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Diese Erfindung liegt auf dem Gebiete van Fasern,
elastomeren Zusammensetzungen und Gegenständen; insbesondere bezieht
sich die Erfindung auf kurze Fasern niedrigen Moduls,
elastomere, das Elastomer und die kurzen Fasern aufweisende
Zusammensetzungen und auf diese Zusammensetzung aufweisende
Gegenstände.
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Die US-A-4389361 enthält eine Definition für den Begriff
"Elastomer" als eine Substanz, die bei Raumtemperatur auf
mindestens das Zweifache ihrer ursprünglichen Länge gedehnt werden
kann und nach dem Dehnen und Beseitigen der Spannung innerhalb
kurzer Zeit unter Kraft wieder annähernd zu ihrer
ursprünglichen Länge zurückkehrt. (Glossary of Terms, wie es vom ASTM
Committee D-11 an Rubber and Rubber-like materials
zusammengestellt und von der American Society for Testing Materials
veröffentlicht wurde).
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Auf Elastomere bezieht sich auch Billmeyer, Textbook of
Polymer Science, zweite Ausgabe, John Wiley and Sons, Inc.
(1971), auf den Seiten 242-243 und 533-550, die hiermit durch
Bezugnahme als geoffenbart gelten. Elastomere werden als eine
Klasse hochpolymerisierter Materialien betrachtet, die im
ungespannten Zustande amorph sind und sich oberhalb der
Glasübergangstemperatur befinden müssen, um elastisch zu sein.
Typischerweise besitzen elastomere Polymere ein Netz von
Quervernetzungen. Quervernetzungen können durch einen
Vulkanisationsvorgang erhalten werden. Das Quervernetzen formt ein Elastomer
von einer schwachen thermoplastischen Masse in ein starkes,
elastisches und zähes Gummimaterial um.
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Eine Indikation für die mechanischen Eigenschaften von
Elastomeren ist die Messung der Dehnung unter Belastung, die
gemeinhin durch das Spannungs-Dehnungs-Verhalten des Gummis
charakterisiert ist. Wenn die Belastung steigt und die Dehnung
gemessen wird, ergibt sich eine Kurve, die als die
Dehnungslinie des Gummis angesehen wird. Mit steigender Belastung wird
die Dehnung der Gummiprobe gemessen. In entsprechender Weise
entwickelt sich eine Dehnungslinie, wenn die Belastung entfernt
wird. Die Unterschiede zwischen der Dehnungslinie während des
Belastens und des Entlastens stellen die Energieverluste auf
Grund innerer Wärmeentwicklung dar und werden im allgemeinen
Hystereseverlust genannt. Wenn aufeinanderfolgende Zyklen
stattfinden, werden die Veränderungen des Widerstandes gegen
Dehnung, der Zugfestigkeit, der Energieabsorption und der
bleibenden Verformung geringer.
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Eine übliche Art des Testens ist es, elastomere
Materialien zyklischen mechanischen Spannungen auszusetzen. Die
meisten Materialien brechen bei einer beträchtlich niedrigeren
Spannung, als für die Veranlassung eines Bruches bei einem
einzigen Spannungszyklus erforderlich wäre. Diese Erscheinung wird
"Ermüdung" genannt. Verschiedene Arten der im üblichen
Gebrauche befindlichen Ermüdungstests umfassen eine abwechselnde
Zug- und Druckbelastung sowie eine zyklische Biegebelastung. Die
Ergebnisse werden als Diagramme der zyklischen
Belastungsamplitude gegenüber der Anzahl der Zyklen bis zum Bruche dargestellt.
Das Testen auf Ermüdung wird bei Billmeyer auf Seite 128
besprochen.
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Elastomere Zusammensetzungen können verschiedene Zusätze
enthalten, um die Verarbeitung, die Quervernetzung,
physikalische Eigenschaften und die Alterungsbeständigkeit zu
verbessern. Solche Zusätze umfassen Öl, Vulkanisierungsmittel, wie
Schwefel, Beschleunigungsmittel zur Verbesserung der
Vulkanisierung und Aktivatoren zum Erreichen der vollen Wirkung der
organischen Beschleunigungsmittel. Elastomere Zusammensetzungen
wurden mit verschiedenen Materialien, einschließlich von Öl und
anderen Füllstoffen, gefüllt. Zusätzlich werden Füllmittel als
Verstärkungsmittel zur Verbesserung der physikalischen
Eigenschaften verwendet. Eine in weitem Maße gebrauchte Form von
Füllstoffen in herkömmlichen Gummis ist Ruß. Für typische
elastomere Zusammensetzungen wird auf das Vanderbilt Rubber
Handbook Bezug genommen.
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Es wurden bereits Versuche unternommen, elastomere
Zusammensetzungen durch Einarbeiten kurzer Fasern zu festigen.
Während die Faser die Zusammensetzung zwar festigte, war sie für
Eigenschaften, wie die Fähigkeit, zyklischen Belastungen zu
widerstehen (Ermüdung), nachteilig.
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Patente, welche faserverstärkte Polymerkompositmaterialien
offenbaren, umfassen die US-A-4 389 361, 4 728 698, 4 711 285,
4 393 154, 4 014 969 und 3 969 568. Die Patente von Interesse,
welche sich auf fasergefüllte Gummizusammensetzungen beziehen,
of fenbaren im allgemeinen, daß faserige Verstärkungen zum
Festigen und zum Erhöhen der Stärke von elastomeren
Zusammensetzungen verwendet werden.
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Die US-A-4 389 361 offenbart ein Verfahren zum Gießen von
fasergefüllten Gummizusammensetzungen. Dieses Patent zielt auf
eine elastomere Verbindung ab, welche in der ganzen Verbindung
verteilte, geschnittene Fasern aufweist. Die Ausrichtung der
geschnittenen Fasern innerhalb der Gummimatrix erhöht den Modul
und die Festigkeit der Verbindung. Die Ausrichtung wird durch
Vermahlen der fasergefüllten Verbindung zum Aufbrechen der
Fasern, anschließendes Gießen und dann durch Vulkanisieren des
sich ergebenden Produktes erreicht. Die Filamente sind
anfänglich annähernd 1,6 Zoll (40,6 mm) lang und haben einen
Durchmesser von 11 um. Die sich ergebende Zusammensetzung besitzt
Fasern kurzer Länge von annähernd 0,125 Zoll (3,2 mm). Die
Fasern werden als verstärkender Zusatz eingesetzt, um die
physikalischen Eigenschaften, wie die Zugfestigkeit, zu verbessern
und die Zusammensetzung durch Verringerung der Dehnung und
Erhöhung des "Moduls bei niedriger Stärke" zu festigen. Die US-A-
4 711 285 offenbart eine Zusammensetzung für eine Wulstfüllung,
die kurze Fasern eines organischen Polymers enthält. Auf Basis
des Gummis können es 15 bis 70 Teile kurzer Fasern sein. Kurze
Fasern werden dazu benützt den Elastizitätsmodul des Gummis zu
erhöhen.
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Die US -A-4 393 154 offenbart ein Verfahren zum Mischen von
5 bis 50 Gew.-% einer geschnittenen Faser einer Länge von 0,4
bis 1,3 cm mit 95 bis 50 Gew.-% eines teilchenförmigen,
unvulkanisierten Gummis. Es ist das Ziel dieses Patentes, das
gleichförmige Durchmischen von Fasern und Gummi zu verbessern.
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Die US -A-3 969 568 offenbart die Verstärkung von Gummi mit
Aramidflocke unter Verwendung eines besonderen Klebers. Von der
Zusammensetzung wird geoffenbart, sie enthalte Gummi- und
Kleberzusammensetzungen sowie eine faserige Verstärkung. Die
Zusammensetzung besitzt verbesserte physikalische Eigenschaften,
wie Druckmodul und geringere Dehnung, sowie einen stärkeren
Gummi.
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Von elastomeren Zusammensetzungen ist bekannt, daß sie für
die Herstellung einer Vielzahl von Gegenständen zweckmäßig
sind, einschließlich von Reifen, Gummischläuchen,
Kraftübertragungsriemen (Keilriemen), flache Förderbänder und mechanische
Gummiartikel, wie Motoraufhängungen und Vibrationsdämpfer.
Typische Zusammensetzungen für solche Gegenstände werden bei
Babbit, The Vanderbilt Rubber Handbook, R.T. Vanderbilt
Company, Inc. Kapitel 11, Seiten 644-810 (1988) geotfenbart.
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Die vorliegende Erfindung schafft eine elastomere
Zusammensetzung, die 1 bis 25 Gewicht steile pro hundert (phr) einer
Polyamidfaser mit einer Länge von 0,1 bis 1,0 Zoll (2,5-25,4
mm) mit einem Doppelbrechungswert von 0,02 bis 0,04 enthält.
Die Faser besitzt vorzugsweise einen Fasermodul von weniger als
1x10¹¹ dyn/cm² (10 GPa) und bevorzugter von weniger als 0,6 x
10¹¹ dyn/cm² (6 GPa). Das Polyamid wird vorzugsweise aus
Polycaprolactam und Poly (Hexamethylen-Adipamid) ausgewählt.
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Die Polyamidfasern weisen 1 bis 25 pro hundert
Gewichtsteilen (phr) an Elastomer (Gummi) auf, vorzugsweise 2 bis 10
phr und bevorzugter 4 bis 6 Gewichtsteile phr an Gewicht,
basierend auf dem Elastomer, und sind 0,1 bis 1 Zoll (2,5 bis
25,4 mm) lang, bevorzugter 0,125 bis 1 Zoll (3,2 bis 25,4 mm)
lang und am bevorzugtesten 0,25 bis 0,5 Zoll (6,4 bis 12,7 mm)
lang.
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Vorzugsweise besitzt die Faser im allgemeinen einen
Fasermodul von weniger als 1x10¹¹ dyn/cm² (10 GPa), wie nach ASTM-D
2256-80 gemessen wird. Die Faser ist eine Polyamidfaser mit
einem Doppelbrechungswert von 0,02 bis 0,04. Der
Doppelbrechungswert ist ein Maß für die durch Verziehen bzw. Dehnen
bewirkte molekulare Ausrichtung. Die Doppelbrechung wird gemäß
ASTM 858-82 gemessen.
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Die Zusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung
besitzt einen ausreichenden Anteil einer Polyamidfaser mit einem
Doppelbrechungswert von 0,02 bis 0,04, um im Vergleiche zu
einer Zusammensetzung ohne die Faser zu einer größeren
Ermüdungslebensdauer
der Zusammensetzung zu führen, wie gemäß
modifizierter ASTM-D 3479-76 gemessen wird.
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Die Ausrichtung sollte gering genug sein, um eine gleiche
oder bessere Ermüdungsbeständigkeit als die Zusammensetzung
ohne die kurze Faser zu besitzen, aber hoch genug, um die
Festigkeit (Modul) der elastomeren Zusammensetzung zu verbessern.
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Die Zusammensetzung kann zusätzlich andere,
herkömmlicherweise in einer elastomeren Zusammensetzung benutzte Zusätze
enthalten, einschließlich von Verarbeitungshilfsmitteln,
Vernetzungsmitteln einschließlich von Aushärtungsmitteln,
Beschleunigern und andere Arten von Fördermitteln für das
Aushärten sowie Alterungsfestigern, ist aber darauf nicht beschränkt.
Die Zusammensetzung kann andere Arten von Füllmaterialien, wie
teilchenförmige Füllstoffe einschließlich von Ruß sowie
Streckmittel, wie Öl, aufweisen.
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Die vorliegende Erfindung umfaßt auch Gegenstände, die aus
der oben genannten Zusammensetzung hergestellt wurden. Solche
Gegenstände umfassen Reifen, Schläuche,
Kraftübertragungsriemen, Fördergurte und verschiedene mechanische Artikel. Unter
mechanischen Artikel werden alle anderen Anwendungen
verstanden, einschließlich von Motoraufhängungen, Packungsmaterialien,
Dichtungen, Vibrationsdämpfer u.dgl.
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Zusammensetzungen, die zur Herstellung der Gegenstände
oder von Bestandteilen der Gegenstände zweckmäßig sind,
umfassen ein Elastomer; 25 bis 175 Teile Füllmaterial pro hundert
Teilen (phr) Gummi; und bis zu 25 phr einer Polyamidfaser, die
bis zu 1,0 Zoll (25,4 mm) lang ist und eine sich aus dem
Doppelbrechungswert ergebende ausreichende molekulare Ausrichtung
besitzt, um im Vergleiche zu einem Gegenstande ohne die Faser
zu einer größeren Ermüdungsbeständigkeit des Gegenstandes gemäß
ASTM-D 3479-76 zu führen. Für die Zwecke der vorliegenden
Erfindung wird diese Faser als von einem "Füllmaterial"
gesonderte Komponente betrachtet.
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Zweckmäßige Zusammensetzungen für Gegenstände nach der
vorliegenden Erfindung umfassen in der Technik bekannte
Zusammensetzungen, wie sie im oben genannten Vanderbilt Rubber
Handbook
erwähnt sind, und welche überdies bis zu 25, vorzugsweise
1 bis 25 und bevorzugter 2 bis 10 phr an Faser aufweisen.
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Besondere Zusammensetzungen und zugehörige Gegenstände
umfassen Reifengummizusammensetzungen und Reifen, welche
zumindest einen aus der Zusammensetzung hergestellten Bestandteil
aufweisen; Schlauchgummizusammensetzungen und Schläuche;
Kraftübertragungsriemen, die aus den Zusammensetzungen hergestellt
sind, sowie Riemen, Fördergurtzusammensetzungen sowie aus den
Zusammensetzungen hergestellte Gurte.
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Figur 1 ist ein Diagramm der Wärmeerzeugungsrate in 10
J/cm³/sec über der Temperatur.
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Figur 2 ist eine Querschnittszeichnung eines Teiles eines
Reifenquerschnittes.
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Die vorliegende Erfindung liegt in einer Zusammensetzung
mit einem Elastomer und 1 bis 25 phr einer Faser von 0,1 bis
1,0 Zoll (2,5 bis 25,4 mm) Länge. Der Fasermodul ist
vorzugsweise geringer als 1x10¹¹ dyn/cm² (10 GPa), vorzugsweise
geringer als 0,6x10¹¹ dyn/cm² (6 GPa) und bevorzugt 0,1 bis 0,6x10¹¹
dyn/cm² (1 bis 6 GPa). Die Zusammensetzung besitzt eine gleiche
oder bessere Ermüdungsbeständigkeit und ist fester als die
elastomere Zusammensetzung ohne die Faser.
