DE4424582A1 - Rubber mixt., esp. for tyre carcass prodn. - Google Patents
Rubber mixt., esp. for tyre carcass prodn.Info
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine mit Schwefel vul kanisierbare Kautschukmischung, ein Verfahren zu ihrer Herstellung, besonders luftundurchlässige Reifenkarkassen auf Basis dieser Kautschukmischung sowie Reifen umfassend diese Reifenkarkassen.The present invention relates to a vulcanized with sulfur canisable rubber mixture, a process for their Manufacture, especially airtight tire carcasses based on this rubber compound and tires these tire carcasses.
Der Reifen ist ein wichtiges Konstruktionsteil am Fahrzeug. Er stellt ein Federungselement dar, das die Motorkräfte zur Fortbewegung auf die Fahrbahn überträgt. Das eigentliche Federungselement beim Fahren ist allerdings nicht der Gummi, sondern die darin unter Druck eingeschlossene Luft. Der Reifen soll aber selbstfederende Eigenschaften besitzen, um die Federungseigenschaften der Druckluft möglichst noch zu unterstützen.The tire is an important component of the vehicle. It represents a suspension element that the engine forces to Transfers locomotion to the road. The real thing The suspension element when driving is not rubber, but the air trapped inside under pressure. Of the Tires should have self-resilient properties, however the suspension properties of the compressed air as much as possible support.
Es ist daher ein allgemeines Bestreben leistungsfähige Reifen zur Verfügung zu stellen, bei denen die Textil- oder Metallkarkasse auf allen Seiten von einem Gummi umgeben ist, der eine hohe Luftundurchlässigkeit besitzt, so daß der Reifeninnendruck gehalten wird und die Federungseigen schaften des Reifens über lange Zeit erhalten bleiben.It is therefore a general endeavor to be powerful To provide tires where the textile or Metal carcass is surrounded on all sides by a rubber, which has a high impermeability to air, so that the Tire pressure is maintained and the suspension inherent the tire's properties over a long period of time.
Bei der Karkasse, dem eigentlichen Festigkeitsträger handelt es sich üblicherweise um ein Gewebe aus Rayon, Polyester, Polyamid, Polyaramid oder Stahl, welches mit einem Kautschuk gummiert ist. Die Karkasse allein besitzt jedoch keine aus reichende Luftundurchlässigkeit, weshalb zusätzlich auf der Innenseite der Reifen eine Innenplatte (Innenseele) ange bracht ist, die die erforderliche Luftundurchlässigkeit ge währleistet. Bei diesen Innenplatten handelt es sich um ein luftundurchlässiges Material aus Halobutylkautschuk. Diese Halobutylkautschuke sind nicht nur teuer, sondern bringen auch Probleme bei deren Verarbeitung und Entsorgung mit sich. Darüberhinaus besitzen sie einen großen Hysteresewert, was einen hohen Rollwiderstand des Reifens zur Folge hat.At the carcass, the actual strength member is it is usually a rayon, polyester fabric, Polyamide, polyaramid or steel, which with a rubber is rubberized. However, the carcass alone does not have any sufficient airtightness, which is why additionally on the An inner plate (inner core) is attached to the inside of the tires is brought, which ge the necessary air impermeability ensures. These inner panels are one air-impermeable material made of halobutyl rubber. These Halobutyl rubbers are not only expensive, they also bring problems with their processing and disposal yourself. They also have a large hysteresis value which results in a high rolling resistance of the tire.
Die GB-A-2 198 138 beschreibt eine Kautschuk-(Gummi)-Zu sammensetzung für eine Karkasse, die aus wenigstens 20 Gew.- Teilen pro 100 Gew.-Teilen Kautschuk aus einem Styrol-Buta dien Copolymer mit einem hohen Styrolgehalt oder aus emul sionspolymerisierten Styrol-Butadien-Copolymeren mit einem Styrolgehalt von wenigstens 30 Gew.-Teilen pro 100 Gew.- Teilen Kautschuk und 40 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teilen des Kautschuks aus Elastomeren oder Elastomerblends bestehen.GB-A-2 198 138 describes a rubber (rubber) zu composition for a carcass consisting of at least 20% by weight Parts per 100 parts by weight of rubber made from a styrene buta diene copolymer with a high styrene content or made of emul sion-polymerized styrene-butadiene copolymers with a Styrene content of at least 30 parts by weight per 100 parts by weight Parts of rubber and 40 parts by weight per 100 parts by weight of the Rubbers consist of elastomers or elastomer blends.
Ausgehend davon, war es nun eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kautschukmischung zur Verfügung zu stellen, welche für besonders luftundurchlässige Reifenkarkassen ein gesetzt werden kann. Insbesondere war es ein Ziel der vor liegenden Erfindung, die Dicke der Innenplatte bei pneu matischen Reifen zu verringern oder auf diese ganz zu ver zichten, ohne daß dies Auswirkungen auf die Luftdurchlässig keit des Reifens oder dessen Laufeigenschaften hat. Insbe sondere sollten die Reifen, die solche Reifenkarkassen umfassen, einen verringerten Rollwiderstand aufweisen im Vergleich zu den Reifen, die einen üblichen Aufbau, d. h. übliche Karkassen üblicher Dicke und Zusammensetzung auf weisen.Based on this, it was now a task of the present Invention to provide a rubber compound which are particularly suitable for air-impermeable tire carcasses can be set. In particular, it was a goal before lying invention, the thickness of the inner plate at pneu to reduce or to completely reduce them waive without affecting the air permeability tire or its running properties. In particular in particular, the tires should be such carcasses comprise, have a reduced rolling resistance in Compared to the tires that have a common structure, i.e. H. usual carcasses of usual thickness and composition point.
Die Aufgabe wurde erfindungsgemäß gelöst durch eine mit
Schwefel vulkanisierbare Kautschukmischung umfassend
20 bis 60 Gew.-Teile Naturkautschuk und/oder Synthese-
Kautschuk,
20 bis 80 Gew.-Teile wenigstens eines Copolymers aus einem
konjugierten Dien und Styrol,
bis zu 70 Gew.-Teile wenigstens eines Dien-Elastomers als
weiteres Polymer,
20 bis 150 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile der
Gesamtmenge Polymer, Füllstoff
sowie gegebenenfalls weitere übliche Zusätze, dadurch
gekennzeichnet, daß das Copolymer aus dem konjugierten Dien
und dem Styrol wenigstens 30 Gew.-Teile, bezogen auf das
Copolymer, Styrol enthält, das Copolymer zu wenigstens 20
Gew.-% in der Kautschukmischung enthalten ist und das
Füllmaterial feinverteilte, gefällte Kieselsäure alleine
oder eine Kombination von feinverteilter Kieselsäure mit Ruß
ist.The object was achieved according to the invention by a rubber mixture vulcanizable with sulfur
20 to 60 parts by weight of natural rubber and / or synthetic rubber,
20 to 80 parts by weight of at least one copolymer of a conjugated diene and styrene,
up to 70 parts by weight of at least one diene elastomer as a further polymer,
20 to 150 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total amount of polymer, filler
and optionally further conventional additives, characterized in that the copolymer of the conjugated diene and the styrene contains at least 30 parts by weight, based on the copolymer, of styrene, the copolymer is present in the rubber mixture at least 20% by weight and that Filling material is finely divided, precipitated silica alone or a combination of finely divided silica with soot.
Es wurde überraschenderweise gefunden, daß, in gewissen Grenzen, je höher der Styrolanteil in dem Copolymer aus einem konjugierten Dien und Styrol oder dem Copolymergemisch und damit in der Kautschukzusammensetzung ist, um so größer auch die Luftundurchlässigkeit der Karkassen wird. Der Bereich in dem dieser Effekt besonders ausgeprägt ist, liegt bei einem Styrolanteil in den Copolymeren von wenigstens 30 Gew.-%, höchstens jedoch 60 Gew.-%, bezogen auf das je weilige Copolymer. Das Copolymer ist in der Kautschuk mischung in einem Anteil von wenigstens 20 Gew.-%. bevorzugt höchstens 70 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kautschukmischung, enthalten.It has surprisingly been found that, in certain Limits the higher the styrene content in the copolymer a conjugated diene and styrene or the copolymer mixture and therefore in the rubber composition, the greater also the airtightness of the carcasses. Of the The area in which this effect is particularly pronounced lies with a styrene content in the copolymers of at least 30 % By weight, but at most 60% by weight, based on the because of copolymer. The copolymer is in the rubber mixture in a proportion of at least 20 wt .-%. prefers at most 70% by weight, based on the total weight of the Rubber compound.
Die mit dem erhöhten Styrolanteil in der Kautschukmischung einhergehende Erhöhung der Hysterese und die damit ver bundene Erhöhung des Rollwiderstandes konnte überraschender weise durch Einsatz von feinverteilter, gefällter Kieselsäure allein oder deren Kombination mit Ruß kompen siert werden, wodurch der Rollwiderstand von Reifen, die mit Karkassen, die aus der erfindungsgemäßen Kautschukmischung gefertigt werden erheblich reduziert werden konnte. Darüber hinaus konnte, bedingt durch die erhöhte Luftundurchlässig keit der Karkasse, die Dicke der Innenlage im Reifen redu ziert, in manchen Fällen sogar ganz auf sie verzichtet werden.The one with the increased styrene content in the rubber mixture accompanying increase in hysteresis and the ver tied increase in rolling resistance could be more surprising wise by using finely divided, precipitated Compensate silica alone or its combination with soot be siert, which reduces the rolling resistance of tires with Carcasses made from the rubber mixture according to the invention manufactured could be significantly reduced. About it due to the increased impermeability to air carcass, the thickness of the inner layer in the tire adorned, in some cases even completely dispensed with them will.
Es wurde ferner gefunden, daß die geformte und ausgehärtete erfindungsgemäße Kautschukmischung als Innenlage (Innen platte) für pneumatische Reifen verwendet werden kann. Die erfindungsgemäße ausgehärtete Zusammensetzung weist die gleiche Luftundurchlässigkeit auf, wie die bisher für diesen Zweck verwendeten Halobutyl-Kautschuke und kann diese daher ersetzen.It was also found that the molded and cured Rubber mixture according to the invention as an inner layer (inside plate) can be used for pneumatic tires. The cured composition according to the invention has the same airtightness as that for this one Halobutyl rubbers used for this purpose and therefore can replace.
Gemäß der Erfindung beträgt der Anteil des Naturkautschuks, des Synthesekautschuks oder deren Gemischen 20 bis 60 Gew.- Teile, vorzugsweise 30 bis 50 Gew.-Teile, der Anteil des Copolymers 20 bis 60 Gew.-Teile, vorzugsweise 20 bis 50 Gew.-Teile und der Anteil des gegebenenfalls enthaltenen weiteren Polymers bis zu 70 Gew.-Teile.According to the invention, the proportion of natural rubber is of synthetic rubber or mixtures thereof 20 to 60% by weight Parts, preferably 30 to 50 parts by weight, the proportion of Copolymer 20 to 60 parts by weight, preferably 20 to 50 parts by weight Parts by weight and the proportion of any contained other polymers up to 70 parts by weight.
100 Gew.-Teile des Polymergemisches bilden die Basis für die Berechnung des Zusatzes an Füllmaterial und der anderen Zusätze.100 parts by weight of the polymer mixture form the basis for the Calculation of the addition of filling material and the other Additions.
Die erfindungsgemäße Kautschukmischung enthält das Füll material in einer Menge von 10-100 Gew.-Teilen, vorzugsweise 20-60 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Polymere (Natur- und/oder Synthese-Kautschuk, Dien-/Styrol-Copolymere und gegebenenfalls zusätzliche Dien-Elastomere).The rubber mixture according to the invention contains the filling material in an amount of 10-100 parts by weight, preferably 20-60 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polymers (Natural and / or synthetic rubber, diene / styrene copolymers and optionally additional diene elastomers).
Erfindungsgemäß können Naturkautschuk (cis-1,4-Polyisopren), Synthesekautschuk (technisch hergestelltes synthetisches cis-1,4-Polyisopren) oder Gemische aus Natur- und Synthese- Kautschuk eingesetzt werden.According to the invention, natural rubber (cis-1,4-polyisoprene), Synthetic rubber (engineered synthetic cis-1,4-polyisoprene) or mixtures of natural and synthetic Rubber can be used.
Das erfindungsgemäß eingesetzte konjugierte Dien ist ausge wählt aus 1,3-Butadien, Isopren, 2,3-Dimethyl-1,3-butadien, Chloropren, 1,3-Pentadien, Hexadien oder Gemischen davon.The conjugated diene used according to the invention is out selects from 1,3-butadiene, isoprene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, Chloroprene, 1,3-pentadiene, hexadiene or mixtures thereof.
Die Copolymere für die erfindungsgemäße Kautschukmischung können durch Lösungspolymerisation des konjugierten Diens mit Styrol in einem geeigneten, inerten Lösungsmittel er halten werden. Geeignete Lösungsmittel sind insbesondere Pentan, Hexan, Cyclohexan, Heptan oder deren Gemische sowie Benzol, Xylol, Toluol oder deren Gemische sowie Tetrahydro furan, Diethylether oder deren Gemische oder Gemische der genannten Kohlenwasserstoffe mit den genannten aromatischen Kohlenwasserstoffen. Ferner können Copolymere eingesetzt werden, die durch Emulsionspolymerisation hergestellt wurden. Verfahren zur Durchführung derartiger Emulsionspoly merisationen sind dem Fachmann aus der einschlägigen Literatur bekannt.The copolymers for the rubber mixture according to the invention can by solution polymerization of the conjugated diene with styrene in a suitable inert solvent will hold. Suitable solvents are in particular Pentane, hexane, cyclohexane, heptane or their mixtures as well Benzene, xylene, toluene or their mixtures and tetrahydro furan, diethyl ether or their mixtures or mixtures of mentioned hydrocarbons with the aromatic Hydrocarbons. Copolymers can also be used are made by emulsion polymerization were. Process for performing such emulsion poly merizations are the specialist from the relevant Literature known.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Kautschukmischung ein Copolymer aus einem konjugierten Dien und Styrol aber auch ein Gemisch von wenigstens zwei unterschiedlichen Copolymeren aus einem konjugierten Diens und Styrol enthalten. Diese können sich in der Art und im Anteil des Diens als auch im Styrol-Anteil unterscheiden.According to the present invention, the rubber compound a copolymer of a conjugated diene and styrene also a mixture of at least two different ones Copolymers from a conjugated diene and styrene contain. These can differ in the type and proportion of Distinguish as well as in the styrene content.
Ein Copolymer muß jedoch einen Styrolanteil von wenigstens 30 Gew.-% aufweisen und in der Kautschukmischung in einem Anteil von wenigstens 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamt gewicht der Kautschukmischung, enthalten sein. Das andere Copolymer aus Styrol und einem konjugierten Dien kann einen Styrolgehalt von weniger als 30 Gew.-% aufweisen und kann in der Kautschukmischung in einem Anteil von weniger als 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kautschukmischung, enthalten sein.However, a copolymer must have a styrene content of at least Have 30 wt .-% and in the rubber mixture in one Proportion of at least 20 wt .-%, based on the total weight of the rubber mixture. The other Copolymer of styrene and a conjugated diene can be one Styrene content of less than 30 wt .-% and can in the rubber compound in a proportion of less than 20 % By weight, based on the total weight of the rubber mixture, be included.
Besonders bevorzugt ist eine Kautschukmischung umfassend zwei unterschiedliche der oben genannten, insbesondere durch Lösungspolymerisation hergestellten Copolymere, die aus Styrol und Butadien erhältlich sind und einen unterschied lichen Styrolanteil aufweisen. Die beiden unterschiedlichen Copolymere werden im Verhältnis 2 : 1 bis 1 : 2, vorzugsweise im Verhältnis 1 : 1 zueinander eingesetzt.A rubber mixture is particularly preferred two different of the above, in particular by Solution polymerization copolymers made from Styrene and butadiene are available and make a difference Lichen styrene content. The two different ones Copolymers are in a ratio of 2: 1 to 1: 2, preferably in Ratio 1: 1 used to each other.
Besonders bevorzugt ist als Copolymer ein Butadien-Styrol Copolymer oder Gemische von zwei verschiedenen Butadien- Styrol Copolymeren mit unterschiedlichem Styrolanteil. Als Beispiel seien hier ein Styrol-Anteil von 23,5 Gew.-% und 40 Gew.-% genannt.A butadiene-styrene is particularly preferred as the copolymer Copolymer or mixtures of two different butadiene Styrene copolymers with different styrene content. As Examples include a styrene content of 23.5% by weight and 40 % By weight.
Besonders bevorzugte Zusammensetzungen enthalten 40 Gew.- Teile Naturkautschuk, 60 Gew.-Teile Styrol-Butadien-Copoly mer SBR 1013 (40 Gew.-% Styrol), 20 Gew.-Teile Kieselsäure, 2,0 Gew.-Teile Silan-Kupplungsmittel und 8 Gew.-Teile Mineralöl. Als Beispiel für eine Zusammensetzung umfassend zwei Styrol-Butadien Copolymere mit unterschiedlichem Styrolanteil sei eine Zusammensetzung umfassend 40 Gew.- Teile Naturkautschuk, 20 Gew.-Teile Styrol-Butadien- Copolymer SBR 1500 (23,5 Gew.-% Styrol), 40 Gew.-Teile Styrol-Butadien-Copolymer SBR 1013 (43 Gew.-% Styrol), 25 Gew.-Teile Ruß, 45 Gew.-Teile Kieselsäure, 4,5 Gew.-Teile Silan-Kupplungsmittel und 9 Gew.-Teile Mineralöl genannt.Particularly preferred compositions contain 40% by weight Parts of natural rubber, 60 parts by weight of styrene-butadiene copoly mer SBR 1013 (40% by weight of styrene), 20 parts by weight of silica, 2.0 parts by weight of silane coupling agent and 8 parts by weight Mineral oil. Comprehensive as an example of a composition two styrene-butadiene copolymers with different Styrene content is a composition comprising 40% by weight Parts of natural rubber, 20 parts by weight of styrene-butadiene Copolymer SBR 1500 (23.5% by weight styrene), 40 parts by weight Styrene-butadiene copolymer SBR 1013 (43% by weight styrene), 25 Parts by weight of carbon black, 45 parts by weight of silica, 4.5 parts by weight Silane coupling agent and 9 parts by weight mineral oil called.
Die erfindungsgemäße Kautschukmischung kann ferner bis zu 70 Gew.-Teile, wenigstens eines Dien-Elastomers als weiteres Polymer enthalten, das ausgewählt ist aus Polybutadien oder Copolymeren aus Isopren und Butadien. Diese Dien-Elastomere können aus den zugrundeliegenden Monomeren nach für den Fachmann bekannten Verfahren durch Lösungs- oder Emulsions polymerisation in Gegenwart von Übergangsmetallkatalysatoren hergestellt werden.The rubber mixture according to the invention can furthermore be up to 70 Parts by weight, at least one diene elastomer as another Contain polymer selected from polybutadiene or Copolymers of isoprene and butadiene. These diene elastomers can from the underlying monomers for the Processes known to the person skilled in the art by means of solution or emulsion polymerization in the presence of transition metal catalysts getting produced.
Die Kautschukmischung kann ferner die üblichen Zusätze in der üblichen Dosierung enthalten, wie insbesondere Weich macher (Mineralöle), Alterungsschutzmittel, Schwefel, Vulka nisationsbeschleuniger (Sulfenamide, Thiazole, Guanidine) sowie weitere, jedoch andere Füllstoffe als die oben ge nannten und Aktivatoren (z. B. Stearinsäure, Zinkoxid).The rubber mixture can also contain the usual additives the usual dosage, such as especially soft makers (mineral oils), anti-aging agents, sulfur, vulka nization accelerators (sulfenamides, thiazoles, guanidines) as well as other, but different fillers than the above ge and activators (e.g. stearic acid, zinc oxide).
Gemäß der Erfindung kann grundsätzlich jede feinverteilte, gefällte Kieselsäure eingesetzt werden, wie sie üblicher weise bei der Herstellung von Kautschukmischungen eingesetzt wird und die bei dem auf diesem Gebiet tätigen Fachmann als bekannt vorausgesetzt werden kann. In diesem Zusammenhang sei insbesondere auf die in der EP-A-0 501 227, EP-A-0 157 703 und der DE-A-24 10 014 beschriebenen Kieselsäuren ver wiesen.According to the invention, any finely divided, precipitated silica can be used, as is more common used in the production of rubber compounds and which the specialist working in this field as known can be assumed. In this context refer in particular to those in EP-A-0 501 227, EP-A-0 157 703 and the silicas described in DE-A-24 10 014 grasslands.
Als gefällte und feinverteilte Kieselsäuren können demnach in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung solche eingesetzt werden, die eine BET-Fläche von 40-350 m²/g, insbesondere von 100-250 m²/g, eine CTAB-Fläche von 50-350 m²/g, vorzugsweise von 100-250 m²/g und einem mittleren Teilchendurchmesser von 10-150 µm, vorzugsweise 10-100 µm und eine DBP-Absorption 50-350 ml/100 g, vorzugsweise 150-250 ml/100 g besitzen.Accordingly, as precipitated and finely divided silicas used in the composition according to the invention that have a BET area of 40-350 m² / g, in particular of 100-250 m² / g, a CTAB area of 50-350 m² / g, preferably of 100-250 m² / g and an average particle diameter of 10-150 µm, preferably 10-100 µm and a DBP absorption Have 50-350 ml / 100 g, preferably 150-250 ml / 100 g.
Besonders bevorzugt sind jedoch Kieselsäuren mit besonderer Morphologie, die erhältlich sind durch Umsetzung von Alkali silikat mit Mineralsäuren bei Temperaturen von 60°C bis 95°C unter Aufrechterhaltung eines pH-Wertes von 7,5 bis 10,5 unter kontinuierlicher Rührung, die je nach Bedarf intensi viert werden kann, und unter Einstellung eines Feststoff gehaltes in der Fällungssuspension von 90 bis 120 g/l, einer anschließenden Rücksäuerung auf pH-Werte 5, Filtration, Trocknung und bei Bedarf einer Vermahlung und/oder Granu lation.However, silicas with particular preference are particularly preferred Morphology that can be obtained by reaction of alkali silicate with mineral acids at temperatures from 60 ° C to 95 ° C while maintaining a pH of 7.5 to 10.5 with continuous stirring, which intensi as required can be fourth, and setting a solid content in the precipitation suspension of 90 to 120 g / l, one subsequent acidification to pH 5, filtration, Drying and, if necessary, grinding and / or granules lation.
Diese Kieselsäuren sind dadurch gekennzeichnet, daß sie N₂- Oberflächen (Areameter, Fa. Ströhlein, gemäß ISO 5794/Annex D) von 35 m²/g bis 350 m²/g, insbesondere 100 bis 200 m²/g, bei einem BET/CTAB-Verhältnis von 0,8 bis 1,2 (pH 9, gemäß Jay, Janzen und Kraus in "Rubber Chemistry and Technology" 44 (1971) 1287), besitzen und gleichzeitig, wie unten in der Tabelle I angegeben, je nach Oberflächenbereich ein Poren volumen, gemessen mittels Quecksilberporosimetrie (DIN 66 133), Silanolgruppendichten, gemessen in Form der Sears- Zahlen (G.W. Sears, Analyt. Chemistry 12, 1981-83 (1956)) sowie eine mittlere Aggregatgröße, gemessen mittels Pho tonenkorrelationsspektroskopie, besitzen: These silicas are characterized in that they are N₂- Surfaces (Areameter, Ströhlein, according to ISO 5794 / Annex D) from 35 m² / g to 350 m² / g, in particular 100 to 200 m² / g, at a BET / CTAB ratio of 0.8 to 1.2 (pH 9, according to Jay, Janzen and Kraus in "Rubber Chemistry and Technology" 44 (1971) 1287), and at the same time, as below in the Table I indicated a pore depending on the surface area volume, measured by means of mercury porosimetry (DIN 66 133), silanol group densities, measured in the form of the Sears Numbers (G.W. Sears, Analyt. Chemistry 12, 1981-83 (1956)) as well as an average aggregate size, measured by means of Pho tone correlation spectroscopy, possess:
Die Kieselsäuren sind ferner gekennzeichnet durch gute Vermahlbarkeit, wiedergegeben durch die mittlere Teilchen größe nach Malvern-Laserbeugung [D(4,3)] von 11 µm, insbesondere 10 µm, gemessen nach Vermahlung auf einer Alpine-Kolloplex-Prallstiftmühle (Z 160) bei einer Durch satzleistung von 6 kg/h.The silicas are also characterized by good ones Grindability, represented by the middle particles size after Malvern laser diffraction [D (4,3)] of 11 µm, in particular 10 µm, measured after grinding on a Alpine-Kolloplex impact pin mill (Z 160) in one pass output of 6 kg / h.
Diese Vermahlbarkeit kann charakterisiert werden u. a. durch die Energie, die benötigt wird, um eine bestimmte Teilchen feinheit zu erzielen oder umgekehrt durch die Teilchenfein heit, die sich einstellt, wenn ein Mahlaggregat bei gleicher Leistung und gleichem Produktdurchsatz betrieben wird. Letztere ist der Einfachheit wegen die Methode der Wahl. Als Mühlentyp wird eine Alpine-Kolloplex-Prallstiftmühle (Z 160) eingesetzt und bei einem konstanten Produktdurchsatz von 6 kg/h betrieben.This grindability can be characterized u. a. by the energy that is needed to make a particular particle to achieve fineness or vice versa through the particle fine unit that arises when a grinding unit with the same Performance and the same product throughput is operated. The latter is the method of choice for simplicity. As Mill type becomes an Alpine-Kolloplex impact pin mill (Z 160) used and with a constant product throughput of 6 kg / h operated.
Zur Charakterisierung der Teilchenfeinheit wird der mittlere, volumengewichtete Teilchendurchmesser MTG [D(4,3)] aus der Messung mittels Laserbeugung gewählt (Fa. Malvern Instruments, Modell 2600c).To characterize the particle size, the mean volume-weighted particle diameter MTG [D (4,3)] selected from the measurement by laser diffraction (Malvern Instruments, Model 2600c).
Für weitere Einzelheiten zu dieser Kieselsäure mit der besonderen Morphologie wird auf die DE-A 43 34 201 ver wiesen. For more details on this silica with the special morphology is ver on DE-A 43 34 201 grasslands.
Im Gegensatz zu Ruß ist die Oberfläche von feinverteilter, gefällter Kieselsäure gegenüber Kautschuk inaktiv. Aus diesem Grund ist es notwendig, die Kieselsäure mit einem Silankupplungsmittel zu behandeln, um die Bindung zwischen der Kieselsäure-Oberfläche mit dem Kautschuk sicherzu stellen. Diese Behandlung der Kieselsäure mit dem Silan kupplungsmittel kann während des Mischens des Kautschuks oder Kautschuk-Gemisches mit der Kieselsäure erfolgen oder vor dem Mischen mit dem Kautschuk im Sinne einer Vorbe handlung.In contrast to soot, the surface is of finely divided, precipitated silica inactive to rubber. Out for this reason it is necessary to use a silica Silane coupling agent to treat the bond between the silica surface with the rubber put. This treatment of the silica with the silane Coupling agent can be used while mixing the rubber or rubber mixture with the silica or before mixing with the rubber as a preliminary plot.
Die Oberflächen der vorgenannten Kieselsäuren, einschließ lich der Kieselsäuren mit der besonderen Morphologie, können zusätzlich mit Silankupplungsmitteln (Organosilanen) der nachfolgenden Formeln I bis IIIIncludes the surfaces of the aforementioned silicas Lich the silicas with the special morphology, can additionally with silane coupling agents (organosilanes) following formulas I to III
[Rn¹(RO)3-n Si-(Alk)m - (Ar)p]q[B] (I),[R n 1 (RO) 3-n Si (alk) m - (Ar) p ] q [B] (I),
Rn¹ (RO)3-n Si-(Alkyl) (II)R n 1 (RO) 3-n Si (alkyl) (II)
oderor
Rn¹(RO)3-n Si-(Alkenyl) (III),R n 1 (RO) 3-n Si (alkenyl) (III),
modifiziert werden, in denen bedeutenbe modified in which mean
B: -SCN, -SH, -Cl, -NH₂ (wenn q = 1) oder
-Sx (wenn q = 2),
R und R′: eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen,
den Phenylrest, wobei alle Reste R und R′ jeweils
die gleiche oder eine verschiedene Bedeutung haben
können,
R: eine C₁-C₄-Alkyl, C₁-C₄-Alkoxygruppe,
n: 0,1 oder 2,
Alk: einen zweiwertigen geraden oder verzweigten
Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoff
atomen,
m: 0 oder 1,
Ar: einen Arylenrest mit 6 bis 12 C-Atomen, bevorzugt
6 C-Atome,
p: 0 oder 1 mit der Maßgabe, daß p und n nicht
gleichzeitig 0 bedeuten,
x: eine Zahl von 2 bis 8,
Alkyl: einen einwertigen geraden oder verzweigten unge
sättigten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20
Kohlenstoffatomen, bevorzugt 2 bis 8 Kohlen
stoffatomen,
Alkenyl: einen einwertigen geraden oder verzweigten
ungesättigten Kohlenwasserstoffrest mit 2 bis 20
Kohlenstoffatomen, bevorzugt 2 bis 8 Kohlenstoff
atomen.B: -SCN, -SH, -Cl, -NH₂ (if q = 1) or
-S x (if q = 2),
R and R ′: an alkyl group with 1 to 4 carbon atoms, the phenyl radical, where all radicals R and R ′ can each have the same or a different meaning,
R: a C₁-C₄-alkyl, C₁-C₄-alkoxy group,
n: 0.1 or 2,
Alk: a divalent straight or branched hydrocarbon residue with 1 to 6 carbon atoms,
m: 0 or 1,
Ar: an arylene radical with 6 to 12 C atoms, preferably 6 C atoms,
p: 0 or 1 with the proviso that p and n do not simultaneously mean 0,
x: a number from 2 to 8,
Alkyl: a monovalent straight or branched unsaturated hydrocarbon radical having 1 to 20 carbon atoms, preferably 2 to 8 carbon atoms,
Alkenyl: a monovalent straight or branched unsaturated hydrocarbon radical having 2 to 20 carbon atoms, preferably 2 to 8 carbon atoms.
Im Zusammenhang mit den Organosilanen, deren Herstellung und deren Kombination mit Kieselsäuren wird ferner auf die nach folgende Literatur verwiesen:In connection with the organosilanes, their production and their combination with silicas is also based on the referenced the following literature:
S. Wolff "Reinforcing and Vulcanization Effects of Silane Si
69 in Silica-Filled Compounds", Kautschuk + Gummi, Kunst
stoffe 4, 280-284 (1981);
S. Wolff "Silanes in Tire Compounding After Ten Years -
Review", Vortrag gehalten anläßlich des Third Annual Meeting
and Conference on Tire Science and Technology, The Tire
Society, 28.-29. März 1984, Akron, Ohio, USA;
S. Wolff "Optimization of Silane-Silica OTR Compounds. Part
1: Variations of Mixing Temperature and Time During the
Modification of Silica with Bis(3-triethoxysilylpropyl)-
tetrasulfide", Rubber Chem. Technol. 55, 967-989 (1982);
S. Wolff, R. Panenka Present Possibilities to Reduce Heat
Generation of Tire Compoundst, Vortrag gehalten anläßlich
der International Rubber Conference IRC ′85 in Kyoto, Japan;
S. Wolff, R. Panenka, E.H. Tan "Reduction of Heat Generation
in Truck Tire Tread and Subtread Compounds", Vortrag ge
halten anläßlich der International Conference on Rubbers and
Rubber-like Materials, Jamshedpur, Indien, 6.-8. November
1986;
S. Wolff The Influence of Fillers on Rolling Resistance",
Vortrag gehalten anläßlich einer Tagung der Rubber Division,
American Chemical Society, New York/NJ, USA, 8.-11. April
1986.S. Wolff "Reinforcing and Vulcanization Effects of Silane Si 69 in Silica-Filled Compounds", Kautschuk + Gummi, Kunst stoffe 4, 280-284 (1981);
S. Wolff "Silanes in Tire Compounding After Ten Years - Review", lecture held at the Third Annual Meeting and Conference on Tire Science and Technology, The Tire Society, 28-29. March 1984, Akron, Ohio, USA;
S. Wolff "Optimization of Silane-Silica OTR Compounds. Part 1: Variations of Mixing Temperature and Time During the Modification of Silica with Bis (3-triethoxysilylpropyl) - tetrasulfide", Rubber Chem. Technol. 55: 967-989 (1982);
S. Wolff, R. Panenka Present Possibilities to Reduce Heat Generation of Tire Compoundst, lecture given at the International Rubber Conference IRC ′85 in Kyoto, Japan;
S. Wolff, R. Panenka, EH Tan "Reduction of Heat Generation in Truck Tire Tread and Subtread Compounds", lecture held at the International Conference on Rubbers and Rubber-like Materials, Jamshedpur, India, 6-8. November 1986;
S. Wolff "The Influence of Fillers on Rolling Resistance", lecture given at a meeting of the Rubber Division, American Chemical Society, New York / NJ, USA, April 8-11, 1986.
Die erfindungsgemäß für die Vorbehandlung der Kieselsäuren eingesetzten Silankupplungsmittel sind dem Fachmann aus dem weiteren Stand der Technik, insbesondere aus der EP-A-0 447 066, der DE-A 20 62 883 oder der DE-A 24 57 446 bekannt.The invention for the pretreatment of the silicas Silane coupling agents used are known to the expert from the further prior art, in particular from EP-A-0 447 066, known from DE-A 20 62 883 or DE-A 24 57 446.
Bevorzugt im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Silan kupplungsmittel sind insbesondere solche Silane, die wenigstens eine Alkoxylgruppe im Molekül besitzen. Diese Silane sind ausgewählt aus Bis(3-triethoxysilylpropyl)- tetrasulfid, Bis(2-triethoxysilylethyl)tetrasulfid, Bis(3- trimethoxysilylpropyl)tetrasulfid, Bis(2-trimethoxysilyl ethyl)tetrasulfid, 2-Mercaptoethyltriethoxysilan, 3- Mercaptopropyltriethoxysilan, 2-Mercaptoethyltrimethoxy silan, 2-Mercaptoethyltriethoxysilan, 3-Nitropropyltri methoxysilan, 3-Nitropropyltriethoxysilan, 3-Chloropropyl trimethoxysilan, 3-Chloropropyltriethoxysilan, 2-Chloro ethyltrimethoxysilan, 2-Chloroethyltriethoxysilan, 3- Trimethoxysilylpropyl-N,N-dimethylthiocarbamoyltetrasulfid, 3-Triethoxysilylpropyl-N,N-dimethylthiocarbamoyltetrasulfid, 2-Triethoxysilyl-N,N-dimethylthiocarbamoyltetrasulfid, 3- Trimethoxysilylpropybenzothiazoltetrasulfid, 3-Triethoxy silylpropylbenzothiazoltetrasulfid, 3-Triethoxysilylpropyl methacrylatmonosulfid, 3-Trimethoxysilylpropylmethacrylat monosulfid. Darunter sind Bis(3-triethoxysilylpropyl)- tetrasulfid und 3-Trimethoxysilylpropylbenzothiazoltetra sulfid bevorzugt. Des weiteren können Bis(3-diethoxy methylsilylpropyl)tetrasulfid, 3-Mercaptopropyldimethoxy methylsilan, 3-Nitropropyldimethoxymethylsilan, 3-Chloro propyldimethoxymethylsilan, Dimethoxymethylsilylpropyl-N,N- dimethylthiocarbamoyltetrasulfid, Dimethoxymethylsilylpro pylbenzothiazoltetrasulfid, 3-Thiocyanatopropyltriethoxy silan, 3-Thiocyanatopropyltrimethoxysilan, Trimethoxyvinyl silan, Triethoxyvinylsilan als Silankupplungsmittel einge setzt werden. Bevorzugt ist jedoch Bis(triethoxysilyl propyl)-tetrasulfid.Preferably in the context of the present invention as a silane coupling agents are especially those silanes that have at least one alkoxyl group in the molecule. These Silanes are selected from bis (3-triethoxysilylpropyl) - tetrasulfide, bis (2-triethoxysilylethyl) tetrasulfide, bis (3- trimethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis (2-trimethoxysilyl ethyl) tetrasulfide, 2-mercaptoethyltriethoxysilane, 3- Mercaptopropyltriethoxysilane, 2-mercaptoethyltrimethoxy silane, 2-mercaptoethyltriethoxysilane, 3-nitropropyltri methoxysilane, 3-nitropropyltriethoxysilane, 3-chloropropyl trimethoxysilane, 3-chloropropyltriethoxysilane, 2-chloro ethyltrimethoxysilane, 2-chloroethyltriethoxysilane, 3- Trimethoxysilylpropyl-N, N-dimethylthiocarbamoyltetrasulfid, 3-triethoxysilylpropyl-N, N-dimethylthiocarbamoyltetrasulfid, 2-triethoxysilyl-N, N-dimethylthiocarbamoyltetrasulfid, 3- Trimethoxysilylpropybenzothiazole tetrasulfide, 3-triethoxy silylpropylbenzothiazole tetrasulfide, 3-triethoxysilylpropyl methacrylate monosulfide, 3-trimethoxysilylpropyl methacrylate monosulfide. Among them are bis (3-triethoxysilylpropyl) - tetrasulfide and 3-trimethoxysilylpropylbenzothiazoltetra sulfide preferred. Furthermore, bis (3-diethoxy methylsilylpropyl) tetrasulfide, 3-mercaptopropyldimethoxy methylsilane, 3-nitropropyldimethoxymethylsilane, 3-chloro propyldimethoxymethylsilane, dimethoxymethylsilylpropyl-N, N- dimethylthiocarbamoyltetrasulfid, Dimethoxymethylsilylpro pylbenzothiazole tetrasulfide, 3-thiocyanatopropyltriethoxy silane, 3-thiocyanatopropyltrimethoxysilane, trimethoxyvinyl silane, triethoxyvinylsilane as silane coupling agent be set. However, bis (triethoxysilyl is preferred propyl) tetrasulfide.
Das Silankupplungsmittel wird in einer Menge von 0,2-30 Gew.-Teilen, vorzugsweise von 0,5-15 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Kieselsäure eingesetzt. Die Reaktion zwischen der Kieselsäure und dem Silankupplungsmittel kann während der Herstellung der Mischung (in situ) oder, alter nativ hierzu, außerhalb durchgeführt werden. Letzteres führt zu einer vorbehandelten (vormodifizierten) Kieselsäure, die als solche der Mischung zugesetzt werden kann.The silane coupling agent is used in an amount of 0.2-30 Parts by weight, preferably from 0.5-15 parts by weight used for 100 parts by weight of the silica. The reaction between the silica and the silane coupling agent during the preparation of the mixture (in situ) or, old natively, be done outside. The latter leads to a pretreated (pre-modified) silica, the as such can be added to the mixture.
Der Ruß, der gemäß der Erfindung in der Kautschukmischung zur Anwendung kommt, ist ein üblicherweise zu diesem Zweck verwendeter handelsüblicher Ruß. Herkömmliche Ruße für die erfindungsgemäße Anwendung besitzen eine Dibutylphthalat- Absorption (DBPA-Zahl) von 30 bis 180 cm³/100 g (ASTM D2414), eine Iodzahl von 10 bis 250 g/kg (ASTM D 1510) sowie eine CTAB-Zahl von 5 bis 150 m³/g (ASTM D 3765). Bevorzugt ist jedoch ein Ruß mit einer CTAB-Zahl von weniger als 30 m³/g. Besitzt der Ruß eine CTAB-Zahl von weniger als 30 m³/g., so hat dies einen besonders positiven Einfluß auf die Luft dichtigkeit der ausgehärteten Kautschukmischung. Beispiel haft erwähnt wird in diesem Zusammenhang ein Ruß der Quali tät N990. Dieser besitzt eine DBPA-Zahl von 36 cm³/100 g, eine Iodzahl von 10 g/kg und eine CTAB-Zahl von 10 m³/kg.The carbon black used in the rubber mixture according to the invention is usually used for this purpose Commercial carbon black used. Conventional carbon blacks for the application according to the invention have a dibutyl phthalate Absorption (DBPA number) from 30 to 180 cm³ / 100 g (ASTM D2414), an iodine value of 10 to 250 g / kg (ASTM D 1510) and one CTAB number from 5 to 150 m³ / g (ASTM D 3765). Is preferred however, a carbon black with a CTAB number of less than 30 m³ / g. If the carbon black has a CTAB number of less than 30 m³ / g this has a particularly positive influence on the air tightness of the cured rubber mixture. Example In this context, a soot of quality is mentioned act N990. This has a DBPA number of 36 cm³ / 100 g, an iodine value of 10 g / kg and a CTAB number of 10 m³ / kg.
Der Ruß wird in Kombination mit feinverteilter, gefällter Kieselsäure als weiterem Füllmaterial der Kautschukmischung zugesetzt. Das Verhältnis der eingesetzten Volumina von Kieselsäure zu Ruß beträgt 1 : 4 bis 5 : 1, vorzugsweise 1 : 2 bis 3 : 1.The soot is combined with finely divided, more precipitated Silicic acid as a further filling material of the rubber mixture added. The ratio of the volumes used by Silica to carbon black is 1: 4 to 5: 1, preferably 1: 2 to 3: 1.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung der oben beschriebenen, mit Schwefel vulkanisierbaren Kau tschukmischung durchThe invention further relates to a method of manufacture the sulfur-vulcanizable chew described above chuk mix through
- 1) Mischen von 20 bis 60 Gew.-Teilen Naturkautschuk und/oder Synthesekautschuk, 20 bis 80 Gew.-Teilen wenigstens eines Copolymeren aus einem konjugierten Dien und Styrol, wobei das Copolymere einen Styrol anteil von wenigstens 30 Gew.-% aufweist und in der Kautschukmischung in einem Anteil von wenigstens 20 Gew.-% enthalten ist, 20 bis 150 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Gesamtmenge Polymer eines Füll materials, das ausgewählt ist aus feinverteilter, gefällter Kieselsäure und einer Kombination von feinverteilter, gefällter Kieselsäure mit Ruß sowie gegebenenfalls bis zu 70 Gew.-Teilen eines Dien- Elastomers als weiteres Polymer und gegebenenfalls weiterer üblicher Zusätze mit Ausnahme des Vulkani sationssystems unter gleichzeitigem Erwärmen der Zusammensetzung auf eine Temperatur von bis zu 180°C,1) Mixing 20 to 60 parts by weight of natural rubber and / or synthetic rubber, 20 to 80 parts by weight at least one copolymer from a conjugated Diene and styrene, the copolymer being a styrene proportion of at least 30 wt .-% and in the Rubber mixture in a proportion of at least 20 Wt .-% is contained, 20 to 150 parts by weight, based per 100 parts by weight of the total amount of polymer in a filling materials selected from finely divided, precipitated silica and a combination of finely divided, precipitated silica with soot and if necessary up to 70 parts by weight of a diene Elastomers as a further polymer and optionally other common additives with the exception of the Vulkani sation system while heating the Composition at a temperature of up to 180 ° C,
- 2) Zumischen des Vulkanisationssystems bei einer Tempe ratur unterhalb der Vulkanisationstemperatur.2) Adding the vulcanization system at a temperature temperature below the vulcanization temperature.
Hinsichtlich der Bedeutung des Natur- und Synthese- Kautschuks, des Copolymers aus dem konjugierten Dien und dem Styrol, des Füllstoffs, der üblichen Zusätze und des Vulka nisationssystems wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.With regard to the importance of natural and synthetic Rubber, the copolymer of the conjugated diene and the Styrene, filler, usual additives and vulka nization system is referred to the above statements.
Die Durchführung der Mischvorgänge und der Vulkanisation kann in den dem Fachmann bekannten Apparaturen (z. B. in Knetern, Extrudern) erfolgen. In der ersten Stufe des Mischens sollte eine Temperatur von wenigstens 130°C und vorzugsweise eine Temperatur zwischen 145 und 170°C einge stellt werden.Carrying out the mixing processes and vulcanization can be used in the apparatus known to the person skilled in the art (e.g. in Kneading, extruding). In the first stage of the Mixing should be a temperature of at least 130 ° C and preferably a temperature between 145 and 170 ° C. be put.
Das Verfahren kann während des Mischens ferner auch so ge führt werden, daß das Gemisch zunächst auf die vorgegebene Temperatur erwärmt und dann wieder auf eine Temperatur unterhalb der Vulkanisationstemperatur abgekühlt wird. Dieser Zyklus ist wenigstens einmal zu durchlaufen und kann gegebenenfalls mehrfach wiederholt werden.The method may also be so during mixing leads that the mixture first to the predetermined Temperature warmed up and then back to a temperature is cooled below the vulcanization temperature. This cycle must be followed at least once if necessary, be repeated several times.
Die erfindungsgemäße Kautschukmischung kann nach dem Vulka nisieren in Gegenwart eines geeigneten Vulkanisationssystems unter üblichen, dem Fachmann bekannten Bedingungen zur Her stellung von ein- oder mehrlagigen Karkassen für Fahrzeug reifen verwendet werden.The rubber mixture according to the invention can after the Vulka nize in the presence of a suitable vulcanization system under usual conditions known to those skilled in the art provision of single or multi-ply carcasses for vehicles tires are used.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch geformte Körper, welche die erfindungsgemäße ausgehärtete Kautschuk mischung umfassen, insbesondere Festigkeitsträger (Kar kassen), die mit der erfindungsgemäßen ausgehärteten Kau tschukmischung gummiert (beschichtet) sind sowie ferner Innenlagen (Innenplatten) bestehend aus der ausgehärteten erfindungsgemäßen Kautschukzusammensetzung, die herkömm lichen Innenlagen aus Halobutylkautschuk in Reifen ersetzen.The present invention therefore also relates to shaped ones Bodies containing the cured rubber according to the invention include mixture, in particular reinforcement (Kar cash registers) with the cured chew according to the invention Chuk mix are rubberized (coated) and further Inner layers (inner plates) consisting of the hardened rubber composition according to the invention, conventionally Replace inner layers of halobutyl rubber in tires.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Her stellung derartiger geformter Körper durch Formen der erfindungsgemäßen Kautschukmischung in die gewünschte Form bei einer Temperatur unterhalb der Vulkanisationstemperatur und anschließende Vulkanisation der geformten Kautschuk mischung bei der Vulkanisationstemperatur oder darüber.The invention also relates to a method for manufacturing position of such shaped body by shaping the Rubber mixture according to the invention in the desired shape at a temperature below the vulcanization temperature and then vulcanizing the molded rubber mix at or above the vulcanization temperature.
Die Erfindung betrifft ferner pneumatische Fahrzeugreifen umfassend wenigstens eine erfindungsgemäße Karkasse aus einem textilen und/oder metallischen Gewebe, welche auf allen Seiten mit der erfindungsgemäßen, ausgehärteten Kautschukmischung beschichtet ist, wobei die Karkasse eine erhöhte Undurchlässigkeit gegenüber Gasen, insbesondere Luft aufweist. Bei Reifen, die eine solche Karkasse umfassen kann auf die Innenplatte vollständig verzichtet werden oder sie weist zumindest eine verringerte Dicke auf, im Vergleich mit Innenlagen, die bei Reifen notwendig sind, die eine übliche Karkasse üblicher Zusammensetzung aufweisen. Die Textilkar kasse besteht üblicherweise bei PKW-Reifen aus 1 bis 2 Kar kassenlagen.The invention further relates to pneumatic vehicle tires comprising at least one carcass according to the invention a textile and / or metallic fabric, which on all sides with the cured according to the invention Rubber mixture is coated, the carcass a increased impermeability to gases, especially air having. For tires that can include such a carcass the inner plate can be completely dispensed with or it has at least a reduced thickness compared to Inner layers, which are necessary for tires, the usual Carcass have the usual composition. The textile car Cash register usually consists of 1 to 2 car for car tires checkout locations.
Das Material des Festigkeitsträgers (Gewebe, Cord) ist aus gewählt aus Rayon, Polyestern, Polyamid, Polyaramid oder Stahl. Die ausgehärteten Kautschukmischungen können ferner in Fördergurten, Dichtungen, Keilriemen, Schläuchen und Schuhsohlen Verwendung finden.The material of the reinforcement (fabric, cord) is made of selected from rayon, polyester, polyamide, polyaramid or Stole. The cured rubber compounds can also in conveyor belts, seals, V-belts, hoses and Find shoe soles.
Die erfindungsgemäßen Kautschukzusammensetzungen können, wie in den nachfolgenden Beispielen gezeigt, zur Herstellung von Karkassen für pneumatische Reifen eingesetzt werden, die nicht nur eine erhöhte Undurchlässigkeit (Impermeabilität) gegenüber Gasen und insbesondere gegenüber Luft aufweisen, sondern darüberhinaus einen verminderten Rollwiderstand besitzen, verglichen mit einem Reifen üblicher Bauart, der eine Karkasse aus einer Kautschukzusammensetzung des Standes der Technik (GB-A-2 189 138) umfaßt.The rubber compositions according to the invention can, such as shown in the examples below for the preparation of Carcasses are used for pneumatic tires that not just increased impermeability against gases and especially against air, but also a reduced rolling resistance have compared to a tire of a conventional design, the a carcass made from a rubber composition of the prior art of technology (GB-A-2 189 138).
Die vorliegende Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.The present invention is illustrated by the following Examples explained, but not limited to them.
In der nachfolgenden Tabelle handelt es sich bei den Beispielen A und B um Kautschukzusammensetzungen nach dem Stand der Technik (GB-A-2 198 138). Die Beispiele C und D sind Beispiele nach der Erfindung, wobei Beispiel C mit Beispiel A und Beispiel D mit dem Beispiel B des Standes der Technik zu vergleichen ist. The table below shows the Examples A and B for rubber compositions according to the State of the art (GB-A-2 198 138). Examples C and D are examples according to the invention, wherein Example C with Example A and Example D with Example B of the prior art Technology is comparable.
Als Kieselsäure wurde Ultrasil VN3 (Handelsprodukt der Firma DEGUSSA, Deutschland) eingesetzt, bei dem Ruß handelt es sich um die Qualität (GPF) N 660 (DBPA-Zahl = 90 cm³/100 g, Iodzahl = 38 g/kg, CTAB-Zahl = 35 m³/g).Ultrasil VN3 (commercial product of the company DEGUSSA, Germany) used, the soot is the quality (GPF) N 660 (DBPA number = 90 cm³ / 100 g, Iodine number = 38 g / kg, CTAB number = 35 m³ / g).
Bei dem Styrol-Butadien Copolymer SBR 1500 handelt es sich um ein Emulsionscopolymer mit 23,5 Gew.-% Styrol-Anteil, bei SBR 1013 um ein Emulsionscopolymer mit 43 Gew.-% Styrol- Anteil. Als Silankupplungsmittel wurde Bis(3-triethoxysilyl propyl)tetrasulfid (Si 69, Handelsprodukt der Firma DEGUSSA, Deutschland) verwendet.The styrene-butadiene copolymer SBR 1500 is an emulsion copolymer with 23.5% by weight of styrene, at SBR 1013 is an emulsion copolymer with 43% by weight styrene Proportion of. Bis (3-triethoxysilyl propyl) tetrasulfide (Si 69, commercial product from DEGUSSA, Germany) used.
Die gemäß der Erfindung einsetzbaren Kieselsäuren mit be sonderer Morphologie können gemäß den nachfolgenden Bei spielen 1 bis 3 hergestellt werden:The silicas usable according to the invention with be special morphology can be according to the following play 1 to 3 are made:
In einem Bottich werden unter Rühren 43,5 m³ heißes Wasser und so viel handelsübliches Natronwasserglas (Gewichtsmodul 3,42, Dichte 1348) vorgelegt, bis pH 8,5 erreicht ist. Unter Aufrechterhaltung einer Fälltemperatur von 88°C und pH 8,5 werden nun 16,8 m³ des gleichen Wasserglases und Schwe felsäure (96%ig) in 150 Minuten gleichzeitig an gegen überliegenden Stellen zugegeben. Es stellt sich ein Fest stoffgehalt von 100 g/l ein. Danach wird weiter Schwefel säure bis zum Erreichen von pH < 5 zugegeben. Der Feststoff wird auf Filterpressen abgetrennt, gewaschen und der Pressenteig einer Sprühtrocknung oder Drehrohrofentrocknung unterzogen und vermahlen oder auch nicht vermahlen.43.5 m³ of hot water are stirred into a tub and so much commercial soda water glass (weight module 3.42, density 1348) until pH 8.5 is reached. Maintaining a fall temperature of 88 ° C and pH 8.5 are now 16.8 m³ of the same water glass and Schwe rock acid (96%) in 150 minutes at the same time against overlying points added. There is a feast content of 100 g / l. After that, sulfur continues acid added until pH <5 is reached. The solid is separated on filter presses, washed and the Press dough for spray drying or rotary kiln drying subjected and ground or not ground.
Das erhaltene Produkt hat eine N₂-Oberfläche von 80 m²/g, eine Aggregatgröße von 1320 nm und eine Vermahlbarkeit von 10 µm. Die Sears-Zahl (V₂) beträgt 9,0 und die Hg-Poro simetrie 2,7 ml/g. The product obtained has an N₂ surface area of 80 m² / g, an aggregate size of 1320 nm and a grindability of 10 µm. The Sears number (V₂) is 9.0 and the mercury poro simetry 2.7 ml / g.
Es wird gemäß Beispiel 1 verfahren, mit der Ausnahme, daß in der Fällvorlage und während der Fällung ein pH-Wert von 9,0 konstant gehalten wird. Nach 135 Minuten stellt sich ein Feststoffgehalt in der Fällungssuspension von 93 g/l ein.The procedure is as in Example 1, with the exception that in a pH value of 9.0 during the precipitation template and during the precipitation is kept constant. After 135 minutes it appears Solids content in the precipitation suspension of 93 g / l.
Die Kieselsäure hat eine N₂-Oberfläche von 120 m²/g, eine Vermahlbarkeit von 8,8 µm, eine Sears-Zahl von 9,1 bei einer Aggregatgröße von 490 nm und einem Hg-Porenvolumen von 2,85 ml/g.The silica has an N₂ surface area of 120 m² / g, one Grindability of 8.8 µm, a Sears number of 9.1 for one Aggregate size of 490 nm and an Hg pore volume of 2.85 ml / g.
Es wird gemäß Beispiel 1 verfahren mit der Ausnahme, daß in der Fällvorlage und während der Fällung ein pH-Wert von 9,5 konstant gehalten wird. Nach 135 Minuten stellt sich ein Feststoffgehalt in der Fällungssuspension von 93 g/l ein.The procedure is as in Example 1, with the exception that in a pH value of 9.5 during the precipitation template and during the precipitation is kept constant. After 135 minutes it appears Solids content in the precipitation suspension of 93 g / l.
Die Kieselsäure hat eine N₂-Oberfläche von 184 m²/g, eine Vermahlbarkeit von 8,7 µm, eine Sears-Zahl von 15,7 bei einer Aggregatgröße von 381 nm und einem Hg-Porenvolumen von 2,26 ml/g. The silica has an N₂ surface area of 184 m² / g, one Grindability of 8.7 µm, a Sears number of 15.7 an aggregate size of 381 nm and an Hg pore volume of 2.26 ml / g.
Die Werte können durch entsprechenden Einsatz von Kiesel säure mit der besonderen Morphologie noch weiter verbessert werden.The values can be adjusted by using pebbles acidity with the special morphology improved even further will.
Claims (21)
20 bis 60 Gew.-Teile Naturkautschuk und/oder Synthese- Kautschuk,
20 bis 80 Gew.-Teile wenigstens eines Copolymers eines konjugierten Diens und Styrol,
bis zu 70 Gew.-Teile wenigstens eines Dien-Elastomers als weiteres Polymer,
20 bis 150 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Gesamtmenge Polymer, Füllstoff
sowie gegebenenfalls weitere übliche Zusätze, dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymer aus dem konjugierten Dien und dem Styrol wenigstens 30 Gew.-Teile, bezogen auf das Copolymer, Styrol enthält, das Copolymer zu wenigstens 20 Gew.-% in der Kautschukmischung enthalten ist und das Füllmaterial feinverteilte, gefällte Kieselsäure alleine oder eine Kombination von feinverteilter Kieselsäure mit Ruß ist.1. comprising rubber vulcanizable rubber mixture
20 to 60 parts by weight of natural rubber and / or synthetic rubber,
20 to 80 parts by weight of at least one copolymer of a conjugated diene and styrene,
up to 70 parts by weight of at least one diene elastomer as a further polymer,
20 to 150 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total amount of polymer, filler
and optionally further conventional additives, characterized in that the copolymer of the conjugated diene and the styrene contains at least 30 parts by weight, based on the copolymer, of styrene, the copolymer is present in the rubber mixture at least 20% by weight and that Filling material is finely divided, precipitated silica alone or a combination of finely divided silica with soot.
B: -SCN, -SH, -Cl, -NH₂ (wenn q = 1) oder
-Sx (wenn q = 2),
R und R¹: eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, den Phenylrest, wobei alle Reste R und R′ jeweils die gleiche oder eine verschiedene Bedeutung haben können,
R: eine C₁-C₄-Alkyl, C₁-C₄-Alkoxygruppe,
n: 0,1 oder 2,
Alk: einen zweiwertigen geraden oder verzweigten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlen stoffatomen,
m: 0 oder 1,
Ar: einen Arylenrest mit 6 bis 12 C-Atomen, bevorzugt 6 C-Atome,
p: 0 oder 1 mit der Maßgabe, daß p und n nicht gleichzeitig 0 bedeuten,
x: eine Zahl von 2 bis 8,
Alkyl: einen einwertigen geraden oder verzweigten ungesättigten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen,
Alkenyl: einen einwertigen geraden oder verzweigten ungesättigten Kohlenwasserstoffrest mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen.13. Rubber mixture according to one or more of claims 1 to 12, characterized in that the surfaces of the silicas are additionally coupled with silane coupling agents of the formulas I to III [R n ¹ (RO) 3-n Si (alk) m - (Ar) p ] q [B] (I), R n 1 (RO) 3-n Si (alkyl) (II) or R n 1 (RO) 3-n Si (alkenyl) (III), in which mean
B: -SCN, -SH, -Cl, -NH₂ (if q = 1) or
-S x (if q = 2),
R and R¹: an alkyl group with 1 to 4 carbon atoms, the phenyl radical, where all radicals R and R ′ can each have the same or a different meaning,
R: a C₁-C₄-alkyl, C₁-C₄-alkoxy group,
n: 0.1 or 2,
Alk: a divalent straight or branched hydrocarbon residue with 1 to 6 carbon atoms,
m: 0 or 1,
Ar: an arylene radical with 6 to 12 C atoms, preferably 6 C atoms,
p: 0 or 1 with the proviso that p and n do not simultaneously mean 0,
x: a number from 2 to 8,
Alkyl: a monovalent straight or branched unsaturated hydrocarbon radical with 1 to 20 carbon atoms,
Alkenyl: a monovalent straight or branched unsaturated hydrocarbon radical with 2 to 20 carbon atoms.
- 1) Mischen von 20 bis 60 Gew.-Teilen Naturkautschuk und/oder Synthesekautschuk, 20 bis 80 Gew.-Teilen wenigstens eines Copolymeren aus einem konjugierten Dien und Styrol, wobei das Copolymere einen Styrol anteil von wenigstens 30 Gew.-% aufweist und in der Kautschukmischung in einem Anteil von wenigstens 20 Gew.-% enthalten ist, 20 bis 150 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Gesamtmenge Polymer eines Füllmaterials, das ausgewählt ist aus feinverteilter, gefällter Kieselsäure und einer Kombination von feinverteilter, gefällter Kieselsäure mit Ruß sowie gegebenenfalls bis zu 70 Gew.-Teilen eines Dien- Elastomers als weiteres Polymer und gegebenenfalls weiterer üblicher Zusätze mit Ausnahme des Vulkani sationssystems unter gleichzeitigem Erwärmen der Zusammensetzung auf eine Temperatur von bis zu 180°C,
- 2) Zumischen des Vulkanisationssystems bei einer Tempe ratur unterhalb der Vulkanisationstemperatur.
- 1) Mixing 20 to 60 parts by weight of natural rubber and / or synthetic rubber, 20 to 80 parts by weight of at least one copolymer of a conjugated diene and styrene, the copolymer having a styrene content of at least 30% by weight and in the rubber mixture is contained in a proportion of at least 20% by weight, 20 to 150 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total amount of polymer of a filler material, which is selected from finely divided, precipitated silica and a combination of finely divided, precipitated silica with carbon black and optionally up to 70 parts by weight of a diene elastomer as a further polymer and optionally other customary additives with the exception of the vulcanization system while simultaneously heating the composition to a temperature of up to 180 ° C.,
- 2) admixing the vulcanization system at a temperature below the vulcanization temperature.
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