DE102009044871A1

DE102009044871A1 - Kautschukmischung

Info

Publication number: DE102009044871A1
Application number: DE102009044871A
Authority: DE
Inventors: Rob Van Agen; Mario Conde; Hajo Dr. Weinreich; Francesca De Dr. Risi
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2009-10-28
Filing date: 2009-12-14
Publication date: 2011-05-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kautschukmischung, insbesondere für Fahrzeugluftreifen, Gurte, Riemen und Schläuche.
Die Kautschukmischung ist durch folgende Zusammensetzung gekennzeichnet:
– zumindest einen Dienkautschuk und
– zumindest eine über den Schmelzpunkt erwärmte und unterhalb des Erstarrungspunktes abgekühlte Mineralzusammensetzung, die auf der Basis wenigstens eines natürlichen Gesteins vulkanischen Ursprungs ist, und
– weitere Zusatzstoffe.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kautschukmischung, insbesondere für Fahrzeugluftreifen, Gurte, Riemen und Schläuche.
Die Kautschukzusammensetzung des Laufstreifens bestimmt in hohem Maße die Fahreigenschaften eines Reifens, insbesondere eines Fahrzeugluftreifens. Ebenso sind die Kautschukmischungen, die in Riemen, Schläuchen und Gurten Verwendung vor allem in den mechanisch stark belasteten Stellen finden, für Stabilität und Langlebigkeit dieser Gummiartikel im Wesentlichen verantwortlich. Daher werden an diese Kautschukmischungen für Fahrzeugluftreifen, Gurte, Riemen und Schläuche sehr hohe Anforderungen gestellt.
Ein relevanter Bestandteil einer Kautschukmischung sind neben den eingesetzten Polymeren die verschiedenen Füllstoffe, die verwendet werden können. Die Art und Anbindung der Füllstoffe an die eingesetzten Polymere bestimmen im Wesentlichen die physikalischen Eigenschaften der Kautschukmischung und der daraus hergestellten Artikel.
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 ist eine Verbesserung der Reißeigenschaften oder des Abriebverhaltens des Reifens in der Regel mit einem erhöhten Rollwiderstandsverhalten verbunden.
Gute Rissbeständigkeit und geringer Abrieb sind auch bei technischen Gummiartikeln, wie Gurte und Riemen, ein wichtiges Qualitätskriterium.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass aus Kostengründen immer mehr alternative, kostengünstigere Füllstoffe, wie beispielsweise Kalziumkarbonat, Kaolin oder organische Füllstoffe, wie Kokosnussschalenmehl, beispielsweise aus JP10231384AA oder JP11269306AA bekannt, oder Zellulosefasern, beispielsweise aus JP10176082AA bekannt, verwendet werden. Diese haben allerdings ein geringes Verstärkungspotential und beeinflussen dadurch die physikalischen Eigenschaften der Kautschukmischung negativ.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Kautschukmischung, insbesondere für Fahrzeugluftreifen, Gurte, Riemen und Schläuche, bereitzustellen, die ein alternatives Material als Füllstoff enthält, das die physikalischen Eigenschaften der Kautschukmischung, insbesondere Reißverhalten und Abrieb, nicht negativ verändert. Gleichzeitig soll das Material kostengünstiger als die üblicherweise verwendeten Kieselsäuren und/oder Ruße sein.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Kautschukmischung mit folgender Zusammensetzung:

– zumindest einen Dienkautschuk und
– zumindest eine über den Schmelzpunkt erwärmte und unterhalb des Erstarrungspunktes abgekühlte Mineralzusammensetzung, die auf der Basis wenigstens eines natürlichen Gesteins vulkanischen Ursprungs ist, und
– weitere Zusatzstoffe.

