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Hintergrund der Erfindung
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Diese
Anmeldung beansprucht die Prioritäten der
koreanischen Patentanmeldungen Nr. 2006-008 3372 und
2007-001 6167 , eingereicht
beim koreanischen Patentamt am 31. August 2006 bzw. 15. Februar 2007,
auf deren gesamte Inhalte hiermit Bezug genommen wird.
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Gummizusammensetzung für Reifen,
insbesondere eine Gummizusammensetzung für Reifenprofile, die oberflächenbehandelte
Stapelfasern und eine Metallseife aufweist, einen Gummi mit der
obigen Gummizusammensetzung und ein Reifenprodukt, das den Gummi
aufweist, der die obige Gummizusammensetzung für Reifen aufweist.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Es
wurde bereits eine Anzahl von Techniken und/oder Verfahren vorgeschlagen,
um die Haftleistung eines Reifens zu verbessern. Insbesondere gibt
es, um die Haftleistung des Reifens zu verbessern, bekannten Stand
der Technik einschließlich
z. B. unter Verwendung von Rohgummi bzw. Rohkautschuk mit gewünschten Eigenschaften,
von Additiven für
die Gummizusammensetzung, die bestimmte Bestandteile aufweist, usw.
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Als
ein veranschaulichendes Ausführungsbeispiel
einer solchen herkömmlichen
Technik wurde vorgeschlagen, dass einkristallines Zinkoxid, (hierin
nachfolgend als "Zinkeinkristalle" bezeichnet) als
das Additiv für die
Gummizusammensetzung für
Reifen verwendet wird, die des Weiteren bei der Herstellung eines
Gummis zur Herstellung von Reifenprodukten mit verbesserter Reibung,
d. h. Haftkraft, verwendet wird.
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Die
oben vorgestellte Gummizusammensetzung weist jedoch den Nachteil
auf, dass der Gehalt der verwendeten Zinkeinkristalle begrenzt sein
sollte, da die durch die Verwendung der Gummizusammensetzung hergestellten
Reifenprodukte durch das Erhöhen
des Ge halts der Zinkeinkristalle eine stark herabgesetzte Abriebfestigkeit
aufweisen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Demgemäß ist die
vorliegende Erfindung darauf gerichtet, das Problem der wie oben
beschriebenen herkömmlichen
Vorschläge
zu lösen,
und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Gummizusammensetzung
für Reifen
bereitzustellen.
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Insbesondere
stellt die vorliegende Erfindung bereit: eine Gummizusammensetzung
für Reifen,
die nützlich
ist zur Verbesserung der Haftleistung des Reifens ohne Reduktion
der Abhebfestigkeit; einen Gummi einschließlich der Gummizusammensetzung;
und ein Reifenprodukt, das den Gummi aufweist, der die Gummizusammensetzung
für Reifen
aufweist.
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Um
die oben beschriebenen Aufgaben zu erreichen, stellt die vorliegende
Erfindung eine Gummizusammensetzung für Reifen bereit, die oberflächenbehandelte
Stapelfasern und eine Metallseife enthält.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst einen Gummi einschließlich der
Gummizusammensetzung für
Reifen der vorliegenden Erfindung.
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Noch
ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Reifenprodukt,
das den Gummi aufweist, der die Gummizusammensetzung für Reifen
der vorliegenden Erfindung aufweist.
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Merkmale
der oben beschriebenen vorliegenden Erfindung und weitere Vorteile
werden deutlicher durch die nachfolgenden nicht einschränkenden
Beispiele verstanden werden, die den Umfang der Erfindung nicht
beschränken
sollen, sondern stattdessen anschauliche Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung sind.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Diese
und andere Gegenstände,
Merkmale, Aspekte und Vorteile der bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden ausführlicher in der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
beschrieben. In den Zeichnungen ist:
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1 eine
elektronenmikroskopische Gefügeaufnahme,
die die Zinkeinkristalle in einer nadelförmigen Struktur darstellt,
die Dendrite zur Bildung der Metallseife aufweist; und
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2 eine
elektronenmikroskopische Gefügeaufnahme,
die die Metallseife veranschaulicht, die die Zinkeinkristalle mit
der nadelförmigen
Struktur aufweist, die Dendrite aufweist, wie in 1 gezeigt.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Die
obige Gummizusammensetzung enthält
vorzugsweise 1 bis 15 Massenanteile (hierin mit "Mass.-Ant." abgekürzt) oberflächenbehandelte Stapelfasern
und 1 bis 50 Mass.-Ant. Metallseife relativ zu 100 Mass.-Ant. Rohgummi.
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Wenn
eine Menge der oberflächenbehandelten
Stapelfasern geringer als 1 Mass.-Ant. ist oder 15 Mass.-Ant. relativ
zu 100 Mass.-Ant. des Rohgummis übersteigt,
weist die Gummizusammensetzung verminderte Dispersionseigenschaften
auf, was zu einer ungewünschten
Gleichförmigkeit
des Gummis führt.
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Alternativ
ist es schwierig, wenn eine Menge der Metallseife weniger als 1
Mass.-Ant. ist oder 50 Mass.-Ant. relativ zu 100 Mass.-Ant. des
Rohgummis übersteigt,
die in der vorliegenden Erfindung gewünschten Gummis zu erzeugen.
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Deshalb
weist eine bevorzugte Ausführungsform
der Gummizusammensetzung für
Reifen gemäß der vorliegenden
Erfindung vorzugsweise 1 bis 15 Mass.-Ant. der oberflächenbehandelten
Stapelfasern auf und 1 bis 50 Mass.-Ant. der Metallseife.
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Der
in der vorliegenden Erfindung verwendete Rohgummi kann Naturgummi
(NR) umfassen.
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Alternativ
kann der Rohgummi Styrol-Butadien-Vulkanisat (SBR) oder Butadien-Vulkanisat
(BR) aufweisen.
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Der
Rohgummi kann eine Kombination aus Naturgummi (MR), Styrol-Butadien-Vulkanisat (SBR)
und Butadien-Vulkanisat (BR) sein und deren Mengen liegen in den
Bereichen von 10 bis 20 Mass.-Ant. für Naturgummi (NR), 10 bis 60
Mass.-Ant. für
Styrol-Butadien-Vulkanisat
(SBR) bzw. 10 bis 20 Mass.-Ant. für Butadien-Vulkanisat (BR).
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Die
oberflächenbehandelten
Stapelfasern als einer der wesentlichen Inhaltsstoffe der Gummizusammensetzung
für Reifen
gemäß der vorliegenden
Erfindung haben die Funktion, die Haftleistung und die Abriebfestigkeit
des Gummis zu verbessern.
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Die
Stapelfasern können
mindestens einen Typ von Fasern umfassen, der aus der Gruppe ausgewählt wurde,
die aus Aramid-, Nylon 6-, Nylon 66- und Polyesterfasern besteht,
die mit mindestens Stearinsäure und/oder
Schwefel oberflächenbehandelt
wurden. Dabei werden die Stapelfasern in einer Lösung getränkt, die mindestens einen Stoff
ausgewählt
aus Stearinsäure
und Schwefel enthält,
um die Oberflächen
der Stapelfasern mit mindestens einem Stoff ausgewählt aus
Stearinsäure
und Schwefel zu beschichten.
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Die
oberflächenbehandelten
Stapelfasern in der Gummizusammensetzung für Reifen gemäß der vorliegenden
Erfindung können
eine Länge
aufweisen, die von 0,5 bis 1,0 mm reicht. Wenn die Länge kürzer als 0,5
mm ist, tritt ein Problem der schlechten Kombinations- und Extrusionseigenschaften
der Rohmaterialien bei der Herstellung des Gummis auf. Auf der anderen
Seite, wenn die Länge
1,0 mm übersteigt,
weist die Gummizusammensetzung schlechte Dispersionseigenschaften
auf. Deshalb ist es vorzuziehen, dass die Stapelfasern die Länge von
0,5 bis 1,0 mm aufweisen.
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Die
Stapelfasern können
mindestens einen der Fasertypen Aramid-, Nylon 6-, Nylon 66- und Polyesterfasern
aufweisen, die mit 0,5 bis 1,0 Gewichtsprozent (hierin bezeichnet
mit „Gew.-%") Stearinsäure oder 0,1
bis 0,3 Gew.-% Schwefel relativ zum Gesamtgewicht der Stapelfasern
oberflächenbehandelt
wurden.
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Wenn
die Stapelfasern mit weniger als 0,5 Gew.-% Stearinsäure oberflächenbehandelt
wurden, wird die in einer Gummimischung enthaltene Metallseife selten
mit ungesättigten
Fettsäuren
der Metallseife und/oder des Rohgummis reagiert, wodurch die Dispersionswirkung
gehemmt wird. Andererseits zeigt in einem Fall, wo eine Menge der
verwendeten Stearinsäure
1,0 Gew.-% übersteigt,
die Gummizusammensetzung eine vorteilhafte Querverbindungsreaktion,
die einen unerwünschten
Versengungseffekt erzeugt und keine Dispersionswirkung.
