DE1964514A1 - Mit Faeden verstaerkte Kautschukgegenstaende - Google Patents
Mit Faeden verstaerkte KautschukgegenstaendeInfo
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Description
FATBMTANWKtTE
■OR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN
DR. M. S(OHLER DIPL-ING. C GERNHARDT
MÖNCHEN HAMBURG
TELEFON: 5554 76 800OMuNCHENTS,
TELEGRAMMEtKARPATENT NUSSBAUMSTRASSE TO
¥. 14617/69'- Ko/Ue
f :-£':. as Kemp! ar ;
! Darr π.νί geBiißVrt herden/
Seisinlimited
Osaka (Japan)
Mit Fäden verstärkte Kautschukgegenstände
Die Erfindung betrifft mit Fäden verstärkte Kautschukgegenstände) insbesondere Kautschukgegenstande wie
Heifen und Riemen, die mit Fäden aus Äthylen-naphthalin-2,6-dicarbonsäure-Polyester
verstärkt sind, *
In den letzten Jahren werden Kautschukreifen stets
schärferen Betriebsbedingungen auf Grund der höheren Geschwindigkeiten und Gewichte von Kraftfahrzeugen und
anderen Fahrzeugen und - höheren Landungegeschwindigkeiten und Gewichten von Luftfahrzeugen ausgesetzt. Übertragungebänder,
Förderbänder und ähnliche Kautschukgegenstände zur Verwendung bei der Förderung oder Kraftübertragung
werden ebenfalls unter schwereren Belastungen bei höheren
Geschwindigkeiten betrieben. Aue diesem Grund müssen die
Fas er struktur en zur Verstärkung dieser Kautschukgagenstände solche Eigenschaften, wie hohen Young-Modul, hohe Zähigkeit, Beständigkeit gegen Hydrolyse; Beständigkeit
gegen Wärme und Dimensionsstabilität besitzen.
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fi©i£©& als typisch© Beispiele für verstärkte Kautsehiskg©g<inst;sbaä.e
"benötigen Stabilität und - müssen eiaen
siefc.@r@a Antrieb gewährleisten und Fahrkomfort wahrend
des Pata©ss b@± hohen Geschwindigkeiten ergeben. Um diesen
Bedarf zu befriedigen, wurden Radialreifen mid Gürtelvorspennreifen
entwickelt, die bei Kraftfahrzeugen in gewissem Umfang verwendet werden· Die Hadialreifen haben eine
Karkasse mit Kord, die in radialer Richtung um die Drehachse
angeordnet sind, und mit einem verstärkenden Gürtel, der an der Brech- oder Knickstelle vom gewöhnlichen Reifen
in einer Richtung etwa im rechten Winkel zu den Korden der Karkasse, d. h. der Drehrichtung des Seif ens, angeordnet
ist. Radialreifen mit einer derartigen Struktur besitzen eine sehr hohe Kantungskraft und weisen infolgedessen eine
höhere Laufstabilität, Stra«sengriff eigenschaften und
Betriebsfähigkeit beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit auf als gewöhnliche Reifen. Die Gürtelvorspannreifen haben
die gleiche Struktur, jedoch sind die Kords in der Karkasse in gegenüber der Längsrichtung schiefen Richtungen
angeordnet. Diese Reifen haben die gleichen Eigenschaften wie die Radialreifen (US-Patentschrift 5 244 213).
Bei den vorstehend beschriebenen Radialreifen und
Gürtelvorspannreifen, die beide nachfolgend als Gürtelreifen bezeichnet werden, dient der verstärkende Gürtel
hauptsächlich zur Verhinderung eines Wachsens des Reifens während des Laufes und zur Beibehaltung der Form des Reifens«
Für dieses Gürtelmaterial ist nicht nur eine hohe Festigkeit, sondern auch ein hoher Young-Kodul erforderlich,
der ausreicht, den pneumatischen Druck des Reifens und die Zentrifugalkraft auf Grund der hohen Geschwindigkeit
der Drehung auszuhalten und das Wachsen des Reifens
wirksam zu verhindern.
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Sie Gürtelreifen besit&ea. röarteilhafte Stabilität
während des Fairren© lb©± Ίχο&χ&τ (J@sehijindig|£@it iasd ergeben
©in bequemes*. Fahren -mid. infolgedessen miass d±@
2räing des Verhaltens &<ss B®if©a® während dee Fatesas
hoher Geschwindigkeit soweit als möglich. ir©mi©d©n tt®rdene
Bsirn Fahren mit hoher Gesehmndigkeit wird in. d©n Seifen
Triel Värm© erzeugt ώζϊ!& * dadtareh ©rgibt sich, ©ine YaE'sehlecli-»
tenang der d7n8miscb.es..-Eigenschaften des Verstärkraxgsgürtels
mxd des Kautschuks und ,auch ein chemischer Abbau· gj
Im Hinljlick hierauf ist eine Verhinderung der Wärmebildung
auf Grund der Verforimng &©r Heifen und eia© Verbesserung
der Beständigkeit gegenüber lärme absolut notwendig, um
Sicherheit "bei höheren Geschwindigkeiten iron Kraftfahrzeugen
und anderen !Fahrzeugen zu ergebene
In den handelsüblichen Gürtelreifen werden Gurtelmaterialien,
die aas Hsgron bestehen, verwendet- Diese Materialien
haben ^edoeh eine niedrigere Zähigkeit als Fasern
aus solchen Polymeren me 35iylon-6, Hjlon-66 und Polyethylenterephthalat
und zeigen eine drastische Verschlechterung bei der Vulkanisation in Gegenwart von Feuchtigkeit
und eine fatale Verringerung der Festigkeit auf Grund
des Feuchtigkeitsabbaus in der Warme, der durch die Wärmeerzeugung
während des Laufes mit Wasser verursacht wird, welches durch Kerben und Sis.se des Reifens eintritt« Deshalb
ist die Verwendung von Materialien günstig, die frei
von diesen Fehlern sind.
Andererseits wurden Seifen mit Stahlkords und Glas-»
fasern, als Gürtelmatezdal auf Versuehsbasis hergestellt·
Obwohl die Stahlkords und Glasfasern einen herausragend
hohen Young-Modul besitzen und ideale Materialien im Hinblick
auf die Wanaeerzeugungseigenschaften, Beständigkeit
gegen Wärme und Feuchtigkeitsabbau in der Wärme darstel-
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BAD ORIGINAL
-4- 19645 U
len, können si© zu Gürteln lediglich nach komplizierten
Verfahren verarbeitet werden» und führen selbst zu äuss©rst
schwierigen Arbeitsweisen bei der Herstellung von
Keifen im Vergleich zu den vorstehend geschilderten organischen
Fasern* Weiterhin haben Gürtel aus derartigen Stahlkords
und Glasfasern eine schlechte Dauerhaftigkeit auf
schlechten Strasaen und verursachen leicht einen Söhockriss,
weim sie lokalen Belastungen oder Schlägen unterliegen.
Dies sind ernsthafte Mngel im Hinblick auf die Sicherheit·
Synthetische Fasern aus Polymeren, wie !Fylön-6, Kylon-66
und Polyäthylenterephthalat, die bisher als Heifenverstärkungsmaterialien
verwendet wurden, sind zur Verwendung als Gürtelmaterialien auf Grund des niedrigen Toung-Moduls
und der unzureichenden Beständigkeit gegenüber Wärme
ungeeignet.
Als Versuch zur Oberwindung dieser Schwierigkeiten
der synthetischen Fasern als Verstärkungsmaterialien ist in der US-Patentschrift 3 051 212 die Verwendung von
Fasern aus Polyethylenterephthalat mit verringerter Konzentration
an freien Carboxylgruppen als Verstärkungama— _ terialien für Kautschukgegenstände vorgeschlagen· MSgIi-™
cherweise mögen derartige Polyesterfasern eine verbesserte Wärmebeständigkeit besitzen, doch sind sie grundsätzlich
nicht frei von der Neigung zum Festigkeitsverlust unter scharfen Betriebsbedingungen von Kautschukgegenständen,
die hiermit verstärkt sind. Weiterhin ergibt eine extreme Verringerung der Konzentration an freien Carboxylgruppen
den Verlust der Affinität zu Klebstoffen, wie
Epoxyharz en, und eine unzureichende Verbindung mit dem
Kautschuk.
Sie Aufgabe der Erfindung besteht in Kauteehukgegenständen,
die mit faser art igen Verstärkungsmaterialien mit
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BAD
einer Kombination von
gezeichneter Zähigkeit?
beständigkeit verstärkt. sind.
Eine weitere Aufgabe 4©E
die eine ausgezeichnet©
gezeichneter Zähigkeit?
beständigkeit verstärkt. sind.
Eine weitere Aufgabe 4©E
die eine ausgezeichnet©
Dauerhaftigkeit während <ä©s FaÄr©ae mit kotor @sse3bRsiaiiig~
keit "besitzen und guten Fahrkomfort 2 eig@s.a.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung be&tehft ia li®m@n
oder Bändern, die mit faserartigen Verstärkmigsmaterialien m
verstärkt sind, zur Verwendlang bei der Kraftübertragung und bei der Förderung von Gegenständen, die einen ausgezeichneten Young-Hodul, ausgezeichnete Dimensionsstabilität, Beständigkeit gegenüber Wärme im Feuchten, Hysteresiaverlust
und Kriecheigenschaften während des Betriebes unter hohen Geschwindigkeiten und schweren Belastungen besitzen.
Die vorstehend aufgeführten Aufgaben können gemäss
der Erfindung erreicht werden, wenn Kautschuk mit einer
Faserstruktur verstärkt wird, die aus den Fäden eines praktisch linearen Polyesters hergestellt ist, welcher im wesentlichen
aus sich wiederholenden Einheiten von Ithylennaphthalin-2,6-dicafboxylat
besteht und eine Eigenviskosi- I tat von mindestens 0,5 und eine Konzentration von Garbo—
xylgruppen von weniger als 60 Äquivalenten auf 1 Million
Gramm des Polymeren besitzt.
Es wurde gefunden, dass Fäden aus Äthylennaphthalin-2,6-dicarbo3q5rlat-Polyester
mit den vorstehenden Eigenschaften ausgezeichnete physikalische Eigenschaften wie
Young-Hodul und Zähigkeit und chemische Eigenschaften wie
Beständigkeit gegenüber Hydrolyse selbst bei hohen Temperaturen
und nur mit einem geringen. Hysteresisverlust bei
wiederholten Belastungen besitzen und infolgedessen als Verstärkungsmaterialien für Keaitschukgegenstände sehr g«-
BAD
Amsfeaek "'grakfeiseh liaaare^
und aiicli copol^aerieieste STapa.«
Im allgemeinen ^es?&®n diese
Haphthalincarboaaäii2?©polgrest@r durch. Polykondensation von
2 ,G-liaphthaliajäicaafboasaiire oder deren ftmktionellen Berivatet
wie niederen Hkyiestern» mit Ithylenglykol oder
funktionellen Derivaten niervor, wie Äthylenoxid imd .Ethylencarbonat
, in Gegenwart eines Katalysators hergestellt,
"bis die Eigenviskosität des Polymeren mindestens 0,5 erreicht*
Vor der Beendigung der Herstellung dieses Poly—
äthylennaphthalincarboxylats können weniger als 5 Ifol%,
bezogen auf die sich wiederholenden Einheiten des Polyesters, an mindestens einem geeigneten copolymerisierba—
ren Bestandteil zur Bildung copolymerisierter Polyester
zugesetzt werden.