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.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass durch den Einsatz von einer über den Schmelzpunkt erwärmten und unterhalb des Erstarrungspunktes abgekühlten Mineralzusammensetzung, die auf der Basis wenigstens eines natürlichen Gesteins vulkanischen Ursprungs ist, sich die physikalischen Eigenschaften auf einem ähnlichen Niveau bewegen bzw. sogar verbessern. 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.
Weitere Anwendung findet die erfindungsgemäße Kautschukmischung in der Mischungsentwicklung für Riemen, Gurte und Schläuche. Diese technischen Gummiartikel finden im täglichen Leben überall Verwendung, z. B. in Aufzügen, in der Automobilindustrie, in der Rohstoffindustrie, in der Lebensmittelindustrie und in der Medizintechnik. Auch hier sind alternative Materialien als Füllstoffe, die sich als kostengünstiger erweisen, von großem Interesse.
Die Mineralzusammensetzung wurde bisher im Bereich der Dämmstoffe oder in der Lackindustrie verwendet, da davon ausgegangen wurde, dass sie in einer Kautschukmischung aufgrund der geringen aktiven Oberfläche keinen Verstärkungseffekt zeigt und sich daher negativ auf die physikalischen Eigenschaften auswirkt.
Die Kautschukmischung enthält zumindest einen Dienkautschuk, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus natürlichem Polyisopren (NR) und/oder synthetischem Polyisopren (IR) und/oder Butadien-Kautschuk (BR) und/oder Styrolbutadienkautschuk (SBR) und/oder lösungspolymerisierter Styrolbutadienkautschuk (SSBR) und/oder emulsionspolymerisierter Styrolbutadienkautschuk (SSBR).
Es können aber noch weitere polare oder unpolare Kautschuke wie beispielsweise Flüssigkautschuke und/oder Halobutylkautschuk und/oder Polynorborn 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 Epichlorhydrinkautschuk und/oder Styrol-Isopren-Butadien-Terpolymer und/oder hydrierter Acrylnitrilbutadienkautschuk und/oder Isopren-Butadien-Copolymer und/oder hydrierter Styrolbutadienkautschuk verwendet werden.
Der Kautschuk, insbesondere der Styrolbutadienkautschuk (SBR, SSBR oder SSBR), kann mit Hydroxylgruppen und/oder Epoxygruppen und/oder Siloxangruppen und/oder Aminogruppen und/oder Aminosiloxan und/oder Carboxylgruppen und/oder Phtalocyaningruppen modifiziert sein. Es kommen aber auch weitere, der fachkundigen Person bekannte, Modifizierungen, auch als Funktionalisierungen bezeichnet, in Frage.
Insbesondere Nitrilkautschuk, hydrierter Acrylnitrilbutadienkautschuk, Chloroprenkautschuk, Butylkautschuk, Halobutylkautschuk oder Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk kommen bei der Herstellung von technischen Gummiartikeln, wie Gurte, Riemen und Schläuche, zum Einsatz.
Insbesondere natürliches Polyisopren, synthetisches Polyisopren, Butadien-Kautschuk, Styrolbutadienkautschuk, lösungspolymerisierter Styrolbutadienkautschuk, emulsionspolymerisierter Styrolbutadienkautschuk oder Halobutylkautschuk finden Verwendung bei der Herstellung von Fahrzeugreifen.
Verschiedene Anwendungen im Reifen (Lauffläche/Body, PKW/LKW) sind mit jeweils unterschiedlichen bevorzugten Kautschukzusammensetzungen verbunden:
PKW-Laufstreifen:
Die Kautschukmischung enthält bevorzugt zumindest einen Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR, vorzugsweise einen lösungspolymerisierten Styrol-Butadien-Kautschuk (SSBR)).
LKW-Laufstreifen:
Die Kautschukmischung enthält bevorzugt 40 bis 100 phr natürliches Polyisopren und/oder synthetisches Polyisopren, 0 bis 50 phr Butadienkautschuk, 0 bis 60 phr Styrol-Butadien-Kautschuk, vorzugsweise lösungspolymerisierten Styrol-Butadien-Kautschuk.
Body:
Die Kautschukmischung enthält bevorzugt 20 bis 100 phr natürliches Polyisopren und/oder synthetisches Polyisopren, 0 bis 80 phr Butadienkautschuk, 0 bis 50 phr Styrol-Butadien-Kautschuk.
