WO2008074567A1 - Rubber mixture and tires - Google Patents
Rubber mixture and tires Download PDFInfo
- Publication number
- WO2008074567A1 WO2008074567A1 PCT/EP2007/062041 EP2007062041W WO2008074567A1 WO 2008074567 A1 WO2008074567 A1 WO 2008074567A1 EP 2007062041 W EP2007062041 W EP 2007062041W WO 2008074567 A1 WO2008074567 A1 WO 2008074567A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- rubber
- weight
- organosilane
- content
- organosilanes
- 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.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/34—Silicon-containing compounds
- C08K3/36—Silica
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
- B60C1/00—Tyres characterised by the chemical composition or the physical arrangement or mixture of the composition
- B60C1/0016—Compositions of the tread
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/54—Silicon-containing compounds
- C08K5/548—Silicon-containing compounds containing sulfur
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L15/00—Compositions of rubber derivatives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L21/00—Compositions of unspecified rubbers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L9/00—Compositions of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
- C08L9/06—Copolymers with styrene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/01—Use of inorganic substances as compounding ingredients characterized by their specific function
- C08K3/013—Fillers, pigments or reinforcing additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L19/00—Compositions of rubbers not provided for in groups C08L7/00 - C08L17/00
- C08L19/006—Rubber characterised by functional groups, e.g. telechelic diene polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L7/00—Compositions of natural rubber
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L9/00—Compositions of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
- Y02T10/86—Optimisation of rolling resistance, e.g. weight reduction
Definitions
- the invention relates to a sulfur-crosslinkable rubber compound, in particular for the tread of two-wheeled pneumatic tires, comprising at least one diene rubber, at least one polar filler and at least one silane coupling tang.
- the invention further relates to a pneumatic vehicle tire, in particular a two-wheeled tire, having a tread which consists at least in part of such a sulfur-vulcanized rubber mixture.
- the rolling resistance In order to influence the rolling resistance, it is known to vary the degree of filling, the type of filler, the crosslinking system and / or the glass transition temperature of the rubber. To influence tire properties such as abrasion, wet skid and rolling resistance, it is z. For example, it is known to use various styrene-butadiene copolymers with different styrene and vinyl contents and with different modifications for the rubber blends. It is known from EP 1 270 657 A1 to improve the properties of a tire with regard to wet grip, winter properties, abrasion and rolling resistance by using 30 to 90 phr of a solution-polymerized styrene-butadiene copolymer for the rubber mixture which forms the tire tread strip.
- S-SBR having a styrene content of 5 to 35% by weight and a vinyl content of 10 to 85% by weight.
- the S-SBR is coupled, for example with tin, and is chemically modified with an amino group.
- the rubber composition also contains 10 to 70 phr of at least one other diene rubber, 20 to 100 phr of silica, 1 to 15 phr of silane coupling agent and 5 to 60 phr of a specific plasticizer.
- EP 1 457 501 A1 discloses styrene-butadiene copolymers having a high vinyl content modified with primary amino groups and alkoxysilyl groups, processes for preparing these styrene-butadiene copolymers, rubber mixtures with these styrene-butadiene copolymers and tires whose Treads consist of this rubber mixture.
- the tires should be characterized by a good balance between abrasion resistance, durability, hysteresis loss and wet grip behavior.
- EP 1 153 972 A1 describes rubber compounds for tire treads which comprise styrene-butadiene copolymers having coupling centers with epoxide groups, optionally further diene rubbers, processing oil, silica and vulcanizing agent.
- the coupling centers are within the polymer backbone and not as end groups.
- the rubber compounds show good processability and should cause a low rolling resistance with good wet grip when tires.
- Polar fillers such as silica, silicates or aluminosilicates have on their surface polar groups, eg. For example, OH groups, and have been used for many years in rubber blends to improve the properties of rubber blends.
- silane Coupling agents used in rubber compounds.
- the silane coupling agents react with the superficial silanol groups of the silica or other polar groups during the mixing of the rubber or the rubber mixture (in situ) or even before the addition of the filler to the rubber in the sense of a pretreatment (pre-modification).
- the silane coupling agents used are bifunctional organosilanes which have at least one alkoxy, cycloalkoxy or phenoxy group as leaving group on the silicon atom and which have a vulcanization-reactive group as other functionality which, if appropriate, can undergo a chemical reaction with the double bonds of the polymer after cleavage.
- silane coupling agents z may be 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 3-thiocyanato-propyltrimethoxysilane or 3,3'-bis (triethoxysilylpropyl) polysulfanes having 2 to 8 sulfur atoms, such as. B. 3,3'-bis (triethoxysilylpropyl) tetrasulfan (TESPT), the corresponding disulfane (TESPD) or mixtures of the AnIf anen having 1 to 8 sulfur atoms with different
- silane coupling agents Used in the various sulfanes, are used in the tire industry almost exclusively silane coupling agents with sulfur chains. As a dosage of the silane coupling agents, the manufacturers recommend amounts of 1 to a maximum of 10 phf (parts per hundred parts of filament by weight), since then an optimal binding of the filler to the rubber (s) can take place.
- the invention is based on the object of providing rubber mixtures for the treads of pneumatic vehicle tires, in particular two-wheeled tires, which cause a reduced rolling resistance and a reduced abrasion while maintaining a good wet behavior during the tire.
- organosilanes as vulcanization reactive functional group having a sulfur chain with 2 to 8 sulfur atoms and the first organosilane a content of S 2 - organosilanes of at least 80 mol% and the second organosilane mixture one
- phr parts per hundred parts of rubber by weight
- 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 the rubbers present in the mixture.
- phf parts per hundred parts of filament by weight
- the dosage of the parts by weight of the individual substances is based on 100 parts by weight of the mass of polar filler, in particular silica, with which the silane coupling agent interacts.
- a diene rubber with functionalizations that can chemically or electrostatically interact with polar fillers different rubbers with For example, be modified amino, alkoxysilyl and / or epoxy groups.
- rubber types come z.
- natural rubber synthetic polyisoprene, polybutadiene and styrene-butadiene copolymers into consideration, which can also be coupled, for example with tin, can be used.
- Various functionalized diene rubbers can also be used in the blend.
- the diene rubber with the functionalizations is a solution-polymerized styrene-butadiene copolymer which is modified with primary amino groups, alkoxysilyl groups and / or epoxide groups.
- solution-polymerized styrene-butadiene copolymers for example, so-called HPR types from JSR Corporation, the preparation of which is disclosed, for example, in EP 1 457 501 A1, or NS 116 R from Nippon Zeon (see, for example, US Pat. No. 4,616,069) can be used ,
- the solution-polymerized styrene-butadiene copolymer preferably has a vinyl content of 35-80% by weight and a styrene content of 10-35% by weight.
- the amino groups and with alkoxysilyl groups functionalized solution polymerized styrene-butadiene copolymers HPR 355 (Tg: -27 0 C, 28 wt .-% styrene, 56 wt .-% vinyl) can and HPR (350 Tg: -35 0 C, 21% by weight of styrene, 55% by weight of vinyl) from JSR Corporation.
- the rubber mixture preferably contains silica in amounts of from 40 to 110 phr.
- silica content is concerned, in the context of the present invention it is possible in principle to use any finely divided precipitated silica which is conventionally used for the preparation of rubber mixtures.
- such silicas are used as a filler having a BET surface area (according to ASTM D 5604) of 35 to 350 m 2 / g, preferably from 145 to 270 m 2 / g, a CTAB surface (according to ASTM D 3765) of 30 to 350 m 2 / g, preferably from 120 to 285 m 2 / g, a pore volume (according to DIN 66133) of 0.2 to 3.4 mL / g, preferably from 0.7 to 1.7 mL / g and a DBP number (according to ASTM D 2414) of 50 to 300 mL / 100 g, preferably from 150 to 250 mL / 100 g.
