Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Glasfaserschnur mit
hervorragender Wärmebeständigkeit, Walkbeständigkeit und
Wasserbeständigkeit, die zur Verstärkung von Gummiprodukten
wie z. B. Gummiriemen und Reifen verwendet wird.
Hintergrund der Erfindung
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Verstärkungsfasern einschließlich Glasfasern werden häufig
als Verstärkungsmaterialien für Gummiprodukte wie z. B.
Gummiriemen und Reifen verwendet.
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Gummiprodukte wie z. B. Gummiriemen unterliegen einer
Biegeschwingermüdung, weil Dauerbiegebeanspruchungen
wiederholt sie belasten, und dies führt zu einer verminderten
Leistungsfähigkeit. Die Biegeschwingermüdung bewirkt nämlich
leicht eine Verstärkung/Matrixgummi-Entbindung oder einen
Verschleiß der Verstärkungsfasern, was in einer verminderten
Festigkeit resultiert. Für den Steuerwellenantrieb in
Automobilverbrennungsmotoren verwendete Zahnriemen wird in
der letzten Zeit auch gefordert, daß sie nicht nur die
Steuerwelle antreiben, sondern auch als ein Hilfsmittel zum
Antrieb einer Injektionspumpe usw. dienen. Die Zahnriemen
benötigen daher eine hohe Festigkeit, so daß sie einer solch
hohen Belastung standhalten.
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Unter diesen Umständen sind hochfeste Glasfasern
hauptsächlich für eine Riemenverstärkung verwendet worden. In
JP-A-U-1-111848 (der Ausdruck "JP-A-U", wie hier verwendet,
bedeutet eine "nicht geprüfte, veröffentlichte japanische
Gebrauchsmusteranmeldung") wird ein Zahnriemen mit einem Kern
vorgeschlagen, der durch Verbinden von hochfesten
Glasfaserfilamenten mit einem Durchmesser von 6 bis 8 um zur
Bildung eines Stranges, erstes Verdrehen einer gegebenen
Anzahl von solchen Strängen zur Bildung eines Zwirns,
umfassend 500 bis 800 Filamente, und zweites Verdrehen von 9
bis 12 solcher Zwirne in der zu der ersten Verdrehrichtung
entgegengesetzten Richtung erhalten wird. Ein anderes
Dokument betreffend Zahnriemen ist US 5 531 649. Die dort
offenbarten Riemen haben einen spezifischen Aufbau und
enthalten belastungstragende Schnüre aus Glasfilamenten, die
mit einer Gummiverbindung und/oder RTL-Flüssigkeit behandelt
werden können.
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Verschiedene Glasfaserstrangbehandlungen sind auch
vorgeschlagen worden, die die verbesserte Fähigkeit
aufweisen, die Affinität und Adhäsion zwischen den
Verstärkungsfasern und einem Gummi zu verstärken, um so die
durch die Biegeschwingermüdung bewirkte Endbindung zu
verhindern und somit eine ausreichende Verstärkungswirkung zu
erhalten.
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Z. B. schlägt JP-A-1-221433 (der Ausdruck "JP-A", wie hier
verwendet, bedeutet eine "nicht geprüfte, veröffentlichte
japanische Patentanmeldung") eine Behandlung vor, umfassend
eine Kombination von einem wasserlöslichen
Resorcinol/Formaldehyd-Kondensat, einem
Vinylpyridin/Butadien/Styrol-Terpolymerlatex, einem
dicarboxylierten Butadien/Styrol-Copolymerlatex und einem
chlorsulfonierten Polyethylenlatex.
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JP-A-63-270877 schlägt eine Zusammensetzung vor, bestehend
hauptsächlich aus einem wasserlöslichen
Resorcinol/Formaldehyd-Kondensat und einem hochgesättigtem
Polymerkautschuk, enthaltend Nitril-Gruppen mit einem Jodwert
von 120 oder weniger.
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Weiterhin schlägt JP-A-63-126975 ein Behandlungsverfahren
vor, das die Behandlung von Glasfasersträngen mit einem
ersten Fluid umfassend ein Vinylpyridin/Styrol/Butadien-
Terpolymerlatex, ein Kautschuklatex und ein wasserlösliches
Resorcinol/Formaldehyd-Kondensat und dann die Behandlung der
Stränge mit einer zweiten Flüssigkeit umfassend ein
halogenhaltiges Polymer und Isocyanat umfaßt. EP 0 575 088
schlägt auch Flüssigkeiten auf Wasserbasis zur Behandlung und
zum Imprägnieren von Glasfasern vor, die für die Verstärkung
von Gummiprodukten verwendet werden können. Diese
Gummiprodukte weisen einen hervorragenden Ermüdungswiderstand
unter Wärme und eine Biegeschwingkraft wie auch eine
Kältebeständigkeit auf.
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Wenn solche herkömmlichen Behandlungen und
Behandlungsverfahren bei einem Alkali-freien Glas
(normalerweise E-Glas) bei der Herstellung einer Schnur
angewendet werden, tritt das Problem auf, daß die Schnur
einen erhöhten Kerndurchmesser zur Erhöhung seiner
Anfangsstärke aufweisen sollte, was in einer beeinträchtigten
Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Biegeschwingermüdung
resultiert.
