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DE1779841A1 - Ungehaerteter Elastomer zur Herstellung glasfaserverstaerkter Formteile - Google Patents

Ungehaerteter Elastomer zur Herstellung glasfaserverstaerkter Formteile

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Publication number
DE1779841A1
DE1779841A1 DE19661779841 DE1779841A DE1779841A1 DE 1779841 A1 DE1779841 A1 DE 1779841A1 DE 19661779841 DE19661779841 DE 19661779841 DE 1779841 A DE1779841 A DE 1779841A DE 1779841 A1 DE1779841 A1 DE 1779841A1
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DE
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glass fibers
glass
fibers
glass fiber
bundles
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Application number
DE19661779841
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English (en)
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DE1779841B2 (de
DE1779841C3 (de
Inventor
Alfred Marzocchi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Owens Corning
Original Assignee
Owens Corning Fiberglas Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Owens Corning Fiberglas Corp filed Critical Owens Corning Fiberglas Corp
Publication of DE1779841A1 publication Critical patent/DE1779841A1/de
Publication of DE1779841B2 publication Critical patent/DE1779841B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE1779841C3 publication Critical patent/DE1779841C3/de
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Description

DR.-INQ. DIPL.-ΙΝβ. M.SC, DIPL.-PHYS. DR. Ci.CL -PHYS. HÖGER - STELLRECHT - GRIESSBACH - HAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTGART
A 36 771 b
9.Dez.1968
Owens-Corning Fiberglas Corporation Toledo, Ohio, U.S.A.
Ungehärteter Elastomer zur Herstellung glasfaserverstärkter Forrateile.
Die Erfindung betrifft einen ungehärteten Elastomer Herstellung glasfaserverstärkter Formteile.
Zur Verstärkung elastomerer Werkstoffe wurden bisher Pasern aus Baumwolle, Rayon, Nylon und Polyesterharz verludet,
209832/0097 BAD
A-35 095 b b - ta · 3.5.66
v,
In jüngster Zeit entwickelte sich nun ein erhebliches Bedürfnis zur Verstärkung derartiger elastoserer Werkstoffe mittels Glasfasern, da die letzteren ausgezeichnete physikalische und mechanische Eigenschaften'haben, die denjenigen anderer Pasern weit überlegen sindj dies zeigt am besten die
nachfolgende Tabellei
„Tabelle I
Zugfestigkeit Reisslänge ·.
■ .· Bruchdehnung
Klastische Erholung . .Zähfestigkeit · .
Modul
35 000 kg/cm2 15,3 gpd
4,8 £ :<100 £ 833 kg/em2 735 kg/cm2 2,8 χ 1O~6
0,3 £ 0,0 %
.Temperaturausdehnungskoeffizient Wassera'dsor/btion Peuchtigkei-isvriedergewinnung
Die hohe Zugfestigkeit in der Grössenordnung von 35 000 kg/cn1" ■ sowie die hohe Zähfestigkeit und die elastische Erholung ist' bei den Glasfasern mit einer unendlich langen Standfestigkeit gegenüber Biegungen sowie einer ausserordentlichen Stabilität kombiniert; das Problem bei der Glasfaseryeretärkung ?on E-lastoneren besteht nun darin, die Glasfa.sern
-so zu behandeln, dass ihre Eigenschaften bei dem verstärkten Produkt auch voll zur Wirkung komnen·
Glasfasern wurden'ebenso wie andere zur Verstärkung herangs-
983?/-00'97
" BAD ORIGINAL
b - ta
.5.5.66 . , - 3 -
zogene Pasern in der Form von Schnüren verwendet, die viele Glasfaden enthalten, die zunächst zu Bändeln oder Strängen susanunengefasst werden, worauf diese Stränge verdrillt und EU Schnüren gefacht werden. Eine gewerbliche Verwendung von Glasfasern "bsi dynamisch beanspruchten Elastomer-Produkten, vtle Keifen, Treibriemen und dergleichen wurde bis jetzt dadurch nahezu verhindert, dass die Glasfasern oder -fäden sich gegenseitig abnütsteh;'7"· und ausserdea nur eine aussei*- ordentlich schlechte Übertragung der ausgezeichneten Eigenschaften der einzelnen in den Glasfasersträn^en enthaltenen Glasfasern euf das Gesamtprodukt erreicht wurde.
.»Es wurde festgestellt, dass die vorzüglichen Eigenschaften öer Glasfasern in stärkerem KaSe in elastoiaeren Produkten.-^ .dadurch nutzbar gemacht werden können, dass sie einer kombinierten Behandlung unterzogen werden, um ein Veranke- -rungsiaiitel an der Oberfläche der Glasfasern abzusetzen, das die"Verbindung zwischen der Glasfaseroberflache und dein elastonieren Material steigert« Zu diesem Zweck wird die Oberfläche einer jeden Glasfaser vor den Zusammenfassen' "der Glasfaser zu einen Strang mit einer 3?ornierschlichte überzogen, die als Schutz- und Gleitmittel wirkt; dann wird der Glasfaserstrang mit einer Zusammensetzung imprägniert, die ein elartomeres lleterial enthült, das vorzugswei ^e ■ mit dr„-r kontinuierlichen Phase des Endprodukts vertraglich
. Ο ü ft ? ? / η Π μ 7 BAD ORIGINAL
A 35 095 b
ti - ta "
3. 5. ?966
ist, so dass iri3£3saiit die Glasfasern voneinander getrennt eind und auf diese Weise eine Zerstörung der Glasfasern durch gegenseitiges Scheuern verhindert wird, da die ein- «einen Glasfasern innerhalb eines Gla3faserbündels gegenein-— ander abgepolstert sind. Gleichzeitig können eich die .Glasfasern aber in einer Vorzugsrichtung, nämlich derjenigen der wirkenden Kraft, orientieren, um so die einzigartigen Eigenschaften der einzelnen, in einem "Glasfaserbündel enthaltenen Glasfasern auf das Gesamtprodukt zu übertragen und ausserdem die Glasfaserbündel wirksamer mit dem elastonere:
Werkstoff zu verbinden.- . ' - ·
» ■ ■ . ■
Sine derartige Verstärkung durch zu Bündeln zusammengefasste Glasfasern ist einer üblichen Verstärkung durch zu Strängen rusaronengefasste Pasern aus Glas oder organischen Pasern veit überlegen, wie dies am besten die folgende Tabelle zeigt, ., in der die Eigenschaften . . , .. ' . ; imprägnierter Glasfaserbündel mit denjenigen ähnlicher Stränge aus Kayon, Eylon und Polyesterfasern, wie sie zur Zeit zur Ver-
··■.'■ Stärkung elastoaerer Produkte Verwendung finden, verglichen
werden.
098 37/0097
. BAD ORIGINAL
A .35 095 b · · ■ . .
b - ta - . "·■.■··
•5.5.66 · . - 5 -
1779&4T
- w kg/cm Tabelle kg/cm«
χ ΙΟ"8 		59,15 II 580 f .
fc
t
Nylon		 Polyester
- η Glas
fasern		 4.8 Rayon 406 8 540 7 280*
Zugfestigkeit 28 490 6 1,87 7i4
ι 		693
Zähigkeit 693 6,72 "" - · I ·
4,08 		3,41
Schlagfestigkeit.
...Ft.Lbs. χ lO'Vdenier 3,95		 9,8 4,41 3.9?
Modul . 19,3 18,5
-".··■ ' > '. *'. ■"'
Bruchdehnung " ■ ■ ■ . ' ""·'*■,-■
.·- ;.'·■'··:'.·■■',.:·'.·.
■ -
Dieser Tabelle kann entnommen werden, dass eine Glasfaser^ "
bündeln "*■ " -^
yerstärkung aittels Glasfaser-/, hinsichtlich der Zugfestig-., keit mindestens dreimal oo wirkungsvoll ist als eine Ver-^":;;:;>;' Stärkung durch Strünke.'8..U3 synthetischen organischen Fasern oder Fäden. Die Zähigkeit und Schlagfestigkeit von Glasr- :-: faserbündeln ist wenigstens gleich wenn nicht besser' als IV: diejenige synthetischer organischer Fasern, ;'·-...:
Wegen· der guten Forabeständigkeit von Glasfasern weisen '■''... auch mittels Glasfasersträngen verstärkte Gumraiprodukte
■ ■*» #■·■·■ ■
einen hohen Grad an Forabeständigkeit sowie ganz bestimmte Dehnwerte auf. Infolge der im Vergleich nit anderen, bisher «or Verstärkung von Guriaiprodukten herangezogenen synthetischen organischen Pasern verhältnissäesig inerten Eigenschaften der Glasfasern bewirken Temperatur- oder Feuchtigkeitaschwankungen nahezu keinerlei Änderungen der physika-Xlschen Eigenschaften oder der Äbaessungen/der .verstärkenden • 20*98 32/0097 -^- ;:
. - OAD ORIGINAL ; ·■ :.
A 35 095. b b - ta 3.5.66
177984t
T · r.
Stränge, noch der nicht vulkanisierten Teile oder*
der elastotaeren Endprodukte. Auf diese Weise kann präzise^'
gefertigt werden,und die Endprodukte verändern ihre Abmessungen im Gebrauch nur ausserordentlich wenig·
Eine erste Anwendung imprägnierter, aus Glasfasern zuoaramengesetzter Stränge zur Verstärkung wurde im Zusämmehhäns mit Gummitreibriemen vorgenommen. Tests unter Betriebsbedingungen zeigten, dass die permanente Dehnung bei mit Bayon-Strängen verstärkten Treibriemen viermal so gross ' . 1st als bei mit Glasfasersträngen ,verstärkten Treibriemen.
Ausserdem wiesen in Automobilen verwendete Treibriemen^ Λ.
die glasfaserverstärkt waren, eine störungsfreie Laufzeit ;
'von mehr als^ 130 000 km auf. In der Praxis wurde festgestellt • dass.mit imprägnierten Strängen aus Glasfasern verstärkte ' Guijimltreibriemen billiger herzustellen sind, höhere Kräfte . Überträgen können, geringere Anforderungen an die Lageruns stellen, einen weicheren Ablauf zeigen und bei· geringerer' Wartung, Einstellung, Reparatur und seltenerem Auswechseln ,besser zur Leistungsübertragung Imstand sind als /:her hergestellten Treibriemen·
Entsprechende Verbesserungen wurden bei der Verwendung. ;,
. imprägnierter Glasfaserstränge zur Verstärkung- von Reifen '·.* ·*■■♦ -·„··*.. . ...
festgestellt, wobei diese Reifen eine längere Laufzeit uni beseere Pestlgkeitseigenschaften bei weicherem
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• · , . BADOFfIGlNAt.;
A-35 095 b ' .
b ~ ta
3.5.66 . - 7 -
zeigten. Ähnliche Verbesserungen wurden auch'bei
. . Gumoiischläuchen festgestellt,
in die imprägnierte Glasfaserstränge zur Verstärkung einge-
I ■ bettet waren. (
Bei all diesen Anwendungen wurden die Glasfasern in Form' von Strängen verwendet, in denen die einzelnen Fasern oder Fäden der zuvor beschriebenen Behandlung unterzogen wurden, so das3 die Fasern zunächst mit einer Schlichte übersogen wurden, dann zu einen Strang gesammelt, gefacht, verdrillt und aufgewickelt und nit einen Imprägniermittel imprägniert wurden, das ein Elastomer und vorzugsweise ein Veranker'ungsmittel enthält. ι :.
Bei der Herstellung von Treibriemen wurden die endlosen Stränge aus Glasfäden bezüglich der Lagen aus einem elaatomeren Werkstoff besonders angeordnet und dann zurecht geschnitten, ehe das ganze in Forcen zum Vulkanisieren unter Anwendung von Druck und Hitze gebracht wurde, um
die gewünschte Treibriemenform zu erzielen.
In ähnlicher 7,'eise werden bei der Reifenherstellung die Glasfadenstränge so angeordnet, dass die Strilnge einer Lage unter eineia entgegengesetzten Y.'inkel bezüglich der Stränge in "benachbarten Lagen angeordnet sind, was bei
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■ !
t »
-Ά 35 095 Λ
* . 1> - ta
. .3,5.66
schräggewickelten "Reifen der PaYl ist·, oder 'werden "d"i% Stränge so angeordnet, dass sie sich "in radial gewicfcelWh Reifen in radialer Richtung kreuzweise zwischen den Reifenwülsten erstreckten, wobei Gummischichteh zur Mld'iihg 3er Karkasse dazwischen angeordnet werden, die mit das Profilteilstück des Reifens "bildenden Gumm'ilageh beiia
Vulkanisieren "verschmölzen werdenv
In ähnlicher Weise sind."bei glasfaserverstärkten Guämischläuchen die Gläsfadenstränge in Längsrichtung ϊή der Form zwischen lägen aus einem eiastömeren Material angeordnet, worauf der Gummi öder ein anderes Elastomer unte£ ^.Anwendung Von Hitze und Druck in Schlauchform stranggepresst werden, wobei laufend Giasfadensträrige zum Einbetten zugeführt werden* . .
Die imprägnierten Slasfadenstränge sind fe teuer, da sie zu ihrer Sersteüung zählreißhe Verfähfenia schritte erförderlich machen. Aussefdeä lsi die fefvverilöng [ imprägnierter Strilhge.auch deshalb zu beän§tänd*§nf w sie eine genaue Anordnung der Stränge ϊή ief lägä ef fordern, die sio im Endprodukt einnehnen sdÜen, ύ&ά müssen auch so vorankert werden, dass sie diese £a|# 'während der verschiedenen fertigungsschrifte auf He
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BAD ORIGINAL'
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von Reifen, Treibrimen oder dergleichen beibehalten. Außerdem wird bei der Verwendung von Glasfadensträngen eine Struktur aus tausenden von Einzelfäden geschaffen, wobei jedoch Schwierigkeiten bestehen, die einzigartigen Eigenschaften der Einzelfäden auf das Endprodukt zu übertragen.
Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, faserverstärkte elastomere Produkte, insbesondere glasfaserverstärkte Produkte zu schaffen, bei denen die einzigartigen Eigenschaften der einzelnen Fasern besser als bisher auf das Endprodukt übertragen werden. Diese Aufgabe wird mittels eines ungehärteten Elastomers gelöst, der gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Glasfasern im wesentlichen gleichmäßig über die elastomere Matrix verteilt sind und in dieser der größere Teil der Glasfasern in Bündelform und der kleinere Teil der Glasfasern als Einzelfasern oder in Form von Bündeln mit geringerer Faserzahl vorliegt. Bei einer erfindungsgemäßen Masse müssen die Glasfaden oder Fasern nicht zunächst zu Garnen oder Geweben zusammengefaßt werden, sondern sie können in einer Mehrfaseranordnung Verwendung finden, ohne daß die vorstehend aufgeführten Verfahrensschritte zur Behandlung der Glasfaden alle durchgeführt werden müssen, um die Glasfaden oder-fasern in ein elastomeres Material einzubetten. Außerdem müssen bei Verwendung der erfindungsgemäßen Masse die Glasfasern auch nicht in einer ganz genauen Lage angeordnet werden. Auch läßt sich die erfindungsgemäße Masse ohne weiteres durch übliche Formverfahren ausformen, so daß die Verarbeitung gegenüber den bisherigen Verfahren erheblich erleichtert wird. Außerdem sind bei den aus solchen Massen hergestellten Produkten die Glasfasern so verteilt und angeordnet, daß die einzigartigen Eigenschaften der Glasfasern in optimaler Weise auf das Endprodukt übertragen werden.
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Weitere, vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung darstellende Merkmale können den Patentansprüchen und/oder der nachfolgenden Beschreibung entnommen werden, die der Erläuterung in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele dient. Es zeigen:
Pig.1 eine schematische Seitenansicht einer Einrichtung zur kontinuierlichen Herstellung und Behandlung von Glasfäden, die zu Strängen zusammengefaßt werden;
Pig. 2 einen Teilschnitt durch einen Glasfadenstrang nach dem Aufbringen einer Schlichte auf die Glasfaden gemäß Pig.1;
Pig.3 eine schematische Seitenansicht einer Einrichtung zum Imprägnieren der Glasfadenstränge;
Pig.4 einen Teilschnitt durch einen gemäß Pig.3 imprägnierten Glasfadenstrang;
Pig.5 einen Teilschnitt durch ein ausgeformtes Endprodukt, . das mittels einer erfindungsgemäßen Hasse hergestellt wurde;
Pig.6 einen Schnitt durch einen unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Masse hergestellten Gummitreibrimen;
Pig.7 eine perspektivische Darstellung mit einem Schnitt durch einen unter Verwendung der erfindungsgemäßen Masse hergestellten Gummireifen, und
Pig.8 eine perspektivische Darstellung mit einem Schnitt durch einen mittels einer erfindungsgemäßen Masse hergestellten, radial gewickelten Gummireifen.
Gemäß der Erfindung wurde festgestellt, daß bei Erzielung eines festen Verbundes zwischen der Oberfläche der einzelnen
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Glasfasern und dem elastomeren Material die Eigenschaften der Glasfasern in ausreichendem Maße auf das Endprodukt übertragen werden, wenn einfach Glasfasern unter das elastomere Material gemLs.cht werden, so daß eine Zusammensetzung entsteht, die in gewünschter Weise geformt werden kann. Es entstehen dann elastomere Endprodukte mit verbesserten Festigkeitseigenschaften, einer höheren Abriebfestigkeit, verbesserter Flexibilität und Zähigkeit sowie Formbeständigkeit und Reaktionsträgheit, ohne daß Glasfadenbündel zuvor in gewünschter Weise innerhalb des elaßtomeren Werkstoffes angeordnet werden müssen.
Damit der beschriebene Grundgedanke der Erfindung eines
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bloßen Vermischens der Glasfasern mit dem elastomeren Material zum Erfolg führt, muss eine Anzahl von Paktoren berücksichtigt werden» ■ . . -
Zunächst muss ein fester Verbund zwischen Glasfasern und elastomerem Material erzielt werden. Dies wurde dadurch " erreicht, dass oberflächenbehandelte Glasfasern verwendet wurden, deren Überzug ein Verankerungsmittel enthält, ääs den Verbund zwischen den Glasfasern und dem elastomeren Material erheblich fördert. Derartige Verankerungsmittel sind beispielsweise Aminosiliziumv/asserstoffe, wie gamna- ^AminopropyltriäUrjxysilan, oder Siliziumwasserstoffe mit ■ einer Carboxylgruppe an einem Siliziumatom der organischen Gruppe', oder eine Amino- oder !Carboxylgruppe in der Karboxylatgruppe einer Werner1sehen Komplexverbindungj derartige .-. Verankerungsaittel können direkt auf die Glasfaserober-. fläche aufgebracht oder, als Komponente in eine Schlichte eingebaut werden, die auf die Glasfäden beim Zusammensammeln
.' zu Strängen'aufgebracht wird. . · ."· . ·
Zusätzlich kann der feste -Verbund durch Imprägnieren der Stränge oder dergleichen aus Glasfäden mit einer Zusammen,-Setzung verbessert werden, die einen elastomeren Werkstoff,
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vorzugsweise in niehtvulkanisierteni Zustand enthält.
Der Verbund.zwischen den vorbeliandelten Glasfasern und dem elastomeren Material wird durch das Einarbeiten der Glasfasern in dieses Material erreicht; dabei können die
bei der Gunaiverarbeitung üblichen Verfahrensschritte, wie 7/alzen, Kneten und dergleichen, .herangezogen werden, Der Srad der Bearbeitung der Mischung ist von wesentlichen ■Einfluss auf den Verbund, jedoch sollte die Mischung nicht so stark bearbeitet werden, dass die länge der enthaltenen Glasfasern herabgesetzt wird, da diese.Länge; für die Zugfestigkeits- und Zähigkeitseigenschaften von Bedeutung ist. Im allgemeinen wurde festgestellt, dass, beim V/alzen -der Mischung zu flächenhaften Stücken wenigstens drei '■'.'.
Durchgänge durch die 7/alzrollen vorteilhaft.sind, um den ...--.· - ■»■»·«. . - -. . . „ · - ·
gewünschten Verbund zu·erzielen, daos jedoch die Festigkeit3-eigenschaften stark, abfallen, wenn mehr als zehn Durchgangs durch die Walzrqlloivorgenommen werden, v/as möglicherweise auf ein Abbrechender Glasfasern zurückzufahren ist· ·
Die mit dea elastomsren Material vermischten Glasfasern müssen eine^ bestimmte Länge haben';' ura die gewünschten Festigkeitseigansc^ftsn herbeizuführen. Die mittlere 'Länga der Glasfasern .rausa ciinrfesteis ungefähr 6', mm sein, und die
{g'z<iit$~ und
^c!*» > / 0 0 9 7
b ~ ta ...
3.5.66 - 14 -
Zähigkeitseigenschaften sowie auf die Verarbeitbarkeit der Mischung werden dann erzielt, wenn die Glasfasern ■ eine mittlere länge zwischen ungefähr einem und 3»8 cm haben. Wie noch zu erläutern sein wird, werden optimale . Ergebnisse dann erzielt, venn Glasfaserbündel grösserer länge und gesondert davon kürzere einzelne Fasern eingearbeitet werden- Glasfasern der erwähnten Längen können sowohl aus kontinuierlichen Glasfaden oder diskontinuierlichen Glasfasern, beispielsweise durch Zerhacken oder Zuschneiden von Glasfaserbündel^, auf die gewünschte Länge hergestellt werden. § "'..... ''
"Die Menge der einzuarbeitenden Glasfasern hängt von der zu erzielenden Pestigkeit des Endprodukts ab. Optimale Festigkeitseigenachaften werden unter Verwendung von mehr ala 20 Gewichts^ - bezogen auf die Endmischung ~ an Glasfasern erzielt, und nur äusserst selten ist es-zweckmässig, mehr als 50 Gewichts^ Glasfasern der Hischung beizusetzen. *erden mehr als 50 Gewichts^ Glasfasern zugefügt, so neigt .die Zusammensetzung zum Verfilzen, so dass sie nicht mehr ausreichend fliesst, um die Endprodukte zu formen. Weniger als 20 Gewichts^ Glasfasern.können ebenfalls verwendet wer-
. den, jedoch ninat dann der durch die Verstärkung erzielts Effekt hinsichtlich der Pestigkeitseigenschaften entsprechend
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ab, und weniger als 3 Gewichts^ Glasfasern haben nahezu .keinerlei Verbesserungen mehr zur Folge·
Pin wesentliches weiteres Merkmal der Erfindung besteht
■darin, dass festgestellt wurde, dass eine maximale Verbesserung der Pestigkeits- tind Zähigkeitseigenschaften.·
.ν
des glasfaserverstärkten elastomeren Endprodukts dann nicht erreicht werden kann, wenn die Glasfasern sämtlich als Einzelfasern dem elastomeren Werkstoff beigefügt werden. Wenigstens der grössere Teil der Glasfasern sollte in der Form zugesetzt werden, dass mehrere Glasfasern beispielsweise zu Bündeln, Strängen -oder dergleichen zusammengefasst werden· Die besten Ergebnisse lassen sich dann erzielen, wenn die Mehrheit der Glasfasern, vorzugsweise mehr als 6C$, in Form von Faserbündeln im elastomeren Werkstoff angeordnet sind, während der geringere Teil, bis Maximal 30$, der-Glasfasern als Einzelfasern eingebaut werden, ,die von den Glasfaserbündeln getrennt sind; anstelle von Einzelfasern können natürlich auch nur eine geringe Anzahl von Glas-. 'fasern umfassende Glasfaserbündel verwendet werden, wie sie beispielsweise beim Walzen und Kneten entstehen·
Eine Zusammensetzung der beschriebenen Art kann leicht da-■ durch erhalten werden, dass eine geringe STenge von Glas-.fasern in Form von Bündeln des elastomeren Merkstoff vor
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"b - ta '
3.5.66 . " ■. - 16 -
dessen Bearbeitung zugefügt v/ird. Nachdem diese "beiden Koaponenten einer teilweisen Bearbeitung unterzogen worden sind, "beispielsweise einer gewissen Anzahl von Durchgängen zwischen Walzrollen, wird der übrige Teil der Glasfaserbündel beigefügt, vorauf die Verarbeitung vollends durchgeführt wird. Infolgedessen sind die zuerst zugesetzten Glasfasern von den' nachfolgend zugesetzten Glasfaserbündeln separiert und gleichmässiger über das elastomere Material verteilt, was die Folge der stärkeren Verarbeitung ist, wohingegen der grössere Teil der Glasfaserbündel, der später hinzugefügt v/urde, infolge des geringeren Verarbei— tungsgrades mehr eine Bündelfora beibehält, Viobei diese Bündel ebenfalls über den elastomeren Werkstoff verteilt sind. -
Die Kombination von 'mehr separierten Glasfasern mit Glas~ faser'oündeln gestattet es, dass sich die einzelnen Glas- ■ fasern innerhalb der Bündel ausrichten, so dasc- der Gummi
■ /nehr auf Schub statt auf Zug beansprucht wird, wohingegen die separierten Glasfasern die einzelnen Glasfaserbündel gewissermaßen miteinander verbinden, um eine Schwäche des Werkstoffes zwischen den Glasfaserbündeln oder gar ein
' Brechen an diesen Stellen zu vermeiden, was ja sonst häufig ■fcei Kifen auftritt· Infolgedessen verbessert die Kombi-
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-t
b - ta -..'
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nation von Einzelfasern mit einer Mehrheit von zu ^ Bündeln -zusammengefassten Fasern in einem elastomeren Werkstoff dessen physikalische Eigenschaften.
Nachdem nun das Grundkonzept der Erfindung erläutert wurde, das äie Herstellung verstärkter elastomerer Produkte mit oder ohne Yerwendung von Gewebeverstärkungen gestattet, wird im folgenden ein Verfahrensbeispiel
en ~ ; .
Uhter Elastomeren soll in "Dl'gendfn sowohl natürlicher
Gummi als auch jeglicher synthetischjjorganische Gummi wie Beopren, Isopren^ Isobutylen und Butylpolyraere eoüie
Misclipolyraerer wie Styrol, Akrylat, /-Vinylsyamid und * -. . ■ ' "
dergl· verstanden werden, . . ·
■ITiiter Glasfasern können kontinuierliche oder diskontinuierliche Glasfaden bzw'. Glasfasern sov/ie Stränge, Garne uncl Gewebe aus"diesen Fäden oder Fasern verstanden werden. Ie folgenden wird ein Ausfuhrungsbeispiel beschrieben, ,3as mit kontinuierlichen Glasfaden arbeiten, es ist .iber •aelfcstverständlich, dass die Grundidee der Erfindung auch mit kurzen Glasfasern durchgeführt r/srdeü kann, die von Strömen geschmolzenen Glases abgeblasen, gesandelt und zu
Garnen verarbeitet werden können, aus denen wiederum
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Bad 209832/0097
b - ta · ' ·
-3.5.66 - - 18 -
Schnüre und dergleichen gebildet werden können»
Wie die Fig.l zeigt, werden kontinuierliche Glasfaden 10
durch schnelles Ausziehen einer Vielzahl geschnolzener i
Glasströrae 12 hergestellt, die der Unterseite einer Düsenwanne 14 eines Glasschmelzofens 16 entströmen. Die Glasfaden 10 werden über eine Besehichtunijsvorrichtung 18 gezogen, ua die einzelnen Glasfaden mit einer Schlichte 20 zu überziehen, wenn die Glasfaden zu einem Strang 22 zusamiaengefasst werden, der auf eine schnell rotierende Tronmel 24 aufgewickelt wird.
Die Schlichte kann durch einen Wischer oder eine Auftragungc-
'rolle 22-' aufgebracht werden', .die beide aus einem Vorrats- · behälter 26 mit Schlichte beschickt werden. Die Schlichte . für die Glasfaden setzt sich so zusammen, dass sie als Gleitmittel und Bindemittel dient,und sie enthält vorzugsweise ein Verankerungsmittel. Im folgenden werden typische Zusammensetzungen für eine Schlichte erläutert, wie sie bei den erfindungsgemüssen Verfahren verwendet werden
können. '·. . ' :
Beispiel 1 · ,
0,5 - 2,0 GewichtsjS gasaa-Aninopropyltriäthoxysilan, 0,3- 0,6 " Glyzerin
Eest Wasser ' - 19-
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A 35 095 Ii t - ta · 3.5.66
- 19 -
8,0 Gerichtε£ 1,8 ■ » 0,4 "
0,2
1,0
Beispiel 2
teilweise dextrinierte Stärke gehärtetes Pflanzenöl
laurylaainazetat (netzmittel) nicht ionisierter Emulgator
Glycylat-Chlorchrom
"*- - Beispiel,!
3,2 Gewichte^ gesättigtes Polyesterharz
0,1 R
0,1 It
o.i- η
3,0 It
Ό,3 η
0,1 η
93,1 : η
Pelargonsäureesteramid, gelöst in Essigsäure Tetraäthylenpentamin- Stearinsäure " . Polyvinylalkohol Λ
Polyvinylpyrrolidon ; . j
^amnra-AiiiitJOpropyltriäthoxysilan ■- -Essigsäure '· . . \
Wasser. »
Schlichte wird einfach auf die Glasfaden aufgebracht-,--
diese zu einea Strang zus^mengefasst werden,und pari lässt sie anschliessend an der Luft trocknen.' .
In den verstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen .' kann das ga^a-AainopropyltriathoxTsilan als Verank^ra'n.s]^
' rf""
mittel durch einen anderen Aminosiliziuir.vaaserstoff ersetz
warden, tels^lsv/eise durch sani-a-Aninopropylvj.nyldiaihosy
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OR/q/Nal
1) - ta ' -
"3.5.66 - 20 ~
silan, i: (g'amnia-Triäthoxysilylpropyl) Propylamin, beta-Aminoaiyltriathoxysilan, Anilinsilanderivate oder dergleichen.
Obwohl es nicht unbedingt notwendig ist,, die Glasfasern vor dem Zerhsken oder Zerschneiden auf die gewünschte Länge zu imprägnieren, so ist dies doch vorteilhaft, da dann flie einzelnen !Fasern innerhalb des Stranges oder Bündels "besser voneinander getrennt sind und das einen elastomeren Werkstoff enthaltende Imprägnierbad besser in das Innere des'Glasfaserbündels einzieht, so dass dessen einzelne fasern besser im elsstomeren Endprodukt verankert werden.
Deshalb wird ein Garn 30 aus Glasfaden von einer Trommel 32 abgewickelt und über eine Umlenkrolle 34 hinweg in einen Behälter 36 hineingeführt, der ein Bad 38 aus einem ein; Elastomeres Material "enthaltenden Imprägniermittel
aufnimmt. l*ach dem. Bad wird das imprägnierte Garn 40 «nach oben durch einen Abstreifer· 42 hindurchgezogen, "äer dazu dient, das flüssige' Imprägniermittel in die Inneren Bereiche des Glasfadengarnes einzuarbeiten und überflüssiges Imprägniermittel abzustreifen.
Ea die Grundidee der Erfindung nicht von der Z'usanmen-Setzung des Imprägniermittels abhängt, nit.Ausnahme der
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Forderung, dass es eine elastomere Komponente enthalten muss, genügt es, wenn im folgenden anhand einiger v.-eniger Beispiele typische Imprägniermittel erläutert werden.
' Beispiel../?- 100·Gewichtsteile Keoprengummi
4 " ' pulverisiertes Magnesiumoxyd
5 « n Zinkoxyd 15 . " Gasruß
: 1 » Thiate B (Trialkyl-Thioharnstoff-. Beschleuniger).
Beispiel 5
Gewichtsteile "Paracril C" Guami
25 " . ■ SRP Ruß .' .·
5 n . pulversiertes Zinkoxyd
O»5 - n£ . Äminox (Reaktionsprodukt von ' : ' Diphenyl -Amin-Bster)
1 n Stearinsäure * 40 n Picumylperoxy^?. - . Beispiel 5
Gewiebtateile natürlicher Gusailats -HesoroinforLial-
dehydhsr^ discergiert in einest'wässrigen He-Jiu3 bis auf 3Sy- F?i-t>örj.=;rbestandteile (Lotol 5^-40 el·■ :r 1TS Rubber Comp)
1 * Vulkanlsator
" ' Wasser - 22 -
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- 22 -
1 7
2,
25
5 05
ο, -
ι
1100
Gewichtsteile Resorcinol·? ormaldehydharz ;
" Formalin (37/5ige Lösung)
" konzentriertes'Ammoniumhydrox^xl
" Vinylpyridinterpolymer (425» Lates) y
" Meoprengummilater(50^ feste Bestandteile!
n Butadienlatex (βθ£ feste Bestandteile)
w Natriumhydroxy.d
" gamma~Aiainopro"pyltriäthoxysilan
n Yulkanisator " ; ■
möglichst, vollatändige Imprägnierung deii Glasfaser-» "biindels ist wünschenswert, da dann die Verankerung der Glasfasern ,In den elastomeren Y/erkstoff des Endprodukts am testen ist. Deshalb ist es auch vorteilhaft, einen . elastoraeren Bestandteil Ia Imprägniermittel zu verwenden, der mit dem elastomeren Werkstoff verträglich ist, vrelcher • die kontinuierliche Phase des Endprodukts bildet; die - 'elastomere Komponente des Imprägniermittels muss aber zumindest während der Bearbeitung und Foraung des Endprpdiikts so fliessfähig ssin, dass sia sich mit der kontinuierlichen Phase des Endprodukts während.dieser Verfahrensstufen mischen lässt, deshalb ist es- auch zweckmassig, den Imprägnierten Olasfaoerstrang soweit zu_.erh_it--;-r3.
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öass entweder das Verdünnungsmittel ausgetrieben wird oder gleichzeitig auch noch die elastomere Komponente vor ~ vulkanisiert Find.· Infolgedessen'wird das imprägnierte Garn.44 vorteilhafterweise hinter dem Abstreifer 42 zwischen zv.ei Heizelementen 4β durchgeführt, so dass das Garn 'erhitzt und solange auf einer erhöhten Temperatur gehalten wird, bis das Verdünnungsmittel ausgetrieben und,-falls dies erwünscht ist, die elastomere Komponente des .Imprägniermittels vorYulfcanisiert ist.
um .die Glasfasern gegen ein Verkleben während der nachfolgenden Verarbeitungsstufen, in denen sie auf die gewünschte Länge zurecht geschnitten werden, zu schützen, ist es zweckmässig, wenn das imprägnierte Garn 44 nnLt einea Gleitmittel in Form pulverisierten Zinkstearats, Graphit, KuS, pulverisierter Kieselerde, pulverisierten Glases oder dergleichen beschichtet wirdj diese Materialien müssen zu einen späteren Zeitpunkt nicht mehr von der 'Oberfläche entferntOwerden, da sie entweder als Püll-Eittel in Endprodukt oder als an der Vulkanisation beteiligtes Eaagens dienen. Eine derartige trockene, pulverisierte Substanz kann auf das imprägnierte Glasfasergarn aufgesprüht werden, wenn es die Heizelemente verlässt, beispielsweise dadurch, dass das Garn unter einem Sieb
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vorbeigeführt wird, durch das hindurch die pulverisierte Substanz aufgestreut wirdJ dies3Substanz kann aber auch dadurch aufgebracht werden, dass das imprägnierte Garn durch eine Anhäufung 48 der pulver-isierten Substanz hindurchgezogen wird, hinter der sich eine Bürste £0 befindet, die überschüssige Substanz von der Oberfläche des Garnes entfernt, ehe die Glasfaden auf eine Trommel aufgespult werden,
Anschliessen wird das endlose Glasfadenbündel auf die gewünschte länge zurecht geschnitten, wobei die Glasfaden * jedoch stets zu Bündeln zusammengefasst bleiben. Für die meisten Zwedke ist eine mittlere Länge von ungefähr 1-2 ca "besonders vorteilhaft.
wie bereits erwähnt", ist es vorteilhaft, wenn die Glas~ fasern in Bündelform in den elastomeren Werkstoff eingearbeitet werden, da die gewünschte übertragung der vorteil-'haften Eigenschaften der Glasfasern dann nicht vollständig 'erzielt werden kann, wenn lediglich einzelne Pasern mit einem elastomere»! Werkstoff vermischt werden. Die besten Ergebnisse lassen sich, wie bereits erwähnt, dann erzielen, wenn die Mehrzahl der Glasfasern in Bündelform im elasto-• meren -Werkstoff vorliegt, während ein geringerer Anteil an Glasfasern als. Einzelfasern oder in Form von Bündeln
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mit geringerer Faserzahl eingebaut ist. Dies kann dadurch erreicht werden, dass einj:kleiner Teil (5 — 30/£ ) geschnittener oder zerhackter Glasfadenstränge dem elastonieren Werkstoff zugesetzt wird, worauf dieser beispielsweise 3 - 5raal zwischen Walzrollen hindurchgeschickt wird. Danach wird der Eest an zerkleinerten Glasfadensträngen zugesetzt und die Mischung wieder gewalzt, bis sie insgesamt 7 zwischen den Walzrollen hindurchgeschickt worden ist'; jedenfalls? darf das zusätzliche Walzen nicht solche Ausmaße annehmen, dass die Verstärkung durch die Glasfasern ' in unerwünschter Weise vermindert wird.
*Es kann nun festgestellt werden, dass derjenige Teil zerkleinerter Glasfaserbündel in stärkerem Maße aufge-
• trennt worden ist als die restlichen Glasfaserbündel, die nach einem ersten Verarbeiten zugesetzt und infolge-
' dessen einer geringeren Bearbeitung ausgesetzt, wurden, so dass die letztgenannten Glasfaserbündel im wesentlichen in-Bündelfora, eingebaut werden, was dazu führt, dass das Endprodukt einen grosssren Anteil an Glasfaserbündel"und
einen geringeren Anteil von den Bündeln separierter Glasfasern enthält, die jedoch sämtlich gleichmässig über, die Phase des elastoneren Werkstoffes verteilt sind,
.Obwohl· eine- Xischung auch in der Weise vorgenommen werden kann, dass sämtliche Glasfasern in Porn von Bündeln
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in den elastomeren Werkstoff eingebaut sindi so werden 'doch bessere Resultate mit einer Mischung aus Glasfaserbündeln und einzelnen Glasfasern erreicht, wobei jedoch die einzelnen Pasern nur einen kleinen Teil der insgesamt
zugesetzten Glasfasern, beispielsweise 30/S hiervon ausmachen sollten. E3 wurde ferner festgestellt, dass 'die Übertragung der ausgezeichneten Eigenschaften der Glasfasern auf das Endprodukt von der Länge der Glasfasern abhängt, wobei die besten Resultate bei der Verwendung von Glasfaserbündeln erzielt wurden, die langer als die einzeln in das Elastomer eingebauten Glasfasern sind; in einem typischen Fall haben die Glasfaserbündel eine mittlere" ^iänge von 1,3 bis 3*8 cm und die Einzelfasern eine mittlere, länge von 0,6 bis 1,3 cm.
Die nach dem Einarbeiten der Glasfasern erzielte Mischung kann ausgeformt, gehärtet bzw. vulkanisiert und dad.uroh in üblicher Weise zu Treibriemen, Reifen oder dergl. verarbeitet werden. Die Orientierung der Glasfasern im ausge-
formten Erzeugnis kann durch das Verfahren zum Einarbeiten der Pasern in das elastomere Material bis zu einem gewissen Grad beeinflusst werden.
Zunächst soll die Herstellung von Guaiiitreibrleinen erläutert werden, in denen eine Orientierung der Glasfase'rn in Längsrichtung erwünscht ist, um eine maximale Zugfestigkeit und
• -.27 - '
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b - tu . '
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' Formbeständigkeit zu erzielen. Zu diesem Zweck können die Glasfaserbündel in eine flache Guamibahn vor den Walzen derart eingebracht werden, dass sich die Glasfaserbündel in Längsrichtung erstrecken. "lter Gummi γ/ird dann zwischen walzrollen hindurchgeschickt, und zwar in Längsrichtung
• -
der Glasfasern, so. dass diese gewünschte Orientierung erhalten bleibt. . · ' -
Anschliessend v/ird eine der Rieuienherstellung dienende Spindel mit dem 'xlachenhaften Gummi so umv/ickelt, dass die Glasfasern in Üafangsrichtung liegen. Die glasfaser-
. verstärkte GuDdnischicht kann den ~-.. CQ ε Cert en Querschnitt
des Treibriemens bilden, es ist abeT auch möglich, die Spindel zunächst mit einer nicht verstärkten Gununischicht zu umwickeln, die als federnde und reibungserhöhende Schicht dient, worauf dann die glasfaserverstärkte. Schicht aufgebracht und schliesslich wieder eine reine Gummiachicht aufgewickelt wird. -".·:"·■"-V ::vV
-Dann wird dis noglicherweise" mehrschichtige Gummizusaumensetzung Irin;:« ünifangslinien der Spindeln aufgeschnitten, um so den £< "bildeten Zylinder in Streifen aufzuteilen", die durch Zusammenklappen des Kerns entfernt werden können.