- BET surface area accordinging to ASTM D 5604
- CTAB surface accordinging to ASTM D 3765
- a pore volume accordinging to DIN 66133
- a DBP number accordinging to ASTM D 2414
- silicas can thus z.
- B those of the type VN3 (trade name) of the company Degussa as well as highly dispersed silicic acids, so-called HD silicas, (eg Ultrasil 7000 from Degussa) are used.
- the rubber mixture according to the invention contains a total of 4-12 phf, preferably 6-10 phf, at least two organosilane mixtures as silane coupling agents, wherein the organosilanes as Vulcanisationsreoxide functional group having a sulfur chain with 2 to 8 sulfur atoms and the first organosilane a content of S 2 - Organosilanes of at least 80 mol% and the second organosilane mixture has a content of S 2 -organosilanes of less than 20 mol% and a content of S 4 -organosilanes of at least 50 mol%.
- the first and second organosilane mixtures are used in a ratio of 0.25: 1 to 10: 1, preferably 1: 1 to 5: 1.
- the S 2 and S 4 organosilanes may have different organic radicals, such as 3-trimethoxysilylpropyl or 3-trimethoxysilylhexyl radicals. However, it is preferred if the S 2 organosilane is bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfane and the S 4 organosilane is bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfan.
- a second organosilane mixture having a content of S 2 -organosilanes of less than 20 mol% and a content of S 4 -organosilanes of at least 50 mol% z.
- Si-69 or X50S silanes on carbon black N-330, 50:50 from Degussa be used.
- the rubber composition may also contain other non-functionalized or otherwise functionalized rubbers in amounts up to 75 phr.
- These rubbers may be selected from the group consisting of natural rubber (NR), synthetic polyisoprene (IR), polybutadiene (BR), styrene Butadiene copolymers (SBR), styrene-isoprene-butadiene terpolymer, butyl rubber, halobutyl rubber or ethylene-propylene-diene rubber (EPDM).
- NR natural rubber
- IR synthetic polyisoprene
- BR polybutadiene
- SBR styrene Butadiene copolymers
- EPDM ethylene-propylene-diene rubber
- the rubber mixture as further rubbers at least one diene rubber selected from the group consisting of
- Natural rubber synthetic polyisoprene, polybutadiene and styrene-butadiene copolymers. These diene rubbers work well with the rubber compound and provide good tire properties in the cured tires.
- the rubber mixture may contain polyisoprene (IR, NR) as the diene rubber.
- polyisoprene IR, NR
- IR, NR polyisoprene
- These may be both cis-1,4-polyisoprene and 3,4-polyisoprene.
- preference is given to the use of cis-1,4-polyisoprenes having a cis-1,4-content of> 90% by weight.
- such a polyisoprene can be obtained by stereospecific polymerization in solution with Ziegler-Natta catalysts or using finely divided lithium alkyls.
- natural rubber (NR) is one such 1,4-polyisoprene; the cis-1,4-content in natural rubber is greater than 99% by weight.
- the rubber mixture contains polybutadiene (BR) as the diene rubber, these may be both 1,4-vinyl and vinyl polybutadiene (40-90% by weight vinyl content).
- BR polybutadiene
- these may be both 1,4-vinyl and vinyl polybutadiene (40-90% by weight vinyl content).
- the other styrene-butadiene copolymers are those which do not fall under the specially modified solution-polymerized types of claim 1. It can be z. B. not or otherwise modified or coupled solution-polymerized styrene-butadiene copolymers act. However, it is also possible to use emulsion-polymerized styrene-butadiene copolymers (E-SBR) and also mixtures of E-SBR and S-SBR.
- E-SBR emulsion-polymerized styrene-butadiene copolymers
- the styrene content of the E-SBR is about 15 to 50 wt .-% and it can from The prior art types obtained by copolymerization of styrene and 1,3-butadiene in aqueous emulsion can be used.
- the rubber mixture contains, as plasticizer, 5 to 30 phr of at least one liquid polybutadiene having a molecular weight of 1500-10,000 g / mol and a vinyl content of 15-50 wt .-% contains.
- the rubber mixture can be further customary in the rubber industry additives such.
- carbon blacks short fibers, rubber gels, other plasticizers, aging inhibitors, activators, such as.
- zinc oxide and fatty acids eg., Stearic acid
- waxes and Mastikationstosstoff in usual parts by weight.
- the vulcanization is carried out in the presence of sulfur or sulfur donors, with some sulfur donors can also act as a vulcanization accelerator.
- Sulfur or sulfur donors are added in the last mixing step in the amounts customary by the person skilled in the art (0.4 to 4 phr, sulfur, preferably in amounts of 1.5 to 2.5 phr) of the rubber mixture.
- the rubber composition may contain vulcanization-affecting substances such as vulcanization accelerators, vulcanization retarders and vulcanization activators in conventional amounts in order to control the time and / or the required temperature of the vulcanization and to improve the vulcanizate properties.
- the vulcanization accelerators may be selected, for example, from the following groups of accelerators: thiazole accelerators such as. B. 2-mercaptobenzothiazole, sulfenamide accelerators such as. B. benzothiazyl-2-cyclohexylsulfenamid (CBS), guanidine accelerators such as. N, N'-diphenylguanidine (DPG), dithiocarbamate accelerators such as.
- the accelerators can also be used in combination with each other, which can result in synergistic effects.
- the preparation of the rubber mixture according to the invention is carried out in a conventional manner, in which case a base mixture which contains all constituents except the vulcanization system (sulfur and vulcanization-influencing substances) is first prepared in one or more mixing stages and subsequently by addition of the vulcanization system Ready mix is produced. Subsequently, the mixture is further processed, for. B. brought by an extrusion process, and in the appropriate form. Preferably, the mixture is brought into the form of a tread.
- a tread blending blank produced in this way is laid down in the production of the vehicle pneumatic tire blank, in particular a two-wheeled tire blank, as is known. It is irrelevant in the tires whether the entire tread has been made from a single mixture or z.
- B. has a cap and base structure, because it is important that at least the coming into contact with the road surface of the rubber composition according to the invention has been prepared.
- the comparative mixtures are marked with V, the mixtures according to the invention are marked with E.
- the mixtures 1 to 6 differ only in the type and optionally amount of the following substances: solution-polymerized styrene-butadiene copolymer, plasticizer and silane coupling agents.
- solution-polymerized styrene-butadiene copolymer plasticizer and silane coupling agents.
- accelerator and sulfur were increased to keep the crosslink density in the polymer matrix constant.
- test specimen preparation was carried out under standard conditions in two stages in a laboratory tangential mixer. From all mixtures test specimens were prepared by vulcanization for 20 minutes under pressure at 160 0 C and determined with these specimens for the rubber industry typical material properties listed in Table 2. The following test methods were used for the tests on test specimens: Tensile strength at room temperature in accordance with DIN 53 504
- Abrasion according to DIN 53516 The abrasion of the mixture 1 was set equal to 100, values greater than 100 mean an improvement of the abrasion, equivalent to a reduction of the DIN abrasion volume.
- Table 2 shows that abrasion performance and rolling resistance can be further improved by using a liquid polybutadiene as a plasticizer instead of an aromatic processing oil.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Tires In General (AREA)
Abstract
Description
Beschreibung description
Kautschukmischung und ReifenRubber compound and tires
Die Erfindung betrifft eine schwefelvernetzbare Kautschukmischung, insbesondere für den Laufstreifen von Zweiradluftreifen, enthaltend zumindest einen Dienkautschuk, zumindest einen polaren Füllstoff und zumindest ein Silan-Kupplungsangens. Die Erfindung betrifft ferner einen Fahrzeugluftreifen, insbesondere einen Zweiradreifen, mit einem Laufstreifen, der zumindest zum Teil aus einer solchen, mit Schwefel vulkanisierten Kautschukmischung besteht.The invention relates to a sulfur-crosslinkable rubber compound, in particular for the tread of two-wheeled pneumatic tires, comprising at least one diene rubber, at least one polar filler and at least one silane coupling tang. The invention further relates to a pneumatic vehicle tire, in particular a two-wheeled tire, having a tread which consists at least in part of such a sulfur-vulcanized rubber mixture.
Da die Fahreigenschaften eines Reifens, insbesondere Fahrzeugluftreifens, in einem großen Umfang von der Kautschukzusammensetzung des Laufstreifens abhängig sind, werden besonders hohe Anforderungen an die Zusammensetzung der Laufstreifenmischung gestellt. So wurden vielfältige Versuche unternommen, die Eigenschaften des Reifens durch die Variation der Polymerkomponenten, der Füllstoffe und der sonstigen Zuschlagstoffe in der Laufstreifenmischung positiv zu beeinflussen. Dabei muss man berücksichtigen, dass eine Verbesserung in der einen Reifeneigenschaft oft eine Verschlechterung einer anderen Eigenschaft mit sich bringt. So sind eine Verbesserung des Rollwiderstandes des Reifens und eine Verringerung des Abriebs in der Regel mit einem Abfall in den Nässeeigenschaften des Reifens verbunden.Since the driving characteristics of a tire, in particular pneumatic vehicle tires, depend to a great extent on the rubber composition of the tread, particularly high demands are placed on the composition of the tread compound. Thus, many attempts have been made to positively influence the properties of the tire by varying the polymer components, fillers and other additives in the tread compound. It should be remembered that an improvement in one tire property often results in a deterioration of another property. Thus, an improvement in the rolling resistance of the tire and a reduction in abrasion are usually associated with a decrease in the wetness properties of the tire.
Zur Beeinflussung des Rollwiderstandes ist es bekannt, den Füllgrad, die Füllstoffart, das Vernetzungssystem und/oder die Glasübergangstemperatur des Kautschukes zu variieren. Um Reifeneigenschaften wie Abrieb, Nassrutschverhalten und Rollwiderstand zu beeinflussen, ist es z. B. bekannt, verschiedene Styrol-Butadien-Copolymere mit unterschiedlichen Styrol- und Vinyl- Gehalten und mit unterschiedlichen Modifizierungen für die Kautschukmischungen zu verwenden. Aus der EP 1 270 657 Al ist es bekannt, die Eigenschaften eines Reifens hinsichtlich Nassgriff, Wintereigenschaften, Abrieb und Rollwiderstand zu verbessern, in dem man für die Kautschukmischung, die den Reifenlaufstreifen bildet, 30 - 90 phr eines lösungspolymerisierten Styrol-Butadien-Copolymers (S-SBR) verwendet, das einen Styrolgehalt von 5 bis 35 Gew.-% und einen Vinyl-Anteil von 10 - 85 Gew.-% aufweist. Das S-SBR ist gekoppelt, beispielsweise mit Zinn, und ist mit einer Aminogruppe chemisch modifiziert. Die Kautschukmischung enthält außerdem 10 - 70 phr zumindest eines weiteren Dienkautschuks, 20 bis 100 phr Kieselsäure, 1 - 15 phr Silan- Kupplungsagens und 5 - 60 phr eines speziellen Weichmachers.In order to influence the rolling resistance, it is known to vary the degree of filling, the type of filler, the crosslinking system and / or the glass transition temperature of the rubber. To influence tire properties such as abrasion, wet skid and rolling resistance, it is z. For example, it is known to use various styrene-butadiene copolymers with different styrene and vinyl contents and with different modifications for the rubber blends. It is known from EP 1 270 657 A1 to improve the properties of a tire with regard to wet grip, winter properties, abrasion and rolling resistance by using 30 to 90 phr of a solution-polymerized styrene-butadiene copolymer for the rubber mixture which forms the tire tread strip. S-SBR) having a styrene content of 5 to 35% by weight and a vinyl content of 10 to 85% by weight. The S-SBR is coupled, for example with tin, and is chemically modified with an amino group. The rubber composition also contains 10 to 70 phr of at least one other diene rubber, 20 to 100 phr of silica, 1 to 15 phr of silane coupling agent and 5 to 60 phr of a specific plasticizer.
Die EP 1 457 501 Al offenbart Styrol-Butadien-Copolymere mit einem hohen Vinyl- Anteil, die mit primären Aminogruppen und Alkoxysilylgruppen modifiziert sind, Verfahren zur Herstellung dieser Styrol-Butadien-Copolymere, Kautschukmischungen mit diesen Styrol-Butadien-Copolymeren sowie Reifen, deren Laufstreifen aus dieser Kautschukmischng bestehen. Die Reifen sollen sich durch eine gute Balance zwischen Abriebwiderstand, Haltbarkeit, Hystereseverlust und Nassgriffverhalten auszeichnen.EP 1 457 501 A1 discloses styrene-butadiene copolymers having a high vinyl content modified with primary amino groups and alkoxysilyl groups, processes for preparing these styrene-butadiene copolymers, rubber mixtures with these styrene-butadiene copolymers and tires whose Treads consist of this rubber mixture. The tires should be characterized by a good balance between abrasion resistance, durability, hysteresis loss and wet grip behavior.
In der EP 1 153 972 Al werden Kautschukmischungen für Reifenlaufstreifen beschrieben, die Styrol-Butadien-Copolymere, aufweisend Kopplungszentren mit Epoxidgruppen, ggf. weitere Dienkautschuke, Weichmacheröl, Kieselsäure und Vulkanisationsmittel enthalten. Die Kopplungszentren liegen innerhalb des Polymergerüstes und nicht als Endgruppen vor. Die Kautschukmischungen zeigen eine gute Verarbeitbarkeit und sollen beim Reifen einen geringen Rollwiderstand bei gutem Nassgriff bewirken.EP 1 153 972 A1 describes rubber compounds for tire treads which comprise styrene-butadiene copolymers having coupling centers with epoxide groups, optionally further diene rubbers, processing oil, silica and vulcanizing agent. The coupling centers are within the polymer backbone and not as end groups. The rubber compounds show good processability and should cause a low rolling resistance with good wet grip when tires.
Polare Füllstoffe wie Kieselsäure, Silikate oder Alumosilikate weisen an ihrer Oberfläche polare Gruppen, z. B. OH-Gruppen auf, und werden seit vielen Jahren in Kautschukmischungen eingesetzt, um die Eigenschaften von Kautschukmischungen zu verbessern.Polar fillers such as silica, silicates or aluminosilicates have on their surface polar groups, eg. For example, OH groups, and have been used for many years in rubber blends to improve the properties of rubber blends.
Zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit und zur Anbindung der Kieselsäure und anderer ggf. vorhandener polarer Füllstoffe an den Dienkautschuk werden in der Regel Silan- Kupplungsagenzien in Kautschukmischungen eingesetzt. 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 werden bifunktionelle Organosilane eingesetzt, die am Siliciumatom mindestens eine Alkoxy-, Cycloalkoxy- oder Phenoxygruppe als Abgangsgruppe besitzen und die als andere Funktionalität eine vulkanisationsreaktive 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-Thiocyanato-propyltrimethoxysilan oder 3,3'- Bis(triethoxysilylpropyl)polysulfane mit 2 bis 8 Schwefelatomen, wie z. B. 3,3'- Bis(triethoxysilylpropyl)tetrasulfan (TESPT), das entsprechende Disulfan (TESPD) oder auch Gemische aus den SuIf anen mit 1 bis 8 Schwefelatomen mit unterschiedlichenIn order to improve the processability and to bond the silica and other optional polar fillers to the diene rubber, silane Coupling agents used in rubber compounds. The silane coupling agents react with the superficial silanol groups of the silica or other polar groups during the mixing of the rubber or the rubber mixture (in situ) or even before the addition of the filler to the rubber in the sense of a pretreatment (pre-modification). The silane coupling agents used are bifunctional organosilanes which have at least one alkoxy, cycloalkoxy or phenoxy group as leaving group on the silicon atom and which have a vulcanization-reactive group as other functionality which, if appropriate, can undergo a chemical reaction with the double bonds of the polymer after cleavage. In the latter group may be z. These may be, for example, the following chemical groups: -SCN, -SH, -NH 2 or -S x - (where x = 2-8). Thus, as silane coupling agents z. B. 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 3-thiocyanato-propyltrimethoxysilane or 3,3'-bis (triethoxysilylpropyl) polysulfanes having 2 to 8 sulfur atoms, such as. B. 3,3'-bis (triethoxysilylpropyl) tetrasulfan (TESPT), the corresponding disulfane (TESPD) or mixtures of the AnIf anen having 1 to 8 sulfur atoms with different
Gehalten an den verschiedenen Sulfanen, verwendet werden, wobei in der Reifenindustrie fast ausschließlich Silan-Kupplungsagenzien mit Schwefelketten verwendet werden. Als Dosierung der Silan-Kupplungagenzien empfehlen die Hersteller Mengen von 1 bis maximal 10 phf (parts per hundred parts of filier by weight), da dann eine optimale Anbindung des Füllstoffes an den oder die Kautschuk(e) erfolgen kann.Used in the various sulfanes, are used in the tire industry almost exclusively silane coupling agents with sulfur chains. As a dosage of the silane coupling agents, the manufacturers recommend amounts of 1 to a maximum of 10 phf (parts per hundred parts of filament by weight), since then an optimal binding of the filler to the rubber (s) can take place.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, Kautschukmischungen für die Laufstreifen von Fahrzeugluftreifen, insbesondere Zweiradreifen, bereitzustellen, die beim Reifen einen reduzierten Rollwiderstand und einen verringerten Abrieb bei gleichzeitig gutem Nässeverhalten bewirken.The invention is based on the object of providing rubber mixtures for the treads of pneumatic vehicle tires, in particular two-wheeled tires, which cause a reduced rolling resistance and a reduced abrasion while maintaining a good wet behavior during the tire.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die KautschukmischungThis object is achieved according to the invention in that the rubber mixture
- > 25 phr (Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile der gesamten Kautschuke in der Mischung) zumindest Dienkautschukes mit Funktionalisierungen, die chemisch oder elektrostatisch mit polaren Füllstoffen wechselwirken können,> 25 phr (parts by weight, based on 100 parts by weight of the total rubbers in the mixture) of at least diene rubber with functionalizations which can chemically or electrostatically interact with polar fillers,
- > 7,5 phr zumindest eines polaren Füllstoffes und - 4 - 12 phf (Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile polaren Füllstoffes) zumindest zweier Organosilangemische als Silan-Kupplungsagenzien enthält, wobei die Organosilane als vulkanisationsreaktive, funktionelle Gruppe eine Schwefelkette mit 2 bis 8 Schwefelatomen aufweisen und das erste Organosilangemisch einen Gehalt an S2- Organosilanen von mindestens 80 mol% und das zweite Organosilangemisch einen-> 7.5 phr of at least one polar filler and - 4 - contains 12 phf (parts by weight based on 100 parts by weight of polar filler) of at least two organosilane mixtures as silane coupling agents, wherein the organosilanes as vulcanization reactive functional group having a sulfur chain with 2 to 8 sulfur atoms and the first organosilane a content of S 2 - organosilanes of at least 80 mol% and the second organosilane mixture one
Gehalt an S2-Organosilanen von weniger als 20 mol% und einen Gehalt an S4- Organosilanen von mindestens 50 mol% aufweist.Content of S 2 -organosilanes of less than 20 mol% and a content of S 4 - organosilanes of at least 50 mol%.
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 Kautschuke bezogen.The term phr (parts per hundred parts of rubber by weight) used in this document is the quantity used in the rubber industry for mixture 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 the rubbers present in the mixture.
Die in dieser Schrift verwendete Angabe phf (parts per hundred parts of filier by weight) ist dabei die in der Kautschukindustrie übliche Mengenangabe für Dosierungen von Silan- Kupplungsagenzien. Die Dosierung der Gewichtsteile der einzelnen Substanzen wird dabei auf 100 Gewichtsteile der Masse an polarem Füllstoff, insbesondere Kieselsäure, bezogen, mit dem das Silan-Kupplungsagens wechselwirkt.The term phf (parts per hundred parts of filament by weight) used in this document is the quantity used in the rubber industry for doses of silane coupling agents. The dosage of the parts by weight of the individual substances is based on 100 parts by weight of the mass of polar filler, in particular silica, with which the silane coupling agent interacts.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass durch die spezielle Kombination eines Dienkautschukes mit Funktionalisierungen, die chemisch oder elektrostatisch mit polaren Füllstoffen wechselwirken können, mit einem polaren Füllstoff und zumindest zwei verschiedenen Organosilangemischen - eines mit einem hohen Gehalt an S2-Organosilan und eines mit einem hohen Gehalt an S4-Organosilan - in den angegebenen Mengen, Vulkanisate erhalten werden können, die beim Einsatz in Reifenlaufflächen das Abrieb- und Rollwiderstandsverhalten gleichzeitig verbessern, ohne dass die Nässeeigenschaften (Nassbremsen) nachteilig beeinflusst werden.Surprisingly, it has been found that by the specific combination of a diene rubber with functionalizations that can chemically or electrostatically interact with polar fillers, with a polar filler and at least two different organosilane mixtures - one with a high content of S 2 organosilane and one with a high content vulcanizates which, when used in tire treads, at the same time improve the abrasion and rolling resistance behavior without adversely affecting the wetness properties (wet brakes), can be obtained on S 4 -organosilane.
Als Dienkautschuk mit Funktionalisierungen, die chemisch oder elektrostatisch mit polaren Füllstoffen wechselwirken können, können unterschiedliche Kautschuke mit beispielsweise Amino-, Alkoxysilyl- und/oder Epoxygruppen modifiziert sein. Als Kautschuktypen kommen z. B. Naturkautschuk, synthetisches Polyisopren, Polybutadien und Styrol-Butadien-Copolymere in Betracht, die auch gekoppelt, beispielsweise mit Zinn, eingesetzt werden können. Verschiedene funktionalisierte Dienkautschuke können auch im Verschnitt eingesetzt werden.As a diene rubber with functionalizations that can chemically or electrostatically interact with polar fillers, different rubbers with For example, be modified amino, alkoxysilyl and / or epoxy groups. As rubber types come z. As natural rubber, synthetic polyisoprene, polybutadiene and styrene-butadiene copolymers into consideration, which can also be coupled, for example with tin, can be used. Various functionalized diene rubbers can also be used in the blend.