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Wenn hochfeste Glasfilamente mit einem Durchmesser von 6 bis
8 um verwendet werden, tritt das Problem auf, daß die Kosten
für die Glasfilamentbildung hoch sind aufgrund des kleinen
Filamentdurchmessers, obwohl die erwünschte Stärke und
Widerstandsfähigkeit gegenüber Biegeschwingermüdung
erhältlich sind.
Zusammenfassung der Erfindung
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Ein erfindungsgemäßes Ziel ist die Bereitstellung von
gummiverstärkenden, hochfesten Glasfasern, für die die Kosten
der Filamentbildung relativ gering sind und die eine
Beschichtung einer Behandlung mit ausreichender Wärme- und
Wasserbeständigkeit aufweisen und die die oben beschriebenen
Nachteile der Techniken des Standes der Technik überwinden.
Die Bindungsstärke zwischen den Verstärkungsfasern und einem
Matrixgummi ist so hoch, daß selbst wenn das verstärkte
Gummiprodukt unter solchen Bedingungen verwendet wird, daß
Dauerbiegebeanspruchungen wiederholt diesen unter hohen
Belastungen bei hohen Temperaturen auferlegt werden, die
Verstärkungsfasern weder eine Verminderung in ihrer
Festigkeit erfahren noch sich von dem Matrixgummi trennen.
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Insbesondere ist es das erfindungsgemäße Ziel, die
Produktivität bei der Filamentbildung durch Verwenden von
hochfesten Glasfaserfilamenten mit einem Durchmesser von über
8 um, aber nicht größer als 10 um zu verbessern und als ein
Endprodukt eine kostengünstige Glasfaserschnur zur
Verstärkung eines Gummis bereitzustellen, die eine
ausreichende Wärme- und Wasserbeständigkeit und eine
ausreichende Walkbeständigkeit aufweist.
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Wenn jedoch Filamente mit einem solch relativ großen
Durchmesser zur Bildung eines Garnes miteinander kombiniert
werden, besteht das Problem, daß dieses Garn in bezug auf die
Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Biegeschwingermüdung
gegenüber einem Garn umfassend die gleiche Anzahl von
dünneren Filamenten verschlechtert ist. Die Erfinder haben
gefunden, daß eine kostengünstige Glasfaserschnur zur
Verstärkung eines Gummis, die in bezug auf die Beständigkeit
gegenüber Biegeschwingermüdung gegenüber herkömmlichen
Glasfaserschnüren umfassend dünnere hochfeste
Glasfaserfilamente gleichwertig ist und die eine hohe
Festigkeit und Wärme- und Wasserbeständigkeit aufweist, durch
Bilden einer Beschichtung, umfassend ein
Resorcinol/Formaldehyd-Kondensat und einen Kautschuklatex,
auf einem Strang, umfassend gebundene hochfeste
Glasfaserfilamente mit einem Durchmesser von größer als 8 um,
aber nicht größer als 10 um, gemeinsames Verdrehen von zwei
oder mehreren solcher beschichteter Stränge und wahlweise
Bilden einer zweiten Beschichtung hierauf, wobei eine Schnur
mit einem Durchmesser von 0,8 bis 1,1 um gebildet wird,
erhalten wird.
Genaue Beschreibung der Erfindung
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Erfindungsgemäß verwendbare hochfeste Gläser sind solche mit
einer Zugfestigkeit von 300 kg/cm² oder mehr. Insbesondere
bevorzugt sind Glasfasern mit einer in Tabelle 1 gezeigten
Zusammensetzung, die später gezeigt wird. Zu
Vergleichszwecken ist die Zusammensetzung von E-Glas auch in
der Tabelle 1 gezeigt. Beispiele solcher hochfester
Glasfasern schließen K-Glasfasern und U-Glasfasern (beide von
Nippon Glas Fiber Co., Ltd. hergestellt), T-Glasfasern
(hergestellt von Nitto Boseki Co., Ltd.), R-Glasfasern
(hergestellt von Vetrotex Co.) und S-Glasfasern, S-2-
Glasfasern und ZENTRON-Glasfasern (alle von Owens Corning
Fiberglass Corp. hergestellt) ein.
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Die Glasfaserfilamente zur erfindungsgemäßen Verwendung
weisen einen Durchmesser von mehr als 8 um, aber nicht mehr
als 10 um auf, wobei der Durchmesser für hochfeste
Glasfilamente relativ groß ist. Der Durchmesser der Filamente
beträgt vorzugsweise 9 um. So wird die Produktivität bei der
Filamentbildung stark verbessert im Vergleich mit der Bildung
von Filamenten mit einem Durchmesser von 6 bis 8 um.
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Eine Beschichtung (erste Beschichtung) umfassend ein
Resorcinol/Formaldehyd-Kondensat und einen Kautschuklatex
wird auf einem durch Verbinden der Filamente erhaltenen
Strang gebildet.