Die Kautschukmischung enthält 1 bis 300 phr, bevorzugt 10 bis 250 phr, zumindest eines Füllstoffs.
Wird die Kautschukmischung im PKW-Laufstreifen verwendet, so beträgt die Füllstoffmenge bevorzugt 50 bis 250 phr, besonders bevorzugt 60 bis 200 phr, ganz besonders bevorzugt 45 bis 150 phr. Bei Verwendung in LKW-Laufstreifen beträgt die Füllstoffmenge bevorzugt 40 bis 70 phr und besonders bevorzugt 40 bis 55 phr, während der Füllstoff für Anwendungen in Body-Mischungen bevorzugt 30 bis 80 phr, besonders bevorzugt 20 bis 60 phr, ganz besonders bevorzugt 10 bis 50 phr, beträgt.
Die in der Reifenindustrie 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.
Erfindungsgemäß werden Kieselsäuren mit einer Stickstoff-Oberfläche zwischen 100 m²/g und 300 m²/g, bevorzugt zwischen 120 und 300 m²/g, besonders bevorzugt zwischen 140 und 250 m²/g, und einer CTAB-Oberfläche zwischen 100 und 250 m²/g, bevorzugt zwischen 120 und 230 m²/g und besonders bevorzugt zwischen 140 und 200 m²/g, eingesetzt.
Wird Ruß als Füllstoff verwendet, so werden erfindungsgemäß Ruße mit einer Iod-Absorptionszahl, gemäß ASTM D 1510, von 30 bis 300 g/kg und einer DPB-Zahl von 70 bis 200 cm³/100 g eingesetzt. Die DBP-Zahl gemäß ASTM D 2414 bestimmt das spezifische Absorptionsvolumen eines Rußes oder eines hellen Füllstoffes mittels Dibutylphthalat.
Bevorzugt ist hierbei, wenn lediglich ein Russtyp in der jeweiligen Kautschukmischung verwendet wird, es können aber auch verschiedene Russtypen in die Kautschukmischung eingemischt werden.
Es ist allerdings auch möglich eine Kombination aus Kieselsäure mit den genannten Eigenschaften und Ruß mit den genannten Eigenschaften als eine zusätzliche Füllstoffkomponente zu verwenden.
Von der 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.
Falls ein Kupplungsagens, in Form von Silan oder einer siliziumorganischen Verbindung, verwendet wird, so beträgt die Menge des Kupplungsagens 0–20 phr, bevorzugt 0,1–15 phr, besonders bevorzugt 0,5–10 phr. Als Kupplungsagenzien können dabei alle der fachkundigen Person für die Verwendung in Kautschukmischungen bekannten verwendet werden. Besonders zu erwähnen sind hierbei Mercaptosilane 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.
Erfindungswesentlich ist, dass die Kautschukmischung zumindest eine Mineralzusammensetzung enthält, die über den Schmelzpunkt erwärmt und unterhalb des Erstarrungspunktes abgekühlt wurde und die auf der Basis wenigstens eines natürlichen Gesteins vulkanischen Ursprungs ist.
Die einzelnen Partikel der Mineralzusammensetzung sind nadelig, auch als faserig bezeichnet, oder granulär ausgebildet, wobei bevorzugt die granuläre Partikelform ist.
Es wird davon ausgegangen, dass die granuläre Partikelform ein anderes Oberflächen-zu-Volumen-Verhältnis hat und sich dadurch besser verteilen lässt.
Die Definition der Partikelform erfolgt hier analog der im Römpp-Online-Lexikon Version 3.5 beschriebenen für „Partikelform”.
Die nadelige Partikelform der Mineralzusammensetzung wird oft auch als Mineralfaser bezeichnet und die granuläre Form oft als Mineralgranulat oder auch als Vulkangranulat.
Die nadelige Partikelform wird erhalten, wenn natürliches Vulkangestein über den Schmelzpunkt, in der Regel über 1600°C, erwärmt wird und dadurch homogen aufgeschmolzen wird. Um eine möglichst konstante Zusammensetzung zu gewährleisten werden je nach chemischer Zusammensetzung des Vulkangesteins noch so genannte Briquettes hinzugefügt und ebenso aufgeschmolzen. Diese künstlich erzeugte flüssige Lava fällt vom Boden des Schmelzofens auf sich drehende Rollen, wird dadurch unterhalb des Erstarrungspunktes abgekühlt und letztendlich nadelig ausgebildet, wenn sie direkt auf die Rollen fällt und granulär, wenn sie nicht auf die Rollen, sondern daneben fällt. Die granuläre Partikelform wird daher auch als Shot bezeichnet.
