DE3941085A1 - Reifenseitenwaende mit erhoehter stabilitaet und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents
Reifenseitenwaende mit erhoehter stabilitaet und verfahren zu ihrer herstellungInfo
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- DE3941085A1 DE3941085A1 DE19893941085 DE3941085A DE3941085A1 DE 3941085 A1 DE3941085 A1 DE 3941085A1 DE 19893941085 DE19893941085 DE 19893941085 DE 3941085 A DE3941085 A DE 3941085A DE 3941085 A1 DE3941085 A1 DE 3941085A1
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/36—Sulfur-, selenium-, or tellurium-containing compounds
- C08K5/39—Thiocarbamic acids; Derivatives thereof, e.g. dithiocarbamates
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft neuartige Seitenwände von Reifen,
die sich durch eine erhöhte Langzeitstabilität auszeichnen.
Ein Kraftfahrzeugreifen macht auf den ersten Blick äußerlich einen
homogenen Eindruck. Dieses Bild täuscht, wie der Fachmann weiß. An
jedes Reifenteil, sei es den Laufstreifen, die Seitenwand, die Schulter
oder irgend ein anderes Teil, werden höchst unterschiedliche An
forderungen im Hinblick auf Elastizität, Dynamik und Abrieb gestellt.
Dementsprechend unterscheiden sich die Vulkanisationsmischungen der
einzelnen Reifenbauteile mitunter beträchtlich im Hinblick auf Kau
tschukkomponenten, Vulkanisationsmittel und Füllstoffe.
Eine besondere Bedeutung kommt in diesem Zusammenhang der Reifensei
tenwand zu. Seit der Erfindung der Radialreifen werden an die Funk
tion dieses Reifenteils erhöhte Anforderungen gestellt. Im Mittel
punkt steht ein Maximum an Flexibilität in allen Fahrzuständen. Das
bedeutet ständig wechselnde dynamische Beanspruchungen unter einem
breiten Spektrum von klimatischen Bedingungen.
Um den Anforderungen der enormen Dauerbiegebeanspruchung von Reifen
seitenwänden zu genügen, gilt es, Vulkanisate mit optimalen elastischen
Eigenschaften bei gleichzeitig hoher mechanischer Haltbarkeit
und ausreichendem Abriebwiderstand zu entwickeln. Diesen Zielvorgaben
kann in der Regel durch Einsatz spezieller Polydienkautschuke wie
NR-, BR- sowie auch spezieller SBR-Typen, insbesondere in Form von
Verschnitten, entsprochen werden.
Probleme stellen sich jedoch, wenn eine immer höhere Alterungs-,
Ozon- und Witterungsstabilität gefordert wird, um eine längere
Lebensdauer der Reifenseitenwände zu garantieren. Zur Lösung dieses
Problems werden im wesentlichen zwei Wege beschritten:
- 1. Einsatz von Ozonschutzwachsen, Antioxidantien sowie Antiozonan tien vom Typ speziell substituierter p-Phenylendiamine.
- 2. Der verschnittweise Einsatz von EP(D)M-Kautschuken.
Der erste Weg weist den Nachteil auf, daß die Hilfsstoffe in der
Regel höher dosiert werden müssen, als es ihrer Löslichkeit im Kau
tschuk entspricht. Die Folge sind Ausblühungen an der Oberfläche mit
häßlichen Ablagerungen, die die angestrebte Wirksamkeit und damit
die Lebensdauer des Reifens reduzieren. Die in gleichem Maße statt
findende Diffusion in Gegenrichtung kann die Karkasslage in ihrer
Funktion negativ beeinflussen. Als Folge hiervon besteht die Gefahr,
daß Lagetrennungen auftreten können, die ein erhebliches Sicherheits
risiko darstellen. Der Einsatz der genannten Hilfsstoffe ist darüber
hinaus infolge ihrer verfärbenden Wirkung bei der Herstellung von
Reifen mit hellfarbigen Seitenwänden nicht praktikabel.
Mit dem Einsatz von EPDM-Kautschuken wird zwar das Auswandern der
genannten niedermolekularen Hilfsstoffe vermieden, aber bei Kombi
nationen von Polydienen mit EPDM-Kautschuken kommt es infolge mangelnder
Covulkanisation zu erheblichen Einbrüchen bei den mechanischen
Eigenschaften.
Ziel der vorliegenden Erfindung war es somit, Reifenseitenwände auf
zufinden, die neben optimalen elastischen Eigenschaften, einer hohen
mechanischen Haltbarkeit und einem hohen Abriebwiderstand darüber
hinaus eine erhöhte Alterungs- und Witterungsstabilität aufweisen.
