppenhaltigem Acrylnitril-Butadien (X-HNBR) sein, oder aus hydriertem Acrylnitril (HNBR), aus Acrylnitril (NBR), aus Ethylen-Propylen-Dien (EPDM), Chlorsulphonyl-Polyethylen (CSM), Vinylpyridin-Styrol-Butadien (VP/SBR) oder Styrol-Butadien (SBR) einzeln oder im Gemisch.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das erfindungsgemäße Verfahren nach dem Imprägnierschritt und vor dem Trockenschritt einen Kalibrierschritt der Tauchaufnahme beinhalten. Das Kalibrieren ermöglicht es, den bei der Imprägnierung mitgenommenen Flottenüberschuss zu entfernen.
Nach dem Kalibrieren behält die Faser nur eine reduzierte Menge der RFL-Lösung, da die überflüssige Menge auf diese Weise entfernt wurde. Das Nachtrocknen der Faser erfolgt nur für die optimale Menge der RFL-Lösung. Die Steifigkeit der getrockneten Faser wird daher überwunden, um die nachfolgenden Maßnahmen des Zwirnens/Verkabelns zu erleichtern.
In der Praxis kann das Kalibrieren der Tauchaufnahme mittels des Durchgangs der Fasern durch eine Düse erreicht werden. Der Durchgang durch eine Düse ermöglicht darüber hinaus, die verschiedenen Filamente zusammenzuführen, wenn sie nach der Imprägnierung noch aufgespreizt sind. Im Übrigen ermöglicht der Durchgang durch die Düse, die Flotte in das Innere der Faser zu pressen und eine bessere Tiefenimprägnierung sicherzustellen. Die am Ausgang der Düse erzielte Faser ist runder, was sich bei den nachfolgenden Maßnahmen als vorteilhaft erweist.
Die Erfindung deckt ebenso Varianten ab, bei denen das Kalibrieren der Tauchaufnahme durch Foulardieren oder ein gleichwertiges Verfahren erreicht wird.
In einigen besonderen Ausführungsformen kann es sich als interessant erweisen, nach dem Trockenschritt eine Erwärmung der Faser durchzuführen, die den Anteil der in die Fasern eingedrungen Lösung aus Resorcin-Formaldehyd-Harz und Latex polymerisieren kann. Diese Polymerisation, die einer Vernetzung des RFL entspricht, wird nach dem Trocknen durchgeführt, das dazu geführt hat, dass der wesentliche Teil des auf den Fasern verbliebenen Wassers der Imprägnierflotte verdampft ist.
Nach dem Trocknen und der Polymerisation werden die Fasern gezwirnt, dann gegebenenfalls zu mehrfachem Zwirn verbunden und anschließend verkabelt. Das Zwirnen und Verkabeln kann im Anschluss an den Ofen stattfinden oder auf einer unabhängigen Maschine.
Vorteilhafterweise erfolgt das Verkabeln/Zwirnen in der Praxis unter Zugspannung. Vorzugsweise wird man einen hohen Zugspannungswert wählen, üblicherweise um 5% höher als die Reißlast der Faser. In der Tat hat man festgestellt, dass ein solches Vorspannen während des Zwirnens es ermöglicht, eine bestimmte Anzahl von Filamenten wieder auszurichten.
In den Fasern, die dem Stand der Technik entsprechen, ist in der Tat eine leichte Dehnung, in der Größenordnung von einigen Zehntel Prozent, zu beobachten, wenn eine Zugspannung auf die Faser ausgeübt wird. Diese anfängliche Dehnung muss berücksichtigt werden bei den Eigenschaften des Artikels aus Gummi, der solche Fasern aufnimmt. Das erfindungsgemäße Zwirnen unter starker Zugspannung ermöglicht es, die Wirkung dieser anfänglichen Dehnung zu beseitigen.
Vorteilhafterweise kann es sich für die Verwendung der Kohlenstofffaser in bestimmten Artikeln wie insbesondere Zahnriemen, als vorteilhaft erweisen, dass das erfin dungsgemäße Verfahren überdies einen zusätzlichen Imprägnierschritt der verkabelten oder gezwirnten Faser in einem in Lösemittel gelösten Klebstoff beinhaltet. Dieser Verfahrensschritt ermöglicht den Erhalt einer zusätzlichen die Faser umhüllenden Schicht. Diese zusätzliche Schicht, die einen Kranz um die Faser bildet, ist besonders vorteilhaft für die Sicherstellung einer guten Adhäsion mit bestimmten Kautschuktypen wie Acrylnitril (NBR), hydriertes Acrylnitril (HNBR), hydriertes und carboxylgruppenhaltiges Acrylnitril (X-HNBR), hydriertes und vulkanisiertes Acrylnitril (ZSC), Chlorsulphonyl-Polyethylen (CSM), alkyliertes Chlorsulphonyl-Polyethylen (ACSM), Ethylen-Propylen-Dien (EPDM).
In der Praxis ist der in Lösemittel gelöste Klebstoff ein Gemisch von gegebenenfalls halogenisierten Polymeren, organischen Verbindungen wie Isocyanaten und mineralischen Füllstoffen wie Ruß.
Die erfindungsgemäß erhaltenen Fasern können in verschiedenartige Artikel eingearbeitet werden, wie Reifen, Zahnriemen oder Gummischläuche, die hohem Druck ausgesetzt sind.
Kurzbeschreibung der Figuren
Die Art der Ausführung der Erfindung, ebenso wie die Vorteile, die sich aus ihr ergeben, werden in der folgenden Beschreibung der Ausführungsform ersichtlich, die sich auf die beiliegenden Figuren stützt und von denen:
Die 1 eine schematische Übersicht des Transportweges einer Faser während ihrer Behandlung gemäß der Erfindung ist.
Die 2 und 3 perspektivische Detailansichten von zwei unterschiedlichen Mechanismen sind, die das erfindungsgemäße Öffnen der Fasern ermöglichen.
Ausführungsformen der Erfindung
Wie bereits erwähnt, betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Behandlung von Kohlenstofffasern, um Längsverstärkungselemente zu erhalten, die in Artikel aus Gummi eingearbeitet werden, wie beispielsweise Zahnriemen oder Reifen.
Wie in der 1 dargestellt, kann das Verfahren auf einer Veredlungsanlage durchgeführt werden, die drei verschiedene Zonen umfasst, nämlich:

• eine erste Zone (1), in der die Imprägnierung oder Aufbereitung erfolgt,
• eine zweite Zone (2), in der die in der ersten Zone (1) entstandenen Fasern gezwirnt oder verkabelt werden,
• eine dritte Zone (3), in der die verkabelten Fasern eine Zusatzbehandlung für bestimmte Anwendungen erfahren.

