DE3720461A1

DE3720461A1 - Kautschukmischung fuer laufstreifen

Info

Publication number: DE3720461A1
Application number: DE19873720461
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl Chem Mahling; Wolfgang Dipl Ing Klapp
Original assignee: Continental AG
Current assignee: Continental AG
Priority date: 1987-06-20
Filing date: 1987-06-20
Publication date: 1988-12-29
Also published as: DE3720461C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Kautschukmischung für Laufstrei fen von hoch beanspruchbaren Fahrzeugluftreifen, insbeson dere von Motorradrennreifen, auf der Grundlage eines oder mehrerer Dienkautschuke.

Bei Motorradrennreifen versucht man herkömmlicherweise, den Reibbeiwert zu erhöhen, indem man der Laufflächenmischung relativ hohe Ruß- und Ölfüllungen beigibt, die eine Erhöhung der Verlustwärme zur Folge haben. Auch ist es bekannt, als Kautschuke mit hoher Glasübergangstemperatur SBR-Typen mit hohen Styrolgehalten einzusetzen.

Die vorstehenden Maßnahmen haben eine starke Erhöhung der Wärmeentwicklung bei dynamischer Belastung zur Folge. Da durch entstehen, insbesondere bei heißem Wetter, während eines Rennens so hohe Temperaturen, daß die Laufflächenober fläche, welche mechanischem Reiben, Sauerstoff und hohen Temperaturen gleichermaßen ausgesetzt ist, chemisch degra diert. Die Produkte dieser Degradation sind niedermolekular und erzeugen auf dem Reifen einen viskosen Schmierfilm, der den Reibbeiwert gegenüber der Straßenoberfläche wesentlich herabsetzt. Dieses Phänomen, bekannt unter dem Begriff "Abbau", verhindert es, Laufflächenmischungen mit zu hoher Hysterese einzusetzen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Kautschukmischung der eingangs genannten Art zu entwickeln, mit der zum einen eine möglichst hohe Trockenhaftung erreichbar ist und mit der zum anderen der hohe Wert der Trockenhaftung über einen möglichst langen Zeitraum auf rechterhaltbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach der Vulkanisation die Verlustnachgiebigkeit C′′ - gemessen nach der Roelig-Methode - an zumindest einer Stelle des Temperaturbereichs 60 bis 110°C größer als 0,09 mm²/N ist und daß die Kautschukmischung zusätzlich ein Polymer ent hält, das eine Stabilisierung gegen eine chemische Degra dation der Lauffläche bei hohen Temperaturen ausübt.

Der Erfindung liegt vor allem die Erkenntnis zugrunde, daß die Verlustnachgiebigkeit C′′ und nicht, wie oft in der Litera tur beschrieben, tg δ die statistisch signifikantere Propor tionale zum Trockenreibungswert ist.

C′′ errechnet sich nach folgender Beziehung:

Hierbei sind E′′ der Verlustmodul und E′ der Speichermodul. Die im Rahmen dieser Anmeldung angegebenen Werte für C′′ sind nach der Roelig-Methode ermittelt worden.

Tg w errechnet sich dagegen aus der Beziehung

Die obige Erkenntnis wird durch Messungen bestätigt, die er geben haben, daß Laufstreifen mit ein und derselben Mischung ganz unterschiedlich gut haften, je nachdem, ob sie warm oder kalt sind. Der kalte Reifen hat eine hohe Härte (SHA<70) und erlaubt kein rasches Fahren; trotzdem sind bei niedrigen Tem peraturen (ca. 0 bis 40°C) hohe Werte für tg δ zu messen. Mit zunehmender Erwärmung nimmt zwar die maximal übertragbare Reib kraft ständig zu, was insbesondere schärfere Kurvenfahrten er laubt, doch nehmen die Härte und die tg δ-Werte ständig ab. Dagegen steigen die Werte für die Verlustnachgiebigkeit C′′ mit steigender Temperatur, erreichen einen Maximalwert bei Temperaturen, die den beim Rennen auftretenden Laufflächen temperaturen von ca. 60 bis 110°C entsprechen, um dann bei weiter steigender Temperatur abzufallen.

Bei den erfindungsgemäßen Kautschukmischungen wird die Er kenntnis ausgenutzt, daß man extrem hohe Werte (0,9 mm/N) für die Verlustnachgiebigkeit C′′ wählen kann - bei denen normalerweise der beschriebene chemische Abbau bereits sehr frühzeitig einsetzt - wenn man gleichzeitig ein Polymer hinzufügt, das diesen Abbau gerade verhindert bzw. hinaus zögert. Hierzu sind solche Polymere geeignet, die einerseits eine hohe Glasübergangstemperatur, andererseits seitenstän dige Gruppen mit Doppelbindungen aufweisen, deren Reaktivität durch Alkylsubstituenten noch erhöht wird, so daß insgesamt die Fähigkeit zu weiteren Vernetzungsreaktionen verbessert wird.

Es wurde gefunden, daß bei einem Zusatz von 3,4-Polyisopren besonders gute Ergebnisse zu erzielen sind. Dabei wurden solche 3,4-Polyisoprene eingesetzt, die einen Anteil von ca. 75% 3,4-Verknüpfungen aufweisen.

Es ist zwar grundsätzlich bekannt, einer Laufflächenmischung für PKW- und LKW-Reifen 3,4-Polyisopren hinzuzufügen (EP-A- 01 68 524), doch geschieht es dort zu einem anderen Zweck, nämlich für eine Rollwiderstandserniedrigung, und mit einem niedrigeren Stopfungsgrad für die Mischungen. Mit diesen vor bekannten Laufflächenmischungen lassen sich für die Verlust nachgiebigkeit C′′ keine Werte von 0,09 mm²/N oder mehr er zielen. Selbst bei herkömmlichen Mischungen für sogenannte High-performance-Reifen für Krad und PKW liegen die Zahlen werte für C′′ bei ca. 0,02 bis 0,03 mm²/N (im Temperaturbereich von 60 bis 110°C).

Bei den erfindungsgemäßen Mischungen werden dagegen die Werte für C′′ wesentlich erhöht, ohne jedoch die Nachteile der erhöhten Wärmebildung - nämlich einen frühzeitig ein setzenden "Abbau" im Laufflächenbereich - zu erhalten. Ein Zusatz an 3,4-Polyisopren schafft eine radikalisch initierte Vernetzungsmöglichkeit, die dem sonst üblichen Abbau durch Kettenspaltung mit herkömmlichen Polymeren entgegenwirkt. Somit kann man sagen, daß eine Mischung mit 3,4-Polyisopren sich in der Hitze selbst "repariert". Da davon auszugehen ist, daß die seitenständige Methylgruppe an der Doppelbin dung des 3,4-Polyisoprens die Reaktivität dieses Moleküls und seine Fähigkeit zur weiteren Vernetzungsreaktion erhöht, sind Verbesserungen auch mit anderen Polymeren erzielbar, die ungesättigte Seitenketten und solche Substituenten daran auf weisen, welche die Reaktivität der anhängenden Doppelbindung erhöhen. Zum Beispiel können 1,2-BR-Zusätze zum Einsatz kommen.

Zur Erzielung ausreichend großer Effekte sollten die Mischun gen außer dem Polymer, das eine Stabilisierung gegen eine chemische Degradation bewirkt, mehr als 20 Gew.-Teile Öl und mehr als 60 Gew.-Teile Ruß enthalten, jeweils bezogen auf 100 Gew.-Teile Kautschukkomponente. Besonders gut geeignet ist ein hoch verstärkender Ruß, z.B. vom Typ SAF und feinteiliger. Je höher man den Anteil an 3,4-Polyisopren wählt, umso höher kann man die erfindungsgemäße Mischung auch stopfen, so daß sie bei einem Anteil von 10 bis 18 Gew.-Teilen 3,4-Polyisopren 30 bis 70 Gew.-Teile Öl und 70 bis 90 Gew.-Teile Ruß enthält, jeweils bezogen auf 100 Gew.-Teile Kautschuk. Im Falle eines Zusatzes von mehr als 18 Gew.-Teilen 3,4-Polyisopren, z.B. bei 30 Gew.-Teilen, sollte die Mischung 50 bis 120 Gew.-Teile Öl sowie 85 bis 120 Gew.-Teile Ruß aufweisen, wiederum bezogen auf 100 Gew.-Teile Kautschukanteil.

In einzelnen Fällen wurde eine Verbesserung noch dadurch er zielt, daß man den Anteil des Vernetzungsmittels, der ansonsten bei den erfindungsgemäßen Mischungen im üblichen Bereich liegt, absenkt, z.B. auf 1,4 Gew.-Teile Schwefel, bezogen auf 100 Gew.-Teile Kautschuk.

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungs gemäßen Kautschukmischung genannt.

Beispiel 1

70 Gew.-TeileSBR 30 Gew.-Teile3,4-Polyisopren 110 Gew.-TeileRuß 70 Gew.-TeileÖl ca. 10-15 Gew.-Teileübliche Mengen an Vernetzungsmitteln, Alterungsschutzmitteln und Verarbeitungshilfen

Beispiel 2

85 Gew.-TeileSBR 15 Gew.-Teile3,4-IR 85 Gew.-TeileRuß 50 Gew.-TeileÖl ca. 10-15 Gew.-Teileübliche Mengen an Vernetzungsmitteln, Alterungsschutzmitteln und Verarbeitungshilfen.

Claims

1. Kautschukmischung für Laufstreifen von hoch beanspruch baren Fahrzeugluftreifen, insbesondere von Motorrad rennreifen, auf der Grundlage eines oder mehrerer Dien kautschuke, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Vulka nisation die Verlustnachgiebigkeit C′′ - gemessen nach der Roelig-Methode - an zumindest einer Stelle des Tem peraturbereichs 60 bis 110°C größer als 0,09 mm²/N ist und daß die Kautschukmischung zusätzlich ein Polymer enthält, das eine Stabilisierung gegen eine chemische Degradation der Lauffläche bei hohen Temperaturen ausübt.

2. Kautschukmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß sie als Degradationsstabilisator 3,4-Polyisopren enthält.

3. Kautschukmischung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie, bezogen auf 100 Gew.-Teile Kautschuk, mehr als 20 Gew.-T. Öl und mehr als 60 Gew.-T. Ruß enthält.

4. Kautschukmischung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie 10 bis 18 Gew.-T. 3,4-Polyisopren und gleichzeitig 30 bis 70 Gew.-T. Öl sowie 70 bis 90 Gew.-T. Ruß enthält, jeweils bezogen auf 100 Gew.-T. Kautschuk.

5. Kautschukmischung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehr als 18 Gew.-Teile 3,4-Poly isopren und gleichzeitig 50 bis 120 Gew.-T. Öl sowie 85 bis 120 Gew.-T. Ruß enthält, jeweils bezogen auf 100 Gew.-T. Kautschuk.

6. Kautschukmischung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Vulkanisationsmittel 1,4 Gew.-T. Schwefel, bezogen auf 100 Gew.-T. Kautschuk, eingesetzt sind.