CORDÓN CON CABLES MIXTOS Y MÉTODO PARA FABRICARLO Solicitudes Relacionadas Esta solicitud reclama la fecha de prioridad de la solicitud de patente de los E.U.A. provisional pendiente No. 60/153,002, presentada en septiembre 8 de 1999. Antecedentes de la Invención 1. Campo de la Invención Esta invención se refiere a un compuesto de una pluralidad de hilos o filamentos que tienen diferentes propiedades cableados en conjunto, para formar un cordón o cuerda con cables mixtos y un método para producir este compuesto. Esta invención se refiere particularmente a un cordón con cables mixtos de materiales poliméricos que tiene excelentes propiedades a un costo de capital reducido y es útil como un cordón o cuerda de neumáticos.
2. Breve Descripción de la Técnica Relacionada El cordón o cuerda de neumáticos de poliéster se ha vuelto cada vez más común en los últimos años. El poliéster, específicamente polietilen tereftalato (PET) tiene muchas ventajas frente a los cordones o cuerdas elaboradas de rayón o poliamida. El rayón tiene buena estabilidad dimensional pero tiene baja resistencia, deficiente durabilidad y es higroscópico. La poliamida tiene superior resistencia y durabilidad en comparación con el rayón, pero tiene deficiente estabilidad dimensional. Las cuerdas o cordones de neumáticos de PET poseen alta resistencia, buena durabilidad, mejor módulo y baja cedencia elástica o deformación. Otro poliéster polietilen naftalato (PEN) , proporciona incluso mejores propiedades mecánicas, incluyendo módulo, resistencia a la ruptura y elongación, para utilizar en neumáticos, que el PET. El uso de PEN convencional como refuerzo en la carcasa de neumáticos que utilizan PEN, se ha mostrado por ejemplo en la Patente de los E.U.A. No. 3,929,180 y la Patente de los E.U.A. No. 4,060,516. Un filamento de
PEN que tiene mejorado módulo y estabilidad dimensional
(definido como la suma de elongación a 45 newtons y encogimiento) para agilizar en neumáticos, se ilustra en Patente de los E.U.A. No. 5,397,527. Sin embargo, el filamento PEN, tanto convencional como la variedad mejorada, es notablemente más costoso que PET, lo que limita su uso en la práctica comercial a neumáticos de especialidades tales como aquellos requeridos para manejo con desempeño de alta velocidad. Una cuerda de neumático ideal para neumáticos convencionales por lo tanto proporcionará las mejores propiedades mecánicas de PEN, pero al costo de una cuerda PET. De acuerdo con esto, los inventores han realizado la búsqueda por una solución para producir esta cuerda de neumático. Se conoce el combinar filamentos que tienen diferentes propiedades a fin de generar un filamento híbrido que tiene propiedades mejoradas con respecto a uno o ambos de los filamentos constituyentes. Ejemplos de filamentos híbridos o compuestos se ilustran en las Patentes de los E.U.A. Nos. 3,419,059; 4,155,394; 5,419,383: 5,558,144; EP 0335588; y en "Hybrid Tire Cords Containing Kevlar Aramid" (Cuerdas de neumáticos mixtas o híbridas que contienen aramida Kevlar) por E. R. Barron, kautschuk + Gummi Kunstoffe 40, Jahrgang, Nr 2/87, p . 130-135. Estos filamentos híbridos típicamente tienen una construcción desequilibrada en que los filamentos constituyentes tienen niveles de torcimiento diferentes y en algunos casos, también hay un nivel de torcimiento en la cuerda con cable que es diferente de los filamentos torcidos constituyentes. Típicamente, el filamento que tiene un módulo superior tiene un nivel de torcimiento superior en comparación con el filamento que tiene el módulo inferior a fin de lograr una cuerda con cable en donde los filamentos torcidos constituyentes se rompen simultáneamente. Filamentos elaborados utilizando este enfoque muestran algunas mejoras de propiedades, sin embargo filamentos de esta construcción se fabrican utilizando una máquina torcedora de anillo. La máquina torcedora de anillo es desventajosa ya que requiere múltiples etapas para dar el producto final : los filamentos constituyentes primero deben ser torcidos por separado y luego combinados en otra etapa para torcerse en la cuerda con cables. Por lo tanto, el costo de fabricación de estas cuerdas con cables