Hybridkord aus wenigstens zwei miteinander verdrehten Multifilamentgamen

Die Erfindung betrifft einen Hybridkord aus wenigstens zwei miteinander verdrehten Multifilamentgamen, wobei das erste Multifilamentgarn ein Viskose-Multifilamentgarn ist und wobei das weitere Multifilamentgarn ein Nicht-metallisches-Multifilamentgarn ist, welches aus einem Material besteht, das nicht mit dem Material des ersten

Multifilamentgarnes identisch ist. Hybridkorde sind Festigkeitsträger, die als verstärkende, fadenförmige Elemente beispielsweise in technischen Gummiprodukten und Fahrzeug (luft)reifen Verwendung finden.

Hybridkorde sind dem Fachmann hinreichend bekannt und zeichnen sich dadurch aus, dass die wenigstens zwei Garne dieses Hybridkordes aus unterschiedlichen Materialen bestehen. Hierdurch ist es ermöglicht, die physikalischen Eigenschaften des Hybridkordes einerseits durch gezielte Materialauswahl der einzelnen Garne und andererseits durch deren Konstruktion einzustellen. Aus der DE 10 2009 003 359 AI ist beispielsweise ein Hybidkord zur Verwendung in einem Fahrzeugluftreifen bekannt geworden, der aus einem Rayon-Multifilamentgarn und aus einem PET-Multifilamentgarn besteht. Der Garntiter des Rayon-Multifilamentgarnes beträgt 1840 dtex, der Garntiter des PET- Multifilamentgarnes beträgt 1440 dtex. Der Hybridkord weist einen bisher üblichen Durchmesser auf. Das Rayon-Multifilamentgarn zählt zu den Viskose-Multifilamentgarnen. Man ist jedoch aus Gründen der Kostenersparnis bestrebt, Festigkeitsträger mit geringerem Durchmesser einzusetzen, wobei diese Festigkeitsträger jedoch in etwa gleiche physikalische Eigenschaften wie Festigkeitsträger mit üblichem Durchmesser aufweisen sollen.

Weiterhin ist man bestrebt, möglichst nachwachsende Rohstoffe zu verwenden.

Weltweit ist Cellulose das häufigste und bedeutendste natürlich vorkommende Polymer. Neben cellulosischen Formkörpern wie Papier, Blasfolien, Cellophan und

Schwammtüchern, zählen Cellulosefasern zu den bedeutsamen technischen Produkten, die vor allem für Bekleidungszwecke, als Dämm-Materialien und als technische

Festigkeitsträger Anwendung finden.

Cellulosische Fasern, Filamente und Multifilamente können auf vielfältigen Wegen und in unterschiedlichen Formen erhalten werden, die gleichfalls der Fachwelt bekannt und geläufig sind. Die gängigsten Verfahren sind die sog. Regenerat- Verfahren, bei denen Cellulose zunächst chemisch zu löslichen labilen oder einfach verseifbaren Derivaten umgesetzt und gelöst wird. Als lösliche Derivate, aus denen Cellulose regeneriert werden kann, sind z.B. Celluloseacetat, Celluloseformiat oder Cellulosecarbamat bekannt. Im bedeutendsten Verfahren, dem Viskose- Verfahren ist das labile Derivat eine

Cellulosexanthogenat und die mit dem Viskoseverfahren hergestellten Garne sind als Viskose- oder Rayon-Garne bekannt. Im Viskoseverfahren wird die Lösung durch Spinndüsen gepumpt, in einem Fällbad zu Viskose-Filamenten regeneriert, in einem oder mehreren Nachbehandlungsschritten gewaschen und geschlichtet (und ggf. funktional beschichtet) und abschließend entweder auf Endlosspulen gewickelt oder zu Faserschnitt verarbeitet. In neuerer Zeit finden cellulosische Fasern in Form von Faserkurz schnitt aber auch vermehrt Anwendung in der Thermoplast- Verstärkung, z.B. in PP-Rayon- Verbundwerkstoffen, in Form uni- und bidirektionaler Gewebe auch zur Verstärkung von Duromeren wie z.B. Epoxidharzen. Hochfeste cellulosische Multifilamentgarne mit niedrigem Garntiter, also geringerem Garndurchmesser, sind an sich bekannt. Beispielsweise sind ultrahochfeste Garne aus Celluloseformiat und aus mit Formaldehyd- modifizierter Cellulose mit geringem Gesamttiter bekannt. So werden in der Patentschrift US 6,261,689 Celluloseformiat- Fasern beschrieben, die gemäß dem in EN ISO 20139 (aktuell: DIN EN ISO 139) definierten Normalklima bei einer Temperatur von (20 + 2) °C und einer relativen Feuchte von (65 ± 2) % konditioniert wurden und einen Gesamttiter von 460 dtex und eine Festigkeit von 76 cN/tex aufweisen. Die Patentschrift US 3,388,117 beschreibt mit Formaldehyd modifizierte cellulosische Fasern mit einem Gesamttiter von 485 dtex und einer konditionierten Festigkeit von 78 cN/tex. Nicht beschrieben im Stand der Technik sind jedoch hochfeste Viskose-Multifilament- garne mit einem Gesamttiter < 1100 dtex.

Die GB 685,631 B beschreibt zwar Rayon-Garne, also Viskose-Multifilamentgarne aus 100 Einzelfilamenten mit einem geringem Gesamttiter von 100 den (110 dtex), jedoch mit einer konditionierten Festigkeit von nur 2,3 g/den (20,4 cN/tex) und mit einer Festigkeit im ofentrockenen Zustand von 2,9 g/den (25,6 cN/tex). In einem weiteren Beispiel offenbart GB 685,631 B Garne mit einem Garntiter von 400 den (440 dtex) mit 260 Filamenten und moderate Festigkeiten von 4,1 g/den (36,2 cN/tex) im konditionierten bzw. 5,3 g/den (46,8 cN/tex) im ofentrockenen

Viskose-Multifilamentgarn.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen umweltfreundlichen Hybridkord bereitzustellen, der einen vergleichsweise geringen Durchmesser aufweist, dessen physikalische Eigenschaften jedoch etwa denen von Hybridkorden heute üblichen Durchmessers entspricht.

Die Aufgabe wird gelöst, indem das Viskose-Multifilamentgarn im Normklima gemäß DIN EN ISO 139-1 :2005 konditioniert wurde und danach einen Garntiter < 1100 dtex und eine Bruchfestigkeit von > 45 cN/tex aufweist und der Hybridkord einen Kordtiter < 3000 dtex aufweist. Somit ist diese Festigkeitslücke bei Regeneratcellulosefasern mit geringem Gesamttiter durch ein Viskose-Multifilamentgarn, das im Normalklima gemäß DIN EN ISO 139- 1:2005 konditioniert wurde und danach einen Garntiter von < 1100 dtex und eine

Bruchfestigkeit von > 45 cN/tex aufweist, geschlossen.

Es ist erfindungsgemäß ein umweltfreundlicher Hybridkord geschaffen, der aufgrund des geringen Garntiters des Viskose-Multifilamentgarnes einen geringen Durchmesser aufweist. Durch die dennoch hohe Bruchfestigkeit des„dünnen" Viskose- Multifilamentgarnes weist der Hybridkord in etwa die gleichen physikalischen

Eigenschaften wir ein dickerer, vergleichbarer Hybridkord des Standes der Technik auf.

Der erfindungsgemäße Hybridkord kann aus zwei oder mehr Multifilamentgarnen bestehen, von denen ein erstes Multifilamentgarn immer ein vorbeschriebenes„dünnes" Viskose-Multifilamentgarn ist, von denen ein zweites Multifilamentgarn immer aus einem Material besteht, das nicht mit dem ersten Multifilamentgarn identisch ist. Der Hybridkord kann jedoch auch drei oder mehr Multifilamentgarne aufweisen, von denen ein drittes Multifilamentgarn oder weiteres Multifilamentgarn mit dem Material des ersten oder zweiten Multifilamentgarns identisch sein oder aber aus einem weiteren nicht-metallischen Material bestehen kann.

Die Messung der konditionierten textilen Daten des erfindungs gemäßen Viskose- Multifilamentgarns erfolgt gemäß DIN EN ISO 2062:2009 unter folgenden Bedingungen:

Konditionierungszeiten von > 16 h im Normalklima

CRE [constant rate of extension = konstante Dehngeschwindig

Zugprüfmaschine mit pneumatischen Klemmen

Prüfung von Multifilamentgarnen mit Schutzdrall 100 t/m

(t/m = turns/m = Umdrehungen pro Meter)

Einspannlänge der Prüfstücke: 500 mm

Zuggeschwindigkeit (Traversen gesch windigkeit): 500 mm/min (100 /min) Die in den vorstehend genannten Normen erwähnten Konditionierung s- und

Prüfbedingungen sind vergleichbar mit der einschlägigen Norm der Chemiefaserindustrie (BISFA„Testing methods for viscose, cupro, acetate, triacetate and lyocell filament yarns", 2007 Edition).