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Die Verbesserung kann erhalten werden, indem das Ausmaß an
während des Verstreckens bzw. Dehnens der Faser erzielter
molekularer Ausrichtung gesteuert wird. Diese Eigenschaft wird als
Doppelbrechung der Faser gemessen.
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Die Zusammensetzung besteht vorzugsweise aus einer
homogenen Verteilung von Fasern in der elastomeren Matrix der
Zusammensetzung. Vorzugsweise sind die Fasern zufallsmäßig
ausgerichtet. Die Fasern können jedoch auch ausgerichtet sein. Eine
solche Ausrichtung kann während der Verarbeitung der
elastomeren Zusammensetzung erfolgen oder hervorgerufen werden. Die
Zusammensetzung kann durch solche Verfahren, wie die
Koagulation des Elastomers in Gegenwart der Faser und anderen
Bestandteilen der Zusammensetzung hergestellt werden. Die
Zusammensetzung kann in der Lösung gemischt sein. Vorzugsweise wird die
Zusammensetzung durch Schmelzmischen hergestellt. Die
elastomere Zusammensetzung, welche das Elastomer und die Fasern
enthält,
kann gemäß in der Technik bekannten Verfahren ausgehärtet
oder quervernetzt werden.
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Typische Bedingungen für das Vulkanisieren von natürlichen
Gummi- und/oder synthetischen Gummizusammensetzungen,
einschließlich von Styrol-Butadien-Gummizusammensetzungen,
bestehen im Erhitzen der Zusammensetzung während des Gießens auf
Temperaturen von 250ºF bis 400ºF (121 bis 204ºC) unter höherem
Drucke als 150 psi (1,13 MPa), vorzugsweise einem höheren als
200 psi (1,48 MPa) und typischerweise von 200 bis 400 psi (1,48
bis 2,86 MPa). Die Vulkanisationszeit wird je nach der Größe
des zu behandelnden Gegenstandes verschieden sein.
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In der Zusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung
brauchbare Elastomere umfassen solche Elastomere, wie sie oben
als Hintergrund der Erfindung gekennzeichnet wurden. Die
Elastomere umfassen jene, welche bei Billmeyer, Textbook of
Polymer Science; Babbit, das Vanderbilt Rubber Handbook,
veröffentlicht von der R.T. Vanderbilt Company, Inc., Connecticut, 1979
und den verschiedenen, oben aufgelisteten US-Patenten
geoffenbart sind, einschließlich der US-A-4 389 361.
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Brauchbare Elastomere umfassen natürlichen Gummi,
synthetisches Polyisopren, Copolymere von Styrol und Butadien,
Copolymere von Butadien und Acrylnitril, Copolymere von Butadien
und Alkylacrylaten, Butylgummi, Brombutylgummi,
Chlorbutylgummi, Neopren (Chloropren, 2-Chloro-1,3-Butadien), Olefingummi,
wie Äthylen-Propylen-Gummi (EPR) und Gummi aus
Äthylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM), Nitrilelastomere, Polyacrylelastomere,
Polysulfidpolymere, Silikonelastomere, thermoplastische
Elastomere, thermoplastische Copolyester, Äthylen-Acryl-Elastomere,
Vinylazetat-Äthylen-Copolymere, Epichlorhydrin, chloriertes
Polyäthylen und chemisch vernetztes Polyäthylen,
chlorsulfoniertes Polyäthylen, Fluorkohlenstoftgummi, Fluorsilikongummi und
Gemische davon, sind aber nicht darauf beschränkt.
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Die Faser kann ein faseriges Material einschließlich eines
Monofilamentfadens oder eines Multifilamentgarnes sein. In der
Zusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung brauchbare
Fasern sind kurze Fasern von 0,1 bis 1 Zoll, bevorzugter von
0,125 bis 1 Zoll (2,5 bis 25,4 mm) lang und am bevorzugtesten
0,25 bis 0,5 Zoll (6,4 bis 12,7 mm) lang. Es sind 1 bis 25 phr,
vorzugsweise 2 bis 10 phr und bevorzugter 4 bis 6 phr an Faser
in der Zusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung
vorhanden. Die aus kurzen Fasern bestehenden Filamente sind im
Elastomer vorzugsweise homogen verteilt. Wenn ein Garn aus einem
Multifilament verwendet wird, werden die einzelnen Filamente
des Garnes vorzugsweise dispergiert.
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In der Zusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung
brauchbare Faserfilamente besitzen typischerweise einen
Durchmesser von 0,0001 bis 0,01 Zoll (2,54 bis 254 um), vorzugsweise
von 0,0004 bis 0,002 Zoll (10,2 bis 50,8 um). Typische
Multifilamentgarne enthalten 50 bis 1500 Filamente, vorzugsweise 100
bis 1000 Filamente. Die Denierzahl pro Filament beträgt
vorzugsweise 1 bis 25 (9 bis 225 tex), bevorzugt 2 bis 10 (18 bis
90 tex), wobei "Denier" Gramm pro 9000 Meter und "tex" Gramm
pro 1000 m bedeuten.
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In der Zusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung
brauchbare Polyamidfasern werden verzogen bzw. orientiert, um
einen Doppelbrechungswert von 0,02 bis 0,04 zu haben.
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Die Doppelbrechung ist ein optischer Begriff, der eine
doppelte Brechung bedeutet. Er wird bei der Prüfung von Fasern
zur Messung des Ausmaßes an durch Dehnen oder Verziehen
bewirkter molekularer Ausrichtung gebraucht. Für die Zwecke der
vorliegenden Erfindung werden die Doppelbrechungswerte gemäß ASTM
E 858-82 gemessen.
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Die Faser ist ein Nylon, einschließlich von Nylon-6
(Polycaprolactam) und Nylon-6,6 (Polyhexamethylen-Adipamid), wobei
Polycaprolactam am bevorzugtesten ist.
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Das als kurze Faser nach der vorliegenden Erfindung
zweckmäßige Polyamid besitzt ein ausreichendes Molekulargewicht, um
Fasern zu bilden. Vorzugsweise beträgt das Molekulargewicht
10 000 bis 40 000 und hat vorzugsweise eine durchschnittliche
Molekulargewichtszahl von 20 000 bis 35 000, wie mit
Membranosometrie gemessen wird. Wie erwähnt, umfassen bevorzugte
Polyamide Polycaprolactam und Poly(Hexamethylen-Adipamid). Im
allgemeinen sind die Polyamide solche Polyamide, welche dazu
imstande sind, Fasern zu bilden und aus langkettigen
synthetischen
Polymeren gewählt sind, welche regelmäßig auftretende
Amidgruppen besitzen. Brauchbare Polyamide können durch
Polymerisation difunktionaler Monomere oder in äquivalenter Weise
ihrer zyklischen Lactame hergestellt werden; oder durch
Umsetzen eines konjugierten Paares von Monomeren, beispielsweise
Diamid und einer Dicarbonsäure oder einer linearen
aminoaliphatischen Säure, wie omega-Aminoundekansäure.
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Geeignete Polylactame können durch Polymerisation von
Lactammolekülen der Formel
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hergestellt werden, worin R eine Alkylengruppe mit 3 bis 12,
vorzugsweise 5 bis 12, Kohlenstoffionen ist.
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Die für die vorliegende Erfindung zweckmäßige
Polyamidfaser wird vorzugsweise in einem Vorgange gesponnen und in einem
Verzugsausmaße verzogen, welches ausreicht, um in einem
Dehnungsbereiche zu liegen, der zu den Doppelbrechungswerten von
0,02 bis 0,04 führt. Die Faser wird als nur teilweise
orientiertes Garn (POY) angesehen. Typischerweise werden die Fasern
gesponnen und abgeschreckt. Gegebenenfalls kann dies von einem
gesonderten Verzugsschritte gefolgt sein. Beim vorliegenden
Verfahren liegt eine Beschränkung des Gesamtausmaßes vor, um
das die Faser verzogen wird. Eine unverzogene Faser kann
ebenfalls verwendet werden. Das Garn kann eine Denierzahl pro
Filament von 1 bis 50 (9 bis 450 tex) haben. Vorzugsweise besitzt
das Garn eine Denierzahl pro Filament von 1 bis 10 (18 bis 90
tex), bevorzugter von 2 bis 8 (18 bis 72 tex). Die Faser ist
0,1 bis 1,0 Zoll (2,5 bis 25,4 mm) lang, vorzugsweise 0,1 bis
0,250 Zoll (2,5 bis 6,4 mm) lang. Die Doppelbrechung beträgt
0,02 bis 0,04. Das Gesamtausmaß, um welches die Faser verzogen
wird, und zwar entweder schachtverzogen oder in Kombination mit
einem gesonderten Verzugsschritt, ist derart, daß der
Fasermodul geringer als 1x10¹¹ dyn/cm² (10 GPa), vorzugsweise geringer
als 0,6x10¹¹ dyn/cm² (6 GPa) ist.
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Die Faser kann durch jede geeignete Vorrichtung
geschnitten werden, die in der Technik zum Zerhacken oder Schneiden von
Fasern bekannt ist. Ein bevorzugtes Verfahren ist es, das Garn
zwischen zwei Walzen zu fördern. Eine der Walzen besitzt eine
Vielzahl von parallel zur Achse der Walze und senkrecht zur
Richtung der Faser vorgesehene Messer. Die andere Walze ist
eine Gegendruckwalze, die vorzugsweise aus Gummi hergestellt
ist. Die Messer drücken sich gegen sie und schneiden durch die
Faser, wenn sie in den Spalt zwischen den Walzen gezwängt wird.
Der erforderliche Druck zum Bewerkstelligen des Schneidens wird
dadurch erzielt, indem sich die Messer gegen die Faser drücken,
die sich an die Gegendruckrolle preßt.
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Vorzugsweise ist die Faser mit einem Klebemittel
beschichtet und/oder die als Gastmatrix dienende elastomere
Zusammensetzung beinhaltet ein adhäsionsförderndes Material, das die
Klebung zwischen der Faser und der elastomeren
Gastzusammensetzung verbessert.
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Es können in der Technik bekannte Kleberzusammensetzungen
verwendet werden, um Fasern und Stoffe mit den elastomeren
Zusammensetzungen zu verkleben. Eine bevorzugte Zusammensetzung
basiert auf einer Resorzin-Formaldehyd-Latex. Diese wird bei
Benützung einer Nylonfaser bevorzugt. Wenn eine Faser, wie
Polyester verwendet wird, ist eine
Diisocyanat-Epoxy-Zusammensetzung bevorzugt. Die Diisocyanat-Epoxy-Zusammensetzung kann dazu
benützt werden, die Polyesterfaser zu beschichten, gefolgt von
einer Beschichtung mit der
Resorzin-Formaldehyd-Latexzusammensetzung. Die Diisocyanat-Epoxy-Zusammensetzung wird zuerst auf
die Faser aufgebracht und kann an der
Resorzin-Formaldehyd-Latex anhaften, die als zweite Schicht benutzt wird. Die
Resorzin-Formaldehyd-Latex kann dann an der elastomeren
Zusammensetzung anhaften. Die Resorzin-Formaldehyd-Latex kann auch alleine
mit Fasern, wie Nylon, verwendet werden.
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Die Zusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung führt
zu einer elastomeren Verbindung, die im Vergleiche mit der
Zusammensetzung ohne die Faser zu einer gleich großen oder
größeren Ermüdungslebensdauer führt, wie durch einen zyklischen
Verformungstest,
wie den modifizierten Test nach ASTM-D-3479-76,
gemessen wird.
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Der modifizierte Test nach ASTM-D-3479-76, Methode B,
wurde dazu benützt, die Ermüdungsbeständigkeit von
Kompositmaterialien aus einer orientierten Faser in einer Harzmatrix zu
messen. Eine Probe wurde aus einer auf einer
Laboratoriumsmühlenwalze zu einem Blatte geformten Zusammensetzung hergestellt.
Die Zusammensetzung wurde vulkanisiert (quervernetzt). Die
Probe war 0,6 cm hoch und 1 cm breit. Die Längendimension der
Probe lag in der Vermahlungsrichtung bzw. der Längsrichtung, in
der das Blatt von der Mühle kam. Die Probe war lang genug, so
daß zwischen den Klemmen eine Länge von 2 cm vorhanden war. Die
angewandte Ermüdungsbedingung war: Verformungsamplitude: 8,5%;
Vorspannungskraft, 8kg; Frequenz 10 Hz und 130ºC. Die
Ergebnisse werden in Zyklen bis zum Bruche angegeben.
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Die kurzen Fasern verbessern die Festigkeit der
Zusammensetzung. Die Festigkeit wird durch den Garnmodul angegeben. Der
Modul und andere Zugfestigkeitseigenschaften des Garnes wurden
gemäß ASTM-D-2256-80 gemessen. Auf Grund der Verwendung sowohl
des Klebesystems als auch der Eigenschaften der Fasern gibt es
eine verbesserte Beständigkeit gegen Risse an der Grenzfläche
zwischen der Faser und dem Gummi. Es wird angenommen, daß durch
die Verwendung des Garnes nach der vorliegenden Erfindung die
Eigenschaften der Fasern näher an denen der
Matrixzusammensetzung liegen als andernfalls.
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Die Zusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung weist
bei einer zyklischen Zugbelastung eine geringere
Wärmeentwicklung auf. Der Anteil an Wärmeentwicklung während der zyklischen
Verformung wird als Hystereseverlust gemessen. Der
Hystereseverlust ist ein Flächenbereich in einer Schleife der Kurve von
Belastung über der Verformung. Eine Probe wird bis zu einer
gegebenen Verformung belastet. Die Belastung wird aufgehoben.
Es bildet sich eine Schleife in der Kurve von Belastung über
der Verformung bei Belastung der Probe und der Kurve von
Belastung über der Verformung bei gelöster Belastung. Der
Flächenbereich dieser Schleife ist der Energieverlust, der als zu
einer Wärmeentwicklung führende Hystereseenergie gekennzeichnet
wird. Die Wärmeentwicklung der Probe nach der vorliegenden
Erfindung wurde unter Verwendung eines von der RJS Corporation,
Akron, Ohio, hergestellten Allied High Strain Dynamic
Viscoelastometers gemessen. Eine auf dieselbe Weise wie jene, wie
sie beim modifizierten Ermüdungstest nach ASTM-D-3479-76
angewandt wurde, hergestellte Probe wird festgeklemmt, wobei eine
Länge von 2 cm der Probe zwischen den Klemmen bleibt. Die Probe
wird zyklisch mit ± 2% bei einer Geschwindigkeit von 10 Zyklen
pro Minute verformt. Die Temperatur steigt mit 2ºC/min von
Raumtemperatur auf 160ºC. Die Belastungs-Verformungs-Kurve wird
auf einem Oszillographen abgelesen, und die Wärmeentwicklung in
erg/ cc/sec bzw. 10&supmin;&sup7;J/cm³/s (für den Modul korrigiert) wird
gemessen. Vorzugsweise besitzt die Zusammensetzung nach der
vorliegenden Erfindung eine geringere Wärmeentwicklung als eine
Zusammensetzung, die äquivalent ist, außer daß sie nicht die in
der Zusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung gebrauchte
Faser enthält.
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Die Faser nach der vorliegenden Erfindung kann gleichmäßig
oder zufällig in der elastomeren Matrix ausgerichtet sein. Die
Faser kann innerhalb der Zusammensetzung durch Bearbeitung, wie
Kalandrieren, orientiert werden.
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Die vorliegende Erfindung führt zu einer Zusammensetzung,
die eine verbesserte Biegsamkeit, geringe Wärmeentwicklung und
eine verbesserte Ermüdungsbeständigkeit ebenso aufweist wie
eine verbesserte Bruchdehnung. Dies wird der Faser mit den
beanspruchten Werten des Moduls und/oder der Doppelbrechung
zugeschrieben, die zu einem niedrigeren Modul und einer größeren
Bruchdehnung führt. Die Faser besitzt eine verbesserte
Biegsamkeit. An der Grenzfläche der Faser zum Gummi gibt es während
der zyklischen Verformung weniger Belastungskonzentration. Die
Zusammensetzung ist bei verschiedenen Gummiprodukten
zweckmässig, die dauernd einer zyklischen Belastung unterworfen sind,
einschließlich von Zusammensetzungen, die für Reifen und
Schläuche angewandt werden.
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Die vorliegende Erfindung umfaßt Gegenstände, die aus der
oben genannten Zusammensetzung hergestellt sind. Solche
Gegenstände schließen Reifen, Schläuche, Kraftübertragungsriemen,
Fördergurte und verschiedene mechanische Artikel, die andere
Anwendungen umfassen, wie Motoraufhängungen,
Packungsmaterialien, Dichtungen, Vibrationsdämpfer u.dgl., ein.
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Zusammensetzungen, die für die Herstellung der Gegenstände
oder von Bestandteilen der Gegenstände zweckmäßig sind, weisen
das Elastomer; 25 bis 175 phr Füllmaterial; und bis zu 25 phr
der Faser auf. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird
diese Faser als von einem "Füllmaterial" gesonderte Komponente
betrachtet.
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Bevorzugte Füllmaterialien umfassen Ruß, Siliziumdioxyd
und Zinkoxyd. Brauchbare Ruße umfassen jene, welche im obigen
The Vanderbilt Rubber Handbook auf den Seiten 407-428
besprochen werden. Brauchbare Siliziumdioxyde umfassen Tone und
rauchiges Siliziumdioxyd. Brauchbare Tone sind auf den Seiten 429-
432 des obigen The Vanderbilt Rubber Handbook aufgelistet.
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Die Zusammensetzungen nach der vorliegenden Erfindung
können auch andere, für gewöhnlich in Gummizusammensetzungen
benutzte Materialien aufweisen. Solche Materialien umfassen
Vulkanisiermittel, Aushärtbeschleuniger,
Beschleunigungsaktivatoren und -verzögerer, Antioxydantien, Antiozonmittel,
Verarbeitungshilfen, Streckmittel (Öl), Plastifiziermittel,
Weichmacher und Klebrigmacher.
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Vulkanisiermittel umfassen Schwefel, Schwefel aufweisende
Beschleuniger und organische Superoxyde. Beschleuniger
schliessen Thiazol, Sulfonamid, auf Morpholin basierende Beschleuniger
und Ultrabeschleuniger, wie Metall-Dithiocarbamate, Thiurame
und Xanthate, ein. Aktivatoren können Zinkoxyde in Mengen bis
zu 10 phr (es können größere Mengen benützt werden, und das
Zinkoxyd ist ein Füllstoff) umfassen. Andere Aktivatoren
schließen Alkaliverbindungen, wie Bleiglätte, Magnesiumoxyd,
Amine, gewisse ausgefällte Kalziumkarbonate u.dgl. ein.
Aushärtungsverzögerer umfassen Materialien, wie
Phthalsäureanhydrid, Salizylsäure und Natriumazetat. Antioxydierende
Verbindungen schließen Amine, Phenole und Phosphite ein.
Antiozonmittel umfassen Paraphenylendiaminderivate und verschiedene
wachsartige Materialien. Diese Materialien sind in der Technik
allgemein bekannt und werden im obigen The Vanderbilt Rubber
Handbook besprochen.
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Eine in Reifen zweckmäßige Zusammensetzung weist zumindest
ein aus der aus Styrol-Butadien-Gummi, Polybutadien, Gummi,
natürlichem Gummi, synthetischen Isopren, EPR und EPDM
bestehenden Gruppe ausgewähltes Elastomer auf; 25 bis 100 phr
wenigstens eines aus der aus Ruß und Siliziumdioxyd bestehenden
Gruppe ausgewählten Füllstoffes; mindestens ein
Aushärtungsmittel; und 1 bis 25 phr der Faser. Die Zusammensetzung kann in
wenigstens einem Bestandteil des Reifens benutzt werden.
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Figur 2 ist eine teilweise Querschnittsansicht eines
typischen Personenwagenreifens 10. Derartige Reifen und ihre
Bestandteile sind in der Technik bekannt. Für die Zwecke der
vorliegenden Erfindung ist ein Reifen ein toroidal geformter
Gegenstand, dessen Elemente aus verschiedenen, auf Gummi
basierenden Zusammensetzungen oder Faser-Gummi-Kompositmaterialien
mit langen, in eine Gummizusammensetzung eingebetteten oder
damit beschichteten Fasern hergestellt werden können. Der
Reifen kann in einen Laufflächenabschnitt 12, einen
Seitenwandabschnitt 14 und einem Wulstabschnitt 16 unterteilt werden. Der
Reifen 10 besitzt eine Karkasse 18, die lange, in die
Zusammensetzung einer Gummischicht eingebettete Fasern aufweist. In
einem Reifen für einen Personenwagen sind typischerweise zwei
Faserlagen in der Karkasse. Die Karkasse hat eine Außenfläche
20 und eine Innenfläche 22. In schlauchlosen Reifen gibt es
eine innere Auskleidung 24, die der Innenfläche 22 benachbart
gegossen ist. Ein Gurt 26 ist im Laufflächenabschnitte 12 der
Karkasse 18 benachbart angeordnet und erstreckt sich rund um
den Reifen über dessen Umfang. Der Gurt ist aus einer langen,
relativ festen Faser hergestellt, die in eine
Gurtbeschichtungsverbindung eingebettet ist. Es ist wenigstens eine
Gurtschicht vorhanden, und typischerweise befinden sich in einem
Reifen für Personenwagen zwei Gurtschichten.
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Der Laufflächenabschnitt 12 hat eine Wölbung 28 und eine
Schulter 30. Der Gurt 26 erstreckt sich im wesentlichen von
Schulter zu Schulter des Reifens. An jeder Schulter 30 besitzt
der Gurt eine über den Umfang verlaufende Gurtkante 32. An der
der Karkasse 18 gegenüberliegenden Seite des Gurtes kann eine
Gurtüberdeckung 34 sein. Diese ist eine Schicht von langen
Fasern, die in eine Gummizusammensetzung eingebettet sind. Die
Überdeckung ist nicht so steif wie der Gurt, um einen Übergang
vom Gurt zur Unterseite der Lauffläche zu bilden.
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Der Überdeckung an der der Karkasse 18 gegenüberliegenden
Seite benachbart ist eine Unterseite 36 der Lauffläche, und der
Unterseite zunächst befindet sich das Profil 38. Die Unterseite
36 und das Profil 38 erstrecken sich im Laufflächenabschnitt 12
in Umfangsrichtung rund um den Reifen.
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Es kann ein Gurtkantenkissen 40 an jeder Gurtkante 32
vorgesehen sein und sich in Umfangsrichtung rund um den Reifen
erstrecken. Dies hilft dazu, die steife und manchmal scharfe
Gurtkante abzupolstern, um den Reifen daran zu hindern, sich an
dieser Stelle auf zutrennen.
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Die Karkasse 18 erstreckt sich vom Laufflächenabschnitt 12
zum Seitenwandabschnitt 14 und wendet sich im Wulstabschnitt 16
rund um den Wulst 42 wieder hoch. Derjenige Abschnitt der
Karkasse 18, der sich nach oben wendet, wird die Stulpe 44
genannt. Oberhalb des Wulstes 42 mag eine Gummiverbindung
vorhanden sein. Diese wird die Wulstfüllung 46 genannt. An der
Aussenfläche der Stulpe 44 kann eine Stofflage in einer
Gummischicht bzw. einer Matrixzusammensetzung vorhanden sein. Dies
unterstützt einen Schutz und den Halt der Stulpe. Dieses
Element wird die Schale 48 genannt.
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An der Außenseite der Karkasse 18, zwischen der Schulter
und dem Wulst 16 befindet sich die Seitenwand 50.
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Die Faser nach der vorliegenden Erfindung kann in den
Gummizusammensetzungen vorgesehen sein, die für verschiedene
Reifenbestandteile zweckmäßig sind, einschließlich der Lauffläche,
der überdeckung, der Gurtkante, der Wulstfüllung, der Schale,
der Seitenwand und der Gurtbeschichtung.
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Zweckmäßige Zusammensetzungen zum Herstellen von
Schlauchgummi umfassen zumindest ein aus der aus natürlichem Gummi,
EPR, EPDM, Styrol-Butadien-Gummi, Nitrilgummi und synthetischem
Polyisopren bestehenden Gruppe ausgewähltes Elastomer auf; 25
bis 175 phr wenigstens eines aus Ruß, Zinkoxyd und
Siliziumdioxyd
ausgewählten Füllstoffes; mindestens ein
Aushärtungsmittel; und 1 bis 25 phr der Faser.
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Zweckmäßige Zusammensetzungen zum Herstellen von
Kraftübertragungsriemen umfassen zumindest ein aus der aus
Chloroprengummi, Styrol-Butadien-Gummi, natürlichem Gummi, und
synthetischem Polyisopren bestehenden Gruppe ausgewähltes
Elastomer auf; 25 bis 100 phr wenigstens eines aus Ruß,
Siliziumdioxyd und Zinkoxyd ausgewählten Füllstoffes; mindestens ein
Aushärtungsmittel; und eine ein Elastomer und 1 bis 25 phr der
Faser aufweisende Zusammensetzung.
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Zweckmäßige Zusammensetzungen zum Herstellen von
Fördergurten umfassen zumindest ein aus der aus natürlichem
Gummi, synthetischem Polyisopren, Polybutadien, Epichlorhydrin,
Chloropren, EPR, EPDM, Nitrilgummi und Butyl-Gummi bestehenden
Gruppe ausgewähltes Elastomer auf; 25 bis 100 phr wenigstens
eines aus der aus Ruß, Siliziumdioxyd und Zinkoxyd bestehenden
Gruppe ausgewählten Füllstoffes; mindestens ein
Aushärtungsmittel; und 1 bis 25 phr der Faser.
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Einige Beispiele werden unten dargelegt, um die Natur der
Erfindung und die Art ihrer Ausführung zu veranschaulichen. Die
Erfindung sollte jedoch nicht als auf die Einzelheiten
derselben eingeschränkt betrachtet werden. Alle Teile sind
Gewichtsanteile, außer es ist anders angegeben.
Beispiele
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Ein zweckmäßiges Verfahren zum Herstellen einer Faser nach
der vorliegenden Erfindung ist es, Polycaprolactam mit einer
nominellen Ameisensäureviskosität (FAV) von etwa 90 durch einen
herkömmlichen Spinntopf mit einem runden Packungsfilter und
einer Spinndüse hindurchzuextrudieren. Die Spinndüse hatte 204
Kapillaren. Die Kapillardimensionen hatten eine Länge von 0,040
Zoll (1,02 mm) und einen Durchmesser von 0,040 Zoll (1,02 mm).
Die Extrusionstemperatur betrug 265ºC ± 3ºC, und die
Aufwickelgeschwindigkeit betrug etwa 2800 Meter pro Minute. Die Faser
wurde mit Luft abgeschreckt, indem eine Abschreckvorrichtung
mit radialer Einströmung benutzt wurde, als die Filamente durch
einen Abschreckschacht (-rohr) nach unten fuhren. Das Dehnen
oder Verziehen der Faser erfolgte, während sie sich durch den
Schacht bewegte. Das Ausmaß des Verzuges wurde durch das
Verhältnis von Polymerdurchsatz zur Aufwickelgeschwindigkeit der
Faser gesteuert. Ein Durchsatz von 48 Pfund (21,8 kg) pro
Stunde erzeugte ein Produkt von 6 Denier pro Filament (Dpf) (54
tex/Filament). Ein Durchsatz von 60 Pfund (27,2 kg) pro Stunde
erzeugte ein Produkt von 8 Dpf (72 tex/Filament). Unter
Verwendung einer Ausrüstungsauftragwalze wurden Schmieröle
aufgetragen, und das Garn wurde auf einer geschwindigkeitsgeregelten
Winde aufgewickelt.
Beispiele 1-7
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Es folgen Beispiele von bei der vorliegenden Erfindung
zweckmäßigen Polycaprolactamfasern. Die Fasern der Beispiele 1-
6 wurden aus einem Polycaprolactam mit einer nominellen FAV von
etwa 90 hergestellt. Die Beispiele 1 und 3 wurden unter
Anwendung des oben beschriebenen Verfahrens durchgeführt. Das
Beispiel 2 wurde unter Verwendung einer abgeänderten Spinndüse
ausgeführt, um eine Faser mit etwa 3 Dpf zu erzeugen. Die Faser
des Beispieles 7 (Vergleichsbeispiel) wurde aus
Poly(Äthylenterephthalat) in Faserqualität mit einer nominellen
Strukturviskosität von etwa 0,90 hergestellt.
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Die Beispiele 1-3 waren Nylon-6-Fasern, die nur verzogen
wurden, als sie sich durch den Schacht bewegten. Die Beispiele
4 und 5 (Vergleichsbeispiele) waren eine Nylon-6-Faser, die
ursprünglich unverzogen war und erst im unteren Schacht verzogen
wurde (geschätzte Aufwickelgeschwindigkeit von 300-500 Meter
pro Minute). Diese hatte einen Doppelbrechungswert von etwa
0,015. Dieses Garn wurde dann in einem gesonderten
Verfahrensschritte unter Verwendung von Godet-Rollen mit derart gewählten
Geschwindigkeiten verzogen, daß das Verzugsverhältnis etwa 2:1
betrug. Das Verzugsverhältnis ist die letztliche Länge der
Einheit, dividiert durch die ursprüngliche Länge der Einheit. Das
Beispiel 6 (Vergleichsbeispiel) ist eine Nylon-6-Faser, die
nach dem Verlassen des Schachtes in einem gesonderten
Verfahrensschritt auf etwa auf 90% ihres maximalen
Verzugsverhältnisses verzogen wurde. Das Verzugsverhältnis betrug zwischen
4:1 und 5:1. Dieses ist typisch für für Reifenkord benutztes
Nylon-6 hoher Festigkeit. Beispiel 7 (Vergleichsbeispiel) ist
eine Faser aus Poly(Äthylenterephthalat) (PET), die nur
verzogen wurde, als sie sich durch den Schacht bewegte, um eine
den Beispielen 1-3 äquivalente Dehnung und Zugfestigkeit zu
ergeben.
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Die Belastungs-Verformungs-Eigenschaften wurden gemäß
ASTM-2256-80 gemessen. Die freie Schrumpfung wurde gemäß ASTM-
885-85 gemessen. Die Doppelbrechung wurde gemäß ASTM-858-82
gemessen. In der Tabelle 1 wurden die folgenden Abkürzungen
benutzt: BREFRIN - Doppelbrechung; DPF - Denier pro Filament; UTS
- Bruchzugfestigkeit; und FREE SH - freie Schrumpfung. Die
Ergebnisse sind unten in Tabelle 1 zusammengefaßt:
Tabelle 1
DPF (tex/Filament)
Modul g/D (10¹¹dyn/cm² = 10 GPa)
* - Vergleichsbeispiel
Beispiel 8-14
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Die Fasern der Beispiele 1-7 wurden in einer einzigen
Endbehandlungseinheit mit einem klebrigen System aus einer
Resorzin-Formaldehyd-Latex (RFL) beschichtet. Im Beispiel 7 wurde
mit einer Diisocyanat-Epoxy-Zusammensetzung vorbeschichtet. Die
sich ergebenden Fasern wurden sodann auf eine Länge von ¼ Zoll
(6,4 mm) geschnitten. Die geschnittenen Fasern wurden in einer
Gummizusammensetzung unter Verwendung eines
laboratoriumsmäßigen Innenmischers schmelzgemischt. Die Zusammensetzung enthielt
100 phr Naturgummi (Teile pro hundert an Gummi), 70 phr an
Füllstoff (Ruß und Siliziumdioxyd); einem Resorzin-Bindemittel,
einem Kobaltsalzzusatz; 5 phr Kienteer sowie ein Aushärtsystem
mit Schwefel und Sulfonamid. Jedes Beispiel enthielt 6 phr
Fasern. Die schmelzgemischte Zusammensetzung wurde bei 290ºF
(143ºC) 90 Minuten lang zu Folien ausgehärtet, die zum Testen
der Ermüdungsbeständigkeit gemäß dem oben besprochenen
modifizierten Test nach ASTM D3479-76 zweckmäßig sind. Reißtests
wurden gemäß ASTM D3182 durchgeführt. Die Ergebnisse werden unten
in Tabelle 2 zusammengefaßt. Das Vergleichsbeispiel 1 (Comp 1)
war die Gummizusammensetzung ohne kurze Faser.
Tabelle 2
Faser aus Beisp.
Ermüdungsbeständ. 10&sup6; Zyklen bis zum Bruche
Reißtest (psi/MPa)
(x Vergleichsbeispiel)
Beispiele 15-16
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Es wurden Zusammensetzungen hergestellt, die auf derselben
Gummizusammensetzung basierten, wie in den obigen Beispielen 8-
14, wobei dasselbe Verfahren angewandt wurde. Im Beispiel 15
war dasselbe Nylon-6 enthalten, wie es in Beispiel 1 verwendet
wurde. Beispiel 16 (Vergleichsbeispiel) enthielt das völlig
verzogene Nylon-6, wie es im Beispiel 6 (Vergleichsbeispiel)
benutzt worden war. Das Vergleichsbeispiel 2 war die
Gummizusammensetzung ohne kurze Faser. Die Vergleichsbeispiele 3-5
waren Zusammensetzungen, welche Fasern mit einem höheren
Fasermodul nach ASTM D2258-80 als 1x10¹¹ Dyn pro Quadrat-cm (10
GPa). Das Vergleichsbeispiel 3 enthielt eine von Monsanto
hergestellte Santoweb -Zellulosefaser. Das Vergleichsbeispiel 4
war eine PET-Faser mit einer Strukturviskosität von etwa 0,9,
die auf ein Verzugsverhältnis zwischen 4:1 und 5:1 gesponnen
und verzogen worden war. Das Vergleichsbeispiel 5 war eine von
DuPont verkaufte Kevlar -Faser aus Polyaramid, Qualität 29.
Alle Fasern waren etwa ¼ Zoll (6,4 mm) lang.
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Die Zusammensetzungen wurden gemäß ASTM-D 2256-89
hinsichtlich des Fasermoduls, gemäß der modifizierten ASTM-D 3479-
76 auf Ermüdungsbeständigkeit und die Beispiele 15 und 16
(Vergleichsbeispiele) sowie das Vergleichsbeispiel 2 gemäß dem oben
erwähnten Verfahren auf Wärmeentwicklung getestet. Uber den
Fasermodul und die Ermüdungsbeständigkeit wird unten in Tabelle 3
berichtet. Die Ergebnisse der Wärmeentwicklung werden für das
Beispiel 16 (Vergleichsbeispiel) (N6), das Vergleichsbeispiel 2
(Gummizusammensetzung ohne Faser) und das Vergleichsbeispiel 4
(PET) in Figur 1 dargestellt. Die Testbedingungen umfaßten das
Testen bei einer Verformungsamplitude von 2% bei 10 Zyklen pro
Sekunde in Längsrichtung der Faser. Die Ergebnisse sind für den
Modul korrigiert und werden berichtet.
Tabelle 3
Ermüdungsbest. 10&sup6; Zyklen bis zum Bruch
Fasermodul 10¹¹ dvn/cm² (GPa)
* Gummi ohne Faser getestet
-
Eine Durchsicht der Tabellen 2 und 3 zeigt, daß dort, wo
der Fasermodul niedriger als 1x10¹¹ dyn/cm² (10 GPa) war, die
Ermüdungsbeständigkeit gleich oder besser war als beim
Vergleichsgummi ohne Faser. Wenn die Nylon-6-Faser einen
Doppelbrechungswert unter 0,05 hatte, war die Ermüdungsbeständigkeit
viel besser als beim Kontrollversuch.
Beispiele 17-29
-
Die folgenden Zusammensetzungen, die für die angegebenen
Gegenstände brauchbar sind und im obigen The Vanderbilt Rubber
Handbook (VRH) geoffenbart werden, können zusätzlich 5, 10 oder
15 phr an Polyamidfaser einer Länge von 0,1 bis 0,5 Zoll (2,5
bis 12,7 mm) und mit einem Doppelbrechungswert von 0,02 bis
0,04 enthalten. Die Anteile sind Gewichtsteile.
-
Die Handelsmarken, Standardnamen, Qualitäten und
gewöhnlichen Namen von Materialien sind im VRH definiert. Das Folgende
ist eine kurze Zusammenfassung der benützten Bezeichnungen:
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NR Naturgummi
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IR synthetisches Polyisopren
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SBR Styrol-Butadien-Gummi
-
BR Polybutadiengummi
-
SMR malaysischer Standardgummi
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CR Neopren (chloropren)
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EPR Äthylen-Propylen-Gummi
-
EPDM Äthylen-Propylen-Dienmonomer-Gummi
-
CBTS DURAX: N-Cyclohexyl-2 -Benzothiazolsulfenamid
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OBTS AMAX: N-Oxydiäthylenbenzothiazol-2-Sulfenamid
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MBTS ALTAX: Benzothiazyl-Disulfid
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MBSS MORFAX: 4-Morpholinyl-2-Benzothiazol-Disulfid
-
TMTD METHYL TUADS: Tetramethyldiuram-Disulfid
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VANAX NS N-tert.-Butyl-2-Benzothiazolsulfenamid
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ETHYL Tetraäthylthiuram-Disulfid
-
TUADS VANAX NP aktiviertes Thiadiazin
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VANAX A 4,4'-Dithiomorpholin
-
MBT CAPTAX: Mercaptobenzothiazol
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TMTM UNADS: Tetramethylthiuram-Monosulfid
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TDEDC ETHYL TELLURAC: Tellur-Diäthyldithiocarbamat
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ETHYL Cadmiumdiäthyldithiocarbamat
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CADMATE ZDMC Zink-Dimethyl-Dithiocarbamat (Methyl-Zimat)
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TMQ AGERITE RESIN D: polymerisiertes 1,2-Dihydro-2,2,4-Trimethylchinolin
-
ADPA AGERITE SUPERFLEX: flüssige Reaktionsprodukte von Diphenylamin-Azeton
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ODPA AGERITE STALITE S: Do-Octyl-Diphenylamin
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AGERITE SUPERLITE: Gemisch von polybutyliertem Bisphenol A
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ANTOZITE 67 N-(1,3-Dimethylbutyl)-N'-Phenyl-p-Phenylen--Diamin
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REOGEN Gemisch einer öllöslichen Sulfonsäure hohen
Molekulargewichts mit Paraffinöl
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SUNOLITE von der Witco Chemical Co. hergestelltes
Sonnenschutz- bzw. Craqueléee-Wachs (checking wax).
-
Die Bezeichnungen und die Nomenklatur für Ruße stimmen mit
den ASTM-Bezeichnungen gemäß der Recommended Practice D2516
und/oder den im VRH präsentierten Industriestandards überein.
BEISPIEL 17, 18
-
Zusammensetzung für die Lauffläche eines Reifens für
Personenwagen (VRH, Seite 650).
Beisp. 17 Radialreifen
Beisp. 18 Diagonalreifen
ISAF-HS Schwarz N-234
HAF-HS Schwarz N-339
REOGEN
Stearinsäure
AGERITE RESIN D
ANTOZITE 67
Sunolite 240
Zinkoxyd
Schwefel
DURAX
BEISPIELE 19, 20
-
Zusammensetzung für die Seitenwand eines Reifens für
Personenwagen (VRH, Seite 651).
Beisp. 19 Drahtgurt-Radialreifen
Beisp. 20 Diagonalreifen
REOGEN
Naphthenöl
Stearinsäure
AGERITE RESIN D
ANTOZITE 67
Sunolite 240
Zinkoxyd
Schwefel
AMAX
DURAX
BEISPIEL 21
-
Zusammensetzung für die Isolierung eines Reifenwulstes (VRH,
Seite 657).
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SBR 1500 100
-
GPF Schwarz N-660 100
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hocharomatisches Öl 10
-
REOGEN 2
-
Harzöl 10
-
Stearinsäure 2
-
Zinkoxyd 4
-
AGERITE RESIN D 2
-
Schwefel 3,6
-
DURAX 1
BEISPIEL 22-24
-
Zusammensetzung für einen ölbeständigen, mit einem Mantel
versehenen Keilriemen (VRH, Seite 700).
Ingredienz
Neopren GNA
Stearinsäure
Magnesiumoxyd
AGERITE HP-S
N-650 Schwarz
N-774 Schwarz
leitendes Schwarz
leichtes Verarbeitungsöl
Siliziumdioxyd
Zinkoxyd
VANAX NP
Basis
Reibteil
Kissen
BEISPIELE 25, 26
-
Zusammensetzungen für Fördergurte (VRH, Seite 704), die für die
Gurtdecke zweckmäßig sind.
geräucherte Blätter
CIS-4 Polybutadien
REOGEN
Stearinsäure
Zinkoxyd
OCTOATE Z
AGERITE RESIN D
ANTOZITE 67 F
Circo Leichtöl
Sonnenschutzwachs
ISAF Schwarz (N-220)
Schwefel 2,5
AMAX
METHYL TUARDS
BEISPIELE 27, 28
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Zusammensetzungen für Fördergurte, die für die Reibteil- und
die dünne Decke zweckmäßig sind (VRH, Seite 705).
hitzebeständig
geräucherte Blätter
REOGEN
Stearinsäure
Zinkoxyd
AGERITE RESIN D
RIO RESIN N
Paraflux
Sundex
FEF Schwarz (M-550)
SRF Schwarz (N-770)
AMAX
Schwefel
Circo Leichtöl
BEISPIEL 29
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Dampfhausschlauch aus wiedergewonnenem Gummi und
Deckzusammensetzungen (VRH, Seite 719)
Schaum hohen Moduls
regeneriert (ganze Reifen)
REOGEN
Stearinsäure
Zinkoxyd
AGERITE RESIN D
Coumaron-Inden-Harz
Harzöl
THERMAX (N-990)
Schwefel
ALTAX
METHYL TUADS