DE1939340A1 - Reinforcing threads or cords - Google Patents
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Description
Verstärkende Garne oder SchnüreReinforcing yarns or cords
Die vorliegende Erfindung "betrifft verstärkende Garne oder Schnüre, und insbesondere verstärkende Garne oder Schnüre, die in "beweglichen Kautschukgegenständen verwendet werden.The present invention "relates to reinforcing yarns or Cords, and in particular reinforcing yarns or cords that be used in "movable rubber articles.
Es gibt Anwendungen in der Kautschukverarbeitung, "bei denen verstärkende Garne oder Schnüre hoher Festigkeit und Steifheit erforderlich sind, aber wegen des starken Biegens, das "bei beweglichen Saubscbukprodukten stattfindet, sind bestimmte andere Eigenschaften von gleicher Bedeutung. Kautschukverstärkende Garne oder Schnüre müssen daher in der Lage sein, wiederholten zyklischen Deformationen zu widerstehen, die auf im Produkt erzeugte Spannungs-, !Compressions- und Scherkräfte zurückzuführen sind.There are applications in rubber processing, "where Reinforcing yarns or cords of high strength and stiffness are required, but because of the severe bending that "when moving Vacuum cleaning products taking place are certain others Properties of equal importance. Rubber reinforcement Yarns or cords must therefore be able to repeat to withstand cyclical deformations generated on in the product Tension, compression and shear forces are.
Viele Kautschukgegenstände v/erden mit Garnen oder Schnüren aus Textilmaterialien, wie Baumwolle, Rayon, "ITyIon, verstärkt. Um eine noch größere 'Verstärkung zu erzielen, ist es möglich,!Schnüre aus Pasorn auf anorganischer Basis, z.B. Stahl, Glasfaser, herzustollen, und diese Pasern sind auch temperaturbeständiger. Stahl besitzt jedoch eine große Dichte, so daß aeino Verwendung Gewichtsnachteile mit sich bringt, und Glasfaserr-iatorial ist oberflächenGnrpfindlich und anfällig für Ermüdung untor harten Betriebsbedingungen.Many rubber articles are reinforced with yarns or cords made from textile materials such as cotton, rayon, "ITyIon. Um To achieve an even greater 'gain, it is possible to! strings made of pasorn on an inorganic basis, e.g. steel, fiberglass, and these lines are also more temperature-resistant. However, steel has a high density, so that it can be used Brings weight disadvantages, and fiber optic is r-iatorial Surface sensitive and prone to fatigue and hardness Operating conditions.
Weitgehend aus elementarotn Kohlenstoff.zusammengesetzte PasernMainly composed of elementary carbon
00983 6/174600983 6/1746
19333401933340
■' . ■ " ■ . - _ 2 — ■■"■ -a/ -■ '. ■ "■. - _ 2 - ■■" ■ -a / -
wurden jüngst zur Verstärkung -von Kunststoffen entwickelt,, "bei denen sie ihr hohes Verhältnis von"Steifigkeit au Gewicht und ihr hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht dazu "befähigt, erfolgreich mit Glasfaser und S^ahl zu konkurrieren..were recently developed for reinforcement of plastics which they give their high ratio of "stiffness to weight and." their high strength-to-weight ratio "enables to compete successfully with fiber optics and S ^ ahl ..
Kohlefasern besitzen hohe !Festigkeit und hohe Moduli, aber ihre Bruchdehnung liegt im Bereich von 6c/o bis·weniger als 0,5$..Carbon fibers have high strength and high moduli, but their elongation at break is in the range from 6 c / o to less than $ 0.5 ..
