DE69823676T2

DE69823676T2 - Reifenkomponenten die funktionalisierte Polyolefine enthalten

Info

Publication number: DE69823676T2
Application number: DE69823676T
Authority: DE
Inventors: Chen-Chy Hudson Lin
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1998-12-11
Filing date: 1998-12-23
Publication date: 2005-04-28
Anticipated expiration: 2018-12-24
Also published as: EP1008464A1; DE69823676D1; ES2221112T3; EP1008464B1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung ist auf Reifenkomponenten gerichtet, die aus vulkanisierbaren Mischungen hergestellt worden sind, die Polyolefine enthalten. Die Polyolefine sind funktionalisiert und man hat gefunden, dass die Reißfestigkeit ihrer Vulkanisate vergrößert ist, ohne die mechanischen Eigenschaften der Vulkanisate in schädlicher Weise zu beeinflussen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Off-Road-Reifen oder Reifen von Lastkraftwagen und Schwertransportern sind häufig rauen Straßenzuständen unterworfen, was ein sich wiederholendes, lokalisiertes Schlagen mit hohem Druck auf den Reifen erzeugt. Diese Spannungen können einen Ermüdungsbruch erzeugen und zu Rissbildung und -wachstum führen. Diese Verschlechterung des Reifens ist auch als Abblättern (chipping) oder Ausbrechen (chunking) der Laufoberfläche oder des Grundmaterials bezeichnet worden.
Aus einem Versuch, diese Verschlechterung zu verhindern, ist es bekannt, Verstärkungen, wie Ruß, Silicamaterialien, Silica/Silane oder kurze Fasern zu den Reifenzusammensetzungen zu geben. Man hat gefunden, dass Silica aufgrund seiner Fähigkeit, die Verlängerung von Einschnitten zu verlagern und zu unterdrücken, vorteilhaft ist, und Silane sind zugegeben worden um das Silica an ungesättigte Elastomere zu binden. Die Fasern, die zugegeben worden sind, beinhalten Nylon- und Aramid-Fasern.
Es ist ebenfalls bekannt, dass die Zugabe von Polyolefinen zu Kautschukzusammensetzungen für einige vorteilhafte Eigenschaften sorgen kann. Beispielsweise ist es bekannt, dass niedermolekulargewichtiges Polyethylen hoher Dichte und hochmolekulargewichtiges Polyethylen niedriger Dichte die Reißfestigkeit von Polybutadien- oder Naturkautschukvulkanisaten verbessern. Auf dem Gebiet der Reifen hat man ebenfalls herausgefunden, dass Polyethylen die Reißfestigkeit von unvulkanisiertem Kautschuk von Karkassenverbindungen erhöht und eine einfache Extrusion beim Kalandern ohne Scorch verhindert. Polypropylen erhöht ebenso die Festigkeit von unvulkanisiertem Butylkautschuk. Polypropylen ist auch bei der Erhöhung des statischen und dynamischen Moduls von Kautschuk ebenso wie der Reißfestigkeit des Kautschuks wirksam gewesen.
Obwohl bekannt ist, dass die Zugabe von Polyolefinen zu Kautschukzusammensetzungen für einige vorteilhafte Wirkungen sorgt, hat die Zugabe eines Polyolefins zu Reifenrezepturen bislang eine schädliche Auswirkung auf die mechanischen Eigenschaften, die Verschleißeigenschaften und auf die Hystereseeigenschaften von Reifen ebenso wie auf die Bequemlichkeit der Handhabung und die Fahreigenschaften des Reifens gehabt.
Dementsprechend bleibt ein Bedarf auf diesem Gebiet, die Reißfestigkeit von Kautschukvulkanisaten, insbesondere von denjenigen, die aus Reifenzusammensetzungen abgeleitet sind, zu verbessern, ohne die anderen Eigenschaften des Vulkanisats, der Reifenkomponente oder des Reifens zu opfern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Reifen mit erhöhter Reißfestigkeit zur Verfügung zu stellen, wobei die Reifenkomponente weniger anfällig für Abblättern und Ausbrechen (bzw. Abplatzen von Teilen der Reifenlauffläche, chunking) ist, ohne die mechanischen Eigenschaften und die Verschleißeigenschaften der Reifenkomponente wesentlich zu beeinträchtigen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Reifenkomponente mit erhöhter Reißfestigkeit zur Verfügung zu stellen, wobei die Reifenkomponente weniger anfällig für Abblättern oder Ausbrechen ist, ohne die Hystereseeigenschaften der Reifenkomponente wesentlich zu beeinträchtigen.
Mindestens eine oder mehrere der vorgenannten Aufgaben zusammen mit ihren Vorteilen gegenüber dem bekannten Stand der Technik auf dem Gebiet von Reifenkomponenten und Zusammensetzungen zu ihrer Herstellung, die aus der folgenden Beschreibung ersichtlich werden sollen, werden durch die Erfindung gelöst, wie sie nachfolgend beschrieben und beansprucht wird.
Im Allgemeinen stellt die vorliegende Erfindung eine Reifenkomponente mit verbesserter Reißfestigkeit zur Verfügung, umfassend: einen vulkanisierten Kautschuk und bis zu 35 Gew.-Teile funktionalisiertes Polyolefin pro 100 Gew.-Teile Kautschuk, enthaltend funktionalisiertes Polypropylen oder funktionalisiertes Propylen-Ethylen-Copolymer, enthaltend 1,5 bis 25 Gew.-% von Ethylen stammender Einheiten, wobei das funktionalisierte Polyolefin mindestens eine Funktionalität enthält, die von Maleinsäureanhydrid, Acrylsäure oder Epoxiden stammt.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Man hat nun gefunden, dass die Zugabe eines funktionalisierten Polyolefins zu vulkanisierbaren Mischungen, die zur Herstellung von Reifen nützlich sind, Reifen und Reifenkomponenten mit erhöhter Reißfestigkeit zur Verfügung stellt, ohne die mechanischen Eigenschaften, die Verschleißeigenschaften und die Hystereseeigenschaften des Reifenkautschuks wesentlich zu beeinträchtigen. Bemerkenswerterweise sind die mechanischen Eigenschaften der Reifenkomponente nach der Wärmealterung durch die Zugabe des funktionalisierten Polyolefins nicht wesentlich verschlechtert. Dementsprechend betrachtet die vorliegende Erfindung vulkanisierbare Mischungen, Reifenrezepturen, Vulkanisate, Reifenkomponenten und Reifen eingehend, die ein funktionalisiertes Polyolefin enthalten. Die Anwendung der vorliegenden Erfindung ist insbesondere bei Grundmaterialrezepturen nützlich. Sofern sich jedoch die Erhöhung der Reißfestigkeit nicht schädlich auf die Verschleißeigenschaften, die mechanischen Eigenschaften sowie die Hystereseeigenschaften des Kautschuks auswirkt, kann die Anwendung der vorliegenden Erfindung auch bei den Laufflächen und Seitenwandmaterialien eingesetzt werden. Darüber hinaus sollte es sich verstehen, dass man die Anwendung der vorliegenden Erfindung für Off-Road-Reifen oder die Reifen von Lastkraftwagen oder Schwertransportern für besonders vorteilhaft hält, obwohl man glaubt, dass die Anwendung der vorliegenden Erfindung andere Reifen, wie Reifen von Personenkraftwagen, verbessern wird.
Die funktionalisierten Polyolefine, die in dieser Erfindung nützlich sind, beinhalten funktionalisiertes Polypropylen und funktionalisierte Propylen-Ethylen-Copolymere, die 1,5 bis 25 Gew.-% von Ethylen stammende Einheiten enthalten. Die Propylen-Ethylen-Copolymere können einfach als Copolymere bezeichnet werden. Im Allgemeinen enthalten die funktionalisierten Polyolefine diejenigen Polyolefine, die mindestens eine Gruppierung als eine funktionelle Gruppe enthalten. Diese Gruppierungen können beispielsweise diejenigen beinhalten, die aus Maleinsäureanhydrid, Acrylsäure und Epoxiden stammen. Maleinsäureanhydrid-funktionalisierte Polyolefine sind am meisten bevorzugt.
Im Allgemeinen sollten die Polyolefine 0,05 bis 3 Gew.-% der funktionalisierten Gruppierung enthalten. Bevorzugter sollten die Polyolefine 0,1 bis 2 Gew.-% der funktionalisierten Gruppierung enthalten und sogar noch bevorzugter 0,15 bis 0,5 Gew.-% der funktionalisierten Gruppierung.
Die funktionalisierten Polyolefine, die beim Anwenden dieser Erfindung nützlich sind, sind größtenteils kommerziell erhältlich. Diese kommerziell erhältlichen, funktionalisierten Polyolefine können durch eine Reihe von Methoden hergestellt werden. Beispielsweise kann Maleinsäureanhydrid auf ein Polypropylen-Homopolymer oder -Copolymer in der Gegenwart eines organischen Peroxids entweder in der Schmelze, im festen Zustand oder in Lösung aufgepfropft werden. Das üblichste verwendete Verfahren ist das Schmelz- oder das Festphasenverfahren. Diese Verfahren können auch als reaktive Extrusion bezeichnet werden. Für weitere Informationen über die Funktionalisierung von Polypropylen oder Propylen-Ethylen-Copolymeren mit Maleinsäureanhydrid unter Verwendung von reaktiven Extrusionstechniken kann auf Reactive Extrusion Principles and Practice, Reactive Extrusion: A Survey of Chemical Reactions of Monomers and Polymers During Extrusion Processing, Seiten 75–198, von Xanthos (1992 Hanser Verlag) sowie Molecular Characterization of Maleic Anhydride-Functionalized Polypropylene, Journal of Polymer Science, Seiten 829–842, von Roover, et al. (1995 John Wiley & Sons, Inc.) verwiesen werden.
Das Molekulargewicht der Polyolefinpolymere und -copolymere, die in dieser Erfindung verwendet werden, kann schwanken. In der Tat schwanken die Molekulargewichte kommerziell erhältlicher Polymere und Copolymere. Es ist jedoch bevorzugt, dass das Molekulargewicht der verwendeten Polyethylenpolymere und -copolymere 100.000 bis 500.000, vorzugsweise 150.000 bis 400.000 und sogar bevorzugter 175.000 bis 400.000, bestimmt unter Verwendung einer Stan dard-GPC-Analyse mit Polystyrol als Standard, beträgt. Im Allgemeinen sollte die Molekulargewichtverteilung (Mw/Mn) niedriger als 4,5, vorzugsweise niedriger als 4,0 und sogar bevorzugter niedriger als 3,8 sein.
Hinsichtlich der Polymerhauptkette des funktionalisierten Polypropylens besitzen die meisten Polypropylen-Homopolymere, die kommerziell hergestellt werden, eine isotaktische Mikrostruktur. Die Propylen-Ethylen-Copolymere können ein statistisches Copolymer oder Blockcopolymer sein. Vorzugsweise enthalten die Copolymere einige Polyethylenkristalle. Die Copolymere sollten eine größere Menge Polypropylen oder Propyleneinheiten enthalten und nur eine geringere Menge Polyethylen oder Ethyleneinheiten. Insbesondere sollten die Copolymere weniger als 40 Gew.-% Polyethlyen oder Ethyleneinheiten enthalten. Vorzugsweise sollten die Copolymere 1 bis 30 Gew.-% Polyethylen oder Ethyleneinheiten, bevorzugter 1,5 bis 25 Gew.-% Polyethylen oder Ethyleneinheiten und sogar bevorzugter 2 bis 23 Gew.-% Polyethylen oder Ethyleneinheiten enthalten.
Wie oben angemerkt, sind die meisten der funktionalisierten Polyolefine, die beim Anwenden dieser Erfindung nützlich sind, kommerziell erhältlich. Beispielsweise ist Maleinsäureanhydrid-funktionalisiertes Polypropylen von der Exon Chemical Company in Houston, Texas, unter der Warenbezeichnung EXXELOR erhältlich. Spezielle EXXELOR-Produkte enthalten EXXELOR PO 1015 und 1020. Diese modifizierten Polypropylene können in einer Spanne von Molekulargewichten bezogen werden. Es sollte sich verstehen, dass viele kommerziell erhältliche, funktionalisierte Polypropylene eine gewisse Menge Ethylen oder Ethyleneinheiten enthalten. Gewöhnlicherweise beträgt diese Menge weniger als 5 Gew.-%. Funktionalisiertes Polypropylen und Propylen-Ethylen-Copolymere sind ebenso von Elf Atochem aus Philadelphia, Pennsylvania unter der Warenbezeichnung PPC, CA 1000 oder OE707 erhältlich. OE707 ist ein Propylen- Ethylen-Copolymer, das 20 bis 25 Gew.-% Polyethylen enthält. Ferner ist funktionalisiertes Polypropylen auch von Uniroyal Chemical Co., Inc. aus Middlebury, Connecticut unter der Warenbezeichnugen Polybond 3001, 3002 oder 3150 erhältlich.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das funktionalisierte Polyolefin zu einer vulkanisierbaren Mischung gegeben, die zur Herstellung von Reifen nützlich ist. Im Allgemeinen wird das funktionalisierte Polyolefin in einer Menge von bis zu 35 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile Kautschuk (phr) gegeben. Vorzugsweise wird das funktionalisierte Polyolefin in einer Menge von 5 bis 30 Gew.-Teilen phr, bevorzugter von 10 bis 25 Gew.-Teilen phr und sogar noch bevorzugter von 15 bis 22 Gew.-Teilen phr zugegeben.
Obwohl funktionalisierte Polyolefine zu vulkanisierbaren Mischungen, die zur Herstellung von Reifen nützlich sind, gegeben werden, ändert die Anwendung dieser Erfindung die Art oder Menge anderer Ingredientien, die typischerweise in diesen vulkanisierbaren Mischungen enthalten sind, nicht. Dementsprechend ist die Anwendung dieser Erfindung nicht auf irgendeine besondere vulkanisierbare Mischung oder auf irgendein besonderes Reifen-Compoundierungsmaterial beschränkt.
Typischerweise enthalten diese vulkanisierbaren Mischungen eine Kautschukkomponente, die mit verstärkenden Füllstoffen und mindestens einem Vulkanisierungsmittel vermischt ist. Diese Zusammensetzungen enthalten typischerweise auch andere Compoundierungsadditive. Diese Additive beinhalten Beschleuniger, Öle, Wachse, Mittel, die Scorch verhindern, sowie Verarbeitungshilfen. Wie im Stand der Technik bekannt ist, beinhalten vulkanisierbare Mischungen, die synthetische Kautschuke enthalten, gewöhnlicherweise Konservierungsmittel, Weichmacheröle, Zinkoxid, gegebenenfalls klebrigmachende Harze, gegebenenfalls verstärkende Harze, gegebenenfalls Fettsäuren, gegebenenfalls Plastikatoren und gegebenenfalls Mittel, die Scorch verhindern.
Diese vulkanisierbaren Zusammensetzungen werden unter Verwendung von Mischeinrichtungen und -verfahren, die im Stand der Technik herkömmlicherweise verwendet werden, compoundiert oder vermischt. Bevorzugt wird ein ursprünglicher Masterbatch hergestellt, der die Kautschukkomponente und verstärkende Füllstoffe ebenso wie andere fakultative Additive, wie Weichmacheröl und Antioxidantien, enthält.
Gemäß dieser Erfindung ist es bevorzugt, das funktionalisierte Polyolefin während der Herstellung des ursprünglichen Masterbatch zuzusetzen. Ist dieser ursprüngliche Masterbatch einmal hergestellt, werden die Vulkanisationsmittel in die Zusammensetzung eingemischt. Diese vulkanisierbare Mischung kann dann nach gewöhnlichen Reifen-Herstellungsmethoden verarbeitet werden. Ebenso werden Reifen letztlich unter Verwendung von Standard-Kautschukhärtungsverfahren hergestellt. Zur weiteren Erläuterung des Kautschukcompoundierens und der gewöhnlicherweise verwendeten Additive kann auf The Compounding and Vulcanization of Rubber, von Stevens in Rubber Technology Zweite Auflage (1973 Van Nostrand Reihold Company) verwiesen werden, auf die hierin expressis verbis Bezug genommen wird.
Die Elastomere, die typischerweise in den vulkanisierbaren Mischungen verwendet werden, die zur Herstellung von Reifen nützlich sind, schließen sowohl natürliche als auch synthetische elastomere Kautschuke ein. Beispielsweise enthalten diese Elastomere natürlichen Kautschuk, synthetischen Polyisoprenkautschuk, Styrol/Butadien-Kautschuk (SBR), Polybutadien, Butylkautschuk, Neopren, Ethylen/Propylen-Kautschuk, Ethylen/Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), Acrylnitril/Butadien-Kautschuk (NBR), Silikonkautschuk, das Fluorelastomer, Ethylen-Acryl-Kautschuk, Ethy len-Vinylacetat-Copolymere (EVA), Epichlorhydrin-Kautschuke, chlorierten Polyethylenkautschuk, chlorsulfonierte Polyethylenkautschuke, hydrierten Nitrilkautschuk sowie Tetrafluorethylen/Propylen-Kautschuk. Wie er hierin verwendet wird, bezeichnet der Begriff Elastomer oder Kautschuk ein Gemisch aus synthetischem und natürlichem Kautschuk, ein Gemisch verschiedener synthetischer Kautschuke oder einfach eine Art von Elastomer oder Kautschuk. Auch die Elastomere, die in der Anwendung dieser Erfindung nützlich sind, enthalten sämtliche verschiedene funktionalisierte Elastomere, die herkömmlicherweise auf dem Gebiet der Reifenherstellung eingesetzt werden. Sofern die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf Offroad-Reifen oder die Reifen von Lastern und Schwertransportern gerichtet sind, ist es bevorzugt, natürlichen Kautschuk und SBR zu verwenden, wobei natürlicher Kautschuk am meisten bevorzugt ist.
Die Verstärkungsmittel, wie Ruß oder Silica, werden typischerweise in Mengen von 1 bis 100 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile Kautschuk (phr) verwendet, wobei 20 bis 80 Gew.-Teile (phr) bevorzugt und 40 bis 80 Gew.-Teile (phr) am meisten bevorzugt sind. Die Ruße können sämtliche allgemein erhältliche, kommerziell hergestellte Ruße beinhalten, jedoch sind diejenigen mit einer Oberfläche (EMSA) von mindestens 20 m²/g und bevorzugter mindestens 35 m²/g bis 200 m²/g oder darüber bevorzugt. In dieser Anmeldung verwendete Oberflächenwerte sind diejenigen, die gemäß dem ASTM-Test D-1765 unter Verwendung der Cetyltrimethylammoniumbromid (CTAB)-Methode bestimmt worden sind. Unter den nützlichen Rußen sind Ofenruß, Kanalruße und Lampenruße. Spezieller enthalten Beispiele der Ruße Superabrieb-Ofenruße (SAF), Hochabrieb-Ofenruße (HAF), Schnellextrusions-Ofenruße (FEF), feine Ofenruße (FF), Mittel-Superabrieb-Ofenruße (ISAF), Semi-Verstärkungs-Ofenruße (SRF), Mittel-Verarbeitungs-Kanalruße, harte Verarbeitungs-Kanalruße und leitende Kanalruße. Andere Ruße, die verwendet werden können, beinhalten Acetylenruße. Gemische aus zwei oder mehreren der obigen Ruße können bei der Herstellung der Rußprodukte der Erfindung verwendet werden. Typische Werte für die Oberflächen von verwendbaren Rußen sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst. Ruße

ASTM-Bezeichnung (D-1765-82a) Oberfläche (m²/g) (D-3765)

N-110 126

N-220 111

N-339 95

N-330 83

N-550 42

N-660 35
Die Ruße, die bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Kautschukcompounds verwendet werden, können in pelletisierter Form oder als nicht-pelletisierte Flockenmasse vorliegen. Vorzugsweise ist zur einheitlicheren Vermischung nicht-pelletisierter Ruß bevorzugt.
Hinsichtlich der Silicafüllstoffe kann die erfindungsgemäße vulkanisierbare Zusammensetzung vorzugsweise mit amorphem Silica (Siliciumdioxid) verstärkt sein. Silicas werden im Allgemeinen als hydratisierte Nassverfahren-Silicas bezeichnet, weil sie durch eine chemische Reaktion in Wasser hergestellt werden, aus dem sie als ultrafeine, sphärische Partikel abgeschieden werden. Diese Partikel verbinden sich stark zu Aggregaten, die sich wiederum weniger stark zu Agglomeraten zusammenschließen. Die Oberfläche, gemessen nach der BET-Methode, liefert das beste Maß des verstärkenden Charakters verschiedener Silicas. Brauchbare Silicas besitzen vorzugsweise eine Oberfläche von 32 bis 400 m²/g, wobei die Spanne von 100 bis 250 m2/g bevorzugt und die Spanne von 150 bis 220 m²/g am meisten bevorzugt ist. Der pH-Wert des Silicafüllstoffs beträgt im Allgemeinen 5,5 bis 7 oder knapp darüber, vorzugsweise 5,5 bis 6,8.
Wenn es Verwendung findet, kann das Silica in einer Menge von 1 Gew.-Teil bis 100 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile des Polymers (phr), vorzugsweise in einer Menge von 5 bis 80, phr verwendet werden. Der verwendbare obere Bereich ist durch die hohe Viskosität, die durch Füllstoffe diesen Typs vermittelt wird, begrenzt. Üblicherweise werden sowohl Ruß als auch Silica in Kombination als verstärkender Füllstoff eingesetzt. Wenn beide verwendet werden, können sie in einem Ruß:Silica-Verhältnis von 10:1 bis 1:2 zum Einsatz kommen. Einige der kommerziell erhältlichen Silica, die verwendet werden können, beinhalten Hi-Sil^® 215, Hi-Sil^® 233 und Hi-Sil^® 190, hergestellt durch PPG Industries. Auch eine Reihe nützlicher kommerzieller Güteklassen verschiedener Silicas ist von einer Reihe von Quellen einschließlich Rhone Poulenc zu beziehen. Typischerweise wird ein Haftvermittler zugegeben, wenn Silica als ein verstärkender Füllstoff verwendet wird. Ein Haftvermittler, der herkömmlicherweise verwendet wird, ist Bis[(3-(triethoxysiliyl)propyl]tetrasulfid, das von Degussa, Inc. in New York, New York, unter dem Handelsnamen SI69 kommerziell erhältlich ist.
Zusätzlich zu dem vorteilhaften erfindungsgemäßen Merkmal, das oben aufgeführt ist, können die Kosten für die Reifenherstellung, insbesondere für Geländereifen, beträchtlich verringert werden, indem die erfindungsgemäßen Formulierungen eingesetzt werden. Da funktionalisierte Polyolefine den Reifenformulierungen oder -rezepturen ohne schädliche Einflussnahme auf die endgültigen Eigenschaften des Rei fens zugesetzt werden können, erzielt die Verwendung funktionalisierter Polyolefine erhebliche Kostenersparnisse.
Um die Anwendung der vorliegenden Erfindung zu zeigen, sind die folgenden Beispiele erzeugt und getestet worden, wie es im experimentellen Teil, der nachfolgend berichtet ist, beschrieben ist.
ALLGEMEINE EXPERIMENTE
EXPERIMENT I
Materialien 1–10

Zehn Reifenmaterialien wurden gemäß der in Tabelle I aufgeführten Rezeptur hergestellt. Jede Rezeptur war dieselbe, mit Ausnahme der Abwesenheit oder Anwesenheit von Polypropylen oder funktionalisiertem Polypropylen in schwankenden Mengen. Tabelle I Reifenrezeptur

Inhaltsstoffe	Menge
Naturkautschuk	100
Polyolefin	0–30
Ruß	50
gehärtete Fettsäure	1,5–2,5
Antioxidationsmittel	1,5–2,5
Antioxidationsmittel	0,2–0,4
Schwefel	1,1–1,4
Beschleuniger	1,0–1,5
Zinkoxid	3,0–4,0
Vulkanisationsverzögerer	0,05–0,15

Materialien 2–4 enthielten Maleinsäureanhydrid-funktionalisiertes Polypropylen, Referenzmaterialien 5–7 enthielten hochmolekulargewichtiges Polypropylen und Referenzmaterialien 8–10 enthielten niedermolekulargewichtiges Polypropylen. Das Maleinsäureanhydrid-funktionalisierte Polypropylen, das verwendet wurde, war EXXELOR^® P01015, das von Exxon erhalten wurde. Diese Polypropylen enthielt 3 Gew.-% Ethylen, zeigte aber keine Polyethylenkristalle. Das verwendete Polypropylen wurde von Aldrich Chemical Company, Inc., in Milwaukee, Wisconsin, erhalten.
Jedes Material wurde in einem Innenmischer unter Verwendung von in diesem Bereich gewöhnlich verwendeten Compoundierungsmethoden compoundiert. Speziell der Naturkautschuk, Ruß, Antioxidantien, Zinkoxid und gegebenenfalls Polyolefinadditive wurden bei 50 UpM in einem Innenmischer zu einem Masterbatch vermischt. Die anfängliche Mischtemperatur betrug 132°C und die Abflusstemperatur, die nach etwa 5 Minuten auftrat, betrug etwa 180°C. Der Masterbatch wurde gekühlt und bei einer anfänglichen eingestellten Temperatur von 70°C in den Mischer zurückgegeben. Schwefel, gehärtete Fettsäure, Beschleuniger und Vulkanisationsverzögerer wurden nachfolgend eingefüllt und das Mischen wurde bei 50 UpM fortgesetzt. Nachfolgend ließ man das Gemisch bei 110°C abfließen. Jedes Material wurde dann zu Platten geformt und etwa 33 Minuten lang bei 145°C gehärtet. Tabelle II beinhaltet die Art des bei jedem Material verwendeten Polyolefins. Das Molekulargewicht bezeichnet das relative gewichtsmittlere Molekulargewicht, wie es durch GPC-Analyse bestimmt worden ist, die unter Verwendung eines Polystyrol-Standards kalibriert worden ist. Tatsächlich bezeichnen alle in dieser Bezeichnung offenbarten Molekulargewichte das relative gewichtsmittlere Molekulargewicht mit Polystyrol-Standards. Die resultierenden Vulkanisate wurden hinsichtlich verschiedener physikalischer Eigenschaften, wie in Tabelle II aufgeführt, getestet.
Wie aus den voranstehenden Daten in Tabelle II ersehen werden kann, vergrößerten sich die Reißfestigkeiten der Materialien 2–4 proportional zu der Menge des Maleinsäureanhydrid-funktionalisierten Polypropylens, die zugegeben wurde. Allerdings ist die Reißfestigkeit von Material 2 etwa 13% besser als das Kontrollmaterial, die Reißfestigkeit von Material 3 etwa 30% besser als das Kontrollmaterial und die Reißfestigkeit von Material 4 etwa 50% besser als das Kontrollmaterial. Dies ist insofern maßgeblich, als diese verbesserten Eigenschaften die mechanischen Eigenschaften, Abriebeigenschaften und Hysterese bei hohen Temperaturen nicht schädlich beeinflussten. Da Hysterese in Verbindung zum Wärmeaufbau während des Reifeneinsatzes auf der Straße steht, ist es wünschenswert, eine niedrige Hysterese (tangens δ) bei höheren Temperaturen zu besitzen. Die erfindungsgemäßen Materialien weisen nur eine Hystereseerhöhung von etwa 4% auf, die Vergleichsmaterialien zeigen jedoch eine Erhöhung, die 14% betrug.
Hinsichtlich der Referenzmaterialien 5, 6 und 7, die nicht-funktionalisiertes Polypropylen mit einem Molekulargewicht von etwa 250.000 enthielten, wurde ebenso eine Erhöhung in der Reißfestigkeit beobachtet, die proportional zu der Menge Polypropylen war, die zugegeben wurde. Jedoch waren Zugeigenschaften, mechanische Eigenschaften und Abriebeigenschaften verschlechtert. Ebenso waren die mechanischen Eigenschaften der Materialien mit niedermolekulargewichtigem Polypropylen, d.h. Referenzmaterialien 8–10, schlechter als die des Kontrollmaterials. Die Zug- und Abriebeigenschaften jedes Materials wurden ebenfalls nach 24-stündiger Wärmealterung bei 100°C bestimmt. Tabelle III enthält diese Daten.
Die Daten in Tabelle III zeigen die Nützlichkeit der vorliegenden Erfindung bei Offroad-Reifen oder Reifen für Lastwagen und Schwertransporter, weil die diesen Reifen verliehenen, mechanischen Eigenschaften viel Wärme erzeugen. Diese Reifen arbeiten daher über lange Zeiträume unter Bedingungen hoher Wärme, was typischerweise weitere Wärmealterung der Reifen verursacht. Die Fähigkeit dieser Reifen, ihre physikalischen und mechanischen Eigenschaften nach der Wärmealterung zu erhalten, ist daher eine wesentliche Eigenschaft.
Bezogen auf die Daten in Tabelle III verursachte die Zugabe von funktionalisiertem Polypropylen proportional eine gewisse Erniedrigung in den physikalischen und mechanischen Eigenschaften der Materialien 2–4. Diese Erniedrigung in den physikalischen Eigenschaften war jedoch unwesentlich, verglichen zu der bei denjenigen Materialien beobachteten Erniedrigung, die nicht-funktionalisiertes Polypropylen enthielten, d.h. Referenzmaterialien 5–10.
EXPERIMENT II
Materialien 11–15
Auf eine ähnliche Weise wie es in Experiment I beschrieben wurde, wurde ein zweiter Satz Materialien hergestellt und getestet. Wiederum war jedes Material identisch mit der Ausnahme der Anwesenheit oder Abwesenheit von Polypropylen oder funktionalisierten Propylen-Ethylen-Copolymeren. Tabelle I zeigt die verwendete Reifenrezeptur. Tabelle IV zeigt die Art und Menge des verwendeten Polypropylens ebenso wie die vor der Wärmealterung erhaltenen analytischen Ergebnisse.
Das Maleinsäureanhydrid-funktionalisierte Polypropylen, das in den Materialien 12 und 13 verwendet wurde, wurde von Exxon unter der Warenbezeichnung EXXELOR^® PO1015, wie in Experiment I verwendet, bezogen und das für Materialien 14 und 15 verwendete wurde von Elf Atochem unter der Warenbezeichnung OE707 bezogen. Die OE707-Copolymere enthielten 23 Gew.-% Ethylen und zeigten Polyethylenkristalle. Eine DSC-Thermoanalyse zeigte nämlich Peaks um etwa 121°C und durch Verwendung einer Röntgendiffraktometrie-Analyse wurden Peaks bei 2θ = 21,64 (PE (110)) und 2θ = 24,03 (PE (200)), bezogen auf orthorhombische PE-Kristallstruktur, beobachtet. Die Materialien wurden wie in Experiment I compoundiert, zu Platten geformt und nachfolgend etwa 33 Minuten lang bei 145°C gehärtet. Zusätzlich zu dem Test, der bei 100°C durchgeführt wurde, wurden die physikalischen und mechanischen Eigenschaften bei 23°C gemessen.
Tabelle IV Physikalische und mechanische Eigenschaften
Tabelle IV (Fortsetzuzng)
Wie bei dem vorherigen Experiment verursachte die Zugabe von funktionalisierten Propylen-Ethylen-Copolymeren eine erhöhte Reißfestigkeit bei 100°C ebenso wie bei 23°C. Diese erhöhte Reißfestigkeit wurde ohne wesentliche Verschlechterung in den physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Vulkanisats erzielt. Obwohl die Hysterese bei Zugabe von funktionalisiertem Polyolefin erhöht ist, wurde die Erhöhung durch eine Erhöhung im Modul bei 50% aufgewogen. Allerdings war der Wärmeindex der Materialien 12–15 niedriger als der des Kontrollmaterials 11. Der Wärmeindex ist das Verhältnis von Hystereseverlust bei 100°C zum Modul bei 50%. Der in Tabelle IV berechnete Wärmeindex war tangens δ bei 100°C/Modul bei 50% (Ringzug 100°C). Es sollte selbstverständlich sein, dass höhere Moduli einem niedrigeren Deformierungspotential entsprechen, das eine Erhöhung in der Hysterese aufwiegt.
Die mechanischen Eigenschaften und Abriebeigenschaften jedes der Materialien 11–15 wurden auch nach einer 24-stündigen Wärmealterung bei 100°C bestimmt. Tabelle V enthält die nach der Alterung erhaltenen Daten.
Tabelle V Physikalische und mechanische Eigenschaften nach Wärmealterung
Tabelle V bestätigt, dass die Zugabe von funktionalisierten Propylen-Ethylen-Copolymeren keine wesentliche Verschlechterung in den physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Kautschuks nach der Wärmealterung hervorruft.
EXPERIMENT III
Materialien 16–19

Vier zusätzliche Reifenmaterialien wurden unter Verwendung von Styrol-Butadien-Copolymeren als Grundkautschuk hergestellt. Die Rezeptur, die verwendet wurde, ist in Tabelle VI aufgeführt. Jede Rezeptur war dieselbe mit der Ausnahme der Abwesenheit oder Anwesenheit von Polypropylen oder funktionalisierten Polyolefinen in unterschiedlichen Mengen. Tabelle VI Reifen-Rezeptur

Inhaltsstoffe	Menge
SBR-Kautschuk	100
Polyolefin	0–30
Ruß (HAF)	50
gehärtete Fettsäure	2
Weichmacheröl	10
Antioxidationsmittel	1
Wachs	1
Beschleuniger	1
Beschleuniger	0,5
Schwefel	1,3
Zinkoxid	3

Material 16 wurde als eine Kontrolle verwendet und enthielt keine Polyolefine; Material 17 enthielt Maleinsäureanhydrid-funktionalisiertes Polypropylen, das von Exxon unter der Warenbezeichnung EXXELOR^® PO1015 erhalten wurde.
Material 18 enthielt ein weiteres Maleinsäureanhydridfunktionalisiertes Propylen-Ethylen-Copolymer, das von Elf Atochem unter der Warenbezeichnung OE 707 erhalten wurde.
Referenzmaterial 19 enthielt ein nicht-funktionalisiertes Polypropylen, das von Aldrich Chemical Company erhalten wurde. Diese Materialien wurden compoundiert, zu Platten geformt und nachfolgend etwa 33 Minuten lang bei etwa 145°C wie in Experiment I gehärtet. Die physikalischen und mechanischen Eigenschaften wurden bei 23°C und 100°C vor und nach der Wärmealterung gemessen. Tangens δ bei 0°C, 50°C und 100°C wurde ebenso bestimmt und auch der Abrieb index für jedes Material. Tabelle VII zeigt die Art und Menge des verwendeten Polyolefins ebenso wie die vor der Wärmealterung erhaltenen analytischen Ergebnisse.
Tabelle VII Physikalische und mechanische Eigenschaften
Wie bei den vorherigen Experimenten verursachte die Zugabe von Polypropylen eine erhöhte Reißfestigkeit bei 23°C und 100°C. Obwohl die Verwendung von nicht-funktionalisiertem Polypropylen dieses Ziel erreichte, verschlechterte das funktionalisierte Polyolefin die physikalischen und mechanischen Eigenschaften der gehärteten Vulkanisate nicht so sehr wie es das nicht-funktionalisierte Polypropylenadditiv tat. Es sollte selbstverständlich sein, dass tangens δ bei 0°C gewöhnlicherweise eine voraussagende Kennzahl der Nässetraktion ist. Der höhere tangens δ bei 0°C zeigt eine bessere Traktion an. Tangens δ bei 50°C ist ein Indikator des Rollwiderstands, wobei ein niedriger tangens δ-Wert den verringerten Widerstand anzeigt und tangens δ bei 100°C ist gewöhnlicherweise eine voraussagende Kennzahl des Wärmeaufbaus.
Wie oben angemerkt, wurde jede der vulkanisierten Materialien einer etwa 24-stündigen Wärmealterung bei 100°C unterworfen. Tabelle VIII führt die nach der Wärmealterung erhaltenen Daten auf.
Tabelle VIII Physikalische und mechanische Eigenschaften nach der Wärmealterung
Tabelle VIII bestätigt, dass die Zugabe des funktionalisierten Polypropylens keine wesentliche Verschlechterung in den physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Kautschuks nach der Wärmealterung verursacht. Ebenso bestätigt Tabelle VIII, dass die Zugabe von Polypropylen zu einer reifen Rezeptur, die Styrol-Butadien-Copolymere als Grundkautschuk enthält, die Abriebeigenschaften des Vulkanisats sogar nach der Wärmealterung erhöht.
EXPERIMENT IV
Materialien 20–23

Vier Reifenmaterialien wurden gemäß der in Tabelle IX aufgeführten Rezeptur hergestellt. Bemerkenswerterweise enthält diese Rezeptur Styrol-Butadien-Copolymere als Grundkautschuk und Silica als ausschließlichen Füllstoff. Jede Rezeptur war identisch, mit der Ausnahme der Abwesenheit und Anwesenheit von Polypropylen oder funktionalisiertem Polyolefin. Tabelle IX Reifenrezeptur

Inhaltsstoffe Menge	(Gewichtsteile)
SBR-Kautschuk	96
Naturkautschuk	20
Polyolefin	0–30
Silica	80
gehärtete Fettsäure	2
Weichmacheröl	20
Silan	8
Wachs	1,7
Antioxidationsmittel	0,95
Antioxidationsmittel	1,5
Beschleuniger	0,5
Beschleuniger	1,5
Schwefel	1,7
Zinkoxid	2,5
Vulkanisationsverzögerer	0,25

Der Styrol-Butadien-Copolymerkautschuk wurde von Firestone Synthetic Rubber Company unter der Warenbezeichnung D753 erhalten. Das Silica, das verwendet wurde, wurde von PPG Industries, Inc. unter der Warenbezeichnung Highsil 190 erhalten. Das verwendete Silan war Bis[3-(triethoxysilyl)propyl]tetrasulfid und wurde von der Degussa AG, BRD, unter der Markenbezeichnung Verstärkungsmittel SI69 erhalten. Die anderen Inhaltsstoffe werden herkömmlicherweise in der Reifenindustrie eingesetzt und sind von einer Reihe von Quellen erhältlich. Die Inhaltsstoffe wurden einheitlich in jedem Material verwendet, mit der Ausnahme der Abwesenheit oder Anwesenheit von Polypropylen oder funktionalisierten Polyolefinen.
Material 20 enthielt kein Polyolefinadditiv und wurde daher als eine Kontrolle verwendet; Material 21 enthielt funktionalisiertes Polypropylen, das von Exxon unter der Warenbezeichnung EXXELOR^® P1015 erhalten wurde. Material 22 enthielt ein funktionalisiertes Propylen-Ethylen-Copolymer, das von Elf Atochem unter der Warenbezeichnung OE707 erhalten wurde. Referenzmaterial 23 enthielt ein nichtfunktionalisiertes Polypropylen, das von Aldrich Chemicals erhalten wurde. Jedes Material wurde in einem Innenmischer unter Verwendung von in diesem Gebiet üblicherweise eingesetzten Compoundierungsverfahren compoundiert und speziell wurden die Kautschuke, das Silica, die gehärtete Fettsäure, das Weichmacheröl, das Wachs, die Antioxidationsmittel, das Zinkoxid, der Vulkanisationsverzögerer und die optionalen Polyolefinadditive in einem Innenmischer bei etwa 50 UpM beigemischt. Die anfängliche Temperatur wurde auf etwa 110°C eingestellt und man ließ die Zusammensetzung bei etwa 170°C ablaufen. Das Gemisch wurde daraufhin abgekühlt und das Silan wurde zugegeben. Das Mischen wurde etwa 1 Minute lang bei etwa 50 UpM forgesetzt, bis man bei etwa 155°C ablaufen ließ. Das Gemisch wurde wiedergekühlt, der Schwefel und die Beschleuniger wurden zugegeben und das Mischen wurde etwa 30 Sekunden lang forgesetzt, bis man bei etwa 110°C ablaufen ließ. Jedes Material wurde dann zu Platten geformt und bei etwa 145°C etwa 33 Minuten lang gehärtet. Die resultierenden Vulkanisate wurden auf unterschiedliche physikalische Eigenschaften getestet, wie es in Tabelle X aufgeführt ist.
Tabelle X Physikalische und mechanische Eigenschaften vor der Wärmealterung
Die in Tabelle X aufgeführten Daten zeigen, dass Polypropylen dazu in der Lage ist, die Reißfestigkeit von Styrol-Butadien-Copolymer-Vulkanisaten, die ausschließlich mit Silica gefüllt sind, zu verbessern. Bemerkenswerterweise erzielte die Verwendung von funktionalisierten Polyolefinen jedoch eine verbesserte Reißfestigkeit bei höheren Temperaturen als nicht-funktionalisiertes Polypropylen.
Wie bei den vorhergehenden Experimenten wurde jedes der vulkanisierten Materialien einer etwa 24-stündigen Wärmealterung bei 100°C unterzogen. Tabelle XI führt die nach der Wärmealterung erhaltenen Daten auf.
Tabelle XI Physikalische und mechanische Eigenschaften nach der Wärmealterung
Auf Basis der Daten in Tabelle XI sollte es offensichtlich sein, dass die Verwendung von funktionalisierten Polyolefinen die Reißfestigkeit der mit Silica gefüllten Styrol-Butadien-Vulkanisate verbesserte, ohne die Eigenschaften des Vulkanisats nach der Wärmealterung ernstlich herabzusetzen. Allerdings übertraf die Verwendung des funktiona lisierten Polyolefins die Verwendung des nicht-funktionalisierten Polypropylens.
EXPERIMENT V
Die gleiche Reifenrezeptur, die in Experiment I zum Einsatz kam, wurde verwendet um sechs zusätzliche Materialien herzustellen, mit der Ausnahme, dass synthetisch hergestelltes hochgradiges cis-Polyisopren den in Experiment I verwendeten Naturkautschuk ersetzt. Dieses Polyisopren wurde von der Goodyear Tire & Rubber Company unter dem Markennamen NATSYN 2200 erhalten. Wie bei den vorherigen Experimenten war jedes Material gleich, mit der Ausnahme der Abwesenheit oder Anwesenheit von Polypropylen oder funktionalisierten Polyolefinen. Tabelle XII zeigt die Art und Menge des verwendeten Polypropylens ebenso wie die vor der Wärmealterung erhaltenen analytischen Ergebnisse.
Die Daten in Tabelle XII sind den Daten in Tabelle II sehr ähnlich, bei denen Naturkautschuk verwendet wurde. D.h., die Verwendung von funktionalisierten und nicht-funktionalisierten Polyolefinen verbessert die Reißfestigkeit des synthetisch hergestellten, hochgradigen cis-Polyisoprens.
Wie bei den in Experiment I hergestellten Vulkanisaten wurden die Vulkanisate dieses Experiments einer etwa 24-stündigen Wärmealterung bei etwa 100°C unterworfen. Tabelle XIII zeigt die nach der Wärmealterung erhaltenen Daten.
Die Daten in Tabelle XIII sind ebenfalls mit den in Experiment I erhaltenen Daten konsistent, wobei Naturkautschuk zum Einsatz kam, d.h. die Verwendung funktionalisierter Polyolefine übertraf die Verwendung von nicht-funktionalisiertem Polypropylen, insbesondere hinsichtlich der nach der Wärmealterung erhaltenen physikalischen Eigenschaften.
ANALYTISCHE VERFAHREN
Die mechanischen Zugeigenschaften wurden unter Verwendung des in der ASTM-D 412 beschriebenen Standardverfahrens bei 23 und 100°C gemessen. Die verwendeten Rundringe wiesen eine Breite von 1,27 mm (0,05 inch) und eine Dicke von 1,905 mm (0,075 inch) auf. Eine spezielle Messlänge von 25,4 mm (1,0 inch) wurde für den Zugtest verwendet.
Die Reißfestigkeiten der vulkanisierten Materialien wurden unter Verwendung des ASTM D-624-Verfahrens bei 23 und 100°C gemessen. Die Testproben waren runde, an zwei Punkten am inneren Durchmesser eingekerbte Ringe. Die Ringe wiesen eine Breite von 6,35 mm (0,25 inch), eine Dicke von 2,54 mm (0,10 inch) auf und besaßen einen inneren Durchmesser von 44 mm und einen äußeren Durchmesser von 57,5 mm. Jede Probe wurde bei einer spezifischen Messlänge von 44,45 mm (1,750 inch) getestet.
Die tan δ-Daten wurden unter Verwendung eines Rheometrics Dynamic Analyzers und eines Stufentestverfahrens mit dynamischer Temperatur erhalten. Die zur Durchlaufzeit mit dynamischer Temperatur verwendeten Testproben waren rechteckige Platten mit jeweils einer Breite von 12,7 mm (0,5 inch), einer Länge von 38,1 mm (1,5 inch) und einer Dicke von 2,54 mm (0,1 inch). Die folgenden Testbedingungen wurden verwendet: Frequenz 31,4 rad/s, eine Dehnung von 0,2% wurde für den Temperaturbereich von –70°C bis –10°C verwendet, während eine 2%ige Dehnung für den Temperaturdurchlauf von –10°C bis 100°C verwendet wurde.
Die Abriebbeständigkeit jeder Testprobe wurde durch Wiegen der Abriebmenge während des Lambourn-Tests bewertet. Der Abriebindex wurde aus dem Verhältnis des Gewichtsverlusts der Kontrollprobe zu dem der getesteten Probe erhalten. Proben mit höheren Abriebsindices besaßen bessere Abriebbständigkeitseigenschaften. Die für den Lambourn-Test verwendeten Proben waren kreisförmige Ringe mit einem inneren Durchmesser von 22,86 mm (0,9 inch), einem äußeren Durchmesser von 48,26 mm (1,9 inch) und einer Dicke von 4,953 mm (0,195 inch). Die Testproben wurden auf einer Achse angebracht und bei einem Gleitverhältnis von 95% gegen eine bewegte Abrieboberfläche betrieben. Formulierung 1 wurde als Kontrolle verwendet.
Röntgen-Diffraktionsmessungen wurden verwendet um die Kristallstrukturen der Polymere zu untersuchen und zu charakterisieren. Die Messungen wurden nach der Reflexionsmethode bei Raumtemperatur unter Verwendung des Rigaku-Diffraktometers durchgeführt. Die Konfigurationen für den Röntgen-Messungsaufbau sind: Strahlungsquelle: Cu-Kα mit Ni-Filter; Spannung: 30 kV; Stromstärke: 20 mA; Abweichungsspalt: 1°; Aufnahmespalt: 0,3 mm; Streuspalt: 1°; Streubereich: 2θ: 10°–30°; Messstufenweite: 0,05°. Die Proben wurden bei 200°C unter einem Druck von 34475 · 10³ N/m² (5000 psi) 20 Minuten lang wärmegeformt und nachfolgend langsam auf Raumtemperatur abgekühlt. Scheiben mit einer Dicke von 2 mm und einem Durchmesser von 25,4 mm (1 inch) wurden gebildet. Diese Probescheibe wurde dann zugeschnitten, damit sie zur Messung in den Probehalter passt. Das Polypropylen wurde als monokline α-Kristallphase mit Einheitszellparametern von a = 6,665 Å, b = 20,96 Å und α = γ = 90° und β = 99,39° identifiziert. Das Polyethylen wird orthorhombische Kristallphase mit Einheitszellparametern von a = 7, 406 Å, b = 4, 935 Å, c = 2, 547 Å und α = β = γ = 90° gekennzeichnet.
Die thermische Analyse wurde auf einem TA-Instrument DSC 2910-Differential-Scan-Kalorimeter durchgeführt. Proben von etwa 10 mg wurden mit einer Geschwindigkeit von 10°C/Minute unter einem Fluss von Stickstoffgas erwärmt. Die Schmelzeigenschaften, wie z.B. die Schmelztemperatur und die Schmelzwärme, wurden aufgezeichnet.
Die NMR-Analyse wurde verwendet um die Ethylen- und Propylenzusammensetzung in den Copolymeren zu ermitteln. Die ¹³C-NMR-Messungen wurden bei 130°C unter Verwendung eines Varian Gemini 300 NMR-Spektrometers durchgeführt. Die Polymerproben wurden in deuteriertem o-Dichlorbenzol gelöst. Die Signalzuordnung erfolgte gemäß der Literatur.
Durch Titration der Säuregruppen wurden die Maleinsäureanhydrid-Gehalte in den rohen, funktionalisierten Polyolefinen bestimmt. Etwa 1 g des Polymers wurde in 100 ml Toluol bei der Rückflusstemperatur gelöst. 200 μl Wasser wurden bei Rückfluss zugegeben. Daraufhin wurden die Säuregruppen mit Alkalilösung titriert, was die Maleinsäureanhydrid-Gehalte ergab. 1% Phenolphthalein in Methanol wurde als Indikator verwendet und 0,0325 N Kaliumhydroxid in Methanol/Benzylalkohol 1/9 (Vol./Vol.) wurde als Alkalilösung verwendet.
Das GPC-Verfahren wurde zur Bestimmung des relativen Molekulargewichts und seiner Verteilung verwendet. Trichlorbenzol fungierte als Lösungsmittel zur Lösung des Polyolefins. GPC-Messungen wurden bei 135°C durchgeführt. Als Kalibrierung wurden Polystyrol-Standards verwendet und die Molekulargewichte der Proben wurden bezüglich dieser Kalibrierung ermittelt.
Somit sollte es offensichtlich sein, dass die Verwendung funktionalisierter Polyolefine bei der Erhöhung der Reißfestigkeit von Reifenmaterialien hochgradig wirksam ist. Die Erfindung ist für Off-Road-Reifen oder Reifen von Lastkraftwagen und für Reifen von Schwertransportern besonders geeignet, aber nicht notwendigerweise darauf beschränkt. Darüber hinaus ist die Erfindung zur Verwendung in Grundmaterialkomponenten für Reifen geeignet, kann aber bei der Herstellung anderer Reifenkomponenten verwendet werden.
Auf Grundlage der voranstehenden Offenbarung sollte es nun ersichtlich sein, dass die Verwendung der funktionalisierten Polyolefine in Reifenrezepturen oder -formulierungen die oben aufgeführten Aufgaben erfüllen wird. Es sollte daher offensichtlich sein, dass sämtliche offenkundigen Variationen in den Rahmen der beanspruchten Erfindung fallen, und die Auswahl spezieller Komponentenelemente kann somit ohne Abweichung vom hierin offenbarten und beschriebenen Erfindungsgedanken bestimmt werden.

Claims

Reifenkomponente, umfassend: einen vulkanisierten Kautschuk und bis zu 35 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Kautschuk eines funktionalisierten Polyolefins, enthaltend funktionalisiertes Polypropylen oder funktionalisiertes Propylen-Ethylen-Copolymer, enthaltend 1,5 bis 25 Gew.-% von Ethylen stammender Einheiten, wobei das funktionalisierte Polyolefin mindestens eine Funktionalität enthält, die von Maleinsäureanhydrid, Acrylsäure oder Epoxiden stammt.
Reifenkomponente, hergestellt durch die Schritte, umfassend: Vulkanisieren einer Kautschukcompoundmasse, die umfasst: einen Kautschuk, einen Füllstoff, ein Vulkanisierungsmittel und ein funktionalisiertes Polyolefin, enthaltend funktionalisiertes Polypropylen oder funktionalisiertes Propylen-Ethylen-Copolymer, enthaltend 1,5 bis 25 Gew.-% von Ethylen stammender Einheiten, wobei des funktionalisierte Polyolefin mindestens eine Funktionalität enthält, die von Maleinsäureanhydrid, Acrylsäure oder Epoxiden stammt.
Reifenkomponente nach Anspruch 1 oder 2, worin das funktionalisierte Polyolefin Maleinsäureanhydrid-funktionalisiertes Polypropylen ist.
Reifenkomponente nach Anspruch 1 oder 2, worin die Reifenkomponente eine Reifenlauffläche ist.
Reifenkomponente nach Anspruch 4, worin die Reifenkomponente ferner einen Siliciumdioxidfüllstoff umfasst.
Reifenkomponente nach Anspruch 1 oder 2, worin die Komponente 5 bis 30 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Kautschuk des funktionalisierten Polyolefins umfasst.
Reifenkomponente nach Anspruch 6, worin die Komponente 15 bis 30 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Kautschuk des funktionalisierten Polyolefins umfasst.
Reifenkomponente nach Anspruch 1 oder 2, worin das funktionalisierte Polyolefin Maleinsäureanhydrid-modifiziertes Propylen-Ethylen-Copolymer ist.
Reifenkomponente nach Anspruch 1 oder 2, worin das funktionalisierte Polyolefin ein Molekulargewicht von 175000 bis 400000, bestimmt unter Verwendung von GPC mit einem Polystyrolstandard, besitzt.
Reifenkomponente nach Anspruch 5, worin der Siliciumdioxidfüllstoff in einer Menge von 5 bis 80 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Kautschuk vorliegt.
Reifenkomponente nach Anspruch 10, ferner umfassend ein Siliciumdioxidkupplungsmittel.