Als besonders vorteilhaft im Hinblick auf Rollwiderstand, Abrieb und Nässeeigenschaften hat es sich erwiesen, wenn der Dienkautschuk mit den Funktionalisierungen ein lösungspolymerisiertes Styrol-Butadien-Copolymer ist, das mit primären Aminogruppen, Alkoxysilylgruppen und/oder Epoxidgruppen modifiziert ist. Als lösungspolymerisierte Styrol-Butadien-Copolymere können beispielsweise so genannte HPR-Typen von der Firma JSR Corporation, deren Herstellung beispielsweise in der EP 1 457 501 A1 offenbart ist, oder NS 116 R der Firma Nippon Zeon (s. z. B. US 4,616,069) eingesetzt werden.It has been found to be particularly advantageous with regard to rolling resistance, abrasion and moisture properties when the diene rubber with the functionalizations is a solution-polymerized styrene-butadiene copolymer which is modified with primary amino groups, alkoxysilyl groups and / or epoxide groups. As solution-polymerized styrene-butadiene copolymers, for example, so-called HPR types from JSR Corporation, the preparation of which is disclosed, for example, in EP 1 457 501 A1, or NS 116 R from Nippon Zeon (see, for example, US Pat. No. 4,616,069) can be used ,
Das lösungspolymerisierte Styrol-Butadien-Copolymer weist vorzugsweise einen Vinyl- Anteil von 35 - 80 Gew.-% und einen Styrol- Anteil von 10 - 35 Gew.-% auf. Beispielsweise können die mit Aminogruppen und Alkoxysilylgruppen funktionalisierten, lösungspolymerisierten Styrol-Butadien-Copolymere HPR 355 (Tg: -27 0C, 28 Gew.-% Styrol, 56 Gew.-% Vinyl) und HPR 350 (Tg: -35 0C, 21 Gew.-% Styrol, 55 Gew.-% Vinyl) der Firma JSR Corporation eingesetzt werden.The solution-polymerized styrene-butadiene copolymer preferably has a vinyl content of 35-80% by weight and a styrene content of 10-35% by weight. For example, the amino groups and with alkoxysilyl groups functionalized solution polymerized styrene-butadiene copolymers HPR 355 (Tg: -27 0 C, 28 wt .-% styrene, 56 wt .-% vinyl) can and HPR (350 Tg: -35 0 C, 21% by weight of styrene, 55% by weight of vinyl) from JSR Corporation.
Als polaren Füllstoff enthält die Kautschukmischung bevorzugt Kieselsäure in Mengen von 40 - 110 phr. Was den Kieselsäureanteil betrifft, kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich jede feinverteilte gefällte Kieselsäure eingesetzt werden, wie sie üblicherweise für die Herstellung von Kautschukmischungen verwendet wird. Dabei werden insbesondere solche Kieselsäuren als Füllstoff eingesetzt, die eine BET-Oberfläche (gemäß ASTM D 5604) von 35 bis 350 m2/g, vorzugsweise von 145 bis 270 m2/g, eine CTAB-Oberfläche (gemäß ASTM D 3765) von 30 bis 350 m2/g, vorzugsweise von 120 bis 285 m2/g, ein Porenvolumen (gemäß DIN 66133) von 0,2 bis 3,4 mL/g, vorzugsweise von 0,7 bis 1,7 mL/g und eine DBP-Zahl (gemäß ASTM D 2414) von 50 bis 300 mL/100 g, vorzugsweise von 150 bis 250 mL/100 g, besitzen. Als Kieselsäuren können somit z. B. jene des Typs VN3 (Handelsname) der Firma Degussa als auch hoch dispergierte Kieselsäuren, so genannte HD-Kieselsäuren, (z. B. Ultrasil 7000 der Firma Degussa) zum Einsatz kommen.As a polar filler, the rubber mixture preferably contains silica in amounts of from 40 to 110 phr. As far as the silica content is concerned, in the context of the present invention it is possible in principle to use any finely divided precipitated silica which is conventionally used for the preparation of rubber mixtures. In particular, such silicas are used as a filler having a BET surface area (according to ASTM D 5604) of 35 to 350 m 2 / g, preferably from 145 to 270 m 2 / g, a CTAB surface (according to ASTM D 3765) of 30 to 350 m 2 / g, preferably from 120 to 285 m 2 / g, a pore volume (according to DIN 66133) of 0.2 to 3.4 mL / g, preferably from 0.7 to 1.7 mL / g and a DBP number (according to ASTM D 2414) of 50 to 300 mL / 100 g, preferably from 150 to 250 mL / 100 g. As silicas can thus z. B. those of the type VN3 (trade name) of the company Degussa as well as highly dispersed silicic acids, so-called HD silicas, (eg Ultrasil 7000 from Degussa) are used.
Die erfindungsgemäße Kautschukmischung enthält in Summe 4 - 12 phf, vorzugsweise 6 - 10 phf, zumindest zweier Organosilangemische als Silan- Kupplungsagenzien, wobei die Organosilane als vulkanisationsreaktive, funktionelle Gruppe eine Schwefelkette mit 2 bis 8 Schwefelatomen aufweisen und das erste Organosilangemisch einen Gehalt an S2- Organosilanen von mindestens 80 mol% und das zweite Organosilangemisch einen Gehalt an S2-Organosilanen von weniger als 20 mol% und einen Gehalt an S4-Organosilanen von mindestens 50 mol% aufweist.The rubber mixture according to the invention contains a total of 4-12 phf, preferably 6-10 phf, at least two organosilane mixtures as silane coupling agents, wherein the organosilanes as Vulcanisationsreaktive functional group having a sulfur chain with 2 to 8 sulfur atoms and the first organosilane a content of S 2 - Organosilanes of at least 80 mol% and the second organosilane mixture has a content of S 2 -organosilanes of less than 20 mol% and a content of S 4 -organosilanes of at least 50 mol%.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden das erste und das zweite Organosilangemisch im Verhältnis von 0,25:1 bis 10:1, vorzugsweise 1 :1 bis 5:1, eingesetzt.According to an advantageous development of the invention, the first and second organosilane mixtures are used in a ratio of 0.25: 1 to 10: 1, preferably 1: 1 to 5: 1.
Die S2- und S4-Organosilane können unterschiedliche organische Reste, wie 3- Trimethoxysilylpropyl- oder 3-Trimethoxysilylhexylreste, aufweisen. Bevorzugt ist allerdings, wenn das S2-Organosilan Bis(3-triethoxysilylpropyl)disulfan und das S4- Organosilan Bis(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfan ist. Als erstes Organosilangemisch mit einem S2-Organosilangehalt von mehr als 80 mol% können beispielsweise Silquest® A- 1589 der Firma General Electric Speciality oder Si-266 der Firma Degussa eingesetzt werden. Als zweites Organosilangemisch mit einen Gehalt an S2-Organosilanen von weniger als 20 mol% und einen Gehalt an S4-Organosilanen von mindestens 50 mol% kann z. B. Si-69 oder X50S (Silane auf Ruß N-330, 50:50) der Firma Degussa zum Einsatz kommen.The S 2 and S 4 organosilanes may have different organic radicals, such as 3-trimethoxysilylpropyl or 3-trimethoxysilylhexyl radicals. However, it is preferred if the S 2 organosilane is bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfane and the S 4 organosilane is bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfan. First organosilane mixture with a S 2 -Organosilangehalt of more than 80 mol%, for example, Silquest ® A-1589 from General Electric Specialty or Si-266 from Degussa can be used. As a second organosilane mixture having a content of S 2 -organosilanes of less than 20 mol% and a content of S 4 -organosilanes of at least 50 mol% z. B. Si-69 or X50S (silanes on carbon black N-330, 50:50) from Degussa be used.
Neben dem oder den funktionalisierten Dienkautschuk(en) kann die Kautschukmischung außerdem andere nicht oder andersartig funktionalisierte Kautschuke in Mengen bis zu 75 phr enthalten. Diese Kautschuke können ausgewählt sein aus der Gruppe, bestehend aus Naturkautschuk (NR), synthetischem Polyisopren (IR), Polybutadien (BR), Styrol- Butadien-Copolymeren (SBR), Styrol-Isopren-Butadien-Terpolymer, Butylkautschuk, Halobutylkautschuk oder Ethylen-Propylen-Dien- Kautschuk (EPDM).In addition to the functionalized diene rubber (s), the rubber composition may also contain other non-functionalized or otherwise functionalized rubbers in amounts up to 75 phr. These rubbers may be selected from the group consisting of natural rubber (NR), synthetic polyisoprene (IR), polybutadiene (BR), styrene Butadiene copolymers (SBR), styrene-isoprene-butadiene terpolymer, butyl rubber, halobutyl rubber or ethylene-propylene-diene rubber (EPDM).
Bevorzugt ist es allerdings, wenn die Kautschukmischung als weitere Kautschuke zumindest einen Dienkautschuk ausgewählt aus der Gruppe, bestehend ausHowever, it is preferred if the rubber mixture as further rubbers at least one diene rubber selected from the group consisting of
Naturkautschuk, synthetischem Polyisopren, Polybutadien und Styrol-Butadien- Copolymeren enthält. Diese Dienkautschuke lassen sich gut zu der Kautschukmischung verarbeiten und ergeben in den vulkanisierten Reifen gute Reifeneigenschaften.Natural rubber, synthetic polyisoprene, polybutadiene and styrene-butadiene copolymers. These diene rubbers work well with the rubber compound and provide good tire properties in the cured tires.
Die Kautschukmischung kann als Dienkautschuk Polyisopren (IR, NR) enthalten. Dabei kann es sich sowohl um cis-l,4-Polyisopren als auch um 3,4-Polyisopren handeln. Bevorzugt ist allerdings die Verwendung von cis-l,4-Polyisoprenen mit einem cis-l,4-Anteil > 90 Gew.-%. Zum einen kann solch ein Polyisopren durch stereospezifische Polymerisation in Lösung mit Ziegler-Natta-Katalysatoren oder unter Verwendung von fein verteilten Lithiumalkylen erhalten werden. Zum anderen handelt es sich bei Naturkautschuk (NR) um ein solches eis- 1,4 Polyisopren; der cis-l,4-Anteil im Naturkautschuk ist größer 99 Gew.-%.The rubber mixture may contain polyisoprene (IR, NR) as the diene rubber. These may be both cis-1,4-polyisoprene and 3,4-polyisoprene. However, preference is given to the use of cis-1,4-polyisoprenes having a cis-1,4-content of> 90% by weight. First, such a polyisoprene can be obtained by stereospecific polymerization in solution with Ziegler-Natta catalysts or using finely divided lithium alkyls. On the other hand, natural rubber (NR) is one such 1,4-polyisoprene; the cis-1,4-content in natural rubber is greater than 99% by weight.
Enthält die Kautschukmischung als Dienkautschuk Polybutadien (BR), kann es sich dabei sowohl um eis- 1,4- als auch um Vinyl-Polybutadien (40-90 Gew.-% Vinyl- Anteil) handeln. Bevorzugt ist die Verwendung von cis-l,4-Polybutadien mit einem cis-l,4-Anteil größer 90 Gew.-%, welches z. B. durch Lösungspolymerisation in Anwesenheit von Katalysatoren vom Typ der seltenen Erden hergestellt werden kann.If the rubber mixture contains polybutadiene (BR) as the diene rubber, these may be both 1,4-vinyl and vinyl polybutadiene (40-90% by weight vinyl content). Preferably, the use of cis-l, 4-polybutadiene with a cis-l, 4-portion greater than 90 wt .-%, which z. By solution polymerization in the presence of rare earth type catalysts.
Bei den anderen Styrol-Butadien-Copolymeren handelt es sich um solche, die nicht unter die speziell modifizierten lösungspolymerisierten Typen gemäß Anspruch 1 fallen. Es kann sich z. B. um nicht oder anders modifizierte oder gekoppelte lösungspolymerisierte Styrol- Butadien-Copolymere handeln. Es können aber auch emulsionspolymerisierte Styrol- Butadien-Copolymere (E-SBR) sowie Mischungen aus E-SBR und S-SBR eingesetzt werden. Der Styrolgehalt des E-SBR beträgt ca. 15 bis 50 Gew.-% und es können die aus dem Stand der Technik bekannten Typen, die durch Copolymerisation von Styrol und 1,3- Butadien in wässriger Emulsion erhalten wurden, verwendet werden.The other styrene-butadiene copolymers are those which do not fall under the specially modified solution-polymerized types of claim 1. It can be z. B. not or otherwise modified or coupled solution-polymerized styrene-butadiene copolymers act. However, it is also possible to use emulsion-polymerized styrene-butadiene copolymers (E-SBR) and also mixtures of E-SBR and S-SBR. The styrene content of the E-SBR is about 15 to 50 wt .-% and it can from The prior art types obtained by copolymerization of styrene and 1,3-butadiene in aqueous emulsion can be used.
Um das Abriebverhalten und den Rollwiderstand von Reifen weiter zu verbessern, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Kautschukmischung als Weichmacher 5 - 30 phr zumindest eines flüssigen Polybutadiens mit einem Molekulargewicht von 1500 - 10000 g/mol und einem Vinylanteil von 15 - 50 Gew.-% enthält.In order to further improve the abrasion behavior and the rolling resistance of tires, it has proved to be advantageous if the rubber mixture contains, as plasticizer, 5 to 30 phr of at least one liquid polybutadiene having a molecular weight of 1500-10,000 g / mol and a vinyl content of 15-50 wt .-% contains.
Neben den bereits genannten Inhaltsstoffen kann die Kautschukmischung weitere in der Kautschukindustrie übliche Zusatzstoffe wie z. B. Ruße, Kurzfasern, Kautschukgele, weitere Weichmacher, Alterungsschutzmittel, Aktivatoren, wie z. B. Zinkoxid und Fettsäuren (z. B. Stearinsäure), Wachse und Mastikationshilfsmittel in üblichen Gewichtsteilen enthalten.In addition to the ingredients already mentioned, the rubber mixture can be further customary in the rubber industry additives such. As carbon blacks, short fibers, rubber gels, other plasticizers, aging inhibitors, activators, such as. As zinc oxide and fatty acids (eg., Stearic acid), waxes and Mastikationshilfsmittel in usual parts by weight.
Die Vulkanisation wird in Anwesenheit von Schwefel oder Schwefelspendern durchgeführt, wobei einige Schwefelspender zugleich als Vulkanisationsbeschleuniger wirken können. Schwefel oder Schwefelspender werden im letzten Mischungsschritt in den vom Fachmann gebräuchlichen Mengen (0,4 bis 4 phr, Schwefel bevorzugt in Mengen von 1,5 bis 2,5 phr) der Kautschukmischung zugesetzt.The vulcanization is carried out in the presence of sulfur or sulfur donors, with some sulfur donors can also act as a vulcanization accelerator. Sulfur or sulfur donors are added in the last mixing step in the amounts customary by the person skilled in the art (0.4 to 4 phr, sulfur, preferably in amounts of 1.5 to 2.5 phr) of the rubber mixture.
