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Die
Erfindung betrifft eine Kautschukmischung, insbesondere für
Fahrzeugluftreifen, Gurte und Riemen.
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Die
Kautschukzusammensetzung des Laufstreifens bestimmt in hohem Maße
die Fahreigenschaften eines Reifens, insbesondere eines Fahrzeugluftreifens.
Ebenso sind die Kautschukmischungen, die in Riemen 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 und Riemen sehr hohe Anforderungen gestellt.
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Durch
den teilweisen oder vollständigen Ersatz des Füllstoffes
Ruß durch Kieselsäure in Kautschukmischungen wurden
z. B. die Fahreigenschaften eines Reifens in den vergangenen Jahren
insgesamt auf ein höheres Niveau gebracht. Die bekannten
Zielkonflikte der sich gegensätzlich verhaltenden Reifeneigenschaften,
bestehen allerdings auch bei kieselsäurehaltigen Laufstreifenmischungen
weiterhin. So zieht eine Verbesserung des Nassgriffs und des Trockenbremsens
weiterhin in der Regel eine Verschlechterung des Rollwiderstandes,
der Wintereigenschaften und des Abriebverhaltens nach sich. Gute
Griffigkeit und geringer Abrieb sind auch bei technischen Gummiartikeln,
wie Gurte und Riemen, ein wichtiges Qualitätskriterium.
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Um
diese Zielkonflikte zu lösen, sind schon vielfältige
Ansätze verfolgt worden. So hat man beispielsweise unterschiedlichste,
auch modifizierte Polymere, Harze und hochdisperse Füllstoffe
für Kautschukmischungen eingesetzt und man hat versucht,
die Vulkanisateigenschaften durch Modifikation der Mischungsherstellung
zu beeinflussen.
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Neben
Kautschuk und Füllstoffen bilden die Weichmacher eine andere
wichtige Klasse von Zuschlagstoffen. Weichmacher werden Kautschukmischungen
zum Teil in großen Mengen zugesetzt, um dem Mischungspreis
zu senken, die Fließeigenschaften der Mischung zu verbessern
(Energieeinsparung bei der Verarbeitung, Vermeidung von Energiespitzen),
die Füllstoffdispersion zu verbessern, das Konfektionier-
und das Klebverhalten zu verbessern und die physikalischen Eigenschaften
der Mischung und der daraus hergestellten Vulkanisate zu beeinflussen.
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Neben
den üblicherweise in Kautschukmischungen verwendeten aromatischen,
naphthenischen und paraffinischen Mineralölweichmachern
gibt es verschiedene synthetische Weichmacher, die in Kautschukmischungen
eingesetzt werden, wie z. B. Thioester, Phthalsäureester,
aromatische Polyether, Phosphorsäureester, Sebacinsäureester
oder niedrigmolekulare, polymere Polyester.
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Bezüglich
der Verwendung der genannten Weichmacher sind folgende Druckschriften
beispielhaft für eine weitere Vielzahl zu erwähnen:
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Aus
D1 ist die Verwendung von linearen Polyesterpolyolen und weiteren
difunktionellen Polyolen in wässrigen Dispersionen von
Polyester-Polyurethanen bekannt. Die genannte wässrige
Dispersion dient hierbei als Beschichtungsmittel.
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Eine
transparente Polyamidformmasse wird in D2 offenbart. Die Polyamidformmasse
enthält Polyesteramide, die wiederum langkettige Diole
enthalten können. Als langkettige Diole werden hier vorzugsweise Dimerdiole
oder Polyesterdiole auf der Basis von Dimerdiolen eingesetzt.
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D3
beschreibt ein weichmacherfreies Polyamid, welches unter Zugabe
von 10 50 Gew.-% eines Dimerdiols mit einem Molekulargewicht im
Bereich von 400–1000 und/oder entsprechenden dimerdiolhaltigen OH-terminierten
Polyester erhalten worden ist.
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Aus
D4 ist die Verwendung eines Polyesterpolyol-Weichmachers in kieselsäurehaltigen
Kautschukmischungen bekannt. Durch den Einsatz dieses Weichmachertyps
wird der Dämpfungsbeitrag der Kautschukmischung bei Raumtemperatur
signifikant erhöht. Dies ist für den Fachmann
ein Indikator für verbessertes Nassbremsverhaltens des
Vulkanisats, insbesondere, wie in der D4 vorgesehen, bei Verwendung
im Fahrzeugreifen. Die zu erwartenden Einbußen im Tieftemperaturverhalten
der Kautschukmischung zeigen sich beim Einsatz dieses Polyesterpolyol-Weichmachers
nicht, wodurch der Zielkonflikt zwischen Nassbremsverhalten und Tieftemperaturflexibilität
optimiert wird. Allerdings verschlechtert sich bei Verwendung dieses
Weichmachertyps der Rollwiderstand erheblich.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Kautschukmischung,
insbesondere für Fahrzeugluftreifen, Gurte und Riemen,
bereitzustellen, die den Zielkonflikt zwischen Nassbremsverhalten
und Rollwiderstand löst oder zumindest verbessert.
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Gelöst
wird diese Aufgabe durch eine Kautschukmischung mit folgender Zusammensetzung:
- – zumindest einen polaren oder unpolaren
Kautschuk und
- – zumindest einen hellen und/oder dunklen Füllstoff
und
- – zumindest ein Dimerdiol als Weichmacher und/oder
zumindest eine Dimersäure als Weichmacher und
- – weitere Zusatzstoffe.
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Überraschenderweise
wurde gefunden, dass sich durch die Kombination von zumindest einem
polaren oder unpolaren Kautschuk, zumindest einem hellen und/oder
dunklen Füllstoff, weiteren, in der Kautschukindustrie üblichen,
Zusatzstoffen und zumindest einem Dimerdiol als Weichmacher und/oder
zumindest einer Dimersäure als Weichmacher der Zielkonflikt
Nassbremsen vs. Rollwiderstand signifikant verbessern lässt. Dies
gilt nicht nur für den Fahrzeuglaufstreifen, bei geteiltem
Laufstreifen insbesondere für die Base, sondern auch für
weitere innere Reifenbauteile. Die Kautschukmischungen für
die weiteren inneren Reifenbauteile werden im Folgenden zusammengefasst,
und wie in der Reifentechnologie üblich, auch als body
compounds oder body-Mischungen bezeichnet.
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Weitere
Anwendung findet die erfindungsgemäße Kautschukmischung
in der Mischungsentwicklung für Riemen und Gurte. Diese
technischen Gummiartikel finden im täglichen Leben überall
Verwendung, z. B. in Aufzügen, in der Stein- und Erdenindustrie
und in der Automobilindustrie. Daher kommt auch hier dem verbesserten
Rollwiderstand, der gekoppelt ist mit einem schlechteren Wärmeaufbau,
bei gleich bleibenden oder sich verbesserndem Nassbremsen, auch
als Nassgriffigkeit bezeichnet, vor allem im Outdoor-Einsatz eine zentrale
Bedeutung zu.
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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.
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Die
Kautschukmischung enthält zumindest einen polaren oder
unpolaren Kautschuk. Der polare oder unpolare Kautschuk ist dabei
ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus natürlichem
Polyisopren und/oder synthetischem Polyisopren und/oder Butadien-Kautschuk
und/oder Styrolbutadienkautschuk und/oder lösungspolymerisierter
Styrolbutadienkautschuk und/oder emulsionspolymerisierter Styrolbutadienkautschuk und /oder
Flüssigkautschuken und/oder Halobutylkautschuk und/oder
Polynorbornen und/oder Isopren-Isobutylen-Copolymer und/oder Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk
und/oder Nitrilkautschuk und/oder Chloroprenkautschuk und/oder Acrylat-Kautschuk
und/oder Fluorkautschuk und/oder Silikon-Kautschuk und/oder Polysulfidkautschuk
und/oder Epichlorhydrinkautschuk und/oder Styrol-Isopren-Butadien-Terpolymer
und/oder Halonitrilbutylkautschuk und/oder Isopren-Butadien-Copolymer.
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Insbesondere
Styrol-Isopren-Butadien-Terpolymer, Butylkautschuk, Halobutylkautschuk
oder Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk kommen bei der Herstellung
von technischen Gummiartikeln, wie Gurte und Riemen, zum Einsatz.
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Bevorzugt
ist es allerdings, wenn die Kautschukmischung natürliches
und/oder synthetisches Polyisopren enthält und zwar in
Mengen von 1–90 phr, bevorzugt 1–80 phr, besonders
bevorzugt in Mengen von 1–70 phr, wiederum besonders bevorzugt
in Mengen von 1–60 phr.
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In
einer besonderen Ausführungsform handelt es sich bei dem
polaren oder unpolaren Kautschuk um einen Butadien-Kautschuk, der
hydriert sein kann. Der Butadien-Kautschuk wird vorzugsweise in
Mengen von 0–80 phr, bevorzugt in Mengen von 0–70
phr, besonders bevorzugt in Mengen von 0–60 phr, ganz besonders bevorzugt
in Mengen von 0–50 phr und wiederum besonders bevorzugt
in Mengen von 0–49 phr, wenigstens aber in mengen von 0,1
phr, insbesondere wenigstens in Mengen von 0,5 phr verwendet.
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Der
polare oder unpolare Kautschuk kann ein Styrolbutadienkautschuk
sein, der bevorzugt lösungspolymerisiert oder emulsionspolymerisiert
ist und hydriert sein kann.
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Des
Weiteren kann der Styrolbutadienkautschuk mit Hydroxylgruppen und/oder
Epoxygruppen und/oder Siloxangruppen und/oder Aminogruppen und/oder
Aminosiloxan und/oder Carboxylgruppen und/oder Phtalocyaningruppen
und/oder Silylgruppen und/oder Silanolgruppen modifiziert sein.
Es kommen aber auch weitere, dem Fachmann bekannte, Modifizierungen,
auch als Funktionalisierungen bezeichnet, in Frage.
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Der
Styrolbutadienkautschuk findet in Mengen von 0,1–99 phr,
bevorzugt 1–95 phr, besonders bevorzugt 2–90 phr,
Verwendung.
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Die
erfindungsgemäße Kautschukmischung enthält
des Weiteren zumindest einen hellen und/oder dunklen Füllstoff.
Die Gesamtmenge an Füllstoff kann somit nur aus hellem
oder dunklem Füllstoff oder aus einer Kombination von hellen
und dunklen Füllstoffen bestehen.
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Bevorzugt
ist es, wenn der helle Füllstoff Kieselsäure,
bevorzugt Fällungskieselsäure ist.
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Die
erfindungsgemäße Kautschukmischung enthält
1–300 phr, bevorzugt 1–250 phr, besonders bevorzugt
1–200 phr, wiederum besonders bevorzugt 1–150
phr, Kieselsäure. Von dieser Gesamtmenge an Kieselsäure
können 0–100% durch ein Kupplungsagens, bevorzugt
Silan, an die Polymermatrix angebunden werden und/oder 0–100%
nicht an die Polymermatrix angebunden werden. Dies bedeutet, dass,
ausgehend von der Gesamtmenge an Kieselsäure, diese durch
das Kupplungsagens vollständig oder nur teilweise an die
Polymermatrix angebunden wird oder keinerlei Anbindung der Kieselsäure
an die Polymermatrix erfolgt.