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Des
Weiteren agieren, wenn Schwefel in einer Menge von weniger als 0,1
Gew.-% relativ zum Gesamtgewicht der Stapelfasern verwendet wird,
die Stapelfasern in unerwünschter
Weise als Verunreinigungen, um die Abriebfestigkeit des Reifens
zu hemmen, wohingegen wenn der Anteil größer als 0,3 Gew.-% ist, die Zusammensetzung
ein Versengen verursacht und ebenfalls nicht vorteilhaft ist.
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Demgemäß werden
die oberflächenbehandelten
Stapelfasern vorzugsweise aus Aramid-, Nylon 6-, Nylon 66- und Polyesterfasern
ausgewählt,
die mit mindestens einem der folgenden Stoffe oberflächenbehandelt
wurden: 0,5 bis 1 Gew.-% Stearinsäure; und 0,1 bis 0,3 Gew.-%
Schwefel.
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Außer den
oben beschriebenen Stapelfasern weist ein weiterer wichtiger Inhaltsstoff
der Gummizusammensetzung für
Reifen gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Metallseife auf, die als ein Stabilisator wirkt,
um die oberflächenbehandelten
Stapelfasern in der Gummizusammensetzung zu stabilisieren.
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Die
Metallseife in der Gummizusammensetzung besteht aus Fettsäure und
Metallinhaltsstoffen.
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Die
Metallseife kann 60 bis 90 Gew.-% Fettsäure und 10 bis 40 Gew.-% Metallinhaltsstoffe
enthalten.
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Die
Metallseife kann vorzugsweise 65 bis 85 Gew.-% Fettsäure und
15 bis 35 Gew.-% Metallinhaltsstoffe enthalten.
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Die
Metallseife kann in noch vorteilhafter Weise 70 Gew.-% Fettsäure und
30 Gew.-% Metallinhaltsstoffe enthalten.
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Die
Fettsäure
in der Metallseife kann eine Fettsäure sein, die 15 bis 18 Kohlenstoffatome
aufweist. In diesem Fall versteht es sich, dass die Fettsäure 5 bis
10 % ungesättigte
Gruppen relativ zur Gesamtzahl der in der Fettsäure enthaltenen Kohlenstoffatome
enthalten kann.
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Bei
Verwendung der Fettsäure
mit weniger als 5 % an ungesättigten
Gruppen relativ zur Gesamtzahl der Kohlenstoffatome wird die Affinität der oberflächenbehandelten
Stapelfasern verschlechtert, was dazu führt, dass die Dispersionseigenschaften
der Fasern während
der Zubereitung der Gummizusammensetzung vermindert werden. Andererseits
bringt die Verwendung der Fettsäure
mit mehr als 10 % ungesättigten
Gruppen relativ zur Gesamtanzahl der Kohlenstoffatome Probleme wie
z. B. die Verminderung des Herstellungsertrags und die Herabsetzung
der Versengungsstabilität
während
der Bereitstellung der Gummizusammensetzung mit sich.
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Als
ein Ergebnis kann die Fettsäure
der Metallseife, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
vorteilhafter Weise eine Fettsäure
aufweisen, die 15 bis 18 Kohlenstoffatome und 5 bis 10 % ungesättigte Gruppen
relativ zur Gesamtanzahl der Kohlenstoffatome aufweist.
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Die
Metallinhaltsstoffe der Metallseife können Zinkeinkristalle mit Dendriten
aufweisen.
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Vorteilhafter
Weise weisen die Metallinhaltsstoffe der Metallseife Zinkeinkristalle
mit Dendriten mit einer Länge
von 20 bis 40 μm
auf.
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Ein
veranschaulichendes Beispiel der Metallseife ist ein ATM-Produkt,
das kommerziell von der Firma M&B
Green US erhältlich
ist, und das 30 Gew.-% Zinkeinkristalle mit Dendriten und 70 Gew.-%
Fettsäure
mit 15 bis 18 Kohlenstoffatomen und 5 bis 10 % ungesättigte Gruppen
relativ zur Gesamtanzahl der Kohlenstoffatome aufweist.
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Ein
weiteres veranschaulichendes Beispiel der Metallseife ist ein alternatives
Material, das 10 bis 40 Gew.-% Zinkeinkristalle mit Dendriten mit
der Länge
von 20 bis 40 μm
und 60 bis 90 Gew.-% Fettsäure
mit 15 bis 18 Kohlenstoffatomen und 5 bis 10 % ungesättigte Gruppen
relativ zur Gesamtanzahl der Kohlenstoffatome aufweist.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt einen Gummi bereit,
der die Gummizusammensetzung für
Reifen gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst.
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Noch
ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Reifenprodukt
bereit, das den Gummi aufweist, der die Gummizusammensetzung für Reifen
aufweist.
