DE102013100009A1

DE102013100009A1 - Kautschukmischung

Info

Publication number: DE102013100009A1
Application number: DE201310100009
Authority: DE
Inventors: Kerstin Hoffmann-Jacobsen; Marc Laschet; Norbert Müller; Carla Recker; Kirsten Schwekendiek
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2013-01-02
Filing date: 2013-01-02
Publication date: 2014-07-03

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kautschukmischung, insbesondere für Fahrzeugluftreifen, Gurte, Riemen und Schläuche. Die Kautschukmischung enthält folgende Bestandteile: – wenigstens einen für Kieselsäure funktionalisierten Dienkautschuk und – wenigstens eine Kieselsäure und – wenigstens ein Oligo-(n-(n'-Trialkoxysilyl-alkyl)cycloalkan-n'',n'''-diyl)bis-oligosulfid und / oder wenigstens ein Oligo-(n-(n'-Trialkoxysilylalkyl)cycloalkan-n''-yl)oligosulfid als Silan, wobei n, n', n'', n''' unabhängig voneinander Werte zwischen 1 und 10, 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.
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 und des Abriebverhaltens nach sich. Diese Eigenschaften sind auch bei technischen Gummiartikeln, wie Gurte, Riemen und Schläuche, ein wichtiges Qualitätskriterium.
Um diese Zielkonflikte zu lösen, sind schon vielfältige Ansätze verfolgt worden. So hat man beispielsweise unterschiedlichste, auch modifizierte, Polymere, Weichmacher und hochdisperse Füllstoffe für Kautschukmischungen eingesetzt und man hat versucht, die Vulkanisateigenschaften durch Modifikation der Mischungsherstellung zu beeinflussen.
In kieselsäurehaltigen Kautschukmischungen werden Organosilane eingesetzt, um die Kieselsäure zu hydrophobieren und die Verbindung zwischen Füllstoff und Polymer herzustellen. Polysulfidische Organosilane werden an das Polymer gebunden. Verschiedene Silane haben dabei allerdings unterschiedlichen Einfluss auf die physikalischen Eigenschaften der Kautschukmischung. So ist beispielsweise aus WO2008083242A1 bekannt, dass die dort beschriebenen „silated core polysulfides“ (SCP), d.h. Silane mit cyclischen Einheiten, zwar das Abriebverhalten verbessern, gleichzeitig aber keinen Einfluss auf das Rollwiderstandsverhalten haben. Im Vergleich zu den klassischen multimeren Schwefelsilanen, wie beispielsweise Bis(triethoxysilylpropyl)disulfid (TESPD) und Bis(triethoxysilylpropyl)tetrasulfid (TESPT), verbessern monomere Silane, wie beispielsweise Mercaptosilane, zwar das Rollwiderstandsverhalten, gehen jedoch mit einer stark verschlechterten Prozessierbarkeit sowie verringertem Nassgriffverhalten und stärkerem Abriebsverlust einher. Geschützte Mercaptosilane, d.h. Mercaptosilane bei denen die Mercaptogruppe geblockt wird, verbessern den Rollwiderstand lediglich leicht auf Kosten des Nassgriffs und des Abriebs, wobei allerdings die Steifigkeit, d.h. das Handlingpotential, sinkt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Kautschukmischung, welche insbesondere Kieselsäure als Füllstoff enthält, bereitzustellen, die ein deutlich verbessertes Rollwiderstandsverhalten zeigt, während gleichzeitig das Nassgriffverhalten auf gleichem Niveau verbleibt. Dadurch wird der Zielkonflikt zwischen Rollwiderstand versus Nassgriff gelöst oder zumindest entschärft. Gleichzeitig soll ebenso der Abrieb auf gleichem oder verbessertem Niveau verbleiben.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Bereitstellung einer Kautschukmischung, die wenigstens einen für Kieselsäure funktionalisierten Dienkautschuk und wenigstens eine Kieselsäure und wenigstens ein Oligo-(n-(n'-Trialkoxysilyl-alkyl)cycloalkan-n'',n'''-diyl)bis-oligosulfid und / oder wenigstens ein Oligo-(n-(n'-Trialkoxysilyl-alkyl)cycloalkan-n''-yl)oligosulfid als Silan enthält, wobei n, n', n'' und n''' unabhängig voneinander Werte zwischen 1 und 10 annehmen können.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass eine derartige Kautschukmischung ein optimiertes Rollwiderstandsverhalten aufweist, ohne das Nassgriffverhalten negativ zu beeinflussen. Überraschenderweise zeigt sich hierbei ein positiver Einfluss auf das Abriebverhalten.
Die Kautschukmischung enthält zumindest einen für Kieselsäure funktionalisierten Dienkautschuk.
Vorzugsweise ist dieser ausgewählt 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 (ESBR), wobei besonders gute Eigenschaften bei der Verwendung wenigstens eines für Kieselsäure funktionalisierten Butadienkautschuks und / oder eines für Kieselsäure funktionalisierten Styrolbutadienkautschuks, bevorzugt lösungspolymerisiert, erzielt werden.
Bevorzugt besitzt der für Kieselsäure funktionalisierte Styrolbutadienkautschuk einen Vinylanteil von 10 bis 80 Gew. -%, besonders bevorzugt von 10 bis 70 Gew. -% und einen Styrolanteil von 0 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0 bis 35 Gew. -%. Die Funktionalisierung für Kieselsäure findet hierbei durch Hydroxylgruppen und / oder Epoxygruppen und / oder Siloxangruppen und / oder Phtalocyaningruppen und / oder Aminosiloxangruppen und / oder mit Carboxygruppen statt. Bevorzugt handelt es sich daher hierbei um folgende funktionelle Gruppen: -OH, -COOH, -COX, mit X = Halogen, -SH, -CSSH, -NCO, Amino-, Epoxy-, Silyl-, Silanol- oder Siloxangruppen inklusive, Polysiloxangruppen, Siloxan- und Polysiloxangruppen enthaltend Aminogruppen, jeweils an die Polymerkette mit oder ohne einen Abstandsblock („Spacer“) angebunden. Der Spacer wird im Folgenden mit A gekennzeichnet.
Die Silyl-, Silanol- und Siloxangruppen können durch folgende Formel dargestellt werden:
-A-SiH₂(OH), -A-Si(R₁)₂(OH), -A-SiH(OH)₂, -A-SiR₁(OH)₂, -A-Si(OH)₃, -A-Si(OR₁)₃, -A-(SiR₁R₂O)_x-R₃, -A-Si(R₃)₃, -A-Si(R₃/X)₃, mit X = Halogen,
und die Siloxangruppen, welche Aminogruppen enthalten, können durch folgende Formel dargestellt werden: -A¹-Si(A²-N(H/R₁)₂)_n(OR₁)_m(R₃)_3–(n+m)
wobei R₁ und R₂ gleich oder verschieden sein können, vorzugsweise Alkoxy oder Alkyl, verzweigt oder linear, Cycloalkyl, Aryl, Alkylaryl, Aralkyl, oder Vinyl, jeweils mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, und mononukleares Aryl, mit x = ganze Zahl zwischen 1 bis 1500, n = 0 bis 3, m = 0 bis 3, mit n+m ≤ 3; R₃ it -H, oder -alkyl, verzweigt oder linear, oder Cycloalkyl, jeweils mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, oder mononukleares Aryl,
und A¹ and A²sind jeweils eine C₀-C₁₂ organische Spacer-Kette, verzweigt oder unverzweigt, bevorzugt C₀-C₁₂-alkyl, -Allyl oder -Vinyl, (C₀ bedeutet hier die Abwesenheit einer Spacer-Kette).
Siloxangruppen, welche Aminogruppen enthalten, können ebenso durch folgende Formel dargestellt werden: -A1-Si-A2-N((H)_k(R₁)_2-k))_y(OR₁)_z(R₃)_3-(y+z), wobei gilt: k kann von 0 bis 2 variieren, y kann von 1 bis 3 variieren, und z kann von 0 bis 2 variieren, 0 ≤ y + z ≤ 3, vorausgesetzt dass R₁ und R₂ gleich oder verschieden sind, und Alkyl, linear oder verzweigt, Cycloalkyl-, Aryl-, Alkylaryl-, Aralkyl- oder Vinylgruppen sein können, jeweils mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, und mononukleare Arylgruppen, R₃ ist H oder Alkyl, linear oder verzweigt, jeweils mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, oder eine mononukleare Arylgruppe, und A1 und A2 sind Ketten von bis zu 12 Kohlenstoffatomen linear oder verzweigt, bevorzugt Alkyl, Allyl or Vinyl.
