DE102019209830A1 - Kautschukmischung und Reifen - Google Patents
Kautschukmischung und Reifen Download PDFInfo
- Publication number
- DE102019209830A1 DE102019209830A1 DE102019209830.4A DE102019209830A DE102019209830A1 DE 102019209830 A1 DE102019209830 A1 DE 102019209830A1 DE 102019209830 A DE102019209830 A DE 102019209830A DE 102019209830 A1 DE102019209830 A1 DE 102019209830A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- phr
- rubber
- styrene
- light
- reinforcing filler
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 title claims abstract description 69
- 239000005060 rubber Substances 0.000 title claims abstract description 69
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 75
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 claims abstract description 60
- 239000012763 reinforcing filler Substances 0.000 claims abstract description 37
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 claims abstract description 22
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229920003244 diene elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 10
- 125000001181 organosilyl group Chemical group [SiH3]* 0.000 claims abstract description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O ammonium group Chemical group [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims abstract description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 15
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 claims description 13
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 claims description 12
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 claims description 11
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 claims description 6
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 claims description 4
- 241000985973 Castilla ulei Species 0.000 claims 1
- 102100029469 WD repeat and HMG-box DNA-binding protein 1 Human genes 0.000 abstract 1
- 101710097421 WD repeat and HMG-box DNA-binding protein 1 Proteins 0.000 abstract 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 16
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 description 16
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 13
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 11
- -1 alkoxysilyl compound Chemical class 0.000 description 10
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 10
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 9
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 description 8
- MZRVEZGGRBJDDB-UHFFFAOYSA-N N-Butyllithium Chemical compound [Li]CCCC MZRVEZGGRBJDDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 7
- NQRYJNQNLNOLGT-UHFFFAOYSA-N Piperidine Chemical compound C1CCNCC1 NQRYJNQNLNOLGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 125000005370 alkoxysilyl group Chemical group 0.000 description 7
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 6
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000005077 polysulfide Substances 0.000 description 6
- 229920001021 polysulfide Polymers 0.000 description 6
- 150000008117 polysulfides Polymers 0.000 description 6
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 5
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 5
- 125000006239 protecting group Chemical group 0.000 description 5
- 125000004434 sulfur atom Chemical group 0.000 description 5
- 229960002447 thiram Drugs 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UTGQNNCQYDRXCH-UHFFFAOYSA-N N,N'-diphenyl-1,4-phenylenediamine Chemical compound C=1C=C(NC=2C=CC=CC=2)C=CC=1NC1=CC=CC=C1 UTGQNNCQYDRXCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- TXDNPSYEJHXKMK-UHFFFAOYSA-N sulfanylsilane Chemical class S[SiH3] TXDNPSYEJHXKMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KUAZQDVKQLNFPE-UHFFFAOYSA-N thiram Chemical compound CN(C)C(=S)SSC(=S)N(C)C KUAZQDVKQLNFPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RFFLAFLAYFXFSW-UHFFFAOYSA-N 1,2-dichlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1Cl RFFLAFLAYFXFSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZNRLMGFXSPUZNR-UHFFFAOYSA-N 2,2,4-trimethyl-1h-quinoline Chemical compound C1=CC=C2C(C)=CC(C)(C)NC2=C1 ZNRLMGFXSPUZNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 3
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 3
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 3
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 3
- 229920003211 cis-1,4-polyisoprene Polymers 0.000 description 3
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 3
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 3
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 229920001195 polyisoprene Polymers 0.000 description 3
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 3
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 3
- PIBIAJQNHWMGTD-UHFFFAOYSA-N 1-n,3-n-bis(4-methylphenyl)benzene-1,3-diamine Chemical compound C1=CC(C)=CC=C1NC1=CC=CC(NC=2C=CC(C)=CC=2)=C1 PIBIAJQNHWMGTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JRFVCFVEJBDLDT-UHFFFAOYSA-N 3-[dimethoxy(methyl)silyl]-n,n-bis(trimethylsilyl)propan-1-amine Chemical compound CO[Si](C)(OC)CCCN([Si](C)(C)C)[Si](C)(C)C JRFVCFVEJBDLDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CPGFMWPQXUXQRX-UHFFFAOYSA-N 3-amino-3-(4-fluorophenyl)propanoic acid Chemical compound OC(=O)CC(N)C1=CC=C(F)C=C1 CPGFMWPQXUXQRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZZMVLMVFYMGSMY-UHFFFAOYSA-N 4-n-(4-methylpentan-2-yl)-1-n-phenylbenzene-1,4-diamine Chemical compound C1=CC(NC(C)CC(C)C)=CC=C1NC1=CC=CC=C1 ZZMVLMVFYMGSMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NLZUEZXRPGMBCV-UHFFFAOYSA-N Butylhydroxytoluene Chemical compound CC1=CC(C(C)(C)C)=C(O)C(C(C)(C)C)=C1 NLZUEZXRPGMBCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZRALSGWEFCBTJO-UHFFFAOYSA-N Guanidine Chemical compound NC(N)=N ZRALSGWEFCBTJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OUBMGJOQLXMSNT-UHFFFAOYSA-N N-isopropyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine Chemical compound C1=CC(NC(C)C)=CC=C1NC1=CC=CC=C1 OUBMGJOQLXMSNT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 241000907903 Shorea Species 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 2
- 238000009411 base construction Methods 0.000 description 2
- 235000010354 butylated hydroxytoluene Nutrition 0.000 description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- WITDFSFZHZYQHB-UHFFFAOYSA-N dibenzylcarbamothioylsulfanyl n,n-dibenzylcarbamodithioate Chemical compound C=1C=CC=CC=1CN(CC=1C=CC=CC=1)C(=S)SSC(=S)N(CC=1C=CC=CC=1)CC1=CC=CC=C1 WITDFSFZHZYQHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001993 dienes Chemical class 0.000 description 2
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- 238000011326 mechanical measurement Methods 0.000 description 2
- IUJLOAKJZQBENM-UHFFFAOYSA-N n-(1,3-benzothiazol-2-ylsulfanyl)-2-methylpropan-2-amine Chemical compound C1=CC=C2SC(SNC(C)(C)C)=NC2=C1 IUJLOAKJZQBENM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZHMIOPLMFZVSHY-UHFFFAOYSA-N n-[2-[(2-benzamidophenyl)disulfanyl]phenyl]benzamide Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)NC1=CC=CC=C1SSC1=CC=CC=C1NC(=O)C1=CC=CC=C1 ZHMIOPLMFZVSHY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- QAZLUNIWYYOJPC-UHFFFAOYSA-M sulfenamide Chemical compound [Cl-].COC1=C(C)C=[N+]2C3=NC4=CC=C(OC)C=C4N3SCC2=C1C QAZLUNIWYYOJPC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 2
- UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N thiourea Chemical compound NC(N)=S UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- MDZBMZIJIUEQJS-UHFFFAOYSA-N 1-n,4-n-bis(2-methylphenyl)benzene-1,4-diamine Chemical compound CC1=CC=CC=C1NC(C=C1)=CC=C1NC1=CC=CC=C1C MDZBMZIJIUEQJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LOVYCUYJRWLTSU-UHFFFAOYSA-N 2-(3,4-dichlorophenoxy)-n,n-diethylethanamine Chemical compound CCN(CC)CCOC1=CC=C(Cl)C(Cl)=C1 LOVYCUYJRWLTSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KTXWGMUMDPYXNN-UHFFFAOYSA-N 2-ethylhexan-1-olate;titanium(4+) Chemical compound [Ti+4].CCCCC(CC)C[O-].CCCCC(CC)C[O-].CCCCC(CC)C[O-].CCCCC(CC)C[O-] KTXWGMUMDPYXNN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ROGIWVXWXZRRMZ-UHFFFAOYSA-N 2-methylbuta-1,3-diene;styrene Chemical compound CC(=C)C=C.C=CC1=CC=CC=C1 ROGIWVXWXZRRMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HXLAEGYMDGUSBD-UHFFFAOYSA-N 3-[diethoxy(methyl)silyl]propan-1-amine Chemical compound CCO[Si](C)(OCC)CCCN HXLAEGYMDGUSBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DCQBZYNUSLHVJC-UHFFFAOYSA-N 3-triethoxysilylpropane-1-thiol Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCS DCQBZYNUSLHVJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XODFSNXVWMJCOU-UHFFFAOYSA-N 3-trimethoxysilylpropyl thiocyanate Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCSC#N XODFSNXVWMJCOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 4-[4-(4-methoxyphenyl)piperazin-1-yl]aniline Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1N1CCN(C=2C=CC(N)=CC=2)CC1 VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HPGLJHGYYVLNTR-UHFFFAOYSA-N 4-n-(2-methylphenyl)-1-n-(4-methylphenyl)benzene-1,4-diamine Chemical compound C1=CC(C)=CC=C1NC(C=C1)=CC=C1NC1=CC=CC=C1C HPGLJHGYYVLNTR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TXLINXBIWJYFNR-UHFFFAOYSA-N 4-phenylpyridine-2-carbonitrile Chemical compound C1=NC(C#N)=CC(C=2C=CC=CC=2)=C1 TXLINXBIWJYFNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZEUAKOUTLQUQDN-UHFFFAOYSA-N 6-(dibenzylcarbamothioyldisulfanyl)hexylsulfanyl n,n-dibenzylcarbamodithioate Chemical compound C=1C=CC=CC=1CN(CC=1C=CC=CC=1)C(=S)SSCCCCCCSSC(=S)N(CC=1C=CC=CC=1)CC1=CC=CC=C1 ZEUAKOUTLQUQDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen disulfide Chemical compound SS BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000005064 Low cis polybutadiene Substances 0.000 description 1