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Ein
derartiges Reifenprodukt kann ein Kraftfahrzeug-Radreifen, ein Motorradreifen
oder ein Flugzeugreifen sein.
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Der
Reifen für
ein Kraftfahrzeugrad kann ein Reifen für ein Passagier-Kraftfahrzeug,
ein Rennkraftfahrzeug, ein Lastkraftwagen oder ein Bus sein.
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Zusätzlich zu
dem Rohgummi, den oberflächenbehandelten
Stapelfasern und der Metallseife, wie oben beschrieben, kann die
vorliegende Erfindung optional verschiedene Additive umfassen, die
in üblicher Weise
bei der Erstellung der Gummizusammensetzung für Reifen in deren gewünschten
Menge verwendet werden. Derartige Additive umfassen vorteilhafter
Weise, sind jedoch nicht beschränkt
auf Verstärkungskühlstoffe,
Alterungsschutzmittel, Tenside, Prozessöle, Vulkanisierungsmittel,
Vulkanisierungsbeschleuniger usw. Derartige Additive sind in üblicher
Weise bekannt und werden bei der Herstellung der Gummizusammensetzung
für Reifen
verwendet. Sie sind jedoch keine wichtigen Bestandteile für die vorliegende
Erfindung und wurden hierin nicht ausführlich beschrieben, um eine
unnötige
Verdoppelung ihrer Erläuterungen
zu vermeiden.
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Nachstehend
wird die vorliegende Erfindung anhand der nachfolgenden Vergleichsbeispiele,
Beispiele und Versuchsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren
deutlich. Diese sollen jedoch die Erfindung als bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung veranschaulichen und den Umfang der vorliegenden
Erfindung nicht einschränken.
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Vergleichsbeispiel 1
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Zu
100 Mass.-Ant. Rohgummi einschließlich 40 Mass.-Ant. eines Naturgummis,
40 Mass.-Ant. eines Styrol-Butadien-Vulkanisats
und 20 Mass.-Ant. eines Butadien-Vulkanisats wurden hinzugegeben:
50 Mass.-Ant. Kohlenschwarz N234; 20 Mass.-Ant. Silika; 2 Mass.-Ant.
Zinkoxid (ZnO); 3 Mass.-Ant. Stearinsäure; und 2 Mass.-Ant. 2,2,4-Trimethyl-1,2-Dihydroquinolin RD
als Alterungsschutzmittel in einem Banbury-Mischer, gefolgt vom
Zusammenmischen sämtlicher
Inhaltsstoffe bei 140° C
für eine
Zeitdauer von 5 min., um eine Gummimischung zu erstellen.
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2,0
Mass.-Ant. Schwefel als Vulkanisierungsmittel und 1,5 Mass.-Ant.
N-Butylbenzothiazol-Sulfonamid
NS und 0,2 Mass.-Ant. Diphenylguanidin DPG als Vulkanisierungsbeschleuniger
wurden weiterhin zu der Gummimischung in einem Banbury-Mischer hinzugefügt, um eine
Gummiprobe über
eine Querverbindungsreaktion bei 160° C für eine Zeitdauer von 20 min.
zu erstellen.
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Die
individuellen Inhaltsstoffe, die bei diesem Beispiel verwendet wurden,
sind in der nachfolgenden Tabelle 1-1 gelistet.
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Vergleichsbeispiel 2
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Eine
Gummiprobe wurde auf dieselbe Art und Weise wie im Vergleichsbeispiel
1 erstellt, außer
dass 5 Mass.-Ant. Bis–(3-Triethoxysilyl)-Propyl-Tetrasulfid
(Si69) als Silan-Kopplungsmittel
und 10 Mass.-Ant. Zinkeinkristalle weiterhin zu der Mischung hinzugefügt wurden.
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Diese
Zinkeinkristalle waren nadelförmiges
Zink, das Dendrite aufweist.
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Die
individuellen Inhaltsstoffe, die bei diesem Beispiel verwendet wurden,
sind in der nachfolgenden Tabelle 1-1 gelistet.
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Vergleichsbeispiel 3
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Eine
Gummiprobe wurde auf dieselbe Art und Weise wie im Vergleichsbeispiel
1 erstellt, außer
dass 5 Mass.-Ant. Bis-(3-Trietoxysilyl)-Propyl-Tetrasulfid (Si69)
als Silan-Kopplungsmittel
und 20 Mass.-Ant. Zinkeinkristalle weiterhin zu der Mischung hinzugefügt wurden.
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Die
individuellen Inhaltsstoffe, die bei diesem Beispiel verwendet wurden,
sind in der nachfolgenden Tabelle 1-1 gelistet.
