Kautschukprodukt

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine vulkanisierbare Kautschukmischung, ein aus dieser vulkanisierbaren Kautschukmischung herstellbares Vulkanisat und ein Kautschukprodukt umfassend ein entsprechendes Vulkanisat sowie Verfahren zur Herstellung der entsprechenden vulkanisierbaren Kautschukmischungen und Vulkanisate. Offenbart wird zudem die Verwendung spezifischer Kautschukregenerate in vulkanisierbaren Kautschukm ischungen.

In nahezu allen Bereichen der Technik besteht heutzutage ein großes Bestreben danach, die Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen zu reduzieren und den Ausstoß an Treibhausgasen zu minimieren. Bei der nachhaltigeren Gestaltung von Produktionsprozessen kommt insbesondere dem Recycling von alten, nicht mehr benötigten Produkten eine zunehmende Bedeutung bei. Mit diesen sogenannten Sekundärrohstoffen können in vielen Bereichen der Technik bereits heute Einsparungen bei den zur Herstellung verwendeten Materialien erreicht werden, durch die die Nachhaltigkeit der Produktion und der so hergestellten Produkte verbessert wird.

Auch im Bereich der Reifenindustrie gibt es Bestrebungen, die für die Herstellung von modernen Fahrzeugreifen benötigten Komponenten zumindest teilweise durch recycelte Materialien zu ersetzen. Eine Materialklasse, die dabei für die Herstellung von Fahrzeugreifen von besonderer Bedeutung ist und bei deren Ersatz durch recycelte Sekundärrohstoffe potentiell ein besonders vorteilhafter Einfluss auf die Nachhaltigkeit der Produkte zu erwarten wäre, sind die für die Gummiherstellung benötigten Kautschuke. Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass Gummiwerkstoffe aus alten Förderbändern oder Altreifen aufbereitet werden können, um als Zusatzstoff in vulkanisierbaren Kautschukmischungen eingesetzt zu werden, welche anschließend im Zuge der Reifenfertigung ausgeformt und zu den gewünschten Kautschukprodukten vulkanisiert werden können.

Diese sogenannten Kautschukregenerate können dabei prinzipiell auf verschiedene Arten hergestellt werden. Insbesondere sind aus dem Stand der Technik aufbereitete Materialien bekannt, bei denen es sich im engeren Sinne noch um einen Gummiwerkstoff, d. h. um vernetzten Kautschuk handelt, dessen Plastizität jedoch mittels geeigneter Behandlungsverfahren, insbesondere unter Einsatz von thermischchemischer Belastung und Chemikalien, an die Plastizität von unvulkanisiertem Kautschuk angeglichen wird. Darüber hinaus gibt es andererseits Kautschukregenerate, bei denen es zumindest teilweise zu einer Devulkanisation, d. h. dem Aufbrechen von chemischen Verknüpfungen im Gummiwerkstoff, kommt und bei denen entsprechend die Depolymerisation des zuvor vernetzten Gummiwerkstoffes zu einem Anstieg der Plastizität beiträgt. Detailliertere Hintergründe zu den verschiedenen Technologien und zum allgemeinen technologischen Hintergrund sind beispielsweise in J. K. Kim et al., „Rubber Recycling: Challenges and Developments“, Green Chemistry Series No. 59, The Royal Society of Chemistry 2019, ISBN: 978-1-78801-084-9, in H. Yazdani et al., „Continuous devulcanization of waste tires by using a Co-rotating twin screw extruder: Effects of screw configuration, temperature profile, and devulcanization agent concentration”, Vinyl and additive Technology, 19, 1 , März 2013, Seiten 65-72, H. Si et al. “Effects of high shear stress on the devulcanization of ground tire rubber in a twin-screw extruder”, Journal of Applied Science, 128, 4, Seiten 2307-2318, sowie der US 20030125401 A1 , der EP 2601249 A1 , der DE 102020207121 A1 und der EP 3 173 162 Zur Herstellung von Kautschukregeneraten aus Gummiwerkstoffen werden verschiedene Technologien und Verfahren eingesetzt, beispielsweise die Dampfregeneration, die mechanische Regeneration, die thermische Regeneration, die schallwellenbasierte Regeneration, die strahlungsbasierte Regeneration, die chemische Regeneration und Kombinationen dieser Methoden.

Da diese Verfahren zur Herstellung von Kautschukregeneraten auf strukturell hochkomplexe, ungeordnete und inhärent nicht strukturell beschreibbare Ausgangsmaterialien angewandt werden und in diesen in Abhängigkeit von den angewendeten Verfahren und Verfahrensparametern ganz unterschiedliche physikalisch-chemische Veränderungen induzieren, weisen die verschiedenen Kautschukregenerate in Abhängigkeit der ursprünglich eingesetzten Gummiwerkstoffe, deren chemische Zusammensetzung insbesondere in Abhängigkeit von der Natur der wiederverwerteten Gummiprodukte variiert, und der zu Devulkanisation verwendeten Methode, sehr unterschiedliche Eigenschaften auf.

Analog zu im Wesentlichen sämtlichen anderen Komponenten von typischen vulkanisierbaren Kautschukmischungen, die aus einer Vielzahl an möglichen Komponenten, beispielsweise Kautschuken, Füllstoffen und Weichmachern, ausgewählt werden, um die vulkanisierbare Kautschukmischung und damit das daraus herstellbare Vulkanisat spezifisch auf die Anforderungen des Anwendungszwecks des späteren Kautschukproduktes hin zu optimieren, ist es regelmäßig nicht möglich, für alle möglichen Anwendungsfälle ein generisches, einheitliches Kautschukregenerat zu verwenden, welches in allen Kautschukmischungen gute Leistungseigenschaften zeigen würde. Vielmehr ist es nötig, auch das Kautschukregenerat spezifisch auf die beabsichtigte Anwendung des Kautschukproduktes abzustimmen, wobei neben den mechanischen bzw. physikalisch-chemischen Eigenschaften der daraus erhaltenen Vulkanisate, insbesondere auch die maximal substituierbare Menge an Kautschuk optimiert werden soll, um ein möglichst nachhaltiges Produkt zu erreichen.

In der Praxis wird in vielen Fällen nämlich leider gefunden, dass Kautschukregenerate im Vergleich mit dem Einsatz von Kautschuk- Primärrohstoffen tendenziell eher zu einer Verschlechterung der Reifeneigenschaften führen, wobei die Leistungseigenschaften häufig insbesondere eine starke Abhängigkeit vom realisierten Devulkanisationsgrad zeigen. Kautschukregenerate mit einem hohen Devulkanisationsgrad resultieren häufig in vulkanisierbaren Kautschukmischungen, die zu Vulkanisaten mit besseren Eigenschaften umgesetzt werden können. Eine solche umfassende Devulkanisation ist jedoch in vielen Fällen mit einem höheren Zeit- und Kostenaufwand verbunden und kann sich insbesondere nachteilig auf die für die Umsetzung benötigte Energie auswirken und/oder den Einsatz von weiteren Chemikalien erfordern, wodurch die prinzipiell positive Umweltbilanz des Einsatzes von Kautschukregeneraten geschmälert werden kann.

Beim Einsatz von Kautschukregeneraten in vulkanisierbaren Kautschukmischungen, insbesondere im Bereich der Reifenherstellung mit der in diesem Bereich vorherrschenden Vielzahl an sehr verschiedenen Anforderungsprofilen, besteht somit regelmäßig ein Zielkonflikt aus einer möglichst großen Zugabemenge von Kautschukregenerat bei gleichzeitiger Erzielung möglichst optimaler Leistungseigenschaften, die sich vorzugsweise nicht von denen unterscheiden sollen, die für vulkanisierbare Kautschukmischungen aus Primärrohstoffen erhalten werden.

In den Experimenten der Erfinder wurde gefunden, dass insbesondere Kautschukregenerate, welche unter Einfluss einer chemischen Devulkanisation hergestellt werden, für viele Anwendungen interessant sind. Mit entsprechenden chemisch devulkanisierten Kautschukregeneraten wurden in vielen Fällen besonders vorteilhafte Leistungsindikatoren für den Einsatz in Fahrzeugreifen erhalten. Hierbei zeigte sich jedoch das Problem, dass diese chemisch devulkanisierten Kautschukregenerate beim Einsatz in vulkanisierbaren Kautschukmischungen überraschenderweise zu unvorteilhaft hohen Viskositäten führen können, die die Prozessierbarkeit der vulkanisierbaren Kautschukmischungen verschlechtern. Dies ist insbesondere bei Kautschukmischungen problematisch, die über einen vergleichsweise hohen Füllstoffgehalt verfügen, d. h. zumeist bei vulkanisierbaren Kautschukmischungen, die auf hohe Steifigkeiten und/oder hohe Härten ausgelegt werden, wie sie häufig beispielsweise für Reifenkomponenten mit Schutz- und/oder Verstärkungsfunktion Verwendung finden. Die an sich günstigen Eigenschaften von chemisch devulkanisierten Kautschukregeneraten treten bei diesen devulkanisierten Kautschukmischungen im Lichte einer zu starken Einschränkung der Prozessierbarkeit in vielen Fällen in den Hintergrund, sodass der Einsatz regelmäßig nicht in ausreichend hohen Mengen erfolgen kann, um den angestrebten positiven Einfluss auf die Nachhaltigkeit der Produkte zu haben.

Es wurde gefunden, dass beim Einsatz von alternativen Kautschukregeneraten, beispielsweise solchen, die mittels einer thermisch-mechanischen Degradation in einem Autoklaven aus LKW- Reifen gewonnen werden, die Viskosität und damit die Prozessierbarkeit auch bei stärker gefüllten vulkanisierbaren Kautschukmischungen und höheren Gehalten an Kautschukregenerat auf ein akzeptables Maß reduziert werden kann. Leider wird hierbei jedoch für viele wichtige Leistungsindikatoren, insbesondere die mit dem Rollwiderstand assoziierten Leistungsindikatoren, eine Verschlechterung beobachtet, sowohl gegenüber dem Einsatz von Primärrohstoffen als auch im Vergleich mit dem chemisch devulkanisierten Kautschukregenerat. In der Zusammenschau besteht somit ein ausgeprägter Zielkonflikt zwischen der Prozessierbarkeit von vulkanisierbaren Kautschukmischungen, welche ein Kautschukregenerat umfassen, auf der einen Seite, sowie den Rollwiderstands-Eigenschaften der aus diesen vulkanisierbaren Kautschukmischungen herstellbaren Vulkanisate und Kautschukprodukte auf der anderen Seite. Dieser Zielkonflikt, der in vielen Fällen mit zunehmendem Gehalt an Kautschukregenerat zunimmt, ist dabei insbesondere für füllstoffreichere vulkanisierbare Kautschukmischungen relevant, die in besonders steifen Gummiwerkstoffen resultieren sollen.

Die primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die vorstehend beschriebenen Nachteile des Standes der Technik auszuräumen oder zumindest zu verringern.

Insbesondere war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine vulkanisierbare Kautschukmischung mit einem hohen Füllstoffgehalt anzugeben, welche trotz eines möglichst hohen Anteils an Kautschukregenerat über eine gute Prozessierbarkeit verfügt, und nach Vulkanisation in einem Vulkanisat resultiert, welches beim Einsatz im Fahrzeugreifen ausgezeichnete Rollwiderstandseigenschaften zeigt. Insoweit war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Zielkonflikt zwischen der guten Prozessierbarkeit der vulkanisierbaren Kautschukmischung und einem vorteilhaften Rollwiderstand des daraus herstellbaren Vulkanisats auch bei hohen Anteilen von Kautschukregenerat bestmöglich zu lösen.

In diesem Zusammenhang war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, durch möglichst hohe Gehalte an Kautschukregenerat den Bedarf an Primärrohstoffen möglichst weitgehend zu reduzieren und somit die Nachhaltigkeit der Herstellung entsprechender Kautschukprodukte möglichst stark zu verbessern. Hierbei war es wünschenswert, dass die Nachhaltigkeit des Herstellungsprozesses auch dadurch gesteigert wird, dass die Herstellung des Kautschukregenerats idealerweise ohne den Einsatz von potentiell umweit- oder gesundheitsschädlichen Substanzen erfolgen sollte, wobei es eine ergänzende Zielsetzung war, dass die Herstellung des Kautschukregenerats in zeit- und kosteneffizienter Weise sowie mit einem möglichst geringen Energiebedarf erfolgen können sollte. Es war eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass die anzugebenden vulkanisierbaren Kautschukmischungen in besonders steife, d. h. hochmodulige, sowie harte Gummiwerkstoffe umsetzbar sein sollten, die angesichts ihrer physikalisch-chemischen sowie mechanischen Eigenschaften optimal für den Einsatz in solchen Reifenkomponenten geeignet sind, die im Fahrzeugreifen auch eine Schutz- und/oder Stabilisierungsfunktion haben, beispielsweise in den Kernreiter (im Englischen auch als „Apex“ bezeichnet) oder den Felgenbändern (im Englischen auch als „Rimstrip“ bezeichnet), welche beispielsweise als Schnittschutz im Kontaktbereich mit der Felge vorliegen können.

Es war eine ergänzende Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein entsprechendes Vulkanisat und ein entsprechendes Kautschukprodukt anzugeben, welche über ausgezeichnete physikalisch-chemische sowie mechanische Eigenschaften verfügen, die eine besondere Eignung für den Einsatz in solchen Reifenkomponenten bedingen, die im Fahrzeugreifen auch eine Schutz- und/oder Stabilisierungsfunktion haben, die wegen des hohen Anteils an Kautschukregenerat in der zugrundeliegenden vulkanisierbaren Kautschukmischung jedoch zudem besonders nachhaltig sind.

Aufbauend auf den vorstehenden Aufgaben war es ebenso eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung entsprechender vulkanisierbarer Kautschukmischungen sowie der zugehörigen Vulkanisate bzw. Kautschukprodukte anzugeben.

Es war eine sekundäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verwendung für ein spezifisch hergestelltes Kautschukregenerat bei der Herstellung von Kautschukprodukten anzugeben.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben nunmehr gefunden, dass sich die vorstehend beschriebenen Aufgaben überraschenderweise lösen lassen, wenn in einer vulkanisierbaren Kautschukmischung, welche neben einem Dienkautschuk einen vergleichsweise hohen Anteil an Füllstoff umfasst, ein spezifisches Kautschukregenerat eingesetzt wird, welches überwiegend aus den Laufstreifen von Radialreifen von LKW und Bussen erhalten wird, und dessen Devulkanisation in einem Extruder, insbesondere in einem Doppelschneckenextruder erfolgt, wie es in den Ansprüchen definiert ist. Dieses Kautschukregenerat eignet sich überraschenderweise besonders gut für den Einsatz in vulkanisierbaren Kautschukmischungen mit einem vergleichsweise hohen Füllstoffanteil und erlaubt dabei auch bei vergleichsweise großen Einsatzmengen eine hinreichende Prozessierbarkeit bei gleichzeitig vorteilhaften Rollwiderstands-Eigenschaften im herstellbaren Vulkanisat, sodass der diesbezügliche Zielkonflikt besonders vorteilhaft gelöst wird.

Die resultierenden Vulkanisate sind nachhaltiger als vergleichbare Vulkanisate aus Primärrohstoffen und eignen sich ausgezeichnet für den Einsatz in Reifenkomponenten, die eine hohe Steifigkeit und/oder Härte des Gummiwerkstoffs erfordern, beispielsweise Kernreitern und Felgenbändern.

Die vorstehend genannten Aufgaben werden somit durch den Gegenstand der Erfindung gelöst, wie er in den Ansprüchen definiert ist. Bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgenden Ausführungen.

Solche Ausführungsformen, die nachfolgend als bevorzugt bezeichnet sind, werden in besonders bevorzugten Ausführungsformen mit Merkmalen anderer als bevorzugt bezeichneter Ausführungsformen kombiniert. Ganz besonders bevorzugt sind somit Kombinationen von zwei oder mehr der nachfolgend als besonders bevorzugt bezeichneten Ausführungsformen. Ebenfalls bevorzugt sind Ausführungsformen, in denen ein in irgendeinem Ausmaß als bevorzugt bezeichnetes Merkmal einer Ausführungsform mit einem oder mehreren weiteren Merkmalen anderer Ausführungsformen kombiniert wird, die in irgendeinem Ausmaß als bevorzugt bezeichnet werden. Merkmale bevorzugter Vulkanisate, Kautschukprodukte, Verfahren und Verwendungen ergeben sich aus den Merkmalen bevorzugter vulkanisierbarer Kautschukmischungen.

Insoweit nachfolgend für ein Element, beispielsweise für den Dienkautschuk oder das Kautschukregenerat, sowohl spezifische Mengen bzw. Anteile dieses Elementes als auch bevorzugte Ausgestaltungen des Elementes offenbart werden, sind insbesondere auch die spezifischen Mengen bzw. Anteile der bevorzugt ausgestalteten Elemente offenbart. Zudem ist offenbart, dass bei den entsprechenden spezifischen Gesamtmengen bzw. Gesamtanteilen der Elemente zumindest ein Teil der Elemente bevorzugt ausgestaltet sein kann und insbesondere auch, dass bevorzugt ausgestaltete Elemente innerhalb der spezifischen Gesamtmengen oder Gesamtanteile wiederum in den spezifischen Mengen bzw. Anteilen vorliegen können.

Die nachfolgend verwendete Angabe phr (parts per hundred parts of rubber by weight) ist die in der Kautschukindustrie übliche Mengenangabe für Mischungsrezepturen, über die die Massenanteile der Komponenten in der Kautschukmischung bezogen auf die Masse der in der Kautschukmischung vorhandenen hochmolekularen (Gewichtsmittel der Molekulargewichtsverteilung Mw gemäß GPC größer als 60.000 g/mol) Kautschuke angegeben werden, wobei der kombinierte Masseanteil der hochmolekularen Kautschuke in der Kautschukmischung 100 phr entspricht.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird in der vulkanisierbaren Kautschukmischung auch Kautschukregenerat eingesetzt, welches eine komplexe chemische Struktur und/oder Zusammensetzung aufweist. Der Fachmann versteht, dass Kautschukregenerat neben anderen Bestandteilen insbesondere auch devulkanisierten Kautschuk umfasst, wobei der genaue Massenanteil an Kautschuken im Kautschukregenerat unbekannt ist. Um zu verhindern, dass die resultierende Unsicherheit einen Einfluss auf die Herstellbarkeit der vulkanisierbaren Kautschukmischungen und deren zuverlässige Produktion nimmt, wird das Kautschukregenerat im Rahmen der vorliegenden Erfindung für die Berechnung der phr nicht als Kautschuk berücksichtigt. Entsprechend entspricht im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Masseanteil der als Primärrohstoff eingesetzten hochmolekularen Kautschuke in der Kautschukmischung, d.h. der Kautschuke, die nicht aus einem Kautschukregenerat stammen, 100 phr. Durch diese Definition ist es vorteilhafterweise möglich, trotz etwaiger Restunsicherheiten hinsichtlich der Zusammensetzung des Kautschukregenerats, die vulkanisierbaren Kautschukmischungen zuverlässig herzustellen. Der Fachmann wiegt hierfür die kommerziell erhältlichen, nicht mittels Devulkanisation erhaltenen Kautschuk-Primärrohstoffe ein und richtet im Rezept die Mengenangaben der übrigen Komponenten, inklusive des Kautschukregenerats, an dieser Einwaage aus.

Die Erfindung betrifft insbesondere eine vulkanisierbare Kautschukmischung, umfassend: i) einen oder mehrere Dienkautschuke, ii) einen oder mehrere Füllstoffe in einem kombinierten Massenanteil von 55 phr oder mehr, und iii) ein oder mehrere Kautschukregenerate, wobei das eine oder die mehreren Kautschukregenerate hergestellt sind durch Devulkanisation einer Gummiwerkstoffmischung in einem Extruder, wobei die Gummiwerkstoffmischung zu 50 % oder mehr aus zerkleinerten Laufstreifen von LKW-Radialreifen und/oder Bus-Radialreifen besteht, bezogen auf die Masse der Gummiwerkstoffmischung.

Die erfindungsgemäße Kautschukmischung ist vulkanisierbar. In Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis bedeutet dies, dass die vulkanisierbare Kautschukmischung durch Vulkanisation, in eine vulkanisierte Kautschukmischung, ein sogenanntes Vulkanisat, überführt werden kann, in dem der Kautschuk zumindest teilweise vernetzt vorliegt. Der Vorgang der Vulkanisation und die Herstellung von Vulkanisaten aus vulkanisierbaren Kautschukmischungen sind dem Fachmann dabei aus dem Stand der Technik umfassend bekannt.

Diese vorstehend definierten Bestandteile der vulkanisierbaren Kautschukmischung werden in Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis jeweils als „ein oder mehrere“ eingesetzt. Die Bezeichnung „ein oder mehrere“ bezieht sich dabei in branchenüblicher Weise auf die chemische Natur der entsprechenden Verbindungen und nicht auf deren Stoffmenge. Beispielsweise kann die vulkanisierbare Kautschukmischung als Dienkautschuk NR und BR umfassen, was bedeuten würde, dass die vulkanisierbare Kautschukmischung jeweils eine Vielzahl der entsprechenden Moleküle umfasst.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden die Massenanteile dabei in üblicher Weise als kombinierte Massenanteile der einen oder der mehreren Komponenten angegeben, wodurch ausgedrückt wird, dass der Massenanteil der entsprechend ausgebildeten Komponenten zusammengenommen die entsprechenden Kriterien erfüllt, wobei die Massenanteile, wie vorstehend erläutert, jeweils in phr angegeben werden.

Erfindungsgemäß umfasst die vulkanisierbare Kautschukmischung zumindest einen Dienkautschuk. Als Dienkautschuke werden Kautschuke bezeichnet, die durch Polymerisation oder Copolymerisation von Dienen und/oder Cycloalkenen entstehen und somit entweder in der Hauptkette oder in den Seitengruppen C=C-Doppelbindungen aufweisen.

Bevorzugt ist nach Einschätzung der Erfinder eine erfindungsgemäße vulkanisierbare Kautschukmischung, wobei der eine oder die mehreren Dienkautschuke ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus natürlichem Polyisopren (NR), synthetischem Polyisopren (IR), Butadien- Kautschuk (BR), lösungspolymerisiertem Styrol-Butadien-Kautschuk (SSBR) und emulsionspolymerisiertem Styrol-Butadien-Kautschuk (ESBR), bevorzugt ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus natürlichem Polyisopren und Butadien-Kautschuk. Bevorzugt ist es dabei, wenn die erfindungsgemäße vulkanisierbare Kautschukmischung zumindest zwei verschiedene Dienkautschuke umfasst.

Nach Einschätzung der Erfinder zeigen sich die Vorteile erfindungsgemäßer vulkanisierbarer Kautschukmischung insbesondere dann, wenn natürliches Polyisopren und/oder Butadien-Kautschuk eingesetzt werden, wobei insbesondere der kombinierte Einsatz bevorzugt ist. Entsprechende vulkanisierbare Kautschukmischungen eignen sich besonders gut für die Herstellung von steifen, hochmoduligen Gummiwerkstoffen, wie sie häufig beispielsweise für Kernreitern und Felgenbänder wünschenswert sind, so dass der Einsatz der spezifischen Kautschukregenerate insbesondere hinsichtlich der Verarbeitbarkeit dieser in vielen Fällen schwer zu verarbeitenden vulkanisierbaren Kautschukmischungen Vorteile bringt.

Bevorzugt ist insoweit zunächst eine erfindungsgemäße vulkanisierbare Kautschukmischung, ^/obei die vulkanisierbare Kautschukmischung natürliches Polyisopren umfasst, bevorzugt in einem Massenanteil von 15 phr oder mehr, bevorzugt von 25 phr oder mehr, besonders bevorzugt von 30 phr oder mehr.

Bei dem natürlichen Polyisopren, welches auch als Naturkautschuk (NR) bezeichnet wird, handelt es sich regelmäßig um ein cis-1 ,4-Polyisopren, bei welchem der cis-1 , 4-Antei I im Naturkautschuk zumeist größer als 99 Gew.-% ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter dem Begriff „natürliches Polyisopren“ in Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis natürlich vorkommender Kautschuk zu verstehen, der beispielsweise von Hevea Gummibäumen aber auch „Nicht-Hevea“ Quellen gewonnen werden kann. Nicht-Hevea Quellen sind beispielsweise Guayule Sträucher und Löwenzahn wie beispielsweise TKS (Taraxacum kok-saghyz; Russischer Löwenzahn). Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ eine erfindungsgemäße vulkanisierbare Kautschukmischung, wobei die vulkanisierbare Kautschukmischung Butadien-Kautschuk umfasst, bevorzugt in einem Massenanteil von 20 phr oder mehr, bevorzugt 40 phr oder mehr, besonders bevorzugt 60 phr oder mehr, wobei ein Anteil im Bereich von 50 bis 80 phr, bevorzugt im Bereich von 55 bis 75 phr, besonders bevorzugt im Bereich von 60 bis 70 phr, ganz besonders bevorzugt ist, insbesondere wenn die vulkanisierbare Kautschukmischung auch NR umfasst.

Bei dem Butadien-Kautschuk (BR, Polybutadien), kann es sich um alle dem Fachmann bekannten Typen von BR handeln. Darunter fallen u.a. die sogenannten high-cis- und low-cis-Typen, wobei Polybutadien mit einem cis-Anteil von 90 Gew.-% oder mehr als high-cis-Typ und Polybutadien mit einem cis-Anteil kleiner als 90 Gew.-% als low-cis-Typ bezeichnet wird.

Ein beispielhaftes low-cis-Polybutadien ist z.B. Li-BR (Lithium-katalysierter Butadien-Kautschuk) mit einem cis-Anteil von typischerweise 20 bis 50 Gew.-%.

Für bestimmte Anwendungen, insbesondere bei vulkanisierbaren Kautschukmischungen, die für den Einsatz in Kernreitern vorgesehen sind, kann es alternativ jedoch auch zielführend sein, den Gehalt an BR eher niedrig zu halten oder sogar im Wesentlichen ganz auf den Einsatz von BR zu verzichten. Bevorzugt ist in diesen Fällen eine erfindungsgemäße vulkanisierbare Kautschukmischung, wobei die vulkanisierbare Kautschukmischung 20 phr oder weniger, bevorzugt 10 phr oder weniger, besonders bevorzugt 5 phr oder weniger, ganz besonders bevorzugt 1 phr oder weniger, insbesondere bevorzugt im Wesentlichen keinen, Butadien- Kautschuk umfasst.

Nach Einschätzung der Erfinder kann es für bestimmte Anwendungen zur Einstellung der physikalisch-chemischen Eigenschaften vorteilhaft sein, wenn die vulkanisierbare Kautschukmischung auch Styrol-Butadien- Kautschuk (SBR) als Dienkautschuk umfasst, wobei ausgehend von eigenen Experimenten im Fall von Komponenten wie Felgenbändern niedrige Gehalte bevorzugt sind. Bevorzugt ist somit zusätzlich oder alternativ eine erfindungsgemäße vulkanisierbare Kautschukmischung, wobei die vulkanisierbare Kautschukmischung Styrol-Butadien-Kautschuk umfasst, bevorzugt in einem Massenanteil von 20 phr oder weniger, bevorzugt 10 phr oder weniger, besonders bevorzugt 5 phr oder weniger, ganz besonders bevorzugt 1 phr oder weniger, umfasst. Für den Einsatz als Apex sind hingegen alternativ vulkanisierbare Kautschukmischungen bevorzugt, wobei die vulkanisierbare Kautschukmischung Styrol-Butadien- Kautschuk in einem Massenanteil von 30 phr oder mehr, bevorzugt 40 phr oder mehr, besonders bevorzugt 50 phr oder mehr, ganz besonders bevorzugt 55 phr oder mehr, umfasst.

Bei dem Styrol-Butadien-Kautschuk kann es sich beispielsweise um lösungspolymerisiertes Styrol-Butadien-Copolymer (SSBR) mit einem Styrolgehalt, bezogen auf das Polymer, von ca. 5 bis 45 Gew.-% und einem Vinylgehalt (Gehalt an 1 ,2-gebundenem Butadien, bezogen auf das gesamte Polymer) von 5 bis 70 Gew.-% handeln, welches zum Beispiel unter Verwendung von Lithiumalkylen in organischem Lösungsmittel hergestellt werden kann. Der SSBR kann auch gekoppelt und/oder endgruppenmodifiziert und/oder entlang der Koh lenst offkette modifiziert (engl. „backbone modified“) sein. Bei der Modifizierung kann es sich beispielsweise um Hydroxy-Gruppen und/oder Ethoxy-Gruppen und/oder Epoxy-Gruppen und/oder Siloxan-Gruppen und/oder Am ino-Gruppen und/oder Aminosiloxan und/oder Carboxyl-Gruppen und/oder Phthalocyanin-Gruppen und/oder Alkoxysily-Gruppen und/oder Isocyanat- Gruppen handeln.

Der vorteilhafte Einfluss des erfindungsgemäß einzusetzenden Kautschukregenerates auf die Prozessierbarkeit kommt insbesondere bei solchen vulkanisierbaren Kautschukmischungen zum Tragen, die intrinsisch eine schlechtere Verarbeitbarkeit, insbesondere ausgedrückt durch eine hohe Mooney Viskosität, wie es insbesondere bei besonders füllstoffreichen vulkanisierbaren Kautschukmischungen auftritt. Vorteilhafterweise kann durch den Einsatz der spezifischen Kautschukregenerate auch in diesen vulkanisierbaren Kautschukmischungen die Nachhaltigkeit der herstellbaren Kautschukprodukte verbessert werden, wobei im Vulkanisat trotzdem gute Rollwiderstandsindikatoren erhalten werden. Entsprechend ist es besonders vorteilhaft, die Lehre der vorliegenden Erfindungen auf derartige vulkanisierbaren Kautschukmischungen anzuwenden. Bevorzugt ist demnach eine erfindungsgemäße vulkanisierbare Kautschukmischung, wobei die vulkanisierbare Kautschukmischung den einen oder die mehreren Füllstoffe in einem kombinierten Massenanteil von 60 phr oder mehr, bevorzugt 65 phr oder mehr, besonders bevorzugt 70 phr oder mehr, umfasst und/oder wobei die vulkanisierbare Kautschukmischung den einen oder die mehreren Füllstoffe in einem kombinierten Massenanteil im Bereich von 55 bis 150 phr, bevorzugt im Bereich von 60 bis 120 phr, besonders bevorzugt im Bereich von 65 bis 100 phr, umfasst. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ eine erfindungsgemäße vulkanisierbare Kautschukmischung, wobei die vulkanisierbare Kautschukmischung eine Mooney Viskosität ML (1 +4/100°C) im Bereich von 40 bis 100 MU, bevorzugt im Bereich von 50 bis 90 MU, besonders bevorzugt im Bereich von 55 bis 85 MU, aufweist, bestimmt gemäß ASTM D1646 aus November 2019.

Nach Einschätzung der Erfinder kommen als Füllstoffe prinzipiell alle im Bereich der Kautschukverarbeitung üblichen Füllstoffen in Betracht. Beispielhaft ist insoweit eine erfindungsgemäße vulkanisierbare Kautschukmischung, wobei der eine oder die mehreren Füllstoffe ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus polaren und unpolaren Füllstoffen, bevorzugt ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Ruß, Aluminiumhydroxid, Titandioxid, Magnesiumoxid, amorphen Siliciumdioxid und Schichtsilikaten, besonders bevorzugt ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Ruß und amorphen Siliciumdioxid, insbesondere pyrogenes und/oder gefälltes Siliciumdioxid. Wobei insbesondere der Einsatz von Ruß und/oder gefälltem Siliciumdioxid, welches auch als Silica oder gefällte Kieselsäure bezeichnet wird, bevorzugt ist.

Bei dem amorphen Siliciumdioxid kann es sich insbesondere um die dem Fachmann auch als „Kieselsäuren“ bekannten Materialien handeln, die als Füllstoff für Reifenkautschukmischungen geeignet sind. Besonders bevorzugt ist es allerdings, wenn eine fein verteilte, gefällte Kieselsäure verwendet wird, die eine Stickstoff-Oberfläche (BET-Oberfläche) (gemäß DIN ISO 9277:2010 und DIN 66132:1975) im Bereich von 35 bis 400 m ² /g, bevorzugt im Bereich von 35 bis 350 m ² /g, besonders bevorzugt im Bereich von 85 bis 320 m ² /g und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 120 bis 235 m ² /g aufweist.

Nach Einschätzung der Erfinder zeigen sich die Vorteile der Erfindung jedoch insbesondere dann besonders ausgeprägt, wenn in der vulkanisierbare Kautschukmischung ein großer Anteil an Ruß vorgesehen wird, wie es häufig insbesondere in vulkanisierbaren Kautschukmischungen der Fall ist, die für die Herstellung von steifen und/oder harten Gummiwerkstoffen vorgesehen sind, die in Kernreitern, Felgenbändern und/oder anderen Komponenten mit einer schützenden und/oder verstärkenden Funktion, eingesetzt werden. Bevorzugt ist deshalb eine erfindungsgemäße vulkanisierbare Kautschukmischung, wobei die vulkanisierbare Kautschukmischung Ruß als Füllstoff umfasst, bevorzugt in einem Massenanteil von 45 phr oder mehr, bevorzugt 55 phr oder mehr, besonders bevorzugt 65 phr oder mehr, wobei der Massenanteil bevorzugt in einem Bereich von 50 bis 150 phr, besonders bevorzugt von 60 bis 120 phr, besonders bevorzugt von 70 bis 100 phr, liegt.

Als Ruß sind prinzipiell alle dem Fachmann bekannten Ruß-Typen denkbar. Besonders bevorzugt ist jedoch der Einsatz von Rußen mit einer großen Oberfläche (BET) eingesetzt, da diese regelmäßig eine besonders ausgeprägte Verstärkungswirkung aufweisen. Solche Ruße haben gemäß der ASTM Standardklassifikation D1765-13 eine Gruppennummer im Bereich von 0 bis 5, bevorzugt im Bereich von 1 bis 5, besonders bevorzugt im Bereich von 2 bis 5, die direkt hinter dem Buchstaben angegeben wird, so dass beispielsweise N219 die Gruppennummer 2 aufweist.

Die erfindungsgemäße vulkanisierbare Kautschukmischung umfasst ein oder mehrere spezifische Kautschukregenerate, kann darüber hinaus jedoch prinzipiell auch weitere Kautschukregenrate umfassen. Diese spezifischen Kautschukregenerate sind herstellbar bzw. hergestellt durch eine im Extruder erfolgte Devulkanisation einer Gummiwerkstoffmischung. Die Devulkanisation bezeichnet dabei in Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis den Prozess der Spaltung der Schwefelbrücken in einem Gummiwerkstoff, durch den die Gummiwerkstoffmischung vom elastischen in den plastischen Zustand überführt wird, um das Kautschukregenerat zu erhalten. Der Fachmann versteht, dass die Devulkanisation hierbei nicht vollständig sein muss, sondern in der Praxis unter zeit- und/oder kostentechnischen Gesichtspunkten sogar in den meisten Fällen wohl eine teilweise Devulkanisation ausreichend sein wird, um die gewünschte Plastizität zu erhalten.

Durch die spezifische Herstellung der Kautschukregenerate und die präzise Abstimmung auf die übrige Kautschukmischung ist es vorteilhafterweise möglich, relativ hohe Gehalte an Kautschukregenerat einzusetzen, was unter Gesichtspunkten der Nachhaltigkeit bevorzugt ist, da Primärrohstoffe eingespart werden können. Bevorzugt ist vor diesem Hintergrund eine erfindungsgemäße vulkanisierbare Kautschukmischung, wobei die vulkanisierbare Kautschukmischung das eine oder die mehreren Kautschukregenerate in einem kombinierten Massenanteil von 5 phr oder mehr, bevorzugt 10 phr oder mehr, besonders bevorzugt 20 phr oder mehr, ganz besonders bevorzugt von 30 phr oder mehr, umfasst, und/oder wobei die vulkanisierbare Kautschukmischung das eine oder die mehreren Kautschukregenerate in einem kombinierten Massenanteil im Bereich von 5 bis 60 phr oder mehr, bevorzugt im Bereich von 10 bis 50 phr, besonders bevorzugt im Bereich von 15 bis 40 phr, umfasst.

Nach Einschätzung der Erfinder werden besonders vorteilhafte Kautschukregenerate für den Einsatz in erfindungsgemäßen vulkanisierbaren Kautschukmischungen erhalten, wenn die Devulkanisation in einem Extruder erfolgt, indem zwei oder mehr Extruderschnecken Scherkräfte auf die Gummiwerkstoffmischung ausüben, wobei der Einsatz eines Doppelschneckenextruders für im Wesentliche alle Ausführungsformen besonders bevorzugt ist und auch der Einsatz eines Siebs zur Filterung des erhaltenen Kautschukregenerats einen Beitrag zu besonders vorteilhaften Eigenschaften leisten kann. Bevorzugt ist deshalb eine erfindungsgemäße vulkanisierbare Kautschukmischung, wobei der Extruder ein Mehrschneckenextruder, insbesondere ein Doppelschneckenextruder, ist. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ eine erfindungsgemäße vulkanisierbare Kautschukmischung, wobei das eine oder die mehreren Kautschukregenerate hergestellt ist durch Devulkanisation einer Gummiwerkstoffmischung in einem Extruder und anschließende Filterung des Extrudats, bevorzugt mittels eines Siebs und/oder einer Lochplatte.

Der Fachmann versteht, dass die vorstehende Definition bedeutet, dass das eine oder die mehreren Kautschukregenerate hergestellt ist durch, bevorzugt thermisch-mechanische, Devulkanisation einer Gummiwerkstoffmischung in einem Extruder.

Wie vorstehend erläutert, haben Gummiwerkstoffe, die in unterschiedlichen Kautschukprodukten eingesetzt werden, regelmäßig sehr unterschiedliche physikalisch-chemische bzw. mechanische Eigenschaften, was insbesondere auf die chemische Zusammensetzung der zur Herstellung verwendeten vulkanisierbaren Kautschukmischungen zurückgeführt werden kann. Entsprechend verhalten sich Gummiwerkstoffe in der Devulkanisation unterschiedlich und resultieren in chemisch unterschiedlichen Kautschukregeneraten. In der Praxis kommt also der Wahl des Ausgangsmatenals eine wichtige Bedeutung zu. Vorliegend haben die Erfinder gefunden, dass Gummiwerkstoffe aus den Laufstreifen von Radialreifen für LKW und Busse, die durch ein anwendungstypisches Eigenschaftsprofil gekennzeichnet sind, eine besonders hohe Kompatibilität mit dem zur Devulkanisation verwendeten Prozess aufweisen und die resultierenden Kautschukregenerate sich besonders dazu eignen, in vulkanisierbaren Kautschukmischungen mit hohen Füllstoffgehalten eingesetzt zu werden.

Der Ausdruck „Radialreifen“ ist für den Fachmann klar und erlaubt ausgehend vom Aufbau der Karkasse eine präzise Identifikation entsprechender Fahrzeugreifen. Die Feststellung, ob es sich um einen LKW-Radialreifen und/oder Bus-Radialreifen handelt (sogenannte Nutzfahrzeugreifen, gemäß dem englischen Ausdruck „Commercial Vehicle Tires“ auch als CVT-Reifen bezeichnet), stellten den Reifenfachmann in der Praxis vor keine Herausforderungen. Ein LKW- Radialreifen und/oder Bus-Radialreifen kann vom Fachmann zwanglos an der Dimensionierung (größer und breiter als PKW-Reifen) sowie dem Aufbau der Reifenkarkasse erkannt werden, die auf deutlich höhere Tragfähigkeiten ausgelegt ist, als bei PKW-Reifen, beispielsweise auf Tragfähigkeiten von 2000 kg oder mehr, bevorzugt 3000 kg oder mehr. In der Praxis ist dies jedoch zumeist nicht einmal nötig, da die entsprechenden Nutzfahrzeugreifen regelmäßig auch durch entsprechende Kennzeichnungen am Fahrzeugreifen als solche zu erkennen, oder über die Typenbezeichnung des Herstellers als solche zu identifizieren sind. Besonders bevorzugt ist eine erfindungsgemäße vulkanisierbare Kautschukmischung, wobei die Gummiwerkstoffmischung zerkleinerte Laufstreifen von LKW-Radialreifen umfasst.

Der Fachmann versteht, dass mit Blick auf eine möglichst nachhaltige Herstellung eine erfindungsgemäße vulkanisierbare Kautschukmischung besonders im Fokus steht, wobei die Gummiwerkstoffmischung zu 50 % oder mehr aus zerkleinerten Laufstreifen von recycelten, LKW-Radialreifen und/oder recycelten Bus-Radialreifen, d.h. aus zuvor verwendeten und entsprechend zumindest teilweise abgefahrenen LKW-Radialaltreifen bzw. Bus-Radialaltreifen, besteht.

Nach Einschätzung der Erfinder sollte in der Gummiwerkstoffmischung vorteilhafterweise ein möglichst hoher Anteil an solchen Nutzfahrzeugreifen eingesetzt werden, damit sich die Vorteile der Erfindung besonders deutlich zeigen. Bevorzugt ist deshalb eine erfindungsgemäße vulkanisierbare Kautschukmischung, wobei die Gummiwerkstoffmischung zu 70 % oder mehr, bevorzugt zu 80 % oder mehr, besonders bevorzugt zu 90 % oder mehr, ganz besonders bevorzugt im Wesentlichen zu 100 %, aus zerkleinerten Laufstreifen von LKW-Radialreifen und/oder Bus-Radialreifen besteht, bezogen auf die Masse der Gummiwerkstoffmischung.

Bevorzugt ist dabei eine erfindungsgemäße vulkanisierbare Kautschukmischung, wobei das eine oder die mehreren Kautschukregenerate eine mittlere Partikelgröße im Bereich von 75 pm bis 5 mm, bevorzugt im Bereich von 100 pm bis 2 mm und besonders bevorzugt im Bereich von 115 pm bis 1000 pm aufweist.

Die Devulkanisation der spezifischen Gummiwerkstoffmischung zur Herstellung der Kautschukregenerate kann beispielsweise mit aus dem Stand der Technik bekannten extruderbasierten Verfahren erfolgen, wie sie beispielsweise in der DE 102020207121 A1 , der EP 3173162 A1 oder der US 20030125401 A1 offenbart sind.

Bevorzugt ist prinzipiell eine erfindungsgemäße vulkanisierbare Kautschukmischung, wobei das eine oder die mehreren Kautschukregenerate hergestellt ist durch Devulkanisation bei einer Temperatur im Bereich von 150 bis 350 °C, bevorzugt im Bereich von 200 bis 300 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 220 bis 280 °C. Die Vulkanisation der erfindungsgemäßen vulkanisierbaren Kautschukmischung resultiert in einem Vulkanisat, welches als Halbzeug bei der Fertigung von Kautschukprodukten eingesetzt werden kann, oder welches selbst bereits ein Kautschukprodukt oder den Teil eines Kautschukproduktes darstellt.

Die Vulkanisation der Kautschukmischung wird bevorzugt in Anwesenheit von Schwefel und/oder Schwefelspendern mit Hilfe von Vulkanisationsbeschleunigern durchgeführt, wobei einige Vulkanisationsbeschleuniger zugleich als Schwefelspender wirken können. Zu diesem Zweck umfasst die vulkanisierbare Kautschukmischung bevorzugt bereits das sogenannte Vulkanisationssystem. Bevorzugt ist entsprechend eine erfindungsgemäße vulkanisierbare Kautschukmischung, wobei die vulkanisierbare Kautschukmischung 0,5 bis 8,0 phr, bevorzugt 0,5 bis 5 phr, besonders bevorzugt 1 ,0 bis 3 phr, Schwefel umfasst, wobei die vulkanisierbare Kautschukmischung bevorzugt einen oder mehrere Vulkanisationsbeschleuniger umfasst. Der Vulkanisationsbeschleuniger ist beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Thiazolbeschleunigern, Mercaptobeschleunigern, Sulfenamidbeschleunigern, Thiocarbamatbeschleunigern, Thiurambeschleunigern, Thiophosphatbeschleunigern, Thioharnstoffbeschleunigern, Xanthogenat-Beschleunigern und Guanidin- Beschleunigern.

Des Weiteren kann die vulkanisierbare Kautschukmischung weitere übliche Zusatzstoffe in üblichen Gewichtsteilen enthalten. Beispielhaft ist eine erfindungsgemäße vulkanisierbare Kautschukmischung, wobei die vulkanisierbare Kautschukmischung ein oder mehrere Additive umfasst, beispielsweise Stearinsäure und/oder N-(Cyclohexylthio)phthalimid, die bevorzugt ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Alterungsschutzmitteln, Verstärkerharzen, Kupplungsagenzien, Haftvermittlern und Weichmachern bevorzugt in einem kombinierten Massenanteil im Bereich von 5 bis 50 phr, bevorzugt im Bereich von 10 bis 40 phr, besonders bevorzugt im Bereich von 20 bis 30 phr. Diese Komponenten und mögliche Substanzen für die jeweiligen Zwecke sind dem Fachmann dabei umfassend bekannt und werden im Stand der Technik umfassend offenbart.

In Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis und dem üblichen Vorgehen im Bereich der Technik ist es zielführend, polymere und oligomere Verbindungen wie die herstellbaren Vulkanisate bzw. Kautschukprodukte über das Herstellungsverfahren beziehungsweise die zur Herstellung verwendeten Ausgangsmatenalien zu definierten, da es unmöglich ist, die entsprechenden Materialien anders sinnvoll zu definieren.

Die Erfindung betrifft entsprechend auch ein Vulkanisat, hergestellt oder herstellbar durch Vulkanisation einer erfindungsgemäßen vulkanisierbaren Kautschukmischung und ein Kautschukprodukt, insbesondere eine Fahrzeugreifenkomponente, bevorzugt einen Kernreitern oder ein Felgenband für Fahrzeugreifen, umfassend ein erfindungsgemäßes Vulkanisat.

Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen vulkanisierbaren Kautschukmischung, umfassend die Verfahrensschritte: a) Herstellen oder Bereitstellen einer Gummiwerkstoffmischung, wobei die Gummiwerkstoffmischung zu 50 % oder mehr aus zerkleinerten Laufstreifen von LKW-Radialreifen und/oder Bus-Radialreifen besteht, bezogen auf die Masse der Gummiwerkstoffmischung, b) Devulkanisieren der Gummiwerkstoffmischung in einem Extruder zum Erhalt eines Kautschukregenerates, und c) Vermischen des Kautschukregenerates mit einem oder mehreren Dienkautschuken und einem oder mehreren Füllstoffen zum Erhalt der vulkanisierbaren Kautschukmischung.

Die Herstellung der vulkanisierbaren Kautschukmischung in Verfahrensschritt c) erfolgt dabei beispielsweise nach dem in der Kautschukindustrie üblichen Verfahren, bei dem zunächst in ein oder mehreren Mischstufen eine Grundmischung mit allen Bestandteilen außer dem Vulkanisationssystem (z. B. Schwefel und vulkanisationsbeeinflussende Substanzen) hergestellt wird. Durch Zugabe des Vulkanisationssystems in einer letzten Mischstufe wird die Fertigmischung erzeugt. Die Fertigmischung kann beispielsweise durch einen Extrusionsvorgang oder Kalandrieren weiterverarbeitet und in die entsprechende Form, bevorzugt in die Form eines Kernreiters oder Felgenbandes, gebracht werden.

Im Lichte der vorstehenden Ausführungen ist dabei ein erfindungsgemäßes Verfahren bevorzugt, wobei das Devulkanisieren bei einer Temperatur im Bereich von 150 bis 350 °C, bevorzugt im Bereich von 200 bis 300 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 220 bis 280 °C, erfolgt.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein hierauf aufbauendes Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Vulkanisats und/oder eines erfindungsgemäßen Kautschukprodukts, umfassend die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen vulkanisierbaren Kautschukmischung, sowie zusätzlich den Verfahrensschritt: d) Vulkanisieren der vulkanisierbaren Kautschukmischung zum Erhalt des Vulkanisats und/oder des Kautschukprodukts.

Das Vulkanisieren kann dabei unter den üblichen, dem Fachmann aus dem Stand der Technik umfassend bekannten Bedingungen erfolgen, die der Fachmann zwanglos auf die von ihm eingesetzten vulkanisierbaren Kautschukmischungen abstimmt.

Offenbart wird zudem die Verwendung eines Kautschukregenerates in einer vulkanisierbaren Kautschukmischung mit einem Gesamtgehalt an einem oder mehreren Füllstoffen von 55 phr oder mehr, zur Reduktion des Kautschukbedarfs und Verbesserung der Prozessierbarkeit bei der Herstellung von Fahrzeugreifen mit verbessertem Rollwiderstand, wobei das Kautschukregenerat hergestellt wird durch Devulkanisation einer Gummiwerkstoffmischung in einem Extruder, wobei die Gummiwerkstoffmischung zu 50 % oder mehr aus zerkleinerten Laufstreifen von LKW-Radialreifen und/oder Bus-Radialreifen besteht, bezogen auf die Masse der Gummiwerkstoffmischung.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf Experimente weiter erläutert und beschrieben.

Es wurden vier verschiedene Kautschukregenerate bereitgestellt, die mit unterschiedlichen Methoden aus unterschiedlichen Gummiwerkstoffen hergestellt wurden.

Das Kautschukregenerat KR1 wurde durch chemisch-mechanische Devulkanisation in einer Mahlvorrichtung aus einer Gummiwerkstoffmischung erhalten, die im Wesentlichen zu 100 % aus zerkleinerten Laufstreifen von LKW-Radialreifen und Bus-Radialreifen bestand.

Das Kautschukregenerat KR2 wurde durch thermisch-mechanische Devulkanisation in einer Knetvorrichtung (t < 30 min; T = ca. 200 °C; sowie anschließender Filterung) aus einer Gummiwerkstoffmischung erhalten, die im Wesentlichen zu 100 % aus zerkleinerten Laufstreifen von LKW- Radialreifen und Bus-Radialreifen bestand.

Das Kautschukregenerat KR3 wurde durch thermisch-mechanische Devulkanisation in einem Autoklaven (t = 2 - 4 h; T > 200 °C; sowie anschließender Filterung) aus einer Gummiwerkstoffmischung erhalten, die im Wesentlichen zu 100 % aus zerkleinerten, gesamten LKW- Diagonalreifen bestand.

Das Kautschukregenerat KR4 wurde durch thermisch-mechanische Devulkanisation in einem Doppelschneckenextruder mit hohen Schergeschwindigkeiten (sowie anschließender Filterung) aus einer Gummiwerkstoffmischung erhalten, die im Wesentlichen zu 100 % aus zerkleinerten Laufstreifen von LKW-Radialreifen und Bus-Radialreifen bestand.

Unter Einsatz dieser Kautschukregenerate wurden vulkanisierbare Kautschukmischungen hergestellt, deren Zusammensetzung in Tabelle 1 angegeben ist. Die Herstellung der vulkanisierbaren Kautschukmischungen erfolgte dabei nach dem in der Kautschukindustrie üblichen Verfahren unter üblichen Bedingungen in drei Stufen in einem Tangentialmischer oder einem Labormischer, bei dem zunächst in den ersten zwei Mischstufen (Grundmischstufen) alle Bestandteile außer dem Vulkanisationssystem (Schwefel und vulkanisationsbeeinflussende Substanzen) vermischt wurden. Durch Zugabe des Vulkanisationssystems in der dritten Stufe (Fertigmischstufe) wurde die Fertigmischung erzeugt, wobei bei 90 bis 120 °C gemischt wurde. Das allgemeine Verfahren zur Herstellung von Kautschukmischungen und deren Vulkanisate ist beispielsweise in “Rubber Technology Handbook”, W. Hofmann, Hanser Verlag 1994 beschrieben.

Tabelle 1 - Vulkanisierbare Kautschukmischungen

Aus sämtlichen Mischungen wurden Prüfkörper durch Vulkanisation nach t95 (gemessen am Moving Disc Rheometer gemäß ASTM D 5289-12/ ISO 6502) unter Druck bei 160 °C hergestellt. Für die vulkanisierbaren Kautschukmischungen bzw. für diese Prüfkörper wurden für die Kautschukindustrie typische Materialeigenschaften mit den im Folgenden angegebenen Testverfahren ermittelt:

Mooney-Viskosität (ML1 +4), gemäß ASTM D1646 (Mooney- Einheiten abgekürzt „MU“)

Shore-A-Härte bei Raumtemperatur (RT) gemäß DIN ISO 7619- 1 :2012-02;

Rückprallelastizität bei 70 °C gemäß DIN 53512:2000-04;

Spannungswert bei 200 % Dehnung (Modul 200) bei Raumtemperatur gemäß DIN 53504:2017;

Verlustfaktor Tangens delta (tan d max) bei 55 °C gemäß ISO 4664- 1 :2011 ; und

Abrieb bei Raumtemperatur gemäß DIN ISO 4649:2021 .

Die Materialeigenschaften der Vulkanisate sind in Tabelle 2 zusammengestellt. Tabelle 2 - Materialeigenschaften

Aus den experimentellen Daten ist zu erkennen, dass die Prozessierbarkeit der erfindungsgemäßen Kautschukmischung E1 gegenüber der Vergleichsprobe V1 verbessert ist. Gleichzeitig werden mit dem Vulkanisat aus der erfindungsgemäßen Kautschukmischung E1 verbesserte Rollwiderstandindikatoren erhalten, als in den Vergleichsproben V2 und V3, wobei insbesondere die Rückprallelastizität bei 70 °C, der Verlustfaktor Tangens delta und der Abrieb gegenüber V2 und V3 verbessert sind, wohingegen die Shore Härte und der Modul 200 auf vergleichbarem Niveau liegen.

Die Rollwiderstandindikatoren (Rückprallelastizität bei 70 °C und Verlustfaktor Tangens delta) und der Abrieb der Probe E1 liegen dabei insbesondere relativ nah an den Werten der Probe V1 , die hinsichtlich dieser Eigenschaften ein vorteilhaftes Leistungsprofil zeigt. Insoweit zeigen die experimentellen Daten, dass die erfindungsgemäße Kautschukmischung E1 und das daraus erhaltene Vulkanisat den Zielkonflikt zwischen einer guten Prozessierbarkeit der vulkanisierbaren Kautschukmischung und einem vorteilhaften Rollwiderstand des daraus herstellbaren Vulkanisats auch bei relativ hohen Anteilen von Kautschukregenerat gut löst.