' _ 28 *
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8AD
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Die Streif en1· \7 er c^ η nit V-förmigen Querschnitt geschnitten ' ■ >. Ι k . . ■· .
una, faliis di^s gewünscht wird, mit mit'Gummi imprägnierte
To rt-jviio DCrannennT wi?n. ττπ τ τπιέ trurauii j-iiiuxa.Ktij.cJL" ^em
Gewebe umwickelt. Vulkanisiert wird unter Druck bei einer. Temperatur von ungefähr 175°C , -
Ein Querschnitt durch das Endprodukt (s.Fig.6) zeigt, dass die Glasfasern gleichförmig über den ganzen Querschnitt eines Treibriemens 60 verteilt sind, wobei die grosse Mehrheit aller Fasern noch in Form von Faserbündeln '62 eingebaut ist, wohingegen einige Einzelfasern 64 oder'Bündel mit geringerer Faserzahl dazwischen angeordnet
sind; jedoch verlaufen im wesentlichen alle Fasern in Längsrichtung des Treibriemens· ■
. Bei :der Herstellung von Gummireifen kann die vorstehend geschilderte flächenhüfte Zusammensetzung in verschiedener Weise in einer Form angeordnet werden, was von, der'Art des herzustellenden Reifens abhängt. Zur Herstellung eines
schräggewickelten Reifens wird die flächenhafte Zusammen-•» ■ · · .
Setzung in die Form in Iagen_eingelegt, die abwechselnd so ausgerichtet sind, dass die Fasern jeweils einen spitzen Winkel mit der lauf-richtung einschliessen, wobei dieser
Winkel jedoch von lage zu lage jeweils seine Orientierung
■■■··'■■ \ - ' -29'-
■ 1.
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b - ta ' -" · . \
?.5.66 - 29 ~i
bezüglich dieser ICLaufrichtung ändert. Gewöhnlich bildet die glasfaserverstärkte flächenhafte Schicht lediglich die Karkasse deg Reifens, es ergeben sich jedoch erhebliche Vorteile hinsichtlich der Festigkeit und Lauf- · dauer eines Reifens, wenn die glasfaserverstärkte Schicht auch zur Bildung des Laufflächenteilstückes des Reifens verwendet"wird, so.dass der ganze Reifen glasfaserverstärkt ist. . · ■ ■ ■ ." ■"- '-'""- '
Dann muss der Reifen lediglich noch unter Anwendung von Druck und Hitze vulkanisiert werden, so dass zahlreiche der verschiedenen zeitraubendenSchritte, die seither notwendig waren, wenn Garne oder dergl. zur Verstärkung herangezogen wurden, nunmehr entfallen.
Im ausgeformten Reifen sind die Glasfasern im wesentlichen noch genau so orientiert wie zu dem Zeitpunkt,in dem die glasfaserverstärkten Gummischichten in die Form eingelegt wurden; auch bleiben die Glasfasern im wesentlich gleichmäs3ig über den ganzen Reifen verteilt, wobei die Mehrzahl der Glasfasern in Bündelform eingebaut ist, während Einzelfasern dazwischen liegen, um die gesamte Struktur zusammenzuhalten. Bs ist also offensichtlich, dass das 'erfindungsgeaässe Verfahren eins äusserst einfache Herstellung verstärkter Reifen gestattet. ' • ' ..· . - 30 - - -
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Es iat auch möglich, die Glasfaserkonzentration über den Querschnitt des Reifens dadurch zu variieren, dass zwischen die glasfaserverstärkten Schichte,n nicht verstärkte Gummischichten'.oder Gummischichten mit einer anderen Glasfaserkonzsttration eingeschoben werden, so dass die Konzentration der der Verstärkung dienenden Glasfasern ganz den gewünschten Eigenschaften des Reifens längs seines Querschnitts angepasst werden kann» - :
Zur Herstellung von radial gewickelten Reifen wird gemäss
Pig. 8 die glasfaßerverstärkte Schicht so in die Form einge-
, ■ ' * ■*.■■»
legt, fias3 die Glasfasern in radialer Richtung orientiert
'sind, so dass sie auch im Endprodukt, ia wesentlichen dieselbe Orientierung haben. Dabei verbleiben "genügend Glas-.. fasern in den Wulstteilen zu beiden Seiten des Reifens und ergeben so dieselbe .Wirkung wie Schnüre oder dergl., die kontinuierlich von Wulst zu Wulst verlaufenj es wird also '. · hier derselbe Effekt wie bei. einer radialen Verstärkung erzielt. . -*··'" . » ■■■■'";
Wegen der ausserordentlich hohen Festigkeit und Stabilität, die sich durch ein Gemisch aus Glasfaserbündeln und einzelnen Glasfasern erzielen lassen, sind die Festigkeitseigenschaften erfindungsgernäss hergestellter Reifen in der Prasi3 so gut oder besser wie die radial oder schräg gewickelten
* ■ ■
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Reifen ait kontinuierlichen Garnen oder Schnüren., "Andererseits ist jedoch das erfindungsgemässe Herstellungsverfahren wesentlich einfacher, da die Glasfasern |üirekt in einen Werkstoff eingearbeitet werden, aus dem die Reifen dann geformt werden -können. · .
Ganz erhebliche Verbesserungen hinsichtlich Festigkeit, Zähigkeit und Lebensdauer von Gummireifen können dann, erzielt werden, wenn, wie in Pig.8 dargestellt, ein konventioneller Aufbau4 mit Faden, Garnen-* oder Schnüren, die Je nach-dem in der Karkasse schräg oder radial gewickelt SjLna, mit einem elasiomeren »'erkstoff kombiniert wird, t der' zur Herstellung der Karkasse und/oder der Lauffläche . dient und eine erfindungsgemässe Zusammensetzung ist, d.h. ein elastomerer Werkstoff, in den Glasfaserbündel und Einzelglasfasern gleichförmig eingebaut sind.
Eine weitere wesentliche Verbesserung bei Reifen lässt sich dann erzielen, wenn Reifen nach üblichen Verfahren hergestellt werden und die wünschenswerten Merkmale soTjohl -eines radial als auch eine schräggewickelten Reifens in kombinierter Form aufweisen. Es gibt sowohl schräg·* als auch radial/gev/ickelte Reifen, die nebeneinander existieren, da beide Reifentypen ihre Eigenarten haben,"jedoch war es bis letzt nicht noglich', die besten "esensserknale
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dieser beiden Rsifentypen in einem einzigen Reifen zu vereinigen,
en -
ohne class auch dia jeden Reü/cyp eigentümlichen Nachteile mit in Kauf genommen werden nusstes. So v/eist in wesentlichen der öchrc entwickelte Reifen, der insbesondere "bei amerikanischen Kraftfahrzeugen verwendet wird, einen weichen Ablauf auf. Er kann billige-1 hergestellt werden, weist jedoch eine kürzere Lebendauer und einen' hohen "'Rollwiderstand auf. Die radialgewickelten Reifen, wie sie
■in Europa verbreitet sind, weisen eine größere Lsbenödauer auf, 'gestatten eine bo33ere übertragung de3 Drehmoments und führen ausserdem zu hinsichtlich dep Brennstoffverbrauches wirtsfchaftlicher' Pahriieise; ausserdem haben sie einen geringeren Rol^d.dsr3tandf : . jedoch C^ibgn sie auch einen härteren Ablauf und sie sind in den :
■/.Bereichen 2Wi*ischen einander benachbarten radialen Schnüren oder"-·.
..Garnen weich und erfordern deshalb teurere Herstellungsverfahren* ■
~3 ■
Wie ^bereits erwähnt, kann, ein schräggewickelter Reifen v/irtechaf S-lieh dadurch nachgeahmt werden, dass Schichten mit erf indungsge-'
Eässer Zusannien3etsung nit bezüglich der Längsrichtung abwechseln« '.«'=.-■.- der Glasfasern '.;·' ■·■'"'■· .. . '..■■..·>:,,;·:
der Orientierung/übareinandergelegt werden. Zusätzlich kann die' Stabilität eines schräggewickelten Reifens durch e±3n Aufbau verbessert werden, bei den eine Schicht nit erfindungsgenäeser Zu- ' sahnsnsetzung vorgesehen ist, in der die Glasfasern parallel cun:
Profil orientiert sind. Äusserden .kann die Abriebsfestigkeit des -·..■.'· . . 2098.32/0097 '■. .-33- .."...,
. . . · BAbORlGiNAL
b --129 Λ
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Profils dadurch erhöht werden, dass das Profil selbst au3 einer erfind mig 3 gem?, cc on Mischung gebildet vird. In ähnlicher Weise- kann ein radialgovickelter Reifen c^chjh verbessert v/erden, üQnn in seinen Aufbau eins Schicht aus der erfindungügsnäosen Mischung zu? Bildung' einer Um£ang3lr.g3 eingeführt v/ird, und zwar zwischen einander benachbarten radialen Schnüren, die durch diene Schicht einan&er verbunden werden. *"·.'' . .
rij^ lcann der ganse radialgev/ickelte Reifen au3 der erfin-
dunssgemässen Mi3chunj hergestellt v;erdon, so dass sich eine^wirtschaftlichere Fertigung ergibt, die seither den schräggev/ickelton
j* ■·■-."■
Reifen vorbehalten war. Zunächst kann die radial verstärkte Seite solcher. Reifen aus einer Schicht erfinduiigsgsmässen Katerials auf- ^ gebaut werden, in der die verstärkenden Glasfasern quer zur Lauffläche oder senkrecht zu den'Wülsten orientiert sind. Darübergelegte, εchräggewickelte Schichten können abwechselnd -so angeordnet werden, dass die verstärkenden Glasfasern einer jeden Schicht einon spitzen "V/inkel mit. der Richtung der Gl&3fasern in den benachbart3n Schichten bilden. Dann kann eine verstärkende Uafang3lage aus einsa Streifen erfindungsgedäs3en Katerials gebildet werden, in dem die ßieefaBern parallel zur Längsrichtung der Lauffläche orientiert sind, Die Lauffläche selbst kann aus einer erfindungsgenässen Mischung bestehen, in.der die Glasfasern keine Vorzugsrichtung aufweisen und so in jeder Richtung verstärkend v/lrken, so dass' di-2
Lauffläche griffiger un<3 verachleissfester wird und ausoerdea eir.3 bessere Värmeverteilung in Eetrieb zeigt· /.
.209832/0097 !: ~34~
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Ein forsb'area Katerial gemäß der Erfindung kann auch mit Vorteil zur Herstellung radial gewickelter Reifen verwendet werden, wo"b-3i ^die zur Herstellung schräg gewickelter keifen Üblicherveise '.. "benutzten Verfahrens schritte angewandt v/erden, wohsch die " . ■· Karkasse auf einer i1 orn trommel' aufgeweitet und nicht statisch geformt wird, wie die3 "bisher "bei der Herstellung radial ge~ .wickelter Reifen üblich w.a£. Dies ist deshalb möglich, weil' keine kontinuierlichen Verstärkungselemente verwendet werden und infolge do s 3 en die Verotärkung3 elemente weniger prä25iso angeordnet und in dieser Lage gehalten werden müssen. Beispiele- :· tfeise kann "bei "bekannten Konstruktionen die Aufwsitung ., * ,.···.' "der-Karkasse des Reifens, die kontinuierliche radiale Päden. izür Verstärkung enthält, zu erheblichen Verlagerungen einander -benachbarter Verstärkungselemente und somit zu großen iücken. zwischen diesen führeni es ist aber auch möglich, daß dabei flis Verstärkungsfaden su einer der beiden Oberflächen der·/.■-,..'·,· ■ Karkasse gedrückt werden· Außerdem führt der AufweitungsVorgang 'zu einer Änderung der Breite der Karkasse oline eine entsprechende Änderung in den Dimensionen der Padenverstärkungs- ^elemente» Info^dessen stehen diese Verstärkungselemente unter extremen Spannungen, so daß sie in Richtung auf die Innen-" fische des Reifens verlagert werden. Bein Entfernen der auf-* ' weitenden Kräfte hört die Spannung auffund die ^verstärkenden
]?ä&en entsparaen sich, so daß ihre verstärkende Wirkung nach- · »läßt. Andererseits ist dan flächenhafte, genäß der Erfindung
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hergestellte Kai;er!al solchen Verformungen nicht-unterworfen,·· da die einseinen Glasfasern in der Kasse nicht fixiert'sind. Sie sind gleichmäßig verteilt und führen flasm, .da3 ye&'e';·· nicht verstärkte Bereiche noch infolge vorheriger Spannung und\v nachfolgender Entspannung wirkungslose Verstärkung elemente Im Endprodukt vorhanden sind. Gleichzeitig werden Yaber au cn d:Xs
laufeigenschaften verbessert, ohne daß auf die gewünschten . · - . - ' ■ ■ ■ i .J-
Eigenschafton radi&l gewi ckclter Reifen verzichtet v/erden
muß. Dies ist die Polge der Verwendung diskontinuierlicher, .'·"-■ ■ - · . ■ \ ■ =·
; jedoch radial ausgerichteter Gla,sfa3ern als Verstärkungoeleraente.
--"* Bei einem üb!3 clien, radial gewicke3..ten Reifen führen "die radialen Verstärkung elemente zu solchen Eigenschaften, wie sie
ein ,Bogen aufweist i bei den sich ein in oberen Bereich do3 Bogens aufgebrachter Druck längs der seitlichen Erreiche fortpflanzt und von den dynamisch, nicht verformten Grundböreichen aufgenoninen wird, die beim Reifen von den Wülsten sowiei der Pelge gebildet werden; dabei tritt eine leichte seitliche
Auslenkung ein. In wesentlichen arbeitet eine kontinuierliche
radiale Verstarkung in Längsrichtung und übertrögt jjruck- "un^ • ■ ■ ' ■ \ 'f . .
Zugkräfte dui-ch tntsprechende Längmig oder Stauchung], wohingegen
. die ideale radiale Verstärkung hohen längsspannungen Wider-"
stehen und üc^iit r.u einer festeren Karkasse sowie zu ^I;se2>tablc-n dänpfenden \
I-'r.ib'.::-Verfo?T;:m£e:i führen sollte, ohne daß eine -Steifigkeit gegenüber in Xängsrichtur.g Λ-rirkenden Druckspannungen äi:ftritt,
da diese einei« ha:-*ten Ablauf hervorrufen. Infolge de ss ·<:. wirkt die radiale Verstärkung- wie eine gelenkige'Kette hoher 2ug— ieetigkeit iat eovinger Übertragung von Druckkräften. Vorden
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äiskontinuieliche Glasfasern ohne Vorzugsriohtung gemäß der Erfindung verwendet, so wird dieser Effekt mindestens bis zu einem gewissen Grad erreicht; solche Rolfen zeigen hohe Zugfestigkeiten, ohne daß bei ihnen die Steifigkeit der übliehen kontinuierlichen radialen Verstärkungen auftritt.
jf Wie bereits erwähnt, kann eine erfindungsgemäße Mischung .
teilweise, zur Herstellung elastomerer Produkte, wie beispiels-
' - von ■ - . ■,....':·■■ :■' \
weise/Gun-mitreibrieaen dienen. Übliche Treibriemen werden so hergestellt, daß verschiedene lagen, beispielsweise Gewebelagen, Guinmilag'en. usw. aufeinandorgeschichtet und dann zerschnitten werden. Die üblichen Herstellungsverfahren können gemäß der t ..'.':. Erfindung dadurch vereinfacht werden, daß eine lage eines gemäß
. der Erfindung glasfaserverstärkten Elastomers in einem Bereich angeordnet wird, der in Zugrichtung des fertigen Treibriemens .liegt·. Optimal ausgelegte Γ-Treibriemen lassen sich dadurch erzielen, daß eine Schicht- einer erfindungsgemäßen -Zusämmen-
' setztuig in Zugrichtung vorgesehen wird, wobei die Glasfasern dieser Schicht in Zugrichtung eingebettet sind, so daß der Treibe; riemen eine hohe Zugfestigkeit und; eine gute Formbeständigkeit hat. Auch können andere gemäß der Erfindung glasfaserverstärkte
Schichten über die ganze Breite des Treibriemens oder in Bereichsbesonderer Beanspruchung angeordnet sein, beispielsweise in der Spitze, dee T-försigen Querschnitts, so daß die'Stabilität und die Widerstandsfähigkeit gegenüber Querverformungen ' sowie die lebensdauer- und die Wärmeableitung verbessert werden.
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Die erfindungsgemäßs Mischung kann alter .auch als Hilfsverstärkung in elastoneren Produkten mit einer Verstärkung aus» kontinuierlichen Glasfaden, Baumwolle-, Polyamidharzr' oder Polyesterfädon oder -gewesen oder dergl· Verwendung finden.· Bei einer eolchen Anwendimg der erfindungsgeEäßen Zusamneneetzung dient dies© der Hervorhebung der Eigenschaften der .-·_.." HauptverstErdung, lindem die erfindungsgemäße Zusammensetzung ,dazu "beiträgt, die Eauptverstärkungselenonte parallel zu halten und den Aufbau des Produkts zu stabilisieren? außerdem wird dadurch die. Zugfestf^keit und Pornbeständiglreit erhöht·
Bei Konstruktionen, in &enon sowohl Glasfäden als auch '-...-andere kontinuierliche Tädon als Hauptverstärkungcelemente '-■['■ verwendet werden, dient eine Zusammensetzung gemäß der ■ Erfindung mit einem Anteil an Glasfasern zur Verbesserung . des Zusammenwirkens der kontinuierlichen Verstärkungselemente, da sich die kurzen Glasfasern auch senkrecht zu den kontinuierlichen Vers tärkungs element en erstrecken und als Vefbindungs-
y ,glieder wirken können. Bei Treibriemen mit parallel angeordneten, • '-.-^v'...,.:·,.' - · ' .-'■;■ '■'■■ Neigung zun kontinuierlichen Fäden zur Zugspannungsübertragung ist dieu/ Ausfranzen oder Knicken des Treibriemens unabhängig von seiner
Zugfestigkeit· Werden nun zur Herstellung des Treibriemens- : auch erfindungsgenäße Zusammensetzungen verwendet, bei denen die-Gläsfasern q,uer zur Längsrichtung des Treibriemens orientiert
eind, so wird dadurch die ^Querfestigkeit verbesserti dabei lcann die erfindungageKtlße Zusansensstzung-entweder uniaittelbar
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in der Ebene der kontinuierlichen Yerstärtungselemente
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oder in "benachbarten Ebenen verwendet werden. \ '
Bei radial gewickelten Seifen tonnen die Seitenwände zwischen einander benachbarten radialen Fäden aufbrechen· Diese unverstärkten Bereiche tonnen durch die Verwendung erfindungsgeinäßer.·
Zusammensetzungen ausgeschaltet werden, wenn dort die Glas-Käsern senkrecht zu den kontinuierlichen radialen Verstärkungs-
elementen orientiert sind· Ein solcher Reifenaufbau vermindert
/ die Gefahr=!?. des Aufferechens der fiolfenseitenwan.de und verbessert die Zugfestigkeit des Reifens sowohl in Hauptumfangs- als euch }_ In Querschnittsunfangsriohtung, denn hinsichtlich der Hauptuafsinge
j richtung wird der Reifen durch dio eingefügten Glasfasern
: . überhaupt erst verstärkt, wohingegen in Querschnittumfangsrichtviii^ j · eine Verstärkung durch die Verbindung der kontinuierlichen « Veratärkungselemente untereinander mittels eingefügter Glas-
j fasern eintritt· Gleichzeitig behält der Helfen jedooh seine Flexibilität:; lind stoßdämpfende Wirkung, da die radialen konti-' nuierlichenTerstärkungseleEiente nicht durch kontinuierliche, s>?.:':: senkrecht .dazu angeordnete Verstärkungselemente, sondern durch einzelne kurze Glasfasern miteinander in Verbindung stehen«
jßbiiche Herstellungsverfahren können unmittelbar oder unter
:ieich!3r Abwandlung dazu herangezogen werden» die dem erf indue j3- -·.·■*. ■.··.- _ .,■.-# ·--■■'
genäßen liaterlal innewohnenden Eigenschaften optical but zu lassen. Beispielsweise führt das-Strangpressen der -·.·>■■ r» r -
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erfindungsgesäßsn Zusammensetzung zu einer Verminderung der Orientierung der Glasfasern in einer Vorsugsrichtung. Eino zufällige Orientierung der Glasfasern führt zu einer Verstärkung in verschiedenen Richtungen,' was bei der Herstellung von ffreibrienen dasu ausgenutzt werden kann, diese mit hoher
Zi£festigkeitt Stabilität und geringer Dehnung in Längsrichtung - · ; 's . .
"bei-* gleichzeitiger hoher Widerstandsfähigkeit gegenüber Aufreißen und Quorverförsrangen auszurüsten, da sowohl in längsrichtung als auch in Querrichtung orientierte, der Verstärkung dienende Glasfasern vorhanden sind. Da die Anordnung Öer Glasfasern ohne Vorzugsrichtung die Wirkung der Verstärkung in Längsrichtung des Slreibrienens herabsetzt, ist e3 nöglichsr- weise wünschenswert, den Glasfaeergehalt insgesamt zu erhöhen, ' so wieder auf die ursprüngliche Zugfestigkeit zurückzukönnen*
Durch die Verwendung 'erfindungsgeinäßer Zusammensetzungen werded Dehnungen und Pauerverforaungen verhindert. Der erste Punkt ist besonders bei .Creihrieiaen von Bedeutung/, da dort eine ·.. \
- Iiängung 3.en Wirkungsgrad der Leistungsübertragung herabsetzt,
- so* d§iß des öfteren ein neues Einrichten-erforderlich ist· Eine "bleibende Verformung infolge ungenügender lOrcastabilität ist'; aber auch bei Eeifen und anderen verstärkten älastomeren ■ ' . Produkten von großer Bedeutung. Ein sich verfomender Creibrieaen kann auB&rden die Verhältnisse an den Berührungsflächen :; mit den Hienenscheiben so stark verändern, daß der Creibrienen beispielsweise'über die Seitenkanten der Riemenscheiben hinaus^ greift, .was zu einen erheblichen Verschleiß führt. Bleibende
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Verformungen "bei Reifen, sind auSerden nit entsprechenden Profiländerungen verbunden, vas zu änderungen in der Griffigkeit sowie hinsichtlich, des IiaufgerSusches des Reifens .führt·
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Claims (1)

  1. b - 135
    8. mzz 1967
    Patentansprüche -·
    1. Ungehärteter Elastomer zur Herstellung glasfassr-zsrstarlrfcer j-·—-Formteile, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfasern is .^ wesentlichen gleichaäSig üösr die elastomere ΗβΙϊϊΊιϊ verteilt ·· sind und in dieser der g^SSere Seil des* Gläsiaaern in 3ün~ fielforia rniü. der kleinere Soil der Gieß α as em als Eiasslfasernfoder in Ροζώ von Bündeln mit geringerer Efes
    2. Kasse nach Anspruch 1, dadurch gekennsoichnsi;, däS die Glasfasern Längen vaiQofah^ zviieohen Ο,δ und 3«S cm, vorsutgöweiee zv/iechen 1 ca und 3jS ca habsn.
    5. Masse nacb Anspruch 1 cöer 2, gelrennzeichnet duj?c*a einen Glsöfascranteil ungofäar zwischen 2 und 50,· vorzugsweise zwischen 2 und 20 Gewichtsprozent.
    4· Kasse nach ainam oder mehreren der voröte'nonden Anspruchs, dadurch gelrsnnzeicnnst, daQ die Glasfasern mit einer Zusasi-
    ""' "mensetzung imprägniert sinS", die eine mit dem Slaaoosi&r ""*■
    der Katrix verträgliche slastoasre Eosiponente enthält.
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    A .35 095 1O
    b - 155
    8. liärs 1567
    5. Masss n&ob eines oder sichreren dsr vorsSelismden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfaseroberflachen ail; einer Schlichte üborzogsn ßind, die ein Vsrsn&eriingssiit^el sure Bilöimg sines festen Voi^ounös swisenen Glaafaser-n und ' elastosarer· Matrix
    6. Ifesse nach eines oder mehrersn der Torstehenäen Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als 60 Gewichtsprozent der Glasfasern in Bündolfora und bis höchstens 50 Gevjichtsprozent der Glasfaeern als Einaelfasorn oder in Foria von Bündelii mit geringerer Paserzahl in die elastomere Matrix eingebaut sind. .·
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    Leerseite
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