Genauer gesagt, werden die verwendeten Kohlenstofffasern ohne Drehung aus einem Spulenrahmen (10) abgespult, auf dem sie in Rollen oder auf Spulen (11) aufgewickelt sind. Die verwendeten Spulenrahmen verfügen über eine Kontrollvorrichtung der Zugspannung, welche vorteilhafterweise ein Tänzerarm sein kann. Die Zugspannung, unter der die aus dem Spulenrahmen kommende Faser (12) abgespult wird, muss ausreichen, um die Öffnung der Fasern bei dem anschließenden Aufbrechen zu gestatten, darf aber nicht einen Grenzwert übersteigen, jenseits dessen die Faser gebündelt bleibt und sogar die Gefahr besteht, dass bestimmte Filamente reißen.
Die verwendeten Kohlenstofffasern können sehr unterschiedlich sein und beispielsweise einen Titer zwischen 198 tex und 1700 tex aufweisen und eine Zahl von Einzelfilamenten pro Faser zwischen 3000 und 24000.
In der in 1 illustrierten Form werden die aus dem Spulenrahmen (10) abgespulten Fasern in eine Imprägnierflotte (13) geleitet. Nachdem sie in die Flotte (13) eingedrungen sind, erfahren die Fasern (14) eine Öffnung, die es ermöglicht, die verschiedenen Filamente, aus denen die Faser gebildet ist, voneinander zu trennen und sie Seite an Seite auszubreiten.
Verschiedene Mechanismen wie diejenigen, die in den 2 und 3 dargestellt sind, können es ermöglichen, eine solche Öffnung der Fasern zu erzielen.
So kann, wie in der 2 dargestellt, ein solcher Mechanismus drei nicht bewegliche Nadeln beinhalten (15, 16, 17), die einen Drehspanner bilden. Der Durchmesser (⌀1, ⌀2, ⌀3) und die Spurweite (d1, d2) die zwei aufeinander folgende Nadeln trennt, können verstellt werden, um eine ausreichende Öffnung der Fasern sicherzustellen. Es ist also möglich, die Fläche, auf der es zu der Reibung zwischen den verschiedenen Filamenten (19) und den Nadeln kommt, in Funktion des Typs der verwendeten Fasern und insbesondere ihres Titers und der Anzahl von Filamenten pro Faser zu regulieren.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die in 2 dargestellte Ausführungsform beschränkt, in der der Mechanismus für die Öffnung drei Nadeln beinhaltet, sondern sie deckt die Varianten ab, die mit einer Nadel oder mit mehr als zwei Nadeln funktionieren.
Eine weitere Variante des Mechanismus, der die Öffnung der Fasern ermöglicht, ist in 3 dargestellt. Ein solcher Mechanismus beinhaltet im wesentlichen zwei unbewegliche Messer (20, 21) zwischen zwei frei drehbaren Rollen (22, 23). Die beiden Messer (20, 21) besitzen Kanten (24, 25), über die die verschiedenen Filamente (26) geschliffen werden. Diese beiden Kanten haben im Fall der ersten (24) eine konkave und im Fall der zweiten (25) eine konvexe Form. Die Krümmungsradien (R1, R2) der Kanten, über die die Filamente schleifen, haben die Größenordnung von 10 bis 50 mm.
Die Distanz (d) zwischen den zwei Messern (20, 21), ihre jeweiligen Dicken e₁ und e₂, ebenso wie die relative Lage der konkaven (24) und der konvexen (25) Kante zueinander und somit die Winkel, die der Bahn der Filamente (26) aufgezwungen werden, können in Funktion des Titers und der Anzahl von Filamenten pro Faser eingestellt werden.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die in 3 dargestellte Ausführungsform beschränkt, in welcher der Mechanismus für die Öffnung zwei Messer beinhaltet, sondern sie deckt die Varianten ab, die mit einem Messer oder mit mehr als zwei Messern funktionieren, oder auch mit Messern, die mit Nadeln kombiniert werden.
Wie bereits erwähnt, kann der Arbeitsgang des Öffnens der Fasern bevorzugt auf die in 1 dargestellte Weise durchgeführt werden, das heißt vollständig innerhalb der Imprägnierflotte (13), aber sie kann ebenso kurz vor dem Eintreten der Fasern in die Imprägnierflotte beginnen, um so mit dem Spreizen der Filamente zu beginnen. Das Öffnen der Fasern wird innerhalb der Imprägnierflotte fortgesetzt und das Verteilen der Filamente wird erreicht, während diese sich in der Flotte befinden. Dadurch profitiert man von dem Schmiereffekt der Imprägnierflotte in dem Stadium, in dem jedes der vereinzelten Filamente über die Nadeln oder die Messer streicht.
Nachdem sie wie eine Fläche aus parallelen Filamenten geöffnet wurde, setzt die Faser im Inneren der Imprägnierflotte (13) ihren Weg fort. Anschließend wird sie zu einer Düse (18) geführt, die das Zusammenführen der verschiedenen Filamente zu einer im Querschnitt kreisförmigen Faser (19) ebenso sicherstellt, wie ein Abdrücken der überschüssigen Imprägnierflotte.
Die Düse (18) weist einen eingestellten Durchmesser auf. Sie kann durch eine Entwässerungswalze ersetzt werden.
Daraufhin wird die Faser in einen Trockenofen (30) geführt, der vertikal oder horizontal angeordnet sein kann. Der Trockenofen (30) funktioniert mit erzwungener Konvektion. Der Trockenofen hat zum Ziel, das aus der Imprägnierflotte stammende, noch auf der Faser vorhandene Wasser zu entfernen.
In der in 1 dargestellten Form ist der Trockenofen (30) einem Polymerisationsofen (31) vorgelagert, in dem die Temperatur eine Polymerisation des Anteils des Resorcin-Formaldehyd-Latex bewirkt, der imprägniert in den Fasern bleibt.
Im Übrigen kann die Polymerisation begleitend zum Trocknen erfolgen, durch Erwärmen bis zu einer Temperatur, die ausreicht, um gleichzeitig die Verdunstung des Wasserdampfes und die Polymerisation sicherzustellen. Das Trocknen und die Polymerisation können also in einem einzigen Trockenofen erfolgen.
Am Ausgang des Trocken- und/oder Polymerisationsofens, wird die behandelte Faser (33) gezwirnt. Dieser Zwirnvorgang erfolgt vorzugsweise unter starker Zugspannung, um den verschiedenen Filamenten, die nicht mit den anderen ausgerichtet sind, die Möglichkeit zu geben, die prinzipielle Ausrichtung anzunehmen. Bei einigen Anwendungen kann es sich als interessant herausstellen, verschiedene Fasern nach dem Zwirnen zu verbinden und sie dann zu verkabeln. Für bestimmte Verwendungen und insbesondere bezüglich der Zahnriemen, können die Fasern in einer dritten Zone (3) eine Zusatzbehandlung erhalten, die darin besteht, sie mit einem in Lösemittel gelösten Klebstoff zu imprägnieren und dann die Lösemittel verdunsten zu lassen.
Genauer gesagt kann diese zweite Imprägnierung, wie in 1 dargestellt, dadurch erfolgen, dass die verkabelten Fasern (40) über eine Auftragwalze (41) geführt werden, die zum Teil in den gelösten Klebstoff (42) eingetaucht ist. Nach dem Durchgang über die Auftragwalze (41) laufen die Fasern über eine Trockenwalze, die den Überschuss der zweiten Imprägnierung entfernt. Die so beschichtete Faser durchläuft anschließend einen Trockenofen (45), der die Verdunstung der Lösemittel sicherstellt. Am Ausgang des Trockenofens kann die Faser (46) erneut mit dem selben in Lösemittel gelösten Klebstoff imprägniert werden, indem sie durch eine analoge Vorrichtung (47) geführt wird und dann eine letzte Trocknung erfährt. Die Faser wird anschließend im Hinblick auf ihre Verwendung aufgewickelt (48).
Nachfolgend werden acht Beispiele besonderer Ausführungen für verschiedene Imprägnierflotten und verschiedene Einstellungen beschrieben.
Beispiel 1
Es wurde eine Faser verwendet, die von TORAY unter der Bezeichnung TORAYCA-400 HB 40D 6K vermarktet wird, was einem Garn mit einem Gesamttiter von 400 tex entspricht, das aus 6000 Filamenten besteht. Die Zugspannung, unter der die Faser am Ausgang des Spulengatters abgegeben wird, beträgt 20 Gramm. Das Aufbrechen wird für jede Faser sichergestellt durch zwei Nadeln mit einem Durchmesser von 1 Millimeter, die 39 mm voneinander entfernt sind, die in den Imprägnierbehälter getaucht werden.
Die Imprägnierflotte erhält man durch folgende Mischung:

– ein erster Bestandteil A, wie folgt zusammengesetzt: • 53,2 Liter enthärtetes Wasser, • 0,9 Liter Soda 30,5 % der Marke Vaissière Favre • 5,8 Liter Formaldehyd 37 % der Marke Vaissière Favre, • 22,2 Kilogramm Pènacolite der Bezeichnung R-2170 (75%), vermarktet von INDSPEC CHEMICAL CORP.
– ein zweiter Bestandteil B, wie folgt zusammengesetzt: • 400 Kilogramm Latex Pliocord VP106 (40%), vermarktet von GOODYEAR CHEMICALS • 43 Liter Ammoniak 20,5%, vermarktet von Vaissière Favre, • 34 Kilogramm Stearinsäure Heveamul M111B (45 %), vermarktet von HEVEATEX • 200 Kilogramm Pliocord SB2108 (40 %) vermarktet von GOODYEAR CHEMICALS • 100 Liter enthärtetes Wasser

Um eine gebrauchsfertige Imprägnierflotte zu erhalten, wird das so erhaltene Gemisch so verdünnt, dass es einen Feststoffgehalt von 317 g/kg hat. Die Geschwin digkeit der Fasern im Inneren der Imprägnierflotte liegt bei 20 Metern pro Minute. Am Ausgang der Imprägnierflotte lässt man den Faden durch eine Düse mit einem Durchmesser von 0,81 Millimeter passieren.
Dann gelangt die Faser in einen Polymerisationsofen mit einer Temperatur von 280°C. Die Länge des Ofens beträgt 3 Meter. Am Ausgang des Ofens hat die Faser eine Tauchaufnahme, die der polymerisierten, aus der Imprägnierflotte hervorgegangenen, Materialmenge entspricht und die ungefähr 19% des Trockengewichts des Fadens ausmacht.
Die so erhaltenen Fasern werden anschließend mit 70 Drehungen pro Meter unter einer Zugspannung von mehr als 0,5 kg gezwirnt.
Auf diese Weise erhält man eine Faser, welche die folgenden mechanischen Eigenschaften aufweist:
Reißlast: 42,20 Kg; Reißdehnung: 1,46%; Dehnung unter einer Belastung von 30% der Reißlast: 0,79%. Diese Faser eignet sich besonders für die Einarbeitung in Reifen.
Beispiel 2
Es wurde eine Faser verwendet, die von TORAY unter der Bezeichnung TORAYCA-700 GC 4 12K vermarktet wird, was einem Garn mit einem Gesamttiter von 800 tex entspricht, das aus 12000 Filamenten besteht. Die Zugspannung, unter der die Faser am Ausgang des Spulengatters abgegeben wird, beträgt 45 Gramm. Das Aufbrechen wird für jede Faser sichergestellt durch drei Nadeln mit einem Durchmesser von 1 Millimeter, die in einem gleichschenkligen Dreieck mit einer Basis von 20 mm und einer Höhe von 8 mm einige Zentimeter vor dem Imprägnierbehälter angeordnet sind und durch zwei Nadeln mit einem Durchmesser von 1 mm und einem Abstand zueinander von 34 mm, die in den Imprägnierbehälter getaucht werden.
Die Imprägnierflotte ist dieselbe, wie die des Beispiels 1, mit einem auf 330 g/kg eingestellten Feststoffgehalt.
Die Geschwindigkeit der Fasern im Inneren der Imprägnierflotte liegt bei 20 Metern pro Minute. Am Ausgang der Imprägnierflotte wird der Faden durch eine Düse mit einem Durchmesser von 1,1 Millimeter geführt, dann passiert die Faser, weiterhin mit einer Geschwindigkeit von 20 Metern pro Minute, einen Polymerisationsofen. Die Temperatur des Ofens liegt bei 280°C. Die Länge des Ofens beträgt 3 Meter. Am Ausgang des Ofens hat die Faser eine Tauchaufnahme, die der polymerisierten, aus der Imprägnierflotte hervorgegangenen, Materialmenge entspricht und die ungefähr 17,4% des Trockengewichts des Fadens ausmacht.
Die so erhaltene Faser wird anschließend bei 80 Drehungen pro Meter unter einer Zugspannung von mehr als 0,5 kg gezwirnt.
Auf diese Weise erhält man eine Faser, welche die folgenden mechanischen Eigenschaften aufweist: Reißlast: 99,10 kg; Reißdehnung: 2,75%; Dehnung unter einer Belastung von 30% der Reißlast: 1,27%. Diese Faser eignet sich besonders für die Einarbeitung in Reifen.
Beispiel 3
Es wurde eine Faser verwendet, die von TORAY unter der Bezeichnung TORAYCA-400 HB 40D 6K vermarktet wird, was einem Garn mit einem Gesamttiter von 400 tex entspricht, das aus 6000 Filamenten besteht. Die Zugspannung, unter der die Faser am Ausgang des Spulengatters abgegeben wird, beträgt 50 Gramm. Das Aufbrechen wird für jede Faser sichergestellt durch drei Nadeln mit einem Durchmesser von 1 Millimeter, die in einem gleichschenkligen Dreieck mit einer Basis von 20 mm und einer Höhe von 8 mm einige Zentimeter vor dem Imprägnierbehälter angeordnet sind und durch zwei Nadeln mit einem Durchmesser von 1 mm und einem Abstand zueinander von 34 mm, die in den Imprägnierbehälter getaucht werden.
Die Imprägnierflotte erhält man durch folgende Mischung:

– ein erster Bestandteil A, wie folgt zusammengesetzt: • 36 Liter enthärtetes Wasser, • 4 Liter Ammoniak 20,5% der Marke Vaissière Favre, • 10 Kilogramm Pènacolite der Bezeichnung R-2170 (75 %), vermarktet von INDSPEC CHEMICAL CORD, • 27,2 Kilogramm Harnstoff 41% der Marke Vaissière Favre,
– ein zweiter Bestandteil B, wie folgt zusammengesetzt: • 36 Liter enthärtetes Wasser • 286 Kilogramm Latex Zetpol B vermarktet von Nippon Zeon,
– ein dritter Anteil C, wie folgt zusammengesetzt: • 16 Liter enthärtetes Wasser, • 3,2 Kilogramm Formaldehyd 37% der Marke Vaissière Favre.

Dann fügt man 18 Kilogramm von Stearinsäure Heveamul M-111b (45%) vermarktet von HEVEATEX hinzu.
Um die endgültige Imprägnierflotte zu erzielen, erstellt man eine Verdünnung des vorher erhaltenen Gemischs derart, dass der Feststoffgehalt bei einem Verhältnis von 330 g/kg liegt.
Die Geschwindigkeit der Fasern im Inneren der Imprägnierflotte liegt bei 40 Metern pro Minute. Am Ausgang der Imprägnierflotte wird der Faden durch eine Düse mit einem Durchmesser von 0,81 Millimeter geführt, dann passiert die Faser, weiterhin mit einer Geschwindigkeit von 40 Metern pro Minute, einen Trockenofen. Die Temperatur des Trockenofens ist 146°C. Die Länge des Trockenofens beträgt 3 Meter. Am Ausgang des Trockenofens wird die Faser, weiterhin mit einer Geschwindigkeit von 40 Metern pro Minute, in einen Polymerisationsofen geführt. Die Temperatur des Polymerisationsofens beträgt 267°C. Die Länge des Polymerisationsofens beträgt 5 Meter. Die Faser hat eine Tauchaufnahme, die der polymerisierten, aus der Imprägnierflotte hervorgegangenen, Materialmenge entspricht und die ungefähr 20,4% des Trockengewichts des Fadens ausmacht.
Die so erhaltenen Fasern werden dann zu Zweien zusammengefasst und mit 80 Drehungen pro Meter gezwirnt. Dieser Zwirnvorgang erfolgt unter einer Zugspannung, die 50 kg nahe kommt. Eine Verbindung von zwei Fasern wird in Z-Richtung verdreht und eine Verbindung von Fasern in S-Richtung.
Daraufhin erfährt der so erzielte Zwirn eine zusätzliche Behandlung. So wird der Zwirn abgespult unter einer Zugspannung in der Größenordnung von 1 Kilogramm. Er wird imprägniert in einer Flotte, die in Xylol 8,1 % einer Zusammensetzung enthält, die von HENKEL unter der Bezeichnung CHEMOSIL X2410 vermarktet wird. Nach der Imprägnierung wird die Faser in einen 8 Meter langen Trockenofen mit einer Temperatur von 90°C geführt. Die Geschwindigkeit des Fadens im Trockenofen beträgt 18 Meter pro Minute. Der Faden wird ein zweites Mal unter den selben Bedingungen imprägniert.
Auf diese Weise erhält man Fasern, welche entsprechend der Drehungsrichtung und der Dispersionen bei der Produktion die folgenden unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften aufweisen:

Z-Drehung: Reißlast: 74,90 kg; Reißdehnung: 1,21%; Dehnung unter einer Belastung von 30% der Reißlast: 0,56%.
S-Drehung: Reißlast: 70,93 kg; Reißdehnung: 1,28%; Dehnung unter einer Belastung von 30% der Reißlast: 0,62%. Diese Fasern sind besonders dafür angepasst, in Zahnriemen eingearbeitet zu werden.

Beispiel 4
Es wurde eine mit der des Beispiels 3 identische Faser verwendet. Die Zugspannung, unter der die Faser am Ausgang des Spulengatters abgegeben wird, beträgt 30 Gramm. Das Aufbrechen wird für jede Faser sichergestellt durch zwei Nadeln mit einem Durchmesser von 1 Millimeter und einem Abstand zueinander von 39 mm, die in den Imprägnierbehälter getaucht werden.
Die Imprägnierflotte ist dieselbe, wie die in Beispiel 3 verwendete, mit einem auf 330g/kg eingestellten Feststoffgehalt.
Die Geschwindigkeit der Fasern im Inneren der Imprägnierflotte liegt bei 20 Metern pro Minute. Am Ausgang der Imprägnierflotte wird der Faden durch eine Düse mit einem Durchmesser von 0,81 Millimeter geführt, dann passiert die Faser, weiterhin mit einer Geschwindigkeit von 20 Metern pro Minute, einen Polymerisationsofen. Die Temperatur des Ofens liegt bei 180°C. Die Länge des Ofens beträgt 3 Meter. Am Ausgang des Ofens hat die Faser eine Tauchaufnahme, die der polymerisierten, aus der Imprägnierflotte hervorgegangenen, Materialmenge entspricht und die ungefähr 19,8% des Trockengewichts des Fadens ausmacht.
Die so erzielten Fasern werden anschließend wie in Beispiel 3 gezwirnt, jedoch mit einer Zugspannung, die lediglich 20 kg nahe kommt.
Daraufhin erfährt der so erzielte Zwirn eine zusätzliche, mit der des Beispiels 3 identische Behandlung.
Auf diese Weise erhält man eine Faser, welche die folgenden mechanischen Eigenschaften aufweist:

Z-Drehung: Reißlast: 77.00 kg; Reißdehnung: 1.14%; Dehnung unter einer Belastung von 30% der Reißlast: 0,51%.
S-Drehung: Reißlast: 85,99 kg; Reißdehnung: 1,26%; Dehnung unter einer Belastung von 30% der Reißlast: 0,57%.

Diese Fasern sind besonders für die Einarbeitung in Zahnriemen angepasst.
Beispiel 5
Es wurde eine Faser verwendet, die von TORAY unter der Bezeichnung TORAYCA-700 GC 4 12K vermarktet wird, was einem Garn mit einem Gesamttiter von 800 tex entspricht, das aus 12000 Filamenten besteht. Die Zugspannung, unter der die Faser am Ausgang des Spulengatters abgegeben wird, beträgt 100 Gramm. Das Aufbrechen wird für jede Faser sichergestellt durch zwei 34 mm voneinander entfernte Nadeln mit einem Durchmesser von 1 Millimeter, die in den Imprägnierbehälter getaucht werden.
Die Imprägnierflotte ist dieselbe, wie die des Beispiels 3.
Die Geschwindigkeit der Fasern im Inneren der Imprägnierflotte liegt bei 40 Metern pro Minute. Am Ausgang der Imprägnierflotte wird der Faden durch eine Düse mit einem Durchmesser von 1,1 Millimeter geführt, dann wird die Faser, weiterhin mit einer Geschwindigkeit von 40 Metern pro Minute, in einen Trockenofen geführt. Die Temperatur des Trockenofens beträgt 146°C. Die Länge des Trockenofens beträgt 3 Meter. Am Ausgang des Trockenofens wird die Faser, weiterhin mit einer Geschwindigkeit von 40 Metern pro Minute, in einen Polymerisationsofen geführt. Die Temperatur des Polymerisationsofens beträgt 249°C. Die Länge des Polymerisationsofens beträgt 5 Meter. Die Faser hat eine Tauchaufnahme, die der polymerisierten, aus der Imprägnierflotte hervorgegangenen, Materialmenge entspricht und die ungefähr 17,5% des Trockengewichts des Fadens ausmacht.
Die so erhaltenen Fasern werden anschließend mit 80 Drehungen pro Meter gezwirnt. Dieser Zwirnvorgang erfolgt unter einer Zugspannung, die 50 kg nahe kommt. Eine Faser wird in Z-Richtung verdreht und eine Faser in S-Richtung.
Daraufhin erfährt der so erhaltene Zwirn dieselbe Zusatzbehandlung, wie die in Beispiel 3 dargelegte.
Auf diese Weise erhält man Fasern, welche die folgenden mechanischen Eigenschaften aufweisen:

Z-Drehung: Reißlast: 93,10 kg; Reißdehnung: 1,40%; Dehnung unter einer Belastung von 30% der Reißlast: 0,63%.
S-Drehung: Reißlast: 115,10 kg; Reißdehnung: 1,55%; Dehnung unter einer Belastung von 30% der Reißlast: 0,69%. Diese Fasern sind besonders für die Einarbeitung in Zahnriemen angepasst.

Beispiel 6
Es wurde eine Faser verwendet, die von TORAY unter der Bezeichnung TORAYCA-700 GC 4 12K vermarktet wird, was einem Garn mit einem Gesamttiter von 800 tex entspricht, das aus 12000 Filamenten besteht. Die Zugspannung, unter der die Faser am Ausgang des Spulengatters abgegeben wird, beträgt 100 Gramm. Das Aufbrechen wird für jede Faser sichergestellt durch zwei 34 mm voneinander entfernte Nadeln mit einem Durchmesser von 1 Millimeter, die in den Imprägnierbehälter getaucht werden.
Die Imprägnierflotte erhält man durch folgende Mischung:

– ein erster Bestandteil A, wie folgt zusammengesetzt: • 36 Liter enthärtetes Wasser, • 4 Liter Ammoniak 20,5% der Marke Vaissière Favre, • 10 Kilogramm Penacolite der Bezeichnung R-2170 (75 %), vermarktet von INDSPEC CHEMICAL CORP, • 27,2 Kilogramm Harnstoff 41 % der Marke Vaissière Favre,
– ein zweiter Bestandteil B, wie folgt zusammengesetzt: • 64 Liter enthärtetes Wasser • 143 Kilogramm Latex Zetpol B vermarktet von Nippon Zeon, • 115 kg Latex Chemlok E0872 vermarktet von Lord Corporation.
– ein dritter Bestandteil C, wie folgt zusammengesetzt: • 16 Liter enthärtetes Wasser, • 3,2 Kilogramm Formaldehyd 37% der Marke Vaissière Favre.

Dann fügt man 18 Kilogramm Stearinsäure Heveamul M-111b (45%) hinzu, die von HEVEATEX vermarktet wird.
Die Geschwindigkeit der Fasern im Inneren der Imprägnierflotte liegt bei 30 Metern pro Minute. Am Ausgang der Imprägnierflotte wird der Faden durch eine Düse mit einem Durchmesser von 1,1 Millimeter geführt, dann wird die Faser, weiterhin mit einer Geschwindigkeit von 30 Metern pro Minute, in einen Trockenofen geführt. Die Temperatur des Trockenofens liegt bei 146°C. Die Länge des Trockenofens beträgt 3 Meter. Am Ausgang des Trockenofens wird die Faser, weiterhin mit einer Geschwindigkeit von 30 m/min., in einen Polymerisationsofen geführt. Die Temperatur des Polymerisationsofens beträgt 249°C. Die Länge des Polymerisationsofens beträgt 5 Meter. Die Faser hat eine Tauchaufnahme, die der polymerisierten, aus der Imprägnierflotte hervorgegangenen, Materialmenge entspricht und die ungefähr 18,3% des Trockengewichts des Fadens ausmacht.
Die so erhaltenen Fasern werden anschließend mit 80 Drehungen pro Meter gezwirnt. Dieser Zwirnvorgang erfolgt unter einer Zugspannung, die 50 kg nahe kommt. Eine Faser wird in Z-Richtung verdreht und eine Faser in S-Richtung.
Daraufhin erfährt der so erhaltene Zwirn dieselbe Zusatzbehandlung, wie die in Beispiel 3 dargelegte.
Auf diese Weise erhält man Fasern, welche die folgenden mechanischen Eigenschaften aufweisen:

Z-Drehung: Reißlast: 97,9 kg; Reißdehnung: 1,74%; Dehnung unter einer Belastung von 30% der Reißlast: 0,72%.
S-Drehung: Reißlast: 105,2 kg; Reißdehnung: 1,81%; Dehnung unter einer Belastung von 30% der Reißlast: 0,74%. Diese Fasern sind besonders für die Einarbeitung in Zahnriemen angepasst.

Beispiel 7
Es wurde eine Faser verwendet, die von TORAY unter der Bezeichnung TORAYCA-700 GC 4 12K vermarktet wird, was einem Garn mit einem Gesamttiter von 800 tex entspricht, das aus 12000 Filamenten besteht. Die Zugspannung, unter der die Faser am Ausgang des Spulengatters abgegeben wird, beträgt 100 Gramm. Das Aufbrechen wird sichergestellt durch zwei 34 mm voneinander entfernte Nadeln mit einem Durchmesser von 1 Millimeter, die in den Imprägnierbehälter getaucht werden.
Die Imprägnierflotte erhält man durch folgende Mischung:

– ein erster Bestandteil A, wie folgt zusammengesetzt: • 36 Liter enthärtetes Wasser, • 4 Liter Ammoniak 20,5% der Marke Vaissière Favre, • 10 Kilogramm Penacolite der Bezeichnung R-2170 (75 %), vermarktet von INDSPEC CHEMICAL CORP, • 27,2 Kilogramm Harnstoff 41 % der Marke Vaissière Favre,
– ein zweiter Bestandteil B, wie folgt zusammengesetzt: • 38,6 Liter enthärtetes Wasser, • 143 Kilogramm Latex Zetpol B, vermarktet von Nippon Zeon, • 115 kg Latex Pliocord VP106 (40%) vermarktet von GOODYEAR CHEMICALS.
– ein dritter Bestandteil C, wie folgt zusammengesetzt: • 16 Liter enthärtetes Wasser, • 3,2 Kilogramm Formaldehyd 37% der Marke Vaissière Favre.

Dann fügt man hinzu:

• 18 Kilogramm Stearinsäure Heveamul M-111b (45%), von HEVEATEX vermarktet;
• 8,7 kg einer von aromatischen Aminen abgeleiteten Antioxidantie (60%);
• und 17,5 kg Ruß Derussol 345 (50%), vermarktet von DEGUSSA

Die Geschwindigkeit der Fasern im Inneren der Imprägnierflotte liegt bei 30 Metern pro Minute. Am Ausgang der Imprägnierflotte wird der Faden durch eine Düse mit einem Durchmesser von 1,1 Millimeter geführt, dann wird die Faser, weiterhin mit einer Geschwindigkeit von 30 Metern pro Minute, in einen Trockenofen geführt. Die Temperatur des Trockenofens liegt bei 146°C. Die Länge des Trockenofens beträgt 3 Meter. Am Ausgang des Trockenofens wird die Faser, weiterhin mit einer Geschwindigkeit von 30 m/min., in einen Polymerisationsofen geführt. Die Temperatur des Polymerisationsofens beträgt 249°C. Die Länge des Polymerisationsofens beträgt 5 Meter. Die Faser hat eine Tauchaufnahme, die der polymerisierten, aus der Imprägnierflotte hervorgegangenen, Materialmenge entspricht und die ungefähr 17,3% des Trockengewichts des Fadens ausmacht.
Die so erhaltenen Fasern werden anschließend mit 80 Drehungen pro Meter gezwirnt. Dieser Zwirnvorgang erfolgt unter einer Zugspannung, die 50 kg nahe kommt. Eine Faser wird in Z-Richtung gedreht und eine Faser in S-Richtung.
Daraufhin erfährt der so erhaltene Zwirn dieselbe Zusatzbehandlung, wie die in Beispiel 3 dargelegte.
Auf diese Weise erhält man Fasern, welche die folgenden mechanischen Eigenschaften aufweisen:

Z-Drehung: Reißlast: 108,43 kg; Reißdehnung: 1,79%; Dehnung unter einer Belastung von 30% der Reißlast: 0,82%.
S-Drehung: Reißlast: 109 kg; Reißdehnung: 1,67%; Dehnung unter einer Belastung von 30% der Reißlast: 0,73%. Diese Fasern sind besonders für die Einarbeitung in Zahnriemen angepasst.

Beispiel 8
Es wurde eine Faser verwendet, die von Tenax Fibers GmbH & Co.KG unter der Bezeichnung TENAX UTS 5631 12K vermarktet wird und die einem Garn mit einem Gesamttiter von 800 tex entspricht, das aus 12000 Filamenten besteht. Die Zugspannung, unter der die Faser am Ausgang des Spulengatters abgegeben wird, beträgt etwa 100 Gramm. Das Aufbrechen wird sichergestellt durch zwei Nadeln mit einem Durchmesser von 5 Millimetern, die in dem Imprägnierbehälter angeordnet sind.
Die Imprägnierflotte erhält man durch folgende Mischung:

– ein erster Bestandteil A, wie folgt zusammengesetzt: • 36 Liter enthärtetes Wasser, • 4 Liter Ammoniak 20,5% der Marke Vaissière Favre, • 10 Kilogramm Penacolite der Bezeichnung R-2170 (75 %), vermarktet von INDSPEC CHEMICAL CORP, • 7,2 Kilogramm Harnstoff 41% der Marke Vaissière Favre,
– ein zweiter Bestandteil B, wie folgt zusammengesetzt: • 36 Liter enthärtetes Wasser, • 286 Kilogramm Latex Zetpol B vermarktet von Nippon Zeon,
– ein dritter Bestandteil C, wie folgt zusammengesetzt: • 16 Liter enthärtetes Wasser, • 3,2 Kilogramm Formaldehyd 37% der Marke Vaissière Favre.

Der Feststoffgehalt liegt bei 330 g/kg.
Die Geschwindigkeit der Fasern im Inneren der Imprägnierflotte liegt bei 15 Metern pro Minute. Am Ausgang der Imprägnierflotte wird der Faden durch eine Düse mit einem Durchmesser von 0,81 Millimeter geführt, dann wird die Faser, weiterhin mit einer Geschwindigkeit von 15 Metern pro Minute, in einen Trockenofen geführt. Die Temperatur des Trockenofens liegt bei 120°C. Die Länge des Trockenofens beträgt 3 Meter. Am Ausgang des Trockenofens wird die Faser, weiterhin mit einer Geschwindigkeit von 15 m/min., in einen Polymerisationsofen geführt. Die Temperatur des Polymerisationsofens beträgt 230°C. Die Länge des Polymerisationsofens beträgt 5 Meter. Die Faser hat eine Tauchaufnahme, die der polymerisierten, aus der Imprägnierflotte hervorgegangenen, Materialmenge entspricht und die ungefähr 17,7% des Trockengewichts des Fadens ausmacht.
Die so erhaltenen Fasern werden anschließend mit 60 Drehungen pro Meter gezwirnt. Dieser Zwirnvorgang erfolgt unter einer Zugspannung, die 50 kg nahe kommt. Eine Faser wird in Z-Richtung verdreht und eine Faser in S-Richtung.
Daraufhin erfährt der so erzielte Zwirn eine Zusatzbehandlung. So wird der Zwirn abgespult unter einer Zugspannung in der Größenordnung von 1 Kilogramm. Er wird imprägniert in einer Flotte, die in Xylol 8,1 % einer Zusammensetzung enthält, die von HENKEL unter der Bezeichnung CHEMOSIL X2410 vermarktet wird. Nach der Imprägnierung wird die Faser in einen 8 Meter langen Trockenofen mit einer Temperatur von 90°C geführt. Die Geschwindigkeit des Fadens im Trockenofen beträgt 18 Meter pro Minute. Der Faden wird ein zweites Mal unter denselben Bedingungen imprägniert.
Auf diese Weise erhält man Fasern, welche ihrer Drehungsrichtung entsprechend aufgrund der Dispersionen bei der Produktion die folgenden unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften aufweisen:

Z-Drehung: Reißlast: 102,39 kg; Reißdehnung: 1,85%; Dehnung unter einer Belastung von 30% der Reißlast: 0,96%.
S-Drehung: Reißlast: 84,94 kg; Reißdehnung: 1,64%; Dehnung unter einer Belastung von 30% der Reißlast: 0,83%. Diese Fasern sind besonders für die Einarbeitung in Zahnriemen angepasst.

Beispiel 9
Es wurde eine Faser verwendet, die von TORAY unter der Bezeichnung TORAYCA-700 GC 4 12K vermarktet wird, was einem Garn mit einem Gesamttiter von 800 tex entspricht, das aus 12000 Filamenten besteht. Die Zugspannung, unter der die Faser am Ausgang des Spulengatters abgegeben wird, beträgt 100 Gramm. Das Aufbrechen wird sichergestellt durch zwei 34 mm voneinander entfernte Nadeln mit einem Durchmesser von 1 Millimeter, die in den Imprägnierbehälter getaucht werden.
Die Imprägnierflotte erhält man durch folgende Mischung:

– ein erster Bestandteil A, wie folgt zusammengesetzt: • 36 Liter enthärtetes Wasser, • 4 Liter Ammoniak 20,5% der Marke Vaissière Favre, • 10 Kilogramm Penacolite der Bezeichnung R-2170 (75 %) von INDSPEC CHEMICAL CORP vermarktet, • 27,2 Kilogramm Harnstoff 41% der Marke Vaissière Favre,
– ein zweiter Bestandteil B, wie folgt zusammengesetzt: • 230,4 kg Latex Chemlok E0872 vermarktet von Lord Corporation.
– ein dritter Bestandteil C, wie folgt zusammengesetzt: • 16 Liter enthärtetes Wasser, • 3,2 Kilogramm Formaldehyd 37% der Marke Vaissière Favre.

Dann fügt man 28,8 kg Denabond hinzu, das von NAGASE vermarktet wird.
Um eine gebrauchsfertige Imprägnierflotte zu bekommen, wird das so erhaltene Gemisch so verdünnt, dass es einen Feststoffgehalt von 240 g/kg hat.
Die Geschwindigkeit der Fasern im Inneren der Imprägnierflotte liegt bei 30 Metern pro Minute. Am Ausgang der Imprägnierflotte wird der Faden durch eine Düse mit einem Durchmesser von 1,1 Millimeter geführt, dann wird die Faser, weiterhin mit einer Geschwindigkeit von 30 Metern pro Minute, in einen Trockenofen geführt. Die Temperatur des Trockenofens beträgt 146°C. Die Länge des Trockenofens beträgt 3 Meter. Am Ausgang des Trockenofens wird die Faser, weiterhin mit einer Geschwindigkeit von 30 m/min., in einen Polymerisationsofen geführt. Die Temperatur des Polymerisationsofens beträgt 285°C. Die Länge des Polymerisationsofens beträgt 5 Meter. Die Faser hat eine Tauchaufnahme, die der polymerisierten, aus der Imprägnierflotte hervorgegangenen, Materialmenge entspricht und die ungefähr 10% des Trockengewichts des Fadens ausmacht.
Die so erhaltenen Fasern werden anschließend mit 60 Drehungen pro Meter gezwirnt. Dieser Zwirnvorgang erfolgt unter einer Zugspannung, die 50 kg nahe kommt. Eine Faser wird in Z-Richtung verdreht und eine Faser in S-Richtung.
Daraufhin erfährt der so erzielte Zwirn eine Zusatzbehandlung. So wird der Zwirn abgespult unter einer Zugspannung in der Größenordnung von 1 Kilogramm. Er wird imprägniert in einer Flotte, die in Xylol 8,2% einer Zusammensetzung enthält, die von Compounding Ingredient Limited unter der Bezeichnung CILBOND 80 vermarktet wird.
Nach der Imprägnierung wird die Faser in einen 8 Meter langen Trockenofen mit einer Temperatur von 90°C geführt. Die Geschwindigkeit des Fadens im Trockenofen beträgt 18 Meter pro Minute. Der Faden wird ein zweites Mal unter denselben Bedingungen imprägniert.
Auf diese Weise erhält man Fasern, welche die folgenden mechanischen Eigenschaften aufweisen:

Z-Drehung: Reißlast: 126,27 kg; Reißdehnung: 1,81 %; Dehnung unter einer Belastung von 30% der Reißlast: 0,66%.
S-Drehung: Reißlast: 118,47 kg; Reißdehnung: 1,72%; Dehnung unter einer Belastung von 30% der Reißlast: 0,64%. Diese Fasern sind besonders für die Einarbeitung in Zahnriemen angepasst.

Aus dem Vorangegangenen ergibt sich, dass das erfindungsgemäße Verfahren die Gewinnung von Fasern ermöglicht, die eine bessere Reißfestigkeit aufweisen, als bestehende Fasern. Darüber hinaus weisen derartige Fasern unter schwacher Zugspannung eine anfängliche Dehnung auf, die deutlich niedriger ist, als die bei bestehenden Fasern beobachtete. Diese Fasern weisen eine besondere Einsatzmöglichkeit auf als Verstärkungselemente in Zahnriemen und Reifen, ebenso wie in Leitungen aus Gummi.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Längsverstärkungselements auf der Basis von Multifilamentkohlenstofffaser, die für die Einarbeitung in einen auf Gummibasis produzierten Artikel vorgesehen ist, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte beinhaltet, die ausgehend von ungedrehten Kohlenstofffasern, darin bestehen, dass: • die Fasern in eine Imprägnierflotte eingetaucht werden, die eine Lösung aus Resorcin-Formaldehyd-Harz und Kautschuklatex enthält; • die imprägnierten Fasern getrocknet werden; • die getrockneten Fasern gezwirnt werden, dadurch gekennzeichnet, dass es auch einen Verfahrensschritt beinhaltet, der darin besteht, während des Imprägnierschritts eine Öffnung der Kohlenstofffasern sicherzustellen, indem die sie bildenden Filamente ausgebreitet werden, so dass jede Faser eine größere Oberfläche bietet, auf der die Imprägnierung erfolgen kann.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung der Fasern durch Aufbrechen erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbrechen erreicht wird durch den Umlauf der Fasern um einen Teil des Umfangs mindestens einer Nadel, die rechtwinklig zur Bahn der Fasern angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung der Fasern dadurch erreicht wird, dass die Fasern einer Vibrationsquelle ausgesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Resorcin-Formaldehyd-Harzes an der Lösung von Resorcin-Formaldehyd und Latex zwischen 2 und 30 % des Trockengewichts ausmacht und dass der Latexanteil 70 bis 98 % ausmacht.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Resorcin-Formaldehyd-Harzes an der Lösung von Resorcin-Formaldehyd und Latex zwischen 5 und 10 % des Trockengewichts ausmacht.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in die Lösung aus Resorcin-Formaldehyd und Latex Ruß bis zu 10 % des Trockengewichts zugegeben wird; die Anteile von Resorcin-Formaldehyd-Harz und Latex bleiben im gleichen Verhältnis, um die Steifigkeit der Faser einzustellen.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in die Lösung aus Resorcin-Formaldehyd und Latex Ruß bis zu 1 bis 4 % des Trockengewichts zugegeben wird, wobei die Anteile von Resorcin-Formaldehyd-Harz und Latex im gleichen Verhältnis bleiben.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete Latex einzeln oder im Gemisch einen Latex aus der Gruppe enthält, zu der gehören: Vinylpyridin-Styrol-Butadien (VP/SBR), Styrol-Butadien (SBR), Naturkautschuklatex (NR), hydriertes und carboxylgruppenhaltiges Acrylnitril-Butadien (X-HNBR), hydriertes Acrylnitril (HNBR), Acrylnitril (NBR), Chlorsulphonyl-Polyethylen (CSM), Ethylen-Propylen-Dien (EPDM).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es nach dem Imprägnierschritt und vor dem Trockenschritt einen Kalibrierschritt der Tauchaufnahme beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibrieren erreicht wird mittels Durchgang der Fasern durch eine Düse.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibrieren durch Foulardieren der imprägnierten Fasern erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es nach dem Trockenschritt eine Erwärmung der Fasern beinhaltet, die geeignet ist, den Anteil der in die Fasern eingedrungen Lösung aus Resorcin-Formaldehyd-Harz und Latex zu polymerisieren.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Trockenschritt mehrere Fasern verbunden werden und dann eine Drehung durch Verkabeln erhalten.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verkabeln/Zwirnen unter Zugspannung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugspannung, die während des Zwirnens/Verkabelns ausgeübt wird, mindesten 5 % der Reißlast der Faser entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es darüber hinaus einen Imprägnierschritt der verkabelten oder gezwirnten Faser in einer Lösung von in Lösemittel gelöstem Klebstoff einschließt.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung von in Lösemittel gelöstem Klebstoff halogenisierte Polymere enthält.