DE102013106476A1 - rubber compound - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kautschukmischung, insbesondere für Laufstreifen von Fahrzeugreifen, und einen Fahrzeugreifen. Die Kautschukmischung enthält wenigstens die folgenden Bestandteile: – 50 bis 100 phr zumindest eines Styrol-Butadien-Kautschuks und – 0 bis 50 zumindest eines weiteren Dienkautschuks und – 40 bis 130 phr zumindest eines Rußes und – 0,25 bis 0,95 phr Schwefel und – 1 bis 3 phr N-tert.Butyl-2-benzothiazylsulfenamid (TBBS) und – 1 bis 4 phr Tetrabenzylthiuramdisulfid (TBzTD).The invention relates to a rubber mixture, in particular for treads for vehicle tires, and a vehicle tire. The rubber mixture contains at least the following constituents: - 50 to 100 phr of at least one styrene-butadiene rubber and - 0 to 50 at least one further diene rubber and - 40 to 130 phr of at least one carbon black and - 0.25 to 0.95 phr sulfur and - 1 to 3 phr N-tert-butyl-2-benzothiazylsulfenamide (TBBS) and - 1 to 4 phr tetrabenzylthiuram disulfide (TBzTD).
Description
Die Erfindung betrifft eine Kautschukmischung, insbesondere für Laufstreifen von Fahrzeugreifen, und einen Fahrzeugreifen. The invention relates to a rubber composition, in particular for treads of vehicle tires, and a vehicle tire.
Die Kautschukzusammensetzung des Laufstreifens bestimmt in hohem Maße die Fahreigenschaften eines Reifens, insbesondere eines Fahrzeugluftreifens. Unter dem Begriff Fahrzeugreifen werden in der vorliegenden Schrift Fahrzeugluftreifen, Vollgummireifen und Zweiradreifen verstanden. The rubber composition of the tread highly determines the ride characteristics of a tire, especially a pneumatic vehicle tire. The term vehicle tires are understood in the present document pneumatic vehicle tires, solid rubber tires and two-wheeled tires.
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. Likewise, the rubber compounds found in belts, hoses and straps, especially in the mechanically heavily stressed areas, are essentially responsible for the stability and longevity of these rubber articles. Therefore, very high demands are placed on these rubber compounds for pneumatic vehicle tires, belts, belts and hoses.
Zur Beeinflussung der Mischungs- und Vulkanisateigenschaften werden den Mischungen unterschiedlichste Zuschlagstoffe beigemischt und/oder es werden spezielle Polymere verwendet. Als Zuschlagstoffe seien beispielhaft an dieser Stelle Füllstoffe (z. B. Ruß), Weichmacher, Alterungsschutzmittel und Vernetzungssysteme aus Schwefel, Beschleuniger und Aktivator genannt. Wird durch Variation der Mischung eine Eigenschaft verbessert, geht dies aber häufig mit einer Verschlechterung einer anderen Eigenschaft einher, so dass gewisse Zielkonflikte vorliegen. Bei Mischungen für Laufstreifen von Fahrzeugreifen bestehen solche Zielkonflikte beispielsweise im Hinblick auf das Abriebverhalten und den erhöhten Wärmeaufbau, der eine schlechtere Rückprallelastizität, folglich einen schlechteren Rollwiderstand bedingt. Zur Lösung dieser Zielkonflikte werden vor allem Variationen in der Mischungszusammensetzung herangezogen, insbesondere auch die Änderung oder Anpassung der Zuschlagstoffe, um ein verbessertes Niveau der sich üblicherweise konträr verhaltenden Eigenschaften zu erzielen. In order to influence the mixing and vulcanizate properties, a wide variety of additives are added to the mixtures and / or special polymers are used. Fillers which may be mentioned by way of example at this point are fillers (for example carbon black), plasticizers, aging inhibitors and sulfur, accelerator and activator crosslinking systems. If a property is improved by varying the mixture, this often results in a deterioration of another property, so that certain conflicting goals exist. For mixtures for treads of vehicle tires such goal conflicts exist, for example, in terms of the abrasion behavior and the increased heat build-up, which causes a poorer resilience, thus a worse rolling resistance. Above all, variations in the composition of the mixture, and in particular the modification or adaptation of the additives, in order to achieve an improved level of the properties usually having a contrary behavior, are used to solve these conflicting goals.
Eine wichtige Zuschlagstoffgruppe, die auf die Vulkanisationsgeschwindigkeit und die physikalischen Eigenschaften der Vulkanisate Einfluss hat, ist die Gruppe der Vulkanisationsbeschleuniger. Für die Vulkanisation von Kautschukmischungen, die für die Herstellung von Fahrzeugreifen Verwendung finden, stehen verschiedene, dem Fachmann bekannte, Vulkanisationsbeschleunigergruppen zur Verfügung, die auch in Kombination miteinander eingesetzt werden können, wobei sich synergistische Effekte ergeben können. An important group of additives that has an influence on the vulcanization rate and the physical properties of vulcanizates is the group of vulcanization accelerators. For the vulcanization of rubber compounds which are used for the production of vehicle tires, various vulcanization accelerator groups known to the person skilled in the art are available, which can also be used in combination with one another, whereby synergistic effects may result.
Die Vulkanisationsbeschleuniger dienen hierbei zur Aktivierung des als Vulkanisationsmittel eingesetzten Schwefels. Die Dosierung von Schwefel und Vulkanisationsbeschleuniger wird dabei individuell auf die zu erzielenden Eigenschaften der Reifenkautschukmischung angepasst. Diese zu erzielenden Eigenschaften werden durch das bei der Vulkanisation entstehende Netzwerk, z.B. zwischen Polymer und Füllstoffen, bedingt, so dass der Art und dem Grad der Vernetzung im Hinblick auf die physikalischen Eigenschaften der Vulkanisate große Bedeutung zugemessen werden kann. The vulcanization accelerators serve to activate the sulfur used as a vulcanizing agent. The dosage of sulfur and vulcanization accelerator is adjusted individually to the properties of the tire rubber mixture to be achieved. These properties to be achieved are achieved by the network resulting from the vulcanization, e.g. between polymer and fillers, so that the type and degree of crosslinking in view of the physical properties of the vulcanizates can be given great importance.
Der Stand der Technik bezüglich Vulkanisations- bzw. Vernetzersystem soll nun anhand folgender Druckschriften näher beschrieben werden:
Die
The
Die
Aus der
In der
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Kautschukmischung bereitzustellen, die im Vergleich zum Stand der Technik eine weitere Verbesserung des Abriebverhaltens und gleichzeitig verbesserte Nassbremseigenschaften aufweist, ohne dass die sonstigen Reifeneigenschaften, wie insbesondere das Rollwiderstandsverhalten, signifikant nachteilig beeinflusst werden. The present invention is based on the object of providing a rubber mixture which, in comparison to the prior art, has a further improvement of the abrasion behavior and at the same time improved wet braking properties, without the other tire properties, in particular the rolling resistance behavior, being significantly adversely affected.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Kautschukmischung, die wenigstens die folgenden Bestandteile enthält:
- – 50 bis 100 phr zumindest eines Styrol-Butadien-Kautschuks und
- – 0 bis 50 zumindest eines weiteren Dienkautschuks und
- – 40 bis 130 phr zumindest eines Rußes und
- – 0,25 bis 0,95 phr Schwefel und
- – 1 bis 3 phr N-tert.Butyl-2-benzothiazylsulfenamid (TBBS) und
- – 1 bis 4 phr Tetrabenzylthiuramdisulfid (TBzTD).
- - 50 to 100 phr of at least one styrene-butadiene rubber and
- - 0 to 50 at least one further diene rubber and
- - 40 to 130 phr of at least one soot and
- - 0.25 to 0.95 phr sulfur and
- - 1 to 3 phr of N-tert-butyl-2-benzothiazyl sulfenamide (TBBS) and
- - 1 to 4 phr of tetrabenzylthiuram disulfide (TBzTD).
Überraschenderweise zeigt die Kautschukmischung durch die Kombination der oben genannten Bestandteile im Vergleich zum Stand der Technik verbesserte Nassgriffeigenschaften und ein verbessertes Abriebverhalten, wobei die Kautschukmischung insbesondere eine höhere Abriebresistenz aufweist und dadurch bei entsprechender Beanspruchung im Vergleich zum Stand der Technik einen geringeren Materialverlust zeigt. Surprisingly, the combination of the abovementioned constituents shows improved wet grip properties and improved abrasion behavior in comparison with the prior art, the rubber mixture in particular having a higher abrasion resistance and thus a lower material loss when subjected to corresponding stress compared with the prior art.
Erfindungsgemäß enthält die Kautschukmischung zumindest einen Styrol-Butadien-Kautschuk. According to the invention, the rubber mixture contains at least one styrene-butadiene rubber.
Der Styrol-Gehalt des Styrol-Butadien-Kautschuks beträgt 5 bis 70 Gew.-%, bevorzugt 12 bis 70 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des Styrol-Butadien-Kautschuks. Der lösungspolymerisierte Styrol-Butadien-Kautschuk weist bevorzugt einen Vinyl-Anteil von 5 bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt 10 bis 70 Gew.-%, auf. The styrene content of the styrene-butadiene rubber is 5 to 70 wt .-%, preferably 12 to 70 wt .-%, based on the total mass of the styrene-butadiene rubber. The solution-polymerized styrene-butadiene rubber preferably has a vinyl content of 5 to 70% by weight, particularly preferably 10 to 70% by weight.
Die Bestimmung des Styrol-Gehaltes und des Vinyl-Anteils der im Rahmen der vorliegenden Erfindung diskutierten Polymere erfolgt mittels 13C-NMR (Lösungsmittel Deuterochloroform CDCl3; NMR: engl. „nuclear magnetic resonance“) und Abgleich mit Daten aus der Infrarot-Spektrometrie (IR; FT-IR Spektrometer der Firma Nicolet, KBr-Fenster 25 mm Durchmesser x 5 mm, 80 mg Probe in 5 mL 1,2-Dichlorbenzol). Die Bestimmung der Glasübergangstemperatur (Tg) erfolgt anhand von Dynamischer Differenz-Kalorimetrie (engl. Dynamic Scanning Calorimetry, DSC gemäß
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 in dieser Schrift auf 100 Gewichtsteile der gesamten Masse aller in der Mischung vorhandenen hochmolekularen und dadurch festen 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 referred to in this document to 100 parts by weight of the total mass of all high molecular weight and thus solid rubbers present in the mixture.
Der Styrol-Butadien-Kautschuk kann emulsionspolymerisiert oder lösungsmittelpolymerisiert hergestellt sein. Bevorzugt handelt es sich um einen ESBR oder ein ESBR-Gemisch. The styrene-butadiene rubber may be produced by emulsion polymerization or solvent polymerization. It is preferably an ESBR or an ESBR mixture.
Die erfindungsgemäße Kautschukmischung enthält wenigstens einen Styrol-Butadien-Kautschuk in Mengen von 50 bis 100 phr, bevorzugt 80 bis 100 phr. The rubber mixture according to the invention contains at least one styrene-butadiene rubber in amounts of 50 to 100 phr, preferably 80 to 100 phr.
Die erfindungsgemäße Kautschukmischung enthält zudem 0 bis 50 phr wenigstens eines weiteren Kautschuks. The rubber mixture according to the invention additionally contains 0 to 50 phr of at least one further rubber.
Der wenigstens eine weitere Kautschuk ist dabei ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus natürlichem Polyisopren und/oder synthetischem Polyisopren und/oder Butadien-Kautschuk und/oder lösungspolymerisiertem Styrol-Butadien-Kautschuk und/oder emulsionspolymerisiertem Styrol-Butadien-Kautschuk 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 hydrierter Acrylnitrilbutadienkautschuk und/oder Isopren-Butadien-Copolymer und/oder hydrierter Styrol-Butadien-Kautschuk. The at least one further rubber is selected from the group consisting of natural polyisoprene and / or synthetic polyisoprene and / or butadiene rubber and / or solution-polymerized styrene-butadiene rubber and / or emulsion-polymerized styrene-butadiene rubber and / or liquid rubbers and Halobutyl rubber and / or polynorbornene and / or isoprene-isobutylene copolymer and / or ethylene-propylene-diene rubber and / or nitrile rubber and / or Chloroprene rubber and / or acrylate rubber and / or fluororubber and / or silicone rubber and / or polysulfide rubber and / or epichlorohydrin rubber and / or styrene-isoprene-butadiene terpolymer and / or hydrogenated acrylonitrile-butadiene rubber and / or isoprene-butadiene copolymer and / or or hydrogenated styrene-butadiene rubber.
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. In particular, nitrile rubber, hydrogenated acrylonitrile-butadiene rubber, chloroprene rubber, butyl rubber, halobutyl rubber or ethylene-propylene-diene rubber are used in the production of technical rubber articles such as straps, belts and hoses.
Besonders bevorzugt ist der weitere Dienkautschuk ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus synthetischem Polyisopren und natürlichem Polyisopren und Polybutadien. Bevorzugt handelt es sich bei dem weiteren Dienkautschuk um natürliches Polyisopren. Hiermit wird eine besonders gute Verarbeitbarkeit (Extrudierbarkeit, Mischbarkeit, etc.) der erfindungsgemäßen Kautschukmischung erzielt. More preferably, the further diene rubber is selected from the group consisting of synthetic polyisoprene and natural polyisoprene and polybutadiene. The further diene rubber is preferably natural polyisoprene. Hereby, a particularly good processability (extrudability, miscibility, etc.) of the rubber mixture according to the invention is achieved.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung enthält die Kautschukmischung 1 bis 10 phr, bevorzugt 2 bis 6 phr wenigstens eines natürlichen Polyisoprens. According to an advantageous embodiment of the invention, the rubber mixture contains 1 to 10 phr, preferably 2 to 6 phr of at least one natural polyisoprene.
Die erfindungsgemäße Kautschukmischung enthält 40 bis 130 phr, bevorzugt 70 bis 130 phr, besonders bevorzugt 70 bis 110 phr, ganz besonders bevorzugt 80 bis 90 phr, zumindest eines Rußes als Füllstoff. Dabei sind alle dem Fachmann bekannten Ruß-Typen denkbar. The rubber mixture according to the invention contains 40 to 130 phr, preferably 70 to 130 phr, more preferably 70 to 110 phr, most preferably 80 to 90 phr, of at least one carbon black as filler. In this case, all known in the art soot types are conceivable.
Bevorzugt wird jedoch ein Ruß eingesetzt, der eine Jodadsorptionszahl gemäß
Die erfindungsgemäße Kautschukmischung kann neben Ruß noch weitere bekannte polare und/oder unpolare Füllstoffe enthalten. The rubber mixture according to the invention may contain, in addition to carbon black, other known polar and / or nonpolar fillers.
Bevorzugt ist in der erfindungsgemäßen Kautschukmischung Ruß als alleiniger Füllstoff oder als Hauptfüllstoff enthalten, das heißt, dass die Rußmenge deutlich größer ist als die Menge an ggf. anderen enthaltenen Füllstoffen. Für den Fall, dass neben Ruß ein weiterer Füllstoff enthalten ist, handelt es sich bei diesem bevorzugt um Kieselsäure. Somit ist es auch denkbar, dass die erfindungsgemäße Kautschukmischung Ruß und Kieselsäure enthält, wie z.B. 40 bis 130 phr Ruß in Kombination mit 0,1 bis 10 phr Kieselsäure. Carbon black is preferably present in the rubber mixture according to the invention as sole filler or as main filler, that is to say that the amount of carbon black is significantly greater than the amount of optionally contained other fillers. In the event that, in addition to carbon black, another filler is included, this is preferably silica. Thus, it is also conceivable that the rubber composition according to the invention contains carbon black and silica, such as e.g. 40 to 130 phr of carbon black combined with 0.1 to 10 phr of silica.
Bei den Kieselsäuren kann es sich um die dem Fachmann bekannten Kieselsäuren, die als Füllstoff für Reifenkautschukmischungen geeignet sind, handeln. Besonders bevorzugt ist es allerdings, wenn eine fein verteilte, gefällte Kieselsäure verwendet wird, die eine Stickstoff-Oberfläche (BET-Oberfläche) (gemäß
Zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit und zur Anbindung der Kieselsäure und anderer ggf. vorhandener polarer Füllstoffe an den Dienkautschuk können Silan-Kupplungsagenzien in Kautschukmischungen eingesetzt werden. Die Silan-Kupplungsagenzien reagieren mit den oberflächlichen Silanolgruppen der Kieselsäure oder anderen polaren Gruppen während des Mischens des Kautschuks bzw. der Kautschukmischung (in situ) oder bereits vor der Zugabe des Füllstoffes zum Kautschuk im Sinne einer Vorbehandlung (Vormodifizierung). Als Silan-Kupplungsagenzien können dabei alle dem Fachmann für die Verwendung in Kautschukmischungen bekannten Silan-Kupplungsagenzien verwendet werden. Solche aus dem Stand der Technik bekannten Kupplungsagenzien sind bifunktionelle Organosilane, die am Siliciumatom mindestens eine Alkoxy-, Cycloalkoxy- oder Phenoxygruppe als Abgangsgruppe besitzen und die als andere Funktionalität eine Gruppe aufweisen, die gegebenenfalls nach Spaltung eine chemische Reaktion mit den Doppelbindungen des Polymers eingehen kann. Bei der letztgenannten Gruppe kann es sich z. B. um die folgenden chemischen Gruppen handeln: -SCN, -SH, -NH2 oder -Sx- (mit x = 2 bis 8). To improve the processability and to attach the silica and other optional polar fillers to the diene rubber silane coupling agents can be used in rubber mixtures. The silane coupling agents react with the superficial silanol groups of the silica or other polar groups during the mixing of the rubber or the rubber mixture (in situ) or even before the addition of the filler to the rubber in the sense of a pretreatment (pre-modification). All silane coupling agents known to the person skilled in the art for use in rubber mixtures can be used as silane coupling agents. Such coupling agents known from the prior art are bifunctional organosilanes which have on the silicon atom at least one alkoxy, cycloalkoxy or phenoxy group as a leaving group and have as other functionality a group which may optionally undergo a chemical reaction with the double bonds of the polymer after cleavage. In the latter group may be z. These may be, for example, the following chemical groups: -SCN, -SH, -NH 2 or -S x - (where x = 2 to 8).
So können als Silan-Kupplungsagenzien z. B. 3-Mercaptopropyltriethoxysilan, 3-Thiocyanato-propyltrimethoxysilan oder 3,3'-Bis(triethoxysilylpropyl)polysulfide mit 2 bis 8 Schwefelatomen, wie z. B. 3,3'-Bis(triethoxysilylpropyl)tetrasulfid (TESPT), das entsprechende Disulfid (TESPD) oder auch Gemische aus den Sulfiden mit 1 bis 8 Schwefelatomen mit unterschiedlichen Gehalten an den verschiedenen Sulfiden, verwendet werden. TESPT kann dabei beispielsweise auch als Gemisch mit Industrieruß (Handelsname X50S® der Firma Evonik) zugesetzt werden. Bevorzugt wird ein Silan-Gemisch eingesetzt, welches zu 40 bis 100 Gew.-% Disulfide, besonders bevorzugt 55 bis 85 Gew.-% Disulfide und ganz besonders bevorzugt 60 bis 80 Gew.-% Disulfide enthält. Ein solches Gemisch ist z.B. unter dem Handelsnamen Si 261® der Firma Evonik erhältlich, welches z.B. in der
Besonders bevorzugt ist die Kautschukmischung jedoch frei von weiteren Füllstoffen und, d.h. in dieser bevorzugten Ausführungsform enthält die Kautschukmischung 0 phr eines weiteren Füllstoffs. Somit ist in dieser Ausführungsform keine Dosierung eines zweiten Füllstoffs notwendig. Most preferably, however, the rubber composition is free of further fillers and, i. In this preferred embodiment, the rubber mixture contains 0 phr of another filler. Thus, in this embodiment, no dosage of a second filler is necessary.
Zinkoxid wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht als Füllstoff betrachtet. Zinc oxide is not considered a filler in the present invention.
Es können in der Kautschukmischung noch 0 bis 70 phr, bevorzugt 0,1 bis 60 phr, bevorzugt 10 bis 50 phr, zumindest eines Weichmachers vorhanden sein. Dieser 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 Biomass-To-Liquid-Ölen (BTL-Öle) und/oder Rubber-To-Liquid-Ölen (RTL-Öle) und/oder flüssigen Polymeren, wobei Mineralöle besonders bevorzugt sind. 0 to 70 phr, preferably 0.1 to 60 phr, preferably 10 to 50 phr, of at least one plasticizer may be present in the rubber mixture. This plasticizer is selected from the group consisting of mineral 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 biomass-to-liquid oils (BTL oils) and / or rubber-to-liquid oils (RTL oils) and / or liquid polymers, with mineral oils being particularly preferred.
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 naphthenisches Öl. 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) and / or naphthenic oil.
Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Kautschukmischung übliche Zusatzstoffe in üblichen Gewichtsteilen enthalten. Zu diesen Zusatzstoffen zählen
- a) Alterungsschutzmittel, wie z. B. N-Phenyl-N'-(1,3-dimethylbutyl)-p-phenylendiamin (6PPD), N,N'-Diphenyl-p-phenylendiamin (DPPD), N,N'-Ditolyl-p-phenylendiamin (DTPD), N-Isopropyl-N’-phenyl-p-phenylendiamin (IPPD), 2,2,4-Trimethyl-1,2-dihydrochinolin (TMQ),
- b) Aktivatoren, wie z. B. Zinkoxid und Fettsäuren (z. B. Stearinsäure),
- c) Wachse,
- d) Harze, insbesondere Klebharze, und
- e) Mastikationshilfsmittel, wie z. B. 2,2'-Dibenzamidodiphenyldisulfid (DBD).
- a) anti-aging agents, such as. N-phenyl-N '- (1,3-dimethylbutyl) -p-phenylenediamine (6PPD), N, N'-diphenyl-p-phenylenediamine (DPPD), N, N'-ditolyl-p-phenylenediamine (DTPD ), N-isopropyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine (IPPD), 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline (TMQ),
- b) activators, such. Zinc oxide and fatty acids (eg stearic acid),
- c) waxes,
- d) resins, in particular adhesive resins, and
- e) Mastikationshilfsmittel such. B. 2,2'-Dibenzamidodiphenyldisulfid (DBD).
Insbesondere bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Kautschukmischung für die inneren Bauteile eines Reifens oder eines technischen Gummiartikels, welche direkten Kontakt zu vorhandenen Festigkeitsträgern haben, wird der Kautschukmischung in der Regel noch ein geeignetes Haftsystem, oft in Form von Klebharzen, zugefügt. In particular, when using the rubber composition according to the invention for the inner components of a tire or a technical rubber article, which have direct contact with existing reinforcements, the rubber mixture is usually added to a suitable adhesive system, often in the form of adhesive resins.
Der Mengenanteil der Gesamtmenge an weiteren Zusatzstoffen beträgt 3 bis 150 phr, bevorzugt 3 bis 100 phr und besonders bevorzugt 5 bis 80 phr. Im Gesamtmengenanteil der weiteren Zusatzstoffe finden sich noch 0,1 bis10 phr, bevorzugt 0,2 bis 8 phr, besonders bevorzugt 0,2 bis 4 phr, Zinkoxid (ZnO). Hierbei kann es sich um alle dem Fachmann bekannten Typen an Zinkoxid handeln, wie z.B. ZnO-Granulat oder -Pulver. Das herkömmlicherweise verwendete Zinkoxid weist 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. The proportion of the total amount of further additives is 3 to 150 phr, preferably 3 to 100 phr and more preferably 5 to 80 phr. In the total amount of other additives are still 0.1 to 10 phr, preferably 0.2 to 8 phr, more preferably 0.2 to 4 phr, zinc oxide (ZnO). These may be any of the types of zinc oxide known to those skilled in the art, e.g. ZnO granules or powder. The conventionally used zinc oxide usually has a BET surface area of less than 10 m² / g. However, it is also possible to use so-called nano-zinc oxide having a BET surface area of 10 to 60 m 2 / g.
Die Vulkanisation wird erfindungsgemäß in Anwesenheit von vergleichsweise geringen Mengen an elementarem Schwefel in Kombination mit Tetrabenzylthiuramdisulfid (TBzTD) als Schwefelspender mit Hilfe von wenigstens N-tert.Butyl-2-benzothiazylsulfenamid (TBBS) als Vulkanisationsbeschleuniger durchgeführt. The vulcanization is carried out according to the invention in the presence of comparatively small amounts of elemental sulfur in combination with tetrabenzylthiuram disulfide (TBzTD) as sulfur donor with the aid of at least N-tert-butyl-2-benzothiazylsulfenamide (TBBS) as a vulcanization accelerator.
Die Menge an zugesetztem elementarem Schwefel, auch freiem Schwefel genannt, beträgt 0,25 bis 0,95 phr, bevorzugt 0,35 bis 0,7 phr, besonders bevorzugt 0,35 bis 0,6 phr. Die Menge an zugesetztem Schwefelspender TBzTD beträgt 1 bis 4 phr, bevorzugt 1,5 bis 4 phr, besonders bevorzugt 1,5 bis 3 phr. The amount of added elemental sulfur, also called free sulfur, is 0.25 to 0.95 phr, preferably 0.35 to 0.7 phr, more preferably 0.35 to 0.6 phr. The amount of added sulfur donor TBzTD is 1 to 4 phr, preferably 1.5 to 4 phr, more preferably 1.5 to 3 phr.
Die Menge an zugesetztem N-tert.Butyl-2-benzothiazylsulfenamid (TBBS) als Vulkanisationsbeschleuniger beträgt 1 bis 3 phr, bevorzugt 1 bis 2,5 phr, besonders bevorzugt 1,3 bis 2,4 phr. The amount of added N-tert-butyl-2-benzothiazyl sulfenamide (TBBS) as a vulcanization accelerator is 1 to 3 phr, preferably 1 to 2.5 phr, more preferably 1.3 to 2.4 phr.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung enthält die erfindungsgemäße Kautschukmischung mit 0,01 bis 0,15 phr vergleichsweise geringe Mengen des Beschleunigers 2-Mercaptobenzothiazol. Hierdurch ergibt sich eine ökonomisch sinnvolle Heizkinetik der erfindungsgemäßen Kautschukmischung bei der Vulkanisation. According to an advantageous development, the rubber mixture according to the invention contains 0.01 to 0.15 phr of comparatively small amounts of the accelerator 2-mercaptobenzothiazole. This results in an economically sensible heating kinetics of the rubber mixture according to the invention in the vulcanization.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind mehrere Beschleuniger in der Kautschukmischung enthalten. According to a preferred development of the invention, several accelerators are contained in the rubber mixture.
Besonders bevorzugt ist die Verwendung des Beschleunigers TBBS in Kombination mit Diphenylguanidin (DPG). Particularly preferred is the use of the accelerator TBBS in combination with diphenylguanidine (DPG).
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, bestehend aus Schwefel und Schwefelspender sowie den genannten Beschleunigern, in einer letzten Mischstufe wird die Fertigmischung erzeugt. Die Fertigmischung wird z.B. durch einen Extrusionsvorgang weiterverarbeitet und in die entsprechende Form gebracht. The preparation of the rubber mixture according to the invention is carried out according to the usual method in the rubber industry, in which first in one or more mixing stages, a base mixture with all components except the vulcanization system (sulfur and vulcanisationsbeeinflussende substances) is prepared. By adding the vulcanization system, consisting of sulfur and sulfur donors and the aforementioned accelerators, in a final mixing stage, the finished mixture is produced. The ready mix is e.g. further processed by an extrusion process and brought into the appropriate form.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Fahrzeugreifen bereitzustellen, der sich durch ein verbessertes Abriebverhalten und verbesserte Nassgriffeigenschaften auszeichnet. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass der Fahrzeugreifen in wenigstens einem Bauteil die erfindungsgemäße Kautschukmischung wie oben beschrieben enthält. Dabei gelten alle oben genannten Ausführungen zu den Bestandteilen und deren Merkmale. Another object of the present invention is to provide a vehicle tire characterized by improved abrasion performance and wet grip properties. This object is achieved in that the vehicle tire in at least one component contains the rubber mixture according to the invention as described above. All the above explanations regarding the components and their characteristics apply.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Bauteil um einen Laufstreifen. Wie dem Fachmann bekannt ist, hängen die Abriebresistenz und die Nassgriffeigenschaften von Fahrzeugreifen maßgeblich von dem Abriebverhalten der Kautschukmischung des Laufstreifens ab. Bevorzugt handelt es sich bei dem Fahrzeugreifen um einen Fahrzeugluftreifen, besonders bevorzugt für Personenkraftwagen. The component is preferably a tread. As known to those skilled in the art, the abrasion resistance and wet grip properties of vehicle tires are critically dependent on the abrasion performance of the rubber compound of the tread. The vehicle tire is preferably a pneumatic vehicle tire, particularly preferably for passenger cars.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht, darin, das Abriebverhalten und die Nassgriffeigenschaften von Fahrzeugreifen zu verbessern. Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die Verwendung der oben beschriebenen Kautschukmischung mit allen Ausführungsformen und Merkmalen in Fahrzeugreifen. Another object of the present invention is to improve the abrasion performance and wet grip properties of vehicle tires. This object is achieved according to the invention by the use of the rubber mixture described above with all embodiments and features in vehicle tires.
Die Erfindung soll nun anhand von Vergleichs- und Ausführungsbeispielen, die in der Tabelle 1 zusammengefasst sind, näher erläutert werden. The invention will now be explained in more detail with reference to comparative and exemplary embodiments, which are summarized in Table 1.
Die Vergleichsmischungen sind mit V, die erfindungsgemäßen Mischungen sind mit E gekennzeichnet. The comparison mixtures are with V, the mixtures according to the invention are marked with E.
Die Mischungsherstellung erfolgte unter üblichen Bedingungen in zwei Stufen in einem Tangentialinnenmischer. Aus sämtlichen Mischungen wurden Prüfkörper durch optimale Vulkanisation unter Druck bei 160 °C hergestellt und mit diesen Prüfkörpern für die Kautschukindustrie typische Materialeigenschaften mit den im Folgenden angegebenen Testverfahren ermittelt.
- • Shore-A-Härte bei Raumtemperatur (RT) gemäß
DIN ISO 7619-1 - • Rückprallelastizität bei Raumtemperatur (RT) gemäß
DIN 53 512
- • Shore A hardness at room temperature (RT) according to
DIN ISO 7619-1 - • Rebound resilience at room temperature (RT) according to
DIN 53 512
Ferner wurden die Vergleichsmischungen und die erfindungsgemäßen Kautschukmischungen nach im Stand der Technik bekannter Vorgehensweise durch Extrusion, Auflegen auf einen jeweiligen Reifenrohling und anschließender Vulkanisation der Reifenrohlings im Laufstreifen von Fahrzeugreifen verbaut. Further, the comparative blends and rubber blends of the present invention were incorporated by art-known procedures by extrusion, laying on a respective green tire and then vulcanizing the green tires in the tread of vehicle tires.
Anschließend wurden die Fahrzeugreifen auf folgende Eigenschaften getestet:
Ferner wurden Fahrzeugluftreifen der Dimension 205/55 R16 mit einem Laufstreifen aus den jeweiligen Mischungen hergestellt und mit den Reifen Versuche zum Nassbremsen auf Asphalt (low µ) und Asphalt (high µ) sowie zum Bremsen auf trockenem Asphalt (Trockenbremsen) und zum Rollwiderstand durchgeführt. Ferner wurde der Abrieb über den Gewichtsverlust der jeweiligen Reifen gemessen. Subsequently, the vehicle tires were tested for the following properties:
Furthermore, 205/55 R16 pneumatic vehicle tires were manufactured with a tread of the respective mixtures and the tires were used for wet braking on asphalt (low μ) and asphalt (high μ) and for braking on dry asphalt (dry braking) and for rolling resistance. Further, the abrasion was measured by the weight loss of the respective tires.
Die ermittelten Werte wurden in Performance (Leistung) umgerechnet, wobei die Vergleichsmischung V1 bei jeder getesteten Eigenschaft auf 100 % Performance normiert wurde. Alle anderen Mischungsleistungen beziehen sich auf diese Vergleichsmischung V1. Hierbei bedeuten Werte < 100 % eine Verschlechterung in der Eigenschaften, während Werte > 100 % eine Verbesserung darstellen. The determined values were converted into performance, whereby the comparison mixture V1 was normalized to 100% performance for each property tested. All other mixing powers relate to this comparison mixture V1. Here, values <100% mean a deterioration in properties, while values> 100% are an improvement.
Tabelle 1 Table 1
Verwendete Substanzen aus Tabelle 1: Substances used from Table 1:
- a) SBR: Styrol-Butadien-Kautschuk: SBR 1500, ESBR INTOL 1500, Polimeri Europa, nicht ölverstreckt. a) SBR: styrene-butadiene rubber: SBR 1500, ESBR INTOL 1500, Polimeri Europa, not oil-drawn.
- b) SBR: Styrol-Butadien-Kautschuk: SBR 1723, ESBR INTOL 1723, Polimeri Europa, ölverstreckt b) SBR: styrene-butadiene rubber: SBR 1723, ESBR INTOL 1723, Polimeri Europa, oil-drawn
Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, weisen die erfindungsgemäßen Kautschukmischungen E1, E2 und E3 gegenüber ihrer jeweiligen Referenz V1, V2 bzw. V3 deutlich verbesserte Nassbremseigenschaften und eine deutlich höhere Abriebresistenz im Reifentest auf. Gleichzeitig werden Rollwiderstand und Trockenbremsen nicht signifikant nachteilig beeinflusst. As can be seen from Table 1, the rubber mixtures E1, E2 and E3 according to the invention have significantly improved wet-braking properties and a significantly higher abrasion resistance in the tire test with respect to their respective reference V1, V2 or V3. At the same time rolling resistance and dry braking are not significantly adversely affected.
Somit ist es mit den erfindungsgemäßen Kautschukmischungen möglich Fahrzeugreifen, insbesondere Fahrzeugluftreifen, herzustellen, die ein verbessertes Abriebverhalten und verbesserte Nassbremseigenschaften aufweisen ohne Nachteile hinsichtlich der sonstigen Anforderungen, wie Rollwiderstand und Trockenbremsen, zu zeigen. Thus, it is possible with the rubber mixtures according to the invention to produce vehicle tires, in particular pneumatic vehicle tires, which have an improved abrasion behavior and improved wet braking properties without disadvantages as regards other requirements, such as rolling resistance and dry braking.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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