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Mit Fasern1 Garnen, Geweben u. dgl. verstärkte plastische Massen
Die
Erfindung bezieht sich auf mit Fasern, Garnen oder Geweben aus aromatischen Polyestern
verstärkte plastische Massen.
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Es sind bereits Vorschläge zur Verstärkung von plastischen Massen,
beispielsweise von natürlichem Gummi, synthetischem Gummi und synthetischen Harzmassen,
mit Fasern, Garnen, Geweben und ähnlichen Gebilden aus verschiedenartigen Stoffen,
wie z. B. Baumwolle, Acetatkunstseide, Viskosekunstseide, Naturseide, Polyamiden
und verschiedenen anderen synthetischen Stoffen, gemacht worden. Diese verstärkten
plastischen Massen wurden für die Herstellung von Gegenständen aller Art, beispielsweise
von Radreifen, Schläuchen, Riemen einschließlich Förderbändern, Luftballons, Faltbooten,
Brennstoff- und Wasserbehältern usw., verwendet.
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Die aromatischen Polyester, welche gemäß der vorliegenden Erfindung
zur Anwendung gelangen, sind die hochpolymeren, linearen Ester, welche erhalten
werden, wenn Glykole der Reihe HO (CH2)nOH, worin n eine ganze Zahl bezeichnet,
die größer als I, jedoch nicht größer als IO ist, mit Terephthalsäure oder einem
esterbildenden Derivat derselben, beispielsweise einem aliphatischen (einschließlich
cycloaliphatischen) oder Aryl-Ester oder Halbester, einem Säurechlorid oder einem
Ammonium- oder Aminsalz, unter Bedingungen, die zur Bildung der Ester in einem hochpolymeren
Zustand führen, erhitzt werden. Als Beispiele dieser hochpolymeren, linearen Ester
sind diejenigen zu nennen, welche aus Terephthalsäure oder einem esterbildenden
Derivat derselben und Äthylenglykol, Trimethylenglykol, Tetramethylenglykol, Hexamethylenglykol
und Decamethylenglykol erhalten werden können.
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Diese Polyester sind hochschmelzende, schwerlösliche, farblose oder
praktisch farblose Stoffe, welche sich zu Fäden verarbeiten lassen, die durch Verziehen
zu starken, biegsamen Fasern ausgezogen werden können.
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Diese Fasern besitzen in charakteristischen Röntgen-
strahleninterferenzbildern
eine längs der Faserachse angeordnete Molekularrichtung. Von diesen Polyestern wird
das Polyäthylenterephthalat bevorzugt, und zwar deshalb, weil es leicht zu beschaffen
ist und sich in hervorragender Weise als Textilmaterial eignet.
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Diese aus den genannten Stoffen hergestellten Fasern, Garne oder
Gewebe besitzen ausgezeichnete Wärmebiegungs- und Zugfestigkeit, hohe Festigkeit,
geringe Gesamtverformung und geringe Dehnbarkeit unter geringen oder großen Beanspruchungen.
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Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Verstärkung von plastischen
Massen vorgeschlagen, die aus Naturgummi, synthetischem Gummi oder synthetischen
Polymerisationsprodukten bestehen, und das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Verstärkungsmittel
aus Fasern, Garnen oder Geweben aus einem aromatischen Polyester der obenerwähnten
Art besteht und daß erforderlichenfalls ein Klebmittel, wie ein Polyisocyanat oder
ein Resorcin-Formaldehyd-Kondensationsprodukt, verwendet wird.
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Die Beschreibung erläutert die Erfindung besonders an Radreifen als
erfindungsgemäß hergestellte plastische Gegenstände. In diesen Artikeln werden die
Verstärkungsmittel in Form von Reifencordgeweben, wie die übliche Bezeichnung lautet,
verwendet. Die Verstärkungsmittel werden gewöhnlich in einer gerichteten Form und
vorzugsweise in einer möglichst hochgradig gerichteten Form verwendet. Das Richten
kann in der üblichen Weise, beispielsweise mittels einer Verzugsbehandlung, und
zwar gewöhnlich bei erhöhter Temperatur, erfolgen.
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Ein für Radreifen besonders geeignetes Verstärkungsmittel kann aus
Polyäthylenterephthalat derart hergestellt werden, daß man aus diesem Polyester
ein 2ofädiges Garn bei Verwendung von 3,75 S-Drehungen pro 25,4 mm spinnt, dieses
Garn im Verhältnis von 4,3: 1 bei 1100 und hierauf im Verhältnis von 1,2: 1 bei
I90° streckt, zehn dieser Einzelgarne zu einem Zwirnfaden bei Anwendung von 8,8
S-Drehungen pro 25,4 mm verzwirnt und schließlich zwei dieser Zwirnfäden zu einem
Cordzwirn bei Anwendung von 9,3 ZDrehungen pro 25,4 mm doubliert. Der erhaltene
Cordfaden weist eine Reißfestigkeit von 4,945 kg bei einer Dehnung von 8,I °/o und
einen Titer von 1190 Deniers auf. Es liegt hier also ein Cordgarn vor, welches eine
beträchtlich größere Festigkeit als die üblicherweise verwendeten Reifencordgarne
aus Viskosekunstseide ähnlicher Beschaffenheit und Denierzahl besitzt und eine beträchtlich
geringere Dehnbarkeit als die meisten, aus Polyamiden oder Viskosekunstseide hergestellten
Reifencordgarne ähnlicher Beschaffenheit und Denierzahl aufweist. Dieses Cordgarn
eignet sich deshalb gut für die Herstellung von Radreifen.
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Diese Cordgarne können mit Reifengummigrundmassen überzogen werden,
worauf die entstandenen zusammengesetzten Gebilde nach üblichen Verfahren vulkanisiert
werden können.
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Andererseits können die einzelnen Garnfäden doubliert und die erhaltenen
Garne für die Herstellung von Schläuchen oder Riemen (Keilriemen, Transmissionsriemen
und Förderbändern) verwendet werden, oder die Garne können in Form eines Gewebes
(Kette und Schuß) für die Herstellung von Ballons, Faltbooten, Brennstoff- und Wasserbehältern,
Diaphragmen u. dgl. verwendet werden. Gewünschtenfalls können in Verbindung mit
den für die Zwecke der vorliegenden Erfindung angegebenen verstärkenden Materialien
zusätzliche Verstärkungsmaterialien verwendet werden.
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Gewünschtenfalls kann die Bindung zwischen dem Gummi der anderen
plastischen Materialien und den verstärkenden Materialien mittels eines gewöhnlichen
Klebmittels hergestellt oder verbessert werden. So kann beispielsweise ein Polyisocyanat
verwendet werden, wie dies in der britischen Patentschrift 574 903 beschrieben ist.
Zwecks Veranschaulichung der Verwendung eines Klebmittels dieser Art sei die Verarbeitung
einer Gummimasse der folgenden Zusammen setzung beschrieben: Geräuchertes Gummiblatt
.. 100 Teile Zinkoxyd 5 -Ruß ... .... - 47,5 -Stearinsäure 3 -Mercaptobenzthiazol
o,85 -Schwefel 3 -4,78 Teile dieser Masse werden in 95,22 Teilen Benzol verrührt,
worauf dem erhaltenen homogenen Gemisch 1,5 Teile eines Polyisocyanats, nämlich
Methylen-bis-(4-phenylisocyanat), zugesetzt werden. Eine Menge des oben beschriebenen
Polyäthylenterephthalatcords wird mit diesem Gemisch imprägniert und das Lösungsmittel
hierauf durch Istündiges Erhitzen des imprägnierten Cords bei 1000 verdampft. Der
auf diese Weise behandelte Cord wird hinsichtlich seines Haftvermögens gegenüber
natürlichem Gummi in folgender Weise geprüft: Aus einer Grundmasse aus natürlichem
Gummi wird ein Streifen (I9 X 6,3 X o,3 cm) hergestellt, der mit einer doppelten
Schicht von gummiertem Baumwollsegeltuch unterlegt wird. Auf der Oberseite dieses
Streifens werden in einer Breite von 25,4 mm in parallelen geraden Linien 44 behandelte
Cordfäden aufgetragen, wobei jeder Cordfaden unter leichter Spannung gehalten wird.
Das zusammengesetzte Stück wird hierauf in einer geeigneten Form während 45 Minuten
bei 1450 vulkanisiert. Hierauf wird in einer Goodbrand-Dehnprüfungsmaschine eine
Messung durchgeführt, wobei mit einer Belastung gearbeitet wird, wie sie für die
Abtrennung der 44 Cordstränge von der Unterlage erforderlich ist, wenn diese Fäden
mit einer Geschwindigkeit von 10 cm pro Minute in einem Winkel von 180° gezogen
werden. Die Prüfungsversuche werden bei 20 und bei 95 bis 1000 durchgeführt. Ähnliche
Prüfversuche werden mit Cordsträngen durchgeführt, die nicht mit dem Klebmittel
behandelt werden. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:
| Belastung Belastung |
| in kg in kg bei |
| bei 20° 95 bie 100° |
| Mit Klebmittel behandelte |
| Cordfäden................. 7,511 6,492 |
| Cordfäden ohne Klebmittel- |
| behandlung .............. °,999 o,68I |
Als anderes, gewöhnliches Klebmittel, welches sich für die Verwendung
bei der Fabrikation der erfindungsgemäßen verstärkten plastischen Artikel besonders
eignet, sei ein Resorcin-Formaldehyd-Gemisch, beispielsweise der in der britischen
Patentschrift 477 380 beschriebenen Art, genannt. Es folgt eine Erläuterung der
Anwendung eines Klebmittels dieser Art: Ein Klebmittel wird durch Auflösen von 3,4
Teilen Resorcin in 86,4 Teilen Wasser und durch Eintragen von 7,2Teilen handelsüblichem
Formalin und hierauf von 3 Teilen einer aus 10 Teilen Natriumhydroxyd und go Teilen
Wasser zusammengesetzten Lösung hergestellt. Das Gemisch wird 24 Stunden lang stehengelassen,
worauf eine Menge des oben beschriebenen mehrfachen Polyäthylenterephthalatcordfadens
mit dem Gemisch imprägniert und hierauf I Stunde lang bei 1000 getrocknet wird.
Der auf diese Weise behandelte Cord wird hierauf hinsichtlich seines Haftvermögens
gegenüber natürlichem Gummi geprüft, wobei die oben ausführlich beschriebenen Prüfversuche
durchgeführt werden. Die erzielten Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:
| Belastung Belastung |
| in kg in kg bei |
| bei 20° 95 bis Ioo° |
| Mit Klebmittel behandelte |
| Cordfäden................. 5,953 3,995 |
| Cordfäden ohne Klebmittel- |
| behandlung................ 0,999 0,681 |
Die angeführten Ergebnisse erläutern die vorteilhaften Wirkungen, welche infolge
der Verwendung von gewöhnlichen Klebmitteln bei der Herstellung der erfindungsgemäßen
verstärkten plastischen Gegenstände erzielt werden.
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In gleicher Weise wie natürlicher Gummi, einschließlich geräucherter
Gummiblätter, gebleichten Kreppgummis, Guttapercha und Balata, können auch synthetische
Gummiarten allerArt zu erfindungsgemäßen verstärkten Gegenständen verarbeitet werden.
Als Beispiele solcher synthetischen Gummiarten seien polymeres Chlorbutadien, Polyisobutylen,
Mischpolymerisate von Butadien mit Styrol, Acrylsäurenitril und Methylmethacrylat
erwähnt. Als Beispiele anderer plastischer Materialien können Cellulosederivate,
beispielsweise Nitrocellulose oder Celluloseacetat, Polyvinylacetale und -ketale,
polymerisierte Vinylester einschließlich des Chlorids, Acetats und der Mischpolymere
des Chlorids und des Acetats, Polythene, Polymere der Acryl- und der Methacrylreihe
einschließlich Polymethylmethacrylat, Polyesteramide, Polyamide und Alkydharze genannt
werden. Die plastischen Massen können in Verbindung mit den üblichen Füllsubstanzen,
Weichmachern, Plastifizierern, färbenden Zusätzen u. dgl. verwendet werden.
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Die in der vorliegenden Beschreibung angegebenen Teile sind Gewichtsteile.