DE102024203747A1 - Sulphur-curable rubber compound, vulcanizate of the rubber compound and vehicle tires - Google Patents
Sulphur-curable rubber compound, vulcanizate of the rubber compound and vehicle tiresInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine schwefelvernetzbare Kautschukmischung, das Vulkanisat der Kautschukmischung und einen Fahrzeugreifen. Die Kautschukmischung enthält wenigstens folgende Bestandteile: a) 50 bis 100 phr zumindest eines Polyisoprens, b) 0 bis 50 phr zumindest eines Butadien-Kautschuks, wobei der Butadien-Kautschuk für die Anbindung von Kieselsäure funktionalisiert ist, c) 20 bis 100 phr zumindest eines hochoberflächigen Siliziumdioxids, d) 1 bis 30 phf an Silanen, ausgewählt aus zumindest zwei Organosiliziumverbindungen.The invention relates to a sulfur-crosslinkable rubber mixture, the vulcanizate of the rubber mixture, and a vehicle tire. The rubber mixture contains at least the following components: a) 50 to 100 phr of at least one polyisoprene, b) 0 to 50 phr of at least one butadiene rubber, wherein the butadiene rubber is functionalized for the attachment of silica, c) 20 to 100 phr of at least one high-surface-area silicon dioxide, d) 1 to 30 phr of silanes selected from at least two organosilicon compounds.
Description
Die Erfindung betrifft eine schwefelvernetzbare Kautschukmischung, deren Vulkanisat und einen Fahrzeugreifen. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung der schwefelvernetzbaren Kautschukmischung.The invention relates to a sulfur-crosslinkable rubber mixture, its vulcanizate, and a vehicle tire. Furthermore, the invention relates to the use of the sulfur-crosslinkable rubber mixture.
Die Kautschukzusammensetzung des Laufstreifens bestimmt in hohem Maße die Fahreigenschaften eines Fahrzeugreifens, insbesondere eines Fahrzeugluftreifens. Ebenso sind die Kautschukmischungen, die in Riemen, Schläuchen und Gurten Verwendung - vor allem in den mechanisch stark belasteten Stellen - finden, für Stabilität und Langlebigkeit dieser Gummiartikel im Wesentlichen verantwortlich. Daher werden an diese Kautschukmischungen für Fahrzeugluftreifen, Gurte, Riemen und Schläuche sehr hohe Anforderungen gestellt.The rubber composition of the tread largely determines the driving characteristics of a vehicle tire, especially a pneumatic tire. Likewise, the rubber compounds used in belts, hoses, and straps—especially in areas subject to high mechanical stress—are largely responsible for the stability and durability of these rubber products. Therefore, very stringent requirements are placed on these rubber compounds for pneumatic tires, belts, and hoses.
Es bestehen Zielkonflikte zwischen den meisten der bekannten Reifeneigenschaften wie Nassgriffverhalten, Bremsverhalten, Handling-Verhalten, Rollwiderstand, Wintereigenschaften, Abriebverhalten und Nassbremseigenschaften, wie insbesondere Reißeigenschaften.There are conflicting objectives between most of the known tire properties such as wet grip, braking, handling, rolling resistance, winter properties, abrasion and wet braking properties, especially tear properties.
Der vorliegenden Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, eine Kautschukmischung bereitzustellen, die im Vergleich zum Stand der Technik, wie er zum Beispiel in der Druckschrift
Überraschenderweise wird mit der erfindungsgemäßen Kautschukmischung, dem erfindungsgemäßen Vulkanisat und dem erfindungsgemäßen Fahrzeugreifen eine Verbesserung im Zielkonflikt aus Rollwiderstandsverhalten, Abriebverhalten, insbesondere der Abriebbeständigkeit, und Nassbremsverhalten, insbesondere dem Nassgriff, erzielt. Insbesondere wird das Rollwiderstandsverhalten verbessert.Surprisingly, the rubber mixture according to the invention, the vulcanizate according to the invention, and the vehicle tire according to the invention achieve an improvement in the conflicting objectives of rolling resistance behavior, abrasion behavior, in particular abrasion resistance, and wet braking behavior, in particular wet grip. In particular, the rolling resistance behavior is improved.
Gleichzeitig weist die erfindungsgemäße Kautschukmischung eine gute Verarbeitbarkeit, insbesondere Mischbarkeit und Extrudierbarkeit, auf, sodass auch das erfindungsgemäße Vulkanisat und der erfindungsgemäße Fahrzeugreifen gut verarbeitbar sind.At the same time, the rubber mixture according to the invention has good processability, in particular miscibility and extrudability, so that the vulcanizate according to the invention and the vehicle tire according to the invention are also easy to process.
Damit wird mit der erfindungsgemäßen Kautschukmischung, dem erfindungsgemäßen Vulkanisat sowie dem erfindungsgemäßen Fahrzeugreifen ebenfalls eine Verbesserung im Zielkonflikt aus der Verarbeitbarkeit und den genannten Eigenschaften, insbesondere dem Rollwiderstandsverhalten, dem Abriebverhalten und dem Nassbremsverhalten erzielt.Thus, with the rubber mixture according to the invention, the vulcanizate according to the invention and the vehicle tire according to the invention, an improvement is also achieved in the conflict of objectives between processability and the aforementioned properties, in particular the rolling resistance behavior, the abrasion behavior and the wet braking behavior.
Von der Erfindung sind sämtliche vorteilhafte 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 umfasst 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 scope of an advantageous embodiment with another feature designated, for example, as "particularly preferred" is also encompassed by the invention.
Im Folgenden werden die Bestandteile der erfindungsgemäßen schwefelvernetzbaren Kautschukmischung näher beschrieben. Sämtliche Angaben zu den Bestandteilen der erfindungsgemäßen Kautschukmischung jeglicher Abstufung bei der Bevorzugung dieser Merkmale gelten entsprechend ebenfalls für das erfindungsgemäße Vulkanisat, den erfindungsgemäßen Fahrzeugreifen sowie die erfindungsgemäße Verwendung.The components of the sulfur-crosslinkable rubber mixture according to the invention are described in more detail below. All information regarding the components of the rubber mixture according to the invention, regardless of the degree of preference given to these features, also applies accordingly to the vulcanizate according to the invention, the vehicle tire according to the invention, and the use according to the invention.
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 in dieser Schrift auf 100 Gewichtsteile der gesamten Masse aller in der Mischung vorhandenen Kautschuke bezogen mit einem Molekulargewicht Mw gemessen mittels GPC (Gel-Permeations-Chromatographie) in Anlehnung an ISO 13885-1 von größer als 20000 g/mol.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 in this document is based on 100 parts by weight of the total mass of all rubbers present in the compound with a molecular weight Mw of greater than 20,000 g/mol, measured by GPC (gel permeation chromatography) in accordance with ISO 13885-1.
Erfindungsgemäß enthält die Kautschukmischung wenigstens einen Dienkautschuk aus der Gruppe bestehend aus natürlichem Polyisopren (NR) und synthetischem Polyisopren (IR).According to the invention, the rubber mixture contains at least one diene rubber from the group consisting of natural polyisoprene (NR) and synthetic polyisoprene (IR).
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.Diene rubbers are rubbers that are produced by polymerization or copolymerization of dienes and/or cycloalkenes and thus have C=C double bonds either in the main chain or in the side groups.
Erfindungsgemäß enthält die Kautschukmischung weiterhin wenigstens einen Dienkautschuk, der ein Butadien-Kautschuk (Synonyme: BR, BR-Kautschuk, Polybutadien) ist.According to the invention, the rubber mixture further contains at least one diene rubber which is a butadiene rubber (synonyms: BR, BR rubber, polybutadiene).
Der erfindungsgemäße Butadien-Kautschuk ist explizit keiner der nachfolgend genannten Dienkautschuke, wie z.B. Butadien-Isopren-Kautschuk oder Styrol-Butadien-Kautschuk.The butadiene rubber according to the invention is explicitly none of the following dienes rubbers such as butadiene-isoprene rubber or styrene-butadiene rubber.
Weitere mögliche Dienkautschuke, die in der erfindungsgemäßen Mischung in kleineren Mengen enthalten sein können, sind Butadien-Isopren-Kautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), insbesondere lösungspolymerisiertem Styrol-Butadien-Kautschuk (SSBR) und emulsionspolymerisiertem Styrol-Butadien-Kautschuk (ESBR), Styrol-Isopren-Kautschuk, 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.Other possible diene rubbers which may be present in the mixture according to the invention in smaller amounts are 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, halobutyl rubber, polynorbornene, isoprene-isobutylene copolymer, ethylene-propylene-diene rubber, nitrile rubber, chloroprene rubber, acrylate rubber, fluorine rubber, silicone rubber, polysulfide rubber, epichlorohydrin rubber, styrene-isoprene-butadiene terpolymer, hydrogenated Acrylonitrile butadiene rubber and hydrogenated styrene butadiene rubber.
Die Mischung umfasst bevorzugt keine Flüssigkautschuke, also insbesondere keine Kautschuke, die bei Raumtemperatur und Umgebungsdruck flüssig sind.The mixture preferably does not comprise any liquid rubbers, i.e. in particular no rubbers that are liquid at room temperature and ambient pressure.
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.
Der erfindungsgemäße Dienkautschuk umfasst 50 bis 100 phr Polyisopren, bevorzugt 55 bis 85 phr Polyisopren, besonders bevorzugt 60 bis 80 phr, welches bevorzugt natürliches Polyisopren (NR) ist.The diene rubber according to the invention comprises 50 to 100 phr of polyisoprene, preferably 55 to 85 phr of polyisoprene, particularly preferably 60 to 80 phr, which is preferably natural polyisoprene (NR).