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Vergleichsbeispiel 4
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Eine
Gummiprobe wurde auf dieselbe Art und Weise wie im Vergleichsbeispiel
1 erstellt, außer
dass 5 Mass.-Ant. Bis-(3-Trietoxysilyl)-Propyl-Tetrasulfid (Si69)
als Silan-Kopplungsmittel
und 30 Mass.-Ant. Zinkeinkristalle des Weiteren zu der Mischung
hinzugefügt
wurden.
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Die
individuellen Inhaltsstoffe, die bei diesem Beispiel verwendet wurden,
sind in der nachfolgenden Tabelle 1-2 gelistet.
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Vergleichsbeispiel 5
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Eine
Gummiprobe wurde auf dieselbe Art und Weise wie im Vergleichsbeispiel
1 erstellt, außer
dass 10 Mass.-Ant. Aramid-Stapelfasern mit einer Länge von
0,7 ± 0,1
mm, 5 Mass.-Ant.
Bis-(3-Trietoxisilyl)-Propyl-Tetrasulfid (Si69) als Silan-Kopplungsmittel
und 20 Mass.-Ant.
Zinkeinkristalle des Weiteren zu der Mischung hinzugefügt wurden.
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Die
individuellen Inhaltsstoffe, die bei diesem Beispiel verwendet wurden,
sind in der nachfolgenden Tabelle 1-2 gelistet.
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Vergleichsbeispiel 6
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Eine
Gummiprobe wurde auf dieselbe Art und Weise wie im Vergleichsbeispiel
1 erstellt, außer
dass 20 Mass.-Ant. Aramid-Stapelfasern mit einer Länge von
0,7 ± 0,1mm,
5 Mass.-Ant. Bis-(3-Trietoxysilyl)-Propyl-Tetrasulfid
(Si69) als Silan-Kopplungsmittel und 20 Mass.-Ant. Zinkeinkristalle weiterhin zu der
Mischung hinzugefügt
wurden.
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Die
individuellen Inhaltsstoffe, die bei diesem Beispiel verwendet wurden,
sind in der nachfolgenden Tabelle 1-2 gelistet.
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Vergleichsbeispiel 7
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Eine
Gummiprobe wurde auf dieselbe Art und Weise wie im Vergleichsbeispiel
1 erstellt, außer
dass 30 Mass.-Ant. Aramid-Stapelfasern mit einer Länge von
0,7 ± 0,1mm,
5 Mass.-Ant. Bis-(3-Trietoxysilyl)-Propyl-Tetrasulfid
(Si69) als Silan-Kopplungsmittel und 20 Mass.-Ant. Zinkeinkristalle weiterhin zu der
Mischung hinzugefügt
wurden.
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Die
individuellen Inhaltsstoffe, die bei diesem Beispiel verwendet wurden,
sind in der nachfolgenden Tabelle 1-2 gelistet. Tabelle 1-1: Grundlegende Zusammensetzung
der individuellen Inhaltsstoffe, die bei jedem der Vergleichsbeispiele
1 bis 3 verwendet wurden. (Einheit: Mass.-Ant.)
| Inhaltsstoffe | Vergleichsbeispiel
1 | Vergleichsbeispiel
2 | Vergleichsbeispiel
3 |
| Naturgummi | 40 | 40 | 40 |
| Styrol-Butadien-Vulkanisat | 40 | 40 | 40 |
| Butadien-Vulkanisat | 20 | 20 | 20 |
| Stapelfasern
(unbehandelt) | – | – | – |
| Silan-Kopplungsmittel | – | 5 | 5 |
| Zinkeinkristalle | – | 10 | 20 |
| Kohlenschwarz
N234 | 50 | 50 | 50 |
| Silica | 20 | 20 | 20 |
| ZnO | 2 | 2 | 2 |
| Stearinsäure | 3 | 3 | 3 |
| Alterungsschutzmittel | 2 | 2 | 2 |
| S | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| NS | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| DPG | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
Tabelle 1-2:
| Inhaltsstoffe | Vergleichsbeispiel 4 | Vergleichsbeispiel 5 | Vergleichsbeispiel 6 | Vergleichsbeispiel 7 |
| Naturgummi | 40 | 40 | 40 | 40 |
| Styrol-Butadien-Vulkanisat | 40 | 40 | 40 | 40 |
| Butadien-Vulkanisat | 20 | 20 | 20 | 20 |
| Stapelfasern
(unbehandelt) | – | 10 | 20 | 10 |
| Silan-Kopplungsmittel | 5 | 5 | 5 | 5 |
| Zinkeinkristalle | 30 | 20 | 20 | 20 |
| Kohlenschwarz N234 | 50 | 50 | 50 | 50 |
| Silica | 20 | 20 | 20 | 20 |
| ZnO | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Stearinsäure | 3 | 3 | 3 | 3 |
| Alterungsschutzmittel | 2 | 2 | 2 | 2 |
| S | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| NS | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| DPG | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
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Beispiel 1
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Zu
100 Mass.-Ant. Rohgummi einschließlich 40 Mass.-Ant. Naturgummi,
40 Mass.-Ant. Sty rol-Butadien-Vulkanisat und 20 Mass.-Ant. Butadien-Vulkanisat
wurden hinzugefügt:
5 Mass.-Ant. oberflächenbehandelte
Stapelfasern; 5 Mass.-Ant. Bis-(3-Trietoxxsilyl)-Propyl-Tetrasulfid (Si69)
als Silan-Kopplungsmittel; 10 Mass.-Ant. Metallseife ATM; 50 Mass.-Ant.