- CHJJGSNFBQVOTG-UHFFFAOYSA-N N-methyl-guanidine Natural products CNC(N)=N CHJJGSNFBQVOTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006057 Non-nutritive feed additive Substances 0.000 description 1
- IKFVTPMSIBDKGU-UHFFFAOYSA-L P(=S)(SCl)(OCl)[O-].[Zn+2].ClSP(=S)(OCl)[O-] Chemical compound P(=S)(SCl)(OCl)[O-].[Zn+2].ClSP(=S)(OCl)[O-] IKFVTPMSIBDKGU-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 241001495453 Parthenium argentatum Species 0.000 description 1
- 235000019484 Rapeseed oil Nutrition 0.000 description 1
- 229920000026 Si 363 Polymers 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 description 1
- 241000245665 Taraxacum Species 0.000 description 1
- 241000341871 Taraxacum kok-saghyz Species 0.000 description 1
- 235000005187 Taraxacum officinale ssp. officinale Nutrition 0.000 description 1
- FZWLAAWBMGSTSO-UHFFFAOYSA-N Thiazole Chemical group C1=CSC=N1 FZWLAAWBMGSTSO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GNVMUORYQLCPJZ-UHFFFAOYSA-M Thiocarbamate Chemical compound NC([S-])=O GNVMUORYQLCPJZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HEDRZPFGACZZDS-MICDWDOJSA-N Trichloro(2H)methane Chemical compound [2H]C(Cl)(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-MICDWDOJSA-N 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Natural products NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 125000002252 acyl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000003712 anti-aging effect Effects 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000007707 calorimetry Methods 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 150000001925 cycloalkenes Chemical class 0.000 description 1
- 238000010511 deprotection reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- SWSQBOPZIKWTGO-UHFFFAOYSA-N dimethylaminoamidine Natural products CN(C)C(N)=N SWSQBOPZIKWTGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000937 dynamic scanning calorimetry Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 125000001301 ethoxy group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])O* 0.000 description 1
- ZOOODBUHSVUZEM-UHFFFAOYSA-N ethoxymethanedithioic acid Chemical compound CCOC(S)=S ZOOODBUHSVUZEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QQBWQAURZPGDOG-UHFFFAOYSA-N ethyl hexanoate;zinc Chemical compound [Zn].CCCCCC(=O)OCC QQBWQAURZPGDOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229920005555 halobutyl Polymers 0.000 description 1
- 125000004968 halobutyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920003049 isoprene rubber Polymers 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- AFRJJFRNGGLMDW-UHFFFAOYSA-N lithium amide Chemical class [Li+].[NH2-] AFRJJFRNGGLMDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010077 mastication Methods 0.000 description 1
- 230000018984 mastication Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 1
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 1
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- CMAUJSNXENPPOF-UHFFFAOYSA-N n-(1,3-benzothiazol-2-ylsulfanyl)-n-cyclohexylcyclohexanamine Chemical compound C1CCCCC1N(C1CCCCC1)SC1=NC2=CC=CC=C2S1 CMAUJSNXENPPOF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YCWSUKQGVSGXJO-NTUHNPAUSA-N nifuroxazide Chemical group C1=CC(O)=CC=C1C(=O)N\N=C\C1=CC=C([N+]([O-])=O)O1 YCWSUKQGVSGXJO-NTUHNPAUSA-N 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NFHFRUOZVGFOOS-UHFFFAOYSA-N palladium;triphenylphosphane Chemical compound [Pd].C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 NFHFRUOZVGFOOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N phthalocyanine Chemical group N1C(N=C2C3=CC=CC=C3C(N=C3C4=CC=CC=C4C(=N4)N3)=N2)=C(C=CC=C2)C2=C1N=C1C2=CC=CC=C2C4=N1 IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004885 piperazines Chemical class 0.000 description 1
- 125000003386 piperidinyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229920000636 poly(norbornene) polymer Polymers 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 230000001698 pyrogenic effect Effects 0.000 description 1
- 239000006235 reinforcing carbon black Substances 0.000 description 1
- JPPLPDOXWBVPCW-UHFFFAOYSA-N s-(3-triethoxysilylpropyl) octanethioate Chemical group CCCCCCCC(=O)SCCC[Si](OCC)(OCC)OCC JPPLPDOXWBVPCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000467 secondary amino group Chemical group [H]N([*:1])[*:2] 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005049 silicon tetrachloride Substances 0.000 description 1
- 125000005373 siloxane group Chemical group [SiH2](O*)* 0.000 description 1
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000012453 solvate Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 238000001256 steam distillation Methods 0.000 description 1
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 description 1
- 238000012721 stereospecific polymerization Methods 0.000 description 1
- PXQLVRUNWNTZOS-UHFFFAOYSA-N sulfanyl Chemical class [SH] PXQLVRUNWNTZOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001302 tertiary amino group Chemical group 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- RYYWUUFWQRZTIU-UHFFFAOYSA-K thiophosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=S RYYWUUFWQRZTIU-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- FBBATURSCRIBHN-UHFFFAOYSA-N triethoxy-[3-(3-triethoxysilylpropyldisulfanyl)propyl]silane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCSSCCC[Si](OCC)(OCC)OCC FBBATURSCRIBHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VTHOKNTVYKTUPI-UHFFFAOYSA-N triethoxy-[3-(3-triethoxysilylpropyltetrasulfanyl)propyl]silane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCSSSSCCC[Si](OCC)(OCC)OCC VTHOKNTVYKTUPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 1
- 239000012991 xanthate Substances 0.000 description 1
- 150000003751 zinc Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F236/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds
- C08F236/02—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds
- C08F236/04—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds conjugated
- C08F236/10—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds conjugated with vinyl-aromatic monomers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
- B60C1/00—Tyres characterised by the chemical composition or the physical arrangement or mixture of the composition
- B60C1/0016—Compositions of the tread
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08C—TREATMENT OR CHEMICAL MODIFICATION OF RUBBERS
- C08C19/00—Chemical modification of rubber
- C08C19/22—Incorporating nitrogen atoms into the molecule
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08C—TREATMENT OR CHEMICAL MODIFICATION OF RUBBERS
- C08C19/00—Chemical modification of rubber
- C08C19/25—Incorporating silicon atoms into the molecule
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08C—TREATMENT OR CHEMICAL MODIFICATION OF RUBBERS
- C08C19/00—Chemical modification of rubber
- C08C19/30—Addition of a reagent which reacts with a hetero atom or a group containing hetero atoms of the macromolecule
- C08C19/42—Addition of a reagent which reacts with a hetero atom or a group containing hetero atoms of the macromolecule reacting with metals or metal-containing groups
- C08C19/44—Addition of a reagent which reacts with a hetero atom or a group containing hetero atoms of the macromolecule reacting with metals or metal-containing groups of polymers containing metal atoms exclusively at one or both ends of the skeleton
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L15/00—Compositions of rubber derivatives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/002—Physical properties
- C08K2201/006—Additives being defined by their surface area
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/34—Silicon-containing compounds
- C08K3/36—Silica
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine schwefelvernetzbare Kautschukmischung und einen Fahrzeugluftreifen mit einem Laufstreifen, der zumindest zum Teil aus einer solchen, mit Schwefel vulkanisierten Kautschukmischung besteht.Die Kautschukmischung enthält- 20 - 100 phr (Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile der gesamten Kautschuke in der Mischung) zumindest eines funktionalisierten Styrol-Butadien-Copolymers A,wobei das funktionalisierte Styrol-Butadien-Copolymer A an einem Kettenende mit einer aminogruppen- und/oder ammoniumgruppen-enthaltenden Organosilylgruppe funktionalisiert ist,und wobei das funktionalisierte Styrol-Butadien-Copolymer A am anderen Kettenende mit einer Aminogruppe funktionalisiert ist,- bis zu 80 phr zumindest eines weiteren Dienkautschuks,- 10 bis 250 phr zumindest eines ersten hellen Verstärkerfüllstoffes mit einer Stickstoff-Oberfläche (BET-Oberfläche) (gemäß DIN ISO 9277 und DIN 66132) von weniger als 105 m2/g und- 1 bis 15 phf (Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile hellen Verstärkerfüllstoffs) zumindest eines Silan-Kupplungsagenzes.