Der erfindungsgemäße Dienkautschuk umfasst weiterhin 0 bis 50 phr Butadien-Kautschuk (BR), bevorzugt 10 bis 40 phr, besonders bevorzugter 15 bis 25 phr Butadien-Kautschuk.The diene rubber according to the invention further comprises 0 to 50 phr of butadiene rubber (BR), preferably 10 to 40 phr, particularly preferably 15 to 25 phr of butadiene rubber.
Mit der Kombination aus 50 bis 100, bevorzugt 55 bis 85 phr, besonders bevorzugt 60 bis 80 phr Polyisopren, bevorzugt natürliches Polyisopren (NR), und 0 bis 50 phr, bevorzugt 10 bis 40 phr, besonders bevorzugter 15 bis 25 phr Butadien-Kautschuk (BR) wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besonders gut gelöst und die Kautschukmischung weist eine besonders optimale Prozessierbarkeit auf.With the combination of 50 to 100, preferably 55 to 85 phr, particularly preferably 60 to 80 phr of polyisoprene, preferably natural polyisoprene (NR), and 0 to 50 phr, preferably 10 to 40 phr, particularly preferably 15 to 25 phr of butadiene rubber (BR), the object underlying the invention is achieved particularly well and the rubber mixture has particularly optimal processability.
Bevorzugt addieren sich die Anteile an NR und BR annähernd zu 100 phr oder genau zu 100,00 phr.Preferably, the proportions of NR and BR add up to approximately 100 phr or exactly 100.00 phr.
Für den Fall, dass die Kautschukmischung weniger als 100 phr an NR und BR enthält, ist wenigstens ein weiterer Kautschuk, bevorzugt wenigstens ein weiterer Dienkautschuk, der aus der obigen Liste ausgewählt ist, enthalten, sodass die Summe der enthaltenen Kautschuke definitionsgemäß 100 phr ergibt.In the event that the rubber mixture contains less than 100 phr of NR and BR, at least one further rubber, preferably at least one further diene rubber selected from the above list, is contained, so that the sum of the rubbers contained is, by definition, 100 phr.
Der in der erfindungsgemäßen Kautschukmischung enthaltene Butadien-Kautschuk (Polybutadien, BR) ist bevorzugt vom low-cis-Typ. Unter den sogenannten high-cis- und low-cis-Typen werden Polybutadiene mit einem cis-Anteil größer oder gleich 90 Gew.-% (Gewichts-%, high-cis-Typ) bzw. Polybutadiene mit einem cis-Anteil kleiner als 90 Gew.-% (low-cis-Typ) verstanden.The butadiene rubber (polybutadiene, BR) contained in the rubber mixture according to the invention is preferably of the low-cis type. The so-called high-cis and low-cis types are understood to mean polybutadienes with a cis content greater than or equal to 90 wt.% (high-cis type) or polybutadienes with a cis content less than 90 wt.% (low-cis type).
Die eingesetzten Polybutadiene können mit Modifizierungen und Funktionalisierungen endgruppenmodifiziert und/oder entlang der Polymerketten funktionalisiert sein. Die Polybutadiene können einfach oder beliebig mehrfach modifiziert sein. Bei der Modifizierung kann es sich um solche mit Hydroxy-Gruppen und/oder Ethoxy-Gruppen und/oder Epoxy-Gruppen und/oder Siloxan-Gruppen und/oder Amino-Gruppen und/oder Aminosiloxan und/oder Carboxy-Gruppen 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 polybutadienes used can be end-group modified with modifications and functionalizations and/or functionalized along the polymer chains. The polybutadienes can be modified once or multiple times. 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 part of such functionalizations.
Der in der vorliegenden Kautschukmischung verwendete BR-Kautschuk ist ein spezifisch für die Anbindung von Siliziumdioxid bzw. Kieselsäure funktionalisierter BR, der bevorzugt eine Glasübergangstemperatur Tg unter -70 °C, bevorzugt unter -75 °C. Die Glasübergangstemperatur Tg ist bevorzugt nicht kälter als -110 °C, bevorzugt nicht kälter als -100 °C, bevorzugter nicht unter -95 °C. Eine bevorzugte Glasübergangstemperatur liegt zwischen -85 °C und -95 °C oder zwischen -75 °C und - 85 °C.The BR rubber used in the present rubber mixture is a BR specifically functionalized for the bonding of silicon dioxide or silica, which preferably has a glass transition temperature Tg below -70°C, preferably below -75°C. The glass transition temperature Tg is preferably not colder than -110°C, preferably not colder than -100°C, and more preferably not below -95°C. A preferred glass transition temperature is between -85°C and -95°C or between -75°C and -85°C.
Der in der vorliegenden Kautschukmischung verwendete BR-Kautschuk ist bevorzugt vom low-cis-Typ.The BR rubber used in the present rubber mixture is preferably of the low-cis type.
Die Kettenenden des in der vorliegenden Kautschukmischung verwendeten BR-Kautschuks sind bevorzugt für die Anbindung von Kieselsäuren funktionalisiert.The chain ends of the BR rubber used in the present rubber mixture are preferably functionalized for the attachment of silicas.
Der in der vorliegenden Kautschukmischung verwendete BR-Kautschuk ist bevorzugt nicht ölverstreckt.The BR rubber used in the present rubber compound is preferably not oil extended.
Der in der vorliegenden Kautschukmischung verwendete BR-Kautschuk weist bevorzugt eine gewichtsmittlere Molmasse Mw, gemessen mittels GPC (in Anlehnung an
Es können auch mehrere der vorgenannten BR-Kautschuke gemischt sein. Auf flüssige Liquid-BR-Kautschuke wird in der vorliegenden Kautschukmischung hingegen bevorzugt verzichtet.Several of the aforementioned BR rubbers can also be blended. However, liquid BR rubbers are preferably avoided in this rubber mixture.
Die Begriffe „Kieselsäure“, „Silica“ und „Siliziumdioxid“ werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung synonym verwendet.The terms “silica”, “silica” and “silicon dioxide” are used synonymously in the present invention.
Der für Silica funktionalisierte BR-Kautschuk wird in der vorliegenden Kautschukmischung bevorzugt mit einem hochoberflächigen Siliziumdioxid, wie später genauer spezifiziert, gemischt.In the present rubber mixture, the silica-functionalized BR rubber is preferably blended with a high-surface area silicon dioxide, as specified in more detail later.
Der funktionalisierte BR-Kautschuk kann mehrere Funktionalisierungen aufweisen und z.B. auch für eine Wechselwirkung mit Ruß funktionalisiert sein.The functionalized BR rubber can have multiple functionalizations and, for example, can also be functionalized for interaction with carbon black.
Die Kombination ermöglicht einen unerwartet deutlichen Leistungsvorteil der Kautschukmischung. Es zeigt sich unerwartet eine deutliche Verbesserung des Rollwiderstands sowie ein unerwartet verbessertes Nassbremsverhalten sowie ein unerwartet gutes Abriebsverhalten.The combination enables an unexpectedly significant performance advantage of the rubber compound. It shows a significant improvement in rolling resistance, as well as unexpectedly improved wet braking performance and unexpectedly good abrasion behavior.
Beispielhafte, in der vorliegenden Erfindung benutze BR-Kautschuke sind z.B. BR511 der Firma Eneos (Tg = -78 °C, funktionalisiert, Mw = 361.000 g/mol, 37% trans-Gehalt und 30% cis-Gehalt und 30% Vinylgehalt, hohe Siliziumdioxid-Affinität) oder KBR820 der Firma KKPC (Tg = -92 °C, funktionalisiert, 40,5% cis-Gehalt und 12% Vinylgehalt, hohe Siliziumdioxid-Affinität). Die %-Angaben sind jeweils Gewichts-%.Examples of BR rubbers used in the present invention include BR511 from Eneos (Tg = -78 °C, functionalized, Mw = 361,000 g/mol, 37% trans content and 30% cis content and 30% vinyl content, high silicon dioxide affinity) or KBR820 from KKPC (Tg = -92 °C, functionalized, 40.5% cis content and 12% vinyl content, high silicon dioxide affinity). The percentages are in each case by weight.
Erfindungsgemäß enthält die Kautschukmischung als weiteren Bestandteil 20 bis 100 phr, bevorzugt 30 bis 70 phr, besonders bevorzugt 40 bis 60 phr, bevorzugter 45 bis 55 phr mindestens eines Siliziumdioxids.According to the invention, the rubber mixture contains as a further component 20 to 100 phr, preferably 30 to 70 phr, particularly preferably 40 to 60 phr, more preferably 45 to 55 phr of at least one silicon dioxide.
Das mindestens eine Siliziumdioxid weist eine mittlere Stickstoff-Oberfläche (BET-Oberfläche) gemäß
Das mindestens eine Siliziumdioxid weist bevorzugt weiterhin eine mittlere CTAB-Oberfläche gemäß ASTM D 3765 von über 200 m2/g, bevorzugt 200 bis 400 m2/g, bevorzugter 200 bis 300 m2/g, besonders bevorzugt 245 bis 300 m2/g.The at least one silicon dioxide preferably further has an average CTAB surface area according to ASTM D 3765 of more than 200 m2/g, preferably 200 to 400 m2/g, more preferably 200 to 300 m2/g, particularly preferably 245 to 300 m2/g.
Das mindestens eine Siliziumdioxid ist bevorzugt amorphes Siliziumdioxid, bevorzugt gefällte Kieselsäure, die auch als gefälltes Siliziumdioxid bezeichnet wird.The at least one silicon dioxide is preferably amorphous silicon dioxide, preferably precipitated silica, which is also referred to as precipitated silicon dioxide.
Mit der beschriebenen CTAB-Oberfläche weist das verwendete Siliziumdioxid eine äußerst hohe spezifische Oberfläche auf und wird als Ultra High Surface-Siliziumdioxid klassifiziert.With the described CTAB surface, the silicon dioxide used has an extremely high specific surface area and is classified as ultra-high surface silicon dioxide.
Durch die damit verbundene erhöhte Verstärkungswirkung in Kautschukmischungen ergeben sich vorteilhafte Abriebeigenschaften.The associated increased reinforcing effect in rubber compounds results in advantageous abrasion properties.
Mit der vorliegenden Erfindung ist es überraschenderweise gelungen, ein gutes Abriebverhalten zu erzielen, bei einer gleichzeitig guten Verarbeitbarkeit und bei überraschend verbesserten Rollwiderstandseigenschaften.With the present invention, it has surprisingly been possible to achieve good abrasion behavior, while at the same time offering good processability and surprisingly improved rolling resistance properties.
Es ist dabei überraschenderweise eine Verbesserung im Zielkonflikt aus Rollwiderstandsverhalten, Abriebverhalten und Nassbremsverhalten sowie eine Verbesserung im Zielkonflikt aus den genannten Eigenschaften und der Verarbeitbarkeit gelungen.Surprisingly, an improvement in the conflicting objectives of rolling resistance, abrasion and wet braking performance as well as an improvement in the conflicting objectives of the aforementioned properties and processability was achieved.
Ein geeignetes Siliziumdioxid mit einer mittleren BET-Oberfläche von 275 m2/g und einer mittleren CTAB-Oberfläche von 250 m2/g ist beispielsweise unter dem Handelsnamen Premium SW der Firma Solvay Silica Korea Co., Ltd erhältlich.A suitable silicon dioxide with an average BET surface area of 275 m2/g and an average CTAB surface area of 250 m2/g is available, for example, under the trade name Premium SW from Solvay Silica Korea Co., Ltd.
Es hat sich zudem überraschenderweise herausgestellt, dass besonders gute Eigenschaften, insbesondere im Zielkonflikt aus Rollwiderstandsverhalten, Abriebverhalten, Nassbremsen sowie der Verarbeitbarkeit der Kautschukmischung erzielt werden, wenn eine gezielte Auswahl der Art und Menge des Dienkautschuks, insbesondere des NR und des BR sowie des Siliziumdioxids getroffen wird. It has also surprisingly been found that particularly good properties, especially in the conflicting objectives of rolling resistance, abrasion behavior, wet braking and processability of the rubber compound, are achieved when a targeted selection of the type and quantity of diene rubber, in particular NR and BR, as well as silicon dioxide, is made.
Bevorzugt enthält die Kautschukmischung dieser vorstehend genannten Ausführungsformen zudem vergleichsweise geringe Mengen an Weichmachern, und zwar bevorzugt in Mengen von 0 bis 20 phr, bevorzugt 0 bis 10 phr, besonders bevorzugt 1 bis 5 phr. Der oder die enthaltenen Weichmacher sind dabei bevorzugt aus den unten genannten Substanzen ausgewählt.The rubber mixture of these aforementioned embodiments preferably also contains comparatively small amounts of plasticizers, preferably in amounts of 0 to 20 phr, preferably 0 to 10 phr, particularly preferably 1 to 5 phr. The plasticizer(s) contained are preferably selected from the substances mentioned below.
Die erfindungsgemäße Kautschukmischung inklusive sämtlicher Ausführungsformen kann zudem wenigstens einen weiteren Füllstoff enthalten, der verstärkend wirkt oder nicht verstärkend wirkt.The rubber mixture according to the invention, including all embodiments, may also contain at least one further filler which has a reinforcing effect or which does not have a reinforcing effect.
Weitere verstärkende Füllstoffe sind insbesondere Ruße, bevorzugt ausgewählt aus Industrierußen und Pyrolyse-Rußen, wobei Industrieruße weiter bevorzugt sind, und weiteren Siliziumdioxiden, welche eine CTAB-Oberfläche gemäß ASTM D 3765 von weniger als 190 m2/g aufweisen.Further reinforcing fillers are in particular carbon blacks, preferably selected from industrial carbon blacks and pyrolysis carbon blacks, with industrial carbon blacks being more preferred, and further silicon dioxides, which have a CTAB surface area according to ASTM D 3765 of less than 190 m2/g.
Zum Einsatz kommen können dabei die dem Fachmann bekannten Ruße für Kautschukmischungen. In einer Ausführungsform hat der Ruß eine Jodzahl, gemäß ASTM D 1510, die auch als Jodadsorptionszahl bezeichnet wird, zwischen 30 und 250 g/kg, bevorzugt 40 bis 180 g/kg, besonders bevorzugt 40 bis 100 g/kg, und ganz besonders bevorzugt 60 bis 90 kg/g.Carbon blacks for rubber compounds known to those skilled in the art can be used. In one embodiment, the carbon black has an iodine number according to ASTM D 1510, also known as the iodine adsorption number, of between 30 and 250 g/kg, preferably 40 to 180 g/kg, more preferably 40 to 100 g/kg, and most preferably 60 to 90 kg/g.
Die eingesetzten Ruße haben bevorzugt eine DBP-Zahl gemäß ASTM D 2414 von 80 bis 200 ml/100 g, bevorzugt 100 bis 200 ml/100g, besonders bevorzugt 110 bis 180 ml/100g. Die DBP-Zahl gemäß ASTM D 2414 bestimmt das spezifische Absorptionsvolumen eines Rußes oder eines hellen Füllstoffes mittels Dibutylphthalat. Zu den zum Einsatz kommenden Rußen zählen auch die sogenannten „recovered“, also zurückgewonnen/recycelten, Ruße. Die zum Einsatz kommenden Ruße können auch oxidiert sein.The carbon blacks used preferably have a DBP number according to ASTM D 2414 of 80 to 200 ml/100 g, preferably 100 to 200 ml/100 g, and particularly preferably 110 to 180 ml/100 g. The DBP number according to ASTM D 2414 determines the specific absorption volume of a carbon black or a light-colored filler using dibutyl phthalate. The carbon blacks used also include so-called "recovered" or recycled carbon blacks. The carbon blacks used can also be oxidized.
Die Gesamtmenge an enthaltenen Rußen entspricht den fachüblichen Mengen, bevorzugt 0 bis 50 phr.The total amount of carbon black contained corresponds to the usual amounts, preferably 0 to 50 phr.
In der Kautschukmischung kann optional auch Kohle enthalten sein. Dabei kann es sich beispielsweise um gemahlene Stein- oder Braunkohle handeln. Vorzugsweise wird als Kohle jedoch HTC-Kohle eingesetzt, welche mittels hydrothermaler Karbonisierung von wenigstens einer Ausgangssubstanz hergestellt ist. Die Abkürzung „HTC“ steht für hydrothermale Karbonisierung, welche im Stand der Technik bekannt ist. Hierbei wird wenigstens eine Ausgangssubstanz zusammen mit Wasser in einer geschlossenen druck- und hitzebeständigen Vorrichtung, wie insbesondere einem Autoklaven, erhitzt. Das Ausgangsgemisch ist somit eine Suspension und/oder Lösung der Ausgangssubstanz(en) in Wasser. Dabei wird durch das Erhitzen und dem damit erzeugten Wasserdampf ein erhöhter Druck erzeugt, der insbesondere von der Temperatur und dem Füllgrad der Vorrichtung abhängig ist. Bei der hydrothermalen Karbonisierung wird der Prozess, der in der Natur in vielen Millionen von Jahren zur Entstehung von Braunkohle führt, innerhalb kurzer Zeit, meist wenigen Stunden, nachgeahmt. Unter „HTC-Kohle“ wird der Feststoff verstanden, der das Produkt der hydrothermalen Karbonisierung ist.Coal may optionally be included in the rubber mixture. This can be, for example, ground hard coal or lignite. However, HTC coal is preferably used as the coal, which is produced by hydrothermal carbonization of at least one starting substance. The abbreviation "HTC" stands for hydrothermal carbonization, which is well known in the art. In this process, at least one starting substance is heated together with water in a closed, pressure- and heat-resistant device, such as an autoclave. The starting mixture is thus a suspension and/or solution of the starting substance(s) in water. The heating and the resulting steam generate increased pressure, which depends in particular on the temperature and the filling level of the device. In hydrothermal carbonization, the process that naturally leads to the formation of lignite over many millions of years is imitated within a short period of time, usually a few hours. "HTC coal" refers to the solid that is the product of hydrothermal carbonization.
Ruße und Kohle können auch als Gemisch eingesetzt werden.Soot and coal can also be used as a mixture.
Gemäß vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung enthält die Kautschukmischung wenigstens einen weiteren verstärkenden Füllstoff, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Rußen, bevorzugt ausgewählt aus Industrierußen und Pyrolyse-Rußen, wobei Industrieruße weiter bevorzugt sind.According to advantageous embodiments of the invention, the rubber mixture contains at least one further reinforcing filler which is selected from the group consisting of carbon blacks, preferably selected from industrial carbon blacks and pyrolysis carbon blacks, with industrial carbon blacks being further preferred.
Besonders geeignet und bevorzugt ist dabei ein Ruß des Types N339.A carbon black of type N339 is particularly suitable and preferred.
Bevorzugt umfassen die Füllstoffe kaum oder keine weiteren Siliziumdioxide, welche eine CTAB-Oberfläche gemäß ASTM D 3765 von weniger als 200 m2/g bzw. eine BET-Oberfläche von weniger als 210 m2/g aufweisen. Unter „kaum“ wird hier eine Menge von maximal 5 phr, bevorzugt maximal 1,5 phr verstanden.The fillers preferably contain little or no other silicon dioxides that have a CTAB surface area according to ASTM D 3765 of less than 200 m2/g or a BET surface area of less than 210 m2/g. "Little" is understood here to mean a maximum amount of 5 phr, preferably a maximum of 1.5 phr.
Zu den weiteren (nicht verstärkenden) Füllstoffen zählen im Rahmen der vorliegenden Erfindung Alumosilicate, Kaolin, Kreide, Stärke, Magnesiumoxid, Titandioxid oder Kautschukgele sowie Fasern (wie zum Beispiel Aramidfasern, Glasfasern, Carbonfasern, Cellulosefasern).Other (non-reinforcing) fillers within the scope of the present invention include aluminosilicates, kaolin, chalk, starch, magnesium oxide, titanium dioxide or rubber gels as well as fibers (such as aramid fibers, glass fibers, carbon fibers, cellulose fibers).
Weitere ggf. verstärkende Füllstoffe sind z.B. Kohlenstoffnanoröhrchen (carbon nanotubes (CNT) inklusive diskreter CNTs, sogenannte hollow carbon fibers (HCF) und modifizierte CNT enthaltend eine oder mehrere funktionelle Gruppen, wie Hydroxy-, Carboxy und Carbonyl-Gruppen), Graphit und Graphene und sogenannte „carbon-silica dual-phase filler“.Other potentially reinforcing fillers include carbon nanotubes (CNTs) including discrete CNTs, so-called hollow carbon fibers (HCFs) and modified CNTs containing one or more functional groups, such as hydroxyl, carboxy and carbonyl groups), graphite and graphene and so-called “carbon-silica dual-phase fillers”.
Erfindungsgemäß enthält die Kautschukmischung weiterhin 1 bis 30 phf Silane in Form von zumindest zwei Organosiliziumverbindungen.According to the invention, the rubber mixture further contains 1 to 30 phf of silanes in the form of at least two organosilicon compounds.
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 Füllstoffe.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 fillers.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung bezieht sich phf auf sämtliche vorhandene Siliciumdioxide, inklusive der erfindungsgemäß enthaltenen und weiteren Siliciumdioxide. Das bedeutet, dass andere eventuell vorhandene Füllstoffe wie Ruße nicht in die Berechnung der Silanmenge mit eingehen.In the context of this application, phf refers to all silicon dioxides present, including those contained in the invention and other silicon dioxides. This means that any other fillers present, such as carbon black, are not included in the calculation of the silane quantity.
Bevorzugt enthält die Kautschukmischung als Silane zumindest
- a) 1 bis 30 phf, bevorzugt 3 bis 30 phf, besonders bevorzugt 3 bis 20 phf, ganz besonders bevorzugt 5 bis 15 phf, wenigstens eines Silans A, welches ausgewählt ist aus den Silanen mit den allgemeinen Summenformeln A-I) und A-XI):
A-I) (R1)oSi-R20-(S-R30)m-Sx-(R30-S)m-R20-Si(R1)o; und optional b) 0,5 bis 30 phf, bevorzugt 2 bis 30 phf, besonders bevorzugt 3 bis 15 phf, ganz besonders bevorzugt 3 bis 10 phf, wenigstens eines Silans B, welches ausgewählt ist aus den Silanen mit den allgemeinen Summenformeln B-I), B-01) und B-02):A-XI) (R1)oSi-R2-(S-R3)q-S-X; B-I) (R1)oSi-R4-(S-R5)u-S-R4-Si(R1)o; B-01) (R1)oSi-R10-Si(R1)o; B-02) (R1)oSi-R9;
wobei die Indizes o unabhängig voneinander gleich 1, 2 oder 3 sind;
und wobei die Reste R1 gleich oder verschieden voneinander sind und ausgewählt sind aus C1-C20-Alkoxygruppen, C6-C20-Phenoxygruppen, C2-C10-cyclischen Dialkoxygruppen, C2-C20-Dialkoxygruppen, C4-C20-Cycloalkoxygruppen, C6-C20-Arylgruppen, C1-C20-Alkylgruppen, C2-C20-Alkenylgruppen, C2-C20-Alkinylgruppen, C7-C20-Aralkylgruppen, Halogeniden oder Alkylpolyethergruppen -O-(R6 -O)r-R7, wobei die Reste R6 gleich oder verschieden sind und verzweigte oder unverzweigte, gesättigte oder ungesättigte, aliphatische, aromatische oder gemischt aliphatische/aromatische zweibindige C1-C30-Kohlenwasserstoffgruppen sind, r eine ganze Zahl von 1 bis 30 ist und die Reste R7 unsubstituierte oder substituierte, verzweigte oder unverzweigte einbindige Alkyl-, Alkenyl-, Aryl- oder Aralkylgruppen sind,
oder zwei R1 entsprechen einer Dialkoxygruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen, wobei dann o < 3 ist,
oder es können zwei oder mehr Silane gemäß den Formeln A-I), A-XI), B-I), B-01) und/oder B-02) über Reste R1 oder durch Kondensation verbrückt sein, wobei dann o pro Molekül < 3 ist; und wobei die Bedingung gilt, dass in den Formeln A-I), A-XI), B-I), B-01) und B-02) in jeder (R1)oSi-Gruppe wenigstens ein R1 aus denjenigen oben genannten Möglichkeiten ausgewählt ist, bei der dieses R1
- i) über ein Sauerstoffatom an das Siliziumatom gebunden ist oder
- ii) ii) ein Halogenid ist;
und wobei der Rest R9 ausgewählt ist aus C6-C20-Arylgruppen, C1-C20-Alkylgruppen, C2-C20-Alkenylgruppen, C2-C20-Alkinylgruppen, C7-C20-Aralkylgruppen;
und wobei die Reste R2, R3, R4, R5, R10, R20, R30 in jedem Molekül und innerhalb eines Moleküls gleich oder verschieden sind und verzweigte oder unverzweigte, gesättigte
oder ungesättigte, aliphatische, aromatische oder gemischt aliphatische/aromatische zweibindige C1-C30-Kohlenwasserstoffgruppen sind;
und wobei x eine ganze Zahl von 2 bis 10 ist; und wobei m gleich 0 oder 1 oder 2 oder 3 ist; und q gleich 1 oder 2 oder 3 ist; und u gleich 1 oder 2 oder 3 ist;
und X ein Wasserstoffatom oder eine -C(=O)-R8 Gruppe ist, wobei R8 ausgewählt ist aus Wasserstoff, C1-C20-Alkylgruppen, C6-C20-Arylgruppen, C2-C20-Alkenylgruppen und C7-C20-Aralkylgruppen.The rubber mixture preferably contains as silanes at least
- a) 1 to 30 phf, preferably 3 to 30 phf, particularly preferably 3 to 20 phf, very particularly preferably 5 to 15 phf, of at least one silane A, which is selected from the silanes having the general empirical formulas AI) and A-XI):
AI) (R 1 ) o Si-R 20 -(SR 30 ) m -S x -(R 30 -S) m -R 20 -Si(R 1 ) o ; and optionally b) 0.5 to 30 phf, preferably 2 to 30 phf, particularly preferably 3 to 15 phf, very particularly preferably 3 to 10 phf, of at least one silane B, which is selected from the silanes having the general empirical formulas BI), B-01) and B-02):A-XI) (R 1 ) o Si-R 2 -(SR 3 ) q -SX; BI) (R 1 ) o Si-R 4 -(SR 5 ) u -SR 4 -Si(R 1 ) o ; B-01) (R 1 ) o Si-R 10 -Si(R 1 ) o ; B-02) (R 1 ) o Si-R 9 ;
where the indices o are independently equal to 1, 2 or 3;
and wherein the radicals R 1 are identical or different from one another and are selected from C 1 -C 20 alkoxy groups, C 6 -C 20 phenoxy groups, C 2 -C 10 cyclic dialkoxy groups, C 2 -C 20 dialkoxy groups, C 4 -C 20 cycloalkoxy groups, C 6 -C 20 aryl groups, C 1 -C 20 alkyl groups, C 2 -C 20 alkenyl groups, C 2 -C 20 alkynyl groups, C 7 -C 20 aralkyl groups, halides or alkylpolyether groups -O-(R 6 -O) r -R 7 , wherein the radicals R 6 are identical or different and are branched or unbranched, saturated or unsaturated, aliphatic, aromatic or mixed aliphatic/aromatic divalent C 1 -C 30 -hydrocarbon groups, r is an integer from 1 to 30 and the radicals R 7 are unsubstituted or substituted, branched or unbranched monovalent alkyl, alkenyl, aryl or aralkyl groups,
or two R 1 correspond to a dialkoxy group with 2 to 10 carbon atoms, where o is < 3,
or two or more silanes according to the formulas AI), A-XI), BI), B-01) and/or B-02) can be bridged via radicals R 1 or by condensation, in which case o per molecule is <3; and the condition applies that in the formulas AI), A-XI), BI), B-01) and B-02) in each (R 1 ) o Si group at least one R 1 is selected from those possibilities mentioned above, in which this R 1
- i) is bonded to the silicon atom via an oxygen atom or
- ii) ii) is a halide;
and wherein the radical R 9 is selected from C 6 -C 20 aryl groups, C 1 -C 20 alkyl groups, C 2 -C 20 alkenyl groups, C 2 -C 20 alkynyl groups, C 7 -C 20 aralkyl groups;
and wherein the radicals R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 10, R 20 , R 30 are the same or different in each molecule and within a molecule and are branched or unbranched, saturated
or unsaturated, aliphatic, aromatic or mixed aliphatic/aromatic divalent C 1 -C 30 hydrocarbon groups;
and wherein x is an integer from 2 to 10; and wherein m is 0 or 1 or 2 or 3; and q is 1 or 2 or 3; and u is 1 or 2 or 3;
and X is a hydrogen atom or a -C(=O)-R 8 group, where R 8 is selected from hydrogen, C 1 -C 20 alkyl groups, C 6 -C 20 aryl groups, C 2 -C 20 alkenyl groups and C 7 -C 20 aralkyl groups.
Das als Bestandteil a) erfindungsgemäß enthaltene Silan A ist durch die Sx-, wobei der Index x eine ganze Zahl von 2 bis 10 ist, bzw. durch die S-X-Gruppierung ein Silan, welches an Polymere anbinden kann. Dies ist im Falle der S-X-Gruppierung durch Abspalten von X, also des Wasserstoffatoms oder der -C(=O)-R8 Gruppe, möglich.The silane A contained as component a) according to the invention is a silane that can bind to polymers due to the S x - group, where x is an integer from 2 to 10, or the SX group. In the case of the SX group, this is possible by removing X, i.e., the hydrogen atom or the -C(=O)-R 8 group.
Im Fall der Sx-Gruppierung mit x gleich 2 bis 10 wird dies durch Aufspaltung der Polysulfidgruppe ermöglicht.In the case of the S x grouping with x equal to 2 to 10, this is made possible by splitting the polysulfide group.
Es können auch verschiedene Silane des Typs A, also mit verschiedenen Gruppen Sx- und/oder S-X im Gemisch vorliegen.Different silanes of type A, i.e. with different S x and/or SX groups, can also be present in the mixture.
Das erfindungsgemäß enthaltene Silan B weist keine oder einzelne Schwefelatome auf, die nicht an die Polymerketten des Dienkautschuks anbinden können, da die chemische Bindung -C-S-C- sich während der Vulkanisation üblicherweise nicht öffnet.The silane B contained according to the invention has no or only single sulfur atoms that cannot bond to the polymer chains of the diene rubber, since the chemical bond -C-S-C- does not usually open during vulcanization.
Das erfindungsgemäß enthaltene Silan B ist somit ein sogenanntes „nicht-anbindendes Silan“, wobei insbesondere die „Nicht-Anbindung an Dienkautschuke“ gemeint ist.The silane B contained according to the invention is thus a so-called “non-binding silane”, which particularly means “non-binding to diene rubbers”.
Es können auch verschiedene Silane des Typs B) im Gemisch vorliegen.Different silanes of type B) may also be present in the mixture.
Bevorzugt sind als Silan A zumindest 5 phf bis 15 phf des Silans gemäß Formel A-XII) enthalten:
Bevorzugt sind als Silan B zumindest 3 phf bis 10 phf des Silans gemäß Formel B-II) enthalten:
Mit einer derartigen Kombination der Silane A und B, bevorzugt der Silane gemäß den Formeln A-XII) und B-II) wird in Kombination mit den weiteren erfindungsgemäß enthaltenen Bestandteilen die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besonders gut gelöst.With such a combination of silanes A and B, preferably the silanes according to formulas A-XII) and B-II), in combination with the other components contained according to the invention, the object underlying the invention is achieved particularly well.
Bevorzugt beträgt die Gesamtmenge an enthaltenen Silanen A inklusive sämtlicher Ausführungsformen 3 bis 30 phf, besonders bevorzugt 3 bis 20 phf, ganz besonders bevorzugt 5 bis 15 phf.The total amount of silanes A present, including all embodiments, is preferably 3 to 30 phf, particularly preferably 3 to 20 phf, very particularly preferably 5 to 15 phf.
Bevorzugt beträgt die Gesamtmenge an enthaltenen Silanen B inklusive sämtlicher Ausführungsformen 2 bis 30 phf, besonders bevorzugt 3 bis 15 phf, ganz besonders bevorzugt 3 bis 10 phf.The total amount of silanes B present, including all embodiments, is preferably 2 to 30 phf, particularly preferably 3 to 15 phf, very particularly preferably 3 to 10 phf.
Insbesondere mit den bevorzugten, besonders bevorzugten und ganz besonders bevorzugten Mengen und Ausführungsformen der Silane A und B ergeben sich sehr gute Eigenschaften hinsichtlich der Zielkonflikte aus Abrieb, Rollwiderstand, Nassbremseigenschaften und der Verarbeitbarkeit der Kautschukmischung. Besonders bevorzugt beträgt das Molverhältnis an enthaltenen Silanen A zu enthaltenen Silanen B 20:80 bis 90:10, bevorzugt 45:55 bis 80:20.Particularly with the preferred, particularly preferred, and very particularly preferred amounts and embodiments of silanes A and B, very good properties are achieved with regard to the conflicting objectives of abrasion, rolling resistance, wet braking properties, and processability of the rubber mixture. The molar ratio of silanes A to silanes B is particularly preferably 20:80 to 90:10, preferably 45:55 to 80:20.
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) Ozonschutzwachse und Alterungsschutzmittel, wie z. B. Diamine, wie N-Phenyl-N'-(1 ,3-dimethylbutyl)-p-phenylendiamin (6PPD), N,N'-Diphenyl-p-phenylendiamin (DPPD), N,N'-Ditolyl-p-phenylendiamin (DTPD), N-(1 ,4-dimethylpentyl)-N'-phenyl-p-phenylendiamin (7PPD), N-Isopropyl-N'-phenyl-p-phenylendiamin (IPPD), und/oder Dihydrochinoline, wie 2,2,4-Trimethyl-1 ,2-dihydrochinolin (TMQ), und/oder substituierte Bisphenole, wie 2,2'-Methylenbis(4-methyl-6-tert-butylphenol) (BPH), und/oder substituierte Phenole, wie Butylhydroxytoluol (BHT),
- 2) Aktivatoren, wie z. B. Zinkoxid und Fettsäuren (z. B. Stearinsäure) und/oder sonstige Aktivatoren, wie Zinkkomplexe wie z.B. Zinkethylhexanoat,
- 3) weitere Aktivatoren und/oder Agenzien für die Anbindung von Füllstoffen, insbesondere Ruß oder Siliziumdioxid, wie beispielsweise S-(3-Aminopropyl)-Thioschwefelsäure und/oder deren Metallsalze (Anbindung an Ruß) sowie weitere Silan-Kupplungsagenzien (Anbindung an Siliziumdioxid, insbesondere Kieselsäure) außer den erfindungsgemäß enthaltenen Silanen A und B,
- 4) Kohlenwasserstoffharze, wie insbesondere Phenolharze, insbesondere als Klebharze,
- 5) Mastikationshilfsmittel, wie z. B. 2,2'-Dibenzamidodiphenyldisulfid (DBD) und
- 6) Prozesshilfsmittel, wie insbesondere Fettsäureester und Metallseifen, wie z.B. Zinkseifen und/oder Calciumseifen,
- 7) Weichmacher, wie insbesondere wie aromatische, naphthenische oder paraffinische Mineralölweichmacher, wie z.B. MES (Mild Extraction Solvate) oder RAE (Residual Aromatic Extract) oder TDAE (Treated Distillate Aromatic Extract), oder Rubber-to-Liquid-Öle (RTL) oder Biomass-to-Liquid-Öle (BTL) bevorzugt mit einem Gehalt an polycyclischen Aromaten von weniger als 3 Gew.-% gemäß Methode IP 346 oder Triglyceride, wie z. B. Rapsöl, oder Faktisse oder Kohlenwasserstoffharze oder Flüssigkautschuk in Form von flüssigen Polymeren, deren mittleres Molekulargewicht (Bestimmung per GPC = gel permeation chromatography, in Anlehnung an ISO 11344) zwischen 500 und 20000 g/mol liegt.
- 1) Ozone protection waxes and ageing inhibitors, such as diamines such as N-phenyl-N'-(1,3-dimethylbutyl)-p-phenylenediamine (6PPD), N,N'-diphenyl-p-phenylenediamine (DPPD), N,N'-ditolyl-p-phenylenediamine (DTPD), N-(1,4-dimethylpentyl)-N'-phenyl-p-phenylenediamine (7PPD), N-isopropyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine (IPPD), and/or dihydroquinolines such as 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline (TMQ), and/or substituted bisphenols such as 2,2'-methylenebis(4-methyl-6-tert-butylphenol) (BPH), and/or substituted phenols such as butylhydroxytoluene (BHT),
- 2) Activators such as zinc oxide and fatty acids (e.g. stearic acid) and/or other activators such as zinc complexes such as zinc ethylhexanoate,
- 3) further activators and/or agents for the bonding of fillers, in particular carbon black or silicon dioxide, such as S-(3-aminopropyl)-thiosulphuric acid and/or its metal salts (bonding to carbon black) and further silane coupling agents (bonding to silicon dioxide, in particular silicic acid) in addition to the silanes A and B contained according to the invention,
- 4) Hydrocarbon resins, such as phenolic resins, in particular as adhesive resins,
- 5) Mastication aids, such as 2,2'-dibenzamidodiphenyl disulfide (DBD) and
- 6) Processing aids, such as fatty acid esters and metal soaps, such as zinc soaps and/or calcium soaps,
- 7) Plasticizers, in particular aromatic, naphthenic or paraffinic mineral oil plasticizers, such as MES (Mild Extraction Solvate) or RAE (Residual Aromatic Extract) or TDAE (Treated Distillate Aromatic Extract), 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 triglycerides, such as rapeseed oil, or factices or hydrocarbon resins or liquid rubber in the form of liquid polymers whose average molecular weight (determined by GPC = gel permeation chromatography, based on ISO 11344) is between 500 and 20,000 g/mol.
Bei der Verwendung von Mineralöl ist dieses bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus DAE (Destillated Aromatic Extracts), RAE (Residual Aromatic Extract), TDAE (Treated Destillated Aromatic Extracts), MES (Mild Extracted Solvents) und naphthenischen Ölen.When using mineral oil, it is preferably selected from the group consisting of DAE (Distilled Aromatic Extracts), RAE (Residual Aromatic Extract), TDAE (Treated Distilled Aromatic Extracts), MES (Mild Extracted Solvents) and naphthenic oils.
Der Mengenanteil der Gesamtmenge an weiteren Zusatzstoffen beträgt bevorzugt 3 bis 150 phr, besonders bevorzugt 3 bis 100 phr und ganz besonders bevorzugt 5 bis 80 phr.The proportion of the total amount of further additives is preferably 3 to 150 phr, particularly preferably 3 to 100 phr and most preferably 5 to 80 phr.
Die erfindungsgemäße Kautschukmischung wird bevorzugt vulkanisiert verwendet, insbesondere in Fahrzeugreifen oder anderen vulkanisierten technischen Gummiartikeln.The rubber mixture according to the invention is preferably used in vulcanized form, in particular in vehicle tires or other vulcanized technical rubber articles.
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 Vulkanisation der erfindungsgemäßen Kautschukmischung wird bevorzugt in Anwesenheit von Schwefel und/oder Schwefelspendern mit Hilfe von Vulkanisationsbeschleunigern durchgeführt, wobei einige Vulkanisationsbeschleuniger zugleich als Schwefelspender wirken können. Dabei ist der Beschleuniger ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Thiazolbeschleunigern, Mercaptobeschleunigern, Sulfenamidbeschleunigern, Thiocarbamatbeschleunigern, Thiurambeschleunigern, Thiophosphatbeschleunigern, Thioharnstoffbeschleunigern, Xanthogenat-Beschleunigern und Guanidin-Beschleunigern. Bevorzugt ist die Verwendung wenigstens eines Sulfenamidbeschleunigers, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus N-Cyclohexyl-2-benzothiazolsufenamid (CBS), N,N-Dicyclohexylbenzothiazol-2-sulfenamid (DCBS), Benzothiazyl-2-sulfenmorpholid (MBS), N-tert-Butyl-2-benzothiazylsulfenamid (TBBS), N-tert-Butyl-2-benzothiazolsulfenimid (TBSI), und/oder wenigstens eines Guanidin-Beschleunigers, wie Diphenylguanidin (DPG).The vulcanization of the rubber mixture according to the invention is preferably carried out in the presence of sulfur and/or sulfur donors using vulcanization accelerators, whereby some vulcanization accelerators can also act as sulfur donors. The accelerator is selected from the group consisting of thiazole accelerators, mercapto accelerators, sulfenamide accelerators, thiocarbamate accelerators, thiuram accelerators, thiophosphate accelerators, thiourea accelerators, xanthate accelerators, and guanidine accelerators. Preference is given to using at least one sulfenamide accelerator selected from the group consisting of N-cyclohexyl-2-benzothiazolesufenamide (CBS), N,N-dicyclohexylbenzothiazole-2-sulfenamide (DCBS), benzothiazyl-2-sulfenemorpholide (MBS), N-tert-butyl-2-benzothiazylsulfenamide (TBBS), N-tert-butyl-2-benzothiazolesulfenimide (TBSI), and/or at least one guanidine accelerator, such as diphenylguanidine (DPG).
Insbesondere können auch zwei oder mehrere Beschleuniger eingesetzt werden.In particular, two or more accelerators can be used.
Als schwefelspendende Substanz können dabei alle dem Fachmann bekannten schwefelspendenden Substanzen verwendet werden.All sulfur-donating substances known to the person skilled in the art can be used as sulfur-donating substances.
Ferner kann in der Kautschukmischung eines oder mehrere Reversionsschutzmittel, wie beispielsweise 1 ,6-Bis(N,N-dibenzylthiocarbamoyldithio)hexan, Hexamethylen-1 ,6-bis(thiosulfat) Dinatriumsalz-Dihydrat, und/oder Tetrabenzylthiuramdisulfid (TBzTD), eingesetzt werden.Furthermore, one or more reversion inhibitors, such as 1,6-bis(N,N-dibenzylthiocarbamoyldithio)hexane, hexamethylene-1,6-bis(thiosulfate) disodium salt dihydrate, and/or tetrabenzylthiuram disulfide (TBzTD), can be used in the rubber mixture.
Außerdem können in der Kautschukmischung Vulkanisationsverzögerer vorhanden sein.In addition, vulcanization retarders may be present in the rubber compound.
Die Herstellung der Kautschukmischung erfolgt ansonsten nach dem in der Kautschukindustrie üblichen Verfahren, bei dem zunächst in einer oder mehreren Mischstufen eine Grundmischung mit allen Bestandteilen außer dem Vulkanisationssystem (z. B. Schwefel und vulkanisationsbeeinflussende Substanzen) hergestellt wird. Durch Zugabe des Vulkanisationssystems in den Mischstufen, bevorzugt in der letzten Mischstufe, wird die Fertigmischung erzeugt.Otherwise, the rubber compound is produced according to the process commonly used in the rubber industry, in which a base compound containing all components except the vulcanization system (e.g., 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 the mixing stages, preferably in the last mixing stage.
Die Fertigmischung wird z.B. durch einen Extrusionsvorgang oder Kalandrieren weiterverarbeitet und in die entsprechende Form gebracht. Die erfindungsgemäße Kautschukmischung ist besonders für die Verwendung in Fahrzeugreifen, insbesondere Fahrzeugluftreifen geeignet. Hierbei ist die Anwendung in allen Reifenbauteilen prinzipiell denkbar, insbesondere und bevorzugt im Laufstreifen und/oder der Seitenwand, ganz besonders bevorzugt im Laufstreifen. Im Falle eines Laufstreifens mit Cap/Base-Konstruktion wird die erfindungsgemäße Kautschukmischung bevorzugt wenigstens in der Cap verwendet.The finished mixture is further processed, for example, by extrusion or calendering, and formed into the appropriate shape. The rubber mixture according to the invention is particularly suitable for use in vehicle tires, especially pneumatic vehicle tires. Application in all tire components is conceivable in principle, in particular and preferably in the tread and/or sidewall, most preferably in the tread. In the case of a tread with a cap/base construction, the rubber mixture according to the invention is preferably used at least in the cap.
Zur Verwendung in Fahrzeugreifen wird die Mischung als Fertigmischung vor der Vulkanisation in die entsprechende Form, bevorzugt einer Seitenwand und/oder eines Laufstreifens, gebracht und bei der Herstellung des Fahrzeugreifenrohlings wie bekannt aufgebracht.For use in vehicle tires, the mixture is formed as a ready-mix into the appropriate shape, preferably a sidewall and/or a tread, before vulcanization and is applied as known during the production of the green vehicle tire.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Kautschukmischung zur Verwendung als sonstige Body-Mischung in Fahrzeugreifen erfolgt wie bereits beschrieben. Der Unterschied liegt in der Formgebung nach dem Extrusionsvorgang bzw. dem Kalandrieren der Mischung. Die so erhaltenen Formen der noch unvulkanisierten Kautschukmischung für eine oder mehrere unterschiedliche Body-Mischungen dienen dann dem Aufbau eines Reifenrohlings.The rubber mixture according to the invention for use as a body compound in vehicle tires is produced as already described. The difference lies in the shaping after the extrusion process or calendering of the mixture. The resulting shapes of the still unvulcanized rubber mixture for one or more different body compounds are then used to construct a green tire.
Als Body-Mischung werden hierbei die Kautschukmischungen für die sonstigen Bauteile eines Reifens bezeichnet, wie im Wesentlichen Hornprofil, Trennplatte, Innenseele (Innenschicht), Kernprofil, Gürtel, Schulter, Gürtelprofil, Karkasse, Wulstverstärker, Wulstprofil und Bandage.The body compound refers to the rubber compounds for the other components of a tire, such as the horn profile, separator plate, inner liner (inner layer), core profile, belt, shoulder, belt profile, carcass, bead reinforcement, bead profile and bandage.
Zur Verwendung der erfindungsgemäßen Kautschukmischung in Riemen und Gurten, insbesondere in Fördergurten, wird die extrudierte noch unvulkanisierte Mischung in die entsprechende Form gebracht und dabei oder nachher häufig mit Festigkeitsträgern, z.B. synthetische Fasern oder Stahlcorde, versehen. Anschließend erfolgt die Weiterverarbeitung durch Vulkanisation.For use of the rubber mixture according to the invention in belts and straps, especially conveyor belts, the extruded, still unvulcanized mixture is molded into the appropriate shape and, during or afterward, often provided with reinforcements, e.g., synthetic fibers or steel cords. Further processing then takes place by vulcanization.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist wie eingangs bereits ausgeführt auch ein Vulkanisat, welches durch Schwefelvulkanisation wenigstens einer erfindungsgemäßen Kautschukmischung inklusive sämtlicher bevorzugter Merkmale erhalten ist. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist wie eingangs bereits ausgeführt auch ein Fahrzeugreifen, der in wenigstens einem Bauteil wenigstens ein erfindungsgemäßes Vulkanisat inklusive sämtlicher bevorzugter Merkmale aufweist.As already stated at the outset, the present invention also provides a vulcanizate obtained by sulfur vulcanization of at least one rubber mixture according to the invention, including all of the preferred features. As already stated at the outset, the present invention also further provides a vehicle tire comprising at least one vulcanizate according to the invention, including all of the preferred features, in at least one component.
Unter Fahrzeugreifen werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung Fahrzeugluftreifen und Vollgummireifen, inklusive Reifen für Industrie- und Baustellenfahrzeuge, LKW-, PKW- sowie Zweiradreifen verstanden.For the purposes of the present invention, vehicle tires are understood to mean pneumatic vehicle tires and solid rubber tires, including tires for industrial and construction vehicles, truck, car and two-wheel tires.
Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßer Fahrzeugreifen, der wenigstens ein erfindungsgemäßes Vulkanisat inklusive sämtlicher bevorzugter Merkmale wenigstens im Laufstreifen und/oder der Seitenwand, besonders bevorzugt wenigstens im Laufstreifen, aufweist.A vehicle tire according to the invention is preferred which has at least one vulcanizate according to the invention including all preferred features at least in the tread and/or the sidewall, particularly preferably at least in the tread.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist wie eingangs bereits ausgeführt die Verwendung der erfindungsgemäßen schwefelvernetzbaren Kautschukmischung inklusive sämtlicher bevorzugter Merkmale zur Herstellung von technischen Gummiartikeln, wie Bälgen, Förderbändern, Luftfedern, Gurten, Riemen oder Schläuchen, sowie Schuhsohlen.A further subject matter of the present invention, as already stated at the outset, is the use of the sulfur-crosslinkable rubber mixture according to the invention, including all preferred features, for the production of technical rubber articles, such as bellows, conveyor belts, air springs, belts, straps or hoses, as well as shoe soles.
Die Erfindung soll nun anhand von Vergleichs- und Ausführungsbeispielen, die in Tabellen 1 und 3 zusammengefasst sind, näher erläutert werden.The invention will now be explained in more detail using comparative and exemplary embodiments, which are summarized in Tables 1 and 3.
Die erfindungsgemäßen Beispiele sind mit E1 und E2 und die Vergleichsbeispiele mit V1 und V2 gekennzeichnet. Weiterhin sind in Tabelle 3 die erfindungsgemäßen Beispiele E10 und E20 offenbart.The inventive examples are designated E1 and E2, and the comparative examples are designated C1 and C2. Furthermore, Table 3 discloses the inventive examples E10 and E20.
Verwendete Substanzen:
SSBR: Sprintan SLR 3402, Fa. Trinseo, Glasübergangstemperatur Tg = -62 °C, funktionalisiert, Mw = 470.000 g/mol,
Sprintan SLR 3402 ist ein lösungspolymerisiertes Styrol-Butadien-Copolymer, mit 15% Styrol- und 30% Vinyl-Gehalt.Substances used:
SSBR: Sprintan SLR 3402, Trinseo, glass transition temperature Tg = -62 °C, functionalized, Mw = 470,000 g/mol,
Sprintan SLR 3402 is a solution-polymerized styrene-butadiene copolymer with 15% styrene and 30% vinyl content.
B1: BR500, Fa. Eneos (JSR), Tg = -88 °C, funktionalisiert, Mw = 512.000 g/mol, BR500 ist ein Butadien-Kautschuk (BR) mit niedrigem cis-Gehalt. BR500 hat 49% trans-gehalt und 35% cis-Gehalt und 15% Vinylgehalt. BR500 ist funktionalisiert und weist eine hohe Carbon Black (Ruß)-Affinität auf.B1: BR500, Eneos (JSR), Tg = -88 °C, functionalized, Mw = 512,000 g/mol. BR500 is a butadiene rubber (BR) with a low cis content. BR500 has a 49% trans content, 35% cis content, and 15% vinyl content. BR500 is functionalized and exhibits a high carbon black (soot) affinity.
BR 2: BR511, Fa. Eneos (JSR), Tg = -78 °C, funktionalisiert, Mw = 361.000 g/mol, BR511 ist ein Butadien-Kautschuk (BR) mit niedrigem cis-Gehalt. BR511 hat 37% trans-gehalt und 30% cis-Gehalt und 30% Vinylgehalt. BR511 ist funktionalisiert und weist eine hohe Siliziumdioxid-Affinität auf.BR 2: BR511, Eneos (JSR), Tg = -78 °C, functionalized, Mw = 361,000 g/mol. BR511 is a butadiene rubber (BR) with a low cis content. BR511 has a 37% trans content, 30% cis content, and 30% vinyl content. BR511 is functionalized and exhibits a high affinity for silicon dioxide.
BR 3: KBR820, Fa. KKPC (Kumho), Tg = -92 °C, funktionalisiert, KBR820 ist ein Butadien-Kautschuk (BR) mit niedrigem cis-Gehalt. KBR820 hat 40,5% cis-Gehalt und 12% Vinylgehalt. KBR820 ist funktionalisiert und weist eine hohe Siliziumdioxid-Affinität auf.BR 3: KBR820, KKPC (Kumho), Tg = -92 °C, functionalized. KBR820 is a butadiene rubber (BR) with a low cis content. KBR820 has a 40.5% cis content and a 12% vinyl content. KBR820 is functionalized and exhibits a high affinity for silica.
Ruß:
- - in V1: BC2123, Fa. Birla Carbon,
- - ansonsten: BC2123 oder N220, Fa. Birla Carbon; oder N339, Fa. Orion Engineered Carbons.
- - in V1: BC2123, Birla Carbon,
- - otherwise: BC2123 or N220, Birla Carbon; or N339, Orion Engineered Carbons.
Kieselsäure 1: Zeosil® 1165MP, Fa. Solvay, mittlere CTAB-Oberfläche 157 m2/g, mittlere BET-Oberfläche 161 m2/g,Silica 1: Zeosil® 1165MP, Solvay, average CTAB surface area 157 m2/g, average BET surface area 161 m2/g,
Kieselsäure 2: Premium SW, Fa. Solvay, mittlere CTAB-Oberfläche 250 m2/g, mittlere BET-Oberfläche 275 m2/g,Silica 2: Premium SW, Solvay, average CTAB surface area 250 m2/g, average BET surface area 275 m2/g,
Silan 1: Mischung aus Organosiliziumverbindungen mit mindestens zwei Bestandteilen mit der folgenden Struktur gemäß den Formeln A-XII): (EtO)3Si-(CH2)3-S-(CH2)6-S-C(=O)-CH3
und B-II): (EtO)3Si-(CH2)3-S-(CH2)6-S-(CH2)3-Si(OEt)3 Silane 1: Mixture of organosilicon compounds with at least two components having the following structure according to formulas A-XII): (EtO) 3 Si-(CH 2 ) 3 -S-(CH 2 ) 6 -SC(=O)-CH 3
and B-II): (EtO) 3 Si-(CH 2 ) 3 -S-(CH 2 ) 6 -S-(CH 2 ) 3 -Si(OEt) 3
Silan 2: Bis-[3-(triethoxysilyl)-propyl]-disulfid (TESPD, Silan mit 75% S2), Fa. Evonik IndustriesSilane 2: Bis-[3-(triethoxysilyl)propyl] disulfide (TESPD, silane with 75% S 2 ), from Evonik Industries
Silan 3: 3-Octanoylthio-1 -propyltriethoxysilan, NXT, Fa. Momentive
- 1) Sonstige Zusatzstoffe: Zinkoxid, Zinkseife, Stearinsäure, Weichmacher, Alterungsschutzmittel, Ozonschutzwachs, flüssiges Polybutadien
- 2) DPG und Vulkanisierungschemikalien (Vulkachemikalien): Sulfenamid-Beschleuniger und Schwefel
- 1) Other additives: zinc oxide, zinc soap, stearic acid, plasticizer, anti-aging agent, ozone protection wax, liquid polybutadiene
- 2) DPG and vulcanization chemicals (vulcan chemicals): sulfenamide accelerators and sulfur
Das Silan gemäß Formel A-XII) wurde folgendermaßen hergestellt:
- Na2CO3 (59,78 g; 0,564 mol) und eine wässrige Lösung von NaSH (40% in Wasser; 79,04 g; 0,564 mol) wurden mit Wasser (97,52 g) vorgelegt. Dann wurde Tetrabutylphosphoniumbromid (TBPB) (50% in Wasser; 3,190 g; 0,005 mol) zugegeben und Acetylchlorid (40,58 g; 0,517 mol) über 1 h zugetropft wobei die Reaktionstemperatur bei 25-32 °C gehalten wurde. Nach vollständiger Zugabe des Acetylchlorids wurde 1 h bei Raumtemperatur gerührt. Dann wurde TBPB (50% in Wasser; 3,190 g; 0,005 mol) und 1 -Chlor-6-thiopropyltriethoxysilylhexan (s. oben; 167,8 g; 0,470 mol) zugegeben und 3-5 h am Rückfluss erhitzt. Der Reaktionsfortschritt wurde mittels Gaschromatographie verfolgt. Als das 1 -Chlor-6-thiopropyltriethoxy-silylhexan zu >96% abreagiert war wurde Wasser zugegeben bis sich alle Salze gelöst hatten und die Phasen wurden separiert. Die flüchtigen Bestandteile der organischen Phase wurden unter vermindertem Druck entfernt und S-(6-((3-(Triethoxysilyl)-propyl)thio)hexyl)thioacetat) als gelbe bis braune Flüssigkeit erhalten (Ausbeute: 90%, Molverhältnis: 97% S-(6-((3-(Triethoxysilyl)propyl)thio)hexyl)thioacetat (Silan A-XII), 3% Bis(thiopropyltriethoxysilyl)hexan (Silan B-II); Gew.-%: 96 Gew.-% S-(6-((3-(Triethoxysilyl)propyl)thio)hexyl)thioacetat (Silan A-XII), 4 Gew.-% 1,6-Bis(thiopropyltriethoxysilyl)hexan (Silan B-II)).
- Na 2 CO 3 (59.78 g; 0.564 mol) and an aqueous solution of NaSH (40% in water; 79.04 g; 0.564 mol) were initially charged with water (97.52 g). Tetrabutylphosphonium bromide (TBPB) (50% in water; 3.190 g; 0.005 mol) was then added, and acetyl chloride (40.58 g; 0.517 mol) was added dropwise over 1 h, maintaining the reaction temperature at 25-32 °C. After complete addition of the acetyl chloride, the mixture was stirred at room temperature for 1 h. TBPB (50% in water; 3.190 g; 0.005 mol) and 1-chloro-6-thiopropyltriethoxysilylhexane (see above; 167.8 g; 0.470 mol) were then added and heated to reflux for 3-5 h. The reaction progress was monitored by gas chromatography. When the 1-chloro-6-thiopropyltriethoxysilylhexane had reacted to >96%, water was added until all salts had dissolved, and the phases were separated. The volatile components of the organic phase were removed under reduced pressure and S-(6-((3-(triethoxysilyl)propyl)thio)hexyl)thioacetate) was obtained as a yellow to brown liquid (yield: 90%, molar ratio: 97% S-(6-((3-(triethoxysilyl)propyl)thio)hexyl)thioacetate (silane A-XII), 3% bis(thiopropyltriethoxysilyl)hexane (silane B-II); wt%: 96 wt% S-(6-((3-(triethoxysilyl)propyl)thio)hexyl)thioacetate (silane A-XII), 4 wt% 1,6-bis(thiopropyltriethoxysilyl)hexane (silane B-II)).
Das Silan der Formel B-II): 1 ,6-Bis(thiopropyltriethoxysilyl)hexan) wurde folgendermaßen hergestellt:
- Zu Mercaptopropyltriethoxysilan (62,0 g; 0,260 mol; 2,10 eq) wird Natriumethanolat (21 % in EtOH; 82,3 g; 0,254 mol; 2,05 eq) so zudosiert, dass die Reaktionstemperatur nicht 35 °C übersteigt. Nach vollständiger Zugabe wird 2 h am Rückfluss erhitzt. Dann wird das Reaktionsgemisch zu 1,6-Dichlorhexan (19,2 g; 0,124 mol; 1 ,00 eq) über 1,5 h bei 80 °C zugegeben. Nach vollständiger Zugabe wird 3 h am Rückfluss erhitzt und anschließend auf Raumtemperatur erkalten gelassen. Ausgefallene Salze werden abfiltriert und das Produkt unter vermindertem Druck vom Lösungsmittel befreit. Das Produkt (Ausbeute: 88%, Reinheit: > 99% im13 C-NMR) wurde als klare Flüssigkeit erhalten.
- Sodium ethanolate (21% in EtOH; 82.3 g; 0.254 mol; 2.05 eq) was added to mercaptopropyltriethoxysilane (62.0 g; 0.260 mol; 2.10 eq) at a rate such that the reaction temperature did not exceed 35 °C. After the addition was complete, the mixture was heated at reflux for 2 h. The reaction mixture was then added to 1,6-dichlorohexane (19.2 g; 0.124 mol; 1.00 eq) over 1.5 h at 80 °C. After the addition was complete, the mixture was heated at reflux for 3 h and then allowed to cool to room temperature. Precipitated salts were filtered off, and the product was freed from the solvent under reduced pressure. The product (yield: 88%, purity: > 99% by 13 C NMR) was obtained as a clear liquid.
NMR-Methode: Die in den obigen Beispielen als Analysenergebnisse angegebenen Molverhältnisse und Massenanteile stammen aus13 C-NMR-Messungen mit den folgenden Kennzahlen: 100.6 MHz, 1000 Scans, Lösungsmittel CDCb, interner Standard für die Kalibrierung: Tetramethylsilan, Relaxationshilfsmittel Cr(acac)s, für die Bestimmung des Massenanteils im Produkt wurde eine definierte Menge Dimethylsulfon als interner Standard zugegeben und aus den Molverhältnissen der Produkte dazu der Massenanteil berechnet.NMR method: The molar ratios and mass fractions given as analytical results in the above examples are derived from 13 C NMR measurements with the following parameters: 100.6 MHz, 1000 scans, solvent CDCb, internal standard for calibration: tetramethylsilane, relaxation aid Cr(acac)s, to determine the mass fraction in the product, a defined amount of dimethyl sulfone was added as an internal standard and the mass fraction was calculated from the molar ratios of the products.
Die Massenanteile sind in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1:
Die Mischungsherstellung erfolgte nach dem in der Kautschukindustrie üblichen Verfahren unter üblichen Bedingungen in 2-5 Stufen.The compound was manufactured according to the process customary in the rubber industry under standard conditions in 2-5 stages.
Aus sämtlichen Mischungen wurden Prüfkörper durch Vulkanisation nach t95 bis t100 (gemessen am Moving Die Rheometer gemäß ASTM D 5289-12/
- • Shore A Härte bei Raumtemperatur (RT) und bei 70 °C gemäß ISO 868,
- • Rückprallelastizität bei Raumtemperatur (RT) und bei 70 °C gemäß ISO 4662,
- • Spannungswert bei 300% Dehnung (M 300) bei RT und 70 °C, Zugfestigkeit sowie Bruchdehnung bei Raumtemperatur (RT), gemäß DIN 53 504.
- • Shore A hardness at room temperature (RT) and at 70 °C according to ISO 868,
- • Rebound resilience at room temperature (RT) and at 70 °C according to ISO 4662,
- • Tensile strength at 300% elongation (M 300) at RT and 70 °C, tensile strength and elongation at break at room temperature (RT), according to DIN 53 504.
Ferner wurden Reifentests durchgeführt, und zwar in den Vergleichsbeispielen V1 und V2 sowie in den erfindungsgemäßen Beispielen E1 und E2 mit der Mischung jeweils als Laufstreifencap. Folgende Testmethoden wurden angewandt:
- • Nassbremsen: ABS-Bremsen aus 80 km/h, nasser Beton, niedriges p (low p),
- • Rollwiderstand: gemäß ISO 28580
- • Abrieb: Relativer Gewichtsverlust der jeweiligen Reifen nach 15000 km bis 20000 km Straßenfahrt bei einer mittleren Temperatur von 5 bis 10 °C.
- • Wet braking: ABS braking from 80 km/h, wet concrete, low p,
- • Rolling resistance: according to ISO 28580
- • Wear: Relative weight loss of the respective tires after 15,000 km to 20,000 km of road travel at an average temperature of 5 to 10 °C.
Die Messwerte werden jeweils relativ zu den Messwerten des Vergleichsbeispiels V1 in % angegeben. Eine höhere Prozentzahl bedeutet ein besseres Reifenverhalten. Tabelle 2
Wie in Tabelle 2 erkennbar wird mit den erfindungsgemäßen Kautschukmischungen, insbesondere der Mischung E1, in erfindungsgemäßen Reifen überraschenderweise ein deutlich verbessertes Nassbremsverhalten erzielt bei weiterhin mindestens gleichem bzw. verbesserten Rollwiderstandverhalten und Abriebverhalten gegenüber V1. Gegenüber V2 kann der Rollwiderstand und das Abriebverhalten deutlich und der Nassbremsverhalten nochmals weiter verbessert werden.As can be seen in Table 2, the rubber mixtures according to the invention, in particular mixture E1, surprisingly achieve significantly improved wet braking performance in tires according to the invention, while still maintaining at least the same or even improved rolling resistance and abrasion performance compared to V1. Compared to V2, the rolling resistance and abrasion performance can be significantly improved, and the wet braking performance can be further improved.
Der Reifen gemäß E2 weist ein besonders vorteilhaftes Abriebverhalten und Rollwiderstandsverhalten auf.The E2 tire has particularly advantageous abrasion and rolling resistance characteristics.
Ferner weisen die erfindungsgemäßen Kautschukmischungen eine optimale Verarbeitbarkeit, insbesondere Mischbarkeit und Extrudierbarkeit, auf. Damit wird der Zielkonflikt aus den genannten Eigenschaften durch die erfindungsgemäße Kautschukmischung auf einem höheren Niveau gelöst.Furthermore, the rubber mixtures according to the invention exhibit optimal processability, in particular miscibility and extrudability. Thus, the conflicting objectives of the aforementioned properties are resolved at a higher level by the rubber mixture according to the invention.
Weiterhin wurden modifizierte erfindungsgemäße Beispiele für Kautschukmischungen E10 und E20 getestet. E10 und E20 entsprechen E1 und E2 (siehe Tabelle 1) bis auf, dass der Anteil an BR jeweils von 20 phr auf 40 phr erhöht und der Anteil an NR jeweils von 80 phr auf 60 phr gesenkt wurde.Furthermore, modified examples of rubber compounds according to the invention, E10 and E20, were tested. E10 and E20 correspond to E1 and E2 (see Table 1), except that the BR content was increased from 20 phr to 40 phr and the NR content was reduced from 80 phr to 60 phr.
Für E10 und E20 ergeben sich analog zu den Messungen aus Tabelle 2 die in Tabelle 3 beschriebenen Messergebnisse. Hieran ist zu erkennen, dass die erfindungsgemäße Aufgabe auch durch eine Mischung gemäß den Beispielen E10 oder E20 gelöst wird. Tabelle 3
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- WO 2023 104 252 A1 [0004]WO 2023 104 252 A1 [0004]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- ISO 13885-1 [0029]ISO 13885-1 [0029]
- DIN ISO 9277 [0037]DIN ISO 9277 [0037]
- ISO 6502 [0112]ISO 6502 [0112]
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