Kohlenschwarz N234; 20 Mass.-Ant. Silica; 2 Mass.-Ant. ZnO; 3 Mass.-Ant.
Stearinsäure;
und 2 Mass.-Ant. 2,2,4-Trimethyl-1,2-Dihydroquinolin RD als Alterungsschutzmittel in
einem Banbury-Mischer, gefolgt von dem Zusammenmischen aller Inhaltsstoffe
bei 140° C
für eine
Zeitdauer von 5 Minuten, um eine Gummimischung zu erstellen.
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2,0
Mass.-Ant. Schwefel als Vulkanisierungsmittel und 1,5 Mass.-Ant.
N-Butylbenzothiazol-Sulfonamid
(NS) und 0,2 Mass.-Ant. Diphenylguanidin DPG als Vulkanisierungsbeschleuniger
wurden des Weiteren zu der Gummimischung in einem Banbury-Mischer
hinzugefügt,
um eine Gummiprobe über
eine Querverbindungsreaktion bei 160 C für eine Zeitdauer von 20 min.
zu erstellen.
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Die
oberflächenbehandelten
Stapelfasern, die in diesem Beispiel verwendet wurden, waren Aramid-Stapelfasern
mit einer Länge
von 0,7 ± 0,1mm,
die mit mindestens einem Stoff ausgewählt von 0,7 Gew.-% Stearinsäure und
0,2 Gew.-% Schwefel relativ zum Gesamtgewicht der Stapelfasern oberflächenbehandelt
wurden.
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Die
in diesem Beispiel verwendeten Metallseife war ein ATM-Metallseifenprodukt
(s. 2), das kommerziell von der Firma M&B Green US erhältlich ist,
das Zinkeinkristalle mit Dendriten aufweist (s. 1).
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Individuelle
Inhaltsstoffe, die in diesem Beispiel verwendet wurden, sind in
den nachfolgenden Tabelle 2 gelistet.
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Beispiel 2
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Eine
Gummiprobe wurde auf dieselbe Art und Weise wie in Beispiel 1 erstellt,
außer
dass die Menge der zu der Mischung hinzugefügten Metallseife ATM 30 Mass.-Ant.
waren.
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Individuelle
Inhaltsstoffe, die in diesem Beispiel verwendet wurden, sind in
der nachfolgenden Tabelle 2 gelistet.
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Beispiel 3
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Eine
Gummiprobe wurde auf dieselbe Art und Weise wie in Beispiel 1 erstellt,
außer
dass die Menge der zu der Mischung hinzugefügten Metallseife ATM 50 Mass.-Ant.
waren.
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Beispiel 4
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Eine
Gummiprobe wurde auf dieselbe Art und Weise wie in Beispiel 1 erstellt,
außer
dass die Mengen für
die oberflächenbehandelten
Stapelfasern und die Metallseife ATM, die zu der Mischung zugefügt wurden, 10
Mass.-Ant. bzw. 30 Mass.-Ant. betrugen.
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Individuelle
Inhaltsstoffe, die in diesem Beispiel verwendet wurden, sind in
der nachfolgenden Tabelle 2 gelistet.
