DE19818552A1 - Mischungen aus Kautschuken und aktivierten und hydrophobierten exidischen und silikatischen Füllstoffen und ein Verfahren zur Herstellung - Google Patents
Mischungen aus Kautschuken und aktivierten und hydrophobierten exidischen und silikatischen Füllstoffen und ein Verfahren zur HerstellungInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft Kautschukmischungen, enthaltend einen oder mehrere lösliche Kautschuke, hydrophobierte Füllstoffe und ein oder mehrere auf anorganischem und/oder organischem Trägermaterial aufgebrachte polysulfidische Silane, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung. Die erfindungsgemäßen Kautschukmischungen eignen sich zur Herstellung von Formkörpern aller Art, insbesondere zur Herstellung von Reifen und Reifenlaufflächen, die einen niedrigen Rollwiderstand und einen hohen Abriebwiderstand aufweisen.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Kautschukmischungen enthaltend einen oder meh
rere lösliche Kautschuke, hydrophobierte Füllstoffe und ein oder mehrere auf anorga
nischem und/oder organischem Trägermaterial aufgebrachte polysulfidische Silane,
sowie ein Verfahren zu deren Herstellung. Die erfindungsgemäßen Kautschuk
mischungen eignen sich zur Herstellung von Formkörpem aller Art, insbesondere zur
Herstellung von Reifen und Reifenlaufflächen, die einen niedrigen Rollwiderstand und
einen hohen Abriebwiderstand aufweisen.
Die Herstellung von kieselsäuregefüllten Kautschukmischungen erfordert im Ver
gleich zu rußgefüllten Kautschukmischungen einen deutlich höheren Mischaufwand
Der höhere Mischaufwand für die Einarbeitung der Kieselsäure könnte demgegenüber
prizipiell vermieden werden, wenn die Kieselsäure in eine Kautschuklösung direkt
nach der Herstellung des Kautschuks eingearbeitet würde. Die derzeitig zur Reifen
herstellung eingesetzten Fällungskieselsäuren eignen sich jedoch nicht ohne Vorbe
handlung für einen derartigen Prozeß, da sie bei der Entfernung des Lösungsmittels
mit Wasserdampf nicht gefällt werden, sondern zu einem großen Teil in der Wasser
phase verbleiben.
US-PS 5.166.227 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von kieselsäuregefüllten
Emulsionskautschukmischungen, in dem eine Dispersion von Kieselsäure und ein
Kautschuklatex gemeinsam sprühgetrocknet wird. Dieses Verfahren hat den Nachteil,
daß das gesamte Wasser energieaufwendig verdampft werden muß. Die Kieselsäure
ist darüberhinaus im Gegensatz zu den Kautschukmischungen der vorliegenden Erfin
dung nicht aktiviert.
Auf Trägermaterial aufgebrachte polysulfidische Silane, hergestellt durch Umsetzung
von Halogensilanen mit Polysulfiden in Gegenwart eines Trägermaterials in Wasser
beschreibt EP-761 742, wobei erwähnt wird, daß diese Materialien in ungetrocknetem
Zustand auch zur Herstellung von Kautschuk/Füllstoff-Masterbatchen verwendet
werden können. Es wurde jetzt neu gefünden, daß spezielle Anforderungen an den
Füllstoff zur Herstellung von Kautschuk/Kieselsäure-Masterbatches zu stellen sind,
die in EP-761 742 nicht erwähnt oder nahegelegt werden.
Es wurde jetzt gefunden, daß sich auf Trägermaterial aufgebrachte polysulfidische
Silane, mit Kautschuklösungen und hydrophobierten oxidischen und/oder silikatischen
Füllstoffen aufarbeiten lassen, ohne daß es zu Verlusten an Füllstoff im Abwasser
kommt und daß die so erhaltenen Kautschukmischungen ein besseres Verarbeitungs
verhalten zeigen, wie z. B. längere Verarbeitungszeit und geringere Viskosität. Die
daraus hergestellten Formkörper besitzen überraschenderweise verbesserte dynami
sche Dämpfungseigenschaften und verbessertes Abriebverhalten. Die erfindungs
gemäßen Kautschukmischungen eignen sich daher insbesondere zur Herstellung von
Reifen und Reifenlaufflächen mit geringem Rollwiderstand und hoher Abriebfestigkeit.
Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung sind daher Kautschukmischungen
enthaltend einen oder mehrere lösliche Kautschuke, 5 bis 500 Gew.-Teile hydro
phobierte Füllstoffe und 0,1 bis 40 Gew.-Teile eines oder mehrerer auf anorganischem
und/oder organischem Trägermaterial aufgebrachter polysulfidische Silane, wobei sich
die angegebenen Gew.-Teile jeweils auf 100 Gew.-Teile Kautschuk beziehen.
Die auf anorganischem und/oder organischen Trägermaterial aufgebrachten poly
sulfidischen Silane werden gemäß EP-761 742 durch Reaktion von Halogenalkyl
silanen (I), und gegebenenfalls organischen Halogenverbindungen (II), mit Poly
sulfiden (III) in Wasser in Gegenwart eines organischen und/oder anorganischen
Trägermaterials, mit einem polysulfidisches Silan zu Träger-Verhältnis von 0,1 bis 10,
bei Temperaturen von 20 bis 220°C hergestellt, wobei das Molverhältnis der Kompo
nenten (I):(II):(III) von der Zahl der gebundenen Halogenatome abhängig ist und in
den Bereichen von 1,5 bis 3 mol gebundenemHalogen pro mol Polysulfid liegt. Die
besagten polysulfidischen Silane werden bevorzugt als wäßrige Suspension eingesetzt.
Die einzusetzenden Halogenalkylsilane (I), organischen Halogenverbindungen (II) und
Polysulfide (III) entsprechen den Formeln
worin
R1, R2, R3 gleich oder verschieden sind und für Chlor, C1-C18-Alkyl- oder C1-C18- Alkoxireste stehen, die gegebenenfalls durch SauerstoW, Stickstoff oder Schwefelatome unterbrochen sein können, oder C6-C12-Phenyl, -Phenoxi, C7- C18-Alkylaryl oder Alkylaryloxi bedeuten, mit der Maßgabe, daß mindestens einer der Reste R1 bis R3 eine Alkoxi, Phenoxi- oder Alkylaryloxigruppe oder ein Chloratom ist,
X für lineare, verzweigte oder cyclische, gegebenenfalls ungesättigte C1-C18- Alkylenreste steht, die gegebenenfalls durch Sauerstoffatome unterbrochen sein können,
Y für einen ein- bis vierwertigen linearen, verzweigten, gegebenenfalls unge sättigten oder aromatischen C1-C36-Kohlenwasserstoffrest steht, der gegebe nenfalls mit C6-C12-Aryl, C1-C12-Alkoxi, Hydroxi-, Cyano-, Amid, C1-C22- COO- oder C1-C22-OOC-Gruppen, Carbonsäure- oder Sulfonsäuregruppen sowie deren Salze substituiert sein kann sowie gegebenenfalls durch Sauer stoff, Stickstoff oder Schwefelatome unterbrochen sein kann oder für eine ein- bis dreiwertige Heteroarylgruppe steht.
m für eine ganze Zahl von 1 bis 6 steht,
n für eine ganze Zahl von 1 bis 3 steht,
x eine Zahl von 1 bis 8 bedeutet,
Hal für Fluor, Chlor oder Brom steht und
Me für Ammonium oder ein Metallatom steht.
R1, R2, R3 gleich oder verschieden sind und für Chlor, C1-C18-Alkyl- oder C1-C18- Alkoxireste stehen, die gegebenenfalls durch SauerstoW, Stickstoff oder Schwefelatome unterbrochen sein können, oder C6-C12-Phenyl, -Phenoxi, C7- C18-Alkylaryl oder Alkylaryloxi bedeuten, mit der Maßgabe, daß mindestens einer der Reste R1 bis R3 eine Alkoxi, Phenoxi- oder Alkylaryloxigruppe oder ein Chloratom ist,
X für lineare, verzweigte oder cyclische, gegebenenfalls ungesättigte C1-C18- Alkylenreste steht, die gegebenenfalls durch Sauerstoffatome unterbrochen sein können,
Y für einen ein- bis vierwertigen linearen, verzweigten, gegebenenfalls unge sättigten oder aromatischen C1-C36-Kohlenwasserstoffrest steht, der gegebe nenfalls mit C6-C12-Aryl, C1-C12-Alkoxi, Hydroxi-, Cyano-, Amid, C1-C22- COO- oder C1-C22-OOC-Gruppen, Carbonsäure- oder Sulfonsäuregruppen sowie deren Salze substituiert sein kann sowie gegebenenfalls durch Sauer stoff, Stickstoff oder Schwefelatome unterbrochen sein kann oder für eine ein- bis dreiwertige Heteroarylgruppe steht.
m für eine ganze Zahl von 1 bis 6 steht,
n für eine ganze Zahl von 1 bis 3 steht,
x eine Zahl von 1 bis 8 bedeutet,
Hal für Fluor, Chlor oder Brom steht und
Me für Ammonium oder ein Metallatom steht.
Bevorzugte Halogensilane (I) sind z. B. 1-Chlormethyltrimethoxisilan, 1-Chlorme
thyltriethoxisilan, 1-Chlormethyltributoxisilan, 1-Chlormethyl-tri(ethoxiethoxi)-silan,
1-Chlormethyl-methyl-dimethoxisilan, 1-Chlormethyl-methyl-diethoxisilan, 1-Chlor
methyl-methoxy-dibutoxisilan, 1-Chlormethyl-dimethyl-methoxisilan, 1-Chlormethyl
dimethyl-ethoxisilan, 1-Chlormethyl-dimethyl-butoxisilan, 3-Chlorpropyltrimethoxisi
lan, 3-Chlorpropyltriethoxisilan, 3-Chlorpropyltripropoxisilan 3-Chlorpropyltributoxi
silan, 3-Chlorpropylpentoxisilan, 3-Chlorpropyltrihexoxisilan, 3-Chlorpropyltrioctoxi
silan, 3-Chlorpropyl-triphenoxisilan, 3-Chlorpropylmethyldimethoxisilan, 3-Chlorpro
pyl-methyl-diethoxisilan, 3-Chlorpropyl-methyldibutoxisilan, 3-Chlorpropyl-dimethyl
methoxisilan, 3-Chlorpropyl-dimethylethoxisilan, 3-Chlorpropyl-diethyl-phenoxisilan.
Besonders bevorzugt sind insbesondere 1-Chlormethyl-methyl-diethoxisilan und 3-
Chlorpropyltriethoxisilan.
Bevorzugte organische Halogenverbindungen (II) sind z. B. Alkylmonohalogenide,
wie Methylchlorid, Ethylchlorid, Propylchlorid, Butylchlorid, Hexylchlorid, Octyl
chlorid, Decylchlorid, Dodecylchlorid, Octadecylchlorid, Benzylchlorid, Chorethanol,
Chlorpropanol, Chloressigsäure und deren Alkallmetallsalze, Chlorpropionsäure und
deren Alkalisalze, sowie Alkylendihalogenide, in denen Y für Methylen-, Ethylen-,
Propylen-, 2-Hydroxipropylen-, Butylen, Mexylen, Cyclohexylen-, Octylen-,
Decyclen-, Dodecyclen-, 2,2-Oxidiethylen-, Methylen-bis-(oxiethylen-, Ethylen-(bis-
oxiethylen)-, 2,2-Thiodiethylen-, N-Methyl-N,N-diethylen- oder Xylidenreste steht.
Besonders bevorzugt werden 1.2-Dichlorethan, 1.6-Dichorhexan, Bis-(2-chlorethyl)-
formal und 1.2.3-Trichlorpropan. Die organischen Halogenverbindungen (Ib) können
einzeln oder auch im Gemisch eingesetzt werden.
Bevorzugte Molverhältnisse der Halogenalkylsilane (I) zu weiteren organischen Halo
genverbindungen (II) liegen bei 1 : 0 bis 1 : 100. Ganz besonders bevorzugte Verhält
nisse liegen bei 1 : 0 bis 1 : 30.
Als Polysulfide (III) werden bevorzugt solche eingesetzt, in der Me für Ammonium,
Lithium, Natrium oder Kalium steht.
Als Reaktionsmedium zur Herstellung der auf einem anorganischen und/oder organi
schen Träger aufgebrachten polysulfidischen Silane wird Wasser verwendet. Daneben
können auch Gemische von Wasser mit organischen Lösungsmitteln verwendet
werden, wie z. B. Methanol, Ethanol, n-Propanol, i-Propanol, i-Butanol, Amylalkohol,
Hexylalkohol, n-Octanol, i-Octanol, Ethylenglykol, 1,2- und 1,3-Propylenglykol, 1,4-
Butandiol, 1,6-Hexandiol, sowie Gemische mit aromatischen, aliphatischen oder
cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffen, wie z. B. Toluol, Cyclohexan, Hexan, Octan,
oder offenkettige oder cyclische Ether, wie z. B. Diethylether, Dibutylether, Tetra
hydrofuran, 1,3-Dioxolan.
Besonders geeignete organische und anorganische Trägermaterialien für die auf an
organischem und/oder organischem Träger aufgebrachten polysulfidischen Silane sind
z. B.:
Ruße, die nach dem Flammruß-, Furnace- oder Gasruß-Verfahren hergestellt wurden und mit BET-Oberflächen von 1 bis 200 m2/g, wie z. B. SAF-, ISAF-, IISAF-, HAF-, FEF- oder GPF-Ruße. Ferner hochdisperse Kieselsäuren, hergestellt z. B. durch Fäl lung von Lösungen von Silikaten oder Flammenhydrolyse von Siliciumhalogeniden mit spezifischen Oberflächen von 5 bis looo, vorzugsweise l0 bis 400 m2/g (BET- Oberfläche) und mit Primärteilchengrößen von 5 bis 400 nm. Die Kieselsäuren kön nen gegebenenfalls auch als Mischoxide mit anderen Metalloxiden, wie Al-, Mg-, Ca-, Ba-, Zn- und Ti-oxiden vorliegen. Synthetische Silikate, wie Aluminiumsilikat, Erdal kalisilikate, wie Magnesiumsilikat oder Calciumsilikat, mit BET-Oberflächen von 5 bis 400 m2/g und Primärteilchendurchmessern von l0 bis 400 nm. Natürliche Silkate, wie Kaolin und andere natürlich vorkommende Kieselsäuren, Metalloxide, wie Zinkoxid, Calciumoxid, Magnesiumoxid, Aluminiumoxid, Metallcarbonate, wie Magnesium carbonat, Calciumcarbonat, Zinkcarbonat, Metallsulfate, wie Calciumsulfat, Barium sulfat, Metallhydroxide, wie Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Glasfasern und Glasfaserprodukte oder Mikroglaskugeln sowie Kautschukgele mit Primärteil chengrößen von 1 bis 2000 nm. Die genannten Trägermaterialien können alleine oder im Gemisch eingesetzt werden.
Ruße, die nach dem Flammruß-, Furnace- oder Gasruß-Verfahren hergestellt wurden und mit BET-Oberflächen von 1 bis 200 m2/g, wie z. B. SAF-, ISAF-, IISAF-, HAF-, FEF- oder GPF-Ruße. Ferner hochdisperse Kieselsäuren, hergestellt z. B. durch Fäl lung von Lösungen von Silikaten oder Flammenhydrolyse von Siliciumhalogeniden mit spezifischen Oberflächen von 5 bis looo, vorzugsweise l0 bis 400 m2/g (BET- Oberfläche) und mit Primärteilchengrößen von 5 bis 400 nm. Die Kieselsäuren kön nen gegebenenfalls auch als Mischoxide mit anderen Metalloxiden, wie Al-, Mg-, Ca-, Ba-, Zn- und Ti-oxiden vorliegen. Synthetische Silikate, wie Aluminiumsilikat, Erdal kalisilikate, wie Magnesiumsilikat oder Calciumsilikat, mit BET-Oberflächen von 5 bis 400 m2/g und Primärteilchendurchmessern von l0 bis 400 nm. Natürliche Silkate, wie Kaolin und andere natürlich vorkommende Kieselsäuren, Metalloxide, wie Zinkoxid, Calciumoxid, Magnesiumoxid, Aluminiumoxid, Metallcarbonate, wie Magnesium carbonat, Calciumcarbonat, Zinkcarbonat, Metallsulfate, wie Calciumsulfat, Barium sulfat, Metallhydroxide, wie Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Glasfasern und Glasfaserprodukte oder Mikroglaskugeln sowie Kautschukgele mit Primärteil chengrößen von 1 bis 2000 nm. Die genannten Trägermaterialien können alleine oder im Gemisch eingesetzt werden.
Die auf organischem und/oder organischem Träger aufgebrachten polysulfidischen
Silane besitzen Silan zu Träger-Verhältnisse von 0,1 bis 10, bevorzugt 0,2 bis 5 (im
getrockneten und salzfreien Zustand). Die besagten Silane werden bevorzugt nach der
Herstellung ohhe Trocknung im wasserfeuchten Zustand weiterverarbeitet, sie können
jedoch auch mit den üblichen Methoden, wie z. B. Sprühtrocknung, Spin-flash-
Trocknung, im Drehrohrofen oder mittels Bandtrockner unter Normaldruck oder im
Vakuum bei Temperaturen von Raumtemperatur bis ca. 250°C entwässert werden.
Das Molverhältnis der Komponenten (I) : (II) : (III) ist abhängig von der Zahl gebun
dener Halogenatome in den Ausgangsverbindungen (I) und (II) und beträgt pro mol
Polysulfid (III) 1,5 bis 3 mol reaktives (Mono-)Halogenid. Es wird idealerweise so
gewählt, daß pro mol Polysulfid 2 mol (Mono-) halogenid umgesetzt werden. Die
angegebenen Molverhältnisse beziehen sich auf Monohalogenverbindungen. Beim
Einsatz von Polyhalogenverbindungen muß das Verhältnis von Polysulfid zu Polyha
logenverbindung entsprechend umgerechhet werden. Die genannten Molverhältnisse
gelten nur für gegenüber Polysulfiden in wassriger Lösung reaktive Halogenverbin
dungen.
Werden Halogenalkylsilane (I) eingesetzt, in denen einer oder mehrere der Reste R1
bis R3 für ein Chloratom steht, so empfiehlt sich die Zugabe einer Base, wie z. B.
NaOH, KOH, Ca(OH)2, Na2CO3 oder K2CO3, um die freiwerdende Salzsäure zu neu
tralisieren.
Die Reaktionstemperaturen liegen bei 0 bis 200°C, gegebenfalls kann unter Druck
gearbeitet werden. Die Reaktionszeiten liegen zwischen wenigen Minuten bis zu
48 Stunden. 1m Anschluß an die Reaktion kann das Reaktionsprodukt abfiltriert,
durch Wäsche von wasserlöslichem Metallhalogenid befreit und getrocknet werden. in
einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Reaktionsprodukt nicht
abfiltiert und nicht getrocknet sondern in der anfallenden Rohform zur Herstellung der
Kautschukmischungen in die Mischung aus Kautschuklösung und hydrophobiertem
Füllstoff eingemischt.
Unter dem Begriff hydrophobierte Füllstoffe werden Füllstoffe verstanden, die im ge
trockneten Zustand (Trocknungsverlust nach DIN ISO 787/2 bei 105°C < 1
Gew.-%) bei Raumtemperatur nicht von Wasser benetzt werden. Bevorzugte hydro
phobierte Füllstoffe besitzen im getrockneten Zutand eine Methanolbenetzbarkeit von
1-60 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 50 Gew.-%. Die Methanolbenetzbarkeit gibt hierbei
den Mindestgehalt (in Gewichtsprozent) an Methanol in einem Methanol/Wasser-
Gemisch an, das in der Lage ist, den Füllstoff zu benetzen.
Die Bestimmung der Methanolbenetzbarkeit wird wie folgt ausgeführt:
200 mg der Kieselsäure und 50 ml Wasser werden in einen 250 ml Rundkolben mit Magnetrührer gegeben. Die (teil-)hydrophobierte Kieselsäure bleibt an der Wasser oberfläche. Anschließend taucht man die Spitze einer mit Methanol gefüllten Meß pipette in die flüssige Phase (um einen direkten Kontakt mit der Kieselsäure zu ver meiden) und läßt das Methanol langsam zufließen. Dabei wird mit dem Magnetrührer gerührt, so daß in der Flüssigkeit ein Wirbel entsteht. Es wird solange Methanol zugegeben, bis die Festsubstanz benetzt ist. Dies ist der Fall, wenn die Kieselsäure nicht mehr über die ganze Oberfläche der flüssigen (bereits Methanol enthaltenden) Phase verteilt und die relativ klare filmfreie Flüssigkeit sichtbar wird.
200 mg der Kieselsäure und 50 ml Wasser werden in einen 250 ml Rundkolben mit Magnetrührer gegeben. Die (teil-)hydrophobierte Kieselsäure bleibt an der Wasser oberfläche. Anschließend taucht man die Spitze einer mit Methanol gefüllten Meß pipette in die flüssige Phase (um einen direkten Kontakt mit der Kieselsäure zu ver meiden) und läßt das Methanol langsam zufließen. Dabei wird mit dem Magnetrührer gerührt, so daß in der Flüssigkeit ein Wirbel entsteht. Es wird solange Methanol zugegeben, bis die Festsubstanz benetzt ist. Dies ist der Fall, wenn die Kieselsäure nicht mehr über die ganze Oberfläche der flüssigen (bereits Methanol enthaltenden) Phase verteilt und die relativ klare filmfreie Flüssigkeit sichtbar wird.
Auswertung: Die Angabe der Methanolbenetzbarkeit erfolgt in Gew.-% Methanol der
Methanol/Wasser-Mischung nach der Formel
Methanolbenetzbarkeit (in Gew.-%) =
(0,79 × Anzahl ml MeOH / 0,79 × Anzahl ml MeOH + 50) × 100.
In der Literatur sind zahlreiche geeignete Hydrophobierungsmethoden für oxidische
und silikatische Füllstoffe beschrieben, wie z. B. die Behandlung von Fällungskiesel
säuren und -silikaten mit anorganischen und organischen Fluoriden, wie in US-PS
2.477.695 und 2.625.492 beschrieben, oder die Herstellung oder Nachbehandlung von
Fällungskieselsäuren durch Neutralisation von Silikatlösungen mit Organohalogensi
lanen, wie z. B. Dimethyldichlorsilan (DE-AS 12 29 504). Eine weitere Methode zur
Hydrophobierung in wäßriger Dispersion ist die Nachbehandlung von Fällungskiesel
säuren mit Alkylaminosilanen, wie z. B. 3-(Octadecenylamino)-propyl-triethoxisilan in
Wasser.
Die Hydrophobierung kann in wässriger Suspension, in organischem Lösungsmittel
oder im trockenen Zustand durchgeführt werden. Bevorzugt wird die Hydrophobie
rung in wässrigem Medium oder lösungsmittelfrei durchgeführt. Die hydrophobierten
Füllstoffe können in trockener Form, als wäßrige Dispersion oder als Dispersion in
organischen Lösungsmitteln eingesetzt werden.
Besonders gut geignet sind hydrophobierte Füllstoffe, ausgehend von oxidischen
und/oder silikatischen Füllstoffen, die
- (A) vor, während oder nach einer Trocknungsbehandlung mit 0,5 bis 200, bevor
zugt 1 bis 50 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile Füllstoff, einer
wasserunlöslichen organischen Verbindung versetzt wurden
oder - (B) vor, während oder nach einer Trockungsbehandlung unter teilweiser oder voll
ständiger Umsetzung der Silanolgruppen mit 0,5 bis 200, bevorzugt 1 bis
50 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile Füllstoffe einer hydroxylgrup
penhaltigen Verbindung zur Reaktion gebracht wurden
oder - (C) vor, während oder nach einer Trocknungsbehandlung unter teilweiser oder vollständiger Umsetzung der Silanolgruppen mit 0,1 bis 50, bevorzugt 0,1 bis 10 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile Füllstoff einer reaktiven Sili ciumverbindung zur Reaktion gebracht wurden.
Als oxidische und/oder silikatische Füllstoffe sind alle bekannten natürlichen oder
synthetischen Füllstoffe der entsprechenden Art zu verstehen. Dies sind beispiels
weise: gefällte oder pyrogene Kieselsäure, Aluminiumhydroxid, Aluminiumsilikat,
Calciumsilikat, Calciumsulfat, China Clay und Calcinierter Clay.
Besonders bevorzugt sind:
- - hochdisperse Kieselsäuren, hergestellt z. B. durch Fällung von Lösungen von Silikaten oder Flammenhydrolyse der Silikate, von Siliciumhalogeniden mit spezifischen Oberflächen von 5-1000, vorzugsweise 20-400 m2/g (BET-Ober fläche) und mit Primärteilchengrößen von 10-400 nm. Die Kieselsäuren können gegebenenfalls auch als Mischoxide mit anderen Metalloxiden, wie Al-, Mg-, Ca-, Ba-, Zn-, Zr-,Ti-oxiden vorliegen.
- - Synthetische Silikate, wie Aluminiumsilikat, Erdalkalisilikate, wie Magne siumsilikat oder Calciumsilikat, mit BET-Oberflächen von 20-400 m2/g und Primärteilchendurchmessern von 10-400 nm.
- - Natürliche Silikate, wie Kaolin und andere natürlich vorkommende Kieselsäu ren
- - Glasfasern und Glasfaserprodukte (Matten, Stränge) oder Mikroglaskugeln
- - Metalloxide, wie Zinkoxid, Calciumoxid, Magnesiumoxid, Aluminiumoxid
- - Metallcarbonate, wie Magnesiumcarbonat, Calciumcarbonat, Zinkcarbonat
- - Metallhydroxide, wie Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden hydrophobierten Füllstoffe können nach
Methode (A) hergestellt werden, indem der silikatische und/oder oxidische Füllstoff
vor, während oder nach einem Trocknungsprozess, in dem der Wassergehalt bevor
zugt auf weniger als 3 Gew.-%, besonders bevorzugt < 1 Gew.-%, abgesenkt wird,
mit einer wasserunlöslichen organischen Verbindung gemischt wird. Unter dem
Wassergehalt des Füllstoffs wird derjenige Gehalt an physikalisch gebundenem
Wasser verstanden, der bei einer Trocknungstemperatur von l05°C entfernt werden
kann (DIN ISO 787/2). Geeignete wasserunlösliche Verbindungen sind z. B. unge
sättigte und gesättigte Fettsäuren und Wachse, wie in DE-OS 24 19 759 beschrieben,
synthetische Weichmacher, wie Phthalsäuredioctylester, Adipinsäureester, modifi
zierte Fettsäuren, wie dimerisierte und oligomerisierte Fettsäuren, natürliche unge
sättigte Öle, wie Olivenöl, Rapsöl, Rizinusöl, Sonnenblumenöl, Baumwollsaatöl,
Leinöl, Erdnußöl, deren Oligomerisierungsprodukte sowie die entsprechenden unge
sättigten und hydrierten Fettsäuren und deren Umesterungsprodukte mit ein- bis
sechswertigen C1-C22-Alkoholen, wie naphthenische, paraffinische und aromatische
Mineralöle, wasserunlösliche Alkohole, wie z. B. Octanol, Dodecanol, Stearylalkohol,
Undecenylalkohol und Oleylalkohol, synthetische Öle, wie z. B. Schmieröle auf Poly
ester oder Polyetherbasis, Silikonöle, wie z. B. Polydimethylsiloxane, Schwefel und
Dialkylpolysulfide, wie z. B. Dioctylpolysulfid, Addukte von Schwefel an unge
sättigten Ölen und ungesättigte Fettsäureestern, wie z. B. Umsetzungsprodukte von
Schwefel mit Oleylalkohol, Olivenöl, Rapsöl oder Rizinusöl, niedermolekulare
Kautschuke, insbesondere Polybutadienöl, niedermolekulares Butadien/Acrylniril-Co
polymer, Polyisobutylen, flüssiger Naturkautschuk. Darüberhinaus können unter Ver
wendung von Lösungsmitteln oder in Latexform auch hochmolekulare Kautschuke,
wie Naturkautschuk, Butadienkautschuk, Styrol/Butadien-Kautschuk, Acryl
nitril/Butadien-Kautschuk und Thermoplaste verwendet werden. Bevorzugte Mole
kulargewichte liegen zwischen 150 und 10.000.
Besonders bevorzugte Verbindungen sind natürliche ungesättigte Öle, wie Olivenöl,
Rapsöl, Rizinusöl, Sonnenblumenöl. Baumwollsaatöl, Leinöl, Erdnußöl, deren Oligo
merisierungs-, Umesterungs- und Hydrierungsprodukte sowie die entsprechenden un
gesättigten und hydrierten Fettsäuren und deren Veresterungsprodukte mit ein bis
sechswertigen C1-C30-Alkoholen. Die Verbindungen können alleine oder im Gemisch
eingesetzt werden.
Die Verbindungen können in Substanz, in Lösung oder als Latex auf den silikatischen
oder oxidischen Füllstoff aufgetragen werden. Bevorzugt werden sie lösungsmittelfrei
oder als wäßrige Dispersion aufgetragen. Der silikatische und/oder oxidische Füllstoff
selber kann als wäßrige Dispersion oder wasserfeuchter Filterküchen oder in verge
trockneter Form vorgelegt werden. Eine Auftragungsmethode für erfindungsgemäß
zu verwendende Wachse und Thermoplaste aus wäßriger Dispersion während oder
unrnittelbar nach dem Fällprozeß von Fällungskieselsäuren ist beispielsweise in US-PS
3.607.337 beschrieben. Die Trocknung kann in beispielsweise durch Sprühtrocknung,
im Drehrohrofen oder mittels Bandtrockner erfolgen.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden hydrophobierten Füllstoffe können nach
Methode (B) hergestellt werden, indem der silikatische und/oder oxidische Füllstoff
vor, während oder nach einem Trocknungsprozess, in dem der Wassergehalt auf
weniger als 3 Gew.-%, bevorzugt < 1 Gew.-%, abgesenkt wird, mit einer hydroxyl
gruppenhaltigen Verbindung zur Reaktion gebracht wird. Bevorzugte hydroxyl
gruppenhaltige Verbindungen sind Octanol, 1-Decanol, Undecenylalkohol,
Dodecanol, Dodecenalkohol, Hexadecanol, Hexadecenol, Octadecanol, Behenyl
alkohol, Oleylalkohol, Ricinolsäure, Zimtalkohol, Ricinusöl, Hydroxiethyl-(meth)-
acrylat, 4-Hydroxibutyl-(meth)-acrylat, hydroxylgruppenhaltiges Polybutadienöl mit
bevorzugten OH-Zahlen von 20-200 (Poly BD Resins der Elf Atochem oder Hycar
HT der BFGoodrich), hydroxygruppenhaltige ungesättigte Polyester mit mittleren
Molgewichten von 1.000 bis 20.000, hydroxylgruppenhaltige hydrophobe Polyether,
wie z. B. Additionsprodukte aus 1-200 mol Propylenoxid pro mol Alkohol.
Besonders bevorzugte Alkohole sind, C8-C36-Alkyl-monoalkohole und C5-C36-
Alkyl-polyole, insbesondere n- und iso-Octylakohol, Nonanol, Decanol, Dodecanol,
Octadecylakohol, Octadecenylalkohol, Neopentylglykol und Trimethylolpropan.
Die Verbindungen können alleine oder im Gemisch eingesetzt werden oder auch im
Gemisch mit den Verbindungen, herstellbar nach Methode (A), die dann gegebenen
falls an den Füllstoff nur physikalisch gebunden werden.
Die Umsetzung der Füllstoffe mit den hydroxylgruppenhaltigen Verbindungen kann in
Substanz oder in organischen Lösungsmitteln oder im Vakuum bei Temperaturen
oberhalb von Raumtemperatur (20°C) bis unterhalb der Zersetzungstemperatur der
hydroxylgruppenhaltigen Verbindungen erfolgen.
Zur Durchführung der Veresterung bei Temperaturen unter 100°C empfiehlt sich eine
vorherige Hitzebehandlung des oxidischen oder silikatischen Füllstoffs bei Temperatu
ren von 300 bis 800°C, wie sie in US-PS 2,736,669 beschrieben ist. Ansonsten wer
den Temperaturen von 100°C bis unterhalb der Zersetzungstemperatur der hydroxyl
gruppenhaltigen Verbindung bevorzugt. Die oxidischen und/oder silikatischen Füll
stoffe können auch als wasserfeuchte Produkte oder gar als Aufschlämmung in Was
ser vorgelegt werden. Die Restfeuchte wird mit dem bei der Reaktion gebildeten
Wasser aus dem Reaktionsprodukt entfernt. Die Entfernung des Reaktionswassers
geschieht vorteilhafterweise sofort während der Reaktion oder in einem nachgeschal
teten Trocknungsschritt. Der Erfolg der Veresterung läßt sich beispielsweise dadurch
nachweisen, daß sicht mit geeigneten Lösungsmitteln die hydroxylgruppenhaltige
Verbindung nicht mehr extrahieren läßt.
Geeignete Lösungsmittel zur Durchführung der Oberflächenreaktion mit den Verbin
dungen sind beispielsweise gesättigte oder ungesättigte, aliphatische oder aromatische
Kohlenwasserstoffe, chlorierte aliphatische oder chlorierte aromatische Kohlenwas
serstoffe und Alkohole.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden hydrophobierten Füllstoffe können nach
Methode (C) hergestellt werden, indem der silikatische und/oder oxidische Füllstoff
vor, während oder nach einem Trocknungsprozess, in dem der Wassergehalt
bevorzugt auf weniger als 3 Gew.-%, besonders bevorzugt < 1 Gew.-%, abgesenkt
wird, mit einer gegenüber Si-OH-Gruppen des Füllstoffs reaktiven Siliciumverbindung
zur Reaktion gebracht wird.
Die hierbei zu verwendenden Siliciumverbindungen sind Alkoxi-Silane, wie z. B.
Tetramethoxi- und Tetraethoxisilan, Alkylalkoxisilane, wie Octyl-trimethoxi- und
Octyltriethoxisilan, Octadecyltriethoxisilan, Dimethyldiethoxisilan, Trimethylethoxi
silan, Polydimethylsiloxane mit reaktiven Si-OH-Gruppen und mit reaktiven Alkoxi
silylethergruppen, wie z. B. Methoxi- und Ethoxireste, cyclische Dimethylsiloxanether,
wie Octamethylcyclotetrasiloxan, Trimethylsilylamine, wie Hexamethyldisilazan oder
schwefelhaltige Silylether, insbesondere Bis-(trialkoxisilyl-alkyl)-polysulfide, wie in
DE 21 41 159 und DE-AS 22 55 577 beschrieben, oligomere und/oder polymere
schwefelhaltige Silylether der DE-OS 44 35 311 und EP-A 670 347, Mer
capatoalkyltrialkoxisilane, insbesondere Mercaptopropyltriethoxisilan, Thiocyanato
alkylsilylether, wie z. B. in DE-OS 195 44 469 beschrieben. Ganz besonders bevorzugt
werden C6-C18-Alkylalkoxisilane, Polydimethylsiloxane mit reaktiven Si-OH-Gruppen
und cyclische Dimethylsiloxanether, wie Octamethylcyclotetrasiloxan etc. Die Menge
der einzusetzenden Siliciumverbindung richtet sich nach deren Wirksamkeit und ist
anhand von Vorversuchen leicht zu ermitteln. Sie liegt zwischen 0,1 bis 50
Gew.-Teile, bevorzugt 0,1 bis 10 Gew.-Teile, besonders bevorzugt zwischen 0,1 bis 5
Gew.-Teile bezogen auf 100 Gew.-Teile oxidischen und/oder silikatischen Füllstoff.
Die Reaktionstemperaturen hierfür liegen zwischen Raumtemperatur und der Zerset
zungstemperatur der Siliciumverbindung. Die Reaktion kann gegebenenfalls durch
saure oder alkalische Katalysatoren beschleunigt werden. Beispiele hierfür sind
Ammoniak und Natriumalkoholat.
Weiterhin ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der erfin
dungsgemäßen Kautschukmischungen, das dadurch gekenzeichnet ist, daß man 0,1 bis
40 Gew.-Teile auf anorganischem und/oder organischem immobilisierte polysulfidi
sche Silane, mit einem Silan zu Träger-Verhältnis von 0,1 bis 10, mit einer Kau
tschuklösung, die gegebenenfalls weitere Hilfsmittel für die Aufarbeitung, Verarbei
tung und Stabilisierung sowie zusätzliche Füllstoffe enthalten kann, und 5 bis 500
Gew.-Teilen hydrophobiertem Füllstoff mischt und das Lösungsmittel und Wasser bei
Temperaturen von 50 bis 250°C entfernt. Die Gew.-Teile beziehen sich hierbei jeweils
auf 100 Gew.-Teile Kautschuk.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in der Weise durchgeführt, daß man eine Kau
tschuklösung mit 5 bis 500 Gew.-Teilen (bezogen auf 100 Gew.-Teile Kautschuk)
eines hydrophobierten bevorzugt oxidischen und/oder silikatischen Füllstoffs sowie
mit 0,1 bis 40 Gew.-Teilen einer Suspension eines polysulfidischen Silans auf einem
Trägermaterial versetzt und anschließend das Lösungsmittel bei Temperaturen von
50-200°C, gegebenenfalls im Vakuum oder unter Druck von 0 bis 10 atm, entfernt.
Bevorzugt wird das Lösungsmittel mittels Wasserdampfdestillation entfernt. Die
hydrophobierten Füllstoffe können in trockener Form, als wäßrige Dispersion oder als
Dispersion in organischen Lösungsmitteln eingesetzt werden. In dem Gemisch aus
Kautschuk, Lösungsmittel, Silan und Füllstoff können weitere Hilfsmittel für die
Aufarbeitung, Verarbeitung und Stabilisierung sowie weitere Füllstoffe enthalten sein,
wie z. B. Entschäumer, Weichmacher, Antioxidantien, Ruße, Kautschukgele, nicht
hydrophobierte oxidische oder silikatische Füllstoffe etc.
Zur Herstellung der Kautschuklösungen für das erfindungsgemäße Verfahren eignen
sich lösliche Naturkautschuke und Synthesekautschuke. Bevorzugte Synthesekau
tschuke sind beispielsweise bei W. Hofmann, Kautschuktechnologie, Gentner Verlag,
Stuttgart 1980, beschrieben. Sie umfassen u. a.
BR - Polybutadien
ABR - Butadien/Acrylsäure-C1-4-alkylester-Copolymere
CR - Polychloropren
IR - Polyisopren
SBR - Styrol/Butadien-Copolymerisate mit Styrolgehalten von 1-60, vorzugs weise 20-50 Gew.-%
IIR - Isobutylen/lsopren-Copolymerisate
NBR - Butadien/Acrylnitril-Copolmere mit Acrylnitrilgehalten von 5-60, vor zugsweise 10-40 Gew.-%
HNBR - teilhydrierter oder volllständig hydrierter NBR-Kautschuk
EPDM - Ethylen/Propylen/Dien-Copolymerisate
sowie Mischungen dieser Kautschuke. Für die Herstellung von Kfz-Reifen mit Hilfe der auf anorganischem und/oder organischem Träger immobilisierten polysulfidischen Silane und der hydrophobierten Füllstoffe sind insbesondere Naturkautschuk, synthetisches Polyisopren, Emulsions-SBR sowie Lösungs-SBR-Kautschuke mit einer Glastemperatur oberhalb von -50°C, die ggf. mit Silylethern oder anderen fünktionellen Gruppen, modifiziert sein können, wie z. B. in der EP-A 447.066 beschrieben, Polybutadienkautschuk mit hohem 1.4-cis-Gehalt (< 90%), der mit Katalysatoren auf Basis Ni, Co, Ti oder Nd gergestellt wird, sowie Polybutadienkautschuk mit mit einem Vinylgehalt von 0-75% sowie deren Mischungen von Interesse.
BR - Polybutadien
ABR - Butadien/Acrylsäure-C1-4-alkylester-Copolymere
CR - Polychloropren
IR - Polyisopren
SBR - Styrol/Butadien-Copolymerisate mit Styrolgehalten von 1-60, vorzugs weise 20-50 Gew.-%
IIR - Isobutylen/lsopren-Copolymerisate
NBR - Butadien/Acrylnitril-Copolmere mit Acrylnitrilgehalten von 5-60, vor zugsweise 10-40 Gew.-%
HNBR - teilhydrierter oder volllständig hydrierter NBR-Kautschuk
EPDM - Ethylen/Propylen/Dien-Copolymerisate
sowie Mischungen dieser Kautschuke. Für die Herstellung von Kfz-Reifen mit Hilfe der auf anorganischem und/oder organischem Träger immobilisierten polysulfidischen Silane und der hydrophobierten Füllstoffe sind insbesondere Naturkautschuk, synthetisches Polyisopren, Emulsions-SBR sowie Lösungs-SBR-Kautschuke mit einer Glastemperatur oberhalb von -50°C, die ggf. mit Silylethern oder anderen fünktionellen Gruppen, modifiziert sein können, wie z. B. in der EP-A 447.066 beschrieben, Polybutadienkautschuk mit hohem 1.4-cis-Gehalt (< 90%), der mit Katalysatoren auf Basis Ni, Co, Ti oder Nd gergestellt wird, sowie Polybutadienkautschuk mit mit einem Vinylgehalt von 0-75% sowie deren Mischungen von Interesse.
Der gelöste Kautschuk kann in einer besonders bevorzugten Ausführungsform des er
findungsgemäßen Verfahrens während der Entfernung des Lösungsmittels in Wasser
koaguliert werden, beispielsweise durch Eintropfen der Kautschuklösung in heißes
Wasser oder durch gemeinsames Verdüsen der Kautschuklösung mit Wasserdampf
und Fällen in Wasser.
Als Lösungsmittel zum Lösen der erfindungsgemäß einsetzbaren Kautschuke kommen
insbesondere aliphatische, cycloaliphatische und aromatische Lösungsmittel in Frage.
Kohlenwasserstoffe mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen werden besonders bevorzugt, wie
n-Butan, iso-Butan, n- und iso-Pentan, Hexan, Cyclohexan, Propen, 1-Buten, trans-
2-Buten, 1-Penten, 2-Penten, 1-Hexen, 2-Hexen, Benzol, Toluol, Xylol, Ethybenzol.
Die Lösungsmittel können einzeln oder im Gemisch eingesetzt werden.
Der Gehalt an Kautschuk in der Lösung liegt hierbei bei 0,5 bis 50 Gew.-% und ist
vor allem durch die Viskosität der Lösung limitiert. Der Gehalt an Kautschuk sollte
aus ökonomischen Gründen möglichst hoch sein. Besonders bevorzugte Konzentra
tionen liegen im Bereich von 5 bis 35 Gew.-% Kautschuk.
Besonders bevorzugte Gehalte an hydrophobiertem Füllstoff liegen bei 20 bis 125
Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile Kautschuk.
Zur Verbesserung der Fließfähigkeit empfiehlt sich ferner der Zusatz eines Weichma
chers, insbesondere eines paraffinischen, naphthenischen oder aromatischen Weichma
chers, in Mengen von 1 bis 100 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile Kautschuk.
Ganz besonders bevorzugt werden aromatische Weichmacher in Mengen von 5 bis 75
Gew.-Teilen eingesetzt.
Ganz besonders vorteilhaft eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Her
stellung von hellgefüllten Lösungs-SBR-, Lösungs-Polybutadien- und Lösungs-Poly
isopren-Mischung, da diese nach der Herstellung im selben Lösungsmittel weiterver
arbeitet werden können und besonders gute reifentechnische Eigenschaften zeigen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen
Kautschukmischungen zur Herstellung von Formkörpern aller Art.
Formkörper im Sinne der Erfindung sind z. B. Kabelmäntel, Schläuche, Treibriemen,
Förderbänder, Walzenbeläge, Reifen, Schuhsohlen, Dichtungsringe und Dämpfungs
elemente und ganz besonders bevorzugt rollwiderstandsarme Reifenlaufflächen.
Zur Herstellung von Formkörpern aus den erfindungsgemäßen Kautschukmischungen
(Masterbatches) können noch weitere Kautschuke - entsprechend der zuvor erwähn
ten - und Kautschukhilfsprodukte zugemischt werden, insbesondere weitere Dienkau
tschuke, Reaktionsbeschleuniger, Alterungsschutzmittel, Wärmestabilisatoren, Licht
schutzmittel, Ozonschutzmittel, Verarbeitungshilfsmittel, Weichmacher, Tackifier,
Treibmittel, Farbstoffe, Pigmente, Wachse, Streckmittel, organische Säuren, Verzö
gerer, Metalloxide sowie Aktivatoren, wie Triethanolamin, Polyethylenglykol, Hexan
triol, Trimethylolpropan, oder schwefelhaltige Silylether, die in der Gummiindustrie
bekannt sind. Den Kautschukmischungen können auch weitere Füllstoffe zugemischt
werden. Dies sind neben hydrophobierten und nichthydrophobierten oxidischen
und/oder silikatischen Füllstoffen, entsprechend der zuvor erwähnten, auch Kau
tschukgele und/oder Ruße. Die hierbei zu verwendenden Ruße sind nach dem
Flammruß, Furnace- oder Gasrußverfahren hergestellt und besitzen BET-Oberflächen
von 20 bis 200 m2/g, wie z. B. SAF-, ISAF-, HAF-, FEF- oder GPF-Ruße.
Die Kautschukhilfsmittel werden in üblichen Mengen, die sich unter anderem nach
dem Verwendungszweck richten, eingesetzt. Übliche Mengen sind z. B. Mengen von
0.1-50 Gew.-% bez. auf Gesamtmenge an Kautschuk.
Als Vernetzer bei der Herstellung von Formkörpern können Schwefel, Schwefelspen
der oder Peroxide eingesetzt werden. Die erfindungsgemäßen Kautschukmischungen
können darüberhinaus Vulkanisationsbeschleuniger enthalten. Beispiele für geeignete
Vulkanisationsbeschleuniger sind Mercaptobenzthiazole, Guanidine, Thiurame, Di
thiocarbamate, Thioharnstoffe und Thiocarbonate. Die Vernetzungsbeschleuniger und
Schwefel oder Peroxide werden in Mengen von 0.1 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0.1 bis
5 Gew.-%, bezogen auf Gesamtmenge an Kautschuk, eingesetzt.
Die Abmischung der erfindungsgemäßen Kautschukmischungen mit gegebenenfalls
weiteren Kautschuken und Kautschukhilfsmitteln kann in üblichen Mischaggregaten,
wie Walzen, Innenmischern und Mischextrudern, durchgeführt werden.
Die Vulkanisation kann bei Temperaturen von 100-200°C, bevorzugt 130 bis 180°C,
ggf. unter Druck von 10-200 bar, erfolgen.
550 g Vulkasil® S (hochaktive gefällte Kieselsäure mit BET-Oberfläche 180 m2/g der
Bayer AG) und 27,5 g Ricinusöl wurden in einem Dreihalskolben mit Rührwerk und
Destillationsbrücke 4 Stunden unter Rühren in einem Ölbad auf 220°C Ölbadtemperatur
erhitzt, wobei Wasser abdestillierte. Man erhielt 546 g eines weißen Pulvers. Die auf diese
Weise hydrophobierte Kieselsäure wird im Gegensatz zum Ausgangsprodukt von Wasser
nicht benetzt und besitzt eine Methanolbenetzbarkeit von 15 Gew.-%.
9,81 g (0,074 mol) Na2Sx3H2O und 7,13 g (0,223 mol) Schwefel werden in 200 ml
Wasser bei 70°C gelöst. Dann rührt man 40 g gefällte Kieselsäure Vulkasil® C
(Bayer AG) ein und setzt 35,83 g (0,149 mol) 3-Chlorpropyltriethoxisilan hinzu. An
schließend wird 8 Stunden bei 85°C nachgerührt. Man erhält eine gelbliche viskose
Suspension mit einem Gehalt von 40 g schwefelhaltigem Silan auf 40 g Kieselsäure.
500 g Lösungs-Styrol/Butadien-Kautschuk Buna® VSL 5025-0 (Bayer AG) mit
einem Gehalt an gebundenem Styrol von 25 Gew.-% und einem 1.2-Vinyl-Gehalt von
50 Gew.-% sowie 2,5 g Vulkanox® BKF (Phenolisches Antioxidans, Bayer AG) wur
den in 4 l Cyclohexan gelöst. Dann rührte man l87,5 g aromatisches Mineralöl
Renopal 450 (Fuchs Mineralölwerke), 460 g der hydrophobierten Kieselsäure aus
Beispiel 1a und den gesamten Reaktionsansatz des immobilisierten schwefelhaltigen
Silans aus Beispiel 1b ein und destillierte das Lösungsmittel bei 80°C Badtemperatur
durch Einleiten Wasserdampf (100-110°C) ab. Dauer: 3 Stunden. Nach dem Abtren
nen erhielt man ein feuchtes krümeliges Produkt in dem die Kieselsäure von Kau
tschuk gleichmäßig umschlossen war. Das Abwasser war klar und frei von Kiesel
säure. Die getrocknete Ausbeute betrug 1221 g (99,5% der Theorie).
Es wurde wie in Beispiel 1c verfahren, wobei jedoch statt der hydrophobierten Kiesel
säure aus Beispiel 1a eine (unmodifizierte) hochaktive gefällte Kieselsäure mit einer
BET-Oberfläche von 180 m2/g (Vulkasil® S, Bayer AG) eingesetzt wurde und auf
das immobilisierte schwefelhaltige Silan 1b verzichtet wurde. Ergebnis: Das Abwasser
war stark getrübt und der größte Teil der Kieselsäure hatte sich dort abgelagert. Die
Ausbeute betrug 930 g (75,6% der Theorie).
Die folgende Kautschukmischung wurde in einem 1,5 Kneter bei 140°C mit 5 Minuten
Mischzeit hergestellt. Schwefel und Beschleuniger wurden anschließend auf der
Walze bei 50°C zugegeben. Die angegebenen Mengen beziehen sich auf Gewichts
teile.
Die Kautschukmischungen wurden anschließend 35 Minuten bei l70°C vulkanisiert.
Man erhielt folgende mechanische Eigenschaften:
Aus den Resultaten wird deutlich, daß die erflndungsgemäße Kautschukmischung 3b
ein verbessertes Verarbeitungsverhalten zeigt (längere Anvulkanisationszeit) wobei
das Vulkanisat zusätzlich signifikante Verbesserungen im Abriebverhalten aufweist.
Claims (13)
1. Kautschukmischungen enthaltend einen oder mehrere lösliche Kautschuke, 5 bis
500 Gew.-Teile hydrophobierte Füllstoffe und 0,1 bis 40 Gew.-Teile eines oder
mehrerer auf anorganischem und/oder organischem Trägermaterial aufgebrachte
polysulfidische Silane, wobei sich die angegebenen Gew.-Teile jeweils auf 100
Gew.-Teile Kautschuk beziehen.
2. Kautschukmischungen gemäß Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß der
eingesetzte lösliche Kautschuk ein in Lösung polymerisiertes Polybutadien
Styrol/Butadien-Copolymer, Isobutylen/Isopren® Copolymer, Ethylen/Propy
len/Dien-Copolymer, Polyisopren oder Naturkautschuk ist.
3. Kautschukmischungen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man
als hydrophobierte Füllstoffe oxidische und/oder silikatische hydrophobierte
Füllstoffe verwendet.
4. Kautschukmischungen gemäß Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die
Füllstoffe im getrockneten Zustand bei Raumtemperatur nicht von Wasser be
netzt werden und eine Methanolbenetzbarkeit von 1 bis 60 besitzen.
5. Kautschukmischungen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf
anorganischem und/oder organischem Trägermaterial immobilisierten poly
sulfidischen Silane durch Umsetzung von Halogenalkylsilanen (I), und gegebe
nenfalls organischen Halogenverbindungen (II) mit Polysulfiden (III) in Wasser
in Gegenwart eines organischen und/oder anorganischen Trägermaterials herge
stellt werden, wobei man mit einem polysulfidisches Silan zu Träger-Verhältnis
von 0,1 bis 10 bei Temperaturen von 20 bis 220°C arbeitet, und wobei das
Molverhältnis der Komponenten (I) : (II): (III) von der Zahl der gebundenen
Halogenatome abhängig ist und in den Bereichen von 1,5 bis 3 mol gebundenem
Halogen pro mol Polysulfid liegt.
6. Kautschukmischungen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
einzusetzenden Halogenalkylsilane (I), organischen Halogenverbindungen (II)
und Polysulfide (III) den folgenden Formeln entsprechen
worin
R1, R2, R3 gleich oder verschieden sind und für Chlor, C1-C18-Alkyl- oder C1- C18-Alkoxireste stehen, die gegebenenfalls durch Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefelatome unterbrochen sein können, oder C6-C12-Phenyl, -Phenoxi, C7-C18-Alkylaryl oder Alkylaryloxi bedeuten, mit der Maßgabe, daß mindestens einer der Reste R1 bis R3 eine Alkoxi, Phenoxi- oder Alkylaryloxigruppe oder ein Chloratom ist,
X für lineare, verzweigte oder cyclische, gegebenenfalls ungesättigte C1-C18- Alkylenreste steht, die gegebenenfalls durch Sauerstoffatome unterbro chen sein können,
Y für einen ein- bis vierwertigen linearen, verzweigten, gegebenenfalls unge sättigten oder aromatischen C1-C36-Kohlenwasserstoffrest steht, der gegebenenfalls mit C6-C12-Aryl, C1-C12-Alkoxi, Hydroxi-, Cyano-, Amid, C1-C22-COO- oder C1-C22-OOC-Gruppen, Carbonsäure- oder Sulfonsäu regruppen sowie deren Salze substituiert sein kann sowie gegebenenfalls durch Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefelatome unterbrochen sein kann oder für eine ein- bis dreiwertige Heteroarylgruppe steht.
m für eine ganze Zahl von 1 bis 6 steht,
n für eine ganze Zahl von 1 bis 3 steht
x eine Zahl von 1 bis 8 bedeutet,
Hal für Fluor, Chlor oder Brom steht und
Me für Animonium oder ein Metallatom steht.
worin
R1, R2, R3 gleich oder verschieden sind und für Chlor, C1-C18-Alkyl- oder C1- C18-Alkoxireste stehen, die gegebenenfalls durch Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefelatome unterbrochen sein können, oder C6-C12-Phenyl, -Phenoxi, C7-C18-Alkylaryl oder Alkylaryloxi bedeuten, mit der Maßgabe, daß mindestens einer der Reste R1 bis R3 eine Alkoxi, Phenoxi- oder Alkylaryloxigruppe oder ein Chloratom ist,
X für lineare, verzweigte oder cyclische, gegebenenfalls ungesättigte C1-C18- Alkylenreste steht, die gegebenenfalls durch Sauerstoffatome unterbro chen sein können,
Y für einen ein- bis vierwertigen linearen, verzweigten, gegebenenfalls unge sättigten oder aromatischen C1-C36-Kohlenwasserstoffrest steht, der gegebenenfalls mit C6-C12-Aryl, C1-C12-Alkoxi, Hydroxi-, Cyano-, Amid, C1-C22-COO- oder C1-C22-OOC-Gruppen, Carbonsäure- oder Sulfonsäu regruppen sowie deren Salze substituiert sein kann sowie gegebenenfalls durch Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefelatome unterbrochen sein kann oder für eine ein- bis dreiwertige Heteroarylgruppe steht.
m für eine ganze Zahl von 1 bis 6 steht,
n für eine ganze Zahl von 1 bis 3 steht
x eine Zahl von 1 bis 8 bedeutet,
Hal für Fluor, Chlor oder Brom steht und
Me für Animonium oder ein Metallatom steht.
7. Verfahren zur Herstellung von Kautschukmischungen gemäß Anspruch l, da
durch gekenzeichnet, daß man die auf anorganischem und/oder organischem
Trägermaterial aufgebrachten polysulfidische Silane mit einer
Kautschuklösung und hydrophobiertem Füllstoff mischt und das Lösungsmittel
und Wasser bei Temperaturen von 50 bis 250°C entfernt.
8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kautschuklö-
sung weitere Hilfsmittel für die Aufarbeitung und/oder die Verarbeitung
und/oder die Stabilisierung sowie gegebenenfalls weitere Füllstoffe enthält.
9. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel
mit Wasserdampf entfernt wird.
10. Verwendung von Kautschukmischungen gemäß Anspruch 1 zur Herstellung
von Formkörpern aller Art, insbesondere Reifenlaufflächen oder Reifen.
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