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Faserförmiges Garn zur Verwendung als Schußkomponente von
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Reifencordgeweben und unter Verwendung solcher Schußgarne hergestellte
Reifencordgewebe
Beschreibunff Die Erfindung betrifft ein faserförmiges
Garn zur Verwendung als Schußkomponente von Reifencordgeweben sowie ein ein solches
Garn enthaltendes Reifencordgewebe, insbesondere ein während des Fahrzeugreifenaufbaus,
besonders während der Ausdehnung einer das betreffende Garn als Schußkomponente
eines Reifencordgewebes enthaltenden Karkasse, gleichmäßig und kontinuierlich streckbares
faserförmiges Garn.
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Als Schußgarne von Reifencordgeweben wurden bisher vornehmlich Bauswollgarne
verwendet. Fachleuten ist aber bekannt, daß die Verwendung von Baumwollgarnen wegen
ihrer übermäßig starken Festigkeitsänderung und ferner ihrer relativ niedrigen Streckbarkeit
problematisch ist. Ein typisches Beispiel für solche Probleme ist die Ungleichmäßigkeit
eines fertigen Reifens, was auf ein ungleichmäßiges Reißen der Schußgarne während
einer 60- bis 80%igen Ausdehnung der Karkasse zu einer wulstförmigen Form während
des Aufbaus und der Vulkanisation zum Fahrzeugreifen zurückzuführen ist.
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Um diesen Schwierigkeiten zu begegnen, werden gemäß der US-PS 3 395
744 als Schuß garne von Reifencordgeweben synthetische organische Fäden in zumindest
teilweise nicht-orientiertem Zustand einer (hohen) Bruchdehnung von mindestens 50%
verwendet. Gemäß der US-PS 3 677 318 werden synthetische organische Fäden einer
(hohen) Dehnung von mindestens 80% mit Baumwollfasern bedeckt (umwickelt). Wenn
derartige Kernspinngarne als Schuß garne verwendet werden, läßt sich eine bessere
Verarbeitbarkeit, insbesondere deren gleichmäßige Verstreckung während des Reifenaufbaus,
gewährleisten.
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Die Lösungsvorschläge der beiden US-PS führen insoweit zu akzeptablen
Ergebnissen, als dadurch ein Bruch oder ein Reißen der Schußfäden verhindert werden
kann. Andere wesentliche Probleme werden dadurch jedoch nicht gelöst. So zeigen
beispielsweise Fäden einer (hohen) Bruchdehnung von mindestens 50% in ungezogenem
Zustand oder in einem Übergangszustand zwischen dem ungezogenen Zustand und dem
vollgezogenen Zustand extrem instabile thermische Eigenschaften. So besitzt ein
die genannten Fäden enthaltendes Reifencordgewebe selbst bei Umgebungstemperatur
(nur) eine schlechte Dimensionsstabilität. Wenn das Gewebe einer Wärmebehandlung
unterworfen wird, z.B. wenn ein &auf applizierter Resorcin/Formaldehyd-Latex
bei einer Temperatur von über 2-!0 0C gehärtet wird, werden die in dem Gewebe enthaltenen
Schußfäden zerbrechlich, wodurch sie ihre ursprüngliche Streckbarkeit bzw. Dehnbarkeit
verlieren.
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In den beigefügten Zeichnungen sind Dehnungs-Spannungs-Kurven verschiedener
faserförmiger Garne unterschiedlicher Wärmespeicherfähigkeit dargestellt.
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Im einzelnen stellen dar: Kurve I eine Dehnungs-Spannungs-Kurve eines
teilweise orientierten Garns (150 den/36 Fäden) einer Bruchdehnung von 140% und
eines Doppelbrechungswerts von 0,0359 Kurve II eine Dehnungs-Spannungs-Kurve des
Garns nach 30-minütiger Dampffixierung bei einer Temperatur von 135°C zur Verbesserung
seiner thermischen Stabilität;
Kurve III eine Dehnungs-Spannungs-Kurve
des dampffixierten Garns nach (weiterer) 2-minütiger Wärme(trockene Wärme-)fixierung
bei einer Temperatur von 2300 C; Kurve IV eine Dehnungs-Spannungs-Kurve des dampffixierten
Garns nach (weiterer) 2-minütiger Wärme(trockene Wärme-)fixierung bei einer Temperatur
von 2400C; Kurve V eine Dehnungs-Spannungs-Kurve des dampffixierten Garns nach (weiterer)
2-minütiger Wärme(trockene Wärme-)fixierung bei einer Temperatur von 2450C und Kurve
VI eine Dehnungs-Spannungs-Kurve des zur Aufnahme der Kurve V verwendeten Garns,
das jedoch im vorliegenden Falle mit Baumwollfasern bedeckt (umwickelt) ist.
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Gemäß Kurve I zeigt das Original garn einen plötzlichen Spannungsanstieg
bis zu einer ersten Streckgrenze Y1 und danach ist ein Abfall festzustellen. Schließlich
erfolgt ein schrittweiser Spannungsanstieg bis zum Bruchpunkt bei 140%. Andererseits
verlieren die Garne der Kurven II bis VI ihre Streckfähigkeit entsprechend ihrem
thermischen Speichervermögen extrem (stark). Es sei darauf hingewiesen, daß das
ursprüngliche Garn (der Kurve I) nach 2-minütiger Wärmefixierung bei einer Temperatur
von 2450C, d.h. bei Bedingungen, die in der Praxis zum Zeitpunkt der Tauchbehandlung
herrschen, lediglich eine Dehnung von etwa 30% behält. Dieses Garn einer etwa 30%igen
Bruchdehnung ist als Schußgarn in der Praxis beim Reifenaufbau vorhanden. Folglich
ist dieses Garn immer noch nicht zur Anpassung an eine 60- bis 80%ige Ausdehnung
in einem Karkasseteil fähig. Während der Ausdehnung der Karkasse reißt es ungleichmäßig.
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Aus der Zeichnung geht ferner hervor, daß das Kernspinngarn der Kurve
VI ein etwas anderes Verhalten zeigt als die nicht-bedeckten bzw. -umsponnenen Garne
der Kurven I bis V. Das bedeckte bzw. umsponnene Garn zeigt eine relativ hohe Streckgrenze,
was auf die Zähigkeit des Baumwollgarns zurückzuführen ist. Nach dieser Streckgrenze
sinkt die Spannung temporär und steigt dann wieder. Da diese Spannungszunahme auf
die Kernfäden zurückzuführen ist, reißt bzw. bricht das bedeckte (umwickelte) Garn
bereits an einer Stelle E1, die unter 40% Bruchdehnung liegt. Folglich läßt sich
ein Bruch bzw. ein Reißen der Schußgarne selbst bei Verwendung bedeckter (umwickelter)
Garne als Schußkomponenten nicht vermeiden.
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Wie bereits erwähnt, gibt es für den Fachmann zahlreiche Schwierigkeiten
bei der Herstellung qualitativ hochwertiger Fahrzeugreifen, wobei insbesondere die
ursprüngliche Bruchdehnung der bei der Reifencordgewebeherstellung verwendeten Schußkomponenten
während der Reifenformgebung erhalten bleiben soll.
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Der Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, ein thermisch stabiles
faserförmiges Garn zur Verwendung als Schußkomponente von Reifencordgeweben zu entwickeln,
das eine gleichmäßige Reifenformgebung ermöglicht, die während der Tauchmaßnahmen
auftretenden drastischen Wärmebedingungen auszuhalten vermag, seine ursprüngliche
Bruchdehnung nach der genannten Wärmebehandlung, insbesondere auch nach einer 2-minütigen
Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 2450C, zu behalten vermag und schließlich
leicht und in der Praxis einfach herstellbar ist.
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Der Erfindung lag die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß ein durch
Einverleiben einer geringen Menge eines Polymerisats höherer Einfriertemperatur
(als sie der Polyester aufweist) in das Polyestergarn modifiziertes Polyestergarn
insbesondere einer Bruchdehnung von mindestens 70% seine ursprüngliche Dehnung selbst
nach einer Wärmebehandlung unter drastischen Bedingungen nahezu (vollständig) behält.
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Gegenstand der Erfindung ist somit ein faserförmiges Garn zur Verwendung
als Schußkomponente eines Reifencordgewebes aus einer Mischung aus (A) einem Polyester
mit Äthylenterephthalateinheiten als hauptsächlich wiederkehrenden Struktureinheiten
und (B) einem schmelzspinnbaren Polymerisat einer Einfriertemperatur, die mindestens
100C über der Einfriertemperatur des Polyesters (A) liegt, wobei die in dem Garn
enthaltene Menge an dem Polymerisat (B) 0,5 bis 15 Gew.-% beträgt, welches dadurch
gekennzeichnet ist, daß es folgende Eigenschaften aufweist: (a) eine Bruchdehnung
(DE) von 70 bis 200%; (b) eine Trockenwärmeschrumpfung (DHS) von +554 bis -2% bei
einer Temperatur von 1500C während 30 min und (c) eine Restdehnung (DEA) von über
60% bei freier Wärmeentspannung bei einer Temperatur von 2450C während 2 min.
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Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Reifencordgewebe mit kettcordbildenden
Kettgarnen und Schußgarnen in Form eines Zwirns aus einem faserförmigen Garn aus
einer Mischung aus (A) einem Polyester mit Äthylenterephthalateinheiten
als
hauptsächlich wiederkehrenden Struktureinheiten und (B) einem schmelzspinnbaren
Polymerisat einer Einfriertemperatur, die mindestens 10°C über der Einfriertemperatur
des Polyesters (A) liegt, wobei die in dem Garn enthaltene Menge an dem Polymerisat
(B) 0,5 bis 15 Gew.-% beträgt, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das faserförmige
Garn folgende Eigenschaften aufweist: (a) eine Bruchdehnung (DE) von 70 bis 200%;
(b) eine Trockenwärmeschrumpfung (DHS) von +5% bis -2% bei einer Temperatur von
1 500C während 30 min und @ Restdehnung (DEA) von über 60% bei freier Wärmeentspannung
bei einer Temperatur von 245°C während 2 min.
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Erfindungsgemäß hat es sich gezeigt, daß ein aus Polyäthylenterephthalat
bestehendes faserförmiges Garn mit bis zu 15 Gew.-% eines Polymersats einer Einfriertemperatur,
die mindestens 10°C über der Erfriertemperatur des Polyäthylenterephthalats liegt,
eine 2-minütige drastische Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 245°C auszuhalten
vermag und dabei über 85% seiner ursprünglichen Dehnung behält.
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Aufgrund seiner thermischen Stabilität während der Wärmebehandlung
kann somit ein solches Garn als Schußkomponente eines Reifencordgewebes zum Einsatz
gelangen.
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Als Polyester (A) gelangt erfindungsgemäß hauptsächlich Polyäthylenterephthalat
zum Einsatz. Dieses Terephthalat kann jedoch durch Addition oder Einbau von Dicarbonsäuren
und/ oder Dioxyverbindungen (bis zu 15 Mol-%) als dritte Komponente
oder
durch auf dem einschlägigen Gebiet übliche Zusätze modifiziert sein. Der Eigenviskosität
des Polyesters (A) kommt eine wesentliche Bedeutung zu. Vorzugsweise sollte die
Eigenviskosität über 0,5 liegen. Ein aus einer Mischung der genannten Polymerisate
durch Schmelzspinnen hergestelltes faserförmiges Garn zeigt im Hinblick auf die
Beibehaltung der Bruchdehnung verbesserte thermische Eigenschaften.
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Typische Beispiele für Polymerisate (B) sind Polycarbonate und Polyalkylennaphthalate.
Erfindungsgemäß werden Polycarbonate bevorzugt, die durch Esteraustausch oder nach
dem Phosgenverfahren (beide Verfahren sind bekannt) hergestellt wurden. Als einen
Teil dieses Polymerisats bildende Dioxyverbindungen seien genannt: 4,4'-Dihydroxydiphenyl-1,1'-äthan
(130°C), 4,4'-Dihydroxydiphenyl-1,1-butan (123°C), 4,4'-Dihydroxydiphenyl-1-isaobutan
(149°C), 4,4'-Dihydroxydiphenyl-2,2-propan (1490C), 4,4'-Dihydroxydiphenyl-2,2-butan
(1 340C), 4,4'-Dihydroxydiphenyl-2,2'-pentan (137°C), 4,4'-Dihydroxydiphenyl-4,4-heptan
(1480C), 4,4'-Dihydroxydiphenylphenylmethylmethan (1 760C), 4,4'-Dihydroxydiphenyldiphenylmethan
(121 0C), 4,4t-Dihydroxydiphenyl-1,1-cyclopentan (167°C), 4,4'-Dihydroxy-3,3'-dichlordiphenyl-2,2-propan
(1470C), und 4,4'-Dihydroxy-3,3',5,5ttetrachlordiphenyl-2,2-propan (1800C) (die
Temperaturangaben in den Klammern entsprechen den Einfriertemperaturen der von den
einzelnen Dihydroxyverbindungen abgeleiteten Polymerisate).
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Von den genannten Polycarbonaten werden erfindungsgemäß die von der
Dihydroxyverbindung Bisphenol A (4,4'-Dihydroxydiphenyl-2,2-propan) abgeleiteten
Polycarbonate bevorzugt.
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Weiterhin werden in der Regel Polycarbonate eines Schmelzindex von
5 bis 20 bevorzugt.
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Als Polyalkylennaphthalate kommen vorzugsweise Polyäthylen-2,6-naphthalate
einer Einfriertemperatur von etwa 1200C zum Einsatz. Deren Polymerisation erfolgt
beispielsweise gemäß den aus den JP-OS 1957/1974, 19 715/1975, 96 693/1973 und 67
393/1975 beschriebenen Verfahren.
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Es ist wichtig, wie das Naphthalat zusammen mit dem Polyäthylenterephthalat
gemischt und schmelzgesponnen wird. Aus diesen Gründen werden Naphthalatpolymerisate
eines durchschnittlichen Molekulargewichts von 15000 bis 35000 (entsprechend einem
Schmelzindexwert von 13000 bis 60000 Pas) bevorzugt.
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Es hat sich gezeigt, daß die zugesetzte Menge an Polymerisat (B) im
Hinblick auf eine Veränderung des Dehnungsgefälles des Polyäthylenterephthalatgarns
nach 2-minütiger Wårmeentspannung bei einer Temperatur von 245 0C sehr kritisch
ist.
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Wenn dem Polyester (A) mehr Polymerisat (B) als ein bestimmter oberer
Grenzwert zugesetzt wird, geht bei dem aus dem Polyester VL) hergestellten Polyäthylenterephthalatgarn
die Verbesserung seiner thermischen Stabilität wieder zurück, so daß die auf die
Mitverwendung des Polymerisats (B) zurückzuführende Eigenschaftsverbesserung nicht
mehr zur Geltung kommt. Wenn andererseits die Menge an verwendetem Polymerisat (B)
zu gering ist, läßt sich die thermische Stabilität des Garns nicht verbessern. Aus
diesem Grunde sollte die Menge des Polymerisats (B) 0,5 bis 15 Gew.-% der Gesamtmenge
an Polymerisat betragen.
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Das Schmelzspinnen einer Mischung des Polyesters (A) und des Polymerisats
(B) kann nach üblichen bekannten Techniken zum Verspinnen von Mischungen erfolgen.
Eine derartige Technik wird im folgenden erläutert:
(1) Zunächst
wird eine Strangpreßvorrichtung mit 99,5 bis 85 Gewichtsteilen Polyester (A) und
0,5 bis 15 Gewichtsteil(en) Polymerisat (B) beschickt.
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(2) Danach werden der Polyester und das Polymerisat gemischt und aufgeschmolzen.
Die gebildete Schmelze wird durch eine Spinndüse extrudiert, worauf die (durch das
Extrudieren) gesponnenen Fäden mit hoher Geschwindigkeit, d.h. einer Geschwindigkeit
von über 2000 m/min, vorzugsweise von 2500 m/min, derart aufgewickelt werden, daß
die gewickelten Fäden eine Bruchdehnung von 70 bis D0%0 erhalten.
