Verfahren zur Herstellung von mit Materialien aus Polyamidfasern verstärkten Kautschukprodukten Bis zur Ge,, enwart sind Versuche gemacht worden, Polyamidgarne und daraus hergestellte Gewebe wegen der hohen Zugfestigkeit solcher Polyamidgarne als Verstärkungskorper für aufblasbare Gummireifen und dergleichen an Stelle von Baumwolle oder Kunstseidengarn und-geweben rm verwenden. Polyamidgarn, zum Beispiel Nylongarn, längt sich jedoeh beträchtlich unter Spannung, weshalb Verstärkungselemente aus solchen Garnen, welche einem Kautschukgebilde einverleibt sind, eine Strukturvergrosserung über zuläs- sige und vorbestimmte Dimensionen zulassen.
Um eine bessere Haftung zwischen solchen Poiyamidgarnen oder-geweben und dem Kau tschuk in Reifen oder dergleichen zu erreichen, und um weiterhin die Längung des Garnes zu verringern, ist es üblieh, das Garn mit einer wässerigen, mit dem Kautschuk ver trägliehen Klebemasse, die ein härtbares Resorein-Formaldehyd-Kondensat und einen Latex enthält, zu behandeln und da. nn das Garn raseh bei Temperaturen stark oberhalb des Siedepunktes von Wasser zu trocknen. Bei dem in der Klebmasse zur Anwendung kommenden Latex handelt es sich um eine koagulierbare wässerige Dispersion eines natürlichen oder synthetischen Kautschuks oder eines Kunststoffes. Klebemassen dieser Art werden beispielsweise beschrieben in den USA-Paten ten Nrn. 2211951 und 2314998.
Solche Klebemassen haben die Neigung, das'Garn zu durchdringen und die Einzel- fäden, aus welchen das Garnzusammenge- setzt ist, auf einer Querschnittszone des Garnes, ausgehend von der Garnoberfläehe bis zum benachbarten Kern des Garnes, zu umhüllen. Wenn das Garn den üblieherweise angewandten Troekentemperaturen ausgesetzt wird, haben derartige Klebemassen die Nei gung, eine Brüchigkeit des Garnes zu verursachen, und zwar infolge der Wirkung des in der Klebemasse befindlichen Resoreins auf das Polyamidmaterial.
Versuche haben gezeigt, dass eine solche Brüehigkeit die Zusammendrückungs-Ausdeh- nungs-Lebensdauer des Garnes beim Einbauen in Kautschukgebilde als Verstärkungselemente herabsetzt. Auch macht die Brüehigkeit des Garnes es schwierig, dasselbe zu Geweben zu verarbeiten.
Eine andere und wesentliche Schwierigkeit als Folge der Brüehigkeit des Garnes besteht darin, dass, wenn ein Kautsehukgebilde Zusammendrückungs und Aus dehnungskräften ausgesetzt wird, die Bindung zwischen dem Garn und dem Kautschuk be einträchtigt wird, so dass das Polyamidgarn oder-gewebe seine Wirksamkeit als Verstär kungselement verliert und die Dehnung des Gebildes nicht verhindern kann,
Es wurde gefunden, dass die Behebung der vorstehend erwähnten Schwierigkeiten durch eine einfaehe, praktische und wirtschaftliche Vorbehandlung der zur Verwendung als Ver stärkungselement in Kautschukgebilden bestimmten Materialien aus Polyamidfasern mög lich ist.
Durch diese Behandlung ist es möglich, dem Material, zum Beispiel Garn, eine Eignung zur Haftung an Kautschuk, ohne brüehig zu werden, eine Widerstandsfähigkeit gegenZusammendrückungs-und Ausdehnmgs- ermüdlmgen und eine Erhöhung der Bie gungs-Lebensdauer ohne Beeinträehtigung des Haftvermögens an Kautschuk zu verleihen, während gleichzeitig die erforderliche Menge der Klebemasse zur Erzielung des Haftver mögens des Garnes an dem Kautschuk auf ein Minimum herabgesetzt werden kann, so dass das behandelte Garn bzw.
ein Gewebe aus solehem Garn Kautschukgebilden unter Verbesserung der Eigenschaften einverleibt werden kann, wodurch insbesondere die Dehnung von mit solchen Materialien aus Polyamidfasern verstärkten aufblasbaren Reifen, sowohl bei der Anfangsaufblasung als auch bei den folgenden Lauftemperaturen, verringert wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft damit ein Verfahren zur Herstellung von mit Ma- terialien aus Polyamidfasern verstärkten Kautschukprodukten, bei welchem das Material aus Polyamidfasern vor dem Zusammenbrin- gen mit dem Kautschuk mit einer wässerigen Klebemasse, die ein härtbares Resorcin-Form- aldehyd-Kondensat und einen Latex enthält, behandelt und getrocknet wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass dieser Behandlung eine Behandlung des Materials aus Polyamidfasern mit einer niedrig konzentrierten wässerigen Dispersion von Amid von Fettsäure aus pflanzliehem 61 vorangeht. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist das nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Kautschukprodukt.
Mit der genannten Vorbehandlung kann erreicht werden, dass das Amid alle Zwischen- räume des Materials aus Polyamidfasern durchdringt, so dass auf allen einzelnen Fasern eine das Gleiten und die Geschmeidigkeit ver bessernde Schutzschicht entsteht. Bei der anschliessenden Behandlung mit der Klebemasse wirkt das Amid als Weichmacher, verhindert ein Sprödwerden und erhält die volle Biegsamkeit des Materials. Zudem schützt die Amidschicht die Polyamidfasersubstanz vor zu starkem Angriff durch Bestandteile der Klebe- masse und gegen unerwünsehte Veränderungen durch die beim Trocknen derselben übli- cherweise angewendete hohe Temperatur.
Als Amide von Fettsäuren aus pflanz- liehen Ölen können bei dem vorliegenden Verfahren zum Beispiel Koksonu#öl-, Sojaöl-, Leinöl-, Baumwoollsaatöl- und Rapsöl-Fett säureamid verwendet werden. Da diese Säuren und damit auch die aus ihnen gewonnenen Amide in der Regel kleine Mengen Glyzeride enthalten, wird das Weichmaehungsvermögen der Amide noeh verbessert.
Im allgemeinen schwanken die physikali- sehen Eigensehaften-der Amide zwisehen einem wachsähnlichen festen Zustand und demjenigen einer weiehen Paste.
Je länger die KoMenstoffkette des Amides ist, desto geringer ist dessen Lösliehkeit.
Die wässerigen Dispersionen der Amide enthalten zweckmässig etwa l bis 5 Gewiehtsprozent an Olfettsäureamid. In der prakti schen Anwendung ergab sieh als zweckmässig, eine etwa 2prozentige Olfettsäureamiddisper- sion zu verwenden und dafür zu sorgen, dass etwa 1 6/o Amid, bezogen auf das Trocken- gewicht des Materials aus Polyamidfasern, auf letzterem verbleiben.
Zur Ausführung der Behandlung des Ma- terials aus Polyamidfasern wird zweckmässig eine Apparatur verwendet, welche Tauchtanks, Quetsehrollen, eine Trockenkammer, Spannrollen (wenn das Material aus Polyamidfasern während der Troeknung gespannt wird) und Vorrichtungen zum Aufwinden des behandelten Materials aus Polyamidfasern umfasst. Da solche Apparaturen in der Praxis allgemein bekannt sind, erübrigt sich eine Erläuterung und Beschreibung.
Beispiel
Man lässt ein vielfädiges Polyamidgarn, bekannt als 210 den. /vierfach/2 Kabel oder 840 den/zweifach Reifenkorb, durch eine in einem Tauchtank befindliche 2, 2prozentige wässerige Dispersion von Amid von Fettsäure aus pflanzlichem Öl und anschliessend zur Ent- fernung der übersehüssigen Dispersion durch Quetsehrollen laufen. Das Garn fühlt sich nach Durchlaufen der Quetsehrollen im wesentliehen trocken an.
Das so behandelte Garn wird dann sogleich durch einen zweiten Tauchtank mit einer ein härtbares Resorein-Form aldehyd-Kondensat und einen Latex enthal tenden Klebemasse laufengelassen, welche die folgende gewichtsmässige Zusammensetzung aufweist :
Synthetischer Latex* 38, 5"/.
Wasser 53, 9 /o
Resorein 3, 8 /o
Formaldehyd 1, 9%
Alkali (10 /a NaOH-Losung) 1, 9% *Polyvinylpyridin-Latex mit 40-41% Feststoffgehalt.
I) arauf lässt man das Garn zur Entfer nung des Überschusses der Behandlungsflüs- sigkeit zwischen Quetschrollen durchlaufen.
Man kann das Garn, falls es gewünscht wird, auch zweimal durci diese Klebemasse laufen lassen. Das auf diese Weise behandelte Garn wird dann im feuchten Zustand auf annähernd 20 /o seiner Trocken-Bruchfestigkeit gespannt und durch einen Trockenofen geschickt, wobei das Garn unter Spannung von ungefähr 25 % seiner Bruchfestigkeit gehalten wird.
Der verwendete Ofen ist ein solcher vom Wärmeaustausehertyp, bei welchem die rücklaufende Luft in der Garntrockenkammer des Ofens auf eine Temperatur von etwa 205 erhitzt wird. Die Temperatur wird zweckmä#ig zwischen 149 und 232 gehalten, in Abhängigkeit von der Form des Garnes und ! der Behandlungsgeschwindigkeit, doch bleibt auch eine während des Trockenprozesses auftretende Erhitzung auf 31s59 ohne nachteilige Folgen. Nach dem Verlassen der Trockenkammer wird das Garn gekühlt und auf einem Rohr unter Bildang eines Garnwickels aufgewunden.
Das so behandelte Garn wird dann in üblicher Weise in die Wandung eines Gummi- luftreifens eingebracht. Der Reifen wird aufgeblasen und dann der allgemein bekannten Laufprüfung, welche in dem Laufen des Reifens unter verschiedenen Belastungen gegen ein Rillenband ! in Annäherung an die Strassenverhältnisse besteht, unterworfen. Ein weiterer aufgeblasener Reifen von ähnlicher Bauart, jedoch mit einer Einlage aus vielfädigen Poly- amidgarnen oder Reifenkord, welches in der bisher bekannten Weise behandelt und bearbeitet wurde, wird dem gleichen Versuch unterworfen.
In der folgenden Tabelle sind zum Vergleich die sich ergebenden Dehnungswerte und Breitenzunahmen der Lauffläche des Reifens, der Breite und Höhe des Reifenquerschnittes, und zwar des bisher gebräuchlichen Reifens (bezeichnet als Beispiel A) und des Reifens naeh der Erfindung (bezeichnet als Beispiel B) aufgeführt, und zwar vor und nach Anwendung der Laufprüfung.
Tabelle
Lauffläehenbreite Quersohnittsbreite Querschnittshöhe Beispiel vorher nachher % Ver-vorher nachher % Ver-vorher nachher % Ver mm mm gröBerung mm mm grösserung mm mm gröBerung
A 123, 2 129, 5 5,15 196, 9 205, 7 4, 5, 0 185, 4 191, 5 3, 30
B 123, 2 127, 0 3, 09 185, 4 193, 0 4, 10 185, 9 190, 5 2, 45
Bei Ausführung dieser Versuche wurde der iibliche Reifen A hinsichtlich seiner Vergrösserung nach einem Lauf entsprechend einer Vergleichsstrecke von 4, 53 km und der Reifen B nach der Erfindung hinsichtlich seiner Vergrösserung naeh einem Lauf entsprechend einer Vergleichsstrecke von 5,
72i km ausgewertet. Auf Grund der Tatsache, dass der Reifen B für eine Vergleichsstrecke von 1, 19 km mehr geprüft wurde als der Reifen A @ (über 25 % mehr als Reifen A) ergab der Reifen B eine auffällige geringere dimensionale Vergrösserung als Reifen A. Im besonderen waren die Erhöhung der Laufflächen- breite, der Querschnittsbreite und der Quer sehnittshöhe des Reifens B etwa 40%, 9% und 26 lo geringer als die entsprechenden Werte des Reifens A.