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Die
in der Kautschukindustrie eingesetzten Kieselsäuren sind
in der Regel gefällte Kieselsäuren, die insbesondere
nach ihrer Oberfläche charakterisiert werden. Zur Charakterisierung
werden dabei die Stickstoff-Oberfläche (BET) gemäß DIN
66131 und DIN 66132 als Maß für
die innere und äußere Füllstoffoberfläche in
m2/g und die CTAB-Oberfläche gemäß ASTM
D 3765 als Maß für die äußere
Oberfläche, die oftmals als die kautschukwirksame Oberfläche
angesehen wird, in m2/g angegeben.
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Erfindungsgemäß werden
Kieselsäuren mit einer Stickstoff-Oberfläche größer
oder gleich 110 m2/g, bevorzugt zwischen
115 und 300 m2/g, besonders bevorzugt zwischen
150 und 280 m2/g, und einer CTAB-Oberfläche
zwischen 100 und 260 m2/g, bevorzugt zwischen
115 und 240 m2/g, eingesetzt.
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Falls
ein Kupplungsagens, in Form von Silan oder eines Organosilans oder
einer siliziumorganischen Verbindung, verwendet wird, so beträgt
die Menge des Kupplungsagens 0–50 phr, bevorzugt 0,1–40
phr, besonders bevorzugt 0,5–30 phr. Als Kupplungsagenzien
können dabei alle dem Fachmann für die Verwendung in
Kautschukmischungen Kupplungsagenzien verwendet werden. Besonders
zu erwähnen sind hierbei Mercaptosilane, welche geschützt
oder ungeschützt sein können, und hierbei insbesondere
solche, welche sich durch eine Reduzierung der leicht flüchtigen
organischen Bestandteile auszeichnen, wie sie, beispielhaft für weitere
Druckschriften, in
DE 10
2005 057 801 ,
WO99/09036 ,
WO2002/048256 und
WO2006/015010 zu finden
sind.
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Bei
dem dunklen Füllstoff handelt es sich bevorzugt um Ruß und
zwar bevorzugt in Mengen von 0–100 phr, besonders bevorzugt
in Mengen von 0–80 phr, wiederum besonders bevorzugt in
Mengen von 0–60 phr, wiederum ganz besonders bevorzugt
in Mengen von 0–50 phr, wiederum ganz besonders bevorzugt
in Mengen von 0–40 phr, wenigstens aber 0,1 phr, insbesondere
wenigstens aber 0,5 phr, zumindest eines Rußes. In einer
besonders bevorzugten Ausführungsform hat der Ruß eine
Iodzahl, gemäß ASTM D 1510, die
auch als Iodabsorptionszahl bezeichnet wird, größer
oder gleich 75 g/kg und einer DBP-Zahl größer
oder gleich 80 cm3/100 g. Die DBP-Zahl gemäß ASTM
D 2414 bestimmt das spezifische Absorptionsvolumen eines
Rußes oder eines hellen Füllstoffes mittels Dibutylphthalat.
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Die
Verwendung eines solchen Russtyps in der Kautschukmischung, insbesondere
für Fahrzeugluftreifen, gewährleistet einen bestmöglichen
Kompromiss aus Abriebwiderstand und Wärmeaufbau, der wiederum
den ökologisch relevanten Rollwiderstand beeinflusst. Bevorzugt
ist hierbei, wenn lediglich ein Russtyp in der jeweiligen Kautschukmischung
verwendet wird, es können aber auch verschiedene Russtypen
in die Kautschukmischung eingemischt werden.
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Erfindungswesentlich
ist, dass die Kautschukmischung zumindest ein Dimerdiol als Weichmacher und/oder
zumindest eine Dimersäure als Weichmacher enthält.
Nur dann lässt sich die eingangs formulierte Aufgabe, nämlich
die Verbesserung des Zielkonfliktes zwischen Nassbremsen und Rollwiderstand,
lösen.
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Die
Kautschukmischung enthält 1 bis 100 phr, bevorzugt 1 bis
90 phr, besonders bevorzugt 1 bis 80 phr, wiederum besonders bevorzugt
1 bis 70 phr, wiederum ganz besonders bevorzugt 1 bis 60 phr, zumindest eines
Dimerdiols als Weichmacher und/oder zumindest einer Dimersäure
als Weichmacher. Die Mengenangaben beziehen sich dabei auf die Gesamtmenge
dieser beiden Weichmacher, falls zwei Weichmachertypen Verwendung
finden, oder auf die Einzelmenge des jeweiligen Weichmachers, falls
ein Weichmachertyp verwendet wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform ist das Dimerdiol frei
von Esterbindungen, besitzt eine Säurezahl von kleiner
oder gleich 0,2 und hat eine Hydroxylzahl zwischen 190 und 215,
bevorzugt zwischen 196 und 212.
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Ganz
besonders bevorzugt ist, wenn es sich bei dem Dimerdiol um einen
Dimerfettalkohol handelt.
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Die
Bezeichnung „Dimerfettalkohol” umfasst hierbei
Diole, wie sie aus technischen dimerisierten Fettsäuren
erhalten werden können. Bei den dimerisierten Fettsäuren
handelt es sich um solche, die zu mindestens 75 Gew.-% aus Dimersäuren,
d. h. aus Dicarbonsäuren, bestehen, und die im Mittel 30
bis 45 Kohlenstoffatome pro Molekül aufweisen.
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Der
Dimerfettalkohol hat vorzugsweise 36 Kohlenstoffatome pro Molekül
und ein Molekulargewicht Mw zwischen 500
und 600 g/mol, bevorzugt zwischen 550 und 570 g/mol.
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Die
Dimersäure enthält bevorzugt 30 bis 45 Kohlenstoffatome
pro Molekül, wobei in einer besonderen Ausführungsform
36 Kohlenstoffatome pro Molekül vorteilhaft sind.
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Vorteilhaft
ist es zudem, wenn es sich bei der Dimersäure um eine Dimerfettsäure
handelt. Die Dimerfettsäure hat einen Hydroxid-Wert zwischen
190 und 215 mg KOH/g, bevorzugt zwischen 194 und 201 mg KOH/g.
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Die
Dimerfettsäure ist insbesondere dadurch charakterisiert,
dass der Anteil an linear und verzweigten C18-Monocarbonsäuren
kleiner oder gleich 0,2 Gew.-% ist, der Anteil an linear und verzweigten
C54-Tricarbonsäuren zwischen 2
und 4 Gew.-% und der Anteil an linear und verzweigten C36-Dicarbonsäuren
zwischen 92 und 98 Gew.-% liegt.
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Es
können in der Kautschukmischung noch 0–60 phr,
insbesondere wenigstens 0,1 phr, zumindest eines weiteren zusätzlichen
Weichmachers vorhanden sein. Dieser weitere Weichmacher ist ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus Mineralölen und/oder synthetischen
Weichmachern und/oder Fettsäuren und/oder Fettsäurederivaten
und/oder Harzen und/oder Faktisse und/oder flüssigen Polymeren,
wie z. B. flüssigem Butadien-Kautschuk und/oder flüssigem
Styrolbutadienkautschuk.
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Bei
der Verwendung von Mineralöl ist dieses bevorzugt ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus DAE (Destillated Aromatic Extracts)
und/oder RAE (Residual Aromatic Extract) und/oder TDAE (Treated
Destillated Aromatic Extracts) und/oder MES (Mild Extracted Solvents)
und/oder naphtenische Öle.
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Werden
Fettsäuren und/oder Fettsäurederivate eingesetzt,
so sind diese von den bereits beschriebenen Dimerfettsäuren
verschieden.
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Weiterhin
enthält die Kautschukmischung noch weitere Zusatzstoffe.
Weitere Zusatzstoffe beinhaltet im Wesentlichen das Vernetzungssystem
(Vernetzer, Beschleuniger und Verzögerer), Ozonschutzmittel,
Alterungsschutzmittel, Mastikationshilfsmittel und weitere Aktivatoren
bzw. Verarbeitungshilfsstoffe (VAW’s). Der Mengenanteil
der Gesamtmenge an weiteren Zusatzstoffen beträgt 3 bis
150 phr, bevorzugt 3 bis 100 phr und besonders bevorzugt 5–80
phr.
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Die
Vulkanisation der Kautschukmischung wird vorzugsweise 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 (0,1 bis 4 phr, Schwefel bevorzugt in Mengen von 1,0 bis
2,5 phr) der Kautschukmischung zugesetzt. Zur Kontrolle der erforderlichen
Zeit und/oder Temperatur der Vulkanisation und zur Verbesserung
der Vulkanisateigenschaften kann die Kautschukmischung vulkanisationsbeeinflussende
Substanzen wie Vulkanisationsbeschleuniger, Vulkanisationsverzögerer,
die erfindungsgemäß in den obig beschriebenen Zusatzstoffen
enthalten sind, und Vulkanisationsaktivatoren, wie obig beschrieben,
enthalten.
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Die
Herstellung der erfindungsgemäßen Kautschukmischung
erfolgt nach dem in der Kautschukindustrie üblichen Verfahren,
bei dem zunächst in ein oder mehreren Mischstufen eine
Grundmischung mit allen Bestandteilen außer dem Vulkanisationssystem
(Schwefel und vulkanisationsbeeinflussende Substanzen) hergestellt
wird. Durch Zugabe des Vulkanisationssystems in einer letzten Mischstufe
wird die Fertigmischung erzeugt. Die Fertigmischung wird z. B. durch
einen Extrusionsvorgang weiterverarbeitet und in die entsprechende
Form gebracht.
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Der
Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zu Grunde, obig beschriebene
Kautschukmischung, zur Herstellung von Fahrzeugluftreifen, insbesondere
zur Herstellung des Laufstreifens eines Reifens und/oder einer Body-Mischung
eines Reifens und zur Herstellung von Riemen und Gurten zu verwenden.
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Zur
Verwendung in Fahrzeugluftreifen wird die Mischung bevorzugt in
die Form eines Laufstreifens gebracht und bei der Herstellung des
Fahrzeugreifenrohlings wie bekannt aufgebracht. Der Laufstreifen
kann aber auch in Form eines schmalen Kautschukmischungsstreifens
auf einen Reifenrohling aufgewickelt werden. Ist der Laufstreifen,
wie eingangs beschrieben, zweigeteilt, so findet die Kautschukmischung
bevorzugt Anwendung als Mischung für die Cap.
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Die
Herstellung der erfindungsgemäßen Kautschukmischung
zur Verwendung als Body-Mischung in Fahrzeugreifen erfolgt wie bereits
für den Laufstreifen beschrieben. Der Unterschied liegt
in der Formgebung nach dem Extrusionsvorgang. Die so erhaltenen
Formen der erfindungsgemäßen Kautschukmischung
für eine oder mehrere unterschiedliche Body-Mischungen
dienen dann dem Aufbau eines Reifenrohlings.
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Zur
Verwendung der erfindungsgemäßen Kautschukmischung
in Riemen und Gurten, insbesondere in Fördergurten, wird
die extrudierte Mischung in die entsprechende Form gebracht und
dabei oder nachher häufig mit Festigkeitsträgern,
z. B. synthetische Fasern oder Stahlcorde, versehen. Zumeist ergibt
sich so ein mehrlagiger Aufbau, bestehend aus einer und/oder mehrerer
Lagen Kautschukmischung, einer und/oder mehrerer Lagen gleicher
und/oder verschiedener Festigkeitsträger und einer und/oder
mehreren weiteren Lagen dergleichen und/oder einer anderen Kautschukmischung.
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Die
Erfindung soll nun anhand von Vergleichs- und Ausführungsbeispielen,
die in Tabellen 1 und 2 zusammengefasst sind, näher erläutert
werden. Die mit „E” gekennzeichneten Mischungen
sind hierbei erfindungsgemäße Mischungen, während
es sich bei den mit „V” gekennzeichneten Mischungen
um Vergleichsmischungen handelt.
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Bei
sämtlichen in der Tabelle enthaltenen Mischungsbeispielen
sind die angegebenen Mengenangaben Gewichtsteile, die auf 100 Gewichtsteile
Gesamtkautschuk bezogen sind (phr).
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Die
Mischungsherstellung erfolgte unter üblichen Bedingungen
in zwei Stufen in einem Labortangentialmischer. Aus sämtlichen
Mischungen wurden Prüfkörper durch Vulkanisation
hergestellt und mit diesen Prüfkörpern für
die Kautschukindustrie typische Materialeigenschaften bestimmt.
Für die obig beschriebenen Tests an Prüfkörpern
wurden folgende Testverfahren angewandt:
- • Rückprallelastizität
bei Raumtemperatur und 70°C gemäß DIN
53 512
- • Spannungswerte bei 50% (M50) und 300% (M300) Dehnung
bei Raumtemperatur gemäß DIN 53 504
- • Zugfestigkeit bei Raumtemperatur gemäß DIN
53 504
- • Steifigkeitsabfall Delta G', dem Fachmann als Payne-Effekt
bekannt, bei 55°C aus dynamisch-mechanischer Messung gemäß DIN
53 513
Tabelle 1 | Bestandteile | Einheit | V1 | V2 | V3 | E1 |
| Polyisoprena | phr | 10 | 10 | 10 | 10 |
| SSBRb | phr | 90 | 90 | 90 | 90 |
| Ruß,
N121 | phr | 6 | 6 | 6 | 6 |
| Kieselsäurec | phr | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Weichmacherd | phr | 25 | 25 | 25 | 25 |
| Weichmachere | phr | 25 | - | - | - |
| Weichmacherd | phr | - | 25 | - | - |
| Weichmacherf | phr | - | - | 25 | - |
| Weichmacherg | phr | - | - | - | 25 |
| ZnO | phr | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Silanh | phr | 7,2 | 7,2 | 7,2 | 7,2 |
| DPG,
CBS, Schwefel | phr | 6,3 | 7,2 | 6,3 | 6,3 |
- aTSR
- bNipol NS116R, Fa. Nippon Zeon
- cZeosil Z1165 MP, Fa. Rhodia
- dFlüssiger Butadienkautschuk,
RICON 130, Fa. Sartomer
- eMineralöl, TDAE
- fPolyesterpolyol, Priplast 3190, Fa.
Uniqema
- gesterfreies Dimerdiol, Pripol 2033,
Fa. Uniqema
- hTESPD, A1589, Fa. Momentive Performance
Materials
Tabelle 2 | Eigenschaften | Einheit | V1 | V2 | V3 | E1 |
| Rückprall
bei RT | % | 30 | 30 | 23 | 22 |
| Rating
Rückprall RT | | 100 | 100 | 128 | 137 |
| Rückprall
bei 70°C | % | 45 | 44 | 40 | 45 |
| Rating
Rückprall 70°C | | 100 | 97 | 88 | 100 |
| delta
Rückprall | % | 15 | 14 | 17 | 23 |
| Rating
delta Rückprall | | 100 | 91 | 108 | 149 |
| M50 | MPa | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 0,7 |
| M300 | MPa | 4,7 | 5,8 | 5,7 | 5,7 |
| M300/M50 | | 6.6 | 7,1 | 6,3 | 7,7 |
| Rating
(M300/ M50) | | 100 | 108 | 97 | 117 |
| Zugfestigkeit
bei RT | MPa | 13,5 | 14,2 | 16,2 | 16,6 |
| Delta
G' | kPa | 320 | 384 | 267 | 234 |
| Rating
Delta G' | | 100 | 83 | 120 | 137 |
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Bei
Betrachtung der Mischungszusammensetzungen, wie sie in der Tabelle
1 dargestellt sind, und den resultierenden physikalischen Eigenschaften,
wie sie in der Tabelle 2 dargestellt sind, so lässt sich
zusammenfassend feststellen, dass sich der Zielkonflikt zwischen
Nassbremsen und Rollwiderstand anhand der erfindungsgemäßen
Kautschukmischung eindeutig lösen lässt.
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Als
Indikator für das Nassbremsen ist hier der Wert für
die Rückprallelastizität bei Raumtemperatur anzusehen,
wobei ein kleinerer Wert eine Verbesserung anzeigt. Als Indikator
für den Rollwiderstand wird der Wert für die Rückprallelastizität
bei 70°C herangezogen. Hier stellt ein größerer
Wert eine Verbesserung dar.
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Die
Differenz zwischen der Rückprallelastizität bei
70°C und der Rückprallelastizität bei
Raumtemperatur, die auch als delta Rückprall bezeichnet
wird, gibt somit den Wert für den Zielkonflikt zwischen
Nassbremsen und Rollwiderstand an. Je größer der
Wert, desto geringer ist der Zielkonflikt existent, wie deutlich
anhand der erfindungsgemäßen Kautschukmischung
E1 zu erkennen ist.
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„Rating” bedeutet
eine Wichtung der einzelnen Mischungen V2, V3 und E1 bezüglich
der jeweiligen physikalischen Eigenschaft relativ zu der Vergleichsmischung
V1, die den Rating-Wert 100 erhält. Werte über 100
stellen hierbei eine Verbesserung dar. Die erfindungsgemäße
Kautschukmischung E1 erhält hierbei überwiegend
Werte deutlich über 100.
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Weiterhin
ist dem Fachmann bekannt, dass eine Erniedrigung des Payne-Effekts,
d. h. der Steifigkeitsabfall Delta G' im Laufe einer dynamischen
Messung (RPA), z. B. über eine verbesserte Dispersion des
polaren Füllstoffs mittels eines polaren Additivs, einhergeht
mit einer Verringerung des Dämpfungsbeitrags bei Raumtemperatur
und gleichzeitig einer Erhöhung der Elastizität
bei 70°C, d. h. sowohl die Rückprallelastizität
bei Raumtemperatur, als auch die Rückprallelastizität
bei 70°C steigen.
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Im Übertrag
auf die Reifenperformance bedeutet dies, dass üblicherweise
mit der Verringerung des Payne-Effektes das Nassbremsen verschlechtert
und der Rollwiderstand verbessert wird, d. h. der entsprechende
Zielkonflikt wird nicht gelöst. Tabelle 2 zeigt allerdings überraschenderweise,
dass durch die Verwendung der erfindungsgemäßen
Kautschukmischung E1 der Payne-Effekt sehr deutlich reduziert werden
kann, ohne dabei Dämpfungspotential einzubüßen,
sondern im Gegenteil auch noch dämpfend zu wirken, so dass der
Zielkonflikt zwischen Nassbremsen und Rollwiderstand eindeutig gelöst
wird. Weiterhin ist nur bei Mischung E1 eine Erhöhung des
Verstärkungsfaktors (M300/M50) zu verzeichnen. Dies kann
als Verbesserung des Abriebswiderstands dieser Mischung gewertet
werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0669352
B1 [0007]
- - EP 8475699 A1 [0007]
- - EP 0955326 B1 [0007]
- - EP 1439205 A1 [0007]
- - DE 102005057801 [0029]
- - WO 99/09036 [0029]
- - WO 2002/048256 [0029]
- - WO 2006/015010 [0029]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - DIN 66131 [0027]
- - DIN 66132 [0027]
- - ASTM D 3765 [0027]
- - ASTM D 1510 [0030]
- - ASTM D 2414 [0030]
- - DIN 53 512 [0053]
- - DIN 53 504 [0053]
- - DIN 53 504 [0053]
- - DIN 53 513 [0053]