DE1258289B

DE1258289B - Verwendung einer Kautschukmischung zur Bildung von inneren Luftschlaeuchen fuer Reifen oder von wenigstens einer durchgehenden Schicht bei schlauchlosen Luftreifen

Info

Publication number: DE1258289B
Application number: DET25469A
Authority: DE
Inventors: Bernard Charles Barton; Smoke Rise; Hendrik Kamiel Johannes Decker; Lewis Bsharah
Original assignee: Texas US Chemical Co
Current assignee: Texas US Chemical Co
Priority date: 1963-02-20
Filing date: 1964-01-22
Publication date: 1968-01-04
Also published as: LU45462A1; NL124027C; BE644033A; GB1001722A; NL6401064A; US3245453A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

B60c

Deutsche Kl.: 63e-12

Nummer: 1258289

Aktenzeichen: T 25469IV d/63 e

Anmeldetag: 22. Januar 1964

Auslegetag: 4. Januar 1968

Butadien-Styrol-Kautschuk hat bekanntlich ein schlechtes Rückhaltevermögen für Luft, d.h., die eingeschlossene Luft diffundiert in und durch die Kautschukmischung. Das beeinträchtigt die Anwendung dieser Kautschukmischungen z. B. für innere Schläuche, schlauchlose Reifen, Gummiluftbehälter usw. Die Diffusion von Luft in die Kautschukmischung erhöht ebenfalls die Anfälligkeit gegenüber Sauerstoff- und Ozonabbau. Es ist daher üblich, für derartige Gegenstände Butylkautschuk zu verwenden. Butylkautschuk ist gegenüber Luft weniger durchlässig. Seine technische Herstellung verlangt jedoch größeren Aufwand.

Demgegenüber bieten die erfindungsgemäß zu verwendenden Mischungen für die angegebenen Zwecke wesentliche Vorteile, insbesondere das Rückhaltevermögen von Luft betreffend.

Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung einer Mischung aus 100 Gewichtsteilen eines Butadien-Styrol-Mischpolymerisates mit 10 bis 60 Gewichtsprozent gebundenem Styrol, 20 bis 80 Gewichtsteilen eines festen Asphalts mit einem Erweichungspunkt nach der Ring-Kugel-Methode zwischen 21 und 46⁰C und 40 bis 140 Gewichtsteilen eines wasserhaltigen Magnesiumsilicates in Form laminarer Teilchen mit einem Magnesiumsilicatgehalt von 95 bis 99 %> einem Gehalt an freier Feuchtigkeit von 0,1 bis 0,3 %> einer maximalen Teilchengröße von 15 μ und einer spezifischen Oberfläche von 10 bis 20 m²/g, das frei von Schwermetallsalzen und magnetisierbarem Eisen ist, zur Bildung von inneren Luftschläuchen für Reifen oder von wenigstens einer durchgehenden Schicht bei schlauchlosen Luftreifen.

Bevorzugt werden 60 bis 100 Gewichtsteile wasserhaltiges Magnesiumsilicat, 35 bis 55 Gewichtsteile des festen Asphalts und ein Kautschuk verwendet, der 20 bis 45 Gewichtsprozent gebundenes Styrol enthält. Soweit hier »Gewichtsteile« angegeben sind, bezieht sich diese Angabe jeweils auf 100 Teile des Kautschuks in der Mischung.

Die laminaren feinen Teilchen des wasserhaltigen Magnesiumsilicats haben ein bevorzugtes Teilchengrößenmaximum von 8 μ. Sie weisen im übrigen ein spezifisches Gewicht von 2,75 bis 2,80 auf und haben einen Brechungsindex von etwa 1,59.

Der feste Asphalt ist ein fester Rückstand aus der Erdölraffination, z.B. ein Bodenrückstand der Destillation von rohem Erdöl. Er ist im wesentlichen ein Kohlenwasserstoff und mit einer breiten Molekulargewichtsverteilung im Bereich von mehr als 2 Millionen bis zu weniger als 1000. Solche Asphalte sind sehr harte Stoffe unterhalb 0⁰C. Sie sind bei Raum-

Verwendung einer Kautschukmischung zur
Bildung von inneren Luftschläuchen für Reifen
oder von wenigstens einer durchgehenden Schicht bei schlauchlosen Luftreifen

Anmelder:

Texas-U. S. Chemical Company,
Port Neches, Tex. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. D. Thomsen, Patentanwalt,
8000 München 2, Tal 33

Als Erfinder benannt:

Bernard Charles Barton,

Smoke Rise, Kinneion, N. J.;

Hendrik Kamiel Johannes deDecker,

Montclair, N. J.;

Lewis Bsharah, Morris Plains, N. J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 20. Februar 1963 (260 049)

temperatur fest, erweichen jedoch allmählich bei ansteigender Temperatur und sind bei 200° C und darüber leicht gießbar. Die erfindungsgemäß zu verwendenden Asphalte sollen vorzugsweise Erweichungspunkte von 32 bis 45,5° C haben, gemessen nach der Standardmethode mit Ring und Kugel (ASTM D 36-26). Ferner ist wesentlich, daß der Asphaltengehalt niedrig ist. Der Asphaltengehalt ist als diejenige Fraktion des Asphalts definiert, die in n-Pentan oder 88°-Erdölnaphtha bzw. Petroleumnaphtha unlöslich ist. Der Flammpunkt der geeigneten festen Asphalte (Cleveland-Methode mit offener Schale) liegt

709 717/164

vorzugsweise innerhalb des Bereichs von etwa 260 bis etwa 3O1,5°C. Das spezifische Gewicht des festen Asphalts beträgt etwa 1,00 ± 0,02.

In »Industrial and Engineering Chemistry«, Bd. 48 (1956), S. 458 bis 463, ist die Verwendung von Asphalt in Butadien-Styrol-Kautschuken zusammen mit Füllstoffen, vorgeschlagen worden. Da aber Asphalte in der Zusammensetzung sehr unterschiedlich sind, beispielsweise hinsichtlich'der Asphaltengehalte und der damit in Zusammenhang stehenden Erweichungspunkte, weiterhin in Abhängigkeit von der Fundstätte des Erdöls, von der Verarbeitungsweise, der Temperatur usw., kann man daraus auf das Verhalten in Kautsehukmischungen zur Erzielung ganz bestimmter Resultate, insbesondere dem Rückhaltevermögen für Luft, keine Rückschlüsse ziehen. Es wurde nämlich gefunden, daß die sehr hohen Asphaltengehalte der bekannten Asphalte bei der Anwendung in- v.Kautsehukmischungen zu Produkten führt, die, ,unter ..anderem zu hohe Wärmeaufnahme und zu schlechte Bewitterungseigenschaften haben. :,?~a.- "

Aus der USA.-Patents'chrift 2 519 796 ist es auch bekannt, harzartige Polymerisationsrückstände, bei denen es sich um den Destillationsrückstand aus einem flüssigen polymeren Material handelt, das durch Mischphasenpolymerisation von nichtraffiniertem gekracktem Benzin hergestellt worden ist, als Zusatz zu Kautsehukmischungen zu verwenden. Auch hierfür gilt das oben Gesagte.- Insbesondere läßt sich daraus kein Rückschluß auf die vorteilhafte Verwendung eines bestimmten fesfen Asphalttyps und von wasserhaltigem Magnesiumsilicat in Butadien-Styrol-Kautschuk ziehen.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Kautsehukmischungen können ungefüllt oder ölgefüllt sein. Es können die bei der Kautschukverarbeitung üblichen aromatischen oder naphthenischen Öle verwendet werden. Außerdem können Weichmacher oder Plastifizierungsmittel in Form von Polymerenölen mit niedrigem Molekulargewicht, pflanzlichen Ölen, Kieferteerölen oder Mineralöl angewendet werden. Der anzuwendende Butadien-Styrol-Kautschuk kann mit natürlichem Kautschuk oder Polybutadien verschnitten sein. Die Mischungen können ferner Vulkanisiermittel und Antioxydationsmittel in üblichen Mengen enthalten. Außerdem kann die Kautschukmischung Ruß in einer Menge von 10 bis 20 Teilen enthalten. Der Ruß kann der Kautschukmischung in Latexform zugegeben werden, wodurch eine gleichförmige Dispergierung möglich ist. Die Kautschukmischung kann in einer üblichen Mischvorrichtung gemischt werden, S z.B. in Innenmischern oder auf offenen Walzwerken. Die Zugabe der wasserhaltigen Magnesiumsilicatteilchen wird vorzugsweise auf den Mischwalzwerken vorgenommen, kann aber auch nach Beendigung der Polymerisation zum Kautschuklatex erfolgen. Der

ίο Asphalt kann ebenfalls auf den Mischwalzwerken oder im emulgierten Zustand zu der Latexmischung hinzugegeben werden. Das sich ergebende Gemisch wird dann koaguliert, gewaschen und getrocknet, wobei ein -Kautsehukkuchen in- leicht zu handhabender Form entsteht. Die Mischung wird dann bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise bei etwa 145° C, im Verlauf von 25 bis 100 Minuten vulkanisiert.

Die Erfindung wird an Hand des folgenden Beispiels weiter erläutert.

Beispiel

Es wurde jeweils eine Mischung aus 100 Teilen Butadien-Styrol-Kautschuk, 5 Teilen Zinkoxyd, 1,5 Teilen Stearinsäure, 2 Teilen Schwefel, 2 Teilen Benzothiazolyldisulfid und 3 Teilen Diäthylenglykol hergestellt.

Mischungen der obigen Zusammensetzung wurden zu Platten von 15,2 · 15,2 ■ 0,076 cm³ vulkanisiert.

Davon wurden kreisförmige Teststücke mit einem Durchmesser von 12,7 cm hergestellt. Zur Prüfung der Luftdurchlässigkeit wurden die Prüfstücke in eine Diffusionszelle eingesetzt, die aus zwei kreisförmig ausgesparten rostfreien Stahlplatten bestand. Die Prüfung erfolgte bei einer konstanten Temperatur von 30°C und einem konstanten Druck von 3,37 kg/cm² auf der einen Seite der Kautschukmembran und atmosphärischem Druck auf der anderen Seite. Ein Manometer, das Ablesungen bei atmosphärischem Druck gestattet, wurde mit der Diffusionszelle verbunden. Der Volumenanstieg der Luft auf der Seite mit Normaldruck der Membran wurde nach einer bestimmten Zeitdauer gemessen. Die Luftdurchlässigkeit wurde hierbei als die Anzahl Kubikzentimeter Luft bei 0°C und 760 mm Quecksilbersäule ermittelt, die durch eine 0,00254 cm starke Schicht des Kautschuks bei einem Druckdifferential von 0,07 kg/cm² je 929 cm^a des Kautschuks je Tag diffundierte.

Tabelle I

Versuch	Styrolgehalt des Kautschuks %	Asphalt Gewichtsteile	Magnesiumsilikatteilchen Gewichtsteile	Luftdurchlässigkeit •104
1 2 3 4	10 23,5 40 44	50 50 . 37,5 50	82,5 82,5 82,5 82,5	8,9 3,2 2,3 2,7

Die Luftdurchlässigkeit von Innenschichten von Butadien-Styrol-Kautschuk und ist solchen aus Butyl-

schlauchlosen Reifen bzw. Innenschläuchen von Rei- 65 kautschuk fast äquivalent. Die erfindungsgemäß ver-

fen, die mit den erfindungsgemäß zu verwendenden wendeten Kautsehukmischungen lassen sich leicht

Mischungen hergestellt wurden, ist wesentb'ch ge- verarbeiten und sind billiger als die bisher weit-

ringer als diejenige bei Reifen aus standardisiertem gehend verwendeten Butylkautschukmischungen.

Die verbesserten Eigenschaften bezüglich verringerter Luftdurchlässigkeit sind aus den folgenden Vergleichsversuchen ersichtlich:

Tabelle II

Butadien-Styrol-Mischpolymerisat

(23% Styrol+ 77% Butadien) .. 100 100

Leichtbehandlungskanalruß 50 50

Asphalt 50 50

Magnesiumsilicat (laminar) 82,5 0

Luftdurchlässigkeit · 10⁴ 3,1 9,1

Die Daten von Tabelle II zeigen, daß die Zugabe von Magnesiumsilicat zu Butadien-Styrol-Kautschuk/

IO Asphalt-Mischungen die Luftdurchlässigkeit um 66 % reduziert.

Tabelle III

Butadien-Styrol-Mischpolymerisat.. 100 100

Leichtbehandlungskanalruß 50 50

Naphthenische Öle 50 —

Asphalt — 50

Magnesiumsilicat (laminar) 50 50

Luftdurchlässigkeit · 10⁴ 8,2 3,1

Die Daten von Tabelle III zeigen, daß die Zugabe von Asphalt zu Butadien-Styrol-Kautschuk/Magnesiumsilicat-Mischungen die Luftdurchlässigkeit um etwa 6O°/o reduziert.

Tabelle IV

Gewichtsteile
Butadien-Styrol-Kautschuk

Füllstoff

Gewichtsteile

Luftdurchlässigkeit (3O⁰Q
ungestreckt : 50% Dehnung

100
100
100

Ruß

Glimmer

laminares Magnesiumsilicat 50,0
82,5
84,0

15,0
3,5
5,8

16,8

12,7

7,4

Tabelle IV zeigt, daß Glimmer als Füllstoff nicht denselben Grad verringerter Luftdurchlässigkeit ergibt wie Magnesiumsilicat unter den üblichen Arbeitsbedingungen, d.h., wenn die Kautschukmischung einer Dehnung unterworfen wird.

Die Mischungen gemäß der Erfindung werden normalerweise einer Vulkanisation zugeführt. Sie zeigen dann im vulkanisierten Zustand die beschriebene vorteilhafte geringe Luftdurchlässigkeit. Diese Mischungen können aber auch im unvulkanisierten Zustand als Dichtungsmittel bei Reifenpannen eingesetzt werden.

Claims

Patentanspruch:

Verwendung einer Mischung aus 100 Gewichtsteilen eines Butadien-Styrol-Mischpolymerisats mit 10 bis 60 Gewichtsprozent gebundenem Styrol, 20 bis 80 Gewichtsteilen eines festen Asphalts mit

40 einem Erweichungspunkt nach der Ring-Kugel-Methode zwischen 21 und 46⁰C und 40 bis 140 Gewichtsteilen eines wasserhaltigenMagnesiumsilicats in Form laminarer Teilchen mit einem Magnesiumsilicatgehalt von 95 bis 99% j einem Gehalt an freier Feuchtigkeit von 0,1 bis 0,3%, einer maximalen Teilchengröße von etwa 15 μ. und einer spezifischen Oberfläche von 10 bis 20 m²/g, das frei von Schwermetallsalzen und magnetisierbarem Eisen ist, zur Bildung von inneren Luftschläuchen für Reifen oder von wenigstens einer durchgehenden Schicht bei schlauchlosen Luftreifen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 519 796;
Industrial and Engineering Chemistry, Bd. 48 (1956), S. 458 bis 463.

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