DE69412075T2

DE69412075T2 - Russ

Info

Publication number: DE69412075T2
Application number: DE69412075T
Authority: DE
Inventors: Glenn E. Duluth Ga 30155 Denstaedt; William A. London Ontario Farr; Robert R. Roswell Ga 30075 Juengel; Stephen G. Duluth Ga 30136 Laube; Thomas E. Pampa Tx 79065 Mc Elwain; William J. North Andover Ma 01845 Patterson; Chiung-Huei Lexington Ma 02173 Shieh; Roscoe W. Abbotsford Vic 3025 Taylor
Original assignee: Cabot Corp
Current assignee: Cabot Corp
Priority date: 1993-02-23
Filing date: 1994-02-23
Publication date: 1999-04-15
Anticipated expiration: 2014-02-24
Also published as: PL184911B1; EP0686174A1; CZ214195A3; CA2155194A1; JPH08507555A; AU6274794A; HU214211B; PL310356A1; ES2119180T3; PH31156A; HU9502457D0; CZ289948B6; BR9405696A; MX9401378A; JP3778562B2; RU2126432C1; WO1994019412A1; CA2155194C; HUT72815A; AU674066B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine neue Klasse von Rußen, die besonders zur Verwendung in Kautschuk-Verbindungen, die in Reifen verwendet werden sollen, gut geeignet sind. Die Ruße erteilen Kautschuk-Verbindungen vorteilhafterweise eine hohe Abriebbeständigkeit und Laufflächenabnutzungsbeständigkeit bei allgemein verwendeten Beschickungsgraden. Die Ruße erteilen Kautschuk-Verbindungen auch vorteilhafterweise eine Kombination von hoher Abriebbeständigkeit und Laufflächenabnutzungsbeständigkeit und reduzierter Hysteresis, wenn sie bei Beschickungsgraden verwendet werden, die unterhalb denen liegen, die normalerweise verwendet werden. Die Kautschuk-Verbindungen, welche die Ruße der vorliegenden Erfindung enthalten, können auch Siliciumdioxid einschließen, um die Zugkraft-Leistungsfähigkeit der Kautschuk-Verbindungen zu verbessern.
Ruße werden allgemein in einem Reaktor vom Furnacetyp hergestellt, indem man ein Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterial mit oder ohne Verbrennungsgase pyrolysiert, um Verbrennungsprodukte zu erzeugen, die teilchenförmigen Ruß enthalten.
Ruße werden allgemein auf der Basis analytischer Eigenschaften charakterisiert, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, der spezifischen Oberfläche, der Oberflächenchemie, der Aggregatgröße und der Teilchengröße. Die Eigenschaften von Rußen werden durch in der Technik bekannte Methoden analytisch bestimmt, einschließlich z. B. CTAB-Wert, CDBP-Wert und Farb tiefenwert (TINT). Ruße können auch durch ihre ΔD50-, Dmode- Eigenschaften und ihren Index des eingeschlossenen Volumens (Occluded Volume Index) charakterisiert werden.
Ruße können als Pigmente, Füllstoffe, Verstärkungsmittel und für eine Vielzahl anderer Anwendungen verwendet werden. Z. B. werden Ruße im breiten Maße als Füllstoffe und Verstärkungspigmente bei der Compoundierung und Herstellung von Kautschuk- und Kunststoff-Verbindungen verwendet. Insbesondere sind Ruße bei der Herstellung von Kautschuk-Vulkanisaten wirksam, die bei der Herstellung von Reifen Verwendung finden sollen.
Es wird allgemein verstanden, daß die Eigenschaften eines Rußes die Eigenschaften von Ruß enthaltenden Kautschuk- oder Kunststoff-Verbindungen beeinflussen. Somit werden die Eigenschaften eines Rußes die Eigenschaften der Ruß enthaltenden Reifenlaufflächen-Verbindungen beeinflussen.
Bei der Herstellung von Reifen ist es allgemein erwünscht, Ruß enthaltende Reifenlaufflächen-Verbindungen zu verwenden, die eine befriedigende Abriebbeständigkeit aufweisen. Je größer die Abriebbeständigkeit einer Kautschuk-Verbindung ist, desto größer ist die Laufflächenabnutzungsbeständigkeit eines Reifens, der mit der Kautschuk-Verbindung hergestellt wird, und umso größer ist die Anzahl von Meilen, die mit ihm gefahren werden können, bevor er verschleißt.
Bei der Herstellung von Reifen ist es auch allgemein erwünscht, Reifenlaufflächen-Verbindungen zu verwenden, in die Ruße eingefügt werden, die eine befriedigende Hysteresis haben. Die Hysteresis einer Kautschuk-Verbindung bezieht sich auf die Energie, die unter Deformation abgegeben wird. Reifen, die mit Laufflächen-Verbindungen hergestellt werden, die geringere Hysteresis-Werte haben, werden einen reduzierten Rollwiderstand haben, was einen reduzierten Benzinverbrauch des Fahrzeugs ergibt, bei dem der Reifen verwendet wird.
WO-A-92/04415 bezieht sich auf Ruße, die Kautschuken eine verbesserte Handhabung und Kautschukreifen ein verbessertes Kurvenverhalten, eine erhöhte Abriebbeständigkeit und verbesserte Zugkraft verleihen.
WO-A-91/13944 betrifft Ruße, die Kautschuken eine verbesserte Laufflächenabnutzung und verbesserte Hysteresisleistungs- Eigenschaften verleihen.
Demgemäß sind neue Ruße eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die natürlichen Kautschuken, synthetischen Kautschuken und Blends von natürlichen und synthetischen Kautschuken eine überlegene Abriebbeständigkeit und Laufflächenabnutzungsbeständigkeit verleihen.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung neuer Kautschuk-Verbindungen, die eine verbesserte Abriebbeständigkeit und Laufflächenabnutzungsbeständigkeit haben, welche unter Verwendung der Ruße der vorliegenden Erfindung bei konventionellen Beschickungsgraden hergestellt werden.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung neuer Kautschuk-Verbindungen, die eine Kombination von verbesserter Abriebbeständigkeit und Laufflächenabnutzungsbeständigkeit und reduzierter Hysteresis haben, wenn sie unter Verwendung der Ruße der vorliegenden Erfindung bei Beschickungsgraden hergestellt werden, die unterhalb von denen liegen, die normalerweise verwendet werden.
Die Kautschuk-Verbindungen, die die Ruße der vorliegenden Erfindung enthalten, können auch Siliciumdioxid einschließen, um die Zugkraftleistungsfähigkeit der Kautschuk-Verbindungen zu verbessern. Das Siliciumdioxid sollte in die Kautschuk- Verbindungen in Mengen eingefügt werden, die von etwa 5 bis etwa 30 Gewichtsteilen für jeweils 100 Gewichtsteile der Kautschuk-Komponente reichen. Das Siliciumdioxid, das bei der Herstellung der Kautschuk-Verbindungen verwendet werden soll, kann jedes Siliciumdioxid sein, das dem Fachmann bekannt ist. Z. B. sind die Siliciumdioxide, die durch Fällungs- oder Pyrolyse-Techniken hergestellt werden, zur Anwendung geeignet. Beim Einfügen eines Siliciumdioxids wird es auch bevorzugt, irgendeines der bekannten Kupplungsregenzien zu verwenden.
Andere Zwecke der vorliegenden Erfindung lassen sich aus der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen ersehen.
Wir haben neue Ruße gefunden, die ein CTAB (Cetyltrimethylammoniumbromid-Absorptionswert) von größer als oder gleich 140 m²/g, vorzugsweise von 140-250 m²/g; ein CDBP (Absorption von zermahlenem Dibutylphthalat) von größer als oder gleich 115 cm³/100 g (cm³ Dibutylphthalat pro 100 g Ruß), vorzugsweise von 120-150 cm³/100 g; eine Farbtiefe von größer als oder gleich 135%, vorzugsweise von 145-180%; einen ΔD50-Wert von weniger als oder gleich 50 nm, vorzugsweise von weniger als oder gleich 47 nm, mehr bevorzugt von 20-45 nm; ein Dmode von kleiner als oder gleich 72 nm, vorzugsweise von 40-67 nm; und einen Index des eingeschlossenen Volumens (Occluded Volume Index) von größer als oder gleich 1,30, vorzugsweise von 1,40- 2,0 aufweisen. Vorzugsweise werden die Ruße der vorliegenden Erfindung weiterhin dadurch charakterisiert, daß sie ein N&sub2;SA (spezifische Stickstoff-Oberfläche) von größer als oder gleich 150 m²/g und weniger als 180 m²/g; und ein DBT (Dibutyl phthalat-Absorptionswert) von größer als oder gleich 140 cm³/100 g, vorzugsweise von 140-180 cm³/100 g haben.
Die Ruße der vorliegenden Erfindung können in einem Furnace- Ruß-Reaktor, der eine erste (Verbrennungs) Zone, eine Übergangszone und eine Reaktionszone aufweist, hergestellt werden. Ein Ruß ergebendes Ausgangsmaterial wird auf eine in der Technik bekannte Weise in einen heißen Verbrennungsgasstrom eingespritzt. Die sich ergebende Mischung von heißen Verbrennungsgasen und Ausgangsmaterial wird in die Reaktionszone überführt. Die Pyrolyse des Ruß ergebenden Ausgangsmaterials wird durch Abschrecken der Mischung gestoppt, sobald sich die Ruße der vorliegenden Erfindung gebildet haben. Vorzugsweise wird die Pyrolyse durch Einspritzen einer Abschreckungsflüssigkeit gestoppt. Ein Verfahren zur Herstellung der neuen Ruße der vorliegenden Erfindung wird nachstehend ausführlicher beschrieben.
Wir haben auch neue, Ruß enthaltenden Kautschuk-Verbindungen gefunden.
Die Kautschuke, für die die neuen Ruße der Erfindung wirksam sind, umfassen natürliche und synthetische Kautschuke oder Blends oder Mischungen derselben. Der Ausdruck "Beschicken" oder "Beschickungsgrad" bezieht sich auf die Rußmenge, die bei der Compoundierung der Kautschuk-Verbindung unter Einfügen des Rußes verwendet wird. Um allgemein Kautschuk-Verbindungen, die eine überlegene Abriebbeständigkeit und Laufflächenabnutzungsbeständigkeit haben, herzustellen, können die Mengen des Rußes der vorliegenden Erfindung, die von etwa 10 bis etwa 250 Gewichtsteile reichen, für jeweils 100 Gewichtsteile des Kautschuks verwendet werden, vorzugsweise können Mengen, die von etwa 10 bis etwa 100 Gewichtsteile Ruß reichen, pro 100 Gewichtsteile Kautschuk verwendet werden. Um Kautschuk-Verbindungen zu erreichen, die eine Kombination von überlegener Abriebbeständigkeit und Laufflächenabnutzungsbeständigkeit und niedriger Hysteresis haben, können Mengen, die von etwa 10 bis etwa 45 Gewichtsteile Ruß reichen, pro 100 Teile Kautschuk verwendet werden.
Die Ruße der vorliegenden Erfindung enthaltenden Kautschuk- Verbindungen können auch Siliciumdioxid umfassen, um die Zugkraft-Leistungsfähigkeit der Kautschuk-Verbindungen zu verbessern. Das Siliciumdioxid sollte in die Kautschuk-Verbindungen in Mengen eingefügt werden, die von etwa 5 bis etwa 30 Gewichtsteilen für jeweils 100 Gewichtsteile der Kautschuk- Komponente reichen. Das in der Herstellung der Kautschuk- Verbindungen zu verwendende Siliciumdioxid kann jedes dem Fachmann bekannte Siliciumdioxid sein. Z. B. sind die Siliciumdioxide, die durch Fällungs- oder Pyrolyse-Techniken hergestellt werden, zur Anwendung geeignet. Beim Einfügen eines Siliciumdioxids wird es auch bevorzugt, irgendeines der bekannten Kupplungsregenzien zu verwenden.
Das Laufflächenabnutzungsbeständigkeit/Hysteresis-Verhältnis der Kautschuk-Verbindungen, die in Reifenlaufflächen-Verbindungen verwendet werden sollen, ist für den Fachmann wichtig. Höhere Laufflächenabnutzungsbeständigkeit/Hysteresis-Verhältnisse sind allgemein vorteilhaft. Z. B. haben Reifenlaufflächen-Verbindungen, die aus Kautschuk-Verbindungen hergestellt werden, bei denen VULCAN® 10H Ruß, hergestellt und verkauft von Cabot Corporation, Boston, Massachusetts, eingefügt wird, ein Laufflächenabnutzungsbeständigkeit/Hysteresis- Verhältnis von etwa 1,0, wenn beide Eigenschaften sich ausdrücklich auf eine Standard-Laufflächen-Verbindung beziehen.
Die Ruße der vorliegenden Erfindung ergeben eine verbesserte Abriebbeständigkeit und Laufflächenabnutzungsbeständigkeit bei Beschickungsgraden, die normalerweise für Reifen-Verbindungen verwendet werden. Darüber hinaus haben wir gefunden, daß die Beschickungsgrade der Ruße der vorliegenden Erfindung in Kautschuk-Verbindungen unter Niveaus reduziert werden können, die allgemein in Reifen-Verbindungen verwendet werden, wodurch sich Reifen-Verbindungen ergeben, die reduzierte Hysteresiswerte haben, während die überlegene Abriebbeständigkeit und Laufflächenabnutzungsbeständigkeit der Kautschuk-Verbindung beibehalten wird.
Unter den Kautschuken, die zur Verwendung mit der Erfindung verwendet werden können, sind alle natürlichen Kautschuke, synthetischen Kautschuke und Blends von natürlichen und synthetischen Kautschuken. Typisch für die Kautschuke sind allgemein in der Technik bekannte Styrol-Butadien-Kautschuke (SBR), einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, ölverstreckter und klarer Emulsions-SBR's, Hochstyrol-SBR's, Lösungs-SBR's, Sternlösungs-SBR's und funktionalisierter Lösungs-SBR's.
Ein Vorteil der Ruße der vorliegenden Erfindung ist derjenige, daß die Ruße natürlichen Kautschuken, synthetischen Kautschuken und Blends aus natürlichen und synthetischen Kautschuken, in die Ruße eingefügt werden, eine verbesserte Abriebbeständigkeit und Laufflächenabnutzungsbeständigkeit verleihen.
Ein anderer Vorteil der Ruße der vorliegenden Erfindung ist derjenige, daß die Ruße natürlichen Kautschuken, synthetischen Kautschuken und Blends aus natürlichen und synthetischen Kautschuken eine Kombination von verbesserter Abriebbeständigkeit und Laufflächenabnutzungsbeständigkeit und niedriger Hysteresis verleihen, wenn die Ruße mit Beschickungsgraden eingefügt werden, die unter denen liegen, die normalerweise zu Herstellung von Laufflächen-Verbindungen verwendet werden.
Ein Vorteil der Kautschuk-Verbindungen der vorliegenden Erfindung ist derjenige, daß die Kautschuk-Verbindungen besonders gut geeignet sind, zur Herstellung von Personenwagen-, Lastwagen- und Busreifen verwendet zu werden, die einen höheren Grad an Laufflächenabnutzungsbeständigkeit aufweisen, womit sich Reifen ergeben, die längere Lebenszeiten haben, verglichen mit Reifen, die mit Kautschuk-Verbindungen hergestellt werden, bei denen konventionelle Ruße eingefügt werden. Diese Reifen-Eigenschaften sind besonders bei Allwetterreifen, Tourenreifen und Hochleistungsreifen für Personenwagen und bei Reifen für leichte und mittlere Lastwagen/Busreifen vorteilhaft.
Ein anderer Vorteil der Kautschuk-Verbindungen der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Kautschuk-Verbindungen, in die Ruße der vorliegenden Erfindung mit niedrigen Beschickungsgraden eingefügt werden, besonders gut zur Verwendung bei der Herstellung von Reifen geeignet sind, die eine höhere Laufflächenabnutzungsbeständigkeit und einen reduzierten Rollwiderstand haben, im Vergleich zu Reifen, die mit Kautschuk Verbindungen hergestellt werden, in die konventionelle Ruße mit ähnlichen Beschickungsgraden eingefügt werden.
Kautschuk-Verbindungen, in die Ruße der vorliegenden Erfindung mit niedrigen Beschickungsgraden eingefügt werden, sind besonders zur Verwendung in Reifen für Personenwagen, leichte und mittlere Lastwagen und Geländewagen gut geeignet, bei denen das Minimieren der Hysteresis unter Beibehaltung der Laufflächenabnutzungsbeständigkeit vorteilhaft ist. Z. B. ist in Reifen leichter Lastwagen und Personenwagen die Wirtschaftlichkeit des Kraftstoffs wichtig, und sie wird vorteilhafterweise durch Reifen-Verbindungen, die eine reduzierte Hysteresis haben, erhöht. In Reifen mittlerer Lastwagen maximiert zusätzlich zu der Erhöhung der Wirtschaftlichkeit des Kraftstoffs die Minimierung der Hysteresis die Karkassenhaltbarkeit, was die Fähigkeit zur Runderneuerung maximiert. In den Geländewagenreifen wird die Leistungsfähigkeit oft in Tonnen- Meilen pro Stunde gemessen, die durch die Minimierung der Hysteresis erhöht wird.
Andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden, ausführlicheren Beschreibung der Erfindung ersichtlich.
Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines Teils eines Furnaceruß-Reaktors, der zur Herstellung der Ruße der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
Fig. 2 ist ein Proben-Histogramm der Gewichtsfraktion der Aggregate einer Rußprobe gegen den Stokes-Durchmesser in einer gegebenen Probe.
Die Ruße der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Kombination von analytischen Eigenschaften charakterisiert.
CTAB ≥ 140 m²/g, vorzugsweise 140 m²/g ≤ CTAB ≤ 250 m²/g;
CDBP ≥ 115 cm³/100 g, vorzugsweise 120 cm³/100 g ≤ CDBP ≤ 150 cm³/100 g;
Farbtiefe ≥ 135, vorzugsweise 145% ≤ Farbtiefe ≤ 180%;
ΔD50 ≤ 50 nm, vorzugsweise ΔD50 ≤ 47 nm, mehr bevorzugt 20 nm ≤ ΔD50 ≤ 45 nm;
Dmode ≤ 72 nm, vorzugsweise 40 nm ≤ Dmode ≤ 67 nm; und
Index des eingeschlossenen Volumens ≥ 1,30, vorzugsweise 1,40 ≤ Index des eingeschlossenen Volumens ≤ 2,0.
Vorzugsweise werden die Ruße der vorliegenden Erfindung weiterhin dadurch charakterisiert, daß sie
150 m²/g ≥ N&sub2;SA < 180 m²/g; und
DBP ≥ 140 cm³/100 g, vorzugsweise 140 cm³/100 g ≤ DBP ≤ 180 cm³/100 g
aufweisen.
Die Ruße der vorliegenden Erfindung können in einem modularen, - auch "abgestuften" genannt - Furnaceruß-Reaktor hergestellt werden. Ein Bereich eines typischen modularen Furnaceruß- Reaktors, der zur Herstellung des Rußes der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, wird in der Fig. 1 dargestellt. Weitere Einzelheiten eines typischen modularen Furnaceruß-Reaktors können z. B. in der Beschreibung gefunden werden, die in dem US Patent Nr. 3 922 335 enthalten ist, auf das hierin ausdrücklich Bezug genommen wird.
Bezugnehmend auf Fig. 1 können die Ruße der vorliegenden Erfindung in einem Furnaceruß-Reaktor 2 hergestellt werden, der eine Verbrennungszone 10, die einen Bereich mit konvergierendem Durchmesser aufweist; die Ausgangsmaterial-Einspritzzonen 12 und 14; und die Reaktionszone 18 aufweist. Der Durchmesser der Verbrennungszone 10, bis zu dem Punkt, an dem die Zone mit konvergierendem Durchmesser 11 beginnt, wird als D-1 angegeben; der Durchmesser der konvergierenden Zone 11 wird an seinem engsten Punkt als D-2 angegeben; der Durchmesser der Zone 12 wird als D-3, der Durchmesser der Zone 14 wird als D-4 und der Durchmesser der Reaktionszone 18 wird als D-5 angegeben.
Um die Ruße der vorliegenden Erfindung herzustellen, werden heiße Verbrennungsgase in der Zone 10 gebildet, indem ein flüssiger oder gasförmiger Brennstoff mit einem geeigneten Oxidationsmittelstrom, wie Luft, Sauerstoff, Mischungen von Luft und Sauerstoff oder dergleichen, in Kontakt gebracht wird. Unter den Brennstoffen, die zum In-Kontakt-Treten mit dem Oxidationsmittelstrom in der Verbrennungszone 10 zur Erzeugung der heißen Verbrennungsgase geeignet sind, sind alle leicht brennbaren Gas-, Dampf- oder Flüssigkeitsströme, wie Erdgas, Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Methan, Acetylen, Alkohol oder Kerosin, eingeschlossen. Es wird jedoch allgemein bevorzugt, Brennstoffe, die einen hohen Gehalt an Kohlenstoff enthaltenden Verbindungen aufweisen, und insbesondere Kohlenwasserstoffe zu verwenden. Das Verhältnis von Luft/Brennstoff, das zur Herstellung der Ruße der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann vorzugsweise zwischen 8 : 1 und 20 : 1 liegen. Wie dem Fachmann bekannt ist, kann der Oxidationsmittelstrom erwärmt werden, um die Erzeugung von heißen Verbrennungsgasen zu erleichtern.
Der heiße Verbrennungsgasstrom fließt stromabwärts von den Zonen 10 und 11 in die Zonen 12, 14 und dann 17. Ruß bildendes Ausgangsmaterial 30 wird am Punkt 32, der sich in der Zone 12 befindet, und am Punkt 34, der sich in der Zone 14 befindet, eingeführt. Hierin zur Verwendung geeignete, Ruß bildende Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterialien, die sich unter den Bedingungen der Reaktion leicht verflüchtigen lassen, sind ungesättigte Kohlenwasserstoffe, wie Acetylen, Olefine, wie Ethylen, Propylen, Butylen; Aromaten, wie Benzol, Toluol und Xylol; bestimmte gesättigte Kohlenwasserstoffe; und sich verflüchtigende Kohlenwasserstoffe, wie Kerosine, Naphthaline, Terpene, Ethylenteere, aromatische Rückführöle und dergleichen. Zur Herstellung der Ruße der vorliegenden Erfindung kann Ausgangsmaterial in einer Menge von etwa 50 bis etwa 80 Gew.-% am Punkt 32 und der Rest der Gesamtmenge von etwa 20 bis etwa 50 Gew.-% am Punkt 34 eingespritzt werden. Vorzugsweise werden etwa 55 bis etwa 70 Gew.-% der gesamten Menge des Ausgangsmaterials am Punkt 32 eingeführt, und der Rest der gesamten Menge des Ausgangsmaterials von etwa 45 bis etwa 30 Gew.-% wird am Punkt 34 eingeführt. In den hierin beschriebenen Beispielen wurde Ruß erzeugendes Ausgangsmaterial 30 im wesentlichen quer vom Umfang des Stroms der heißen Verbrennungsgase in Form einer Mehrzahl kleiner, kohärenter Strahlen eingespritzt, die in die inneren Bereiche des heißen Verbrennungsgasstroms eindrangen, um eine hohe Vermischungs- und Scherrate der heißen Verbrennungsgase und des Ruß bildenden Ausgangsmaterials zu gewährleisten, um dieses somit schnell und vollständig zu zersetzen, und das Ausgangsmaterial in neue Ruße der vorliegenden Erfindung umzuwandeln. Der Abstand zwischen dem Punkt 32 und dem Punkt 34 wird in der Figur als L-1 gezeigt.
Die Mischung aus Ruß bildendem Ausgangsmaterial und heißen Verbrennungsgasen fließt stromabwärts von den Zonen 12 und 14 in die Reaktionszone 18. Die Kühlvorrichtung 40, die sich am Punkt 42 befindet und Abschreckflüssigkeit 50 einspritzt, wird verwendet, um die Mischung aus Ruß bildendem Ausgangsmaterial und heißen Verbrennungsgasen zu kühlen und die Pyrolyse des Ruß bildendem Ausgangsmaterials zu stoppen, wenn neue Ruße der vorliegenden Erfindung gebildet worden sind. Der Punkt 42 kann gemäß jeder in der Technik bekannten Weise bestimmt werden, um die Position einer Kühlvorrichtung zum Stoppen der Pyrolyse auszuwählen. Eine Methode zur Bestimmung der Position der die Pyrolyse stoppenden Kühlvorrichtung ist die Bestimmung des Punkts, an dem ein annehmbarer Toluol-Extraktgrad für die Ruße der vorliegenden Erfindung erreicht worden ist. Der Toluol- Extraktgrad kann unter Verwendung von ASTM Test D1618-83 "Carbon Black Extractables - Toluene Discoloration" bestimmt werden. L-2 ist der Abstand vom Beginn der Zone 18 bis zum Punkt 42, und er wird gemäß der Position der Kühlvorrichtung variieren.
Nachdem die Mischung aus heißen Verbrennungsgasen und Ruß bildendem Ausgangsmaterial abgeschreckt worden ist, werden die gekühlten Gase, die die Ruße der vorliegenden Erfindung enthalten, stromabwärts in irgendeine konventionelle Kühl- und Trenneinrichtung geführt, wobei die Ruße der vorliegenden Erfindung gewonnen werden. Das Abtrennen des Rußes von dem Gasstrom wird leicht durch konventionelle Einrichtungen erreicht, wie eine Niederschlagsapparatur, eine Cyclon-Trennvorrichtung und ein Sackfilter. Auf diese Abtrennung kann ein Pelletisieren unter Verwendung z. B. einer Naßpelletiermaschine folgen.
Die folgenden Testarbeitsweisen werden zur Bestimmung und Bewertung der analytischen Eigenschaften der Ruße der vorliegenden Erfindung und der physikalischen Eigenschaften der Kautschuk-Verbindungen, in die die Ruße der vorliegenden Erfindung eingefügt werden, verwendet.

Analytische Eigenschaften des Rußes

Das CTAB der Ruße wurde gemäß der ASTM-Testarbeitsweise D3765- 85 bestimmt. Die Iod-Absorptionszahl (I&sub2;-Zahl) der Ruße wurde gemäß der ASTM-Testarbeitsweise D1510 bestimmt. Die spezifische Stickstoff-Oberfläche (N&sub2;SA) der Ruße wurde gemäß der ASTM-Testarbeitsweise D3037-Methode A bestimmt. Der Dibutylphthalat-Absorptionswert (DBP) des Kohlenstoffs wurde gemäß der ASTM-Testarbeitsweise D2414 bestimmt. Die Farbtiefe (Tint) der Ruße wurde gemäß der ASTM-Testarbeitsweise D3265-85a bestimmt. Das CDBP des Rußes wurde gemäß der Arbeitsweise bestimmt, die in ASTM- D3493-86 beschrieben wird.
Der Index des eingeschlossenen Volumens (Occluded Volume Index) ist ein Maß des inneren Hohlvolumens der Rußaggregate. Die Bedeutung des Index des eingeschlossenen Volumens eines Rußes ist dem Fachmann bekannt und wurde von Medalia veröffentlicht (A. I. Medalia, J. Colloid Interface Sci. 32, 115 (1970)) und vor kurzem von Herd et al. (C. R. Herd, G. C. McDonald und W. M. Hess, Rubber Chem. and Tech. 65, 107 (1992)) diskutiert.
Der Index des eingeschlossenen Volumens wird unter Verwendung bestimmter Parameter der Ruß-Aggregat-Morphologie bestimmt, die durch die Verwendung der Elektronenmikroskopie und der Bildanalyse erhalten werden. Die Arbeitsweise der Elektronenmikroskopie erfolgt gemäß ASTM Standard D-3849-87 "Standard Test Method for Carbon Black - Primary Aggegate Dimensions from Electron Microscope Image Analysis". Die Definitionen von A ("Bereich") und P ("Umfang") sind im Abschnitt 11, Berechnungen von D-3849 enthalten;
A = projizierter Bereich des Rußaggregats
P = Umfang des Aggregats.
Der "Durchmesser eines äquivalenten Kreises" (Dc) ist eine geometrische Transformierte der. Bereichsmessung und wird definiert und berechnet durch:
Dc = 4A/π.
Ves ist definiert als das Volumen einer äquivalenten Kugel, worin
Ves = Volumen einer äquivalenten Kugel = π/6(Dc)³.
Vagg ist definiert als das Volumen des Ruß-Aggregats, worin
Vagg = Volumen des Ruß-Aggregats = 8A²/3P.
Der Index des eingeschlossenen Volumens wird aus Ves und Vagg unter Verwendung der folgenden Beziehung bestimmt:
Dmode und ΔD50 der Ruße werden auf die folgende Weise bestimmt. Es wird ein Histogramm des Stokes-Durchmessers der Aggregate der Rußprobe gegen die relative Häufigkeit ihres Auftretens in einer gegebenen Probe gebildet. Wie in der Fig. 2 gezeigt wird, wird eine Linie (B) von der Spitze (A) des Histogramms in einer Richtung parallel zu der Y-Achse gezogen, die auf der X-Achse am Punkt (C) des Histogramms endet. Der Mittelpunkt (F) der sich ergebenden Linie (B) wird bestimmt, und eine Linie (G) wird durch den Mittelpunkt (F) derselben parallel zur X-Achse gezogen. Die Linie (G) schneidet die Verteilungskurve des Histogramms an den zwei Punkten D und E. Der absolute Wert der Differenz der zwei Stokes-Durchmesser der Ruß-Teilchen an den Punkten D und E ist der ΔD50-Wert.
Die Daten, die zur Bildung des Histogramms verwendet wurden, werden durch die Verwendung einer Scheibenzentrifuge bestimmt, wie diejenige, die durch Joyce Loebl Co. Ltd. von Tyne and Wear, Vereinigtes Königsreich, hergestellt wird. Die folgende Arbeitsweise ist eine Modifizierung der Arbeitsweise, die in der Betriebsanleitung der Joyce Loebl Scheibenzentrifuge, Referenz DCF 4008, veröffentlicht am 1. Februar 1985, beschrieben wird, auf die hierin ausdrücklich Bezug genommen wird, und sie wurde zur Bestimmung der Daten verwendet.
Die Arbeitsweise ist die folgende. 10 mg einer Rußprobe werden in ein Wägegefäß eingewogen, dann werden 50 cm³ einer Lösung aus 10% absolutem Ethanol und 90% destilliertem Wasser, der 0,05% NONIDET P-40 Tensid zugefügt werden (NONIDET P-40 ist ein eingetragenes Warenzeichen für ein Tensid, hergestellt und verkauft von Shell Chemical Co.) zugegeben. Die sich ergebende Suspension wird unter Verwendung eines Sonifier Modell Nr. W 385, hergestellt und verkauft von Heat Systems Ultrasonics Inc., Farmingdale, New York, 15 Minuten durch Ultraschallenergie dispergiert.
Die folgenden Informationen werden in den Computer eingegeben, der dann zusätzliche Daten von der Scheibenzentrifuge registriert.
1. Das spezifische Gewicht des Rußes, angenommen als 1,86 g/cm³;
2. Das Volumen der Lösung des Rußes, der in der Lösung aus Wasser und Ethanol dispergiert ist, welches in diesem Fall 0,5 cm³ beträgt;
3. Das Volumen der Schleuderflüssigkeit, die in diesem Fall 10 cm³ Wasser ist;
4. Die Viskosität der Schleuderflüssigkeit, die in diesem Fall als 0,933 Centipoise bei 23ºC angenommen wird;
5. Die Dichte der Schleuderflüssigkeit, die in diesem Fall 0,9975 g/cm³ bei 23ºC beträgt;
6. Die Scheibengeschwindigkeit, die in diesem Fall 8000 U/min beträgt;
7. Das Datenentnahmeintervall, das in diesem Fall 1 Sekunde beträgt.
Die Scheibenzentrifuge wird mit 8000 U/min betrieben, während das Stroboskop arbeitet. 10 cm³ destilliertes Wasser werden als Schleuderflüssigkeit in die sich drehende Scheibe einge spritzt. Der Trübungsgrad wird auf 0 eingestellt; und 1 cm³ der Lösung aus 10% absolutem Ethanol und 90% destilliertem Wasser wird als Pufferflüssigkeit eingespritzt. Die "cut" und "boost" Knöpfe der Scheibenzentrifuge werden dann in Betrieb gesetzt, um einen fließenden Konzentrationsgradienten zwischen der Schleuderflüssigkeit und der Pufferflüssigkeit zu erzeugen, und der Gradient wird visuell gemessen. Wenn der Gradient fließend wird, so daß keine unterscheidbare Grenze zwischen den beiden Flüssigkeiten vorliegt, werden 0,5 cm³ des in der wäßrigen Ethanol-Lösung dispergierten Rußes in die sich drehende Scheibe eingespritzt, und sofort beginnt die Sammlung der Daten. Wenn ein Strömen auftritt, wird der Versuch abgebrochen. Die Scheibe wird 20 Minuten nach dem Einspritzen des in der wäßrigen Ethanol-Lösung dispergierten Rußes gedreht. Nach einem Rotieren von 20 Minuten wird die Scheibe gestoppt, es wird die Temperatur der Schleuderflüssigkeit gemessen, und die durchschnittliche Temperatur der Schleuderflüssigkeit, die zu Beginn des Versuchs gemessen wurde, und die Temperatur der Schleuderflüssigkeit, die am Ende des Versuchs gemessen wurde, werden in den Computer eingegeben, der die Daten von der Scheibenzentrifuge aufzeichnet. Die Daten werden gemäß der Standard-Stokes-Gleichung analysiert und unter den folgenden Definitionen präsentiert:
Ruß-Aggregat: Ein diskretes, steifes, kolloidales Gebilde, das die kleinste dispergierbare Einheit ist; es besteht aus weitgehend koaleszierenden Teilchen;
Stokes-Durchmesser: Der Durchmesser einer Kugel, die in einem viskosen Medium in einem Zentrifugal- oder Schwerefeld gemäß der Stokes-Gleichung sedimentiert. Ein nicht kugelförmiges Gebilde, wie ein Ruß-Aggregat, kann auch in Form des Stokes- Durchmessers dargestellt werden, wenn man annimmt, daß es sich wie eine glatte, steife Kugel mit der gleichen Dichte und Sedimentations-Geschwindigkeit wie das Gebilde verhält. Die gebräuchlichen Einheiten werden in nm Durchmesser ausgedrückt.
Modus (Dmode für Berichtszwecke): Der Stokes-Durchmesser am Punkt der Spitze (Punkt A in der Fig. 2) der Verteilungskurve für den Stokes-Durchmesser.
Medianer Stokes-Durchmesser (Dst für Berichtszwecke) Der Punkt auf der Verteilungskurve für den Stokes-Durchmesser, an dem 50 Gew.-% der Probe entweder größer oder kleiner sind. Er stellt deshalb den medianen Wert der Bestimmung dar.

Test-Arbeitswesen für die Kautschuk-Verbindung

Die Abriebbeständigkeitsdaten der Kautschuk-Verbindungen wurden unter Verwendung einer Schleifapparatur bestimmt, die auf einer Maschine vom Lambourn-Typ basiert. Die Abriebbeständigkeitsdaten (cm³/cm Weg) wurden bei 7%, 13% und 21 Schlupf gemessen. Der Schlupf basiert auf der relativen Geschwindigkeit zwischen dem Proben-Rad und dem Schleifstein. In den folgenden Beispielen ist der Abriebbeständigkeitsindex das Verhältnis der Abriebbeständigkeitsgeschwindigkeit einer Kontroll-Verbindung, die VULCAN® 10H Ruß, ein Warenzeichen der Cabot Corporation, Boston, Massachusetts, enthält, zu der Abriebbeständigkeitsgeschwindigkeit einer Verbindung, die unter Verwendung eines speziellen Rußes der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, bei gleichem Schlupf.
Der Modul, die Zugkraft und die Dehnung der Kautschuk-Verbindungen wurden durch die Arbeitsweise gemessen, die in ASTM D412 beschrieben wird.
Die Härte Shore A der Kautschuk-Verbindungen wurde gemäß der in ASTM D-2240-86 beschriebenen Arbeitsweise bestimmt.
Rückfederungsdaten aller Kautschuk-Proben wurden unter Verwendung eines ZWICK Rebound Resilience Testgeräts, Modell 5109, hergestellt von Zwick of America, Inc., Post Office Box 997, East Windsor, Connecticut 06088, bestimmt. Anleitungen zur Bestimmung der Rückfederungswerte sind dem Gerät beigefügt.
Die dynamisch-mechanischen Eigenschaften der Kautschuk-Verbindungen wurden auf eine Weise bestimmt, die dem Fachmann bekannt ist, wobei man ein Servohydraulisches System Modell 1332 von Instrom verwendete. Die Standard-Testbedingungen waren die folgenden: 10% Doppelabspannungsamplitude; 10 Hz Frequenz; 15% mittleres Niveau und 70ºC Testtemperatur. Die Proben, die für jede der Kautschuk-Verbindungen getestet wurden, bestanden aus einem Zylinder einer Höhe von 25,4 mm und eines Durchmessers von 17,8 mm. Die dynamisch-mechanischen Eigenschaften wurden in einem Kompressionsmodus gemessen und schlossen den zusammengesetzten Modul (E*), den elastischen Modul (E') und den Verlustmodul (E") ein, wobei der Tangens des Phasenwinkels δ gleich dem Verlustmodul, geteilt durch den elastischen Modul ist (tan δ = E"/E').
Die Laufflächenabnutzungsbeständigkeit, die sich auf die folgende Beispiele bezieht, wurde auf eine Weise bestimmt, die in der Technik bekannt ist und in Cabot Corporation's Techical Service Report Nr. TG-67 unter "The Use of Multi-Section Treads in Tire Testing" von Fred E. Jones (1967) beschrieben ist, mit der Ausnahme, daß Gürtelreifen durch Diagonalreifen ersetzt wurden. Eine Standard-Multibereichs-Laufflächen-Technik, d. h. fünf Reifen/sieben Laufflächenbereiche pro Reifen wurden verwendet. Die Anordnung der Laufflächenbereiche auf den Reifen sowie das Vermischen und Testen der Verbindungen erfolgte gemäß einem zufälligen Blockdesign, um so eine statistisch fundierte Analyse der Daten bereitzustellen. Die Bestimmungen der Laufflächenabnutzungsbeständigkeit erfolgten in bezug auf einen Standardreferenz-Ruß, dem willkürlich ein Wert der Verschleißeinstufung von 100% zugewiesen wird. In den folgenden Beispielen wurde ein von der Cabot Corporation, Boston, Massachusetts, hergestellter und verkaufter ASTM N220- Rußtyp als Referenzruß verwendet, der weiterhin durch einen Wert der Farbtiefe von 111%, eine 12-Zahl von 121 mg/g, ein DBP von 115 cm³/100 g und eine Dichte von 352 kg/m² (22 lbs./cu.ft.) gekennzeichnet ist. Der Straßentest wurde bei einer normalen Rate von 2250 ± 375 km/um (60 ± 10 Meilen/mil) (bezogen auf die Kontroll-Verbindung) 15 000 km (10 000 Meilen) lang durchgeführt.
Die Wirksamkeit und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden weiterhin durch die folgenden Beispiele erläutert.

Beispiele 1-3

Drei Proben neuer Ruße der vorliegenden Erfindung wurden in einem Reaktor hergestellt, der allgemein hierin beschrieben und in der Fig. 1 abgebildet wird, indem man die Reaktorbedingungen und die Reaktorgeometrie verwendete, die in der Tabelle 2 angegeben sind. Der Brennstoff, der in der Verbrennungsreaktion jedes Beispiels verwendet wurde, war Erdgas. Das in jedem Beispiel verwendete Ausgangsmaterial hatte die in der Tabelle 1 angegebenen Eigenschaften. Tabelle 1 Eigenschaften des Ausgangsmaterials
Die Reaktorbedingungen und die Reaktorgeometrie werden nachstehend in der Tabelle 2 beschrieben. Tabelle 2 Ruße
32 = Punkt 32 in der Fig. 1; 34 = Punkt 34 in der Fig. 1; gph = Gallonen/h; lph = Liter/h; in. = Inch ft. = Fuß; psi = pounds/square inch; kscfh = Standard-Kubikfuß/h in 1000's; ksm³/h = Standard- Kubikmeter/h in 1000's; gK&spplus;/100 GallonenÖl = Gramm K&spplus; pro 100 Gallonen Einsatzmaterialöl; gK&spplus;/100 Liter Öl = Gramm K&spplus; pro 100 Liter Einsatzmaterialöl;
Die in den Beispielen 1-3 hergestellten Ruße wurden dann gemäß den hierin beschriebenen Arbeitsweisen analysiert. Die analytischen Eigenschaften der hergestellten Ruße nach dem Naßpelletisieren und Trocknen und eines Kontrollrußes sind in der Tabelle 3 aufgeführt. Die Kontrolle ist VULCAN® 10H Ruß, ein Ruß vom ASTM N134 Ruß-Typ, der von Cabot Corporation, Boston, Massachusetts, hergestellt und verkauft wird. VULCAN® 10H Ruß wird in der Reifenindustrie als ein Ruß angesehen, der einen hohen Grad an Laufflächenabnutzungsbeständigkeit bereitstellt. Tabelle 3 Analytische Eigenschaften von Rußen

Beispiel 4

Dieses Beispiel erläutert die Verwendung von Rußen der vorliegenden Erfindung in einer Formulierung einer Lastwagenreifen- Modellkautschuk-Verbindung, im Vergleich zu der gleichen Kautschuk-Verbindung, die den Kontrollruß enthält. Die Kautschuk-Verbindung A wurde mit Ruß der vorliegenden Erfindung hergestellt, welcher im Beispiel 1 hergestellt wurde. Die Kautschuk-Verbindung B wurde mit Ruß der vorliegenden Erfin dung hergestellt, welcher im Beispiel 3 hergestellt wurde. Die Kautschuk-Verbindung C wurde mit dem Kontrollruß hergestellt. Die Kautschuk-Verbindungen A, B und C wurden gemäß der in der Tabelle 4 gezeigten Formulierung einer Lastwagenreifen-Modellkautschuk-Verbindung hergestellt.

Tabelle 4

Formulierung einer Lastwagenreifen-Modellkautschuk-Verbindung

Bestandteil Gewichtsteile
Natürlicher Kautschuk 100,0
Ruß 45,0
Zinkoxid 5,0
Stearinsäure 3,0
Santoflex 13 1,5
Sunproof Improved Wax 1,5
Age Rite Resin D 1,5
Santocure MOR 1,2
Schwefel 1,8
Santoflex 13 ist ein Antiozonmittel, hergestellt und verkauft von Monsanto Company; Sunproof Improved Wax ist der Handelsname für ein Antiozonisierungsmittel, das von Uniroyal Chemical Company verkauft wird; Age Rite Resin D ist ein Antioxidationsmittel, das von R. T. Vanderbilt Company hergestellt und verkauft wird; Santocure MOR ist die Handelsbezeichnung für einen Beschleuniger, der von Monsanto Company hergestellt und verkauft wird.
Die Eigenschaften der Kautschuk-Verbindungen A-C wurden dann gemäß der hierin beschriebenen Arbeitsweisen bestimmt. Die Ergebnisse sind die in der Tabelle 5 aufgeführten. Tabelle 5
Eb = Reißdehnung; psi = pounds pro square inch; Pa = Pascal
Die Ergebnisse zeigen, daß im allgemeinen die physikalischen Eigenschaften der Kautschuk-Verbindungen A und B, die mit Rußen der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, vergleichbar sind. Darüber hinaus wird der Vorteil der Ruße der vorliegenden Erfindung bei der Verstärkung der Abriebbeständigkeit und Laufflächenabnutzungsbeständigkeit von Kautschuk- Verbindungen durch die folgenden Ergebnisse gezeigt.
Der Abriebbeständigkeitsindex und der Rückfederungswert jeder Kautschuk-Verbindung wurden auch, wie hierin beschrieben ist, bestimmt. Die Ergebnisse waren die in der Tabelle 6 gezeigten, worin VULCAN® 10H-Ruß sowohl als Kontroll- als auch als Referenzruß verwendet wurde. Tabelle 6
Die Leistungsvorteile bei der Verwendung der Ruße der vorliegenden Erfindung in Lastwagenreifen-Kautschuk-Verbindungen wird durch die Ergebnisse der Tabelle 6 klar demonstriert, die zeigen, daß die Ruße der vorliegenden Erfindung eine merklich höhere Abriebbeständigkeit gewähren als der Kontrollruß. Die niedrigeren Rückfederungswerte der natürlichen Kautschuk- Verbindungen A und B, in die die Ruße der vorliegenden Erfindung eingefügt wurden, zeigen, daß die Verbindungen eine erhöhte Hysteresis haben im Vergleich zu der natürlichen Kautschuk-Verbindung C, in die VULCAN® 10H-Ruß eingefügt wurde, was aufgrund der erhöhten Abriebbeständigkeits-Eigenschaften der Verbindungen A und B zu erwarten war.

Beispiel 5

Dieses Beispiel erläutert die verbesserte Laufflächenabnutzungsbeständigkeit eines Reifens aus Naturkautschuk-Verbindungen, die die Ruße der vorliegenden Erfindung enthalten, im Vergleich zu der gleichen Kautschuk-Verbindung, die den Kontrollruß enthält. Die Reifen-Verbindung D wurde mit dem Ruß des Beispiels 1 hergestellt. Die Reifen-Verbindung E wurde mit dem Ruß des Beispiels 2 hergestellt. Die Reifen-Verbindung F wurde mit dem VULCAN® 10H-Kontrollruß hergestellt. Die Reifen- Verbindungen D, E und F wurden gemäß der in der Tabelle 7 nachstehend gezeigten Formulierung der Naturkautschuk-Verbindung für den Straßentest hergestellt.

Formulierung der Naturkautschuk-Reifenverbindung für den Straßentest

Bestandteile Gewichtsteile
Natürlicher Kautschuk 100,0
Ruß 50,0
Öl 5,0
Zinkoxid 5,0
Stearinsäure 3,0
Santoflex 13 1,5
Sunproof Improved Wax 1,5
Age Rite Resin D 1,5
Santocure MOR 1,2
Schwefel 1,8
Das verwendete Öl war Circolite Öl, ein leichtes, naphthenisches Öl, das von Sun Refining and Marketing Company hergestellt und verkauft wird. Santoflex 13, Sunproof Improved Wax, Age Rite Resin D und Santocure MOR werden im Beispiel 4 beschrieben.
Die Laufflächenabnutzungsbeständigkeit-Eigenschaften der Reifen-Verbindungen für den Straßentest wurden dann gemäß der hierin beschriebenen Laufflächenabnutzungsbeständigkeits- Arbeitsweise bestimmt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 8 aufgeführt. Tabelle 8
TDWR = Bewertung der Laufflächenabnutzungsbeständigkeit
Die Ergebnisse zeigen, daß die Reifen-Verbindungen für den Straßentest D und E, die mit den Rußen der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, im Vergleich zu der Reifen-Verbindungen für den Straßentest F, die mit dem Kontrollruß hergestellt wurde, eine auf merkliche Weise erhöhte Laufflächenabnutzungsbeständigkeit haben. Die höheren tan δ-Werte der Reifen-Verbindungen für den Straßentest D und E, in die die Ruße der vorliegenden Erfindung eingefügt wurden, weisen darauf hin, daß die Verbindungen im Vergleich zu der Reifen-Verbindung für den Straßentest F, in die VULCAN® 10H-Ruß eingefügt wurde, eine erhöhte Hysteresis aufweisen, was im Hinblick auf die erhöhten Laufflächenabnutzungsbeständigkeit-Eigenschaften der Verbindungen D und E zu erwarten gewesen war.

Beispiel 6

Dieses Beispiel erläutert die merklich erhöhte Laufflächenabnutzungsbeständigkeit/Hysteresis-Beziehung von Kautschuk- Verbindungen, die die Ruße der vorliegenden Erfindung bei Beschickungsgraden enthalten, die geringer sind, als die, die üblicherweise bei der Herstellung von Kautschuk-Reifen-Verbindungen verwendet werden, im Vergleich zu der gleichen Kau tschuk-Verbindung, die unter Verwendung des VULCAN® 10H-Kontrollrußes hergestellt wurde.
Reifen-Verbindungen für den Straßentest wurden unter Verwendung der Ruße hergestellt, die im Beispiel 1 und im Beispiel 2 hergestellt wurden. Für Vergleichszwecke wurden Reifen- Verbindungen für den Straßentest auch unter Verwendung des VULCAN® 10H-Rußes hergestellt, um die Ergebnisse zu erläutern, die erhalten wurden, wenn der VULCAN® 10H-Ruß mit verschiedenen Beschickungsgraden eingefügt wurde. Die Beschickungsgrade des VULCAN® 10H-Kontrollrußes umfassen sowohl Fälle, in denen Abriebbeständigkeits-Eigenschaften begehrt sind, als auch Fälle, in denen die reduzierte Hysteresis erwünscht ist.
Die Tabelle 9 zeigt den Ruß, der in jeder Kautschuk-Verbindung verwendet wurde.

Tabelle 9

Ruß Reifen-Verbindungen für den Straßentest
Beispiel 1 G
Beispiel 1 H
Beispiel 1 I
Beispiel 2 J
Beispiel 2 K
Beispiel 2 L
VULCAN® 10H M
VULCAN® 10H N
VULCAN® 10H O
VULCAN® 10H P
Die Reifen-Verbindungen für den Straßentest 6 bis L wurden unter Verwendung von Rußen der vorliegenden Erfindung gemäß der Formulierung der Kautschuk-Verbindung, die nachstehend in der Tabelle 10 gezeigt wird, hergestellt. Tabelle 10 Formulierung einer Kautschukreifen-Verbindung für den Straßentest
SBR 1500 ist ein Styrol-Butadien-Kautschuk, der von Copolymer Corporation hergestellt und verkauft wird.
Hoch-cis-BR ist ein Butadien-Kautschuk mit hohem cis-Gehalt, der von Polysar hergestellt und verkauft wird.
Sundex 790 ist der Handelsname für einen Weichmacher, der von Sun Oil Company verkauft wird. Sunproof Impr. (Improoved) Wax wird im Beispiel 4 beschrieben.
Wingstay 100 ist der Handelsname für einen Stabilisator, der gemischte Diaryl-n-phenylendiamine umfaßt, der von Goodyear Tire and Rubber Company verkauft wird.
Santocure MOR wird im Beispiel 4 beschrieben.
MBT ist Mercaptobenzothiazol.
Die Kautschuk-Verbindungen für den Straßentest M bis P wurden unter Verwendung des VULCAN® 10H-Rußes gemäß der Formulierung der Kautschuk-Verbindung, die nachstehend in der Tabelle 11 beschrieben wird, hergestellt. Tabelle 11 Formulierung einer Kautschukreifen-Verbindung für den Straßentest
SBR 1712 ist ein Styrol-Butadien-Kautschuk, der 35 phr Öl pro 100 phr Polymer enthält und von Copolymer Corporation hergestellt und verkauft wird; Hoch-cis-BR, Sundex 790, Sunproof Impr.(Improoved) Wax, Wingstay 100, Santocure MOR und MBT werden oben in bezug auf Tabelle 10 erklärt.
Die Laufflächenabnutzungsbeständigkeits- und tan δ-Eigenschaften der Reifen-Verbindungen für den Straßentest wurden dann gemäß den hierin beschriebenen Arbeitsweisen bestimmt. Die Ergebnisse waren die in der Tabelle 12 gezeigten. Tabelle 12
TDWR = Bewertung der Laufflächenabnutzungsbeständigkeit.
tan δ (%N220) = Tangens-Delta-Wert, der als prozentualer Anteil des Tangens-Delta-Werts des Rußes vom ASTM N220-Typ ausgedrückt wird, der bei der Arbeitsweise zur Bestimmung der oben beschriebenen Laufflächenabnutzungsbeständigkeit verwendet wurde.
Es ist dem Fachmann wohlbekannt, daß das Tangens Delta einer Kautschuk-Verbindung ein Maß für die Hysteresis der Kautschuk- Verbindung ist. Die obigen Daten zeigen, daß bei reduzierten Beschickungen Reifen-Verbindungen, die den Kontrollruß VULCAN® 10H enthalten, reduzierte Laufflächenabnutzungsbeständigkeits- und Hysteresis-Werte hatten. Während demgegenüber Reifen- Verbindungen, die die Ruße der vorliegenden Erfindung in reduzierten Beschickungen enthalten, auch eine reduzierte Hysteresis aufweisen, und die überlegene Laufflächenabnutzungsbeständigkeit beibehalten wird. Als Ergebnis ergibt sich, daß die Laufflächenabnutzungsbeständigkeit/tan δ-Verhältnisse der Reifen-Verbindungen, in die Ruße der vorliegenden Erfindung mit reduzierten Beschickungen eingefügt werden, ungewöhnlich hoch sind.
Die statischen Eigenschaften der Reifen-Verbindungen für den Straßentest I, L und M wurden auch gemäß den oben beschriebenen Arbeitsweisen bestimmt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 13 aufgeführt. Tabelle 13 Statische Eigenschaften vom Reifen-Verbindungen für den Straßentest
Eb = Reißdehnung; psi = pounds pro square inch; Pa = Pascal
Diese Ergebnisse zeigen, daß die statischen Eigenschaften der mit den Rußen der vorliegenden Erfindung hergestellten Kautschuk-Verbindungen für den Straßentest vergleichbar sind mit solchen einer Verbindung, die mit dem Kontrollruß VULCAN® 10H hergestellt wurde.
Die oben beschriebenen Ergebnisse weisen darauf hin, daß das Einfügen der Ruße der vorliegenden Erfindung mit Beschickungsgraden, die geringer sind als die, die üblicherweise bei der Compoundierung von Kautschuk-Reifen-Verbindungen verwendet werden, Reifen ergibt, die einen reduzierten Rollwiderstand und/oder Wärmeaufbau, der sich aus der reduzierten Hysteresis ergibt, und eine verbesserte Laufflächenabnutzungsbeständigkeit aufweisen.
Es sollte klar sein, daß die Formen der hierin beschriebenen, vorliegenden Erfindung nur zur Erläuterung dienen und nicht beabsichtigt sind, den. Umfang der Erfindung einzuschränken.

Claims

1. Ruß eines gemäß der ASTM-Testmethode D 3765-85 bestimmten CTAB-Werts von größer als oder gleich 140 m²/g; eines gemäß der ASTM-Testmethode D 3493-86 bestimmten CDBP- Werts von größer als oder gleich 115 cm³/100 g; einer gemäß der ASTM-Testmethode D 3265-85a bestimmten Farbtiefe von größer als oder gleich 135%; eines ΔD50-Werts von weniger als oder gleich 50 nm, der gemäß eines Histogramms aus dem Stokes-Durchmesser der Aggregate der Rußprobe gegen die relative Häufigkeit ihres Auftretens in einer gegebenen Probe bestimmt wurde; eines Dmode von weniger oder gleich 72 nm, das gemäß eines Histogramms aus dem Stokes-Durchmesser der Aggregate der Rußprobe gegen die relative Häufigkeit ihres Auftretens in einer gegebenen Probe bestimmt wurde; und eines gemäß der ASTM- Testmethode D 3849-87 berechneten Werts des Index des eingeschlossenen Volumens (Occluded Volume Index) von größer als oder gleich 1, 30.

2. Ruß gemäß Anspruch 1, worin das CTAB 140-250 m²/g ist; das CDBP 120-150 cm³/100 g ist; der Wert der Farbtiefe 145-180% beträgt; das ΔD50 weniger als oder gleich 47 nm ist; das Dmode 40-67 nm ist und der Wert des Index des eingeschlossenen Volumens 1,40-2,0 beträgt.

3. Ruß gemäß Anspruch 2, worin das ΔD50 20-45 nm beträgt.

4. Ruß gemäß Anspruch 1, der weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, daß er einen gemäß der ASTM-Testmethode D 3037- Methode A bestimmten N&sub2;SA-Wert von größer als oder gleich 150 m²/g und weniger als 180 m²/g hat; und einen gemäß der ASTM-Testmethode D 2414 bestimmten DBP-Wert von größer als oder gleich 140 cm³/g hat.

5. Ruß gemäß Anspruch 4, worin das DBP 140-180 cm³/g beträgt.

6. Ruß gemäß Anspruch 1, worin das CTAB 148 ist; das CDBP 120 cm³/100 g ist; der Wert der Farbtiefe 150% ist; das ΔD50 40 ist; das Dmode 59 ist und der Index des eingeschlossenen Volumens 1, 49 ist.

7. Ruß gemäß Anspruch 1, worin das CTAB 148 ist; das CDBP 127 cm³/100 g ist; der Wert der Farbtiefe 147% ist; das ΔD50 42 ist; das Dmode 64 ist und der Index des eingeschlossenen Volumens 1,52 ist.

8. Ruß gemäß Anspruch 1, worin das CTAB 170 ist; das CDBP 121 cm³/100 g ist; der Wert der Farbtiefe 154% ist; das ΔD50 33 ist; das Dmode 53 ist und der Index des eingeschlossenen Volumens 1, 58 ist.

9. Kautschuk-Verbindung, umfassend etwa 100 Gewichtsteile eines Kautschuks und 10 bis 250 Gewichtsteile eines Rußes der Ansprüche 1 bis 8.

10. Kautschuk-Verbindung gemäß Anspruch 9, worin der Ruß in einer Menge von 10 bis 100 Gewichtsteilen eingefügt wird.

11. Kautschuk-Verbindung gemäß Anspruch 9, worin der Ruß in einer Menge von 10 bis 45 Gewichtsteilen eingefügt wird.

12. Kautschuk-Verbindung gemäß Anspruch 9, die weiterhin Siliciumdioxid in einer Menge von 5 bis 30 Gewichtsteilen umfaßt.