DE102021211028A1

DE102021211028A1 - Zweiradreifen, bevorzugt Fahrradreifen, und Verfahren zur Herstellung eines Zweiradreifens, bevorzugt eines Fahrradreifens

Info

Publication number: DE102021211028A1
Application number: DE102021211028.2A
Authority: DE
Inventors: Rainer Kahner; Alexander Burkhart; Erin Klokkers; Thorsten Torbrügge
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2021-09-30
Filing date: 2021-09-30
Publication date: 2023-03-30
Also published as: WO2023051882A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zweiradreifen, bevorzugt Fahrradreifen, und ein Verfahren zur Herstellung eines Zweiradreifens, bevorzugt eines Fahrradreifens.Der erfindungsgemäße Zweiradreifen weist in wenigstens einem Bauteil eine Kautschukmischung auf, die wenigstens folgende Bestandteile enthält:- Wenigstens einen Kautschuk, bevorzugt wenigstens einen Dienkautschuk; und- Wenigstens eine Substanz aus nachwachsenden Rohstoffen, die kein Kautschuk ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zweiradreifen, bevorzugt Fahrradreifen, und ein Verfahren zur Herstellung eines Zweiradreifens, bevorzugt eines Fahrradreifens.
Es ist bekannt, dass Zweiradreifen, insbesondere Fahrradreifen, je nach Konstruktion ein oder mehrere Bauteile aus wenigstens einer Kautschukmischung aufweisen.
Zudem ist bekannt, dass man grundsätzlich bestrebt ist, in Kautschukmischungen für Fahrzeugreifen möglichst nachhaltige und umweltfreundliche Materialien einzusetzen. So offenbart die WO 2016/105932 A1 den Einsatz von Pflanzenöl und recycelten Kautschukpartikeln in der Laufstreifenunterplatte von Fahrzeugreifen, wobei Fahrradreifen keinerlei Erwähnung finden.
Allerdings beeinflusst der Einsatz von derartigen Materialien die physikalischen Eigenschaften der jeweiligen Kautschukmischung, was Nachteile im Rollwiderstands- und/oder Nassgriffverhalten und dem Abrieb zur Folge haben kann.
Dabei ist zusätzlich zu beachten, dass die Verbesserung der Kautschukmischung im Hinblick auf eine physikalische Eigenschaft, wie beispielsweise durch den Versuch, Nachteile durch einzelne Bestandteile auszugleichen, durch vorhandene Zielkonflikte die Verschlechterung in einer anderen physikalischen Eigenschaft zur Folge hat. Derartige Zielkonflikte bestehen z. B. zwischen dem Rollwiderstands- und dem Gripverhalten (Trocken- und Nassgriff) sowie dem Rollwiderstands- und Abriebverhalten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zweiradreifen, bevorzugt Fahrradreifen, bereitzustellen, der nachhaltiger zusammengesetzt ist ohne, dass er Einbußen in seinen Eigenschaften bezüglich der Anforderungen im Fahrbetrieb aufweist. Insbesondere soll der Zweiradreifen keine signifikanten Nachteile im Rollwiderstandsverhalten aufweisen oder sogar ein verbessertes Rollwiderstandsverhalten aufweisen.
Zudem sollen gemäß einer weiteren Aufgabe der Erfindung das Gripverhalten, insbesondere das Nassgriffverhalten, und das Abriebverhalten nicht signifikant negativ beeinträchtigt sein. Dabei soll insbesondere auch der Zielkonflikt aus Rollwiderstand und Nassgriff nicht negativ beeinträchtigt werden.
Gelöst wird die Aufgabe durch den Zweiradreifen gemäß Anspruch 1 und das Verfahren zur Herstellung eines Zweiradreifens gemäß Anspruch 11.
Der erfindungsgemäße Zweiradreifen, bevorzugt Fahrradreifen, ist dadurch gekennzeichnet, dass er in wenigstens einem Bauteil eine Kautschukmischung aufweist, die wenigstens eine Substanz aus nachwachsenden Rohstoffen enthält.
Der Einfachheit halber wird im Folgenden die Kautschukmischung des wenigstens einen Bauteils des erfindungsgemäßen Zweiradreifens kürzer als „Kautschukmischung des erfindungsgemäßen Zweiradreifens“ oder noch kürzer als „Kautschukmischung“ bezeichnet.
Unter dem Begriff „Substanz aus nachwachsenden Rohstoffen“ ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Substanz zu verstehen, die stofflich aus nachwachsenden Rohstoffen als Quelle hergestellt ist oder selbst ein Rohstoff aus nachwachsenden Quellen ist, wobei insbesondere pflanzliche Quellen bevorzugt sind.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist die Substanz aus nachwachsenden Rohstoffen jedoch kein Kautschuk, und damit insbesondere kein Naturkautschuk. Das bedeutet, dass unabhängig von dem gewählten Kautschuk wenigstens eine Substanz aus nachwachsenden Rohstoffen enthalten ist, bei der es sich nicht um Kautschuk handelt.
In der Kautschukmischung des erfindungsgemäßen Zweiradreifens eventuell enthaltener Naturkautschuk wird somit im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter „Kautschuk“ genannt.
Die Kautschukmischung des erfindungsgemäßen Zweiradreifens enthält somit wenigstens eine Substanz aus nachwachsenden Rohstoffen und optional zudem Naturkautschuk als Kautschuk.
Der erfindungsgemäße Zweiradreifen weist den Vorteil auf, dass er nachhaltiger zusammengesetzt ist und gleichzeitig keine Nachteile hinsichtlich seiner physikalischen Eigenschaften aufweist. Insbesondere weist der erfindungsgemäße Zweiradreifen keine signifikanten Nachteile oder sogar eine Verbesserung im Rollwiderstandsverhalten auf, während die übrigen Eigenschaften, insbesondere das Griff-, insbesondere Nassgriff-, und Abriebverhalten auf einem vergleichbaren Niveau bleiben.
Damit weist der erfindungsgemäße Zweiradreifen sogar eine Verbesserung in den Zielkonflikten aus Rollwiderstandsverhalten und Abriebverhalten sowie Rollwiderstandsverhalten und Nassgriffverhalten auf.
Dies ist zudem überraschend, da bei Zweiradreifen, insbesondere Fahrradreifen, der Zielkonflikt zwischen Rollwiderstand und Nassgriff im Vergleich zu PKW- oder LKW-Reifen verschärft ist: Bei Zweiradreifen, insbesondere Fahrradreifen, liegen die Betriebstemperaturen, die für den Wärmeaufbau und somit Rollwiderstand relevant sind, durch die schnellere Wärmeabfuhr bei deutlich geringeren Temperaturen. Damit liegen die Betriebstemperaturen näher an den für das Griffverhalten relevanten Temperaturen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch eine höhere Nachhaltigkeit aus und stellt den erfindungsgemäßen Zweiradreifen bereit, der sich überraschenderweise durch eine Verbesserung in den genannten Zielkonflikten aus Rollwiderstandsverhalten und Abriebverhalten sowie Rollwiderstandsverhalten und Nassgriffverhalten auszeichnet.
Damit ermöglichen erfindungsgemäßer Zweiradreifen und das erfindungsgemäße Verfahren einen kleineren CO₂-Fußabdruck bei gleichzeitig verbesserter Performance.
Von der Erfindung sind sämtliche vorteilhafte Ausgestaltungen, die sich unter anderem in den Patentansprüchen widerspiegeln, umfasst. Insbesondere sind von der Erfindung auch Ausgestaltungen umfasst, die sich durch Kombination unterschiedlicher Merkmale unterschiedlicher Abstufungen bei der Bevorzugung dieser Merkmale ergeben, sodass auch eine Kombination eines ersten als „bevorzugt“ bezeichneten Merkmals oder im Rahmen einer vorteilhaften Ausführungsform beschriebenen Merkmals mit einem weiteren als z. B. „besonders bevorzugt“ bezeichneten Merkmal von der Erfindung umfasst ist.
Die in dieser Schrift verwendete Angabe phr (parts per hundred parts of rubber by weight) ist die in der Kautschukindustrie übliche Mengenangabe für Mischungsrezepturen. Die Dosierung der Gewichtsteile der einzelnen Substanzen wird in dieser Schrift auf 100 Gewichtsteile der gesamten Masse aller in der Mischung vorhandenen hochmolekularen (Gewichtsmittel der Molekulargewichtsverteilung M_w gemäß GPC größer als 60.000 g/mol) und dadurch festen Kautschuke bezogen.
Bevorzugt ist ein Zweiradreifen, wobei die Substanz aus nachwachsenden Rohstoffen ein Weichmacher aus nachwachsenden Rohstoffen ist. Hierdurch wird ein besonders gutes Rollwiderstandsverhalten der Kautschukmischung und damit des Zweiradreifens bei gleichbleibenden sonstigen Eigenschaften erzielt.
Der Weichmacher aus nachwachsenden Rohstoffen ist besonders bevorzugt ein Pflanzenöl. Hierdurch wird ein besonders gutes Rollwiderstandsverhalten der Kautschukmischung und damit des Zweiradreifens bei gleichbleibenden sonstigen Eigenschaften erzielt.
Bei dem Pflanzenöl kann es sich um alle dem Fachmann bekannten Pflanzenöle handeln.
Das Pflanzenöl ist besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Rapsöl und Sonnenblumenöl, wobei Rapsöl ganz besonders bevorzugt ist. Hierdurch wird ein ganz besonders vorteilhaftes Rollwiderstandsverhalten der Kautschukmischung und damit des Zweiradreifens bei gleichbleibenden sonstigen Eigenschaften erzielt.
Bevorzugt enthält die Kautschukmischung einen Weichmacher aus nachwachsenden Rohstoffen, besonders bevorzugt Rapsöl, in Mengen von 5 bis 60 phr, besonders bevorzugt 15 bis 50 phr, ganz besonders bevorzugt 15 bis 30 phr.
Bevorzugt ist zudem ein Zweiradreifen, wobei die Substanz aus nachwachsenden Rohstoffen ein Füllstoff aus nachwachsenden Rohstoffen ist.
Besonders bevorzugt ist der Füllstoff aus nachwachsenden Rohstoffen aus Reisschalen-Asche hergestelltes Silika. Hierdurch wird ein ganz besonders vorteilhaftes Rollwiderstandsverhalten der Kautschukmischung und damit des Zweiradreifens bei gleichzeitig verbesserten Reißeigenschaften und gleichbleibenden sonstigen Eigenschaften erzielt.
Bevorzugt enthält die Kautschukmischung einen Füllstoff aus nachwachsenden Rohstoffen, besonders bevorzugt aus Reisschalen-Asche hergestelltes Silika, in Mengen von 5 bis 150 phr, besonders bevorzugt 20 bis 100 phr, ganz besonders bevorzugt 30 bis 70 phr.
Der Begriff „aus Reisschalen-Asche hergestelltes Silika“ ist dem Fachmann auch unter dem englischen Ausdruck „rice husk ash silica“ (RHAS) bekannt.
Hierbei handelt es sich um Silika, dass aus den anorganischen Verbrennungsrückständen (Asche) von Reisschalen gewonnen wird. Die aus Reisschalen erhaltene Asche weist mit mehr als 80 Gew.-% einen vergleichsweise hohen Silika-Anteil auf und eignet sich daher besonders gut zur Gewinnung von Silika.
Bevorzugt weist das in der Kautschukmischung des erfindungsgemäßen Zweiradreifens enthaltene aus Reisschalen-Asche hergestelltes Silika eine Stickstoff-Oberfläche (BET-Oberfläche) (gemäß DIN ISO 9277 und DIN 66132) von 35 bis 400 m²/g, besonders bevorzugt von 35 bis 350 m²/g, ganz besonders bevorzugt von 75 bis 320 m²/g und wiederum ganz besonders bevorzugt von 120 bis 235 m²/g, und eine CTAB-Oberfläche (gemäß ASTM D 3765) von 30 bis 400 m²/g, besonders bevorzugt von 30 bis 330 m²/g, ganz besonders bevorzugt von 70 bis 300 m²/g und wiederum ganz besonders bevorzugt von 110 bis 230 m²/g, auf. Ein geeignetes aus Reisschalen-Asche hergestelltes Silika mit einer BET-Oberfläche von 155 m²/g und einer CTAB-Oberfläche von 156 bis 157 m²/g ist beispielsweise unter dem Handelsnamen „Precipitated Silica K160“ der Firma FengHai (PanJin) Rice Biotechnology Co., Ltd erhältlich.
Bevorzugt ist zudem ein Zweiradreifen, wobei die Kautschukmischung als Substanz aus nachwachsenden Rohstoffen ein Baumharz enthält.
Besonders bevorzugt ist das Baumharz ein Kolophoniumharz.
Bevorzugt enthält die Kautschukmischung 0,5 bis 20 phr, besonders bevorzugt 1 bis 10 phr, ganz besonders bevorzugt 1 bis 5 phr Baumharz, bevorzugt Kolophoniumharz.
Bevorzugt ist zudem ein Zweiradreifen, wobei die Kautschukmischung einen Weichmacher aus nachwachsenden Rohstoffen, bevorzugt Pflanzenöl, besonders bevorzugt Rapsöl, und einen Füllstoff aus nachwachsenden Rohstoffen, bevorzugt aus Reisschalen-Asche hergestelltes Silika, enthält.
Ein derartiger Zweiradreifen zeichnet sich dadurch aus, dass er durch den Weichmacher und den Füllstoff zu einem vergleichsweise hohen Massenanteil aus nachwachsenden Rohstoffen und damit nachhaltig zusammengesetzt ist. Gleichzeitig weist der Zweiradreifen überraschenderweise ein verbessertes Rollwiderstandsverhalten bei gleichbleibenden sonstigen Eigenschaften, wie Abrieb und Nassgriffverhalten auf.
Bevorzugt ist zudem ein Zweiradreifen, wobei die Kautschukmischung einen Weichmacher aus nachwachsenden Rohstoffen, bevorzugt Pflanzenöl, besonders bevorzugt Rapsöl, und einen Füllstoff aus nachwachsenden Rohstoffen, bevorzugt aus Reisschalen-Asche hergestelltes Silika, und ein Baumharz, bevorzugt Kolophoniumharz, enthält.
Ein derartiger Zweiradreifen zeichnet sich dadurch aus, dass er durch den Weichmacher und den Füllstoff sowie das Harz zu einem vergleichsweise hohen Massenanteil aus nachwachsenden Rohstoffen und damit nachhaltig zusammengesetzt ist. Gleichzeitig weist der Zweiradreifen überraschenderweise ein verbessertes Rollwiderstandsverhalten bei gleichbleibenden sonstigen Eigenschaften, wie Abrieb und Nassgriffverhalten auf.
Bevorzugt ist zudem ein Zweiradreifen, wobei die Kautschukmischung zusätzlich wenigstens eine recycelte Substanz enthält.
Unter einer „recycelten Substanz“ ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Substanz zu verstehen, die durch die Wiederaufbereitung von Abfällen, also hergestellten und gebrauchten, oder von neuen Artikeln, also hergestellten aber noch nicht gebrauchten Artikeln, gewonnen wird.
Bei den Abfällen sind insbesondere Kautschukhaltige Abfälle bevorzugt, wie insbesondere Altreifen.
Unter „neuen Artikeln“ werden Artikel verstanden, die zwar im Rahmen einer Wertschöpfungskette aus Rohmaterialien durch deren gezielte Veränderung hergestellt wurden, allerdings anschließend nicht gebraucht wurden. Hierbei kann es sich insbesondere um Ausschussware handeln.
Auch hierbei sich kautschukhaltige Artikel bevorzugt.
Besonders bevorzugt ist die recycelte Substanz Kautschuk-Regenerat.
Kautschuk-Regenerat (Regenerierter Kautschuk oder engl. Reclaim) wird aus schwefelvernetzten Gummivulkanisaten durch Spaltung der Schwefelbrücken gewonnen, wobei die Kautschukmischungen durch die stattfindende Devulkanisation vom elastischen in den plastischen Zustand überführt werden (devulkanisierte Kautschukmischungen).
Verfahren zur Regenerierung von schwefelvernetzten Gummivulkanisaten unter Zuhilfenahme von verschiedenen Substanzen und in unterschiedlichen Apparaturen sind seit langem bekannt, wobei die Dampfregeneration, die mechanische Regeneration, die thermische Regeneration, die Regeneration durch Schallwellen, die Regeneration durch Strahlung und die chemische Regeneration bekannt sind.
Bevorzugt wird ein Kautschuk-Regenerat verwendet, welches aus zerkleinerten Kautschukabfällen, wie abgeschälten Laufstreifen, durch Depolymerisation in einem Extruder hergestellt wurde.
Ein derartiges Kautschuk-Regenerat weist eine durchschnittliche Partikelgröße von 1 µm bis 3 mm, bevorzugt von 1 µm bis 1 mm und besonders bevorzugt von 1 µm bis 100 µm auf und weist damit vergleichsweise feine Partikel auf.
Die durchschnittliche Partikelgröße wird dabei mittels Lichtmikroskop bestimmt.
Unter dem Ausdruck „Kautschuk-Regenerat“ ist prinzipiell auch die Verwendung von verschiedenen regenerierten Kautschuken umfasst, sofern nichts anderes angegeben ist oder sich nicht ein anderes ergibt.
Als Ausgangsmaterialien für den regenerierten Kautschuk sind sämtliche vulkanisierten Kautschukartikel umfasst, wie beispielsweise und bevorzugt die schwefelvernetzten Gummivulkanisate aus Altreifen oder Förderbändern oder aus bei der Produktion von technischen Kautschukartikeln oder Fahrzeugluftreifen anfallendem vulkanisiertem Abfall stammen. Hierbei findet vor dem eigentlichen Regenerierungsverfahren oft ein oder mehrere Zerkleinerungsschritte statt, wodurch vulkanisiertes Gummigranulat oder vulkanisiertes Gummipulver oder - mehl erhalten wird.
Bevorzugt ist zudem ein Zweiradreifen, wobei die Kautschukmischung einen Weichmacher aus nachwachsenden Rohstoffen, bevorzugt Pflanzenöl, besonders bevorzugt Rapsöl, und einen Füllstoff aus nachwachsenden Rohstoffen, bevorzugt aus Reisschalen-Asche hergestelltes Silika, und ein Baumharz, bevorzugt Kolophoniumharz, sowie wenigstens eine recycelte Substanz, bevorzugt Kautschuk-Regenerat, enthält.
Ein derartiger Zweiradreifen zeichnet sich dadurch aus, dass er durch den Weichmacher und den Füllstoff sowie das Harz und die recycelte Substanz zu einem vergleichsweise hohen Massenanteil nachhaltig zusammengesetzt ist.
Gleichzeitig weist der Zweiradreifen ein überraschenderweise verbessertes Rollwiderstandsverhalten bei gleichbleibenden sonstigen Eigenschaften, wie Abrieb und Nassgriffverhalten auf.
Erfindungsgemäß enthält die Kautschukmischung des Zweiradreifens wenigstens einen Kautschuk.
Die Kautschukmischung des erfindungsgemäßen Zweiradreifens enthält bevorzugt wenigstens einen Kautschuk, der ausgewählt ist aus Dienkautschuken und Kautschuken mit gesättigter Polymerkette, insbesondere gesättigter Hauptkette. Der Dienkautschuk ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Natürliches Polyisopren (NR), synthetischem Polyisopren (IR), Butadien-Kautschuk (BR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR).
Der Kautschuk mit gesättigter Polymerkette ist bevorzugt
Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM).
Besonders bevorzugt enthält die Kautschukmischung des Zweiradreifens wenigstens einen Dienkautschuk, der bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Natürliches Polyisopren (NR), synthetischem Polyisopren (IR), Butadien-Kautschuk (BR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR).
Bevorzugt enthält die Kautschukmischung wenigstens ein natürliches Polyisopren und zwar bevorzugt in Mengen von 2 bis 100 phr, und gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung 5 bis 35 phr, ganz besonders bevorzugt 20 bis 30 phr. Hiermit werden eine besonders gute Prozessierbarkeit der erfindungsgemäßen Kautschukmischung und optimierte Reißeigenschaften erzielt.
Bevorzugt enthält die Kautschukmischung wenigstens ein Polybutadien (Butadienkautschuk) und zwar bevorzugt in Mengen von 2 bis 100 phr, und gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung 5 bis 35 phr, ganz besonders bevorzugt 20 bis 30 phr. Hiermit werden besonders gute Abrieb- und Reißeigenschaften und eine gute Prozessierbarkeit bei geringem Hystereseverlust der erfindungsgemäßen Kautschukmischung erzielt.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung enthält die Kautschukmischung wenigstens ein Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) und zwar bevorzugt in Mengen von 2 bis 100 phr, und gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung 25 bis 90 phr, ganz besonders bevorzugt 40 bis 60 phr. Hiermit wird eine gute Prozessierbarkeit bei geringem Hystereseverlust sowie guten Abrieb- und Reißeigenschaften der erfindungsgemäßen Kautschukmischung erzielt.
Bevorzugt ist der SBR hierbei ein SSBR, womit sich optimierte Hysterese-Eigenschaften ergeben.
Bevorzugt enthält die Kautschukmischung ein Polymerblend aus zweien oder mehreren, insbesondere dreien, der genannten Kautschuke NR, BR und SBR, bevorzugt SSBR, wobei die Summe aller enthaltenen Kautschuke 100 phr ergibt.
Bei dem natürlichen und/oder synthetischen Polyisopren sämtlicher Ausführungsformen 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, bei welchem der cis-1,4-Anteil im Naturkautschuk größer 99 Gew.-% ist.
Ferner ist auch ein Gemisch eines oder mehrerer natürlicher Polyisoprene mit einem oder mehreren synthetischen Polyisopren(en) denkbar.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter dem Begriff „Naturkautschuk“ natürlich vorkommender Kautschuk zu verstehen, der von Hevea Gummibäumen und „Nicht-Hevea“ Quellen gewonnen werden kann. Nicht-Hevea Quellen sind beispielsweise Guayule Sträucher und Löwenzahn wie beispielsweise TKS (Taraxacum kok-saghyz; Russischer Löwenzahn).
Falls in der erfindungsgemäßen Kautschukmischung Butadien-Kautschuk (= BR, Polybutadien) enthalten ist, kann es sich um alle dem Fachmann bekannten Typen 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 oder die eingesetzte(n) Polybutadiene kann/können 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 Siloxan-Gruppen 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.
Für den Fall, dass wenigstens ein Styrol-Butadien-Kautschuk
(Styrol-Butadien-Copolymer) in der Kautschukmischung enthalten ist, 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.
Das eingesetzte Styrol-Butadien-Copolymer kann mit den oben beim Polybutadien genannten Modifizierungen und Funktionalisierungen endgruppenmodifiziert und/oder entlang der Polymerketten funktionalisiert sein.
Die Kautschukmischung des erfindungsgemäßen Zweiradreifens kann ferner wenigstens einen Füllstoff enthalten, der keine Substanz aus nachwachsenden Rohstoffen ist und bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Rußen und weiteren Kieselsäuren, die nicht aus Reisschalen-Asche hergestellt sind.
Die Begriffe „Silika“ und „Kieselsäure“ werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung synonym verwendet.
Bei der weiteren Kieselsäure kann es sich um die dem Fachmann bekannten Kieselsäuretypen, 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 400 m²/g, bevorzugt von 35 bis 350 m²/g, besonders bevorzugt von 85 bis 320 m²/g und ganz besonders bevorzugt von 120 bis 235 m²/g, und eine CTAB-Oberfläche (gemäß ASTM D 3765) von 30 bis 400 m²/g, bevorzugt von 30 bis 330 m²/g, besonders bevorzugt von 80 bis 300 m²/g und ganz besonders bevorzugt von 115 bis 200 m²/g, aufweist. Derartige Kieselsäuren führen z. B. in Kautschukmischungen für Reifenlaufstreifen 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 hoch dispergierbare Kieselsäuren, so genannte HD-Kieselsäuren (z. B. Zeosil® 1165 MP der Firma Solvay), zum Einsatz kommen.
Gemäß bevorzugter Ausführungsformen enthält die Kautschukmischung 5 bis 150 phr, besonders bevorzugt 20 bis 100 phr wenigstens einer weiteren Kieselsäure. Hierdurch lassen sich die Eigenschaften der Kautschukmischung individuell einstellen sowie die weitere Kieselsäure und das aus Reisschalen-Asche hergestellte Silika flexibel zudosieren.
Gemäß bevorzugter Ausführungsformen enthält die Kautschukmischung bis zu 10 phr weitere Kieselsäure, die nicht aus Reisschalen-Asche hergestellt ist. Hierdurch lassen sich die Eigenschaften der Kautschukmischung individuell einstellen sowie die weitere Kieselsäure und das aus Reisschalen-Asche hergestellte Silika flexibel zudosieren.
Gemäß bevorzugter Ausführungsformen enthält die Kautschukmischung jedoch keine weitere Kieselsäure, d.h. 0 phr Kieselsäure und ist somit frei von Kieselsäure, die nicht aus Reisschalen hergestellt ist. Hierdurch werden optimale Eigenschaften erzielt und die Zudosierung von weiterer Kieselsäure wird als Verfahrensschritt eingespart.
Bevorzugt enthält die Kautschukmischung hierbei aus Reisschalen-Asche hergestelltes Silika als Füllstoff, bevorzugt in Mengen von 5 bis 150 phr, besonders bevorzugt 20 bis 100 phr, ganz besonders bevorzugt 30 bis 70 phr.
Es ist somit insbesondere auch bevorzugt Silika aus Reisschalen-Asche als Hauptfüllstoff zu verwenden und insbesondere dabei „herkömmliche“ Kieselsäure, also Kieselsäure, die nicht aus Reisschalen-Asche hergestellt ist, vollständig oder zumindest teilweise zu ersetzen.
Überraschenderweise weist Silika aus Reisschalen-Asche ein vorteilhaftes Eigenschaftsprofil auf, welches sich insbesondere in erfindungsgemäßen Zweiradreifen, insbesondere Fahrradreifen, durch eine Verbesserung in den Zielkonflikten zeigt.
Bevorzugt enthält die Kautschukmischung 1 bis 20 phr, besonders bevorzugt 3 bis 10 phr wenigstens eines Rußes.
Als Ruße kommen alle dem Fachmann bekannten Rußtypen in Frage.
In einer Ausführungsform hat der Ruß eine Jodzahl, gemäß ASTM D 1510, die auch als Jodadsorptionszahl bezeichnet wird, zwischen 30 und 250 g/kg, bevorzugt 30 bis 180 g/kg, besonders bevorzugt 40 bis 180 g/kg, und ganz besonders bevorzugt 70 bis 130 g/kg, und eine DBP-Zahl gemäß ASTM D 2414 von 30 bis 200 ml/100 g, bevorzugt 70 bis 200 ml/100g, besonders bevorzugt 90 bis 160 ml/100g.
Die DBP-Zahl gemäß ASTM D 2414 bestimmt das spezifische Absorptionsvolumen eines Rußes mittels Dibutylphthalat.
Die Kautschukmischung kann zudem wenigstens einen Weichmacher enthalten, der keine Substanz aus nachwachsenden Rohstoffen ist und bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Mineralölen, Phosphorsäureestern wie Tri-(2-ethylhexyl)phosphat, und Flüssig-Kautschuken mit einem Gewichtsmittel der Molekulargewichtsverteilung M_w gemäß GPC von 60.000 g/mol oder weniger.
Bei der Verwendung von Mineralöl ist dieses bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus DAE (Destillated Aromatic Extracts), RAE (Residual Aromatic Extract), TDAE (Treated Destillated Aromatic Extracts), MES (Mild Extracted Solvents), Weißölen und naphthenischen Ölen, wobei RAE besonders bevorzugt ist.
Gemäß bevorzugter Ausführungsformen enthält die Kautschukmischung 5 bis 60 phr, besonders bevorzugt 15 bis 50 phr, ganz besonders bevorzugt 15 bis 30 phr wenigstens eines Mineralölweichmachers, bevorzugt RAE.
Gemäß bevorzugter Ausführungsformen enthält die Kautschukmischung jedoch keinen Mineralölweichmacher, d.h. 0 phr Mineralölweichmacher. Bevorzugt enthält die Kautschukmischung hierbei einen Weichmacher aus nachwachsenden Rohstoffen, besonders bevorzugt Rapsöl, in Mengen von 5 bis 60 phr, besonders bevorzugt 15 bis 50 phr, ganz besonders bevorzugt 15 bis 30 phr.
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. Diamine, wie N-Phenyl-N'-(1,3-dimethylbutyl)-p-phenylendiamin (6PPD), N,N'-Diphenyl-p-phenylendiamin (DPPD), N,N'-Ditolyl-p-phenylendiamin (DTPD), N-(1,4-dimethylpentyl)-N'-phenyl-p-phenylendiamin (7PPD), N-Isopropyl-N'-phenyl-p-phenylendiamin (IPPD), und/oder Triazine, wie 2-N,4-N,6-N-tris[4-(5-methylhexan-2-ylamino)phenyl]-1,3,5-triazin-2,4,6-triamin (PPD Triazin) und/oder Dihydrochinoline, wie 2,2,4-Trimethyl-1,2-dihydrochinolin (TMQ), sowie N-Phenyl-1-naphthylamin (PAN), 2,2'-Methylenbis(4-methyl-6-tert-butylphenol) (BKF), Butylhydroxytoluol (BHT), Poly(dicyclopentadiene-co-p-cresol), Styrolisiertes Phenol (SAPH) und 1,3-Dihydro-4-methyl-2H-benzimidazol-2-thion (MMBI),
b) Aktivatoren, wie z. B. Zinkoxid und Fettsäuren (z.B. Stearinsäure) und/oder sonstige Aktivatoren, wie Zinkkomplexe wie z.B. Zinkethylhexanoat,
c) Aktivatoren und/oder Agenzien für die Anbindung von Füllstoffen, insbesondere Ruß, wie beispielsweise S-(3-Aminopropyl)Thioschwefelsäure und/oder deren Metallsalze (Anbindung an Ruß) sowie Silan-Kupplungsagenzien (Anbindung an Kieselsäure bzw. Silika),
d) Ozonschutzwachse,
e) Harze, insbesondere Klebharze,
f) Mastikationshilfsmittel, wie z. B. 2,2'-Dibenzamidodiphenyldisulfid (DBD) und
g) Prozesshilfsmittel, wie insbesondere Fettsäureester und Metallseifen, wie z.B. Zinkseifen und/oder Calciumseifen, und/oder Polyethylenglykole,
h) Farbmittel, insbesondere Pigmente auf Basis von Titandioxid (TiO₂), gegebenenfalls in Kombination mit Farbpigmenten.

Bevorzugt enthält die Kautschukmischung wenigstens ein Alterungsschutzmittel, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus N-Phenyl-N'-(1,3-dimethylbutyl)-p-phenylendiamin (6PPD) und N,N'-Ditolyl-p-phenylendiamin (DTPD).
Bevorzugt enthält die Kautschukmischung des erfindungsgemäßen Zweiradreifens wenigstens ein Silan-Kupplungsagens.
Bei den Silan-Kupplungsagenzien kann es sich um alle dem Fachmann bekannten Typen handeln.
Ferner 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 bzw. Silika 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).
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).
So können als Silan-Kupplungsagenzien z. B. 3-Mercaptopropyltriethoxysilan, 3-Thiocyanato-propyltrimethoxysilan oder 3,3'-Bis(triethoxysilylpropyl)polysulfide mit 2 bis 8 Schwefelatomen, wie z. B. 3,3'-Bis(triethoxysilylpropyl)tetrasulfid (TESPT), das entsprechende Disulfid (TESPD) oder auch Gemische aus den Sulfiden mit 1 bis 8 Schwefelatomen mit unterschiedlichen Gehalten an den verschiedenen Sulfiden, verwendet werden. TESPT kann dabei beispielsweise auch als Gemisch mit Industrieruß (Handelsname X50S® der Firma Evonik) zugesetzt werden.
Auch geblockte Mercaptosilane, wie sie z. B. aus der WO 99/09036 bekannt sind, können als Silan-Kupplungsagens eingesetzt werden. Auch Silane, wie sie in der WO 2008/083241 A1 , der WO 2008/083242 A1 , der WO 2008/083243 A1 und der WO 2008/083244 A1 beschrieben sind, können eingesetzt werden. Verwendbar sind z. B. Silane, die unter dem Namen NXT in verschiedenen Varianten von der Firma Momentive, USA, wie insbesondere 3-Octanoylthio-1-propyltriethoxysilan, oder solche, die unter dem Namen Si 363® von der Firma Evonik Industries vertrieben werden.
Besonders bevorzugt enthält die Kautschukmischung des erfindungsgemäßen Zweiradreifens wenigstes ein Silan-Kupplungsagens, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 3,3'-Bis(triethoxysilylpropyl)disulfid (TESPD), 3,3'-Bis(triethoxysilylpropyl)tetrasulfid (TESPT) und
3-Octanoylthio-1-propyltriethoxysilan, ganz besonders bevorzugt ist TESPD.
Der Mengenanteil der Gesamtmenge an weiteren Zusatzstoffen beträgt bevorzugt 3 bis 150 phr, besonders bevorzugt 5 bis 100 phr und ganz besonders bevorzugt 20 bis 85 phr, wiederum bevorzugt 35 bis 85 phr.
Im Gesamtmengenanteil der weiteren Zusatzstoffe kann Zinkoxid (ZnO) enthalten sein. Hierbei kann es sich um alle dem Fachmann bekannten Typen an Zinkoxid handeln, wie z.B. ZnO-Granulat oder -Pulver. Das herkömmlicherweise verwendete Zinkoxid weist in der Regel eine BET-Oberfläche von weniger als 10 m²/g auf. Es kann aber auch ein Zinkoxid mit einer BET-Oberfläche von 10 bis 100 m²/g, wie z.B. so genannte „nano-Zinkoxide“, verwendet werden.
Der erfindungsgemäße Zweiradreifen ist bevorzugt vulkanisiert. Somit ist die Kautschukmischung ebenfalls bevorzugt vulkanisiert.
Die Begriffe „vulkanisiert“ und „vernetzt“ werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung synonym verwendet.
Die Vulkanisation der Kautschukmischung wird bevorzugt 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 Thiazolbeschleunigern, Mercaptobeschleunigern, Sulfenamidbeschleunigern, Thiocarbamatbeschleunigern, Thiurambeschleunigern, Thiophosphatbeschleunigern, Thioharnstoffbeschleunigern,
Xanthogenat-Beschleunigern und Guanidin-Beschleunigern.
Bevorzugt ist die Verwendung eines Sulfenamidbeschleunigers, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus N-Cyclohexyl-2-benzothiazolsufenamid (CBS), N,N-Dicyclohexylbenzothiazol-2-sulfenamid (DCBS), Benzothiazyl-2-sulfenmorpholid (MBS), N-tert-Butyl-2-benzothiazylsulfenamid (TBBS) und Guanidin-Beschleunigern wie Diphenylguanidin (DPG).
Als schwefelspendende Substanz können dabei alle dem Fachmann bekannten schwefelspendenden Substanzen verwendet werden.
Außerdem können in der Kautschukmischung Vulkanisationsverzögerer vorhanden sein.
Bei dem erfindungsgemäßen Zweiradreifen handelt es sich bevorzugt um einen Fahrradreifen, dabei insbesondere um einen Fahrradluftreifen oder einen schlauchlosen Fahrradreifen oder einen Vollgummireifen für Fahrräder, bevorzugt Fahrradluftreifen.
Es ist mit der vorliegenden Erfindung insbesondere gelungen, Fahrradreifen bereitzustellen, die eine überraschende Verbesserung in den Zielkonflikten aus Rollwiderstandsverhalten und Abriebverhalten sowie Rollwiderstandsverhalten und Nassgriffverhalten aufweisen.
Die Verbesserung ist insbesondere auch dadurch überraschend, dass gerade bei Fahrradreifen wie oben ausgeführt die genannten Zielkonflikte - durch die geringere Betriebstemperatur als Bezugstemperatur für den Rollwiderstand - verschärft sind.
Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßer Zweiradreifen bei dem es sich um einen Fahrradreifen mit einer Breite von bevorzugt 20 bis 150 mm, besonders bevorzugt 25 bis 100 mm, ganz besonders bevorzugt 25 bis 70 mm und/oder einem Innendurchmesser des Reifenmantels von bevorzugt 340 bis 640 mm, besonders bevorzugt 550 bis 630 mm, ganz besonders bevorzugt 570 bis 620 mm, handelt. Unter der „Breite“ wird die Breite des Reifenmantels quer zur Umlaufrichtung verstanden.
Bevorzugt und insbesondere ist der erfindungsgemäße Zweiradreifen dabei ein Fahrradreifen gemäß der Definition nach ETRTO („European Tyre and Rim Technical Organisation“).
Beispielsweise und bevorzugt ist der Fahrradreifen ein Rennradreifen, ein CityTrekking-, Gravel- oder Lastenradreifen, oder ein Mountain-Bike-Reifen oder ein Vollgummiradreifen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Zweiradreifen ein Zweiradluftreifen, bevorzugt Fahrradluftreifen, besonders bevorzugt Rennradreifen, ein CityTrekking-, Gravel- oder Lastenradreifen, oder Mountain-Bike Reifen, mit einem Laufstreifen, einer Reifenkarkasse, Reifenseitenwänden und in einer jeden axialen Hälfte des Reifens einem Wulstbereich mit einem Reifenwulst mit einem Kern wobei der Zweiradluftreifen in den Wulstbereichen eine axial außerhalb der Karkasse angeordnete Schutzlage mit in Gummimaterial eingebetteten Festigkeitsträgern aufweist, wobei die Reifenkarkasse aus einer ersten Karkasseinlage und einer zweiten Karkasseinlage jeweils aufweisend Festigkeitsträger gebildet ist, wobei die zweite Karkasseinlage in einem Zenit des Zweiradluftreifens radial innerhalb der ersten Karkasseinlage angeordnet ist und sich vom Zenit des Zweiradluftreifens über die Reifenseitenwände bis in beide Wulstbereiche erstreckt und dort den jeweiligen Kern von axial innen nach axial außen umschlingt und in einem zweiten Karkasseinlagenende radial innerhalb eines Laufstreifenendes des Laufstreifens endet und wobei sich die erste Karkasseinlage vom Zenit des Zweiradluftreifens über die Reifenseitenwände bis in beide Wulstbereiche erstreckt und dort den jeweiligen Kern von axial innen nach axial außen umschlingt.
Bevorzugt ist zudem ein Zweiradreifen, wobei es sich bei dem Bauteil zumindest um den Laufstreifen und/ oder die Cap und/oder die Base eines Laufstreifens mit Cap-Base-Aufbau und/oder eine Pannenschutzlage und/oder eine Dämpferschicht und/oder wenigstens eine Seitenwand und/oder wenigstens eine Karkasslage handelt.
Besonders bevorzugt ist das Bauteil, welches die Kautschukmischung - enthaltend wenigstens eine Substanz aus nachwachsenden Rohstoffen, bei der es sich nicht um Naturkautschuk handelt - aufweist, der Laufstreifen, wiederum bevorzugt der Laufstreifen eines Fahrradluftreifens.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Zweiradreifens, bevorzugt Fahrradreifens, umfasst wenigstens die folgenden Verfahrensschritte:

A) Herstellen wenigstens einer Kautschukmischung, wobei der Kautschukmischung wenigstens ein Kautschuk und wenigstens eine Substanz aus nachwachsenden Rohstoffen, die kein Kautschuk ist, zugegeben wird; und
B) Formen der Kautschukmischung aus Schritt A) zu einem Bauteil eines Zweiradreifens;
C) Einbringen des Bauteils aus Schritt B) auf oder in einen Reifenrohling;
D) Vulkanisation des Reifenrohlings aus Schritt C)

Für die Kautschukmischung und ihre Bestandteile gelten sämtliche obige Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Zweiradreifen. Ansonsten erfolgen die Schritte A) bis D) auf dem Fachmann bekannte Weise unter Verwendung von dem Fachmann bekannten Vorrichtungen.
Die Herstellung der Kautschukmischung erfolgt dabei nach dem in der Kautschukindustrie üblichen Verfahren, bei dem zunächst in ein oder mehreren Mischstufen eine Grundmischung mit allen Bestandteilen außer dem Vulkanisationssystem (z. B. 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 oder Kalandrieren weiterverarbeitet und in die entsprechende Form, bevorzugt in die Form eines Laufstreifens, gebracht.
Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den Tabellen 1 und 2 sind Ergebnisse von Labortests der Kautschukmischung des erfindungsgemäßen Zweiradreifens sowie Ergebnisse von Reifentests zusammengefasst. Dabei sind die mit „E“ gekennzeichneten Beispiele erfindungsgemäße, während solche mit „V“ gekennzeichneten Vergleichsbeispiele darstellen.
Die Mischungen, die den Reifentests in Tabelle 2 zugrunde liegen, sind dabei vergleichbar mit denen der Labortests aus Tabelle 1, sodass zur besseren Erläuterung der Erfindung in Tabelle 2 nur die wesentlichen Bestandteile wiedergegeben sind. Die Mischungen, die Regenerat enthalten, weisen ebenso eine erhöhte Menge an Schwefel und Beschleunigern auf. Bei den Reifentests wurden die Mischungen jeweils als Laufstreifen verbaut. Die Reifen waren CityTrekking-Reifen und wiesen eine Laufstreifenbreite von 42 mm und einen Innendurchmesser von 622 mm auf.
Die Mischungsherstellung erfolgte ansonsten 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 (Grundmischstufe) alle Bestandteile außer dem Vulkanisationssystem (Schwefel und vulkanisationsbeeinflussende Substanzen) für 200 bis 600 Sekunden bei 140 bis 165°C, Zieltemperaturen von 140 bis 157°C, vermischt wurden. Durch Zugabe des Vulkanisationssystems in der zweiten Stufe (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 nach t95 bis t100 (gemessen am Moving Die Rheometer gemäß ASTM D 5289-12/ ISO 6502) unter Druck bei 160°C hergestellt und mit diesen Prüfkörpern für die Kautschukindustrie typische Materialeigenschaften mit den im Folgenden angegebenen Testverfahren ermittelt.

• Verlustfaktor tan d, synonym zu tan δ, bei 0°C und bei 20° C aus dynamisch-mechanischer Messung gemäß DIN 53 513, Temperaturdurchlauf („temperature sweep“), konstante Verformung (10/0,2 %)
• Verlustfaktor tan δ (tan d) bei 0°C und bei 20°C aus dynamisch-mechanischer Messung gemäß DIN 53513, Temperaturdurchlauf („temperature sweep“); 50/30 N:
- statische Anfangskraft 30 N, dynamische Oszillation zwischen 30 und 50 N
• Rückprallelastizität bei Raumtemperatur (RT) gemäß DIN 53 512 und ISO 4662
• Spannungswert bei 300% Dehnung bei Raumtemperatur (M 300 RT), Zugfestigkeit und Bruchdehnung gemäß DIN 53 504
• Abrieb bei Raumtemperatur gemäß DIN/ISO 4649

Reifentests:

• Abrieb: Subjektive Bewertung nach 1500 km Fahrt
• Rollreibungs-Test Nass („rolling friction wet test“): Messgerät der Firma Tyre Laboratory Wheel Energy Oy;

Verwendete Substanzen

a) Kautschuk-Regenerat; hergestellt durch Regenerierung von abgeschälten Altreifenlaufstreifen in einem kontinuierlichen Verfahren in einem Extruder,
b) Kieselsäure: ZEOSIL® 1165 MP, BET-Oberfläche = 155 m²/g (gemessen mit Stickstoff), CTAB-Oberfläche = 156-157 m²/g; Fa. Solvay S.A.
c) Silika aus Reisschalen-Asche: Silika hergestellt aus Reisschalen; BET-Oberfläche = 155 m²/g (gemessen mit Stickstoff), CTAB-Oberfläche = 156-157 m²/g, Precipitated Silica K160, Fa. FengHai (PanJin) Rice Biotechnology Co., Ltd
d) Rapsöl: RAPESEED OIL STANDARD, Fa.Biona Jerzin s.r.o
e) Inden-Cumaron-Harz: Novares C 30, Fa. Rain Carbon Germany GmbH
f) Kolophoniumharz: Tyreon-160, Fa. Orgkhim
g) Aktivatoren: Jeweils 3 phr Zinkoxid und 2 phr Stearinsäure
h) Silan: TESPD

Bestandteile	Einheit	V1	E1	E2	V2	E3	E4	E5
NR	phr	25	25	25	25	25	25	25
BR	phr	25	25	25	25	25	25	25
SSBR	phr	50	50	50	50	50	50	50
Regenerat ^a)	phr	-	-	-	15	15	15	15
Ruß N339	phr	5,5	5,5	5,5	5,5	5,5	5,5	5,5
Kieselsäure ^b)	phr	55	55	-	55	55	55	-
Silika aus Reisschalen-Asche ^c)	phr	-	-	55	-	-	-	55
RAE	phr	22	-	22	22	-	-	-
Rapsöl ^d)	phr	-	22	-	-	22	22	22
IC-Harz ^e)	phr	2	2	2	2	2	-	-
Baumharz ^f)	phr	-	-	-	-	-	2	2
6PPD	phr	2	2	2	2	2	2	2
Aktivatoren ^g)	phr	5	5	5	5	5	5	5
Silan ^h)	phr	4	4	4	4	4	4	4
DPG	phr	1	1	1	1	1	1	1
TBBS	phr	1	1	1	1,15	1,15	1,15	1,15
Schwefel	phr	1,65	1,65	1,65	1,81	1,81	1,81	1,81

Physikalische Eigenschaften
Rückprall RT	%	39,1	43,2	41,3	39,1	41,6	40,3	40,5
M 300	MPa	5,7	4,3	6,2	5,6	4,6	4,6	3,9
Zugfestigkeit	MPa	16,2	14,1	17,4	14,1	12,3	12	12
Bruchdehnung	%	677	751	655	630	653	660	719
tan d (20 °C)		0,187	0,169	0,176	0,195	0,179	0,178	0,18
tan d (20°C) 50/30 N		0,243	0,231	0,216	0,258	0,239	0,239	0,239

Bestandteile	Einheit	V3	E6	E7
Regenerat ^a)	phr	-	15	15
Kieselsäure ^b)	phr	55	-	-
Silika aus Reisschalen-Asche ^c)	phr	-	55	55
RAE	phr	22	-	22
Rapsöl ^d)	phr	-	22	-
IC-Harz ^e)	phr	2	-	-
Baumharz ^f)	phr	-	2	2

Eigenschaften
Abrieb	%	100	100	100
Rollreibung Nassgriff		0,62 ± 0,02	0,62 ± 0,02	0,60 ± 0,02

Wie in der Zusammenschau der Daten in den Tabellen 1 und 2 erkennbar, zeichnen sich die erfindungsgemäßen Beispiele durch verbesserte Rollwiderstandsindikatoren aus, während Abrieb und Nassgriff auf einem vergleichbaren Niveau verbleiben, wobei letzteres insbesondere anhand der Reifentests in Tabelle 2 erkennbar ist.
Die Ergebnisse sind besonders überraschend, da auch die erfindungsgemäßen Varianten mit Kautschuk-Regenerat die entsprechenden Rollwiderstandsvorteile bei gleichem Abrieb und Nassgriff zeigen. Es war zu erwarten gewesen, dass insbesondere die Varianten enthaltend Kautschuk-Regenerat ein schlechteres Rollwiderstands-Verhalten und ein schlechteres Abrieb-Verhalten aufweisen. Damit zeigen erfindungsgemäße Zweiradreifen, insbesondere Fahrradreifen, überraschenderweise eine Verbesserung in den Zielkonflikten aus Rollwiderstandsverhalten und Abriebverhalten sowie Rollwiderstandsverhalten und Nassgriffverhalten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2016105932 A1 [0003]
WO 9909036 [0097]
WO 2008083241 A1 [0097]
WO 2008083242 A1 [0097]
WO 2008083243 A1 [0097]
WO 2008083244 A1 [0097]

Claims

Zweiradreifen, bevorzugt Fahrradreifen, dadurch gekennzeichnet, dass er in wenigstens einem Bauteil eine Kautschukmischung aufweist, die wenigstens folgende Bestandteile enthält: - Wenigstens einen Kautschuk, bevorzugt wenigstens einen Dienkautschuk; und - Wenigstens eine Substanz aus nachwachsenden Rohstoffen, die kein Kautschuk ist.
Zweiradreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kautschukmischung einen Weichmacher aus nachwachsenden Rohstoffen, besonders bevorzugt Rapsöl, in Mengen von 5 bis 60 phr, besonders bevorzugt 15 bis 50 phr, ganz besonders bevorzugt 15 bis 30 phr, enthält.
Zweiradreifen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kautschukmischung einen Füllstoff aus nachwachsenden Rohstoffen, besonders bevorzugt aus Reisschalen-Asche hergestelltes Silika, in Mengen von 5 bis 150 phr, besonders bevorzugt 20 bis 100 phr, ganz besonders bevorzugt 30 bis 70 phr, enthält.
Zweiradreifen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kautschukmischung als Substanz aus nachwachsenden Rohstoffen ein Baumharz, bevorzugt Kolophoniumharz, enthält.
Zweiradreifen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kautschukmischung einen Weichmacher aus nachwachsenden Rohstoffen, bevorzugt Pflanzenöl, besonders bevorzugt Rapsöl, und einen Füllstoff aus nachwachsenden Rohstoffen, bevorzugt aus Reisschalen-Asche hergestelltes Silika, enthält.
Zweiradreifen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kautschukmischung einen Weichmacher aus nachwachsenden Rohstoffen, bevorzugt Pflanzenöl, besonders bevorzugt Rapsöl, und einen Füllstoff aus nachwachsenden Rohstoffen, bevorzugt aus Reisschalen-Asche hergestelltes Silika, und ein Baumharz, bevorzugt Kolophoniumharz, enthält.
Zweiradreifen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kautschukmischung zusätzlich wenigstens eine recycelte Substanz, bevorzugt Kautschuk-Regenerat, enthält.
Zweiradreifen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um einen Fahrradreifen, dabei insbesondere um einen Fahrradluftreifen oder einen schlauchlosen Fahrradreifen oder einen Vollgummireifen für Fahrräder, bevorzugt Fahrradluftreifen, handelt.
Zweiradreifen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um einen Fahrradreifen mit einer Breite von 20 bis 150 mm, besonders bevorzugt 25 bis 100 mm, ganz besonders bevorzugt 25 bis 70 mm und/oder einem Innendurchmesser des Reifenmantels von bevorzugt 340 bis 640 mm, besonders bevorzugt 550 bis 630 mm, ganz besonders bevorzugt 570 bis 620 mm, handelt.
Zweiradreifen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Bauteil zumindest um den Laufstreifen und/ oder die Cap und/oder die Base eines Laufstreifens mit Cap-Base-Aufbau und/oder eine Pannenschutzlage und/oder eine Dämpferschicht und/oder wenigstens eine Seitenwand und/oder wenigstens eine Karkasslage handelt.
Verfahren zur Herstellung eines Zweiradreifens, bevorzugt Fahrradreifens, wobei das Verfahren wenigstens die folgenden Verfahrensschritte umfasst: A) Herstellen wenigstens einer Kautschukmischung, wobei der Kautschukmischung wenigstens ein Kautschuk und wenigstens eine Substanz aus nachwachsenden Rohstoffen, die kein Kautschuk ist, zugegeben wird; und B) Formen der Kautschukmischung aus Schritt A) zu einem Bauteil eines Zweiradreifens; C) Einbringen des Bauteils aus Schritt B) auf oder in einen Reifenrohling; D) Vulkanisation des Reifenrohlings aus Schritt C).