Der Copolyester-Bestandteil umfasst Verbindungen mit
zwei Estern bildenden funktionellen Gruppen: (a) zweibasische
organische Sauren, beispielsweise aliphatisch^ Dicarbonsäuren, wie Oxalsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure
und Sebacinsäure, alicycliache Dicarbonsäuren, wie Gyclopropandicarbonsäure,
Cyclobutandiearbonsäure und Hexahydro
terephthalsäure, aromatische Dicarbonsäuren, wie o-Phthalsäure, Isop3ith.alsäure, Terephthalsäure, Naphthalin-2,7-dicarbonsäure,
Uaphthalin-1,4-dicarbonsäure, Haphthalin-1,5-dicarbonsäure
und Diphenyldicarbonnäure; andere Dicarbonsäuren, wie Diphenylätherdicarbonsäure, Diphenylsulfondicarbonsäure,
Diphenoxyäthandicarbonaäure und Natrium-5,5"*dicarboxybenzolsulfonat5
(b) Oxycarbonsäuren, wie Glykolsäure, p-Oxybenzoesäure und p-Oxyäthoxybenzoe-
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saure und (c) MoIe-^ beispielweise G^-Ye^Mastaagssi, wie
Propylenglykol, i&imetbfi^mgljk©!» Mä1^1©sglyk©ls Setra
methylenglykol9 BSexamet>&^l@aglykol9 W©open%i©2iglyk©X,
p-Iylolglykol, 1,4*0yeXoli@ss2idimetha&oX, S^S^Bisfc^Farosgr«*
phenyXpropan, p,p'-Mliydro3^pk@ayigtilf©3i? 1
hydroxyäthoxy)-benzöl s 2tr2«Ms«Cp
propan und p-£aeziyleiL^bi©»C^i^^^Xoinyle^Xoli€^^i). im.d
deren funktioneile Derivate« Biese Siearbon@M.t£r@ä, Üxycarbonsäuren,
Diol© oder- deren fraktion®!!© B@riirate kon—
nen ais Ifonomere oder Ii©elipoXyiE©riaiert®
die sick von dieses Oopolyast®r~Bestaadt@il
entsprechend bekanat.en 7@£>fahrsnsweisea sTag©©©t&t werden»
Zum Zweck der Einstellung des Hololoils3?g©wielit©s des
Polymeren können Verbinäamgsa. alt einer Ester bildenden . ■
funktioneilen Gruppe, wie Naphtho@sa.ure, Bensojlbensoesäure
und Benzyloxyb©nso@ääur@. als Copolye@t@r«>Bestandteil
verwendet werden» Es Ist "mmh. möglich, Terbindungen ■
mit drei oder mehr Ester Mld©ad©n funktionell©!! Gruppen,
wie Giycerin, Pentaerythrit ©d©r S?iii@thyloXpr©p®a zu "
verwenden, so lange das erhaltene Polymere praktisch
linear bleibt- ν
Weiterhin können Glanzbrechungsmittel, wie Titandi- ™
oxid, und Stabilisatoren, wie Phosphorsäure, phosphorige Säure und Ester hiervon, in die erfindungsgemäss verwendeten
Polyester einverleibt werden.
Sie im Bahmen der Erfindung verwendbaren Äthylennaphthalin-2,6-dicarbönsäurepolyester
werden leicht nach einem Schmelzpolymerisationsverfahren hergestellt, wobei ein Monomergemisch aus Naphthalin-2,6-dicarbonsäure oder
funktioneilen Derivaten hiervon und Äthylenglykol oder
ein Präkondensat eines derartigen Gemisches im geschmolzenen Zustand gehalten wird und die flüchtigen Nebenpro-
ein Präkondensat eines derartigen Gemisches im geschmolzenen Zustand gehalten wird und die flüchtigen Nebenpro-
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-8- \ 196Λ51A
dukte, beispielsweise Wasser und Alkohol oder A'thylenglykol
aus dem System durch Destillation entfernt werden, wodurch der Polymerisationsgrad des erhaltenen Polymeren
erhöht wird. Um ein Hochpolymeres mit einer Eigenviskosität von mindestens 0,5 zu erhalten, muss die Polymerisation
bei hoher Temperatur während eines relativ langen Zeitraumes fortgesetzt werden und dadurch ergibt sich eine
erhöhte Konzentration an endständigen Carboxylgruppen im Polymeren.
Zur Herstellung der im Rahmen der Erfindung zu verwendenden lthyrennaphthalin-2,6-carbonsäurepolyester nach
dem Schmelzpolymerisationsverfahren werden deshalb solche
Verbindungen, wie Diphenyle arbonat oder Diphenylosialat
zu dem Polymerisationssystem zugegeben, wie in der britischen Patentschrift 1 074 204 und der TJS-Patentschrift
3 433 770 beschrieben. Auf diese Weise ist es möglich,
einen Polyester mit einem hohen Polymerisationsgrad und einer Konzentration an freien Carboxylgruppen von weniger
als 60 Äquivalenten $e Million Gramm des Polymeren zu erhalten.
Andererseits ist es bekanntlich möglich, Polyester
mit hohem Polymerisationsgrad und relativ niedrigem Carboxylgruppengehalt herzustellen, indem ein Äthyl ennaphthalin-2.6-dicarbonsäurepolyester
mit einem mittleren Polymerisationsgrad nach dem Sehmßlzpolymerisationsverfahren
hergestellt wird und der erhaltene Polyester in der festen Phase polymerisiert wird.
Eine andere Möglichkeit zur Verringerung der Konzentration der freien Carboxylgruppen auf den erfindungsgemass
erforderlichen Bereich besteht darin, einen nach einem bekannten Verfahren in Schnitz elf prm oder Padenform erhaltenen ithyleimaphthalin^iö-dicarbonHäurepolyester mit
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_ 9 —
196A5H
einer Epoxyverbindung, "beispielsweise epoxidiertem Glycerin
und Vinylcyclohexandioxid. oder Diazomethan zu behandeln·
Es ist wesentlich, dass die Fädenfaus Ithylennaphthalin-2,6-dicarbonsäurepolyesterr
wie sie erfindungsgeinäss verwendet werden, eine Eigenviskosität von mindestens 0,5
haben. Fäden mit einer Eigenviskosität von weniger als 0,5 haben insbesondere eine niedrige Zähigkeit als faser- (j
artige Materialien zur Verstärkung von Kautschuk und die
mit derartigen Fäden verstärkten Kautschukgegenstände sind nicht ausreichend dauerhaft· Es ist günstig, wenn die Fäden
gemäss der Erfindung eine Eigenviskosität von 0,50
bis 0,95 besitzen.
Der Ausdruck "Eigenviskosität" entspricht dem.Grenzwert
des Bruches
In (r)
c
c
für den Fall, dass sich c der Zahl 0 nähert, worin r die relative Viskosität entsprechend der vorstehenden Defi- "
nition bedeutet, wobei jedoch die relative Viskosität bei einigen verschiedenen Konzentrationen in einem Mischlö
sungsmittel im Verhältnis 6 : 4 aus Phenol und o-Dichlor-
benzol bei 35° c bestimmt wird.
Es ist besonders wichtig, dass die Fäden der im Rahmen der Erfindung eingesetzten ithylennaphthalin-2,6-dicarboneäurepolyester eine Konzentration an Carboxylgruppen von weniger als 60 Äquivalenten «je Million Gramm des
Polymeren besitzen.
Der Auedruck "freie Carboxylgruppen'1 umfasst sowohl
die nichtionisierte Säuregruppe -COOE als auch die ionisierte Gruppe -COO". Die Bestimmung der Konzentration der
0 9 8 3 4/^
196451 A
Carboxylgruppen erfolgt entsprechend dem Verfahren von A. Conix, Hakromolecular-Chemie, Band 26, Seite 226
(1958) und die Konzentration wird in Äquivalenten Je Ml-.
lion Gramm angegeben» Polyester mit einer Konzentration von Carboxylgruppen im Überschuss von 60 Äquivalenten
je Million Gramm des Polymeren besitzen eine schlechte thermische Beständigkeit und haben eine geringe Beibehaltung der Zähigkeit bei hohen Temperaturen«.
Im allgemeinen wird es bevorzugt, dass die im Rahmen der Erfindung eingesetzten Fäden eine Carboxylgruppen-Konzentration
im Bereich von 15 bis 55 Äquivalente tje Million
Gramm des Polymeren besitzen. Bei niedrigeren Konzentrationen stellt sich eine drastische Verringerung der
Haftfähigkeit dor Fäden mit dem Kautschuk ein. Wie nachfolgend beschrieben, kann die Wärmeverschlechterung und
der Verlust der Festigkeit des Äthylenterephthalatpolyesters,
wenn er als Kautschukverstärkungsmaterial verwendet
wird, nur dann verringert werden, wenn der Polyester eine Carboxylgruppen-Konzentration von weniger als:
15 Äquivalente je Million Gramm des Polymeren besitzt.
Im Hinblick hierauf ist es völlig unerwartet, dass die im Rahmen der Erfindung verwendeten Fäden aus Äthylennaphtha-Iin2-6,dicarbonsäurepolyester
einen Uärmeabbau und einen Verlust der Festigkeit in einem geringeren Ausmass als
Äthylenterephthalat-polyester zeigen, selbst wenn sie eine
höhere Carboxylgruppen-Konzentration besitzen.
Es wird besonders bevorzugt, dass die Fäden aus dem
erfindungsgemäss eingesetzten Äthylennaphthalin2-6,dicarbonsäurepolyester
einenZ-Wert entsprechend der folgenden Gleichung von mindestens 36, insbesondere mindestens
40 besitzen«
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Z * 200An - 3,60S- 0,118 Tm
- 0,00? (I> - 50)2 + 0,134- TmS
-(20 ± 1) (I)
Δη die Doppelbrechung; des Fadens,
S die Sehallorientiervmg, -
!Ba der Schmelzpunkt (nC) bei konstanter
länge und ·
1 die Grosse des Kristalls in S bedeuten.
Die Doppelbrechung ist der Parameter, der den Orientierungsgrad
der Moleküle in dem Faden zeigt .und wird nach dem Verzögerungsverfahren unter Anwendung von Bromnaphthalin
als Eintauchflüssigkeit und eines Berek-Kompensators
bestimmt (siehe Modem Textile Microscopy, Seite 270, Esmott and Company, Ltd»). ,
Die Schallorientierung wird durch einen Impuls-Ausbreiter-Viskoelastometer
DDV-5 (Produkt von Toyo Sokki,
Japan) unter Anwendung eines Probestückes von 10 m unter |
einer Belastung von 0,2 g/den bei einer Yibrierzähl von
10 EC bestimmt. Eine ausführliche Beschreibung der Bestimmung
wird durch V. H. Charch und Vi. ¥· Meseley in
Tex. Bes. J., Band 24, Hr. 7, Seite 525, 1959 gegeben.-Bei
dieser Bestimmung wird der Schallmodul eines nichtorientierten
Probestückes zu ^ß»^ g/den angenommen.
Der Schmelzpunkt (Tm.) bei konstanter länge wird als
Temperatur der Schmelzspitze definiert, die unter den folgenden Bedingungen bestimmt wird. 7 mg eines Probestückeß
werden an 60 mg eines Eahmens aus rostfreiem Stahl zur
konstanten Beibehaltung der Länge des Probestückes befe-Der
Hahmen wird dann, in eine Aluminiumpfanne zusam-
9JL3A/1692.