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Das Resorcinol/Formaldehyd-Kondensat (hiernach als "RF-
Flüssigkeit" bezeichnet) ist in seiner Art nicht beschränkt,
und es können z. B. solche vom Novolac-Typ, Resol-Typ oder ein
Mischtyp derselben verwendet werden. Das molare Verhältnis
von Resorcinol (R) zu Formaldehyd (F) beträgt vorzugsweise
1/1 bis 1/3. Der Feststoffgehalt des Kondensates beträgt
vorzugsweise 5 bis 10 Gew.-%.
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Beispiele des Kautschuklatex schließen ein
Vinylpyridin/Styrol/Butadien-Terpolymer (hiernach als "VP"
bezeichnet)-Latex, ein Styrol/Butadien-Copolymerlatex, ein
Acrylnitril/Butadien-Copolymerlatex, ein Butadien-
Kautschuklatex, ein chlorsulfoniertes Polyethylen (hiernach
als "CSM" bezeichnet)-Latex, ein alkyliertes
chlorsulfoniertes Polyethylen-Latex, und Latex eines
hochgesättigten Polymers mit Nitril-Gruppen ein. Diese Latexe
können allein oder in Kombination von zwei oder mehreren
hiervon verwendet werden.
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Von diesen Latexen insbesondere bevorzugt ist entweder eine
Mischung eines VP-Latex und eines CSM-Latex oder ein Latex
eines hochgesättigten Polymers mit Nitril-Gruppen, weil eine
Glasfaserschnur mit hervorragender Wärmebeständigkeit und
Wasserbeständigkeit durch die Verwendung hiervon erhalten
werden kann.
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Die VP-Latex/CSM-Latexmischung kann vorteilhafterweise
verwendet werden, wenn das Verhältnis zwischen den zwei
Latexen und der RF-Flüssigkeit in einem solchen
Gewichtsprozentbereich liegt, daß das RF-Flüssigkeit/VP-
Latex/CSM-Latex-Verhältnis vorzugsweise
(2-15)/(15-80)/(15-70) beträgt, bevorzugter
(5-10)/(35-70)/(20-55).
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Viele Terpolymere dieser Art, die dem Fachmann bekannt sind,
können als VP verwendet werden. Beispiele des Terpolymers
schließen Terpolymere, umfassend 20 bis 85 Gew.-% Butadien, 5
bis 70 Gew.-% Styrol, und 5 bis 30 Gew.-% Vinylpyridin, und
Terpolymere umfassend ungefähr 70 Gew.-% Butadien, ungefähr
15 Gew.-% Styrol, und ungefähr 15 Gew.-% Vinylpyridin ein.
Typische VP-Produkte, die im Handel erhältlich sind,
schließen "Nipol 2518FS", Marke von Nippon Zeon Co., Ltd.,
"JSR0650", Marke von JSR Corporation INC. und
"PyratexJ-1904", Marke von Sumika A & L INC. ein. Diese
werden vorzugsweise als ein Latex mit einem Feststoffgehalt
von ungefähr 40 Gew.-% verwendet.
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CSM wird durch Chlorieren von Polyethylen in Anwesenheit von
Schwefeldioxid hergestellt, wobei ein Teil der
Wasserstoffatome in der Hauptkette des Polyethylens durch
Chlorsulfonyl-Gruppen (ClSO&sub2;-) und Chloratome ersetzt wird.
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Bevorzugte Beispiele von CSM für die erfindungsgemäße
Verwendung schließen solche ein mit einem Chlor-Gehalt von 25
bis 43 Gew.-% und einem Schwefel-Gehalt von 1,0 bis
1,5 Gew.-% ein. Diese CSM können vorteilhafterweise als ein
Latex bei einem Feststoffgehalt von z. B. 30 bis 60 Gew.-% und
vorzugsweise ungefähr 40 Gew.-% verwendet werden. Ein
typisches, im Handel erhältliches Produkt eines solchen Latex
ist "Esprene", hergestellt von Sumitomo Chemical Co., Ltd.
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Ein Latex eines hochgesättigten Polymers mit Nitril-Gruppen
kann vorteilhafterweise verwendet werden, wenn das Verhältnis
zwischen dem Latex und der RF-Flüssigkeit in einem solchen
Gewichtsprozentbereich liegt, daß das Verhältnis der RF-
Flüssigkeit zu dem Latex eines hochgesättigten Polymers mit
Nitril-Gruppen vorzugsweise (6-17)/(83-94) und bevorzugter
(7-11)/(89-93) beträgt. Das hochgesättigte Polymergummi mit
Nitril-Gruppen sollte einen Jodwert von 120 oder weniger im
Hinblick auf die Gummifilmstärke und die Adhäsion an
wärmeresistente Gummis aufweisen. Der Jodwert hiervon beträgt
vorzugsweise 0 bis 100 und bevorzugter 0 bis 50. Der Jodwert
wird gemäß JIS K0070 bestimmt.
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Beispiele des hochgesättigten Polymerkautschuks mit Nitril-
Gruppen schließen ein: Kautschuke, die aus ungesättigten
Nitril/konjugierten Dien-Copolymerkautschuken durch Hydrieren
des konjugierten Dien-Strukturteils erhalten werden;
ungesättigte Nitril/konjugiertes Dien/ethylenisch
ungesättigte Monomer-Terpolymerkautschuke und Kautschuke, die
aus den Terpolymerkautschuken durch Hydrieren der
konjugierten Dien-Strukturteils erhalten werden; und
ungesättigte Nitril/ethylenisch ungesättigte Monomer-
Copolymerkautschuke. Die ungesättigten Nitril/ethylenisch
ungesättigten Monomer-Copolymerkautschuke können solche sein,
in denen ein unkonjugiertes Dien wie z. B. Vinylnorbornen,
Dicyclopentadien oder 1,4-Hexadien anstelle eines Teils der
ungesättigten Monomere copolymerisiert worden ist.