Description
- Die Erfindung betrifft eine schwefelvernetzbare Kautschukmischung und einen Fahrzeugluftreifen mit einem Laufstreifen, der zumindest zum Teil aus einer solchen, mit Schwefel vulkanisierten Kautschukmischung besteht.
- Da die Fahreigenschaften eines Reifens, insbesondere Fahrzeugluftreifens, in einem großen Umfang von der Kautschukzusammensetzung des Laufstreifens abhängig sind, werden besonders hohe Anforderungen an die Zusammensetzung der Laufstreifenmischung gestellt. So wurden vielfältige Versuche unternommen, die Eigenschaften des Reifens durch die Variation der Polymerkomponenten, der Füllstoffe und der sonstigen Zuschlagstoffe in der Laufstreifenmischung positiv zu beeinflussen. Dabei muss man berücksichtigen, dass eine Verbesserung in der einen Reifeneigenschaft oft eine Verschlechterung einer anderen Eigenschaft mit sich bringt, so ist eine Verbesserung des Rollwiderstandes üblicherweise mit einer Verschlechterung des Bremsverhaltens verbunden.
- Um Reifeneigenschaften wie Abrieb, Nassrutschverhalten und Rollwiderstand zu beeinflussen, ist es z. B. bekannt, lösungspolymerisierte Styrol-Butadien-Copolymere mit unterschiedlicher Mikrostruktur einzusetzen. Außerdem lassen sich Styrol-Butadien-Copolymere modifizieren, indem z. B. die Styrol- und Vinyl-Anteile variiert werden, Endgruppenmodifizierungen, Kopplungen oder Hydrierungen vorgenommen werden. Die verschiedenen Copolymertypen haben unterschiedlichen Einfluss auf die Vulkanisat- und damit auch auf die Reifeneigenschaften.
- In der
EP 3 150 403 A1 werden kieselsäurehaltige Kautschukmischungen für Reifen mit niedrigem Rollwiderstand beschrieben, die lösungspolymerisierte Styrol-Butadien-Copolymere enthalten, welche an wenigstens einem Kettenende mit aminogruppen-enthaltenden Alkoxysilylgruppen und einer weiteren Gruppe ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkoxysilylgruppen und aminogruppen-enthaltenden Alkoxysilylgruppen funktionalisiert sind. Die Rollwiderstandsreduzierung begründet sich vermutlich in einer verstärkten Füllstoff-Polymer-Wechselwirkung. - Auch in der
EP 3 150 402 A1 , derEP 3 150 401 A1 , derDE 10 2015 218 745 A1 und derDE 10 2015 218 746 A1 werden die lösungspolymerisierten Styrol-Butadien-Copolymere beschrieben, welche an wenigstens einem Kettenende mit aminogruppen-enthaltenden Alkoxysilylgruppen und einer weiteren Gruppe ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkoxysilylgruppen und aminogruppen-enthaltenden Alkoxysilylgruppen funktionalisiert sind. Sie werden in Kombination mit unterschiedlichen weiteren Zuschlagstoffen der Kautschukmischungen eingesetzt. - Die
EP 2 703 416 A1 offenbart modifizierte lösungspolymerisierte Styrol-Butadien-Copolymere, deren Herstellung und deren Verwendung in Reifen. Die Styrol-Butadien-Copolymere weisen stickstoffenthaltende Gruppen (aminogruppen-enthaltende Organosilylgruppen) auf, die bei der Herstellung der Polymere mit Schutzgruppen geschützt waren. Die Kautschukmischungen mit derartigen Styrol-Butadien-Copolymeren sollen sich durch ein ausgewogenes Verhältnis von Verarbeitbarkeit, Nassgriff und niedriger Hysterese auszeichnen. - Kautschukmischungen mit den vorgenannten lösungspolymerisierte Styrol-Butadien-Copolymeren mit aminogruppen-enthaltenden Alkoxysilylgruppen zeichnen sich häufig durch einen niedrigen Rollwiderstand beim Einsatz am Reifen aus, Handlingverhalten auf trockener Straße liegt aber durch die geringe Hysterese nicht auf dem gewünschten Niveau.
- Aus der
EP 1 419 195 B1 sind z. B. Laufstreifenmischungen bekannt, die zur Verbesserung der Reifeneigenschaften Kieselsäuren mit einer niedrigen spezifischen Oberfläche (low surface area) enthalten. Die BET-Oberfläche dieser Kieselsäuren ist kleiner als 130 m2/g. - Auch in der
EP 1 404 755 A1 wird zur Verbesserung der Reifeneigenschaften eine Kieselsäure mit einer niedrigen spezifischen Oberfläche in Kombination mit einem Kupplungsagens in der Laufstreifenmischung eingesetzt. Die Kieselsäure hat eine BET-Oberfläche von 60 bis 90 m2/g. - Aus der
EP 3 156 443 A1 ist es ferner bekannt, eine Kieselsäure mit einer BET-Oberfläche von 115 m2/g in Kombination mit einer Kieselsäure mit einer BET-Oberfläche von 165 m2/g in einer Laufstreifenmischung für Fahrzeugreifen zu verwenden. Damit kann das Trockenhandling von Reifen verbessert werden. - Der Einsatz von Kieselsäuren mit niedriger spezifischer Oberfläche in Laufstreifen von Fahrzeugreifen führt jedoch in der Regel nicht zu einer Verbesserung der Wintereigenschaften der Reifen.
- Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, Kautschukmischungen für die Laufstreifen von Fahrzeugluftreifen bereitzustellen, die beim rollwiderstandreduzierten Reifen zu einer Verbesserung des Trockenhandlings und der Wintereigenschaften führen.
- Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Kautschukmischung, die
- - 20 - 100 phr (Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile der gesamten Kautschuke in der Mischung) zumindest eines funktionalisierten Styrol-Butadien-Copolymers A, wobei das funktionalisierte Styrol-Butadien-Copolymer A an einem Kettenende mit einer aminogruppen- und/oder ammoniumgruppen-enthaltenden Organosilylgruppe funktionalisiert ist, und wobei das funktionalisierte Styrol-Butadien-Copolymer A am anderen Kettenende mit einer Aminogruppe funktionalisiert ist,
- - bis zu 80 phr zumindest eines weiteren Dienkautschuks,
- - 10 bis 250 phr zumindest eines ersten hellen Verstärkerfüllstoffes mit einer Stickstoff-Oberfläche (BET-Oberfläche) (gemäß DIN ISO 9277 und DIN 66132) von weniger als 105 m2/g und
- - 1 bis 15 phf (Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile hellen Verstärkerfüllstoffs) zumindest eines Silan-Kupplungsagenzes enthält.
- Die in dieser Schrift verwendete Angabe phr (parts per hundred parts of rubber by weight) ist dabei die in der Kautschukindustrie übliche Mengenangabe für Mischungsrezepturen. Die Dosierung der Gewichtsteile der einzelnen Substanzen wird dabei stets auf 100 Gewichtsteile der gesamten Masse aller in der Mischung vorhandenen Kautschuke bezogen.
- Die in dieser Schrift verwendete Angabe phf (parts per hundred parts of filler by weight) ist dabei die in der Kautschukindustrie gebräuchliche Mengenangabe für Kupplungsagenzien für Füllstoffe. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung bezieht sich phf auf den vorhandenen hellen Verstärkerfüllstoff, das heißt, dass andere eventuell vorhandene Füllstoffe wie Ruß nicht in die Berechnung der Menge an Silan-Kupplungsagens mit eingehen.
