Verfahren zur Herstellung eines Kompositgebildes aus einer vulkanisierbaren Kautschuksubstanz und einem Textilstoff.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren ! zur Herstellung eines Komposit- gebildes aus einer vulkanisierbaren Kantschuksubstanz und einem Textilstoff, wie es z. B. zum Aufbau von Gummiradreifenman- teln dienen kann.
Die Schwierigkeit, eine feste Verbindung zwischen Kautschuk k und einem Gewebe, ins besondere Cellulosegewebe, zu erzeugen, besteht schon seit langer Zeit. Seit vielen Jahren ist es in der Gummiindustrie stÏndige Praxis,Baumwollgewebedurch Kalandern mit compoundiertem Kautschuk zusammen- zubringen und dann das erhaltene Gummigewebe für Automobilreifen, Treibriemen (z. B. Automobil-Ventilatorriemen) und für Ïhnliche, geschichtete Gummigewebeartikel zu verwenden. Bei der heutigen, viel stär- keren BetriebsbeanspTuchungsoloher Artikel gibt aber die bisherige Herstellungsweise derselben keine befriedigende Resultate.
So mussten in den letzten Jahren manche Misserfolge an für hohe Gesohwindigkeiten be stimmten Radreifen, welche gemϯ vorerwÏhntem Verfahren hergestellt wurden, verzeichnet werden. Es wurden zwar Radreifen von etwas verbesserter Festigkeit der Massen geschaffen durch die Anwendung eines Bartimwollgewebes, das vorher. durch Eintau- chen oder dergl. mit einer Dispersion oder Lösung von Kautschuk imprägniert wurde, bevor der compoundierte Kautschuk auf das Gewebe aufgepresst wurde. Allein auch diese Verbesserung hat den Forderungen, die die heutige Technik an Radreifen stellt, micht genügt.
Es wurden in der Gummiindustrie schon verschiedentlich Versuche angestellt, das bliche Baumwolle - Reifengewebe durch Rayongewebe zu ersetzen. Doch waren diese Versuche oft unbefriedigend wegen der geringen Adhäsion, die sich zeigt, soba. ld Rayongewebe die für Baumwollreifengewebe übliche Behandlung erfährt. Wird z. B. ein Rayonstrang in eine Gummireifenkompo- sition eingepresst und hierauf unter hohem Druck und bei erh¯hter Temperatur, die zum Vulkanisieren des Gummis ausreicht, Bachbehandelt, so wird man feststellen, dass der R. ayonstrang leicht von der Gummimasse abgerissen werden kann. In der Tat ist die so gewonnene Adhäsion halb so gering als die mit einem Baumwollstrang erzielte.
Obsehon es als wesentliche Verbesserung gel ten kann, wenn man das Rayongewebe zuerst mit einer Gummil¯sung oder -dispersion imprÏgniert, so ist die Adhäsion immer noch geringer als die HÏlfte eines auf Ïhnliche Weise imprägnierten Baumwollstran- ges, so dass man einen Reifen von ungenügender Dauerhaftigkeit erhält. Es wurde auch vorgeschlagen, die Adhäsion eines Rayon reifenstranges auf Gummi dadurch zu ver- bessern, da¯ der Strang mit einer Casein- Latex-Eomposition imprägniert und dieser imprägnierte Strang getrocknet wird, ehe man die üblichen Kalander- und Reifenauf bauvorgänge vornimmt.
Es wurden auf diese Weise wohl einige Erfolge erzielt, doch war die erzielte Adhäsion meist nicht besser 31s die Adhäsion, welche man gew¯hnlich zwi schen uulmprägnierter Baumwolle und Gummi zu verzeichnen hatte. Das ImprÏgnieren eines Baumwollstranges mit einer Casein- Latex-Komposition verbesserte die Adhäsion nicht bedeutend.
Man n hat nun gefunden, dass die Adhäsion von Rayon, Baumwolle oder eines andern Gewebes an Gummi au¯erordentlich stark erhöht werden kann, wenn man ein Gewebe benutzt, das mit einer Kautschuksubstanz- Proteinkomposition, z. B. einer Casein-Latex Eomposition imprägniert ist, wobei man im prägnierte Gewebe einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von über 100"C unterwirft.
(Nach den früheren Methoden wurde ein mit Latex imprägniertes Gewebe im allgemeinen nur so hoch erhitzt, als es nötig war, um das Wasser aus dem Gewebe zu entfernen.)
Von diesem Gesichtspunkte ausgehend, betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Kompositgebildes aus einer vulkanisierbaren Kautschuk- Substanz und einem Textilstoff, zum Zwecke des Aufbaus von Radreifen, Treibriemen etc., welchessiehdadurchkennzeichnet,dass man einen Textilstoff, der mit einer Kautschuk- substanz-Proteinkomposition imprÏgniert ist, einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von über 100 ¯ C und wÏhrend einer genügenden Zeitspanne, um eine maximale Adhäsion zwischen Kautschuk und Textilstoff im vulkanisierten Gegenstand zu erzeugen, unterwirft.
Bei Anwendung der vorliegenden Erfindung k¯nnen au¯er dererh¯hten AdhÏsion im Kompositgebilde noch andere Vorteile erzielt werden. Man kann z. B. Radreifen und geschichtete Treibriemen von bedeutend besserer Biegsamkeit als sonst herstellen. Verm¯ge der erh¯hten AdhÏsion besteht sehr wenig Gefahr, dass zwischen dem Gewebe und dem Gummi eine Trennung eintritt, was zur Folge hat, dass die aus dem Komposit- gebilde geschaffenen GegenstÏnde, wie z. B.
Radreifen, Treibriemen etc., auch kühler als sonst laufen. Ein weiterer Vorteil der vor- liegenden Erfindung besteht darin, dass das hei¯ behandelte Gewebe und das damit gewonnene Presskompositgebilde äusserst bieg- sam und beim Reifen formen oder dergl. leicht zu handhaben ist. Das nach dem neuen Verfa imprägnierte und heiss behandelte GewebeweistfernerhinkeineSpannungen oder andere gew¯hnlich im käuflichen Gewebe vorhandene Unvollkommenheiten auf.
Das vorliegende Verfahren kann beispielsweise wie folgt durchgeführt werden :
Ein Gewebe, bestehend aus Fäden, Seilen, StrÏngen, Fasern oder gewobenem Material, wird mit einer gelöstes Protein enthaltenden Dispersion einer Kautschuksub- stanz auf bekannte Weise imprägniert.
Dann wird das imprägnierte Gewebe auf über 100 ¯ C, im wesentlichen h¯her, als es die Bedingungen zum Trocknen des Gewe- bes vonschreiben, erhitzt. Das Protein wird zweckmässig mittels eines fixen Alkalis, wie z. B. Lithium-, Natrium-, Kalium- oder Ïhn liche Alkalihydroxyde,-carbonate,-phos- phate, -borate, -silicate, -stannate, -fluroide, -oxalate, -tartrate, -phenolate, -kresylate usw., in Losung gebracht.
Natrium-und Kalium- phenolat oder-kresylate sind besonders wün schenswerte L¯sungsmittel, da sie hervor ragendeProteinschutzmitteldarstellen, und durch deren Gebrauch im Verfahren der vorliegenden Erfindung die Adhäsion zwischen dem Gewebe u. nd der Kautschuksubstanz auf ein Höchstmass gebra-cht wird. Ammoniak und Amine K¯nnen ebenfalls als L¯sungsmittel verwendet werden, doch wird man dabei zweckmÏ?i in der spÏter erwähnten Weise verfahren.
Das Verfahren gemäss der Erfindung wird durch nachstehende Beispiele im ein zelnen ziffernmässig erläutert.
