DE102022206180A1 - Verfahren zur Herstellung einer Dispersion und deren Verwendung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Dispersion mit einer dynamischen Viskosität η bei 20 °C von weniger als 20 Pa*s für die Bereitstellung elektrisch leitfähiger Passagen in Fahrzeugreifen, enthaltend Dienpolymere, ein Vulkanisationssystem mit Vulkanisationschemikalien, Weichmacheröl mit einem Siedepunkt von mehr als 160 °C und zumindest einen elektrisch leitfähigen Füllstoff. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung einer nach dem Verfahren hergestellten Dispersion zur Herstellung elektrisch leitfähiger Passagen in Fahrzeugreifen.Bei dem Verfahren werden die Bestandteile der Dispersion in einen verschließbaren Mischbehälter gegeben und der Mischbehälter wird nach dem Verschließen so lange in Mischbewegungen versetzt bis die Dispersion eine gleichmäßige/homogene Konsistenz erreicht hat.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Dispersion mit einer dynamischen Viskosität η bei 20 °C von weniger als 20 Pa*s für die Bereitstellung elektrisch leitfähiger Passagen in Fahrzeugreifen, enthaltend Dienpolymere, ein Vulkanisationssystem mit Vulkanisationschemikalien, Weichmacheröl mit einem Siedepunkt von mehr als 160 °C und zumindest einen elektrisch leitfähigen Füllstoff. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung einer nach dem Verfahren hergestellten Dispersion zur Herstellung elektrisch leitfähiger Passagen in Fahrzeugreifen.
- Es ist bekannt und üblich, die zur Reifenfertigung erforderlichen Gummibauteile aus Kautschukmischungen unterschiedlicher Zusammensetzungen zu fertigen, um die Eigenschaften der Gummibauteile an ihre jeweiligen Anforderungen im fertigen Reifen anzupassen. Dabei ist es üblich, zur Erzielung eines niedrigen Rollwiderstandes und eines guten Nassgriffes hochgefüllte Kieselsäuremischungen für den Laufstreifen oder zumindest für den mit der Fahrbahn in Berührung kommenden Teil des Laufstreifens, die sogenannte Laufstreifencap, zu verwenden. Seitenwände aus Kieselsäure gefüllten Kautschukmischungen sind ebenfalls für einen niedrigen Rollwiderstand von Vorteil. Der Einsatz von Kieselsäure in der Gürtelgummierung ist wegen des erhöhten Weiterreißwiderstands für die Schnitt- und Rissbeständigkeit der Gürtelgummierung günstig.
- Aus mit Kieselsäure gefüllten Kautschukmischungen gefertigte Reifenbauteile weisen gegenüber Reifenbauteilen aus ausschließlich mit Ruß gefüllten Kautschukmischungen eine deutlich geringere elektrische Leitfähigkeit auf, sodass Maßnahmen zur Ableitung der beim Fahren auftretenden elektrostatischen Aufladungen erforderlich sind. Hierzu ist es beispielsweise üblich, Laufstreifen mit Cap/Base-Aufbau mit einem sogenannten Carbon Center Beam, welcher meist ein in der Laufstreifencap eingebauter und über den Umfang des Reifens verlaufender elektrisch leitfähiger Gummistreifen ist, zu versehen. Dieser Gummistreifen wird in der Regel aus einer rußgefüllten Kautschukmischung gefertigt und ist mit einer elektrisch leitfähigen Laufstreifenbase in Kontakt. Für den Einsatz dieser Technologie ist es erforderlich, dass im Reifen zumindest eine elektrisch leitfähige Verbindung, ein „Leitweg“, von der Reifenfelge zu dem beim Fahren mit dem Untergrund in Kontakt tretenden Laufstreifenteil besteht. Ein derartiger Leitweg kann eine elektrisch leitfähige Gürtelgummierung, eine elektrisch leitfähige Karkasseinlage oder eine elektrisch leitfähige Innenschicht und das mit der Felge in Kontakt trennende elektrisch leitfähige Hornprofil umfassen. Alternativ kann die Ableitung elektrostatischer Aufladungen auch über eine elektrisch leitfähige Seitenwand oder eine im Bereich der Seitenwand vorgesehene elektrisch leitfähige Passage, welche entweder direkt oder über weitere Reifenbauteile mit dem Hornprofil in Kontakt tritt, erfolgen.
- Es sind aus der
DE 10 2007 039 100 A1 und derDE 10 2007 039 101 A1 Verfahren bekannt, welche ein einfaches Einbringen von elektrisch leitfähigem Material in einen Laufstreifen gestatten sollen. Dabei wird ein extrudierter Laufstreifen in seiner Längsrichtung durchgeschnitten (DE 10 2007 039 100 A1 ) oder es wird nur ein Teil, insbesondere eine Hälfte, eines Laufstreifens extrudiert (DE 10 2007 039 101 A1 ). Nachfolgend wird an den gebildeten Schnittflächen bzw. an den Stirnflächen elektrisch leitfähiges Material angebracht und die Laufstreifenteile werden zusammengefügt. Als elektrisch leitfähige Materialien können eine elektrisch leitfähige Kautschukmischung oder eine Lösung, eine Paste, ein Pulver oder ein Granulat aus einem elektrisch leitfähigen Material verwendet werden. - Elektrisch leitfähige Suspensionen bzw. Lösungen aus leitfähigen Kautschukmischungen zur Bereitstellung leitfähiger Bereiche in Fahrzeugluftreifen sind z. B. aus der
DE 10 2006 022 671 A1 , derDE 10 2006 036 508 A1 und derDE 698 06 864 T2 bekannt. Ferner sind leitfähige Tinten auf Wasserbasis bekannt. Auch in Benzin gelöste leitfähige Gummimischungen können zur Bildung leitfähiger Strukturen in Reifen eingesetzt werden. - Elektrisch leitfähige Suspensionen/Lösungen von Dienpolymeren in leicht flüchtigen organischen Lösungsmitteln werden häufig derart hergestellt, dass zunächst eine füllstoffhaltige Kautschukmischung nach üblichen Verfahren gemischt wird und diese nicht vulkanisierte Kautschukmischung dann mit Hilfe eines Kneters in einem niedrigsiedenden organischen Lösemittel (z. B. Benzin oder Naphtha) gelöst wird. In der
EP 0 439 783 A2 wird zum Lösen einer Kautschukmischung in einem organischen Lösemittel ein verschlossener Mischbehälter vorgeschlagen, der dreidimensional bewegt wird.
Bei der Herstellung der füllstoffhaltigen Kautschukmischung in Innenmischern oder auf Walzen können Temperaturen von 100 bis 170 °C auftreten, so dass Vernetzungssysteme mit niedriger Reaktionstemperatur wegen der Gefahr der frühzeitigen Vernetzung nicht eingesetzt werden können. Die niedrigsiedenden Lösemittel erfordern wegen ihrer leichten Brennbarkeit zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen. - Die Herstellung einer Suspension/Lösung von Dienpolymeren und Füllstoffen in einem hochsiedenden organischen Lösemittel, wie z. B. paraffinischem Öl, ist sehr zeit- und arbeitsintensiv.
In derEP 3 385 090 A1 werden z. B. Suspensionen, enthaltend zumindest Dienpolymere, Vulkanisationschemikalien, Weichmacheröl und Füllstoff, mit einer dynamischen Viskosität η bei 20 °C von weniger als 100 Pa*s für die Bereitstellung elektrisch leitfähiger Passagen in Fahrzeugreifen und Verfahren zur Herstellung der Suspension beschrieben. Bei dem Verfahren werden zunächst zumindest Dienpolymere und Vulkanisationschemikalien getrennt in Weichmacheröl unter Bildung von Vorlösungen bzw. Vorsuspensionen gelöst bzw. suspendiert und im Anschluss diese Vorlösungen bzw. Vorsuspensionen zu zumindest einem nicht granulierten, elektrisch leitfähigen Füllstoff als Vorlage unter Rühren bzw. Schütteln zudosiert, wobei weder Wasser noch Benzin in der Suspension enthalten ist. Durch diesen mehrstufigen, jedoch aufwändigen Prozess lässt sich eine homogene Suspension erhalten, die bei der Reifenherstellung gut verarbeitet werden kann und im vulkanisierten Reifen eine sichere Ladungsableitung gewährleistet. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Dispersion mit einer dynamischen Viskosität η bei 20 °C von weniger als 20 Pa*s, enthaltend Dienpolymere, ein Vulkanisationssystem mit Vulkanisationschemikalien, Weichmacheröl mit einem Siedepunkt von mehr als 160 °C und zumindest einen elektrisch leitfähigen Füllstoff bereitzustellen, dass einfach durchzuführen ist und zu einer gleichmäßigen Dispersion führt, die für die Bereitstellung elektrisch leitfähiger Passagen in Fahrzeugreifen eingesetzt werden kann.
- Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die Bestandteile der Dispersion in einen verschließbaren Mischbehälter gegeben werden und der Mischbehälter nach dem Verschließen so lange in Mischbewegungen versetzt wird bis die Dispersion eine gleichmäßige/homogene Konsistenz erreicht hat.
- Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass eine Dispersion mit den genannten Bestandteilen auf einfache Weise in einem verschließbaren Mischbehälter unter Mischbewegung hergestellt werden kann. Eine Aufteilung in mehrere Verfahrensschritte mit Vordispersionen ist nicht notwendig.
- Um das Verfahren zu beschleunigen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der gefüllte und verschlossene Mischbehälter mehrdimensional, bevorzugt im Wesentlichen zweidimensional, bewegt wird.
- Um auch granulierte Inhaltsstoffe der Dispersion, wie z. B. granulierte Füllstoffe, gleichmäßig zu verteilen, ist es von Vorteil, wenn der gefüllte und verschlossene Mischbehälter im Wesentlichen zweidimensional mit einer Leistung von 300 bis 1000 W pro Kilogramm Dispersion über einen Zeitraum von 1 bis 15 min, vorzugsweise 1 bis 10 min, bewegt wird.
- Das Verfahren kann zur Beschleunigung bei erhöhten Temperaturen durchgeführt werden. Um auch hochreaktive Vulkanisationssysteme einsetzen zu können, die bei niedrigen Temperaturen vernetzen, ist es jedoch von Vorteil, wenn die Dispersion bei Temperaturen unterhalb der Vulkanisationstemperatur des Vulkanisationssystems hergestellt wird.
- Das Verfahren kann in unterschiedlichsten Vorrichtungen, die eine Mischbewegung erlauben, durchgeführt werden. Besonders effektiv kann das Verfahren in einem Farbrüttler durchgeführt werden.
- Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders geeignet für die Herstellung einer Dispersion, die
- - - 25 phr (Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile der gesamten Kautschuke in der Mischung) zumindest eines Polyisoprens mit einem mittleren Molekulargewicht Mw von 200000 bis 600000 g/mol,
- - 60 - 90 phr zumindest eines flüssigen Dienpolymers mit einem mittleren Molekulargewicht Mw von 15000 bis 50000 g/mol
- - bis 25 phr zumindest eines Polybutadiens,
- - 450 bis 800 phr zumindest eines paraffinischen Weichmacheröls,
- - 35 - 90 phr zumindest eines elektrisch leitfähigen Füllstoffes und
- - ein auf Schwefel basierendes Vulkanisationssystem, aufweisend mehr als 3 phr zumindest eines Vulkanisationsbeschleunigers,
- 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 und flüssigen Dienpolymere bezogen.
- Eine Dispersion ist hierbei ein heterogenes Gemisch aus flüssigen und festen Stoffen (disperse Phase), die fein verteilt in einem kontinuierlichen Stoff (Dispersionsmedium), hier paraffinisches Weichmacheröl, vorliegen.
- Die Dispersion mit den genannten Substanzen in den angegebenen Mengen kann durch die niedrige Viskosität durch Pumpen gefördert werden, ist bezüglich seiner Zusammensetzung so ausgebildet, dass sich nach der Vulkanisation Materialeigenschaften ergeben, die denen der umgebenden Kautschukmischung ähnlich sind, und bewirkt durch einen hohen Anteil an flüssigem Dienpolymer im Zusammenspiel mit einer hohen Vulkanisationsbeschleunigerkonzentration eine adhäsive Verklebung der Bauteile.
- Zusätzlich bietet die Dispersion gegenüber Dispersionen auf Benzinbasis den Vorteil, dass die paraffinischen Weichmacheröle für die Dispergierung nahezu aller Elastomere geeignet sind und derartige Dispersionen ein höheres Maß an Arbeitssicherheit durch geringere Emissionen von Kohlenwasserstoffen und eine reduzierte Brennbarkeit und Explosionsgefahr aufweisen.
- Außerdem ist die erfindungsgemäße Dispersion stabil und sedimentiert in üblichen Verarbeitungszeiträumen nicht. Sie ermöglicht die Einbringung elektrisch leitfähiger Passagen in Fahrzeugreifen, die eine Stärke von nur wenigen Mikrometern aufweisen.
- Die vorgenannte Dispersion enthält 5 bis 25 phr zumindest eines Polyisoprens mit einem mittleren Molekulargewicht Mw von 200000 bis 600000 g/mol. Dabei kann es sich um natürliches und/oder synthetisches Polyisopren handeln. Vorzugsweise wird wegen einer guten Löslichkeit in paraffinischen Weichmacherölen nicht vergällter Naturkautschuk und/oder synthetisches Polyisopren eingesetzt.
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. - Die vorgenannte Dispersion enthält ferner 60 - 90 phr zumindest eines flüssigen Dienpolymers mit einem mittleren Molekulargewicht Mw von 15000 bis 50000 g/mol. Demnach können auch mehrere Dienpolymere im Verschnitt eingesetzt werden. Die flüssigen Dienpolymere tragen zur Einstellung der Viskosität der Suspension und zur Vernetzung bei.
- Als Dienpolymere werden Polymere 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 dem wenigstens einen Dienpolymer handelt es sich 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-Dien-Kautschuk und/oder Nitril-Kautschuk und/oder Chloropren-Kautschuk und/oder Acrylat-Kautschuk und/oder FluorKautschuk und/oder Silikon-Kautschuk und/oder Polysulfid-Kautschuk und/oder Epichlorhydrin-Kautschuk und/oder Styrol-Isopren-Butadien-Terpolymer und/oder hydrierten Acrylnitrilbutadien-Kautschuk und/oder hydrierten Styrol-Butadien-Kautschuk. Die Dienpolymere können auch mit Modifizierungen und Funktionalisierungen endgruppenmodifiziert und/oder entlang der Polymerketten funktionalisiert sein. - Bevorzugt ist das flüssige Dienpolymer ein flüssiges Polyisopren. Dies führt zu einer besonders guten adhäsiven Verklebung der Reifenbauteile.
- Die vorgenannte Dispersion kann bis zu 25 phr, vorzugsweise 10 bis 20 phr, zumindest eines Polybutadiens enthalten. Dies trägt zu einem besseren Vernetzungsverhalten bei. Bei dem Polybutadien (BR, Butadien-Kautschuk) kann es sich um alle dem Fachmann bekannten Typen mit einem Mw von 250000 bis 5000000 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 (Lithiumkatalysierter 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 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.
- Die vorgenannte Dispersion enthält 450 bis 800 phr zumindest eines paraffinischen Weichmacheröls. Paraffinische Weichmacheröle weisen einen Anteil an paraffinischen Kohlenwasserstoffen von mehr als 60 % auf. Sie gelten als gesundheitlich unbedenklich. Die Weichmacheröle diffundieren nach dem Auf- oder Einbringen auf bzw. in den Reifenrohling in die umgebenden Kautschukmischungen, die anderen Inhaltsstoffe der Dispersion bilden dann eine Schicht, die nach der Vulkanisation sowohl die elektrische Leitfähigkeit durch ein Netzwerk aus leitfähigem Füllstoff als auch die mechanische Stabilität durch ein Polymernetzwerk gewährleistet.
- Die vorgenannte Dispersion enthält ferner 35 - 90 phr zumindest eines elektrisch leitfähigen Füllstoffes. Dies können metallische oder kohlenstoffbasierte Materialien sein, die auch im Gemisch eingesetzt werden können. Zu den kohlenstoffbasierten Materialien zählen beispielsweise Ruße, Graphene, Kohlenstoffnanofasern oder Kohlenstoffnanoröhrchen.
- Bevorzugt wird als elektrisch leitfähiger Füllstoff Ruß eingesetzt. Als Ruße können beispielsweise solche des Typs N339 oder andere elektrisch leitfähige Ruße eingesetzt werden.
- Vorzugsweise werden zumindest zwei Ruße als elektrisch leitfähige Ruße eingesetzt, wobei der erste Ruß in Kautschukmischungen eine erste, hohe elektrische Leitfähigkeit erzeugt, eine BET-Oberfläche von 800 bis 1200 m2/g und eine DBP-Zahl von 350 bis 450 cm3/ 100 g aufweist und der zweite Ruß in Kautschukmischungen eine zweite, mittlere elektrische Leitfähigkeit, eine BET-Oberfläche von 70 bis 90 m2/g und eine DBP-Zahl von 90 bis 130 cm3/ 100 g aufweist. Der erste Ruß zeichnet sich dabei durch eine besonders hohe elektrische Leitfähigkeit aus und der zweite Ruß trägt zu einer besonders guten Abriebbeständigkeit der Mischung nach Vulkanisation bei.
- Die vorgenannte Dispersion enthält weiterhin ein auf Schwefel basierendes Vulkanisationssystem, vorzugsweise zumindest 3 phr zumindest eines Vulkanisationsbeschleunigers. In der Regel sind die Kautschukmischungen in Fahrzeugreifen mit Hilfe von Schwefel vernetzt, so dass sowohl die Dispersion als auch die umgebende Mischung im Fahrzeugreifen auf demselben Vernetzungssystem basieren.
- Das Vulkanisationssystem weist besonders bevorzugt mehr als 5 phr zumindest eines Vulkanisationsbeschleunigers auf. Auf diese Weise kann man eine besonders gute adhäsive Verklebung der Gummibauteile erreichen.
- Bei dem auf Schwefel basierenden Vulkanisationssystem handelt es sich um ein System aus Schwefel oder Schwefelspender, Vulkanisationsbeschleuniger und Zinkoxid sowie ggf. Vulkanisationsverzögerer.
- Als schwefelspendende Substanz können dabei alle dem Fachmann bekannten schwefelspendenden Substanzen verwendet werden. Enthält die Suspension eine schwefelspendende Substanz, ist diese bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe enthaltend z. B. Thiuramdisulfide, wie z. B. Tetrabenzylthiuramdisulfid (TBzTD) und/oder Tetramethylthiuramdisulfid (TMTD) und/oder Tetraethylthiuramdisulfid (TETD), und/oder Thiuramtetrasulfide, wie z. B. Dipentamethylenthiuramtetrasulfid (DPTT), und/oder Dithiophosphate, wie z. B. DipDis (Bis-(Diisopropyl)thiophosphoryldisulfid) und/oder Bis(O,O-2-ethylhexyl-thiophosphoryl)Polysulfid (z. B. Rhenocure SDT 50®, Rheinchemie GmbH) und/oder Zinkdichloryldithiophosphat (z. B. Rhenocure ZDT/S®, Rheinchemie GmbH) und/oder Zinkalkyldithiophosphat, und/oder 1,6-Bis(N,N-dibenzylthiocarbamoyldithio)hexan und/oder Diarylpolysulfide und/oder Dialkylpolysulfide.
- Die Vulkanisationsbeschleuniger können ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Thiazolbeschleunigern und/oder Mercaptobeschleunigern 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) und/oder Tetrabenzylthiuramdisulfid (TBzTD). - Zinkoxid dient als Aktivator für die Vulkanisation und kann auch in Form eines nanostrukturierten Zinkoxids eingesetzt werden.
- Des Weiteren kann die Dispersion übliche Zusatzstoffe in üblichen Gewichtsteilen enthalten. Zu diesen Zusatzstoffen zählen beispielsweise
- 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 Fettsäuren (z. B. Stearinsäure) oder Zinkkomplexe wie z. B. Zinkethylhexanoat,
- c) weitere nicht-leitfähige Füllstoffe, wie z. B. Kieselsäure, Alumosilicate, Kreide, Stärke, Magnesiumoxid, Titandioxid oder Kautschukgele,
- d) Silankupplungsagenzien und
- e) Wachse.
- Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Dispersion kann für die für die Bereitstellung elektrisch leitfähiger Passagen in Fahrzeugreifen verwendet werden.
- Neben Fahrzeugreifen kann die Dispersion auch Verwendung finden in Gummibälgen, Förderbändern, Luftfedern, Gurten, Riemen, Schläuchen, Drucktüchern, Schwingmetallen oder Schuhsohlen.
- Es lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine sehr homogene Dispersion erhalten, dadurch ergibt sich, dass die am Reifen nach der Vulkanisation gebildete leitfähige Passage über die gesamte Reifenlebensdauer ihre elektrische und mechanische Funktion behält. Dies liegt zum einem darin begründet, dass der elektrisch leitfähige Füllstoff durch die gleichmäßige Verteilung einen sicheren leitfähigen Pfad zur Verfügung stellt, zum anderen auch die gleichmäßig verteilten Polymere und Vulkanisationschemikalien eine gleichmäßig vernetzte Polymerstruktur nach der Vulkanisation bereitstellen. Die in der Dispersion vorhandenen Weichmacheröle diffundieren dabei im Wesentlichen vor der Vulkanisation in die umgebenden Kautschukmischungen und beeinflussen die gewünschten Reifeneigenschaften nicht.
- Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
- Folgende Substanzen wurden in den angegebenen Mengen in einen Farbrüttler Modell RM-501 der Firma Olbrich gegeben:
festes synthetisches Polyisopren 20 Gew.-Teile flüssiges synthetisches Polyisopren 60 Gew.-Teile Butadienkautschuk 20 Gew.-Teile Prozessöl paraffinisch 600 Gew.-Teile Ruß 1 PRINTEX® XE2 B (Fa. Orion Engineered Carbons) 20 Gew.-Teile Russ 2 N339 50 Gew.-Teile ZnO 2 Gew.-Teile Stearinsäure 2 Gew.-Teile Alterungsschutzmittel 2 Gew.-Teile Vulkanisationsbeschleuniger 5 Gew.-Teile Schwefel 2 Gew.-Teile - Die Arbeitsweise des Farbrüttlers basiert auf dem Prinzip eines horizontal angeordneten Exzenters, der ein eingespanntes, geschlossenes Behältnis mit einer Geschwindigkeit von bis zu 1.350 UPM rüttelt. Es wurde über einen Zeitraum von 5 min gerüttelt. Man erhielt nach dieser Zeit eine strukturviskose Paste, die keine Granulatreste aufwies.
- Die wasser- und benzinfreie Dispersion wurde bei der Herstellung eines Fahrzeugreifenrohlings eingesetzt. Sie konnte problemlos in den Laufstreifen durch Streichen, Aufsprühen, Injizieren oder über eine Schlitzdüse im Extruderkopf eingebracht werden. Nach der Vulkanisation des Reifens war ein elektrisch leitfähiger Pfad innerhalb des Laufstreifens vorhanden, der eine sichere Ladungsableitung während des Fahrbetriebs ermöglichte. Dieser Pfad behielt auch über die gesamte Lebensdauer des Reifens seine elektrische und mechanische Funktion bei.
- 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
-
- DE 102007039100 A1 [0004]
- DE 102007039101 A1 [0004]
- DE 102006022671 A1 [0005]
- DE 102006036508 A1 [0005]
- DE 69806864 T2 [0005]
- EP 0439783 A2 [0006]
- EP 3385090 A1 [0007]
Claims (10)
- Verfahren zur Herstellung einer Dispersion mit einer dynamischen Viskosität η bei 20 °C von weniger als 20 Pa*s für die Bereitstellung elektrisch leitfähiger Passagen in Fahrzeugreifen, enthaltend Dienpolymere, ein Vulkanisationssystem mit Vulkanisationschemikalien, Weichmacheröl mit einem Siedepunkt von mehr als 160 °C und zumindest einen elektrisch leitfähigen Füllstoff, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestandteile der Dispersion in einen verschließbaren Mischbehälter gegeben werden und der Mischbehälter nach dem Verschließen so lange in Mischbewegungen versetzt wird bis die Dispersion eine gleichmäßige/homogene Konsistenz erreicht hat.
- Verfahren zur Herstellung einer Dispersion nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der gefüllte und verschlossene Mischbehälter mehrdimensional bewegt wird. - Verfahren zur Herstellung einer Dispersion nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass der gefüllte und verschlossene Mischbehälter im Wesentlichen zweidimensional bewegt wird. - Verfahren zur Herstellung einer Dispersion nach
Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass der gefüllte und verschlossene Mischbehälter pro Kilogramm Dispersion mit einer Leistung von 300 bis 1000 W über einen Zeitraum von 1 bis 15 min, vorzugsweise 1 bis 10 min, bewegt wird. - Verfahren zur Herstellung einer Dispersion nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersion bei Temperaturen unterhalb der Vulkanisationstemperatur des Vulkanisationssystems hergestellt wird.
- Verfahren zur Herstellung einer Dispersion nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es in einem Farbrüttler durchgeführt wird.
- Verfahren zur Herstellung einer Dispersion nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersion - 5 - 25 phr (Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile der gesamten Kautschuke in der Mischung) zumindest eines Polyisoprens mit einem mittleren Molekulargewicht Mw von 200000 bis 600000 g/mol, - 60 - 90 phr zumindest eines flüssigen Dienpolymers mit einem mittleren Molekulargewicht Mw von 15000 bis 50000 g/mol - bis 25 phr zumindest eines Polybutadiens, - 450 bis 800 phr zumindest eines paraffinischen Weichmacheröls, - 35 - 90 phr zumindest eines elektrisch leitfähigen Füllstoffes und - ein auf Schwefel basierendes Vulkanisationssystem enthält.
- Verfahren zur Herstellung einer Dispersion nach
Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein elektrisch leitfähiger Füllstoff elektrisch leitfähiger Ruß ist. - Verfahren zur Herstellung einer Dispersion nach
Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Ruße als elektrisch leitfähige Ruße eingesetzt werden. - Verwendung der nach dem Verfahren gemäß
Anspruch 1 hergestellten Dispersion zur Herstellung elektrisch leitfähiger Passagen in Fahrzeugreifen.
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2022
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