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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Radialreifen, der eine Kautschukzusammensetzung als Reifenlauffläche enthält und für eisbedeckte und schneebedeckte Straßen geeignet ist. Der Reifen hat eine verbesserte Eistraktion, während die Abriebfestigkeit erhalten bleibt, indem ein expandierbarer Graphit mit einem Dien-Kautschuk gemischt wird. Ein Herstellungsverfahren für einen Reifen unter Verwendung dieser Zusammensetzung wird ebenfalls angegeben.
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2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik
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Zahlreiche Untersuchungen wurden bezüglich der Mischung von Hartsubstanzen, Schaummitteln und Hohlpartikeln in Kautschuk unter Bildung von Mikrounregelmäßigkeiten auf der Oberfläche des Kautschuks durchgeführt, um so den auf der Oberfläche von Eis gebildeten Wasserfilm zu entfernen und die Eistraktion zu verbessern. Es besteht jedoch ein Problem darin, dass diese Verfahren manchmal nicht die gewünschten Effekte liefern, da die Additive von Natur aus brüchig sind und folglich ein Teil der Additive nach dem Mischen extrem fein wird oder zerstört wird. Ferner wird im Allgemeinen die Abriebfestigkeit des Kautschukvulkanisats bemerkenswert verschlechtert, wenn Pulver dieser Fremdsubstanzen der Kautschukzusammensetzung zugemischt werden.
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Beispiele für das Mischen der obigen Hartsubstanzen werden beispielsweise in
JP-A-60-258235 (d. h. keramische Feinpulver),
JP-A-2-274740 (d. h. zerbrochene oder zerteilte Pflanzen) und
JP-A-2-281052 (d. h. Metalle) offenbart. Nach diesen Verfahren gibt es jedoch Probleme, dass sich die Härte des Kautschuks erhöht und sich die Flexibilität des Kautschuks verringert, wodurch die Nachlaufeigenschaft des Reifens gegenüber der Straße schlecht wird. Zusätzlich werden Beispiele der Hohlpartikel von oben in
JP-A-2-170840 ,
JP-A-2-208336 und
JP-A-4-5543 offenbart. Nach diesen Verfahren wird jedoch die Härte des Kautschuks in ähnlicher Weise erhöht oder die Hohlpartikel zerbrechen beim Vermischen. Andererseits offenbart
JP-A-11-35736 , das Zumischen einer thermisch expandierbaren Mikrokapsel als ein Hohlpartikel, was die Eistraktion von Kautschuk ohne Erhöhung der Kautschukhärte und ohne durch Scherkräfte beim Mischen zu zerbrechen erhöhen kann. Die Abnahme der Abriebfestigkeit des Kautschukvulkanisats mit zunehmender zugesetzter Menge ist jedoch unvermeidlich.
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Aus
US 5,760,115 A ist eine flammwiderige Polymerzusammensetzung bekannt, die 100 Gew.-Teile eines Polymers wie Polyolefine und Polystyrole, 1–30 Gew.-Teile eines Oxides oder eines komplexen Oxides von Metallen wie Antimon, Bor und Molybdän und 1–30 Gew.-Teile eines wärmeexpandierbaren Graphits enthält. Die
EP 0 976 780 B1 lehrt einen flammwiderigen blattartigen Formgegenstand, umfassend eine Harzzusammensetzung mit speziellen Eigenschaften wir thermischer Leitfähigkeit, Zähigkeit oder einer speziellen anfänglichen Dicke. Die Harzzusammensetzung kann eine Harzzusammensetzung sein, die ein thermoplastisches Harz, eine Phosphorverbindung, neutralisierten, thermisch expandierbaren Graphit und einen anorganischen Füllstoff enthält. Aus
JP 02292344 A ist eine Kautschukzusammensetzung bekannt, die durch Mischen von 100 Gew.-Teilen Kautschuk mit 5–50 Gew.-Teilen elastischem Graphit erzeugt wird. Beispiele des elastischen Graphits umfassen einen, der durch Behandeln einer kohlenstoffhaltigen Mesophase, erzeugt durch Wärmebehandlung von Teer, mit Salpetersäure oder einer Mischung aus Salpetersäure und Schwefelsäure, und das anschließende Graphitieren des Produktes durch Wärmebehandlung erzeugt ist.
DE 41 35 678 A1 beschreibt eine thermisch expandierbare Brandschutzmasse, die Blähgraphit, polymere Bindemittel, Substanzen, die im Brandfall ein Kohlenstoffgerüst bilden und Mikrohohlkugeln enthalten. Derartige Massen können bei Bauteilen verwendet werden. Schließlich offenbart
JP 04159341 A eine leitende Zusammensetzung, die durch Vermischen von leitendem Ruß, schüppchenförmigem Graphit und einem Metallsalz einer Fettsäure und/oder eines Fettsäureesters erzeugt ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Radialreifen der eingangs genannten Art mit verbesserter Eistraktion, wobei die Abriebfestigkeit erhalten bleibt, und ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines pneumatischen Reifens daraus anzugeben.
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Erfindungsgemäß wird ein Radialreifen, der für eine eisige oder schneebedeckte Straße geeignet ist, angegeben, umfassend eine Kautschukzusammensetzung, die 100 Gew.-Teile eines Dien-Kautschuks mit einer durchschnittlichen Glasübergangstemperatur von nicht mehr als –55°C und 1 bis 30 Teile eines expandierbaren Graphits mit einer Teilchengröße von 30 bis 600 μm umfasst.
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Erfindungsgemäß wird ferner ein Verfahren zur Herstellung eines pneumatischen Reifens aus der oben genannten Kautschukzusammensetzung angegeben, die zusätzlich Härtungsmittel umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Mischen des Dien-Kautschuks mit den anderen Bestandteilen mit Ausnahme des expandierbaren Graphits und der Härtungsmittel;
Zusatz des expandierbaren Graphits und der Härtungsmittel in einem separaten Mischungsschritt (d. h. finales Mischen) unter einer solchen Bedingung, dass die maximal erreichte Temperatur unter der Temperatur des Beginns der Expansion des expandierbaren Graphits liegt, gefolgt von einer Extrusionsverarbeitung unter im Wesentlichen der gleichen Temperatur wie beim finalen Mischen; und nachfolgend
das Zusammensetzen eines Reifenrohlings mit dem Extrudat der Kautschukmischung und danach die Vulkanisierung des Reifenrohlings mit der extrudierten Kautschukmischung als Reifenlauffläche bei einer Temperatur über der Temperatur des Beginns der Expansion des dehnbaren Graphits.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Die Erfindung wird nun ausführlicher beschrieben. In dieser Beschreibung und in den Patentansprüchen schließen die Singularformen ”ein/eine/einer” und ”der, die, das” Bezüge auf den Plural ein, wenn der Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes vorgibt.
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Der expandierbare Graphit ist vorzugsweise ein Pulvermaterial, das eine Substanz enthält, die beim Erhitzen verdampfen kann, und das eine Partikelgröße von 30 bis 600 μm, vorzugsweise 100 bis 350 μm besitzt, d. h. ein Graphit, der sich bei der Wärme zum Zeitpunkt der Vulkanisation zu einem expandierten Graphitkörper ausdehnt.
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Der expandierbare Graphit ist aus Schichten zusammengesetzt, die aus Graphitstrukturen gebildet sind, die in Schichten gestapelt sind, und kann durch Verdampfung der Substanz zwischen den Schichten unter Bildung des expandierten Graphits expandiert werden. Da das Material vor der Expansionsbehandlung hart ist, gibt es infolge des Mischens nur eine geringe Verschlechterung seiner Qualität. Da sich die Substanz bei einer bestimmten Temperatur irreversibel ausdehnt, ist es leicht möglich, fremde Substanzen zusammen mit Hohlräumen innerhalb der Kautschukmatrix während der Vulkanisation eines Reifens auszubilden. Dieser Laufflächenbereich des Reifens unter Verwendung eines solchen Kautschuks wirkt unter Bildung geeigneter Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche beim Gebrauch, so dass der Wasserfilm auf der Eisoberfläche effizient entfernt werden kann, was in der verbesserten Eistraktion resultiert.
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Andererseits besitzt der expandierbare Graphit eine gute Affinität zur Kautschukmatrix oder Ruß infolge seiner inhärenten Struktur, die aus unpolaren Kohlenstoffatomen zusammengesetzt ist. Es besteht der Vorteil dass er selbst dann, wenn er dem Kautschuk zugesetzt wird, keine große Abnahme der Abriebfestigkeit des vulkanisierten Kautschuks auf dem Reifen verursacht.
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Der erfindungsgemäß verwendbare Dien-Kautschuk kann einen beliebigen Dien-Kautschuk einschließen, der in der Vergangenheit für Reifen verwendet wurde, beispielsweise Naturkautschuk (NR), Polyisopren-Kautschuk (IR), verschiedene Styrol-Butadien-Copolymer-Kautschukarten (SBR), verschiedene Butadien-Kautschukarten (BR), Acrylnitril-Butadien-Copolymer-Kautschuk. Diese können allein oder in beliebigen Mischungen davon verwendet werden.
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Erfindungsgemäß werden 1 bis 30 Gew.-Teile, vorzugsweise 5 bis 15 Gew.-Teile des expandierbaren Graphits 100 Gew.-Teilen eines Dien-Kautschuks zugemischt. Wenn die zugemischte Menge zu gering ist, kann der gewünschte Effekt nicht erzielt werden, während umgekehrt, wenn sie zu groß ist, die Eistraktion unvorteilhaft verringert ist infolge der Abnahme des Kontakts im Mikrometermaßstab zwischen der Kautschukoberfläche und der vereisten Oberfläche der Straße und ebenso verringern sich die mechanische Festigkeit und die Abriebfestigkeit des Kautschukvulkanisats unvorteilhaft.
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Erfindungsgemäß ist es vorteilhaft möglich, ferner 1 bis 20 Gew.-Teile, bevorzugt 5 bis 10 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile des Dien-Kautschuks, wärmeexpandierbare thermoplastische Harzpartikel einzuschließen, die darin eine Flüssigkeit oder einen Feststoff enthalten, die bei Verdampfung, Zersetzung oder einer chemischen Reaktion bei Erwärmung ein Gas freisetzen können.
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Die wärmeexpandierbaren thermoplastischen Harzpartikel enthalten darin eine Flüssigkeit oder einen Feststoff, die unter Wärme verdampfen, sich zersetzen oder chemisch reagieren und so ein Gas in einem thermoplastischen Harz erzeugen. Diese wärmeexpandierbaren thermoplastischen Harzpartikel werden zur Expansion auf eine Temperatur über der Temperatur des Starts der Expansion, normalerweise eine Temperatur von 140 bis 190°C erwärmt. Das Gas ist in das Innere einer Schale eingeschlossen, die aus dem thermoplastischen Harz besteht. Folglich ist die Größe der thermoplastischen Harzpartikel mit eingeschlossenem Gas vor der Expansion vorzugsweise 5 bis 300 μm, mehr bevorzugt 10 bis 200 μm.
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Beispiele für solche wärmeexpandierbaren thermoplastischen Harzpartikel (unexpandierte Partikel) sind im Handel erhältlich, wie beispielsweise das aktuelle ”Expancel® 091 DU-80” oder ”Expancel® 092 DU-120” usw. von der schwedischen Firma EXPANCEL Co. oder ”Matsumoto Microsphere® F-85” oder ”Matsumoto Microsphere® F-100” von Matsumoto Yushi-Seiyaku Co.
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Die bevorzugten thermoplastischen Harze, die die äußere Schale der thermoplastischen Harzpartikel mit eingeschossenem Gas bilden, sind beispielsweise solche mit einer Temperatur des Starts der Expansion von mindestens 100°C, bevorzugt mindestens 120°C und einer maximalen Expansionstemperatur von mindestens 150°C, vorzugsweise mindestens 160°C. Beispiele solcher thermoplastischer Harze sind ein (Meth)acrylnitril-Polymer oder ein Copolymer mit einem hohen Anteil von (Meth)acrylnitril. Als das andere Monomer (d. h. Comonomer) können im Falle eines Copolymers ein halogeniertes Vinyl, halogeniertes Vinyliden, Monomer auf Styrol-Basis, Monomer auf (Meth)acrylat-Basis, Vinylacetat, Butadien, Vinylpyridin, Chloropren oder anderes Monomer verwendet werden. Es ist zu beachten, dass die obigen thermoplastischen Harze mit einem Vernetzungsmittel wie beispielsweise Divinylbenzol, Ethylenglykoldi(meth)acrylat, Triethylenglykoldi(meth)acrylat, Trimethylolpropantri(meth)acrylat, 1,3-Butylenglykoldi(meth)acrylat, Aryl(meth)acrylat, Triacrylformal und Triarylisocyanulat vernetzt sein können. Als Vernetzungsform ist der nicht-vernetzte Zustand bevorzugt, aber ein teilweises Vernetzen in einem Ausmaß, das nicht die Eigenschaften als das thermoplastische Harz beeinträchtigt, ist ebenso möglich.
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Beispiele der Flüssigkeit oder des Festkörpers, die unter Wärme durch Verdampfung, Zersetzung oder chemische Reaktion ein Gas erzeugen können, sind Kohlenwasserstoffe, wie beispielsweise n-Pentan, Isopentan, Neopentan, Butan, Isobutan, Hexan und Petrolether, Flüssigkeiten, wie beispielsweise ein chlorierter Chlorwasserstoff, z. B. Methylchlorid, Methylenchlorid, Dichlorethylen, Trichlorethan und Trichlorethylen oder Feststoffe, wie Azodicarbonamid, Dinitrosopentamethylentetramin, Azobisisobutyronitril, ein Toluolsulfonylhydrazid-Derivat oder aromatisches Succinylhydrazid.
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Der expandierbare Graphit an sich ist ein bereits bekanntes Material und wird mit einem bekannten Verfahren hergestellt. Im allgemeinen werden Graphit-Partikel in eine Mischung einer stark sauren Substanz und eines Oxidationsmittels eingetaucht, gefolgt von einer Interkalationsbehandlung, um die Säure zwischen Schichten der Graphitpartikel einzufügen und dem Graphit Expandierbarkeit zu verleihen. Beispielsweise wird konzentrierte Schwefelsäure als die stark saure Substanz und Salpetersäure als das Oxidationsmittel verwendet, wobei der expandierbare Graphit mit Schwefelsäure zwischen den Schichten der Graphitpartikel erhalten wird. Der expandierbare Graphit wird expandiert durch Verdampfung der Zwischenschichtverbindung, wobei auf diese Weise die zu expandierende Zwischenschicht geöffnet wird. Ein typischer expandierbarer Graphit, der Schwefelsäureanhydrid als verdampfbare Zwischenschichtkomponente enthält, besitzt eine Temperatur des Beginns der Expansion von etwa 300°C. Durch die Modifizierung der Zwischenschichtkomponente und durch die Verwendung einer anderen aziden Substanz mit niedrigem Siedepunkt (z. B. Salpetersäure) oder deren gemeinsame Verwendung wird der expandierbare Graphit mit einer Expansionsstarttemperatur von 300°C oder weniger hergestellt und im Handel verkauft. Die Verarbeitungstemperatur der erfindungsgemäßen Kautschukzusammensetzung, die den Dien-Kautschuk enthält, ist typischerweise 200°C oder weniger und die beabsichtigten erfindungsgemäßen Effekte können erhalten werden durch Verwendung des expandierbaren Graphits mit einer Expansionsstarttemperatur von 190°C oder weniger.
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Beispiele eines solchen expandierbaren Graphits mit einer Expansionsstarttemperatur von 190°C oder weniger sind ”GRAFGuard® 160-50” oder ”GRAFGuard® 160-80” von UCAR Graphtech (USA) und erhältlich von Tomoe Engineering Co. (Japan), die beide eine Temperatur des Beginns der Expansion von etwa 160°C besitzen.
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Erfindungsgemäß wird der expandierbare Graphit vorteilhaft nicht während der Mischungs- oder Extrusionsschritte der Kautschukzusammensetzung expandiert, sondern im Vulkanisationsschritt und derjenige mit einer Expansionsstarttemperatur von 120 bis 190°C, bevorzugt 140 bis 170°C ist bevorzugt. Wenn die Expansionsstarttemperatur weniger als 120°C beträgt, dehnt sich im Mischungs- oder Extrusionsschritt der expandierbare Graphit unvorteilhaft aus, wodurch die spezifische Dichte des Kautschuks während dieser Schritte schwankt und die Verarbeitbarkeit ernsthaft beeinträchtigt wird.
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Wenn die Expansionsstarttemperatur mehr als 190°C beträgt, sollte im Gegensatz dazu die Verarbeitungstemperatur im Vulkanisierungsschritt auf eine Temperatur von mehr als 190°C eingestellt sein, bei welcher die Moleküle des Dien-Kautschuks, der Hauptkomponente der Kautschukzusammensetzung, dazu neigen, erheblich beeinträchtigt zu werden.
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Die erfindungsgemäße Kautschukzusammensetzung kann darin einen beliebigen Ruß enthalten, der üblicherweise einer Kautschukzusammensetzung als Kautschukverstärkungsfüllstoff zugemischt wird. Ferner ist es möglich, Ruß zu verwenden, der auf seiner Oberfläche mit Siliciumdioxid behandelt ist. Weiterhin ist es ebenso möglich, unhydratisiertes oder gefälltes Siliciumdioxid als solches zu verwenden. Die Menge des zugemischten Rußes ist 20 bis 80 Gew.-Teile, bevorzugt 30 bis 60 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Kautschukkomponente. Wenn die zugemischte Menge zu gering ist, kann der Kautschuk nicht ausreichend verstärkt werden und folglich wird beispielsweise die Abriebfestigkeit unvorteilhaft verringert. Umgekehrt wird dann, wenn die Menge zu groß ist, die Härte zu groß und die Verarbeitbarkeit schlechter. Ferner wird unhydratisiertes oder gefälltes Siliciumdioxid in einer Menge von 0 bis 50 Gew.-Teilen, vorzugsweise 0 bis 20 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Kautschukkomponente zugemischt. Das Siliciumdioxid muss nicht verwendet werden, aber wenn es verwendet wird, sollte es in einer gewissen Menge verwendet werden, bei der die viskoelastische Eigenschaft des Kautschukvulkanisats, wie beispielsweise tan δ verbessert wird. Wenn die Menge des Siliciumdioxids zu groß ist, verringert sich die elektrische Leitfähigkeit unvorteilhaft und die Agglomeration des Verstärkungsfüllstoffs wird größer, so dass die Dispersion während der Vermischung in unvorteilhafter Weise ungenügend wird.
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Der erfindungsgemäß verwendete Ruß hat vorzugsweise eine spezifische Oberfläche der Stickstoffadsorption (N2SA) von mindestens 70 m2/g, mehr bevorzugt 80 bis 200 m2/g und eine Dibutylphthalat-Ölabsorption (DBP) von vorzugsweise mindestens 95 ml/100 g, mehr bevorzugt 105 bis 140 ml/100 g.
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Erfindungsgemäß kann ein pneumatischer Reifen gefertigt werden aus der Kautschukzusammensetzung für einen Reifen von oben, die 100 Gew.-Teile eines Dien-Kautschuks, 1 bis 30 Gew.-Teile, bevorzugt 5 bis 15 Gew.-Teile eines expandierbaren Graphits mit einer Partikelgröße von 30 bis 600 μm, bevorzugt 100 bis 350 μm und Härtungsmittel (z. B. Schwefel und gegebenenfalls einen Härtungsbeschleuniger) enthält.
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Zuerst wird der Dien-Kautschuk mit anderen Bestandteilen als dem expandierbaren Graphit und den Härtungsmitteln, die im allgemeinen in dem Kautschukgemisch für einen Reifen verwendet werden, beispielsweise mit Hilfe eines Banbury-Mixers vermischt und danach in einem separaten Vermischungsschritt, der als finales Mischen bezeichnet wird, der expandierbare Graphit und die Härtungsmittel zugesetzt. Das finale Mischen muss unter einer solchen Bedingung durchgeführt werden, dass die maximal erreichte Temperatur während dem Mischen unter der, vorzugsweise um 20°C oder mehr unter der Expansionsstarttemperatur des expandierbaren Graphits liegt, gefolgt von einer Extrusionsbearbeitung unter einer ähnlichen Temperaturbedingung wie im finalen Mischen von oben. Danach wird der extrudierte Laufflächenteil, der aus Kautschukmischung besteht, zusammengesetzt und dann bei einer Temperatur über der, bevorzugt um 10°C oder mehr über der Expansionsstarttemperatur des expandierbaren Graphits vulkanisiert. Wenn die Temperatur der Mischungsschritte oder des Extrusionsschritts die Expansionsstarttemperatur erreicht oder darüberliegt, wird die Expandierbarkeit im Vulkanisierungsschritt in unvorteilhafter Weise ungenügend oder der im Mischungs- oder Extrusionsschritt expandierte expandierbare Graphit bricht oder wird im Extrusions- oder Vulkanisierungsschritt unvorteilhaft deformiert (oder verzerrt). Wenn die Temperatur im Mischungs- oder Extrusionsschritt die Temperatur der Expansionsstarttemperatur erreicht oder darüberliegt, verändert sich ferner die spezifische Dichte der Kautschukzusammensetzung unvorteilhaft während der Verarbeitung durch die Expansion des expandierbaren Graphits innerhalb der Kautschukmischung und folglich wird die Verarbeitbarkeit in unvorteilhafter Weise beeinträchtigt.
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Die Kautschukzusammensetzung für einen Reifen kann darin unterschiedliche Additive enthalten, die im allgemeinen für Kautschukzusammensetzungen verwendet werden, wie beispielsweise ein Vulkanisations- oder Vernetzungsmittel, einen Vulkanisations- oder Vernetzungsbeschleuniger, verschiedene Öle, ein Antioxidans, einen Füllstoff oder einen Weichmacher. Die Zusammensetzung kann gemischt werden und vulkanisiert werden unter Bildung einer Zusammensetzung, die eine verbesserte Eistraktion besitzt. Die Menge dieser zugesetzten Additive kann den in der Vergangenheit verwendeten üblichen Mengen entsprechen, solange das erfindungsgemäße Ziel nicht beeinträchtigt wird.
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Beispiele
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Diese Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Beispiele und Vergleichsbeispiele ausführlicher beschrieben.
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Vergleichsbeispiele 1 bis 2 und Beispiele 1 bis 4
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Herstellung der Proben
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Kautschuk und die Reagenzien des Gemischs, wie beispielsweise Ruß, wurden 5 min lang unter Verwendung eines verschlossenen 1,7 l-Banbury-Mixers auf Basis der Formulierungen (Gew.-Teile), die in Tabelle I gezeigt sind, gemischt, und dann mit einem Vulkanisationspromotor, Schwefel, Mikrokapseln und expandierbarem Graphit mit einer offenen Walze gemischt.
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Danach wurde die Zusammensetzung in einem 15 × 15 × 0,25 cm Formwerkzeug bei 175°C für 10 min druckvulkanisiert und so Teststücke (d. h. Kautschuk-Sheets) hergestellt. Die physikalischen Eigenschaften dieser Vulkanisationsteststücke, wie beispielsweise die Eistraktion auf Eis (–1,5°C und –3°C) und die Abriebfestigkeit wurden bewertet. Tabelle II zeigt die Resultate.
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Testverfahren
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Messung der Traktion auf Eis
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Sheets, die aus den unterschiedlichen Komponenten zusammengesetzt waren, wurden an einer flachen säulenartig geformten Kautschukbasis befestigt und ihr Koeffizient der Eistraktion mit einem Eistraktionstester mit innenliegender Trommel (inside-drum type ice traction tester) gemessen. Die Messungen wurden bei Temperaturen von –3,0°C und –1,5°C durchgeführt, die Last betrug 5,5 kg/cm3, und die Rotationsgeschwindigkeit der Trommel betrug 25 km/h.
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Messung der Abriebfestigkeit
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Ein Lambourne-Abriebtestgerät (hergestellt von Iwamoto Seisakusho) wurde verwendet, um die Abriebfestigkeit unter einer Last von 5 kg, einer Slip-Rate von 25 für eine Zeit von 4 min bei Raumtemperatur zu messen. Die Menge des Abriebverlusts für die Testprobe, die aus der Menge des Verlusts durch Abrieb erhalten wurde, wurde mit derjenigen der Standardprobe (#1) verglichen und danach die Bewertung der Abriebfestigkeit mit einem Index angegeben. Tabelle I
| | Vergleichsbeispiel | Beispiel |
| 1 | 2 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| Naturkautschuk RSS#3 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
| Nipol 1220*1 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
| Shoblack N220*2 | 55 | 55 | 55 | 55 | 55 | 55 |
| Santoflex 6PPD*3 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Zinkoxid #3*4 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| Stearinsäure*5 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Aromatisches Öl*6 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 |
| Santocure NS*7 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 |
| Schwefel*8 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Microsphere-F100D*9 | - | 10 | - | 10 | - | 10 |
| GRAFGuard 160-50N*10 | - | - | 10 | 10 | - | - |
| GRAFGuard 160-80N*11 | - | - | - | - | 10 | 10 |
*1: Nipol 1220: BR hergestellt von Nippon Zeon, Glasübergangstemperatur = –101°C
*2: Shoblack N220: Ruß, hergestellt von Showa Cabot (N
2SA: 111 m
2/g, DBP Öl-Absorption: 111 ml/100 g)
*3: Santoflex 6PPD: Antioxidans, hergestellt von Flexsis
*4: Zinkoxid #3: hergestellt von Seido Chemical Industry
*5: Stearinsäure: hergestellt von NOC
*6: Aromatisches Öl: hergestellt von Fuji Kosan
*7: Santocure NS: Vulkanisationsbeschleuniger, hergestellt von Flexsis
*8: Schwefel: hergestellt von Karuizawa Refinery
*9: Microsphere F100D: expandierbare Mikrokapsel, hergestellt von Matsumoto Yushi
*10: GRAFGuard 160-50N: expandierbarer Graphit, hergestellt von UCAR (vertrieben von Tomoe Kogyo), mittlerer Teilchendurchmesser = 300 μm, Temperatur des Beginns der Expansion = 160°C
*11: GRAFGuard 160-80N: expandierbarer Graphit, hergestellt von UCAR (vertrieben von Tomoe Kogyo), mittlerer Teilchendurchmesser = 177 μm, Temperatur des Beginns der Expansion = 160°C Tabelle II
| | Vergleichsbeispiel | Beispiel |
| 1 | 2 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| Traktion auf Eis (Index)*12 (–3,0°C) | 100 | 133 | 138 | 162 | 135 | 155 |
| Traktion auf Eis (Index)*12 (–1,5°C) | 100 | 146 | 150 | 181 | 140 | 187 |
| Abriebverhalten*12 (Index) | 100 | 87 | 105 | 90 | 101 | 92 |
*12: Der Index ist bezogen auf den Wert von Vergleichsbeispiel 1
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Je höher der Wert, desto höher war die Traktion auf Eis oder die Abriebfestigkeit.
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Vergleichsbeispiele 3 bis 7 und Beispiele 5 bis 12
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Herstellung der Proben
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Der Kautschuk und die Reagenzien des Gemischs, wie beispielsweise Ruß, wurden unter Verwendung eines verschlossenen 1,7 l-Banbury-Mixers für 5 min, auf Basis der Formulierungen (Gew.-Teile), die in Tabelle III gezeigt sind, gemischt, und dann mit einem Vulkanisationsbeschleuniger, Schwefel, feinen Nylonpartikeln, ”silas balloon”, Mikrokapseln und expandierbarem Graphit mit einer offenen Walze gemischt.
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Danach wurde die Zusammensetzung bei 175°C für 10 min in einem 15 × 15 × 0,2 cm Formwerkzeug druckvulkanisiert und so Teststücke (d. h., Kautschuk-Sheets) hergestellt. Die physikalischen Eigenschaften dieser vulkanisierten Teststücke, wie beispielsweise die Eistraktion auf Eis (–1,5°C und –3°C) und Abriebfestigkeit wurden bestimmt. Tabelle III zeigt die Resultate nach den obigen Verfahren.
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Da die Tests in Tabelle II und Tabelle III nicht zur gleichen Zeit durchgeführt wurden, sind die in den Tabellen II und III gezeigten Absolutwerte infolge geringer Unterschiede in den Testbedingungen und/oder den experimentellen Fehlern nicht immer gleich. Insbesondere kann eine Änderung der dielektrischen Konstante des Wassers, das für die Herstellung des Eises im Eistraktionstester verwendet wurde, die große Abweichung der Testresultate ergeben. Dennoch ist die relative Reihenfolge des Verhaltens im gleichen Test immer gegeben.
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Fußnote von Tabelle III
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- *1: Siehe Fußnote der obigen Tabelle I
- *2: Feine Nylonpartikel (Amivan, erhältlich von Toray)
- *3: ”Silas balloon®”, erhältlich von Silas Co.
- *4: Microsphere F100D® (wärmeexpandierbare Mikrokapsel, erhältlich von Matsumoto Yushi K. K.)
- *5: GRAFGuard 160-50N (expandierbarer Graphit, hergestellt von UCAR Graphtech, erhältlich von Tomoe Engineering Co. Ltd., durchschnittliche Partikelgröße = 300 μm, Expansionsstarttemperatur = 160°C)
- *6: –3°C, Eistraktionstester mit innenliegender Trommel bei
- –3°C, was einen Zustand darstellt, dass das Eis relativ hart ist.
- *7: –1,5°C, Eistraktionstester mit innenliegender Trommel bei –1,5°C, was einen Zustand darstellt, dass das Eis relativ leicht zu schmelzen ist und der Gummi relativ leicht darauf rutscht.
- *8: Resultat des Lamourne-Abriebtests mit Rotor.
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Wie oben erläutert, ist es erfindungsgemäß möglich durch Mischen eines expandierbaren Graphits mit einem Dien-Kautschuk und in manchen Fällen einem wärmeexpandierbaren thermoplastischen Harz, eine bemerkenswerte Balance zwischen der verbesserten Eistraktion und der adäquaten Abriebfestigkeit des vulkanisierten Kautschuks zu erzielen.