BAD
ffy
men mit 40 mg SiTberpulver gegeben. Me Bestimmung erfolgt mittels eines Messinstrumentes vom !Typ Perkin Eimer
DSC I, wobei mit einer Geschwindigkeit von 1Οό C/Minute
erhitzt wird.
Die Kristallgrösse L ist der Wert, der nach der folgenden
Gleichung nach P. Scherrer erhalten wird, die die Grosse eines Kristalls in einer Sichtung etwas im senkrechten
Winkel zu der Faserachse angibt:
Gleichung nach P. Scherrer j L(S) «
worin
B die CO/O) Diffraktionsspitzenbreite in Bedieneinheiten,
falls die DiffraktionsintensMt den Wert (It + Iam)/2 hat,
wobei It die Biffraktiohsintensität in der (O/O)-Spitzenstellung
und Iam die meridionale RontgenbeuBungsintensität
bei 2Q * i5»6° darstellen (siehe Chemicky Prumysl roe
17A2 (1967) eis 2)
b den Wert 0,00204 Radian K den Wert 0,94- und
/) den Wert 1,542 bedeuten.
Verwendetes Instrument ί Geiger Flex D-9C (Rigaku Denki
Co., Ltd.)
MesBbedingungen:
35 KY, 20 mA, CuKalTi-filtrierte Strahlung,
Divergenzschlitz 0,15 mm Streuschlitz 1° Aufnahmeschlitz 0,4 mm
Es wurde gefunden, dass der aus der vorstehenden Gleichung (I) erhaltene Z-Wert zusammen mit der Doppelbrechung,
der Schallorientierung, dem Schmelzpunkt bei konstanter Länge und der Kristallgrösse, wenn sie als Parameter angewandt
werden, in enger Beziehung zu den dynamischen Eigen-
009834/1692
BAD.ÖRiGINÄi
schaften des Fadens aus
ßäurepolyester steht und einen Faktor darstellt, der In erheblichem Ausmass die dynamischen ELgensehaf ten der verstärkten Kautschukgegenstände beherrscht.
ßäurepolyester steht und einen Faktor darstellt, der In erheblichem Ausmass die dynamischen ELgensehaf ten der verstärkten Kautschukgegenstände beherrscht.
Der bevorzugte Bereich des Z-Wertes variiert etwas mit dem durch die vorstehenden Fäden zu verstärkenden
Kautschukgegenständen. Falls z. B. ein Reifen mit einem
Faden aus einem Polyester mit einem Z-Wert von mindestens
40 % bevorzugt mindestens 43, verstärkt wird, hat der erhaltene
Reifen eine gute Betriebsfähigkeit (Kantungskraft),
Dauerhaftigkeit, Abriebsbeständigkeit an der Lauffläche
und grosse Maximalgeschwindigkeit·. Falls andererseits der
Reifen mit einem JS>thyleniiaphthalin-2ie-dicarbonsäurepolyester-Faden
mit einem Z-Wert von weniger als 40 verstärkt wird, zeigt er eine Neigung zur Verformung am beanspruchten
Teil und hat eine verringerte Abriebsbeständigkeit und Kantungskraft. Falls Riemen zur Kraftübertragung oder
zur Forderung von Gegenständen mit einem Äthylennaphthalin-2,6-dicarbonsäurepolyester-Faden
mit einem Z-Wert von 36 oder mehr verstärkt werden, haben die erhaltenen Riemen
eine hohe Dauerhaftigkeit und einen niedrigen Verlust der Zähigkeit.
Es wird besonders bevorzugt, dass die im Rahmen der
Erfindung verwendeten Fäden aus Xthylennaphthalin-2,edicarbonsäurepolyester
einen B-Wert entsprechender folgenden Gleichung von nicht mehr als 0,65 besitzen;
B
worin
worin
P das spezifische Gewicht und L die Grosse des
Kristall» in Ä bedeuten.
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196A514
Die Kristallgrösse kann nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren bestimmt werden.
Das spezifische Gewicht (P) wird unter Anwendung eines Gemisches aus Tetrachlormettian und n-Heptan in verschiedenen
Verhältnissen entsprechend dem Schwimmverfahren und Korrektur des erhaltenen Wertes mit dem spezifischen
Gewicht von Wasser bei 20° C bestimmt.
Es wurde gefunden, dass der von der vorstehenden Gleichung (H) auf das Basis von Kristallgrösse und spezifischem
Gewicht erhaltene B-Wert in Beziehung zu der Dimensionsstabilität und Wäriaebeständigkeit des Fadens
steht und dass Kautschukgegenstäiide, die mit einer Faserstruktur auf einem Faden mic einem B-Wert von weniger als
0,65 lediglich ein geringes Wachsen wahrend des Gebrauches und lediglich eine geringe Schrumpfung während der
Herstellung zeigen wnft infolgedessen eine ausgezeichnete
Einheitlichkeit besitzen. Unter Anwendung von Fäden aus
JLthylennaphthalin^je-dicarbonsäurepolyestern mit einem
B-Wert von nicht mehr als 0,65, insbesondere nicht mehr als 0,55» werden verstärkte Kautschukgegenstände mit ausgezeichneter
Dimensionsstabilitäi; und Wärmebeständigkeit
erhalten·
Im allgemeinen sind bei synthetischen Fasern Young-Modul
und Schrumpfung entgegengesetzte Eigenschaften und wenn der Young-Modul hoch ist, ergibt sich eine gross ere
Schrumpfung. Trotzdem haben die erfindungsgeraäss eingesetzten
Fäden aus Äthylennaphthaün-2,6~dicarbonsäurepolyester
kaum eine Neigung zum Schrumpfen trotz des sehr hohen
Young-Moduls, den sie zeigen. Unter Anwendung von Finden,
die dem vorstehend beschriebenen B-Wert entsprechen, ist es möglich, Keutschulcgegenstände bei hohen Temperaturen zu vulkanisieren, ohne dass irgend eine wesentliche
BAO ORIQIMAt
Schrumpfung oder Abbau erfolgt und dabei wird eine permanente Verformung während des Gebrauchs des Produktes verhindert.
Somit können gemäss der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verstärkte Kautschukstrukturen
mit ganz ausgezeichnetem Young-Modul, Dimensionsstabilität,
Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit in der Wärme, Hysteresisverlust
und Kriecheigenschaften erhalten werden, wenn Fäden aus lthylennaphthalin-2,6-dicarbonsäurepolyestem
mit den vorstehend aufgeführten Z-Werten und B-Werten verwendet
werden.
Die im Rahmen der Erfindung eingesetzten Fäden aus Äthylennaphthalin-S^Gdicarbonsäurepolyester können auf
folgende Weise hergestellt werden. Ein Äthylennaphthalin-2,6-dicarbonsäurepolyester
mit einer Eigenviskosität grosser als 0,5 wird zu Faden aus einem. Spinnkopf schmelzgesponnen,
der bei einer höheren Temperatur als dem Schmelzpunkt des Polymeren gehalten wird. Bekannte Spinnmaschinen
vom Wärmegreiftyp oder vom Extrudertyp können verwendet
werden, jedoch muss in jedem Fall die Spinntemperatur
höher gehalten werden, als es beim Spinnen von Polyäthylen- " terephthalat öder Nylon notwendig ist. Im allgemeinen wird
es bevorzugt, eine Spinnkopftemperatur von 300 bis 330° 0
anzuwenden. Zur Verhinderung einer Wärmezersetzung des extrudierten Polymeren kann der Spinnkopf direkt erhitzt
werden· Während des Spinnens wird die Umgebungstemperatur des gesponnenen Fadens bei 250 bis 600° 0 insgesamt oder
innerhalb eines Teiles in einem Bereich von 100 cm nach dem Spinnkopf gehalten und der gesponnene Faden wird dadurch unter Bildung eines nichtgestreckten Fadens mit
einer Doppelbrechung von Ο,οοΊ bis 0,020 verfestigt.
> T964514
Vorzugsweise wird der nicht gestreckte Faden dann
so gestreckt, dass er die vorsstehend Z- und B-Werte erfüllt·
Die Streckverfahren und Streckbedingungen sind nickt spezifisch begrenzt, sofern der fertige Fadend die
vorstehend aufgeführten Z- und B-Werte erfüllt. Das Strekken
wird zwischen zwei Paar Walzen nit unterschiedlichen
Umfangsgeschwindigkeiten unter Anwendung eines Doms oder
einer Platte unter trockenem Erhitzen, beispieisweisedurch
4L· Infrarot-Erhitzen, elektrisches Heizen oder Hochfrequenzheizen
durchgeführt. Anstelle des trockenen Heizverfahreßn kann auch ein feuchtes Heizstrecken durchgeführt werden,
wobei Dampf oder ein organisches flüssiges Medium verwendet werden. Vorzugsweise liegt die Strecktemperatur
nicht niedriger als 110° C und das Streckverhältnis ist nicht weniger als 5,5·
Der gesponnene Faden kann auch gestreckt werden, nachdem er auf einer Haspel aufgewickelt wurde oder es kann
* ein bekanntes direktes Spinn-Streck-Verfahren angewandt
werden.
Gemäss einem bevorzugten Verfahren zur Herstellung
der erfindungsgemäss einzusetzenden Fäden wird ein nicht—
gestrecktes Garn bei einer Temperatur von 110 bis 200° C auf mindestens 40 % des maximalen Streckverhältnisses unter
diesen Bedingungen gestreckt und dann bei 160 bis 260° C und einer Temperatur oberhalb der Strecktemperatur
in der vorhergehenden Stufe auf mindestens 90 % des maximalen
Streckrerhältnisses unter diesen Bedingungen gestreckt.
Auf diese Weise können Fäden aus dem Äthylennaphthalin-2,G-dicarbonsäurepolye8ter
mit dem vorstehend angegebenen Z- und B-Werten erhalten werden. Bevox^zugt
haben die erfindungsgemäss eingesetzten Fäden einen Wert von 1 bis 30 Denier, insbesondere J 1 is 15 Denier Je Einfaden,
00 9834/ 169 2 BADQRIOfNAL
T9645H
Die Fäden werden in bekannter Weise als Kautschukverstärkungsstrukturen
in Form von Kords, Kordgewebe oder Decken verwendet.
Die Verstärkungsstruktur wird in den Kautschuk nach bekannten Verfahren zur Eildung von verstärkten Kautschukgegenständen
eingebettet. Zur Verbindung des Kaut-· schukes mit dem Faden aus lthylennaphthalin~2,6-dicarbonsäurepolyester
wird der Faden oder die andere faserartige m Verstärkungsstruktur mit einem Klebemittel, beispielsweise
einer Kombination eines bekannten Resorcin-Formalin/Kautschuklatex-Klebstoffes
und einer Epoxyverbindung, einer Isocyanatverbindung oder einer Äthyleniminverbindung, einem
Copolymerem aus einer Polyenverbindung, aktiver Wasserst off Verbindung und einem Polyisocyanat oder einem Gopolymeren
aus einem Polyester, Polyenverbindung und einem Polyisocyanat überzogen und die faserartige Verstärkungsstruktur
ist nach der Wärmebehandlung in dem Kautschuk eingebettet, woran sich die Vulkanisation unter Bildung des
Kautschukgegenstandes anschliesst. Als Klebstoffe werden
die Klebstoffe vom Epoxytyp bevorzugt, da Igocyanatverbindungen
und Äthyleniminverbindungen kostspielig und gif- % tig sind. -
Der hier angewandte Ausdruck "Kautschuk" umfasst die
allgemein in der Kautschukindustrie eingesetzten Kautschuke und hierzu gehören Naturkautschuk, synthetische Kautschuke
oder kompoundierte Kautschuke, beispielsweise Styrol-Butadien-Kautschuk, Athylen-Propylen-Kautschuk,
ithylen-Propylen-nichtkonjugiertes Dien-Kautschuk, Acrylnitrilbutadien-Kautschuk,
cis-1,^-Polybutadien-Kautschuk,
cie-1,^-PolyiBopren-Kautschuk und Neopren. In den verstärkten
Kautschukgegenständen, ßemäss der Erfindung ist
die verstärkende Struktur so eingesetzt, dass die Fäden
00983A/1692
19645H
praktisch, in der Richtung angeordnet sind, in der die
Zugkraft auf den Kautschukgegenstand ausgeübt wird. Beispielsweise
kann die Faserstruktur in den Kautschukgegenstand in einer Anzahl von Mustern, beispielsweise in geraden
linien, parallelen Linien, kreuz und quer, schrägen Streifen und Badiallinien eingebettet siin.
