DE102013104592A1 - Process for the preparation of a rubber mixture - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Kautschukmischung, welche wenigstens einen Dienkautschuk enthält und welches durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist: – Homogenes Vermischen wenigstens eines Polymers mit einer Glasübergangstemperatur Tg von größer +50°C (hoch-Tg-Polymer) mit wenigstens einem Öl in einer ersten Mischstufe; – Hinzufügen des homogenen Gemischs aus hoch-Tg-Polymer und Öl zu einem oder mehreren Dienkautschuken und einem oder mehreren Füllstoffen und einem oder mehreren Alterungsschutzmitteln und einem oder mehreren Ozonschutzwachsen und einem oder mehreren Weichmachern und einem oder mehreren anorganischen Aktivatoren und einem oder mehreren Vulkanisationsbeschleunigern und einem Vulkanisationssystem und weiteren Prozesshilfsmitteln in wenigstens einer weiteren Mischstufe in einem Mischer; – anschließende Vulkanisation der Kautschukfertigmischung. Die erfindungsgemäß hergestellte Kautschukmischung kann zur Herstellung von Reifen und weiteren technischen Kautschukartikeln, wie Riemen, Schläuche und Gurte verwendet werden.The invention relates to a process for producing a rubber mixture which contains at least one diene rubber and which is characterized by the following process steps: Homogeneous mixing of at least one polymer with a glass transition temperature Tg of greater than + 50 ° C (high Tg polymer) with at least one oil in a first mixing stage; - Adding the homogeneous mixture of high-Tg polymer and oil to one or more diene rubbers and one or more fillers and one or more anti-aging agents and one or more ozone protection waxes and one or more plasticizers and one or more inorganic activators and one or more vulcanization accelerators and a vulcanization system and further processing aids in at least one further mixing stage in a mixer; - Subsequent vulcanization of the rubber compound. The rubber mixture produced according to the invention can be used for the production of tires and other technical rubber articles such as belts, hoses and belts.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Kautschukmischung, insbesondere für Fahrzeugluftreifen, Gurte, Riemen und Schläuche. The invention relates to a method for producing a rubber mixture, in particular for pneumatic vehicle tires, straps, belts and hoses.
Die physikalischen Eigenschaften einer Kautschukmischung werden im Wesentlichen von der Art und auch zum Teil der Menge der darin enthaltenen Ingredienzien, wie beispielsweise verschiedene Polymere, Füllstoffe, Weichmacher, etc., bestimmt. Wesentlich ist hierbei, dass sich die neben den in der Kautschukmischung vorhanden verschiedenen Polymeren die weiteren Ingredienzien gut, d.h. möglichst gleichmäßig, in der Polymermatrix verteilen. Eine derartige gleichmäßige Verteilung wird als gute Dispersion bezeichnet. Nur bei einer guten Dispersion zeigt die Kautschukmischung entsprechend gute physikalische Eigenschaften, da nur dann eine optimale Wechselwirkung bzw. Anbindung der einzelnen Ingredienzien an die Polymermatrix gewährleistet ist. Zur Optimierung der physikalischen Eigenschaften wurde unter anderem versucht thermoplastische Polymere direkt in die Kautschukmischung einzubringen, wie beispielweise in
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Kautschukmischung bereitzustellen, welches sich durch eine verbesserte Dispersion von Polymeren mit einer Glasübergangstemperatur Tg von größer +50°C in Kautschukmischungen, welche wenigstens einen Dienkautschuk enthalten, auszeichnet. Die Glasübergangstemperatur Tg des Polymers mit einem Tg von größer +50°C soll dabei nach der Vulkanisation der Kautschukmischung, welche einen Dienkautschuk enthält, erhalten bleiben. The invention is based on the object to provide a process for the preparation of a rubber mixture, which is characterized by an improved dispersion of polymers having a glass transition temperature T g of greater than + 50 ° C in rubber mixtures containing at least one diene rubber. The glass transition temperature T g of the polymer having a T g of greater than + 50 ° C. should remain after vulcanization of the rubber mixture which contains a diene rubber.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung einer Kautschukmischung, welches durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist: In wenigstens einer ersten Mischstufe findet ein homogenes Vermischen von wenigstens einem Polymer mit einer Glasübergangstemperatur Tg von größer +50°C (hoch-Tg-Polymer) mit wenigstens einem Öl statt. Anschließend wird dieses nunmehr homogene Gemisch aus hoch-Tg-Polymer und Öl zu einem oder mehreren Dienkautschuken und einem oder mehreren Füllstoffen und einem oder mehreren Alterungsschutzmitteln und einem oder mehreren Ozonschutzwachsen und einem oder mehreren Weichmachern und einem oder mehreren anorganischen Aktivatoren und einem oder mehreren Vulkanisationsbeschleunigern und einem Vulkanisationssystem und weiteren Prozesshilfsmitteln in wenigstens einer weiteren Mischstufe in einem Mischer hinzugefügt. Anschließend wird die so entstandene Kautschukfertigmischung vulkanisiert. This object is achieved by a process for the preparation of a rubber mixture, which is characterized by the following process steps: In at least one first mixing step is a homogeneous mixing of at least one polymer having a glass transition temperature T g of greater + 50 ° C (high-T g polymer ) with at least one oil instead. Subsequently, this now homogeneous mixture of high-T g polymer and oil to one or more diene rubbers and one or more fillers and one or more anti-aging agents and one or more ozone protective waxes and one or more plasticizers and one or more inorganic activators and one or more Vulkanisationsbeschleunigern and a vulcanization system and other process auxiliaries added in at least one other mixing stage in a mixer. Subsequently, the resulting rubber precursor mixture is vulcanized.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass sich die Dispersion von hoch-Tg-Polymer in eine Polymermatrix, welche als Hauptkautschukkomponente wenigstens einen Dienkautschuk enthält, deutlich verbessert, wenn das hoch-Tg-Polymer in wenigstens einer ersten Mischstufe mit wenigstens einem Öl homogen vermischt und erst anschließend zu den weiteren Ingredienzien der Kautschukmischung hinzugefügt wird. Hauptkautschukkomponente bedeutet, dass die Polymermatrix wenigstens 50 phr wenigstens eines Dienkautschuks enthält. Durch das Vermischen des hoch-Tg-Polymers mit Öl senkt sich zunächst der Tg. Überraschend hierbei ist, dass der Tg des hoch-Tg-Polymers nach der Vulkanisation wieder den ursprünglichen Wert aufweist, da ursprünglich davon auszugehen war, dass das Gemisch aus hoch-Tg-Polymer und Öl relativ stabil ist. Nach dem Heizen ist allerdings festzustellen, dass das verwendete Öl sich in der Kautschukmatrix des Dienkautschuks wiederfindet. Hierdurch bleiben die vorteilhaften Eigenschaften des hoch-Tg-Polymers in der Kautschukmischung erhalten. Dies war so nicht zu erwarten. It has surprisingly been found that the dispersion of high-T g polymer in a polymer matrix which contains at least one diene rubber as the main rubber component is significantly improved if the high-T g polymer is homogeneously mixed with at least one oil in at least one first mixing stage and then added to the other ingredients of the rubber composition. Main rubber component means that the polymer matrix contains at least 50 phr of at least one diene rubber. The mixing of the high-T g polymer with oil initially lowers the Tg. It is surprising that the T g of the high-T g polymer has returned to its original value after vulcanization, since it was originally assumed that the Tg Mixture of high-T g polymer and oil is relatively stable. After heating, however, it can be seen that the oil used is found in the rubber matrix of the diene rubber. This preserves the advantageous properties of the high-T g polymer in the rubber mixture. This was not to be expected.
Bei den weiteren Ingredienzien handelt es sich im Wesentlichen um einen oder mehrere Dienkautschuke und einen oder mehrere Füllstoffe und einen oder mehrere Alterungsschutzmittel und ein oder mehrere Ozonschutzwachse und ein oder mehrere Weichmacher und ein oder mehrer anorganische Aktivatoren und ein oder mehrere Vulkanisationsbeschleuniger und ein Vulkanisationssystem und weiteren Prozesshilfsmitteln. The other ingredients are essentially one or more diene rubbers and one or more fillers and one or more anti-aging agents and one or more antiozonant waxes and one or more plasticizers and one or more inorganic activators and one or more vulcanization accelerators and a curing system and others processing aids.
Alle angegebenen Werte für die Glasübergangstemperaturen wurden mittels DSC-Messungen bestimmt. All values given for the glass transition temperatures were determined by means of DSC measurements.
Die erste Mischstufe, das homogene Vermischen von hoch-Tg-Polymer mit wenigstens einem Öl, findet hierbei bevorzugt in einem Extruder statt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das homogene Vermischen des hoch-Tg-Polymers mit Polystyrol und mit wenigstens einem Öl bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des hoch-Tg-Polymers erfolgt, d.h. bevorzugt in einem Temperaturbereich zwischen 140°C und 250°C. Besonders bevorzugt ist es, wenn das hoch-Tg-Polymer ein Thermoplast ist, bevorzugt ein Polyether. Bevorzugt ist der Polyether ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyphenylenether (PPE) und Polyoxyphenylene (PPO), auch als Polyphenylenoxid bezeichnet. Die Verwendung von weiteren, anderen Thermoplasten, wie bspw. Polyethylen, Polypropylen, Polybuten, Polyvnylchlorid, Polyacrylnitril, Polyamid, Polycarbonat, Polyester oder Polysulfon, alleine oder in Kombination ist ebenso denkbar. Bei dem Öl handelt es sich bevorzugt um ein Mineralöl. 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), wobei TDAE ganz besonders bevorzugt ist. The first mixing step, the homogeneous mixing of high-T g polymer with at least one oil, preferably takes place in an extruder. It is particularly advantageous if the homogeneous mixing of the high-T g polymer with polystyrene and with at least one oil takes place at a temperature above the melting point of the high-T g polymer, ie preferably in a temperature range between 140 ° C and 250 ° C. It is particularly preferred if the high-T g polymer is a thermoplastic, preferably a polyether. Preferably, the polyether is selected from the group consisting of polyphenylene ether (PPE) and polyoxyphenylenes (PPO), also referred to as polyphenylene oxide. The use of other, other thermoplastics, such as polyethylene, polypropylene, polybutene, polyvinyl chloride, polyacrylonitrile, polyamide, polycarbonate, polyester or polysulfone, alone or in combination is also conceivable. The oil is preferably a mineral oil. When using mineral oil, this is preferably selected from the group consisting of DAE (distilled aromatic extracts) and / or RAE (residual aromatic extract) and / or TDAE (treated distilled aromatic extracts) and / or MES (mild extracted solvents), with TDAE being particularly preferred.
In wenigstens einer weiteren Mischstufe in einem Mischer, bevorzugt einem Innenmischer, wird das nunmehr homogene Gemisch aus hoch-Tg-Polymer und Öl zu einem oder mehreren Dienkautschuken und einem oder mehreren Füllstoffen und einem oder mehreren Alterungsschutzmitteln und einem oder mehreren Ozonschutzwachsen und einem oder mehreren Weichmachern und einem oder mehreren anorganischen Aktivatoren und einem oder mehreren Vulkanisationsbeschleunigern und einem Vulkanisationssystem und weiteren Prozesshilfsmitteln hinzugefügt. In at least one further mixing stage in a mixer, preferably an internal mixer, the now homogeneous mixture of high-T g polymer and oil to one or more diene rubbers and one or more fillers and one or more anti-aging agents and one or more ozone protective waxes and one or a plurality of plasticizers and one or more inorganic activators and one or more vulcanization accelerators and a vulcanization system and other process auxiliaries.
So hat beispielsweise Polyether vorzugsweise eine Glasübergangstemperatur (Tg) von über 140°C und lässt sich dadurch nur schwer in eine Kautschukmischung, welche Dienkautschuke enthält, einmischen. Das homogene Vermischen des hoch-Tg-Polyether mit einem Öl, welches in der Regel einen Tg kleiner 0°C besitzt, führt zu einem Gesamt-Tg dieses homogenen Gemischs zwischen 0 und 160 °C. Bedingt durch die Erniedrigung des Gesamt-Tg des homogenen Gemischs lässt sich der Polyether besser in der Kautschukmischung, welche Dienkautschuke enthält, dispergieren. Im Rahmen der weiteren Mischstufe verlässt das Öl die Polyether-Domänen während des Mischens und der Polyether verbleibt mit extrem kleiner Domänengröße und daher gut dispergiert in der Kautschukmischung. Ebenso besitzt der Polyether nach der Vulkanisation wieder den originären Tg. For example, polyether preferably has a glass transition temperature (Tg) of over 140 ° C and thus difficult to blend into a rubber composition containing diene rubbers. The homogeneous mixing of the high Tg polyether with an oil, which generally has a Tg of less than 0 ° C, leads to a total Tg of this homogeneous mixture between 0 and 160 ° C. Due to the lowering of the total Tg of the homogeneous mixture, the polyether is better dispersed in the rubber mixture containing diene rubbers. During the further mixing stage, the oil leaves the polyether domains during mixing and the polyether remains with extremely small domain size and therefore well dispersed in the rubber composition. Likewise, the polyether after vulcanization again has the original T g .
Als Dienkautschuke werden Kautschuke bezeichnet, die durch Polymerisation oder Copolymerisation von Dienen und Cycloalkenen entstehen und somit entweder in der Hauptkette oder in den Seitengruppen C=C-Doppelbindungen aufweisen. Dienkautschuke besitzen einen Tg von kleiner 0°C. Der Dienkautschuk ist in einer bevorzugten Ausführungsform ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus natürlichem Polyisopren (NR) und / oder synthetischem Polyisoprenm (IR) und / oder Butadien-Kautschuk (BR) und / oder Styrolbutadienkautschuk (SBR) und / oder lösungspolymerisierter Styrolbutadienkautschuk (SSBR) und / oder emulsionspolymerisierter Styrolbutadienkautschuk (ESBR) und / oder Nitrilkautschuk und / oder Chloroprenkautschuk und / oder Butylkautschuk und / oder Brombutylkautschuk und / oder Ethylen-Propylen-Dienkautschuk und / oder Styrol-Butadien-Copolymer und / oder Styrol-Isopren-Butadien-Copolymer zbd / oder Isopren-Butadien-Copolymer und / oder Acrylnitril-Butadien-Copolymer. Insbesondere Nitrilkautschuk, Chloroprenkautschuk, Acrylnitril-Butadien-Copolymer, Butylkautschuk, Halobutylkautschuk oder Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk kommen bei der Herstellung von technischen Gummiartikeln, wie Gurte, Riemen und Schläuche, zum Einsatz. Es ist aber durchaus möglich, dass noch wenigstens ein weiterer Kautschuk verwendet wird, der kein Dienkautschuk ist. Diene rubbers are rubbers which are formed by polymerization or copolymerization of dienes and cycloalkenes and thus have C = C double bonds either in the main chain or in the side groups. Diene rubbers have a T g of less than 0 ° C. The diene rubber is in a preferred embodiment selected from the group consisting of natural polyisoprene (NR) and / or synthetic polyisoprene (IR) and / or butadiene rubber (BR) and / or styrene-butadiene rubber (SBR) and / or solution-polymerized styrene-butadiene rubber (SSBR ) and / or emulsion-polymerized styrene-butadiene rubber (ESBR) and / or nitrile rubber and / or chloroprene rubber and / or butyl rubber and / or bromobutyl rubber and / or ethylene-propylene-diene rubber and / or styrene-butadiene copolymer and / or styrene-isoprene-butadiene rubber. Copolymer zbd / or isoprene-butadiene copolymer and / or acrylonitrile-butadiene copolymer. In particular, nitrile rubber, chloroprene rubber, acrylonitrile-butadiene copolymer, butyl rubber, halobutyl rubber or ethylene-propylene-diene rubber are used in the production of technical rubber articles such as belts, belts and hoses. But it is quite possible that at least one other rubber is used, which is not a diene rubber.
Bevorzugt ist es, wenn es sich bei dem Dienkautschuk um natürliches und / oder synthetisches Polyisopren und /oder Butadienkautschuk und / oder Styrolbutadienkautschuk, welcher lösungspolymerisiert oder emulsionspolymerisiert sein kann, handelt, wobei natürliches Polyisopren ganz besonders bevorzugt ist. 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 modifiziert sein. Es kommen aber auch weitere, der fachkundigen Person bekannte, Modifizierungen, auch als Funktionalisierungen bezeichnet, in Frage. It is preferred if the diene rubber is natural and / or synthetic polyisoprene and / or butadiene rubber and / or styrene-butadiene rubber, which may be solution-polymerized or emulsion-polymerized, with natural polyisoprene being very particularly preferred. Furthermore, the styrene-butadiene rubber may be modified with hydroxyl groups and / or epoxy groups and / or siloxane groups and / or amino groups and / or aminosiloxane and / or carboxyl groups and / or phthalocyanine groups. But there are also other known to the expert person, modifications, also referred to as functionalizations in question.
Der Dienkautschuk oder die Dienkautschuke, falls mehr als ein Dienkautschuk Verwendung findet, wird bzw. werden in Mengen von 50 bis 100 phr, bevorzugt in Mengen von 80 bis 100 phr, ganz bevorzugt in Mengen von 100 phr, eingesetzt. Insbesondere wenn bei der obigen Menge an Dienkautschuk, 10 bis 50 phr Synthesekautschuk, wie bspw. Styrolbutadienkautschuk, enthalten sind, zeigen sich die besten Dispersionsergebnisse. The diene rubber or diene rubbers, if more than one diene rubber is used, is used in amounts of from 50 to 100 phr, preferably in amounts of from 80 to 100 phr, more preferably in amounts of 100 phr. In particular, when the above amount of diene rubber contains 10 to 50 phr of synthetic rubber such as styrene-butadiene rubber, the best dispersion results are exhibited.
Bei Verwendung von natürlichem Polyisopren wird dieses in Mengen von 50 bis 100 phr, bevorzugt in Mengen von 80 bis 100 phr, ganz bevorzugt in Mengen von 100 phr, eingesetzt. In diesem Fall ist es vorteilhaft bzw. notwendig, wenn das hoch-Tg-Polymer in der ersten Mischstufe zunächst mit Polystyrol vermischt wird und erst anschließend das Öl hinzugefügt wird. When using natural polyisoprene, this is used in amounts of from 50 to 100 phr, preferably in amounts of from 80 to 100 phr, more preferably in amounts of 100 phr. In this case it is advantageous or necessary if the high-T g polymer is first mixed with polystyrene in the first mixing stage and only then the oil is added.
Die in dieser Schrift verwendete Angabe phr (parts per hundred parts of rubber by weight) ist dabei die in der Kautschukindustrie übliche Mengenangabe für Mischungsrezepturen. Die Dosierung der Gewichtsteile der einzelnen Substanzen wird dabei stets auf 100 Gewichtsteile der gesamten Masse aller in der Mischung vorhandenen Kautschuke bezogen. The term phr (parts per hundred parts of rubber by weight) used in this document is the quantity used in the rubber industry for mixture formulations. The dosage of the parts by weight of the individual substances is always based on 100 parts by weight of the total mass of all the rubbers present in the mixture.
Bei dem eingesetzten Füllstoff handelt es sich um einen hellen und / oder dunklen Füllstoff, so dass die Gesamtmenge an Füllstoff somit nur aus hellem oder dunklem Füllstoff oder aus einer Kombination von hellen und dunklen Füllstoffen bestehen kann. The filler used is a light and / or dark filler, so that the total amount of filler thus can only consist of light or dark filler or a combination of light and dark fillers.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird als heller Füllstoff Kieselsäure, bevorzugt Fällungskieselsäure, verwendet. Die Verwendung von Kieselsäure zeigt in der Regel einen positiven Einfluss auf das Rollwiderstandsverhalten. Vorteilhafterweise wird die Kieselsäure in Mengen von 1 bis 300 phr, bevorzugt 1 bis 250 phr, besonders bevorzugt 1 bis 200 phr, wiederum besonders bevorzugt 1 bis 150 phr, wiederum ganz besonders bevorzugt 1 bis 100 phr, eingesetzt. 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
Falls ein Kupplungsagens, in Form von Silan oder einer siliziumorganischen Verbindung, zur Anbindung der Kieselsäure an die Polymermatrix verwendet wird, so beträgt die Menge des Kupplungsagens 0 bis 20 phr, bevorzugt 0,1 bis 15 phr, besonders bevorzugt 0,5 bis 10 phr. Als Kupplungsagenzien können dabei alle der fachkundigen Person für die Verwendung in Kautschukmischungen bekannten Kupplungsagenzien verwendet werden. Besonders zu erwähnen sind hierbei Mercaptosilane und hierbei insbesondere solche, welche sich durch eine Reduzierung der leicht flüchtigen organischen Bestandteile auszeichnen, und / oder bei denen die Mercaptogruppe geblockt bzw. geschützt sein kann. Bevorzugt ist es, wenn die erfindungsgemäße Kautschukmischung wenigstens einen dunklen Füllstoff enthält. If a coupling agent, in the form of silane or an organosilicon compound, is used to attach the silica to the polymer matrix, the amount of coupling agent is 0 to 20 phr, preferably 0.1 to 15 phr, more preferably 0.5 to 10 phr , As coupling agents, all of the skilled person can be used for the use in rubber compounds known coupling agents. Particularly noteworthy here are mercaptosilanes and here in particular those which are characterized by a reduction of volatile organic compounds, and / or in which the mercapto group may be blocked or protected. It is preferred if the rubber mixture according to the invention contains at least one dark filler.
Bei dem dunklen Füllstoff handelt es sich bevorzugt um Ruß und zwar bevorzugt in Mengen von 1 bis 100 phr, besonders bevorzugt in Mengen von 5 bis 80 phr und ganz besonders bevorzugt in Mengen von 10 bis 60 phr. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform hat der Ruß eine Iodzahl, gemäß ASTM D 1510, die auch als Iodabsorptionszahl bezeichnet wird, von 75 bis 140 g/kg, bevorzugt von 90 bis 130 g/kg, und eine DBP-Zahl zwischen 70 und 150 cm3/100g, bevorzugt zwischen 90 und 140 cm3/100g. Die DBP-Zahl gemäß ASTM D 2414 bestimmt das spezifische Absorptionsvolumen eines Rußes oder eines hellen Füllstoffes mittels Dibutylphthalat. Die Verwendung eines solchen Russtyps in einer 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. The dark filler is preferably carbon black, preferably in amounts of from 1 to 100 phr, more preferably in amounts of from 5 to 80 phr and most preferably in amounts of from 10 to 60 phr. In a particularly preferred embodiment, the carbon black has an iodine value, according to ASTM D 1510, also referred to as iodine absorption number, of from 75 to 140 g / kg, preferably from 90 to 130 g / kg, and a DBP number between 70 and 150 cm 3 / 100g, preferably between 90 and 140 cm 3 / 100g. The DBP number according to ASTM D 2414 determines the specific absorption volume of a carbon black or a light filler by means of dibutyl phthalate. The use of such a type of rubber in a rubber compound, in particular for pneumatic vehicle tires, ensures the best possible compromise between abrasion resistance and heat build-up, which in turn influences the ecologically relevant rolling resistance. It is preferred in this case if only one type of carbon black is used in the respective rubber mixture, but it is also possible for different types of carbon to be mixed into the rubber mixture.
Es können neben Kieselsäure und Ruß auch noch weitere Füllstoffe wie Aluminiumhydroxid, Schichtsilikate, Kalk, Kreide, Stärke, Magnesiumoxid, Titandioxid, Kautschukgele, Kurzfasern usw. in beliebigen Kombinationen eingemischt werden. In addition to silica and carbon black, other fillers such as aluminum hydroxide, phyllosilicates, lime, chalk, starch, magnesium oxide, titanium dioxide, rubber gels, short fibers, etc. can also be mixed in any desired combinations.
Die weiteren Ingredienzien, wie Alterungsschutzmittel, Ozonschutzwachse, Weichmacher, anorganische Aktivatoren, Vulkanisationsbeschleuniger, Vulkanisationssystem und weitere Prozesshilfsmitteln werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in den in der Kautschukindustrie üblichen Mengen eingesetzt. So können beispielsweise Weichmacher in einer Gesamtmenge von 1 bis 100 phr, bevorzugt 1 bis 80 phr, ganz besonders bevorzugt 1 bis 60 phr, verwendet werden. Der Weichmacher vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Mineralölen und / oder naphthenischen Ölen 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 und / oder flüssigen Polymeren. The other ingredients, such as anti-aging agents, antiozonants, plasticizers, inorganic activators, vulcanization accelerators, vulcanization system and other process auxiliaries are used in the process according to the invention in the usual amounts in the rubber industry. For example, plasticizers may be used in a total amount of 1 to 100 phr, preferably 1 to 80 phr, most preferably 1 to 60 phr. The plasticizer preferably selected from the group consisting of mineral oils and / or naphthenic oils and / or synthetic plasticizers and / or fatty acids and / or fatty acid derivatives and / or resins and / or ingredients and / or glycerides and / or terpenes and / or vegetable oils and / or biomass-to-liquid oils and / or liquid polymers.
Das Vulkanisationssystem wird oft auch als Vernetzungssystem bezeichnet und enthält im Wesentlichen Vernetzer, Schwefelspendern und / oder elementaren Schwefel, Beschleuniger und Verzögerer. The vulcanization system is often referred to as a crosslinking system and contains essentially crosslinkers, sulfur donors and / or elemental sulfur, accelerators and retarders.
Der Mengenanteil an Vulkanisationsbeschleuniger beträgt 0,1 bis 10 phr, bevorzugt 0,5 bis 5 phr, wobei zumindest ein Vulkanisationsbeschleuniger ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Thiazol-Beschleuniger, Mercapto-Beschleuniger, Sulfenamid-Beschleuniger, Sulfenimid-beschleuniger, Guanidin-Beschleuniger, Thiuram-Beschleuniger, Dithiocarbamat-Beschleuniger, Amin-Beschleuniger, Thioharnstoffe, Dithiophosphat-Beschleuniger und/oder andere Beschleuniger. The amount of vulcanization accelerator is 0.1 to 10 phr, preferably 0.5 to 5 phr, wherein at least one vulcanization accelerator is selected from the group consisting of thiazole accelerator, mercapto accelerator, sulfenamide accelerator, sulfenimide accelerator, guanidine Accelerators, thiuram accelerators, dithiocarbamate accelerators, amine accelerators, thioureas, dithiophosphate accelerators and / or other accelerators.
Die Vulkanisation der Kautschukmischung wird vorzugsweise in Anwesenheit von elementarem Schwefel oder Schwefelspendern durchgeführt, wobei einige Schwefelspender zugleich als Vulkanisationsbeschleuniger wirken können. The vulcanization of the rubber mixture is preferably carried out in the presence of elemental sulfur or sulfur donors, with some sulfur donors can act simultaneously as a vulcanization accelerator.
Das Hinzufügen des homogenen Gemischs aus hoch-Tg-Polymer und Öl zu einem oder mehreren Dienkautschuken und einem oder mehreren Füllstoffen und einem oder mehreren Alterungsschutzmitteln und einem oder mehreren Ozonschutzwachsen und einem oder mehreren Weichmachern und einem oder mehreren anorganischen Aktivatoren und einem oder mehreren Vulkanisationsbeschleunigern und einem Vulkanisationssystem und weiteren Prozesshilfsmitteln findet in wenigstens einer weiteren Mischstufe in einem Mischer statt. Vorteilhaft ist es, wenn das Vulkanisationssystem und die Vulkanisationsbeschleuniger in einer letzten, bevorzugt in einer dritten und letzten, Mischstufe hinzugefügt werden. Durch Zugabe des Vulkanisationssystems wird die so genannte Fertigmischung erzeugt. Die Fertigmischung wird z.B. durch einen Extrusionsvorgang oder einen Kalandriervorgang weiterverarbeitet und in die entsprechende Form gebracht. Die erfindungsgemäß hergestellte Kautschukmischung kann zur Herstellung von Reifen und weiteren technischen Kautschukartikeln, wie Riemen, Schläuche und Gurte verwendet werden. Adding the homogeneous mixture of high T g polymer and oil to one or more diene rubbers and one or more fillers and one or more anti-age agents and one or more ozone protectants and one or more plasticizers and one or more inorganic activators and one or more vulcanization accelerators and a vulcanization system and other processing aids take place in at least one further mixing stage in a mixer. It is advantageous if the vulcanization system and the vulcanization accelerators are added in a last, preferably in a third and final, mixing stage. By adding the vulcanization system, the so-called ready mix is produced. The finished mixture is further processed eg by an extrusion process or a calendering process and brought into the appropriate form. The rubber composition prepared according to the invention can be used for the production of tires and other technical rubber articles such as belts, hoses and straps.
Die Erfindung wird nun anhand von Vergleichs- und Ausführungsbeispielen näher erläutert werden, ohne jedoch auf diese Beispiele beschränkt zu sein. Tabelle 1 zeigt die erste Mischstufe, bei der Polyphenylenether als Polyether mit Polystyrol und mit wenigstens einem Öl in einem Extruder homogen vermischt wird. Die Angaben in Tabelle 1 beziehen sich auf Gewichtsprozent. Tabelle 1 zeigt ebenso die Dispersion des PPE in der Kautschukmischung anhand eines vulkanisierten Prüfkörpers auf. Die Dispersion wurde mit dem disperGRADER+TM der Firma Dynisco gemäß
Werden zu den angegebenen Mengen von NT45, NT46 und NT47 nun in einer weiteren Mischstufe 100 phr Naturkautschuk und 43,85 phr Ruß (N234) und die weiteren Mischungsbestandteile hinzu, so ergeben sich die dargestellten Dispersionswerte. Für NT33 ist nach der ersten Mischstufe schon makroskopisch eine „toblerone-artige“ grobe Struktur erkennbar, was sich auch in den schlechten Dispersionswerten zeigt. Tabelle 2
b Vector 4461, Fa. Dexco Polymers
c DPG, CBS, Schwefel If 100 phr of natural rubber and 43.85 phr of carbon black (N234) and the other constituents of the mixture are added to the indicated amounts of NT45, NT46 and NT47 in a further mixing stage, the dispersion values shown result. For the NT33, a "toblerone-like" coarse structure is already recognizable macroscopically after the first mixing stage, which is also reflected in the poor dispersion values. Table 2
b Vector 4461, Dexco Polymers
c DPG, CBS, sulfur
Anhand Tabelle 2 ist erkennbar, dass sich PPE in einer Dienkautschukhaltigen Kautschukmischung genauso gut dispergieren lässt, wie Kieselsäure. Die in Tabelle 2 aufgeführten Blockcopolymere werden hierbei als Verarbeitungshilfsmittel zugesetzt. It can be seen from Table 2 that PPE can be dispersed just as well in a diene rubber-containing rubber mixture as silica. The block copolymers listed in Table 2 are hereby added as processing aids.
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