Es wurden jetzt Reifenseitenwände gefunden, die ausgezeichnete Flexi
bilität, herausragende Alterungs- und Witterungsstabilität mit aus
gezeichneten mechanischen und dynamischen Eigenschaften verbinden,
ohne Verfärbungen zu ergeben. Sie zeigen eine erhöhte Beständigkeit
gegenüber Rißbildung, die bekanntlich auf eine chemische Schädigung
der Netzwerkstruktur bei langjähriger Nutzung oder kurzzeitige ex
treme Beanspruchung zurückzuführen ist. Diese neuartigen Reifensei
tenwände enthalten anstelle der üblichen Schwefelbrücken 1,2-Dithio
alkandiyl-Brücken mit 2 bis 6 C-Atomen. Diese weisen die Formel
-S-(CH₂)n-S-
auf, wobei n eine ganze Zahl zwischen 2 und 6 ist.
Die Erfindung beruht auf der Entdeckung, daß die neuen Brückenglieder
eine gegenüber konventionellen Schwefel-Vulkanisaten überlegene Netz
werkstabilität garantieren. Die Dauerbiegebeanspruchung führt in
diesem Fall zu kühleren Lauftemperaturen und bietet so eine Voraus
setzung für einen erheblichen verlängerten Erhalt der Ausgangsqualität
von Kfz-Reifen. Neben dem Aspekt der Sicherheit ist die geringere
Wärmebildung auch für eine günstigere Gestaltung des Rollwiderstandes
und damit auch für die Wirtschaftlichkeit eines Reifens von er
heblicher Bedeutung.
Auch die übrigen Vulkanisateigenschaften wie beispielsweise Reiß
festigkeit, Reißdehnung, Weiterreißwiderstand, vor allem aber die
der Elastizität zuzuordnenden Eigenschaften, insbesondere der heat-
build up, zeigen ein überlegenes Verhalten.
Zwar war es grundsätzlich aus der DE-PS 22 65 382 bekannt, daß man
mit Vulkanisationsmitteln der allgemeinen Formel
B-S-Sx-R-Sx-S-B,
wobei B ein beliebiger, üblicher Beschleuniger, R ein nahezu beliebiger,
organischer Rest und X eine Zahl zwischen 1 und 4 ist, eine
Verbesserung der sogenannten Reversion, d. h. der anaeroben Alterung
im Vulkanisat erzielen kann; diese Schrift gab aber dem Fachmann
keine Anregungen, wie man die Langzeitstabilität von Reifenseitenwänden
erhöhen kann. Dies wird an folgenden Einzelheiten deutlich:
- 1. Die meisten der in der DE-OS 22 65 382 genannten Vulkanisations mittel sind für den erfindungsgemäßen Zweck gar nicht geeignet, da sie den Beanspruchungen eines Dauerbiegetests, insbesondere nach Alterung, nicht standhalten. So fällt die Zahl der erreichbaren Zyklen beim Fatique to failure-Test [vgl. Kautschuk und Gummi, Kunststoffe, 33, 105 (1980)] bei einer schwefelvulkanisierten NR- Qualität von ca. 70 000 Zyklen als Ausgangswert nach einer Woche Lagerung im Umlufttrockenschrank bei 100°C auf Werte von 1000 bis 5000 Zyklen. Völlig gleichartig zusammengesetzte Vulkanisate mit den erfindungsgemäßen Netzbrücken erreichen dagegen Ausgangs werte, die etwa zehn Prozent über dem genannten Vergleich liegen und nach entsprechender Alterung immer noch Werte von etwa 35 000 Zyklen erreichen. Ähnliche Befunde gelten für reine SBR-Qualitäten und die Mischungen SBR/BR und NR/BR.
- 2. Der in der DE-OS 22 65 382 empfohlene zusätzliche Einsatz von Schwefel verschärft wiederum die Probleme der Langzeitstabilität des elastomeren Gebrauchsartikels.
- 3. Unter den zahlreichen bekannten Beschleunigerresten erfüllt ganz besonders der Diethyldithiocarbamoylrest die vielfältigen Anfor derungen der Praxis wie Reaktionsgeschwindigkeit, Löslichkeit im Kautschuk, Geruch, Schmelzpunkt und Molekulargewicht.
Obwohl das Molekulargewicht des Dibenzyldithiocarbamoylrestes eine
höhere Dosierung des entsprechenden Vernetzers erforderlich macht,
nimmt auch dieser Rest eine Sonderstellung ein, denn das möglicherweise
bei der Verarbeitung bzw. Vulkanisation durch Abspaltung ent
stehende Dibenzylamin bildet kein carcinogenes Nitrosamin [vgl.
Druckrey et al., Z. Krebsforschung 69, (1967), 103].
Die Einführung der erfindungsgemäßen Netzbrücken erfolgt mit Vulka
nisationsmitteln der Formel
mit n = 2 bis 6
und
und
1,2-Bis-(N,N-dibenzylthiocarbamoyldisulfido)-ethan [nach IUPAC:
N,N-Dibenzylthiocarbamidsäure-(dithioperoxo)-1,2-ethandiylester],
im folgenden abgekürzt BDBzTE.
Ausgangspunkt der Synthese für die erfindungsgemäß zu verwendenden
Vernetzer sind alpha, omega-Dichloralkane. Die Umsetzung mit Natri
umthiosulfat führt in wäßriger Lösung zu den Bis-Buntesalzen. Deren
Reaktion mit Natrium-diethyldithiocarbamat bzw. Natrium-dibenzyldi
thiocarbamat liefert die gewünschten Verbindungen. BDBzTE wird als
"weißer" kristalliner Feststoff mit einem Schmelzpunkt von 112 bis
13°C erhalten.
[¹³C-NMR: CH₂ (Brücke): 37 ppm, CH₂ (Benzylgruppe): 54 und 58 ppm, C (Phenylring): 127 bis 135 ppm,
[¹³C-NMR: CH₂ (Brücke): 37 ppm, CH₂ (Benzylgruppe): 54 und 58 ppm, C (Phenylring): 127 bis 135 ppm,
Die Herstellung der Vulkanisate erfolgt in an sich bekannter Weise.
Es können dabei sämtliche der üblicherweise eingesetzten Chemika
lien, Füllstoffe, Weichmacher und Harze zum Einsatz kommen.
Auf Alterungsschutzmittel kann weitgehend verzichtet werden. Auch
Ozonschutzmittel erwiesen sich vielfach als überflüssig.
Als Kautschuke für das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich Polydiene
wie NR, IR, E-SBR, L-SBR, Vinyl-SBR, cis-BR und Vinyl-BR und
deren Verschnitte.
Infolge der verlängerten Anvulkanisation der erfindungsgemäß einzu
setzenden Verbindungen sind beim Einarbeiten der Vernetzungsmittel
in die Kautschuke als auch bei den Verfahrensschritten der Verfor
mung auch kurzfristige höhere Wärmebelastungen ohne Schaden möglich.
Die zusätzliche Verwendung von Schwefel und üblichen Beschleunigern
sollte unterbleiben, da damit die Wärmestabilität, vor allem aber
die Dauerhaltbarkeit der Seitenwände, negativ beeinflußt werden.
Die höhere Wärmebelastung des hier beschriebenen Systems gestattet
die Anwendung hoher Vulkanisationstemperaturen. Bei Reaktionszeiten
bei 180°C bis zu 30 Minuten werden selbst bei reinem NR keinerlei
Einbußen bei den Materialeigenschaften registriert. Sämtliche SBR-
und BR-Typen sind deutlich über diese Grenze hinaus belastbar.
Der in den nachfolgenden Versuchen eingesetzte Naturkautschuk (NR)
wies nach Vormastikation eine Mooney-Viskosität (DIN) von 50 auf.
Ruß N 550 ist ein Ruß vorgegebener Aktivität (vgl. ASTM D 1765).
HAR Öl ist ein Gemisch aus Ölen mit einem überwiegenden Anteil aro
matischer Kohlenwasserstoffe.
VULKANOXR 4010 NA (N-Isopropyl-N′-phenyl-p-phenylendiamin) ist ein
Alterungs- und Ozonschutzmittel, das von der Fa. Bayer AG, D-5090
Leverkusen vertrieben wird.
VULKANOXR 4020 (N-1,3-Dimethylbutyl)-N′-phenyl-p-phenylendiamin)
ist ein Alterungs- und Ozonschutzmittel, das von der Fa. Bayer AG,
D-5090 Leverkusen, vertrieben wird.
CBS (N-Cyclohexyl-1-benzothiazolsulfenamid) ist ein Vulkanisations
beschleuniger, der unter dem Warenzeichen VULKAZITR CZ von der Fa.
Bayer AG, D-5090 Leverkusen vertrieben wird.
Die Zugfestigkeit und Bruchdehnung wurden gemäß DIN 53 504 be
stimmt.
Der Spannungswert, auch Modul genannt, bei 300% Dehnung wurde ge mäß DIN 53 504 bestimmt.
Die Strukturfestigkeit wurde nach Pohle (Weiterreißwiderstand) (vgl. S. Boström, Kautschuk-Handbuch, Band 5, Seite 123) bestimmt.
Die bleibende Dehnung (Zugverformungsrest) wurde gemäß DIN 53 518 bestimmt.
Die Härte (Shore A) wurde gemäß DIN 53 505 bestimmt.
Die Rückprallelastizität (Elast.) wurde gemäß DIN 53 512 bestimmt.
Der Abrieb wurde gemäß DIN 53 516 bestimmt.
Die Prüfung der Wärmebildung (heat built-up) erfolgte gemäß DIN 53 533, Teil 3 mit Hilfe des Goodrich-Flexometers, im Versuchsteil wurden folgende erschwerte Bedingungen gewählt:
Der Spannungswert, auch Modul genannt, bei 300% Dehnung wurde ge mäß DIN 53 504 bestimmt.
Die Strukturfestigkeit wurde nach Pohle (Weiterreißwiderstand) (vgl. S. Boström, Kautschuk-Handbuch, Band 5, Seite 123) bestimmt.
Die bleibende Dehnung (Zugverformungsrest) wurde gemäß DIN 53 518 bestimmt.
Die Härte (Shore A) wurde gemäß DIN 53 505 bestimmt.
Die Rückprallelastizität (Elast.) wurde gemäß DIN 53 512 bestimmt.
Der Abrieb wurde gemäß DIN 53 516 bestimmt.
Die Prüfung der Wärmebildung (heat built-up) erfolgte gemäß DIN 53 533, Teil 3 mit Hilfe des Goodrich-Flexometers, im Versuchsteil wurden folgende erschwerte Bedingungen gewählt:
Last: 500 N, Starttemperatur: 50°C, Zeit: 25 Minuten
Monsanto Fatigue gemäß Kautschuk und Gummi, Kunststoff 33, 105
(1980).
Ozontest gemäß DIN 53 509
Die mit dem Goodrich Flexometer gemessenen Temperaturen lassen er kennen, daß mit den erfindungsgemäß erhaltenen Vulkanisaten im Ver gleich zum Stand der Technik niedrigere Temperaturen erreicht werden.
Ozontest gemäß DIN 53 509
Die mit dem Goodrich Flexometer gemessenen Temperaturen lassen er kennen, daß mit den erfindungsgemäß erhaltenen Vulkanisaten im Ver gleich zum Stand der Technik niedrigere Temperaturen erreicht werden.
Mit Hilfe eines Innenmischers vom Typ GK 2 der Firma Werner und
Pfleiderer werden bei einer Rotordrehzahl von 50 UpM sowie einer
Manteltemperatur von 40°C folgende Mischungen bereitet:
Dabei erfolgte die Zugabe der Zuschlagstoffe nach 1 Minute Vorlauf
zeit des Kautschuks. Die Mischung wird 1 Minute nach Überschreiten
des Energiemaximums des Rotors ausgestoßen.
Nach 6stündiger Ablagerungszeit werden auf einem Walzwerk bei einer
Walztemperatur von 50°C innerhalb von 5 Minuten die Vernetzungs
mittel eingearbeitet.
Mit Hilfe eines Innenmischers vom Typ GK 2 der Firma Werner und
Pfleiderer werden bei einer Rotordrehzahl von 50 UpM sowie einer
Manteltemperatur von 40°C folgende Mischungen bereitet:
Dabei erfolgte die Zugabe der Zuschlagstoffe nach 1 Minute Vorlauf
zeit des Kautschuks. Die Mischung wird 1 Minute nach Überschreiten
des Energiemaximums des Rotors ausgestoßen.
Nach 6stündiger Ablagerungszeit werden auf einem Walzwerk bei einer
Walztemperatur von 50°C innerhalb von 5 Minuten die Vernetzungs
mittel eingearbeitet.
Mit Hilfe eines Innenmischers vom Typ GK 2 der Firma Werner und
Pfleiderer werden bei einer Rotordrehzahl von 50 UpM sowie einer
Manteltemperatur von 40°C folgende Grundmischungen bereitet:
Dabei erfolgte die Zugabe der Zuschlagstoffe nach 1 Minute Vorlauf
zeit des Kautschuks. Die Mischung wird 1 Minute nach Überschreiten
des Energiemaximums des Rotors ausgestoßen.
Nach 6stündiger Ablagerungszeit werden auf einem Walzwerk bei einer
Walztemperatur von 50°C innerhalb von 5 Minuten die Vernetzungs
mittel eingearbeitet.
Mit Hilfe eines Innenmischers vom Typ GK 2 der Firma Werner und
Pfleiderer werden bei einer Rotordrehzahl von 50 UpM sowie einer
Manteltemperatur von 40°C folgende Grundmischungen bereitet:
Dabei erfolgte die Zugabe der Zuschlagstoffe nach 1 Minute Vorlauf
zeit des Kautschuks. Die Mischung wird 1 Minute nach Überschreiten
des Energiemaximums des Rotors ausgestoßen.
Nach 6stündiger Ablagerungszeit werden auf einem Walzwerk bei einer
Walztemperatur von 50°C innerhalb von 5 Minuten die Vernetzungs
mittel eingearbeitet.
Mit Hilfe eines Innenmischers vom Typ GK 2 der Firma Werner und
Pfleiderer werden bei einer Rotordrehzahl von 50 UpM sowie einer
Manteltemperatur von 40°C folgende Grundmischungen bereitet:
Dabei erfolgte die Zugabe der Zuschlagstoffe nach 1 Minute Vorlauf
zeit des Kautschuks. Die Mischung wird 1 Minute nach Überschreiten
des Energiemaximums des Rotors ausgestoßen.
Nach 6stündiger Ablagerungszeit werden auf einem Walzwerk bei einer
Walztemperatur von 50°C innerhalb von 5 Minuten die Vernetzungs
mittel eingearbeitet.
Mit Hilfe eines Innenmischers vom Typ GK 2 der Firma Werner und
Pfleiderer werden bei einer Rotordrehzahl von 50 UpM sowie einer
Manteltemperatur von 40°C folgende Grundmischungen bereitet:
Dabei erfolgte die Zugabe der Zuschlagstoffe nach 1 Minute Vorlauf
zeit des Kautschuks. Die Mischung wird 1 Minute nach Überschreiten
des Energiemaximums des Rotors ausgestoßen.
Nach 6stündiger Ablagerungszeit werden auf einem Walzwerk bei einer
Walztemperatur von 50°C innerhalb von 5 Minuten die Vernetzungs
mittel eingearbeitet.
Claims (4)
1. Seitenwände von Kfz-Reifen, hergestellt durch Vulkanisation von
Mischungen, die neben Polydienkautschuken Vulkanisationsmittel
und übliche Zuschlagstoffe enthalten,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Netzwerk durch 1,2-Dithioalkandiyl-Brücken mit 2 bis 6 C-Atomen
gebildet wird.
2. Reifenseitenwände gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Vulkanisationsmittel für die Herstellung der Seitenwand
vulkanisate Bisthiocarbamoylverbindungen der allgemeinen Formel
mit n = 2 - 6
eingesetzt werden.
eingesetzt werden.
3. Reifenseitenwände gemäß Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß n die Bedeutung von 2 hat.
4. Reifenseitenwände gemäß Fig. 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Vulkanisationsmittel für die Herstellung der Seitenwand
vulkanisate 1,2-Bis(N,N-dibenzylthiocarbamoyldisulfido)-ethan
verwendet wird.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893941085 DE3941085A1 (de) | 1989-02-28 | 1989-12-13 | Reifenseitenwaende mit erhoehter stabilitaet und verfahren zu ihrer herstellung |
EP90119701A EP0432405B1 (de) | 1989-12-13 | 1990-10-15 | Reifenseitenwände mit erhöhter Stabilität und Verfahren zu ihrer Herstellung |
AT90119701T ATE120695T1 (de) | 1989-12-13 | 1990-10-15 | Reifenseitenwände mit erhöhter stabilität und verfahren zu ihrer herstellung. |
ES90119701T ES2070237T3 (es) | 1989-12-13 | 1990-10-15 | Bandas laterales de neumaticos con estabilidad aumentada y procedimiento para su fabricacion. |
DE59008849T DE59008849D1 (de) | 1989-12-13 | 1990-10-15 | Reifenseitenwände mit erhöhter Stabilität und Verfahren zu ihrer Herstellung. |
JP2400850A JP2834585B2 (ja) | 1989-12-13 | 1990-12-07 | 自動車のタイヤの側壁 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3906126 | 1989-02-28 | ||
DE19893941085 DE3941085A1 (de) | 1989-02-28 | 1989-12-13 | Reifenseitenwaende mit erhoehter stabilitaet und verfahren zu ihrer herstellung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3941085A1 true DE3941085A1 (de) | 1990-08-30 |
Family
ID=25878240
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19893941085 Withdrawn DE3941085A1 (de) | 1989-02-28 | 1989-12-13 | Reifenseitenwaende mit erhoehter stabilitaet und verfahren zu ihrer herstellung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3941085A1 (de) |
-
1989
- 1989-12-13 DE DE19893941085 patent/DE3941085A1/de not_active Withdrawn
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---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |