DE739938C

DE739938C - Verstaerkungseinlagen fuer Kautschukluftreifen

Info

Publication number: DE739938C
Application number: DEP79928D
Authority: DE
Inventors: George Preston Hoff
Original assignee: I G FARBENINDUSTIRE AG; IG Farbenindustrie AG
Current assignee: I G FARBENINDUSTIRE AG; IG Farbenindustrie AG
Priority date: 1938-11-01
Filing date: 1939-10-24
Publication date: 1943-10-11
Also published as: FR860638A; BE436700A; NL54095C; US2317911A; US2273200A; CH219459A

Description

Bar. Ind. Eigendom

1 2 JA;i 1344

Für die Herstellung von Kraftfahrzeugluftreifen sind bisher in der Hauptsache Baum· woll- und Kunstseidecorde als Verstärkungs-einlagen verwendet worden. Es ist auch bekannt, Fäden aus Eiweißstoffen, wie z. B. Seide und Wolle, oder Metalldrähte für die Herstellung von Verstärkungseinlagen zu verwenden.

Es wurde nun gefunden, daß sich Verstärkungseinlagen für Kautschukluftreifen o. dgl. von überraschend guten Eigenschaften aus weitgehend gestreckten Fäden aus synthetischen linearen Polyamiden herstellen lassen. Es konnte nicht angenommen werden, daß diese Fäden für die Verwendung in Verstärkungseinlagen besondere Vorteile haben würden, da ihre Verwandtschaft mit 'den für diese Zwecke ungeeigneten Eiweißfäden ihre Ähnlichkeit mit den Metalldrähten, ihre hohe

au Dehnung und ihre Temperaturempfindlichkeit gegen eine Verwendung für Reifencorde sprachen. Außerdem mußte angenommen werden, daß die Fäden, da sie gegen Wasser oder organische Lösungsmittel ziemlich unempfindlich sind und eine sehr glatte Oberfläche: haben, nicht mit der nötigen Festigkeit am Gummi haften würden.

Es wurde jedoch festgestellt, daß Verstärkungseinlagen für Kautschukluftreifen aus Polyamidfäden selbst bei hohen Geschwindigkeiten nicht die hohen Temperaturen erreichen, wie sie bei Reifen bekannter Art auftreten. Diese Feststellung war nicht vorauszusehen.

Die gerichteten synthetischen Polyamidfäden für Texrilzwecke und für die Zwecke der vorliegenden Erfindung haben gewöhnlich eine Dehnung von 15 bis 50O/0. Dieser Wert ist höher als im allgemeinen für Reifencorde zulässig, da Corde aus sehr dehnbaren, synthetischen Polyamiden, in der üblichen Art * und Weise verflochten, eine überaus starke Dehnung haben, so daß sie für die Reifenverwendung unbrauchbar schienen.

Es zeigte sich jedoch, daß die aus gestreckten Polyamidfäden hergestellten Reifen-

corde keine übermäßige Dehnung haben und daß die Verstärkungseinlagen aus diesen Corden ganz erhebliche Festigkeit zeigen.

Infolge der großen Elastizität der PoIy-5 amidfäden ist es nicht notwendig, sich, der mechanischen Elastizität zu bedienen, so daß sich Corde mit geringer oder ohne alle Drehung verwenden lassen. Unter dem Ausdruck geringe Drehung sollen nicht mehr als 160 Drehuingen auf den Meter verstanden werden, und zwar für ein Garn von feiner Nummer, bei dem dies einen niedrigen Drehungsgrad ergibt.

In der Zeichnung stellt 8 einen Reifen dar, der eine Verstärkungseinlage 9 enthält. Die Verstärkungseinlage ist aus einem vielfädigen Cord 12 mit sehr geringer Drehung hergestellt (Abb. 4) oder aus einem Einzelfaden 11 von größerem Durchmesser (Abb. 3j oder aus einem gedrehten Garn 10 (Abb. 2).