Es kommen aber auch weitere, der fachkundigen Person bekannte Funktionalisierungen für Kieselsäure, auch als Modifizierungen bezeichnet, in Frage.
Als besonders geeignet haben sich allerdings Funktionalisierungen für Kieselsäure mit Hydroxylgruppen und / oder Siloxangruppen und / oder Aminosiloxangruppen gezeigt.
Der für Kieselsäure funktionalisierte Dienkautschuk wird vorzugsweise in Mengen von 50 bis 100 phr, bevorzugt in Mengen von 60 bis 100 phr, besonders bevorzugt in Mengen von 70 bis 100 phr, ganz besonders bevorzugt in Mengen von 80 bis 100, wiederum ganz besonders bevorzugt in Mengen von 90 bis 100 phr, verwendet.
Die erfindungsgemäße Kautschukmischung kann auch noch wenigstens einen unfunktionalisierten Dienkautschuk und / oder einen Dienkautschuk, welcher für die Anbindung an Ruß funktionalisiert wurde, enthalten.
Besonders gute Eigenschaften hinsichtlich des Rollwiderstandsverhaltens zeigen sich beispielsweise, wenn die Kautschukmischung wenigstens 5 phr, bevorzugt 5 bis 30 phr, besonders bevorzugt 5 bis 20 phr, wenigstens eines natürlichen und / oder Polyisoprens enthält.
In der Kautschukmischung können aber auch noch weitere polare oder unpolare Kautschuke enthalten sein, wie beispielsweise Flüssigkautschuke 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 hydrierter Acrylnitrilbutadienkautschuk und / oder Isopren-Butadien-Copolymer und / oder hydrierter Styrolbutadienkautschuk.
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.
Der weitere polare oder unpolare Kautschuk kann bevorzugt in Mengen von 0 bis 20 phr, besonders in Mengen von 0 bis 10 phr verwendet werden.
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 erfindungsgemäße Kautschukmischung enthält wenigstens eine Kieselsäure, welche oft auch als heller Füllstoff bezeichnet wird.
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.
Erfindungsgemäß werden Kieselsäuren mit einer Stickstoff-Oberfläche größer oder gleich 50 m²/g, bevorzugt zwischen 50 und 320 m²/g, besonders bevorzugt zwischen 100 und 250 m²/g, und einer CTAB-Oberfläche zwischen 50 und 300 m²/g, bevorzugt zwischen 50 und 250 m²/g und besonders bevorzugt zwischen 80 und 250 m²/g, eingesetzt.
Besonders gute Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn die CTAB-Oberfläche der Kieselsäure zwischen 150 und 250 m²/g beträgt.
Die Menge der Kieselsäure beträgt bevorzugt 1 bis 300 phr, besonders bevorzugt 5 bis 250 phr und ganz besonders bevorzugt 10 bis 200 phr.
Die erfindungsgemäße Kautschukmischung kann des Weiteren zumindest einen dunklen Füllstoff enthalten. Die Gesamtmenge an Füllstoff kann somit nur aus hellem Füllstoff oder aus einer Kombination von hellen und dunklen Füllstoffen bestehen.
Der Ruß wird in einer bevorzugten Ausführungsform in Mengen von 0 bis 100 phr, besonders bevorzugt in Mengen von 0 bis 80 phr, ganz besonders bevorzugt in Mengen von 0 bis 60 phr, bevorzugt wenigstens aber in Mengen von 0,1 phr, besonders bevorzugt wenigstens aber in Mengen von 0,5 phr, eingesetzt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform hat der Ruß eine Iodzahl, gemäß ASTM D 1510, die auch als Iodabsorptionszahl bezeichnet wird, größer oder gleich 20 g/kg, bevorzugt größer oder gleich 35 g/kg, besonders bevorzugt größer oder gleich 50 g/kg, ganz besonders bevorzugt größer oder gleich 75 g/kg und eine DBP-Zahl größer oder gleich 60 cm³/100g, bevorzugt größer oder gleich 80 cm³/100g. Die DBP-Zahl gemäß ASTM D 2414 bestimmt das spezifische Absorptionsvolumen eines Rußes oder eines hellen Füllstoffes mittels Dibutylphthalat.
Die Kautschukmischung kann neben Kieselsäure und Ruß auch noch weitere Füllstoffe wie Aluminiumhydroxid, Schichtsilikate, Kalk, Kreide, Stärke, Magnesiumoxid, Titandioxid, Kautschukgele, Kurzfasern usw. in beliebigen Kombinationen enthalten.
Erfindungswesentlich ist es, dass die Kautschukmischung wenigstens ein Oligo-(n-(n'-Trialkoxysilyl-alkyl)cycloalkan-n'',n'''-diyl)bis-oligosulfid und / oder wenigstens ein Oligo-(n-(n'-Trialkoxysilyl-alkyl)cycloalkan-n''-yl)oligosulfid als Silan enthält. Nur dann zeigen sich die Vorteile hinsichtlich des Rollwiderstandsverhaltens ohne Nachteile im Nassgriffverhalten und Abriebverhalten.
Die Herstellung derartiger Oligo-(n-(n'-Trialkoxysilyl-alkyl)cycloalkan-n'',n'''-diyl)bis-oligosulfide und / oder Oligo-(n-(n'-Trialkoxysilyl-alkyl)cycloalkan-n''-yl)oligosulfide wird beispielsweise insbesondere in EP4660661A1 , aber auch in WO96/10604 A1 , beschrieben.
n, n', n'' und n''' können dabei unabhängig voneinander Werte zwischen 1 und 10 annehmen. Bevorzugt handelt es sich hierbei für n, n', n'' und n''' um die ganzzahligen Werte 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 und 10, besonders bevorzugt 1, 2, 3, und 4.
Bei den genannten Silanen handelt es sich um multimere Silane mit Dischwefelbrücken, welche eine Cyclohexyl-Abstandsgruppe (Cyclohexylspacer) besitzen. Im Folgenden werden diese Silane daher als Cyclohexylspacersilane bezeichnet.
Das Cyclohexylspacersilan wird bevorzugt in Mengen von 0,1 bis 25 phr, besonders bevorzugt in Mengen von 0,1 bis 20 phr, ganz besonders bevorzugt 3 bis 15 phr verwendet. Die Mengenangabe bezieht sich hierbei auf die Gesamtmenge von Oligo-(n-(n'-Trialkoxysilyl-alkyl)cycloalkan-n'',n'''-diyl)bis-oligosulfid und / oder Oligo-(n-(n'-Trialkoxysilyl-alkyl)cycloalkan-n''-yl)oligosulfid. Vorteilhaft ist es hierbei, wenn in der Kautschukmischung nur eines der beiden genannten Cyclohexylspacersilane vorhanden ist.
Es ist durchaus möglich, dass in der erfindungsgemäßen Kautschukmischung noch weitere Silane, wie sie eingangs beschrieben wurden, enthalten sind. Bevorzugt ist die Kautschukmischung allerdings frei von weiteren Silanen, d.h. die Menge der weiteren Silane beträgt 0 phr.
Es können in der Kautschukmischung 0,1 bis 150 phr, bevorzugt 1 bis 80 phr, besonders bevorzugt 10 bis 80 phr, ganz besonders bevorzugt 20 bis 60 phr, zumindest eines Weichmachers vorhanden sein. Dieser Weichmacher ist bevorzugt 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 flüssigen Polymeren mit einem Molekulargewicht kleiner oder gleich 2000 g/mol und / oder Terpenen und / oder Saatenölen und / oder Biomass-To-Liquid-Ölen und / oder Rubber-To-Liquid-Ölen.
Weiterhin enthält die Kautschukmischung noch weitere Zusatzstoffe.
Weitere Zusatzstoffe beinhaltet im Wesentlichen das Vernetzungssystem (Vernetzer, Schwefelspender 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 bis 80 phr.
Die Vulkanisation der Kautschukmischung wird für die Verwendung in Fahrzeugluftreifen vorzugsweise in Anwesenheit von elementarem Schwefel oder Schwefelspendern durchgeführt, wobei einige Schwefelspender zugleich als Vulkanisationsbeschleuniger wirken können. Elementarer Schwefel und / oder Schwefelspender werden im letzten Mischungsschritt in den von der Fachkundigen Person gebräuchlichen Mengen (0,1 bis 10 phr, wobei elementarer Schwefel bevorzugt in Mengen von 0 bis 6 phr, besonders bevorzugt in Mengen von 0,1 bis 4 phr enthalten ist) 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 und Vulkanisationsaktivatoren, die in den obig beschriebenen Zusatzstoffen enthalten sind, enthalten.
Vorteilhaft ist es, wenn die erfindungsgemäße Kautschukmischung 0,1 bis 6 phr, bevorzugt 1 bis 5 phr, zumindest eines Vulkanisationsbeschleunigers enthält.
Der Vulkanisationsbeschleuniger ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe der Sulfenamidbeschleuniger und / oder Thiazolbeschleuniger und / oder Thiurambeschleuniger und / oder Mercaptobeschleuniger und / oder Dithiocarbamatbeschleuniger und /oder Aminbeschleuniger und / oder Dithiophosphate und / oder Thioharnstoffe, wobei Sulfenamidbeschleuniger bevorzugt sind.
Als Sulfenamidbeschleuniger findet bevorzugt Benzothiazyl-2-cyclohexylsulfenamid (CBS) Verwendung.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Kautschukmischung erfolgt zumeist nach dem in der Kautschukindustrie üblichen Verfahren, bei dem zunächst in ein oder mehreren Mischstufen eine Grundmischung mit allen Bestandteilen außer dem Vulkanisationssystem (bspw. 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 Reifen, 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 Reifen kann es sich um einen LKW-Reifen, einen PKW-Reifen oder um einen Zweiradreifen handeln. Bevorzugt ist allerdings die Verwendung der erfindungsgemäßen Kautschukmischung in einem PKW-Reifen und zwar dort bevorzugt als Kautschukmischung für den Laufstreifen.
Als Body-Mischung eines Reifens werden im Wesentlichen die Kautschukmischungen für Seitenwand, Innenseele, Apex, Gürtel, Schulter, Gürtelprofil, Squeegee, Karkasse, Wulstverstärker und / oder Bandage bezeichnet.
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, zweiteilig oder auch mehrteilig, so findet die Kautschukmischung bevorzugt Anwendung als Mischung für die Cap.
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 häufig eine peroxidische Vernetzung bevorzugt. Die Herstellung der Schläuche erfolgt zumeist analog dem im Handbuch der Kautschuktechnologie, Dr. Gupta Verlag, 2001, Kapitel 13.4 beschriebenen Verfahren.
Die Erfindung soll nun anhand von Vergleichs- und Ausführungsbeispielen, die in Tabelle 1 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.
Die mit „a“ gekennzeichnete Tabelle stellt dabei die Mischungszusammensetzung dar, während die mit „b“ gekennzeichnet Tabelle die dazugehörigen entsprechenden physikalischen Eigenschaften illustriert.
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 mehreren 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
• Konditionierte Shore-A-Härte bei Raumtemperatur gemäß DIN 53 505
• Spannungswert bei 50% und bei 200% Dehnung bei Raumtemperatur gemäß DIN 53 504
• Bruchdehnung bei Raumtemperatur gemäß DIN 53 504
• Zugfestigkeit bei Raumtemperatur gemäß DIN 53 504
• Abrieb bei Raumtemperatur gemäß DIN53 516 bzw. neu DIN/ISO 4649

Folgende Polymere wurden in den Tabellen verwendet:

Polymer	Funktionalisierung für Kieselsäure	Styrol [Gew.-%]	Vinyl [Gew.-%]	Handelsname	Hersteller
SSBR1	keine	15	35	Nipol NS112	Nippon Zeon
SSBR2	keine	21	63	Nipol NS116	Nippon Zeon
SSBR3	Epoxy	15	30	Nipol NS612	Nippon Zeon
SSBR4	Epoxy	21	63	Nipol NS616	Nippon Zeon
SSBR5	Epoxy	26	55	AsapreneY031	Asahi Chem.
SSBR6	Aminosiloxan	28	56	HPR 355	JSR

Tabelle 1a
Tabelle 1b
Aus der Tabelle wird ersichtlich, dass die erfindungsgemäßen Kautschukmischungen E1 bis E3 einen deutlichen Vorteil hinsichtlich des Zielkonfliktes Rollwiderstand versus Nassgriff bieten. Gleichzeitig zeigt sich ein positiver Einfluss auf das Abriebverhalten. Das Rollwiderstandsverhalten wird hierbei anhand der Rückprallelastizität bei 70°C dargestellt, wobei höhere Werte eine Verbesserung darstellen. Das Nassgriffverhalten wird anhand der Rückprallelastizität bei Raumtemperatur illustriert, wobei niedrigere Werte eine Verbesserung darstellen. „Delta Rückprall“ gibt wiederum die Differenz zwischen den beiden Rückprallwerten an. Eine Erhöhung dieser Differenz im bedeutet, dass der Zielkonflikt zwischen Rollwiderstand und Nassgriff besser gelöst wird. Hinsichtlich des Abriebverhaltens bedeuten kleinere Werte eine Verbesserung, d.h. einen geringeren Abrieb.
Aus der Tabelle ist zu erkennen, dass die Verwendung von Cyclohexylspacersilan alleine zwar den Rollwiderstand verbessert, aber der Nassgriff nahezu gleich bleibt. In der Kombination mit für Kieselsäure funktionalisierten Polymeren ist der Effekt überraschenderweise höher als geringer, wie eigentlich durch die Wechselwirkung der Polymerfunktionalisierung mit der Kieselsäureoberfläche zu erwartet wäre. Dadurch wird das Rollwiderstandsniveau verbessert, ohne den Nassgriff zu verschlechtern. Dabei unterscheiden sich die verschiedenen Polymerfunktionalisierungen in ihrer Wechselwirkung mit dem Cyclohexylspacersilan. SSBR5 und SSBR6 zeigen einen etwas stärkeren Effekt als SSBR3 und SSBR4. Bei ersteren wird zudem das Abriebverhalten noch mehr optimiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2008083242 A1 [0005]
EP 4660661 A1 [0032]
WO 96/10604 A1 [0032]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 66131 [0024]
DIN 66132 [0024]
ASTM D 3765 [0024]
ASTM D 1510 [0029]
ASTM D 2414 [0029]
Kautschuktechnologie, Dr. Gupta Verlag, 2001, Kapitel 13.4 [0050]
DIN 53 512 [0054]
DIN 53 505 [0054]
DIN 53 504 [0054]
DIN 53 504 [0054]
DIN 53 504 [0054]
DIN53 516 [0054]
DIN/ISO 4649 [0054]

Claims

Kautschukmischung, dadurch gekennzeichnet, dass sie – wenigstens einen für Kieselsäure funktionalisierten Dienkautschuk und – wenigstens eine Kieselsäure und – wenigstens ein Oligo-(n-(n'-Trialkoxysilyl-alkyl)cycloalkan-n'',n'''-diyl)bis-oligosulfid und / oder wenigstens ein Oligo-(n-(n'-Trialkoxysilylalkyl)cycloalkan-n''-yl)oligosulfid als Silan, wobei n, n', n'', n''' unabhängig voneinander Werte zwischen 1 und 10 annehmen können, und – weitere Zusatzstoffe enthält.
Kautschukmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dienkautschuk durch Hydroxylgruppen und / oder Epoxygruppen und / oder Siloxangruppen und / oder Phtalocyaningruppen und / oder Aminosiloxangruppen und / oder mit Carboxygruppen funktionalisisert ist.
Kautschukmischung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der für Kieselsäure funktionalisierte Dienkautschuk ein für Kieselsäure funktionalisierter Styrolbutadienkautschuk ist.
Kautschukmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der für Kieselsäure funktionalisierte Dienkautschuk in Mengen von 50 bis 100 phr vorhanden ist.
Kautschukmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Silan in Mengen von 0,1 bis 25 phr verwendet wird.
Kautschukmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie 1 bis 300 phr wenigstens einer Kieselsäure enthält.
Kautschukmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens einen Sulfenamidbeschleuniger enthält.
Verwendung einer Kautschukmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Herstellung eines Reifens.
Verwendung einer Kautschukmischung nach Anspruch 8 zur Herstellung des Laufstreifens und / oder einer Body-Mischung eines Reifens.
Verwendung einer Kautschukmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Herstellung eines Gurtes, Riemens oder Schlauches.