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Beispiel 5
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Eine
Gummiprobe wurde auf dieselbe Art und Weise wie in Beispiel 1 erstellt,
außer
dass die Mengen für
die oberflächenbehandelten
Stapelfasern und die Metallseife ATM, die zu der Mischung zugefügt wurden, 15
Mass.-Ant. bzw. 30 Mass.-Ant. betrugen. Tabelle 2: Grundlegende Zusammensetzung
von individuellen Inhaltsstoffen, die in jedem der Beispiele 1 bis 5
verwendet wurden. (Einheit: Mass.-Ant.)
| Inhaltsstoffe | Beispiel | Beispiel
2 | Beispiel
3 | Beispiel
4 | Beispiel
5 |
| Naturgummi | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 |
| Styrol-Butadien-Vulkanisat | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 |
| Butadien-Vulkanisat | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| Stapelfasern (unbehandelt) | 5 | 5 | 5 | 10 | 15 |
| Silan-Kopplungsmittel | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| ATM | 10 | 30 | 50 | 30 | 30 |
| Kohlenschwarz
N234 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
| Silica | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| ZnO | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Stearinsäure | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| Alterungsschutzmittel | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| S | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| NS | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| DPG | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
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Versuchsbeispiel
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Die
entsprechenden Gummiproben, die durch die obigen Vergleichsbeispiele
und Beispiele erstellt wurden, wurden einer Auswertung der physikalischen
Eigenschaften, wie z. B. Nässeeigenschaften
und/oder Schneeeigenschaften der Gummiproben gemäß den ASTM-Standards unterzogen, indem jede der
Proben als ein Reifenprofilgummi eines Reifenproduktes angepasst
und der Reifen an einem Kraftfahrzeug befestigt wurde. Die Ergebnisse
sind in der nachfolgenden Tabelle 3 dargestellt.
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Darüber hinaus
wurden die obigen Gummiproben ebenfalls hinsichtlich der Abriebfestigkeit
gemäß den ASTM-Standards
ausgewertet und die Ergebnisse sind ebenfalls in der nachfolgenden
Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 3: Vergleich der physikalischen
Eigenschaften der in den Vergleichsbeispielen 1 bis 7 und Beispielen 1
bis 5 erstellten Gummiproben
| Klasse | Nässeeigenschaft | Schneeeigenschaft | Abriebfestigkeit |
| Vergleichsbeispiel
1 | 100 | 100 | 100 |
| Vergleichsbeispiel
2 | 101 | 105 | 93 |
| Vergleichsbeispiel
3 | 103 | 109 | 85 |
| Vergleichsbeispiel
4 | 102 | 106 | 71 |
| Vergleichsbeispiel
5 | 102 | 108 | 75 |
| Vergleichsbeispiel
6 | 103 | 108 | 69 |
| Vergleichsbeispiel
7 | 100 | 110 | 61 |
| Beispiel
1 | 109 | 110 | 105 |
| Beispiel
2 | 111 | 116 | 103 |
| Beispiel
3 | 112 | 114 | 102 |
| Beispiel
4 | 113 | 115 | 102 |
| Beispiel
5 | 113 | 116 | 102 |
- * die Nässeeigenschaften
werden als Bremsweg dargestellt, der gemessen wurde, wenn ein Fahrzeug
auf einer nassen Fahrbahn bei auftretendem Aquaplaning abgebremst
wird. In Tabelle 3 wurden die gemessenen Werte für die Gummiproben aus den Vergleichsbeispielen
2 bis 7 und Beispielen 1 bis 5 relativ zu dem gemessenen Wert für die Gummiprobe
aus dem Vergleichsbeispiel 1, das als 100 definiert wurde, berechnet.
Dies bedeutet, dass wenn der Wert höher ist, die Nässeeigenschaften
verbessert sind.
- * die Schneeeigenschaften werden durch einen Bremsweg dargestellt,
der gemessen wurde, wenn man ein Fahrzeug auf einer schneebedeckten
Fahrbahn abbremst. In Tabelle 3 wurden die gemessenen Werte für die Gummiproben
aus den Vergleichsbeispielen 2 bis 7 und den Beispielen 1 bis 5
relativ zu dem gemessen Wert für
die Gummiprobe aus dem Vergleichsbeispiel 1, das als 100 definiert
wurde, berechnet. Dies bedeutet, dass wenn der Wert höher ist,
die Schneeeigenschaften verbessert sind.
- * die Abriebfestigkeit wird als ein Abriebwert dargestellt,
der durch den B.F. Goodrich-Abriebtest gemessen wurde. In Tabelle
3 wurden die gemessenen Werte für
die Gummiproben aus den Vergleichsbeispielen 2 bis 7 und den Beispielen
1 bis 5 relativ zu dem gemessenen Wert für die Gummiprobe aus dem Vergleichsbeispiel 1,
dass als 100 definiert wurde, berechnet. Dies bedeutet, dass wenn
der Wert höher
ist, die Abriebfestigkeit verbessert ist.
-
Verglichen
mit der Gummizusammensetzung unter Verwendung des nadelförmigen Zinks
mit Dendriten, die im Stand der Technik üblicher Weise bekannt sind,
insbesondere offenbart in den Vergleichsbeispielen 8 bis 10 der
japanischen Patentanmeldung Nr.