Die einzelnen Partikel können mit einem geeigneten Material beschichtet sein. Hierbei kann es sich um Silan, wie oben beschrieben, oder um Resorcinformaldehydlatex (RFL) oder um Polyethylenglykol (PEG) oder um Polyvinylacetale (PVA) oder um Polyalkylenglykolether-Amine, der fachkundigen Person auch als Brij^®-Amine bekannt, aber auch um andere Beschichtungsmaterialien handeln.
Bevorzugt werden als Silane, welche zur Beschichtung eingesetzt werden, Amino-Silane, schwefelhaltige Silane und Azo-Silane verwendet.
Neben RFL können auch weitere polymer-basierte Materialien, wie beispielsweise Latexlösungen, basierend auf Naturkautschuk oder synthetischen Kautschuken, flüssige Polymere, bevorzugt mit einem mittleren Molekulargewicht Mw zwischen 200 und 10000 g/mol, oder weitere Polymerlösungen verwendet werden.
Diese Beschichtungsmaterialien können eine Anbindung der Partikel an die Polymermatrix optimieren. Hierdurch können neben einem zusätzlichen Verstärkungseffekt auch Vorteile hinsichtlich Reißeigenschaften, Rollwiderstand und Abriebverhalten der Kautschukmischung erzielt werden. Des Weiteren wird dadurch die Bildung von Clustern der Partikel verringert, was sich positiv auf den lokalen Wärmeaufbau der Kautschukmischung auswirkt.
Bei Verwendung der nadeligen bzw. faserigen Partikelform beträgt die Faserlänge vorteilhafterweise 120 bis 670 Mikrometer, bevorzugt 125 bis 660 Mikrometer.
Ein Vorhandensein von nadeligen und granulären Partikeln in der Mineralzusammensetzung ist möglich.
Die Mineralzusammensetzung enthält vorteilhafterweise folgende Zusammensetzung:
SiO₂ 38 bis 43 Gew.-%
Al₂O₃ 18 bis 23 Gew.-%
CaO + MgO 23 bis 28 Gew.-%
FeO 4,5 bis 8 Gew.-%
K₂O + Na₂O 4,5 Gew.-%
Andere 6 Gew.-%
Die Art der Elementangabe über die entsprechenden Oxide ist dabei die in der Mineralogie übliche Angabe für Minerale und Gesteine, wie sie in den gängigen Lehrbüchern zu finden ist.
In einer besonderen Ausführungsform enthält die Kautschukmischung 0,1 bis 50 phr, bevorzugt 1 bis 20 phr, besonders bevorzugt 1 bis 10 phr, der über den Schmelzpunkt erwärmten und unterhalb des Erstarrungspunktes abgekühlten Mineralzusammensetzung, die auf der Basis wenigstens eines natürlichen Gesteins vulkanischen Ursprungs ist.
Es können in der Kautschukmischung 0,1 bis 80 phr, bevorzugt 1 bis 50 phr, zumindest eines 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 Glyceriden und/oder Terpenen und/oder Saatenölen und/oder Biomass-To-Liquid-Ölen, wobei Mineralöle mit einem möglichst niedrigen Gehalt an polycyclischen Aromaten bevorzugt sind.
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.
Weiterhin enthält die Kautschukmischung noch weitere Zusatzstoffe. Weitere Zusatzstoffe beinhaltet im Wesentlichen das Vernetzungssystem (Vernetzer, Schwefelspendern und/oder elementaren Schwefel, Beschleuniger und Verzögerer), Ozonschutzmittel, Alterungsschutzmittel, Mastikationshilfsmittel und weitere Aktivatoren. Der Mengenanteil der Gesamtmenge an weiteren Zusatzstoffen beträgt 3 bis 150 phr, bevorzugt 3 bis 100 phr und besonders bevorzugt 5–80 phr.
Im Gesamtmengenanteil der weiteren Zusatzstoffe finden sich noch 0,1–10 phr, bevorzugt 0,2–8 phr, besonders bevorzugt 0,2–4 phr, Zinkoxid.
Es ist üblich, einer Kautschukmischung für die Schwefelvernetzung mit Vulkanisationsbeschleunigern Zinkoxid als Aktivator meist in Kombination mit Fettsäuren (z. B. Stearinsäure) zuzusetzen. Der Schwefel wird dann durch Komplexbildung für die Vulkanisation aktiviert. Das herkömmlicherweise verwendete Zinkoxid weist dabei in der Regel eine BET-Oberfläche von weniger als 10 m²/g auf. Es kann aber auch so genanntes nano-Zinkoxid mit einer BET-Oberfläche von 10 bis 60 m²/g verwendet werden.
Die Vulkanisation der Kautschukmischung wird vorzugsweise in Anwesenheit von elementarem Schwefel oder Schwefelspendern durchgeführt, wobei einige Schwefelspender zugleich als Vulkanisationsbeschleuniger wirken können. Elementarer Schwefel oder Schwefelspender werden im letzten Mischungsschritt in den vom Fachmann gebräuchlichen Mengen (0,4 bis 9 phr, elementarer Schwefel bevorzugt in Mengen von 0 bis 6 phr, besonders bevorzugt in Mengen von 0,1 bis 3 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.
Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Kautschukmischung bereitzustellen, die ein alternatives Material als Füllstoff enthält, das die physikalischen Eigenschaften der Kautschukmischung, insbesondere Reißverhalten und Abrieb, nicht negativ verändert. Gleichzeitig soll das Material kostengünstiger als die üblicherweise verwendeten Kieselsäuren und/oder Ruße sein.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass während des Verfahren zur Herstellung der Kautschukmischung in einer ersten Mischstufe wenigstens eine über den Schmelzpunkt erwärmte und auf Raumtemperatur abgekühlte Mineralzusammensetzung, die auf der Basis wenigstens eines natürlichen Gesteins vulkanischen Ursprungs ist, hinzugefügt wird. Diese Zugabereihenfolge hat sich insbesondere hinsichtlich der physikalischen Eigenschaften wie Abrieb und Reißbeständigkeit als vorteilhaft erwiesen. Die qualitative und quantitative Mischungszusammensetzung ist jeweils analog zu der bereits obig beschriebenen.
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.
Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zu Grunde, obig beschriebene Kautschukmischung, zur Herstellung von Fahrzeugluftreifen oder Zweiradreifen, insbesondere zur Herstellung des Laufstreifens eines Reifens und/oder einer Body-Mischung eines Reifens und zur Herstellung von Riemen, Gurten und Schläuchen zu verwenden.
Bei dem Fahrzeugluftreifen handelt es sich um einen PKW-Reifen oder um einen Nutzfahrzeugreifen, so dass die Kautschukmischung für den Laufstreifen und/oder für eine Body-Mischung eines PKWS oder eines Nutzfahrzeuges Verwendung findet.
Der Begriff Body-Mischung beinhaltet im Wesentlichen Seitenwand, Innenseele, Apex, Gürtel, Schulter, Gürtelprofil, Squeege, Karkasse, Wulstverstärker, weitere Verstärkungseinlagen und/oder Bandage.
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 Base.
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. 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.
Zur Verwendung der erfindungsgemäßen Kautschukmischung in Schläuchen wird auf die im Handbuch der Kautschuktechnologie, Dr. Gupta Verlag, 2001, Kapitel 13.4 beschriebenen Verfahren verweisen.
Die Erfindung soll nun anhand von Vergleichs- und Ausführungsbeispielen, die in Tabellen 1a bis 1b und 2a bis 2b zusammengefasst sind, näher erläutert werden. In den Tabellen mit der Kennzeichnung „a” sind jeweils die Mischungszusammensetzungen aufgeführt, in den Tabellen mit der Kennzeichnung „b” sind die physikalischen Eigenschaften dieser Mischungen aufgelistet. Die mit „E” gekennzeichneten Mischungen sind hierbei erfindungsgemäße Mischungen, während es sich bei den mit „V” gekennzeichneten Mischungen um Vergleichsmischungen handelt.
Bei sämtlichen in der Tabelle enthaltenen Mischungsbeispielen sind die angegebenen Mengenangaben Gewichtsteile, die auf 100 Gewichtsteile Gesamtkautschuk bezogen sind (phr).
Die Mischungsherstellung erfolgte unter üblichen Bedingungen in zwei Stufen in einem Labortangentialmischer, wobei die Mineralzusammensetzung in der ersten Mischstufe hinzugefügt wurde. 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:

• Shore-A-Härte bei Raumtemperatur gemäß DIN 53 505
• Rückprallelastizität bei Raumtemperatur und 70°C gemäß DIN 53 512
• Spannungswerte bei 100 und 300% Dehnung bei Raumtemperatur gemäß DIN 53 504
• Abrieb bei Raumtemperatur gemäß DIN53 516

Bestandteile	Einheit	V1	V2	E1
Polyisopren^a	phr	30	30	30
SSBR^b	phr	70	70	70
Mineralzusammensetzung	phr	-	-	5
Mineral^d	phr	-	5	-
Ruß, N121	phr	18	18	18
Kieselsäure^e	phr	85	85	85
Silan^f		7,4	7,4	7,4
Mineralöl^g	phr	37	37	37
ZnO	phr	2,5	2,5	2,5
Schwefel	phr	1,7	1,7	1,7
Weitere Zusatzstoffe^h	phr	13,4	13,4	13,4

^a

^b

^c

^d

^e

^f

^g

^h

Eigenschaften	Einheit	V1	V2	E1
Härte bei RT	Shore A	76	77	76
Rückprall bei RT	%	20	20	20
Rückprall bei 70°C	%	40	40	41
Spannungswert 300%/Spannungswert 50%		5,9	5,5	5,7
Verstärkungsindex	%	100	93	97
Abrieb	mm³	134	162	136
Abriebsindex	%	100	83	99

Der Verstärkungsindex ist der auf 100 normierte Quotient aus Spannungswert 300% zu Spannungswert 50%.
Der Abriebsindex ist der auf 100 normierte Abriebswert, wobei ein Wert kleiner 100 eine Verbesserung des Abriebverhaltens bedeutet. Normiert wurde auf V1.

Im Vergleich zu V2 zeigt E1 eine deutliche Verbesserung des Verstärkungsindex. Diese verbesserte Verstärkungseigenschaft spiegelt sich auch in den Abriebwerten wieder. Die weiteren physikalischen Eigenschaften verbleiben auf gleichem Niveau. Tabelle 2a

Bestandteile	Einheit	V3	V4	V5	E2
Polyisopren^a	phr	20	20	20	20
BR^b	phr	50	50	50	50
SBR^c	phr	30	30	30	30
Mineralzusammensetzung^d	phr
Aramidfasern	phr	-	3	-	-
Polyesterfasern^f	phr	-	-	3	-
Ruß, N660	phr	71	67	67	67
Mineralöl^g	phr	3	3	3	3
ZnO	phr	3	3	3	3
Weitere Zusatzstoffe^j	phr	9,6	9,6	9,6	9,6
Schwefel	phr	3,9	3,9	3,9	3,9

^a TSR
^b High-cis Polybutadien, cis-Anteil ≥ 95 Gew.-%
^c ESBR 1500, Dow Chemical
^d Mineralfasern, MS600-Roxul1000, Lapinus Fibres, Fa. Rockwool
^e Technora DCF 6 mm, Teijin Twaron
^f PES CORD 1 MM FASERN Wujiang Haijiao Ind.
^g RAE
^j DTPD, 6PPD, Ozonschutzwachs, Stearinsäure, TBBS Tabelle 2b

Eigenschaften	Einheit	V3	V4	V5	E2
Härte bei RT	Shore A	70	80	74	70
Rückprall bei RT	%	60	55	57	59
Rückprall bei 70°C	%	70	66	64	69
Spannungswert 50%	MPa	2.2	4.7	3	2.3
Spannungswert 200%	MPa	11.8	-	-	11.2

In den relevanten Mischungseigenschaften, wie beispielsweise Dämpfung, Härte und Spannungswerte zeigt die Zugabe der Mineralzusammensetzung in Faserform keinen negativen Einfluss. Die Mischung wird bei unverändert guten physikalischen Eigenschaften kostengünstiger.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 10231384 AA [0006]
JP 11269306 AA [0006]
JP 10176082 AA [0006]
DE 102005057801 [0030]
WO 99/09036 [0030]
WO 2002/048256 [0030]
WO 2006/015010 [0030]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 66131 [0024]
DIN 66132 [0024]
ASTM D 3765 [0024]
ASTM D 1510 [0026]
ASTM D 2414 [0026]
Kautschuktechnologie, Dr. Gupta Verlag, 2001, Kapitel 13.4 [0060]
DIN 53 505 [0063]
DIN 53 512 [0063]
DIN 53 504 [0063]
DIN53 516 [0063]

Claims

Kautschukmischung, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung: – zumindest einen Dienkautschuk und – zumindest eine über den Schmelzpunkt erwärmte und unterhalb des Erstarrungspunktes abgekühlte Mineralzusammensetzung, die auf der Basis wenigstens eines natürlichen Gesteins vulkanischen Ursprungs ist, und – weitere Zusatzstoffe.
Kautschukmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Partikel der Mineralzusammensetzung nadelig ausgebildet sind.
Kautschukmischung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Partikel der Mineralzusammensetzung granulär ausgebildet sind.
Kautschukmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie 0,1 bis 50 phr der Mineralzusammensetzung enthält.
Kautschukmischung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie 1 bis 20 phr der Mineralzusammensetzung enthält.
Kautschukmischung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie 1 bis 10 phr der Mineralzusammensetzung enthält.
Kautschukmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Partikel der Mineralzusammensetzung beschichtet sind.
Kautschukmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dienkautschuk ausgewählt ist 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.
Kautschukmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Mengenanteil an weiteren Zusatzstoffen 3–150 phr beträgt.
Verwendung einer Kautschukmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Herstellung eines Pkw-Reifens oder eines Nutzfahrzeugreifens oder eines Zweiradreifens.
Verwendung einer Kautschukmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Herstellung eines Gurtes oder Riemens oder Schlauches.
Verfahren zur Herstellung einer Kautschukmischung, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Mischstufe wenigstens eine über den Schmelzpunkt erwärmte und auf Raumtemperatur abgekühlte Mineralzusammensetzung, die auf der Basis wenigstens eines natürlichen Gesteins vulkanischen Ursprungs ist, hinzugefügt wird.