In vielfädigen Garnen kann Fadenmigration auftreten, die individuelle Padenlänge kann daher über kurze Entfernungen im Garn . schwanken. In Garnen.aus hochdehnungsfähigeia Material ist dies..-, kein Problem, da die Schwankungen im Vergleich zur Bruchdehnung gering sind, jedoch im PaIIe vieler Kohlenstoff/Graphit-Garne können einzelne. "Fäden bei der Garnausdehnung ganz verschieden- > beansprucht v/erden, und dies ergibt eine geringe Festigkeit. ■ ,In multifilament yarns, thread migration can occur, the individual Pade length can therefore be used over short distances in the yarn. vary. In yarns made from highly extensible material, this is ..-, no problem, since the fluctuations compared to the elongation at break are small, but in the range of many carbon / graphite yarns can individual. "Threads in yarn expansion are very different-> stressed v / ground, and this results in poor strength. ■,
Gemäß der vorliegenden Erfindung, umfaßt ein Verfahren zur Herstellung verstärkender Garne die Imprägnierung eines. Bündels■-.-'.- ■ spröder "Päd-en-'mi.t" einer Flüssigkeit, die naelif olgeiid in eine . " elastische Festsubstanz mit hoher Poissonscher Konstante überführt ■■ werden kann, das Verswirnen des Fadenbündels zu einem Garn und Umwandlung der Flüssigkeit in die elastische Festsubstanz, wobei die spröden Fäden, Fad en mit einem sj>ez if Ischen Hodul von wenigstens 5.03.10 cm (200-10 inch) sind. .In accordance with the present invention, a method of making reinforcing yarns comprises impregnating one. Bundle ■ -.-'.- ■ brittle "Päd-en-'mi.t" of a liquid which naelif olgeiid into a. "elastic solid substance with high Poisson's constant can be transferred, the twisting of the thread bundle into a yarn and conversion of the liquid into the elastic solid substance, whereby the brittle threads, threads with a sj> ez if Ischen Hodul of at least 5.03.10 cm (200-10 inch).
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Herstellung verstärkender Schnüre die Imprägnierung von wenigstens .zwei Bündeln spröder Fäden mit einer Flüssigkeit, die nachföl-. gend in eine elastische Festsubstans mit hoher Poissonscher Konstante .umgov/andelt werden kann, Verzwirnen der Fädeiibündei· zu einer Schnur und '.Umwandlung der Flüssigkeit in die elastische Festsubstanz, wobei die spröden Fäden Fäden mit einem spezifi-1-sehen Ιί ο dul von wenigstens 5Ό;3·1Ο&οιη (200·10ΰ inch) s-ind.In accordance with the present invention, a method for making reinforcing cords comprises impregnating at least two bundles of brittle filaments with a liquid that can be followed by oil. can be quietly / andelt .umgov in an elastic Festsubstans high Poisson constant twisting the Fädeiibündei · to a string and '.Umwandlung of the liquid in the elastic solid substance, wherein said brittle threads threads having a specific 1 -See Ιί ο of dul at least 5Ό ; 3 · 1Ο & οιη (200 · 10 ΰ inch) s-ind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung' umfaßt auch ein verstärkeiides. Garn oder eine verstärkende öchnur v/enigst,ens ein Bündel spröder Faden, wobei die einzelnen Fäden ein spezifisches Modul von wenigstens 50ι>·10 cm (200· 10 inch) besitzen und jeder Faden mit einer Glastiaohen Featöubstans lioher: Bqissonsclier Ko7istan-According to the present invention, a reinforcement also includes. Yarn or a reinforcing eyelet only v / at least, ens a bundle of brittle thread, the individual threads having a specific module of at least 50ι> 10 cm (200 · 10 inch) and each thread with a Glastiaohen Featöubstans lioher: Bqissonsclier Ko7istan-
0G9 8 36 / 1 7 Λ60G9 8 36/1 7 Λ6
" ' . BAD ORIGINAL"'. BAD ORIGINAL
te umhüllt ist.te is wrapped.
Die spröden Faden bestehen aus Materialien mit hoher Festigkeit, aber geringer Dehmingsfähigkeit, z.B. Bor, Kohlenstoff, Graphit. Vorzugsweise besitzen die Fäden ein längenverhältnis von wenigstens 100:1.The brittle threads are made of materials with high strength, but poor dimming ability, e.g. boron, carbon, graphite. The threads preferably have a length ratio of at least 100: 1.
Das spezifische Modul eines Fadens ist das Youngsche Modul desThe specific module of a thread is the Young's module des
ρ ρρ ρ
Fadens in kg/cm (oder lb/in ), parallel zur Fadenachse gemessen und dividiert durch die Dichte des Materials in kg/cm (oder Ib/irr ). Beispiele der Werte spezifischer Moduli von Faden, die für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind bei Kohlefaden:. 109,2*1O7 bis 177,8'107Cm (430·106 bis 7OOMO6 inch), bei Borfäden: 172,7-1O7Cm (680ΊΌ6 inch), bei Graphitfäden: 177,8·107 cm bis 279v107cm (7OO*1O6 inch bis 1100-1O6 inch)* ^ VThread in kg / cm (or lb / in), measured parallel to the thread axis and divided by the density of the material in kg / cm (or Ib / irr). Examples of the values of specific moduli of thread suitable for use in the present invention are for carbon thread: 109.2 * 10 7 to 177.8'10 7 cm (430 x 10 6 to 70OMO 6 inches), with braid: 172.7-1O 7 cm (680ΊΌ 6 inches), with graphite threads: 177.8 x 10 7 cm to 279 v 10 7 cm (7OO * 1O 6 inch to 1100-1O 6 inch) * ^ V
Das flüssige Imprägniermittel kann ih die elastische Festsubstanz auf vielfache ¥eise umgewandelt werden, z.B. durch Abkühlen, chemische Vernetzung, die tatsächlich angewendete Methode ist dabei von relativ.geringer Bedeutung und nur von der .verwendeten Flüssigkeit abhängig.The liquid impregnating agent can ih the elastic solid substance can be converted in multiple ways, e.g. by cooling, chemical crosslinking, the actual method used is of relatively little importance and only of the one used Liquid dependent.
