DE2430352B2

DE2430352B2 - Laufflächenmischung

Info

Publication number: DE2430352B2
Application number: DE19742430352
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.- Chem. Dr. 6940 Weinheim Paulus; Hubert Dipl.-Chem. Dr. 6800 Mannheim Schoeppl
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1974-06-25
Filing date: 1974-06-25
Publication date: 1978-08-03
Also published as: HU171078B; FR2276186B1; SE7507177L; ATA482875A; CS207704B2; DE2430352C3; JPS512752A; AT347676B; NL7507323A; SE409092B; DE2430352A1; FR2276186A1; GB1514283A; IT1038131B; CH595222A5; BE830504A

Description

Laufflächenmischungen für Fahrzeugreifen müssen besondere Eigenschaften haben; insbesondere Haftvermögen und Abriebfestigkeit sowie Alterungsbeständigkeit (besonders in der Wärme) sind tragende, ständig verbesserte Eigenschaften.

Die Technologie der Herstellung von Reifen und ihren Bestandteilen ist vielfach beschrieben; es wird z. B. auf B ο s t r ö m, Handbuch der Kautschuktechnologie sowie Kleemann, Einführung in die Rezeptentwicklung der Gummi-Industrie, verwiesen.

Nun ergibt sich die Aufgabe, besonders nachdem Fahrzeugreifen mit mechanischen Hafthilfen, sogenannten Spikes oder dergleichen sich als nachteilig in vieler Hinsicht erwiesen haben, Laufflächenmischungen auf Kautschukbasis zu finden, die auf nassen oder vereisten bzw. verschneiten Fahrbahnen gute Hafteigenschaften haben, ohne daß die bisherigen Fortschritte der Reifentechnik wieder eingebüßt werden.

Man kennt bereits Laufflächenmischungen mit verbesserter Haftung auf nasser Oberfläche; z. B. werden schon Polyalkylenglykole als Zusatz versucht; diese haben aber den Nachteil der Wasserlöslichkeit und werden aus den Laufflächen mit der Zeit ausgewaschen.

Auch Mischungen, bei denen der übliche Füllstoff Ruß ganz oder teilweise durch aktive Kieselsäure (aerogele) ersetzt ist, werden erprobt. Reifen mit diesem Füllstoff haben aber eine verminderte Lebensdauer.

Es wurde nun gefunden, daß Laufflächenmischungen für Fahrzeugreifen eine erheblich verbesserte Haftung auf Fahrbahnen praktisch aller vorkommenden Oberflächenbeschaffenheit aufweisen, wenn sie neben üblichen Bestandteilen, d. h. natürlichen oder synthetischen Dienkautschuken, aktiven und anderen Füllstoffen, Stabilisierungsmitteln und gegebenenfalls weiteren Bestandteilen einen Gehalt von 2 bis 25%, insbesondere 2 bis 15% (bezogen auf das Gewicht des Kautschukanteils) eines Kondensationsproduktes, das durch Kondensation eines Alkylphenols mit Acetylen im Molverhältnis von 1:1 bis 1,7 :1 in an sich bekannter Weise erhältlich ist, sowie 2 bis 25, insbesondere 2 bis 15%, eines Polyisobutylene mit einem mittleren Molgewicht von etwa 30 000 bis 200 000, insbesondere 30 000 bis 100 000, enthalten.

Die Zugabe des Kondensationsproduktes zur Kautschukmischung (etwa in einem Kneter bzw. Walzwerk) kann auf jede beliebige Weise geschehen.

Ungeachtet gewisser Probleme, die die Verwendung aktiver Kieselsäure als Laufflächenbestandteil mit sich bringt, kann in manchen Fällen die Verwendung von Mischungen aus Ruß und Kieselsäure anstelle von Ruß,

20

40

4>

z. B. im Verhältnis 20 :80 bis 80 :20, von Vorteil sein.

