Characterization and modelling of moisture influence on the behaviour of rubberized fabric cord

Zhao, Hongying GND

Textilkordeln sind wichtige Verstärkungsmaterialien in Kautschuktechnologie. Ihre Anwendung ist in Gummiprodukten, wie Reifen, Getriebe- und Förderbänder weit verbreitet. Einige Textilkordeln sind aufgrund ihrer Mikrostruktur empfindlich gegenüber Feuchtigkeit, wenn sie während des Produktherstellungsprozesses dieser ausgesetzt werden. In der Reifenindustrie werden die Textilkordeln, insbesondere die zellulosebasierten Kordeln, vor der Verarbeitung gut geschützt. Die Umwelteinflüsse auf die Textilkordeln lassen sich jedoch nur schwer eliminieren. Aus diesem Grund ist eine umfassende und systematische Untersuchung dieses Feuchteaufnahmeverhaltens von Textilkordeln und dessen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften notwendig. Mit dieser Untersuchung kann der Einfluss der Feuchtigkeit auf das Endprodukt durch Regulierung der Umgebungsbedingungen während der Verarbeitung und Lagerung reduziert werden. Um die Forschungsziele zu erreichen, werden in dieser Arbeit verschiedene Arten von Reifenkordeln, die Gummimatrix und die gummierten textilen Reifenkordeln, hinsichtlich folgender Schritte untersucht: 1. Die klassische Methode zur Bestimmung des Feuchtegehaltes wird mit einer neuen Prüfmethode verglichen. Um den Anforderungen an die Charakterisierung von textilen Reifenkordeln, der Gummimatrix und der gummierten Textilkordeln gerecht zu werden, werden die spezifischen Anpassungen für die Prüfmethoden und die entsprechende Probenvorbereitung vorgenommen. 2. Das Feuchtigkeitsaufnahmeverhalten verschiedener Arten von Reifenkordeln unter unterschiedlichen Umgebungsbedingungen wird charakterisiert und diskutiert. Die Beziehung zwischen den Umgebungsbedingungen und der absorbierten Feuchtigkeitsmenge der einzelnen Kordelarten wird untersucht. Für die Gummis werden ähnliche Experimente mit verlängerter Testzeit durchgeführt, um den Einfluss der verschiedenen Inhaltsstoffe zu untersuchen. Der Feuchtigkeitsgehalt in gummierten Textilkordeln wird mit besonderem Augenmerk auf den Einfluss der offenen Enden bestimmt. Basierend auf den Ergebnissen der Experimente wird ein mathematisches Modell zur Vorhersage des Feuchtigkeitsaufnahmeverhaltens eingeführt. 3. Der Einfluss der absorbierten Feuchtigkeit auf verschiedene mechanische Eigenschaften wird untersucht. Alle mechanischen Untersuchungen werden sowohl an trockenen Proben als auch an Proben mit unterschiedlichem Feuchtigkeitsgehalt durchgeführt. Die Ergebnisse der Feuchtigkeitsaufnahme werden verwendet, um die Beziehung zwischen den Umgebungsbedingungen und dem Einfluss auf die Eigenschaften herzustellen. Für die gummierten Textilkordeln wird auch die Kordel-Gummi-Haftung mit mechanischen und morphologischen Methoden untersucht. 4. Schließlich werden auf der Grundlage der Forschungsergebnisse Empfehlungen gegeben, damit die Reifenindustrie den Einfluss der während der Lagerung und Verarbeitung aufgenommenen Feuchtigkeit reduzieren kann.

Textile cords are important reinforcing materials in rubber technology. They are widely used in rubber products, like tires, transmission and conveyor belts. Due to their microstructure, some textile cords are sensitive to moisture when exposed to it during the product manufacturing process. In the tyre industry, the textile cords especially the cellulose based cords are well protected before processing. However, it is hard to eliminate the environmental influence on the textile cords. For this reason, it is necessary to have a comprehensive and systematic investigation on this moisture uptake behaviour of textile cords and its influence on their mechanical properties. With this investigation, the influence of moisture on the end product can be reduced by regulating the environment conditions during processing and storage. To achieve the research objectives, different kinds of tyre cords, the rubber matrix and the rubberized textile tyre cords are investigated in this thesis, regarding the following steps: 1. The classical method to determine the moisture content is compared with a new test method. To suit the requirement of the characterization of textile tyre cords, the rubber matrix and the rubberized textile cords, the specific adjustments for the test methods and the corresponding sample preparation are performed. 2. The moisture absorption behaviour of different kinds of tyre cords under different environment conditions is characterized and discussed. The relationship between the environment conditions and the absorbed moisture amount of each cord is investigated. For the rubbers, similar experiments with extended test time are performed to study the influence of different ingredients. The moisture content in rubberized textile cord is determined with special attention to the influence of the open ends. A mathematic model is introduced based on the results of the experiments to predict the moisture uptake behaviour. 3. The influence of absorbed moisture on different mechanical properties is studied. All mechanical tests are performed on both dry samples and samples with different moisture content. The results of moisture absorption are used to build the relationship between environment conditions and the influence on properties. For the rubberized textile cords, the cord-to-rubber adhesion is also investigated with mechanical- and morphological methods. 4. Finally, recommendations are provided based on the research results, so that the tyre industry can reduce the influence of moisture absorbed during storage and processing.

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Zhao, Hongying: Characterization and modelling of moisture influence on the behaviour of rubberized fabric cord. Clausthal-Zellerfeld 2021. TU Clausthal.

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