Des Weiteren kann die Kautschukmischung vulkanisationsbeeinflussende Substanzen wie Vulkanisationsbeschleuniger, Vulkanisationsverzögerer und Vulkanisationsaktivatoren in üblichen Mengen enthalten, um die erforderliche Zeit und/oder die erforderliche Temperatur der Vulkanisation zu kontrollieren und die Vulkanisateigenschaften zu verbessern. Die Vulkanisationsbeschleuniger können dabei zum Beispiel ausgewählt sein aus folgenden Beschleunigergruppen: Thiazolbeschleuniger wie z. B. 2- Mercaptobenzothiazol, Sulfenamidbeschleuniger wie z. B. Benzothiazyl-2- cyclohexylsulfenamid (CBS), Guanidinbeschleuniger wie z. B. N,N'-Diphenylguanidin (DPG), Dithiocarbamatbeschleuniger wie z. B. Zinkdibenzyldithiocarbamat, Disulfide. Die Beschleuniger können auch in Kombination miteinander eingesetzt werden, wobei sich synergistische Effekte ergeben können. Die Herstellung der erfϊndungsgemäßen Kautschukmischung erfolgt auf herkömmliche Art und Weise, wobei zunächst in der Regel eine Grundmischung, die sämtliche Bestandteile mit Ausnahme des Vulkanisationssystems (Schwefel und vulkanisationsbeeinflussende Stoffe) enthält, in ein oder mehreren Mischstufen hergestellt wird und im Anschluss durch Zugabe des Vulkanisationssystems die Fertigmischung erzeugt wird. Anschließend wird die Mischung weiterverarbeitet, z. B. durch einen Extrusionsvorgang, und in die entsprechende Form gebracht. Bevorzugt wird die Mischung in die Form eines Laufstreifens gebracht. Ein so erzeugter Laufstreifenmischungsrohling wird bei der Herstellung des Fahrzeugluftreifenrohling, insbesondere eines Zweiradreifenrohlings, wie bekannt aufgelegt. Es ist bei den Reifen unerheblich, ob der gesamte Laufstreifen aus einer einzigen Mischung hergestellt worden ist oder z. B. einen Cap- und Base- Aufbau aufweist, denn wichtig ist, dass zumindest die mit der Fahrbahn in Berührung kommende Fläche aus der erfindungsgemäßen Kautschukmischung hergestellt worden ist.Furthermore, the rubber composition may contain vulcanization-affecting substances such as vulcanization accelerators, vulcanization retarders and vulcanization activators in conventional amounts in order to control the time and / or the required temperature of the vulcanization and to improve the vulcanizate properties. The vulcanization accelerators may be selected, for example, from the following groups of accelerators: thiazole accelerators such as. B. 2-mercaptobenzothiazole, sulfenamide accelerators such as. B. benzothiazyl-2-cyclohexylsulfenamid (CBS), guanidine accelerators such as. N, N'-diphenylguanidine (DPG), dithiocarbamate accelerators such as. As zinc dibenzyldithiocarbamate, disulfides. The accelerators can also be used in combination with each other, which can result in synergistic effects. The preparation of the rubber mixture according to the invention is carried out in a conventional manner, in which case a base mixture which contains all constituents except the vulcanization system (sulfur and vulcanization-influencing substances) is first prepared in one or more mixing stages and subsequently by addition of the vulcanization system Ready mix is produced. Subsequently, the mixture is further processed, for. B. brought by an extrusion process, and in the appropriate form. Preferably, the mixture is brought into the form of a tread. A tread blending blank produced in this way is laid down in the production of the vehicle pneumatic tire blank, in particular a two-wheeled tire blank, as is known. It is irrelevant in the tires whether the entire tread has been made from a single mixture or z. B. has a cap and base structure, because it is important that at least the coming into contact with the road surface of the rubber composition according to the invention has been prepared.
Die Erfindung soll nun anhand von Vergleichs- und Ausführungsbeispielen, die in denThe invention will now be described by way of comparative and exemplary embodiments, which in the
Tabellen 1 und 2 zusammengefasst sind, näher erläutert werden.Tables 1 and 2 are summarized.
Die Vergleichsmischungen sind mit V gekennzeichnet, die erfindungsgemäßen Mischungen sind mit E gekennzeichnet. Die Mischungen 1 bis 6 unterscheiden sich nur in Art und ggf. Menge der folgenden Substanzen: lösunsgspolymerisiertes Styrol-Butadien- Copolymer, Weichmacher und Silan-Kupplungsagenzien. Bei den Mischungen 4 und 6 wurden die Mengen an Beschleuniger und Schwefel erhöht, um die Vernetzungsdichte in der Polymermatrix konstant zu halten. The comparative mixtures are marked with V, the mixtures according to the invention are marked with E. The mixtures 1 to 6 differ only in the type and optionally amount of the following substances: solution-polymerized styrene-butadiene copolymer, plasticizer and silane coupling agents. For blends 4 and 6, the amounts of accelerator and sulfur were increased to keep the crosslink density in the polymer matrix constant.
Tabelle 1Table 1
a High-cis Polybutadien b lösungspolymerisiertes Styrol-Butadien-Copolymer, VSL-5025, Lanxess, Deutschland c funktionalisiertes, lösungspolymerisiertes Styrol-Butadien-Copolymer, HPR 355, JSR a high-cis polybutadiene b solution-polymerized styrene-butadiene copolymer, VSL-5025, Lanxess, Germany c functionalized, solution-polymerized styrene-butadiene copolymer, HPR 355, JSR
Coporation, Japan, Vinyl- Anteil: 56 Gew.-%, Styrol- Anteil: 28 Gew.-% d Molekulargewicht: 2500 g/mol, Vinylgehalt: 20-35 %, Ricon® 130, Ricon Resins Ine,Coporation, Japan, vinyl content: 56 wt .-%, styrene content: 28 wt .-% of molecular weight: 2500 g / mol, vinyl content: 20-35%, Centricon ® 130, Ricon Resins Inc,
USAUSA
'Kieselsäure HD, RHODIA Zl 165 MP f Silquest® A- 1589 der Firma General Electric Speciality, USA, Organosilangemisch mit einem S2-Organosilananteil von mehr als 80 mol% gX 50 S der Firma Degussa, Deutschland, Organosilangemisch (Si 69®) mit einem S4- Organosilananteil von mehr als 50 mol% auf Ruß N-330, Gewichtsverhältnis Ruß/Silan : 50/50'Silica HD, RHODIA Zl 165 MP f Silquest ® A-1589 from General Electric Specialty, USA, organosilane mixture with a mol S2-organosilane of more than 80% g X 50 S from Degussa, Germany, organosilane mixture (Si 69® ) with an S 4 -organosilane content of more than 50 mol% on carbon black N-330, weight ratio of carbon black / silane: 50/50
Die Mischungsherstellung erfolgte unter üblichen Bedingungen in zwei Stufen in einem Labortangentialmischer. Aus sämtlichen Mischungen wurden Prüfkörper durch 20- minütige Vulkanisation unter Druck bei 160 0C hergestellt und mit diesen Prüfkörpern für die Kautschukindustrie typische Materialeigenschaften bestimmt, die in der Tabelle 2 aufgelistet sind. Für die Tests an Prüfkörpern wurden folgende Testverfahren angewandt: • Zugfestigkeit bei Raumtemperatur gemäß DIN 53 504Mixture preparation was carried out under standard conditions in two stages in a laboratory tangential mixer. From all mixtures test specimens were prepared by vulcanization for 20 minutes under pressure at 160 0 C and determined with these specimens for the rubber industry typical material properties listed in Table 2. The following test methods were used for the tests on test specimens: Tensile strength at room temperature in accordance with DIN 53 504
• Reißdehnung bei Raumtemperatur gemäß DIN 53 504• Elongation at room temperature according to DIN 53 504
• Spannungswerte bei 50, 100 und 200 % Dehnung bei Raumtemperatur gemäß DIN 53 504• Stress values at 50, 100 and 200% elongation at room temperature according to DIN 53 504
• Shore-A-Härte bei Raumtemperatur und 70 0C gemäß DIN 53 505 • Rückprallelastizität bei Raumtemperatur und 70 0C gemäß DIN 53 512Shore A hardness at room temperature and 70 ° C. in accordance with DIN 53 505. Rebound resilience at room temperature and 70 ° C. in accordance with DIN 53 512
• Abrieb gemäß DIN 53516. Der Abrieb der Mischung 1 wurde gleich 100 gesetzt, Werte größer als 100 bedeuten eine Verbesserung des Abriebs, gleichbedeutend mit einer Verringerung des DIN-Abriebvolumens.• Abrasion according to DIN 53516. The abrasion of the mixture 1 was set equal to 100, values greater than 100 mean an improvement of the abrasion, equivalent to a reduction of the DIN abrasion volume.