Die beiden erfindungsgemäßen Zusätze haben auf die Hafteigenschaften anscheinend unabhängigen Einfluß, so daß insgesamt sich gegenüber dem Zusatz jeweils des Kondensationsharzes und des Poly isobu ty lens allein ein Vorteil ergibt

Kondensationsprodukte bzw. Kondensationsharz im Sinne der Erfindung sind die in an sich bekannter Weise aus t-Butylphenol und Acetylen, gegebenenfalls auch anderen Alkyiphenolen, z. B. 2-Äthylhexylphenol sowie Verbindungen, die sich äquivalent dem Acetylen verhalten, z. B. Acetaldehyd und gegebenenfalls auch Formaldehyd, erhältlichen Kondensationsprodukte. Die Herstellung dieser Produkte ist z. B. beschrieben von Marvel, Gander und Chambers in J.Polym. Sei. 4, 689 bis 702 (1949), auf die in diesem Zusammenhang ausdrücklich verwiesen wird.

An sich ist die Verwendung gewisser Zusätze, denen z. B. eine Weichmacherfunktion zugeschrieben wird, zu Kautschukmischungen bekannt

So wird in der italienischen Patentschrift 3 95 075 vorgeschlagen, Polysulfidkautschuke (Thiokole) als Grundlage für Karkassen- und Laufflächenmischungen zu verwenden, wobei diese u.a. mit Polyisobutylen gemischt sein können. Mischungen von Polyisobutylenen mit Kautschuk sind auch in der britischen Patentschrift 4 79 478 beschrieben, wobei jedoch kein Verwendungszweck angegeben ist, der mit Reifenlaufflächen vergleichbar wäre.

Die französische Patentschrift 15 25 435 bzw. die DE-OS 17 29 558 betrifft die Verwendung von Kautschukmischungen, die Kondensationsprodukte von Alkyiphenolen mit Acetylen in geringen Mengen enthalten können, als Haftungsvermittler-Schicht zwischen Karkassen und Lauffläche.

Die britische Patentschrift 10 82 844 beschreibt die Herstellung von Kautschuk-Latex unter Mitverwendung von Ruß und wasserlöslichen Phenol-Aldehyd-Kondensationsprodukten. Die Weiterverarbeitung von solchen Latices zu Reifenkautschuk ist erwähnt.

Keine der vorgenannten Beschreibungen weist auf die besondere Wirkung der Zusätze bei der Verbesserung der Haftung von Reifenlaufflächen auf insbesondere nassen Straßen oder auf Eis hin. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Mittel anzugeben, mit denen diese Haftung verbessert werden kann, ist diesen Beschreibungen daher nicht zu entnehmen und erst recht ist keine Lösung dieser Aufgabe nahegelegt.

Kondensationsharze der genannten Art sind Reaktionsprodukte von tert-Butylphenol mit Acetylen in Gegenwart von Zinknaphthenat, bekannt unter dem Handelsnamen "Koresin der BASF-Aktiengesellschaft, Ludwigshafen.

Als elastomere Kautschuke, die sich für Laufflächenmischungen im Rahmen der Erfindung eignen, sind z. B. zu nennen: Naturkautschuk, gegebenenfalls ölverstreckt, Styrol-Butadien-Kautschuk, gegebenenfalls ölverstreckt, Cis-Polybutadien, Cis-Polyisopren; je nach Verwendungszweck, z. B. für Laufflächen von PKW-, Industriefahrzeug- oder Lastwagenreifen-Laufflächen, werden dabei unterschiedliche Grundmischungen verwendet

Als aktive Füllstoffe im Sinne der Erfindung kommen Ofen-Ruße, wie HAF-(high-abrasion-furnace-), ISAF-(inmediate-super-abrasion-furnace-), SAF-(superabrasion-furnace-)Ruße und ähnliche Ruße sowie Kieselsäuren in Betracht; Kieselsäuren werden zweckmäßig zusammen mit gewissen sogenannten Aktivato-

ΐ ren, ζ. B. vom Typ gewisser schwefelhaltiger Organosi- 2 = Belastungsgewicht

1 lane, verwendet 3a, b, c = Temperaturmessung

Als Alterungsschutzmittel, die sich im Zusammen- 4 = Lüfter

ί hang mit der vorliegenden Erfindung besonders eignen 5 = Hygrometer

j und insbesondere die Eigenschaften der erhaltenen 5 6a, b = Kraftmeßring

\ Kautschukmischungen günstig beeinflussen, sind zu Ec = Oszillograph

I nennen: p-Phenylendiamin(derivate), Phenylnaphthyl- 7 = Gewindespindel

a amine, Phenol(derivate), Chinolin(derivate). 8 = Klimazelle J Einschlägig verwendbare Alterungsschutzmittel sind

Sj z.B. in Voigt, Die Stabilisierung der Kunststoffe iu Auf die Gummischeiben wirkten Normalkräfte von

j) gegen Licht und Wärme (Springer-Verlag, 1966, Berlin) 50, 100 und 150N. Die Scheiben wurden durch

j ausführlich abgehandelt Ebenfalls wird in diesem gleichmäßiges Drehen der Gewindespindel mit niedri-

I Zusammenhang auf das vorerwähnte Buch von ger Gleitgeschwindigkeit ruckfrei bewegt In das

I Kleemann verwiesen, das auch die Verwendung Zugsystem eingeschaltet war ein geradgeführter Kraft-

I sonstiger Kautschukhilfsmittel behandelt 15 meßring, dessen Verformung induktiv gemessen und an

I _ ... . . , einem Oszillographen als Maß für die Reibkraft

I Prüfeinrichtung abgelesen wurde.

I Die Messungen erfolgten an vulkanisierten Gummi- Die Gleitreibungszahl (Reibbeiwert) errechnet sich

I scheiben von 6 mm Dicke und 60 mm Durchmesser. Als nach der Gleichung

I Unterlage wurden verschiedene der Praxis angepaßte 20 ^

f Straßenbeläge in Form von Platten bei Raumtempera- /< — —

\ tür sowie zwischen 0 und —25° C verwendet Die

■ Meßvorrichtung ist in der Abbildung schematisch Dabei bedeuten:

! wiedergegeben _{R = Rcihkm[t} _[Newton]

■ Hierin bedeuten: 2-, /V = m · g = Normalkraft [Newton]

la = Gummiprobe ,, ⁵ . _n , , , ■· · ·

Ib = Eisschicht '" ^{= Masse des} Belastungskorpers in kg

s ic = Straßenbelag g = Erdbeschleunigung in _s,

•i B e i s ρ i e I 1

I Prüfmischung (LKW-Laulfläche, rußfrei)

,fl Vergleich B Vergleich

ί Kautschuk (Smooked Sheets) 40 40 40

1 Cis-Polybutadien-Kautschuk 60 60 60

I Kieselsäure 65 65 65

t Üblicher Kieselsäureaktivaior 14 14 14

I Polyisobutylen eines mittleren Molgewichts 10 10

I von 50 000, erhältlich als Handelsprodukt

I Oppanol B 50, ein Polyisobutylen mit einem

I Molekulargewicht von 50 000 (Hersteller

BASF AG Ludwigshafen)

j Kondensationsprodukt aus t-Butylphenol - 5 -

i und Acetylen im Molverhältnis 1 : 1

i Zinkoxid

's Stearinsäure

: Naphthenischer Weichmacher

i Phenyl_:/J-naphthylamin

;-| Phenyl-a-naphthylamin

% p-Phenylendiamin-Derivat

I Schwefel

N-Cyclohexyl-2-benzothiazolsulfenamid

i Diphenylguamidin

'!■ Physikalische Daten

i (VuIk. 40 Min. [151 C])

Modul (300 % kp/cm²) Festigkeit (kp/cm³) ^: Dehnung (%)

Härte (° Shore A) Standard-Abrieb (mm³)

5	5	5
2	2	2
12	12	12
1	1	1
0,5	0,5	0,5
0,8	0,8	0,8
1,75	1,75	1,75
1	1	1
1,3	1,3	1,3
53	43	75
142	133	137
638	692	474
67	64	68
67	64	55

24 30	5	Fortsetzung	352	Prüfmischung (LKW-Lauffläche)	Vergleich	B	40	β	Vergleich
			40		60
Ergebnisse (Reibbeiwert)		Kautschuk (Smooked Sheets)	60		35
Belastungen 50 N	Vergleich	Cis-Polybutadien-Kautschuk	35	1,24	27	0,77
Asphalt trocken 22 C"		Ruß N 220	27	0,96	6	0,66
Asphalt naß 22 C		Kieselsäure	6	0,08	5	0,06
Asphalt Eis - 5 C	0,87	Üblicher Kieselsäureaktivator	5	0,12	2	0,08
Asphalt Eis -10 C	0,75	Zinkoxid	2	0,20	12	0,08
Asphalt Eis -15 C	0,07	Stearinsäure	12	0,55	1,5	0,32
Asphalt Eis -20 C	0,12	Naphthenischer Weichmacher	1,5		0,8
0,12	Phenyl_:/?-naphthylamin	0,8		1,75
0,43	p-Phenylendiamin-Derivat	1,75	B	1	Vergleich
Beispiel 2	Schwefel	1	1	40
N-Cyclohexyl-2-benzothiazolsulfamid	1	10	60
Diphenylguanidin	-		35
Polyisobutylen eines mittleren Molgewichts			27
von 50 000, erhältlich als Handelsprodukt			6 ·
Oppanol B 50 (Hersteller BASF Aktiengesell		5	5
schaft Ludwigshafen)	5		2
Kondensat aus 6-Butylphenol und Acetylen			12
im Molverhältnis 1:1			1,5
Physikalische Daten		46	0,8
(VuIk. 30Min./151 C)	49	139	1,75
Modul (300% kp/cm²)	169	636	1
Festigkeit (kp/cm²)	674	50	1
Dehnung (%)	52	70	10
Härte (° Shore A)	58
Standard-Abrieb (mm³)
Ergebnisse (Reibbeiwcrl)		2,1
Belastung 50 N	2,1	1,23	-
Basalt glatt trocken 22 C	1,13	0,56
Basalt glatt naß 22 C	0,58	0,67
Basalt glatt vereist -5 C	0,63	0,«9
Uiisalt glatt vereist -K) (	0,87	0,98	67
linsalt glatt vereist -15 C	0,95	1,0«	178
Basalt glatt vereist 20 C	1,05		590
Basall glall vereisl ?5 C		57
		62


1,80
1,09
0,51
0,56
(1,77
(),«')
0,8^l>

Beispiel 3

Prüfmischung (LKW-Lauffläche)

Vergleich

Kautschuk (Smooked Sheets) Cis-Polybutadien-Kautschuk Ruß N 220

Kieselsäure

Üblicher Kieselsäureaktivator Zinkoxid

Stearinsäure

Naphthenischer Weichmacher Phenyl-^-naphthylamin Alterungssch. Mtl. 4010 NA Schwefel

Vulkacit CZ

Vulkacit D

Polyisobutylen eines mittleren Molekulargewichts von 50 000, erhältlich als Handelsprodukt von der BASF Ludwigshafen Phenolharz (Koresin)

Physikalische Daten (VuIk. 30Min./151 C) Modul (300% kp/cm²) Festigkeit (kp/cm²) Dehnung (%)
Härte (° Shore A) Standard-Abrieb (mm³)

Ergebnisse (Reibbeiwert) Belastung 50 N

Basalt glatt trocken 22°C

Basalt glatt naß 22 "C

Basalt glatt vereist - 5'C

Basalt glatt vereist - 10⁰C

Basalt glatt vereist -15 C

Basalt glatt vereist -20 C

Basalt glatt vereist -25C

40	40	40
60	60	60
35	35	35
27	27	27
6	6	6
5	5	5
2	2	2
12	12	12
1,5	1,5	1,5
0,8	0,8	0,8
1,75	1,75	1,75
1	1	1
1	1	1
_	10	10

2,1

1,13

0,58

0,63

0,87

0,95

1,05

139

636

2,1

1,23

0,56

0,67

0,89

0,98

1,08

67

178

590

57

62

1,80 1,09 0,51 0,56 0,77 0,89 0,89

Claims

Patentanspruch:

Verwendung eines durch Kondensation eines Alkylphenols mit Acetylen im Molverhältnis von > 1:1 bis 1 :1,7 in an sich bekannter Weise erhältlichen Kondensationsproduktes, wobei die Menge auf den Kautschukanteil bezogen ist, zusammen mit einem Polyisobutylen eines mittleren Molgewichtes von 30 000 bis 200 000, jeweils in einer Menge von etwa 2 bis 25%, bezogen auf den Kautschukanteil, als homogene Mischungsbestandteile einer Laufflächenmischung für Fahrzeugreifen.