Verschiedene Kompound!ermittel können in ä.en Kautsehuk
entsprechend bekannten Ansätzen einverleibt sein. Die Vulkanisation und Herstellung des Kautschukes kann
nach bekannten Hassnahmen durchgeführt werden. Da die verstärkende Struktur gemäss der Erfindung nur eine geringe
Schrumpfung und Verschlechterung bei der Vulkanisation zeigt, können hohe Temperaturen und Dampf bei der Vulkanisation
angewandt werden. Als Vulkanisationsbeschleuniger können Amine mit guten Ergebnissen verwendet werden. Es
ist nicht notwendig, die speziellen Bedingungen anzugeben, wie z. B. bei der Vulkanisation von Polyethylenterephthalat,
die in der britischen Patentschrift 1 106 920 beschrieben
ist.
Die Erfindung wird weiterhin anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert, worin
die Pig. 1 bis 3 schematische Darstellungen, teilweise
im Bruch, von Reifenatrukturen gemäss der Erfindung,
Fig. M- einen Querschnitt eines V-Riemens entsprechend
der Erfindung und
Fig. 5~6±n Diagramm, das den Hysteresis verlust von
verschiedenen Fasern zeigt, darstellen.
In den Reifen gemäss der Erfindung sind die verstärkten Strukturen aus A'thylennaphthalin-2,6-dicarbonsäurepolyester-Fäden
mit den vorstehend geschilderten Eigenschaften in den Laufkörper in Bandform eingebettet. Die
Fig. 1 zeigt einen Reifen mit radialer Beschichtung mit
9834/1^2^-
BAD ORlGINAU
einem vierschichtigen Gürtel und einer zweischichtigen
Karkasse. Die Bezugsziffern 1 und 2 zeigen Karkassenschiehten und die Bezugsziffern 3, 4, 3 und 6 Gürtelschich
ten aus Fäden aus lthylennaphthalin-2t6-dicarbonsäurepolyestern.
In den Gürtelschichten 3» 4, 5 und 6 sind die
Fäden beispielsweise in einem Winkel von 5 bis 35 zur
Drehrichtung des Reifens angeordnet und in sämtlichen anderen
Schichten ist die Anordnung der Fäden die gleiche wie in den JFig. 1, 2 und 3· Der Faden ist in radialer μ
Weise in den Karkassenschichten 1 und 2 angeordnet. Dieser Faden kann aus dem vorstehend beschriebenen Äthylennaphthalin-2s6-dicarbonsäurepolyester
oder einem anderen Faden, der aus Rayon von hoher Zähigkeit, Polyhexamethylen-adipamid,
Polyeaprölactam oder Polyäthylenterephthalat
bestehen kann, aufgebaut sein.
Der in der Fig. 2 gezeigte Reifen mit einseitiger Gürtelschicht hat eine zweischichtige Karkasse und einen
zweischichtigen Gürtel· In den Karkassenschichten 7 und 8 ist der Faden in einem Winkel von 30 bis 4-5° zu einer
radialen Richtung des Fadens angeordnet und die Gürtelschichten19
und 10 haben den gleichen Aufbau wie in Fig.1.
Die Fig. 3 zeigt einen gleichen Reifen mit einsei- f
tiger Gürtelbeschichtung wie in Fig. 2, jedoch besteht
dieser aus zwei Karkassenschichten 11 und 12 und vier Gürtelschichten 13, 14, 15 und 16.
Die Fig. 4 zeigt ein Beispiel eines V-Riemens, der
gemäss der Erfindung verstärkt ist, wobei ein Kabelkord 17 aus dem Ithylennaphthalin^jö-dicarbonsäurepolyester
gemäss der Erfindung in Längsrichtung in den Kautschuk
eingebettet ist, der mit einem Baumwolle-Decktuch 19
überzogen ist.
Die entsprechend der Erfindung verstärkten Kaut-
009834/1692
schukgegenstände sind insbesondere wertvoll als Reifen und Riemen zur Kraftübertragung und zur Förderung von
Gegenständen, jedoch, finden sie auch Anwendung auf den
Gebieten von wasserfester Kleidung, bei der Festigkeit erforderlich ist, kautschuküberzogenen gewebten Tüchern,
hydraulischen Schläuchen, Dampf schläuchen, Kautsehukburferpolster
und ausεere Überzüge für elektrische Drähte
und Kabel.
Die im Rahmen der Erfindung verwendeten Äthylennaphthalin-2,6-dicarbonsäurepolyester-Fäden
(PEN) haben einen weithöheren Young-Modul als die zurzeit im Gebrauch
befindlichen Rayon-Fasern und synthetischen Fasern, wie sich aus der nachfolgenden Tabelle I ergibt.
Young-Modul (kg/mm ) von verschiedenen organischen
Fasern
Faden
Umgebungs- PEN Rayon PET 6-Hylon
temperatur
Raumtemperatur 3500 2000 1400 400 100° C 2300 15ΟΟ 950 200
* PET - Polyäthylen-terephthalat
Wie sich aus Fig. 5 ergibt, hat der PEN-Faden gemäss .
der Erfindung einen weitniedrigeren Hysteresisverlust als
andere verstärkte Fasern und hat bessere dynamische Eigenschaften bei hohen Temperaturen, denen die Reifen während
des Betriebes ausgesetzt sind. Der in Fig. 5 gezeig-
00 98 3.A/ 1 692 BAD QftlGfNAL
1964574
te HysteresisverlUßt wurde an. einen Instror^Zugsessgerät
Tinter Anwendung-einer Probe von 20 cia» einer Dehnungsge-Bchwindigkeit
von 100 /c/lUnute und einer Belastung von
2,3 kg/1000 den, die 20mal ausgeübt wurde, bestinmit*
Aus Tabelle II ergibt eich, daso die Poly-Cäthylennaphthalin-2,6-dicarbonBäure)-Fäden
eine weitjbessere Beständigkeit gegenüber Wärme und bei der Vulkanisation
zeigen als Rayon und ßynthetiBche Fasern wie lä^ylon-ö»
n-66 und Polyäthylenterephthalat·
Värmebestöndigkeit und Vulkanisationsbeständigkeit
von verschiedenen organischen Faserkorden
PEN Bayon PET
Uänaebeständigkeit ^ 0 70 90
Boatändigkeit gegenüber Vulkanisation 90 50 72
Anmerkungen: Vorn eben tiindißkeit ist die Beibehaltung I
der Zähigkeit in % einer Probe nach der Behandlung während 48 Stunden bei 150° 0,
wobei die Probe in einer Atmosphäre mit einer relativen Feuchtigkeit von S3 % eingeschlossen
ist.
Vulkanisationsbeständigkeit ist die Beibehaltung der Zähigkeit in % einer Probe nach
einer TEVfog7»?1wig während 10 IHnuten bei
215° C, wobei die Probe zwischen Platten
aus koznpoundierten Kautschuk fixiert ist·
8 34
BAD
19645H
Die folgenden Beispiele dienen zur terung der Erfindung. Bei diesen Beispielen war'öie Zusammensetzung der Klebstoffes, die Kautschukansätze und
die Vulkanisationsbedingungen folgende:
Ansatz der Kautschuke für Keifen
Natürlicher Kautschuk Styrol-Butadien-Kautschuk
Cis-1,4-Polybutadien-Kautsch.uk
Hochabri ebsrus s
Diphenyiguanidin Dibenz othi azyl-disulfid
2-Mercapto-benzothiazol Styrol-phenöl-Kodensat
Phenyl- α-naphthyl amin Stearinsäure
Cumaron-indenharz Kiefernteer
Schwefel
CaCO,
Karkasse | Lauffläche |
80 Teile | 80 Teile |
20 | |
20 | |
5 | 50 |
M | 20 |
0,2 | - - |
0.8 |
1,25
0,25
0,25
3,0
3,0
3,0
1,0 3,0 2,5 1,5 3,0
Die in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Grün-Reifen
wurden bei 170° G während 15 Minuten bei einem Druck von
50 kg/cm vulkanisiert.
009834/1692. BAD
Ansatz des Kautschukes für Riemen
Naturkautschuk | 100 Ieile |
Hochabriebsruss | 50 |
ZnO | 2,0 |
2-Mercapto-benzothiazol | 1,0 |
Phenyl-a-naphthylamin | 1,0 |
Stearinsäure | 3,0 |
Cumaron-indenharz | 0,25 |
Kiefernteer | 1,5 |
Schwefel | 3,0 |
Diese Bestandteile wurden fcompoundiert und unter Anwendung eines Banbury-Mischers verknetet, unter Kneten auf
einer offenen Walze erhitzt, zu einem Bogen durch Bogenwalzen geformt und zu der gewünschten länge geschnitten.
Die Siemen wurden bei 153° C während 10 Minuten in
2 einem Dampfautoklaven bei 10 kg/cm vulkanisiert.
Flfissigkeitszusammensetzung; Die folgenden Bedingungen wurden entsprechend der belgischen Patentschrift
633 angewandt.
Erste Eintauchflüssigkeit für PET oder PEN (Flüssigkeit A)
Epicout 812 (Shell Chemical Co.) 50 Seile
Dioctyl-natriumsulfosuccinat 7
Piperidin 6
Hycar 2518 ( %)
(Japanese Geon Company) 60
Wasser 900
0 0 9 83 4 / 16 9 2
BAD
Zweite Eintauchflüssigkeit für PET oder PEN oder erste
Eintauchflüssigkeit für Nylon (Flüssigkeit B)
Resorcin 14 Teile
Formalin (35 %) 50
NaOH (10 %) 7 '
Natürlicher Kautschuklatex 55
Hycar 2518 (41 %) 330
Wasser 550
Erste Eintauchflüssigkeit für Rayon (Flüssigkeit C)
Resorcin 30 Teile
Formalin ( 35 %) . 40
NaOH (10 %) 7
Hycar 2518 (41 %) 120
JSR-2108 (40 %)
(Japan Synthetic Rubber) 500
Wasser 1000 Wärmeverfestigungs-]
Das Eintauchen wurde unter folgenden Bedingungen
™ untrer Anwendung einer Eintauchmaschine der Litzler-Company durchgeführt.
™ untrer Anwendung einer Eintauchmaschine der Litzler-Company durchgeführt.