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Andererseits werden bei einer Aufwickelgeschwindigkeit von unter 2000
m/min, insbesondere 800 m/min bis 1500 m/min, gesponnene ungezogene Fäden hergestellt,
worauf diese bei niedrigerem Ziehverhältnis (1,) bis 3,0) gezogen werden. Dadurch
erhalten die gezogenen Fäden eine Bruchdehnung von-70 bis 200%. Bei dem geschilderten
Spinnverfahren ist es von wesentlicher Bedeutung, die Dehnung des letztlich aufgewickelten
Garns in halbgezogenem oder teilweise orientiertem Zustand auf einen Bereich von
70 bis 200% zu begrenzen. Dieser Bereich entspricht seinerseits einem Doppelbrechungswert
von 0,025 bis 0,12. Soweit die thermischen Eigenschaften eines solchen Garns betroffen
sind, ist festzustellen, daß sich die Dehnung selbst nach 2-minütiger Wärmeentspannung
bei einer Temperatur von 2450C praktisch nicht ändert.
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Wenn mit fortschreitender Zeit eine zunehmende änderung der Umgebungstemperatur
des faserförmigen Garns unvermeidlich ist, führt dies bei Verwendung des betreffenden
Garns als Schußkomponente zu einer breiten Änderung eines Reifencordgewebes. Um
diesem Nachteil zu begegnen, und eine Dimensionsstabilität bei Umgebungstemperaturen
sicherzustellen,
bedient man sich einer 30-minütigen Trockenwärmeschrumpfung
bei einer Temperatur von 1500C. Wenn ein faserförmiges Garn eine Trockenwärmeschrumpfung
von +5% bis -2% aufweist, läßt seine Dimensionsstabilität bei Umgebungstemperatur
nicht mehr zu wünschen übrig.
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Um diese Verbesserung herbeizuführen, wird das schmelzgesponnene faserförmige
Garn (POY), das eine Trockenwärmeschrumpfung von etwa 40 bis 50% aufweist, wieder
auf einen Zylinder aufgewickelt, auf 10 bis 130 Umdrehungen/m verdrallt (diese Verdrallung
ist für eine Kohäsion der Schußkomponente erforderlich) und danach 1 min bis 90
min bei einer Temperatur von 200 bis 1600C dampffixiert. Hierbei erhält das schmelzge-@niene
Garn eine Trockenwärmeschrumpfung von +5% bis -2%, xld wir -»i Umgebungstemperatur
dimensionsstabil. Eine andere Maßnahme besteht darin, das gascennene Garn eineige
wenige min lang durch ein siedendes Badlaufen zu lassen oder weniger als F s s lang
durch eine 100° bis 1800C (trockener Kolben) heiße Atmosphäre hindurchzuleiten.
Ein bei geringerer Aufwickel-(spinn-)geschwindigkeit und niedrigerem Ziehverhältnis
hergestelltes faserförmiges Garn kann seine Trokkenwärmeschrumpfung während des
Ziehens oder bl einem anschließenden Wärmefixieren erhalten.
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Die dampf-(wärme-)behandelten Garne mit einer Trockenwärmeschrumpfung
von +5% bis -2% behalten im wesentlichen ihre ursprüngliche Dehnung von 70 bis 200%,
weswegen sie sich in idealer Weise als Schußkomponente von Reifencordgeweben verwenden
lassen. Da ein Reifencordgewebe die wärmebehandelten Garne als Schußkomponente enthalten,
sind sie bei Raumtemperatur in hohem Maße stabile Hierbei treten niemals Schwierigkeiten
hinsichtlich einer breiten Änderung des Gewebes infolge unregelmäßiger Schrumpfung
der Schußgarne auf.
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Die Folge davon ist, daß die Kettgerne zueinander in gleichem Abstand
bleiben.
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Das Schußgarn kann seine ursprüngliche Dehnung behalten, selbst wenn
das es enthaltende Gewebe einer Tauchbehandlung unterworfen wird. Dies bedeutet,
daß sich jedes der Schußgarne gleichmäßig wulstförmig ausdehnt, so daß der (letztlich
erhalten ausgeformte Reifen, in dem die Kettgarne in gleichem Abstand geblieben
sind, eine hohe Qualität erhält.
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Aus diesem Grunde wirkt das Gewebe ebenso gut wie die Karkasse eines
einlagigen Radialreifens.
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Der Bruchdehnungsbereich von allgemein 70 bis 200, vorzugsweise von
80 bis 150% ist einigermaßen kritisch. Wenn die Dehnung unter 70% liegt, sinkt sie
nach einer Tauchbehandlung insbesondere bei einer Temperatur von 2400C leicht auf
unter 60%. In diesem Falle wird das Schußgarn so weit geschwächt, daß es während
ins Ausformens des Reifens bei seiner Dehnung reißt. Wenn andererseits die Dehnung
der Schußgarne 200,h übersteigts dehnen sich die Schußgarne unnötigerweise stark,
was zu einer unregelmäßigen Verteilung oder einer Ortsänderung der Kettgarne führt.
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In der Regel besitzen die durch Spinnen oder Ziehen hergestellten
und zur Verwendung als Schußkomponente vorgesehenen faserförmigen Garne eine Fadenfeinheit
von 75 bis 200 den. Diese Garne mit einer Bruchdehnung von 70 bis 200% und einer
Trockenwärmeschrumpfung von etwa 40 bis 50Sb werden auf einem Zylinder bis zu 10
bis 130 Umdrehungen/m verdrallt und dann gedämpft, um ein wärmefixiertes Garn einerTrockenwärmeschrumpfung
von +5% bis -2% zu erhalten. Die dampffivierten Garne werden dann als Schußkomponente
verwebt. Die hierbei verwendeten Kettcorde können aus üblichen Kunstfasern hoher
Zähigkeit hergestellt sein. Typische Beispiele hierfür sind Polyester, Polyamide
und Polypropylene. Diese
Garne besitzen vorzugsweise eine Zähigkeit
von mindestens 80 g/den und eine Bruchdehnung von 10 bis 40%.
