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DE102024108401A1 - Rubber compound and vehicle tires - Google Patents

Rubber compound and vehicle tires

Info

Publication number
DE102024108401A1
DE102024108401A1 DE102024108401.4 DE102024108401A1 DE 102024108401 A1 DE102024108401 A1 DE 102024108401A1 DE 102024108401 A1 DE102024108401 A1 DE 102024108401A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sulfur
rubber
phr
rubber mixture
accelerators
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
DE102024108401.4
Other languages
German (de)
Inventor
Frank Hengesbach
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.)
Continental Reifen Deutschland GmbH
Original Assignee
Continental Reifen Deutschland GmbH
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Reifen Deutschland GmbH filed Critical Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority to PCT/EP2025/056074 priority Critical patent/WO2025201827A1/en
Publication of DE102024108401A1 publication Critical patent/DE102024108401A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine schwefelvernetzbare Kautschukmischung, insbesondere für das Hornprofil von Fahrzeugreifen, enthaltend wenigstens folgende Bestandteile:
- zumindest einen Dienkautschuk,
- 40 bis 90 phr (Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile der gesamten Kautschuke in der Mischung) zumindest eines Rußes, wobei der Ruß oder die Ruße im Mittel eine Jodzahl gemäß ASTM D 1510 von 55 bis 80 g/kg aufweist bzw. aufweisen,
- 5 bis 20 phr zumindest einer Kieselsäure,
- zumindest ein Silan-Kupplungsagens und
- ein effizientes Vulkanisationssystem, das wenigstens einen Vulkanisationsbeschleuniger und elementaren Schwefel enthält, wobei das Massenverhältnis von Vulkanisationsbeschleuniger zu Schwefel 8:1 bis 3:1 beträgt.
The invention relates to a sulfur-crosslinkable rubber mixture, in particular for the horn profile of vehicle tires, containing at least the following components:
- at least one diene rubber,
- 40 to 90 phr (parts by weight, based on 100 parts by weight of the total rubber in the mixture) of at least one carbon black, the carbon black or carbon blacks having an average iodine number according to ASTM D 1510 of 55 to 80 g/kg,
- 5 to 20 phr of at least one silicic acid,
- at least one silane coupling agent and
- an efficient vulcanization system containing at least one vulcanization accelerator and elemental sulfur, wherein the mass ratio of vulcanization accelerator to sulfur is 8:1 to 3:1.

Description

Die Erfindung betrifft eine schwefelvernetzbare Kautschukmischung, insbesondere für das Hornprofil von Fahrzeugreifen.The invention relates to a sulfur-crosslinkable rubber mixture, in particular for the horn profile of vehicle tires.

Die Erfindung betrifft ferner einen Fahrzeugreifen mit zumindest einem Bauteil, das aus einer solchen mit Schwefel vulkanisierten Kautschukmischung besteht.The invention further relates to a vehicle tire having at least one component consisting of such a sulfur-vulcanized rubber mixture.

An die unterschiedlichen Bauteile eines Fahrzeugreifens, insbesondere eines Fahrzeugluftreifens, werden unterschiedliche Anforderungen gestellt. Dies geht damit einher, dass für die verschiedenen Bauteile unterschiedlichste Mischungszusammensetzungen verwendet werden. Diese Mischungszusammensetzungen wiederum lassen sich in ihren Mischungs- und Vulkanisateigenschaften durch Art und Menge der unterschiedlichen Mischungsbestandteile beeinflussen. Häufig zieht die Verbesserung einer Eigenschaft durch die Variation von Mischungsbestandteilen jedoch eine Verschlechterung einer anderen Eigenschaft nach sich. Zwei dieser Eigenschaften, die sich oft gegensätzlich verhalten, sind z. B. der Rollwiderstand und die Haltbarkeit.Different requirements are placed on the various components of a vehicle tire, especially a pneumatic tire. This is due to the fact that very different compound compositions are used for the various components. The compound and vulcanizate properties of these compound compositions, in turn, can be influenced by the type and quantity of the different compound components. However, improving one property by varying the compound components often results in a deterioration of another. Two of these properties, which often behave in contradiction, are rolling resistance and durability.

Rollwiderstand und Haltbarkeit lassen sich beispielsweise durch Art und Menge der verwendeten Füllstoffe und das Vernetzungssystem beeinflussen. Kautschukmischungen in Fahrzeugreifen werden in der Regel durch Füllstoffe verstärkt, dabei kommen üblicherweise Ruß und/oder Kieselsäure zum Einsatz. Ein Wechsel des Rußtyps hin zu einem Ruß mit niedrigerer Oberfläche führt z. B. in der Regel zu einer Verringerung der Hysterese (korrelierend mit einer Verbesserung des Rollwiderstands), gleichzeitig aber zu einer Verschlechterung der für die Haltbarkeit wichtigen Eigenschaften. Ausgehend von einem Rußtyp mit niedrigerer Oberfläche zu einem mit höherer Oberfläche zu wechseln, führt hingegen zu einer schlechteren Hysterese bei Verbesserung der Haltbarkeit. Rolling resistance and durability can be influenced, for example, by the type and amount of fillers used and the crosslinking system. Rubber compounds in vehicle tires are typically reinforced with fillers, typically carbon black and/or silica. Changing the carbon black type to one with a lower surface area, for example, generally leads to a reduction in hysteresis (correlating with an improvement in rolling resistance), but at the same time to a deterioration in the properties important for durability. Changing from a carbon black type with a lower surface area to one with a higher surface area, on the other hand, leads to poorer hysteresis while improving durability.

Unter „schwefelvernetzter Kautschukmischung“ der eingangs genannten Art ist eine Kautschukmischung zu verstehen, die aus einer Kautschukfertigmischung (oder Kautschukrohmischung) durch Schwefelvulkanisation hergestellt ist. Eine schwefelvernetzte Kautschukmischung ist somit ein Vulkanisat. Sämtliche Ausführungen gelten auch für den erfindungsgemäßen Fahrzeugreifen, der wenigstens eine erfindungsgemäße Kautschukmischung in wenigstens einem Bauteil aufweist. Die Beschreibung der einzelnen Bestandteile bezieht sich auf die Kautschukmischung vor der Vulkanisation, also die schwefelvernetzbare Kautschukmischung, wenn nichts anderes angegeben ist. Dem Fachmann ist klar, dass die Bestandteile nach der Vulkanisation in veränderter Form vorliegen (können), was insbesondere für die Kautschuke (Polymere), Schwefel und weitere an der Vulkanisation beteiligten Bestandteile gilt.A "sulfur-crosslinked rubber mixture" of the type mentioned above refers to a rubber mixture produced from a ready-made rubber mixture (or raw rubber mixture) by sulfur vulcanization. A sulfur-crosslinked rubber mixture is thus a vulcanizate. All statements also apply to the vehicle tire according to the invention, which has at least one rubber mixture according to the invention in at least one component. The description of the individual components refers to the rubber mixture before vulcanization, i.e., the sulfur-crosslinkable rubber mixture, unless otherwise stated. It is clear to those skilled in the art that the components may be present in an altered form after vulcanization, which applies in particular to the rubbers (polymers), sulfur, and other components involved in the vulcanization.

Kautschukmischungen für Fahrzeugreifen werden üblicherweise mit Schwefel vernetzt, wobei das Verhältnis aus Vulkanisationsbeschleuniger zu Schwefel die Effizienz des Schwefelnetzwerks bestimmt. Ist das Verhältnis von Vulkanisationsbeschleunigern zu Schwefel niedrig, d. h. liegt es unter 1:2, spricht man von einer konventionellen Vulkanisation und es liegen lange Schwefelketten vor. Bei einem hohen Verhältnis liegt ein effizientes Vulkanisationssystem vor, die Schwefelketten sind kürzer. Bei Erhöhung der Effizienz des Schwefelnetzwerks verbessert sich in der Regel die Haltbarkeit (Alterungsbeständigkeit), der Rollwiderstand wird jedoch schlechter.Rubber compounds for vehicle tires are typically crosslinked with sulfur, with the ratio of vulcanization accelerator to sulfur determining the efficiency of the sulfur network. If the ratio of vulcanization accelerator to sulfur is low, i.e., below 1:2, it is referred to as conventional vulcanization, and long sulfur chains are present. A high ratio indicates an efficient vulcanization system, with shorter sulfur chains. Increasing the efficiency of the sulfur network generally improves durability (aging resistance), but rolling resistance decreases.