Beispiel 1 :
Man stellt eine Latexkomposition dar, welche annähernd 5% Soyabohnenprotein und ungefähr 121/2% Kautschuk enthÏlt.
10% Natriumcarbonat bezogen auf das Gewicht des Proteins werden zum Losen des letzteren verwendet. Ra. yonreifenstränge von der üblichem Aufmachung 275/4/3 werden durch Eintauchen mit duieser Ixatexkomposi- tion imprägniert und hierauf während d 1 Stunde in einem Ofen auf 13n5 C erhitzt.
Die Stränge werden dann auf einen Flach- körper von 12, 5 : 12, 7 : 1, 6 cm als Unterlage gelegt, welcher durch Kalandern einer b lichen ! Reifenmassekomposition von gleich- mässiger Dicke von 0, 2 cm auf ein quadratisches, gewobenes Gewebe als Rückseite hergestellt wird. Die Unterlage mit den auf der Gummiselite eingerpre?ten StrÏngen wird in eine Form von 12, 7 : 15 : 0, 2 cm eingelegt zwecks Vulkanisierens des Gummis, wobei unbehandelte RayonstrÏnge und Rayonstränge, welche wie obenerwÏhntimprÏgniert, aber nicht über die Trockne hina-us erhitzt wurden, zur Kontrolle miteingeschlossen werden. Die Adhäsion jedes einzelnen Stranges wird auf der Scott-Strangpriifmaschine bestimmt.
Die Durchschnittszugkraft, in n Pfund ausgedr ckt, welche zum Entfernen des Stranges von der Unterlage (in einem Winkel von 180 ) in gleichmässigem Masse erforderlich ist, gibt eine rohe quantitative Schätzung der Adhäsionsstärke. Die Adhä sionsstä. rke für die imprägnierten und wärme- behandelten RayonstrÏnge betrÏgt 1,95 Pfund, während sie f r unbehandelte Stränge nur 0, 5 Pfund und für nur bis zur Trockne er hitzte, imprägnierte Stränge 1, 0 und 1, 5 Pfund betrÏgt.
Man erhÏlt im wesentlichendieselben maximalen Adhäsionsresultate, wenn man den imprägnierten Rayonstrange wÏhrend 40 bis 100 Minuten auf 135 C erhitzt. Die zum ImprÏgnieren des Gewebes gebrÏuchliche Latexkomposition Kann auch, wenn n¯tig, vulkanisierende Bestandteile enthal- ten, ohne deswegen die nach dem Vulkani sieren des Gewebes in Verbindung mit der Gummimasse erhaltenen Adhäsionsresultate zu beeinflussen. Ma ; n erhält im wesentlichen denselben erhöhten Adhäsionsgrad, wenn man Stränge mit einer Latexkomposition, welche mittels Natrium- oder Ealiumkresy- lat gelostes Soyabohnenprotein enthält, zusammen mit der vorerwähnten'Wärmebe- handlung behandelt.
Beispiel 2 :
Man stellt auf ähnliche Weise, wie in Beispiel 1 a. ngegeben ist, eine Dateximprä- gnierkomposition dar, welche jedoch 5% Casein enthÏlt, das mittels zirka 15% Natriumkresylat, bezogen auf das angewandte Casein, aufgelöst worden ist. Rayonreifenstränge werden dann mit dieser Komposition imprä- gmertundhieraufwährendl'Stundeeiner WÏrmebehandlung bei 135 ¯C unterworfen.
Die Adhäsionsprüfung verläuft in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise. Man erhalt für so behandelte Stränge einen Adhäsicns- wert von 2, 5 Pfund, im Vergleich zum Wert von 1, 4 bis 1, 6 Pfund für einen nur zur Trockne erhitzten, imprägnierten Strang. Ein im wesentlichen gleich hoher Adhäsionswert wird bei imprägnierten. Strängen er halten, die während 40 bis 120 Minuten auf 135 C erhitzt werden.
Es werden auch hohe Adhäsionswerte dadurch erzielt, da¯ der imprÏgnierte Rayonstrang g bei verschiedenen Temperaturen und während verschiedener Zeitspannen erhitzt wird, wobei eine kürzere Heizdauer höhere Temperaturen und eine längere Heizdauer niedrigere Temperaturen erheischt. So wird beispielsweise ein Adhäsionswert von annÏhernd 2,2 Pfund durch Erhitzen eines Stranges wÏhrend 1 bis 3 Stunden auf 125 C erhaIten ;
es werden Werte von über 2 Pfund erzielt entweder durch Erhitzen des Stranges während 30 bis 90 Minuten auf 145 C oder durch Erhitzen während 2 bis 50 Minuten auf 155 C. Äheliche, verbesserte Adhäsionsresultate werden auch bei Anwendung von Natriumcarbonat, an Stelle von Natriumkresyla. t, als Lösungsmittel erhalten.
Beispiel 3 : Eine La. texkomposition, welche der in Beispiel 2 beschriebenen ähnlich ist, wird so hergestellt, da. sie zirka. 4 % Casein, welches in zirka 21% Natriumkresylat, bezogen auf das Casein, gelöst ist, und 15% Kautschuk entha. lt. Ein gew¯hnlicher Baumwollreifenstrang von der Aufmachung 21/5/3 wird mit der genannten Latexkomposition imprä- gniert und hierauf während 1 Stunde hei 135¯ C einer WÏrmebehandlung unterworfen.
Eine nach Beispiel 1 durchgeführte Adhäsionsprobe zeigt einen AdhÏsionswert von 2, 3 Pfund, im Vergleich zu einem Ad häsio, nswert von 1, 7 Pfund bei einem, wie vorhin imprägnierten Baumwollstrang, der aber nur bis zur Trockne erhitzt, wurde, und zu einem Adhäsionswert von 1, 5 Pfund bei einem mit einer Latexkomposition imprÏ gnierten, aber keinen Proteinhaftstoff enthaltenden Baumwollstrang aufweisen. Man erhÏlt im wesentlichen den gleichen verbesserten Adhäsionswert mit imprägnierten Strängen, welche während 3'0 Minuten bis zwei Stunden erhitzt worden sind.
Wird die Behandlung bei a. ndern Temperaburen vorge nommen, so wird ebenfalls eine verbesserte Adhäsion erhalten. So erzielt man beim Erhitzen des Stranges auf 125¯ C wÏhrend 50 bis 100 Minuten Werte von 2, 3 Pfund und mehr ; erhitzt man den Strang während einer Dauer von 20 bis 80 Minuten auf 145 C, so. kann man Werte von 2 Pfund und mehr verzeichnen, wogegen beim Erhitzen des Stranges auf 155¯C wÏhrend einer Dauer von 10 bis 40 Minuten Adhässionsswerte von über 2, 2 Pfund erreicht werden. Bei Anwendung eines andern fixen Alkalis, wie z. B.
Kaliumkresylat und Natriumcarbonat, an Stelle des Natriumkresylates, wird im we sentlichen die gleiche, erhöhte Adhäsion erzielt. Wird an Stelle des Caseins Soyaboh nenprotein verwendet, so verzeichnet man ebenfalls im wesentlichen die gleiche erhöhte Adhäsion.
Bei Anwendung von Ammoniac k als Proteinlösungsmittel werden keine so zufrieden- stellende Adhäsionsresultate erzielt, sofern das gewohnliche Ammoniaklösungsverfahren verwendet wird. Meist wird ein grosser Über- schuss an Ammoniak verwendet und unter diesen Umständen ist es nötig, den imprä- gnierten Textilstoff bei tiefer Temperatur, daa heisst annähernd Zimmertemperatur, zu trocknen und hierauf die Temperatur all mählich bis auf die oben erwähnten, regu- lä. ren Heissbehandlungstemperaturen zu erhöhen, ehe die neue Heissbehandlung ausgeführt wird.
