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Patent Searching and Data


Title:
RUBBER MIXTURES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/121976
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed are novel vulcanizable rubber mixtures, comprising a) at least one double-bond-containing rubber, b) at least 30 % by volume, relative to the rubber mixture, of carbon fibers having an average fiber length of 5 to 550 µm and an average aspect ratio of 10 to 100, and c) at least one cross-linking agent.

Inventors:
FRÜH THOMAS (DE)
LEIDINGER WALTER (DE)
Application Number:
PCT/EP2017/082264
Publication Date:
July 05, 2018
Filing Date:
December 11, 2017
Export Citation:
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Assignee:
ARLANXEO DEUTSCHLAND GMBH (DE)
International Classes:
C08K7/06; B60C1/00; C08J3/24; C08J5/04; C08J5/22; C08K3/04; C08K5/00; C08K5/14; F16L11/04
Domestic Patent References:
WO2006123859A12006-11-23
Foreign References:
EP1705211A22006-09-27
EP1749853A22007-02-07
JPH02166328A1990-06-27
JPH04173236A1992-06-19
DE2034989C21988-04-14
JPS56104906A1981-08-21
Other References:
I. FRANTA: "Elastomers and Rubber Compounding Materials", 1989, ELSEVIER, pages: 73 - 74,92-94
HOUBEN-WEYL: "Methoden der Organischen Chemie", vol. E 20, 1987, THIEME VERLAG, pages: 114 - 134
"Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry", vol. A 23, 1993, VCH VERLAGSGESELLSCHAFT MBH, pages: 240 - 364
K.-H. NORDSIEK; K.-H. KIEPERT, GAK KAUTSCHUK GUMMI KUNSTSTOFFE, vol. 33, no. 4, 1980, pages 251 - 255
"Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry", vol. A 23, 1993, VCH VERLAGSGESELLSCHAFT MBH, pages: 247 - 251
HOUBEN-WEYL: "Methoden der Organischen Chemie", vol. E 20, 1987, THIEME VERLAG, pages: 798 - 812
"Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry", vol. A 23, 1993, VCH VERLAGSGESELLSCHAFT MBH, pages: 239 - 364
HOUBEN-WEYL: "Methoden der Organischen Chemie", vol. E 20, 1987, THIEME VERLAG, pages: 822 - 840
"Stichwort Schwefel'' des online Römpp Chemie Lexikons", August 2004, GEORG THIEME VERLAG
W. HOFFMANN: "Kautschuktechnologie", 1980, GENTNER VERLAG, pages: 254 ff
"Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry", 1993, VCH VERLAGSGESELLSCHAFT MBH, pages: 635 - 645
"Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry", vol. A 5, 1993, VCH VERLAGSGESELLSCHAFT MBH, pages: 95 - 158
"Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry", vol. A 23, 1993, VCH VERLAGSGESELLSCHAFT MBH, pages: 366 - 417
J. SCHNETGER: "Lexikon der Kautschuktechnik", 2004, HÜTHIG VERLAG, pages: 590
J. SCHNETGER: "Lexikon der Kautschuktechnik", 2004, HÜTHIG VERLAG HEIDELBERG, pages: 514 - 515,537-539,586-589
CHEMICAL ABSTRACTS, Columbus, Ohio, US; abstract no. 64742 -62-7
CHEMICAL ABSTRACTS, Columbus, Ohio, US; abstract no. 1314-13-2
Attorney, Agent or Firm:
BOHRN, Ulrich (DE)
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Claims:
Vulkanisierbare Kautschukmischungen enthaltend

a) mindestens einen doppelbindungshaltigen Kautschuk,

b) wenigstens 30 Vol.-%, bezogen auf die Kautschukmischung, Carbonfasern mit einer mittleren Faserlänge von 5 bis 550 μηι und ein mittleres Aspektverhältnis von 10 bis 100 besitzen und

c) wenigstens einen Vernetzer.

Vulkanisierbare Kautschukmischungen nach Anspruch 1 , wobei mindestens ein doppelbindungshaltiger Kautschuk a) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus NR (Naturkautschuk), EPDM (Ethylen-Propylen-Dien Kautschuk), SBR (Vinylaromat/Dien- Kautschuk), BR (Polybutadienkautschuk), IR (Polyisopren), SIBR (Styrol/Isopren/Butadien- Kautschuk), BIR (Butadien/Isopren-Kautschuk), HR (Butylkautschuk, d.h. Isobuten/Isopren- Kautschuk), XIIR (Halobutylkautschuk, insbesondere Chlor- oder Brombutylkautschuk), NBR (Nitrilkautschuk), XNBR (carboxylierter Butadien/Acrylnitril-Kautschuk), SNBR (Styrol/ Butadien/Acrylnitril-Kautschuk), XSBR (carboxylierter Styrol/Butadien-Kautschuk), CR (Polychloropren) und ENR (epoxydierter Naturkautschuk) eingesetzt wird.

Vulkanisierbare Kautschukmischungen nach Anspruch 1, wobei als Vernetzer der Komponente c) wenigstens ein Vertreter ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus elementaren Schwefels oder einem Schwefelspender, ein peroxidischer Vernetzer, ein Harzvernetzer oder ein Metalloxid.

Vulkanisierbare Mischungen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man als peroxidischen Vernetzer Bis(2,4-dichlorbenzyl)peroxid, Dibenzoylperoxid, Bis(4- chlorbenzoyl)peroxid, 1 ,1 -Bis-(t-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexan, tert-Butylper- benzoat, 2,2 Bis(t-butylperoxy) buten, 4,4-di-tert.Butyl peroxynonylvalerat, Dicumylperoxid, 2,5 -Dimethyl-2,5 -di(t-butylperoxy)-hexan, tert-Butylcumylperoxid, 1 ,3 -Bis(t-butylperoxy isopropyl)-benzol, Di-t-butylperoxid, 2,5 -Dimethyl-2,5 -di(t-butylperoxy)-hexyn-3 oder Mischungen davon einsetzt.

5. Vulkanisierbare Kautschukmischungen nach Anspruch 1 , enthaltend weiterhin wenigstens einen Füllstoff d), insbesondere wenigstens einen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ruß, Kieselsäure, Bariumsulfat, Titandioxid, Zinkoxid, Calciumoxid, Calciumcarbonat, Magnesiumoxid, Aluminiumoxid, Eisenoxid, Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Aluminiumsilikate, Diatomeenerde, Talkum, Kaoline, Bentonite, Kohlenstoff Nanotubes, Teflon und Silikate.

6. Vulkanisierbare Kautschukmischungen nach Anspruch 1 , enthaltend weiterhin wenigstens einen Füllstoff d) in einer Menge von 5 bis 300 Gew.-Teilen, bevorzugt von 10 bis 200 Gew.- Teilen und besonders bevorzugt von 20 bis 150 Gew.-Teilen, jeweils bezogen auf 100 Gew.- Teile der Komponente(n) a).

7. Vulkanisierbare Kautschukmischungen nach Anspruch 1 , die ein anisotrope Leitfähigkeit entlang einer Raumachse besitzt, die wenigstens 10 %, vorzugsweise mehr als 20%, höher liegt, als in wenigstens einer der beiden anderen Raumachsen.

8. Vulkanisierbare Kautschukmischungen nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zusätzlich enthaltend ein oder mehrere Komponenten in Form von Kautschukadditiven ungleich den Komponenten b) - d), bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alterungsschutzmitteln, Reversionsschutzmitteln, Lichtschutzmitteln, Ozonschutzmitteln, Verarbeitungshilfsmitteln, Weichmachern, Mineralölen, Tackifiern, Treibmitteln, Farbstoffen, Pigmenten, Wachsen, Harzen, Streckmitteln, organische Säuren, Vulkanisationsverzögerern, Vulkanisationsbeschleuniger, Schwefelaktivatoren, Metalloxiden, sowie Füllstoffaktivatoren.

9. Verfahren zur Herstellung von vulkanisierbaren Kautschukmischungen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass man die Komponenten a) bis c) und ggf. weiterer Komponenten, auf einer Walze oder durch Extrudieren durch eine Breitschlitzdüse mischt.

10. Verfahren zur Herstellung von Vulkanisaten, dadurch gekennzeichnet, dass man vulkanisierbare Kautschukmischungen nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8 oder die nach dem Verfahren nach Anspruch 11 erhaltenen Mischung bei einer Temperatur von 100 bis 250°C, insbesondere von 130 bis 180°C, unter einem Druck im Bereich von 1 bis 200 bar vernetzt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vernetzung im Rahmen eines Formgebungsprozesses stattfindet.

12. Vulkanisate erhältlich durch das Verfahren nach Anspruch 10 oder 11.

13. Vulkanisate, enthaltend

a) mindestens einen vernetzten doppelbindungshaltigen Kautschuk und

b) wenigstens 30 Vol.-%, bezogen auf die Kautschukmischung, Carbonfasern mit einer mittleren Faserlänge von 5 bis 550 μηι und eine mittleren Aspektverhältnis von 10 bis 100 .

14. Verwendung von vulkanisierbaren Mischungen nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder Vulkanisaten nach Anspruch 12 oder 13 zur Herstellung von Schläuchen und Membranen.

Description:
Kautschukmischungen

Die Erfindung betrifft neue, vulkanisierbare Kautschukmischungen, ihre Herstellung, die daraus erhältlichen Vulkanisate, deren Herstellung und Verwendung.

Zur Erzielung anisotroper Eigenschaften, insbesondere bei flächigen Elastomeren sind bereits einige Versuche beschrieben worden. In JP-H02-166328 können bspw. durch Eintragen von Aramid- und/oder Nylon-Kurzfasern bis zu einer Menge von 30 Vol.% in Kautschuken, insbesondere Eigenschaften des Elastizitätsmoduls anisotrop verbessert werden. Die Kurzfasern haben dabei eine Länge von bis zu 10 mm. Die tatsächlich verwendeten Fasern sind allerdings nur 3 mm lang und werden in einer Menge von nur 15 Vol.-% eingesetzt. Gleiches gilt für Kohlefasern, die als 3 mm Kurzfasern in einer Menge von 15 Vol.-% für eine Anisotropie der Leitfähigkeit in der JP- H04- 173236 eingesetzt werden. Als problematisch wird in diesen Schriften jedoch beschrieben, eine noch höhere Anisotropie zu erhalten, da dies an verarbeitungstechnische Obergrenzen stößt.

Aufgabe war es nun, die Anisotropie, insbesondere bei flächigen Elastomerstrukturen weiter zu verbessern.

Überaschenderweise wurde nun eine vulkanisierbare Kautschukmischung gefunden, enthaltend

a) mindestens einen doppelbindungshaltigen Kautschuk,

b) wenigstens 30 Vol.-%, bezogen auf die Kautschukmischung, Carbonfasern mit einer mittleren Faserlänge von 5 bis 550 μιη und eine mittleren Aspektverhältnis von 10 bis 100 und

c) wenigstens einen Vernetzer.

Überraschenderweise ist es mit der erfindungsgemäßen Kautschukmischung möglich, eine deutlich verbesserte Anisotropie sowohl hinsichtlich der Leifähigkeit als auch hinsichtlich des Weiterreißverhaltens zu erzielen.

Komponente a): Doppelbindungshaltige Kautschuke

Die erfindungsgemäßen Kautschukmischungen enthalten einen oder mehrere ungesättigte Kautschuke, die über C=C Doppelbindungen in der Hauptkette verfügen. Bei diesen C=C doppelbindungshaltigen Kautschuken handelt es sich bevorzugt um solche auf Basis von Dienen. Bevorzugte erfindungsgemäße vulkanisierbare Kautschukmischungen sind solche, wobei mindestens ein doppelbindungshaltiger Kautschuk a) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus NR (Naturkautschuk), EPDM (Ethylen-Propylen-Dien Kautschuk), SBR (Vinylaromat/Dien-Kautschuk), BR (Polybutadienkautschuk), IR (Polyisopren), SIBR (Styrol/Isopren/Butadien-Kautschuk), BIR (Butadien/Isopren-Kautschuk), HR (Butylkautschuk, d.h. Isobuten/Isopren-Kautschuk), XIIR

(Halobutylkautschuk, insbesondere Chlor- oder Brombutylkautschuk), NBR (Nitrilkautschuk), XNBR (carboxylierter Butadien/Acrylnitril-Kautschuk), SNBR (Styrol/ Butadien/Acrylnitril-Kautschuk), XSBR (carboxylierter Styrol/Butadien-Kautschuk), CR (Polychloropren) und ENR (epoxydierter Naturkautschuk) eingesetzt wird.

Besonders bevorzugt sind solche doppelbindungshaltigen Kautschuke, die nach DIN/ISO 1629 als „R"-Kautschuke bezeichnet werden.

Bevorzugt werden in der erfindungsgemäßen Kautschukmischung NR (Naturkautschuk), EPDM, SBR (Vinylaromat/Dien-Kautschuke), BR (Polybutadienkautschuk), IR (Polyisopren), IBR (Isopren/-

Butadien-Kautschuk), HR (Isobuten/Isopren-Kautschuk), BIR (Butadien/Isopren-Kautschuk) und SIBR (Styrol/Isopren-Kautschuk) oder Mischungen daraus eingesetzt. Die nachfolgenden Erläuterungen sollen nur einige Kautschuke davon illustrieren, den Umfang der Erfindung jedoch nicht beschränken. EPDM:

Als Kautschuke können in der Komponente a) der erfindungsgemäßen Mischung ein oder mehrere EPDM Kautschuke enthalten sein.

Hierbei handelt es sich vorzugsweise um Polymere, die durch Terpolymerisation oder Quarterpolymerisation von Ethylen, Propylen sowie eines dritten und ggf. vierten Monomeren mit Dien-Struktur hergestellt werden. Das Dien-Monomer stellt dabei die Doppelbindungen für die sich anschließende Vulkanisation bereit. Als Dien-Monomere finden vorwiegend cis,cis-l ,5-Cyclooctadien (COD), exo-Dicyclopentadien (DCP), endo-Dicyclopentadien (EDCP), 1,4-Hexadien (HX), 5- Ethyliden-2-norbornen (ENB), Dicylopentadien (DCPD) sowie 5-Vinyl-2-norbornen (VNB) Verwendung. SBR (Vinylaromat/Dien-Kautschuke):

Unter SBR-Kautschuken werden Kautschuke auf Basis von Vinylaromaten und Dienen verstanden und zwar sowohl Lösungs-SBR-Kautschuke, abgekürzt als „L-SBR", als auch Emulsions-SBR- Kautschuke, abgekürzt als„E-SBR". Unter L-SBR verstellt man Kautschuke, die in einem Lösungsprozess auf der Basis von Vinylaromaten und Dienen, bevorzugt konjugierten Dienen hergestellt werden (H. L. Hsieh, R. P. Quirk, Marcel Dekker Inc. New York-Basel 1996; I. Franta Elastomers and Rubber Compounding Materials; Elsevier 1989, Seite 73-74, 92-94; Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Thieme Verlag,

Stuttgart, 1987, Band E 20, Seiten 114 bis 134; Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol A 23, Rubber 3. Synthetic, VCH Verlagsgesellschaft mbH, D-69451 Weinheim, 1993, S. 240-364). Geeignete vinylaromatische Monomere sind Styrol, o-, m- und p- Methylstyrol, technische Methylstyrolgemische, p-tert.-Butylstyrol, α-Methylstyrol, p-Methoxystyrol, Vinylnaphthalin, Divinylbenzol, Trivinylbenzol und Divinylnaphthalin. Bevorzugt ist Styrol. Der Gehalt an einpolymerisiertem Vinylaromat liegt bevorzugt im Bereich von 5 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 40 Gew.-%. Geeignete Diolefine sind 1,3-Butadien, Isopren, 1 ,3- Pentadien, 2,3-Dimethylbutadien, l -Phenyl-l ,3-butadien und 1,3-Hexadien. Bevorzugt sind 1 ,3- Butadien und Isopren. Der Gehalt an einpolymerisierten Dienen liegt im Bereich von 50 bis 95 Gew. %, bevorzugt im Bereich von 60 bis 90 Gew. %. Der Gehalt an Vinylgruppen im einpolymerisierten

Dien liegt im Bereich von 10 bis 90 %, der Gehalt an 1,4-trans-ständigen Doppelbindungen liegt im Bereich von 20 bis 80 % und der Gehalt an 1,4-cis ständigen Doppelbindungen ist komplementär zur Summe aus Vinylgruppen und 1,4-trans-ständigen Doppelbindungen. Der Vinylgehalt des L-SBR beträgt vorzugsweise > 20 %.

Üblicherweise sind die polymerisierten Monomeren und die unterschiedlichen Dien-Konfigurationen statistisch im Polymeren verteilt. Auch Kautschuke mit blockartig aufgebauter Struktur, die als Integralkautschuk bezeichnet werden, sollen unter die Definition von L-SBR (A) fallen (K.-H. Nordsiek, K.-H. Kiepert, GAK Kautschuk Gummi Kunststoffe 33 (1980), no. 4, 251 -255).

Unter L-SBR sollen sowohl lineare als auch verzweigte oder endgruppenmodifizierte Kautschuke verstanden werden. Beispielsweise sind derartige Typen in DE 2034989C2 und JP-A-56-104 906 genannt. Als Verzweigungsmittel wird bevorzugt Siliciumtetrachlorid bzw. Zinntetrachlorid eingesetzt. Die Herstellung dieser Vinylaromat/Dien- Kautschuke als Kautschukkomponente a) für die erfindungsgemäßen Kautschukmischungen erfolgt insbesondere durch anionische Lösungspolymerisation, d. h. mittels eines Katalysators auf Alkali- oder Erdalkalimetallbasis in einem organischen Lösungsmittel. Die in Lösung polymerisierten Vinylaromat/Dien-Kautschuke besitzen vorteilhafterweise Mooney- Viskositäten (ML 1+4 bei 100°C) im Bereich von 20 bis 150 Mooneyeinheiten, vorzugsweise im Bereich von 30 bis 100 Mooneyeinheiten. Insbesondere die hochmolekularen L-SBR-Typen mit Mooney- Viskositäten von > 80 ME können Öle in Mengen von 30 bis 100 Gew.-Teile bezogen auf 100 Gew.-Teile Kautschuk enthalten. Ölfreie L-SBR-Kautschuke weisen Glastemperaturen im Bereich von -80° bis +20° C auf, bestimmt durch Differentialthermoanalyse (DSC).

Unter E-SBR versteht man Kautschuke, die in einem Emulsionsprozess auf der Basis von Vinylaromaten und Dienen, bevorzugt konjugierten Dienen, und gegebenenfalls weiteren Monomeren hergestellt werden (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol A 23, Rubber 3. Synthetic, VCH Verlagsgesellschaft mbH, D-69451 Weinheim, 1993, S. 247-251). Vinylaromaten sind Styrol, p- Methylstyrol und alpha-Methylstyrol. Diene sind insbesondere Butadien und Isopren. Weitere Monomere sind insbesondere Acrylnitril. Der Gehalt an einpolymerisiertem Vinylaromat liegt im Bereich von 10 bis 60 Gew. %. Die Glastemperatur liegt üblicherweise im Bereich von -50 °C bis +20°C (bestimmt mittels DSC) und die Mooney- Viskositäten (ML 1+4 bei 100°C) liegen im Bereich von 20 bis 150 Mooneyeinheiten. Insbesondere die hochmolekularen E-SBR-Typen mit Mooneywerten > 80 ME können Öle in Mengen von 30 bis 100 Gew.-Teile bezogen auf 100 Gew.- Teile Kautschuk enthalten. Die ölfreien E-SBR-Kautschuke weisen Glastemperaturen von -70° bis +20° C auf, bestimmt durch Differentialthermoanalyse (DSC).

Polybutadien (BR):

Polybutadien (BR) umfasst insbesondere zwei unterschiedliche Polybutadien-Typklassen. Die erste Klasse weist einen 1 ,4-cis-Gehalt von mindestens 90 % auf und wird mit Hilfe von Ziegler/Natta- Katalysatoren auf der Basis von Übergangsmetallen hergestellt. Vorzugsweise werden Katalysatorsysteme auf der Basis von Ti-, Ni-, Co- und Nd- eingesetzt (Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Thieme Verlag, Stuttgart, 1987, Band E 20, Seiten 798 bis 812; Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol A 23, Rubber 3. Synthetic, VCH Verlagsgesellschaft mbH, D-69451 Weinheim, 1993, S. 239-364). Die Glastemperatur dieses Polybutadiens liegt bevorzugt bei < -90°C (bestimmt mittels DSC).

Die zweite Polybutadien-Typklasse wird mit Li-Katalysatoren hergestellt und weist Vinylgehalte von 10% bis 90% auf. Die Glastemperaturen dieser Polybutadienkautschuke liegen im Bereich von -90°C bis +20 °C (bestimmt mittels DSC). Polyisopren (IR):

Polyisopren (IR) hat typischerweise einen 1 ,4-cis-Gehalt von mindestens 70%. Unter den Begriff IR fallen sowohl synthetisch hergestelltes 1,4-cis-Polyisopren als auch Naturkautschuk, (NR). Synthetisch wird IR sowohl mittels Lithium- als auch mit Hilfe von Ziegler/Natta-Katalysatoren hergestellt, vorzugsweise mit Titan- und Neodymkatalysatoren (Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Thieme Verlag, Stuttgart, 1987, Band E 20, Seiten 822 bis 840; UUmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A 23, Rubber 3. Synthetic, VCH Verlagsgesellschaft mbH, D-69451 Weinheim, 1993, S. 239-364). Vorzugsweise wird Naturkautschuk eingesetzt. Auch 3,4-Polyisopren, das Glastemperaturen im Bereich von -30 bis +30 °C aufweist, fallt unter IR.

Optional ist auch die Verwendung von Extenderölen zur Verstreckung der eingesetzten doppelbindungshaltigen Kautschuke. Diese werden unter der Komponente e) näher beschrieben. Komponente b): Carbonfaser

Als Carbonfasern kommen solche mit einer mittleren Faserlänge von 5 bis 550 μηι, bevorzugt von 7 μηι bis 250 μηι insbesondere von 10 μηι bis 150 μηι in Frage. Diese können beispielsweise durch Zerkleinern von Endlosfasern erhalten werden. Solche sind bereits im Handel verfügbar wie Sigrafil®- FIL CM80-3.0/200-UM oder CM150-3.0/200-UM der Firma SGL Carbon. Besonders bevorzugt sind auch recyclierte Carbonfasern wie beispielsweise carboNXT® 100 der Firma Carbonxt GmbH.

Das mittlere Aspektverhältnis der Carbonfasern ist von 10 bis 100.

Die Carbonfasern werden bevorzugt in eine Menge von 30,1 bis 70 Vol.-%, insbesondere von 30,1 bis 55 Vol.-% eingesetzt.

Komponente c): Vernetzer

Zur Vernetzung der erfindungsgemäßen Kautschukmischungen eignet sich als Vernetzer vorzugsweise Schwefel in Form elementaren Schwefels oder ein Schwefelspender, ein peroxidischer Vernetzer, ein Harzvernetzer oder ein Metalloxid.

Elementarer Schwefel wird als löslicher oder unlöslicher Schwefel eingesetzt. Unter löslichem Schwefel versteht man die bei gewöhnlichen Temperaturen einzige stabile Form, den gelben Cyclooctaschwefel (S 8 ) oder α-S, die aus typischen rhombischen Kristallen besteht und in Schwefelkohlenstoff hoch löslich ist. So lösen sich bei 25°C in 100g CS 2 30g α-S (Stichwort „Schwefel" des online Römpp Chemie Lexikons, Stand August 2004, Georg Thieme Verlag Stuttgart).

Unter unlöslichem Schwefel versteht man eine Schwefelmodifikation, die nicht zum sogenannten Ausblühen an der Oberfläche von Kautschukmischungen neigt. Diese spezielle Schwefelmodifikation ist zu 60 - 95 % in Schwefelkohlenstoff unlöslich.

Beispiele für Schwefelspender sind Caprolactam Disulfid (CLD), Dithiomorpholin (DTDM) oder 2-(4- Moφholinodithio)benzothiazol (MBSS). (W. Hoffmann„Kautschuktechnologie", S. 254 ff, Gentner Verlag Stuttgart (1980)).

Als peroxidische Vernetzer können beispielsweise Bis(2,4-dichlorbenzyl)peroxid, Dibenzoylperoxid, Bis(4-chlorbenzoyl)peroxid, 1 ,1 -Bis-(t-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcylohexan, tert-Butylperbenzoat, 2,2 Bis(t-butylperoxy) buten, 4,4-di-tert.Butyl peroxynonylvalerat, Dicumylperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5- di(t-butylperoxy)-hexan, tert-Butylcumylperoxid, l,3-Bis(t-butylperoxy isopropyl)-benzol, Di-t- butylperoxid und 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)-hexyn-3 oder Mischungen davon eingesetzt werden.

Es kann vorteilhaft sein, neben den peroxidischen Vernetzern noch weitere Zusätze zu verwenden, mit deren Hilfe die Vernetzungsausbeute erhöht werden kann: Hierfür sind beispielsweise Triallylisocyanurat, Triallylcyanurat, Trimethylolpropan-tri(meth)acrylat, Triallyltrimellitat, Ethylenglycoldimethacrylat, Butandioldimethacrylat, Trimethylolpropan-trimethacrylat, Zn-diacrylat, Zn-dimethacrylat, 1 ,2-Polybutadien oder N,N'-m-phenylen-dimaleinimid geeignet.

Die Gesamtmenge des Vernetzers liegt üblicherweise im Bereich von 0,1 bis 100 Gew.-Teile, bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 75 Gew.-Teile und besonders bevorzugt im Bereich von 1 bis 50 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Summe der Kautschukkomponente a).

Die Menge an peroxidischem Vernetzer, also aktiver Substanz, liegt dabei üblicherweise im Bereich von 0,5 bis 15 Gew.-Teilen, bevorzugt im Bereich von 1 bis 12,5 Gew.-Teilen und besonders bevorzugt im Bereich von 1,5 bis 10 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teilen der Summe der Kautschukkomponente a).

Schwefel und/oder Schwefelspender werden bevorzugt in der erfindungsgemäßen Kautschukmischung in einer Menge im Bereich von 0,1 bis 15 Gew.-Teilen, bevorzugt 0,1-10 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Komponente(n) a) eingesetzt.

Als Harzvernetzer kommen beispielsweise Phenolharze wie z.B. Diphenylamin vorzugsweise in Form von Rhenofit® DDA-70 der Lanxess Deutschland GmbH, vorzugsweise in Verbindung mit aminischen Aktivatoren wie z.B. Hexamethylen-tetramin, beispielsweise in Form von Rhenogran® HEXA-80 der Lanxess Deutschland GmbH in Frage. Insbesondere werden Harzvernetzer in einer Menge von 0.5 bis 20 phr eingesetzt.

Als Metalloxide können beispielsweise MgO und /oder ZnO eingesetzt werden. Insbesondere werden Metalloxide in einer Menge von 0.5 bis 20 phr eingesetzt.

Optionale Komponente d): Füllstoffe

Die erfindungsgemäße Kautschukmischung enthält vorzugsweise wenigstens einen Füllstoff. Füllstoffe sind dem Fachmann bekannt und käuflich erhältlich. Geeignete Füllstoffe sind beispielsweise solche, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ruß, Kieselsäure, Bariumsulfat, Titandioxid, Zinkoxid, Calciumoxid, Calciumcarbonat, Magnesiumoxid, Aluminiumoxid, Eisenoxid, Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Aluminiumsilikate, Diatomeenerde, Talkum, Kaoline, Bentonite, Kohlenstoff Nanotubes, Teflon und Silikate. Der oder die Füllstoffe werden in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung vorzugsweise in einer Menge von 5 bis 300 Gew.-Teilen, bevorzugt von 10 bis 200 Gew.-T eilen und besonders bevorzugt von 20 bis 150 Gew.-Teilen, jeweils bezogen auf 100 Gew.-Teile der Komponente(n) a) eingesetzt.

Kieselsäure oder„Silica" (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, VCH Verlagsgesellschaft mbH, D-69451 Weinheim, 1993, "Silica", S.635-645), wird insbesondere als pyrogene Kieselsäure (ibid. S. 635-642) oder als gefällte Kieselsäure (ibid. 642-645) eingesetzt, wobei erfindungsgemäß die gefällte Kieselsäure bevorzugt wird. Die gefällten Kieselsäuren haben eine spezifische Oberfläche von 5 bis 1000 m 2 /g bestimmt nach BET, vorzugsweise eine spezifische Oberfläche von 20 bis 400 m 2 /g. Sie werden durch Behandlung von Wasserglas mit anorganischen Säuren erhalten, wobei vorzugsweise Schwefelsäure eingesetzt wird. Die Kieselsäuren können gegebenenfalls auch als Mischoxide mit anderen Metalloxiden, wie AI-, Mg-, Ca-, Ba-, Zn-, Zr-, Ti-Oxiden vorliegen.

Bevorzugt werden erfindungsgemäß Kieselsäuren mit spezifischen Oberflächen von 5 bis 1000 m 2 /g, bevorzugter 20 bis 400 m 2 /g, jeweils bestimmt nach BET, eingesetzt. Ki eselsäure wird üblicherweise in einer Menge von größer 0 bis 150 Gew.-Teilen, bevorzugt 1 bis 120 Gew.-Teilen, besonders bevorzugt 5 bis 100 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Komponente(n) a) eingesetzt.

In den erfindungsgemäßen Kautschukmischungen eingesetzte Ruße sind dem Fachmann ebenfalls bekannt (siehe Stichworte„carbon" bzw.„carbon black" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, VCH Verlagsgesellschaft mbH, D-69451 Weinheim, 1993, vol A 5 S.95-158). Sie werden bevorzugt nach dem gas black-, furnace black-, lamp black- und thermal black- Verfahren hergestellt und werden nach der neuen ASTM-Nomenklatur (ASTM D 1765 und D 2516) als N 110, N 115, N 121, N 125, N 212, N 220, N 231, N 234, N 242, N 293, N 299, S 315, N 326, N 330, N 332, N 339, N 343, N 347, N 351, N 375, N 472, N 539, N 550, N 582, N 630, N642, N 650, N 660, N 683, N 754, N 762, N 765, N 772, N 774, N 787, N 907, N 908 N 990, N 991 S 3 etc. bezeichnet. Die erfindungsgemäß verwendeten Ruße besitzen bevorzugt BET-Oberflächen zwischen 5 bis 200 m 2 /g.

Ruß wird in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung üblicherweise in einer Menge von 1 bis 250 Gew.-Teilen, insbesondere von 1 bis 150 Gew.-Teilen, bevorzugt von 1 bis 120 Gew.-Teilen und besonders bevorzugt von 5 bis 100 phr, insbesondere von 5 bis 50 phr, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Komponente(n) a) eingesetzt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt der Anteil an Ruß an der erfindungsgemäßen Kautschukmischung weniger als 1 phr, insbesondere 0 phr.

Weitere Füllstoffe, die eingesetzt werden können, sind:

- synthetische Silikate, wie Aluminiumsilikat, Erdalkalisilikat, wie Magnesiumsilikat oder

Calciumsilikat mit BET-Oberflächen von 20-400 m 2 /g und Primärteilchendurchmessern von 5- 400 nm

natürliche Silikate, wie Kaolin, Kieselgur und andere natürlich vorkommende Kieselsäuren, Metalloxide, wie Aluminiumoxid, Magnesiumoxid , Calciumoxid,

- Metallcarbonate, wie Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Zinkcarbonat,

Metallsulfate, wie Calciumsulfat, Bariumsulfat,

Metallhydroxide, wie Aluminiumhydroxid und Magnesiumhydroxid,

Glasfasern und Glasfaserprodukte (Latten, Stränge oder Mikroglaskugeln),

Thermoplaste (Polyamid, Polyester, Aramid, Polycarbonat, syndiotaktisches 1 ,2 Polybutadien und trans-l ,4-Polybutadien) sowie

Cellulose, Cellulosederivate und Stärke.

Weitere optional als Komponente(n) e) ungleich den Komponenten b) - d) der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zuzusetzende Kautschukadditive umfassen Alterungsschutzmittel, Reversionsschutzmittel, Lichtschutzmittel, Ozonschutzmittel, Verarbeitungshilfsmittel, Weichmacher, wie Extenderöle, Mineralöle, Tackifier, Treibmittel, Farbstoffe, Pigmente, Wachse, Harze, Streckmittel, organische Säuren, Vulkanisationsverzögerer, Vulkanisationsbeschleuniger, Schwefelaktivatoren, Metalloxide, sowie weitere Füllstoffaktivatoren, wie beispielsweise Triethanolamin, Trimethylolpropan, Polyethylenglykol, Hexantriol oder andere Additive, die in der Gummiindustrie bekannt sind (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, VCH Verlagsgesellschaft mbH, D-69451 Weinheim, 1993, vol A 23 "Chemicals and Additives", S. 366- 417). Als Vulkanisationsverzögerer können den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen beispielsweise Sulfonamide, Sulfanilide oder Phthalimide zugesetzt werden. Geeignet sind z.B. N- Trichlormethylsulfenylbenzolsulfanilid, N-Cyclohexylthiophthalimid, Phtalsäureanhydrid (PTA), Salicylsäure (SAL), N-Nitrosodiphenylamin (NDPA), Trichlormelamin (TCM), Maleinsäureanhydrid (MSA) und N-Trichlormethylsulfenylbenzolsulfanilid (letzteres kommerziell unter der Bezeichnung Vulkalent® E erhältlich). Entsprechende Vulkanisationsverzögerer sind ebenfalls in J. Schnetger, „Lexikon der Kautschuktechnik", 3. Auflage, Hüthig Verlag, Heidelberg, 2004, Seite 590 erwähnt.

Vulkanisationsbeschleuniger

In der erfindungsgemäßen Kautschukmischung können ferner auch noch einer oder mehrere weitere Vulkanisationsbeschleuniger zum Einsatz kommen, die für die Schwefelvulkanisation geeignet sind.

Entsprechende Vulkanisationsbeschleuniger sind in J. Schnetger "Lexikon der Kautschuktechnik" 3. Auflage, Hüthig Verlag Heidelberg, 2004, Seiten 514-515, 537-539 und 586-589 erwähnt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können solche Vulkanisationsbeschleuniger z.B. ausgewählt werden aus der Gruppe der Xanthogenate, Dithiocarbamate, Tetramethylthiuram-disulfide, Thiurame, Thiazole, Thioharnstoff-Derivate, Amin-Derivate wie Tetramine, Sulfenimide, Piperazine, Amincarbamate, Sulfenamide, Bisphenol- und Triazin-Derivate. Geeignete Vulkanisationsbeschleuniger sind Benzothiazyl-2-cyclohexyl-sulfenamid (CBS), Benzothiazyl-2-tert.-butylsulfenamid (TBBS), Benzothiazyl-2-dicyclohexylsulfenamid (DCBS), 1 ,3- Diethylthioharnstoff (DETU), 2-Mercaptobenzothiazol (MBT) und dessen Zinksalze (ZMBT), Kupfer- dimethyldithiocarbamat (CDMC), Benzothiazyl-2-sulfenmorpholid (MBS), Benzothiazyldicyclo- hexylsulfenamid (DCBS), 2-Mercaptobenzothiazoldisulfid (MBTS), Dimethyldiphenylthiuramdisulfid (MPTD), Tetrabenzylthiuramdisulfid (TBZTD), Tetramethylthiorammonosulfid (TMTM), Dipenta- methylenthiuramtetrasulfid (DPTT), Tetra-iso-butylthiuramdisulfid (IBTD), Tetraethylthiuramdisulfid (TETD), Tetramethylthiuramdisulfid (TMTD), Zink-N-dimethyl-dithiocarbamat (ZDMC), Zink-N- diethyldithiocarbamat (ZDEC), Zink-N-dibutyl-dithiocarbamat (ZDBC), Zink-N-ethylphenyl-dithio- carbamat (ZEBC), Zinkdibenzyldithiocarbamat (ZBEC), Zinkdiisobutyldithiocarbamat (ZDiBC), Zink- N-pentamethylendithiocarbamat (ZPMC), Zink-N-ethylphenyldithiocarbamat (ZEPC), Zink-2- Mercaptobenzothiazol (ZMBT), Ethylenthioharnstoff (ETU), Tellurdiethyldithiocarbamat (TDEC), Diethylthioharnstoff (DETU), Ν,Ν-Ethylenthioharnstoff (ETU), Diphenylthioharnstoff (DPTU), Triethyltrimethyltriamin (TTT); N-t-Butyl-2-benzothiazol-sulfenimid (TBSI); l,l '-Dithiobis(4-methyl- piperazin); Hexamethylendiamincarbamat (HMDAC); Benzothiazyl-2-tert.-butylsulfenamid (TOBS), N,N'-Diethylthiocarbamyl-N'-cyclohexylsulfenamid (DETCS), N-Oxidiethylendithio-carbamyl-N'- oxydiethylensulfenamid (OTOS), 4,4'-Dihydroxydiphenylsulfon (Bisphenol S), Zn-isopropyl- xanthogenat (ZIX), Selen-, Tellur-, Blei-, Kupfer- und Erdalkalisalze von Dithiocarbaminsäuren; Pentamethylenammonium-N-pentamethylendithiocarbamat; Cyclohexylethylamin; Dibutylamin; Poly- ethylenpolyamine und Polyethylenpolyimine wie z.B. Triethylentetramin (TETA) handeln.

Die Vulkanisationsbeschleuniger werden bevorzugt in einer Menge im Bereich von 0,1 bis 15 Gew.- Teilen, bevorzugt 0,1 -10 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew. -Teile der Komponente(n) a) eingesetzt. Schwefelaktivatoren

In der erfindungsgemäßen Mischung kann ferner Zinkoxid als Aktivator für die Schwefelvulkanisation enthalten sein. Die Auswahl einer geeigneten Menge ist dem Fachmann ohne großen Aufwand möglich. Wird das Zinkoxid in einer etwas höheren Dosierung eingesetzt, so führt dies zu einer vermehrten Ausbildung monosulfidischer Bindungen und damit zu einer verbesserten Alterungsbeständigkeit Die erfindungsgemäße Kautschukzusammensetzung enthält ferner Stearinsäure (Octadecansäure). Diese ist dem Fachmann dafür bekannt, dass sie in der Kautschuktechnologie ein breites Wirkungsspektrum besitzt. So besteht eine ihrer Wirkungen darin, dass sie zu einer verbesserten Dispersion der Vulkanisationsbeschleuniger führt. Ferner kommt es zu einer Komplexbildung mit Zinkionen im Rahmen der Schwefelvulkanisation. Zinkoxid wird in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung üblicherweise in einer Menge von 0,5 bis 15 Gew.-T eilen, bevorzugt 1 bis 7,5 Gew.-T eilen, besonders bevorzugt 1 bis 5 Gew.%, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Komponente(n) a) eingesetzt.

Stearinsäure wird in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung in einer Menge von 0,1 bis 7, bevorzugt 0,25 bis 7 Gew. -Teilen, bevorzugt 0,5 bis 5 Gew. -Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Komponente(n) a) eingesetzt. Alternativ oder aber auch zusätzlich zur Kombination aus Zinkoxid und Stearinsäure kann Zinkstearat eingesetzt werden. In diesem Fall wird üblicherweise eine Menge von 0,25 bis 5 Gew.-Teilen, bevorzugt 1 bis 3 Gew.-Teile, jeweils bezogen auf 100 Gew.-Teile der Komponente(n) a) verwendet.

Als Antioxidantien können den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen z.B. Mercaptobenzimidazol (MBI), 2-Mercaptomethylbenzimidazol (2-MMBI), 3-Mercaptomethylbenzimidazol (3-MMBI), 4-

Mercaptomethylbenzimidazol (4-MMBI), 2,2,4-Trimethyl-l,2-dihydrochinlin (TMQ), Nickel- dibutyldithiocarbamat (NDBC), 2,6-Di-tert.-butyl-p-kresol (BHT) und 2,2'-Methylen-bis(4-methyl- 6tert.butyl-phenol) (BKF) zugesetzt werden. Diese Antioxidantien können auch in nicht-staubenden, insbesondere auch polymergebundenen Lieferformen eingesetzt werden (als„Microgranulat" (MG) oder„Microgranulat coated" (MGC)).

Darüberhinaus sind auch Alterungsschutzmittel als weitere Komponente(n) e) einsetzbar, beispielsweise in Form verfärbender Alterungsschutzmittel mit Ermüdungs- und Ozonschutzwirkung, z.B. N-Isopropyl-N'-phenyl-p-phenylen-diamin (IPPD); verfärbender Alterungsschutzmittel mit Ermüdungsschutz, aber ohne Ozonschutzwirkung, z.B. Phenyl-a-naphthylamin (PAN); verfärbender Alterungsschutzmittel mit geringer Ermüdungs- und ohne Ozonschutzwirkung, z.B. octyliertes Diphenylamin (ODPA); nicht verfärbender Alterungsschutzmittel mit Ermüdungsschutz und gutem Hitzeschutz, z.B. styrolisierte Phenole (SPH); nicht verfärbender Alterungsschutzmittel ohne Ermüdungs- oder Ozonschutzwirkung, z.B. 2,6-Di-tert.-butyl-p-kresol (BHT); nicht verfärbender Ozonschutzmittel ohne Alterungsschutzwirkung, z.B. Wachse (Gemische aus speziellen Kohlenwasserstoffen), cyclischer Acetale und Enolether; und in Form von Hydrolyseschutzmitteln, wie z.B. Polycarbodiimiden.

Ferner können den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen auch Mastikationschemikalien zugesetzt werden, welche vorzugsweise ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Thiophenolen, Thiophenolzinksalzen, substituierten aromatischen Disulfiden, Peroxiden, Derivaten von Thiocarbonsäuren, Hydrazinderivaten, Nitrosoverbindungen und Metallkomplexen, besonders bevorzugt Eisenhemiporphyrazin, Eisenphthalocyanin, Eisenacetonylacetat und dessen Zn-Salz.

Die als weitere Komponente(n) e) verwendbaren Kautschukadditive werden in üblichen Mengen, die sich u.a. nach dem Verwendungszweck richten, eingesetzt. Übliche Mengen für einzelne Kautschukadditive der Komponente e), vorzugsweise andere als Extenderöle, liegen beispielsweise bei 0,1 bis 50 phr.

Als Beispiele solcher Extenderöle können Paraffin-, Naphthenische- sowie aromatische Extenderöle eingesetzt werden, wie sie üblicherweise bei der Fraktionierung von Erdöl in der Petrochemie erhalten werden. Die Extenderöle besitzen vorzugsweise eine dynamische Viskosität von 5 bis 35 mm 2 /s bei 100 °C. Besonders bevorzugt sind Paraffinöle. Bevorzugte Paraffinöle sind zum Beispiel Sunpar® 2280, von Sunoco, Conopure® 12P von ConocoPhillips, der Weißöl wie ParaLux® 6001 von Chevron Texaco. Auch bei der Verflüssigung (gas to liquid also GTL) Öle wie zum Beispiel. Risella® X 430 von Shell sind ebenfalls bevorzugt.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden Extenderöle in einer Menge von 0 bis 300 phr, besonders bevorzugt 0 bis 200 phr, insbesondere von 0 bis 100 phr, bezogen auf 100 Gewichtsteile Kautschuk eingesetzt. Besonders bevorzugt werden Extenderöle in Kombination mit EPDM oder SBR eingesetzt. Sowohl E-SBR als auch S-SBR können in den erfindungsgemäßen Kautschukmischungen in ölversteckter Form eingesetzt werden. Geeignet sind TDAE (Treated Distillate Aromatic Extract), MES (Mild Extraction Solvate) und naphthenische Öle.

In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Kautschukmischung um eine, enthaltend

a) mindestens einen Kautschuk,

b) wenigstens 30 Vol.-% Carbonfasern

c) wenigstens einen Vernetzer und

d) wenigstens einen Ruß.

Für diese bevorzugte Kautschukmischung gelten ebenfalls die vorgenannten Gew.-Teil Angaben für die Komponenten a) bis d) jeweils auf 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente(n) a) bezogen sind. In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die erfindungsgemäße, vulkanisierbare Kautschukmischung eine Anisotropie, vorzugsweise eine Leitfähigkeitsanisotropie entlang einer Raumachse, die wenigstens 10 %, vorzugsweise mehr als 20%, höher liegt, als in wenigstens einer der beiden anderen Raumachsen.

Herstellung der erfindungsgemäßen Kautschukmischung:

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kautschukmischungen.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Kautschukmischung erfolgt vorzugsweise durch Mischen der Komponenten a) bis c) und optional einer oder mehrerer weiterer Komponente(n), insbesondere der Komponente(n) d) bis e) auf einer Walze oder durch Extrudieren durch eine Breitschlitzdüse. Durch die Walze bzw. die Breitschlitzdüse wird vorzugsweise die Anisotropie generiert. Das Mischen kann in einer oder mehreren Stufen erfolgen. Bevorzugt ist ein Mischprozess, bei dem vorzugsweise in einem

Innenmischer, zunächst die Komponenten ohne den Vernetzer c) gemischt werden, vorzugsweise bei einer Temperatur von 100 bis 200°C, und anschließend der Vernetzer der Komponente c) und ggf. weitere Komponenten zugegeben werden und auf einer Walze, vorzugsweise auch„Fertigmischstufe" genannt, bei einer Temperaturen < 120°C, vorzugsweise <110°C, insbesondere von 10 bis 80 °C gemischt wird. Die Kohlefaser-haltige, ohne Vernetzer vorgemischte Masse wird durch das Mischen auf der Walze, vorzugsweise mit einem kleinen Spalt, anisotrop ausgerichtet.

Die Mischung der Komponenten ohne Vernetzer, erfolgt vorzugsweise bei 110°C bis 160 °C, vorzugsweise 120°C bis 150°C, besonders bevorzugt 130°C bis 140°C, wobei die Mischzeiten bei diesen Temperaturen vorzugsweise im Bereich von 1 bis 15 Minuten liegen und so gewählt werden, dass nicht bereits ein Vulkanisationsstart erfolgt.

Ebenfalls ist es bevorzugt, die Komponenten a) bis c) und ggf. weitere Komponenten bei einer Temperatur unterhalb der Vulkanisiationstemperatur durch eine Breitschlitzdüse zu extrudieren. Diese Düse ist bevorzugte dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Düsenbreite zur Düsenhöhe größer als 10, bevorzugter größer als 15, noch bevorzugter größer als 20 und besonders bevorzugt größer als 25 beträgt. Besonders bevorzugt erfolgt die Extrusion bei einer Temperatur von < 100 °C, besonders < 70 °C, insbesondere < 50 °C, bevorzugt mit einer Breitschlitzdüse mit einem Verhältnis von Düsenbreite zu Düsenhöhe von größer als 25.

Verfahren zur Herstellung von Vulkanisaten: Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Vernetzung dieser Kautschukmischungen unter Herstellung der entsprechenden Vulkanisate. Die Vulkanisation der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen erfolgt üblicherweise bei einer Temperatur im Bereich von 100 bis 250°C, bevorzugt von 130 bis 180°C, entweder unter Normaldruck (1 bar) oder optional unter einem Druck von bis zu 200 bar. Typischerweise erfolgt diese Vulkanisation im Rahmen eines Formgebungsverfahrens.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft die Vulkanisate an sich, insbesondere erhältlich durch Vulkanisation der erfindungsgemäßen Kautschukmischungen, insbesondere in Gestalt von Formteilen.

Die Erfindung betrifft auch Vulkanisate, enthaltend

a) mindestens einen vernetzten doppelbindungshaltigen Kautschuk und

b) wenigstens 30 Vol.-%, bezogen auf die Kautschukmischung, Carbonfasern mit einer mittleren Faserlänge von 5 bis 550 μιη und eine mittleren Aspektverhältnis von 10 bis 100.

Weiterhin können die Vulkanisate die bereits für die erfindungsgemäßen Kautschukmischungen beschriebenen weiteren Komponenten d) und e) in entsprechender Menge enthalten.

Die Erfindung betriff weiterhin die Verwendung der erfindungsgemäßen Kautschukmischungen zur Herstellung verschiedener Reifenbauteile, insbesondere für Reifenlaufflächen, Subtreads, Karkassen, Seitenwänden, verstärkten Seitenwänden für Notlaufreifen und Apexmischungen sowie auch für die Herstellung von technischen Gummiartikeln wie Dämpfungselementen, Walzenbelägen, Belägen von Förderbändern, Riemen, Spinnkopsen, Dichtungen, Golfballkernen und Schuhsohlen. Besonders geeignet sind die Mischungen für die Herstellung von Reifenlaufflächen, Subtreads, Karkassen und Apexmischungen. Reifen bzw. Reifenteile schließen dabei auch beispielsweise Laufflächen von Sommer-, Winter- und All-Seasons-Reifen sowie Laufflächen von PKW- und LKW-Reifen sowie Reifen für Rennwagen, Motorrad und Fahrrad ein. Beispiele:

A. Herstellung der Kautschukmischungen

Die Kautschukmischungen wurden in einem zweistufigen Mischverfahren hergestellt, wobei für die 1. Mischstufe ein Innenmischer mit 1,5 1 Innenvolumen (GK 1,5 der Firma Werner & Pfleiderer, Stuttgart mit ineinandergreifenden Knetelementen; PS 5A -Schaufelgeometrie) eingesetzt wurde. Die letzte Mischstufe wurde auf einer Walze durchgeführt.

Die in den Mischungsserien eingesetzten Komponenten sind in den nachfolgenden Tabellen aufgelistet. Bei allen Angaben handelt es sich um Gew. -Teile bezogen auf 100 Gew.-Teile Kautschuk. Sofern bei der Mischungsherstellung ölverstrecktes EPDM eingesetzt wurde, sind die phr Angaben der anderen Komponenten jeweils auf 100 Gew.-Teile des ölfreien Kautschuks bezogen. Die in den Tabellen angegebene Reihenfolge der Mischungsbestandteile entspricht der Reihenfolge der Zugabe in den Innenmischer jeweils ohne die Vernetzerkomponenten.

Nach Erreichung einer Innentemperatur von 150°C/ 6 min. im Innenmischer wurde die Mischung ausgeworfen und auf einer auf 40°C vorgewärmten Walze abgekühlt. Die Zugabe der Vernetzer- komponenten (in den EPDM Beispielen von Rhenogran S-80, Rhenogran MBT-80, Vulkacit Thiuram/C) erfolgte bei einer Temperatur von <90°C nach 24 h Zwischenlagerung auf der Walze. Auf diese Weise, wurde die Carbonfasern in Walzrichtung anisotrop ausgerichtet. Die so erhaltenen Mischungsfelle werden markiert, damit später die anisotrop ausgerichteten Fasern entsprechend der Markierung liegen und aus den Vulkanisaten Probekörper sowohl„in Walzrichtung" als auch„quer" zur Walzrichtung präpariert werden können.

B. Untersuchungen an den Kautschukmischungen

Zur Beurteilung des Verarbeitungsverhaltens wurden an den unvulkanisierten Kautschukmischungen die Mooney- Viskosität nach 4 min. (ML 1+4/125 °C) bestimmt. Es ist auffällig und überraschend, dass die Mooney- Viskosität in einem unerwartet geringem Ausmaß zunimmt. Dieser Umstand ermöglicht die hohen Füllgrade an Kohlefaser unter erhalt der Verarbeitbarkeit.

C. Vulkanisation der Kautschukmischungen Cl. Vulkanisationsverhalten

Das Vulkanisationsverhalten der Mischungen wurde im Rheometer bei 180°C nach DIN 53 529 mit Hilfe des Monsantorheometers MDR 2000E untersucht. Auf diese Weise wurden charakteristische Daten wie Fa, Fmax, Fmax.-Fa, tlO, t50, t90 und t95 bestimmt. Nach DIN 53 529, Teil 3 bedeuten:

Fmin: Vulkameteranzeige im Minimum der Vernetzungsisotherme

Fmax: Maximum der Vulkameteranzeige

Fmax - Fmin Differenz der Vulkameteranzeigen zwischen Maximum und Minimum

tlO Zeit, bei der 10% des Umsatzes erreicht sind

t50 Zeit, bei der 50% des Umsatzes erreicht sind

t90 Zeit, bei der 90% des Umsatzes erreicht sind

t95 Zeit, bei der 95% des Umsatzes erreicht sind

C2. Herstellung von Vulkanisaten

Die für die Vulkanisatcharakterisierung notwendigen Prüfkörper wurden durch Pressenvulkanisation der Mischungen bei einem Hydraulikdruck von 120 bar erhalten. Die Kautschukmischungen wurden im Ergebnis der Vulkanisationsprüfung für 10 Minuten bei 180 °C vulkanisiert.

C3. Untersuchungen der Vulkanisate

An den Vulkanisaten wurden folgende Eigenschaften auf der Basis der nachfolgenden Normen bestimmt.

DIN 53504: Spannungswerte bei 10%, 25%, 50%, 100%, 200% und 300 % Dehnung (σΐθ, σ25, σ50, σΙΟΟ, σ200 und σ300) , Zugfestigkeit sowie Bruchdehnung

Aus den jeweiligen Tabellen ist ersichtlich, dass es in Richtung der Kohlefasern zu einer größeren Verstärkung kommt als senkrecht dazu. Dies ist nur zu erwarten, wenn die Kohlefasern anisotrop ausgerichtet sind. Überraschend ist, dass sowohl Reißfestigkeit wie auch Reißdehnung nicht so stark abnehmen, wie es bei mit vergleichbaren Mengen gefülltem Ruß der Fall wäre.

DIN 53507: Weiterreißwiderstand

Die Zunahme des Weiterreißwiderstand mit zunehmendem Gehalt an Kohlefasern in teilweise mit Ruß gefüllten Vulkanisaten sowohl in Richtung der Kohlefasern als auch senkrecht dazu ist unerwartet und legt eine besondere Morphologie in diesen speziellen Systemen nahe.

Die Ergebnisse bei den„rußfreien" Vulkanisaten zeigen eine Wechselwirkung zwischen Ruß und Kohlefasern. D: Messung der elektrischen Leitfähigkeit

Dl. Das Messprinzip im Aufbau:

Das Messprinzip ist in Fig. 1 wiedergegeben.

D 1.1 Messung in Richtung der Kohlefasern:

Es werden jeweils 2 mm Dicke Vulkanisatproben mit einer Länge von 100 mm und einer Breite von 100 mm verwendet. Als Elektroden kommen Kupferstäbe zum Einsatz. Der Stromfluss kann aus Fig. 2 ersehen werden.

D 1.2 Messung senkrecht zur Richtung der ausgerichteten Kohlefasern:

Der Stromfluss kann aus Fig. 3 ersehen werden.

Tabelle 1:

) Keltan ® 9565Q EPDM- autschuk mit 50 phr Mineralöl verstreckt; Arlanxeo Deutschland GmbH

) REGAL SRF / N772 halbverstärkender Ruß von Cabot Europe Ltd., Suresnes Cedex, France) KETJENBLAC EC 300 J Leitfähigkeitsruß; AkzoNobel Functional Chemicals, Amersfoort, NL) carbo NXT 100 recyclierte Kohlefaser; CarboNXT GmbH Wischhafen, D

) SUNPAR 2280 ® Weichmacheröl; Paraffinisches Weichmacheröl der Schill & Seilacher

"Struktol" GmbH, Hamburg. (CAS Nr. 64742-62-7 / 64742-65-0)

) EDENOR C 18 98-100 Stearinsäure; Cognis Deutschland

) Vulkanox® HS/LG 2,2,4-Trimethyl-l ,2-dihydrochinonlin, polymerisiert, von Lanxess Deutschland

GmbH

) Vulkanox ® ZMB2/C5; Zinksalz von Mercaptobenzimidazol, von Lanxess Deutschland GmbH) Zinkoxid aktiv Zinkoxyd aktiv® feines Pulver aus Zinkoxid, CAS Nr. 1314-13-2, Lanxess

Deutschland GmbH, Köln

0) Rhenogran ® S-80 Lanxess Deutschland GmbH (Schwefel 80%ig, in Polymerbinder)

1 ) Rhengran ® MBT-80 80% 2-Mercapto-benzthiazol and 20% Polymerbinder und Dispergiermittel von

Lanxess Deutschland GmbH

2) Vulkacit THIURAM/C Tetramethylthiuramdisulfid als staubreduziertes Pulver, von Lanxess

Deutschland GmbH

Tabelle 2:

Tabelle 3:

X Butyl BB 2030: Bromierter Halobutyl Kautschuk CAS No.: 68441-14-5 von Arlanxeo

Deutschland GmbH

Corax N550/30: Industrie-Ruß, Orion Engineered Carbons GmbH

Rhenofit DDA-70: 70 % Diphenylaminderivat auf 30 % Kieselsäure, Lanxess Deutschland GmbH Rhenogran Hexa-80: 80 % Hexamethylentetramine in 20 % Polymerbinder Lanxess Deutschland

GmbH

Tabelle 4:

Buna CB 24: Nd-Polybutadienkautschuk, Arlanxeo Deutschland GmbH

Corax N326: Ruß, kittelaktiv, Orion Engineered Carbon, D

VivaTec 500: TDAE Öl, H&R Gruppe Hamburg, D...

Zinkweiss Rotsiegel®: ZnO, Grillo Zinkoxid GmbH

Vulcanox 4020/LG: N-(l ,3-dimethylbutyl)-N'-Phenyl-p-Phenylendiamin (6PPD), Lanxess Deutschland

GmbH

Rhenogran® IS 90-65: Schwefel basiertes Vulkanisiermittel für Natur- und Synthesekautschukmischungen,

Lanxess Deutschland GmbH, Köln

Vulkacit CZ/EGC: N-cyclohexyl-2-benzothiazolesulfenamide, CBS, [CAS Nr. 95-33-0], Lanxess

Deutschland GmbH