DE1620840B2 - Rußmischung als Kautschukverstärkungsmittel - Google Patents

Rußmischung als Kautschukverstärkungsmittel

Info

Publication number
DE1620840B2
DE1620840B2 DE1620840A DE1620840A DE1620840B2 DE 1620840 B2 DE1620840 B2 DE 1620840B2 DE 1620840 A DE1620840 A DE 1620840A DE 1620840 A DE1620840 A DE 1620840A DE 1620840 B2 DE1620840 B2 DE 1620840B2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
carbon black
rubber
soot
mixture
furnace
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE1620840A
Other languages
English (en)
Other versions
DE1620840C3 (de
DE1620840A1 (de
Inventor
Gerard Bartlesville Okla. Kraus (V.St.A.)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Phillips Petroleum Co
Original Assignee
Phillips Petroleum Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Phillips Petroleum Co filed Critical Phillips Petroleum Co
Publication of DE1620840A1 publication Critical patent/DE1620840A1/de
Publication of DE1620840B2 publication Critical patent/DE1620840B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE1620840C3 publication Critical patent/DE1620840C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44Carbon
    • C09C1/48Carbon black
    • C09C1/50Furnace black ; Preparation thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/04Carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/19Oil-absorption capacity, e.g. DBP values

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Mischung aus zwei verschiedenen Ofenrußarten zur Herstellung verstärkter Kautschukprodukte mit verbesserten Reißfestigkeitseigenschaften.
Es ist seit langem bekannt, Ruß als Verstärkungsmittel für Kautschuk zu verwenden. Viele verschiedene Rußtypen sind dem Fachmann bekannt. Jeder weist seine speziellen Vorteile und Nachteile, sowie seine besondere Anwendbarkeit auf. Rußarten werden im allgemeinen auf der Basis der besonderen Eigenschaft ausgewählt, die der jeweiligen Kautschukmischung verliehen werden soll. In manchen Fällen bringt die Wahl eines besonderen Rußes zur Erzielung einer Verbesserung einer besonderen Eigenschaft des Kautschuks die Preisgabe einer anderen Eigenschaft mit sich. Es ist dem Fachmann bekannt, Mischungen aus zwei verschiedenen Rußarten zum Verstärken von Kautschuk zu verwenden.
Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung eines Gemisches aus 5 bis 50 Gewichtsprozent eines Ofenrußes niedriger Struktur mit einem pH-Wert im Bereich von 1,5 bis 6 und 95 bis 50 Gewichtsprozent eines sehr hoch abriebfesten Ofenrußes (ISAF-Ruß) zur Verstärkung von Natur- oder Synthesekautschuk.
Reifenvulkanisate mit dieser Restmischung besitzen Eigenschaften, die im wesentlichen denen ähneln, die Normalstruktur-Ofenruße enthalten, die jedoch zusätzlich eine bedeutend höhere Reißfestigkeit bei erhöhten Temperaturen besitzen. Diese Vulkanisate ergeben auch Verbesserungen bezüglich der Gleitfestigkeit und des Reibungsdrucks auf Grund des etwas niedrigeren Moduls und Härte der Erzeugnisse, in denen diese Rußmischungen verwendet wurden.
Speziell beruht die vorliegende Erfindung darauf, daß eine Kautschukmasse, der eine Mischung dieser beiden Rußkomponenten zugegeben wurde, wobei eine einen niedrigeren Modulwert (d. h. sie bewirkt in Vulkanisaten einen niedrigen Elastizitätsmodul) und einen niedrigeren pH-Wert als die zweite aufweist, Modul- und Dehnungswerte besitzt, die mit wachsenden Prozentgehalten von Niedrig-Struktur-Ruß in der Mischung linear fallen. Es wurde außerdem beobachtet, wenn die Zugfestigkeit der die Niedrig-Struktur-Rußkomponente enthaltenden Kautschukmasse niedriger ist als die durch die zweite Rußkomponente erzeugte, daß dann die Zugfestigkeit der Masse, wenn überhaupt, sich wenig von der Zugfestigkeit der Masse unterscheidet, die die zweite Rußkomponente enthält, vorausgesetzt, daß die Menge des Niedrig-Struktur-Rußes innerhalb bestimmter Mengen in den Mischungen gehalten wird. Darüber hinaus wurde sogar gefunden, daß die sich ergebenden Vulkanisate eine Reißfestigkeit besitzen, die in den meisten Fällen höher
ist als die Reißfestigkeit jeder der Vulkanisate, die nur
eine der hier genannten Rußkomponenten enthalten.
Bevorzugt werden 10 bis 30 Gewichtsteile des Nied-
rig-Struktur-Rußes pro 100 Gewichtsteile der Rußmischung verwendet.
"Die Verbesserungen der Erfindung können erhalten werden, indem diese zwei im Handel erhältlichen Rußarten physikalisch gemischt werden. In der Praxis werden die erfindungsgemäßen Vorteile leicht erhalten,
ίο indem zwei Ströme eines rußerzeugenden Gases in geeigneter Menge, wobei jeder Strom einen Ruß mit ausgewählter Oberfläche, Struktur und pH-Wert enthält, in einen in Lösung oder Emulsion befindlichen Kautschuk geleitet werden, wobei ein gemischter Hauptansatz des Rußes mit vorbestimmtem Modul erhalten wird.
Die zu verwendenden Ruße werden durch Cracken von Kohlenwasserstoffen hergestellt, die aus Erdöl erhalten wurden, welches vorzugsweise einen hohen Gehalt an Aromaten aufweist. Typische Vertreter von anzuwendenden Kohlenwasserstoffbeschickungen sind Kerosin, Kohlenwasserstoffe im Siedebereich des Gasolins, schwere und leichte Naphthas, Rückstands.- und Cyciisierungsöle, die von einer Vielzahl von Destillations- und Crack- und Reformierverfahren stammen.
Der saure Niedrig-Struktur-Ruß, der eine Komponente der erfindungsgemäßen Rußmischung darstellt, besitzt eine Oberfläche von 80 bis 150, vorzugsweise 80 bis 120 m2/g, eine Diphenylguanidinadsorption von 30 bis 90 Mikroäquivalenten/Gramm und eine ölabsorption von 0,8 bis 1,2, vorzugsweise 0,85 bis 1,1 cm3/g. Solche Ofenruße sind diejenigen, die zu dem gewünschten Säuregrad durch ein stärkeres Oxydationsmittel als Luft, wie O3, HNO3, SO2, NO2, Cr2O3 und KMNO4 oxydiert wurden. Diese Ruße haben einen pH-Wert in dem Bereich von 1,5 bis 6.
Diese Rußmischungen werden in Beimischungen mit natürlichen und synthetischen Kautschukarten und mit Mischungen irgendeiner dieser Kautschukarten verwendet. Sie sind von besonderer Bedeutung als Verstärkungsmittel für Reifenlaufflächen — und Reifen-Karkassenmischungen — bei denen Kautschukarten, die durch Polymerisation in organischen Lösungsmitteln erhalten wurden verwendet werden.
Kautschukmischungen, die verwendet werden können, sind Butadien-Styrol-Copolymerisate in Mischung mit cis-Polybutadien, natürlicher Kautschuk in Mischung mit Butadien-Styrol-Copolymerisaten, Butadien-Styrol-Copolymerisate in Mischung mit Polybutadien, das durch Organolithiumverbindungen polymerisiert wurde, u. dgl.
Beispiel 1
Mischungen von cis-Polybutadien (etwa 95 Gewichtsprozent cis-l,4-Anteil) und natürlichem Kautschuk wurden vermischt mit sehr hoch abriebfestem Ofenruß, mit einem sauren Niedrig-Struktur-Ofenruß und mit einer Mischung der beiden Rußarten, um den Vorteil der Rußmischung bei der Reißfestigkeit des Kautschukerzeugnisses zu demonstrieren. Der saure Niedrig-Struktur-Ofenruß wurde aus einer Kohlenwasserstoffbeschickung unter Zugabe von KCl zu der den Ruß bildenden Zone hergestellt und dann einer Behandlung mit 5 Gewichtsprozent HNO3 unterworfen. Die Eigenschaften eines typischen Ansatzes waren wie folgt: pH-Wert 2,5; ölabsorption: 0,94cm3/g; Stickstoff oberfläche: 84m2/g, flüchtige
Anteile: 2,5 Gewichtsprozent; Diphenylguanidinadsorption: 61 Mikroäquivalente/Gramm.
Gewichtsteile 1 2 3
Cis-Polybutadien 60 60 60
Natürlicher Kautschuk 40 40 40
(Nr. 1 Smoked Sheets)
Aromatisches Öl 18 18 18
Sehr hoch abriebfester Ofenruß ... 60 45 —
(ISAF-Ruß)
Saurer Niedrig-Struktur-Ofenruß .. — 15 60
Zinkoxyd 3 3 3
Stearinsäure 3 3 3
Alterungsschutzmittel1) 1 1 1
Diphenylamin/Aceton-Reaktions- 111
produkt 1 1 1
N-Isopropyl-N'-phenyl-p-phenylen-
diamin 1,5 1,5 1,5
Schwefel 1,5 1,5 1,5
N-Morpholino-2-benzthiazylsulfon-
amid 0,9 0,9 0,9
*) Physikalische Mischung, mit einem Gehalt von 65 % eines komplexen Diarylamin-Keton-Reaktionsprodukts und 35% Ν,Ν'-Diphenyl-p-phenylendiamin.
Die Produkte wurden gemahlen und 20 Minuten vulkanisiert. Die Ergebnisse der Reißfestigkeitsbestimmungen sind wie folgt:
12 3
Reißfestigkeit bei 930C in kg/cm .. 56,3 63,5 47,4 (ASTM D 624-54 Form A)
Die Daten zeigen eine wesentliche Verbesserung der Reißfestigkeit bei der Probe, die die Rußmischung enthält. Das Vulkanisat besaß ebenfalls gute Eigenschaften.
Beispiel 2
Mischungen aus einem in Lösung polymerisierten, 75/25-Butadien-Styrol-Copolymerisats und natürlichem Kautschuk wurden mit den Rußarten des Beispiels 1 vermischt, um den Vorteil der Ruß-Mischungen bei diesem Typ von Kautschukerzeugnis aufzuzeigen.
Die Erzeugnisse wurden gemahlen, vulkanisiert und die physikalischen Eigenschaften wurden bestimmt. Proben für die Zugfestigkeit bei 930C und für die Reißfestigkeit bei 93°C wurden 20 Minuten vulkanisiert. Alle anderen Proben wurden 30 Minuten vulkanisiert. Die Ergebnisse waren wie folgt:
300 %-Modul (kg/cm2)2) 72 68 56
Zugfestigkeit (kg/cm2)2) 247 252 239
Dehnung (%)2) 630 630 680
Zugfestigkeit bei 93°C 157 163 118
(kg/cm2) (psi)2)
Δ T, in 0C3) 28,2 27,3 26,4
Rückprallelastizität in %4) 64,0 65,8 68,2
Shore A Härte6) 58,5 57,5 54,5
Reißfestigkeit bei 93°C in kg/cme) 41,0 47,3 34,8
2) ASTM D 412-61T.
3) ASTM D 623-58.
4) ASTM D 945-59 (modifiziert). Yerzley Oszillograph Testprobe ist ein Zylinder von 1,78 cm (0,7 inch) Durchmesser und 2,54 cm (1 inch) Höhe.
5) ASTM D 1706-61.
«) ASTM D 624-54 Form A.
Diese Daten zeigen wieder eine Verbesserung der Reißfestigkeit bei 93°C, wenn die Rußmischung verwendet wird. Zusätzlich besaß das Vulkanisat bei Ansatz 2 gut ausgeglichene Eigenschaften und eine höhere Zugfestigkeit (einschl. Zugfestigkeit in der Hitze) als die anderen Vulkanisate.
Beispiel 3
Ein Butadien-Styrol-Copolymerisat, ähnlich dem in Beispiel 2 verwendeten, wurde mit natürlichem Kautschuk in einem Gewichtsverhältnis von 50/50 vermischt und unter Verwendung der Rußarten der vorstehenden Beispiele vermischt. Die Erzeugnisse wurden gemahlen und 30 Minuten bei 153° C vulkanisiert. Die Mischungsrezeptur und Ergebnisse der Reißfestigkeitsbestimmungen waren wie folgt:
Gewichtsteile
12 3
Gewichtsteile 1 2 3
Butadien-Styrol-Kautschuk
Natürlicher Kautschuk
(Nr. 1 Smoked Sheets)
Aromatisches öl
Sehr hoch abriebfester Ofenruß ...
(ISAF-Ruß)
Saurer Niedrig-Struktur-Ofenruß ..
Zinkoxyd
Stearinsäure
Diphenylamin/Aceton-Reaktions-
produkt
N-Phenyl-N'-isopropyl-p-phenylen-
diamin
Schwefel
N-Cyclohexyl-2-benzthiazylsulfenamid
50 50 50
50 50 50
10 10 10
45 35
10 45
3 3 3
2 2 2
1 1 1
2 2 2
1,8 1,8 1,8
0,9 0,9
Butadien-Styrol-Kautschuk 50
Natürlicher Kautschuk 50
(Smoked Sheets)
Sehr hoch abriebfester Ofenruß ... 45
(ISAF-Ruß)
Saurer Niedrig-Struktur-Ofenruß .. —
Aromatisches öl 10
Zinkoxyd 3
Stearinsäure 2
Diphenylamin/Aceton-Reaktions-
produkt 1
N-Phenyl-N'-isopropyl-p-phenylen-
diamin 2
Schwefel 1,8
N-Cyclohexyl-2-benzthiazylsulfen-
amid 1,0
Maximale Reißfestigkeit bei 93 0C in
1,0 kg/cm 50,0 59,0 38,4
50 50
50 50
35
10 45
10 10
3 3
2 2
1 1
2 2
1,8 1,8
1,0 1,2
5 6
Diese Daten zeigen wieder die Verbesserung der Sehr hoch abrieb. Saurer Niedrig- Rippenreißfestigkeits-
Reißfestigkeit bei 93 0C, wenn die Rußmischung ver- fester Ofenruß Struktur-Furnace- maß
wendet wird. Das Vulkanisat bei Ansatz 2 hatte gut Ruß
ausgeglichene Eigenschaften, wie im Falle des An- (Teile pro 100 Teile (Teile pro 100 Teile
Satzes 2 von Beispiel 2. 5 Kautschuk) Kautschuk)
Zu Untersuchungen der Rippenreißfestigkeit wurden
vier 10 χ 20-Zoll-Lastwagenreifen mit jeder der in 45 — 3,3
einen gesonderten Reifen einvulkanisierten Mischun- 35 10 7,7
gen überzogen. Ein Testreifen wurde auf dem Hinter- — 45 4,0
rad eines Lastwagens angebracht, der etwa 1816 kg io
Belastung pro Reifen trug. Der Lastwagen wurde Aus der britischen Patentschrift 9 73 834 ist es belangsam von einem Bordstein aus Beton mit niedrigem kannt, zwei verschiedene Ofenrußsorten, von denen Winkel rückwärts hinuntergefahren, so daß die Außen- die eine einen niederen Modulwert, d. h. niedrige schulter des Reifens beansprucht wurde. Es wurde eine Struktur besitzt, und die andere eine Ofenstandardwillkürliche Meßskala von 0 bis 8 wie folgt verwendet: 15 qualität darstellt, in Kautschukmischungen zu verwenden.
0 - Beschädigung, Schultern lose aufgerissen . w|f aus den vorausgehenden Beispielen ersichtlich
& ö ist, besitzen die erfindungsgemaßen Gemische aus
2 — schlecht, mitteltiefe Risse mit einer Länge einem sehr hochabriebfesten Ofenruß und einem Ofen-
oberhalb 2,54 cm 20 ruß niedriger Struktur mit einem pH-Wert im Bereich
von 1,5 bis 6 einen Synergismus insbesondere in bezug
4 — befriedigend, mitteltiefe Risse, unter einer auf die Reißfestigkeit, d. h. die Reißfestigkeit des erLänge von 2,54 cm findungsgemäßen Gemisches ist größer als die Reiß-
festigkeit der einzelnen Komponenten. Demgegenüber 6 — gut, kleine oberflächliche Risse 25 besitzen die Mischungen nach der britischen Patent-
8 — ausgezeichnet, keine Risse schrift keinen Synergismus, sondern die Reißfestig
keiten liegen nur zwischen den Werten der einzelnen Komponenten.
Die Rippenreißfestigkeitsmessungen für jede Masse Der Synergismus insbesondere in bezug auf die
waren wie folgt (die Werte stellen den Durchschnitt 30 Reißfestigkeit ist sehr wichtig bei der Verwendung für von vier Messungen dar): Autoreifen insbesondere für Lastwagen.

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verwendung eines Gemisches aus 5 bis 50 Gewichtsprozent eines Ofenrußes niedriger Struktur mit einem pH-Wert im Bereich von 1,5 bis 6 und 95 bis 50 Gewichtsprozent eines sehr hoch abriebfesten Ofenrußes (ISAF-Ruß) zur Verstärkung von Natur- oder Synthesekautschuk.
DE19661620840 1965-08-12 1966-08-12 Rußmischung als Kautschukverstärkungsmittel Expired DE1620840C3 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US47929965 1965-08-12
US479299A US3364156A (en) 1965-08-12 1965-08-12 Rubber reinforced with carbon black blends
DEP0040184 1966-08-12

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE1620840A1 DE1620840A1 (de) 1970-07-23
DE1620840B2 true DE1620840B2 (de) 1975-07-17
DE1620840C3 DE1620840C3 (de) 1976-02-26

Family

ID=

Also Published As

Publication number Publication date
GB1145988A (en) 1969-03-19
US3364156A (en) 1968-01-16
DE1620840A1 (de) 1970-07-23
ES329997A1 (es) 1967-09-16
SE336895B (de) 1971-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3426864A1 (de) Kautschukzusammensetzung
DE19521565A1 (de) Verbesserte Furnaceruße und Verfahren zu ihrer Herstellung
EP0689564A1 (de) Russ-/kautschukzusammensetzung
DD297991A5 (de) Russ mit grosser spezifischer oberflaeche
DE1179707B (de) Thermoplastische Massen zur Herstellung schlagfester Formkoerper
DE69921221T2 (de) Verbesserte Furnacerusse und Verfahren zu ihrer Herstellung
AT396909B (de) Fahrzeugluftreifen, dessen laufstreifen aus einer kautschukmischung besteht und verfahren zur herstellung einer kautschukmischung für einen laufstreifen
DE2211320C2 (de) Furnace-Ruß und seine Verwendung
DE2822722A1 (de) Antidegradantien fuer kautschuk
DE60200479T2 (de) Lauffläche bestehend aus zwei Schichten mit jeweils unterschiedlicher Konzentration an Antioxidantien
DE1620840C3 (de) Rußmischung als Kautschukverstärkungsmittel
DE3604789C1 (de) Verguetungsstahl
DE1620840B2 (de) Rußmischung als Kautschukverstärkungsmittel
DE2311965A1 (de) Wachs-zusammensetzung
DE1180123B (de) Kautschukmischungen mit verbesserten Vulkani-sationseigenschaften
DE2014029A1 (de) Modifizierter Ruß und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2139888C3 (de) Verfahren zur Herstellung von Kautschukmischungen
DE69735235T2 (de) Russ für kraftfahrzeuge und diesen enthaltende kautschukzusammensetzungen
DE2528852C3 (de) Luftreifen
DE2363310B2 (de) Furnace-Ruß und seine Verwendung
DE2224941C3 (de) Verwendung von Peroxide und Schwefel enthaltenden Elastomer-Verschnitten für die Herstellung von Seitenwänden von Luftreifen mit radialer Karkasse
DE1157384B (de) Verfahren zum Schutz von Naturkautschuk gegen Oxydation
DE1470975C3 (de) Reifen und Kautschukmischung zur Herstellung derselben
DE1570153A1 (de) Verfahren zum haftfesten Verbinden von Naturkautschuk mit Stahlkord
DE1261767B (de) Fahrzeugreifen

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
E77 Valid patent as to the heymanns-index 1977
8339 Ceased/non-payment of the annual fee