Besonders wichtig ist eine hohe Haltbarkeit, insbesondere Alterungsbeständigkeit, unter anderem im Bereich der Wülste von Fahrzeugluftreifen, da dort hohe mechanische und thermische Belastungen auftreten. Gleichzeitig soll der Rollwiderstand von Reifen immer stärker gesenkt werden. Besonders belastete Bereiche des Fahrzeugluftreifens sind die Hornprofile, auch Felgenband oder Rimstrip oder Wulstschutzstreifen genannt, die auch mit der Außenluft teilweise in direktem Kontakt stehen.High durability, especially resistance to aging, is particularly important, especially in the area of the beads of pneumatic vehicle tires, where high mechanical and thermal stresses occur. At the same time, the rolling resistance of tires must be increasingly reduced. Areas of pneumatic vehicle tires that are particularly exposed to stress are the flange profiles, also known as the rim strip or bead protection strip, which are sometimes in direct contact with the outside air.

Kautschukmischungen für den Bereich des Reifenwulstes sind z. B. aus der EP3632975A1 bekannt. Die dort beschriebenen Mischungen enthalten Naturkautschuk, Polybutadien, zwei verschiedene Ruße und ein Schwefelvulkanisationssystem.Rubber compounds for the tire bead area are, for example, from the EP3632975A1 The compounds described therein contain natural rubber, polybutadiene, two different carbon blacks, and a sulfur vulcanization system.

Die WO2020065175A1 offenbart Mischungen für den Wulstbereich, die Naturkautschuk, Ruß und mehr als 30 phr Kieselsäure und ein konventionelles Schwefelvulkanisationssystem enthält.The WO2020065175A1 discloses bead area compounds containing natural rubber, carbon black, more than 30 phr of silica and a conventional sulfur vulcanization system.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kautschukmischungen bereitzustellen, die sich durch eine verbesserte Haltbarkeit der Vulkanisate bei gleichzeitig niedrigerer Hysterese auszeichnen und dadurch z. B. beim Einsatz im Reifen zu einer Verbesserung des Zielkonfliktes zwischen Haltbarkeit und Rollwiderstand führen.The invention is based on the object of providing rubber mixtures which are characterized by improved durability of the vulcanizates and at the same time lower hysteresis and thus, for example, When used in tires, this can lead to an improvement in the trade-off between durability and rolling resistance.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine schwefelvernetzbare Kautschukmischung, insbesondere für das Hornprofil von Fahrzeugreifen, die wenigstens folgende Bestandteile enthält:

  • - zumindest einen Dienkautschuk,
  • - 40 bis 90 phr (Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile der gesamten Kautschuke in der Mischung) zumindest eines Rußes, wobei der Ruß oder die Ruße im Mittel eine Jodzahl gemäß ASTM D 1510 von 55 bis 80 g/kg aufweist bzw. aufweisen,
  • - 5 bis 20 phr zumindest einer Kieselsäure,
  • - zumindest ein Silan-Kupplungsagens und
  • - ein effizientes Vulkanisationssystem, das wenigstens einen Vulkanisationsbeschleuniger und elementaren Schwefel enthält, wobei das Massenverhältnis von Vulkanisationsbeschleuniger zu Schwefel 8:1 bis 3:1 beträgt.
This object is achieved according to the invention by a sulfur-crosslinkable rubber mixture, in particular for the horn profile of vehicle tires, which contains at least the following components:
  • - at least one diene rubber,
  • - 40 to 90 phr (parts by weight, based on 100 parts by weight of the total rubber in the mixture) of at least one carbon black, the carbon black or carbon blacks having an average iodine number according to ASTM D 1510 of 55 to 80 g/kg,
  • - 5 to 20 phr of at least one silicic acid,
  • - at least one silane coupling agent and
  • - an efficient vulcanization system containing at least one vulcanization accelerator and elemental sulfur, wherein the mass ratio of vulcanization accelerator to sulfur is 8:1 to 3:1.

Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass die spezielle Kombination von einem oder mehreren Rußen, deren gemittelte Jodzahl zwischen 55 bis 80 g/kg liegt, mit einer geringen Menge an Kieselsäure und einem Silankupplungsagens und mit einem speziellen effizienten Vulkanisationssystem jeweils in den angegebenen Mengen in Dienkautschukmischungen zu einer hohen Haltbarkeit der Vulkanisate durch eine verbesserte Alterungsbeständigkeit führt, wobei gleichzeitig die Hysterese reduziert wird.Surprisingly, it has been found that the special combination of one or more carbon blacks, whose average iodine value is between 55 and 80 g/kg, with a small amount of silica and a silane coupling agent and with a special efficient vulcanization system, each in the specified amounts in diene rubber compounds, leads to a high durability of the vulcanizates through improved aging resistance, while at the same time reducing hysteresis.

Die in dieser Schrift verwendete Angabe phr (parts per hundred parts of rubber by weight) ist dabei die in der Kautschukindustrie übliche Mengenangabe für Mischungsrezepturen. Die Dosierung der Gewichtsteile der einzelnen Substanzen wird dabei stets auf 100 Gewichtsteile der gesamten Masse aller in der Mischung vorhandenen festen Kautschuke bezogen.The term phr (parts per hundred parts of rubber by weight) used in this document is the standard quantity used in the rubber industry for compound formulations. The dosage of the parts by weight of the individual substances is always based on 100 parts by weight of the total mass of all solid rubbers present in the compound.

Erfindungsgemäß enthält die Kautschukmischung wenigstens einen Dienkautschuk. Als Dienkautschuke werden Kautschuke bezeichnet, die durch Polymerisation oder Copolymerisation von Dienen und/oder Cycloalkenen entstehen und somit entweder in der Hauptkette oder in den Seitengruppen C=C-Doppelbindungen aufweisen. Die Dienkautschuke können funktionalisiert, modifiziert oder gekoppelt sein.According to the invention, the rubber mixture contains at least one diene rubber. Diene rubbers are rubbers produced by polymerization or copolymerization of dienes and/or cycloalkenes and thus contain C=C double bonds either in the main chain or in the side groups. The diene rubbers can be functionalized, modified, or coupled.

Der bzw. die Dienkautschuk(e) ist bzw. sind dabei bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus natürlichem Polyisopren (NR), synthetischem Polyisopren (IR), epoxidiertem Polyisopren (ENR), Butadien-Kautschuk (BR), Butadien-Isopren-Kautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), insbesondere lösungspolymerisiertem Styrol-Butadien-Kautschuk (SSBR) und emulsionspolymerisiertem Styrol-Butadien-Kautschuk (ESBR), Styrol-Isopren-Kautschuk, Flüssigkautschuken mit einem Molekulargewicht Mw von größer als 20000 g/mol, Halobutyl-Kautschuk, Polynorbornen, Isopren-Isobutylen-Copolymer, Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk, Nitril-Kautschuk, Chloropren-Kautschuk, Acrylat-Kautschuk, Fluor-Kautschuk, Silikon-Kautschuk, Polysulfid-Kautschuk, Epichlorhydrin-Kautschuk, Styrol-Isopren-Butadien-Terpolymer, hydriertem Acrylnitrilbutadien-Kautschuk und hydriertem Styrol-Butadien-Kautschuk.The diene rubber(s) is/are preferably selected from the group consisting of natural polyisoprene (NR), synthetic polyisoprene (IR), epoxidized polyisoprene (ENR), butadiene rubber (BR), butadiene-isoprene rubber, styrene-butadiene rubber (SBR), in particular solution-polymerized styrene-butadiene rubber (SSBR) and emulsion-polymerized styrene-butadiene rubber (ESBR), styrene-isoprene rubber, liquid rubbers with a molecular weight M w of greater than 20,000 g/mol, halobutyl rubber, polynorbornene, isoprene-isobutylene copolymer, ethylene-propylene-diene rubber, nitrile rubber, chloroprene rubber, Acrylate rubber, fluororubber, silicone rubber, polysulfide rubber, epichlorohydrin rubber, styrene-isoprene-butadiene terpolymer, hydrogenated acrylonitrile-butadiene rubber and hydrogenated styrene-butadiene rubber.

Insbesondere Nitrilkautschuk, hydrierter Acrylnitrilbutadienkautschuk, Chloroprenkautschuk, Butylkautschuk, Halobutylkautschuk oder Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk kommen bei der Herstellung von technischen Gummiartikeln, wie Gurten, Riemen und Schläuchen, und/oder Schuhsohlen zum Einsatz. Dabei finden die dem Fachmann für diese Kautschuke bekannten - im Hinblick auf Füllstoffe, Weichmacher, Vulkanisationssysteme und Zuschlagstoffe besonderen - Mischungszusammensetzungen bevorzugte Anwendung.In particular, nitrile rubber, hydrogenated acrylonitrile-butadiene rubber, chloroprene rubber, butyl rubber, halobutyl rubber, or ethylene-propylene-diene rubber are used in the production of technical rubber articles, such as belts, straps, and hoses, and/or shoe soles. The preferred blend compositions for these rubbers—specific with regard to fillers, plasticizers, vulcanization systems, and additives—are known to those skilled in the art.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist bzw. sind der bzw. die Dienkautschuk(e) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus natürlichem Polyisopren (NR), synthetischem Polyisopren (IR), Butadien-Kautschuk (BR), lösungspolymerisiertem Styrol-Butadien-Kautschuk (SSBR) und emulsionspolymerisiertem Styrol-Butadien-Kautschuk (ESBR). Natürliches Polyisopren wird verstanden als Kautschuk, der durch Ernte von Quellen wie Kautschukbäumen (Hevea brasiliensis) oder nicht-Kautschukbaumquellen (wie z. B. Guayule oder Löwenzahn (z. B. Taraxacum koksaghyz)) gewonnen werden kann. Unter natürlichem Polyisopren (NR) wird nicht synthetisches Polyisopren verstanden.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the diene rubber(s) is/are selected from the group consisting of natural polyisoprene (NR), synthetic polyisoprene (IR), butadiene rubber (BR), solution-polymerized styrene-butadiene rubber (SSBR), and emulsion-polymerized styrene-butadiene rubber (ESBR). Natural polyisoprene is understood to be rubber that can be obtained by harvesting sources such as rubber trees (Hevea brasiliensis) or non-rubber tree sources (such as guayule or dandelion (e.g., Taraxacum koksaghyz)). Natural polyisoprene (NR) is understood to mean non-synthetic polyisoprene.

Bei dem in der erfindungsgemäßen Kautschukmischung ggf. enthaltenen Butadien-Kautschuk (= BR, Polybutadien), kann es sich um alle dem Fachmann bekannten Typen handeln. Darunter fallen u.a. die sogenannten high-cis- und low-cis-Typen, wobei Polybutadien mit einem cis-Anteil größer oder gleich 90 Gew.-% als high-cis-Typ und Polybutadien mit einem cis-Anteil kleiner als 90 Gew.-% als low-cis-Typ bezeichnet wird. Ein low-cis-Polybutadien ist z.B. Li-BR (Lithiumkatalysierter Butadien-Kautschuk) mit einem cis-Anteil von 20 bis 50 Gew.-%. Mit einem high-cis BR werden besonders gute Eigenschaften sowie eine niedrige Hysterese der Kautschukmischung erzielt.The butadiene rubber (= BR, polybutadiene) optionally contained in the rubber mixture according to the invention can be any type known to the person skilled in the art. These include, among others, the so-called high-cis and low-cis grades, with polybutadiene with a cis content greater than or equal to 90 wt.% being referred to as high-cis, and polybutadiene with a cis content less than 90 wt.% being referred to as low-cis. An example of a low-cis polybutadiene is Li-BR (lithium-catalyzed butadiene rubber) with a cis content of 20 to 50 wt.%. High-cis BR achieves particularly good properties and low hysteresis of the rubber compound.

Das oder die eingesetzte(n) Polybutadiene kann/können mit Modifizierungen und Funktionalisierungen endgruppenmodifiziert und/oder entlang der Polymerketten funktionalisiert sein. Bei der Modifizierung kann es sich um solche mit HydroxyGruppen und/oder Ethoxy-Gruppen und/oder Epoxy-Gruppen und/oder SiloxanGruppen und/oder Amino-Gruppen und/oder Aminosiloxan und/oder CarboxyGruppen und/oder Phthalocyanin-Gruppen und/oder Silan-Sulfid-Gruppen handeln. Es kommen aber auch weitere, der fachkundigen Person bekannte, Modifizierungen, auch als Funktionalisierungen bezeichnet, in Frage. Bestandteil solcher Funktionalisierungen können Metallatome sein.The polybutadiene(s) used can be end-group modified and/or functionalized along the polymer chains. The modifications can be those with hydroxyl groups and/or ethoxy groups and/or epoxy groups and/or siloxane groups and/or amino groups and/or aminosiloxane and/or carboxyl groups and/or phthalocyanine groups and/or silane sulfide groups. However, other modifications known to the person skilled in the art, also referred to as functionalizations, are also possible. Metal atoms can be a component of such functionalizations.

Für den Fall, dass wenigstens ein Styrol-Butadien-Kautschuk (Styrol-Butadien-Copolymer) in der Kautschukmischung enthalten ist, kann es sich sowohl um lösungspolymerisierten Styrol-Butadien-Kautschuk (SSBR) als auch um emulsionspolymerisierten Styrol-Butadien-Kautschuk (ESBR) handeln, wobei auch ein Gemisch aus wenigstens einem SSBR und wenigstens einem ESBR eingesetzt werden kann. Die Begriffe „Styrol-Butadien-Kautschuk“ und „Styrol-Butadien-Copolymer“ werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung synonym verwendet.If at least one styrene-butadiene rubber (styrene-butadiene copolymer) is present in the rubber mixture, it can be either solution-polymerized styrene-butadiene rubber (SSBR) or emulsion-polymerized styrene-butadiene rubber (ESBR), although a mixture of at least one SSBR and at least one ESBR can also be used. The terms "styrene-butadiene rubber" and "styrene-butadiene copolymer" are used synonymously in the present invention.

Das eingesetzte Styrol-Butadien-Copolymer kann mit den oben beim Polybutadien genannten Modifizierungen und Funktionalisierungen endgruppenmodifiziert und/oder entlang der Polymerketten funktionalisiert sein.The styrene-butadiene copolymer used can be end-group modified with the modifications and functionalizations mentioned above for polybutadiene and/or functionalized along the polymer chains.

Für den Einsatz der Kautschukmischung in wulstnahen Bereichen eines Fahrzeugluftreifens enthält die Kautschukmischung vorzugsweise 20 bis 50 phr Naturkautschuk (NR) und 50 bis 80 phr zumindest eines Butadienkautschuks (BR).For use of the rubber compound in areas close to the bead of a pneumatic vehicle tire, the rubber compound preferably contains 20 to 50 phr of natural rubber (NR) and 50 to 80 phr of at least one butadiene rubber (BR).

Die erfindungsgemäße Kautschukmischung enthält 40 bis 90 phr, vorzugsweise 50 bis 80 phr, zumindest eines Rußes, wobei der Ruß oder die Ruße im Mittel eine Jodzahl gemäß ASTM D 1510 von 55 bis 80 g/kg aufweist bzw. aufweisen. Es kann demgemäß ein Ruß mit einer Jodzahl gemäß ASTM D 1510 von 55 bis 80 g/kg in der Mischung eingesetzt werden, beispielsweise in Ruß des Typs N351 (Jodzahl:68 g/kg). Es ist aber auch möglich, zwei oder mehr Ruße in der Art und Weise in der Mischung einzusetzen, dass sich im Mittel eine Jodzahl gemäß ASTM D 1510 von 55 bis 80 g/kg ergibt. Es wird dann ein Gemisch (Blend) aus mehreren Rußen verwendet.The rubber mixture according to the invention contains 40 to 90 phr, preferably 50 to 80 phr, of at least one carbon black, wherein the carbon black or carbon blacks have an average iodine number according to ASTM D 1510 of 55 to 80 g/kg. Accordingly, a carbon black with an iodine number according to ASTM D 1510 of 55 to 80 g/kg can be used in the mixture, for example in carbon black of type N351 (iodine number: 68 g/kg). However, it is also possible to use two or more carbon blacks in the mixture in such a way that an average iodine number according to ASTM D 1510 of 55 to 80 g/kg is obtained. In this case, a mixture (blend) of several carbon blacks is used.