Aus den vorliegenden Versuchen ergibt sich auch, dass eine Behandlung nach der Erfindung die Zusammendrückungs-Ausdeh- nungs-oder Biegnngslebensdauer des Garnes tatsächlich erhöht, wobei die Lebensdauer des Garnes die übliche Lebensdauer eines Reifens, welche auf Grund von Mängeln aus andern Gründen ihre Grenze findet, überschreitet.
Es wurde auch gefunden, dass ein nach der Erfindung behandleltes Garn an Kau tschuk ebenso gut oder noch besser anhaftet als das in der bisher gebräuchlichen Weise behandelte Garn. Die Fettsäureamide sind vom Kationentyp und verträglich sowohl mit dem Polyamid als auch mit einer wässerigen Klebemasse, die ein härtbares Resorein-Formalde- hyd-Kond'ensat und einen Latex enthält.
Es wird angenommen, dass die Fettsäure- amide als Weichmacher für das Polyamid auf mehrfache Weise zur Verhinderung einer Brüehigkeit wirken. Erstens wird angenommen, dass das Fettsäureamid unter hohem Quetschrollendruck bis in den Kern des Garnes oder Kordes gepresst und beim anschliessenden Abquetschen des Wasserüberschusses niedergeschlagen wird, wobei es eine weiche, ge sehmeidige WIasse in dem Kern oder dem Zentrum des Garnes oder Kordes belässt, welche als Abschluss wirkt. Wenn ein so behandeltes Garn oder ein so behandelter Kord durch die wässerige Klebemasse läuft, wird letztere durch diesen Abschluss daran gehindert, in den Kern des Garnes bzw. des Kordgewebes einzudringen.
Auf diese Weise ergibt sieh ein biegsameres, harzbehandeltes Garn oder Kordgewebe.
Zweitens wird angenommen, dass das Fett- säureamid eine dünne pastöse oder gallert- artige Schutzschicht auf der Oberfläehe der innern Fäden bildet. Da Polyamide einer Oxydation und einer Beeinflussung dureh Hitze unterliegen, ist anzunehmen, dass eine dünne Schicht des Fettsä. ureamides diese Wir- kung herabsetzt und so als Schutz gegen eine Brüehigkeit wirkt.
Drittens wird schliesslich angenommen, da# das Fettsäureamid in Verbindung mit der Klebemasse als Weiehmaeher wirkt, um eine Brüehigkeit derselben zu verhindern.
Ein Garn, welches auf diese Weise mit einer Fettsäureamid-Dispersion und einer wäs serigen, härtbares Resorcin-FormaIdehyd-Kon- densat und einen Latex eiithaltenden Klebe- masse behandelt wurde, hat die Eigenschaft, sich ohne Herabsetzung seiner Durehsehnitts- festigkeit oder Biegungslebensdauer auf eine Ausdehnung oder Verlängerung von ungefähr 10% spannen zu lassen. Dies ist vorteilhaft, weil. die Kosten des Polvamidgarnes, welches in Reifen oder andere Gebilde eingebaut wird, in dem gleichen Ma#e verringert werden, wie das Garn gelängt wird.
Ebenso wird das Ge- wicht des Verstärkungsmaterials verringert, so dass man beispielsweise einen Reifen von geringerem ('ewieht erhalten kann.
Andere Vorteile der vorliegenden Erfin- dung bestehen darin, dass Reifen mit Kordeinlagen, welche in der beschriebenen Weise behandelt wurden, eine geringere ungefederte Belastung haben und sowohl bei dem anfäng- lichen Aufblasen als auch bei den folgenden Lauftemperaturen eine geringere Reifenver- grosserung zeigen. Ausserdem wird durch die Behandlung eine allfällige Hitzeschädigung des Polyamides während der Erhitzung des Reifens bei der Herstellung und auch bei der durch das Laufen des Reifens eintretenden Erwärmung herabsetzt.
Der im vorstehenden benutzte Begriff Kautschuk sehliesst nieht nur natürlieh vorkommenden, sondern auch künstlich hergestellten Kautschuk ein.