Dass viele der Sehwierigkeiten, die bei Anwendung von Ammoniak entstehen, dem blichen Gebrauch eines Überschusses an Ammoniak zuzuschreiben sind, geht daraus hervor, dass ein Textilstoff oder Gewebe, welches mit einer in einem Minimum von Ammoniak gelöstes Protein enthal- tenden Eautschukdispersion imprägniert ist, direkt, ohne vorgängiges Trocknen bei nied riger Temperatur und allmähliche Erhöhung der Temperatur auf die regulären Temperaturen der Heissbehandlung erhitzt werden kann.
Diese letztere Verfahrensweise ergibt ein Gebilde, in dem das Gewebe in befrie dilgender Weise am Ka. utschuk anhaftet. So werden beispielsweise 13 bis 15 Teile KÏufliches, konzentriertes, wässriges Ammoniak k zumAuflösen von 100 Teilen Casein erfordert.
Aus vorstehendem ersieht man, dass mittels der vorliegenden Erfindung eine wesent- lich verbesserte Adhäsion zwischen Kautschuk und Gewebe oder Textilstoff durch Einschaltung einer neuen Heizstufe unmittelbar nach der Imprägnierung des Textilstoffes und ehe dieser mit dem Kautschuk vulkanisiert wird, erzielt werden kann. Obwohl die vorerwähnten Beispiele mur den Gebrauch von Casein und Soyabohnenpro- tein umfassen, können an Stelle dieser Proteine aueh andere ähnliche Proteine, wie z. B. Zein aus Korn, Baumwollsamenprotein oder andere ähnliche Proteine, die normalerweise in Wasser unlöslich sind, aber in oben beschriebener Weise loslich gemacht werden können, verwendet werden.
Die Hitzebeha. ndlung wird zweckmässig in Gegenwart von Luft oder eines andern sauerstoffhaltigen Gases ausgef hrt. Eine wesentliche Erhöhung der AdhÏsion wird durch Erhitzen eines imprägnierten Stranges im Vakuum erhalten, doch scheint in diesem Falle eine längere Behandlung zwecks Er reichung maximaler Adhäsionsresultate er- forderlich zu sein.
Die vorerwähnten Beispiele umfassen nur die Anwendung von Latexkompositionen zum Imprägnieren von Textilstoffen von Geweben. Es kann jedoch jede andere wäss rige Eautschukdispersion, entweder aus nat rlichem oder k nstlichem Kautschuk, ferner aus unvulkanisiertem oder zurück- gewonnenem Kautschuk nach vorliegendem Verfahren gebraucht werden. Überdies kön- nen auch Dispers. ionen anderer Kautschuk- substanzen neben dem gewohnlichen Hevea- Eautschuk oder andere natürliche Eaut- schuksorten Verwendun. g finden. Zu den Kautsohuksubstanzen gehören auch die soge na. nnten synthetischen Kautschukarten, wie z. B.
Neopren und die verschiedenen, auf Bu tadien basierenden Polymere.
In dieser Beschreibung ist u nter"Trock- nen" durchwegs das Entfernen im wesen- lichen aller Feuchtigkeit aus dem Gewebe oder Textilstoffen, unter,,Gewebe oder Textils stoff" gewobenes Gewebe, Fasern, Fade, StrÏnge und andere ähnliche Textilprodukte undunterCellulose-Gewebe"Fasern, StrÏnge, gewobene und andere Arten von aus Cellulose hergestellten Geweben, wie z. B.
Baumwolle, regenerierte Cellulose und der. gl., zu verstehen.
Fiir das vorliegende Verfa. hren wird der Schutz nur soweit beansprucht, als es sich nicht um eine für die Textilindustrie in Betracht kommende Behandlung von Textil- fasern zum Zwecke ihrer Veredlung handelt.