Die Kautschukmischung enthält 5 bis 20 phr zumindest einer Kieselsäure. Es können alle dem Fachmann bekannten Kieselsäure verwendet werden, die auch als Gemisch eingesetzt werden können. Vorzugsweise werden Kieselsäuren verwendet, die eine Stickstoff-Oberfläche (BET-Oberfläche) (gemäß DIN ISO 9277 und DIN 66132) von 35 bis 400 m2/g, und eine CTAB-Oberfläche (gemäß ASTM D 3765) von 30 bis 400 m2/g aufweisen. Als Kieselsäuren können somit z. B. sowohl jene des Typs Ultrasil® VN3 (Handelsname) der Firma Evonik als auch Kieselsäuren wie z. B. Zeosil® 1115 oder Zeosil® 1085 der Firma Solvay als auch hoch dispergierbare Kieselsäuren, so genannte HD-Kieselsäuren (z. B. Zeosil® 1165 MP der Firma Solvay) eingesetzt werden.
Um die Mischung im Hinblick auf die Nachhaltigkeit zu verbessern, ist vorzugsweise eine Kieselsäure, die aus Reisschalen-Asche hergestellt ist („rice husk ash silica“ (RHAS)), in der Mischung enthalten.
The rubber mixture contains 5 to 20 phr of at least one silica. Any silica known to the person skilled in the art can be used, even as a mixture. Preference is given to using silicas that have a nitrogen surface area (BET surface area) (according to DIN ISO 9277 and DIN 66132) of 35 to 400 /g and a CTAB surface area (according to ASTM D 3765) of 30 to 400 /g. Thus, silicas that can be used include, for example, Ultrasil® VN3 (trade name) from Evonik, silicas such as Zeosil® 1115 or Zeosil® 1085 from Solvay, and highly dispersible silicas, so-called HD silicas (e.g. Zeosil® 1165 MP from Solvay).
To improve the sustainability of the mixture, a silica made from rice husk ash (“rice husk ash silica” (RHAS)) is preferably included in the mixture.

Zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit und zur Anbindung der Kieselsäure an den Dienkautschuk der Mischungen enthalten die Mischungen zumindest ein Silan-Kupplungsagens, welches vorzugsweise in Mengen von 1 - 15 phf (Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile Silika/Kieselsäure) in der Kautschukmischung eingesetzt wird. Die Silan-Kupplungsagenzien können auch im Gemisch eingesetzt werden.To improve processability and to bond the silica to the diene rubber in the mixtures, the mixtures contain at least one silane coupling agent, which is preferably used in amounts of 1-15 phf (parts by weight, based on 100 parts by weight of silica/silica) in the rubber mixture. The silane coupling agents can also be used in the mixture.

Die in dieser Schrift verwendete Angabe phf (parts per hundred parts of filler by weight) ist dabei die in der Kautschukindustrie gebräuchliche Mengenangabe für Kupplungsagenzien für polare Füllstoffe. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung bezieht sich phf auf das vorhandene Silika/Kieselsäure, das heißt, dass andere eventuell vorhandene Füllstoffe wie Ruß nicht in die Berechnung der Menge an Silan-Kupplungsagens mit eingehen.The term phf (parts per hundred parts of filler by weight) used in this document is the quantity commonly used in the rubber industry for coupling agents for polar fillers. In the context of this application, phf refers to the silica/silicic acid present, meaning that other fillers that may be present, such as carbon black, are not included in the calculation of the amount of silane coupling agent.

Die Silan-Kupplungsagenzien reagieren mit den oberflächlichen Silanolgruppen der Kieselsäure oder anderen polaren Gruppen während des Mischens des Kautschuks bzw. der Kautschukmischung (in situ) oder bereits vor der Zugabe des Füllstoffes zum Kautschuk im Sinne einer Vorbehandlung (Vormodifizierung). Als Silan-Kupplungsagenzien können dabei alle dem Fachmann für die Verwendung in Kautschukmischungen bekannten Silan-Kupplungsagenzien verwendet werden. Solche aus dem Stand der Technik bekannten Kupplungsagenzien sind bifunktionelle Organosilane, die am Siliciumatom mindestens eine Alkoxy-, Cycloalkoxy- oder Phenoxygruppe als Abgangsgruppe besitzen und die als andere Funktionalität eine Gruppe aufweisen, die gegebenenfalls nach Spaltung eine chemische Reaktion mit den Doppelbindungen des Polymers eingehen kann. Bei der letztgenannten Gruppe kann es sich z. B. um die folgenden chemischen Gruppen handeln: -SCN, -SH, -NH2 oder -Sx- (mit x = 2-8). So können als Silan-Kupplungsagenzien z. B. 3-Mercaptopropyltriethoxysilan, 3-Thiocyanatopropyltrimethoxysilan oder 3,3'-Bis(triethoxysilylpropyl)polysulfide mit 2 bis 8 Schwefelatomen, wie z. B. 3,3'-Bis(triethoxysilylpropyl)tetrasulfid (TESPT), das entsprechende Disulfid oder auch Gemische aus den Sulfiden mit 1 bis 8 Schwefelatomen mit unterschiedlichen Gehalten an den verschiedenen Sulfiden, verwendet werden. TESPT kann dabei beispielsweise auch als Gemisch mit Industrieruß (Handelsname X50S der Firma Degussa) zugesetzt werden. Auch geblockte Mercaptosilane, wie sie z. B. aus der WO 99/09036 bekannt sind, können als Silan-Kupplungsagens eingesetzt werden. Auch Silane, wie sie in der WO 2008/083241 A1 , der WO 2008/083242 A1 , der WO 2008/083243 A1 und der WO 2008/083244 A1 beschrieben sind, können eingesetzt werden. Verwendbar sind z. B. Silane, die unter dem Namen NXT® in verschiedenen Varianten von der Firma Momentive, USA, oder solche, die unter dem Namen VP Si 363 von der Firma Evonik Industries vertrieben werden. Einsetzbar sind auch sogenannte „silated core polysulfides“ (SCP, Polysulfide mit silyliertem Kern), die z. B. in der US 20080161477 A1 und der EP 2 114 961 B1 beschrieben werden.The silane coupling agents react with the surface silanol groups of the silica or other polar groups during mixing of the rubber or rubber mixture (in situ) or even before the addition of the filler to the rubber, in the sense of pretreatment (premodification). Silane coupling agents that can be used are all silane coupling agents known to the person skilled in the art for use in rubber mixtures. Such coupling agents known from the prior art are bifunctional organosilanes that possess at least one alkoxy, cycloalkoxy, or phenoxy group as a leaving group on the silicon atom and that have, as another functionality, a group that, optionally after cleavage, can enter into a chemical reaction with the double bonds of the polymer. The latter group can be, for example, the following chemical groups: -SCN, -SH, -NH 2 , or -S x - (where x = 2-8). For example, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 3-thiocyanatopropyltrimethoxysilane, or 3,3'-bis(triethoxysilylpropyl)polysulfides with 2 to 8 sulfur atoms, such as 3,3'-bis(triethoxysilylpropyl)tetrasulfide (TESPT), the corresponding disulfide, or mixtures of sulfides with 1 to 8 sulfur atoms with varying contents of the various sulfides, can be used as silane coupling agents. TESPT can also be added, for example, as a mixture with carbon black (trade name X50S from Degussa). Blocked mercaptosilanes, such as those from WO 99/09036 can be used as silane coupling agents. Silanes, such as those used in WO 2008/083241 A1 , the WO 2008/083242 A1 , the WO 2008/083243 A1 and the WO 2008/083244 A1 can be used. Examples of suitable silanes are those marketed under the name NXT ® in various versions by Momentive, USA, or those marketed under the name VP Si 363 by Evonik Industries. Also suitable are so-called "silated core polysulfides" (SCP), which are used, for example, in the US 20080161477 A1 and the EP 2 114 961 B1 be described.

Die Kautschukmischung kann weitere Füllstoffe, wie Alumosilicate, Kaolin, Kreide, Stärke, Magnesiumoxid, Titandioxid, Kautschukgele sowie Fasern (wie zum Beispiel Aramidfasern, Glasfasern, Carbonfasern Cellulosefasern), Kohlenstoffnanoröhrchen (inklusive diskreter CNTs, sogenannte hollow carbon fibers (HCF) und modifizierte CNT enthaltend eine oder mehrere funktionelle Gruppen, wie Hydroxy-, Carboxy und Carbonyl-Gruppen), Graphit, Graphene oder sogenannte „carbon-silica dual-phase filler“ in üblichen Mengen enthalten, wobei die Füllstoffe in Kombination eingesetzt werden können.The rubber mixture can contain other fillers such as aluminosilicates, kaolin, chalk, starch, magnesium oxide, titanium dioxide, rubber gels as well as fibers (such as aramid fibers, glass fibers, carbon fibers, cellulose fibers), carbon nanotubes (including discrete CNTs, so-called hollow carbon fibers (HCF) and modified CNTs containing one or more functional groups such as hydroxyl, carboxy and carbonyl groups), graphite, graphene or so-called “carbon-silica dual-phase filler” in usual amounts, whereby the fillers can be used in combination.

Erfindungswesentlich ist, dass die Kautschukmischung ein effizientes Vulkanisationssystem aufweist, das wenigstens einen Vulkanisationsbeschleuniger und elementaren Schwefel enthält, wobei das Massenverhältnis von Vulkanisationsbeschleuniger zu Schwefel 8:1 bis 3:1, bevorzugt von 7:1 bis 3:1, besonders bevorzugt von 6:1 bis 3,5:1, beträgt. Dies ermöglicht eine Vernetzung mit kurzen Schwefelketten unter Bildung eines effizienten Netzwerkes.Essential to the invention is that the rubber mixture has an efficient vulcanization system containing at least one vulcanization accelerator and elemental sulfur, wherein the mass ratio of vulcanization accelerator to sulfur is 8:1 to 3:1, preferably 7:1 to 3:1, particularly preferably 6:1 to 3.5:1. This enables crosslinking with short sulfur chains to form an efficient network.

Die Vulkanisationsbeschleuniger können dabei aus allen den Fachmann für die Schwefelvulkanisation bekannten Vulkanisationsbeschleunigern ausgewählt werden. Zu den Gruppen solcher Beschleuniger zählen Thiazolbeschleuniger, Mercaptobeschleuniger, Sulfenamidbeschleuniger, Sulfenimidbeschleuniger, Thiocarbamatbeschleuniger, Thiurambeschleuniger, Thiophosphatbeschleuniger, Thioharnstoffbeschleuniger, Xanthogenat-Beschleuniger und Guanidin-Beschleuniger. Für eine besonders gute Haltbarkeit bei niedrigen Rollwiderstand werden der oder die Vulkanisationsbeschleuniger vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Mercaptobeschleunigern, Sulfenamidbeschleunigern, Sulfenimidbeschleunigern und Guanidinbeschleunigern.The vulcanization accelerators can be selected from all vulcanization accelerators known to those skilled in the art of sulfur vulcanization. Such accelerators include thiazole accelerators, mercapto accelerators, sulfenamide accelerators, sulfenimide accelerators, thiocarbamate accelerators, thiuram accelerators, thiophosphate accelerators, thiourea accelerators, xanthate accelerators, and guanidine accelerators. For particularly good durability with low rolling resistance, the vulcanization accelerator(s) are preferably selected from the group consisting of mercapto accelerators, sulfenamide accelerators, sulfenimide accelerators, and guanidine accelerators.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung enthält die schwefelvernetzbare Kautschukmischung als Vulkanisationsbeschleuniger zumindest TBSI (N-tert-Butyl-2-Benzothiazolsulfenimid) und/oder TBBS (N-tert-Butyl-2-benzothiazylsulfenamid) und/oder DCBS (N,N-Dicyclohexyl-2-benzothiazolsulfenamid) und/oder CBS (N-Cyclohexyl-2-benzothiazolsulfenamid). Alle Vulkanisationsbeschleuniger können auch im Gemisch eingesetzt werden.According to an advantageous embodiment of the invention, the sulfur-crosslinkable rubber mixture contains at least TBSI (N-tert-butyl-2-benzothiazolesulfenimide) and/or TBBS (N-tert-butyl-2-benzothiazylsulfenamide) and/or DCBS (N,N-dicyclohexyl-2-benzothiazolesulfenamide) and/or CBS (N-cyclohexyl-2-benzothiazolesulfenamide) as vulcanization accelerators. All vulcanization accelerators can also be used in mixtures.

Für eine gute Alterungsbeständigkeit der Vulkanisate enthält die Kautschukmischung bevorzugt 0,5 bis 1,5 phr Schwefel.To ensure good ageing resistance of the vulcanizates, the rubber compound preferably contains 0.5 to 1.5 phr of sulfur.

Außerdem kann die Kautschukmischung Vulkanisationsverzögerer enthalten.The rubber compound may also contain vulcanization retarders.

Die Begriffe „vulkanisiert“ und „vernetzt“ werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung synonym verwendet.The terms “vulcanized” and “crosslinked” are used synonymously in the context of the present invention.

Die erfindungsgemäße Kautschukmischung kann des Weiteren unterschiedliche Weichmacher enthalten. Diese sind bevorzugt in Mengen bis zu 50 phr in der Mischung enthalten.The rubber mixture according to the invention may further contain various plasticizers. These are preferably present in the mixture in amounts of up to 50 phr.

Als Weichmacher können beispielsweise solche eingesetzt werden, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Weichmachern aus nachwachsenden Rohstoffen wie Rapsöl oder Sonnenblumenöl, oder Rubber-to-Liquid-Öle (RTL) oder Biomass-to-Liquid-Öle (BTL) bevorzugt mit einem Gehalt an polyzyklischen Aromaten von weniger als 3 Gew.-% gemäß Methode IP 346, oder insbesondere Harzsäuren oder Faktisse oder Flüssig-Polymere, deren mittleres Molekulargewicht (Bestimmung per GPC = gel permeation chromatography, in Anlehnung an BS ISO 11344:2004) zwischen 500 und 20000 g/mol liegt, Mineralölen, Phosphorsäureestern wie Tri-(2-ethylhexyl)phosphat, und Flüssig-Polymeren mit einem Gewichtsmittel der Molekulargewichtsverteilung Mw gemäß GPC von 60.000 g/mol oder weniger. Werden in der erfindungsgemäßen Kautschukmischung zusätzliche Flüssig-Polymere als Weichmacher eingesetzt, so gehen diese nicht als Kautschuk in die Berechnung der Zusammensetzung der Polymermatrix ein. Vorzugsweise werden DAE (Destillated Aromatic Extracts), RAE (Residual Aromatic Extract), TDAE (Treated Destillated Aromatic Extracts), MES (Mild Extracted Solvents), Rapsöl und/oder flüssige Dien-Polymere eingesetzt.Plasticizers that can be used are, for example, those selected from the group consisting of plasticizers made from renewable raw materials such as rapeseed oil or sunflower oil, or rubber-to-liquid oils (RTL) or biomass-to-liquid oils (BTL), preferably with a polycyclic aromatics content of less than 3% by weight according to method IP 346, or in particular resin acids or factises or liquid polymers whose average molecular weight (determined by GPC = gel permeation chromatography, based on BS ISO 11344:2004) is between 500 and 20,000 g/mol, mineral oils, phosphoric acid esters such as tri-(2-ethylhexyl) phosphate, and liquid polymers with a weight average molecular weight distribution M w according to GPC of 60,000 g/mol or less. If additional liquid polymers are used as plasticizers in the rubber mixture according to the invention, they are not included as rubber in the calculation of the composition of the polymer matrix. Preferably, DAE (Distilled Aromatic Extracts), RAE (Residual Aromatic Extracts), TDAE (Treated Distilled Aromatic Extracts), MES (Mild Extracted Solvents), rapeseed oil, and/or liquid diene polymers are used.

Des Weiteren kann die Kautschukmischung übliche Zusatzstoffe in üblichen Gewichtsteilen enthalten, die bei deren Herstellung bevorzugt in wenigstens einer Grundmischstufe zugegeben werden. Zu diesen Zusatzstoffen zählen