PEN PET 6*-Nylon Rayon
Erste Wärmeverfestigungs- Bedingung Temperatur (C-) |
220 | 220 | 150, 210 | 150 |
Zeit (Minuten) | 4 | 4 | 1,5 0,5 | "■ 3 |
Zweite Wärmeverßtigttiigs- Bedingung |
||||
Temperatur (0C) | 210 | 210 | 200 | - |
Zeit (Minuten) | 2 | 2 | 1 |
009834/ 1 692
BADORiOINAt
Die physikalischen Eigenschaften wurden in folgender Weise bestimmt:
Zähigkeit und Dehnung .'.*■■
Die Probe wurde während eines Tages bei einer relativen
Feuchtigkeit von 65 % bei 25° C stehengelassen. Eine
Probe von 20 cm wurde auf einem Instron Tensile Testgerät
bei einer Dehnungsgeschwindigkeit von 100 %/Minute untersucht. Die Zähigkeit wurde berechnet, indem die Bruchzähigkeit
durch den Denier-Wert der Probe vor der Bestimmung dividiert wurde; die Dehnung ist die Bruchdehnung.
Eine Probe würde während eines Tages bei einer relativen
Feuchtigkeit von 65 % bei 25° C stehengelassen. Eine Probe wurde auf dem Instron Tensile Testgerät bei einer Dehnungsgeschwindigkeit von 20 %/Minute untersucht. Das Verhältnis
von Beanspruchung zu Spannung innerhalb des geradlinigen Teils des Belastungsdehnungskurve bis zu 1 % Dehnung wurde
abgelesen und der Young-Modul aus dem Verhältnis berechnet. *
Ein mit einem Teilkondensat versehener Autoklav wurde mit 5000 Teilen 2,6-Dimethylnaphthalat, 2600 Teilen Äthylenglykol,
3,50 Teilen Calciumacetat-monohydrat und 1,80
Teilen Antimontrioxid beschickt und während M- Stunden auf
165 biß 230° C erhitzt. Nach Abtreiben des Methanols wurden
0,840 Teile phoephorige Säure zugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde in ein Polymeriaationsgefäsß gegeben und all-
00983A/1692
19645H
nählich erhitzt. Bs wurde während 10 Minuten bei 260° C
bei normalem Atmosphärendruek, während 40 Minuten "bei
275° C und 20 mm Hg und während 100 Hinuten bei 290° C
und veniger als 0,5 ma Hg umgesetzt, wobei ein Fräpolymeres
mit einer Eigenviekosität von 0,55 und einem endständigen
Carboxylgehalt von 28 Äquivalenten je Hillion Gramm gebildet wurde· Nach beendeter Polymerisation wurde
das geschmolezane Präpolymere unmittelbar exbrudiert und
in KSrnehenform überführt* Das kornchenformige Präpolymere
wurde während 3 Stundenauf 1£O° C erhitzt und wahrend
8 Stunden bei 245° C in einem trockenen Stickstoffetroa
gehalten, der in einer Geschwindigkeit von 200 ml/tünuten/g
Polymeres strömte· Das als Polymeres Hr. 1 bezeichnete
Poly-(äthylennaphthalin-2,6-dicarbonxylat) mit einer Eigenviskosität
von 0,80 wurde erhalten·
Die Polymeren Kr. 4, 5» β, 7» ΊΟ, 11 und 12 wurden
entsprechend dein Verfahren der US-Patentschrift 3 4-33
hergestellt. Als Zusatz wurde Diphenyloxalat (abgekürzt DPO) verwendet und während des in Tabelle III angegebenen
Zeitraumes in a&r dortigen Menge während der Herstellung
des in Beispiel A beschriebenen Präpolymeren zugesetzt. Nach der Zugabe von DPO wurde die Umsetzung wahrend einigen
Minuten bei normalem Atmosphärendruck durchgeführt und anschliessend der Druck im System allmählich verringert.
Schliesalich wurde die Umsetzung während 15 Minuten unter
einem Hochvakuum von weniger als 0,5 mm Hg ausgeführt und
dabei das Polymere gebildet. Die während der Polymerisation unter Hochvakuum und der Umsetzung zwischen dem Polymeren
und DPO angewandten Temperaturen betrugen 290° C bei den
00983A/ 1 69 2 BAD ORIGlNALP
- a? - u
Polymeren Kr. Λ, 5, 10, 11 und 12 und 280° C bei den Polymeren
Nr. 6 und 7-
Die Polymeren Nr. 3, 8 und 9 wurden ohne Anwendung
eines Zusatzes hergestellt. Die Polymeren Nr. 3* 4-> 5? 8,
9 und 12 waren Poly-(äthylen-2,6-naphthalat)v das Polymere Nr. 10 ein Poly-(äthylen-2,6-naphthalat) mit einer Copolymerisation von 1 Mol% an Haphthalin-2,6-diearT3onsäure, bezogen auf den gesamten Säurebestandteil,.das Polymere
Kr. 11 war ein PoIy-Cäthylen-2r6-napththalat) mit einer Copolymerisation von 10,0 Mol% Kaphthalin^je-dicärbonsäure, bezogen auf den gesamten Saurebestandteil, und die Polymeren Kr. 6 und 7 waren aus Polyethylenterephthalat,
eines Zusatzes hergestellt. Die Polymeren Nr. 3* 4-> 5? 8,
9 und 12 waren Poly-(äthylen-2,6-naphthalat)v das Polymere Nr. 10 ein Poly-(äthylen-2,6-naphthalat) mit einer Copolymerisation von 1 Mol% an Haphthalin-2,6-diearT3onsäure, bezogen auf den gesamten Säurebestandteil,.das Polymere
Kr. 11 war ein PoIy-Cäthylen-2r6-napththalat) mit einer Copolymerisation von 10,0 Mol% Kaphthalin^je-dicärbonsäure, bezogen auf den gesamten Saurebestandteil, und die Polymeren Kr. 6 und 7 waren aus Polyethylenterephthalat,
009834/16P2
BA0 ORfGiNAt:
ta
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US-
19645H
<ö r if\ o
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α φ H φ
009834/1692
BAD ORIGINAL
19645 H
Das nach Beispiel A erhaltene Polymere Sp. 1 wurde
bei einer Temperatur von 330° C mit einer Extrudiergeschwindigkeit
von 56,0 g/Mimrfce unter Anwendtang eines
Spinnkopf es mit 56 löchern mit einem Durchmesser von
0,5 SQQ und einer Länge von 0,9 am gesponnen und in einer μ
Geschwindigkeit von 250 η je Hinute aufgewickelt.
Eine Heizkammer von 50 cm Longe war unterhalb dee
Spinnkopf es angebracht und die Temperatur im Weg des Garnes wurde auf 350° C eingestellt· Bas erhaltene nichtgestreckte Garn wurde bei den nachfolgende angegebenen Temperaturen
in einer Aufnehmegeschwindigkeit von 100 m/Hinute
und in dem in Tabelle IV angegebenem Verhältnis gestreckt ι
Erste Stufe jHeißdorn von 140° C
Zweite Stufe: Heizplatte von 190° C Dritte Stufet Heizplatte von 210° C.
Tabelle IV
Ϊ
Streckver- Streckver- Streckver— Gesamtes StreckhSltnis
in hältnie in hältnie in verhältnis
d. 1. Stufe d. 2. Stufe d. 3» Stufe
Probe 1 4,72 1t39 1,00 6,53
Probe 2 4,72 1,39 1»06 6,96
Die Eigenschaften der erhaltenen Garne sind in Tabelle
V aufgeführt·
00 98-3 47 1-6 9 2
- 50 -
196A5H
Probe 1 | Probe 2 | |
Eigenviskosität | 0,66 | 0,66 |
GOOH-Gehalfc (Äqui- valente/10° g |
26 | 26 |
Denier | 510 den/56 Fäden | 290 den/56 Fäden |
Bruchfestigkeit; | ||
g/den | 8,48 | 9,06. |
Bruchdehnung (%) | 5,5 | 4,8 |
Young-Modul (kg/mm ) | 2750 | 5120 |
An | 0,544 | 0,554 |
S | 0,879 | 0,899 |
Tm (0C) | 285,4 | 286,6 |
1 (S) | 65 | 65 |
1,5670 | 1,5615 |
45
0,55
0,55
44 0,57
Das erhaltene Garn wurde mit vier Enden gebündelt und zwei der gebündelten Enden wurden dann unter Anwendung
von S- und Z-Zwimungen (55 x 55) verarbeitet. 2,0 g
jeder erhaltenen Probe und 1,0 ml Wasser wurden in ein Reagensglas von 20 ml eingeschlossen. Das verschlossene
Rohr wurde während 4 Stunden in ein ölbad von 150° C bzw·
180° 0 eingetaucht. Die Zähigkeitsbeibehaltungen der Proben
wurden dann mit den nachfolgend in Tabelle VI aufge-
00 9 8 3 Λ / 1692
führten Ergebnissen untersucht· Die Vorgarne wurden zwischen
zwei Kautsehukplatten gebracht, die aus den vorstehend
aufgeführten kompoundierten Kautschuken für Karkassen hergestellt «orden waren und während 25 Minuten unter
einer Belastung von 50 kg/cm bei 210° C und 235° C
wärmebehandelt. Die Zähigkeitsbeibehaltungen der Proben nach der Värmeverschlechterung sind in Tabelle TTI auf geführt.
Zähigkeitsbeibehaltung
verschlossenen
Probe Rohr
Zähigkeitsbeibehaltung (%) in Kautschuk
150° Ö 180° C 210° G 235° C
Λ 98,8 37 A 94 52
2 99,2 39,0 95 57
Zähigkeit nach j
der WBrmebehand- i
* Zähigkeitsbeibehaltung - * 100 (%)
Wärmebehandlung
Es ergibt sich aus diesen Werten, dass die gemäss
der Erfindung verwendeten Verstärkungsproben einen sehr geringen Wärmeabbau unter scharfen Bedingungen und bei
hohen Temperaturen haben und dass sie hinsichtlich der Beständigkeit
gegenüber Wärme weit besser sind als Polyäthylenterephthalat-Proben,
wie sich aus dem nachfolgenden Vergleichsbeispiel ergibt.
009834/1692 BAD
19645H
Vergleichsbeispiel
Λ
Polyäthylenterephthalat (abgekürzt PEQ?) mit einer
Eigenviskosität von 1,05 und einer endständigen Carboxylgruppen-Konzentration
von 22 lquivalenten/10 g wurde entsprechend dem Verfahren nach Beispiel A hergestellt·
Dieses Polymere wurde als Polymeres Kr. 2 bezeichnet.
Das Polymere Hr. 2 wurde mit einer Spinntemperatur
von 305° C aus einem Spinnkopf mit 56 Lochern mit einer
Extrudiergeschwindigkeit von 56,0 g/Minute versponnen und
in einer Geschwindigkeit von 250 m Je Hinute aufgewickelt·
Eine Heizkammer von 50 cm länge war unterhalb des Spinnkopfes
angebracht und die Temperatur im Wege des Garnes
war auf 350° C eingestellt. Das erhaltene, nichtgestreckte
Garn wurde in einer Geschwindigkeit von 100 m Je Minute
unter den in Tabelle VII angegebenen Bedingungen gestreckt·
Strecken d. der- Strecken d. Strecken d.
Probe sten Stufe zweiten Stufe dritten Stufe
Streckt em- Streck- Strecktem-Streck- 52Ja!" Streck«
peratur verhält- peratur verhält-?;ZP verhältrO
nis Γα) nie |FC) nis
3 | 102 | 4,31 | 150 | 1 | ,48 | 225 | 1 | ,00 |
4 | 102 | 4,31 | 150 | 1 | ,48 | 225 | 1 | ,00 |
Die Probe Mr. 4 wurde weiterhin während 3 Tagen in
einer 0,6#igen Ätherlösung von Diazomethan gehalten. Die Eigenschaften des erhaltenen Garnes wurden bestimmt. Probestücke
aus dem Garn mit dem gleichen Aufbau wie die in
Beispiel 1 gebildeten wurden dem Wärmeabbau in der gleichen
OO003A/169
19645H
Weise wie in Beispiel T unterworfen. Sie Ergebnisse sind
in Tabelle VIII enthalten.
009Ö3A/1692
Probe ELgenvis- Carboxyl-Hr.
koeitat gruppen-
Denier
(Äquivalente 10&g) Zähigkeit Dehnung Young- Zähigkeits- Zähigkeits-(g/den)
(%) Modul 2 beibehaltung beibehaltung
(kg/cm ) im verschlos- im Kautschuk
senen Bohr (?»)
210OQ
3 ο ο CO /J-OO
0,97
0,97
26 12
315 den/ 56 Fäden
315 den/ 56 Fäden 9,21 15,6 1600 45,0
9,18 15,7 1530 64,2
9,18 15,7 1530 64,2
0 86 26 16,1 87 28
Aus den Werten der Tabelle ergibt sich eine bemerkenswerte
Verschlechterung der Polyäthylenterephthalat-Versuchsproben unter scharfen Bedingungen bei hohen Temperaturen.
Garnproben wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 aus den Polymeren Hr. 3, 4, 5 "and 8 hergestellt,
die nach Beispiel B erhalten wurden. Jedes dieser Garne wurde ii der gleichen Weise wie in Beispiel 1 zu einem Probestück
verarbeitet und die erhaltenen Probestücke während 1 Tages in einem luftbad bei 20° C und bei einer relativen
Feuchtigkeit von 65 % stehengelassen. 2,0 g jeder
Probe wurden in Glasrohre von 20 ml eingeschlossen und das verschlossene Rohr während 48 Stunden in einem ölbad
von 150° C eingetaucht. Anschliessend wurden die Proben
herausgenommen und die Zähigkeitsbeibehaltung bestimmt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle IX enthalten.
009834/1692
Beispiel 2 | Polymer Nr. |
Probe Nr. |
Carboxyl gruppen«» Gehalt lente 10 |
Tabelle IX Eigenvis- kosität 6) |
Z- Vert |
B- Vert |
vor der Be handlung (g/den) |
ZäMgkeits- beibehaltuzLg |
|
3 | 5 | 50 | 0,70 | 45 | 0,33 | 8,64 | 83 | ||
4 | 6 | 15 | 0,63 | 45 | 0,33 | 8,44 | 100 | ||
σ ο |
|||||||||
26
0,78
47 0,31 9,04
92
Vergleiche* beispiel 2
0,55
42 0,45
70
CO CD
cn
Es ergibt sich aus den. vorstehenden Ergebnissen,
dass die Probestücke aus Poly-(äthylennaphthalin-2,6-dicarboxylat)
weit bessere Kautschukverstärkungsatrukturen sind als die Probestücke aus Poly-(Äthylenterephthalat).
"
Garnproben wurden in der gleichen Weise wie in
Vergleichsbeispiel 1 aus den PolymerenNr. 6 und7
(Polyäthylenterephthalat) f die nach Beispiel B erhalten
wurden, hergestellt. Biese Garne wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 zu Probestücken verarbeitet und
die erhaltenen Probestücke dem Wärmeabbauversuch unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 2 unterzogen.
Die Ergebnisse sind in Tabelle X enthalten. Die Probestücke wurden entsprechend dem vorstehend beschriebenen
Haftungsverfahren für PEH behandelt und in Abständen von
3 mm in den vorstehend beschriebenen kompoundierten Karkassenkautschuk eingearbeitet· Sie Vulkanisation des Kautschukes
wurde während 50 Minuten bei "135° ^ und 50 kg/cm
unter Herstellung von Versuchsstücken zur Untersuchung der Haftung von Kord und Kautschuk durchgeführt. Eine EMe
des Versuchsstückes wurde festgelegt und die sum Abschälen von fünf Kords aus dem Versuchsstück in einer Richtung von
180° erforderliche Kraft wurde bei Haumtemperatur mit
einem Instron-Zugmessgerät "bestimmt. Die Ergebnisse sind
als Kord-Kautschuk-Haftung (kg/5 Kords) angegeben und in
Tabelle X enthalten.
009834/16 92
Poly- Pro- Carb- Eigen- Zähigkeit Zähig- Kord-Kautmer
be oxyl- visko— vor der keitsbel- schukhaftung
Hr. Hr. grup- sität Behandlung behaltung (kg/5 Kords;
penge- (g/den) (g/den)
halt
(loui-
vante
. IQ5 g) ■ ·
. IQ5 g) ■ ·
6 8 40 0,95 9,18 62 12,9 ,.
7 9 35 1,05 9Λ5 85 5,6
Aus den Ergebnissen dieser Tabelle zeigt es.sich, dass
. bei einer Zunahme des Carboxylgnippen-Gehaltes der Värmeabbau
des Polyäthylenterephthalat-Kords ausgeprägter wird
und dass ein Pol/äthylenterephthalat-Kord mit einem kleinen
Carbosylgruppen-Gehalt ein relativ kleiner Ausmass der Värmeverschlechterung erleidet, jedoch eine erniedrigte
Haftung zu Kautschuk hat.
■fc Vergleichebeiapiel A
Poly-(äthylennaphthalin-2,6-dicarbosylat) mit einer
Eigenviskosität von 0,4-5 wurde bei einer Spinntemperatur
von 300° C aus einem Spinnkopf mife 50 Löchern mit einem
Durchmesser von 0,5 mm und einer lange von 0,9 mm in einer Extrudiergeschwindigkeit von 56 »O g/Minute gesponnen und
in einer Geschwindigkeit von 250 m je Minute aufgewickelt.
Der Bereich 50 cm unterhalb des Spinnkopfee wurde
bei einer Temperatur von 350° C gehalten. Das erhaltene
nichtgestreckte Garm hatte eine Eigenviskosität von 0,40
und einen Carboxylgxuppen-Gehalt von 25 Äquivalenten/10 g.
Das nichtgeatreckte Garn wurde in einem Gesamtstreckver-
009834/1532
hältnis von 5,δ bei einer Aufnehmgeschwindigkeit von 100 m
Je Minute bei 140° C in der ersten Stufe und bei 190° C
in der zweiten Stufe gestreckt· Das erhaltene Garn (Probe Ur- 1t) hatte eine Zähigkeit von 5,82 g/den und eine Dehnung von 4,6 %, einen Z-Wert von 39 "and einen B-Wert von
0,50· -A-US diesem Garn gefertigte Probestücke hatten eine
unzureichende Zähigkeit und erwiesen sich zur Verstärkung von Kautschukgegenständen als ungeeignet·
Jedes Polymere Nr. 10 und 11, die nach Beispiel B
erhalten wurden, wurde bei einer Spinntemperatur von
315° C gesponnen, wobei die anderen Spinnbedingungen wie
in Beispiel 1 waren· Das aSs dem Polymeren Hr. 10 erhaltene
nichtgestreckte Garn wurde in drei Stufen unter den
gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 gestreckt und das aus dem Polymeren Hr. 11 erhaltene nichtgestreckte Garn
wurde in drei Stufen bei einer 10° C niedrigeren Temperatur
als der Strecktemperatur in Beispiel 1 gestreckt· Die
erhaltenen Garnproben hatten die in Tabelle XI aufgeführten Eigenschaften.
OÖÖ8 3471692
Polymer Probe Eigenvis- Carboxyl- Gesam- Z- B~ Zähigkeit Dehnung
BTr. Nr* koaität gruppen- tes Wert Wert (g/den) (%)
BTr. Nr* koaität gruppen- tes Wert Wert (g/den) (%)
Gehalt - Streck-(Iqtdva-c
verhältlente 10bg) nis
Beispiel 3 | 10 | 12 | 0,64 | 30 | 7,0 | 47 | 0,35 | 8,87 | 5 4 |
Vergleiche beispiel 5 |
11 | 13 | 0,62 | 35 | 5,8 | 35 | 0,70 | 6,10 | 6,5 |
19645 H
Die Garnproben wurden in der gleichen Weise wie
in Beispiel 1 zu Probenstücken verarbeitet und die erhaltenen Korde dem VMrmeabbauversuch entsprechend dem
Verfahren von Beispiel 1 unterworfen. Die Ergebnisse
sind in Tabelle XII enthalten.
Zähigkeits- Zähigkeitsbeibe-Probe
beib ehaltung im haltung in Kaut- Jj
Hr. verschlossenen Rohr schuk ($6) ~
1500O 1800C 2100C 235°C
Beispiel 3 12 95,6 33,6 91 48
55·° 18'6 85 12
Es ergibt sich aus den Werten der Tabelle XII, dass
der Kord aus dem Polymeren Hr. 11, der 10,0 Mol# Naphthalin-2,7-dicarbonsäure
als Copolymerbestandteil enthält, in einem höheren Ausmass wärmegesehädigt wird und
als Kautschukverstärkungsstruktur ungeeignet ist.
Das nach Beispiel B erhaltene Polymere Nr. 12 wurde bei einer ßpinntemperatur von 315° C gesponnen, wobei
die anderen Bedingungen wie in Beispiel 1 waren, und unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 zu einem Gesamte tr eckverhältni β von 6,60 gestreckt· Das erhaltene
Garn wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 zu
Korden verarbeitet und die erhaltenen Korde als Probe
0098 34/1692
-Hz-
19645H
Hr. 14 bezeichnet.
Sie Probe Nr. 14 wurde einem Kord-Kautschuk-Haftungstest
unter Anwendung der Klebstoff-Flüssigkeit (Flüssigkeiten A und B)1 die eine Epoxyverbindung enthalten,
und dem kompoundierten Kautschuk für die Karkasse
unterworfen. Weiterhin wurde die Probe einem Warmeabbautest unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel
2 unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle XIII enthalten.
009834/T692
Probe Eigen- Carboxyl- Z- B- . Mr« Viskosität gruppen- Wert Wert
Gehlt
(qft lente/iCrg)
Kord-Kautschuk«
haf tung
(kg/5 Kords)
haf tung
(kg/5 Kords)
Zähigkeitsbeibehaltung bei 150° G in verschlossenen Bohr
0,67 '
0,66
26
Λ
44 0,33 9,4
Vergleichsbeispiel 6
0,60
10
45 0,33 4,0
Mercaptobenzimidazol als· Antioxidationsmittel für
Kautschuk und Diphenylguanidin als Vulkanisationsbeschleuniger wurden jeweils aus einer 3$£gen Lösung im
Aceton auf Korde aufgebracht,, die aus der Probe Hr* 2
(PEH), erhalten nach Beispiel 1r und der Probe Hr. 3
(ΡΕΦ), erhalten nach Vergleichsbeispiel 1,, hergestellt
worden waren« Me auf diese; Weise behandeltem. Korde wurden in den vorstehend beschriebenen kompoundierten Kautschuk eingebettet und anschliessend wahrend 1 Stunde bei
150° C und 50 kg/cm und während weiterer 48 Stunden bei
150° C vulkanisiert. Me Zähigkeitsbeibehaltung der Korde wurde im Vergleich zu dem Rohkord, der kein Antioxidationsmittel
und keinen Vulkanisationsbeschleuniger enthielt, verglichen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle
XIV enthalten.
Tabelle XIV Zähigkeitsbeibehaltung (%)
Probe Roh- Mercaptobenzimidazol Diphenyl-Hr.
stück guanidin
2 (PEN) 99,y 98,9 92,7
3 (PET) 90,1 59,8 43,8
Aus den Werten der Tabelle ergibt es sich, dass Polyäthylenterephthalat-Korde einen bemerkenswerten
Abfall der Zähigkeit erleiden, jedoch die Poly-(äthy-
009834/ 1692
19645 U
lennaphthaliii-2,6-dicarbo3£ylat)-Korde als Kautschukver-Stärkungsmittel sehr gut sind·
Ein entsprechend dem Verfahren nach Beispiel A hergestelltes Poly-(äthyleimaphthalin-2t6-dicarbO3ylat) wurde bei einer Spinntemperatur von 315° C unter Anwendung Λ
eines Spinnkopf es mit 192 Löchern mit einem Durchmesser ™
von 0,5 mm mit einer Erbrudiergeschwindigkeit von
235 g/Hinute versponnen und dann in einer Geschwindigkeit
von 300 m je Hinute aufgewickelt· Eine Heiskammer von
50 cm länge war unterhalb des Spinnkopfes angebracht und
die Temperatur im Wege des Garnes wurde auf 350° G eingestellte Bas erhaltene nichtgestreckte Garnwurde in einer
Aufnehmgeschwindigkeit von 75 m «Je Minute in drei Stufen
bei den nachfolgend angegebenen Temperaturen und Streck-'verhältniesen gestreckt ι
009834/1692
19645H
Pro- Streck- Streck- Streckte verhalt- verhalt- verhält-Nr. nie i.d. nis i.d· nie i.d.
I.Stufe 2.Stufe 3» Stufe
Gesamtes Streckverhältnis
17
18
4,85
6,00
1,39 1,06
1,10 1,o6
7,13
7,00
Vergleichsbeispiel ?
3,90 1,39
Kuli
erhaltenen Garne hatten die in Tabelle XVX
aufgeführten Eigenschaften.
Fro- Eigen- Carb- Ben/192 ZaMg- Dehnung
be vieko- oxyl- Fäden keit (%)
Br. sit&t grup- (g/den)
penge-
halt
(W-Tente/
Z- B-Vert Wert
17 | 0,60 | 34 | 990 | 7» | 5 | J | ,2 | 41 | 0,38 |
18 | 0,60 | 34 | 1000 | 9, | 1 | 4 | ,6 | 48 | 0,30 |
19 | 0,60 | 1300 | 5, | 0 | 6 | ,8 | 34 | 0,70 | |
009834/1692
Anschliessend wurde ein Gürtelreifen unter Anwendung
von jeweils aus den Eroben Kr· 17» 18 und 19 erhaltenen
Poly-Cäthylennaphthalin-Svö-dicarboaqrlat-FädeiL
als Verstärkungsgürtel und eines Bayon-Kords als Karkasse hergestellt. Der als Verstärkungsgürtel eingesetzte
PEff-Kord war aus zwei der vorstehend aufgeführten
Garne (28S χ 28Z, T/iO cm) aufgebaut und der Gürtel enthielt 30 Korde auf 5 cm mit vier Schichten, per fiayon-Kord
als Karkasse hatte 1650 Denier/2 (47S χ 4?Z,
T/10 cm) und die Karkasse enthielt 38 Kord auf 5 cm niit
zwei Schichten. Die Grosse des Reifens war 165 SR 13.
Die Korde für das Band waren in einem Winkel von
etwa 15° gegen die Umfangsrichtung angeordnet und die
Korde für die Karkasse waren in einem Winkel von 90°
zur TJmfangsrichtung angeordnet. Die Eigenschaften der
erhaltenen Gürtelreifen sind in Tabelle XVII zusammengefasst.
Rei- Pro- Z- B- Maximal- Abnützung Kantungs- |
fen be Wert Wert geschwin- der Lauf- kraft, Xkg)
Nr. Hr. ' digkeit fläche
(km/Std.)
1 | 17 | 41 | 0 | »38 | 240-250 | gering | 125 |
2 | 18 | 48 | 0 | ,30 | 250-260 | gering | 130 |
3 | 19 | 0 | ,70 | 200-210 | beträchtlich | 105 |
Pussnotei Maximalgeschwindigkeit ist diejenige Geschwindigkeit, bei der sich das Kautschukverstärkungsmaterial von dem Kautschuk am
Schulterteil des Reifens ablöst.
009834/1692
«*■* ", 13645ΐ
Die Kantungskraft ist diejonige Kraft (kg), die auf
den. Reifen ausgeübt wird, wenn der Gleitwinkel des Reifens
2° während des Laufes bei 80 km/Stunde bei einem
Reifendruck vcot 1»,7 kg/tem «od. tatter einer Belastung; voit
40© kg; wird*
Wie sich aus Tabelle Χ1ΠΣ ergibt« zeigt der Seifen
Rr. 3 eine stärkere Abnützung am der lauffläche an die
Reifen Hr. Ί und 2 und ist hinsichtlich der Waximalgesehwindigkeit
und Eantungskraft schlecht. Somit ist die
Kbrdprobe Hr. j als Gürtel zur Verwendung zum Aufbau
eines Reifens ungeeignet·
Ein nichtgestrecktes Garn aus Poly-(äthylennaphtbalin-2,6-äicarboiylat)
mit einer Eigenviskosität von 0,65 und einem Carboxylgruppen-Gehalt von 56 Äquivaleten/10
C wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 6 hergestellt. Dieses nichtgestreckte Garn wurde um das
7,1 fache der ursprünglichen Lange gestreckt, während
die Temperatur von Beschifekungswalze, Heizdampf und
Streckwalze bei 1000C, 305° 0 und 210° C gehalten wurden.
Das erhaltene Garn hatte 1000 Denier auf 192 Fäden, eine
Zähigkeit von 9,28 g/den, eine Dehnung von 4,5 %, einen
Z-Wert von 45 und einen B-Wert von 0,55. Reifen wurden
mit dem erhaltenen Garn als Gürtel und handelsüblicheny
Rayon mit einer Zähigkeit von 5,0 g/den und einer Dehnung
von 15,0 #, Polyethylenterephthalat mit einer Zähigkeit
von 8,6 g/den und einer Dehnung von 15,0 %
und Hylon-6 mit einer Zähigkeit von 9,4 g/den und einer
Dehnung von 17»5 % als Karkasse aufgebaut. Der Reifen
Hr. 4 dient als Vergleich, wobei sowohl Gürtel als auch
Karkasse aus Rayon besteht.
0 0 9 8 3 4/16 9 2
Karkasse
Gürtel
Bei- Material Denier Anzahl Anzahl Hr. Material Denier An- Kr. Kr.
fan b»d· an- der der d.Enden b.d„an- zahl der d.Enden
Kr· gebenen Scnich- Zwir- je 5 cm gegebenen d. Zwir- je 5 cm
Vergleichs—
beiapiel 8
4 Bayon
1650/2
Rayon 1650/3
3 Eayon
1650/2
PEK
2000/2
28x28 50
Bgapiel 7
6 PET
1000/3
39x39 35
1260/2
39x39 33
2000/2
2000/2
28x28 30
28x28 30
OO
CaJ
to
to
to
Diese Gürtelreifen (165 SR13, Karkassen-Kordwinkel
90°, Gürtel-Kordwinkel 15°) hatten die folgenden Eigenschaften gemäss Tabelle
Helfen- Maximal Kantungs- Erzeugte Wärme
Nr. geschwin- kraft während Fahrens digkeit (kg) bei 220 km/Std.
(km/Std.) (0C)
Vergleichsbeispiel 8 4
220-230
116
25O-2bO
130
24O-250
135
60
60
230-240
130
70
Die erzeugte Wärme ist als Temperatur in C
vom Schulterteil des Reifens bei einem Reifendruck von 1,7 kg/cm2 unter einer Belastung von 400 kg angegeben·
Es ergibt sich aus den Werten der Tabelle, dass
ganz ausgezeichnete BeIfen gebaut werden können, wenn
Poly-(äthylen-naphthalin-2,6-dicarboxylat) als Gürtelmaterial eines Gürtelreifens verwendet wird.
OO983 A IA 69 2
1984514
Beispiel β
Das gestreckte Garn aus
2,5-dicarT3O3£ylat)nach Beispiel 7 wurde zu den in Tabelle XX aufgeführten Korden gefertigt, die als Yerstärinings·* material für die Lauffläche von einseitigen Gürtelreifen verwendet wurden. Glasfaden wurden als Vergleich verwendet. Als Zarkassen-Verst&ckttngsmaterial wurden die gleichen Rayon- und Polyäthylenterephthalat-Garne f wie sie in Beispiel 7 verwendet wurden, eingesetzt*
2,5-dicarT3O3£ylat)nach Beispiel 7 wurde zu den in Tabelle XX aufgeführten Korden gefertigt, die als Yerstärinings·* material für die Lauffläche von einseitigen Gürtelreifen verwendet wurden. Glasfaden wurden als Vergleich verwendet. Als Zarkassen-Verst&ckttngsmaterial wurden die gleichen Rayon- und Polyäthylenterephthalat-Garne f wie sie in Beispiel 7 verwendet wurden, eingesetzt*
0 9 8 3 4/163 2
Karkasse Lauffläche
Bei- Na- Denier An- Schrä-
fen terial b.d.an- zahl gungs-
Hr. gegebe- der winkel
nen An- Zwir- i.d· Um-
zahl v. nungen fangs-
Faden (T/ richtung 10 cm) d.Reifens
zahl der Enden Je
5 cm
5 cm
An«.
schragttngsvinkel
Denier Anfeeri&l
b.dfan- zahl
gegebe- dor
nen An- Zwir- i.d.Umzahl d. nun- fangs-Faden gen
gegebe- dor
nen An- Zwir- i.d.Umzahl d. nun- fangs-Faden gen
Xt/
10cm)
richtung
d.Reifens
d.Reifens
Anzahl der Enden und
Schichten
Vergleich 8 FET 1000/3 39/39
Glas 5000/1
27°
FEI 1Q00/3 39/39 33(
28/28 27°
10
Hayon 1650/2 47/47 33X
OT 200/2 28/28 27(
O O CD
CD
on
4>
196Λ514
Biese Hei fen wurden an einem Kraftfahrzeug angebracht und ein Fahrtest durchgeführt. Der Versuch wurde
auf einer Strasse, von der 350 % gepflastert waren.f bei
einer maximalen Geschwindigkeit iron 120 km/Stunde durchgeführt.
Der Reifendruck der Reifen betrug 2,0 kg/cm ·
Das Glasfaser-Verstärkungsmaterial des Reifens Nr. 8
war auf Grund von Ermüdung gebrochen, nachdem ein durchschnittlicher
Abstand von 40 000 km gefahren worden waren. μ
Es trat ein merklicher Abfall der Kantungskraft auf und
der Laufflächenteil war erheblich abgenützt· Andererseits
wurden Verschlechterungen der Eigenschaften beim Reifen
Nr. 8 nicht erkannt, nachdem er eine Durchschnittsstrecke
von 60 000 km gefahren war und beim Reifen Hr, 10 wurden
ebenfalls keine Schäden erkannt, nachdem er einen Durch—
schnittsabstand von 50 000 km gefahren war.