- Überraschenderweise wurde gefunden, dass durch den Einsatz eines speziell funktionalisierten lösungspolymerisierten Styrol-Butadien-Copolymers in Kombination mit 10 bis 250 phr zumindest eines ersten hellen Verstärkerfüllstoffes mit einer Stickstoff-Oberfläche (BET-Oberfläche) (gemäß DIN ISO 9277und DIN 66132) von weniger als 105 m2/g und 1 bis 15 phf zumindest eines Silan-Kupplungsagenzes eine Kautschukmischung erhalten werden kann, die beim Einsatz im Laufstreifen von Reifen zu einer Reduzierung des Rollwiderstandes bei gleichzeitiger Verbesserung des Trockenhandlings und der Wintereigenschaften führt.
- Durch die beiden unterschiedlichen funktionellen Gruppen am Styrol-Butadien-Copolymer A scheinen optimale Wechselwirkungen des Polymers mit in der Mischung vorhandenen hellen Verstärkerfüllstoffen vorzuliegen. Im Zusammenspiel mit dem Silan-Kupplungsagenzes ergeben sich überraschend besonders gute Eigenschaften im Hinblick auf Trockenhandling und Wintereigenschaften.
- Bei dem funktionalisierten Styrol-Butadien-Copolymer A kann es sich sowohl um emulsions- als auch um lösungspolymerisierte Typen handeln. Bevorzugt handelt es sich um lösungspolymerisiertes Styrol-Butadien-Copolymer (SSBR), da in Lösung die Polymerisation zu den Funktionalisierungsgruppen besser gesteuert werden kann.
- Das funktionalisierte Styrol-Butadien-Copolymer A weist bevorzugt ein Gewichtsmittel Mw des Molekulargewichts gemäß GPC von 300000 bis 500000 g/mol, besonders bevorzugt von 300000 bis 400000 g/mol, auf und kann damit auch als zumindest bei Raumtemperatur fester Kautschuk bezeichnet werden.
- Das funktionalisierte Styrol-Butadien-Copolymer A kann im unvulkanisierten Zustand unterschiedliche Styrol-Gehalte von 5 bis 45 Gew.-% aufweisen. Für einen besonders guten Rollwiderstand weist das funktionalisierte Styrol-Butadien-Copolymer A bevorzugt einen Styrol-Gehalt von 5 bis 20 Gew.-% auf.
- Der Vinyl-Anteil des funktionalisierte Styrol-Butadien-Copolymer A beträgt 5 bis 80 Gew.-%, besonders bevorzugt 10 bis 70 Gew.-%.
- Die Glasübergangstemperatur Tg des funktionalisierten Styrol-Butadien-Copolymers A beträgt im unvulkanisierten Zustand -10 °C bis -80 °C. Für gute Wintereigenschaften weist das funktionalisierte Styrol-Butadien-Copolymers A vorzugsweise eine Glasübergangstemperatur von -30 bis -80 °C auf.
- 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 DIN 53765: 1994-03 bzw. ISO 11357-2: 1999-03, Kalibrierte DSC mit Tieftemperatureinrichtung, Kalibrierung nach Gerätetyp und Herstellerangaben, Probe im Aluminiumtiegel mit Aluminiumdeckel, Abkühlung auf Temperaturen niedriger als -120 °C mit 10 °C/min).
- Die Herstellung des funktionalisierten Styrol-Butadien-Copolymers A ist beispielsweise in der
EP 2 703 416 A1 beschrieben. - Das funktionalisierte Styrol-Butadien-Copolymer A ist an einem Kettenende mit einer aminogruppen- und/oder ammoniumgruppen-enthaltenden Organosilylgruppe funktionalisiert. Derartige Funktionalisierungen können erhalten werden, indem man das Polymer mit einer aminogruppen-enthaltenden Alkoxysilylverbindung mit Schutzgruppen an der Aminogruppe reagieren lässt. Beispielsweise kann N,N-Bis(trimethylsily)aminopropylmethyldiethoxysilan eingesetzt werden. Weitere mögliche Substanzen für eine derartige Funktionalisierung sind in der
EP 2 703 416 A1 beschrieben. Nach Entschützung erhält man das funktionalisierte Styrol-Butadien-Copolymer A. - Das funktionalisierte Styrol-Butadien-Copolymer A ist am anderen Kettenende mit einer Aminogruppe funktionalisiert. Dabei kann es sich um primäre, sekundäre oder tertiäre Aminogruppen handeln, die auch ringförmig vorliegen können. Die Funktionalisierung kann erreicht werden, indem bei der Polymerisation Lithiumamide, wie in der
EP 2 703 416 A1 beschrieben, zugegeben werden oder die Amide in situ durch Zugabe von n-Butyllithium und Aminen, z. B. ringförmigen Aminen wie Piperidin oder Piperazine, bei der Polymerisation erzeugt werden. - Vorzugsweise handelt es sich bei der Aminogruppe am anderen Kettenende um eine ringförmige Amingruppe. Hierzu kann beispielsweise Piperidin in Kombination mit n-Butyllithium bei der Polymerisation zugegeben werden.
- Die erfindungsgemäße Kautschukmischung enthält 20 bis 100 phr, vorzugsweise 50 bis 100 phr, zumindest eines funktionalisierten Styrol-Butadien-Copolymers A. Es können auch mehrere Polymere dieses Typs im Verschnitt eingesetzt werden.
- Die erfindungsgemäße Kautschukmischung enthält weiterhin bis zu 80 phr, vorzugsweise bis zu 50 phr, zumindest eines weiteren Dienkautschuks. Als Dienkautschuke werden Kautschuke bezeichnet, die durch Polymerisation oder Copolymerisation von Dienen und/oder Cycloalkenen entstehen und somit entweder in der Hauptkette oder in den Seitengruppen C=C-Doppelbindungen aufweisen.
Bei den Dienkautschuken kann es sich z. B. um natürliches Polyisopren und/oder synthetisches Polyisopren und/oder Polybutadien (Butadien-Kautschuk) und/oder Styrol-Butadien-Copolymer (Styrol-Butadien-Kautschuk) und/oder epoxidiertes Polyisopren und/oder Styrol-Isopren-Kautschuk und/oder Halobutyl-Kautschuk und/oder Polynorbornen und/oder Isopren-Isobutylen-Copolymer und/oder Ethylen-Propylen-DienKautschuk handeln. Die Kautschuke können als reine Kautschuke oder in ölverstreckter Form eingesetzt werden. - Bevorzugt ist der weitere Dienkautschuk jedoch ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus natürlichem Polyisopren, synthetischem Polyisopren, Polybutadien und weiteren Styrol-Butadien-Copolymeren. Diese Dienkautschuke lassen sich gut zu der Kautschukmischung verarbeiten und ergeben in den vulkanisierten Reifen gute Reifeneigenschaften.
- Bei dem natürlichen und/oder synthetischen Polyisopren kann es sich sowohl um cis-1,4-Polyisopren als auch um 3,4-Polyisopren handeln. Bevorzugt ist allerdings die Verwendung von cis-1,4-Polyisoprenen mit einem cis 1,4 Anteil > 90 Gew.-%. Zum einen kann solch ein Polyisopren durch stereospezifische Polymerisation in Lösung mit Ziegler-Natta-Katalysatoren oder unter Verwendung von fein verteilten Lithiumalkylen erhalten werden. Zum anderen handelt es sich bei Naturkautschuk (NR) um ein solches cis-1,4 Polyisopren; der cis-1,4-Anteil im Naturkautschuk ist größer 99 Gew.-%.
