DE102006059530A1 - Kautschukmischung und Reifen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine schwefelvernetzbare Kautschukmischung, insbesondere für den Laufstreifen von Zweiradluftreifen, enthaltend für niedrigen Rollwiderstand, geringen Abrieb und gutes Nässeverhalten - 25 >= 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, - > 7,5 phr zumindest eines polaren Füllstoffes und - 4-12 phf (Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile polaren Füllstoffes) 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 S<SUB>2</SUB>-Organosilanen von mindestens 80 mol.-% und das zweite Organosilangemisch einen Gehalt an S<SUB>2</SUB>-Organosilanen von weniger als 20 mol.-% und einen Gehalt an S<SUB>4</SUB>-Organosilanen von mindestens 50 mol.-% aufweist.

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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 A1 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.
  • Die EP 1 457 501 A1 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.
  • In der EP 1 153 972 A1 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.
  • 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.
  • 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 Sulfanen mit 1 bis 8 Schwefelatomen mit unterschiedlichen 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 filler by weight), da dann eine optimale Anbindung des Füllstoffes an den oder die Kautschuk(e) erfolgen kann.
  • 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.
  • Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die Kautschukmischung
    • – ≥ 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,
    • – > 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 Gehalt an S2-Organosilanen von weniger als 20 mol% und einen Gehalt an S4-Organosilanen von mindestens 50 mol% aufweist.
  • 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.
  • Die in dieser Schrift verwendete Angabe phf (parts per hundred parts of filler 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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°C, 28 Gew.-% Styrol, 56 Gew.-% Vinyl) und HPR 350 (Tg: –35°C, 21 Gew.-% Styrol, 55 Gew.-% Vinyl) der Firma JSR Corporation eingesetzt werden.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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).
  • Bevorzugt ist es allerdings, wenn die Kautschukmischung als weitere Kautschuke zumindest einen Dienkautschuk ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus 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.
  • Die Kautschukmischung kann als Dienkautschuk Polyisopren (IR, NR) enthalten. Dabei kann es sich sowohl um cis-1,4-Polyisopren als auch um 3,4-Polyisopren handeln. Bevorzugt ist allerdings die Verwendung von cis-1,4-Polyisoprenen mit einem cis-1,4-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 cis-1,4 Polyisopren; der cis-1,4-Anteil im Naturkautschuk ist größer 99 Gew.-%.
  • Enthält die Kautschukmischung als Dienkautschuk Polybutadien (BR), kann es sich dabei sowohl um cis-1,4- als auch um Vinyl-Polybutadien (40-90 Gew.-% Vinyl-Anteil) handeln. Bevorzugt ist die Verwendung von cis-1,4-Polybutadien mit einem cis-1,4-Anteil größer 90 Gew.-%, welches z. B. durch Lösungspolymerisation in Anwesenheit von Katalysatoren vom Typ der seltenen Erden hergestellt werden kann.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 erfindungsgemäßen 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.
  • Die Erfindung soll nun anhand von Vergleichs- und Ausführungsbeispielen, die in den Tabellen 1 und 2 zusammengefasst sind, näher erläutert werden.
  • 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. Tabelle 1
    Bestandteile Einheit 1(V) 2(V 3(V) 4(V) 5(E) 6(E)
    BRa phr 33,3 33,3 33,3 33,3 33,3 33,3
    S-SBR Typ 1b phr 58,3 58,3 - - - -
    S-SBR Typ 2c phr - - 58,3 58,3 58,3 58,3
    IR phr 8,4 8,4 8,4 8,4 8,4 8,4
    arom. Weichmacheröl phr 22 22 22 - 22 -
    flüss. Polybutadiend phr - - - 22 - 22
    Kieselsäuree phr 55 55 55 55 55 55
    Organosilangemisch 1f phr 4,75 3,75 4,75 4,75 3,75 3,75
    Organosilangemisch 2g phr - 1 - - 1 1
    Lichtschutzwachs phr 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75
    Alterungsschutzmittel phr 3 3 3 3 3 3
    Stearinsäure phr 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
    Zinkoxid phr 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3
    Beschleuniger phr 4,9 4,9 4,9 5,7 4,9 5,7
    Schwefel (unlöslich) phr 3,4 3,4 3,4 4,1 3,4 4,1
    Schwefel (löslilch) phr 2,2 2,2 2,2 2,7 2,2 2,7
    • aHigh-cis Polybutadien
    • blösungspolymerisiertes Styrol-Butadien-Copolymer, VSL-5025, Lanxess, Deutschland
    • cfunktionalisiertes, lösungspolymerisiertes Styrol-Butadien-Copolymer, HPR 355, JSR Coporation, Japan, Vinyl-Anteil: 56 Gew.-%, Styrol-Anteil: 28 Gew.-%
    • dMolekulargewicht: 2500 g/mol, Vinylgehalt: 20-35%, Ricon® 130, Ricon Resins Inc, USA
    • eKieselsäure HD, RHODIA Z1165 MP
    • fSilquest® 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
  • 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°C 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 53 504
    • • Reißdehnung bei Raumtemperatur gemäß DIN 53 504
    • • Spannungswerte bei 50, 100 und 200% Dehnung bei Raumtemperatur gemäß DIN 53 504
    • • Shore-A-Härte bei Raumtemperatur und 70°C gemäß DIN 53 505
    • • Rückprallelastizität bei Raumtemperatur und 70°C gemäß 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.
    Tabelle 2
    Eigenschaften Einheit 1(V) 2(V) 3(V) 4(V) 5(E) 6(E)
    Zugfestigkeit bei RT N/mm2 10,8 11,3 11,6 12,2 12,1 12,7
    Reißdehnung bei RT % 355 341 301 290 278 298
    Spannungswert 50% N/mm2 1,2 1,3 1,2 1,2 1,3 1,2
    Spannungswert 100% N/mm2 2,3 2,5 2,4 2,6 2,7 2,6
    Spannungswert 200% N/mm2 6,9 7,4 7,2 7,6 8,3 8,0
    Shore-A-Härte bei RT Shore A 62 62 60 61 61 61
    Shore-A-Härte bei 70°C Shore A 59 60 58 59 60 60
    Rückprallelastizität bei RT % 48 49 50 51 49 50
    Rückprallelastizität bei 70°C % 67 69 70 71 74 76
    Abrieb - 100 100 120 135 140 155
  • 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°C, die als Maß für den Rollwiderstand bei Reifen dient (höherer Rückprallelastizitätwert bei 70°C = niedrigerer Rollwiderstand), stark erhöht wird, wobei gleichzeitig die Rückprallelastizität bei Raumtemperatur, 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.
  • 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.

Claims (11)

  1. Schwefelvernetzbare Kautschukmischung, insbesondere für den Laufstreifen von Zweiradluftreifen, enthaltend – ≥ 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, – > 7,5 phr zumindest eines polaren Füllstoffes und – 4-12 phf (Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile polaren Füllstoffes) 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.
  2. Kautschukmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dienkautschuk mit den Funktionalisierungen ein lösungspolymerisiertes Styrol-Butadien-Copolymer ist, das mit primären Aminogruppen, Alkoxysilylgruppen und/oder Epoxidgruppen modifiziert ist.
  3. Kautschukmischung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das lösungspolymerisierte Styrol-Butadien-Copolymer einen Vinyl-Anteil 35-80 Gew.-% und einen Styrol-Anteil von 10-35 Gew.-% aufweist.
  4. Kautschukmischung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der polare Füllstoff Kieselsäure ist und in Mengen von 40-110 phr eingesetzt wird.
  5. Kautschukmischung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie 6-10 phf zumindest zweier Organosilangemische als Silan-Kupplungsagenzien enthält.
  6. Kautschukmischung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass erste und das zweite Organosilangemisch im Verhältnis von 0,25:1 bis 10:1, vorzugsweise 1:1 bis 5:1, eingesetzt werden.
  7. Kautschukmischung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das S2-Organosilan Bis(3-triethoxysilylpropyl)disulfan ist.
  8. Kautschukmischung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das S4-Organosilan Bis(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfan ist.
  9. Kautschukmischung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Kautschuke zumindest einen Dienkautschuk ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Naturkautschuk, synthetischem Polyisopren, Polybutadien und Styrol-Butadien-Copolymeren enthält.
  10. Kautschukmischung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Weichmacher 5 bis 30 phr zumindest eines flüssigen Polybutadien mit einem Molekulargewicht von 1500-10000 g/mol und einem Vinylanteil von 15 bis 50 Gew.-%.
  11. Fahrzeugluftreifen, insbesondere Zweiradreifen, mit einem Laufstreifen, der zumindest zum Teil aus einer mit Schwefel vulkanisierten Kautschukmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 besteht.
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