Ein nicht gestrecktes Garn aus Poly-(äthylennaphthalin-2,6-dicarboxylat),
wie es nach Beispiel 7 erhalten wurde, wurde unter den folgenden Bedingungen gestreckt« I
Strecktemperatur (0C) Streckverhältnis
Erste Stufe 140 (Dorn) 6,0
Zweit· Stufe 190 (Platte) 1,10
Dritte Stufe 220 (Platte) 1,12
7,40(insgesamt)
Das auf diese Weise erhaltene gestreckte Garn hatte •inen Denier von 950 Je 192 Fäden, einen Z-Vert von 47
und einen B-V#rt von 0,35. Unter Anwendung dieses Garn··
98 3^/1&92
und der gleichen Rayon- "and Polyäthylenterephthalat-Garne,
wie die in Beispiel 8 verwendet wurden, wurden die in
Tabelle XXI aufgeführten Korde hergestellt· Diese Korde
wurden der vorstehend beschriebenen Klebstoffbehandlung
unterworfen und in einen koiapoundierten Kautschuk als
Gürtel in der in Hg· 4· gezeigten Veise eingebettet. Die
Vulkanisation des Kautschukes wurde während 10 Minuten bei 135° 0 durchgeführt, und ein V-Eiemen gebildet. Der
Betriebsversuch wurde unter einer Belastung von 50 kg
unter Anwendung eines Laufrades mit einem äusseren Durchmesser
von 60 ram, das mit 35600 Umdrehungen je Minute gedreht
wurde, durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle XXI enthalten.
009834/1692
Bie- Ha- Denier Rr. Zähig- Zähig- Wachs- Deuerhaf-
men terial b.d.an- &eT keit keits- turn n. tigkeit
Hr. geführ- Zwir- des Eie-beibe- 24-std. (Index)
ten An- nun- mens haltung Be- *■
zahl v· gen (kg) d.Eie- trieb
Fäden (T/ mens n.
10cm) 72 Std. ZxS
1 FEN | 950/5/3 | 10x15 | 520 | 96 | 0,25 | 180 |
2 Kayon (Ver gleich) |
i100/2/5 | 10x27 | 310 | 85 | 0,60 | 100 |
3 HEiD (Ver-* gleich) |
1000/3/3 | 10x15 | 430 | 75 | 1,52 | 130 |
*) Wachstum OQ, bezogen auf die Anfangslänge
vor dem Lauf.
Es ergibt sich aus den vorstehenden Werten der Tabelle,
dass mit PEN-Kords verstärkte Eiemen ganz ausgezeichnete Eigenschaften im Vergleich zu anderen Riemen
haben.
Ein nichtgestrecktes Garn aus Poly-(äthylennaphthalin-2,6-dicarboxylat)
wurde unter den in TabelleXXII angegebenen Bedingungen gestreckt und ein Garn mit einem
Denier von 1000 auf 192 Fäden erhalten. -Die Eigenschaften
der erhaltenen Garne sind in Tabelle XXII zusammengefasst.
009834/1692
196Α5Ί4
4 | 5 | Band | 6 | Nr. | 8 | 9 | |
7, | |||||||
Strecken der | |||||||
ersten Stufe | 150 | 140 | 140 | 140 | 140 | ||
Temperatur (0G) | 6,00 | 5,50 | 5,50 | 140 | 5,oo | 4,50 | |
Verhältnis | 5,50 | ||||||
Strecken der zweiten Stufe |
200 | 175 | 175 | - | - | ||
Temperatur (0O) | 1,13 | 1,31 | 1,31 | 175 | - | - | |
Verhältnis | 1,09 | ||||||
Strecken der | |||||||
dritten Stufe | 220 | 180 | 240 | - ΐ- | - | ||
Temperatur (0C) | 1,07 | 1,00 | 0,93 | - | mm | — | |
Verhältnis | - | ||||||
Strecken der vierten Stufe |
230 | - | - - | -■ | - | ||
Temperatur (0C) | 1,05 | - | - | -MM | - - | ||
Verhältnis | 7,61 | 7,14 | 6,69 | - | 5,00 | 4,50 | |
Gesamtes Streck
verhältnis |
0,899 | 0,906 | 0,878 | 6,00 | 0,850 | 0,796 | |
Schallori.entie- rung |
0,354 | 0,347 | 0,355 | 0,883 | 0,303 | 0,279 | |
An | 286,5 | 284,5 | 282,9 | 0,327 | 277,2 | 275,1 | |
Tm (0C) | 1,3680 | 1,3650 | 1,3630 | 280,0 | 1,3580 | 1*3575 | |
P | 57 | 57 | 65 | 1,3620 | 39 | 40 | |
ι ei) ■ ■ | 0,63 | 0,63 | 0,62 | 45 | 0,60 | 0,60 | |
Eigenviskosität | 30 | 30 | 32 | 0,61 | 34 | 34 | |
Carboxylgruppen-
Eonzentration (Äguivalente/ 10© ß) |
3,800 | 2,780 | 2,380 | 35 | 1,700 | 1,250 | |
Young-Modul
(kg/mmz) |
9,45 | 8,38 | 7,07 | 2,500 | 4,90 | 4,14 | |
Zähigkeit(g/den) | 3,9 | 5,7 | 11,0 | 6,09 | 19,0 | 26,1 | |
Dehnung (%) | 47 | 47 | 42 | 7,8 | 35 | 29 | |
Z-Vert | 0,36 | 0,39 | 0,36 | 42 | 0r68 | QM | |
B-Vert | 0,53 | ||||||
00983Λ7 169 2
19645U
V-Biemen wurden unter Anwendung der Korde aus diesen Haterialien in der gleichen Weise wie in Beispiel 9
hergestellt. Die erhaltenen V-Riemen hatten die in Tabelle XXIII aufgeführten Eigenschaften. Der Aufbau des
Kordes war 1000 den/3/3, 1OZ χ 15S (T/10 cm).
RLe- Z- B- ZaMg- Zähigkeits- Wachstum , Dauerhafmen
Wert Wert keit beibehaltung (%) tigkeit
Nr. (kg) (%) nach nach 24- (Index)
72 Stunden stdg.Lauf
4 | 47 | 0,36 | 550. | 97 | 0,20 | 200 |
5 | 47 | 0,39 | 520 | 94 | 0,24 | 165 |
6 | 42 | 0,36 | 500 | 91 | 0,40 | 140 |
7 | 42 | 0,53 | 480 | 85 | 0,55 | 100 |
8 | 35 | 0,68 | 430 | 65 | 1,40 | 80 |
9 | 29 | 0,68 | 410 | 70 | 0,95 | 95 |
Es ergibt sich aus den Werten der Tabelle XXIII,
dass die Riemen Nr. 8 und 9, die PEN-Garnkord mit einem
Z-Wert von weniger als 35 und einen B-Wert von mehr als |
0,65 enthalten, hinsichtlich der Zähigkeit unzureichend
sind, ein starkes Wachstum während des Lauf es erleiden
und eine niedrige Dauerhaftigkeit besitzen. Andererseits haben die Riemen Nr. 4 bis 7, die PEN mit einem grossen
Z-Wert und einem kleinen B-Wert enthalten, eine grosse
Dimensionsstabilität und ausgezeichnete Dauerhaftigkeit.
Diese FEBT-Kords sind ganz ausgezeichnet als Riemenverstärkungsmaterialien.
009834/1692
Claims (1)
- Patentansprüche1· Kautschukgegenstände, die mit laden aus einem praktisch linearen Polyester verstärkt sind, dadurch gekennzeichnet , dass der Polyester im wesentlichen aus wiederkehrenden Einheiten von lthylennaph.thalin-2,6-dicarboxylat aufgebaut ist und eine Eigenviskosität von mindestens 0,5 und eine Konzentration an Carboxylgruppen von weniger als 60 Äquivalenten je Million Gramm ^. des Polymeren besitzt·2. Kautschukgegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfaden in dem Kautschukgegenstand so eingebettet sind, dass sie praktisch in einer Richtung angeordnet sind, in der eine Zugkraft auf den Kautschukgegenstand ausgeübt wird.3· Kautschukgegenstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeieluuet, dass die Konzentration der Carboxylgruppen im Bereich von 15 bis 55 Äquivalenten Je Million Gramm des Polymeren liegt.4. Kautschukgegenstand nach Anspruch. 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden einen nachfolgend definierten Z-Wert von mindestens 36ft Z- 200 Λ η - 3,6OS - 0,118 Tm ~O,OO7(L-5O)2 + Ο.Ί3* TmS - (20 ± 1)worin ,.-..■■-■_Δη die Doppelbrechung des Fadens, S die Schallorientierung, ■;.;Tm den Schmelzpunkt bei kos tanter Länge in 0C ufiär L die Kristallgrösse (2) ^=-..bedeuten,-besitzen. .^ -.- -■ -..".-■;-v--.< ,.-'■>,,;..-.· ν <.: - ■■■■■'.'00983 4/169 2, 5· Kautschukgegenstände nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden einen nachfolgend definierten B-Vert von nicht mehr als 0,65das spezifische Gewicht und L die Eristallgrössebedeuten, besitzen.6. Reifen, bei denen eine verstärkende Faserstruktur in Gürtelform an der Innenseite der Lauffläche eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstruktur aus Fäden eines praktisch linearen Polyesters aufgebaut ist, der im wesentlichen aus sich wiederholenden Einheiten von lthylennaphthalin-2,6-dicarbo3q5rlat besteht und eine Eigenviskosität von mindestens 0,5 und eine Konzentration der Carboxylgruppen von weniger als 60 Äquivalenten ^e Million Gramm des Polymeren besitzt, wobei der Faden einen Z-Wert gemäss Anspruch 4 von nicht weniger als 40 besitzt* |7· Reifen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Faden einen B-Wert gemäss Anspruch 5 von nicht mehr als 0,65 besitzt·8. Riemen, worin eine verstärkte Faserstruktur in einem Kautschukgegenstand so eingebettet ist, dass sie mindestens in Längsrichtung des Riemens angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstruktur aus Fäden eines praktisch linearen Polyesters aufgebaut ist, der im wesentlichen aus wiederkehrenden Einheiten von Äthylennaphthalin-2,6-dicarboxylat beeteht und eine Eigenvisko-9 834/1692. 196A514sität von mindestens 0,5 und eine Konzentration an
Carboxylgruppen von weniger als 60 Äquivalenten je Million Gramm des Polymeren besitzt, wobei der Faden einen Z-Wert nach Anspruch 4 von nicht weniger als 36 besitzt. 9· Biemen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Faden einen B-Wert gemass Anspruch 5 von nicht mehr als 0,65 besitzt·009834/18926iLeers e i t e
Applications Claiming Priority (4)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0630995A2 (de) * | 1993-06-22 | 1994-12-28 | Akzo Nobel N.V. | Multifilament-Garn aus Polyäthylennaphthalat und Verfahren zu seiner Herstellung |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0630995A2 (de) * | 1993-06-22 | 1994-12-28 | Akzo Nobel N.V. | Multifilament-Garn aus Polyäthylennaphthalat und Verfahren zu seiner Herstellung |
EP0630995A3 (de) * | 1993-06-22 | 1995-07-26 | Akzo Nobel Nv | Multifilament-Garn aus Polyäthylennaphthalat und Verfahren zu seiner Herstellung. |
US5618480A (en) * | 1993-06-22 | 1997-04-08 | Akzo Nobel N.V. | Process of making multifilament yarn, monofilament or film of polyethylene naphthalate |
Also Published As
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