DE60213431T2

DE60213431T2 - Kautschukzusammensetzung zur reifenscheitellagenverstärkung

Info

Publication number: DE60213431T2
Application number: DE60213431T
Authority: DE
Inventors: Brigitte Chauvin
Original assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Michelin Recherche et Technique SA France; Societe de Technologie Michelin SAS
Current assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Michelin Recherche et Technique SA France; Societe de Technologie Michelin SAS
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2002-05-07
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2022-05-08
Also published as: CA2423187A1; ATE334166T1; RU2300466C2; DE60213431D1; US7799862B2; JP4205436B2; KR20030020381A; JP2004519552A; BR0205349B1; CN100415810C; CN1463280A; BR0205349A; WO2002092680A3; WO2002092680A2; US20040092647A1; EP1425339B1; AU2002342254A1; EP1425339A2; KR100821872B1; MXPA03000317A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kautschukzusammensetzung, die eine verringerte Hysterese aufweist, die in einer Scheitellagenverstärkung eines Reifenmantels verwendet werden kann, der dazu bestimmt ist, schwere Lasten zu tragen, wie zum Beispiel ein LKW- oder Baumaschinenreifen. Die Erfindung betrifft auch eine solche Scheitellagenverstärkung und einen solchen Mantel.
Die Radialkarkassen für Motorfahrzeuge, die schwere Lasten tragen, insbesondere für LKWs, weisen Verstärkungen auf, die aus Verstärkungen oder Schichten von Metalldrähten, die mit Elastomer beschichtet sind, bestehen. Genauer genommen weisen diese Mäntel in ihrer tiefen Zone ein oder mehrere Gestänge, eine Karkassenverstärkung, die von einem Dreieck zum anderen geht, und an ihrem Scheitel eine Scheitelverstärkung auf, die mindestens zwei Scheitelschichten aufweist.
Diese LKW-Mäntel sind konzipiert, um einmal oder mehrmals erneuert zu werden, wenn die Reifenlaufflächen, die sie aufweisen, einen kritischen Abnutzungsgrad nach längerem Fahren erreichen, was bedingt, dass man für jeden zu erneuernden Mantel, dessen Reifenlauffläche diesen Abnutzungsgrad erreicht hat, über eine Karkasse verfügt, deren Scheitelverstärkung keinen signifikanten Schaden erlitten hat.
Die Scheitellagenverstärkung muss möglichst kohäsiv sein, um den mechanischen Beanspruchungen beim Fahren zu widerstehen, das heißt, dass sie eine hohe Starrheit mit geringer Verformung aufweisen muss, denn sie trägt wesentlich zum Versteifen des Mantelscheitels bei, und ihre Hysterese muss daher möglichst gering sein, um das Erhitzen der Innenzone des Scheitels beim Fahren zu minimieren und auch die thermochemische und eventuell thermooxidierende Weiterentwicklung der internen Zusammensetzungen einzuschränken. Man versucht damit, das Brüchigwerden des Mantels zu minimieren und das Erscheinen von Schäden in diesem zu verzögern, in der Hauptsache an den Enden der Scheitelschichten, das heißt in der „Schulterzone" des Mantels.
Dem Fachmann ist bekannt, dass der Gebrauch in einer Kautschukzusammensetzung für Scheitellagenverstärkung und gemäß einer Menge von etwa 50 pce (Gewichtsanteile für 100 Elastomerteile) eines relativ strukturierten Rußes Grade 300, wie der Ruß N347, das Verbessern der Kohäsion, der Dauerhaftigkeit und der Hysterese dieser Zusammensetzung erlaubt, was der Scheitellagenverstärkung und daher auch dem Reifenmantel eine größere Lebensdauer verleiht.
Es ist auch bekannt, dass grober Ruß, wie zum Beispiel der Ruß N539 einer Scheitellagenverstärkungszusammensetzung nur eine ausreichende Kohäsion verleiht, wenn diese Ruße in dieser Zusammensetzung in einer sehr großen Menge vorhanden sind, was als unerwünschte Wirkung die Beeinträchtigung der Hysterese der Zusammensetzung hat.
Das japanische Patent JP-A-04/274 901 offenbart den Einsatz spezifischer Ruße, die in mindestens drei Kautschukzusammensetzungen verteilt sind, die jeweils verschiedenen Zonen eines gleichen Reifenmantels mit reduziertem Gewicht entsprechen, um diesem Mantel verbesserte Widerstandseigenschaften beim Fahren und Verstärkungseigenschaften im Vergleich zu denen zu verleihen, die ein Mantel aufweist, dessen gleiche Zonen Zusammensetzungen enthalten, die jeweils einen Ruß Grade 300 enthalten.
Diese spezifischen Ruße weisen eine spezifische Oberfläche N₂SA (gemessen gemäß der Norm ASTM D3037 von 1984) von 60 bis 84 m²/g, einen Strukturwert „DBP" gemessen gemäß der Norm JIS K 6221) von 120 bis 200 ml/100 g und eine Oberflächenchemie auf, die derart ist, dass das Verhältnis „N₂SA/IA" der spezifischen Oberfläche zum Jodadsorptionsindex „IA" (ebenfalls gemessen gemäß der Norm JIS K 6221) gleich oder größer ist als 1,10.
Das japanische Patent JP-A-0/103 268 präsentiert den Einsatz von Rußen zum Verbessern der Hystereseeigenschaften und Verstärken von Kautschukzusammensetzungen für die Karkassenverstärkung eines Reifenmantels oder allgemein zum Dämpfen von Vibrationen.
Diese Ruße weisen eine spezifische Oberfläche CTAB (gemessen gemäß der Norm ASTM D3765-80) von 50 bis 75 m²/g, einen Strukturwert „DBP" (gemessen gemäß der Norm JIS K 6221) gleich oder größer 105 ml/100 g und eine Oberflächenchemie auf, die derart ist, dass das Verhältnis „N₂SA/IA" der spezifischen Oberfläche „N₂SA" (gemessen gemäß der Norm ASTM D3037-86) zum Jodadsorptionsindex „IA" (gemessen gemäß der Norm JIS K 6221) gleich oder größer 1,10 ist.
Diese zwei letzteren Dokumente offenbaren keine Kautschukzusammensetzungen, die spezifisch für eine Scheitellagenverstärkung eines Reifenmantels bestimmt ist, der schwere Lasten tragen soll.
Die Antragstellerin hat soeben entdeckt, dass die Verbindung mit einer Elastomermatrix, die hauptsächlich Naturkautschuk oder Kunstpolyisopren aufweist, mit einer verstärkenden Füllung, die einen Ruß aufweist, der gleichzeitig die folgenden Bedingungen erfüllt:

(i) 45 ≤ spezifische CTAB-Oberfläche in m²/g (gemäß der Norm ASTM D3765-80) ≤ 70,
(ii) 45 ≤ spezifische BET-Oberfläche in m²/g (gemäß der Norm ASTM D4820-93) ≤ 70,
(iii) 45 ≤ Jodadsorptionsindex IA in mg/g (gemäß der Norm ASTM D1510-81) ≤ 70,
(iv) Verhältnis (BET-Oberfläche/Index IA) ≤ 1,07,
(v) 115 ≤ DBP-Strukturwert in ml/100 g (gemäß der Norm ASTM D2414-93) ≤ 170,
(vi) 85 nm ≤ Stokes-Durchmesser dst in nm ≤ 145, wobei dst der Zusatzstoffdurchmesser ist, der der maximalen Frequenz der Stokes-Durchmesser in einer Zusatzstoffverteilung entspricht, und
(vii) D50/dst ≥ 0,0090. CTAB + 0,19, wobei D50 der Unterschied in der Zusatzstoffverteilung zwischen den Stokes-Durchmessern von zwei Zusatzstoffen ist, die einer gleichen Frequenz gleich 50% der maximalen Frequenz der Stokes-Durchmesser entsprechen, wobei dst und D50 durch Zentrifugalphotosedimentometrie gemessen werden, es erlaubt, eine vernetzbare oder vernetzte Kautschukzusammensetzung zu erzielen, die in einer Scheitellagenverstärkung eines LKW- oder Baumaschinenreifenmantels verwendet werden kann und im vernetzten Zustand bei hohen Verformungen verbesserte Hystereseeigenschaften im Vergleich zu Hytereseeigenschaften bekannter Zusammensetzungen aufweist, die einen Ruß Grade 300 enthalten und ein gleiches Dehnungsmodul mit geringer Verformung darstellen.

Zu bemerken ist, dass die in den Zusammensetzungen für Scheitellagenverstärkung der Erfindung verwendeten Ruße sich insbesondere von den Rußen, die bisher in diesen Zusammensetzungen verwendet wurden, durch den relativ geringen Wert des Verhältnisses (BET-Oberfläche/Index IA) sowie durch das Verhältnis D50/dst unterscheiden, das mit der spezifischen Oberfläche CTAB steigt, wobei diese Verhältnisse den erfindungsgemäßen Rußen jeweils eine besonders gut geeignete Oberflächenchemie und Morphologie verleihen.
Die Elastomermatrix der erfindungsgemäßen Kautschukzusammensetzung kann vorteilhafterweise aus Naturkautschuk oder Kunstpolyisopren oder aus einem Verschnitt aus Naturkautschuk oder Kunstpolyisopren mit einem oder anderen Dienelastomeren gebildet werden.
In diesem zweiten Fall liegen der Naturkautschuk oder das Kunstpolyisopren vorherrschend in der Matrix vor, das heißt in einer Menge größer als 50 pce (Gewichtsanteile für 100 Elastomerteile). Vorzugsweise liegen der Naturkautschuk oder das Kunstpolyisopren in einer Menge größer als 70 pce vor.
Unter den Dienelastomeren, die im Verschnitt mit Naturkautschuk oder Kunstpolyisopren verwendet werden können, kann man die funktionalen Dienelastomere oder nicht funktionalen Dienelastomere erwähnen, die zu der Gruppe gehören, die aus den Polybutadienen, Styrol- und Butadiencopolymeren (SBR), vorbereitet in Lösung oder in Emulsion, den Butadiencopolymeren und Isoprencopolymeren (BIR) und den Styrol-, Butadien- und Isoprenterpolymeren (SBIR) besteht.
Vorzugsweise enthält das verwendete Butadien vorherrschend cis-1,4-Verkettungen und das verwendete SBR umfasst vorherrschend trans-1,4-Verkettungen.
Diese Elastomere können im Laufe der Polymerisation oder nach der Polymerisation mittels Verzweigungsmitteln, wie zum Beispiel Divinylbenzol oder Koppelmitteln oder Sternbildungsmitteln, wie zum Beispiel Carbonaten, Halogen-Zinnen, Halogen-Siliciumdioxid oder auch mittels Funktionalisierungsmitteln modifiziert werden, die zu einem Pfropfen auf der Kette oder dem Ende der Kette von Hydroxyl-, Carbonyl-, Carboxyl-Ketten oder Amingruppen führen (zum Beispiel mittels Dimethylaminobenzophenon oder Diethylaminobenzophenon als Funktionalisierungsmittel).
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung erfüllt der Ruß ferner die folgende Bedingung:

(viii) 80 ≤ DBPC-Strukturwert in ml/100 g ist (gemäß der Norm ASTM D3493-91) ≤ 130, wobei der DBPC-Wert nach 4 Zusammendrückungen zu 24000 psi oder 172·10⁴ Pa gemessen wird.

Vorzugsweise lautet diese Bedingung (viii) wie folgt:

(viii) 85 ≤ DBPC-Strukturwert in ml/100 g ≤ 125.

Der in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendete Ruß ist vorzugsweise so, dass die Bedingungen (i) bis (iii) die folgenden sind:

(i) 50 ≤ spezifische CTAB-Oberfläche in m²/g ≤ 65,
(ii) 50 ≤ spezifische BET-Oberfläche in m²/g ≤ 65,
(iii) 50 ≤ Jodadsorptionsindex IA in mg/g ≤ 65.

Ebenfalls vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Ruß derart, dass die Bedingung (iv) die folgende ist:

(iv) Verhältnis (BET-Oberfläche)/(Index IA) ≤ 1,05.

Ebenfalls vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Ruß derart, dass die Bedingung (v) die folgende ist:

(v) 120 ≤ DBP-Strukturwert in ml/100 g ≤ 165.

Ebenfalls vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Ruß derart, dass die Bedingung (vi) die folgende ist:

(vi) 90 nm ≤ Stokes-Durchmesser dst in nm ≤ 140.

Ebenfalls vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Ruß derart, dass die Bedingung (vii) die folgende ist:

(vii) D50/dst ≥ 0,0092. CTAB + 0,21.

Man misst die Werte dst und D50 mit einem Zentrifugalphotosedimentometer des Typs „DCP" (Disk Centrifuge Photosedimentometer), das von der Firma Brookhaven Instruments vermarktet wird. Für diese Messungen gilt die folgende Vorgehensweise: Man trocknet eine Rußprobe gemäß der Norm JIS K 6221 (1975). Dann bringt man 10 mg Ruß, der so getrocknet wurde, in 40 ml einer wässrigen Lösung zu 15% Ethanol und 0,05 eines nicht ionischen Tensids (in Volumen) in Lösung.
Man erhält die Rußdispersion durch eine Ultraschallbehandlung während 10 Minuten mittels einer Ultraschallsonde zu 600 Watt. Dazu verwendet man einen Sonifikator mit der Bezeichnung „Vibracell ½ pouce", vermarktet von der Firma Bioblock und eingestellt auf 60% seiner Leistung (das heißt auf 60% der maximalen Amplitude).
Man spritzt in die Scheibe des Sedimentometers in Drehung mit 8.000 Umdrehungen pro Minute einen Gradienten zusammengesetzt aus 15 ml Wasser (zu 0,05 nicht ionischem Tensid) und 1 ml Ethanol, und spritzt dann 0,30 ml der Rußsuspension auf die Oberfläche des Gradienten. Die Kurve der Objektgrößenmassenverteilung wird während 120 Minuten aufgezeichnet. Eine Software liefert die Werte dst und D50 in nm.
Der erfindungsgemäße Ruß kann allein als verstärkende Füllung oder verschnitten mit einer verstärkenden anorganischen Füllung verwendet werden. Die verwendete Rußmenge kann zwischen 30 pce bis 70 pce und vorzugsweise 35 bis 65 pce variieren.
Beim Verschnitt mit einer verstärkenden anorganischen Füllung liegt der Ruß vorherrschend in der Verstärkungsfüllung vor (das heißt gemäß einer Massekonzentration größer als 50%). Vorzugsweise ist die Massekonzentration des Rußes in der Verstärkungsfüllung größer als 70%.
Bei der vorliegenden Patentanmeldung versteht man unter „anorganischer Verstärkungsfüllung" wie bekannt eine anorganische oder mineralische Füllung, ungeachtet ihrer Farbe und ihrer Herkunft (natürlich oder künstlich), auch „weiße" oder manchmal „helle" Füllung im Gegensatz zum Ruß genannt, wobei diese anorganische Füllung allein ohne weiteres Mittel als ein Zwischen kopplungsmittel eine Kautschukzusammensetzung zum Herstellen von Reifen verstärken kann, das heißt mit anderen Worten, die in der Lage ist, in ihrer Verstärkungsfunktion eine herkömmliche Rußfüllung mit Reifen-Grade zu ersetzen.
Vorzugsweise besteht die anorganische Verstärkungsfüllung ganz oder zumindest vorherrschend aus Siliciumdioxid (SiO₂). Das verwendete Siliciumdioxid kann jedes Verstärkungssiliziumdioxid sein, das dem Fachmann bekannt ist, insbesondere jedes ausgefällte Siliciumdioxid, das eine BET-Oberfläche sowie eine spezifische Oberfläche CTAB aufweist, die beide kleiner sind als 450 m²/g, auch wenn die hoch dispersiblen ausgefällten Siliciumdioxide vorgezogen werden.
Vorzugsweise weist das Siliciumdioxid spezifische Oberflächen BET oder CTAB auf, die beide von 70 bis 250 m²/g reichen und vorzugsweise von 80 bis 240 m²/g.
Die spezifische Oberfläche BET des Siliciumdioxids wird wie bekannt bestimmt, nämlich gemäß der Methode Brunauer-Emmett-Teller, beschrieben in „The Journal of the American Chemical Society" Band 60, Seite 309, Februar 1938, die der Norm AFNOR-NFT-45007 (November 1987) entspricht; die spezifische CTAB-Oberfläche ist die äußere Oberfläche, bestimmt gemäß der Norm AFNOR-NFT-45007 von November 1987.
Unter hoch dispersiblem Siliciumdioxid versteht man jedes Siliciumdioxid, das eine sehr große Eignung zur Desagglomeration, und zur Dispersion in einer Elastomermatrix hat, beobachtbar wie bekannt durch Elektronen- oder optisches Mikroskop an feinen Schnitten. Als nicht einschränkende Beispiele für solche bevorzugte hoch dispersible Siliciumdioxide kann man die Siliciumdioxide Perkasil KS 430 der Firma Akzo, die Siliciumdioxide BV 3380 und BV3370GR der Firma Degussa, die Siliciumdioxide Zeosil 1165 MP und 1115 MP der Firma Rhodia, das Siliciumdioxid Hi-Sil 2000 der Firma PPG, die Siliciumdioxide Zeopol 8741 oder 8745 der Firma Huber, ausgefällte behandelte Siliciumdioxide, wie zum Beispiel die mit Aluminium „gedopten" Siliciumdioxide, die in dem europäischen EP-A-0 735 088 beschrieben sind, erwähnen.
Weitere Siliciumdioxide, die nicht hoch dispersibel sind, wie zum Beispiel das Siliciumdioxid Perkasil KS404 der Firma Akzo und die Siliciumdioxide Ultrasil VN2 oder VN3 können ebenfalls verwendet werden.
Der physikalische Zustand, in dem die anorganische Verstärkungsfüllung vorliegt, ist unbedeutend, sei es ein Pulver, seien es Mikroperlen, Granulate oder auch Kugeln. Natürlich versteht man auch unter anorganischer Verstärkungsfüllung Gemische verschiedener anorganischer Verstärkungsfüllungen, insbesondere die oben beschriebenen hoch dispersiblen Siliciumdioxide.
Als anorganische Verstärkungsfüllung kann man auch nicht einschränkend Alumine (mit der Formel Al₂O₃) verwenden, wie zum Beispiel die hoch dispersiblen Alumine, die in dem europäischen Patent EP-A-810 258 beschrieben sind, oder auch Aluminiumhydroxide, wie zum Beispiel die, die in dem internationalen Patent WO-A-99/28376 beschrieben sind.
Als anorganische Verstärkungsfüllung eignen sich auch Ruße, die mit Siliciumdioxid modifiziert sind, wie zum Beispiel, aber nicht einschränkend, die von der Firma CABOT unter der Bezeichnung „CRX 2000" vermarkteten Füllungen, die in dem internationalen Patent WO-A-96/37547 beschrieben sind.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können unter der Einwirkung von Schwefel, Peroxiden oder Bismaleimiden mit oder ohne Schwefel vernetzen. Sie können auch andere Bestandteile haben, die gewöhnlich in den Kautschukmischungen verwendet werden, wie zum Beispiel Weichmacher, Pigmente, Antioxidanzien, Umsetzungsmittel, Vernetzungsbeschleuniger, wie zum Beispiel Derivate des Benzothiazols, des Diphenylguanidins und im vorliegenden Fall der Kautschukzusammensetzungen für Scheitellagenverstärkung, die vorgesehen sind, um eine zufriedenstellende Haftung an Metall aufzuweisen, ein Kobaltsalz und/oder eine Siliciumdioxid-Harz-Verbindung.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können gemäß den bekannten Vorgehensweisen der Thermomechanikarbeit der Bestandteile in einem oder mehreren Schritten vorbereitet werden. Man kann sie zum Beispiel durch eine mechanische Arbeit in einem Innenmischer in einem Schritt, der 3 bis 7 Minuten mit einer Drehzahl der Schaufeln von 50 Umdrehungen pro Minute dauert, oder in zwei Schritten, die jeweils 3 bis 5 Minuten und 2 bis 4 Minuten dauern, gefolgt von einem Endfertigungsschritt bei etwa 80°C erzielen, während dessen der Schwefel und die Vulkanisierungsbeschleuniger in dem Fall einer mit Schwefel vernetzten Zusammensetzung eingearbeitet werden.
Eine erfindungsgemäße Scheitellagenverstärkung für einen Reifenmantel weist eine wie oben definierte Kautschukzusammensetzung auf.
Ein erfindungsgemäßer LKW- oder Baumaschinenreifenmantel ist so, dass er diese Scheitellagenverstärkung enthält.
Die oben genannten Merkmale der vorliegenden Erfindung sowie weitere werden besser bei der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen der Erfindung verstanden, die beispielhaft und nicht einschränkend gegeben werden.
In diesen Beispielen werden die Eigenschaften der Zusammensetzungen wie befolgt bewertet:
Mooney-Viskosität
Die Mooney-Viskosität ML (1 + 4) wird gemäß der Norm ASTM D1646 gemessen.
Shore-Härte A
Die Shore-Härte A wird gemäß der Norm ASTM D2240 (1997) gemessen.
Dehnungsmodule
Man misst die Dehnungsmodule bei 10 % (M10) bei einer Temperatur von 23°C gemäß der Norm ASTM D412-98 an ASTM C-Proben. Es sind tatsächliche Sekantenmodule in MPa, das heißt Sekantenmodule, die berechnet werden, indem man sich auf den tatsächlichen Querschnitt der Probe bei der gegebenen Dehnung bezieht.
Bruchindizes
Diese Indizes werden bei 100°C gemessen. Man bestimmt die Brucheigenschaften, die Bruchspannung FR in MPa und die Bruchdehnung AR in % gemäß der Norm ASTM D412-98. Die Messungen erfolgen an ASTM C-Proben.
Zerreißbarkeitindizes
Diese Indizes werden bei 100°C gemessen. Man bestimmt die Bruchkraft (FRD) in N/mm Stärke und Bruchdehnung (ARD) in % an einem Muster zu 10 × 105 × 2,5 mm, in der Mitte über eine Tiefe von 5 mm gekerbt.
Hystereseverluste (PH)
Die Hystereseverluste (PH) oder Hysterese werden durch Prallen bei 60°C gemäß der Norm ISO R17667 gemessen und werden in % ausgedrückt.
Dynamische Eigenschaften
Die dynamischen Eigenschaften der Werkstoffe werden auf einer Schenck-Maschine gemäß der Norm ASTM D 5992-96 erstellt. Man registriert die Antwort einer vulkanisierten Werkstoffprobe (zylindrische Probe zu 4 mm Stärke und 400 mm² Querschnitt), die einer Sinuswellenbeanspruchung mit einfachem alterniertem Scheren bei einer Frequenz von 10 Hz und bei 60°C unterworfen wird. Man führt ein Abtasten in Verformungsamplitude von 0,1 bis 50% (Hinlaufzyklus) und dann 50% bis 0,1% (Rücklaufzyklus) durch. Man bestimmt beim Hinlaufzyklus das maximale Schermodul G·max in MPa und den maximalen Wert der Tangente des Verlustwinkels tg del max.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG
Diese Beispiele zielen darauf ab, Zusammensetzungen auf Naturkautschukbasis (unten NR genannt) untereinander zu vergleichen, die mit Ruß verstärkt sind, und zwar nach den Rußmengen, die von 52 bis 58 pce gehen. Diese Zusammensetzungen sind in der folgenden Tabelle 1 detailliert (in pce).
Die Vergleichszusammensetzung 1 ist für den bekannten Stand der Technik repräsentativ und umfasst 52 pce Ruß N347 als Verstärkungsfüllung.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen 2 bis 7 umfassen einen Ruß A für die Zusammensetzungen 2 bis 5 oder einen Ruß B für die Zusammensetzungen 6 und 7.
Der Ruß A wird unter der Bezeichnung „CRX1416B" von der Firma CABOT vermarktet, der Ruß B wird unter der Bezeichnung „EX 3-3" von der Firma COLUMBIAN vermarktet.
Die Zusammensetzung 5 unterscheidet sich von der Zusammensetzung 4 darin, dass sie ferner ein Umsetzungshilfsmittel enthält, das von der Firma RHEIN CHEMIE unter dem Namen „AFLUX 42" vermarktet wird, um die Viskosität der Zusammensetzung im nicht vernetzten Zustand zu verringern.
Alle diese Zusammensetzungen sind mit Schwefel vernetzbar. Tabelle 1:

* pce von Kobaltmetall

Der Naturkautschuk (NR), der verwendet wird, ist peptisiert und weist bei 100°C eine Mooney-Viskosität ML (1 + 4) gleich 60 auf.
Der verwendete Oxidationshemmer ist N-(1,3-Dimethylbutyl)-N'-phenyl-p-phenylendiamin.
Die verwendeten Ruße sind in der unten stehenden Tabelle 2 detailliert: Tabelle 2:
Diese Zusammensetzungen 1 bis 7 werden erzielt, indem alle oben genannten Bestandteile vermischt werden, mit Ausnahme des Kobaltsalzes, des Schwefels und des Beschleunigungsmittels, und zwar durch thermomechanische Arbeit in einem Innenmischer in einem Schritt, der etwa 4 Minuten mit einer Drehzahl der Schaufeln von 50 Umdrehungen pro Minute dauert, bis eine Abfalltemperatur von etwa 170°C erreicht wird, gefolgt von einem Endfertigungsschritt, der bei 80°C durchgeführt wird, während dessen die Kobaltsalze, der Schwefel und der Vulkanisationsbeschleuniger eingearbeitet werden.
Das Vernetzen erfolgt bei 150°C während einer Zeit, die ausreicht, um 99% des maximalen Moments am Strömungsmesser zu erreichen.
Die Eigenschaften dieser Zusammensetzungen 1 bis 7 im vernetzten Zustand und im nicht vernetzten Zustand wurden untereinander verglichen. Die Ergebnisse stehen in der folgenden Tabelle 3.
Tabelle 3:
Es scheint, dass die Ruße A oder B den erfindungsge mäßen Zusammensetzungen 4, 5 und 7 Hystereseeigenschaften mit hoher Verformung (PH bei 60°C) verleiht, die im Vergleich zu denen der Vergleichszusammensetzung, die Ruß N347 enthält, um 17 bis 21% verbessert sind, wobei diese erfindungsgemäßen Zusammensetzungen ferner ein Dehnungsmodul mit geringer Verformung (M10) aufweisen, das dem der Vergleichszusammensetzung ähnelt, was diese erfindungsgemäßen Zusammensetzungen besonders gut für den Einsatz in der Scheitellagenverstärkung von Reifen, die zum Tragen schwerer Lasten bestimmt sind, geeignet macht.
Zu bemerken ist, dass die anderen Eigenschaften dieser erfindungsgemäßen Zusammensetzungen 4, 5 und 7 mit denen der Vergleichszusammensetzung vergleichbar sind.
Man stellt ferner fest, dass das Einarbeiten des Umsetzungshilfsmittels in die Zusammensetzung 5 dieser Zusammensetzung 5 eine Viskosität im nicht vernetzten Zustand verleiht und infolgedessen eine Umsetzungseignung, die ähnlich der der Vergleichszusammensetzung ist, und dies praktisch ohne Beeinträchtigen der Hystereseeigenschaften dieser Zusammensetzung 5.

Claims

Mantel für LKW- oder Baumaschinenreifen mit einer Scheitellagenverstärkung, der eine vernetzbare oder vernetzte Kautschukzusammensetzung aufweist, die im vernetzten Zustand eine verringerte Hysterese aufweist, wobei die Zusammensetzung Folgendes umfasst: – eine Elastomermatrix, die hauptsächlich Naturkautschuk oder ein Kunstpolyisopren aufweist und – eine verstärkende Füllung, die einen Ruß aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ruß gleichzeitig die folgenden Bedingungen erfüllt: (i) 45 ≤ spezifische CTAB-Oberfläche in m²/g (gemäß der Norm ASTM D3765-80) ≤ 70, (ii) 45 ≤ spezifische BET-Oberfläche in m²/g (gemäß der Norm ASTM D4820-93) ≤ 70, (iii) 45 ≤ Jodadsorptionsindex IA in mg/g (gemäß der Norm ASTM D1510-81) ≤ 70, (iv) Verhältnis (BET-Oberfläche/Index IA) ≤ 1,07, (v) 115 ≤ DBP-Strukturwert in ml/100 g (gemäß der Norm ASTM D2414-93) ≤ 170, (vi) 85 nm ≤ Stokes-Durchmesser dst in nm ≤ 145, wobei dst der Zusatzstoffdurchmesser ist, der der maximalen Frequenz der Stokes-Durchmesser in einer Zusatzstoffverteilung entspricht, und (vii) D50/dst≥ 0,0090. CTAB + 0,19, wobei D50 der Unterschied in der Zusatzstoffverteilung zwischen den Stokes-Durchmessern von zwei Zusatzstoffen ist, die einer gleichen Frequenz gleich 50% der maximalen Frequenz der Stokes-Durchmesser entsprechen, wobei dst und D50 durch Zentrifugalphotosedimentometrie gemessen werden.
Reifenmantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ruß ferner der folgenden Bedingung entspricht: (viii) 80 ≤ DBPC-Strukturwert in ml/100 g ist (gemäß der Norm ASTM D3493-91) ≤ 130, wobei der DBPC-Wert nach 4 Zusammendrückungen zu 172·10⁴ Pa gemessen wird.
Reifenmantel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingung (viii) die folgende ist: (viii) 85 ≤ DBPC-Strukturwert in ml/100 g ≤ 125.
Reifenmantel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingungen (i) bis (iii) die folgenden sind: (i) 50 ≤ spezifische CTAB-Oberfläche in m²/g ≤ 65, (ii) 50 ≤ spezifische BET-Oberfläche in m²/g ≤ 65, (iii) 50 ≤ Jodadsorptionsindex IA in mg/g ≤ 65.
Reifenmantel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingung (iv) die folgende ist: (iv) Verhältnis (BET-Oberfläche)/(Index IA) ≤ 1,05.
Reifenmantel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingung (v) die folgende ist: (v) 120 ≤ DBP-Strukturwert in ml/100 g ≤ 165.
Reifenmantel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingung (vi) die folgende ist: (vi) 90 nm ≤ Stokes-Durchmesser dst in nm ≤ 140.
Reifenmantel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingung (vii) die folgende ist: (vii) D50/dst ≥ 0,0092. CTAB + 0,21.
Reifenmantel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomermatrix aus einem Naturkautschuk oder Kunstpolyisopren besteht.
Reifenmantel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomermatrix einen Verschnitt aus Naturkautschuk oder Kunstpolyisopren mit mindestens einem funktionalen oder nicht funktionalen Dienkautschuk aufweist, der der Gruppe angehört, die aus den Polybutadienen, Styrolcopolymeren und -butadien vorbereitet in Lösung oder in Emulsion besteht, den Butadiencopolymeren und Isoprencopolymeren und den Styrolterpolymeren, Butadien und Isopren, wobei der Naturkautschuk oder das Kunstpolyisopren in der Zusammensetzung gemäß einer Menge größer als 70 pce (pce: Gewichtsanteile für einhundert Elastomerteile) gegenwärtig ist.
Reifenmantel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ruß in der verstärkenden Füllung vorherrschend ist.
Reifenmantel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Verschnitt des Rußes und einer verstärkenden anorganischen Füllung, wie zum Beispiel Siliciumdioxid umfasst.
Reifenmantel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er den Ruß in einer Menge von 30 bis 70 pce enthält.