DE60222360T2

DE60222360T2 - Reifen enthaltend eine Komponente hergestellt aus einer Gummizusammensetzung umfassend Gummi mit Hydroxylgruppen und Gummi mit Nitrileinheiten

Info

Publication number: DE60222360T2
Application number: DE60222360T
Authority: DE
Inventors: Georges Marcel Victor 4995 Thielen; Stephan Franz Westermann; Claude Charles Jacoby; Christian Kaes
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 2001-11-02
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2008-06-12
Anticipated expiration: 2022-10-26
Also published as: EP1308318A2; EP1308318B1; DE60222360D1; US6716925B2; EP1308318A3; JP2003192839A; BR0204394A; US20030125468A1

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft einen Reifen mit mindestens einer Komponente aus einer Kautschukzusammensetzung, die aus zwei deutlich unterschiedlichen Kautschuken besteht. Der erste Kautschuk ist ein Terpolymerkautschuk, der seitenständig gebundene Hydroxylgruppen enthält und von einem Dienkohlenwasserstoff, Vinylaromatenverbindungsmonomeren und einem Hydroxyl, das ein Comonomer enthält, abgeleitet ist. Der zweite Kautschuk enthält einen Nitrilanteil.
Hintergrund der Erfindung
Fahrzeugreifen, insbesondere Luftreifen, sind manchmal mit einer Komponente versehen, wie beispielsweise einer Lauffläche, die aus einer Kautschukzusammensetzung besteht, welche ein(en) oder mehrere Kautschuke oder Elastomere enthält.
Elastomergemische, die beispielsweise cis 1,4-Polybutadien und Styrol-Butadien-Elastomere enthalten, werden oft für solche Reifenkomponente (z.B. Reifenlauffläche) verwendet. Kautschukzusammensetzungen können auch verschiedene Mengen zusätzlicher dienbasierter Elastomere enthalten, wie beispielsweise eines oder mehrere von cis 1,4-Polyisopren, cis 1,4-Polybutadien, Polybutadien mit mittlerem Vinylgehalt, Styrol-Butadien-Copolymere, Isopren-Butadien-Copolymere und kleinere Mengen 3,4-Polyisopren.
Für den oben erwähnten Styrol-Butadien-Copolymerkautschuk sind sowohl durch Emulsionspolymerisation hergestellte als auch durch organische Lösungsmittelpolymerisation hergestellte Styrol-Butadien-Copolymerelastomere verwendet worden. Historisch sind auch durch Emulsionspolymerisation gewonnene Terpolymerelastomere, bestehend aus Einheiten, die von Styrol und 1,3-Butadien abgeleitet wurden, zusammen mit einem zusätzlichen Monomer, hergestellt und zur Anwendung für verschiedene Produkte vorgeschlagen worden.
US-A-5 902 852 offenbart die Modifikation eines Asphaltzements mit einem durch Emulsionspolymerisation hergestellten gummiartigen Terpolymer, das aus Repetiereinheiten besteht, die von konjugiertem Diolefinmonomer abgeleitet sind, wie beispielsweise cis 1,4-Polybutadien, Vinylaromatenmonomer, wie etwa Styrol, und einer kleinen Menge Hydroxypropylmethacrylat (HPMA).
US-A-6 057 937 offenbart die Verwendung eines Terpolymers von cis 1,4-Polybutadien, Styrol und beispielsweise Hydroxypropylmethacrylat in Kautschukzusammensetzungen.
Hydroxyhaltige Polymere sind in US-A-4 150 014 , 4 150 015 , 4 152 308 und 4 357 432 offenbart.
EP-A-1 149 867 beschreibt eine Kautschukzusammensetzung, welche ein vernetztes Kautschukteilchen umfasst, das als Repetiereinheiten eine konjugierte Dieneinheit, eine aromatische Vinyleinheit, eine Monomereinheit mit mindestens zwei polymerisierbaren ungesättigten Gruppen, eine polymerisierbare ungesättigte Gruppe und eine Aminogruppe, eine Hydroxylgruppe und eine Epoxygruppe, und eine Monomereinheit mit einer polymerisierbaren ungesättigten Gruppe und eine Carboxylgruppe und mit einer Teilchengröße von 10 bis 500 nm und einem Gehalt an toluol-unlöslichen Stoffen von 80 Gew. % oder mehr enthält. EP-A-1 241 204 offenbart einen Reifen mit einer Kautschukzusammensetzung, die Silikaverstärkung und einen durch Emulsionspolymerisation gewonnenen Terpolymerkautschuk von einer Dien/Vinylaromatenverbindung, die seitenständig gebundene Hydroxylgruppen enthält, umfasst.
Zusammenfassung und Praxis der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kautschukzusammensetzung, die besonders zur Verwendung in einem Reifen geeignet ist. Die Zusammensetzung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei sehr unähnliche Kautschuke enthält. Der erste Kautschuk ist ein Terpolymer mit einer seitenständig gebundenen Hydroxylgruppe. Der zweite Kautschuk enthält einen Nitrilanteil.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Offenbart ist ein Reifen gemäß Anspruch 1.
In der Beschreibung dieser Erfindung werden die Begriffe "Kautschuk" und "Elastomer", wenn hierin verwendet, austauschbar verwendet, wenn nicht anderweitig vorgeschrieben. Die Begriffe "Kautschukzusammensetzung", "gemischter Kautschuk" und "Kautschukmischung", wenn hierin verwendet, werden austauschbar verwendet, um sich auf "Kautschuk" zu beziehen, "der mit verschiedenen Inhaltsstoffen und Materialien gemischt oder vermischt worden ist", und solche Begriffe sind den in der Kautschukmisch- oder Kautschukverbindungstechnik bewanderten Fachleuten geläufig.
Der Begriff „ThK", wenn hierin verwendet, und gemäß herkömmlicher Praxis, bezieht sich auf „Teile eines jeweiligen Materials pro 100 Gewichtsteile Kautschuk oder Elastomer".
Die Tg eines Elastomers, falls hierin darauf verwiesen wird, bezieht sich auf eine „Glasübergangstemperatur" des Elastomers, welche praktischerweise mittels eines Differentialscankalorimeters auf einer Erwärmungsrate von 10 °C pro Minute ermittelt werden kann.
Der erste kritische Bestandteil in der Kautschukzusammensetzung ist der von dem konjugierten Dienmonomer, vinylsubstituiertem aromatischen Monomer und hydroxylhaltigem Comonomer abgeleitete Terpolymerkautschuk. Das Terpolymer wird 10 bis 90 ThK der gesamten 100 Gewichtsteile Kautschuk in der Zusammensetzung umfassen. Bevorzugt werden 25 bis 75 ThK das Terpolymer sein.
Reprsäsentative Beispiele konjugierter Dienmonomere, die verwendet werden können, umfassen 1,3-Butadien, Isopren, 1,3-Ethylbutadien, 1,3-Pentadien, 1,3-Hexadien, 1,3-Cyclooctadien, 1,3-Octadien und Mischungen davon. Bevorzugt ist das konjugierte Dien 1,3-Butadien. Das Terpolymer wird Repetiereinheiten enthalten, die von 30 bis 89 Gewichtsprozent des konjugierten Diens abgeleitet sind. Bevorzugt werden 50 bis 80 Gewichtsprozent des Terpolymers von dem konjugierten Dien abgeleitet sein.
Das Terpolymer ist auch von einem vinylsubstituierten aromatischen Monomer abgeleitet. Die vinylsubstituierte aromatische Verbindung kann 8 bis 16 Kohlenstoffatome enthalten. Repräsentative Beispiele für vinylsubstituierte aromatische Monomere sind Styrol, Alphamethylstyrol, Vinyltoluol, 3-Methylstyrol, 4-Methylstyrol, 1-Cyclohexylstyrol, 4-Paratolylstyrol, Parachlorstyrol, 4-tert-Butylstyrol, 1-Vinylnaphtalen, 2-Vinylnaphthalen und Mischungen davon. Bevorzugt wird Styrol verwendet. Das Terpolymer wird Repetiereinheiten enthalten, die von 10 bis 50 Gewichtsprozent des vinylsubstituierten aromatischen Monomers abgeleitet sind. Bevorzugt sind 20 bis 40 Gewichtsprozent des Terpolymers von einem vinylsubstituierten aromatischen Monomer abgeleitet.
Das Terpolymer ist auch von einem hydroxylhaltigen Monomer abgeleitet. Ein bis 20 Gewichtsprozent des Terpolymers sind von den hydroxyhaltigen Monomeren abgeleitet. Bevorzugt sind 1 bis 5 Gewichtsprozent des Terpolymers von diesen Monomeren abgeleitet. Das hydroxylhaltige Comonomer kann ein Hydroxylalkylacrylat der Formel I oder ein Hydroxyalkylacrylamid der Formel II und/oder III sein, wie nachstehend ersichtlich.
wobei R ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe, die 1 bis 8 Kohlenstoffatome enthält, darstellt. Bevorzugt ist R ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen. R₁ ist eine gesättigte Alkoholgruppe, die 1 bis 8 Kohlenstoffatome enthält. Bevorzugt weist R₁ 1 bis 4 Kohlenstoffatome auf. Die gesättigte Alkoholgruppe kann eine primäre, sekundäre oder tertiäre Alkoholgruppe sein.
Das Hydroxyalkylacrylat-Comonomer der Strukturformel I kann Hydroxymethylmethacrylat, 2-Hydroxyethylmethacrylat, 2-Hydroxypropylmethacrylat (HPMA-Isomer), 3-Hydroxypropylmethacrylat (IPMA-Isomer), 3-Phenoxy-2-hydroxypropylmethacrylat, Hydroxybutylmethacrylat, Hydroxyhexylmethacrylat, Hydroxyoctylmethacrylat und Mischungen davon sein. Bevorzugt ist das Hydroxyalkylacrylat-Comonomer der Strukturformel I Hydroxymethylmethacrylat, 2-Hydroxyethylmethacrylat, 2- Hydroxypropylmethacrylat, 3-Hydroxypropylmethacrylat und Mischungen davon.
Wenn Mischungen solcher Comonomere ausgewählt werden, können die Mischungen 2-Hydroxypropylmethacrylat und 3-Hydroxypropylmethacrylat (HPMA-Isomere) enthalten, ein Gemisch im Gewichtsverhältnis beispielsweise jeweils in einem Bereich von 85:15 bis 60:40.
Das Hydroxyalkylacrylamid-Comonomer der Strukturformel II und/oder III kann Hydroxymethylmethacrylamid, 2-Hydroxyethylmethacrylamid, 2-Hydroxypropylmethacrylamid und 3-Hydroxypropylmethacrylamid, 3-Phenoxy-2-hydroxy-2-hydroxypropylmethacrylamid, Hydroxybutylmethacrylamid, Hydroxyhexylmethacrylamid, Hydroxyoctylmethacrylamid und Mischungen davon sein.
Die Mikrostruktur, nämlich die cis und trans Strukturen, des Terpolmyers werden hierin als relativ typisch für ein durch Emulsionspolymerisation gewonnenes Styrol-Butadien-Copolymerelastomer angesehen.
Das Terpolymerelastomer ist weiter durch eine Glasübergangstemperatur (Tg) in einem Bereich von –50 °C bis –20 °C gekennzeichnet.
Das Terpolymer kann eine Mooney-Viskosität (M/L 1 + 4 bei 100 °C) aufweisen, welche variiert. Geeignete Terpolymere haben eine Mooney-Viskosität, die so niedrig ist wie 20 bis so hoch wie 91. Bevorzugt beläuft die Mooney-Viskosität sich auf zwischen 50 und 90.
Das vorgenannte Terpolymerelastomer kann beispielsweise durch Anwendung herkömmlicher Elastomer-Emulsionspolymerisationsverfahren synthetisiert werden.
Beispielsweise eine Chargenzusammensetzung, bestehend aus Wasser, einem oder mehreren konjugierten Diolefinmonomeren (z.B. 1,3-Butadien), einem oder mehreren vinylaromatischen Monomeren (z.B. Styrol) und dem HPMA, einem geeigneten Polymerisationsinitiator und Emulgator (Seife). Die Terpolymerisierung kann über einen relativ breiten Temperaturbereich durchgeführt werden, wie beispielsweise von 4 °C bis zu einer Höhe von 60 °C, obwohl eine Temperatur in einem Bereich von 4 °C bis 10 °C wünschenswerter sein könnte.
Die Emulgatoren können zu Beginn der Polymerisation zugesetzt werden oder können schrittweise, oder proportional bei Fortschreiten der Reaktion zugesetzt werden. Anionische, kationische oder nichtionische Emulgatoren können eingesetzt werden.
Der zweite essentielle Bestandteil in der Kautschukverbindung ist ein Kautschuk, der einen Nitrilanteil enthält. Dieser Kautschuk wird 10 bis 90 ThK der gesamten 100 Gewichtsteile Kautschuk in der Zusammensetzung umfassen. Bevorzugt werden 25 bis 75 ThK der Kautschuk sein, der einen Nitrilanteil enthält. Der Kautschuk kann von zwei oder mehr polymerisierbaren Monomeren abgeleitet sein. Beispielsweise besteht der Kautschuk aus Repetiereinheiten, abgeleitet von

(A) 30 bis 89 Gewichtsprozent eines konjugierten Dienmonomers, das 4 bis 8 Kohlenstoffatome enthält;
(B) 10 bis 50 Gewichtsprozent eines vinylsubstituierten aromatischen Monomers; und
(C) 1 bis 20 Gewichtsprozent eines nitrilhaltigen Comonomers.

Bevorzugt sind 60 bis 80 Gewichtsprozent des nitrilhaltigen Kautschuks von dem konjugierten Dien abgeleitet, 20 bis 40 Gewichtsprozent ist ein abgeleitetes vinylsubstituiertes aromatisches Monomer, und 1 bis 5 Gewichtsprozent ist von einem nitrilhaltigen Comonomer abgeleitet.
Repräsentative Beispiele geeigneter konjugierter Dienmonomere und vinylsubstituierter aromatischer Monomere, die zur Herstellung des nitrilhaltigen Polymers verwendet werden könen, umfassen die bei der Herstellung des Terpolymers mit Hydroxylgruppen verwendeten. Bevorzugt werden 1,3-Butadien und Styrol verwendet, falls überhaupt.
Repräsentative Beispiele geeigneter olefinisch ungesättigter Nitrile, die verwendet werden können, umfassen Acrylnitril, Methacrylnitril, Ethacrylnitril, Crotonnitril und Mischungen davon. Vorzugsweise ist das olefinisch ungesättigte Nitril Acrylnitril.
Der nitrilhaltige Kautschuk ist durch einen Glasübergang (Tg) in einem Bereich von –50 °C bis –20 °C gekennzeichnet.
Die nitrilhaltigen Kautschuke können eine Mooney-Viskosität (M/L 1 + 4 bei 100 °C) aufweisen, die variiert. Geeignete Beispiele nitrilhaltiger Kautschuke haben eine Mooney-Viskosität von so niedrig wie 20 bis zu einer Höhe, von 91. Bevorzugt beläuft sich die Mooney-Viskosität auf 50 bis 80.
Der Kautschuk mit dem Nitrilanteil kann durch jede der bekannten allgemeinen Polymerisationstechniken hergestellt werden, einschließlich freier radikalischer Lösungspolymerisation, Emulsions- oder Suspensionspolymerisationstechniken durch Chargen-, kontinuierlichen oder intermittierenden Zusatz der Monomere und anderer Komponenten. Das bevorzugte Herstellungsverfahren ist eine Emulsionspolymerisation. Die Polymerisation wird vorzugsweise in einem wässrigen Medium in Gegenwart von Emulgatoren und einem freie Radikale erzeugenden Polymerisationsinitiator bei einer Temperatur von 0 °C bis 100 °C bei einer hauptsächlichen Abwesenheit molekularen Sauerstoffs durchgeführt. Vorzugsweise wird das olefinisch ungesättigte Nitril dem Reaktor kontinuierlich oder inkrementell zugesetzt, abhängig davon, ob der Prozess kontinuierlich oder chargenweise ist.
Bei der Emulsionspolymerisation können andere Bestandteile, wie etwa Säuren, Elektrolyte, Kettentransfermittel, Cheliermittel und ähnliche Bestandteile, wovon in der Technik bekannt ist, dass sie nützlich bei der Emulsionspolymerisation sind, in jedem der Zuströme eingesetzt werden.
Ein bei der Herstellung der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung nützliches repräsentatives Cheliermittel ist das Tetranatriumsalz von Ethylendiamintetraessigsäure. Herkömmliche Mengen der Cheliermittel können verwendet werden.
Die traditionell in der Latexindustrie verwendeten Elektrolyte können verwendet werden, um die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung herzustellen. Typisch für diese Elektrolyte sind Tetranatrium- und Kaliumpyrophosphate, Trinatrium- und Kaliumphosphate, Dikalium- und Dinatriumwasserstoffphosphate, Kalium- und Ammoniumcarbonate, Bicarbonate und Sulfite. Spezifischer werden. Tetranatrium- und Kaliumpyrophosphate und Trinatrium- und Kaliumphosphate bevorzugt. Die Konzentrationen der Elektrolyte sind die zur Erzielung der gewünschten Wirkung notwendigen Mindestmengen.
Herkömmliche Modifikatoren oder Kettentransfermittel können zur Herstellung der Elastomere der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Beispiele für diese Kettentransfermittel umfassen Mercaptane, Bromoform, Kohlenstofftetrabromid und Kohlenstofftetrachlorid. Die höchstbevorzugten sind Mercaptane. Beispiele geeigneter Mercaptane sind n-Octylmercaptan, n-Nonylmercaptan, tertiäres Nonylmercaptan, n-Decylmercaptan, n-Dodecylmercaptan, sec-Dodecylmercaptan, tertiäres Dodekylmercaptan, tertiäres Tetradecylmercaptan, tertiäres Hexadecylmercaptan, sekundäres Hexadecylmercaptan, n-Hexadecylmercaptan oder Mischungen von Mercaptanen. Es ist möglich, jeden solcher Modifikatoren, entweder individuell oder in Kombination, zur Erzielung gewünschter Polymereigenschaften einzusetzen. Bei den Monomeren, die zur Herstellung der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wird bevorzugt, dass ein Modifikator vorhanden ist. Tertiäres Dodecylmercaptan ist ein bevorzugtes Kettentransfermittel. Kettentransfermittel werden herkömmlich in einer Menge von 0,05 bis 0,8 ThM (Teile pro einhundert Teile Monomer) verwendet. Das Kettentransfermittel kann entweder mit den primären Monomeren vorgemischt oder separat zugeführt werden.
Geeignete freie radikalische Polymerisationsinitiatoren, die zur Herstellung der Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind diejenigen, die traditionell bei der Emulsionspolymerisation verwendet werden. Typische Initiatoren oder Katalysatoren sind Persulfate, wasserlösliche Peroxide und Hydroperoxide. Typische Beispiele für diese Initiatoren sind Ammonium, Kalium- und Natriumpersulfat, Wasserstoffperoxid, tertiäres Butylhydroperoxid, Cumenhydroperoxid, Paramenthanhydroperoxid, Pinanhydroperoxid und Peroxycarbonate. Bevorzugt werden die Hydroperoxide verwendet.
Andere Katalysatoren, wie etwa Redox-Katalysatoren, können eingesetzt werden. Ein solches Redox-System besteht aus Eisen(II)-Sulfatheptahydrat und Natriumformaldehydsulfoxylat. Die Vorteile des Redox-Katalysators sind in der Technik geläufig und gestatten üblicherweise niedrigere Polymerisationstemperaturen. Die Initiatoren oder Katalysatoren werden in Mengen verwendet, die ausreichend sind, um Polymerisation zu verursachen.
Eine Auflistung verschiedener Emulgatoren und Detergentien, die zur Herstellung der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, ist in dem Buch „McCutcheon's Emulsifiers and Detergents, 1981 Annuals" aufgefübrt. Die in dieser Erfindung nützlichen Emulgatoren können eine Kombination eines oder mehrerer Emulgatoren der anionischen, kationischen, nichtionischen oder amphoteren Klasse von oberflächenaktiven Mitteln sein. Geeignete anionische Emulgiermittel sind Alkylsulfonat, Alkylarylsulfonate, kondensierte Naphthalensulfonate, Alkylsulfate, ethoxylierte Sulfate, Phosphatester und Ester von Sulfobernsteinsäure. Repräsentativ für diese Emulgatoren sind Natrium-alpha-olefin(C₁₄-C₁₆)-Sulfonate, Alkalimetall- oder Ammoniumdodecylbenzolsulfonate, Dinatriumdodecyldiphenyloxiddisulfonat, Dinatrium palmityldiphenyloxiddisulfonat, Natrium-, Kalium- oder Ammonium-lineares Alkyl-Benzolsulfonat, Natriumlaurylsulfat, Ammoniumalkylphenolethoxylatsulfat, Ammonium- oder Natriumlaurylethersulfat, Ammoniumalkylethersulfat, Natriumalkylethersulfat, Natriumdihexylsulfosuccinat, Natriumdicyclohexylsulfosuccinat, Natriumdiamylsulfosuccinat, Natriumdiisobutylsulfosuccinat, Dinatriumethoxylierter Nonylphenol-Halbester von Sulfobernsteinsäure, Tetranatrium-N-(1,2-dicarboxyethyl)-N-octadecylsulfosuccinat, Dinatriumbistridecylsulfosuccinat, Natriumsalz von Alkylarylpolyethersulfat, Laurylalkoholethersulfat, Natriumsalz kondensierter Naphthalensulfonsäure, komplexer Phosphatester von Ethylenoxidaddukt und Mischungen davon. Auch können die Natrium- oder Kaliumsalze von Harzsäure und Natrium- und Kaliumsalze gemischter Fettsäuren und Mischungen davon verwendet werden. Die Menge an Emulgiermitteln (oberflächenaktiven Mitteln) kann variieren. Herkömmlich liegt die Konzentration des Emulgiersystems normalerweise im Bereich von 0,3 bis 8,0 ThM in dem Polymerisationssystem.
Zusätzlich zu den zwei unähnlichen Kautschuken kann der Kautschuk oder die Kautschukkomponente ein oder mehrere zusätzliche Elastomere auf Basis konjugierten Diens enthalten. Wenn verwendet, belaufen der zusätzliche Kautschuk oder die Kautschuke sich generell auf 0 bis 80 ThK des verwendeten Gesamtkautschuks. Vorzugsweise wird der zusätzliche Kautschuk sich auf 10 bis 50 ThK belaufen, wobei 90 bis 50 ThK die Gesamtmenge der zwei unähnlichen Kautschuke ist. Spezifischer belaufen die zusätzlichen Kautschuke sich auf 10 bis 50 ThK, das Terpolymer beläuft sich auf 10 bis 80 und der nitrilhaltige Kautschuk kann sich auf 10 bis 80 ThK belaufen.
Repräsentativ für verschiedene zusätzliche Elastomere auf Basis konjugierten Diens zur Anwendung in dieser Erfindung umfassen beispielsweise cis 1,4-Polyisoprenkautschuk (natürlich oder synthetisch), cis 1,4-Polybutadien, hoch-vinylhaltiges Polybutadien mit einem Vinyl-1,2-Gehalt in einem Bereich von 30 bis 90 Prozent, Styrol-Butadien-Copolymere (SBR) einschließlich durch Emulsionspolymerisation hergestellten SBRs und durch organische Lösungsmittelpolymerisation hergestellten SBRs, Styrol-Isopren-Butadien-Terpolymere, Isopren-Butadien-Copolymere und Isopren-Styrol Copolymere.
Repräsentativ für Kautschukverstärkungs-Carbon Blacks für die Reifenlaufflächen-Kautschukzusammensetzung sind beispielsweise diejenigen mit einem Iodwert (ASTM D1510) in einem Bereich von 80 bis 160, alternativ 100 bis 150, g/kg zusammen mit einem DBP(Dibutylphthalat)-Wert (ASTM D2414) in einem Bereich von 70 bis 200, alternativ 100 bis 150 cm³/100g. Repräsentativ für solche Carbon Blacks sind in The Vanderbilt Rubber Handbook, Ausgabe 1978, Seite 417 leicht zu finden.
Der Begriff „ThK", wie hierin verwendet, und gemäß herkömmlicher Praxis, bezieht sich auf „Gewichtsteile eines jeweiligen Materials pro 100 Gewichtsteile Kautschuk oder Elastomer".
Zusätzlich zu dem Terpolymerkautschuk mit seitenständig gebundenen Hydroxylgruppen und einen Nitrilanteil enthaltendem Kautschuk in der gummiartigen Komponente des Reifens können auch herkömmliche Füllstoffe vorhanden sein. Die Menge solcher herkömmlicher Füllstoffe kann sich auf 10 bis 250 ThK belaufen.
Bevorzugt ist der Füllstoff in einer sich auf 20 bis 100 ThK belaufenden Menge vorhanden.
Die üblicherweise eingesetzten siliziumhaltigen Pigmente, die in der Kautschukverbindung verwendet werden können, umfassen herkömmliche pyrogene und ausgefällte siliziumhaltige Pigmente (Silika), obwohl ausgefällte Silikas bevorzugt werden. Die in dieser Erfindung bevorzugt eingesetzten herkömmlichen siliziumhaltigen Pigmente sind ausgefällte Silikas, wie beispielsweise die durch die Säuerung eines löslichen Silikats, z.B. Natriumsilikat, erhaltenen.
Solche herkömmlichen Silikas könnten beispielsweise dadurch gekennzeichnet sein, dass sie ein BET Oberflächengebiet, gemessen unter Verwendung von Stickstoffgas, bevorzugt im Bereich von 40 bis 600 und üblicher in einem Bereich von 50 bis 300 Quadratmetern pro Gramm haben. Das BET-Verfahren zum Messen von Oberflächengebiet ist in dem Journal of the American Chemical Society, Band 60, Seite 304 (1930) beschrieben.
Das herkömmliche Silika kann typischerweise auch dadurch gekennzeichnet sein, dass es einen Dibutylphthalat(DBP)-Absorptionswert in einem Bereich von 100 bis 400, und üblicher 150 bis 300 cm³/100g hat.
Von dem herkömmlichen Silika wäre zu erwarten, dass es eine durchschnittliche Höchstpartikelgröße beispielsweise im Bereich von 0,01 bis 0,05 Mikron aufweist, ermittelt mit dem Elektronenmikroskop, obwohl die Silikapartikel sogar noch von noch kleinerer, oder eventuell größerer, Größe sein können.
Verschiedene kommerziell erhältliche Silikas können verwendet werden, wie etwa, hier lediglich als Beispiel und ohne Einschränkung aufgeführt, von PPG Industries unter dem Markennamen Hi-Sil kommerziell erhältliche Silikas mit den Bezeichnungen 210, 243 usw.; von Rhodia erhältliche Silikas mit beispielsweise den Bezeichnungen Z1165MP und Z165GR, und von der Degussa AG erhältliche Silikas mit beispielsweise den Bezeichnungen VN2 und VN3, usw.
Üblicherweise eingesetzte Carbon Blacks können als konventioneller Füllstoff eingesetzt werden. Repräsentative Beispiele für solche Carbon Blacks umfassen N110, N121, N220, N231, N234, N242, N293, N299, S315, N326, N330, M332, N339, N343, N347, N351, N358, N375, N539, N550, N582, N630, N642, N650, N683, N754, N762, N765, N774, N787, N907, N908, N990 und N991. Diese Carbon Blacks haben Jodabsorptionen im Bereich von 9 bis 145 g/kg und DBP-Zahlen im Bereich von 34 bis 150 cm³/100 g.
Es kann bevorzugt sein, dass die Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in dem Reifenbauteil zusätzlich eine konventionelle schwefelhaltige Organosilikonverbindung enthält. Beispiele geeigneter schwefelhaltiger Organosilikonverbindungen haben die Formel: Z-Alk-S_n-Alk-Z IVwobei Z aus der Gruppe gewählt ist, bestehend aus
wobei R₂ eine Alkylgruppe von 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Cyclohexyl oder Phenyl ist; R₃ Alkoxy von 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, oder Cycloalkoxy von 5 bis 8 Kohlenstoffatomen ist; Alk ein zweiwertiger Kohlenwasserstoff von 1 bis 18 Kohlenstoffatomen und n eine ganze Zahl von 2 bis 8 ist.
Spezifische Beispiele schwefelhaltiger Organosilikonverbindungen, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, beinhalten:
3,3'-bis(Trimethoxysilylpropyl) disulfid,
3,3'-bis(Triethoxysilylpropyl) disulfid,
3,3'-bis(Triethoxysilylpropyl) tetrasulfid,
3,3'-bis(Triethoxysilylpropyl) octasulfid,
3,3'-bis(Trimethoxysilylpropyl) tetrasulfid,
2,2'-bis(Triethoxysilylethyl) tetrasulfid,
3,3'-bis(Trimethoxysilylpropyl) trisulfid,
3,3'-bis(Triethoxysilylpropyl) trisulfid,
3,3'-bis(Tributoxysilylpropyl) disulfid,
3,3'-bis(Trimethoxysilylpropyl) hexasulfid,
3,3'-bis(Trimethoxysilylpropyl) octasulfid,
3,3'-bis(Trioctoxysilylpropyl) tetrasulfid,
3,3'-bis(Trihexoxysilylpropyl) disulfid,
3,3'-bis(Tri-2''-ethylhexoxysilylpropyl) trisulfid,
3,3'-bis(Triisooctoxysilylpropyl) tetrasulfid,
3,3'-bis(Tri-t-butoxysilylpropyl) disulfid,
2,2'-bis(Methoxydiethoxysilylethyl) tetrasulfid,
2,2'-bis(Tripropoxysilylethyl) pentasulfid,
3,3'-bis(Tricyclonexoxysilylpropyl) tetrasulfid,
3,3'-bis(Tricyclopentoxysilylpropyl) trisulfid,
2,2'-bis(Tri-2''-Methylcyclohexoxysilylethyl) tetrasulfid,
Bis(Trimethoxysilylmethyl) tetrasulfid, 3-Methoxyethoxypropoxysilyl 3'-Diethoxybutoxysilylpropyltetrasulfid,
2,2'-bis(Dimethylmethoxysilylethyl) disulfid,
2,2'-bis(Dimethyl sec.butoxysilylethyl) trisulfid,
3,3'-bis(Methylbutylethoxysilylpropyl) tetrasulfid,
3,3'-bis(Di-t-Butylmethoxysilylpropyl) tetrasulfid,
2,2'-bis(Phenylmethylmethoxysilylethyl) trisulfid,
3,3'-bis(Diphenylisopropoxysilylpropyl) tetrasulfid,
3,3'-bis(Diphenylcyclohexoxysilylpropyl) disulfid,
3,3'-bis(Dimethylethylmercaptosilylpropyl) tetrasulfid,
2,2'-bis(Methyldimethoxysilylethyl) trisulfid,
2,2'-bis(Methylethoxypropoxysilylethyl) tetrasulfid,
3,3'-bis(Diethylmethoxysilylpropyl) tetrasulfid,
3,3'-bis(Ethyl-di-sec.butoxysilylpropyl) disulfid,
3,3'-bis(Propyldiethoxysilylpropyl) disulfid,
3,3'-bis(Butyldimethoxysilylpropyl) trisulfid,
3,3'-bis(Phenyldimethoxysilylpropyl) tetrasulfid,
3-Phenylethoxybutoxysilyl 3'-trimethoxysilylpropyltetrasulfid, 4,4'-bis(Trimethoxysilylbutyl) tetrasulfid,
6,6'-bis(Triethoxysilylhexyl) tetrasulfid,
12,12'-bis(Triisopropoxysilyldodecyl) disulfid,
18,18'-bis(Trimethoxysilyloctadecyl) tetrasulfid,
18,18'-bis(Tripropoxysilyloctadecenyl) tetrasulfid,
4,4'-bis(Trimethoxysilyl-buten-2-yl) tetrasulfid,
4,4'-bis(Trimethoxysilylcyclohexylen) tetrasulfid,
5,5'-bis(Dimethoxymethylsilylpentyl) trisulfid,
3,3'-bis(Trimethoxysilyl-2-methylpropyl) tetrasulfid,
3,3'-bis(Dimethoxyphenylsilyl-2-methylpropyl) disulfid.
Die bevorzugten schwefelhaltigen Organosilikonverbindungen sind die 3,3'-bis(Trimethoxy- oder Triethoxysilylpropyl) sulfide. Die meistbevorzugten Verbindungen sind 3,3'-bis(Triethoxysilylpropyl) disulfid und 3,3'-bis(Triethoxysilylpropyl) tetrasulfid. Daher ist, in Bezug auf Formel I, Z bevorzugt
wobei R₃ ein Alkoxy von 2 bis 4 Kohlenstoffatomen ist, wobei 2 Kohlenstoffatome besonders bevorzugt werden; Alk ein zweiwertiger Kohlenwasserstoff von 2 bis 4 Kohlenstoffatomen ist, wobei 3 Kohlenstoffatome besonders bevorzugt werden; und n eine ganze Zahl von 2 bis 5 ist, wobei 2 und 4 besonders bevorzugt werden.
Die Menge der schwefelhaltigen Organosilikonverbindung der Formel IV in einer Kautschukzusammensetzung wird abhängig von dem Gehalt an anderen Additiven, die verwendet werden, variieren. Allgemein gesprochen wird die Menge der Verbindung von Formel IV sich auf 0,5 bis 20 ThK belaufen. Vorzugsweise wird die Menge sich auf 1 bis 10 ThK belaufen.
Den Fachleuten ist es leicht verständlich, 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 Schwefelspendern, Aushärtehilfsmitteln, wie etwa Aktivatoren und Hemmmitteln, und Verarbeitungszusätzen, wie etwa Ölen, Harzen einschließlich klebrigmachender Harze und Weichmachern, Füllstoffen, Pigmenten, Fettsäure, Zinkoxid, Wachsen, Antioxidantien und Ozonschutzmitteln und Peptisiermitteln. 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 konventionellen Mengen verwendet. Repräsentative Beispiele von Schwefelspendern umfassen elementaren Schwefel (freien Schwefel), ein Amindisulfid, polymeres Polysulfid und Schwefelolefinaddukte. Vorzugsweise ist das Schwefelvulkanisiermittel elementarer Schwefel. Das Schwfelvulkanisiermittel kann in einer Menge verwendet werden, die sich auf 0,5 bis 8 ThK beläuft, wobei ein Bereich von 1,5 bis 6 ThK bevorzugt wird. Typische Mengen klebrigmachender Harze, falls verwendet, umfassen 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 beinhalten können, umfassen 0,5 bis 3 ThK. Typische Mengen Zinkoxid umfassen 2 bis 5 ThK. Typische Mengen Wachse umfassen 1 bis 5 ThK. Oft werden mikrokristalline Wachse verwendet. Typische Mengen Peptisiermittel umfassen 0,1 bis 1 ThK. Typische Peptisiermittel können beispielsweise Pentachlorthiophenol und Dibenzamidodiphenyldisulfid sein.
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. Das bzw. die Primärbeschleunigungsmittel können in Gesamtmengen verwendet werden, die sich von 0,5 bis auf 4, vorzugsweise 0,8 bis 1,5, ThK belaufen. In einer anderen Ausführung könnten Kombinationen eines Primär- und eines Sekundärbeschleunigungsmittels verwendet werden, wobei das Sekundärbeschleunigungsmittel in kleineren Mengen, wie etwa 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 Aushärtung bewirken. Es könnten auch Vulkanisationshemmmittel 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. Vorzugsweise ist das Primärbeschleunigungsmittel ein Sulfenamid. Wenn ein zweites Beschleunigungsmittel verwendet wird, so ist das Sekundärbeschleunigungsmittel vorzugsweise eine Guanidin-, Dithiocarbamat- oder Thiuramverbindung.
Das Mischen der Kautschukzusammensetzung kann mittels den Fachleuten in der Kautschukmischtechnik bekannter Verfahren vollzogen werden. Beispielsweise werden die Inhaltsstoffe typischerweise in wenigstens zwei Stufen gemischt, nämlich wenigstens einer nicht-produktiven Stufe, gefolgt von einer produktiven Mischstufe. Die Endaushärtemittel, einschließlich Schwefelvulkanisiermitteln, 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-produktiven) Mischstufe(n). Der Kautschuk und der Terpolymerkautschuk mit seitenständig gebundenen Hydroxylgruppen und/oder der einen Nitrilanteil enthaltende Kautschuk werden in einer oder mehreren nicht-produktiven Mischstufen gemischt. Die Begriffe "nicht-prqoduktive" und "produktive" Mischstufen sind den Fachleuten in der Kautschukmischtechnik geläufig. Die zwei unähnlichen Kautschuke können als ein getrennter Inhaltsstoff oder in Form eines Masterbatch zugesetzt werden. Die diese zwei unähnlichen Kautschuke sowie die schwefelhaltige Organosilikonverbindung, falls verwendet, enthaltende Kautschukzusammensetzung kann einem thermomechanischen Mischschritt unterzogen werden. Der thermomechanische Mischschritt umfasst generell ein mechanisches Durcharbeiten in einem Mischer oder Extruder für einen Zeitraum, der geeignet ist, um eine Kautschuktemperatur zwischen 140 °C und 190 °C zu erzeugen. Die geeignete Dauer des thermomechanischen Durcharbeitens variiert in Funktion der Betriebsbedingungen und des Volumens und der Natur der Komponenten. Beispielsweise kann das thermomechanische Durcharbeiten 1 bis 20 Minuten dauern.
Die den Kautschuk und diese zwei unähnlichen Kautschuke enthaltende Kautschukzusammensetzung kann in eine Vielfalt von Kautschukbauteilen des Reifens integriert werden. Beispielsweise kann das Kautschukbauteil eine Lauffläche (einschließlich Laufstreifen-Oberteil und Laufstreifen-Unterteil), eine Seitenwand, ein Kernprofil, ein Wulstschutzstreifen, ein Seitenwandeinsatz, Drahtüberzug oder eine Innenseele sein. Vorzugsweise ist die Mischung eine Lauffläche.
Der Luftreifen der vorliegenden Erfindung kann ein Rennreifen, Personenwagenreifen, Flugzeugreifen, Landwirtschaftsfahrzeug-, Erdbewegungsmaschinen-, Gelände-, Lastkraftwagenreifen und dergleichen sein. Vorzugsweise ist der Reifen ein Personenwagen- oder Lastkraftwagenreifen. Der Reifen kann auch ein Radial- oder Diagonalreifen sein, wobei ein Radialreifen bevorzugt wird.
Die Vulkanisation des Luftreifens der vorliegenden Erfindung wird generell auf konventionellen Temperaturen durchgeführt, die sich von 100 °C auf 200 °C belaufen. Vorzugsweise wird die Vulkanisation auf Temperaturen durchgeführt, die sich von 110 °C bis auf 180 °C belaufen. Jeder der üblichen Vulkanisationsprozesse kann verwendet werden, wie etwa Erhitzen in einer Presse oder einem Formwerkzeug, Erhitzen mit Heißdampf oder Heißluft. Solche Reifen können mittels verschiedener Verfahren gebaut, geformt, mit einem Formwerkzeug geformt und ausgehärtet werden, die bekannt sind und den Fachleuten in solcher Technik geläufig sein werden.
BEISPIEL
Vier Kautschukverbindungen wurden hergestellt, um die Bedeutung der Kombination eines Terpolymerkautschuks mit seitenständig gebundenen Hydroxylgruppen und eines einen Nitrilanteil enthaltenden Kautschuks gegenüber der Verwendung eines solchen Kautschuks in Kombination mit anderen Emulsionskautschuken zu demonstrieren. Die Proben A bis einschließlich C werden aufgrund der Abwesenheit eines oder beider erforderlichen Kautschuke als Kontrollen angesehen. Probe D wird als repräsentativ für die vorliegende Erfindung angesehen.
Die Kautschukzusammensetzungen wurden in einem Innengummimischer unter Verwendung dreier getrennter Zusatzstufen (Mischen) hergestellt, nämlich zweier sequentieller nicht-produktiver Mischstufen (ohne die Schwefel- und Beschleunigungsvulkanisiermittel) bis auf eine Temperatur von etwa 160 °C und eine letzte produktive Mischstufe (mit Schwefel- und Beschleunigungsvulkanisiermittel) bis auf eine Temperatur von etwa 115 °C.

Für dieses Beispiel verwendete Materialien sind in der folgenden Tabelle 1 veranschaulicht. Die physikalischen Eigenschaften der Kautschukproben sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 1

Erstes nicht-produktives Mischen	Kontroll-Probe A	Kontroll-Probe B	Kontroll-Probe C	Probe D
Emulsions-SBR Tg –20 °C¹	50	0	50	0
Emulsions-SBR Tg –45 °C²	50	50	0	0
Emulsions-SBR-HPMA Tg –20 °C³	0	50	0	50
Emulsions-SBR-HPMA Tg –45 °C⁴	0	0	50	50
Ausgefälltes Silika⁵	75	75	75	75
Kopplungsmittel⁶	12	12	9	9
Prozessöl und Wachse⁷	21,5	21,5	21,5	21,5
Stearinsäure	3	3	3	3
Zweites nicht-produktives Mischen
Antidegradantien⁸	2,3	2,3	2,3	2,3
Produktives Mischen
Schwefel	2	2	2	2
Beschleunigungsmittel, Sulfenamid- u. Guanidintypen	3,2	3,2	3,2	3,2
Zinkoxid	2,5	2,5	2,5	2,5

¹Styrol-Butadien-Copolymerelastomer, nicht ölgestreckt, hergestellt durch wässrige Emulsionspolymerisation, von The Goodyear Tire & Rubber Company, mit den folgenden Eigenschaften: Mooney ML/4-Viskosität bei 100 °C von etwa 62; Styrolgehalt von etwa 43 Gewichtsprozent; Glasübergangstemperatur (Tg) von etwa –20 °C bei einem DSC (Scankalorimeter)-Mittelpunkt
²Styrol-Butadien-Copolymerelastomer, nicht ölgestreckt, hergestellt durch wässrige Emulsionspolymerisation, von The Goodyear Tire & Rubber Company, mit den folgenden Eigenschaften: Mooney ML/4-Viskosität bei 100 °C von etwa 64; Styrolgehalt von etwa 26 Gewichtsprozent; Glasübergangstemperatur (Tg) von etwa –45 °C bei einem DSC (Scankalorimeter)-Mittelpunkt
³Styrol-Butadien-Copolymerelastomer, nicht ölgestreckt, hergestellt durch wässrige Emulsionspolymerisation, von The Goodyear Tire & Rubber Company, mit den folgenden Eigenschaften: Mooney ML/4-Viskosität bei 100 °C von etwa 57; Hydroxypropylmethacrylat (HPMA) von etwa drei Gewichtsprozent, Glasübergangstemperatur (Tg) von etwa –20 °C bei einem DSC (Scankalorimeter)-Mittelpunkt. Das HPMA war ein Gemisch von 2-Hydroxypropylmethacrylat-Isomeren in einem Gewichtsverhältnis von jeweils etwa 80:20, bezogen von Aldrich Chemical Company.
⁴Styrol-Butadien-ACN-Copolymerelastomer, nicht ölgestreckt, hergestellt durch wässrige Emulsionspolymerisation, von The Goodyear Tire & Rubber Company, mit den folgenden Eigenschaften: Mooney ML/4-Viskosität bei 100 °C von etwa 60; Acrylnitril (ACN) von etwa drei Gewichtsprozent; Glasübergangstemperatur (Tg) von etwa –45 °C bei einem DSC (Scankalorimeter)-Mittelpunkt
⁵Als Zeosil 1165 MP von Rhodia S.A. bezogen
⁶Kompositmaterial von Bis- (3-triethoxysilylproyl)disulfid (erhalten als X266S von der Degussa AG) und Carbon Black in einem 50:50-Gewichtsverhältnis, sodass das Disulfidmaterial 50 Prozent des in Tabelle 1 angegebenen Werts ist
⁷Aromatisches Kautschukprozessöl und mikrokristalline und paraffinische Wachse
⁸Phenylendiamintyp

	Kontroll-Probe A	Kontroll-Probe B	Kontroll-Probe C	Probe D
Mooney-Plastizität (ML/4 100 °C)	38.2	40	36,4	38,3
Nichtlösl. Polymer (Prozent)¹	35,7	50,7	34,7	51,2
Rückprall (Zwick)
0 °C (Prozent)	7	7,5	6,5	6,5
100 °C (Prozent)	61	62,6	58,1	64,1
Metravib bei –10 °C und 1,5 % Dehnung
Tan Delta	0,89	0,85	0,92	0,92
RPA bei 100 °C und 10 % Dehnung
Tan Delta	0,124	0,11	0,13	0,105
Shore A-Härte bei 23 °C	71,8	71	71,3	69,6
Reißfestigkeit bei 100 °C (N/mm)	20,2	20,5	19,4	20,4
Spannung-Dehnung bei 23 °C (Zwick-Ringaufbau)
Zugfestigkeit (MPa)	20,7	20,1	19,4	20,4
Verlängerung bei Bruch (%)	490	470	410	420
100 % Modul (MPa)	2,5	2,7	2,5	2,5
300 % Modul (MPa)	12,7	15,1	12,4	14,7

¹Ermittelt durch 24-ständiges Eintauchen der Probe in Tetrahydrofuran bei 23 °C

Die unerwarteten Ergebnisse der Kombination von E-SBR-HPMA und E-SBR-ACN sind in Tabelle 2 deutlich ersichtlich. Bei Probe B führt der Zusatz von E-SBR-HPMA zu einer verringerten Wärmeentwicklung, basiert auf einem erhöhten Rückprall bei 100 °C und einem verringerten Tan Delta-Wert bei 100 °C. Dies deutet eine Verringerung des Rollwiderstands an. Der deutliche Anstieg im 300 %-Modul und nichtlöslichem Polymer-Gehalt deutet einen Anstieg der Wechselwirkung von Silika und Polymer im Fall von E-SBR-HPMA an. Bei Probe C führt der Zusatz von E-SBR-ACN zu einer erhöhten Wärmeentwicklung und keinem Anstieg des 300 %-Moduls und nichtlöslichen Polymers. Während die beobachteten Effekte des individuellen Zusatzes von E-SBR-HPMA und E-SBR-ACN wie erwartet sind, führt die Kombination von beidem in Probe D zu einer sehr günstigen Eigenschaftsbilanz, welche die auf Basis der Proben B und C erwarteten durchschnittlichen Eigenschaften weit übertrifft. Die Wärmeentwicklung bei 100 °C wird erheblich unter das E-SBR-HPMA-Niveau gesenkt. Dies wird weiter mit den Nutzen eines hohen Gehalts an nichtlöslichem Polymer und 300 %-Modul, einem erhöhten Tan Delta-Wert bei –10 °C (günstig für Nassbremsen) und keiner weiteren Verringerung der Reißfestigkeit kombiniert.

Claims

Ein Reifen mit einer Kautschuk enthaltenden Komponente, umfassend, auf Basis von 100 Gewichtsteilen (ThK) Kautschuk, (A) 10 bis 90 ThK eines Terpolymerkautschuks mit einer Glasübergangstemperatur (Tg) in einem Bereich von –50 °C bis –20 °C und Repetiereinheiten umfassend, die abgeleitet sind von (1) 30 bis 89 Gewichtsprozent eines konjugierten Dienmonomers, das 4 bis 8 Kohlenstoffatome enthält; (2) 10 bis 50 Gewichtsprozent eines vinylsubstituierten aromatischen Monomers; und (3) 1 bis 20 Gewichtsprozent von mindestens einem von Comonomer, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus den folgenden allgemeinen Formeln I, II und III:
wobei R ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe darstellt, die 1 bis 8 Kohlenstoffatome enthält; wobei R₁ eine gesättigte Alkoholgruppe darstellt, die 1 bis 8 Kohlenstoffatome enthält; (B) 10 bis 90 ThK eines Kautschuks mit einer Glasübergangstemperatur (Tg) in einem Bereich von –50 °C bis –20 °C und Repetiereinheiten umfassend, die abgeleitet sind von (1) 30 bis 99 Gewichtsprozent eines konjugierten Dienmonomers, das 4 bis 8 Kohlenstoffatome enthält; (2) Null bis 50 Gewichtsprozent eines vinylsubstituierten aromatischen Monomers; und (3) 1 bis 20 Gewichtsprozent eines olefinisch ungesättigten Nitrils, gewählt aus der Gruppe, bestehend aus Acrylnitril, Methacrylnitril, Ethyacrylnitril, Crotonnitril und Mischungen davon.
Der Reifen nach Anspruch 1, wobei das Comonomer die Formel I hat.
Der Reifen nach Anspruch 1, wobei das konjugierte Dienmonomer aus der Gruppe gewählt ist, bestehend aus 1,3-Butadien, Isopren, 1,3-Ethylbutadien, 1,3-Pentadien, 1,3-Hexadien, 1,3-Cyclooctadien, 1,3-Octadien und Mischungen davon.
Der Reifen nach Anspruch 1, wobei das vinylsubstituierte aromatische Monomer aus der Gruppe gewählt ist, bestehend aus Styrol, Alphamethylstyrol, Vinyltoluol, 3-Methylstyrol, 4-Methylstyrol, 1-Cyclohexylstyrol, 4-Paratolylstyrol, Parachlorstyrol, 4- tert-Butylstyrol, 1-Vinylnaphtalen, 2-Vinylnaphthalen und Mischungen davon.
Der Reifen nach Anspruch 1, wobei R aus der Gruppe gewählt ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom und Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen.
Der Reifen nach Anspruch 1, wobei R₁ aus der Gruppe gewählt ist, bestehend aus einer gesättigten Alkoholgruppe, die 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält.
Der Reifen nach Anspruch 1, wobei die Kautschukzusammensetzung umfasst (A) 25 bis 75 ThK eines Terpolymerkautschuks, der Repetiereinheiten umfasst, die abgeleitet sind von (1) 50 bis 80 Gewichtsprozent 1,3-Butadien; (2) 20 bis 40 Gewichtsprozent Styrol; und (3) 1 bis 5 Gewichtsprozent eines Comonomers, gewählt aus Hydroxymethylmethacrylat, 2-Hydroxyethylmethacrylat, 2-Hydroxypropylmethacrylat, 3-Hydroxypropylmethacrylat, 3-Phenoxy-2-hydroxypropylmethacrylat, Hydroxybutylmethacrylat, Hydroxyhexylmethacrylat und Hydroxyoctylmethacrylat; (B) 25 bis 75 ThK eines Kautschuks, der Repetiereinheiten umfasst, die abgeleitet sind von (1) 60 bis 80 Gewichtsprozent 1,3-Butadien; (2) 20 bis 40 Gewichtsprozent eines Styrols; und (3) 1 bis 5 Gewichtsprozent eines Acrylnitrils.
- Der Reifen nach Anspruch 1, wobei (A) 10 bis 90 ThK besagtes Terpolymer ist; (B) 10 bis 90 ThK besagte Kautschukverbindung aus Repetiereinheiten, die von einem konjugierten Dienmonomer, vinylsubstituiertem aromatischem Monomer und olefinisch ungesättigtem Nitril abgeleitet sind, ist; und (C) Null bis 80 ThK mindestens eines zusätzlichen Kautschuks, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus cis 1,4-Polyisoprenkautschuk, cis 1,4-Polybutadien, hoch-vinylhaltigem Polybutadien, Styrol-Butadien-Copolymeren, Styrol-Isopren-Butadien-Terpolymeren, 3,4-Polyisopren, Isopren-Butadien-Copolymeren und Isopren-Styrol-Copolymeren.
Der Reifen nach Anspruch 8, wobei der zusätzliche Kautschuk sich auf 10 bis 50 ThK beläuft.