mixtas utilizando un torcedor de anillo, es elevado. Para reducir o eliminar el costo de utilizar una torcedora de anillo para preparar una cuerda de neumático, la Patente de los E.U.A. No. 4,720,943 ilustra una cuerda que comprende un núcleo formado por dos a cinco filamentos de neumático colocados lado-por-lado y envueltos por un filamento envolvente. El envolvente sirve simplemente para mantener unidos los filamentos núcleo . Hay técnica previa que sugiere la combinación de polietilen tereftalato y polietilen naftalato en cuerdas. En "PEN Polyester: Potential for Fibers Derived from Naphthalene Dicarboxylate (NDC) " (Poliéster PEN:
Potencial para fibras derivadas de naftalen dicarboxilato
(NDC) ) por Joanna K. Money en Journal of Coated Fabrics
Vol. 25, Julio 1995 (págs. 24-38) el desarrollo de fibras núcleo/forro de PET/PEN se menciona. La Publicación de Patente Japonesa 241026. publicada en 10/28/91, ilustra una cuerda híbrida formada al torcer o trenzar unidos un número múltiple de filamentos en donde el componente principal es filamento de poliamida o poliéster totalmente aromático, con un punto de fusión sobre 300°C, y el otro componente es un filamento de fibras termoplásticas con un punto de fusión de 110 a 270°C. La cuerda se termo fragua a una temperatura tal que el segundo componente se ablande y deforme para fraguar la estructura de cuerda y supuestamente contribuye con poco a las propiedades mecánicas totales del filamento resultante . Nada en la técnica previa ilustra o sugiere una cuerda con cables mixtos o híbrida que comprende PET y PEN que tiene un factor de centrado, ahuecamiento o núcleo (coring) , que no es igual a cero y mejorada retención de resistencia a la tracción y la fabricación de esta cuerda utilizando un formador de cable directo. COMPENDIO DE LA INVENCIÓN La presente invención se dirige a una cuerda con cables mixtos, que comprende: al menos dos filamentos que tienen diferentes propiedades, y una configuración descompensada y en donde la cuerda con cables mixtos tiene mejorada retención de resistencia a la tracción. En una modalidad preferida, al menos uno de los filamentos comprende polietilen naftalato. En otra modalidad preferida, los dos filamentos comprenden polietilen tereftalato y polietilen naftalato y el nivel de núcleo está entre aproximadamente 3% a aproximadamente 15%. La presente invención es ventajosa al proporcionar una cuerda que es menos costosa que una cuerda al 100% de PEN, sin embargo tiene propiedades comparables. La presente invención también se dirige a un procedimiento para producir una cuerda de cables mixtos que comprende las etapas: suministrar al menos dos filamentos que tienen diferentes propiedades a un formador de cable directo, y cablear los dos filamentos como mínimo utilizando el formador de cable directo para lograr una cuerda de cables mixtos que tienen un nivel núcleo que no es cero. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es un esquemático de la cuerda de cables mixtos de la invención, que ilustra un nivel núcleo no igual a cero. La Figura 2 es una gráfica de resistencia a la ruptura como una función del nivel de núcleo para una serie de cuerdas de cables mixtos de la invención. La Figura 3 es una gráfica de la primer derivada de la curva esfuerzo-tensión como una función de tensión para tres ejemplos comparativos y un ejemplo de la invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS La frase "cuerda o cordón con cables" como se emplea aquí significa al menos dos filamentos torcidos en conjunto . La frase "cuerda o cordón con cables mixtos" como se emplea aquí significa al menos dos filamentos que tienen diferentes propiedades y que están torcidos en conjunto. Ejemplos no limitantes de diferentes propiedades de filamento incluyen elongación a cargas específicas, resistencia a la tracción y adhesión. Diferentes propiedades también pueden lograrse al utilizar filamentos del mismo polímero a diferentes deniers . La frase "filamento" como se emplea aquí se refiere a una pluralidad de fibras continuas. Un filamento puede ser un solo polímero o copolímero, o puede ser una mezcla de una pluralidad de tipos de polímeros formados, por ejemplo al bobinar las fibras de dos o más tipos de polímeros en conjunto para formar un extremo de un solo filamento. La frase "filamento plano" como se emplea aquí se refiere a un filamento que no está sometido a un proceso de torcimiento utilizando una máquina de torcimiento. Filamento plano de preferencia es estirado. La frase "número de torcimiento" como se emplea aquí, se refiere al número de vueltas requeridas para separar una cuerda con cables de una longitud determinada en sus dos filamentos constituyentes. Este número es igual al número de vueltas subsecuentemente requeridas para regresar los filamentos así separados al estado como filamentos alimentadores ("estado como se alimentaron") . La frase "configuración desequilibrada" como se emplea aquí, significa que los dos filamentos como mínimo tienen diferentes longitudes y por lo tanto un nivel de núcleo que no es igual a cero. La frase "configuración compensada" como se emplea aquí, se refiere a un filamento que tiene un nivel de núcleo igual a cero. La diferencia en longitudes se cuantifica al determinar el nivel núcleo. El nivel de núcleo se mide al tomar una muestra de un metro de cuerda con cables y destorcer el cable a fin de separar los dos filamentos que lo componen. Los filamentos así separados luego se destuercen por el mismo número de vueltas que se requirieron para separar el cable, y en la dirección opuesta, para dar los dos filamentos en su estado alimentado. La longitud de cada filamento constituyente es luego medida en el filamento en su estado como se alimentó y el nivel de núcleo se calcula utilizando la siguiente ecuación: Núcleo = (A - B) /(B) (I) en donde A es la longitud del filamento que tiene el módulo superior y B es la longitud del filamento que tiene el módulo inferior. Por ejemplo, una cuerda con cables mixtos se ha elaborado utilizando un filamento PET que tiene 100 vueltas por metro en la dirección Z y un filamento PEN que es plano. La cuerda se ha cableado para que tenga 400 vueltas por metro en la dirección S y un nivel de núcleo positivo. Requiere un metro de longitud de cuerda con cables mixtos y deshace el cable al torcer 400 vueltas en la dirección Z. El resultado son dos filamentos separados (que tienen una longitud mayor que un metro) cada uno de estos filamentos tiene 400 vueltas en la dirección S. Para regresar los dos filamentos a su estado alimentado, cada ' filamento debe destorcerse 400 vueltas en la dirección Z. Esto produce los filamentos en su estado alimentado, una longitud (B) del filamento PET que tiene 100 vueltas por metro en la dirección Z y longitud (A) de filamento PEN que es plano. Si la cuerda con cables mixtos se elabora con un nivel de núcleo que no es cero, entonces los dos tramos de estos dos filamentos alimentados no serán iguales. En la Figura 1 se ilustra una representación esquemática de un filamento híbrido en donde el filamento 10 tiene una longitud mayor en su estado alimentado que el filamento 12, de esta manera el nivel de núcleo no es igual a cero: si el filamento 10 tiene el módulo superior, entonces el nivel de núcleo es positivo. Una configuración equilibrada tiene un nivel de núcleo de cero, esto es, no hay diferencia en longitud en los dos filamentos. En la modalidad preferida de una cuerda con cables mixtos de PEN y PET, un nivel de núcleo positivo corresponde a una longitud mayor de PEN. Un nivel de núcleo negativo corresponde a una longitud mayor de PEN. El producto de una torcedora de anillo tiene una diferente arquitectura con respecto a los filamentos constituyentes en comparación con lo encontrado en el producto de una máquina cableadora directa. Además, los torcedores de anillo no se controlan fácilmente ni ajustan con respecto a lograr y ajuste fino del nivel de núcleo en contraste con la cableadora directa. La cuerda con cables mixtos con configuración desequilibrada, de preferencia se obtiene utilizando una máquina de cableado directos. Esta máquina se diseña y pretende para obtener construcciones de cuerda compensadas o equilibradas mediante rodillos y frenos que controlan la tensión de filamento de los dos extremos de filamento y por lo tanto produce