Das Viskose-Multifilamentgarn wird überraschenderweise dadurch erhalten, dass das in Beispiel 2 der GB 685,631 beschriebene Verfahren hinsichtlich mehrerer technischer Merkmale abgeändert wird, die im Folgenden beschrieben werden.

• Anstelle von Baumwoll-Linters wurden Zellstoffe aus Nadelholz eingesetzt.

• Es werden vor dem Spinnprozess Viskose-Modifikatoren

(z.B. Aminethoxylate wie ethoxylierte Fetts äureamine oder Polyethylen glykole wie PEG 1500) in einer Konzentration im Bereich von 0,01 bis 1,0 Gew.- bezogen auf Viskose zugesetzt.

• Es werden Spinndüsen mit Lochdurchmesser < 100 μιη verwendet, vorzugsweise mit einem Lochdurchmesser im Bereich von 40 bis 80 μιη.

• Die Spinngeschwindigkeit an der ersten Aufnahmerolle beträgt weniger als 50 m/min und liegt vorzugsweise im Bereich von 10 bis 40 m/min.

• Der Transport des Fadens aus der Spinndüse in das Koagulationsbad erfolgt durch ein Spinnrohr, wobei der Transport des Fadens im Spinnrohr durch eine Strömung des Koagulationsbads in Richtung des Faserabzugs unterstützt wird.

• Die Schwefelsäurekonzentration im Koagulationsbad ist größer als 15 g/Liter und liegt vorzugsweise im Bereich von 20 bis 120 g/Liter. • Dem Koagulationsbad werden Natriumsulfat und Zinksulfat zugesetzt, vorzugsweise in einer Konzentration von 25 bis 250 g/LiterKoagulationsbad.

• Die Temperatur des Koagulationsbads beträgt mehr als 30 °C und liegt

vorzugsweise im Bereich von 40 bis 95 °C.

• Das nachgelagerte Fixierbad enthält Schwefelsäure, vorzugsweise in einer

Konzentration im Bereich von 20 bis 120 g/LiterFixierbad und dient auch als Zersetzungsbad für Cellulosexanthogenat.

• Das ersponnene Garn wird stärker als auf 175 % verstreckt, vorzugsweise liegt die Verstreckung in einem Bereich von 180 bis 220 %.

• Das erfindungsgemäße Viskose-Multifilamentgarn wird vorzugsweise in einem Zweistufenprozess hergestellt, wobei in der ersten Stufe das Garn ersponnen und aufgewickelt und in der zweiten Stufen das aufgewickelte Garn abgewickelt und verstreckt wird.

Vorteilhaft ist es, wenn das weitere Multifilamentgam einen Gamtiter im Bereich von > 50 und < 1800 dtex, vorzugsweise im Bereich von > 200 und < 1200 dtex, besonders bevorzugt im Bereich von > 250 und < 800 dtex aufweist. Es ist ein Hybridkord geschaffen, dessen Game jeweils einen geringen Gamtiter und somit einen geringen Gesamtdurchmesser aufweist, dessen physikalische Eigenschaften jedoch in etwa denen von Hybridkorden mit heute üblichen Durchmessern entspricht.

Vorteilhaft ist es, wenn der Hybridkord einen Kordtiter < 2500 dtex, bevorzugt einen Kordtiter < 2000 dtex aufweist. Es ist ein dünner Hybridkord geschaffen.

Vorteilhaft ist es, wenn das Viskose-Multifilamentgam einen Gamtiter im Bereich von > 150 dtex bis < 1100 dtex und eine Bruchfestigkeit im Bereich von > 45 cN/tex bis < 60 cN/tex aufweist. Die hohe Bruchfestigkeit pro dtex erlaubt in Bezug auf die

Bruchkraft einen dünnen Garntiter.

