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Dokumentenidentifikation DE60218377T2 29.11.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001254786
Titel Reifen mit Lauffläche aus einer Elastomerzusammensetzung, die Russ enthält, welcher an der Oberfläche Siliziumbereiche aufweist
Anmelder The Goodyear Tire & Rubber Co., Akron, Ohio, US
Erfinder Drvol, Charles Edward, Tallmadge, OH 44278, US;
Taylor, Sherman Lee, North Canton, OH 44720, US;
Linster, Tom Dominique, 9370 Gilsdorf, LU;
Rodgers, Michael Brendan, Copley, OH 44321, US;
Ozel, Fahri, 8480 Eischen, LU
Vertreter Kutsch, B., Dipl.-Phys., Pat.-Anw., Colmar-Berg, LU
DE-Aktenzeichen 60218377
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 24.04.2002
EP-Aktenzeichen 021004056
EP-Offenlegungsdatum 06.11.2002
EP date of grant 28.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.11.2007
IPC-Hauptklasse B60C 1/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse C08K 9/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   C08K 5/548(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   C08L 21/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Es wird ein Reifen verschafft mit einer umfangsgerichteten Lauffläche aus einer mit einem Carbon Black-/Silika-Kompositmaterial verstärkten Kautschukzusammensetzung auf Basis von cis-1,4-Polyisopren, wobei besagtes Carbon Black-/Silika-Kompositmaterial ein behandeltes Carbon Black ist, das siliciumhaltige Bereiche, nämlich Bereiche von Silika, in erster Linie an der Oberfläche des Carbon Black aufweist, wo besagte Silikabereiche wenigstens 50 Prozent der Carbon Black-Oberfläche bedecken, und wobei besagte Kautschukzusammensetzung ein Koppelmittel wie Bis(3-triethoxysilylpropyl)polysulfid enthält, das einen Durchschnitt von 2 bis 2,6 verbindenden Schwefelatomen in seiner Polysulfidbrücke enthält, unter Ausschluss eines Bis(3-trialkoxysilylalkyl)polysulfids mit einem Durchschnitt von höher als 2,6 Schwefelatomen in seiner Polysulfidbrücke wobei besagte Kautschukzusammensetzung null bis zu einem Maximum von 15 ThK unmodifiziertes Carbon Black enthält und wobei besagte Kautschukzusammensetzung null bis zu einem Maximum von 10 ThK ausgefälltes Silika enthält und unter Ausschluss jedweden anderen Carbon Blacks und jedweden anderen Silikas ist.

Hintergrund der Erfindung

Reifen werden typisch aus Laufflächen aus Kautschukzusammensetzungen auf Elastomerbasis hergestellt, welche herkömmlich Carbon Black-verstärkt sind. Manchmal können Reifenlaufflächen-Kautschukzusammensetzungen auch mit Silika verstärkt werden, durch Anwendung einer Kombination individueller Silika- und Carbon Black-Partikel. Typischerweise ist das Silika ein ausgefälltes Silika.

Oft werden Kopplungsmittel mit ausgefälltem Silika verwendet, um bei seiner Verstärkung von Elastomeren, mit denen das Silika gemischt wird, zu helfen. Die Nutzung von Silikakopplern für solchen Zweck ist den Fachleuten in solcher Technik geläufig.

Historisch ist behandeltes Carbon Black, insbesondere siliciumbehandeltes Carbon Black, zur Verwendung als Verstärkung verschiedener dienbasierter Elastomerzusammensetzungen für Reifenlaufflächen vorgeschlagen worden. Historisch war solch behandeltes Carbon Black ein mit Silika co-abgerauchtes Carbon Black, um ein Carbon Black-Kompositmaterial zu erzeugen, das Silikabereiche in erster Linie an der Oberfläche des Carbon Blacks enthält. Siehe beispielsweise US-A-6,172,137; 6,160,047; 6,090,880 und 6,028,137.

In der Beschreibung dieser Erfindung bezieht sich der Begriff "ThK", wo er hierin verwendet wird, und gemäß konventioneller Praxis, auf "Teile eines jeweiligen Materials pro 100 Gewichtsanteile Kautschuk, oder Elastomer".

In der Beschreibung dieser Erfindung können die Begriffe "Kautschuk" und "Elastomer", falls hierin verwendet, austauschbar verwendet sein, wenn nicht anderweitig vorgeschrieben. Die Begriffe "Kautschukzusammensetzung", "Kautschukmasse" und "Kautschukverbindung", falls hierin verwendet, werden austauschbar verwendet, um auf "Kautschuk, der mit verschiedenen Inhaltsstoffen und Materialien gemischt oder vermischt wurde" zu verweisen, und solche Begriffe sind den Fachleuten in der Kautschukmisch- oder Kautschukverbindungstechnik geläufig.

Zusammenfassung und Praxis der Erfindung

In Übereinstimmung mit dieser Erfindung wird ein Reifen verschafft, der eine umfangsgerichtete Lauffläche aus einer Kautschukzusammensetzung aufweist, welche, auf Basis von Teilen pro Gewicht pro 100 Gewichtsteile Kautschuk (ThK) umfasst:

  • (A) 70 bis 95 ThK cis-1,4-Polyisopren-Naturkautschuk und entsprechend 5 bis 30 ThK cis-1,4-Polybutadien, wobei besagte Elastomere unter Ausschluss funktionalisierter Elastomere sind und unter Ausschluss gekoppelter Elastomere sind;
  • (B) 30 bis 110, alternativ 30 bis 90, ThK Verstärkungsfüllstoff, zusammengesetzt aus einem Carbon Black-/Silika-Kompositmaterial, aufweisend Carbon Black, das siliciumhaltige Bereiche in erster Linie an seiner Oberfläche enthält, wobei besagte Bereiche Silika aufweisen, wobei besagte Bereiche wenigstens 10 Gewichtsprozent besagten Carbon Black-/Silika-Kompositmaterials enthalten, wobei wenigstens 50, und in einem Bereich von 50 bis 65, Prozent der Oberfläche besagten Carbon Blacks von besagten Bereichen bedeckt ist und wobei besagte Silikas an der Oberfläche besagten Carbon Blacks Hydroxylgruppen (z.B. Silanolgruppen) an ihren Oberflächen enthalten; und
  • (C) ein Kopplungsmittel wie Bis (3-triethoxysilylpropyl)polysulfid, das einen Durchschnitt von 2 bis 2,6 Schwefelatomen in seiner Polysulfidbrücke enthält, wobei besagtes Kopplungsmittel unter Ausschluss von Bis(3-alkoxysilylalkyl)polysulfid mit einem Durchschnitt von höher als 2,6, und insbesondere einem Durchschnitt von höher als 3,5, Schwefelatomen in seiner Polysulfidbrücke ist;

    wobei besagte Kautschukzusammensetzung null bis zu einem Maximum von 15 ThK Carbon Black (unbehandeltes Carbon Black) enthält;

    wobei besagte Kautschukzusammensetzung null bis zu einem Maximum von 10, bevorzugt null, ThK ausgefälltes Silika enthält und unter Ausschluss aller anderen Silikas ist.

Das Carbon Black-/Silika-Kompositmaterial zur Anwendung in dieser Erfindung kann hergestellt werden durch

  • (A) Co-Abrauchen von Carbon Black mit siliciumhaltigem Material (z.B. Silika) auf einer erhöhten Temperatur, auf eine Weise, um ein Kompositmaterial von Carbon Black mit integralen diskreten siliciumhaltigen Material (z.B. Silika)-Entitäten, oder -Bereichen, zu verschaffen, in erster Linie an der Außenfläche des Kohlenstoffs, oder durch
  • (B) Co-Ausfällen von Carbon Black und Silika, wie beispielsweise aus einer Dispersion von Carbon Black in Natriumsilikat, um integrale Silika-Entitäten, oder – Bereiche, an der Außenfläche des Carbon Blacks zu verschaffen.

In der Praxis wird hierin erachtet, dass es erforderlich ist, dass wenigstens 50 Prozent der Oberfläche besagten Carbon Blacks von besagten Silikabereichen bedeckt sind, sodass ausreichend Hydroxylgruppen verfügbar gemacht werden, um mit den Ethoxygruppen des spezifizierten Kopplungsmittels zu reagieren, um das Carbon Black-/Silika-Kompositmaterial effektiver mit den Elastomeren der Kautschukzusammensetzung zu koppeln. Es ist auch erforderlich, dass maximal 65 Prozent der Carbon Black-Oberfläche so bedeckt ist, sodass wenigstens 35 Prozent der Carbon Black-Oberfläche verfügbar bleiben, um als herkömmliche Carbon Black-Verstärkung für die Kautschukzusammensetzung zu wirken.

In der Praxis ist das in dieser Erfindung angewandte Carbon Black-/Silika-Kompositmaterial unter Ausschluss anderer funktionalisierter Carbon Blacks als der vorgenannten inhärent vorhandenen Hydroxylgruppen, die mit den Silikabereichen an der Oberfläche des Carbon Blacks assoziiert sind.

In der Praxis ist die Laufflächenkautschukzusammensetzung unter Ausschluss jedes anderen funktionalisierten Silikas als besagten Carbon Black/Silika-Kompositmaterials.

Bevorzugt wird das Carbon Black-/Silika-Kompositmaterial durch gemeinsames Co-Abrauchen von Carbon Black und einem siliciumhaltigen Material (z.B. Silika) hergestellt, damit die Silikabereiche integral mit der Oberfläche des Carbon Blacks sind, um eine erhebliche Befestigung für die Hydroxylgruppen des Silikas zu bilden und dadurch seine Kopplungsfähigkeit zwischen dem Carbon Black-/Silika-Kompositmaterial und Elastomeren zu verbessern.

Es wird erwogen, dass die Silika-Entitäten, oder – Bereiche, an der Oberfläche des Carbon Blacks des Carbon Black-Kompositmaterials integral mit dem Carbon Black sind, in dem Sinn, dass sie ein tatsächlicher Teil des Carbon Black-Kompositmaterials sind, verglichen mit einfachen Mischungen von Carbon Black und Silika.

Es ist zu würdigen, dass die Silikabereiche an der Carbon Black-Oberfläche Hydroxylgruppen (z.B. Silanolgruppen) an ihrer Oberfläche enthalten. Es ist beabsichtigt, dass solche Hydroxylgruppen herkömmlich mit dem bevorzugten Kopplungsmittel reaktiv sind.

Signifikanterweise ist erforderlich, dass der Silikakoppler ein Bis(3-triethoxysilylpropyl)polysulfid ist, das einen Durchschnitt von nur 2 bis 2,6 Schwefelatomen in seiner Polysulfidbrücke enthält. Dies soll solche Organopolysulfide ausschließen, die einen Durchschnitt von höher als 2,6 Schwefelatomen in ihrer Polysulfidbrücke enthalten, wie beispielsweise Tetrasulfide, die kommerziell als Si69 erhältlich sind, eine Markenbezeichnung der Degussa AG, wovon verstanden wird, dass es einen Durchschnitt von 3,5 bis 4 verbindenden Schwefelatomen in seiner Polysulfidbrücke enthält.

Das ist so, da bei den eingeschränkteren verbindenden Schwefelatomen (einem maximalen Durchschnitt von 2,6 verbindenden Schwefelatomen) in dem von dieser Erfindung erforderten Kopplungsmittel die Bindungen zwischen dem Schwefel relativ stärker sind und daher eine weit geringere Tendenz haben, freien Schwefel in der Kautschukmischung zu bilden oder freizusetzen, da sie im Vergleich zu gleichartigen Organosilanpolysulfiden, die einen Durchschnitt von wenigstens 3,5 verbindenden Schwefelatomen in ihren Polysulfidbrücken enthalten, bei erhöhten Temperaturen verarbeitet wird. Der überschüssige freie Schwefel ist hierin unerwünscht, da er dazu neigen kann, vorzeitig mit in den Dienelastomeren, nämlich dem besagten cis-1,4-Polyisopren-Naturkautschuk und cis-1,4-Polybutadienkautschuk, enthaltenen Doppelbindungen während des Mischvorgangs zu reagieren und daher unnötigerweise und ungeeigneterweise die Viskosität der Kautschukzusammensetzung während des Mischvorgangs vorzeitig zu erhöhen, und wird hierin erachtet als ein effizientes Mischen und die Erzeugung einer guten Dispersion des Carbon Black-/Silika-Verstärkungsfüllstoffs in der Kautschukzusammensetzung zu behindern.

In der Praxis dieser Erfindung ist es erwünscht, dass die Laufflächenkautschukzusammensetzung auf cis-1,4-Polyisopren-Naturkautschuk mit einer kleineren Menge von cis-1,4-Polybutadienkautschuk begrenzt ist, da die primär beabsichtigte Verwendung für den Reifen ein Lastkraftwagenreifen ist, wo es erwünscht ist, dass die Kautschukzusammensetzung eine erwünschte Kombination von Reißfestigkeit, Höchstzugfestigkeit und Höchstverlängerung aufweist. Es wird hierin erachtet, dass der Naturkautschuk zur Reißfestigkeit beiträgt und das Polybutadien zu Abriebfestigkeit und niedriger Hysterese (100 °C Rückprall) beiträgt, wodurch eine geringe Wärmeentwicklung während der Betriebsbedingungen für die Reifenlauffläche gefördert wird.

Insbesondere ist eine Kombination der folgenden Eigenschaften für die Reifenlaufflächen-Kautschukzusammensetzung dieser Erfindung erforderlich, wie in der nachfolgenden Tabelle A dargestellt.

Tabelle A
  • 1ASTM D412
  • 2ASTM D1054

Es wird auch bevorzugt, dass die Kautschukzusammensetzung eine Abschälhaftung (95 °C) von wenigstens 34 N/mm hat. Abschälhaftung ist ein Maß des Reißfestigkeitswerts für Probe A. Solcher Test wird für die Abschälhaftung der Probe an sich selbst durchgeführt. Eine Beschreibung solchen Abschälhaftungstests findet sich in US-A- 5,320,921 und dem Test ASTM D4393 (außer dass eine Probenbreite von 1,3 cm verwendet wird und ein klares Mylar-Kunststofffenster mit einer Breite von 5 mm in die verwendete Testprobe eingesetzt ist).

Die Laufflächenkautschukzusammensetzung selbst kann auch als eine schwefelvulkanisierte Zusammensetzung durch Vulkanisation der unvulkanisierten Lauffläche als ein Bauteil des Reifens selbst auf eine Weise verschafft werden, die den Fachleuten in solcher Technik geläufig ist, üblicherweise durch Vulkanisieren unter Bedingungen erhöhter Temperatur und Drucks für eine geeignete Zeitspanne.

Die Vulkanisationshilfsmittel zum Schwefelvulkanisieren der Kautschukzusammensetzung sind Vulkanisationshilfsmittel, die herkömmlich für schwefelvulkanisierbare Elastomere verwendet werden, welche typisch Schwefel und einen oder mehrere geeignete Vulkanisationsbeschleuniger und manchmal auch ein Hemmmittel beinhalten. Solche Vulkanisationshilfsmittel und deren Verwendung für schwefelvulkanisierbare Elastomerzusammensetzungen sind den Fachleuten in der Technik geläufig.

Aufeinanderfolgende Mischvorgänge zur Herstellung schwefelvulkanisierbarer Kautschukzusammensetzungen, worin Elastomere und zugeordnete Inhaltsstoffe unter Ausschluss von Vulkanisationshilfsmitteln zuerst in einem oder mehreren aufeinanderfolgenden Mischschritten, üblicherweise "nicht-produktiver Mischschritt bzw. Mischschritte" genannt, gemischt werden, gefolgt von einem letzten Mischschritt zum Hinzufügen von Vulkanisationshilfsmitteln, üblicherweise "produktiver Mischschritt" genannt, sind den Fachleuten in der Technik ebenfalls geläufig.

Es ist anzuerkennen, dass das Kopplungsmittel, falls es in flüssiger Form vorliegt, in Zusammenwirken mit einem Carbon Black-Trägerstoff verwendet werden könnte, nämlich vor dem Zusetzen zu der Kautschukzusammensetzung mit einem Carbon Black vorgemischt, und solches Carbon Black ist üblicherweise in die in die Rezeptur der Kautschukzusammensetzung einzurechnende Menge an Carbon Black einzuschließen.

Von den Fachleuten in der Technik wird leicht verstanden, dass die Kautschukzusammensetzung durch allgemein in der Kautschukmischtechnik bekannte Verfahren gemischt würde, wie etwa Mischen der verschiedenen schwefelvulkanisierbaren bestandteilbildenden Kautschuke mit verschiedenen üblicherweise verwendeten Additivmaterialien, wie beispielsweise Vulkanisationshilfsmitteln, wie etwa Schwefel, Aktivatoren, Hemmmitteln und Beschleunigungsmitteln, Verarbeitungszusätzen, wie etwa Ölen, Harzen einschließlich klebrigmachender Harze, Silikas, und Weichmacher, Füllstoffen, Pigmenten, Fettsäure, Zinkoxid, Wachsen, Antioxidantien und Ozonschutzmitteln, Peptisatoren und Verstärkungsmaterialien, wie beispielsweise Carbon Black. 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 herkömmlichen Mengen verwendet.

Bei der Herstellung der Kautschukzusammensetzung umfassen typische Mengen klebrigmachender Harze, falls verwendet, 0,5 bis 10 ThK, üblicherweise 1 bis 5 ThK. Typische Mengen Verarbeitungshilfsmittel umfassen 1 bis 50 ThK. Solche Verarbeitungshilfsmittel können beispielsweise aromatische, naphthenische und/oder paraffinische Prozessöle umfassen. Typische Mengen Antioxidantien umfassen 1 bis 5 ThK. Repräsentative Antioxidantien können beispielsweise Diphenyl-p-phenylendiamin und andere sein, wie beispielsweise die im Vanderbilt Rubber Handbook (1978), Seiten 344 bis einschließlich 346, offenbarten. Typische Mengen Ozonschutzmittel umfassen 1 bis 5 ThK.

Typische Mengen Fettsäuren, falls verwendet, die Stearinsäure, Palmitinsäure, Linolsäure oder Mischungen aus einer oder mehreren Fettsäuren beinhalten können, können 0,5 bis 5 ThK umfassen.

Oft wird Stearinsäure in einem relativ unreinen Zustand verwendet und wird in der Kautschukmischpraxis üblicherweise als "Stearinsäure" bezeichnet und wird in der Beschreibung und Praxis dieser Erfindung so bezeichnet.

Typische Mengen Zinkoxid umfassen 1 bis 5 ThK. Typische Mengen Wachse umfassen 1 bis 5 ThK. Oft werden mikrokristalline Wachse verwendet. Typische Mengen Peptisatoren umfassen 0,1 bis 1 ThK. Typische Peptisatoren können beispielsweise Pentachlorthiophenol und Dibenzamidodiphenyldisulfid sein.

Die Vulkanisierung wird in Gegenwart eines Schwefelvulkanisiermittels vollzogen. Beispiele für geeignete Schwefelvulkanisiermittel umfassen elementaren Schwefel (freien Schwefel) oder schwefelspendende Vulkanisiermittel, beispielsweise ein Amindisulfid, polymeres Polysulfid oder Schwefelolefinaddukte. Vorzugsweise ist das Schwefelvulkanisiermittel elementarer Schwefel. Wie den Fachleuten bekannt ist, werden Schwefelvulkanisiermittel in einer Menge verwendet, die sich von 0,5 bis auf 4 ThK, oder unter manchen Umständen sogar bis auf 8 ThK beläuft, wobei ein Bereich von 1,5 bis 2,5, manchmal von 1 bis 2, bevorzugt wird.

Beschleunigungsmittel werden verwendet, um die zur Vulkanisation erforderliche Zeit und/oder Temperatur zu steuern und um die Eigenschaften des Vulkanisats zu verbessern. In einer Ausführung kann ein Einzelbeschleunigungsmittelsystem verwendet werden, das heißt, ein Primärbeschleunigungsmittel. Herkömmlich und bevorzugt wird ein bzw. werden Primärbeschleunigungsmittel in Gesamtmengen verwendet, die sich von 0,5 bis auf 4, vorzugsweise 0,8 bis 2, ThK belaufen. In einer anderen Ausführung könnten Kombinationen eines Primär- und eines Sekundärbeschleunigungsmittels verwendet werden, wobei das Sekundärbeschleunigungsmittel in Mengen von 0,05 bis 3 ThK verwendet wird, um die Eigenschaften des Vulkanisats zu aktivieren und zu verbessern. von Kombinationen dieser Beschleunigungsmittel wäre zu erwarten, dass sie einen synergetischen Effekt auf die Endeigenschaften hervorrufen und diese etwas besser sind als die durch die Verwendung eines der Beschleunigungsmittel allein bewirkten. Zusätzlich können Beschleunigungsmittel mit verzögerter Wirkung verwendet werden, die von normalen Verarbeitungstemperaturen nicht beeinträchtigt werden, jedoch auf gewöhnlichen Vulkanisationstemperaturen eine zufriedenstellende Vulkanisation bewirken. Es könnten auch Vulkanisationsverzögerer verwendet werden. Geeignete Typen von Beschleunigungsmitteln, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind Amine, Disulfide, Guanidine, Thiocarbamide, Thiazole, Thiurame, Sulfenamide, Dithiocarbamate und Xanthate. Bevorzugt ist das Primärbeschleunigungsmittel ein Sulfenamid. Falls ein zweites Beschleunigungsmittel verwendet wird, so ist das Sekundärbeschleunigungsmittel bevorzugt eine Guanidin-, Dithiocarbamat- oder Thiuramverbindung.

Vorhandensein und relative Mengen der obigen Inhaltsstoffe, außer dem Carbon Black-/Silika-Kompositmaterial und spezifiziertem Kopplungsmittel, werden nicht als der primäre Gegenstand dieser Erfindung betrachtet, welche primärer auf die Verwendung des vorgenannten Carbon Black-/Silika-Kompositmaterials und zugehörigen spezifizierten Kopplungsmittels zur Verstärkung von Reifenlaufflächen-Kautschukzusammensetzung, bestehend aus cis-1,4-Polyisopren-Naturkautschuk und cis-1,4-Polybutadienkautschuk, gerichtet ist.

Die Inhaltsstoffe werden typischerweise in wenigstens zwei Stufen gemischt, nämlich wenigstens einer nicht-produktiven Stufe, gefolgt von einer produktiven Mischstufe. Die Endaushärtemittel werden typischerweise in der Endstufe gemischt, 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 nicht-produktive(n) Mischstufe(n). Kautschuk, Carbon Black und Kopplungsmittel, falls verwendet, werden in einer oder mehreren nicht-produktiven Mischstufen gemischt. Die Begriffe "nicht-produktive" und "produktive" Mischstufen sind den Fachleuten in der Kautschukmischtechnik geläufig.

In wenigstens einer der nicht-produktiven (NP) Mischstufen werden die Materialien thermomechanisch gemischt und lässt man die Mischtemperatur eine Temperatur von beispielsweise zwischen 120 °C und 180 °C, üblicherweise von 150 °C bis 175 °C, erreichen.

Wie hierin vorangehend erörtert, wird die Kautschukzusammensetzung dieser Erfindung für Reifenlaufflächen verwendet, insbesondere Lastkraftwagenreifenlaufflächen, welche zur Verwendung unter relativ schweren Einsatzbedingungen auf und außerhalb von asphaltierten Straßen gestaltet sind, wo Wärmeentwicklung und Schneid- und Abblätterfestigkeit wichtige Erwägungen darstellen. Solche Reifen können mittels verschiedener Verfahren, die bekannt sind und den Fachleuten in solcher Technik leicht einleuchten werden, gebaut, geformt, mit einem Formwerkzeug behandelt und vulkanisiert werden.

Die Erfindung wird besser verstanden unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Beispiele, worin die Anteile und Prozentsätze gewichtsbezogen sind, wenn nicht anderweitig angegeben.

BEISPIEL I

Dieses Beispiel wird als Beispiel für eine in Erwägung gezogene Praxis dieser Erfindung angeführt.

Eine aus cis-1,4-Polyisopren-Naturkautschuk und cis-1,4-Polybutadienkautschuk zusammengesetzte Kautschukzusammensetzung wurde hergestellt und hierin als Probe A identifiziert.

Für Probe A wird ein Carbon Black-/Silika-Kompositmaterial verwendet, zusammen mit einem spezifizierten Kopplungsmittel, für das das Kompositmaterial aus Carbon Black zusammengesetzt war, das siliciumhaltige (z.B. Silika-)Bereiche in erster Linie an seiner Oberfläche enthielt, und wenigstens 50 Prozent der Oberfläche des Carbon Blacks bedeckte, wofür das Silika Hydroxylgruppen an seiner Oberfläche enthielt, und wofür es sich verstand, dass das Kompositmaterial durch Co-Abrauchen von Carbon Black und Silika auf einer erhöhten Temperatur, um das Carbon Black-/Silika-Kompositmaterial zu bilden, hergestellt worden ist.

Das thermomechanische Mischen in diesem Beispiel wird vollzogen durch thermomechanisches Durcharbeiten und Mischen, in wenigstens zwei aufeinanderfolgenden Mischschritten, eines Gemischs, bestehend aus den besagten zwei Kautschuken, Carbon Black-/Silika-Kompositmaterial, zusammen mit dem spezifizierten Kopplungsmittel, alles in Abwesenheit von Schwefelvulkanisiermitteln und Schwefelvulkanisationsbeschleunigern,

  • (A) auf eine Höchsttemperatur von 170 °C und für eine Zeitdauer, beim Erreichen besagter Höchsttemperatur, von 5 Minuten, gefolgt von
  • (B) einem letzten Mischschritt, worin Schwefelvulkanisiermittel und Vulkanisationsbeschleuniger mit besagtem Gemisch für etwa 1 Minute bis auf eine Temperatur von etwa 100 °C gemischt werden; während das Kautschukgemisch zwischen jedem der vorgenannten Mischschritte auf eine Temperatur von unter 35 °C abgekühlt wird.

Die Kautschukzusammensetzung wurde extrudiert, um einen unvulkanisierten, geformten Laufstreifen zu bilden, der Laufstreifen wurde auf eine unvulkanisierte Reifenkarkasse gebaut, um daraus eine Baugruppe zu bilden, und die resultierende Baugruppe wurde mit einem Formwerkzeug geformt und vulkanisiert, auf einem erhöhten Druck und Temperatur von etwa 150 °C, um einen Reifen der Größe 11R24.5 zu bilden.

Inhaltsstoffe für Probe A sind in der nachfolgenden Tabelle 1 in Begriffen von Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Elastomere dargestellt.

Tabelle 1
  • 1Cis-4-Polybutadienkautschuk, bezogen als Budene 1207 von The Goodyear Tire & Rubber Company
  • 2Kompositmaterial, enthaltend etwa 10 Gewichtsprozent Silicium, basiert auf dem Carbon Black, in erster Linie an der Oberfläche von Carbon Black angeordnet, hergestellt durch Co-Abrauchen von Carbon Black und Silika, und bezogen von Cabon Corporation, Inc.
  • 3Bis(3-triethoxysilylpropyl)polysulfid und Carbon Black-Kompositmaterial in einem 50:50-Gewichtsverhältnis, daher ein 50 Prozent aktives Kompositmaterial, erhalten als X266S von Degussa AG
  • 4Vom Sulfenamidtyp

Ergebnisse verschiedener physikalischer Eigenschaften von Probe A sind in der nachfolgenden Tabelle 2 angegeben.

Tabelle 2

Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, dass die Kombination von Zugfestigkeit, Verlängerung und Rückprall von Probe A die in Tabelle A vorgelegte erforderliche Spezifikation physikalischer Eigenschaften erfüllt.

Es wird erachtet, dass die Abschälhaftung für Probe A innerhalb akzeptabler Grenzen liegt, wenn in Kombination mit den vorteilhaften erhöhten Zug-, Verlängerungs- und Rückpralleigenschaften genommen.

Die Kombination dieser Eigenschaften wird hierin als wichtig erachtet, wo eine Reifenlauffläche mit guter Schnitt- und Abblätterfestigkeit zusammen mit einem erheblich geringeren Rollwiderstand (höherer 100 °C Rückprall), was zu einer vorhersagbar besseren Kraftstoffersparnis für ein zugehöriges Fahrzeug führt, und erheblich niedrigeren Lauftemperatur (höherer 100 °C Rückprall), was zu einem Reifen mit größerer vorhersagbarer Haltbarkeit führt, erwünscht ist.

Es wird auch erachtet, dass Probe A eine akzeptable Beständigkeit gegenüber Abrieb aufwies, eine als günstig erachtete Eigenschaft für eine Reifenlauffläche, die zu einer vorhersagbar verringerten Laufflächenabnutzungsrate und daher einer vorhersagbar länger verschleißfesten Lauffläche führen kann.


Anspruch[de]
Ein Reifen, der eine umfangsgerichtete Lauffläche aus einer Kautschukzusammensetzung aufweist, welche, auf Basis von Teilen pro Gewicht pro 100 Gewichtsteile Kautschuk (ThK) umfasst

(A) 70 bis 95 ThK cis-1,4-Polyisopren-Naturkautschuk und entsprechend 5 bis 30 ThK cis-1,4-Polybutadien, wobei besagte Elastomere unter Ausschluss funktionalisierter Elastomere sind und unter Ausschluss gekoppelter Elastomere sind;

(B) 30 bis 110 ThK Verstärkungsfüllstoff, zusammengesetzt aus einem Carbon Black-/Silika-Kompositmaterial, aufweisend Carbon Black, das siliciumhaltige Bereiche in erster Linie an seiner Oberfläche enthält, wobei besagte Bereiche Silika aufweisen, wobei besagte Bereiche wenigstens 10 Gewichtsprozent besagten Carbon Black-/Silika-Kompositmaterials enthalten, wobei 50 bis 65 Prozent der Oberfläche besagten Carbon Blacks von besagten Bereichen bedeckt ist und wobei besagte Silikas an der Oberfläche besagten Carbon Blacks Hydroxylgruppen (z.B. Silanolgruppen) an ihren Oberflächen enthalten; und

(C) ein Kopplungsmittel wie Bis(3-triethoxysilylpropyl)polysulfid, das einen Durchschnitt von 2 bis 2,6 Schwefelatomen in seiner Polysulfidbrücke enthält, wobei besagtes Kopplungsmittel unter Ausschluss von Bis(3-alkoxysilylalkyl)polysulfid mit einem Durchschnitt von höher als 3,5 Schwefelatomen in seiner Polysulfidbrücke ist;

wobei besagte Kautschukzusammensetzung null bis zu einem Maximum von 15 ThK Carbon Black (unbehandeltes Carbon Black) enthält;

wobei besagte Kautschukzusammensetzung null bis zu einem Maximum von 10 ThK ausgefälltes Silika enthält und unter Ausschluss aller anderen Silikas ist.
Der Reifen von Anspruch 1, wobei besagtes Carbon Black-/Silika-Kompositmaterial hergestellt wird durch

(A) Co-Abrauchen von Carbon Black mit siliciumhaltigem Material (z.B. Silika) auf einer erhöhten Temperatur, auf eine Weise, um ein Kompositmaterial von Carbon Black mit integralen diskreten siliciumhaltigen Material(z.B. Silika)-Entitäten, oder -Bereichen, zu verschaffen, in erster Linie an der Außenfläche des Kohlenstoffs, wobei

(1) für besagtes Carbon Black-/Silika-Kompositmaterial wenigstens 35 Prozent der Carbon Black-Oberfläche verfügbar bleibt, um als eine herkömmliche Carbon Black-Verstärkung für die Kautschukzusammensetzung zu wirken; und

(2) besagtes Carbon Black-/Silika-Kompositmaterial unter Ausschluss anderer funktionalisierter Carbon Blacks als der vorgenannten, inhärent vorhandenen Hydroxylgruppen, die den Silikabereichen an der Oberfläche des Carbon Black zugeordnet sind, ist; oder durch

(B) Co-Ausfällen von Carbon Black und Silika aus einer Dispersion von Carbon Black in Natriumsilikat, um integrale Silika-Entitäten oder -Bereiche an der Außenfläche des Carbon Blacks zu verschaffen.
Der Reifen von einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei besagte Kautschukzusammensetzung unter Ausschluss jedes anderen Silikas als besagten Carbon Black-/Silika-Kompositmaterials ist. Der Reifen von Anspruch 1 oder 2, wobei besagte Kautschukzusammensetzung unter Ausschluss jedes anderen funktionalisierten Silikas als besagten Carbon Black/Silika-Kompositmaterials ist. Der Reifen von Anspruch 1, wobei besagtes Carbon Black-/Silika-Kompositmaterial durch Co-Abrauchen von Carbon Black und einem siliciumhaltigen Material hergestellt wird, um besagte Kompositmaterialien zu bilden, die Bereiche von siliciumhaltigem Material in erster Linie an der Oberfläche des Carbon Blacks haben, aufweisend Silika mit Hydroxylgruppen an seiner Oberfläche, wobei besagte Kautschukzusammensetzung unter Ausschluss anderer funktionalisierter Carbon Blacks als der vorgenannten, inhärent vorhandenen Hydroxylgruppen ist, die den Silikabereichen an der Oberfläche des Carbon Black zugeordnet sind. Der Reifen von Anspruch 5, wobei besagte Kautschukzusammensetzung unter Ausschluss jedes anderen funktionalisierten Silikas als des besagten Carbon Black-/Silika-Kompositmaterials ist.






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