Tabelle 2Table 2
Aus den Daten der Tabelle 2 wird ersichtlich, dass nur bei Kombination von funktionalisiertem SSBR mit den zwei Organosilangemischen (Mischungen 5(E) und 6(E)) die Rückprallelastizität bei 70 0C, die als Maß für den Rollwiderstand bei Reifen dient (höherer Rückprallelastizitätwert bei 70 0C = niedrigerer Rollwiderstand), stark erhöht wird, wobei gleichzeitig die Rückprallelastizität bei Raumtemparatur, die als Maß für gutes Nassbremsen von Reifen dient (niedrigerer Rückprallelastizitätwert bei Raumtemperatur = besseres Nassbremsen), auf dem Niveau der Ausgangsmischung 1(V) verbleibt. Gleichzeitig wird das Abriebverhalten in überraschender Weise signifikant verbessert. Der alleinige Einsatz der Organosilangemische (Mischung 2(V)) oder die Verwendung nur des speziellen SSBR (Mischungen 3(V) und 4(V)) zeigen diese Effekte nicht.From the data in Table 2 it can be seen that only when combining functionalized SSBR with the two organosilane mixtures (blends 5 (E) and 6 (E)) does the rebound resilience at 70 ° C., which serves as a measure of rolling resistance in tires (higher Rebound resilience value at 70 ° C. = lower rolling resistance), while the rebound resilience at room temperature serving as a measure of good wet braking of tires (lower rebound resilience value at room temperature = better wet braking) remains at the level of the starting mixture 1 (V) , At the same time, the abrasion behavior is surprisingly significantly improved. The sole use of the organosilane mixtures (mixture 2 (V)) or the use of only the special SSBR (mixtures 3 (V) and 4 (V)) do not show these effects.
Zusätzlich zeigt Tabelle 2, dass sich das Abriebverhalten und der Rollwiderstand weiter verbessern lassen, wenn man anstelle eines aromatischen Weichmacheröls ein flüssiges Polybutadien als Weichmacher einsetzt. In addition, Table 2 shows that abrasion performance and rolling resistance can be further improved by using a liquid polybutadiene as a plasticizer instead of an aromatic processing oil.
Claims
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102006059530A DE102006059530A1 (en) | 2006-12-16 | 2006-12-16 | Rubber compound and tires |
| DE102006059530.0 | 2006-12-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2008074567A1 true WO2008074567A1 (en) | 2008-06-26 |
Family
ID=38913753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2007/062041 Ceased WO2008074567A1 (en) | 2006-12-16 | 2007-11-08 | Rubber mixture and tires |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102006059530A1 (en) |
| WO (1) | WO2008074567A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8067491B2 (en) | 2006-12-28 | 2011-11-29 | Momentive Performance Materials Inc. | Silated cyclic core polysulfides, their preparation and use in filled elastomer compositions |
| US8188174B2 (en) | 2006-12-28 | 2012-05-29 | Momentive Performance Materials Inc. | Silated core polysulfides, their preparation and use in filled elastomer compositions |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0447066A1 (en) * | 1990-03-02 | 1991-09-18 | Bridgestone Corporation | Pneumatic tyres |
| EP0819694A2 (en) * | 1996-07-18 | 1998-01-21 | Degussa Aktiengesellschaft | Mixtures of organo-polysulfanes and process for the preparation of rubber mixtures containing them |
| EP1270657A1 (en) * | 2001-06-29 | 2003-01-02 | Continental Aktiengesellschaft | Rubber composition for tire tread |
| EP1484359A1 (en) * | 2003-06-03 | 2004-12-08 | Sumitomo Rubber Industries Limited | Rubber composition for tread and pneumatic tire using the same |
-
2006
- 2006-12-16 DE DE102006059530A patent/DE102006059530A1/en not_active Withdrawn
-
2007
- 2007-11-08 WO PCT/EP2007/062041 patent/WO2008074567A1/en not_active Ceased
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0447066A1 (en) * | 1990-03-02 | 1991-09-18 | Bridgestone Corporation | Pneumatic tyres |
| EP0819694A2 (en) * | 1996-07-18 | 1998-01-21 | Degussa Aktiengesellschaft | Mixtures of organo-polysulfanes and process for the preparation of rubber mixtures containing them |
| EP1270657A1 (en) * | 2001-06-29 | 2003-01-02 | Continental Aktiengesellschaft | Rubber composition for tire tread |
| EP1484359A1 (en) * | 2003-06-03 | 2004-12-08 | Sumitomo Rubber Industries Limited | Rubber composition for tread and pneumatic tire using the same |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8067491B2 (en) | 2006-12-28 | 2011-11-29 | Momentive Performance Materials Inc. | Silated cyclic core polysulfides, their preparation and use in filled elastomer compositions |
| US8188174B2 (en) | 2006-12-28 | 2012-05-29 | Momentive Performance Materials Inc. | Silated core polysulfides, their preparation and use in filled elastomer compositions |
| US8501849B2 (en) | 2006-12-28 | 2013-08-06 | Momentive Performance Materials Inc. | Silated core polysulfides, their preparation and use in filled elastomer compositions |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102006059530A1 (en) | 2008-06-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1529806B1 (en) | Rubber composition and tyres | |
| EP2357211B1 (en) | Sulphur crosslinkable rubber composition | |
| EP1270657B1 (en) | Rubber composition for tire tread | |
| EP2098384B1 (en) | Rubber mixture and tyres made from same | |
| EP2092013B1 (en) | Rubber mixture and tires | |
| EP2105462B1 (en) | Rubber composition and tyres made from same | |
| WO2012062534A1 (en) | Pneumatic tyres for utility vehicles | |
| DE102013105193B4 (en) | rubber compound and use thereof in vehicle tires | |
| EP1928944B1 (en) | Rubber mixture and tires | |
| EP1928949A1 (en) | Rubber compound and tyres | |
| EP1837370B1 (en) | Rubber composition and tyres | |
| WO2009007167A1 (en) | Rubber mixture, especially for tyres | |
| EP2026981A1 (en) | Rubber mixture and tires | |
| EP2236316B1 (en) | Rubber compound | |
| EP1777260B1 (en) | Rubber composition and tire comprising thereof | |
| EP1928947B1 (en) | Rubber mixture and tires | |
| WO2008074567A1 (en) | Rubber mixture and tires | |
| EP1837369B1 (en) | Rubber composition and tire | |
| EP2236314B1 (en) | Method for producing a rubber mixture | |
| EP2236315B1 (en) | Rubber compound | |
| DE102019209822A1 (en) | Rubber compound and tires | |
| DE102021206271A1 (en) | rubber compound and tires | |
| DE102021206273A1 (en) | rubber compound and tires | |
| DE102005029522A1 (en) | Sulfur-crosslinkable rubber mixture, useful in the production of pneumatic tire, comprises diene rubber, silicic acid and a silane-coupling agent | |
| DE102019203924A1 (en) | Pneumatic vehicle tires |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 07822345 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 07822345 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |