DE4233802A1 - Kautschukmasse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kautschukmasse zur Verwendung bei der Herstellung von Kraftfahrzeugreifen.

Im allgemeinen werden Reifen insbesondere im Hinblick auf ihre Wulstfüller aus Kautschukmassen mit relativ hohen Här­ teparametern gebildet. Bisher werden große Mengen an Mi­ schungen, die beispielsweise aus Ruß, Schwefel, hitzehärten­ den Harzen und dgl. bestehen, mit dem Ziel eingesetzt, den Kautschukmassen ein erhöhtes dynamisches Elastizitätsmodul (nachstehend als Elastizitätsmodul bezeichnet) und somit eine erhöhte Härte zu verleihen. Die Verwendung von großen Mengen an Ruß führt mit Sicherheit zu Kautschukmassen von hoher Härte, ergibt aber häufig auch Kautschukmassen, deren Zusammenhalt erschwert ist oder die nur unter Schwierigkei­ ten in geeigneter Weise aufgerollt werden können, ganz zu schweigen von einem übermäßigen Anstieg der Belastung des verwendeten Banbury-Mischers.

Bei Kautschukmassen mit hohen Schwefelanteilen kommt es häu­ fig beim Extrudieren zu Schwefelausblühungen, was den Vor­ gang bei der Reifenverformung erschwert und zu Ausbeuteein­ bußen führt.

Um die vorstehenden Schwierigkeiten, die mit der Verwendung von großen Mengen an Schwefel und Ruß einhergehen, zu besei­ tigen oder zu verringern (das bedeutet deren Anwendungsmen­ gen auf einem praxisgerechten Niveau zu halten), wurde kürz­ lich die Verwendung von bestimmten hitzehärtenden Harzen, wie Novolak-Phenol-Harzen oder modifizierten Phenolharzen vorgeschlagen. Die Verwendung derartiger Harze in Verbindung mit Ruß sollte zu einer besseren Verarbeitbarkeit der Kautschukmasse aufgrund des hitzehärtenden Harzes, das durch die während des Mischvorgangs erzeugte Wärme einer Erwei­ chung unterliegt, beitragen, würde aber doch das Reifener­ zeugungsverfahren erschweren, da der unvulkanisierte Kautschuk bei Raumtemperatur zu steif wird, was wiederum einen Verlust der naturgegebenen, selbsthaftenden Beschaf­ fenheit von Kautschuk und damit zur Bildung von beanstan­ dungswürdigen gefalteten oder gebogenen Extrudaten führen würde.

Im Hinblick auf die vorstehend geschilderten Probleme des Stands der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Er­ findung darin, eine Kautschukmasse von hoher Härte bereitzu­ stellen, die sich für die Herstellung von Kraftfahrzeugrei­ fen eignet.

Insbesondere ist die Erfindung auf die Bereitstellung einer Kautschukmasse abgestellt, die vor der Vulkanisation eine relativ geringe Steifigkeit und nach der Vulkanisation ein relativ hohes Elastizitätsmodul aufweist, so daß sich die Masse insbesondere zur Verwendung als Reifenwulstfüller eignet.

Erfindungsgemäß wird eine Kautschukmasse bereitgestellt, die folgende Bestandteile enthält: 100 Gew.-Teile einer Kautschukkomponente, die einen oder mehrere Bestandteile aus der Gruppe natürlicher Kautschuk, Polyisopren-Kautschuk, Polybutadien-Kautschuk und Styrol-Butadien-Kautschuk umfaßt, 50 bis 70 Gew.-Teile Ruß mit einer durchschnittlichen Teil­ chengröße von weniger als 40 nm, 5 bis 20 Gew.-Teile Novo­ lak-modifiziertes Phenolharz, 0,5 bis 2 Gew.-Teile Hexame­ thylentetramin und 5 bis 20 Gew.-Teile eines polymeren Car­ danols mit einer Viskosität von 20 000 bis 50 000 mPa·s.

Bei der nachstehenden näheren Beschreibung der Erfindung werden zunächst die Bestandteile der Kautschukmasse näher erläutert.

(1) Kautschukkomponente

Diese Komponente wird aus der Gruppe natürlicher Kautschuk (NR), Polyisopren-Kautschuk (IR), Polybutadien-Kautschuk (BR) und Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) ausgewählt. Es kön­ nen eines oder mehrere dieser Kautschukmaterialien verwendet werden.

(2) Ruß

Bei dem verwendeten Ruß handelt es sich um einen sogenannten Hartkohlenstofftyp, wie SAF, ISAF, I-ISAF, CF, SCF und HAF. Seine durchschnittliche Teilchengröße liegt unter 40 nm Teilchen mit größerer Teilchengröße können zugemischt wer­ den, sofern die gesamte durchschnittliche Teilchengröße den Wert 40 nm nicht übersteigt. Eine größere durchschnittliche Teilchengröße würde bedeuten, daß der gewünschte Elastizi­ tätsmodul nicht erreicht wird. Ein diesen Angaben entspre­ chender Ruß wird in einer Menge von 50 bis 70 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile der Kautschukkomponente verwendet. Gerin­ gere Mengen als 50 Gew.-Teile würden nicht zur Erzielung eines ausreichenden dynamischen Moduls der Kautschukmasse beitragen, während Anteile von mehr als 70 Gew.-Teilen zu einer schlechten Verarbeitbarkeit des Kautschuks führen wür­ den.

(3) Novolak-modifiziertes Phenolharz

Spezielle Beispiele für derartige Harze sind Novolak-Phenol- Harze, die mit einem Öl, wie Harzöl, Tallöl, Cashew-Öl, Li­ nolsäure, Ölsäure und Linolensäure modifiziert sind, Phenol­ harze, die mit einem aromatischen Kohlenwasserstoff, wie Xy­ lol und Mesitylen, modifiziert sind, sowie Phenolharze, die mit einem Kautschuk, wie Nitril-Kautschuk, modifiziert sind. Der Anteil dieser zuzumischenden Harze liegt im Bereich von 5 bis 20 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile der Kautschukkompo­ nente. Ein Anteil von weniger als 5 Gew.-Teilen würde zu einem verringertem dynamischem Modul führen, während bei einem Anteil von mehr als 20 Gew.-Teilen das Mischen er­ schwert würde.

(4) Hexamethylentetramin

Es kann sich um ein beliebiges handelsübliches Produkt han­ deln. Dieses wird in einer Menge von 0,5 bis 2 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile der Kautschukkomponente oder vorzugsweise in einem Verhältnis von 1 : 10 in Bezug auf das vorstehende Novolak-Harz zugesetzt.

(5) Polymeres Cardanol

Es handelt sich um ein bekanntes Produkt, das sich durch thermische Polymerisation der Flüssigkeit der Cashew-Nuß oder von Cashew-Öl gemäß dem nachstehenden Schema ableitet:

Polymeres Cardanol weist eine Viskosität im Bereich von 20 000 bis 50 000 mPa·s auf. Viskositäten unter 20 000 mPa·s, wür­ den dazu führen, daß der gewünschte Elastizitätsmodul der Kautschukmasse nach der Vulkanisation nicht erreicht wird, während Viskositäten von mehr als 50 000 mPa·s zu einer zu starken Viskosität der Kautschukmassen vor der Vulkanisation führen würden. Erfindungsgemäß wird Cardanol in einer Menge von 5 bis 20 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile Kautschukkompo­ nente zugemischt. Anteile von weniger als 5 Gew.-Teilen wür­ den die Erweichungswirkung in unvulkanisiertem Zustand ver­ mindern, während Anteile von mehr als 20 Gew.-Teilen Anlaß zum Ausbluten vor der Vulkanisation geben würden.

(6) Weitere Additive

Gegebenenfalls können Vulkanisationsmittel oder Vulkanisa­ tionsbeschleuniger oder andere Additive eingesetzt werden, sofern sie das Verhalten der erfindungsgemäßen Masse nicht beeinträchtigen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiele

Kautschukbahnen werden aus verschiedenen erfindungsgemäßen Massen und verschiedenen Kontrollkautschukmassen gemäß den Angaben in Tabelle I hergestellt.

Die Komponenten werden unter Verwendung eines B-Typ-Banbury- Mischers (1,7 Liter Fassungsvermögen) auf bekannte Weise vermischt. Die erhaltenen Kautschukmassen werden 15 Minuten bei 160°C einer Preßvulkanisation unterzogen und zu 2 mm dicken Kautschukbahnen verformt. Bahnproben von 20 mm Länge und 5 mm Breite werden unter Verwendung eines Viskoelastizi­ täts-Spektrometers bei Raumtemperatur unter folgenden Bedin­ gungen auf ihren dynamischen Modul getestet: 5% anfängliche Spannungsdehnung, Frequenz von 20 Hz und 2% dynamische Spannung. Die Steifigkeit der unvulkanisierten Kautschukmas­ sen wird als Mooney-Viskosität ML₁₊₄ (100°C) gemäß JIS-Ver­ fahren bestimmt. Die Steifigkeit in unvulkanisiertem Zustand ist umso größer, je höher die Mooney-Viskosität ist. Ein Ausbluten auf der Oberfläche wurde visuell an unvulkanisier­ ten Kautschukmassen 2 Tage nach der Verformung zu Bahnen ge­ prüft. Die Ergebnisse dieser Tests sind in Tabelle I zusam­ mengestellt. Aus den Ergebnissen geht hervor, daß die erfin­ dungsgemäße Kautschukmasse sämtliche Kontrollmassen in Bezug auf Mooney-Viskosität, JIS-Härte und dynamischen Modul über­ trifft, was bedeutet, daß die erfindungsgemäße Masse vor der Vulkanisation eine geringere Steifigkeit und nach der Vulka­ nisation einen höheren Elastizitätsmodul aufweist.

Tabelle I

Claims (3)

1. Kautschukmasse, enthaltend 100 Gew.-Teile einer Kautschukkomponente, die einen oder mehrere Bestandteile der Gruppe natürlicher Kautschuk, Polyisopren-Kautschuk, Polybutadien-Kautschuk und Styrol-Butadien-Kautschuk um­ faßt, 50 bis 70 Gew.-Teile Ruß mit einer durchschnittli­ chen Teilchengröße von weniger als 40 nm, 5 bis 20 Gew.- Teile Novolak-modifiziertes Phenolharz, 0,5 bis 2 Gew.- Teile Hexamethylentetramin und 5 bis 20 Gew.-Teile eines polymeren Cardanols mit einer Viskosität von 20 000 bis 50 000 mPa·s.

2. Kautschukmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Novolak-modifizierten Phenolharz um ein Produkt aus folgender Gruppe handelt: Novolak-Phe­ nolharze, die mit einem Öl, wie Harzöl, Tallöl, Cashew- Öl, Linolsäure, Ölsäure und Linolensäure modifiziert sind, Novolak-Phenolharze, die mit einem aromatischen Kohlenwasserstoff, wie Xylol und Mesitylen, modifiziert sind, und Novolak-Phenolharze, die mit Kautschuk, wie Nitrilkautschuk, modifiziert sind.

3. Kautschukmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich ein Vulkanisationsmittel und/oder einen Vulkanisationsbeschleuniger enthält.