DE102018207737A1

DE102018207737A1 - Schwefelvernetzbare Kautschukmischung zur Herstellung eines Bauteils eines Fahrzeugluftreifens, Fahrzeugluftreifen und Verwendungen der schwefelvernetzbaren Kautschukmischung

Info

Publication number: DE102018207737A1
Application number: DE102018207737.1A
Authority: DE
Inventors: Dieter Jeromin; Silke Kretschmar; Marion Schellenberg
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2018-05-17
Filing date: 2018-05-17
Publication date: 2019-11-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine schwefelvernetzbare Kautschukmischung zur Herstellung eines Bauteils eines Fahrzeugluftreifens umfassend 100 phr mindestens eines Kautschuks, mindestens ein Verarbeitungshilfsmittel, mindestens ein Vulkanisationsmittel und 1 bis 200 phr mindestens eines anorganischen Materials, wobei das anorganische Material zumindest ein Metallkation umfasst. Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen umfassend die schwefelvernetzbare Kautschukmischung sowie Verwendungen der schwefelvernetzbaren Kautschukmischung.

Description

Die Erfindung betrifft eine schwefelvernetzbare Kautschukmischung zur Herstellung eines Bauteils eines Fahrzeugluftreifens. Die Erfindung betrifft auch einen Fahrzeugluftreifen umfassend die schwefelvernetzbare Kautschukmischung sowie Verwendungen der schwefelvernetzbaren Kautschukmischung.
Luftreifen erhalten ihre Funktion dadurch, dass sie mit Luft gefüllt sind. Bei einer Reifenpanne entweicht jedoch häufig die Luft aus dem Luftreifen. Im luftleeren Zustand können Luftreifen die Last nur für einen kurzen Zeitraum tragen. Üblicherweise führt die Fahrt im luftleeren Zustand schnell zu einer Zerstörung des Reifens und somit dazu, dass ein Fahrzeug mit einer Reifenpanne nicht ausreichend weit fahren kann, um zur nächsten Werkstatt zu gelangen.
Im Stand der Technik sind verschiedene Kautschukmischungen bekannt:

US 2011/0180301 A1 offenbart Zusammensetzungen umfassend ein Polymer und ein Antiflammmittel.
EP 2 331 349 B1 offenbart eine Kautschukmischung umfassend 30 bis 100 phr zumindest eines Halobutylkautschuks und 5 bis 100 phr einer Trockengemisch-Verbindung, die wenigstens 25% zumindest einer delaminierten Alumohydrosilikat-Modifikation enthält.

Eine Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, besteht darin, eine Kautschukmischung oder ein vulkanisiertes Bauteil, beispielsweise ein Bauteil eines Fahrzeugluftreifens, bereitzustellen, die oder das im Pannenlauf länger einsatzbereit ist.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine schwefelvernetzbare Kautschukmischung, bevorzugt zur Herstellung eines Bauteils eines Fahrzeugluftreifens, umfassend:

- 100 phr mindestens eines Kautschuks,
- mindestens ein Verarbeitungshilfsmittel,
- mindestens ein Vulkanisationsmittel und
- 1 bis 200 phr mindestens eines anorganischen Materials, wobei das anorganische Material zumindest ein Metallkation umfasst.

Es ist eine besondere Leistung der vorliegenden Erfindung erkannt zu haben, dass die Funktion eines Fahrzeugluftreifens im Pannenlauf, d.h. im luftleeren Zustand, insbesondere durch die hohe thermische Energie hervorgerufen wird. Diese Reibung entsteht meistens zwischen der Reifeninnenseite und der Felge. Nicht selten kommt es dabei sogar zu einem Brand des Luftreifens. Es war daher eine besonders große Leistung der vorliegenden Erfindung, eine schwefelvernetzbare Kautschukmischung mit einem anorganische Material herstellen zu können, welche beim Einsatz in einem Fahrzeugluftreifen dazu führt, dass dieser länger im Pannenlauf funktionsfähig eingesetzt werden kann. Der Einsatz eines anorganischen Materials in einer erfindungsgemäßen Kautschukmischung in der Menge 1 bis 200 phr hat den technischen Effekt, dass beim Pannenlauf die Geschwindigkeit eines Temperaturanstieges oder die maximal erreichte Temperatur an der erhitzten erfindungsgemäßen Kautschukmischung in einem Reifen reduziert werden. Dies hat den Vorteil, dass der Fahrzeugluftreifen mit einer erfindungsgemäßen Kautschukmischung länger im Pannenlauf funktionsfähig bleibt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Ausdruck „anorganisches Material“ sämtliche chemische Verbindungen und chemische Zusammensetzungen, welche in ihrer Summenformel keinen Kohlenstoff enthalten, wobei der Ausdruck „anorganisches Material“ auch Carbonate, Kohlenstoff-Nanoröhrchen und Graphen umfasst
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Ausdruck „Metallkation“ weder die Kationen der Halbmetalle des Periodensystems noch die Kationen des Germaniums, Antimons oder des Poloniums.
Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Kautschukmischung wie vorstehend beschrieben, wobei die Kautschukmischung

- 1 bis 20 phr mindestens eines Verarbeitungshilfsmittel und/oder
- 1 bis 10 phr mindestens eines Vulkanisationsmittels umfasst.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind Vulkanisationsmittel beispielsweise S, ZnO, und bevorzugt umfassen die Vulkanisationsmittel auch Vulkanisationsbeschleuniger.
Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Kautschukmischung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei das Metallkation des anorganischen Materials kein Zink-Kation ist, bevorzugt überhaupt kein Übergangsmetall-Kation ist.
Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Kautschukmischung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei das anorganische Material anstelle des Metallkations

- zumindest ein Alkalimetallkation oder zumindest ein Erdalkalimetallkation in stöchiometrischen Mengen umfasst, bevorzugt zumindest ein Erdalkalimetallkation in stöchiometrischen Mengen umfasst, und/oder
- zumindest eine Carbonat-Einheit (CO₃ ^2-) in stöchiometrischen Mengen umfasst, bevorzugt eine Carbonat-Einheit (CO₃ ^2-) und eine Hydroxid-Einheit (HO^-) in stöchiometrischen Mengen.

Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass sich anorganische Materialien, welche die vorstehend Kationen umfassen, besonders gut mit Kautschukmischungen vermischen lassen. Dies liegt insbesondere daran, dass die vorstehend beschriebenen Kationen keine zu hohe positive Ladung aufweisen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet der Ausdruck „in stöchiometrischen Mengen“ bevorzugt, dass in der chemischen Summenformel der stöchiometrische Koeffizient

- des jeweiligen chemischen Elements, wie beispielsweise vorstehend beschrieben ein Alkalimetall oder ein Alkalimetallkation, oder
- der jeweiligen Formeleinheit, wie beispielsweise vorstehend beschrieben eine Carbonat-Einheit (CO₃ ^2-) oder eine Hydroxid-Einheit (HO^-),

Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Kautschukmischung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die allgemeine Summenformel des anorganischen Materials der folgenden Formel I oder Formel II entspricht: - A_bM_n· zH₂O, (I) oder - A_bM_n(OH)_y· zH₂O, bevorzugt mit b = n + 2y, (II) ist, wobei

- A ein Alkalimetallkation und/oder ein Erdalkalimetallkation ist, bevorzugt ein Erdalkalimetallkation,
- M = O^-2, CO₃ ^-2, SiO₃ ^-2 oder AlO₃ ^-3 ist, bevorzugt ist M = CO₃ ^-2;
- z im Bereich von 0 bis 20 liegt, bevorzugt im Bereich von 1 bis 20, besonders bevorzugt im Bereich von 1 bis 12, und
- b, n und y stöchiometrisch so ausgewählt sind, dass die in der Summenformel dargestellt chemische Einheit insgesamt elektrisch neutral ist.

Ein Vorteil der beiden vorstehend beschriebenen Aspekte der vorliegenden Erfindung ist, dass während des Erhitzens der Kautschukmischung beim Pannenlauf ein Gas freigesetzt wird, welches die Geschwindigkeit des Erhitzens der Kautschukmischung im Reifen reduziert oder verhindert, und somit den Pannenlauf des entsprechenden Reifens verlängert.
Besonders bevorzugt umfasst in der vorstehenden Formel (I) oder in der vorstehenden Formel (II) A Ca²⁺ und/oder Mg ²⁺; bevorzugt zumindest Mg ²⁺.
Bevorzugt ist in der vorstehenden Formel (I)
A = Ca²⁺ und/oder Mg ²⁺ und
M = CO₃ ^-2 und
n = b und
z liegt im Bereich von 0 bis 20, bevorzugt ist z = 0.
Bevorzugt ist in der vorstehenden Formel (II)
A = Mg ²⁺ und
M = CO₃ ^-2 und
b = n + 2y und
y = 2 und
z liegt im Bereich von 1 bis 12, bevorzugt im Bereich von 2 bis 6.
Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Kautschukmischung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei das anorganische Material einen endothermen Peak in einer DSC-Messung (Dynamische Differenzkalorimetrie) beim Temperaturanstieg der DSC-Messung aufweist und das Peakmaximum des endothermen Peaks im Bereich von 250 bis 350 °C liegt, bevorzugt im Bereich von 275 °C bis 325 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 300 °C bis 315 °C, wobei der Temperaturanstieg der DSC-Messung bevorzugt konstant, bevorzugt im gesamten Temperaturbereich von 30 °C bis 400 °C, ist und bevorzugt 10 K/min beträgt.
Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass Hydratwasser in dem Temperaturbereich freigesetzt wird, welcher zwischen der Betriebstemperatur eines Fahrzeugluftreifens im Normalbetrieb und der Temperatur des Fahrzeugluftreifens liegt, welche im Pannenlauf vorliegt bzw. bei der eine Kautschukmischung sich entzünden kann. Das freigesetzte Hydratwasser liegt dabei bei deren Freisetzung im gasförmigen Zustand vor.
Besonders bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Kautschukmischung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei

- die Kautschukmischung mindestens 50 phr des anorganischen Material umfasst, bevorzugt mindestens 70 phr, besonders bevorzugt 70 bis 90 phr, und/oder
- das anorganische Material
- - zumindest eine Carbonat-Einheit (CO₃ ^2-) in stöchiometrischen Mengen umfasst und
- - einen exothermen Peak in einer DSC-Messung (Dynamische Differenzkalorimetrie) beim Temperaturanstieg der DSC-Messung aufweist und das Peakminimum des exothermen Peaks im Bereich von 400 bis 600 °C liegt, bevorzugt im Bereich von 425 °C bis 550 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 450 °C bis 500 °C, wobei der Temperaturanstieg der DSC-Messung bevorzugt konstant, bevorzugt im gesamten Temperaturbereich von 30 °C bis 600 °C, ist und bevorzugt 10 K/min beträgt.

Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass Kohlenstoffdioxid in einem hohen Temperaturbereich freigesetzt wird, und somit besonders in diesem Temperaturbereich relativ wenig Wärme freisetzt und wärmebeständig ist. Die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Kautschukmischung ist daher insbesondere gut geeignet für den Einsatz in Fahrzeugreifen für LKWs, Trucks, Landwirtschaftsfahrzeugen und Spezialfahrzeugen, wie beispielsweise militärischen Fahrzeugen, da bei solchen Reifen höhere Temperaturen im Pannenlauf auftreten können. Des Weiteren ergibt sich hier der Effekt, dass das gasförmige freigesetzte Kohlenstoffdioxid Innendruck des Reifens zumindest zeitweise erhöht. Dies verlängert die Funktionsfähigkeit des Reifens im Pannenlauf, insbesondere wenn das anorganische Material die Luftdichtigkeit der erfindungsgemäßen Kautschukmischung wie nachstehend beschriebenen erhöht, wobei das anorganische Material in einer Menge von mindestens 30 vorliegt, bevorzugt von mindestens 90 phr.
Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Kautschukmischung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei der mindestens eine Kautschuk mindestens eine Verbindung, bevorzugt eine, zwei oder drei Verbindungen, umfasst ausgesucht aus Gruppe bestehend aus Halobutylkautschuk, Butylkautschuk, Naturkautschuk, epoxidiertem Naturkautschuk (ENR), Butadienkautschuk und Styrol-Butadien-Kautschuk, wobei der mindestens eine Kautschuk bevorzugt zumindest Halobutylkautschuk umfasst.
Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass die vorstehend beschriebenen Kautschukarten sich besonders gut mit einem anorganischen Material wie vorstehend beschrieben der verschiedenen anorganischen Materialien wie vorstehend beschrieben vermischt werden können.
Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Kautschukmischung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei das mindestens eine Verarbeitungshilfsmittel einen oder zwei Weichmacher umfasst ausgesucht aus der Gruppe bestehend aus Mineralölen und Harzen, wobei das mindestens eine Verarbeitungshilfsmittel bevorzugt zumindest ein Mineralöl umfasst.
Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass sich Mineralöle aufgrund ihrer hohen Temperaturbeständigkeit besonders gut als Verarbeitungshilfsmittel oder Weichmacher in einer erfindungsgemäßen Kautschukmischung eignen. Außerdem sind sie wirtschaftlicher, insbesondere kostengünstig.
Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Kautschukmischung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die Kautschukmischung Füllstoffe umfasst, wobei die Füllstoffe
mindestens eine Verbindung umfassen ausgesucht aus der Gruppe bestehend aus Ruß und Silica, bevorzugt Ruß,
und/oder
in einer Gesamtmenge von 1 bis 200 phr vorliegen, bevorzugt in einer Gesamtmenge von 1 bis 100 phr, besonders bevorzugt in einer Gesamtmenge von 1 bis 60 phr.
Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass die Verarbeitbarkeit im Mischer und in nachgeschalteten Verarbeitungsschritten wie z. B. Extrusion mit den vorstehend beschriebenen Menge besonders vorteilhaft ist. Füllstoffe und insbesondere verstärkende Füllstoffe wie Ruß verleihen einer vulkanisierten Kautschukmischung bestimmte gewünschte Eigenschaften, die für den technischen Einsatz der Mischung im Einzelfall relevant sind.
Erfindungsgemäß enthält die schwefelvernetzbare Kautschukmischung wenigstens einen Ruß. Ruße sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung prinzipiell sämtliche im Stand der Technik bekannten Ruß-Typen, wie beispielsweise der Ruß N 660. Bevorzugt wird jedoch ein Ruß eingesetzt, der eine Jodadsorptionszahl gemäß ASTM D 1510 von 20 bis 180 g/kg, besonders bevorzugt 30 bis 140 g/kg, und eine DBP-Zahl gemäß ASTM D 2414 von 30 bis 200 ml/100 g, bevorzugt 90 bis 180 ml/100g, besonders bevorzugt 110 bis 180 ml/100g, aufweist. Ein besonders geeigneter Ruß im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist beispielsweise ein Ruß des ASTM-Typs N339 mit einer Jodadsorptionszahl von 90 g/kg und einer DBP-Zahl von 120 ml/100g.
Die erfindungsgemäße Kautschukmischung kann ferner optional wenigstens eine Kieselsäure als Füllstoff enthalten. Kieselsäuren sind verstärkende Füllstoffe. Bei der optional enthaltenen Kieselsäure kann es sich um sämtliche im Stand der Technik bekannten Typen handeln.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Kautschukmischung 0,1 bis 30 phr wenigstens einer Kieselsäure, bevorzugt 5 bis 30 phr mindestens einer Kieselsäure.
Die Begriffe „Kieselsäure“, „Silica“ und „Silika“ werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung synonym verwendet.
Bei den Kieselsäuren kann es sich um im Stand der Technik 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 DIN ISO 9277 und DIN 66132) von 35 bis 350 m²/g, bevorzugt von 35 bis 260 m²/g, besonders bevorzugt von 70 bis 235 m²/g und ganz besonders bevorzugt von 70 bis 205 m²/g, und eine CTAB-Oberfläche (gemäß ASTM D 3765) von 30 bis 400 m²/g, bevorzugt von 30 bis 255 m²/g, besonders bevorzugt von 65 bis 230 m²/g und ganz besonders bevorzugt von 65 bis 200 m²/g, aufweist.
Derartige Kieselsäuren führen z. B. in Kautschukmischungen für innere Reifenbauteile zu besonders guten physikalischen Eigenschaften der Vulkanisate. Außerdem können sich dabei Vorteile in der Mischungsverarbeitung durch eine Verringerung der Mischzeit bei gleichbleibenden Produkteigenschaften ergeben, die zu einer verbesserten Produktivität führen. Als Kieselsäuren können somit z. B. sowohl jene des Typs Ultrasil® VN3 (Handelsname) der Firma Evonik als auch Kieselsäuren mit einer vergleichsweise niedrigen BET-Oberfläche (wie z. B. Zeosil® 1115 oder Zeosil® 1085 der Firma Solvay) als auch hoch dispergierbare Kieselsäuren, so genannte HD-Kieselsäuren (z. B. Zeosil® 1165 MP der Firma Solvay).
Die optional enthaltene Kieselsäure kann in Form von angebundene oder nicht angebundene Kieselsäure enthalten sein.
Für den Fall dass die Kieselsäure in Form angebundener Kieselsäure vorliegt, enthält die Kautschukmischung bevorzugt wenigstens ein Silan-Kupplungsagens. Silan-Kupplungsagenzien werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch als „Silan“ bezeichnet.
Hierbei können ein oder mehrere verschiedene Silan-Kupplungsagenzien in Kombination miteinander eingesetzt werden. Die Kautschukmischung kann somit ein Gemisch verschiedener Silane enthalten.
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 sämtliche im Stand der Tewchnik 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 -S_x- (mit x = 2 bis 8).
Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Kautschukmischung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei das anorganische Material in Form von Partikeln vorliegt und mindestens 10 Gew.-%, bevorzugt mindestens 50 Gew.-%, dieser Partikel des anorganischen Materials ein Verhältnis von Partikellängen zu der Partikelbreite im Bereich von 1,0 bis 10 aufweisen, bevorzugt im Bereich von 1,0 bis 5, besonders bevorzugt im Bereich von 1,0 bis 2,8.
Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass die vorstehend beschriebenen Partikel aufgrund der vorstehend beschriebenen Verhältnisse eine besonders große Oberfläche aufweisen und somit in einem kürzeren Zeitraum mehr Wärme aufnehmen können. Außerdem erhöhen die vorstehend beschriebenen Verhältnisse von Partikellängen zu der Partikelbreite die Luftdichtigkeit einer erfindungsgemäßen Kautschukmischung. Beides führt zu einem längeren Pannenlauf des Fahrzeugluftreifens mit einer erfindungsgemäßen Kautschukmischung.
Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Kautschukmischung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei das anorganische Material in Form von Partikeln vorliegt und die durchschnittliche Partikelgröße der Gesamtmenge der Partikel oder die Größe von mindestens 95 % der Partikel des anorganischen Materials ist im Bereich von 0,1 µm bis 1 mm liegt, besonders bevorzugt im Bereich von 1 µm bis 0,5 mm, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 10 µm bis 0,2 mm, insbesondere ganz besonders bevorzugt im Bereich von 40 µm bis 100 µm. Die Bestimmung der durchschnittlichen Partikelgröße oder der Größe von mindestens 95 % der Partikel sollte bevorzugt mittels Laserbeugung erfolgen.
Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass die vorstehend beschriebenen Partikel aufgrund der vorstehend beschriebenen Verhältnisse eine besonders große Oberfläche aufweisen und somit in einem kürzeren Zeitraum mehr Wärme aufnehmen können. Außerdem erhöhen die vorstehend beschriebenen Partikelgrößen ebenfalls die Luftdichtigkeit einer erfindungsgemäßen Kautschukmischung. Beides führt zu einem längeren Pannenlauf des Fahrzeugluftreifens mit einer erfindungsgemäßen Kautschukmischung.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegt das anorganische Material einer erfindungsgemäßen Kautschukmaterialmischung bevorzugt in Form eines rieselfähigen Pulvers vor.
Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Kautschukmischung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die Kautschukmischung eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 0,25 W/(m · K) aufweist, bevorzugt mindestens 0,3 W/(m · K).
Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass die vorstehend beschriebene Kautschukmischung aufgrund der vorstehend beschriebenen Wärmeleitfähigkeit Wärme schneller verteilen kann und sich eine solche bevorzugte erfindungsgemäße Kautschukmischung daher weniger erwärmt als eine Kautschukmischung mit einem anderen anorganischem Material. Dies führt zu einem längeren Pannenlauf des Fahrzeugluftreifens mit einer erfindungsgemäßen Kautschukmischung.
Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Kautschukmischung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei das anorganische Material beim Erhitzen im Bereich von 100 °C bis 300 °C mindestens 1 Gew.-% oder mindestens 5 Gew.-% Wasser, bevorzugt Hydratwasser, freisetzt, bezogen auf die Gesamtmenge des anorganischen Materials vor dem Erhitzen, bevorzugt erfolgt das Erhitzen mit 10 K/min.
Der Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung wurde bereits vorstehend beschrieben.
Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Kautschukmischung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei das anorganische Material beim Erhitzen im Bereich von 100 °C bis 500 °C Kohlenstoffdioxid freisetzt, bevorzugt mindestens 5 Gew.-% Kohlenstoffdioxid, besonders bevorzugt mindestens 20 Gew.-% Kohlenstoffdioxid, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge des anorganischen Materials vor dem Erhitzen. Bevorzugt erfolgt das Erhitzen mit 10 K/min und die Freisetzung der 5 Gew.-% oder 20 Gew.-% Kohlenstoffdioxid bezieht sich nur auf den Bereich von 300 °C bis 500 °C.
Der Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung wurde bereits vorstehend beschrieben.
Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Kautschukmischung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die Kautschukmischung

- Stearinsäure, bevorzugt in einer Menge von 0,1 bis 8 phr, und/oder
- ZnO, bevorzugt in einer Menge von 0,1 bis 8 phr,

ZnO ist Bestandteil des Vernetzungssystems. Dies gilt insbesondere für Halobutylkautschuk. Stearinsäure beeinflusst die Vernetzungsgeschwindigkeit durch Einstellung eines bevorzugten ph-Wertes in der Mischung. Durch die vorstehend beschriebenen Mengen kann die Verarbeitbarkeit für die eingesetzte Extrusionsanlage und für den eingesetzen Vulkanisationsprozess optimiert werden, insbesondere kann ungewünschte Anvulkanisation, dies ist der sogenannte Scorch, vermieden werden. Stearinsäure kann außerdem die Verarbeitung der extrudierten Bauteile optimieren, da es die Klebrigkeit beeinflusst.
Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Kautschukmischung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei das anorganische Material mindestens eine Verbindung umfasst ausgesucht aus der Gruppe bestehend aus Carbonaten, Hydroxiden und Mischungen daraus, bevorzugt besteht das anorganische Material aus einer Verbindung oder aus beiden Verbindungen ausgesucht aus der Gruppe bestehend aus Carbonaten und Hydroxiden.
Besonders bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Kautschukmischung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei das anorganische Material mindestens eine Verbindung oder mindestens zwei Verbindungen umfasst ausgesucht aus der Gruppe bestehend aus Huntit, Hydromagnesit, Calciumcarbonat, Magnesiumhydroxid und Aluminiumhydroxid, ganz besonders bevorzugt besteht das anorganische Material aus einer Verbindung oder aus beiden Verbindungen ausgesucht aus der Gruppe bestehend aus Huntit und Hydromagnesit.
Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass diese Materialien in einer erfindungsgemäßen Kautschukmischung besonders gut geeignet sind. Huntit umfasst dabei vorteilhafterwiese vier Carbonat-Einheiten (CO₃ ^2-) in seiner chemischen Summenformel. Hydromagnesit umfasst dabei vorteilhafterwiese vier Carbonat-Einheiten (CO₃ ^2-) und zwei Hydroxid-Einheiten (HO^-) in seiner chemischen Summenformel.
Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Kautschukmischung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei das anorganische Material in einer Menge von mindestens 30 phr vorliegt, bevorzugt in einer Menge von mindestens 70 phr, besonders bevorzugt ist, wenn Menge von 70 phr bis 90 phr vorliegt.
Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Kautschukmischungen mit mindestens 70 phr an anorganischem Material besonders gute Werte bei der Luftdichtigkeit der Kautschukmischung aufweist. Dies hat den Vorteil, dass die beim Erwärmen freigesetzten Gase, wie beispielsweise Wasser oder Kohlendioxid wie vorstehend beschreiben, möglichst lange in den Fahrzeugluftreifen im Pannenlauf aufgehalten werden können. Zudem reduziert dies die Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs und/oder der maximal erreichten Temperatur einer erfindungsgemäßen Kautschukmischung beim Pannenlauf.
Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Kautschukmischung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei das anorganische Material in einer Menge von nicht mehr als 90 phr vorliegt oder in einer Menge von 30 bis 90 phr vorliegt, bevorzugt in einer Menge von 70 bis 90 phr oder in einer Menge von 30 phr bis 50 phr.
Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Kautschukmischung mehrere der vorstehend beschriebenen Vorteile aufweist.
Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Kautschukmischung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die Kautschukmischung zur Herstellung eines Innerliners oder eines Stützelements eines Fahrzeugluftreifens geeignet ist. Dies hat die nachstehend beschriebenen Vorteile.
In besonders hohem Maße bevorzugt ist eine Kautschukmischung wie vorstehend beschrieben, zur Herstellung eines Bauteils eines Fahrzeugluftreifens, umfassend:

- 100 phr mindestens eines Kautschuks,
- 1 bis 20 phr mindestens eines Verarbeitungshilfsmittel,
- 1 bis 10 phr mindestens eines Vulkanisationsmittels und
- 70 bis 90 phr mindestens eines anorganischen Materials,

- das anorganische Material zumindest ein Erdalkalimetallkation in stöchiometrischen Mengen und zumindest eine Carbonat-Einheit (CO₃ ^2-) in stöchiometrischen Mengen umfasst,
- einer des mindestens einen Kautschuks Halobutylkautschuk ist,
- die Verarbeitungshilfsmittel Mineralöle umfassen,
- die Füllstoffe Ruß in einer Gesamtmenge von 1 bis 200 phr umfassen,
- das anorganische Material beim Erhitzen im Bereich von 100 °C bis 300 °C-mindestens 5 Gew.-% Hydratwasser freisetzt und beim Erhitzen im Bereich von 300 °C bis 500 °C mindestens 10 Gew.-% Kohlenstoffdioxid freisetzt, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge des anorganischen Materials vor dem Erhitzen und
- die Kautschukmischung Stearinsäure in einer Menge von 0,1 bis 8 phr und ZnO in einer Menge von 0,1 bis 8 phr umfasst.

In besonders hohem Maße bevorzugt ist auch eine Kautschukmischung wie vorstehend beschrieben, zur Herstellung eines Bauteils eines Fahrzeugluftreifens, umfassend:

- 100 phr mindestens eines Kautschuks,
- 1 bis 20 phr mindestens eines Verarbeitungshilfsmittel,
- 1 bis 10 phr mindestens eines Vulkanisationsmittels und
- 30 bis 90 phr mindestens eines anorganischen Materials,

- das anorganische Material zumindest ein Erdalkalimetallkation in stöchiometrischen Mengen und zumindest eine Carbonat-Einheit (CO₃ ^2-) in stöchiometrischen Mengen umfasst,
- einer des mindestens einen Kautschuks Halobutylkautschuk ist,
- die Verarbeitungshilfsmittel Mineralöle umfassen,
- die Füllstoffe Ruß in einer Gesamtmenge von 1 bis 200 phr umfassen,
- die Kautschukmischung eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 0,25 W/(m · K) aufweist und
- die Kautschukmischung Stearinsäure in einer Menge von 0,1 bis 8 phr und ZnO in einer Menge von 0,1 bis 8 phr umfasst.

Die vorstehend beschriebenen vorteilhaften Aspekte einer erfindungsgemäßen Kautschukmischung gelten auch für sämtliche Aspekte nachstehend beschriebener Fahrzeugluftreifen und die nachstehend diskutierten vorteilhaften Aspekte erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen gelten entsprechend für sämtliche Aspekte einer erfindungsgemäßen Kautschukmischung.
Die Erfindung betrifft auch einen Fahrzeugluftreifen umfassend eine Kautschukmischung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei der Fahrzeugluftreifen einen Innerliner umfasst und der Innerliner die Kautschukmischung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben.
Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftstreifen wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei der Fahrzeugluftreifen mindestens ein integriertes Stützelement aufweist, wobei das integrierte Stützelement bevorzugt eine verstärkte Seitenwand ist. Vorstehend beschriebene Fahrzeugluftreifen sind beispielsweise SSR-Reifen der Firma Continental. Diese Stützelemente können aus Gummi oder aus einem thermoplastischen Material sein. Auch sind in den integrierten Stützelementen weitere verstärkende Elemente aus Metall, wie beispielsweise Stahldrähte oder Stahlkorde, möglich. Besonders bevorzugt sind Stützelemente aus Gummi. Diese Stützelemente befinden sich zwischen Innenschicht und den Festigkeitsträgerlagen der Karkasse.
Insbesondere die vorstehend als bevorzugt beschriebenen Fahrzeugluftstreifen, die mit in den Fahrzeugluftstreifen integrierten Stützelementen ausgestattet sind, werden im Pannenlauf relativ schnell geschädigt. Das Stützelement kann die Last im Pannenlauf nur für einen begrenzten Zeitraum tragen und ist insbesondere am Ende dieses begrenzten Zeitraumes einer besonders starken Reibung ausgesetzt. Während dieser Zeit wird es thermisch geschädigt und zersetzt sich irgendwann. Die Fahrzeugluftstreifen, die im Pannenlauf auf integrierten Stützelementen laufen, werden insbesondere deswegen thermisch geschädigt, da das Reiben des Innerliners des Fahrzeugluftreifens auf dem Stützelement Wärme erzeugt. Es ist daher besonders vorteilhaft, eine erfindungsmäßen Kautschukmischung in einem Fahrzeugluftreifen mit einem integrierten Stützelements einzubauen.
Die vorstehend beschriebenen vorteilhaften Aspekte einer erfindungsgemäßen Kautschukmischung und erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen gelten auch für sämtliche Aspekte nachstehend beschriebener Verwendungen und die nachstehend diskutierten vorteilhaften Aspekte erfindungsgemäßer Verwendungen gelten entsprechend für sämtliche Aspekte einer erfindungsgemäßen Kautschukmischung und erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung einer Kautschukmischung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben zur Herstellung eines Bauteils

- eines Reifens, bevorzugt eines Innerliners eines Fahrzeugluftreifen,
- eines Bauteils eines Riemens,
- eines Bauteils eines Gurtes
- eines Bauteils eines Schlauches oder
- eines Bauteils einer Luftfeder.

Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines anorganischen Materials wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben zur Verringerung der Wärmefreisetzung einer Kautschukmischung oder eines Bauteils wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben.
Die Wärmefreisetzung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt nach der Norm DIN EN 45545-2 unter Verwendung von 25 kW/m² Bestrahlung ermittelt. Der Maßstab für die Quantifizierung der Wärmefreisetzung ist hierbei der in der Norm ermittelte MAHRE-Wert.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines anorganischen Materials wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben zur Erhöhung der Steifigkeit der Kautschukmischung, bevorzugt zur Erhöhung der Steifigkeit der Kautschukmischung mit einer Temperatur von bis zu 220 °C, besonders bevorzugt zur Erhöhung der Steifigkeit der Kautschukmischung mit einer Temperatur im Temperaturbereich von 100 °C bis 220 °C.
Aufgrund der höheren Steifigkeit bei erhöhten Temperaturen kann eine erfindungsgemäße Kautschukmischung somit länger im Pannenlauf einen Fahrzeugluftreifens erfindungsgemäß verwendet werden.
Im Weiteren wird die vorliegende Erfindung anhand mehrerer experimenteller Beispiele und Figuren beschrieben.
Experimentelle Beispiele:
Probenherstellung durch Vulkanisation:
Die Mischungsherstellung erfolgte nach dem in der Kautschukindustrie üblichen Verfahren unter üblichen Bedingungen in zwei Stufen in einem Labormischer mit 300 Milliliter bis 3 Liter Volumen, bei dem zunächst in der ersten Mischstufe, d.h. in der Grundmischstufe, alle Bestandteile außer dem Vulkanisationssystem, d.h. dem Schwefel und vulkanisationsbeeinflussende Substanzen, für 200 bis 600 Sekunden bei 145 bis 175 °C, Zieltemperaturen von 152 bis 167 °C, vermischt wurden. Durch Zugabe des Vulkanisationssystems in der zweiten Stufe, die sogenannten Fertigmischstufe, wurde die Fertigmischung erzeugt, wobei für 180 bis 300 Sekunden bei 90 bis 120 °C gemischt wurde.
Aus sämtlichen Mischungen wurden Prüfkörper durch Vulkanisation bei 160°C hergestellt und mit diesen Prüfkörpern für die Kautschukindustrie typische Materialeigenschaften mit den im Folgenden angegebenen Testverfahren ermittelt.
Messmethoden:
Allgemeine Anmerkungen: Die eventuell zu verwenden Probekörper eines der nachstehend beschriebenen Messmethoden wurden mittels einer Kautschukzusammensetzung gemäß Tabelle 1 wie nachstehend beschrieben hergestellt.
Messung der Luftdichtigkeit
Die Ergebnisse wurden in Anlehnung an die Methode gemäß DIN 53 536 bei 70 °C Lufttemperatur ermittelt.
Wärmeleitfähigkeit
Die Ergebnisse wurden in Anlehnung an die Methode DIN 52612 ermittelt.
Dynamische Steifigkeitsmessung
Die Ergebnisse wurden in Anlehnung an die Methode DIN 53513 ermittelt.
TGA-Messung
Die Ergebnisse wurden mittels eines TGA-Instruments TG 209F1 Libra des Herstellers Netzsch ermittelt. Das Aufheizprogramm war wie folgt 35°C bis 800 °C mit einer Rampe von 10K/min. Es wurden 18,8 mg Probe aus einem Gemisch aus Huntit und Hydromagnesit in einen Schmelztiegel aus Keramik gefüllt. Das Umgebungsgas in der TGA-Messung war N2.
DSC-Messung
Die Ergebnisse wurden mittels eines DSC-Instruments DSC 204 F1 Phoenix des Herstellers Netzsch ermittelt. Das Aufheizprogramm war wie folgt 30°C bis 550 °C mit einer Rampe von 10K/min. Es wurden 3,6 mg Probe in einen Schmelztiegel aus Keramik gefüllt. Das Umgebungsgas in der DSC-Messung war N2.
Ergebnisse:

Tabelle 1: Experimentelle Daten der erfindungsgemäßen und nicht erfindungsgemäßen hergestellten Kautschukmischung

Bestandteil	Menge	MS	Vgl.-Exp. V1	Exp. E1	Exp. E2	Exp. E3	Exp. E4
			Nicht erfindgemäß	erfindgemäß	Erfindgemäß	Erfindgemäß	Erfindgemäß

Butylkautschuk CIIR, mittlerer Viskosität	phr	1	100	100	100	100	100
Ruß (N 660)	phr	1	55	55	55	55	55
Gesamtmenge an Huntit und Hydromagnesit	phr	1	0	30	50	70	90
Mineralöl	phr	1	8	8	8	8	8
ZnO	phr	1	3	3	3	3	3
Stearinsäure	phr	1	2	2	2	2	2
Weichmacher	phr	1	16	16	16	16	16
Schwefel	phr	2	0,4	0,4	0,4	0,4	0,4
Vulkanisationsbeschleuniger	phr	2	1	1	1	1	1
Anmerkung Tabelle 1: MS steht für Mischstufe

Tabelle 2: Experimentelle Daten der erfindungsgemäßen und nicht erfindungsgemäßen hergestellten Kautschukmischung

Eigenschaft	Einheit	Vgl.-Exp. V1	Exp. E1	Exp. E2	Exp. E3
		Nicht erfindgemäß	Erfindgemäß	Erfindgemäß	Erfindgemäß

Luftdichtigkeit	%	100	103	108	94
spezifische Wärmeleitfähigkeit	W / (m · K)	0,23	0,26	0,28	0,3

Erläuterungen zur Luftdichtigkeitsmessung:
Bei der vorstehend beschriebenen Messung zur Luftdichtigkeit wurden die verschiedenen Messwerte der Kautschukmischungen der Experimente V1, E1, E2 und E3 ermittelt und wie in Tab. 2 dargestellt im Vergleich zu Vergleichsexperiment V1 normiert. Hierbei ist zu beachten, dass bei dieser Messung hohe Werte eine schlechtere Luftdichtigkeit darstellen und niedrigere Werte eine bessere Luftdichtigkeit darstellen.
Aus Tabelle 2 kann daher geschlossen werden, dass Kautschukmischungen mit einem Anteil an anorganischem Material von mehr als 70 phr, wie die aus Experiment E3, eine verbesserte Luftdichtigkeit besitzen im Vergleich zu der Kautschukmischung des Vergleichsexperiment V1 mit 0 phr an anorganische Material.
Erläuterungen zur Wärmeleitfähigkeitsmessung:
Bei der vorstehend beschriebenen Messung zur Wärmeleitfähigkeit wurden die verschiedenen spezifischen Wärmeleitfähigkeiten der Kautschukmischungen der Experimente V1, E1, E2 und E3 ermittelt.
Aus Tabelle 2 kann daher geschlossen werden, dass Kautschukmischungen mit einem Anteil an anorganischem Material von mehr als 30 phr eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit besitzen im Vergleich zu der Kautschukmischung des Vergleichsexperiment V1 mit 0 phr an anorganische Material. Dies führt zu den vorstehend beschriebenen Vorteilen, da die Wärme somit schneller abtransportiert werden kann.
Figurenliste
Es zeigt:

1: Die Resultate einer TGA-Messung eines anorganischen Materials einer erfindungsgemäßen Kautschukmischung;
2: Die Resultate einer DSC-Messung eines anorganischen Materials einer erfindungsgemäßen Kautschukmischung;
3: Die Resultate einer Messung der dynamischen Steifigkeit einer erfindungsgemäßen vulkanisierten Kautschukmischung.

Erläuterungen zu Figur 1, TGA-Messung:
In 1 sind die Ergebnisse der TGA-Messung zu sehen, bei der ein Gemisch aus Huntit und Hydromagnesit als Beispiel eines anorganischen Materials einer erfindungsgemäßen Kautschukmischung erhitzt wurde. Auf der x-Achse ist die Temperatur in Grad Celsius angegeben und auf der y-Achse der jeweilige Massenverlust, wobei das anfängliche Gewicht der Probe auf 100 % normiert wurde. Das Umgebungsgas während der TGA-Messung ist bis 550°C Stickstoff und anschließend Sauerstoff gewesen und wurde mit einer Gasdurchflussrate von 20 Millilitern pro Minute durchgeführt.
In 1 sind vier Offsets O1, O2, O3 und O4 zu erkennen, welche jeweils zu einer entsprechenden Massenänderung dm 1, dm 2, dm 3 und dm 4 geführt haben.
Der erste Offsets O1 erfolgte um die 261 °C und führte zu einer Massenänderung dm 1 von ca. 8 %. Aufgrund dieser Massenreduktion von 8 % und dem stark endothermen Peak bei 311 °C wie in 2 (DSC-Messung) dargestellt, kann der erste Offsets O1 dem Verlust von Hydratwasser zugeordnet werden.
Der zweite Offsets O2 erfolgte um die 400 °C und führte zu einer Massenänderung dm 2 von ca. 27,4 %. Aufgrund dieser Massenreduktion von 27,4 % und dem leicht endothermen Peak bei 432°C wie in 2 (DSC-Messung) dargestellt, kann der zweite Offsets O2 der Zersetzung von dem Carbonat zugeordnet werden.
Erläuterungen zu Figur 2, DSC-Messung:
In 2 ist das Resultat der DSC-Messung grafisch dargestellt, wobei auf der x-Achse die Temperatur des jeweiligen Messpunkts abzulesen ist. Der Graph der DSC-Messung in 2 hat zwei y-Achsen, wobei die rechte y-Achse die Gasdurchflussrate angibt, welche Konstante bei 20 Millilitern pro Minute lag. Das verwendete Gas war in diesem Fall Stickstoff. Auf der linken y-Achse wird die während der Messung von der Probe freigesetzte oder entzogene Energie während des Erwärmens gezeigt. Hierbei ist wichtig, dass exotherme Reaktionen sich durch einen negativen Peak andeuten, wie dies neben der linken y-Achse dargestellt ist. Die in dem Graph in 2 zu sehende DSC-Kurve hat insbesondere drei Peaks P1, P2 und P3, wobei die Peaks P1 und P2 endothermen Peak darstellen und der Peak P3 einen exothermen Peak darstellt.
Wie vorstehend bereits beschrieben kann der Peak P1 bei 311 °C dem Verlust von Hydratwasser der Probe zugeordnet werden, da der Peak P1 stark exotherm ist und der erste Offsets O1 um die 261 °C zu einer Massenänderung dm 1 von ca. 8 % führte.
Wie vorstehend bereits beschrieben kann der Peak P2 bei 432 °C der Zersetzung von dem Carbonat der Probe zugeordnet werden, da der Peak P2 nur leicht exotherm ist und der zweite Offsets O2 um die 400 °C zu einer Massenänderung dm 2 von ca. 27,4 % führte.
Erläuterungen zu Figur 3, Messung der dynamischen Steifigkeit einer erfindungsgemäßen vulkanisierten Kautschukmischung:
In 3 sind die Ergebnisse der Steifigkeitsmessung grafisch dargestellt. Auf der x-Achse ist wiederum die Temperatur der jeweiligen Messpunkte angegeben. Auf der y-Achse ist das Modul E' in MPa logarithmisch angegeben. Die dynamische Steifigkeit wird mit dem Modul E' quantifiziert, da das Modul E' relevant für die Steifigkeit der Mischung im Pannenlauf ist. Ein hoher Wert ist wünschenswert, um den Reifen im Pannenlauf zu unterstützen. Durch die zunehmende Zerstörung des Reifens steigt die Temperatur und der Kühleffekt durch die Freisetzung von Wasserdampf oder anderen Materialien bei höheren Temperaturen beginnt.
Die vulkanisierten erfindungsmäßen Kautschukmischungen zersetzen sich nach der Wasserfreisetzung und das dynamische Modul E' der Vergleichsmischung und der erfindungsgemäßen Kautschukmischungen E1 bis E4 fallen.
In 3 ist gut zu erkennen, dass sämtliche erfindungsmäßen Kautschukmischungen der Experimente E1, E2, E3 und E4 steifer sind als die Kautschukmischung des Vergleichsexperiments V1, insbesondere gilt dies vorteilhafterweise für Temperaturen über 150 °C, welche in der Katuschukmischung beim Pannenlauf eines Fahrzeugluftreifens häufig erreicht werden. Aufgrund der höheren Steifigkeit bei erhöhten Temperaturen kann die Kautschukmischung somit länger im Pannenlauf einen erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste

G: Gasdurchfluss auf zweiter y-Achse
O1: erster Onset der TGA-Messung
O2: zweiter Onset der TGA-Messung
O3: dritter Onset der TGA-Messung
O4: vierter Onset der TGA-Messung
dm1: Massendifferenz des ersten Onsets der TGA-Messung
dm2: Massendifferenz des zweiten Onsets der TGA-Messung
dm3: Massendifferenz des dritten Onsets der TGA-Messung
dm4: Massendifferenz des vierten Onsets der TGA-Messung
P1: Peakmaximum des endothermen ersten Peaks der DSC-Messung
P2: Peakmaximum des endothermen zweiten Peaks der DSC-Messung
P3: Peakminimum des exothermen dritten Peaks der DSC-Messung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2011/0180301 A1 [0003]
EP 2331349 B1 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN ISO 9277 [0032]
DIN 66132 [0032]
Norm DIN EN 45545-2 [0063]

Claims

Schwefelvernetzbare Kautschukmischung, bevorzugt zur Herstellung eines Bauteils eines Fahrzeugluftreifens, umfassend: - 100 phr mindestens eines Kautschuks, - mindestens ein Verarbeitungshilfsmittel, - mindestens ein Vulkanisationsmittel und - 1 bis 200 phr mindestens eines anorganischen Materials, wobei das anorganische Material zumindest ein Metallkation umfasst.
Kautschukmischung nach Anspruch 1, wobei das anorganische Material anstelle des Metallkations - zumindest ein Alkalimetallkation oder zumindest ein Erdalkalimetallkation in stöchiometrischen Mengen umfasst, bevorzugt zumindest ein Erdalkalimetallkation in stöchiometrischen Mengen umfasst, und/oder - zumindest eine Carbonat-Einheit (CO₃ ^2-) in stöchiometrischen Mengen umfasst, bevorzugt eine Carbonat-Einheit (CO₃ ^2-) und eine Hydroxid-Einheit (HO^-) in stöchiometrischen Mengen.
Kautschukmischung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die allgemeine Summenformel des anorganischen Materials der folgenden Formel I oder Formel II entspricht: - A_bM_n· _ZH₂O, (I) oder - A_bM_n(OH)_y· zH₂O, bevorzugt mit b = n + 2y, (II) ist, wobei - A ein Alkalimetallkation und/oder ein Erdalkalimetallkation ist, bevorzugt ein Erdalkalimetallkation, - M = CO₃ ^-2, SiO₃ ^-2 oder AlO₃ ^-3 ist, bevorzugt ist M = CO₃ ^-2; - z im Bereich von 0 bis 20 liegt, bevorzugt im Bereich von 1 bis 20, besonders bevorzugt im Bereich von 1 bis 12, und - b, n und y stöchiometrisch so ausgewählt sind, dass die in der Summenformel dargestellt chemische Einheit insgesamt elektrisch neutral ist.
Kautschukmischung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das anorganische Material einen endothermen Peak (P1) in einer DSC-Messung (Dynamische Differenzkalorimetrie) beim Temperaturanstieg der DSC-Messung aufweist und das Peakmaximum des endothermen Peaks (P1) im Bereich von 250 bis 350 °C liegt, bevorzugt im Bereich von 275 °C bis 325 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 300 °C bis 315 °C, wobei bevorzugt der Temperaturanstieg der DSC-Messung konstant ist und 10 K/min beträgt.
Kautschukmischung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Kautschuk mindestens eine Verbindung umfasst ausgesucht aus Gruppe bestehend aus Halobutylkautschuk, Butylkautschuk, Naturkautschuk, epoxidierter Naturkautschuk, Butadienkautschuk und Styrol-Butadien-Kautschuk, wobei der mindestens eine Kautschuk bevorzugt zumindest Butylkautschuk umfasst.
Kautschukmischung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Verarbeitungshilfsmittel einen oder zwei Weichmacher umfasst ausgesucht aus der Gruppe bestehend aus Mineralölen und Harzen, wobei das mindestens eine Verarbeitungshilfsmittel bevorzugt zumindest ein Mineralöl umfasst.
Kautschukmischung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kautschukmischung Füllstoffe umfasst, wobei die Füllstoffe mindestens eine Verbindung umfassen ausgesucht aus der Gruppe bestehend aus Ruß und Silica, bevorzugt Ruß, und/oder in einer Gesamtmenge von 1 bis 200 phr vorliegen.
Kautschukmischung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das anorganische Material in Form von Partikeln vorliegt und - mindestens 10 Gew.-%, bevorzugt mindestens 50 Gew.-%, dieser Partikel des anorganischen Materials ein Verhältnis von Partikellängen zu der Partikelbreite im Bereich von 1,0 bis 2,8 aufweisen und/oder - die durchschnittliche Partikelgröße der Gesamtmenge der Partikel oder die Größe von mindestens 95 % der Partikel des anorganischen Materials ist im Bereich von 0,1 µm bis 1 mm liegt, besonders bevorzugt im Bereich von 1 µm bis 0,5 mm, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 10 µm bis 0,2 mm, insbesondere ganz besonders bevorzugt im Bereich von 40 µm bis 100 µm.
Kautschukmischung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei - die Kautschukmischung eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 0,25 W/(m · K) aufweist, bevorzugt mindestens 0,3 W/(m · K), - das anorganische Material beim Erhitzen im Bereich von 100 °C bis 300 °C mindestens 1 Gew.-% oder mindestens 5 Gew.-% Wasser, bevorzugt Hydratwasser, freisetzt, bezogen auf die Gesamtmenge des anorganischen Materials vor dem Erhitzen, bevorzugt erfolgt das Erhitzen mit 10 K/min, und/oder - das anorganische Material beim Erhitzen im Bereich von 100 °C bis 500 °C Kohlenstoffdioxid freisetzt, bevorzugt mindestens 5 Gew.-% Kohlenstoffdioxid, besonders bevorzugt mindestens 20 Gew.-% Kohlenstoffdioxid, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge des anorganischen Materials vor dem Erhitzen.
Kautschukmischung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das anorganische Material mindestens eine Verbindung umfasst ausgesucht aus der Gruppe bestehend aus Carbonaten, Hydroxiden und Mischungen daraus, bevorzugt besteht das anorganische Material aus mindestens einer Verbindung ausgesucht aus der Gruppe bestehend aus Huntit, Hydromagnesit, Calciumcarbonat, Magnesiumhydroxid und Aluminiumhydroxid.
Kautschukmischung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das anorganische Material in einer Menge von mindestens 30 phr vorliegt, bevorzugt in einer Menge von mindestens 70 phr, besonders bevorzugt ist, wenn Menge von 70 phr bis 90 phr vorliegt.
Fahrzeugluftreifen umfassend eine Kautschukmischung nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 12, wobei der Fahrzeugluftreifen einen Innerliner umfasst und der Innerliner die Kautschukmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 umfasst.
Verwendung einer Kautschukmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zur Herstellung eines Bauteils eines Reifens, eines Bauteils eines Riemens, eines Bauteils eines Gurtes oder eines Bauteils eines Schlauches, bevorzugt eines Innerliners eines Fahrzeugluftreifen.
Verwendung eines anorganischen Materials wie in einem der Ansprüche 1 bis 11 definiert - zur Verringerung der Wärmefreisetzung während des Erwärmens einer Kautschukmischung oder eines Bauteils wie in dem vorangehenden Anspruch 14 definiert und/oder - zur Erhöhung der Steifigkeit der Kautschukmischung.