Folgende Tabelle zeigt die guten elastischen Eigenschaften der Polyamide. Die Werte wurden in folgender Weise bestimmt:

Eine bestimmte Länge jedes Garnes wurde zwischen den Klammern einer Prüfmaschine bei 2o° und einer relativen Feuchtigkeit von 60 0/0 um die angegebenen Beträge gedehnt und wieder entspannt. Dieser Vorgang wurde fünfmal innerhalb zweier Minuten wiederholt und dann die Garnlänge nach der Entspannung gemessen. Der Elastizitätsgrad G wurde nach folgender Formel berechnet:

gedehnte Länge — Länge nach der Entspannung

gedehnte Länge — ursprüngliche Länge

Die Zahlen in der Tabelle sind Durchschnittswerte aus verschiedenen Versuchen.

Tabelle

	Elastizitätsgrad nach dem Strecken um	6%	9%	12%	16,6 82,6
Gewöhnliche Kunstseide Hochfeste Kunstseide Polyhexamethylenadipinarnid ..	3%	35,o 40,0 100,0	24,4 36,6 93,5	21,6 32,6 88,7
50,7 50,7 100,0

Diese bemerkenswerte Elastizität der PoIyamidfäden ermöglicht die Herstellung von Reifencorden mit geringer oder ohne Drehung. Eine zusätzliche Dehnung tritt nicht auf, und die hergestellten Corde haben dieselbe Dehnung wie die Fäden, aus denen sie bestehen. Alle früher hergestellten Reifen-· corde hatten eine viel größere Dehnung als ihre Fäden oder Fasern, denn es war nötig, mechanische Elastizität durch Drehung ein-'zuführen, und diese Drehung hatte notwendigerweise eine zusätzliche Dehnung zur Folge.

Infolge der bemerkenswerten Festigkeit der

Polyamidfäden'ist es möglich, Corde feiner Nummer, aber von derselben Festigkeit wie früher bekannte Produkte, oder Corde dcrselben Nummer, aber von viel größerer Festigkeit, herzustellen. Diese Eigenschaft der Polyamidgarne ermöglicht die Herstellung viel dünnerer Reifen, die entsprechend leichter sind.

Man fand, daß die Abnutzung an der Lauffläche des Reifens proportional zu der beim Gebrauch sich entwickelnden Tempe- ratur steht; deshalb läßt sich ein Reifen, der eine geringe Temperatur entwickelt, mit einer entsprechend dünneren Gleitfläche herstellen und weist dabei dieselbe. Abnutzung auf.

Bei der Herstellung mit Baumwolle bzw. Kunstseidencorden versteifter Gummireifen erwies es sich als notwendig, den Reifenkörper durch viele Verstärkungslagen zu einem solchen Umfang aufzubauen, daß die Reifen beim normalen Gebrauch Temperaturen ioo von 66° und darüber entwickeln. Bei Verwendung von Verstärkimgscorden aus gestreckten, synthetischen, linearen Polyamiden kann die Dicke des Reifens vermindert bzw. die Anzahl der Verstärkungslagen so weit herabgesetzt werden, daß im Reifen· während des Gebrauchs auftretende Temperaturen 66' nicht überschreiten. Durch Messung mit innerhalb des Reifens angebrachten Vorrichtungen zeigte sich, daß die im Reifen entwickelten Temperaturen eine Funktion der Reifendicke darstellen.

Infolge der hohen Biegsamkeit und Elastizität dieser Fäden können verhältnismäßig lange Fadengebilde Verwendung finden, und es ist dabei nicht wichtig, ob alle Fäden mit dem Gummi unmittelbar in Berührung kommen oder nicht. Um jedoch ein einheitliches Reifcngebilde herzustellen, bei dem Fäden und Gummi zusammenwirken, ist natürlieh vorzuziehen, daß die Gummimasse mit möglichst vielen Fäden verbunden wird. Man

kann auch als Verstärkungseinlagen für Reifen u. dgl. Gewebe benutzen, die aus einzelnen außerordentlich groben Fäden, sog. Monofils, an Stelle der vielfädigen Corde bestehen. Trotz der Glätte der Polyamidfäden gelingt es mit Hilfe der üblichen, für Kunstseidencorde aus Cellulosefäden verwendeten Haftmittel, wie Mischungen von Latex und Casein, eine ausreichende Haftung der Verstärkungs-

to einlagen am Gummi zu erzielen.