Ferner ist auch ein Gemisch eines oder mehrerer natürlicher Polyisoprene mit einem oder mehreren synthetischen Polyisoprenen denkbar. Natürliches Polyisopren wird verstanden als Kautschuk, der durch Ernte von Quellen wie Kautschukbäumen (Hevea brasiliensis) oder nicht-Kautschukbaumquellen (wie z. B. Guayule oder Löwenzahn (z. B. Taraxacum koksaghyz)) gewonnen werden kann. Unter natürlichem Polyisopren (NR) wird nicht synthetisches Polyisopren verstanden. - Bei dem Butadien-Kautschuk (BR, Polybutadien) kann es sich um alle dem Fachmann bekannten Typen mit einem Mw von 250000 bis 500000 g/mol handeln. Darunter fallen u. a. die sogenannten high-cis- und low-cis-Typen, wobei Polybutadien mit einem cis-Anteil größer oder gleich 90 Gew.-% als high-cis-Typ und Polybutadien mit einem cis-Anteil kleiner als 90 Gew.-% als low-cis-Typ bezeichnet wird. Ein low-cis-Polybutadien ist z. B. Li-BR (Lithium-katalysierter Butadien-Kautschuk) mit einem cis-Anteil von 20 bis 50 Gew.-%. Mit einem high-cis BR werden besonders gute Abriebeigenschaften sowie eine niedrige Hysterese der Kautschukmischung erzielt. Das eingesetzte Polybutadien kann mit Modifizierungen und Funktionalisierungen endgruppenmodifiziert und/oder entlang der Polymerketten funktionalisiert sein. Bei der Modifizierung kann es sich um solche mit Hydroxy-Gruppen und/oder Ethoxy-Gruppen und/oder Epoxy-Gruppen und/oder SiloxanGruppen und/oder Amino-Gruppen und/oder Aminosiloxan und/oder Carboxy-Gruppen und/oder Phthalocyanin-Gruppen und/oder Silan-Sulfid-Gruppen handeln. Es kommen aber auch weitere, der fachkundigen Person bekannte, Modifizierungen, auch als Funktionalisierungen bezeichnet, in Frage. Bestandteil solcher Funktionalisierungen können Metallatome sein.
- Bei dem weiteren Styrol-Butadien-Kautschuk (Styrol-Butadien-Copolymer) kann es sich sowohl um lösungspolymerisierten Styrol-Butadien-Kautschuk (SSBR) als auch um emulsionspolymerisierten Styrol-Butadien-Kautschuk (ESBR) handeln, wobei auch ein Gemisch aus wenigstens einem SSBR und wenigstens einem ESBR eingesetzt werden kann. Die Begriffe „Styrol-Butadien-Kautschuk“ und „Styrol-Butadien-Copolymer“ werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung synonym verwendet. Bevorzugt sind in jedem Fall Styrol-Butadien-Copolymere mit einem Mw von 250000 bis 600000 g/mol (zweihundertfünfzigtausend bis sechshunderttausend Gramm pro Mol).
- Das oder die eingesetzte(n) weiteren Styrol-Butadien-Copolymere kann/können mit anderen Modifizierungen und Funktionalisierungen als beim Styrol-Butadien-Copolymer A endgruppenmodifiziert und/oder entlang der Polymerketten funktionalisiert sein.
- Die schwefelvernetzbare Kautschukmischung enthält 10 bis 250 phr, vorzugsweise 10 bis 100 phr, zumindest eines ersten hellen Verstärkerfüllstoffes mit einer Stickstoff-Oberfläche (BET-Oberfläche) (gemäß DIN ISO 9277 und DIN 66132) von weniger als 105 m2/g, vorzugsweise mit einer Stickstoff-Oberfläche (BET-Oberfläche) (gemäß DIN ISO 9277 und DIN 66132) von 60 bis 105 m2/g, besonders bevorzugt mit einer Stickstoff-Oberfläche (BET-Oberfläche) (gemäß DIN ISO 9277 und DIN 66132) von 60 bis 95 m2/g. Die CTAB-Oberflächen (gemäß ASTM D 3765) solcher Verstärkerfüllstoffe liegen dabei in der Regel bei weniger als 95 m2/g, vorzugsweise zwischen 50 und 95 m2/g. Die Oberfläche dieser Verstärkerfüllstoffe liegt im unteren Bereich solcher Füllstoffe, sie werden daher auch als „low surface area“ Verstärkerfüllstoffe bezeichnet. Es können auch mehrere helle Verstärkerfüllstoffe mit dieser Oberflächencharakteristik gleichzeitig in der Mischung eingesetzt werden.
- Helle Verstärkerfüllstoffe sind beispielsweise Kieselsäure und unterschiedliche Silikate. Ein besonders ausgewogenes Verhältnis der gewünschten Eigenschaften erhält man, wenn der zumindest eine erste helle Verstärkerfüllstoff Kieselsäure ist. Zum Einsatz kann z. B. Zeosil®1085 der Firma Solvay, Frankreich kommen. Die Kieselsäure hat eine Stickstoff-Oberfläche (BET-Oberfläche) (gemäß DIN ISO 9277 und DIN 66132) von weniger als 105 m2/g und eine CTAB-Oberfläche (gemäß ASTM D 3765) von weniger als 95 m2/g.
- Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung enthält die schwefelvernetzbare Kautschukmischung ferner 25 bis 250 phr zumindest eines zweiten hellen Verstärkerfüllstoffes mit einer Stickstoff-Oberfläche (BET-Oberfläche) (gemäß DIN ISO 9277 und DIN 66132) von mehr als 140 m2/g, vorzugsweise mit einer Stickstoff-Oberfläche (BET-Oberfläche) (gemäß DIN ISO 9277 und DIN 66132) von 150 bis 295 m2/g. Die CTAB-Oberflächen (gemäß ASTM D 3765) solcher Verstärkerfüllstoffe liegen dabei in der Regel bei mehr als 130 m2/g, vorzugsweise zwischen 140 und 285 m2/g. Die Oberfläche dieser Verstärkerfüllstoffe liegt im oberen Bereich solcher Füllstoffe, sie werden daher auch als „high surface area“ Verstärkerfüllstoffe bezeichnet. Es können auch mehrere helle Verstärkerfüllstoffe mit dieser Oberflächencharakteristik gleichzeitig in der Mischung eingesetzt werden.
- Der oder die zweiten hellen Verstärkerfüllstoffe können aus allen bekannten hellen Verstärkerfüllstoffen mit entsprechender Oberfläche, wie z. B. gefällten Silikaten, gefällten Kieselsäuren und pyrogenen Kieselsäuren, ausgewählt werden. Vorzugsweise ist der zumindest eine zweite helle Verstärkerfüllstoff eine Kieselsäure. Damit kann bei Verwendung der Kautschukmischung für Reifenlaufstreifen ein besonders ausgewogenes Verhältnis der Eigenschaften Rollwiderstand und Abrieb erzielt werden. Zum Einsatz kann z. B. Zeosil®1165 der Firma Solvay, Frankreich kommen.
- Als positiv für das Verarbeitungsverhalten und die späteren Mischungseigenschaften hat es sich erwiesen, wenn die Gesamtmenge an erstem hellen Verstärkerfüllstoff und zweitem hellen Verstärkerfüllstoff 90 bis 250 phr beträgt.
- Erfindungsgemäß enthält die Kautschukmischung zur Anbindung des hellen Verstärkerfüllstoffes an das Polymer 1 bis 15 phf zumindest eines Silan-Kupplungsagenzes. Dabei können ein oder mehrere dem Fachmann bekannte Silan-Kupplungsagenzien zum Einsatz kommen. Zu diesen zählen beispielsweise 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 oder auch Gemische aus den Sulfiden mit 1 bis 8 Schwefelatomen mit unterschiedlichen Gehalten an den verschiedenen Sulfiden. Die Silan-Kupplungsagenzien können dabei auch als Gemisch mit Industrieruß zugesetzt werden, wie z. B. TESPT auf Ruß (Handelsname X50S der Firma Evonik). Auch geblockte oder ungeblockte Mercaptosilane können als Silan-Kupplungsagens eingesetzt werden. Unter ungeblockten Mercaptosilanen sind Silane zu verstehen, die eine -S-H-Gruppe aufweisen, also ein Wasserstoffatom am Schwefelatom. Unter geblockten Mercaptosilanen sind Silane zu verstehen, die eine S-SG-Gruppe aufweisen, wobei SG die Abkürzung für eine Schutzgruppe am Schwefelatom ist. Bevorzugte Schutzgruppen sind Acylgruppen. Ein Beispiel für ein geblocktes Mercaptosilan ist 3-Octanoylthio-1-propyltriethoxysilan.
Auch Silane, wie sie in derWO 2008/083241 A1 WO 2008/083242 A1 WO 2008/083243 A1 WO 2008/083244 A1 US 20080161477 A1 und derEP 2 114 961 B1 beschrieben werden. - Dem Fachmann ist klar, dass sich die Mengenangabe der Silan-Kupplungsagenzien auf den Anfangszustand der Bestandteile der schwefelvernetzbaren Kautschukmischung bezieht und während des Mischvorgangs und/oder der Vulkanisation die Schutzgruppen abgespalten werden und die jeweiligen Schwefelatome chemisch reagieren.
- Die Kautschukmischung kann als weiteren Füllstoff Ruß enthalten. Es sind alle dem Fachmann bekannten Ruß-Typen denkbar. Bevorzugt wird jedoch ein Ruß eingesetzt, der eine Jodadsorptionszahl gemäß ASTM D 1510 von 30 bis 180 g/kg, bevorzugt 30 bis 130 kg/g, und eine DBP-Zahl gemäß ASTM D 2414 von 80 bis 200 ml/100 g, bevorzugt 100 bis 200 ml/100g, besonders bevorzugt 100 bis 180 ml/100g, aufweist. Hiermit werden für die Anwendung im Fahrzeugreifen besonders gute Rollwiderstandsindikatoren (Rückprallelastizität bei 70 °C) bei guten sonstigen Reifeneigenschaften erzielt. Das Styrol-Butadien-Copolymer A kann mit seiner Aminogruppenfunktionalisierung mit dem Ruß in Wechselwirkung treten.
- Die erfindungsgemäße Kautschukmischung kann neben den hellen Verstärkerfüllstoffen und Ruß noch weitere bekannte Füllstoffe, wie Kreide, Stärke, Magnesiumoxid, Titandioxid oder Kautschukgele, enthalten. Weiterhin sind Kohlenstoffnanoröhrchen (carbon nanotubes (CNT) inklusive diskreter CNTs, sogenannte hollow carbon fibers (HCF) und modifizierte CNT enthaltend eine oder mehrere funktionelle Gruppen, wie Hydroxy-, Carboxy und Carbonyl-Gruppen) denkbar. Auch Graphit und Graphene sowie sogenannte „carbon-silica dual-phase filler“ sind als Füllstoff denkbar.
Zinkoxid gehört im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht zu den Füllstoffen. - In der Kautschukmischung können außerdem Weichmacher in Mengen von 1 bis 300 phr, bevorzugt von 5 bis 150 phr, besonders bevorzugt von 15 bis 90 phr, enthalten sein. Als Weichmacher können alle dem Fachmann bekannten Weichmacher wie aromatische, naphthenische oder paraffinische Mineralölweichmacher, wie z.B. MES (mild extraction solvate) oder RAE (Residual Aromatic Extract) oder TDAE (treated distillate aromatic extract), oder Rubber-to-Liquid-Öle (RTL) oder Biomass-to-Liquid-Öle (BTL) bevorzugt mit einem Gehalt an polyzyklischen Aromaten von weniger als 3 Gew.-% gemäß Methode IP 346 oder Rapsöl oder Faktisse oder Flüssig-Polymere, wie flüssiges Polybutadien - auch in modifizierter Form - eingesetzt werden. Der oder die Weichmacher werden bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Kautschukmischung bevorzugt in wenigstens einer Grundmischstufe zugegeben.
- Des Weiteren kann die Kautschukmischung übliche Zusatzstoffe in üblichen Gewichtsteilen enthalten, die bei deren Herstellung bevorzugt in wenigstens einer Grundmischstufe zugegeben werden. 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) oder Zinkkomplexe wie z. B. Zinkethylhexanoat,
- c) Wachse,
- d) Mastikationshilfsmittel, wie z. B. 2,2'-Dibenzamidodiphenyldisulfid (DBD), und
- e) Verarbeitungshilfsmittel, wie z.B. Fettsäuresalze, wie z.B. Zinkseifen, und Fettsäureester und deren Derivate.
- Der Mengenanteil der Gesamtmenge an weiteren Zusatzstoffen beträgt 3 bis 150 phr, bevorzugt 3 bis 100 phr und besonders bevorzugt 5 bis 80 phr.
- Die Vulkanisation der Kautschukmischung wird in Anwesenheit von Schwefel und/oder Schwefelspendern mit Hilfe von Vulkanisationsbeschleunigern durchgeführt, wobei einige Vulkanisationsbeschleuniger zugleich als Schwefelspender wirken können. Dabei ist der Beschleuniger ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Thiazolbeschleunigem und/oder Mercaptobeschleunigem und/oder Sulfenamidbeschleunigern und/oder Thiocarbamatbeschleunigern und/oder Thiurambeschleunigern und/oder Thiophosphatbeschleunigern und/oder Thioharnstoffbeschleunigern und/oder Xanthogenat-Beschleunigern und/oder Guanidin-Beschleunigern.
Bevorzugt ist die Verwendung eines Sulfenamidbeschleunigers, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus N-Cyclohexyl-2-benzothiazolsufenamid (CBS) und/oder N,N-Dicyclohexylbenzothiazol-2-sulfenamid (DCBS) und/oder Benzothiazyl-2-sulfenmorpholid (MBS) und/oder N-tert-Butyl-2-benzothiazylsulfenamid (TBBS). - Außerdem kann die Kautschukmischung Vulkanisationsverzögerer enthalten.
- Als schwefelspendende Substanz können dabei alle dem Fachmann bekannten schwefelspendenden Substanzen verwendet werden. Enthält die Kautschukmischung eine schwefelspendende Substanz, ist diese bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus z. B. Thiuramdisulfiden, wie z. B. Tetrabenzylthiuramdisulfid (TBzTD), Tetramethylthiuramdisulfid (TMTD) oder Tetraethylthiuramdisulfid (TETD), Thiuramtetrasulfiden, wie z. B. Dipentamethylenthiuramtetrasulfid (DPTT), Dithiophosphaten, wie z. B. DipDis (Bis-(Diisopropyl)thiophosphoryldisulfid), Bis(0,0-2-ethylhexyl-thiophosphoryl)Polysulfid (z. B. Rhenocure SDT 50®, Rheinchemie GmbH, Zinkdichloryldithiophosphat (z. B. Rhenocure ZDT/S®, Rheinchemie GmbH) oder Zinkalkyldithiophosphat, und 1,6-Bis(N,N-dibenzylthiocarbamoyldithio)hexan und Diarylpolysulfiden und Dialkylpolysulfiden.
- Auch weitere netzwerkbildende Systeme, wie sie beispielsweise unter den Handelsnamen Vulkuren®, Duralink® oder Perkalink® erhältlich sind, oder netzwerkbildende Systeme, wie sie in der
WO 2010/049216 A2 - Der Kautschukmischung wird bei deren Herstellung bevorzugt wenigstens ein Vulkanisationsmittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Schwefel, Schwefelspender, Vulkanisationsbeschleuniger und Vulkanisationsmittel, die mit einer Funktionalität größer vier vernetzen, in der Fertigmischstufe zugegeben. Hierdurch lässt sich aus der gemischten Fertigmischung durch Vulkanisation eine schwefelvernetzte Kautschukmischung für die Anwendung im Fahrzeugluftreifen herstellen.
- Die Begriffe „vulkanisiert“ und „vernetzt“ werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung synonym verwendet.
- Die Herstellung der Kautschukmischung erfolgt nach dem in der Kautschukindustrie üblichen Verfahren, bei dem zunächst in ein oder mehreren Mischstufen eine Grundmischung mit allen Bestandteilen außer dem Vulkanisationssystem (Schwefel und vulkanisationsbeeinflussende Substanzen) hergestellt wird. Durch Zugabe des Vulkanisationssystems in einer letzten Mischstufe wird die Fertigmischung erzeugt. Die Fertigmischung wird z. B. durch einen Extrusionsvorgang weiterverarbeitet und in die entsprechende Form gebracht. Anschließend erfolgt die Weiterverarbeitung durch Vulkanisation, wobei aufgrund des im Rahmen der vorliegenden Erfindung zugegebenen Vulkanisationssystems eine Schwefelvernetzung stattfindet.
- Die Kautschukmischung wird für die Herstellung von Fahrzeugluftreifen, wie PKW-, Van- , LKW- oder Zweiradreifen, verwendet, wobei die Kautschukmischung zumindest den mit der Fahrbahn in Berührung kommenden Teil des Laufstreifens bildet.
- Bei einem Fahrzeugluftreifen kann der Laufstreifen aus einer einzigen Mischung bestehen, die dann ein funktionalisierte Styrol-Butadien-Copolymer A, ggf. einen weiteren Dienkautschuk, einen ersten hellen Verstärkerfüllstoff und ein Silan-Kupplungsagens enthält. Häufig weisen Fahrzeugluftreifen heute jedoch einen Laufstreifen mit einer sogenannten Cap/Base-Konstruktion auf. Unter „Cap“ wird dabei der mit der Fahrbahn in Berührung kommende Teil des Laufstreifens verstanden, der radial außen angeordnet ist (Laufstreifenoberteil oder Laufstreifencap). Unter „Base“ wird dabei der Teil des Laufstreifens verstanden, der radial innen angeordnet ist, und somit im Fahrbetrieb nicht oder nur am Ende des Reifenlebens mit der Fahrbahn in Berührung kommt (Laufstreifenunterteil oder Laustreifenbase). Bei einem Fahrzeugluftreifen mit einer solchen Cap/Base-Konstruktion ist zumindest die Kautschukmischung für die Cap gemäß dem Anspruch 1 ausgebildet.
- Der erfindungsgemäße Fahrzeugluftreifen kann auch einen Laufstreifen aufweisen, der aus verschiedenen nebeneinander und/oder untereinander angeordneten Laufstreifenmischungen besteht (Multikomponentenlaufstreifen).
- Bei der Herstellung des Fahrzeugluftreifens wird die Mischung als Fertigmischung vor der Vulkanisation in die Form eines Laufstreifens, bevorzugt wenigstens in die Form einer Laufstreifencap, gebracht und bei der Herstellung des Fahrzeugreifenrohlings wie bekannt aufgebracht. Der Laufstreifen, bevorzugt wenigstens die Laufstreifencap, kann auch in Form eines schmalen Kautschukmischungsstreifens auf einen Reifenrohling aufgewickelt werden.
- Die Erfindung soll nun anhand von Vergleichs- und Ausführungsbeispielen, die in der Tabelle 1 zusammengefasst sind, näher erläutert werden.
- Es wurde ein funktionalisiertes Styrol-Butadien-Copolymer A gemäß folgender Versuchsbeschreibung synthetisiert:
- In einem 5 L-Autoklaven wurden unter Stickstoffatmosphäre 2750 g Cyclohexan, 10,3 g Tetrahydrofuran, 50 g Styrol, 440 g 1,3-Butadien und 3,48 mmol Piperidin gegeben. Die Temperatur der Reaktionsmischung wurde auf 10 °C heruntergekühlt und im Anschluss eine Cyclohexanlösung, enthaltend 5,8 mmol n-Butyllithium, zum Start der Polymerisationsreaktion zugegeben. Die Polymerisation wurde unter adiabatischen Bedingungen durchgeführt. Es wurde eine maximale Temperatur von 90 °C erreicht. Bei Erreichung eines Umsetzungsgrades von 99 % wurden 10 g 1,3-Butadien hinzugefügt und die Monomere wurden für weitere 5 min polymerisiert. 10 g des entstandenen Polymers wurden für Analysezwecke entnommen. Anschließend wurde eine Lösung aus 4,96 mmol N,N-bis(Trimethylsilyl)aminopropylmethyldimethoxysilan in Cyclohexan zum restlichen Reaktionsgemisch hinzugefügt und für 15 min reagieren gelassen. Zu der erhaltenen Polymerlösung mit einem Polymer auf Basis von konjugierten Dienen wurden 2,07g (12,18 mmol) Siliziumtetrachlorid als ein Metallhalogenid gegeben. Es wurde für 5 min gemischt. Danach wurde eine Cyclohexanlösung enthaltend 4,96 mmol Tetrakis(2-Ethylhexyloxy)titan hinzugefügt und für weitere 5 min gemischt. Im Anschluss wurden 2,0 g 2,6-Di-tert-butyl-p-cresol zugegeben. Das Lösemittel wurde danach mit Hilfe einer Wasserdampfdestillation entfernt, wobei der pH-Wert mi Hilfe von Natriumhydroxid auf 10 eingestellt wurde. Das verbleibende funktionalisierte Styrol-Butadien-Copolymer A wurde mit Heizwalzen bei einer Temperatur von 110 °C getrocknet. Dieses so erhaltene funktionalisierte Styrol-Butadien-Copolymer A wurde für die erfindungsgemäße Mischung der Tabelle 1 eingesetzt.
- In der Tabelle 1 sind Vergleichsmischungen mit V, die erfindungsgemäße Mischung ist mit E gekennzeichnet.
- Die Mischungsherstellung erfolgte nach den in der Kautschukindustrie üblichen Verfahren unter üblichen Bedingungen in drei Stufen in einem Labormischer bei dem zunächst in der ersten Mischstufe (Grundmischstufe) alle Bestandteile außer dem Vulkanisationssystem (Schwefel und vulkanisationsbeeinflussende Substanzen) vermischt wurden. In der zweiten Mischstufe wurde die Grundmischung nochmals durchmischt. Durch Zugabe des Vulkanisationssystems in der dritten Stufe (Fertigmischstufe) wurde die Fertigmischung erzeugt, wobei bei 90 bis 120 °C gemischt wurde.
- Aus sämtlichen Mischungen wurden Prüfkörper durch 20-minütige 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 mittels Durometer gemäß DIN ISO 7619-1
- - Rückprallelastizität bei 70 °C gemäß DIN 53 512 als Indikator für den Rollwiderstand (größerer Wert korreliert mit einem besseren Rollwiderstand beim Reifen)
- - dynamischer Speichermodul E' bei 55 °C aus dynamisch-mechanischer Messung gemäß DIN 53 513, Dehnungsdurchlauf (engl. „strain sweep“) bei 8 % Dehnung (größerer Wert korreliert mit einem besseren Trockenhandling beim Reifen)
- - dynamischer Speichermodul E' bei -15 °C aus dynamisch-mechanischer Messung gemäß DIN 53 513, Dehnungsdurchlauf (engl. „strain sweep“) bei 0,1 % Dehnung (kleinerer Wert korreliert mit besseren Wintereigenschaften beim Reifen)
- Aus den Daten der Tabelle 1 wird ersichtlich, dass erst durch die gleichzeitige Anwesenheit des funktionalisierten Styrol-Butadien-Copolymers A und einer Kieselsäure mit kleiner BET-Oberfläche sowie eines Silan-Kupplungsagenzes eine gleichzeitige Verbesserung der Indikatoren für den Rollwiderstand, das Trockenhandling und die Wintereigenschaften erreicht werden kann. Besonders überraschend ist, dass die erreichte Verbesserung der Wintereigenschaften deutlich über den additiven Effekt der einzelnen Maßnahmen gemäß 2(V) und 3(V) hinausgeht.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- EP 3150403 A1 [0004]
- EP 3150402 A1 [0005]
- EP 3150401 A1 [0005]
- DE 102015218745 A1 [0005]
- DE 102015218746 A1 [0005]
- EP 2703416 A1 [0006, 0024, 0025, 0026]
- EP 1419195 B1 [0008]
- EP 1404755 A1 [0009]
- EP 3156443 A1 [0010]
- WO 2008/083241 A1 [0040]
- WO 2008/083242 A1 [0040]
- WO 2008/083243 A1 [0040]
- WO 2008/083244 A1 [0040]
- US 20080161477 A1 [0040]
- EP 2114961 B1 [0040]
- WO 2010/049216 A2 [0050]
- Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- DIN ISO 9277 [0013, 0016, 0035, 0036, 0037]
- DIN 66132 [0013, 0016, 0035, 0036, 0037]
- DIN 53765: 1994-03 [0023]
- ISO 11357-2: 1999-03 [0023]
- ASTM D 3765 [0035, 0036, 0037]
Bestandteile | Einheit | 1(V) | 2(V) | 3(V) | 4(E) |
Naturkautschuk | phr | 15 | 15 | 15 | 15 |
SBR a | phr | 85 | - | 85 | - |
SBR Ab | phr | - | 85 | - | 85 |
Ruß N339 | phr | 5 | 5 | 5 | 5 |
Kieselsäurec | phr | 115 | 115 | 40 | 40 |
Kieselsäured | phr | - | - | 75 | 75 |
Weichmacher | phr | 49 | 49 | 29 | 29 |
Zusatzstoffe | phr | 19 | 19 | 19 | 19 |
Silan- Kupplungsagense | phr | 8,3 | 8,3 | 8,3 | 8,3 |
Beschleuniger | phr | 5,4 | 5,4 | 5,4 | 5,4 |
Schwefel | phr | 1,3 | 1,3 | 1,3 | 1,3 |
Eigenschaften | |||||
Shorehärte | ShoreA | 71 | 68 | 75 | 71 |
Rückpra. bei 70 °C | % | 51 | 57 | 58 | 62 |
E' bei 55 °, 8 % Dehnung | MPa | 6,8 | 6,8 | 10,2 | 8,1 |
E' bei -15 °, 0,1 % Dehnung | MPa | 64,1 | 47,4 | 63,1 | 43,3 |
aNS 612, Nippon Zeon, Japan, lösungspolymerisiertes Styrol-Butadien-Copolymer, Styrol-Anteil: 15 Gew.-%, funktionalisiert mit Epoxy- und Hydroxygruppen | |||||
b funktionalisiertes lösungspolymerisiertes Styrol-Butadien-Copolymer A gemäß Versuchsbeschreibung, Styrol-Anteil: 10 Gew.-%, Aminfunktionalisierung: Piperidingruppe, Tg = -60 °C | |||||
c Zeosil® 1165 MP, CTAB 160 m2/g, BET 165 m2/g, Fa. Solvay | |||||
d Zeosil® 1085 MP, CTAB 80 m2/g, BET 90 m2/g, Fa. Solvay | |||||
e TESPD, 3,3 `-Bis(triethoxysilylpropyl)disulfid |
Claims (14)
- Schwefelvernetzbare Kautschukmischung, insbesondere für den Laufstreifen von Fahrzeugluftreifen, enthaltend - 20 - 100 phr (Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile der gesamten Kautschuke in der Mischung) zumindest eines funktionalisierten Styrol-Butadien-Copolymers A, wobei das funktionalisierte Styrol-Butadien-Copolymer A an einem Kettenende mit einer aminogruppen- und/oder ammoniumgruppen-enthaltenden Organosilylgruppe funktionalisiert ist, und wobei das funktionalisierte Styrol-Butadien-Copolymer A am anderen Kettenende mit einer Aminogruppe funktionalisiert ist, - bis zu 80 phr zumindest eines weiteren Dienkautschuks, - 10 bis 250 phr zumindest eines ersten hellen Verstärkerfüllstoffes mit einer Stickstoff-Oberfläche (BET-Oberfläche) (gemäß DIN ISO 9277 und DIN 66132) von weniger als 105 m2/g und - 1 bis 15 phf (Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile hellen Verstärkerfüllstoffs) zumindest eines Silan-Kupplungsagenzes.
- Kautschukmischung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das funktionalisierte Styrol-Butadien-Copolymer A ein lösungspolymerisiertes Styrol-Butadien-Copolymer ist. - Kautschukmischung nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass das funktionalisierte Styrol-Butadien-Copolymer A einen Styrol-Gehalt von 5 bis 20 Gew.-% aufweist. - Kautschukmischung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das funktionalisierte Styrol-Butadien-Copolymer A eine Glasübergangstemperatur von -30 bis -80 °C aufweist.
- Kautschukmischung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aminogruppe am anderen Kettenende eine ringförmige Amingruppe ist.
- Kautschukmischung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Dienkautschuk ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus natürlichem Polyisopren, synthetischem Polyisopren, Polybutadien und weiteren Styrol-Butadien-Copolymeren.
- Kautschukmischung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie 10 bis 100 phr zumindest eines ersten hellen Verstärkerfüllstoffes mit einer Stickstoff-Oberfläche (BET-Oberfläche) (gemäß DIN ISO 9277 und DIN 66132) von weniger als 105 m2/g enthält.
- Kautschukmischung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine erste helle Verstärkerfüllstoff eine Stickstoff-Oberfläche (BET-Oberfläche) (gemäß DIN ISO 9277 und DIN 66132) von 60 bis 105 m2/g aufweist.
- Kautschukmischung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als ersten hellen Verstärkerfüllstoff Kieselsäure enthält.
- Kautschukmischung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie 25 bis 250 phr zumindest eines zweiten hellen Verstärkerfüllstoffes mit einer Stickstoff-Oberfläche (BET-Oberfläche) (gemäß DIN ISO 9277 und DIN 66132) von mehr als 140 m2/g enthält.
- Kautschukmischung nach
Anspruch 10 , dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine zweite helle Verstärkerfüllstoff eine Stickstoff-Oberfläche (BET-Oberfläche) (gemäß DIN ISO 9277 und DIN 66132) von 150 bis 295 m2/g aufweist. - Kautschukmischung nach
Anspruch 10 oder11 , dadurch gekennzeichnet, dass sie als zweiten hellen Verstärkerfüllstoff Kieselsäure enthält. - Kautschukmischung nach zumindest einem der
Ansprüche 10 bis12 , dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtmenge an erstem hellen Verstärkerfüllstoff und zweitem hellem Verstärkerfüllstoff 90 bis 250 phr beträgt. - Fahrzeugluftreifen mit einem Laufstreifen, dessen zumindest mit der Fahrbahn in Berührung kommender Teil aus einer mit Schwefel vulkanisierten Kautschukmischung nach einem der
Ansprüche 1 bis13 besteht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019209830.4A DE102019209830A1 (de) | 2019-07-04 | 2019-07-04 | Kautschukmischung und Reifen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019209830.4A DE102019209830A1 (de) | 2019-07-04 | 2019-07-04 | Kautschukmischung und Reifen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102019209830A1 true DE102019209830A1 (de) | 2021-01-07 |
Family
ID=74093036
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102019209830.4A Pending DE102019209830A1 (de) | 2019-07-04 | 2019-07-04 | Kautschukmischung und Reifen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102019209830A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
LU503118B1 (de) * | 2022-11-29 | 2024-06-03 | Apollo Tyres Global R & D Bv | A low rolling resistance rubber composition |
-
2019
- 2019-07-04 DE DE102019209830.4A patent/DE102019209830A1/de active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
LU503118B1 (de) * | 2022-11-29 | 2024-06-03 | Apollo Tyres Global R & D Bv | A low rolling resistance rubber composition |
EP4378713A1 (de) * | 2022-11-29 | 2024-06-05 | Apollo Tyres Global R&D B.V. | Kautschukzusammensetzung mit niedrigem rollwiderstand |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3150402B1 (de) | Kautschukmischung und fahrzeugreifen | |
EP3500440B1 (de) | Schwefelvernetzbare kautschukmischung und fahrzeugreifen | |
EP3500441B1 (de) | Schwefelvernetzbare kautschukmischung und fahrzeugreifen | |
DE102015210421A1 (de) | Kautschukmischung und Fahrzeugreifen | |
DE102019212916B4 (de) | Vernetzbare Kautschukmischung, Vulkanisat daraus, sowie Verwendung der Kautschukmischung bzw. des Vulkanisats | |
EP4011958B1 (de) | Kautschukmischung und fahrzeugluftreifen | |
EP3500600B1 (de) | Schwefelvernetzbare kautschukmischung und fahrzeugreifen | |
EP3500626B1 (de) | Kautschukblend, schwefelvernetzbare kautschukmischung und fahrzeugreifen | |
EP4011644B1 (de) | Kautschukmischung und fahrzeugluftreifen | |
DE102019209830A1 (de) | Kautschukmischung und Reifen | |
EP4214279A1 (de) | Vernetzungsfähige kautschukmischung und fahrzeugluftreifen | |
DE102017210177A1 (de) | Kautschukmischung und Fahrzeugluftreifen | |
EP4073127A1 (de) | Schwefelvernetzbare kautschukmischung und fahrzeugluftreifen | |
DE102019209825A1 (de) | Kautschukmischung und Reifen | |
EP3932984A1 (de) | Fahrzeugluftreifen | |
EP3760671B1 (de) | Kautschukmischung und reifen | |
EP3760670B1 (de) | Kautschukmischung und reifen | |
EP4011643B1 (de) | Kautschukmischung und fahrzeugluftreifen | |
EP4105279B1 (de) | Kautschukmischung und reifen | |
DE102020215714A1 (de) | Kautschukmischung und Fahrzeugluftreifen | |
DE102021206273A1 (de) | Kautschukmischung und Reifen | |
EP3711973A1 (de) | Fahrzeugluftreifen | |
DE102020215724A1 (de) | Kautschukmischung und Fahrzeugluftreifen | |
DE102020215723A1 (de) | Kautschukmischung und Fahrzeugluftreifen | |
DE102020215715A1 (de) | Kautschukmischung und Fahrzeugluftreifen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: CONTINENTAL REIFEN DEUTSCHLAND GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: CONTINENTAL REIFEN DEUTSCHLAND GMBH, 30165 HANNOVER, DE |