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Spezifische Beispiele des hochgesättigten Polymerkautschuks
mit Nitril-Gruppen schließen ein: Kautschuke, die durch
Hydrieren von Butadien/Acrylnitril-Copolymerkautschuken
erhalten werden, Isopren/Butadien/Acrylnitril-
Copolymerkautschuke, oder Isopren/Acrylnitril-
Copolymerkautschuke; Kautschuke wie z. B.
Butadien/Methylacrylat/Acetonitril-Copolymerkautschuke und
Butadien/Acrylsäure/Acrylnitril-Copolymerkautschuke, und
Kautschuke, die durch Hydrieren dieser Kautschuke erhalten
werden; und Butadien/Ethylen/Acrylnitril-Copolymerkautschuke,
Butylacrylat/Ethoxyethylacrylat/Vinylchloracetat/Acrylnitril-
Copolymerkautschuke, und
Butylacrylat/Ethoxyethylacrylat/Vinylnorbornen/Acrylnitril-
Copolymer-Kautschuke. Diese Kautschuke werden durch
herkömmliche Polymerisationsverfahren und herkömmliche
Hydrierungsverfahren erhalten.
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Ein bevorzugtes Beispiel des obigen Latex ist "Zetpol Latex
2020" (Handelsname; hergestellt von Nippon Zeon Co. Ltd.)
(Latex eines Kautschuks, erhalten durch Hydrieren eines
Butadien/Acrylnitril-Copolymerkautschuks; Jodwert 28).
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Das oben beschriebene Beschichtungsmaterial weist eine
Feststoff-Konzentration von vorzugsweise 10 bis 40 Gew.-% und
bevorzugter 25 bis 35 Gew.-% auf. Wenn die
Feststoffgehaltkonzentration zu gering ist, werden die
Glasfaserstränge unzureichend hiermit beschichtet.
Andererseits, wenn die Feststoffgehaltkonzentration zu hoch
ist, ist es schwierig, die Beschichtungsmenge zu
kontrollieren und somit ist es schwierig, gleichförmig
beschichtete Stränge zu erhalten.
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Das Beschichtungsmaterial, das die RF-Flüssigkeit und den
Kautschuklatex, wie oben beschrieben, als Hauptkomponenten
umfaßt, kann wahlweise eine Base zur pH-Kontrolle, z. B.
Ammoniak enthalten. Das Beschichtungsmaterial kann weiterhin
einen Stabilisator, ein Antioxidans usw. enthalten.
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Das Behandlungsverfahren mit dem Beschichtungsmaterial
(erstes Beschichtungsmaterial) ist erfindungsgemäß nicht
beschränkt, und herkömmliche Verfahren können verwendet
werden. Im allgemeinen werden Glasfaserstränge, jeweils
umfassend 200 bis 2 000 hochfeste Glasfaserfilamente, die mit
einem Schlichtemittel bei der Stufe des Spinnens verbunden
worden sind, kontinuierlich in das Beschichtungsmaterial
eingetaucht. Bei diesem Eintauchen werden die Stränge
getrennt in das Beschichtungsmaterial eingeführt, oder 2 bis
10 Stränge werden angeordnet und in das Beschichtungsmaterial
eingeführt. Die eingetauchten Stränge werden herausgezogen,
und überschüssiges Beschichtungsmaterial wird entfernt. Falls
erwünscht und erforderlich, werden die Stränge dann
getrocknet und aufgewickelt. Zwei oder mehr der so erhaltenen
beschichteten Glasfaserstränge werden normalerweise zusammen
verdreht, um eine Glasfaserschnur zu erhalten.
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Eine zweite Beschichtung kann auf der Glasfaserschnur
gebildet werden, falls erwünscht. Diese zweite Beschichtung
wird normalerweise gebildet, wenn die Adhäsionsstärke
zwischen der ersten Beschichtung und einem Matrixgummi
unzureichend ist.
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Die zweite Beschichtung wird aus einem Beschichtungsmaterial,
umfassend eine Kautschuk-Verbindung und ein
Vulkanisierungsmittel, gebildet. Verschiedene Kautschuke
können als die Kautschuk-Verbindung in dem zweiten
Beschichtungsmaterial verwendet werden, entweder allein oder
in Kombination von zwei oder mehreren hiervon gemäß der Art
des Matrixkautschuks. Wenn z. B. der Matrixkautschuk ein
hochgesättigtes Polymer mit Nitril-Gruppen ist, ist CSM
wirksam. Weiterhin, wenn der Matrixkautschuk ein
Mischkautschuk, umfassend ein hochgesättigtes Polymer mit
Nitril-Gruppen und ein hochgesättigtes Polymer mit Nitril-
Gruppen, das hierin feindispergiert Poly(zinkmethacrylat)
enthält, sind ein hochgesättigter Polymerkautschuk mit
Nitril-Gruppen und ein Mischkautschuk mit der gleichen
Zusammensetzung wirksam. Das CSM und der hochgesättigte
Polymerkautschuk mit Nitril-Gruppen werden im allgemeinen in
der Form einer Lösung in einem aromatischen
Kohlenwasserstoff, wie z. B. Benzol, Toluol oder Xylol, einem
halogenierten Kohlenwasserstoff, wie z. B. Trichlorethylen,
Methylethylketon (hiernach als MEK bezeichnet), Ethylacetat
oder dgl. verwendet.
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Obwohl Details von CSM und hochgesättigtem Polymerkautschuk
mit Nitril-Gruppen wie oben beschrieben sind, ist ein
hochgesättigtes Polymer mit Nitril-Gruppen und dispergiert
hierin enthaltend feine Partikel von Poly(zinkmethacrylat)
auf dem Markt unter dem Handelsnamen "ZSC", das ein Produkt
von Nippon Zeon Co., Ltd. ist.
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Beispiele des in dem zweiten Beschichtungsmaterial
enthaltenen Vulkanisierungsmittels schließen Schwefel,
organische Peroxide wie z. B. Ducumylperoxid und 1,3-Bis(t-
butylperoxy-m-isopropyl)benzol, und aromatische Nitroso-
Verbindungen wie z. B. p-Dinitronaphthalin und
p-Dinitrosobenzol ein.
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Obwohl das zweite Beschichtungsmaterial eine
Kautschukverbindung und ein Vulkanisierungsmittel als
Hauptkomponenten umfaßt, kann es ein organisches Diisocyant,
anorganische Füllstoffe, Antioxidantien,
Vulkanisierungshilfsstoffe, Weichmacher, usw. nach Bedarf
enthalten.
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Bevorzugte Beispiele des organischen Diisocyanats schließen
Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, Methylbis(4-
cyclohexylisocyanat), Toluoldiisocyanat, Xyloldiisocyanat,
Naphthalindiisocyanat und Methylenbis(phenylisocyanat) ein.
Diese Diisocyanate können allein oder in Kombination von zwei
oder mehreren hiervon verwendet werden. Im Falle eines
Diisocyanates, für das Isomere in bezug auf die Substituenten
existieren, wie z. B. Toluoldiisocyanat oder
Methylenbis(phenyldiisocyanat), kann eine Mischung dieser
Isomeren verwendet werden. Die organischen Diisocyanate
können in einer geschützten Form verwendet werden, in der die
Isocyanat-Gruppen mit Phenol oder einem Lactam geschützt
worden sind. Ein solches organisches Diisocyanat in
geschützter Form wird vorteilhafterweise verwendet, wenn das
zweite Beschichtungsmaterial als eine Mischung in einem
wäßrigen Medium, wie z. B. einer wäßrigen Emulsion,
hergestellt wird.
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Das zweite Beschichtungsmaterial wird als eine Lösung oder
Dispersion mit einem Feststoffgehalt von 3 bis 25 Gew.-% und
vorzugsweise 5 bis 15 Gew.-% hergestellt. Die
Kautschukverbindung und das Vulkanisierungsmittel tragen
hierzu jeweils vorzugsweise 20 bis 60 Gew.-% bzw. 0 bis 30
Gew.-% des Beschichtungsmaterials auf Feststoffbasis bei. Das
Vulkanisierungsmittel wird, sofern erwünscht und
erforderlich, hinzugefügt, weil die Kautschukverbindung
selbst im allgemeinen ein Vulkanisierungsmittel enthält.
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Die Glasfaserschnur mit einem ersten Beschichtungsmaterial
wird mit dem zweiten Beschichtungsmaterial in einer flüssigen
Form im allgemeinen in einer Abscheidemenge von 1 bis
10 Gew.-% (vorzugsweise 2 bis 6 Gew.-%) als
Feststoffgehaltsmenge hiervon in bezug auf die
Glasfaserschnur beschichtet. Das abgeschiedene zweite
Beschichtungsmaterial wird getrocknet, wobei eine
Glasfaserschnur mit einer zweiten Beschichtung erhalten wird.
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Ein besonders wichtiger Punkt der Erfindung ist, daß eine
Mehrzahl von Strängen mit jeweils einer ersten Beschichtung
in einer solchen Weise verdreht werden, daß die letztlich
erhaltene Glasfaserschnur mit der ersten Schicht oder die
letztlich erhaltene Glasfaserschnur mit der ersten Schicht
und der zweiten Beschichtung einen Durchmesser von 0,8 bis
1,1 mm aufweist. Wenn der Schnurdurchmesser zu klein ist,
kann die Schnur keine zufriedenstellende Zugfestigkeit
aufgrund einer zu geringen Anzahl von vereinten Strängen
aufweisen, wenn sie unter hoher Belastung verwendet wird.
Andererseits, wenn der Schnurdurchmesser zu groß ist, kann
sich die Schnur leicht verschlechtern, wenn
Dauerbiegebeanspruchungen wiederholt ihr auferlegt werden,
obwohl die Schnur eine erhöhte Zugfestigkeit aufweist.
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Die Erfindung wird detaillierter unter Bezugnahme auf die
folgenden Beispiele erklärt werden, aber es sollte verstanden
werden, daß die Erfindung nicht auf diese beschränkt erachtet
werden sollte.
Beispiel 1
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Hochfeste Glasfilamente mit jeweils einem Durchmesser von
9 um (Zusammensetzung von U-Glasfaser: 64,4 Gew.-% SiO&sub2;,
24,9 Gew.-% Al&sub2;O&sub3;, 9,7 Gew.-% MgO, 0,2 Gew.-% CaO, 0,2 Gew.-%
Na&sub2;O, 0,4 Gew.-% K&sub2;O, 0,2 Gew.-% Fe&sub2;O&sub3;) wurden durch Spinnen
gebildet. 200 solcher Glasfilamente wurden mit einem
Elastomer-Schlichtemittel verbunden, wobei ein Glasstrang von
22,5 tex erhalten wurde. Drei solcher Stränge wurden
miteinander vereint und mit einem ersten
Beschichtungsmaterial mit der in (i) von Tabelle 2 unten
gezeigten Zusammensetzung in einem Aufnahmegewicht von
20 Gew.-% in bezug auf das Gewicht der Glasfaserstränge
beschichtet. Das beschichtete Glasfaserbündel wurde bei 280ºC
2 min lang erhitzt.
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Das Glasfaserbündel wurde zuerst um 2,1 Drehungen pro inch in
der Z-Richtung (S-Richtung) verdreht. Acht solcher primär
verdrehter Glasfaserbündel wurden miteinander vereint und ein
zweites Mal um 2,1 Drehungen pro inch in der S-Richtung (Z-
Richtung) verdreht, wobei eine Glasfaserschnur mit einer
ersten Beschichtung erhalten wurde.
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Ein zweites Beschichtungsmaterial mit der in (a) von
Tabelle 3 unten gezeigten Zusammensetzung wurde hergestellt.
Die Glasfaserschnur mit der ersten Beschichtung wurde mit
diesem zweiten Beschichtungsmaterial in einer solchen Menge
beschichtet, daß das Aufnahmegewicht von nicht-flüchtigem
Gehalt 3,0 Gew.-% betrug. Das organische Lösungsmittel wurde
abgedampft, wobei eine Glasfaserschnur mit einem Durchmesser
von 1,0 mm erhalten wurde.
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Die Zugfestigkeit dieser Schnur wurde gemessen. Hiernach
wurde die Schnur in Stücke jeweils einer Länge von 40 mm
geschnitten, und die resultierenden Schnurstücke wurden
parallel über eine Breite von 25 mm auf jeweils Lagen
(30 mm · 40 mm · 1 mm) von Matrixkautschuken A und B, in
Tabelle 4 unten gezeigt, angeordnet. Diese Lagen wurden
30 min lang druckvulkanisiert, wobei sowohl die Vorder- wie
auch die Rückseite hiervon bei 150ºC für Lage A und bei 160ºC
für Lage B erhitzt wurde. In bezug auf jede
druckvulkanisierte Lage wurden ein Ende der Glasfaserschnur
und ein Ende der Gummilage getrennt mit Klemmen gegriffen und
in vertikaler Richtung auseinandergezogen, um die so
getrennten Oberflächen in bezug auf den Adhäsionszustand zu
untersuchen.
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Weiterhin wurden Zahnriemen mit einer Breite von 19 mm und
einer Länge von 980 mm unter Verwendung derselben
Matrixkautschuke A und B hergestellt. Jeder der Zahnriemen
wurden an ein Betriebsprüfgerät, ausgestattet mit einem
6 000 U/min Antriebsmotor angepaßt. Ein 400-Stunden-
Hochtemperatur-Betriebstest wurde in einer 120ºC Atmosphäre
durchgeführt. Die Zugfestigkeit jedes Riemens wurde nach dem
Test gemessen, und das Verhältnis dieses gefundenen
Zugfestigkeitswertes zu der Zugfestigkeit vor dem Test, mit
anderen Worten die Beibehaltung der Zugfestigkeit, wurde
bestimmt.
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Der Durchmesser und die Zugfestigkeit der Schnur und die
Bewertungsergebnisse bezüglich des Adhäsionszustandes zu den
Matrixkautschuken und die Beibehaltung der Zugfestigkeit nach
dem Betriebstest sind in den Tabellen 5 und 6 unten gezeigt.
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Die Tabelle 5 zeigt die Bewertungsergebnisse für die
Verwendung von Matrixkautschuk A und die Tabelle 6 zeigt die
Bewertungsergebnisse für die Verwendung des
Matrixkautschuks B.
Beispiel 2
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Eine Glasfaserschnur mit einer ersten Beschichtung wurde
unter Verwendung eines Beschichtungsmaterials mit der in
Tabelle 2 (ii) gezeigten Zusammensetzung anstelle des in
Beispiel 1 verwendeten ersten Beschichtungsmaterials
hergestellt. Diese Glasfaserschnur wurde den gleichen
Bewertungen wie in Beispiel 1 ohne Bilden einer zweiten
Beschichtung hierauf unterworfen. Die erhaltenen
Bewertungsergebnisse sind in den Tabellen 5 und 6 unten
bezeigt.
Beispiel 3
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Die in Beispiel 2 hergestellte Glasfaserschnur mit einer
ersten Beschichtung wurde mit dem gleichen zweiten
Beschichtungsmaterial wie in Beispiel 1 beschichtet, um eine
Glasfaserschnur herzustellen. Diese Schnur wurde den gleichen
Bewertungen wie in Beispiel 1 unterworfen. Die erhaltenen
Bewertungsergebnisse sind in den Tabellen 5 und 6 unten
gezeigt.
Beispiel 4
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Eine Glasfaserschnur wurde in der gleichen Weise wie in
Beispiel 1 hergestellt, nur daß ein zweites
Beschichtungsmaterial mit der in Tabelle 3 (b) gezeigten
Zusammensetzung anstelle des in Beispiel 1 verwendeten
zweiten Beschichtungsmaterials aufgetragen wurde. Diese
Schnur wurde den gleichen Bewertungen wie in Beispiel 1
unterworfen. Die erhaltenen Bewertungsergebnisse sind in den
Tabellen 5 und 6 unten gezeigt.
Beispiel 5
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Eine Glasfaserschnur wurde in der gleichen Weise wie in
Beispiel 3 hergestellt, nur daß das in Beispiel 4
hergestellte zweite Beschichtungsmaterial anstelle des in
Beispiel 3 verwendeten zweiten Beschichtungsmaterials
aufgetragen wurde. Diese Schnur wurde den gleichen
Bewertungen wie in Beispiel 1 unterworfen. Die erhaltenen
Bewertungsergebnisse sind in den Tabellen 5 und 6 unten
gezeigt.
Beispiel 6
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Eine Glasfaserschnur wurde in der gleichen Weise wie in
Beispiel 1 hergestellt, nur daß ein zweites
Beschichtungsmaterial mit der in Tabelle 3 (c) gezeigten
Zusammensetzung anstelle des in Beispiel 1 verwendeten
Beschichtungsmaterials verwendet wurde. Diese Schnur wurde
den gleichen Bewertungen wie in Beispiel 1 unterworfen. Die
erhaltenen Bewertungsergebnisse sind in den Tabellen 5 und 6
unten gezeigt.
Beispiel 7
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Eine Glasfaserschnur wurde in der gleichen Weise wie in
Beispiel 3 hergestellt, nur daß das in Beispiel 6
hergestellte zweite Beschichtungsmaterial anstelle des in
Beispiel 3 verwendeten Beschichtungsmaterials aufgetragen
wurde. Die Schnur wurde den gleichen Bewertungen wie in
Beispiel 1 unterworfen. Die erhaltenen Bewertungsergebnisse
sind in den Tabellen 5 und 6 unten gezeigt.
Vergleichsbeispiel 1
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Das gleiche Glasfaserbündel mit einer ersten Beschichtung,
das in Beispiel 1 verwendet wurde, wurde einmal in der
gleichen Weise wie in Beispiel 1 verdreht. Elf solcher
einfach verdrehter Bündel wurden miteinander vereint und
zweites Mal verdreht. Die anderen Bedingungen waren die
gleichen wie in Beispiel 1. Die erhaltenen
Bewertungsergebnisse sind in den Tabellen 5 und 6 unten
gezeigt.
Vergleichsbeispiel 2
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Das gleiche Glasfaserbündel mit einer ersten Beschichtung,
das in Beispiel 2 verwendet wurde, wurde einmal in der
gleichen Weise wie in Beispiel 2 verdreht. Elf solcher
einfach verdrehter Bündel wurden miteinander vereint und
zweites Mal verdreht. Die anderen Bedingungen waren die
gleichen wie in Beispiel 2. Die erhaltenen
Bewertungsergebnisse sind in den Tabellen 5 und 6 unten
gezeigt.
Vergleichsbeispiel 3
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Das gleiche Glasfaserbündel mit einer ersten Beschichtung,
das in Beispiel 3 verwendet wurde, wurde einmal in der
gleichen Weise wie in Beispiel 3 verdreht. Elf solcher
einfach verdrehter Bündel wurden miteinander vereint und
zweites Mal verdreht. Die anderen Bedingungen waren die
gleichen wie in Beispiel 3. Die erhaltenen
Bewertungsergebnisse sind in den Tabellen 5 und 6 unten
gezeigt.
Vergleichsbeispiel 4
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Das gleiche Glasfaserbündel mit einer ersten Beschichtung,
das in Beispiel 4 verwendet wurde, wurde einmal in der
gleichen Weise wie in Beispiel 4 verdreht. Elf solcher
einfach verdrehter Bündel wurden miteinander vereint und
zweites Mal verdreht. Die anderen Bedingungen waren die
gleichen wie in Beispiel 4. Die erhaltenen
Bewertungsergebnisse sind in den Tabellen 5 und 6 unten
gezeigt.
Vergleichsbeispiel 5
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Das gleiche Glasfaserbündel mit einer ersten Beschichtung,
das in Beispiel 5 verwendet wurde, wurde einmal in der
gleichen Weise wie in Beispiel 5 verdreht. Elf solcher
einfach verdrehter Bündel wurden miteinander vereint und
zweites Mal verdreht. Die anderen Bedingungen waren die
gleichen wie in Beispiel 5. Die erhaltenen
Bewertungsergebnisse sind in den Tabellen 5 und 6 unten
gezeigt.
Vergleichsbeispiel 6
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Das gleiche Glasfaserbündel mit einer ersten Beschichtung,
das in Beispiel 6 verwendet wurde, wurde einmal in der
gleichen Weise wie in Beispiel 6 verdreht. Elf solcher
einfach verdrehter Bündel wurden miteinander vereint und
zweites Mal verdreht. Die anderen Bedingungen waren die
gleichen wie in Beispiel 6. Die erhaltenen
Bewertungsergebnisse sind in den Tabellen 5 und 6 unten
gezeigt.
Vergleichsbeispiel 7
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Das gleiche Glasfaserbündel mit einer ersten Beschichtung,
das in Beispiel 7 verwendet wurde, wurde einmal in der
gleichen Weise wie in Beispiel 7 verdreht. Elf solcher
einfach verdrehter Bündel wurden miteinander vereint und
zweites Mal verdreht. Die anderen Bedingungen waren die
gleichen wie in Beispiel 7. Die erhaltenen
Bewertungsergebnisse sind in den Tabellen 5 und 6 unten
gezeigt.
Vergleichsbeispiel 8
-
Hochfeste Glasfilamente mit einem Durchmesser von 7 um und
der gleichen Zusammensetzung wurden anstelle der hochfesten
Glasfilamente mit einem Durchmesser von 9 um, die in
Beispiel 1 verwendet wurden, verwendet. Ein Glasfaserbündel
mit der gleichen ersten Beschichtung wie in Beispiel 1 wurde
hergestellt und einmal in der gleichen Weise wie in
Beispiel 1 verdreht. Elf solcher einfach verdrehter Bündel
wurden miteinander vereint und ein zweites Mal miteinander
verdreht. Die anderen Bedingungen waren die gleich wie in
Beispiel 1. Die erhaltenen Bewertungsergebnisse sind in den
Tabellen 5 und 6 unten gezeigt.
Vergleichsbeispiel 9
-
Alkali-freie Glasfilamente mit einem Durchmesser von 9 um
(Zusammensetzung von E-Glasfaser: 54,9 Gew.-.% SiO&sub2;,
14,2 Gew.-% Al&sub2;O&sub3;, 2,0 Gew.-% MgO, 23,0 Gew-% CaO,
0,44 Gew.-% Na&sub2;O, 0,18 Gew.-% K&sub2;O, 5,89 Gew.-% B&sub2;O&sub3;,
0,19 Gew.-% Fe&sub2;O&sub3;) wurden anstelle der in Beispiel 1
verwendeten hochfesten Glasfilamente mit einem Durchmesser
von 9 um verwendet. Ein Glasfaserbündel mit der gleichen
ersten Beschichtung wie in Beispiel 1 wurde hergestellt und
einmal in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 verdreht. Elf
solcher einfach verdrehter Bündel wurden miteinander vereint
und ein zweites Mal verdreht. Die anderen Bedingungen waren
die gleichen wie in Beispiel 1. Die erhaltenen
Bewertungsergebnisse sind in den Tabellen 5 und 6 unten
gezeigt.
Tabelle 1
Tabelle 2
-
*1: Feststoffgehalt
Tabelle 3
Tabelle 4
-
*1): Hergestellt von Nippon Zeon Co. Ltd.
-
*2): Hergestellt von Nippon Zeon Co. Ltd.
-
*3): 1,3-Bis(t-butylperoxyisopropyl)benzol, hergestellt
von Hercules Inc.
Tabelle 5 Bewertungsergebnisse für die Verwendung von
Matrixkautschuk A
Tabelle 5 (Fortsetzung)
Tabelle 6 Bewertungsergebnisse für die Verwendung von
Matrixkautschuk B
Tabelle 6 (Fortsetzung)
-
Die erfindungsgemäße Glasfaserschnur weist Vorteile auf, daß
die Produktivität beim Spinnen hoch ist aufgrund der
Verwendung von hochfesten Glasfaserfilamenten mit einem
Durchmesser von mehr als 8 bis 10 um, und daß die erhaltene
Glasfaserschnur nach dem Verdrehen eine hervorragende
Walkbeständigkeit aufgrund ihres Durchmessers von 0,8 bis
1,1 mm aufweist. Durch Auftragen einer Kombination von einer
ersten und einer zweiten Beschichtung auf einen solchen
Schnuraufbau kann eine hochfeste Glasfaserschnur zum
Verstärken eines Gummis bereitgestellt werden, die, selbst
wenn sie unter solchen Bedingungen verwendet wird, daß
Dauerbiegebeanspruchungen ihr wiederholt unter hoher
Belastung bei hohen Temperaturen auferlegt werden, einer
geringen Verminderung in ihrer Festigkeit unterliegt und sich
nicht von dem Matrixgummi trennt, und die eine hohe
Festigkeit und ausreichende Wärme- und Wasserbeständigkeit
aufweist.