  1. a) Alterungsschutzmittel, wie z. B. N-Phenyl-N'-(1,3-dimethylbutyl)-p-phenylendiamin (6PPD), N,N'-Diphenyl-p-phenylendiamin (DPPD), N,N'-Ditolyl-p-phenylendiamin (DTPD), N-Isopropyl-N'-phenyl-p-phenylendiamin (IPPD), N,N'-Di(1,4dimethylpentyl)-p-phenylendiamin (77PD), N,N'-Di(1-ethyl, 4-methyl-hexyl)-p-phenylendiamin (88PD), N,N'Bis-(1-ethyl-3-methylpentyl)-p-phenylenediamin (DOPD) sowie N,N'-Di-β-naphthyl-p-phenylenediamin (DNPD), 2,2,4-Trimethyl-1,2-dihydrochinolin (TMQ),
  2. b) Aktivatoren, wie z. B. Zinkoxid (wie z.B. ZnO-Granulat oder -Pulver; das herkömmlicherweise verwendete Zinkoxid weist in der Regel eine BET-Oberfläche von weniger als 10 m2/g auf. Es kann aber auch ein Zinkoxid mit einer BET-Oberfläche von 10 bis 100 m2/g, wie z.B. so genannte „nano-Zinkoxide“, verwendet werden) und Fettsäuren (z. B. Stearinsäure) oder Zinkkomplexe wie z. B. Zinkethylhexanoat,
  3. c) Harze, wie z. B. Phenolharze, insbesondere Klebharze. Als Klebharze können natürliche oder synthetische Harze, wie Kohlenwasserstoffharze, eingesetzt werden, die als Klebrigmacher wirken. Die Kohlenwasserstoffharze können phenolisch, aromatisch oder aliphatisch sein. Bevorzugt sind die Klebharze ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Kolophoniumharzen und deren Estern, Terpen-Phenol-Harzen, Alkin-Phenol-Harzen, Phenol-Harzen und Cumaron-Inden-Harzen, wobei Phenol-Harze für die vorliegende Erfindung besonders gut geeignet sind.
  4. d) Mastikationshilfsmittel, wie z. B. 2,2'-Dibenzamidodiphenyldisulfid (DBD), und
  5. e) Verarbeitungshilfsmittel, wie z.B. Fettsäuresalze, wie z.B. Zinkseifen, und Fettsäureester und deren Derivate.
Furthermore, the rubber mixture may contain conventional additives in the usual parts by weight, which are preferably added in at least one basic mixing stage during its production. These additives include
  1. a) Anti-aging agents, such as N-phenyl-N'-(1,3-dimethylbutyl)-p-phenylenediamine (6PPD), N,N'-diphenyl-p-phenylenediamine (DPPD), N,N'-ditolyl-p-phenylenediamine (DTPD), N-isopropyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine (IPPD), N,N'-di(1,4-dimethylpentyl)-p-phenylenediamine (77PD), N,N'-di(1-ethyl, 4-methylhexyl)-p-phenylenediamine (88PD), N,N'bis-(1-ethyl-3-methylpentyl)-p-phenylenediamine (DOPD) and N,N'-di-β-naphthyl-p-phenylenediamine (DNPD), 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline (TMQ),
  2. b) Activators, such as zinc oxide (e.g. ZnO granules or powder; the conventionally used zinc oxide usually has a BET surface area of less than 10 m 2 /g. However, a zinc oxide with a BET surface area of 10 to 100 m 2 /g, such as so-called “nano-zinc oxides”, can also be used) and fatty acids (e.g. stearic acid) or zinc complexes such as zinc ethylhexanoate,
  3. c) Resins, such as phenolic resins, especially tackifier resins. Adhesive resins can be natural or synthetic resins, such as hydrocarbon resins, which act as tackifiers. The hydrocarbon resins can be phenolic, aromatic, or aliphatic. The tackifier resins are preferably selected from the group consisting of rosin resins and their esters, terpene-phenol resins, alkyne-phenol resins, phenolic resins, and coumarone-indene resins, with phenolic resins being particularly suitable for the present invention.
  4. d) mastication aids, such as 2,2'-dibenzamidodiphenyl disulfide (DBD), and
  5. e) processing aids such as fatty acid salts, such as zinc soaps, and fatty acid esters and their derivatives.

Der Mengenanteil der Gesamtmenge an weiteren Zusatzstoffen beträgt 3 bis 150 phr, bevorzugt 3 bis 100 phr und besonders bevorzugt 5 bis 80 phr.The proportion of the total amount of other additives is 3 to 150 phr, preferably 3 to 100 phr and particularly preferably 5 to 80 phr.

Die Herstellung der Kautschukmischung erfolgt nach einem in der Kautschukindustrie üblichen Verfahren, bei dem zunächst in ein oder mehreren Mischstufen eine Grundmischung mit allen Bestandteilen außer dem Vulkanisationssystem (Schwefel und vulkanisationsbeeinflussende Substanzen) hergestellt wird. Durch Zugabe des Vulkanisationssystems in einer letzten Mischstufe wird die Fertigmischung erzeugt. Die Fertigmischung wird z. B. durch einen Extrusionsvorgang weiterverarbeitet und in die entsprechende Form gebracht. Anschließend erfolgt die Weiterverarbeitung durch Vulkanisation, wobei aufgrund des im Rahmen der vorliegenden Erfindung zugegebenen Vulkanisationssystems eine Schwefelvernetzung stattfindet.The rubber compound is produced according to a process commonly used in the rubber industry, in which a base compound containing all components except the vulcanization system (sulfur and vulcanization-influencing substances) is first prepared in one or more mixing stages. The finished compound is created by adding the vulcanization system in a final mixing stage. The finished compound is further processed, for example, by an extrusion process, and formed into the appropriate shape. Further processing then takes place by vulcanization, with sulfur crosslinking occurring due to the vulcanization system added within the scope of the present invention.

Die Kautschukmischung kann für unterschiedlichste Gummiprodukte eingesetzt werden, bei denen eine geringe Hysterese und eine hohe Haltbarkeit und Alterungsbeständigkeit von Vorteil ist. Vorzugsweise wird sie für die Herstellung von Fahrzeugreifen, wie PKW-, Van-, LKW- oder Zweiradreifen, verwendet. Sie kann in unterschiedlichen Bauteilen von Fahrzeugreifen, insbesondere Fahrzeugluftreifen, zum Einsatz kommen. Dabei kann es sich um z. B. um Mischungen im Bereich von Wulst und Seitenwand handeln, z. B. um den Apex, Teile des Apex, Teile der Seitenwand oder mondsichelförmige Einlagen im Seitenwandbereich.The rubber compound can be used for a wide variety of rubber products where low hysteresis and high durability and aging resistance are advantageous. It is preferably used in the production of vehicle tires, such as car, van, truck, or two-wheeler tires. It can be used in various components of vehicle tires, particularly pneumatic vehicle tires. These can include compounds in the bead and sidewall areas, such as the apex, parts of the apex, parts of the sidewall, or crescent-shaped inserts in the sidewall area.

Vorzugsweise findet die Kautschukmischung Anwendung als Hornprofil von Fahrzeugreifen, insbesondere Fahrzeugluftreifen. Reifen mit einem Hornprofil aus der erfindungsgemäßen Mischung zeichnen sich durch einen niedrigen Rollwiderstand bei hoher Haltbarkeit aus.The rubber mixture is preferably used as a flange profile for vehicle tires, especially pneumatic tires. Tires with a flange profile made from the mixture according to the invention are characterized by low rolling resistance and high durability.

Bei der Herstellung des Fahrzeugluftreifens wird die Mischung als Fertigmischung vor der Vulkanisation in die Form des betreffenden Bauteils, beispielsweise eines Hornprofils, gebracht und bei der Herstellung des Fahrzeugreifenrohlings wie bekannt aufgebracht.During the manufacture of the pneumatic vehicle tire, the mixture is formed as a ready-mixed mixture into the shape of the relevant component, for example a horn profile, before vulcanization and is applied as usual during the manufacture of the vehicle tire blank.

Von der Erfindung sind sämtliche vorteilhaften Ausgestaltungen, die sich unter anderem in den Patentansprüchen widerspiegeln, umfasst. Insbesondere sind von der Erfindung auch Ausgestaltungen umfasst, die sich durch Kombination unterschiedlicher Merkmale, beispielsweise von Bestandteilen der Kautschukmischung, unterschiedlicher Abstufungen bei der Bevorzugung dieser Merkmale ergeben, sodass auch eine Kombination eines ersten als „bevorzugt“ bezeichneten Merkmals oder im Rahmen einer vorteilhaften Ausführungsform beschriebenen Merkmals mit einem weiteren als z. B. „besonders bevorzugt“ bezeichneten Merkmal von der Erfindung erfasst ist.The invention encompasses all advantageous embodiments, which are reflected, inter alia, in the patent claims. In particular, the invention also encompasses embodiments that result from the combination of different features, for example, components of the rubber mixture, with varying degrees of preference for these features, so that a combination of a first feature designated as "preferred" or described within the context of an advantageous embodiment with another feature designated, for example, as "particularly preferred" is also encompassed by the invention.

Die Erfindung soll nun anhand von Vergleichs- und Ausführungsbeispielen, die in der Tabelle 1 zusammengefasst sind, näher erläutert werden.The invention will now be explained in more detail using comparative and exemplary embodiments, which are summarized in Table 1.

Die Vergleichsmischungen sind dabei mit V, die erfindungsgemäße Mischung ist mit E gekennzeichnet.The comparison mixtures are marked with V, the mixture according to the invention is marked with E.

Die Mischungsherstellung erfolgte nach den in der Kautschukindustrie üblichen Verfahren unter üblichen Bedingungen in drei Stufen in einem Labormischer bei dem zunächst in zwei Mischstufen (Grundmischstufen) alle Bestandteile außer dem Vulkanisationssystem (Schwefel und vulkanisationsbeeinflussende Substanzen) vermischt wurden. Durch Zugabe des Vulkanisationssystems in der dritten Stufe (Fertigmischstufe) wurde die Fertigmischung erzeugt, wobei bei 90 bis 120 °C gemischt wurde.The compound was manufactured according to standard rubber industry procedures under standard conditions in three stages in a laboratory mixer. Initially, all components except the vulcanization system (sulfur and vulcanization-influencing substances) were mixed in two mixing stages (basic mixing stages). The final compound was created by adding the vulcanization system in the third stage (final mixing stage), which was mixed at 90 to 120 °C.

Aus sämtlichen Mischungen wurden Prüfkörper durch 15-minütige Vulkanisation unter Druck bei 160 °C hergestellt und mit diesen Prüfkörpern für die Kautschukindustrie typische Materialeigenschaften mit den im Folgenden angegebenen Testverfahren ermittelt:

  • - Netzknotenabstand gemäß dynamischer Differenzkalorimetrie: Dabei macht man sich zu Nutze, dass der Phasenübergang flüssig-fest eines Quellmittels innerhalb eines gequollenen polymeren Netzwerkes von der Vernetzungsdichte abhängig ist. Proben der jeweiligen Kautschukmischung werden mit Cyclohexan als Quellmittel aufgequollen; dazu wird die jeweilige Probe mit Cyclohexan extrahiert und anschließend bei Raumtemperatur (RT) zum weiteren Quellen stehen gelassen. Anschließend wird die Gefrierpunktsdepression von Cyclohexan im Netzwerk im Vergleich zu der makroskopisch ausgedehnten Flüssigphase bestimmt: Die vorbereitete Probe wird in der Messapparatur abgekühlt und der Wärmefluss aufgenommen. Es ergeben sich zwei Gefrierpeaks, der Peak des reinen Cyclohexans bei ca. 3°C und ein weiterer Peak des in der gequollenen Probe befindlichen Cyclohexans. Aus der Temperaturdifferenz berechnet sich der Netzknotenabstand.
  • - Shore-A-Härte bei Raumtemperatur gemäß ISO 868
  • - Rückprallelastizität bei 70 °C gemäß ISO 4662
  • - Bruchdehnung bei Raumtemperatur gemäß DIN 53504. Die Proben wurden vor und nach Alterung gemessen: Alterung jeweils an Luft für 14 Tage bei 80 °C
  • - Ermüdungsrissbeständigkeit (Ermüdungsbruchlebensdauer) als Anzahl der Lastwechsel in kiloZyklen (kurz kC) bis zum Bruch einer hantelförmigen Probe unter einem sich ständig wiederholenden Dehnungszyklus mit einer Frequenz von 104 ± 8 min-1, bestimmt mit einem Monsanto Fatigue to Failure Tester (abgekürzt: FTF) bei Raumtemperatur (RT, 23 °C ±2 °C). Die Proben wurden vor und nach Alterung gemessen: Alterung jeweils an Luft für 14 Tage bei 80 °C. Die ungealterten Proben wurden bei einer Vorspannung von 89 %, die gealterten Proben bei einer Vorspannung von 61 % gemessen.
Test specimens were prepared from all compounds by vulcanization under pressure at 160 °C for 15 minutes and material properties typical for the rubber industry were determined using these test specimens using the test methods specified below:
  • - Network node spacing according to dynamic differential calorimetry: This method utilizes the fact that the liquid-to-solid phase transition of a swelling agent within a swollen polymer network depends on the crosslinking density. Samples of the respective rubber mixture are swollen using cyclohexane as the swelling agent; for this purpose, the respective sample is extracted with cyclohexane and then allowed to stand at room temperature (RT) for further swelling. The freezing point depression of cyclohexane in the network is then determined compared to the macroscopically expanded liquid phase. The prepared sample is cooled in the measuring apparatus, and the heat flow is recorded. Two freezing peaks result: the peak of pure cyclohexane at approximately 3°C and another peak of the cyclohexane present in the swollen sample. The network node spacing is calculated from the temperature difference.
  • - Shore A hardness at room temperature according to ISO 868
  • - Rebound resilience at 70 °C according to ISO 4662
  • - Elongation at break at room temperature according to DIN 53504. The samples were measured before and after aging: aging in air for 14 days at 80 °C
  • - Fatigue crack resistance (fatigue fracture life) as the number of load cycles in kilocycles (kC for short) until failure of a dumbbell-shaped specimen under a continuously repeating strain cycle with a frequency of 104 ± 8 min-1, determined using a Monsanto Fatigue to Failure Tester (FTF for short) at room temperature (RT, 23 °C ± 2 °C). The specimens were measured before and after aging: aging in air for 14 days at 80 °C. The unaged specimens were measured at a prestress of 89%, the aged specimens at a prestress of 61%.

Eine hohe Rückprallelastizität bei 70 °C (gleichbedeutend mit einer verringerten Hysterese) kann mit einem niedrigen Rollwiderstand bei Verwendung der Mischung in Fahrzeugluftreifen korreliert werden. Tabelle 1 Bestandteile Einheit 1(V) 2(V) 3(V) 4(V) 5(V) 6(E) Naturkautschuk phr 30 30 30 30 30 30 BRa phr 70 70 70 70 70 70 Ruß N339b phr 70 70 0 62 0 0 Ruß N351c phr 0 0 66,5 0 57 57 Kieselsäured phrphr 0 0 66,50 10 5710 5710 Silan-Kupplungsagense phr 0 0 0 0,72 0,72 0,72 Weichmacheröl phr 5 5 5 5 5 5 Zinkoxid phr 3 3 3 3 3 3 Stearinsäure phr 2 2 2 2 2 2 Alterungsschutzmittel phr 3 3 3 3 3 3 Ozonschutzwachs phr 2 2 2 2 2 2 Klebharz phr 5 5 5 5 5 5 TBBSf phr 2,5 4,3 2,5 3,5 3,5 5,3 Schwefel phr 2,5 1,01 2,5 2,5 2,5 1,01 Eigenschaften Netzknotenabstand nm 4,2 3,7 3,0 3,7 3,6 3,8 Shorehärte bei RT ShoreA 73,6 72,3 75,8 75,0 73,9 73,3 Rückprallelast. bei 70 °C % 58,6 57,8 64,0 59,7 62,8 61,2 Bruchdehnung (ungealt.) % 225 208 153 204 211 226 Bruchdehnung (gealtert) % 106 151 95 93 104 138 Ermüdungsrissbeständigkeit (ungealt.) kC 69 101 8 25 38 87 Ermüdungsrissbeständigkeit (gealtert) kC 14 20 1 15 5 70 a high-cis Polybutadien-Kautschuk b Ruß N339, Iodzahl: 90 g/kg c Ruß N351, Iodzahl: 68 g/kg d Ultrasil® VN3, Evonik, Stickstoff-Oberfläche = 180 m2/g, CTAB 165 m2/g e TESPD (3,3'-Bis(triethoxysilylpropyl)disulfid), Si266, Evonik f N-tert-Butyl-2-benzothiazylsulfenamid High rebound resilience at 70 °C (equivalent to reduced hysteresis) can be correlated with low rolling resistance when the compound is used in pneumatic vehicle tires. Table 1 Components Unit 1(V) 2(V) 3(V) 4(V) 5(V) 6(E) Natural rubber phr 30 30 30 30 30 30 BR a phr 70 70 70 70 70 70 Soot N339 b phr 70 70 0 62 0 0 Soot N351 c phr 0 0 66.5 0 57 57 Silica d phrphr 0 0 66.50 10 5710 5710 Silane coupling agent phr 0 0 0 0.72 0.72 0.72 plasticizer oil phr 5 5 5 5 5 5 zinc oxide phr 3 3 3 3 3 3 Stearic acid phr 2 2 2 2 2 2 Anti-aging agents phr 3 3 3 3 3 3 Ozone protection wax phr 2 2 2 2 2 2 Adhesive resin phr 5 5 5 5 5 5 TBBS f phr 2.5 4.3 2.5 3.5 3.5 5.3 sulfur phr 2.5 1.01 2.5 2.5 2.5 1.01 Characteristics Network node distance nm 4.2 3.7 3.0 3.7 3.6 3.8 Shore hardness at RT ShoreA 73.6 72.3 75.8 75.0 73.9 73.3 Rebound load at 70 °C % 58.6 57.8 64.0 59.7 62.8 61.2 Elongation at break (unweighted) % 225 208 153 204 211 226 Elongation at break (aged) % 106 151 95 93 104 138 Fatigue crack resistance (untreated) kC 69 101 8 25 38 87 Fatigue crack resistance (aged) kC 14 20 1 15 5 70 a high-cis polybutadiene rubber b Carbon black N339, iodine value: 90 g/kg c Carbon black N351, iodine value: 68 g/kg d Ultrasil ® VN3, Evonik, nitrogen surface area = 180 m 2 /g, CTAB 165 m 2 /g e TESPD (3,3'-bis(triethoxysilylpropyl)disulfide), Si266, Evonik f N-tert-butyl-2-benzothiazylsulfenamide

Aus den Daten der Tabelle 1 werden die Effekte der Einzelmaßnahmen nur effizientes Vulkanisationssystem (2(V)), nur Ruß mit mittlerer Jodzahl (3(V)), nur Kieselsäure mit Silankupplungsagens (4(V)) sowie der kombinierten Maßnahme Ruß mit mittlerer Jodzahl und Kieselsäure mit Silankupplungsagens (5(V)) ersichtlich. Keine der Vergleichsmischungen löst gleichzeitig die Aufgabe einer hohen Haltbarkeit auch nach Alterung (ersichtlich aus den Bruchdehnungswerten) bei gleichzeitig niedrigem Rollwiderstand (ableitbar aus den Rückprallelastizitätswerten bei 70 °C).The data in Table 1 demonstrate the effects of the individual measures: efficient vulcanization system only (2(V)), carbon black with a medium iodine number only (3(V)), silica with a silane coupling agent only (4(V)), and the combined measure of carbon black with a medium iodine number and silica with a silane coupling agent (5(V)). None of the comparison compounds simultaneously achieves the task of high durability even after aging (as evidenced by the elongation at break values) and low rolling resistance (derivable from the rebound resilience values at 70 °C).

Erst die spezielle Mischung 6(E) kann diesen Zielkonflikt in überraschender Weise lösen. Rückprallelastizität bei 70 °C und Bruchdehnung mit und ohne Alterung verhalten sich in einem Maße, welches über die zu erwartenden Effekte der jeweiligen Einzelmaßnahmen bei Weitem hinausgeht.Only the special compound 6(E) can resolve this conflict in a surprising way. Rebound resilience at 70 °C and elongation at break with and without aging behave to a degree that far exceeds the expected effects of the respective individual measures.

Eine signifikante Verbesserung der Haltbarkeit wird auch an den deutlich verbesserten Ermüdungsrissbeständigkeiten insbesondere nach Alterung, erkennbar. Die Probe aus der speziellen Mischung 6(E) hielt nach Alterung mit 70 kC in unerwarteter Weise deutlich mehr Lastwechseln stand als alle anderen Proben.A significant improvement in durability is also evident in the significantly improved fatigue crack resistance, especially after aging. The sample from the special compound 6(E) unexpectedly withstood significantly more load cycles than all other samples after aging at 70 kC.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 3632975A1 [0008]EP 3632975A1 [0008]
  • WO 2020065175A1 [0009]WO 2020065175A1 [0009]
  • WO 99/09036 [0027]WO 99/09036 [0027]
  • WO 2008/083241 A1 [0027]WO 2008/083241 A1 [0027]
  • WO 2008/083242 A1 [0027]WO 2008/083242 A1 [0027]
  • WO 2008/083243 A1 [0027]WO 2008/083243 A1 [0027]
  • WO 2008/083244 A1 [0027]WO 2008/083244 A1 [0027]
  • US 20080161477 A1 [0027]US 20080161477 A1 [0027]
  • EP 2 114 961 B1 [0027]EP 2 114 961 B1 [0027]

Claims (11)

Schwefelvernetzbare Kautschukmischung, insbesondere für das Hornprofil von Fahrzeugreifen, enthaltend wenigstens folgende Bestandteile: - zumindest einen Dienkautschuk, - 40 bis 90 phr (Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile der gesamten Kautschuke in der Mischung) zumindest eines Rußes, wobei der Ruß oder die Ruße im Mittel eine Jodzahl gemäß ASTM D 1510 von 55 bis 80 g/kg aufweist bzw. aufweisen, - 5 bis 20 phr zumindest einer Kieselsäure, - zumindest ein Silan-Kupplungsagens und - ein effizientes Vulkanisationssystem, das wenigstens einen Vulkanisationsbeschleuniger und elementaren Schwefel enthält, wobei das Massenverhältnis von Vulkanisationsbeschleuniger zu Schwefel 8:1 bis 3:1 beträgt.A sulfur-crosslinkable rubber mixture, particularly for the flange profile of vehicle tires, comprising at least the following components: - at least one diene rubber, - 40 to 90 phr (parts by weight, based on 100 parts by weight of the total rubber in the mixture) of at least one carbon black, wherein the carbon black or carbon blacks have an average iodine number according to ASTM D 1510 of 55 to 80 g/kg, - 5 to 20 phr of at least one silica, - at least one silane coupling agent, and - an efficient vulcanization system containing at least one vulcanization accelerator and elemental sulfur, wherein the mass ratio of vulcanization accelerator to sulfur is 8:1 to 3:1. Schwefelvernetzbare Kautschukmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie 50 bis 80 phr zumindest eines Rußes enthält, wobei der Ruß oder die Ruße im Mittel eine Jodzahl gemäß ASTM D 1510 von 55 bis 80 g/kg aufweist bzw. aufweisen.Sulphur-curable rubber compound according to Claim 1 , characterized in that it contains 50 to 80 phr of at least one carbon black, the carbon black or carbon blacks having or having on average an iodine number according to ASTM D 1510 of 55 to 80 g/kg. Schwefelvernetzbare Kautschukmischung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie Kieselsäure enthält, die aus Reisschalen-Asche hergestellt ist („rice husk ash silica“ (RHAS)).Sulphur-curable rubber compound according to Claim 1 or 2 , characterized in that it contains silica produced from rice husk ash (“rice husk ash silica” (RHAS)). Schwefelvernetzbare Kautschukmischung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie 1 - 15 phf (Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile Kieselsäure) zumindest eines Silan-Kupplungsagenzes enthält.Sulfur-crosslinkable rubber mixture according to at least one of the preceding claims, characterized in that it contains 1 - 15 phf (parts by weight, based on 100 parts by weight of silica) of at least one silane coupling agent. Schwefelvernetzbare Kautschukmischung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Massenverhältnis von Vulkanisationsbeschleuniger zu Schwefel 7:1 bis 3:1, vorzugsweise 6:1 bis 3,5:1, beträgt.Sulfur-crosslinkable rubber mixture according to at least one of the preceding claims, characterized in that the mass ratio of vulcanization accelerator to sulfur is 7:1 to 3:1, preferably 6:1 to 3.5:1. Schwefelvernetzbare Kautschukmischung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Vulkanisationsbeschleuniger ausgewählt ist bzw. sind aus der Gruppe, bestehend aus Mercaptobeschleunigern, Sulfenamidbeschleunigern, Sulfenimidbeschleunigern und Guanidinbeschleunigern.Sulfur-crosslinkable rubber mixture according to at least one of the preceding claims, characterized in that the vulcanization accelerator(s) is/are selected from the group consisting of mercapto accelerators, sulfenamide accelerators, sulfenimide accelerators and guanidine accelerators. Schwefelvernetzbare Kautschukmischung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Vulkanisationsbeschleuniger zumindest TBSI (N-tert-Butyl-2-Benzothiazolsulfenimid und/oder TBBS (N-tert-Butyl-2-benzothiazylsulfenamid) und/oder DCBS (N,N-Dicyclohexyl-2-benzothiazolsulfenamid) und/oder CBS (N-Cyclohexyl-2-benzothiazolsulfenamid) enthält.Sulfur-crosslinkable rubber mixture according to at least one of the preceding claims, characterized in that it contains at least TBSI (N-tert-butyl-2-benzothiazolesulfenimide and/or TBBS (N-tert-butyl-2-benzothiazylsulfenamide) and/or DCBS (N,N-dicyclohexyl-2-benzothiazolesulfenamide) and/or CBS (N-cyclohexyl-2-benzothiazolesulfenamide) as vulcanization accelerators. Schwefelvernetzbare Kautschukmischung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie 0,5 bis 1,5 phr Schwefel enthält.Sulfur-crosslinkable rubber mixture according to at least one of the preceding claims, characterized in that it contains 0.5 to 1.5 phr of sulfur. Schwefelvernetzbare Kautschukmischung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie - 20 bis 50 phr Naturkautschuk (NR) und - 50 bis 80 phr zumindest eines Butadienkautschuks (BR) enthält.Sulfur-crosslinkable rubber mixture according to at least one of the preceding claims, characterized in that it contains - 20 to 50 phr of natural rubber (NR) and - 50 to 80 phr of at least one butadiene rubber (BR). Fahrzeugreifen mit zumindest einem Bauteil, das aus einer mit Schwefel vulkanisierten Kautschukmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 besteht.Vehicle tyres with at least one component made of a sulphur-vulcanised rubber mixture according to one of the Claims 1 until 9 consists. Fahrzeugreifen, insbesondere Fahrzeugluftreifen, nach Anspruch 10, dessen Hornprofil aus einer mit Schwefel vernetzten Kautschukmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 besteht.Vehicle tires, in particular pneumatic vehicle tires, according to Claim 10 , whose horn profile is made of a sulphur-crosslinked rubber mixture according to one of the Claims 1 until 9 consists.
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