DE60110171T2 - Herstellungsverfahren für mit Kieselsäure verstärkter Gummizusammensetzungen - Google Patents
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Description
- Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine konjugierte dienbasierte Kautschukzusammensetzung, verstärkt mit partikelförmiger Verstärkung auf Silikabasis, zusammen mit 2-Hydroxyethylmethacrylat (einem Nicht-Silan-Koppelungsmittel) oder einer Kombination von 2-Hydroxyethylmethacrylat und bis (3-Trialkoxysilylalkyl)polysulfid mit einem Durchschnitt von 2 bis 2,6 oder von 3,5 bis 4 Schwefelatomen in seiner Polysulfidbrücke, um bei der Verstärkung der Kautschukzusammensetzung mit einem partikelförmigen Material auf Silikabasis zu helfen, und einen Fertigungsartikel, einschließlich eines Reifens, der zumindest eine aus einer solchen Kautschukzusammensetzung bestehende Komponente aufweist.
- Hintergrund der Erfindung
- Für verschiedene Anwendungen, die Kautschukzusammensetzungen nutzen, werden konventionell Rußschwarz und/oder synthetische amorphe Materialien auf Silikabasis als partikelförmige Verstärkungsfüllmittel für das Elastomer bzw. die Elastomere der Kautschukzusammensetzung(en) verwendet.
- Oft wird ein Koppelungsmittel zusammen mit dem Silika verwendet, um seinen Elastomerverstärkungseffekt für das Elastomer bzw. die Elastomere zu koppeln oder anderweitig zu verbessern, und eine solche Verwendung eines Koppelungsmittels ist den Fachleuten in dieser Technik wohlbekannt.
- Auf solche Koppelungsmittel könnte manchmal auch als auf Klebemittel verwiesen werden, in Bezug auf deren Verwendung zur Verbesserung der Verstärkung verschiedener Elastomerzusammensetzungen mit verschiedenen Materialien auf Silikabasis, wie beispielsweise Aggregate ausgefällten Silikas.
- Historisch gesehen sind solche Klebemittel konventionell silanbasierte Verbindungen, die einen Anteil (einen silanbasierten Anteil, wie beispielsweise einen Alkoxysilananteil) aufweisen, der mit Hydroxylgruppen (beispielsweise Silanolgruppen) an der Oberfläche eines synthetischen amorphen Silikas reagiert, und einen anderen Anteil (beispielsweise eine Polysulfidbrücke) aufweisen, der mit einem konjugierten dienbasierten Elastomer eine Wechselwirkung eingeht.
- Beispielsweise werden bis(3-Triethoxysilylpropyl)polysulfide mit einem Durchschnitt von 2 bis 4 verbindenden Schwefelatomen in ihrer Polysulfidbrücke oft als Koppelungsmittel (oder Klebstoff) verwendet, um die Koppelung synthetischer amorpher Silikas, wie etwa Aggregate ausgefällten Silikas, an verschiedene konjugierte dienbasierte Elastomere zu erhöhen. Die Verwendung solcher Koppelungsmittel ist den Fachleuten in dieser Technik wohlbekannt.
- Die Verwendung silanhaltiger Koppelungsmittel oder Klebstoffe, die auf einer Reaktion zwischen den Silan- und Hydroxylgruppen (beispielsweise Silanolgruppen) an der Oberfläche eines synthetischen amorphen Silikas beruhen, setzt jedoch typischerweise einen Alkohol als Nebenprodukt solcher Reaktion frei. Beispielsweise setzt eine Reaktion eines bis(3-Triethoxysilylpropyl)polysulfid-Koppelungsmittels mit Silanolgruppen an der Oberfläche eines Silikamaterials Ethanol als Nebenprodukt frei.
- Für verschiedene Zwecke kann es erwünscht sein, eine solche, durch eine In-Situ-Reaktion besagter Reaktanten erzeugte Alkoholentwicklung, bei einer zugeordneten Alkoholbildung innerhalb eines Elastomerwirts während des Mischens einer Kautschukzusammensetzung, die solche Reaktanten enthält, zu verringern.
- In der Beschreibung dieser Erfindung wird der Begriff „ThK" zur Bezeichnung von Gewichtsanteilen eines Materials pro 100 Gewichtsanteile Elastomer verwendet. In der weiteren Beschreibung können die Begriffe „Kautschuk" und „Elastomer" austauschbar verwendet sein, wenn nicht anderweitig vermeldet. Die Begriffe „vulkanisiert" und „ausgehärtet" können austauschbar verwendet sein, wie auch „unvulkanisiert" oder „unausgehärtet", wenn nicht anderweitig angedeutet.
- Zusammenfassung und Praxis der Erfindung
- In Übereinstimmung mit einem Aspekt dieser Erfindung wird ein Prozess zur Herstellung einer Kautschukzusammensetzung gemäß Anspruch 1 breitgestellt.
- In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fertigungsartikel oder ein Reifen breitgestellt, der zumindest eine Komponente enthält, die aus der gemäß besagtem Prozess hergestellten Kautschukzusammensetzung besteht.
- In weiterer Übereinstimmung mit dieser Erfindung wird ein Reifen breitgestellt, der eine Lauffläche aufweist, die aus der gemäß besagtem Prozess hergestellten Kautschukzusammensetzung besteht.
- Das synthetische amorphe Silika kann aus Aggregaten ausgefällten Silikas gewählt werden, was ausgefällte Aluminosilikate als co-ausgefälltes Silika und Aluminium einschließen soll, und aus verdampftem (pyrogen geformtem) Silika.
- Solch ausgefälltes Silika ist im allgemeinen den Fachleuten in dieser Technik wohlbekannt. Beispielsweise kann solches ausgefälltes Silika durch kontrollierten Zusatz einer Säure, wie beispielsweise Salzsäure oder Schwefelsäure, zu einer Basislösung (z.B. Natriumhydroxid) eines Silikats, beispielsweise Natriumsilikat, üblicherweise in Gegenwart eines Elektrolyten, beispielsweise Natriumsulfat, ausgefällt werden. In erster Linie bilden sich während eines solchen Prozesses typischerweise kolloidale Silikapartikel, die rasch zusammenwachsen, um Aggregate solcher Primärpartikel zu bilden und die dann durch Filtern, Waschen des Filterkuchens mit Wasser oder einer wässrigen Lösung, und Trocknen des rückgewonnenen ausgefällten Silikas als Ausfällungen rückgewonnen werden. Ein solches Herstellungsverfahren für ausgefälltes Silika und Variationen davon sind den Fachleuten in dieser Technik wohlbekannt.
- Das silikabehandelte Rußschwarz bezieht sich auf Rußschwarz, das Bereiche exponierten Silikas an der Oberfläche des Rußschwarz enthält. Solches Rußschwarz kann beispielsweise durch Reaktion eines Alkylsilans (beispielsweise eines Alkoxysilans) mit Rußschwarz oder durch Co-Verdampfen von Rußschwarz und Silika auf einer erhöhten Temperatur hergestellt werden. Als Beispiel siehe US-A-5.679.728 und 6.028.137.
- Es wird bevorzugt, dass eine In-Situ-Reaktion besagten 2-Hydroxyethylmethacrylats innerhalb des Elastomerwirts mit einer verringerten Entwicklung eines Alkohols vollzogen wird, im Vergleich zur Verwendung des besagten Polysulfidmaterials ohne das Methacrylatmaterial. In der Tat wird durch die inhärente Chemie einer konventionellen Reaktion besagten 2-Hydroxyethylmethacrylats und der an der Oberfläche besagten Silikamaterials enthaltenen Hydroxylgruppen statt Alkohol Wasser als Nebenprodukt der Reaktion entwickelt.
- In der weiteren Praxis der Erfindung wird die vorgenannte In-Situ-Reaktion besagten 2-Hydroxyethylmethacrylats, besagten Polysulfidmaterials und eines Silikamaterials innerhalb des Elastomerwirts durch besagten inneren Kautschukmischprozess vollzogen, wobei besagtes Silikamaterial ein ausgefälltes Silika und/oder silikahaltiges Rußschwarz ist, das vor seinem Zusatz zu dem Elastomer hydrophobiert wird (vor-hydrophobiert). Eine solche In-Situ-Reaktion wird hierin als wichtig sowohl für den Prozess des Mischens und Reagierens des 2-Hydroxyethylmethacrylats, besagten Polysulfidmaterials und des vor-hydrophobierten Silikamaterials als auch ein daraus resultierendes Produkt angesehen. Insbesondere wird hierin erwogen, dass die Vor-Hydrophobierung des Silikamaterials, insbesondere mit einem Alkylsilan mit der allgemeinen Formel (II), ein effizienteres Mischen, oder Verarbeiten, davon innerhalb des Elastomerwirts ermöglicht, da eine solche Vor-Hydrophobierung des Silikamaterials
- (A) es kompatibler mit dem dienbasierten Elastomer macht, und
- (B) eine Tendenz eines ausgefällten Silikas, sich innerhalb des Elastomerwirts mit sich selbst zusammenzuballen, wesentlich reduziert.
- Außerdem ermöglicht die begleitende In-Situ-Reaktion des 2-Hydroxyethylmethacrylats und besagten Polysulfidmaterials nun sowohl das effizientere Mischen, gekoppelt an die zugehörige Reaktion, mit nur einer minimalen Entwicklung eines Alkohols, vorzugsweise keiner Entwicklung von Alkohol aus der Kautschukzusammensetzung.
- In der Praxis dieser Erfindung können besagte vor-hydrophobierte ausgefällte Silikaaggregate beispielsweise durch das Behandeln von Silika in einer wässrigen Kolloidform davon mit besagtem Alkylsilan der Formel (II) vor-hydrophobiert werden.
- Die hydrophobierten ausgefällten Silikaaggregate können beispielsweise aus besagtem behandelten kolloidalen Silika beispielsweise als ein behandeltes Silikahydrosol rückgewonnen werden, mit Hilfe von Säurezusatz zu dem behandelten kolloidalen Silika (beispielsweise Schwefelsäure oder Salzsäure), gefolgt vom Waschen mit Wasser und dem Trocknen des rückgewonnenen hydrophobierten Silikas als hydrophobiertes Silikagel oder als hydrophobiertes ausgefälltes Silika. Während nicht beabsichtigt ist, dass diese Erfindung auf eine spezielle Herstellungstechnik (Herstellung von Silikahydrosolen, Rückgewinnung von Silikagelen und ausgefällten Silikas, etc.) des vor-hydrophobierten ausgefällten Silikas selbst gerichtet ist, könnte zu Lernzwecken in dieser Hinsicht zwecks einer detaillierteren Erörterung sowohl auf das vorgenannte Condensed Chemical Dictionary und US-A-5.094.829 als auch auf 5.708.069, 5.789.514 und 5.750.610 verwiesen werden.
- In der Praxis können verschiedene dienbasierte Elastomere verwendet werden, wie beispielsweise Homopolymere und Copolymere von Monomeren, gewählt aus Isopren und 1,3-Butadien und Copolymeren zumindest eines Diens, gewählt aus Isopren und 1,3-Butadien, und eine aromatische Vinylverbindung, gewählt aus Styrol und Alphamethylstyrol, vorzugsweise Styrol.
- Repräsentativ für solche konjugierten dienbasierten Elastomere sind beispielsweise cis-1,4-Polyisopren (natürlich und synthetisch), cis-1,4-Polybutadien, Styrol-/Butadien-Copolymere (durch wässrige Emulsionspolymerisation hergestellt und durch Lösungspolymerisation mit organischem Lösungsmittel hergestellt), mittleres Vinylpolybutadien mit einem Vinyl-1,2-Gehalt in einem Bereich von 15 bis 90 Prozent, Isopren-/Butadien-Copolymere, Styrol-/Isopren-/Butadien-Terpolymere. Es können auch zinngekoppelte Elastomere verwendet werden, wie beispielsweise durch zinngekoppelte organische Lösungspolymerisation hergestellte Styrol-/Butadien-Copolymere, Isopren/Butadien-Copolymere, Styrol-/Isopren-Copolymere, Polybutadien und Styrol-/-Isopren-/Butadien-Terpolymere.
- In der weiteren Praxis dieser Erfindung kann eine partikelförmige Verstärkung für die Kautschukzusammensetzung partikelförmiges synthetisches amorphes Silika, oder eine Kombination von Rußschwarz und amorphem Silika (unter Ausschluss von silikabehandeltem Rußschwarz) sein, üblicherweise von einer Menge in einem Bereich von 25 bis 100, alternativ 35 bis 90, ThK. Wird eine Kombination von solchem Rußschwarz und Silika verwendet, so werden üblicherweise zumindest 5 ThK Rußschwarz und zumindest 10 ThK Silika verwendet. Beispielsweise könnte ein Gewichtsverhältnis von Silika zu Rußschwarz im Bereich von 1:5 bis 5:1 verwendet werden.
- Üblicherweise angewandtes synthetisches amorphes Silika, oder siliziumhaltige Pigmente, die bei Kautschukmischanwendungen verwendet werden, können als das Silika in dieser Erfindung verwendet werden, einschließlich ausgefällter siliziumhaltiger Pigmente und verdampften (pyrogenen) Silikas, wobei Aggregate ausgefällter Silikas üblicherweise bevorzugt werden.
- Die vorzugsweise in dieser Erfindung angewandten ausgefällten Silikaaggregate sind ausgefällte Silikas, wie beispielsweise die durch die Säuerung eines löslichen Silikats, beispielsweise Natriumsilikat, erhaltenen, und können co-ausgefälltes Silika und eine kleinere Menge Aluminium enthalten.
- Solche Silikas könnten üblicherweise beispielsweise dadurch gekennzeichnet sein, dass sie einen BET-Oberflächenbereich, wie unter Verwendung von Stickstoffgas gemessen, vorzugsweise im Bereich von 50 bis 300 Quadratmetern pro Gramm aufweisen. Das BET-Verfahren zur Oberflächenbereichsmessung ist im „Journal of the American Chemical Society", Band 60, Seite 304 (1930) beschrieben.
- Das Silika kann auch typischerweise dadurch gekennzeichnet sein, dass es einen Dibutylphthalat(DBP)-Absorptionswert in einem Bereich von 50 bis 400 cm3/100 g, und üblicher von 100 bis 300 cm3/100 g aufweist.
- Verschiedene kommerziell erhältliche ausgefällte Silikas können für die Verwendung in dieser Erfindung in Betracht gezogen werden, wie etwa, hierin nur als Beispiel und ohne Einschränkung angeführt, Silikas von PPG Industries unter dem Markenzeichen Hi-Sil mit den Bezeichnungen Hi-Sil 210, Hi-Sil 243 usw.; Silikas von Rhodie wie beispielsweise Zeosil 1165MP und Zeosil 165GR, Silikas von der Degussa AG mit beispielsweise den Bezeichnungen VN2 und VN3, als auch andere Silikaqualitäten, insbesondere ausgefällte Silikas, die zur Elastomerverstärkung verwendet werden können.
- Den Fachleuten in dieser Technik wird leicht einleuchten, dass die Kautschukzusammensetzung mittels allgemein in der Kautschukmischtechnik bekannter Verfahren gemischt würde, wie etwa Mischen der verschiedenen schwefelvulkanisierbaren bestandteilbildenden Kautschukarten mit verschiedenen üblicherweise angewendeten Additivmaterialien, wie beispielsweise Aushärtehilfsmitteln, wie etwa Schwefel, Aktivatoren, Hemmmitteln und Beschleunigungsmitteln, Verarbeitungszusätzen, wie etwa Ölen, Harzen einschließlich klebrigmachender Harze, Silikas und Weichmachern, Füllmitteln, Fettsäure, Zinkoxid, Wachsen, Antioxidantien und Anti-Ozonmitteln, Peptisiermitteln und Verstärkungsmaterialien wie beispielsweise Rußschwarz. Wie den Fachleuten bekannt ist, werden die oben erwähnten Additive abhängig von der beabsichtigten Verwendung des schwefelvulkanisierbaren und schwefelvulkanisierten Materials (Kautschuke) ausgewählt und üblicherweise in konventionellen Mengen verwendet.
- Typische Mengen klebrigmachender Harze, falls verwendet, umfassen 0,5 bis 10 ThK, üblicherweise 1 bis 5 ThK. Typische Mengen von Verarbeitungshilfsmitteln umfassen 1 bis 50 ThK. Solche Verarbeitungshilfsmittel können beispielsweise aromatische, naphthenbasische und/oder paraffinische Verarbeitungsöle umfassen. Typische Mengen Antioxidantien umfassen 1 bis 5 ThK. Repräsentative Antioxidantien können beispielsweise Diphenyl-p-Phenylendiamin und andere sein, wie beispielsweise die in The Vanderbilt Rubber Handbook(1978), Seiten 344 bis 346, offengelegten. Typische Mengen von Antiozonmitteln umfassen 1 bis 5 ThK. Typische Mengen Fettsäuren, falls verwendet, welche Stearinsäure umfassen können, betragen 0,5 bis 3 ThK. Typische Mengen Zinkoxid umfassen 1 bis 10 ThK. Typische Mengen Wachse umfassen 1 bis 5 ThK. Oft werden mikrokristalline Wachse verwendet. Typische Mengen Peptisiermittel umfassen 0,1 bis 1 ThK.
- Die Vulkanisation wird in Gegenwart eines Schwefelvulkanisiermittels vollzogen. Beispiele für geeignete Schwefelvulkanisiermittel umfassen elementaren Schwefel (freien Schwefel) oder schwefelabgebende Vulkanisiermittel, beispielsweise ein Amindisulfid, polymeres Polysulfid oder Schwefelolefinaddukte. Vorzugsweise ist das Schwefelvulkanisiermittel elementarer Schwefel. Wie den Fachleuten bekannt ist, werden Schwefelvulkanisiermittel in einer sich auf 0,5 bis 4 ThK, oder sogar, unter manchen Umständen, bis auf 8 ThK belaufenden Menge verwendet.
- Beschleunigungsmittel werden zur Steuerung der für die Vulkanisation erforderlichen Zeit und/oder Temperatur und zur Verbesserung der Eigenschaften des Vulkanisats verwendet. In einer Ausführungsform kann ein Einzelbeschleunigungsmittelsystem verwendet werden, d.h. ein Primärbeschleuniger. Konventionell und vorzugsweise wird ein bzw. werden mehrere Primärbeschleuniger in sich auf 0,5 bis 4, vorzugsweise 0,8 bis 1,5, ThK belaufenden Gesamtmengen verwendet. In einer anderen Ausführungsform könnten Kombinationen eines Primär- und eines Sekundärbeschleunigers verwendet werden, wobei der Sekundärbeschleuniger in kleineren Mengen (von 0,05 bis 3 ThK) verwendet wird, um die Eigenschaften des Vulkanisats zu aktivieren und zu verbessern. Von Kombinationen dieser Beschleunigungsmittel könnte erwartet werden, dass sie einen synergetischen Effekt auf die Endeigenschaften hervorrufen und etwas besser sind als die von nur einem der Beschleunigungsmittel hervorgerufenen. Zusätzlich können Beschleunigungsmittel mit verzögerter Wirkung verwendet werden, die von normalen Verarbeitungstemperaturen nicht negativ beeinflusst werden, jedoch bei normalen Vulkanisationstemperaturen eine zufriedenstellende Aushärtung produzieren. Es könnten auch Vulkanisationshemmmittel verwendet werden. Geeignete Typen von Beschleunigungsmitteln, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind Amine, Disulfide, Guanidine, Thiocarbamate, Thiazole, Thiurame, Sulfenamide, Dithiocarbamate und Xanthate. Vorzugsweise ist der Primärbeschleuniger ein Sulfenamid. Wird ein zweites Beschleunigungsmittel verwendet, so ist der Sekundärbeschleuniger vorzugsweise eine Guanidin-, Dithiocarbamat- oder Thiuramverbindung.
- Das Vorhandensein und relative Mengen der obigen Additive werden nicht als ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrachtet, wenn nicht anderweitig hierin angedeutet, welche in erster Linie auf die Nutzung eines nicht-silanhaltigen Koppelungsmittels zur Verbesserung der Verstärkung eines konjugierten dienbasierten Elastomers mit einem partikelförmigen synthetischen amorphen Silikamaterial, das Hydroxylgruppen (z.B. Silanolgruppen) an seiner Oberfläche enthält, gerichtet ist.
- Das Mischen der Kautschukzusammensetzung kann mittels Verfahren vollzogen werden, die den Fachleuten in der Kautschukmischtechnik bekannt sind. Beispielsweise werden die Inhaltsstoffe typischerweise in zumindest zwei Stufen gemischt, nämlich zumindest einer nichtproduktiven Stufe, gefolgt von einer produktiven Mischstufe. Die endgültigen Aushärtemittel werden typischerweise in der Endstufe zugemischt, die konventionell die „produktive" Mischstufe genannt wird, worin das Mischen typischerweise auf einer Temperatur, oder Höchsttemperatur, stattfindet, die niedriger ist als die Mischtemperatur(en) der vorangehenden nichtproduktiven Mischstufe(n). Der Kautschuk, und Füllmittel wie etwa Silika und silikabehandeltes Rußschwarz und Klebemittel, werden in einer oder mehr nicht-produktiven Mischstufen vermischt. Die Begriffe „nicht-produktive" und „produktive" Mischstufen sind den Fachleuten in der Kautschukmischtechnik wohlbekannt.
- Die nachfolgenden Beispiele werden zur Illustration der Erfindung angeführt und sollen nicht einschränkend sein. Die Anteile und Prozentsätze sind gewichtsbezogen, wenn nicht anderweitig bezeichnet.
- BEISPIEL I
- Es werden Kautschukzusammensetzungen hergestellt, die cis-1,4-Polybutadien und Styrol-/Butadienelastomere umfassen, die ein Koppelungsmittel wie etwa 2-Hydroxyethylmethacrylat und einen Kuppler wie etwa bis(3-Triethoxysilylpropyl)disulfid enthalten und hierin als Kontrollproben D und E identifiziert sind.
- Es werden drei andere Kautschukzusammensetzungen aus solchen Elastomeren, jedoch ohne besagte Koppelungsmittel hergestellt. Insbesondere enthielten die Kontrollproben B und C das bis(3-Triethoxysilylpropyl)disulfid, während Kontrollprobe A kein Koppelungsmittel enthielt.
- Die Kontrollprobe C unterscheidet sich von der Kontrollprobe B durch die Verwendung nur der Hälfte des bis(3-Triethoxysilylpropyl)disulfids.
- Die Kontrollproben D und E unterscheiden sich nur in der Reihenfolge des Zusetzens des bis(3-Triethoxysilylpropyl)disulfids und des 2-Hydroxyethylmethacrylats, nämlich, dass für Kontrollprobe D das bis(3-Triethoxysilylpropyl)disulfid der Kautschukverbindung zuerst zugesetzt wurde.
- Alle Proben-Elastomerzusammensetzungen wurden hergestellt, indem die Elastomerzusammensetzungen in einem internen Gummimischgerät sechs Minuten lang bis auf eine Temperatur von 170°C gemischt wurden (die nicht-produktive Mischstufe). Die resultierenden Elastomerzusammensetzungen wurden dann in einem internen Gummimischgerät zwei Minuten lang bis auf eine Temperatur von 105°C gemischt, während die Schwefelvulkanisiermittel zugemischt wurden (die produktive Mischstufe).
- Für Kontrollprobe D wurde das bis(3-Triethoxysilylpropyl)disulfid in der ersten nicht-produktiven Mischstufe zugesetzt und das 2-Hydroxyethylmethacrylat wurde in der zweiten nicht-produktiven Mischstufe zugesetzt.
- Für Kontrollprobe E wurde das 2-Hydroxyethylmethacrylat in der ersten nicht-produktiven Mischstufe zugesetzt und das bis(3-Triethoxysilylpropyl)disulfid wurde in der zweiten nicht-produktiven Mischstufe zugesetzt.
- Die vorgenannte Mischprozedur zur Herstellung von Kontrollprobe D wird gegenüber der Mischprozedur für Kontrollprobe E bevorzugt.
- Die Elemente der Kontrollproben A, B, C, D und E sind in der nachfolgenden Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1
- 1Cis-1,4-Polybutadienkautschuk, als Budene 1207 von The Goodyear Tire & Rubber Company bezogen
- 2Styrol-/Butadienkautschuk, als SLF1216 von The Goodyear Tire & Rubber Company bezogen
- 3210 von PPG Industries bezogen
- 4aromatisches Kautschukverarbeitungsöl
- 52-Hydroxyethylmethacrylat, bezogen von der Aldrich Company und danach auf einer 50:50-Gewichtsbasis auf Rußschwarz dispergiert
- 6Bis-(3-Triethoxysilylpropyl)disulfid als 50:50-Komposit mit Rußschwarz und daher zu 50 Prozent aktiv, bezogen von der Degussa AG
- 7Typ Sulfenamid und n-Alkyl-Mercaptobenzothiazolsulfenamid
- 8Diphenylguanidin
- 9Typ Para-Phenylendiamin
- Verschiedene physikalische Eigenschaften der Proben von Tabelle 1 wurden bewertet und in der nachfolgenden Tabelle 2 wiedergegeben. Tabelle 2
- Proben zum Testen wurden 18 Minuten lang auf 150°C ausgehärtet. Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, dass Kontrollprobe D im Vergleich zu Kontrollprobe E ein höheres 300:100-Modulverhältnis und eine höhere Zugkraft aufweist. Dies wird hierin als signifikant betrachtet, da es andeutet, dass der Zusatz des Bi(3-Triethoxysilylpropyl)disulfids vor dem 2-Hydroxyethylmethacrylat zu einem höheren Modulverhältnis geführt hat, was eine bessere Laufflächenabnutzung (geringeren Laufflächenverschleiß) für einen Reifen mit einer Lauffläche aus der Kautschukzusammensetzung von Kontrollprobe D suggeriert, und die höhere Zugkraft von Kontrollprobe D wird hierin als Anzeichen für einen nachgiebigen Gummi und daher kühleren Lauf für einen Reifen mit einer Lauffläche aus der Gummizusammensetzung von Kontrollprobe D angesehen.
- Aus Tabelle 2 ist auch ersichtlich, dass Kontrollprobe D im Vergleich zu Kontrollprobe C einen niedrigeren DIN-Abriebsverlust aufweist. Dies wird hierin als signifikant erachtet, da es anzeigt, dass der Zusatz des bis(3-Triethoxysilylpropyl)disulfids vor dem 2-Hydroxyethylmethacrylat zu einem Anstieg in dem 300:100-Modulverhältnis und auch zu verbessertem DIN-Abrieb geführt hat, was eine verbesserte Laufflächenabnutzung (geringeren Laufflächenverschleiß) für einen Reifen mit einer Lauffläche aus der Gummizusammensetzung von Kontrollprobe D anzeigt.
- Es ist ersichtlich, dass die für die Herstellung der Kontrollprobe D angewandte Reihenfolge des Zusetzens, nämlich das Zusetzen des bis (3-Triethoxysilylpropyl)disulfids in der ersten, nicht-produktiven Mischstufe, gefolgt vom Zusetzen des 2-Hydroxyethylmethacrylats in der zweiten, nicht-produktiven Mischstufe, im Vergleich zur umgekehrten Reihenfolge des Zusetzens für Kontrollprobe E zu einer Gummizusammensetzung führte, die einen höheren 300-Modulwert, einen niedrigeren Höchst-Verlängerungswert und einen niedrigeren DIN- Abriebwert aufwies. Dies wird hierin als signifikant betrachtet, wo solche Werte für einen Reifen mit einer Lauffläche aus der Gummizusammensetzung von Kontrollprobe D erwünscht sind.
- BEISPIEL II
- Zwei Kautschukzusammensetzungen, die natürliches cis-1,4-Polyisopren und Styrol-/Butadien-Elastomere enthalten, werden hergestellt, wofür ein Koppelungsmittel wie 2-Hydroxyethylmethacrylat für eine Kautschukzusammensetzung zugesetzt wurde und worauf hierin als Kontrollprobe G verwiesen wird, und wofür das Koppelungsmittel dem anderen Kautschuk nicht zugesetzt wurde, worauf hierin als Kontrollprobe F verwiesen wird.
- Sowohl Kontrollprobe F als auch Kontrollprobe G wurden gemischt wie in Tabelle 3 umrissen. Tabelle 3
- 1Naturkautschuk
- 2Styrol-/Butadienkautschuk, als SLF1216 von The Goodyear Tire & Rubber Company bezogen
- 3ASTM N299
- 4Naphthenisches/paraffinisches Kautschuk-verarbeitungsöl
- 5Typ P-Phenylendiamin
- 6als Hi-Sil® 210 von PPG Industries bezogen
- 72-Hydroxyethylmethacrylat, bezogen von Aldrich Company und danach auf einer 50:50-Gewichtsbasis auf Rußschwarz dispergiert
- 8Typ Sulfenamid
- Die Proben wurden ausgehärtet wie in Beispiel 1, und verschiedene ihrer physikalischen Eigenschaften sind in Tabelle 4 wiedergegeben. Tabelle 4
- Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, dass im Vergleich zu Kontrollprobe F für Kontrollprobe G ein verbessertes 300:100 Modulverhältnis und eine höhere Höchst-Zugkraft beobachtet wird. Dies wird hierin als signifikant betrachtet, da dies eine verbesserte Laufflächenabnutzung (geringeren Verschleiß) für einen Reifen mit einer Lauffläche aus einer solchen Kautschukzusammensetzung anzeigt.
- Aus Tabelle 4 ist auch ersichtlich, dass Kontrollprobe G im Vergleich zu Kontrollprobe F eine größere Verschleißbeständigkeit aufweist. Dies wird hierin als signifikant betrachtet, da von einer verbesserte Verschleißfestigkeit historisch gesehen erwartet wird, dass sie eine verbesserte Reifenhaltbarkeit ergibt.
Claims (5)
- Ein Prozess zur Herstellung einer Kautschukzusammensetzung, der, basierend auf Gewichtsanteilen pro 100 Gewichtsanteile dienbasiertes Elastomer (ThK), das Mischen umfasst von: (A) 100 Gewichtsanteilen zumindest eines dienbasierten Elastomers, (B) 35 bis 90 ThK partikelförmigen Verstärkungsfüllmittels, das 10 bis 70 ThK synthetische amorphe Silikaaggregate und entsprechend 10 bis 60 ThK Rußschwarz umfasst; wobei besagte Silikaaggregate Hydroxylgruppen an ihrer Oberfläche aufweisen; und (C) 1 bis 7 ThK Koppelungsmittel, ausgewählt aus (1) 2-Hydroxyethylmethacrylat in der Form, dass (a) besagtes synthetisches ausgefälltes Silika vor dem Mischen mit besagtem Elastomer bzw. Elastomeren vorreagiert mit 2-Hydroxyethylmethacrylat, oder (b) besagtes synthetisches ausgefälltes Silika vor dem Mischen mit besagtem Elastomer bzw. Elastomeren vorreagiert mit besagtem 2-Hydroxyethylmethacrylat und einem Alkylsilan der allgemeinen Formel (II):
- Der Prozess gemäß Anspruch 1, wobei besagtes Koppelungsmittel 2-Hydroxyethylmethacrylat ist in der Form, dass besagtes synthetisches ausgefälltes Silika vor dem Vermischen mit besagten Elastomer bzw. Elastomeren mit 2-Hydroxyethylmethacrylat vorreagiert ist.
- Der Prozess gemäß Anspruch 1, wobei besagtes Koppelungsmittel 2-Hydroxyethylmethacrylat ist in der Form, dass besagtes synthetisches ausgefälltes Silika vor dem Vermischen mit besagten Elastomer bzw. Elastomeren mit 2-Hydroxyethylmethacrylat und einem Alkylsilan der allgemeinen Formel (II) vorreagiert ist:
- Der Prozess gemäß Anspruch 1, wobei besagtes Koppelungsmittel eine Kombination von 2-Hydroxyethylmethacrylat und bis (3-Triethoxysilylpropyl)polysulfid ist, wobei besagtes bis (3-Triethoxysilylpropyl)polysulfid einen Durchschnitt von 2 bis 2,6 oder einen Durchschnitt von 3,5 bis 4,0 verbindender Schwefelatome in seiner Polysulfidbrücke aufweist, bei einem Gewichtsverhältnis von besagtem 2-Hydroxyethylmethacrylat zu besagtem bis (3-Triethoxysilylpropyl)polysulfid in einem Bereich von 1:2 bis 2:1.
- Der Prozess gemäß Anspruch 1, wobei besagtes Koppelungsmittel eine Kombination von 2-Hydroxyethylmethacrylat und bis (3-Triethoxysilylpropyl)polysulfid ist, wobei besagtes bis (3-Triethoxysilylpropyl)polysulfid einen Durchschnitt von 2 bis 2,6 oder einen Durchschnitt von 3,5 bis 4,0 verbindender Schwefelatome in seiner Polysulfidbrücke aufweist, in einer Form, dass besagtes bis (3-Triethoxysilylpropyl)polysulfid zusammen mit dem besagten synthetischen ausgefällten Silika vor dem Mischen mit besagtem Elastomer bzw. Elastomeren vorreagiert mit 2-Hydroxyethylmethacrylat.
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