una construcción que tiene una configuración compensada. Cableadoras directas operan a velocidades considerablemente superiores (30 a 50% mayores) que las torcedoras de anillo convencionales lo que es ventajoso. Además, cableadoras directas completan la producción de una cuerda con cables en una etapa mientras que torcedoras de anillo requieren dos etapas: los filamentos primero se tuercen individualmente (por ejemplo en la dirección Z) y luego los filamentos torcidos se tuercen en conjunto (por ejemplo en la dirección S) para formar la cuerda o cordón con cables. Ventajosamente, la cableadora directa se alimenta con dos filamentos, y directamente los cablea para formar la cuerda con cables. En el estado alimentado, los dos filamentos empleados pueden ser torcidos o un filamento puede ser torcido mientras que el otro es plano o ambos filamentos son planos, lo que es preferible. El producto de una cableadora directa tiene una construcción de cuerda compensada o balanceada. Si se tuerce un tramo determinado de un producto de cableadora directa, los dos filamentos constituyentes se torcerán individualmente y tendrán un número de torcimiento que es igual a, y opuesto en mano a, el número de torcimiento en la cuerda con cables principal en el tramo determinado de cuerda. Esto ocurrirá independientemente del nivel de núcleo en la cuerda con cable. En una máquina cableadora directa típica fabricada por ICBT, Valence, Francia, hay múltiples posiciones de cableado, dispuestas en dos lados de la máquina. Cada posición tiene dos fuentes de extremos de filamento, una fileta y una cubeta, cada una de las cuales tiene controles de tensión asociados. El control de tensión de fileta es neumático por un solo control para todo el juego de posiciones en un lado de la cableadora directa. De esta manera, toda posición de cableado en ese lado tendrá la misma tensión de fileta. Toda posición de cableado en el otro lado también tendrá la misma tensión de fileta que puede ser igual o diferente de las posiciones en el otro lado de la máquina. En contraste, la tensión en cada cubeta debe ser controlado en cada posición independientemente del lado, y se controla por ejemplo por frenos magnéticos. Hay un mecanismo de control de tensión adicional inmediatamente adyacente a donde los dos filamentos alimentadores se cablean en conjunto. Este mecanismo se denomina una polea de "mariposa" . Hay diferentes variedades de poleas de mariposa pero cada una se diseña y pretende para controlar la tensión y reducir el deslizamiento para lograr una construcción balanceada en la cuerda con cables. Un tipo de polea de mariposa comprende dos poleas conectadas que tienen iguales diámetros, respecto a los cuales se bobinan dos filamentos un número igual de veces. Conforme la cuerda con cables se extrae de la máquina, las dos poleas giran con la misma rotación por minuto. Todo el diseño de la máquina cableadora directa se pretende para lograr un control de tensión balanceado en la cuerda con cables producida, lo que significa efectivamente que los dos 5 filamentos se desprenden o extraen con la misma velocidad y de esta manera se incorporan iguales longitudes en la cuerda con cables. É A A fin de que los presentes inventores utilicen un cableador directo para lograr una configuración
desequilibrada, en donde la cuerda con cables tiene un factor de núcleo que no es igual a cero, los presentes inventores descartaron la intención de la máquina y de esta manera procedieron contrario a lo previsto en la industria. Los inventores descubrieron que hay varios
enfoques para lograr una configuración desequilibrada, todo lo cual generalmente modula la tensión de las hebras individuales a fin de generar una configuración desequilibrada. Se puede utilizar el control de tensión en la cubeta, lo que puede controlarse
independientemente, para cambiar la tensión del filamento de cubeta, de manera tal que ya no es igual al filamento de fileta. Esto puede involucrar el desconectar algunas de las poleas que compensan la diferencia de longitud de los dos filamentos sencillos, o envolver los dos
filamentos alrededor de la polea de mariposa, un número diferente de veces. El filamento con más envolturas tiene fricción incrementada y de esta manera deslizamiento reducido de manera tal que se extrae menos que el otro filamento, y tendrá una longitud menor en la cuerda con cables resultante . Una vez que el nivel de núcleo para un par determinado de filamentos se optimiza y define para un uso final determinado, se puede contemplar como otro método modificaciones permanentes de máquina a fin de restringir núcleo a ese nivel optimizado. Utilizando el cableador directo es posible el producir una cuerda con cables a partir de dos filamentos de alimentación planos que tienen aproximadamente el mismo diámetro de filamento y producir una cuerda con cables que tiene un nivel de núcleo que no es cero y que es una construcción balanceada o equilibrada. Una construcción balanceada contribuye a facilidad de manejo y procesabilidad de la cuerda. El producto híbrido de un cableador directo que tiene un nivel de núcleo que no es igual a cero tiene una retención de resistencia a la tracción mayor que un producto híbrido elaborado utilizando una torcedora de anillo. Se define la retención de resistencia a la tracción como la resistencia de la cuerda con cables dividida por la suma de las resistencias de los filamentos alimentadores constituyentes. La retención de resistencia a la tracción de un producto híbrido que resulta de un cableador directo en comparación con un producto híbrido de una torcedora de anillo, de preferencia es aproximadamente 2.5% mayor y más preferible aproximadamente 5%. Un enfoque a optimizar una cuerda con cables mixtos para un uso final determinado, es primero evaluar el torcimiento de cable en el cual se lleva al máximo la resistencia a la fatiga. Luego, utilizando este torcimiento de cable se evalúan las propiedades de interés a un rango de niveles de núcleo, por ejemplo -30% a 30%, a fin de optimizar las cuerdas de cables mixtos. Hay que notar que el torcimiento de cuerda se ajusta al determinar las velocidades de recolección y de husillo de la máquina, mientras que el núcleo (coring) se efectúa al controlar la tensión de un extremo de filamento contra el otro extremo de filamento. Estas dos características son independientes entre sí. Filamentos poliméricos útiles en el método y producto de la invención incluyen cualquier filamento adecuado para uso industrial o textil. Ejemplos no limitantes incluyen: poliéster tal como polietilen tereftalato (PET) y polietilen naftalato (PEN) ; poliamidas tales como aramida, nylon- 6, nylon- 6, 6 y nylon-4,6; rayón viscosa, poliolefinas tales como poliolefina cetona (POK) ; alcohol polivinílico (PVA) ; poliacrilonitrilo (PAN) ; poliparafenilen tereftalamida (PPTA) ; polimetafenilen isoftalamida (PMIA) ; copolímero de poliparafenilen tereftalamida (PPTAC) ; copoliimida (PIC) ; poliamida imida (PAI) ; poliéter imida (PEÍ) polibenzoxazol (PBZO) ; polibenzotiazol (PBZT) ; fibras de polietileno tales como SpectraMR; fibras de carbón y fibras de vidrio. Fibras de aramida ejemplares incluyen fibras de poli ( -fenilendiamina tereftalamida) producidas comercialmente por DuPont Corporation de Wilmington. Detaware E.U.A., bajo las marcas KevlarMR 29, KevlarMR 49 y KevlarMR 129. Fibras PVA ejemplares son aquellas por ejemplo por el proceso descrito en la Patente de los E.U.A. comúnmente cedida No. 4.559,267 otorgada a Kwon y colaboradores. Detalles de los filamentos de polibenzoxazoles (PBZO) y polibenzotiazoles (PBZT) , pueden encontrarse en "The Handbook of Fiber Science and Technology: Volume II, High Technology Fibers," (El Manual de Ciencia y Tecnología de Fibras: Volumen II, fibras de alta tecnología) Parte D. editada por Menachem Lewin aquí incorporado por referencia. En general, cualquier combinación de filamentos que tienen diferentes propiedades es posible con la presente invención. Combinaciones preferidas son dos filamentos que tienen diferentes módulos con un nivel de núcleo no cero, no mayor a aproximadamente 25% y no menor a aproximadamente a -25%. De manera notable, una ventaja capital se logra si un filamento es más costoso que el otro y el híbrido resultante con un núcleo no igual a cero, producen propiedades comparables con una cuerda elaborada totalmente del filamento costoso pero a un costo reducido . Deniers y deniers por filamento (dpf) de cualquier filamento se eligen según sea apropiado para el uso final pretendido. Para aplicaciones de refuerzo de neumáticos, deniers de filamento de aproximadamente 500 a aproximadamente 5000 y un rango dpf de aproximadamente 1 a 15, son útiles. De preferencia, la presente cuerda con cables mixtos comprende filamentos plegados de poliéster tales como filamento de poli (naftalen tereftalato) ("PET") y filamento de poli (etilen naftalato) ("PEN"). Filamentos PET convenientes están comercialmente disponibles como filamentos 1x90, filamentos 1x30, filamentos 1x40 y filamentos 1x50 y filamentos PEN conveniente está comercialmente disponible como filamento PENTEXMR de Honeywell International, Inc., Colonial Heights. Virginia E.U.A. ( "Honeywell " ) , ya sea revestido en la parte superior con un acabado activo adhesivo o no . De preferencia, cada filamento se estira y tiene una elongación final menor a aproximadamente 30%. La presente cuerda con cables mixtos puede emplearse en cuerdas de neumáticos para refuerzo de hule en neumáticos de vehículos de pasajeros, neumáticos de camionetas, neumáticos de camiones ligeros o neumáticos de motocicletas, por ejemplo en la carcasa o armazón y/o una banda y/o una hebra superior. Una banda de neumático reforzada con cuerda PEN se ilustra en la solicitud de Patente de los E.U.A. co-pendiente No. 09/288,589, presentada en abril 8 de 1999; una cuerda con cables mixtos como se ilustra en la presente descripción puede ser útil en la solicitud co-pendiente. La presente cuerda con cables mixtos también puede emplearse en bandas transportadoras, bandas de transmisión, bandas V, mangueras y telas estrechas . MÉTODOS DE PRUEBA Mediciones de tracción se realizaron utilizando un probador Instron a una velocidad de tensión de 120% min"1 a temperatura ambiente (25°C) . Estabilidad dimensional y encogimiento se determinaron bajo una tensión de 0.05 gramos por decitex (g/dtex) o 2 minutos a 177°C en un horno Testrite cerrado, de acuerdo con el método ASTM.
La resistencia a la ruptura, elongación a la ruptura, carga como elongación especificada (LASE) , elongación a carga especificada (EASL) , y densidad lineal, se determinaron de acuerdo con los métodos de 5 prueba estándar para cuerdas de neumáticos, telas de cuerdas de neumáticos y filamentos industriales elaborados a partir de fibras de base orgánica manufacturadas, de la ASTM D885M-94. Las muestras se condicionan a 65% de humedad relativa a 21°C (70°F) .
Aunque la ASTM 885 indica que el torcimiento puede insertarse en el filamento debido a deslizamiento de abrazadera, no se insertó torcimiento. La energía a la ruptura es el total de la
• energía requerida para someter a tensión una cuerda hasta
su punto de ruptura. Esta propiedad se relaciona a la energía total requerida para romper una carcasa o armazón de neumático. La resistencia a la ruptura después de fatiga se mide utilizando la norma industrial denominada prueba
de fatiga de disco (prueba de fatiga de disco de Uniroyal Goodrich) . Muestras de cuerdas tratadas se someten a
• condiciones que simulan curado de neumático e incrustadas en bloques de hule y luego se someten a ciclos de tensión y compresión para simular el estirado y compresión
alternos a los que una cuerda pueden someterse en el área de vuelta de un neumático de pasajero monopolio. La resistencia a la fatiga se calcula como la proporción de resistencia restante que se mide después de la prueba y la resistencia a la tracción antes de la prueba de fatiga de disco. Ejemplos Experimento 1 Las cuerdas con cables de la Tabla 1 todas fueron cableadas utilizando una máquina de cableado directo CP560 comercialmente disponible de ICBT. El filamento PEN empleado en los Ejemplos Comparativos A, B y en los Ejemplos de la Invención 1 a 4, fue un filamento plano de 1440 dtex (decitex; 1300 deniers) que tiene 7.14 denier por filamento y está comercialmente disponible como filamento PENTEXMR de Honeywell . El filamento PET empleado en los Ejemplos Comparativos B, C y en los Ejemplos de la Invención 1 a 4, también fue un filamento plano de 1440 dtex que tiene 3.3 deniers por filamento y está comercialmente disponible como filamento DSPMR 1x53 de Honeywell. Cada cuerda con cables se torció a 410 vueltas por metro (tpm = turns per meter: aproximadamente 10.4 vueltas por pulgada) y a una velocidad de husillo de 6000 rotaciones por minuto (rpm) . Las tres cuerdas de los ejemplos comparativos en la Tabla 1 tienen un nivel de núcleo de cero. Las cuatro cuerdas de la invención tienen niveles de núcleo que no son iguales a cero. El núcleo no cero en los ejemplos de la invención se logra al ajustar la polea de cubeta magnética . Los datos en la Tabla 1 se miden en cuerda en crudo. En la Tabla 1, N es la abreviatura por Newtons. Tabla 1
Tabla 1 cont
De manera notable, la configuración balanceada del híbrido PET/PEN Ej . Comp. B, tuvo una resistencia a la ruptura y LASE a 1.6% más cerca a la de la configuración balanceada de PET completo (Ejemplo Comparativo C) y tuvo un valor de elongación a la ruptura cercano al de la configuración de todo PEN (Ejemplo Comparativo A) . Las cuerdas mixtas o híbridas de la invención, que tienen configuración desbalanceada, dependiendo del grado y signo de núcleo, poseen diferentes propiedades. Una cuerda con cables mixtos de módulo superior puede lograrse por el uso de núcleo negativo (Ejemplos de la Invención 2-5) . Para una combinación de alta resistencia a la ruptura y alta elongación a la ruptura, es satisfactorio un valor núcleo positivo (Ejemplos de la Invención 7 y 8) . De esta manera, propiedades físicas (resistencia a la ruptura, elongación a la ruptura, energía a la ruptura y módulo) pueden optimizarse por un nivel de núcleo apropiado de PEN con PET. La Figura 2 es una gráfica de la resistencia a la ruptura como una función del nivel de núcleo de las cuerdas con cables mixtos de la invención (Ejemplos de la Invención 1-10) . Los datos para la configuración híbrida o mixta balanceada (Ejemplo Comp. B) también se ilustran para referencia. Esta gráfica enfatiza la observación de que la resistencia a la ruptura puede llevarse al máximo a un nivel de núcleo de aproximadamente 5%. Resistencia a la ruptura del filamento PEN plano estirado de 1440 dtex fue aproximadamente 125 N y del filamento PET plano estirado de 1440 dtex fue aproximadamente 98.2 N. La Figura 3 es una gráfica de la primer derivada de la curva de esfuerzo-tensión como una función de la tensión para los tres ejemplos comparativos y un ejemplo de la invención. Esta gráfica demuestra que una cuerda híbrida o mixta de nivel de núcleo aproximadamente -12% (Ejemplo de la Invención 2) puede lograr un módulo secante comparable con el comparativo de todo PEN (Ejemplo Comp. A) mientras que el híbrido que tiene un nivel de núcleo de cero (Ejemplo Comparativo B) está más cerca al de una cuerda de todo PET (Ejemplo Comp. C) . Experimento 2 Para probar la efectividad de las cuerdas de cables mixtos o híbridos de la invención, construcciones de tela típicas de aquella empleada para reforzar neumáticos, se efectuaron utilizando una variedad de cuerdas cableadas . La tela tuvo diversos valores de extremos de fuerza por decímetro (epdm) como se enlista en la Tabla 2 y se trataron a un proceso de inversión/secado/estirado/inmersión/relajado, como sigue: Primer inmersión: tipo diisocianato bloqueado. Primer horno: secado a 45 segundos a 140°C bajo tensión de 24 N/cuerda. Segundo horno: estirado por 45 segundos a 238°C bajo 24 N. Segunda inmersión: tipo LASE resorcinol formaldehído .
Tercer horno: secado por 45 segundos a 140°C bajo 24 N. Último horno: relajamiento por 45 segundos a 238°C bajo 12 N. Velocidad en el horno: 26.7 M/minuto. La cuerda del Ejemplo Comparativo D fue cuerda totalmente de rayón en una construcción de 1840 dtex x 2, 470 tpm y tuvo un nivel de núcleo de cero. Las cuerdas cableadas restantes fueron aquellas elaboradas en el experimento 1. Diversas propiedades de esta tela se midieron y los datos se resumen en la Tabla 2. "EPDM" representa extremos por centímetro, esto representa el número de extremos de cuerda en un trozo de género o de tela de 10 cm; "g/m2" representa gramos x m2,- "N/dm" representa Newtons por decímetro..
Tabla 2
Tabla 2 cont
Los datos en la Tabla 2 demuestran que las telas construidas con las cuerdas con cables híbridos o mixtos tienen núcleo positivo (telas 7-1, 10-1 y 7-2) ofrecen una mejora significativa en energía a la ruptura y por lo tanto resistencia a impacto de neumático en comparación con la tela construida con la cuerda de todo PEN (tela A-l) , la tela construida con el híbrido de configuración balanceada (Tela B-l) y puede elaborarse comparable o casi comparable con la de la tela construida con rayón (tela D-1) . A igual resistencia de neumático, la deficiente resistencia a la fatiga de la tela construida con una cuerda todo PEN (tela A-l) puede mejorarse marcadamente utilizando el cable híbrido de la invención que tiene un nivel de núcleo de aproximadamente 5% tanto a 102 EPDM como 125 EPDM (telas 7-1 y 7-2) , logrando niveles comparables tanto una tela de todo rayón (D-1) como la tela de todo PET (C-1) . Todas las telas que utilizan las cuerdas con cables mixtos o híbridos de la invención tienen un módulo de tela que es mejor que con las telas de todo rayón o solo PET. Las telas construidas con las cuerdas de cables mixtos o híbridos de la invención pueden tener resistencias de telas comparables o mejores que aquellas de todo PEN o todo PET, así como mejor que la tela de todo rayón. En resumen, propiedades convenientes en una tela reforzada con fibras para utilizar en reforzar neumáticos son: un bajo peso de tela, alta resistencia de tela, alta energía a la ruptura, alta resistencia a la ruptura después de fatiga y baja . deformación de neumático (reflejando una alta rigidez de tela o módulo) . De esta manera, las cuerdas con cables mixtos o híbridos novedosas tienen una configuración desbalanceada o un nivel de núcleo que no es igual a cero, ofrecen una combinación ideal de propiedades para utilizar en refuerzo de neumáticos. Experimento 3 Para examinar el efecto de inmersión de la cuerda con cables mixtos o híbridos en la resistencia a la ruptura de la cuerda y el nivel de núcleo, cuerda en crudo, se utiliza para preparar una tela típica de lo que se emplea en la fabricación de neumáticos. La tela luego se sumerge como se describe en el experimento 2. El nivel de núcleo y la resistencia a la ruptura luego se midieron tanto en la cuerda en crudo como en la cuerda tratada. Los datos se reportan en la Tabla 3.
Tabla 3
Estos datos indican que el proceso de inmersión comúnmente empleado en la fabricación de neumáticos reforzados con fibras provoca muy poca reducción en la resistencia a la ruptura de la cuerda con cables mixtos o híbridos de la invención y fue comparable con el cambio visto en las cuerdas con cables de todo PEN o todo PET. En las cuerdas con cables híbridos, el nivel de núcleo se altera ligeramente por igual. El híbrido (Ej . Inv. 13) que tiene un nivel de núcleo de aproximadamente 5% tuvo la máxima estabilidad con respecto tanto a la resistencia a la ruptura como el nivel de núcleo después de inmersión. Ejemplos Comparativos Cuerdas con cables mixtos o híbridos se elaboran utilizando una torcedora de anillo. Hay dos filamentos en cada construcción. En una cuerda (Ej . Comp. E) , los dos filamentos tiene el mismo denier pero se les dan diferentes niveles de torcimiento de filamento, de manera tal que la longitud del filamento plano requerido para producir un tramo determinado de filamento torcido no es igual. Las propiedades de estos dos filamentos son diferentes. Los dos filamentos así torcidos se cablean utilizando una torcedora de anillo. El torcido de cable puede ser igual que aquel de los torcidos de filamento. La cuerda resultante se considera que tiene una construcción de cuerda desequilibrada y también tendrá un nivel de núcleo que no es cero. El nivel de núcleo que no es cero, resulta de la diferencia en la contracción de dos filamentos debido a diferentes niveles de torcimiento insertados durante el primer proceso de torcimiento. Una segunda cuerda (Ej . Comp. F) se elabora a partir de dos filamentos constituyentes, en donde los filamentos tienen deniers dramáticamente diferentes y de esta manera diferentes diámetros. Los filamentos tienen diferentes propiedades. A los filamentos se les da el mismo torcimiento de filamento y luego se cablean utilizando una torcedora de anillo con un torcido de cable igual a y opuesto en sentido al torcimiento de filamento. La cuerda de cables mixtos o híbridos resultantes se considera que tiene una construcción de cuerda balanceada y también tendrá un nivel de núcleo que no es cero. El nivel de núcleo que no es cero resulta de la gran diferencia en diámetros de los filamentos constituyentes.