Die elastische Festsubstanz muß eine hohe Poissonsche Konstante besitzen, vorzugsweise von wenigstens 0,45, gemessen bei einer-Zugdehnung nicht über 5$, und es ist besonders erwünscht, wenn die Poissonsche Konstante der elastischen Festsubstanz wenigstens 0,48 beträgt, gemessen bei Zugedehnungen nicht größer als 5/S.The elastic solid substance must have a high Poisson's constant preferably of at least 0.45 as measured at one tensile elongation not over $ 5, and it is especially encouraged though at least the Poisson's constant of the elastic solid substance 0.48, measured in the case of tensile elongations, is not greater than 5 / S.
Vorzugsweise ist die Flüssigkeit eine Resorcin-Formaldehyd-Lat.ez (RFL) Klebstoffzusammensetzung. Beispiele für geeignete TiPL-Zusammensetzungen sind: ·The liquid is preferably a resorcinol-formaldehyde-Lat.ez (RFL) adhesive composition. Examples of suitable TiPL compositions are:
a.) eine wäßrige Dispersion aus Resorcin-Formaldehydharz, Vinyl-a.) an aqueous dispersion of resorcinol-formaldehyde resin, vinyl
pyridinkautöchuk und Butadionkautschuk und b) eine-wäßrige Dispersion aus Resorcin-Formaldchydharz und'pyridinkautöchuk and butadione rubber and b) an aqueous dispersion of resorcinol formaldehyde resin and '
natürlichem Kautschuk. 'natural rubber. '
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Beispiele für andere geeigneteFlüssigkeiten sind Lösungen Ton Polymerisaten in organischen Lösungsmitteln, z.B. cis-Polyisopren, das Dicumylperoxyd in η-Hexan enthält, und. flüssige Polymerisate, z.B. flüssige Polyurethane.Examples of other suitable liquids are solutions Clay polymers in organic solvents, e.g. cis-polyisoprene, which contains dicumyl peroxide in η-hexane, and. liquid Polymers, e.g. liquid polyurethanes.
Das oder die imrpägnierte Fadenbündel kann zu einem Garn oder einer Schnur verzwirnt werden, "bevor oder nachdem die Flüssigkeit in die elastische Festsubstanz umgewandelt wird oder, falls die Flüssigkeit eine Zusammensetzung ist, die getrocknet werden muß und dann vernetzt wird, sobald die Zusammensetzung trocken ist, jedoch "bevor die Vernetzung beendet ist.The or the impregnated thread bundle can be a yarn or twisted with a string "before or after the liquid converted into the elastic solid or, if the liquid is a composition, dried must and then crosslinked once the composition is dry is, however, "before the networking is finished.
Die Flüssigkeit dringt beim Imprägnieren praktisch vollständig in die Fadenbündel ein, da die Fadenbündel nicht verzwirrit sind und demzufolge eine lose Struktur besitzen. Wenn daher die Flüssigkeit in die elastische Festsubstanz umgewandelt wird, ist jeder Faden mit der elastischen Festsubstanz umhüllt. Die Garne oder Schnüre der vorliegenden Erfindung bestehen daher aus Bündeln spröder Fäden, in denen" die einzelnen Fäden mit der elastischen Festsubstanz, die eine hohe. Poissonsche Konstante besitzt, ummantelt sind. ■: νThe liquid penetrates practically completely during impregnation into the thread bundle, as the thread bundles are not tangled and consequently have a loose structure. Therefore, when the liquid is converted into the elastic solid substance, is each thread is covered with the elastic solid substance. The yarns or cords of the present invention therefore consist of bundles of brittle threads in which "the individual threads with the elastic solid substance which has a high Poisson's constant, are sheathed. ■: ν
Die Stärke der Verzwirnung des Garnes oder der Schnur richtet sich nach den besonderen gewünschten Eigenschaften, im allgemoi- f nen aber wird- in einem Garn der mittlere Helix-Winkel der Fäden in bezug auf die Achse des Garnes nicht 20° übersteigen, und die Stärke der Verzwirnung in einer Schnur wird nicht größer sein als ein Helix-Winkel von 20°, bezogen auf die Achse der.'Schnur.The strength of the twist of the yarn or the cord depends on the particular properties desired in the allgemoi- f but the filaments in a yarn NEN wird- the average helix angle with respect to the axis of the yarn does not exceed 20 °, and the strength of The twisting in a cord will not be greater than a helix angle of 20 ° with respect to the axis of the cord.
Die Garne oder Schnüre der vorliegenden Erfindung besitzen horie Festigkeit und Steifigkeit und sind dennoch in der La^c . den Beanspruchungen -standzuhalten, die in beweglichen Kautschukgegenstäiiden oder ähnlichen Gegenständen aus Kirnst st offinatcrialien, ■wie Polyvinylchlorid, auftreten. Die Garne-oder Sclniüre sind da-' ; hei· beispielsweise/zur -Verstärkung von Reifen,. Förderbändern,- Schlauch xvaä beschichteten Cf-eweben-geeignet. -,·■ κ . ': ■ .The yarns or cords of the present invention have ho r ie strength and rigidity and yet are in the La ^ c. to withstand the stresses that occur in movable rubber objects or similar objects made of plastic materials such as polyvinyl chloride. The threads or cords are there- '; hot for example / for reinforcement of tires. Conveyor belts, hose xvaä coated CF-weave-suitable. -, · ■ κ . ': ■.
009836/1746 "009836/1746 "
• . 6AD ORIGINAL•. 6AD ORIGINAL
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie jedoch einzuschränken. ·The following examples explain the invention without it however, limit it. ·
Eine 19-500 Denier Schnur wurde aus drei Bündeln Kohlenstofffasern des Typs Courtaulds C (hoher Festigkeit) hergestellt, der Helix-Vfinkel der Bündel betrug 13°, bezogen auf die Achse der Schnur. Diese Schnur besaß eine Festigkeit von 1,8 g/Den.A 19-500 denier cord was made from three bundles of carbon fiber made of Courtaulds C (high strength) type, the helix angle of the bundles was 13 ° with respect to the axis the cord. This cord had a strength of 1.8 g / den.
Beispiel II , ■ , Example II , ■,
Eine Schnur mit ähnlicher Geometrie, wie diejenige des Beispiels I, wurde aus drei Bündeln Kohlenstoffaden, wie sie in Beispiel I ■verwendet wurden, hergestellt. Die Fädenbündel wurden mit einer Resorcin-Formaldehyd-Latex Zusammensetzung der in Tabelle I angegebenen Formulierung und mit einem Feststoffgehalt von 28,5% imprägniert. " .A cord with a similar geometry to that of Example I was made from three bundles of carbon threads as used in Example I. The thread bundles were impregnated with a resorcinol-formaldehyde latex composition of the formulation given in Table I and with a solids content of 28.5 % . ".
Gew.-TelIeWeight frame
Resorcin 0,4Resorcinol 0.4
Formaldehyd (37$ige wäßrige Lösung) 0,7 Gentac Latex (40$ Festsubstanz) 43,0Formaldehyde (37 $ aqueous solution) 0.7 Gentac Latex ($ 40 solids) 43.0
Pliolite 2104 Latex (6 Of0 Fest substanz) 17,4Pliolite 2104 latex (6 Of 0 solid substance) 17.4
Natriumhydroxyd (10$ige wäßrige ~Sodium hydroxide (10 $ aqueous ~
Lösung) 0,5Solution) 0.5
Wasser 38,0Water 38.0
Das Imprägniermittel vmrde getrocknet und gehärtet, indem man nach dem Yerzwirnen der Bündel zu einer Schnur 2 Minuten lang an der Luft auf 1.600C erhitzte.The impregnating agent vmrde dried and cured by heating after the Yerzwirnen of the bundles into a cord for 2 minutes in air at 1.60 0 C.
Die Rücorcin-Formaldehyd-Latex Zusammensetzung beaaß in Form des gehärteten Filmes eine Poissonsche Konstante von 0,49 bei einer Dehnung von 5r/S, und die Schnur, besaß eine Festigkeit von 3,7 z/Mn. The rucorcinol-formaldehyde latex composition, in the form of the cured film, had a Poisson's constant of 0.49 at an elongation of 5 r / s, and the cord had a strength of 3.7 z / Mn.
009836/1746009836/1746
-6 - ■■-'■■- ■■:■"■-6 - ■■ - '■■ - ■■: ■ "■
Beispiel.ill ' - Example.ill '-
Eine Schnur mit ähnlicher Geometrie wie die des Beispiels I wurde aus drei Bündeln Kohlenstof fäden, wie in Beispiel 1 verwendet7 hergestellt. Die Fädenbündel wurden mit einer 10xigen cis-Polyisoprenlösung mit 5 p.pJi.r. Dicumylperoxyd in n-Hexan imprägniert, die imprägnierten Bündel ließ man trocknen, ehe man sie zur Schnur verzwirnte. Nachdem die Schnur hergestellt war, wurde das cis-Polyisopreii durch 40 Minuten langes Erhitzen auf 160° C gehärtet.A line with a similar geometry to that of Example I. was made from three bundles of carbon filaments as used in Example 17 manufactured. The thread bundles were with a 10xigen cis-polyisoprene solution with 5 p.pJi.r. Dicumyl peroxide in n-hexane impregnated, the impregnated bundles were allowed to dry before being twisted into a cord. After the cord is made was the cis-polyisoprei by heating for 40 minutes cured to 160 ° C.
Ein Film des gehärteten cis-Polyisoprens besaß eine Poissonsche Konstante von 0,49 bei einer Dehnung von 5$, und di.e Schnur besaß eine Festigkeit von 2,6 g/Den.A film of the cis-polyisoprene cured had Poisson's constant of 0.49 at an elongation of $ 5, and the string possessed a strength of 2.6 g / den.
Beispiel IY / ; - ~ Example IY /; - ~
Eine Schnur mit ähnlicher Geometrie wie diejenige des Beispiels I wurde aus drei Bündeln Kohlenstoffäden, wie sie in Beispiel I verwendet wurden, hergestellt. Die Fadenbündel wurden mit einer flüssigen, Polyurethan-bildendeii Reaktionsmischung, die ein Polypropylenglji'lcol/Toluoldiisocyanat-Präpolymerisat und eine 1:1 Mischung aus' Butandiol und Trimethylolpropan enthielt, •imprägniert. Fach dein Yerzwimen der imprägnierten Bündel zu einer Schnur wurdel'Flüssigkeit durch 24-stündiges Erhitzen auf 100 C in kautschukartiges Polyurethan umgewandelt.A cord with a similar geometry to that of the example I was made from three bundles of carbon threads as shown in Example I. were used. The thread bundles were attached to a liquid, polyurethane-forming reaction mixture, which is a Polypropylenglji'lcol / toluene diisocyanate prepolymer and a 1: 1 mixture of butanediol and trimethylolpropane contained, • impregnated. Compartment your yerzwimen of the impregnated bundles into one The liquid was heated to 100 ° C. for 24 hours converted into rubber-like polyurethane.
V ■ ' - : ■::■'-':-':. - - '■"■-'■'■ Γ ■■■■■■'■ :- - - :- -Ein gehärteter Film des Polyuretliankautschuks besaß eine Poissonsche Konstante von 0,45 bei einer Dehnung von 5^, und die Schnur besaß eine Festigkeit von 4,0 g/Den. V ■ '-: ■ :: ■' - ' : -' :. - - '■' ■ - '■' ■ Γ ■■■■■■ '■ - - -: - - A cured film of the Polyuretliankautschuks had a Poisson's ratio of 0.45 at a strain of 5 ^, and the string had a strength of 4.0 g / den.
■'Die--verstärkenden-" Garne der vorliegenden Erfindung können einem Reifenwulst einer Luftreifenkarkasse einverleibt, werden. Ein derartiger Reifenwulst kann aus mehreren Schichten in Kautschuk eingebettetem Garn aufgebaut sein, so daß der Querschnittder Garnanordnung -ungefähr-quadratisch oder rechteckig ist.The - reinforcing- "yarns of the present invention can be one Tire bead incorporated into a pneumatic tire carcass. A Such a tire bead can consist of several layers in rubber embedded yarn so that the cross-section of the Yarn arrangement -approximately-square or rectangular.
Alternativ kömicn ein oder mehrere imprägnierte Fadenbündel ver— zwirnt und auf einq Ringform aiifgewiekelt werden, um einen Bei-. fen '/,η bilden, und dann die Flüssigkeit in die elast-üiche Foßtäuliö i-anz-.umgewandelt werden. ÜUäöo Alternatively, one or more impregnated thread bundles can be twisted and twisted into a ring shape in order to create an example. fen '/, η , and then the fluid is converted into the elastic fuselage. ÜUäöo
• BAD ORIGINAL• ORIGINAL BATHROOM
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