Zweckmäßig ist es, wenn das Viskose-Multifilamentgarn einen Garntiter im Bereich von > 170 dtex bis < 900 dtex, vorzugsweise von > 200 dtex bis < 800 dtex und eine

Bruchfestigkeit im Bereich von > 45 cN/tex bis < 56 cN/tex, vorzugsweise von > 45 cN/tex bis < 53 cN/tex aufweist. Hierdurch werden Vorteile in Bezug auf die

Ermüdungseigenschaften eines technischen Gummiproduktes oder eines

Fahrzeugluftreifens, der den erfindungs gemäßen Hybridkord einsetzt, sowie in Bezug auf die Prozessfähigkeit erzielt.

Vorteilhaft ist es in Bezug auf die Ermüdungsbeständigkeit eines Fahrzeugluftreifens, der eine Verstärkungslage als Karkasslage und/oder Gürtelbandage und/oder Wulstverstärker, enthaltend den erfindungsgemäßen Hybridkord, aufweist, wenn das Viskose- Multifilamentgam einen Filament-Titer im Bereich von 1,2 und 4,0 dtex, vorzugsweise von 2,4 und 3,0 dtex aufweist.

Zweckmäßig ist es, wenn das Viskose-Multifilamentgarn eine Bruchdehnung im Bereich von > 5 % und < 20 , vorzugsweise von > 6 % und < 15 % aufweist. Ein technisches Gummiprodukt oder ein Fahrzeugreifen mit einem derartigen Festigkeitsträger ist ermüdungsbeständiger, auch bei extremen Bedingungen.

Das Viskose-Multifilamentgarn ist ein Rayon-Multifilamentgarn oder ein Lyocell- Multifilamentgarn.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist das weitere Nicht-metallische

Multifilamentgam ein Polyamid- Multifilamentgam, vorzugsweise ein PA66- Multifilamentgarn. Es ist ein höherer E-Modul und geringerer Schrumpf sowie eine höhere Stabilität bei geringem Korddurchmesser als beispielsweise bei einer Kordkonstruktion PA66 940 x 2 erreicht. In einer ersten, bevorzugten Ausführung der Erfindung besteht der Hybridkord aus zwei Multifilamentgamen, von denen das erste Multifilamentgarn ein Rayon-Multifilamentgarn und das weitere Multifilamentgarn ein PA66-Multifilamentgarn ist. Der Hybridkord weist die Konstruktion Rayon 780x1 + PA66 700x1, 450 tpm S(Z) + 450 tpm S(Z), 450 tpm Z(S) auf. Die Filamente eines jeden Rayon-Multifilamentgarnes weisen einen Filament- Titer von 3 dtex auf. Die Bruchfestigkeit eines Rayon-Multifilamentgarnes liegt im

Bereich von > 45 cN/tex bis < 53 cN/tex. Jedes Rayon-Multifilamentgarn weist eine Bruchdehnung im Bereich von > 6 % und < 15 % auf. Der Hybridkord weist einen

Durchmesser von 0,48 mm auf. Weitere Parameter des Hybridkordes sind der Tabelle 1 zu entnehmen.

In einer zweiten, bevorzugten Ausführung der Erfindung besteht der Hybridkord aus zwei Multifilamentgamen, von denen das erste Multifilamentgarn ein Rayon-Multifilamentgarn und das weitere Multifilamentgarn ein Aramid-Multifilamentgarn ist. Der Hybridkord weist die Konstruktion Rayon 620x1 + Aramid 550x1, 600 tpm S(Z) + 600 tpm S(Z), 600 tpm Z(S) auf. Die Filamente eines jeden Rayon-Multifilamentgames weisen einen

Filament-Titer von 2,4 dtex auf. Die Bruchfestigkeit eines Rayon-Multifilamentgames liegt im Bereich von > 45 cN/tex bis < 53 cN/tex. Jedes Rayon-Multifilamentgam weist eine Bruchdehnung im Bereich von > 6 % und < 15 % auf. Der Hybridkord weist einen Durchmesser von 0,40 mm auf. Weitere Parameter des Hybridkordes sind der Tabelle 1 zu entnehmen.