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Vor dem Tauchen wird ein Reifencordgewebe in der Regel Rißbildungsmaßnahmen
(crazing) unterworfen. Diese Rißbildung dient zur physikalischen Erweichung bzw.
zum Flexibelmachen des Reifencordgewebes. Während der Durchführung einschlägiger
Maßnahmen können die SchuBgarne längs der Kettgarne gleiten. Um dies zu vermeiden,
werden vorzugsweise die zylinderfixierten Garne mit einem kautschukartigen Latex
beschichtet.
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Die Applikation dieses Latex erfolgt durch Eintauchen des Garns in
verdralltem Zustand in ein Latexbad oder durch Laufenlassen des Garns in Berührung
mit der Oberfläche einer in ein den Latex enthaltendes Bad eingetauchten und sich
drehenden Walze. Bezogen auf das Garngewicht beträgt die auf das Garn applizierte
Latexmenge zweckmäßigerweise 0,3 bis 3,0 Gew.-%. Durch diese Behandlung werden die
Garne ausreichend schlupfbeständig gemacht. Zu diesem Zweck geeignete Latices sind
bekannt. Beispiele hierfür sind Styrol/Butadien-Kautschuklatex, Vinyl/Pyridin-Latex,
Nitrillatex oder Naturkautschuklatex. Daneben eignen sich auch noch epoxylierte
Latices, z.B. epoxyliertes Polybutadien, epoxylierte Styrol/Butadien-Mischpolymerisate
und vorzugsweise epoxylierte Nitril/Butadien-Mischpolymerisate im Falle einer gewünschten
starken Bindewirkung.
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Das als Schußkomponente vorgesehene, latexbehandelte Garn läßt sich
noch weiter verbessern, wenn es in Form eines mit Baumwolle (bedeckten) umsponnenen
oder umwickelten Garns (gesponnenes Garn mit Einlage bzw. Seele) zum Einsatz gelangt.
In diesem Falle wird das latexbehandelte Garn gleichmäßig mit Baumwollfasern umsponnen
bzw. umwickelt.
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Bisher war es sehr schwierig, Baumwollfasern gleichmäßig
auf
ein faserförmiges Garn aufzuwickeln, da letzteres sehr schlüpfrig ist. Wegen des
Schlupfes zwischen Baumwollfasern und dem Kerngarn zeigt ein Garn mit Einlage bzw.
Seele oftmals Unregelmäßigkeiten in der Wicklung, was zu einer Ortsverschiebung
der Kettgarne in einem Reifencordgewebe führt.
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Andererseits besitzt das erfindungsgemäße, latexbehandelte Schußgarn
einen hohen Reibungskoeffizienten, so daß sich dieses Garn gleichmäßig und stabil
umwickeln läßt. Dadurch kann eine Ortsverschiebung der Kettgarne vermieden werden.
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Um den Kern bzw. auf den Kern können Baumwollfasern oder -fäden dicht-an-dicht
oder in regelmäßigen Abständen gewikkelt werden. Im Hinblick auf die Haftung zwischen
der Kette und dem Schuß nach der Tauchbehandlung bedient man sich vorzugsweise einer
solchen. Ein durch Versehen des Kern(garn)s mit voneinander im Abstand befindlichen
Baumwollfaser- oder -fadenwicklungen erhaltenes Schußgarn bildet infolge seiner
Dickeänderung an seinen Überschneidungsstellen mit einer Kette sehr schmale Spalte,
in die ein Klebemittel besser vordringen kann. Zur Erzeugung solcher Spalte ist
es zweckmäßig, ein Wicklungs- oder Bedeckungsverhältnis von 20 bis 70% sicherzustellen.
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Das Wicklungs- oder Bedeckungsverhältnis ergibt sich aus folgender
Formel: mit Baumwollfasern oder -fäden Wicklungs- oder Be- umwickelte Oberfläche
deckungsverhältnis (%)Gesamtoberfläche eines Schuß- v uB-garns In der Regel müssen
die erfindungsgemäß verwendeten Baumwollfasern oder -fäden" in Form von Kardenbändern
oder Spinngarnen zum Einsatz gelangen. Ihre Gesamtdenierzahl entspricht vorzugsweise
der Denierzahl des Kerngarns oder ist etwas geringer.
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Erfindungsgemäß werden dem Fachmann durch einfache Verfahrensmaßnahmen,
nämlich durch Anwendung der Mischspinntechnik, als Schußkomponente von Reifencordgeweben
verwendbare faserförmige Garne an die Hand gegeben. Diese vermögen selbst nach einer
Wärmehärtung bei einer Temperatur von über 2450C während des Reifenaufbaus ihre
ursprüngliche Dehnung zu behalten. Da diese Garne nach Verminderung ihrer Trockenwärmeschrumpfung
bei Verwendung als Schußkomponente von Reifencordgeweben keine Breiteänderungen
derselben mehr herbeiführen, erhält man letztlich qualitativ hochwertige Fahrzeugreifen.
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Ein erfindungsgemäßes Reifencordgewebe läßt sich im Hinblick auf die
derzeitigen strengen Erfordernisse einer festen Bindung zwischen Kautschuk und Fasern
im Karkasseteil eines Radialreifens vorzugsweise als Karkasse eines eine Gewebelage
aufweisenden Reifens verwenden.
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Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen.
Die verschiedenen Parameter, nämlich Dehnung (DE) und Trockenwärmeschrumpfung (DHS),
werden wie folgt ermittelt: (1) DE: Unter Verwendung eines einschlägigen handelsüblichen
Geräts wird ein Garnprüfling einer Länge von 20 cm mit einer Geschwindigkeit von
100%/min solange gespannt, bis das Garn reißt. Danach wird die Länge E in cm abgelesen,
die der maximalen Belastung zum Zeitpunkt des Reißens des Garns entspricht. DE ergibt
sich aus folgender Gleichung: DE=## x 100 (%)
(2) DHS: An einem
Ende eines Garnprüflings wird ein Gewicht -von 1/30 g/den gehängt. In diesem Zustand
wird das Garn in Abständen von 100 cm markiert. Danach wird das Garn zu einem Strang
einer Länge von 20 cm zusammengefaßt und 30 min lang bei einer Temperatur von 1500C
(Trockenkolben) wärmebehandelt.
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Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wird die Länge (L) zwischen benachbarten
markierten Stellen unter einer Last von 1/30 g/den gemessen. DHS ergibt sich aus
folgender Gleichung: DHS = 100 - L (%) Beispiel 1 Verschiedene Polymerisate entsprechend
der folgenden Tabelle I werden bei einer Temperatur von 295 0C aufgeschmolzen und
durch eine Spinndüse extrudiert. Danach werden die extrudierten Fäden als teilweise
orientiertes Garn (POY) aufgewickelt. Danach wird das Garn auf einen Zylinder gewickelt,
bis zu 100 Umdrehungen/m verdrallt und in diesem Zustand 30 min lang bei einer Temperatur
von 135°C dampffixiert.
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Das dampffixierte Garn wird unter verschiedenen Bedingungen wärmeentspannt.
Diese Bedingungen sind (a) 1500C - 30 min; (b) 2300C - 2 min; (c) 2400C - 2 min
und (d) 2450C - 2 min, Die verschiedenen wärmeentspannten Garne besitzen DE- und
DHS-Werte gemäß Tabelle II.
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Tabelle I Ver- Polyester (A) Polymerisat (B) Mischungs- Aufwickel-
aufgewickeltes such Zusamensetzung Eigen- Zusammen- Eingen- verhältnis geschwin-
Garn (den/Fäden) Nr. visko- setzung visko- (A) : (B) digkeit sität sität (m/min)
[h] [h] 1 99,7 Teile PET* und 0,3 Teil TiO2 0,72 - - - 2800 150/36 2 " 0,72 - -
- 2800 150/72 3 " 0,72 - - - 3100 150/72 4 " 0,72 - - - 2800 115/36 5 " 0,64 P.C*
95 : 5 2500 150/48 6 " 0,64 " 95 : 5 3000 150/48 7 " 0,64 " 95 : 5 3500 150/48 8
" 0,64 - - - 3300 150/48 9 " 0,64 - - - 3300 115/36 *PET = Polyäthylenterephtalat
P.C = Polycarbonat
Tabelle II Ver- Spinngarn Bedingungen (a) Bedingungen
(b) Bedingungen (c) Bedingungen (d) such DHS DE1 DHS DE2 DHS DE3 DHS DE4 DHS DEA
Nr. (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) 1 - 144 0,5 136 1,3 102 3,6 80 4,4 36
2 - 128 0,6 114 1,4 89 3,7 62 4,5 35 3 - 110 0,7 96 1,2 78 3,7 51 4,6 26 4 - 141
0,5 120 1,5 93 3,6 72 4,3 38 5 63 154 0,4 141 2,2 133 4,5 131 5,0 135 6 58 128 0,4
116 2,1 115 4,3 112 5,3 112 7 56 106 0,5 99 2,3 96 3,3 94 4,5 91 8 73 134 0,3 112
1,5 63 3,2 35 4,5 18 9 63 124 0,4 108 1,6 61 3,6 37 4,8 16
Die
Versuche Nr. 1 bis 4 stellen Vergleichsbeispiele dar, in denen Polyäthylenterephthalat
alleine (einer höheren Eigenviskosität) schmelzgesponnen wird. Die Versuche Nr.
5 bis 7 stellen erfindungsgemäße Beispiele dar. Die Versuche Nr. 8 und 9 sind Vergleichsbeispiele,
die mit einem üblichen teilweise orientierten Garn durchgeführt wurden.
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Es zeigt sich, daß bei den Versuchen Nr. 1 bis 9 keine merklich unterschiedlichen
Ergebnisse erhalten werden, wenn die Wärmeentspannung unter den Bedingungen (b),
nämlich während 2 min bei einer Temperatur von 2300C, durchgeführt wird. Als allgemeine
Tendenz ist festzustellen, daß die Versuche Nr.
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5 bis 7 die besten Ergebnisse liefern, danach die Versuche Nr. 1 bis
4 kommen und die schlechtesten Ergebnisse bei den Versuchen Nr. 8 und 9 erhalten
werden.
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Andererseits zeigen sich bei den drei Gruppen merkliche Unterschiede,
wenn die Wärmeentspannung unter den Bedingungen (d), die drastischer sind als die
Bedingungen (b), durchgeführt wird. Die dampffixierten Garne der Versuche Nr. 5
bis 7 behalten auch nach einer Wärmeentspannung unter den Bedingungen (d) im wesentlichen
ihre ursprüngliche Dehnung, während die anderen wärmefixierten Garne der Versuche
Nr.
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1 bis 4 bzw. Nr. 8 und 9 ihre Dehnung auf einen Wert bis unter 40%
verlieren. Werden diese thermisch abgebauten Garne als Schußkomponente eines Reifencordgewebes
verwendet, reißen sie selbst und können in der Praxis nicht mehr verwendet werden.
Bezüglich des Dehnungserhaltungsverhältnis ses (M) sind die Garne der Vergleichsversuche
Nr. 1 bis 4 den Garnen der Vergleichsversuche Nr. 8 und 9 überlegen. Dies ist auf
die unterschiedliche Eigenviskosität 21 der Polymerisate zurückzuführen.
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Das Dehnungserhaltungsverhältnis (M) für die einzelnen wärmeentspannten
Garne ergibt sich aus der folgenden Tabelle III. Aus diesen Ergebnissen geht die
Funktion des Polycarbonats klar hervor.
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Tabelle III Versuch Nr. (M) (%) 1 26,5 2 30,7 3 27,1 4 31,7 5 95,7
6 96,6 7 91,9 8 16,1 9 14,8 BeisPiel 2 Beispiel 1 wird wiederholt, jedoch mit der
Ausnahme, daß das Mischungsverhältnis von Polyester (A) und Polymerisat (B) geändert
wird. Die Dehnungseigenschaften der erhaltenen Garne ergeben sich aus Tabelle IV.
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Ansonsten wird unter folgenden Bedingungen gearbeitet: (1) Polymerisaterschmelzungstemperatur:
2870C (2) Aufwickelgeschwindigkeit: 3500 m/min (3) Feinheit des gesponnenen Garns:
150 den/48 Fäden (4) Polyäthylenterephthalat: Eigenviskosität Lng = 0,64 bezogen
auf die Gesamtmenge wird 0,3 Gew.-% TiO2 zugesetzt (5) Polycarbonat: handelsüblich
Tabelle
IV Ver- Mischungs- Bedingungen (a) Bedingungen (b) Bedingungen (c) Bedingungen (d)
(M) such verhältnis DE2 (%) (%) (%) (%) Nr. (A) : (B) 10 99,8 : 0,2 115 65 39 22
19 11 99,5 : 0,5 111 99 97 95 86 12 99 : 1,0 108 101 96 95 88 13 98 : 2,0 102 96
94 94 92 14 95 : 5,0 103 98 96 95 92 15 93 : 7,0 101 96 94 93 91 16 88,5 : 11,5
106 101 96 93 88 17 85 : 15,0 100 93 89 86 86 18 82 : 18,0 97 78 72 70 72
Aus
den Versuchen ergibt sich, daß eine Erhöhung des Polycarbonatgewichts in der Regel
die Dehm mgserhaltungseigenschaften der gesponnenen Garne verbessert. 0,5 bis 15
Gew.-% Polycarbonat muß (müssen) jedoch zugemischt werden, um Garne zu erhalten,
die auch eine Wärmebehandlung unter den Bedingungen (d) auszuhalten vermögen und
- entsprechend - sich ohne Bruch bzw. Reißen während des Reifenaufbaus dehnen könne;.Wenn
andererseits mehr als 15 Gew.-% Polycarbonat zugemischt werden, sinken die Schmelz-
und Erweichungspunkte des Polyäthylenterephthalats. Dies führt zu einer Verringerung
der thermischen Stabilität des Polyäthylenterephthalatgarns. Keine Verbesserung
erreicht man beim Zumischen von weniger als 0,5 Gew.-% Polycarbonat.
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Beispiel 3 Gemäß Beispiel 1 wird ein Polyäthylen-2,6-naphthalat (PEN)
einer Eigenviskosität von 0,62 mit einem Polyäthylenterephthalat-Polyester beim
Versuch Nr. 5 gemäß Tabelle I gemischt. Die thermischen Eigenschaften des Garns
ergeben sich aus Tabelle V.
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Tabelle V Ver- Mischungs- Aufwik- aufge- Spinn- Bedingun- Bedingun-
Bedingung- Bedingun- (M) such verhältnis kelge- wickel- garn gen (a) gen (b) gen
(c) gen (d) (%) Nr. (A) : (B) schwin- tes Garn DE1 DHS DE2 DE3 DE4 DEA digkeit (den/Fä-
(%) (%) (%) (%) (%) (%) (m/min) den) 19 99,8 : 0,2 3000 150/48 132 unter 118 72
49 35 30 1% 20 99,5 : 0,5 3000 150/48 128 " 114 101 98 97 85 21 99 : 1,0 3000 150/48
131 " 121 114 110 110 91 22 98 : 2,0 3000 150/48 127 " 115 112 111 109 95 23 95
: 5,0 3000 150/48 129 " 117 113 109 110 94 24 91,5 : 8,5 3000 150/48 128 " 116 111
112 112 97 25 88,5 : 11,5 3500 150/48 106 " 98 95 95 93 95 26 86,5 : 13,5 3000 150/48
130 " 119 107 105 103 87 27 86,5 : 15,0 3000 150/48 125 " 114 102 100 98 86 28 82
: 18,0 3000 150/48 132 " 122 30 - - -
Es werden dieselben Ergebnisse,
wie sie aus den Tabellen II und III im Beispiel 1 hervorgehen, erhalten. Dies zeigt,
daß PEN bezüglich einer Verbesserung der thermischen Eigenschaften des PET dieselbe
Wirkung besitzt wie das Polycarborat, Wie aus Tabelle V hervorgeht, erreicht man
durch den Zusatz von 0,5 bis 15 Gew.-% PEN, daß Polyäthylenterephthalatgarne einen
(X)-Wert von über 85% behalten und folglich einer 2-minütigen Wärmebehandlung bei
einer Temperatur von 245°C zu widerstehen vermögen. Andererseits führt die Zumischung
von 18 Gew.-% PEN zu einer Senkung des Schmelzpunkts des Polyäthylenterephthalats,
so daß entsprechende Polyäthylenterephthalatgarne ihre thermische Stabilität verlieren.
Geringere Mengen PEN, z.B. 0,2 Gew.-%, bedingen, wenn überhaupt, nur geringe Verbesserungen.
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Beispiel 4 Unter Verwendung der dampffixierten Garne von Versuch Nr.
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1 (Vergleichsbeispiel), Versuch Nr. 6 (erfindungsgemäß), Versuch NrO
8 (Vergleichsbeispiel) von Tabelle II (Beispiel 1) und von Versuch Nr. 24 (erfindungsgemäß)
von Tabelle V (Beispiel 3) als Schußkomponente werden vier verschiedene Reifencordgewebe
hergestellt.
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Ansonsten werden folgende Bedingungen eingehalten: (1) Kettcord: 3
Lagen Polyäthylenterephthalatgarn von 1800 den/250 Fäden (Zähigkeit: 8,5 g/den)
(2) Endzahl (end count): 55/5 cm (3) Schußzahl: 2/2,5 cm
Jedes
Gewebe wird durch eine Resorcin/Formaldehyd-Latexlösung laufen gelassen. In dieser
Latexlösung bleiben die Feststoffe an dem Gewebe bis zu einem Aufnahmeverhältnis
von 6 Gew.-% des Gewebes haften. Danach werden die mit Latex beaufschlagten Gewebe
4 min lang bei einer Temperatur von lr00C getrocknet und schließlich 2 min lang
zur Aushärtung des Klebstoffs bei einer Temperatur von 245 0c wärmefixiert.
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Unter Verwendung der wärmefixierten Gewebe in Form einer Einzellage
für die Karkasse und eines weiteren Stahlgürtels der Bauweise 1 x 5 x 0,25, 30 Enden/5
cm in Doppellage im Laufflächenteil werden Radialreifen (Grünreifen) aufgebaut.
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Die folgende Tabelle VI enthält Angaben über die Reifenleistung und
das Verhalten der Schußgarne.
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Tabelle VI Versuch Nr. 1 Versuch Versuch Nr. 8 Versuch nr. 24 Nr.
6 Reißen bzw. Bruch der wilkürlicher nein willkürlicher nein Scußgarne Bruch Bruch
Verteilung der Kett- häufig verschoben recht häufig verschoben recht gleichcorde
infolge Bruchs gleich- infolge Bruchs mäßig der Schußgarne mäßig der Schußgarne
Gleichmäßigkeit des Reifens (Radialkraftänderung) schlecht gut schlecht gut Unregelmäßigkeiten
der Seitenwände ja nein ja nein
Ferner werden die Spinngarne ohne
Dampffixierung der Versuche Nr. 6 bzw. 8 als Schußkomponente bei der Reifencordherstellung
verwendet. In diesem Falle liegt die Trockenwärmeschrumpfung DHS über 5%. Wird das
Gewebe 3 Tage lang bei Raumtemperatur gelagert, zeigt es breite Unregelmäßigkeiten
längs der Schußgarne. Dies ist auf den höheren DHS-Wert des (nur) gesponnenen Garns
zurückzuführen. Folglich wird dieses Garn nach und nach selbst bei Raumtemperatur
instabil.
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Weiterhin werden die betreffenden Gewebe durch eine Resorcin/Formaldehyd-Latexlösung
geleitet und danach 4 min lang bei einer Temperatur von 150°C gerocknet. In den
behandelten Geweben ist eine willkürliche Verschiebung der Kettgarne infolge unregelmäßiger
Schrumpfung der Schußgarne feststellbar. Folglich sollten faserförmige Garne zur
Verwendung als Schußkomponente DHS-Werte von 5% bis -2% aufweisen.
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Beispiel 5 Eine Mischung aus 92 Gewichtsteilen dhes Polyäthylenterephthalat-Polyesters
einer Eigenviskosität von 0,64 in Chipsform und 0,3 Gewichtsteile TiO2 und 8,0 Gewichtsteile
eines Polycarbonat-Polymerisats (Chipsform) eines Schmelzindex-Werts (MI) von 12
werden aufgeschmolzen. Die aufgeschmolzeæ Masse wird dann durch eine Spünndüse mit
48 Löchern jeweils eines Durchmessers von 0,25 mm extrudiert. Die extrudierten Fäden
werden mit einer Aufwickelgeschwindigkeit von 1200 m/min aufgewickelt. Hierbei erhält
man ein ungezogenes Garn von 375 Den/48 Fäden einer Bruchdehnung von 430%.
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Danach wird das ungezogene Garn durch ein 900C heißes Wasserbad mit
einem Zielverhältnis von 2,5 gezogen, wobei ein gezogenes Garn von 153 den/48 Fäden
einer Bruchdehnung von 112%, eines DHS-Werts von 69% und einer Zähigkeit von 360
g erhalten wird. Dieses gezogene Garn wird 20 min lang in gespanntem Zustand bei
einer Temperatur von 130°C (trockener Kolben) wärmefixiert. Die folgende Tabelle
VII enthält Angaben über die thermischen Eigenschaften des einen reduzierten DHS-Wert
aufweisenden, dampffixierten Garns nach einer Wärmeentspannung bei den Bedingungen
(a), (b), (c) bzw. (d).
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Tabelle VII Bedingun- Bedingun- Bedingun- Bedingun- (M gen (a) gen
(b) gen (c) gen (d) DHS DE2 DHS DE3 DHS DE4 DHS DEA (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%)
(%) 0,6 109 0,8 105 2,6 104 4 102 94
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