DE19653371C2

DE19653371C2 - Verwendung einer hellen Kautschukmischung für Zweiradlaufstreifen

Info

Publication number: DE19653371C2
Application number: DE1996153371
Authority: DE
Inventors: Sandra Finkbeiner; Wolfgang Klapp; Helmut Ernst
Original assignee: Continental AG
Current assignee: Continental AG
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 2001-06-28
Anticipated expiration: 2016-12-21
Also published as: NL1007778C1; DE19653371A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer schwefelvernetzbaren nicht schwarzen Kautschukmischung für Laufstreifen von Zweiradfahrzeugen.

Da die Fahreigenschaften eines Zweiradreifens in einem großen Umfang von der Kautschukzusammensetzung des Laufstreifens abhängig sind, werden besonders hohe Anforderungen an die Zusammensetzung der Laufstreifenmischung gestellt. So soll der Reifen einen geringen Abrieb und geringen Rollwiderstand sowie eine gute Haftung auf nasser und auf trockener Straße aufweisen. Da der Kunde momentan auch Zweiradreifen wünscht, dessen Laufstreifen aus einer hellen, d. h. nicht schwarzen Gummimischung bestehen soll, müssen nun sowohl fahrtechnische als auch optische Eigenschaften des Reifen in Einklang gebracht werden. So sind zwar helle Kautschukmischungen für Reifen schon bekannt, allerdings besteht bei diesen das Problem, daß durch die Verwendung von nichtverfärbenden Alterungsschutzmitteln deren Nachteil darin besteht, daß sie nicht wirkungsvoll genug sind, die Alterungsbeständigkeit sehr zu wünschen übrig läßt. Des weiteren besteht der Nachteil von nicht schwarzen Gummimischungen darin, daß helle Füllstoffe verwendet werden müssen, die dem Vulkanisat nur unzureichende dynamische Belastbarkeit verleihen, so daß diese hellen Mischungen für die Anforderungen, die an einen Laufstreifen von Zweiradreifen für höhere Ansprüche gestellt werden, nicht geeignet sind.

Es sind aus der DE 44 38 712 A1 paraphenylendiamin-freie Kautschukmischungen für Seitenwände von pneumatischen Fahrzeugreifen bekannt, die mit Schwefel vulkanisierbar sind und Naturkautschuk, Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer (EPDM), gegebenenfalls wenigstens ein weiteres Dienelastomer, übliche Zusatzstoffe und fein verteilte Kieselsäure allein oder in Kombination mit Ruß umfassen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, helle, d. h. nicht schwarze Kautschukmischungen für die Herstellung von Zweiradlaufstreifen bereitzustellen, die dem Reifen einen geringen Abrieb, eine gute Haftung auf nasser und trockener Fahrbahn und gleichzeitig eine hervorragende Alterungsbeständigkeit verleihen.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die Kautschukmischung, die für Laufstreifen von Zweiradfahrzeugen verwendet wird, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Gesamtkautschukmasse

a) 20-50 pphr lösungspolymerisiertes Styrol-Butadien-Copolymer SSBR) mit einem Styrolanteil von 20 bis 40 Molprozent, einen Vinylanteil des Butadiens von 10 bis 40 Molprozent,
b) 20-40 pphr Ethylen-Propylen-Dien-Copolymer (EPDM) und/oder einem Butylen-Styrol-Copolymer
c) 10-60 pphr Naturkautschuk (NR),
d) 30-70 pphr Kieselsäure und
e) 1,9-4,4 pphr Aktivierungsmittel sowie
f) weitere übliche Füll- und Zusatzstoffe enthält.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung der Kombination der angegebenen Kautschukkomponenten mit aktivierter Kieselsäure werden Zweiradreifen erzeugt, deren Laufstreifen eine vom Kunden gewünschte nicht schwarze Farbe aufweisen. Durch die Verwendung von aktivierter Kieselsäure wird eine kontrollierte verstärkende Wirkung in der Kautschukmischung erzielt. In der Kautschukmischung wird nämlich eine gleichmäßige Anbindung der Kieselsäure an das Polymer erzeugt, die zu einer Verfestigung des Vulkanisats, d. h. zu einer Erhöhung der Reißfestigkeit und Zugfestigkeit führt. Bisher konnte das durch die Verwendung von inaktiven hellen Füllstoffen, wie z. B. Kreide nicht erzielt werden. Durch die Anbindung der aktivierten Kieselsäure an das Polymersystem S-SBR, EPDM und/oder Butylen-Styrol-Copolymer und NR können überraschenderweise Kautschukmischungen für Zweiradlaufstreifen bereitgestellt werden, die dem Vulkanisat eine hervorragende dynamische Belastbarkeit verleihen, außerdem eine optimale Haftung auf nasser und trockener Fahrbahn aufweisen sowie einen geringen Abrieb und eine hervorragende Alterungsbeständigkeit verzeichnen. Auf weitere helle Füllstoffe, wie z. B. Kreide kann überraschender Weise sogar verzichtet werden. Mit der erfindungsgemäßen Verwendung der nicht schwarzen Kautschukmischung werden Reifen erzielt, deren Eigenschaften, die von mit Ruß gefüllten Laufstreifenmischungen erreichen.

Das in der Kautschukmischung eingesetzte Styrol-Butadien- Copolymer ist ein in Lösung polymerisiertes Polymer, mit einem Styrolanteil von 20-40 Molprozent und einem Vinylanteil des Butadiens von 10-40 Molprozent. Der Anteil dieses Polymers soll in der gesamten Mischung bezogen auf 100 Teile des Gesamtkautschukes 20 bis 50 pphr betragen. Werden mehr als 50 pphr eingesetzt, wurde festgestellt, daß sich der Abrieb der Gummimischung verschlechtert. Der Vorteil der Verwendung dieses SBR-Types besteht darin, daß dieser die Haftung des Zweiradreifens auf nasser und trockner Fahrbahn positiv beeinflußt. Beim Einsatz von 25 bis 40 pphr SSBR kommt dieser Vorteil besonders zur Geltung.

Der Anteil Ethylen-Propylen-Dien-Copolymer in der erfindungsgemäß verwendeten Kautschukmischung beträgt 20-40 pphr. Die Verwendung dieses Polymeres ist zum großen Teil dafür verantwortlich, daß der Laufstreifen des Zweiradreifens alterungsbeständig ist. Sind mehr als 40 pphr EPDM in der Mischung enthalten, wird die Weitereißfestigkeit des Vulkanisates verringert, wodurch die Haltbarkeit des Reifens herabgesetzt wird. Der Etylenanteil im EPDM beträgt vorzugsweise 40 bis 60 Molprozent. Als Äquivalent für das alterungsbeständige Ethylen-Propylen-Dien-Copolymer kann auch ein Butylen-Styrol-Copolymer verwendet werden. Beispielsweise kann solch ein Polymer auch ein halogeniertes Copolymer aus Isobutylen und Paramethylstyrol sein. Es sind aber auch Mischungen aus Ethylen-Propylen-Dien-Copolymer und Butylen- Styrol-Copolymer denkbar, bei deren Verwendung in Kombination mit den anderen Bestandteilen der Kautschukmischung man zu den genannten Vorteilen in den Eigenschaften der Zweiradlaufstreifen gelangt. Vorteilhafterweise soll der Anteil des EPDM und/oder Butylen-Styrol-Copolymers zwischen 25 und 35 pphr betragen.

Weiterhin enthält die erfindungsgemäß verwendete Kautschukmischung 10 bis 60 pphr Naturkautschuk, der sich positiv auf den Abrieb und die gesamte Lebenshaltbarkeit des Zweiradlaufstreifens auswirkt. Zudem ist diese Kautschukkomponente auch kostengünstig. Besonders positiv konnten diese Eigenschaften bei einem Naturkautschukanteil von 25 bis 50 pphr beeinflußt werden.

Als hellen Füllstoff enthält die erfindungsgemäß verwendete Kautschukmischung 30 bis 70 pphr, bevorzugt 40 bis 60 pphr aktivierte Kieselsäure. Als Kieselsäure sollen die aus dem Stand der Technik Bekannten zur Anwendung kommen. Bevorzugt sollen Kieselsäuren Verwendung finden mit einer spezifischen Stickstoffoberfläche zwischen 150 und 190 m² pro Gramm.

Der pH-Wert der Kieselsäure liegt bei ca. 6. Als Kieselsäure kann somit z. B. VN3 (Handelsname der Firma Degussa) zum Einsatz kommen. Zur Anbindung der Kieselsäure an das Polymersystem werden Aktivierungsmittel, bevorzugt Silane und wiederum bevorzugt das Bis-3-(triethoxysilypropyl)tetrasulfid (TESPT) eingesetzt. Durch die Verwendung von 1,9 bis 4,4 pphr, bevorzugt 2,5 bis 3,8 pphr Aktivierungsmittel wird eine optimale Anbindung der Kieselsäure an das Polymersystem ermöglicht. Wenn mehr als 4,4 pphr Aktivierungsmittel eingesetzt wird, kann eine Nachhärtung eintreten, die sich negativ auf die Eigenschaften des Vulkanisats auswirkt.

Des weiteren sind in der Kautschukmischung Zusatzstoffe enthalten, die für die Herstellung nicht schwarzer Gummimischungen üblich sind. So werden z. B. nicht verfärbende Alterungsschutzmittel, Stearinsäure, Vulkanisationsbeschleuniger, Zinkoxid, Verarbeitungshilfsmittel und als Vulkanisationsagens Schwefel eingesetzt. Zur farblichen Gestaltung können zusätzlich auch Pigmente, z. B. auf organischer Basis, eingemischt werden.

Anhand der folgenden Tabelle soll ein Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Eigenschaften

Die Standardmischung A wird auf den Wert 100 gesetzt und die Werte < 100 bedeuten eine Verbesserung dieser Eigenschaft. Es konnte auch festgestellt werden, daß die erfindungsgemäß verwendeten Mischungen 1 und 2 eine verbesserete Alterungsbeständigkeit aufwiesen. So zeigten diese z. B. keine Risse bei Langzeiteinwirkung (100 h) von Ozon, wobei im Vergleich dazu Risse bei der Standardmischung A auftraten.

Für die Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten Kautschukmischung werden die Polymere (SSBR, EPDM, NR), Alterungsschutzmittel, Öle, Silan, Kieselsäure, Stearinsäure und Zinkoxid in einem Innenmischer bei 120 bis 150°C gemischt. In einem zweiten Mischgang werden die Vulkanisationsmittel Schwefel, CBS und DPG zugefügt und bei 100°C gemischt. Die fertige Kautschukmischung wird ausgeworfen und kann weiter verarbeitet werden.

Bevorzugt ist, wenn diese Kautschukmischung für die Herstellung von Fahrradlaufstreifen verwendet wird. Insbesondere für die Anforderungen an die stets wachsenden Kundenwünsche bezüglich Naßrutschfestigkeit, Abrieb und guter Haftung auf nasser und auch auf trockener Straße können durch die erfindungsgemäße Verwendung der Kautschukmischung erfüllt werden. Gleichzeitig werden langlebige, optisch ansprechende nicht schwarze Fahrradlaufstreifen erzielt. So ist es nämlich möglich durch die Zugabe von weiteren nicht schwarzen Füllstoffen, z. B. Pigmente auf organischer Basis beliebige Farben der Fahrradlaufstreifen bereitzustellen.

Claims

1. Verwendung einer schwefelvernetzbaren nicht schwarzen Kautschukmischung für Laufstreifen von Zweiradfahrzeugen, die bezogen auf 100 Gewichtsteile der Gesamtkautschukmasse

a) 20-50 pphr lösungspolymerisiertes Styrol-Butadien- Copolymer mit einem Styrolanteil von 20 bis 40 Molprozent, einen Vinylanteil des Butadiens von 10 bis 40 Molprozent,
b) 20-40 pphr Ethylen-Propylen-Dien-Copolymer und/oder einem Butylen-Styrol-Copolymer,
c) 10-60 pphr Naturkautschuk,
d) 30-70 pphr Kieselsäure und
e) 1,9-4,4 pphr Aktivierungsmittel sowie
f) weitere übliche Füll- und Zusatzstoffe enthält.

2. Verwendung einer Kautschukmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie

a) 25-40 pphr lösungspolymerisiertes Styrol-Butadien- Copolymer, mit einem Styrolanteil von 20 bis 40 Molprozent, einen Vinylanteil des Butadiens von 10 bis 40 Molprozent
b) 25-35 pphr Ethylen-Propylen-Dien-Copolymer und/oder einem Butylen-Styrol-Copolymer,
c) 25-50 pphr Naturkautschuk,
d) 40-60 pphr Kieselsäure und
e) 2,5-3,8 pphr Aktivierungsmittel sowie
f) weitere übliche Füll- und Zusatzstoffe enthält.

3. Verwendung einer Kautschukmischung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Aktivierungsmittel ein Silan enthält.

4. Verwendung einer Kautschukmischung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie das Silan Bis-3- (triethoxysilylpropyl)tetrasulfid enthält.

5. Verwendung einer Kautschukmischung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Kieselsäure mit einer spezifischen Stickstoffoberfläche von 150 bis 190 Quadratmeter pro Gramm enthält.

6. Verwendung einer Kautschukmischung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche für die Herstellung von Laufstreifen von Fahrradreifen.