In einer dritten, bevorzugten Ausführung der Erfindung besteht der Hybridkord aus drei Multifilamentgamen, von denen das erste Multifilamentgarn ein Rayon-Multifilamentgarn, das zweite Multifilamentgarn ein Aramid-Multifilamentgarn und das dritte

Multifilamentgarn ein mit dem ersten Multifilamentgarn identisches Rayon- Multifilamentgam ist. Der Hybridkord weist die Konstruktion Rayon 620 x 1+ Aramid 550x1 + Rayon 620x1, 600 tpm S(Z) + 600 tpm S(Z) + 600 tpm S(Z)), 600 tpm Z(S) auf. Die Filamente eines jeden Rayon-Multifilamentgarnes weisen einen Filament-Titer von 2,4 dtex auf. Die Bruchfestigkeit eines Rayon-Multifilamentgarnes liegt im Bereich von > 45 cN/tex bis < 53 cN/tex. Jedes Rayon-Multifilamentgarn weist eine Bruchdehnung im Bereich von > 6 % und < 15 % auf. Der Hybridkord weist einen Durchmesser von 0,50 mm auf. Weitere Parameter des Hybridkordes sind der Tabelle 1 zu entnehmen.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist das erste Multifilamentgarn ein Rayon- Multifilamentgarn und das weitere Multifilamentgarn ein HMLS PET- Multifilamentgarn, wobei der Hybridkord die Konstruktion Rayon 620x1 + HMLS PET 550x1, 500 tpm S(Z) + 500 tpm S(Z), 500 tpm Z(S) aufweist. Die Filamente eines jeden Rayon- Multifilamentgarnes weisen einen Filament-Titer von 2,4 dtex auf. Die Bruchfestigkeit eines Rayon-Multifilamentgarnes liegt im Bereich von > 45 cN/tex bis < 53 cN/tex. Jedes Rayon-Multifilamentgarn weist eine Bruchdehnung im Bereich von > 6 % und < 15 % auf.

Abgesehen davon unterliegt die Art oder Aufmachung der cellulosischen Fasern keinen Beschränkungen. So kann das Viskose-Multifilamentgarn als solches oder als

Faserkurzschnitt zu einem Festigkeitsträger, zu einem Gewebe oder Gewirke verarbeitet sein. Auch ist es möglich, den das Viskose-Multifilamentgarn enthaltenden

Festigkeitsträger direkt zur Herstellung eines Reifens einzusetzen.

Die nachfolgende Tabelle 1 gibt eine beispielhafte Übersicht über die Parameter von bevorzugten, erfindungsgemäßen Hybridkorden.

Tab. 1

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Parameter

Rayon + Rayon + Rayon + Aramid +

Material

PA66 Aramid Rayon

Kordkonstruktion 780x1+700x1 620x1+550x1 620x1+550x1+620x1

Drehungen [Tpm] 450 600 600

Bruchkraft [N] 72 97 115

Bruchdehnung [ ] 10 6,6 8,5

Dehnung @ 45N [ ] 6 4 3,2

Durchmesser [mm] 0,48 0,40 0,50 Das Diagramm 1 zeigt Kraft-Dehnungskurven des in Tabelle 1 beschriebenen

erfindungsgemäßen Hybridkordes 1 (Rayon 780 + PA66 700) und eines Kordes des Standes der Technik (PA66 940x2).

Der erfindungsgemäße Hybridkord 1 wird beispielsweise bevorzugt in der Gürtelbandage eines Fahrzeugluftreifens eingesetzt. Der E-Modul des Hybridkordes ist durch das Rayon- Multifilamentgarn vorteilhafterweise vergleichsweise hoch, während PA66 für den für die Gürtelbandagenanwendung notwendigen Schrumpf-Effekt verantwortlich ist.

Das Diagramm 2 zeigt Kraft-Dehnungskurven der in Tabelle 1 beschriebenen

erfindungsgemäßen Hybridkorde 2 und 3 (Rayon 620 + Aramid 550) und (Rayon 620 + Aramid 550 + Rayon 620) sowie eines Kordes des Standes der Technik (Rayon 1220x2).

Die erfindungs gemäßen Hybridkorde 2, 3 weisen zwar kleinere E-Moduln als der Kord des Standes der Technik auf, jedoch sind die Korddurchmesser vorteilhaft gering. Durch eine Optimierung, vorzugsweise Erhöhung der Korddichte in einer diese Hybridkorde aufweisenden Gewebelage kann die gewünschte Steifigkeit bei geringer Lagendicke erreicht werden. Rayon und Aramid sind stabile, keinen Schrumpf aufweisende

Materialien.

Die Kraft-Dehnungs-Messungen sind in Anlehnung an die ASTM D885 durchgeführt.