Synthetische Polyamidgarne mit geringerer Dehnung könnten in· derselben Weise Verwendung finden, wegen der außerordentlichen Festigkeit und Elastizität der Polyamidgarne.

t5 Es ist möglich» Garne, die eine Dehnimg von weniger als 2ο o/o, z.'B: zwischen 10 und 200/0, haben, durch, genaue Kontrolle des Streckprozesses zu erhalten. Im allgemeinen wird man das Polyamidgarn mit geringer Dehnung nicht verwenden, da seine Herstellung teuer ist und da es wenig oder gar kernen Vorteil vor dem stärker dehnbaren Garn bietet. Tatsächlich ist die hohe Dehnung infolge der Erhaltung der elastischen Eigene schäften in weiten Grenzen bei diesen PoIyamidgamen nur ein Vorzug. Sie trägt dazu bei, die Beanspruchbarkeit beim Gebrauch zu erhöhen und verhindert bleibende Dehnung, wie sie. bei Reifen aus anderen Stoffen mit einer entsprechenden Dehnung zu erwarten ist. Die Tabelle 2 zeigt jedoch, daß die bleibende Dehnung um entsprechende Beträge weniger groß ist als bei anderen Stoffen·. Auch hier wurden die Muster wie bei Tabelle ι behandelt. Die prozentuale bleibende Dehnung E wurde nach folgender Formel berechnet:

Länge nach der Entspannung — ursprüngliche Länge

ursprüngliche Länge 100

Tabelle

	Prozentuale bleibende Dehnung nach dem Strecken um	„w D /0	6»;,	9%	12^U,'„	"5%
Gewöhnliche Kunstseide Hochfeste Kunstseide . Polyhexamethylenadipinamid ..		4,0 3,6 0,0	6,6 5,9 0,6	9,2 8,1 1,4	12,5 2,6

Der hohe Widerstand gegen bleibende Dehnung, die weiten elastischen. Grenzen der Polyamidgarne, - ebenso· ihre Eigenschaft, plastisches Fließen nur in geringem Maße· zu zeigen, ermöglichen die Herstellung von Autoreifen und ähnlichen Produkten mit nur geringer Neigung, ihre Form zu verlieren.

Die Corde nach der Erfindung werden vorzugsweise in der Form eines einzelnen Fadenbündeis ohne Drehung oder mit nur so wenig Drehung, um damit die Fäden zusammenzuhalten, hergestellt. Andererseits können auch Gummiverstärkungscorde in Form von Zwirn oder in verseilter Form hergestellt werden.

Derartige Gebilde erhalten dann vorzugsweise nur so viel Drehung im Faden bzw. im Cord, als zu ihrem Zusammenhalten notwendig ist. Das Garn mit geringer Dehnung kann ebenfalls zur Herstellung von Reifencorden, verzwirnt oder in verseilter Form, ähnlich, wie Corde aus Wolle oder hochfester Kunstseide,· benutzt werden. Diese Corde sind jedoch den oben beschriebenen Corden mit geringer Drehung unterlegen, da sie durch hohe Drehung an Biegsamkeit eingebüßt haben. Ebenso sind diese Corde viel teurer in der Fabrikation,

weil die größten Ausgaben für die Herstellung von Reifencorden im Anzwirnen und im Dublieren bestehen.

Infolge ihrer bemerkenswerten Festigkeit und Elastizität lassen sich die Polyamidgarne vorteilhaft in Verbindung mit anderen Textilgarnen für die Reifenherstellung benutzen. Z. B. lassen sich ein oder mehrere Corde, die aus hochfester Kunstseide bestehen, durch diese wenig gedrehten Polyamidgarne mit relativ hoher Dehnung ersetzen. In dieser Art hergestellte Corde zeigen ganz besondere Eigenschaften. Die aus verschiedenen Stoffen hergestellten Corde ermöglichen es, daß sich die wünschenswerten Eigenschaften von hochfester Kunstseide mit denen der Polyamidgarne ergänzen, wobei die Nachteile in grodem Maße durch die Polyamide ausgeglichen werden. Die Festigkeit und die elastischen Eigenschaften des Endproduktes werden dadurch sehr verbessert. Die Polyamidgarne können in derselben Weise auch in Verbindung mit Baumwollgarnen Verwendung finden.

Es ist anzunehmen, daß infolge der besseren Biegsamkeit und der höheren Elastizität der erfindungsgemäß verwendeten Reifen-

■ cordeeinlagen die Biegsamkeit im Reifen selbst weniger Wärme erzeugt und daß daher die im bekannten Kraftfahrzeugreifen auftretenden hohen Temperaturen nicht auftreten. Da die Reifen überdies dünner sind, tritt auch eine bessere Ableitung der Wärme ein. Aus diesem Grunde wird der Gebrauchswert von Verstärkungseinlagen von Kautschukreifen aus Polyamidfäden durch die Wärmeempfindlichkeit dieser Fäden nicht beeinträchtigt.

Ein weiterer Vorteil der Verstärkungseinlagen gemäß der Erfindung liegt in der Ersparnis, welche durch die Verringerung der Corddrehung bewirkt wird. Bei der Herstellung von Gordseide sind die bisher üblichen Arbeitsvorgänge, nämlich das Anzwirnen, Vorzwirnen und Verseilen, besonders teuer. Erfindungsgemäß kann man das Garn oder die Polyamidfäden unmittelbar so zur Reifenherstellung verwenden, wie sie vom Herstellerwerk geliefert werden. Die geringe Drehung begünstigt außerdem die Haftung des Gummis am Garn.

_ag Beispiel ι

Ein gestreckter Polyhexamethylenadipinamid-Cord mit einer Dehnung von 180/0 wurde zur Herstellung eines Autoreifens aus sechs Lagen in der üblichen Weise verwendet, wobei als Versteifungseinlage ein schußloses, 1800-den., iSoofädiges Gewebe mit 120 Drehungen auf den Meter in S-Drehung verwandt wurde. Dieser 1800-den.-Cord entspricht hinsichtlich seiner Festigkeit einem solchen aus hochfester Kunstseide von ungefähr 3300 den. Infolge der Verkleinerung des Cords fielen die einzelnen Lagen viel dünner aus als früher, wobei die Festigkeit die gleiche blieb.

Beispiel 2

Ein Gummireifen nach Beispiel 1 wurde hergestellt, wobei ein gerichtetes Polyhexa-

methylenadipinamidgarn mit 200/0 Dehnung, 3000 den., isoofädig, 40 Drehungen auf den Meter, S-gedreht, als Cordelement Verwendung fand. Die Drehung diente nur zur Erleichterung des Einbringens des Garnes in die Reifenmasse. Infolge der großen Festigkeit waren weniger Lagen als bei früher verwendeten Fäden nötig. Dieser Reifen war von außerordentlicher Festigkeit und guter Ber schaffenheit, außerdem war er leichter und biegsamer als die bekannten Reifen. Beim Gebrauch entwickelte der Reifen sehr wenig Wärme.

Beispiel 3

Ein Reifen wurde in der üblichen Art hergestellt und dabei als Verstärkungscord ein 24ofädiges, · ungedrehtes Garn von einer 2o<y₀igen Dehnung benutzt. Infolge Fehlens der Drehung breiteten sich die Fäden beim Einführen in das Reifengebilde zu einem flachen, bandähnlichen Gebilde aus. Dies erleichterte das Eindringen des Gummis in das Gewebe während des Kalandriervorganges und half dadurch einer besseren Verbindung von Faden und Gummisubstanz.

Als Beispiel wurde Polyhexamethylenadipinsäureamid gewählt. Natürlich lassen sich auch Fäden aus anderen synthetischen linearen Polyamiden anwenden.

Claims

Patentanspruch:

Verstärkungseinlagen für Kautschukluftreifen, die ganz oder teilweise aus weitgehend gestreckten Fäden aus synthetischen, linearen Polyamiden bestehen.

Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Ertei- g₀ längsverfahren in Betracht gezogen worden:

französische Patentschrift Nr. 790521;

amerikanische Patentschrift Nr. 2071250, 2 071 253, 2 130 948.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen