DE68925351T2

DE68925351T2 - Monofilamente für Reifencord

Info

Publication number: DE68925351T2
Application number: DE68925351T
Authority: DE
Inventors: Robert Keith Anderson; Gregory N Henning
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1988-12-22
Filing date: 1989-07-14
Publication date: 1996-08-14
Anticipated expiration: 2009-07-15
Also published as: BR8903510A; EP0374356B1; AU3807289A; EP0374356A2; DE68925351D1; AR246312A1; ATE132549T1; AU619569B2; EP0374356A3; CN1043760A; KR900010104A; TR26321A; MX169666B; JPH02175910A; JP2744974B2

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Monofilamente mit hoher Festigkeit. Die Erfindung betrifft insbesondere Monofilamente, die sich besonders zum Einsatz als Verstärkungskordgarne in Reifen und anderen mechanischen Gummierzeugnissen eignen.
In den Karkassenlagen von Reifen werden typischerweise Kordgarne aus Multifilamenten aus Nylon oder Polyester verwendet. Solche Kordgarne bestehen aus einer geeigneten Anzahl von gedrehten Einfachgarnen, die miteinander gefacht werden, so daß Kordgarne entstehen. Zwecks eines solchen Einsatzes in Reifen werden die Kordgarne typischerweise zuerst zu einem sehr lockeren Gewebe mit leichten Pickgarnen verwebt, mehreren Gewebebehandlungsschritten unterworfen, wie zum Beispiel in in Klebstoff getaucht und gestreckt, und dann in Gummi eingebettet, um ein gummiertes Gewebe herzustellen.
Um ein geeignetes gummiertes Gewebe zur Herstellung einer Reifenkarkasse herzustellen, darf der Zwischenraum zwischen benachbar ten Kordgarnen nicht so klein sein, daß eine ungenügende Flexibilität zwischen den Filamenten in dem Gewebe entsteht, wodurch sich die Kordgarne aus dem Gummi lösen oder was zu anderen Problemen führen kann. Demgemäß liegt der Vernietungsbereich (der relative Abstand zwischen den Kordgarnen) bei Geweben zum Einsatz in Reifen im Bereich von 25 - 30 Prozent und beträgt typischerweise etwa 35 Prozent. Um einen festeren Reifen herzustellen, ohne die Anzahl der Karkassenlagen zu erhöhen, muß der Denier-Wert des Kordgarns einer gegebenen Art vergrößert werden, um die Festigkeit des in einen Reifen eingebetteten Gewebes zu erhöhen, und da solche Kordgarne mit einem höheren Denier-Wert einen größeren Durchmesser besitzen, wird der Vernietungsbereich bei einer gegebenen Endfeinheitsnummer geringer. Somit muß ein Kompromiß zwischen der Endfeinheitsnummer und der Festigkeit der Kordgarne erzielt werden, der die Festigkeiten der Gewebe festlegt, die bei gegebenen Vernietungsbereichen und Kordgarngrößen erzielt werden können.
Eine Anzahl von Größen von Kordgarnen aus Multifilamenten ist zu Standards zur Anwendung in der Industrie geworden, so daß Gewebe mit Festigkeiten hergestellt werden, die ebenfalls als Standards anerkannt sind. Dadurch können Reifen in bekannter Weise aus solchen Geweben hergestellt werden, die den USA-Bewertungstandards für das Fachen entsprechen. Es entstehen jedoch dicke Gewebe, wenn die Standard-Kordgarne aus Multifilamenten benutzt werden, um eine große Festigkeit zu erzielen. Bei solchen Geweben mit großer Festigkeit machen Kordgarne aus gedrehten Multifilamenten mit einem großen Denier-Wert, die einen annähernd kreisförmigen Querschnitt auf weisen, eine entsprechend große Dicke des Gummis notwendig. Für aus solchen Geweben hergestellte Reifen werden große Mengen an Gummi verwendet, was die Kosten erhöht und zu einer Wärmeentwicklung bei Gebrauch in den Reifen führt. Weiterhin sind Gewebe mit Kordgarnen aus Multifilamenten mit einem hohen Denier-Wert sehr steif, und Reifen, die solche Gewebe enthalten, sind daher schwer herzustellen. Bei Kordgarnen aus Multifilamenten mit niedrigeren Denier- Werten ist weniger Gummi in einer einzelnen Lage erforderlich, es wären jedoch zusätzliche Lagen erforderlich, um die gleiche Festigkeit zu erzielen. Bei der vorhandenen Festigkeit ist der Einsatz von Kordgarnen aus Multifilamenten mit einem niedrigen Denier-Wert teuer, weil höhere Drehungsgrade als für die Kordgarne mit einem hohen Denier-Wert notwendig sind und in dem Gewebe eine große Anzahl von Fäden verwendet wird, wodurch für das Weben auch das Kettgarn mit einer hohen Fadenfeinheitsnummer aufgebäumt oder aufgesteckt werden muß.
In US-A-3 298 417 wird der Einsatz von synthetischen Monofilamenten mit höherer Festigkeit als Verstärkung in Reifen offenbart. Die Monofilamente weisen eine kreisförmige oder ovale Form auf. Es wird darauf hingewiesen, daß eine viel größere Zugfestigkeit und ein viel höherer Modul mit dem gleichen Gewicht des Filamentmaterials zustandegebracht werden können, da die Filamente in individueller Form zum Einsatz kommen und nicht in verdrehten Kordgarnen oder Geweben. Das Polymer der Monofilamente besteht im wesentlichen aus Poly(hexamethylenadipamid).
Monofilamente mit großer Festigkeit sind zwar auch für andere Zwecke eingesetzt worden, wie zum Beispiel für Spannsehnen in Tennisschlägern, wie in US-A-4,055,941 offenbart wird, und für Angelschnüre, wie in EP-A-0 312 039 offenbart wird, Monofilamente mit großer Festigkeit haben jedoch nur begrenzte Anwendung in Reifen gefunden. Als Alternative zu Kordgarnen aus Multifilamenten wurde in US-A-4,009,511 und US-A-4,056,652 und im Product Licensing Index, April 1972, der Einsatz von Monofilamenten in Reifen offenbart. EP-A-0,312 038 offenbart einen Radialreifen, der Monofilamente enthält. Jedoch wurde die Wechselbeziehung zwischen Denier-Wert, Querschnittsform und Breite-Dicke-Verhältnis der Querschnittsform und der Breite von bekannten Monofilamenten nicht gut erkannt, denn diese beziehen sich auf die Optimierung des Gebrauchswertes in Reifen. Demgemäß haben bekannte Monofilamente zu keinen Geweben mit einem optimalen Gebrauchswert geführt, die gleichwertig den Standard-Kordgarnen in aus Multifilamenten hergestellten Geweben wären.
Die Erfindung nach Anspruch 1 löst das Problem, wie ein Monofilarnent aus einem orientierten thermoplastischen Polymer herzustellen ist, das optimale Gebrauchswerte in Reifen aufweist. Gemäß einer bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung wird das thermoplastische Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Homopolymeren und Copolymeren von Polyamid und aus Homopolymeren und copolymeren von Polyester. Am meisten bevorzugt wird das thermoplastische Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyamiden, umfassend mindestens etwa 90 % von mindestens einem von einem Poly(&epsi;-Caproamid) oder von einem Poly(hexamethylenadipamid), und das Monofilament besitzt eine Festigkeit von mehr als 7,1 dN/tex (8,0 g/d) und einen Modul von mehr als etwa 44 dN/tex (50 g/d). In der am meisten bevorzugten Form der Erfindung ist das thermoplastische Polymer Poly(hexamethylenadipamid). Auch ist es vorteilhaft, wenn das Monofilament eine Oberflächenschicht von mindestens etwa 3 und von weniger als etwa 15 um Dicke aufweist, wobei die Schicht eine kleinere Orientierung als der Kern sowie einen Parallelbrechungsindex für das Polymer in der Oberflächenschicht von weniger als 1,57 aufweist.
Bei einer weiteren bevorzugten Form der Erfindung ist das thermoplastische Polymer ein Polyester, am meisten bevorzugt Poly(ethylenterephthalat).
Bei einer weiteren bevorzugten Form der Erfindung ist das Monofilament "gummifertig", und die Oberfläche des Monofilaments weist eine Klebstoffschicht von etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 6,0 Gew.-% auf, beruhend auf dem Gewicht des Monofilaments, und das Monofilament weist eine Schrumpfung von weniger als 6 % auf, am meisten bevorzugt von weniger als 4,5 %.
Ein gummiertes Gewebe gemäß der Erfindung umfaßt ein Gummisubstrat, enthaltend die Monofilamente gemäß der Erfindung als Verstärkung, wobei die Monofilamente vorzugsweise im wesentlichen drehungsfrei sind und in dem Gewebe im allgemeinen parallel und im allgemeinen gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet sind.
Die Monofilamente gemäß der vorliegenden Erfindung sind idealerweise geeignet zum Gebrauch als Reifenkords zur Herstellung von Geweben mit Standardfestigkeiten und erbringen gleichzeitig bedeutende Verbesserungen in Kosten und Leistung gegenüber Kordgarnen aus Multifilamenten. In den entstandenen neuartigen Reifen ermöglicht es der Einsatz von Monofilamenten gemäß der Erfindung in den Lagen der Reifenkarkasse, weniger Kordgarne pro cm zu verwenden als in bekannten gummierten Geweben. Gleichzeitig reduzieren die Monofilamente gemäß der Erfindung die Menge an Gummi, die in dem Gewebe mit einer gegebenen Festigkeit erforderlich ist. Daher werden durch die Monofilamente gemäß der Erfindung optimierte Gewebe mit gleicher Festigkeit wie bei Geweben geschaffen, die Kordgarne aus Multifilamenten enthalten. Überraschenderweise können Gewebe mit hoher Festigkeit, die Monofilamente mit einem hohen Denier-Wert gemäß der Erfindung enthalten, ohne unzulässige Steifheit in dem fertigen Gewebe hergestellt werden. Reifen, die die Monofilamente gemäß dieser Erfindung enthalten, weisen eine überraschend hohe Dauerhaftigkeit und kühleres Laufverhalten im Vergleich zu gleichwertigen Reifen mit Kordgarnen aus Nylon oder Polyester aus Multifilamenten auf.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Figuren 1a und 1b sind Querschnitte durch bevorzugte Monofilamente gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Figur 2 ist eine graphische Darstellung, in der der Denier- Wert als Funktion des Breite-Dicke-Verhältnisses bei einer bevorzugten Gruppe von Monofilamenten gemäß der vorliegenden Erfindung aufgezeichnet ist.

Ausführliche Beschreibung

Zu Polymeren, die sich für Monofilamente gemäß der Erfindung eignen, gehören verschiedene thermoplastische Homopolymere und Copolymere mit Molekulargewichten, die so hoch sind, daß Monofilamente mit hoher Festigkeit zustandegebracht werden. Homopolymere und Copolymere von Polyamid mit einer relativen Viskosität von mehr als etwa 50 auf der Basis von Ameisensäure sind besonders geeignet. Zu Polyamiden zur Herstellung von Monofilamenten gemäß der Erfindung gehören Poly(hexamethylenadipamid) und Poly(&epsi;-Caproamid), Poly(tetramethylenadipamid) usw. sowie deren Copolymere. Vorzugsweise umfaßt das Polyamid mindestens etwa 90 % von einem von Poly(&epsi;-Caproamid) oder Poly(hexamethylenadipamid). Am meisten bevorzugt ist das Polyamid ein homopolymeres Poly(hexamethylenadipamid).
Homopolymere und Copolymere von Polyester mit einer Intrinsicviskosität von mehr als etwa 0,7 werden ebenfalls vorteilhaft eingesetzt. Zu Polyestern gehören Poly(ethylenterephthalat), Poly(propylenterephthalat), Poly(butylenterephhalat), Poly(ethylen-2,6- naphthoat), Poly(1,4-cyclohexandimethanolterephthalat) und deren Copolymere. Besonders bevorzugt wird Poly(ethylenterephthalat).
Monofilamente gemäß der Erfindung werden hergestellt, indem das Polymer in einem Verfahren gesponnen wird, durch das Monofilamente mit hoher Festigkeit entstehen. Bei Monofilamenten von Poly amid wird besonders das Verfahren von US-A-4,009,511 bevorzugt, da der Einsatz von Dampf beim Strecken in der ersten Stufe zu einer stark desorientierten Schicht mit einer Dicke von etwa 3 bis etwa 15 mm auf der Oberfläche der Monofilamente führt, die eine geringere Orientierung als der Kern des Monofilaments aufweist. Diese Oberflächenschicht ist gekennzeichnet durch einen Parallelbrechungsindex n von weniger als etwa 1,57, bestimmt mit dem in US-A-4,009,511 beschriebenen Verfahren. Die desorientierte Oberfläche ist, wie man glaubt, verantwortlich für die größere Bindung von Monofilamenten aus Polyamid mit einer solchen Oberfläche an Gummi, wenn ein Klebstoff, wie z. B. Resorcinol-Formaldehydlatex (RFL), verwendet wird.
Bei Polyestern, insbesondere bei Poly(ethylenterephthalat), eignet sich das in US-A-3,963,678 beschriebene Verfahren zur Herstellung von Monofilamenten aus Polyester gemäß der Erfindung unter der Voraussetzung, daß eine geeignete Spinndüse, z.B. eine rechteckige, eine rundliche, eine ovale usw. eingesetzt wird, wie im folgenden noch deutlich wird.
In den Figuren 1a und 1b, die bevorzugtemonofilamente 10a - 10b gemäß der Erfindung zeigen, haben die Monofilamente einen länglichen Querschnitt mit einem Breite-Dicke-Verhältnis von mehr als etwa 2, und einer Breite in mm von mehr als etwa 1,22/(Dichte)1/2. Mit "länglich" ist eine aus einer Vielzahl von langgestreckten Querschnittsformen gemeint, die von einem Rechteck 12 umschrieben werden, wie in den Figuren 1a - 1b dargestellt, wobei ihre in der Zeichnung mit "x" bezeichnete Breite (größere Abmessung) größer ist als ihre mit "y" bezeichnete Dicke (kleinere Abmessung).
Bei einem Monofilament gemäß der Erfindung ist der Querschnitt vorzugsweise rundlich, wie in Figur 1a zu sehen ist, d.h. es hat einen im allgemeinen rechteckigen Querschnitt mit gerundeten Ecken oder halbkreisförmigen Enden und wird durch das Spinnen durch eine rundliche oder rechteckige Spinndüse hergestellt. Je nach der Viskosität des Polymers in exrudierter Form weist das fertige Monofilament einen Querschnitt auf, der etwas von dem Querschnitt der Spinndüse abweichen und eine ovale Gestalt annehmen kann, wobei die "flachen" Bereiche etwas konvex sein können. Mit "rundlich", wie es hierin für Querschnitte von Monofilamenten angewandt wird, sind rundliche Querschnitt oder diejenigen gemeint, die rundlichen Querschnitten annähernd ähnlich sind. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind Monofilamente mit einem ovalen Querschnitt, wie sie in Figur 1b zu sehen sind.
Das Breite-Dicke-Verhältnis der Monofilamente, d.h. die Breite x des umschreibenden Rechtecks, dividiert durch die Dicke y, ist größer als etwa 2,0. Obwohl die Vorteile der Erfindung mit größer werdendem Breite-Dicke-Verhältnis von mehr als etwa 2,0 zunehmend deutlich werden, wird schließlich eine praktische Obergrenze für die Monofilamente erreicht, wenn der zwischen benachbarten Kordgarnen erforderliche Abstand bei einem Vernietungsbereich von beispielsweise 35 % so groß wird, daß für den Gummi eine ungenügende Haltekraft für den Gummi zwischen den Kordgarnen vorhanden ist und der Gummi reißt. Auch führen, wenn das Breite-Dicke-Verhältnis sehr groß wird (folienartige Filamente), hohe Scher- und Biegebeanspruchungen schließlich zu einer Verziehung und Aufspaltung der Filamente. Somit wird allgemein bevorzugt, daß das Breite-Dicke-Verhältnis von Monofilamenten gemäß der Erfindung nicht größer wird als etwa 20.
Die Filamente gemäß der Erfindung weisen eine Breite in mm von mehr als etwa 1,22/(Dichte)1/2 auf. Bei den Polyamiden Poly(hexamethylenadipamid) und Poly(&epsi;-Caproamid) liegen die Dichten im Bereich von 1,13 - 1,14 g/cm³. Bei dem Polyester Poly(ethylenterephthalat) beträgt die Dicke 1,38 - 1,4 g/cm³. Dadurch ist die Breite der Monofilamente aus Polyamid und Polyester größer als etwa 1,15 mm bzw.
1,03 mm. Die Monofilamente gemäß der Erfindung, deren Breiten größer als diese sind, können mit einer hohen Produktivität hergestellt werden und verringern auch die Fadenfeinheitsnummer in den Geweben und senken damit die Kosten bei Gebrauch. Die hohe Produktivität bei der Herstellung rührt her von dem ansteigenden Denier Wert des Erzeugnisses durch Herstellung von breiteren Filamenten ohne eine Dickenzunahme (was bei konstanter Kordindexnummer n erfolgt). Überraschenderweise wurde festgestellt, daß die Geschwindigkeit, mit der Monofilamente gemäß dieser Erfindung versponnen und gestreckt werden können, in erster Linie von deren Dicke abhängt. Daher führen breitere Filamente zu mehr Pounds/Stunde/Fadenlauf als schmale Filamente mit der gleichen Dicke. Es wurde festgestellt, daß Monofilamente, die am besten die Vorteile einer hohen Produktivität und eines hohen Wertes für den Kunden in gummierten Geweben vereinen, Breiten in mm von mehr als 1,22((Dichte)1/2 besitzen.
Die Festigkeit der Monofilamente gemäß der Erfindung ist höher als etwa 6,6 dN/tex (7,5 g/d) und ist, wenn das Polymer ein Polyamid ist, von dem mindestens etwa 90 % eines von Poly(&epsi;-Caproamid) oder Poly(hexamethylenadipamid) ist, vorzugsweise höher als etwa 7,1 dN/tex (8,0 g/d). Der Modul beträgt mehr als etwa 40 dN/tex (45 g/d) und beträgt vorzugsweise mehr als etwa 44 dN/tex (50 g/d), wenn das Polymer ein Polyamid ist, von dem mindestens 90 % eines von Poly(&epsi;-Caproamid) oder Poly(hexamethylenadipamid) ist. Bei solchen Polyamiden beträgt die Zähigkeit der Monofilamente mehr als etwa 0,6 dN-cm/tex-cm (0,7 g-cm/Denier-cm). Die Knotenfestigkeit solcher Monofilamente aus Polyamid ist höher als etwa 4,4 dN/tex (5,0 g/d).
Die lineare Dichte (der Denier-Wert) der Monofilamente beträgt mehr als etwa 1,111 dtex (1000) und kann sogar nicht weniger als 13,333 dtex (12000) oder mehr betragen. Da die Vorteile der Monofilamente gemäß der Erfindung bei hohen linearen Dichten deutlicher ausgeprägt sind, werden Monofilamente mit einer linearen Dichte (einem Denier-Wert) von mehr als etwa 2,222 (2000) bevorzugt.
Bei einem Monofilament gemäß der Erfindung ist die Beziehung zwischen Denier-Wert und Breite-Dicke-Verhältnis (WTR) definiert durch die Gleichung 1: Lineare Dichte Festigkeit
wobei die Festigkeit ausgedrückt ist in dN/tex, die Dichte ausgedrückt ist in g/cm³, n (Kordindexnummer) = -1, 0, 1, 2, 3, 4 und FSR = 0,95 - 1,25. Das Gewebefestigkeitsverhältnis FSR berücksichtigt Schwankungen in der Festigkeit des Karkassengewebes, die auftreten können, wenn Kordgarne aus Multifilamenten verwendet werden, wie im folgenden ausführlich erläutert wird.
In Figur 2 ist die lineare Dichte von Monofilamenten aus Poly(hexamethylenadipamid) von 7,9 dN/tex (9,0 g/d) gemäß der Erfindung grafisch dargestellt als Funktion des Breite-Dicke-Verhältnisses, wenn FSR = 0,95 - 1,25. Die Bereiche um jede der Linien der Kordindexnummer herum, die gekennzeichnet sind als n = -1, n = 0, n = 1, n = 2, n = 3 und n = 4, stellen den Denier-Wert und das Breite-Dikke-Verhältnis der Monofilamente gemäß der Erfindung dar, die gummierten Geweben eine im allgemeinen gleichwertige Festigkeit verleihen, wobei der im allgemeinen gleichwertige Vernietungsbereich mit herkömmlichen Kordgarnen aus Multifilamenten hergestellt ist. Die Monofilamente gemäß der Erfindung mit den angegebenen Kordindexnummern können, wenn sie diese Beziehung aufweisen, zur Herstellung von Geweben mit Standardfestigkeit verwendet werden, die den Geweben gleichwertig sind, die aus den in Tabelle 1 unten beschriebenen Kordgarnen aus Multifilamenten hergestellt sind: TABELLE 1 Multifilamentgarn dtex (Denier) Multifilamentkordkonstruktion Standard-Gewebefestigkeit - N/cm Monofilament Kordindexnummer, n Nylon Polyester Vernietungsfläche
Monofilamente gemäß der Erfindung, bei denen n = -1 oder n = 0, eignen sich für leichte Gewebe, die aus Kordgarnen aus Nylon-Multifilamenten von 700/1/2 (630/1/2) oder 470/1/2 (420/1/2) hergestellt werden könnten. Auf Grund der hohen Kosten bei Geweben, die Kordgarne aus Multifilamenten mit niedrigem Denier-Wert enthalten, werden solche Gewebe gegenwärtig nicht eingesetzt. Gewebe, die Monofilamente gemäß der Erfindung enthalten, könnten für Anwendungszwecke von leichten Geweben eingesetzt werden, wie z.B. für Wulstschutzgewebe oder Decklagen in Radialreifen, da solche Monofilamente bedeutende Einsparungen gegenüber Kordgarnen aus Multifilamenten mit niedrigem Denier-Wert mit ihren hohen Verdrillungsund Verarbeitungskosten bieten.
Bei den Monofilamenten gemäß der Erfindung mit einer bestimmten Kordindexnummer ist es allgemein wünschenswert, ein Monofilament mit einem Breite-Dicke-Verhältnis zu verwenden, das das maximale praktische Breite-Dicke-Verhältnis für einen gegebenen Denier- Wert ist, um die Anzahl der Fäden pro Zoll zu verringern und die Gummimenge in dem Gewebe zu reduzieren.
Da die Festigkeit von Kordgarn aus Multifilamenten von der Festigkeit der das Kordgarn bildenden Garnbestandteile, der relativen Ausrichtung der Filamente in dem Garn, dem Verdrillungsgrad, den Heißverstreckungsbedingungen, dem Eindringen des Tauchbades in das Kordgarnbündel usw. beeinflußt wird, liegt das FSR-Verhältnis in Gleichung 1 oben zwischen 0,95 und 1,25. Darüber hinaus treten in der Kordgarndichte Schwankungen auf, die die Parameter verändern, wie z.B. den Verdrillungsgrad, und eine nachfolgende Änderung in der Feinheitsnummer der Fäden notwendig machen, um in einem Gewebe einen konstanten Vernietungsbereich aufrechtzuerhalten. Das FSR- Verhältnis liegt vorzugsweise zwischen etwa 1,00 und 1,20, damit ein Ersatz für Gewebe aus Multifilamenten mit verbesserter Festigkeit geschaffen werden kann.
Wie in Tabelle 2 veranschaulicht ist, lassen sich unterschied liche Gewebefestigkeiten erzielen, wenn unterschiedliche Kordgarne verwendet werden, die alle zwei Fäden aus Nylon von 1400 dtex (1260 Denier) enthalten. Das Kordgarn 1 ist bei einer Reißfestigkeit von 205 N (46 lb) um 9 N (2 lbs) schwächer als die Standard- Reißfestigkeit von eingetauchtem Kordgarn, die für Kordgarn aus Nylon von 1400/1/2 (1260/1/2) in Tabelle 1 angeführt ist. Diese Kordfestigkeit kommt zustande, wenn Vorlagegarn mit geringerer Festigkeit, z.B. von 8,3 dN/tex gegenüber 8,6 dN/tex (z.B. von 9,4 gpd gegenüber 9,8 gpd), eingesetzt wird oder wenn ein hoher Eindringgrad des Klebstofftauchbades erzielt wird. Das Kordgarn II veranschaulicht ein Kordgarn mit einer Reißfestigkeit von 220 N (50 lb), das zustandekommt, wenn es zuerst gestreckt wird und dann das Klebstoffbad mit einer hohen Spannung aufgebracht wird, um das Eindringen des Tauchbades zu minimieren (d.h. mit einem Strecktauchverfahren). Bei Anwendungszwecken, bei denen die Ermüdungsfestigkeit weniger problematisch ist, z.B. in Radialreifen (im Vergleich zu Diagonalreifen) oder bei mechanischen Einsatzzwecken von Gummierzeugnissen, kann die Drehung verringert werden, um die Festigkeit zu erhöhen und die Dichte der Kordgarnfäden zu verringern. Das Kordgarn III ist ein Beispiel mit einer Reißfestigkeit von 220 N (50 lbs), die zustandekommt bei einer um 0,05 mm (0,002") geringeren Kordgarndichte mit einer Konstruktion aus gedrehtem Garn von 1400/2/1 (1260/2/1). Wie bei dem Kordgarn IV kann sogar eine höhere Reißfestigkeit, z. B. von 240 N (54 lbs) aus der gleichen Konstruktion zustandegebracht werden, wenn Garn mit einer hohen Festigkeit von 9,2 dN/tex (10,4 g/d) verwendet wird. Dadurch können die durch ähnliche Garne aus Multifilamenten geschaffenen Gewebefestigkeiten um etwa 25 % bis 30 % von den in Tabelle 1 angeführten Standard-Festigkeiten abweichen. Monofilamente gemäß der Erfindung können verwendet werden, um die meisten in typischen Geweben eingesetzten Kordgarne aus Multifilamenten zu ersetzen. TABELLE 2 Konstruktion Verdrillung Drehungen/m (tpi) Reißfestigkeit N (lbs) Dichte mm (Zoll) Gewebefestigkeit bei N/cm (lbs/Zoll) (35 % Vernietungsbereich) Kontr.-gewebe
Bei bevorzugten Monofilamenten gemäß der Erfindung, die "gummifertig" sind und ohne solche Prozesse wie Streckung und Imprägnierung in Gummierzeugnisse eingebettet werden können, beträgt die Schrumpfung weniger als 6 % und vorzugsweise weniger als 4,5 %, wobei andernfalls die Größe und die Einheitlichkeit von Reifen, Gurten und ähnlichen Erzeugnissen nachteilig beeinflußt werden. Die "gummifertigen" Monofilamente gemäß dieser Erfindung haben auf den Filamenten eine Klebstoffschicht, die die Bindung des Filaments an Gummi erleichtert. Die am häufigsten aufgebrachte Schicht enthält eine Kombination von Resorcinol, Formaldehyd und Latex und wird gewöhnlich als RFL bezeichnet. Andere Klebstoffschichten könnten verwendet werden, solange sie die Bindung zwischen dem Monofilament und dem Gummi erleichtern. Überraschenderweise bewirken geringe Mengen an RFL (0,5 - 6,0 %) auf den Monofilamenten eine gute Anhaftung an Gummi.
Die Klebstoffschicht kann auf das Monofilament mit einem beliebigen der typischen Verfahren zum Beschichten eines Monofilaments aufgebracht werden, wie zum Beispiel durch Eintauchen in ein Bad, das eine Dispersion oder Lösung von klebenden Stoffen enthält, Aufsprühen einer Dispersion oder Lösung von klebenden Stoffen auf das Filament, Aufbringen eines geschmolzenen oder reinen, flüssigen Klebstoffs auf das Filament usw. Bei einem bevorzugten Verfahren wird das unverdrillte Monofilament in eine wäßrige Dispersion des Klebstoffs getaucht, wie zum Beispiel in RFL, so daß 0,5 - 6, Gew.-% Klebstoff aufgenommen werden (an Trockengewicht des Klebstoffs auf der Basis von Filamenten mit Trockengewicht). Das noch feuchte Filament wird im Ofen bei 150 - 260 ºC (300 - 500 ºF) so behandelt, daß das Monofilament in einem Schritt oder in mehreren Schritten getrocknet und fixiert wird. Die Spannung des Monofilaments wird während der Heizstufen kontrolliert, und das Monofilament kann während der Heizstufen je nach den gewünschten Endgebrauchseigenschaften des Kordgarns gestreckt oder entspannt werden.
Die Eintauch-, Streck- und Fixierungsbedingungen für das Monofilament werden so geregelt, daß sie dem orientierten Polymer des Filaments und dem Endgebrauchszweck entsprechen, zu dem es verwendet werden soll. Bei bestimmten Monofilamenten, wie z. B. aus Polyester, ist es von Nutzen, das Filament vor dem Beschichten mit dem Klebstoff mit einem Adhäsionsaktivator vorzubeschichten. Eine typische Vorbeschichtung für Polyester enthält ein Gemisch von LVBI- Isocyanat, Tragantgummi und Epoxidharz (N.E.R.-10A) als wäßrige Dispersion. Es können auch andere Vorbeschichtungen aus Epoxid, Aziridin, Isocyanat und Urethan oder Kombinationen von solchen Vorbeschichtungen aufgebracht werden.
Das mit den beschriebenen Eigenschaften hergestellte Monofilament gemäß dieser Erfindung und die oben beschriebene Klebstoffschicht sind bereit zur direkten Einbettung in Gummi. Bei dem Erzeugnis sind die folgenden Schritte unnötig: Drehen von Einfachgarnen oder Drehen beim Fachen, Weben, Eintauchen in Klebstoff, Strecken oder Fixieren. Das Monofilament benötigt kein Drehen, obgleich wohlbekannt ist, daß analoge Multifilamentgarne ein Drehen von Einfachgarnen oder das Drehen beim Fachen erfordern, um den gewünschten Grad der Ermüdungsfestigkeit in Reifen zu erzielen. Das Kalandrieren vom Spulenrahmen, d.h. das Einbetten eines Kettgarns aus Fäden von Endlos-Monofilamenten in Gummi zur Herstellung eines Gewebes, bei dem die Monofilamente im allgemeinen parallel und gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet sind, wird vorteilhaft angewandt, um Gummigewebe herzustellen, die sich zum Einsatz bei der Herstellung von Reifen eignen.
Die Erfindung wird weiter veranschaulicht in den nun folgenden Beispielen, in denen die aufgeführten Ergebnisse mit den folgenden Testverfahren ermittelt werden.

Testverfahren

Konditionierung: Monofilamente mit einem hohen Denier-Wert gemäß dieser Erfindung benötigen bis zu 10 Tagen, damit sich der Feuchtigkeitsgehalt völlig mit der Luftfeuchtigkeit ausgleicht. Bei den im folgenden beschriebenen Tests von Filamenten wurden manchmal verschiedene Zeiträume benutzt, die kleiner waren als der Zeitraum, der erforderlich ist, damit die volle Feuchtigkeitsauf nahme erreicht wird. Ein Monofilament von 2200 dtex (2000 Denier), das etwa 0,30 mm (0,012") dick ist, benötigt zum Beispiel etwa drei Tage für den Ausgleich, ein etwa 0,46 mm (0,018") dickes Filament von 6600 dtex (6000 Denier) jedoch braucht dazu etwa fünf Tage. Der tatsächlich erforderliche Zeitraum hängt ab von der Dicke des Monofilaments. Deshalb änderten sich die Denier-Werte und die von den Denier-Werten abhängigen Eigenschaften der Beispiele, wenn die Tests in aufeinanderfolgenden Schritten stattfanden. In jeder Tabelle sind der Alterungs - und der Konditionierungszeitraum angegeben, die auf die Eigenschaften in dieser Tabelle zutreffend sind. Bei den in den Ansprüchen angegebenen Eigenschaften ist die Messung auf einen vollen Feuchtigkeitsausgleich gerichtet (wenn zwei Messungen des Denier-Wertes im Abstand von 24 Stunden das gleiche ergeben).
Relative Viskosität: Die relative Viskosität der Polyamide bezieht sich auf das Verhältnis von Lösungs- und Lösungsmittelviskositäten bei Messung in einem Kapillar-Viskosimeter bei 25 ºC. Das Lösungsmittel ist Ameisensäure, die 10 Gew.-% Wasser enthält. Die Lösung besteht aus 8,4 Gew.-% Polymer aus Polyamid, das im Lösungsmittel gelöst ist.
Breite und Dicke: Breite und Dicke werden mit einer Starrett- Digitallehre des Modells 722 oder mit einem gleichwertigen Instrument gemessen. Bei den Breitenmessungen ist es angebracht, das Monofilament zu einem "V" zu biegen und beide Seiten des "V"s gleichzeitig zu messen und sich dabei zu vergewissern, daß der Scheitelpunkt des "V"s außerhalb der Meßzone bleibt. Diese Methode gewährleistet, daß sich das Monofilament nicht zwischen den Seiten des Meßinstrumentes neigt und einen niedrigen Ablesewert ergibt.
Gew.-% Klebstoff auf dem Monofilament: Der Klebstoff auf dem Monofilament wird bestimmt, indem eine mit Klebstoff behandelte Probe gewogen wird, die in kurze Abschnitte von 2,5 cm (1 Zoll) Länge (oder weniger) zerschnitten wurde. Dann wird der polymere Abschnitt der zerschnittenen Probe in einem geeigneten Lösungsmittel (heißer Ameisensäure bei Polyamid, Gemisch aus Trichloressigsäure und Methylenchlorid bei Polyester) aufgelöst. Nach dem Spülen und Trocknen wird das Gewicht des ungelösten Klebstoffs gemessen, und es werden die Gew.-% des Klebstoffs auf dem Monofilament bestimmt, indem das Gewicht des ungelösten Klebstoffs durch das Gewicht des Monofilaments ohne Klebstoff geteilt und mit 100 multipliziert wird.
Schrumpfung: Die Garnschrumpfung wurde mit dem Grundverfahren von ASTM D-885-85, Abschnitt 30.3 in der Weise bestimmt, wie sie beschrieben ist in:
"1988 Annual Book of ASTM-Standards; Vol. 07.01; Textiles, Yarns, Fabrics and General Test Methods".
Insbesondere wurden die Garne zwei Minuten lang in heißer Luft bei einer Einspannkraft von 0,044 dN/tex (0,05 g pro Denier) auf 177 ºC erhitzt. Bei der Testvorrichtung handelte es sich um einen "Testrite-Wärmeschrumpfungsofen".
Lineare Dichte: Das Monofilament wird bei 55 ± 2 % relativer Feuchtigkeit und 24 ± 1 ºC (75 ± 2 ºF) über einen festgelegten Zeitraum, gewöhnlich 24 Stunden lang, auf der Spule konditioniert, wenn das Monofilament mehr als drei Tage lang seit seiner Herstellung gealtert wurde. Eine neun Meter messende Probe des Monofilaments wird gewogen. Der dtex (Denier-Wert) wird errechnet als Gewicht einer 10000 (9000) Meter messenden Probe in Gramm. Es erfolgt eine Korrektur der linearen Dichte (des Denier-Wertes) bei einem beliebigen Klebstoff, der auf dem Kordgarn oder den Monofilamenten vorhanden ist, beruhend auf der gemessenen Menge des Klebstoffs auf dem Filament, wie oben ermittelt.
Zugdehnungseigenschaften: Vor dem Testen von Monofilamenten in gesponnenem Zustand auf Zugdehnung wird das Monofilament auf der Spule über einen festgelegten Mindestzeitraum bei 55 ± 2 % relativer Feuchtigkeit und bei 24 ± 1ºC (75 ± 2 ºF) konditioniert. Dieser Zeitraum beträgt gewöhnlich 24 Stunden, wenn das Filament mehr als zehn Tage lang nach dem Spinnen gealtert wurde. Im Gegensatz dazu werden die Denier- und die Zugdehnungswerte für irgendwelche hierin angeführte, eingetauchte Kordgarne an Proben gemessen, die in Strangform über die oben genannte Zeit und bei der gleichen Temperatur und Feuchtigkeit entspannungskonditioniert wurden. Zur Bestimmung des Spannungs-Dehnungs-Verhaltens des konditionierten Monofilaments wird ein Instron-Registriergerät benutzt. Die Proben werden bei einem Druck von mindestens 276 KPA (40 psi) in luftaktivierte Instron-Klauen des Typs 4-D eingespannt. Die Proben werden bis zum Zerreißen gedehnt, während kontinuierlich die Spannung der Monofilamente als Funktion der Dehnung registriert wird. Die anfängliche Einspannlänge beträgt 25,4 cm cm (10 Zoll), und die Geschwindigkeit des Zugkopfes wird konstant auf 5 mm/s (12 Zoll pro Minute) gehalten. An Monofilamenten, die 24 Stunden oder weniger alt waren, wurden die Zugdehnungseigenschaften bei einer konstanten Geschwindigkeit des Zugkopfes von 2,5 mm/s (6 Zoll pro Minute) gemessen.
Die Reißfestigkeit ist die maximale Belastung, die erreicht werden kann, ehe die Probe reißt, und wird ausgedrückt in Newton (Pounds oder Kilogramm).
Die Festigkeit wird errechnet aus der Reißfestigkeit, dividiert durch den Denier-Wert nach der Korrektur wegen eines Klebstoffs auf dem Filament) und wird ausgedrückt als Dezi-Newton pro tex (dN/tex) (Gramm pro Denier (g/d)).
Die Längsdehnung ist die Dehnung in der Probe, wenn diese reißt.
Der Modul ist die Schrägung der Tangente zum anfänglichen geradlinigen Abschnitt der Spannungs-Dehnungs-Kurve, multipliziert mit 100 und dividiert durch den Denierwert ohne Eintauchen. Der Modul wird allgemein bei weniger als 2 % Dehnung registriert.
Die Werte der Knotenzugfestigkeit werden in der gleichen Weise gemessen wie die Werte der geraden Zugfestigkeit, nur daß in dem Monofilament etwa in der Mitte der zu testenden Probe ein einfacher Kopfknoten geschlungen wird. Der einfache Kopfknoten wird geschlungen, indem ein Stück Monofilament etwa in der Mitte seiner Länge über sich selbst gekreuzt wird und indem ein Ende durch die dadurch gebildete Schlinge gezogen wird. Da das Monofilament dazu neigt, etwas von der Krümmung der Aufwickelspule anzunehmen, wird der Knoten an getrennten Proben mit dieser Krümmung und gegen dieselbe geschlungen, und die beiden Werte werden gemittelt.
Die Zähigkeit wird gemessen, indem der Bereich unterhalb der Spannungs-Dehnungs-Kurve durch das Produkt aus der Instron-Einspannlänge und der korrigierten linearen Dichte dividiert wird.
Heißadhäsionstest an einem zweilagigen Streifen: Der angewandte Test war der gleiche wie der ASTM-Test D-4393-85; Streifenhaftfestigkeit von Verstärkungskorden oder von Geweben an Kautschukmischungen (Seiten 1133 - 1142; 1985 Annual Book of ASTM Standards, Abschnitt 7, Band 7.01) mit einigen Modifikationen. Die spezielle benutzte Modifikation bestand darin, einzelne Reifenkords aus Monofilamenten zu testen, die einzeln in RFL getaucht worden waren. Die verwendete Gumimasse war eine Kombination aus Naturkautschuk (80 Gewichtsteilen), Styrol-Butadien-Gummi (20 Teilen), Ruß N351 (35 Teilen) sowie kleineren Mengen anderer herkömmlicher Bestandteile. Die eingetauchten Reifenkords wurden so geschärt, daß be nachbarte Kordgarnfäden direkt aneinanderstießen. So sind zum Beispiel bei eingetauchtem Kordgarn 3 WTR aus Monofilamenten von 4400 dtex (4000 Denier) etwa 8,7 Fäden pro cm (22 Fäden pro Zoll) notwendig. Nach dem Einbetten der Kordgarne in die Gummimasse wurde die Probe 20 Minuten lang bei 160 ºC ± 2 ºC und einem Druck von 1340 kPa gehärtet. Da eine Heißadhäsion erwünscht war, wurden die Proben in dem Instron-Ofen 25 ± 5 Minuten lang auf 120 ºC vor dem Test erhitzt. Die Ablösekraft beruhte auf der Option 1 (der Mittellinie zwischen den oberen und den unteren Spitzenwerten der Ablösekraft). Es wurden acht Proben pro Kettgarn getestet, und die Ergebnisse wurden verzeichnet als durchschnittliche Kraft in N/cm (Pounds pro Zoll oder kg/cm).
Biegesteifheit des Gewebes: Die Biegesteifheit des Gewebes wird gemessen unter Verwendung eines Mitex-Biegeprüfgeräts MK II, hergestellt von IDR, Needham, Massachusetts. Bei diesem Test wird eine etwa 5,1 cm (2 Zoll) lange und 0,95 cm (0,375 Zoll) breite Gewebeprobe aus einem gummierten Gewebe ausgeschnitten, das die parallel zueinander und zu der langen Abmessung (5,1 cm) der Probe ausgerichteten Testkordgarne enthält. Diese Probe wird zwischen an dem Probenblock befestigten Stiften und zwischen dem Stift an der Meßschraube und dem Arm des Kraftaufnehmers eingeführt. Dann wird der an der Meßschraube befestigte Stift so eingestellt, daß er die Gewebeprobe in leichten Kontakt mit dem Arm des Kraftaufnehmers bringt. Der Abstand von dem Stift an dem Probenblock zu dem Arm des Kraftaufnehmers beträgt 2,5 cm (1 Zoll). Der Proben block bewegt sich so, daß er die Probe in kreisförmige Bögen mit einer progressiv zunehmenden Krümmung (Krümmung = 1/Krümmungsradius) biegt. Die maximale Krümmung beträgt 0,59 cm&supmin;¹ (1,5 Zoll&supmin;¹). Die Ausgangswerte derkraftaufnehmer und eines Kraftaufnehmers, der die Rotation des Blocks mißt, werden einem X-Y-Registriergerät zugeführt. Da das Biegemoment an der Probe gleich der Kraft an dem Kraftaufnehmer mal dem Abstand zwischen dem Stift an dem Probenblock und dem Arm des Kraftaufnehmers ist und die Krümmung proportional der Rotation des Blocks ist, ergibt das Diagramm der Ausgangswerte die Reaktiondes Garnmoments zur Krümmung.
Die Schräge des Diagramms von Moment und Krümmung ist gleich der Steifheit der Probe und hat Kraft-Länge-Einheiten². Das Instrument wird vor der Ausführung von Messungen geeicht, indem die Schräge eines Streifens aus rostfreiem Stahl mit einer errechneten Steifheit mit einer Dicke von 0,0051 cm (0,002 Zoll) und einer Breite von 1,27 cm (0,5 Zoll) gemessen wird, der anstelle des Gewebes eingeführt wird. Die Steifheit des Streifens aus rostfreiem Stahl wird nach der folgenden Gleichung errechnet:
Rc =wct³cEc/12, wobei Rc = Steifheit des Eichstreifens
wc = Breite des Eichstreifens = 1,27 cm (0,5 Zoll)
tc = Dicke des Eichstreifens = 0,00508 cm (0,002 Zoll)
Ec = Elastizitätsmodul des Eichstreifens = 207 x 10&sup6; kPa (30.000.000 psi)
daher:
Rc = 0,29 cm²N (0,010 Zoll² - lb)
Die Schräge des Diagramms für den Eichstreifen wird aufgeteilt in die errechnete Steifheit des Eichstreifens, damit sich der Eichfaktor ergibt. Die Steifheit jeder unbekannten Gewebeprobe ist gleich ihrer Schräge mal dem Eichfaktor.
Es werden fünf Gewebeproben von jedem Stück wie oben gemessen, und die Ergebnisse werden gemittelt, damit sich die Werte für R für die gummierten Testgewebe ergeben.
Die Biegesteifheit des Gewebes (cm² x N/cm) (Zoll²-lbs/Zoll) wird bestimmt, indem R durch die Breite 0,952 cm (0,375 Zoll) des Probenstreifens dividiert wird (0,952 cm (0,375 Zoll)).
Biegeermüdung: Die Biegeermüdung wird gemessen, indem der Festigkeitsverlust in den Testkordgarnen bestimmt wird, nachdem ein 2-lagiger gummierter Streifen, der das Testkordgarn enthält, über eine kleine Laufrolle geführt wurde. Zweilagige Streifen werden hergestellt, indem eine 23 x 46 cm (9" x 18") messende Folie aus 0,38 mm (0,015") dickem Gummi 80:20 NR:SBR auf eine Bautrommel ge wickelt wird. Dann wird ein mit RFL-Klebstoff behandeltes Testkordgarn unter Einsatz einer Lade auf die Trommel gewickelt, damit der Abstand zwischen dem Kordgarn gleichmäßig gesteuert werden kann. Die Fadenfeinnummer wird so eingeregelt, daß sich ein Vernietungsbereich von 35 % ergibt. Dann wird eine zweite Schicht aus 0,38 mm (0,015") dickem Gummi aufgebracht, und das Verbundmaterial wird vernäht, um eingeschlossene Luft hinauszudrücken. Die Anordnung wird von der Trommel genommen, zu zwei 20 x 23 cm (8" x 9") messenden Stücken (Kordgarn parallel zur 23 cm-Richtung (9"-Richtung)) geschnitten und so aufeinandergelegt, daß die Kordgarne in jeder Lage parallel zueinander liegen. Quer über jeden Faden des Kettgarns wird ein 5 x 20 cm (2" x 8") messender Streifen aus Baumwollduck (der die Zugriffsfläche für Spannklammern im Ermüdungsprüfgerät schafft) aufgebracht, und eine 0,76 mm (0,030") dicke, 13 x 20 cm (5" x 8") messende Folie aus Gummi dient dazu, den Bereich zwischen den beiden Baumwollstreifen auszufüllen. Diese gleichen Materialien werden auf die entgegengesetzte Seite des Kissens aufgebracht. Dann wird das 2-lagige Kissen 20 Minuten lang bei 160 ºC unter einem Druck von 62,3 MN (7 Tonnen) in einer Etagenpresse vulkanisiert. Das vulkanisierte Kissen wird abgekühlt, 8 Stunden lang bei 55 % relativer Feuchtigkeit bei 24 ºC (75 Grad F) konditioniert und dann zu 2,5 x 23 cm (1" x 9") messenden Streifen geschnitten. Dann werden die Streifen um 180 Grad um eine Laufrolle mit 1,11 cm (7/16") gebogen und an jedem Ende in dem Scott-Biegeprüfgerät (Modell Z) (hergestellt von Scott Testers Inc., Providence, N.J.) eingespannt und an einem Ende mit 670 N (150 lb) belastet. Dann wird der Streifen mit einer Geschwindigkeit von 250 Zyklen pro Minute mit einer Gesamtanzahl von 230 000 Zyklen über die Laufrolle gebogen, wobei eine Umgebungstemperatur von 100 ºC beibehalten wird. Dann werden die Kordgarne aus der der Laufrolle am nächsten befindlichen Lage aus dem Kissen herausgenommen (nachdem das Kissen 24 Stunden lang in einer Mischung von 50/50 aus Stoddard-Lösungsmittel und Freon 113 getränkt wurde), und dann wird an einem Instron die Zugfestigkeit gemessen. Die bewahrte Festigkeit wird verglichen mit Kordgarn, das aus einem nicht gebogenen Kissen entnommen wurde. Die bewahrte Festigkeit gegen Biegeermüdung wird ermittelt aus der Gleichung: Bewahrte Festigkeit = x "Festigkeit unter Ermüdung/Festigkeit ohne Ermüdung).
Ausdehnung durch Aufpumpen: Die anfängliche Reifengröße wird bestimmt nach dem Aufziehen des Reifens auf eine geeignete Felge und dem Aufpumpen des Reifens auf 34,5 kPa (5 psi). Nachdem der Reifen 4 Stunden lang bei 38 ºC (100 Grad F) auf 3415 kPa (5 psi) gehalten wurde, wird mittels eines biegsamen Stahlbandmaßes sein Umfang gemessen (in der Mitte des Reifenprofils). Bei der Messung ist darauf zu achten, daß an den Formteilen kein Grat entsteht. Die Querschnittsbreite wird gemessen mittels eines Satzes von Lehren an den Seitenwänden an dem breitesten Teil des Reifens an 3 verschiedenen Stellen (120 Grad voneinander beabstandet - die Stellen sollten so markiert werden, daß nach der Ausdehnung an den gleichen Punkten abschließende Messungen erfolgen können). Dann wird der Reifen auf den geeigneten Druck von 165 kPa (24 psi) für einen Reifen des Belastungsbereiches "B" mit einem maximal zulässigen Aufpumpdruck von 220 kPa (32 psi), von 190 kPa (28 psi) für einen Reifen des Belastungsbereiches "C" mit einem maximal zulässigen Aufpumpdruck von 250 kPa (36 psi) und von 220 kPa (32 psi) für einen Reifen des Belastungsbereiches "D" mit einem maximal zulässigen Aufpumpdruck von 275 kPa (40 psi) aufgepumpt und 24 Stunden lang bei 38 ºC (100 Grad F) auf diesem Druck gehalten. Am Ende des Zeitraums von 24 Stunden werden Umfang und Querschnittsbreite (CSW) bei dem höheren Druck gemessen. Die Querschnittshöhe (CSH) wird errechnet aus der Umfangsmessung unter Zuhilfenahme der folgenden Bezie hung:
CSH = [(Umfang/3,14) - Radfelgendurchmesser]/2
Die Ausdehnung des Reifens durch Aufpumpen wird errechnet aus der durchschnittlichen Ausdehnung in der Querschnittsbreite und der Querschnittshöhe. Bei dem Reifen des Belastungsbereiches D von 7,75 - 14 beträgt zum Beispiel die Ausdehnung durch Aufpumpen (%) 100 [(CSH (220 kPa) + CSH (34,5 kPa)] + (CSW (34,5 kPa)]-2]/2.
Laufwiderstand: Der Laufwiderstand wurde unter Verwendung des Drehmomentsensorverfahrens gemessen, das von R.L. Keefe und A.S. Koralek in ihrem Vortrag "Precision Measurement of Tire Rolling Resistance", ACS Rubber Division Symposium: Tire Rolling Resistance (Oktober 1982), S. 78 - 104, Verlag D.J. Schuring, 1983 beschrieben wurde. Der Schräglaufwinkel wurde so eingestellt, daß sich eine Seitenkraft von Null ergab, und der Laufwiderstand wurde gemessen bei 80 km/h (50 mph), einem Reifeninnendruck von 250 kPa (36 psi) und einer Belastung von 3000 N (670 lb) bei den Reifen P155/80R13.
Kurvenfahrfaktor: Der Kurvenfahrfaktor wird mit dem gleichen Gerät gemessen, das zur Messung des Laufwiderstandes dient. Zuerst werden die Reifen 90 Minuten lang bei 110 km/h (70 mph) und einer Nennlast von 100 % TRA (Tire and Rim Association) heißgefahren. Nach dem Abkühlen werden die Reifen 4 Stunden lang bei 24 ºC (75 ºF), 220 kPa (32 psi) (Reifen des Belastungsbereiches F für 7,75 - 14) und 180 kPa (26 psi) (Reifen P155/80R13) konditioniert. Dann wird der Reifens Minuten lang bei 56 km/h (35 mph) unter der festgelegten Testbelastung von 6700 N (1500 lbs) für 7,75 - 14 und von 3700 N (838 lbs für P155/80R13) aufgeheizt. Dann wird die Seitenkraft als Funktion des Schräglaufwinkels registriert, wenn der Reifen von 0 auf +3 Grad und von 0 auf -3 Grad gesteuert wird und dabei der Schräglaufwinkel in einem Maße von 1 1/4 Grad pro Sekunde verändert wird. Die Schräge des Diagramms von Kurvenfahrfaktor/Schräglaufwinkel in N/Grad (lbs/Grad) wird geteilt durch die auf den Reifen wirkende Testbelastung, um den Kurvenfahrfaktor zu ermitteln.
Reifentemperaturen: Die Temperaturen von laufenden Reifen wurden bestimmt, indem in den umschlossenen Lufthohlraum des Reifens während des Testens der Räder Thermoelemente eingesetzt wur den. Die Thermoelemente waren über eine Schleifringanordnung mit den Reifen verbunden, und die Temperaturen wurden kontinuierlich überwacht.
Dauerhaftigkeitstest DOT 119 unter stufenweiser Belastung: Der ausgeführte Test ist der in dem Motor Vehicle Safety Standard Nr. 119, Teil 571, S119-1, rev. am 2/7/74, beschriebene Grundtest zuzüglich einer Erweiterung des Tests.
Der Reifen wird auf eine geeignete Testfelge aufgezogen, auf den Aufpumpdruck aufgepumpt, der dem an der Seite des Reifens angegebenen maximalen Nennbelastung entspricht, und 3 Stunden lang bei 38 ºC (100 ºF) konditioniert. Der Druck wird kontrolliert und bei Bedarf umgestellt auf 275 kPa (40 psi) bei einem Reifen des Belastungsbereiches D von 7,75 - 14. Der Reifen wird bei 80 km/h (50 mph) 7 Stunden lang mit 75 % maximaler Nenn-)Belastung, 16 Stunden lang mit 97 % Belastung und 24 Stunden lang mit 114 % Belastung getestet. Beim Testen über DOT-119 hinaus wird die Geschwindigkeit auf 96 km/h (60 mph) erhöht, und dann wird der Reifen jeweils 800 km (500 Meilen) bei 120 %, 125 % 130 % ... usw. gefahren, wobei die Belastung aller 800 km (50 Meilen) in Stufen von 5 % bis zum Bruch erhöht wird.
Wulstbereichdauerhaftigkeit von Reifen für Personenwagen und Lastwagen: Dieser Test dient dazu, infolge von Biegung auftretende Brüche um den Umlegebereich herum (ohne Beeinträchtigung durch Wärmezersetzung) durch Aufbringen von hohen Belastungen auszulösen.
Der Reifen wird auf eine geeignete Hochleistungs-Testfelge aufgezogen und 4 Stunden lang bei 38 ºC (100 ºF) und 165 kPa (24 psi) konditioniert. Der Druck wird auf den maximalen psi-Wert umgestellt, der für den festgelegten Belastungsbereich zulässig ist, und dann wird der Reifen noch einmal 4 Stunden lang konditioniert.
Dann wird der Reifen bei 48 km/h (30 mph) bis zum Bruch in der folgenden Reihenfolge getestet: Belastung 90 %, 2 Stunden lang; Belastung 115 %, 2 Stunden lang; Belastung 150 %, 20 Stunden lang; Belastung 170 %, 20 Stunden lang; Belastung 190 %, 20 Stunden lang und Belastung 210 % bis zum Bruch.
Karkassenfestigkeit: Die Karkassenfestigkeit wird errechnet durch Multiplikation der Kordfestigkeit in N mit der Anzahl der Kordgarnfäden pro cm in dem Karkassengewebe und durch Multiplikation dieses Ergebnisses mit der Anzahl der Karkassenlagen in dem Reifen.
Vernietungsbereich: Der Vernietungsbereich ist ein Maß für die Menge an unverstärktem Gummi in der Karkasse oder den Gurtlagen und wird aus der folgenden Gleichung errechnet:
Vernietungsbereich = 100 [1-(Kordbreite x Fäden pro Breiteneinheit des Gewebes)]

Beispiele 1 - 7

In diesen Beispielen wird die Herstellung von rundlichen Monofilamenten aus Polyhexamethylenadipamid gemäß der Erfindung mit verschiedenen Eigenschaften und bei Herstellung mit unterschiedlichen Durchsätzen beschrieben. Für jedes Beispiel sind die durch die Zahl in Klammern angegebenen Parameter und Prozeßbedingungen in Tabelle 3 auf der Linie angeführt, die durch die entsprechende Zahl in Klammern angegeben ist.
In einem kontinuierlichen Polymerisator wird ein hochwertiges Polymer aus Polyhexamethylenadipamid mit einer relativen Viskosität von 70 hergestellt und in einer Menge von [3] kg/h durch eine rechteckige Spinndüsenöffnung mit gerundeten Ecken und den Abmessungen [4] zu einem Filament von [1] dtex (Denier) (nach dem Strecken) mit einem Breite-Dicke-Verhältnis von [2] (nach dem Strecken) extrudiert, durch einen Luftspalt von [5] cm senkrecht nach unten geführt und über eine Länge von etwa [7] com Zoll) bei [6] ºC in Wasser abgelöscht. Nach dem Ablöschen mit Wasser wird die Menge an restlichem Ablöschwasser auf dem Filament durch Einstellung des Luftstroms in einer Luftstrahldüse so reguliert, daß die Wassermenge auf der Oberfläche des Filaments zwischen 10 und 25 Gew.-% Wasser beträgt, beruhend auf dem Trockengewicht des Monofilaments. Das feuchte Monofilament wird dann nacheinander mit [8] mpm einer Zugwalze, mit [9] mpm Vorspannwalzen und mit [10] mpm Speisewalzen zugeführt. Im Anschluß an die Speisewalzen wird dem Monofilament durch Berührung des Filaments mit Filzdochten Wasser zugesetzt, das mit einer Menge von [11] g/min zugeführt wird, und das Filament wird in einen [12] cm langen Dampfapparat geführt und bei [13] kPa (psig) bei [14] ºC mit Sattdampf behandelt. Der Dampfapparat besitzt am Einlaß und am Auslaß Dampfentspannungskammern, die mit einer Unterdruckquelle verbunden sind, damit kein Dampf in die Umgebung der Anlage entweichen kann. Der Streckpunkt wird in der am Einlaß gelegenen Dampfentspannungskam mer gehalten. Das Monofilament wird, während es sich noch in dem Dampfapparat befindet, jedoch nahe an dem Auslaßende, durch ein etwa 3 cm langes Bad geführt, das Wasser mit einer Temperatur von etwa 60 ºC enthält und mit einer Geschwindigkeit von etwa fünfzehn Litern pro Stunde strömt. Die Oberfläche des Monofilaments wird in dem Bad abgekühlt, ehe dieses aus dem Dämpfapparat austritt. Dann wird das Monofilament weitergeführt zu einem Luftabscheider, der von dem Filament das meiste Oberflächenwasser bis auf einen Grad von < 2 % Wasser entfernt, beruhend auf dem Gewicht des trockenen Filaments. Dann wird das Monofilament weitergeführt zu den Streckwalzen der ersten Stufe, die auf [15] ºC erhitzt sind und mit [16] mpm laufen.
Dann wird das Filament in drei Durchläufen bei einer mittleren Temperatur von etwa [17] ºC durch einen Heizstrahler mit einer Länge von etwa 127 cm (50 Zoll) geführt. Es kommen drei geschwindigkeitsgeregelte, richtungswechselbare Walzen zum Einsatz, um das Monofilament durch den Heizstrahler zu leiten und bei jedem Durchlauf die Streckgröße zu steuern. Die Geschwindigkeit der Walzen beträgt [18] mpm vor dem Durchlauf 1, vor dem Durchlauf 2 beträgt sie [19] mpm, vor dem Durchlauf 3 beträgt sie [20] mpm, und nach dem Durchlauf 3 beträgt sie [21] mpm. Dann wird das Monofilament zu Streckwalzen der zweiten Stufe weitergeführt, die mit etwa [22] mpm laufen, zu Abzugswalzen mit etwa [23] mpm und zu einer Aufwickelspule. Die Spannung beim Aufwickeln beträgt etwa [24] Gramm und wird so eingestellt, daß sie eine gute Garnspulenform ergibt.
Das Produkt aus dem Verfahren sind Monofilamente mit rundlichem Querschnit mit den in Tabelle 4 angegebenen Eigenschaften nach einer 24 Stunden währenden Konditionierung und mit eingetauchtem Kordgarn (hergestellt mit den in den Beispielen 8, 9 und 10 beschriebenen Verfahren) und den in Tabelle 5 angeführten Eigenschaften im Gummi. TABELLE 3 Beispiele 1 - 7 Beispiel Nr. Denier Kapillaren mm Luftspalt, cm Abkühlungswasser Temperatur, º C Länge, cm Zugwalze, mpm Zuführwalze, mpm Dampf Druck, kPa (psig) Streckwalzen Heizstrahler Abzugswalzen
* Nach dem Spinnen 24 Stunden lang konditioniert TABELLE 4 Eigenschaften der Monofilamente nach 24 Stunden Konditionierung nach dem Spinnen Beispiel Nr. Denier Modul, Breite, mm Dicke, mm Zahigkeit* Voll konditioniert TABELLE 5 Voll konditioniertes, eingetauchtes Kordgarn und Eigenschaften im Gummi Beispiel Nr. (Denier) voll konditioniert (dtex) Reißfestigkeit Heißadhäsionstest zweilagigen Streifen Biegeermüdung Festigkeitsbewahr, % Schrumpfung, % Aufnahme im Tauchbad, %

Herstellung der Reifen

In den Beispielen 8 und 9 wurden die Radial-Kontrollreifen und die Radialreifen der Beispiele in zwei Stufen auf einer Radialreifenfertigungsmaschine des Modells RF 1216 der NRM, Inc. zusammengefügt. Die zusammengefügten Reifen wurden geformt und vulkanisiert in einer Bag-O-Matic-Vulkanisierpresse, hergestellt von der Akron Standard Co. Die Diagonallagen-Kontrollreifen und die Diagonallagenreifen der Beispiele wurden unter Verwendung der geeigneten Reifenform auf der gleichen Anlage hergestellt.
Das für die Kontroll-Reifenkords aus Polyester verwendete Tauchbad D-4178 setzte sich zusammen aus: Wasser (83,7 Gewichtsteilen); einer 2 %-igen Lösung (2,0 Gewichtsteilen) von Tragantgum mi; Epoxidharz N.E.R. - 010A (1,4 Gewichtsteilen); und einer 25 %- igen Dispersion (12,9 Gewichtsteilen) einer Aufschlämmung von LVBI- Isocyanat.
D-5A ist ein Klebstoff auf der Basis von Resorcinol-Formaldehydlatex und wird oben auf den Trägerschichtlatex auf Isocyanatbasis aufgebracht, um bei der Herstellung von Reifenkords aus Polyester die Anhaftung des Kords am Gummi zu begünstigen. Bei der Herstellung von Reifenkords aus Nylon wird D-5A ohne die Trägerschicht auf Isocyanatbasis eingesetzt.

Diagonal-Kontrollreifen für leichte Lastwagen

Diagonalreifen für leichte Lastwagen wurden simuliert, indem Reifen (mit einer 4-lagigen Karkasse) in einer Form für Diagonalreifen für Personenwagen (7,75 - 14) "überkonstruiert" wurden. Diese Reifen für 7,75 - 14 (Belastungsbereich D) wurden hergestellt unter Verwendung von Reifengarn aus Nylon von 1400 dtex (1260 Denier), das 210 Filamente (T-728; Du Pont Co.) enthielt. Das Kordgarn wurde hergestellt aus gedrehtem Einfachgarn mit 394 Drehungen pro m (10 Drehungen pro Zoll) und gedrehtem Mehrfachgarn mit 394 Drehungen pro m (10 Drehungen pro Zoll). Der Rohkord wurde mit Klebstoff behandelt, wobei eine Deckschicht aus RFL verwendet wur de, bei 135 ºC (275 ºF)/83 s/1 % in einem Ofen getrocknet und bei 215 ºC (420 ºF)/48 s/12 % bzw. bei 210 ºC (410 ºF)/77s/-2 % vulkanisiert. Die Anzahl der Kordgarne in den Karkassenlagen der Reifen wurde so geregelt, daß eine Karkassenfestigkeit von etwa 2010 N/cm (1150 lbs/Zoll) pro Lage entstand (Tabellen 6, 7 und 8). Die Gummimasse der Karkasse bestand aus 0,381 mm (15 Millizoll) dickem Skimgummi und setzte sich zusammen aus Naturkautschuk und SBR (Styrol- Butadien-Gummi) im Verhältnis von 80 : 20. Das Karkassengewebe wurde geschnitten in einem diagonalen Winkel von 310 (gemessen von einer Linie senkrecht zu den Kordgarnen in dem Gewebe). Die Lauffläche und die Seitenwand wurden in einem einzigen Stück aus einer Gummimasse aus Naturkautschuk und SBR im Verhältnis von 25 : 75 extrudiert. Der Einlagestreifen bestand aus einer 1,27 mm (50 Muhzoll) dicken Folie, bestehend aus Chlorbutyl und Naturkautschuk im Verhältnis von 70 : 30. Die Reifen wurden aus diesen Bestandteilen hergestellt zusammen mit einem Paar geeigneten Wülsten und mit Wulstschutzgewebe auf der NRM-Maschine. Die Reifen wurden in einer Firestone-Form "Deluxe Champion" mit dem Vulkanisierzyklus "C" (Temperatur 146 ºC (295 ºF), Druck 1900 kPa (275 psi), Zeit 51 Minuten) in der Bag-O-Matic-Presse vulkanisiert. Unmittelbar nach dem Vulkanisieren wurden die Reifen 32 Minuten lang auf 345 kPa (50 psi) zur Nachregelung des Innendrucks aufgeblasen.

Beisdiele 8 und 9 - Diagonalreifen für leichte Lastwagen

Die simulierten Diagonalreifen für leichte Lastwagen für 7,75- 14, Beispiele 8 und 9, wurden in der gleichen Weise wie die Diagonal-Kontrollreifen hergestellt, nur daß der Verstärkungskord für die Karkassenlagen anstatt aus dem Kord aus Nylon-Multifilament aus den Monofilamenten aus Poly(hexamethylenadipamid) des Beispiels 2 bzw. 6 bestand. Das Monofilament brauchte nicht gedreht oder gefacht zu werden, um zu Rohkord verarbeitet werden zu können. Das Monofilament wurde mit Klebstoff behandelt, wobei eine Deckschicht aus RFL (Resorcinol-Formadehydlatex) verwendet wurde (eine Trägerschicht war nicht nötig) und in dem Ofen bei 215 ºC (420 ºF)/60 Sekunden Einwirkung/1,5 % eingebrachter Streckung vulkanisiert. Die Anzahl der Kordgarne in den Karkassenlagen der Reifen wurde so geregelt, daß eine Festigkeit von etwa 2030 N/cm (1160 lbs/Zoll) pro Karkassenlage entstand, etwa die gleiche Festigkeit wie bei den Kontrollreifen. Die Diagonalreifen für leichte Lastwagen wurden aus vier Lagen der mit Nylon-Monofilament verstärkten Karkassengewebe in der gleichen Weise und mit den gleichen weiteren Bestandteilen und Gummimassen und mit der für den Diagonal-Kontrollreifen verwendeten Konstruktion (Tabelle 6) hergestellt.
Tabelle 6 zeigt die Reifenkonstruktionswerte für die Beispiele 8 und 9 und den Diagonal-Kontrollreifen. Tabelle 7 stellt die Leistungsergebnisse der Reifen bei dem Dauerhaftigkeitstest mit stufenweiser Belastung DOT 119 dar. Selbst bei wesentlich weniger Faser wies der Reifen von Beispiel 8 deutliche Vorteile bei der Dau erhaftigkeit des Reifens auf. Der Reifen von Beispiel 8 wies eine bedeutend geringere Wärmeentwicklung auf, was bewiesen wird durch die darin herrschenden Lufttemperaturen. Auch zeigte der Reifen von Beispiel 8 unerwarteterweise eine geringere Ausdehnung, einen geringeren Laufwiderstand und einen größeren Kurvenfahrfaktor als der Diagonal-Kontrollreifen.
Der Reifen von Beispiel 9 weist die gleiche Art von Vorteilen auf bei einem Reifen, der mit einem anderen Monofilament gemäß der Erfindung hergestellt wurde, wobei der Reifen einen größeren Vernietungsbereich besitzt.
Die Fäden von allen vier Lagen der Gewebe aus Monofilamenten wurden zusammen über der Wulst umgelegt, was überraschend leicht war bei Geweben, die aus Monofilamenten von 5960 und 7050 dtex (5370 und 6350 Denier) hergestellt waren (Beispiel 2 bzw. 6).
Die Messung der Biegesteifheit des Gewebes zeigte, daß die Gewebe aus Monofilamenten, die mit den Monofilamenten der Beispiele 2 bzw. 3 mit 5960 bzw. 7000 dtex (5370 bzw. 6310 Denier) hergestellt waren, tatsächlich weniger steif waren als ein Gewebe aus Multifilamenten aus Polyester mit gleicher Festigkeit (Tabelle 8). TABELLE 6 EINZELHEITEN DER REIFENKONSTRUKTION KÜNSTLICH KONSTRUIERT FÜR 7,75 - 14 (BELASTUNGSBEREICH D) Diagonal-Kontrollreifen Beispiel Verstärkungsfaser Multifilament aus Nylon Kordkonstruktion Anzahl der Lagen Fäden pro cm (pro Zoll) Karkassenfestigk., N/cm (lbs/Zoll) Vernietungsbereich, % Kordgarndichte, mm (Zoll) Schnittwinkel Lagenbreite Walzensatz Umlegekonstruktion Vulkanisierung Aufblasen zur Nachregelung des Innendrucks Lagen umgelegt TABELLE 7 Ergebnisse der Reifentests einschließlich Leistungswerten im Dauerhaftigkeitstest mit stufenweiser Belastung DOT 119 mit Erweiterung Diagonal-Kontrollreifen Reifen Beispiel Karkassenfaser Kordgarn Dichte Fäden Karkassenfestigkeit Vernietungsbereich, % Stufenbelastung bei Bruch Kilometer (Meilen) insgesamt bis zum Bruch Enthaltene Lufttemperatur bei 120 % Belastung Ausdehnung, % Laufwiderstand, N (lbs) Kurvenfahrfaktor Grad Nylon Multifilament Polyamid Monofilament TABELLE 8 Steifheit von Geweben aus gummiertem Reifenkord * OE-Monofilament Beispiel Multifilament Nylon Monofilament Multifilament Polyester Konstruktion Kordgarndichte, Zoll Fäden pro cm Karkassenfestigkeit Vernietungsbereich, % Biegesteifheit des Gewebes
* 0,038 cm (0,015 Zoll) dicke Gummischicht auf jeder Seite des Gewebes, vulkanisiert 20 Minuten lang bei 160 ºC und 1340 kPa (195 psi)

Radiäl-Kontrollreifen

Es wurden Radialreifen für Personenwagen mit Hilfe von einer Lage Polyestergewebe zur Verstärkung der Karkasse, von zwei Lagen aus 2,5 x 10,2 x 0,3 cm (1 x 4 x 0,25 Zoll) messendem Stahlkord für Gurte, und von einer Lage aus Nylongewebe für eine Decklage hergestellt. Das für den Karkassenkord verwendete Garn war herkömmlicherweise ein aus 192 Filamenten bestehendes Reifengarn T-900 von 1100 dtex (1000 Denier) von der Hoechst-Celanese Co. Dieses Garn wurde zu einer Kordkonstruktion von 1110 1/2 (1000 1/2) mit einer Drehung von 433 Drehungen pro m (11 Drehungen pro Zoll) verdrillt, die sowohl durch Fachen als auch durch Mehrfachdoublierung eingebracht wurden. Dieses Kordgarn wurde dann mittels eines herkömmlichen, 2-stufigen Eintauchens in einen Klebstoff aus Polyester in einem Zweiofenverfahren heißgestreckt. Die angewandten spezifischen Bedingungen lauteten: 243/215 ºC (470/420 ºF), Einwirkungszeit 50/80 Sekunden, eingebrachte Streckung 3/0 %, Klebstoff D417B/D-5A. Dann wurde das Karkassengewebe mittels eines Trommelwicklungsverfahrens aus einem einzelnen Kordgarnfaden hergestellt. Bei der Herstellung des Karkassengewebes wurden zwei 20 Millizoll dicke Lagen aus Skimkautschuk (80 % Naturkautschuk/20 % Styrol-Butadien-Kautschuk) eingesetzt. Die Gurtlagen und die Decklagen wurden mittels eines ähnlichen Trommelwicklungsverfahrens aus Stahlkord bzw. aus Nylonkord von 930 1/2 (840/1/2) hergestellt. Aus diesem Gewebe wurden dann mittels einer Reifenproduktionsanlage von der BRM Corp. Reifen P155/80R13 hergestellt. Weitere bei der Herstellung der Reifen eingesetzte Elemente waren die Laufflächen- und Seitenwandabschnitte, die aus Mischungen von Styrol-Butadien und Naturkautschuk extrudiert wurden, eine 1,27 mm (50 Millizoll) dicke Folie aus Chlorbutyl- und Naturkautschuk als Einlagestreifen, ein 0,51 mm (20 Millizoll) dickes Polster aus der gleichen Gummimasse wie bei der Karkasse, das zwischen den Einlagestreifen und die Karkasse eingefügt wurde, sowie ein Paar mit Gummi umhüllte Felgen aus 4 Drähten/4 Drehungen. Die Enden der Karkassenlage wurden über die Reifenfelgen nach oben umgelegt, wobei das Ende der Lage etwa 5,1 cm (2 Zoll) über die Felge hervorstand. Der Reifenrohling wurde bei etwa 146 ºC (295 ºF) mittels einer herkömmlichen Form für Reifen P155/80R13 in der Bag-0-Matic- Reifenvulkanisierpresse vulkanisiert. Weitere Einzelheiten zur Reifenkonstruktion und zu den Testergebnissen bei den Radialreifen sind in Tabelle 9 aufgeführt.

Reifen von Beispiel 10

Mittels einer Konstruktion, die identisch ist mit der für den Radial-Kontrollreifen, wurden Radialreifen P155/80R13 für Personenwagen hergestellt, nur daß zur Verstärkung der Karkassen eine Lage des Monofilaments aus Poly(hexamethylenadipamid) mit 5040 dtex (4540 Denier) von Beispiel 5 (rundlicher Querschnitt mit einem Breite-Dicke-Verhältnis und von 4,8, einer Reißfestigkeit von 380 N (85 lbs) und einer relativen Viskosität von 70) verwendet wurde. Die zum Tauchstrecken der Kordgarne aus Monofilament angewandten Prozeßbedingungen lauteten 215 ºC (420 ºF), 60 Sekunden Einwirkungszeit und 1,5 % eingebrachte Streckung. Alles, was für das Monofilament erforderlich war, bestand in einem Einschritt-Klebstoff (20 % D-5A). Die Anzahl der Fäden des Monofilaments in dem Gewebe wurde so geregelt, daß die gleiche Karkassenfestigkeit entstand wie in dem Gewebe des Radial-Kontrollreifens aus Polyester.
Die Reifentests erfolgten an zwei Reifen pro Artikel, und die Durchschnittsergebnisse werden in Tabelle 9 verglichen. Die Reifen aus Monofilament von Beispiel 10 wiesen bei einem Test an dem Rad in einem Raum eine deutlich höhere Dauerhaftigkeit beim Dauerhaftigkeitstest des Felgenbereiches (BAE) auf. Die Reifen mit dem Monofilament erwiesen sich beim Lauf als etwas kühler, als die herrschenden Lufttemperaturen (CAT) auswiesen, die während des BAE- Tests von einem Thermoelement überwacht wurden. Die Biegesteifheit des in dem Beispiel 5 hergestellten und zur Herstellung der Reifenkarkasse eingesetzten Gewebes aus dem Monofilament war bedeutend geringer als die eines Gewebes mit der gleichen Karkassenfestigkeit, das aus Kordgarn aus Multifilament von 1100 1/2 (1000 1/2) aus Polyester hergestellt wurde, das nur etwa 1/2 des gesamten Denier-Wertes des Monofilaments von 5040 dtex (4550 Denier) (Tabelle 10) aufwies. Tabelle 9 REIFENKONSTRUKTION - EINLAGIGE KARKASSE (P155/80R13) Radial-Kontrollreifen Reifen Beispiel 10 Karkasse Polyester Multifil. Polyamid Monofil. Konstruktion Anzahl der Lagen Korddicke, mm (Zoll) Fäden pro cm (pro Zoll) Vernietungsbereich, Kordfestigkeit, N (lbs) Karkassenfest., N/cm (lbs/Zoll) Lagenbreite, cm (Zoll) Gurt Schnittwinkel Breite, cm (Zoll) Decklage Behandlung Vulkanisierung Nachregelung Innendruck Reifenleistung Laufwiderstand, N (lbs) Kurvenfahrfaktor, N/kg (lbs/kg) Dauerhaftigkeitstest des Felgenbereiches (Meilen) bei Bruch Draht Nylon Keine
* Voll konditioniert TABELLE 10 Steifheit von Geweben aus gummiertem Reifenkord * Beispiel Multifilament aus Nylon Multifilament aus Polyester Konstruktion Kordgarndichte, mm (Zoll) Fäden pro cm (pro Zoll) Karkassenfestigkeit, N/cm (lbs/Zoll) Vernietungsbereich, % Biegesteifheit des Gewebes, cm² - N/cm
* 0,5 mm (0,020 Zoll) dicke Gummischicht auf jeder Seite des Gewebes, nicht vulkanisiert
** voll konditioniert

Claims

1. Monofilament aus einem orientierten thermoplastischen Polymer, das einen länglichen Querschnitt mit einem Breite-Dicke- Verhältnis (WTR) bei dem Monofilament von mehr als 2,0 aufweist, wobei das Monofilament eine lineare Dichte von mehr als 1111 dtex (1000 den), eine Festigkeit von mehr als 6,6 dN/tex (7,5 g/d) und einen Modul von mehr als 40 dN/tex (45 g/d) aufweist, gekennzeichnet durch

eine Breite in mm von mehr als 1,22/(Dichte)1/2, die größer ist als 1,15 mm bei Polyamid und größer als 1,03 bei Polyester, und

dadurch, daß die Beziehung zwischen linearer Dichte und Breite- Dicke-Verhältnis (WTR) definiert ist durch die Gleichung: Lineare Dichte Festigkeit Dichte

worin die Festigkeit ausgedrückt ist in dN/tex, n = -1, 0, 1, 2, 3, 4, FSR (Gewebefestigkeitsverhältnis) = 0,95 - 1,25 und die Dichte ausgedrückt ist in g/ml,

mit Ausnahme von

einem Monofilament, bestehend aus Polyamiden, umfassend mindestens 90 % von mindestens einem von einem Poly(&epsi;-Caproamid) oder von einem Poly(hexamethylenadipamid), das eine Oberflächenschicht von mindestens 3 und weniger als 15 Mikrometer Dicke aufweist, wobei die Schicht eine kleinere Orientierung als der Kern sowie einen Parallelbrechungsindex für das Polymer in der Oberflächenschicht von weniger als 1,57 und ein Modifikationsverhältnis von mehr als 4,0 besitzt, wobei das Modifikationsverhältnis das Verhältnis des Durchmessers des kleinsten umschreibenden Kreises zu dem Durchmesser des größten einschreibenden Kreises ist, bestimmt durch die Querschnittsfläche des Monofilaments, und einem Monofilament, das aus Poly(ethylenterephthalat) besteht und ein Modifikationsverhältnis von mehr als 4,0 besitzt.

2. Monofilament nach Anspruch 1, worin das thermoplastische Polymer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Homopolymeren und Copolymeren von Polyamid und aus Homopolymeren und Copolymeren von Polyester.

3. Monofilament nach Anspruch 1, worin das thermoplastische Polymer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyamiden, umfassend mindestens 90 % von mindestens einem von einem Poly(&epsi;-Caproamid) oder von einem Poly(hexamethylenadipamid).

4. Monofilament nach Anspruch 1, worin das thermoplastische Polymer Poly(hexamethylenadipamid) ist.

5. Monofilament nach Anspruch 1, worin das thermoplastische Polymer Poly(ethylenterephthalat) ist.

6. Monofilament nach Anspruch 3, worin das Monofilament eine Festigkeit von mehr als 7,1 dN/tex (8,0 g/d) und einen Modul von mehr als 44 dN/tex (50 g/d) besitzt.

7. Monofilament nach Anspruch 3, worin das Monofilament eine Oberflächenschicht von mindestens 3 und weniger als 15 Mikrometer Dicke aufweist, wobei die Schicht eine kleinere Orientierung als der Kern sowie einen Parallelbrechungsindex für das Polymer in der Oberflächenschicht von weniger als 1,57 besitzt.

8. Monofilament nach Anspruch 3, worin das Polyamid eine relative Viskosität von mehr als 50 aufweist.

9. Monofilament nach Anspruch 3, worin das Monofilament eine Zähigkeit von mehr als 0,62 dN-cm/tex-cm (0,7 g-cm/Denier-cm) besitzt.

10. Monofilament nach Anspruch 3, das eine Knotenfestigkeit von mehr als 4,4 dN/tex (5,0 g/d) aufweist.

11. Monofilament nach Anspruch 1, worin der Querschnitt des Monofilaments rundlich ist.

12. Monofilament nach Anspruch 1, worin die lineare Dichte mehr als 2222 dtex (2000 den) beträgt.

13. Monofilament nach Anspruch 1, worin das Breite-Dicke-Verhältnis weniger als 20 beträgt.

14. Monofilament nach Anspruch 1, worin das FSR (Gewebefestigkeitsverhältnis) 1,00 - 1,20 beträgt.

15. Gummiertes Gewebe, umfassend ein Gummisubstrat, enthaltend Monofilamente nach Anspruch 1 als Verstärkung.

16. Gummiertes Gewebe nach Anspruch 15, worin die Monofilamente drehungsfrei sind und in dem Gewebe parallel und gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet sind.

17. Monofilament nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch eine Schrumpfung von weniger als 6 % und dadurch, daß die Oberfläche der Monofilamente eine Klebstoffschicht von 0,5 bis 6,0 Gew.-% aufweist, beruhend auf dem Gewicht des Monofilaments.

18. Monofilament nach Anspruch 17, worin die Schrumpfung weniger als 4,5 % beträgt.

19. Reifen, umfassend mindestens ein Paar Wulstabschnitte und mindestens eine die Wulstabschnitte umhüllende Karkassenlage, worin jede Karkassenlage ein gummiertes Gewebe mit Monofilamenten darin umfaßt, wie in einem beliebigen der Ansprüche 1 - 14 erläutert.

20. Reifen nach Anspruch 19, worin die Monofilamente drehungsfrei sind und in dem Gewebe parallel und gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet sind.