2003-206358 ,
wurden die Verbesserungen bei den physikalischen Eigenschaften und
Leistungen der Gummizusammensetzung, die im Beispiel 6 der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht ist, experimentell festgestellt.
-
Vergleichsbeispiel 8
-
Zu
100 Mass.-Ant. Rohgummi einschließlich 75 Mass.-Ant. Naturgummi
und 75 Mass.-Ant. Styrol-Butadien-Vulkanisat, wurden die folgenden
Materialien hinzugefügt:
5 Mass.-Ant. Bis-(3-Trietoxysilyl)-Propyl-Tetrasulfid (Si69) als
Silan-Kopplungsmittel; 5 Mass.-Ant. nadel förmiges ZnO mit Dendriten; 30
Mass.-Ant. Kohlenschwarz N234; 25 Mass.-Ant. Silica; 3 Mass.-Ant.
ZnO; 2 Mass.-Ant. Stearinsäure;
und 1 Mass.-Ant. 2,2,4-Trimethyl-1,2-Dihydroinolin RD als Alterungsschutzmittel
in einem Banbury-Mischer, gefolgt vom Zusammenmischen sämtlicher
Inhaltsstoffe bei 140° C
für die
Zeitdauer von 5 min., um eine Gummimischung zu erstellen.
-
1,0
Mass.-Ant. Schwefel als Vulkanisierungsmittel und 1,5 Mass.-Ant.
N-Butylbenzothiazol-Sulfonamid
NS und 1,0 Mass.-Ant. Diphenylguanidin DPG als Vulkanisierungsbeschleuniger
wurden des Weiteren zu der Gummimischung in einem Banbury-Mischer
hinzugefügt,
um eine Gummiprobe durch eine Querverbindungsreaktion bei 160° C für eine Zeitdauer
von 20 min. zu erstellen.
-
Die
individuellen Inhaltsstoffe, die in diesem Beispiel verwendet wurden,
sind in der nachfolgenden Tabelle 4 gelistet.
-
Vergleichsbeispiel 9
-
Eine
Gummiprobe wurde auf dieselbe Art und Weise wie im Beispiel 1 erstellt,
außer
dass die Menge an zu der Mischung hinzugefügten nadelförmigen ZnO 10 Mass.-Ant. war.
-
Die
individuellen Inhaltsstoffe, die bei diesem Beispiel verwendet wurden,
sind in der nachfolgenden Tabelle 4 aufgelistet.
-
Vergleichsbeispiel 10
-
Eine
Gummiprobe wurde auf dieselbe Art und Weise wie im Beispiel 1 erstellt,
außer
dass die Menge an zu der Mischung hinzugefügten nadelförmigen ZnO 30 Mass.-Ant. war.
-
Die
individuellen Inhaltsstoffe, die bei diesem Beispiel verwendet wurden,
sind in der nachfolgenden Tabelle 4 aufgelistet.
-
Beispiel 6
-
Zu
100 Mass.-Ant. Rohgummi einschließlich 75 Mass.-Ant. Naturgummi
und 75 Mass.-Ant. Styrol-Butadien-Vulkanisat wurden die folgenden
Materialien zugefügt:
5 Mass.-Ant. Bis-(3- Trietoxysilyl)-Propyl-Tetrasulfid
(Si69) als Silan-Kopplungsmittel; 30 Mass.-Ant. Kohlenschwarz N234;
25 Mass.-Ant. Silica; 3 Mass.-Ant. ZnO; 2 Mass.-Ant. Stearinsäure; 1 Massenanteil
2,2,4-Trimethyl-1,2-Dihydroquinolin RD als Alterungsschutzmittel;
5 Mass.-Ant. oberflächenbehandelte
Stapelfasern; und 30 Mass.-Ant. der Metallseife in einen Banbury-Mischer, gefolgt
vom Zusammenmischen sämtlicher
Inhaltsstoffe bei 140° C
für die
Dauer von 5 min., um eine Gummimischung zu erstellen.
-
1,0
Mass.-Ant. Schwefel als Vulkanisierungsmittel und 1,5 Mass.-Ant.
N-Butylbenzothiazol-Sulfonamid
NS und 1,0 Mass.-Ant. Diphenylguanidin DPG als Vulkanisierungsbeschleuniger
wurden des Weiteren zu der Gummimischung in einem Banbury-Mischer
hinzugefügt,
um eine Gummiprobe durch eine Querverbindungsreaktion bei 160° C für eine Zeitdauer
von 20 min. zu erstellen.
-
Die
in diesen Beispiel oberflächenbehandelten
Stapelfasern waren Aramid-Stapelfasern mit einer Länge von
0,7 ± 0,1mm,
die mit 0,7 Gew.-% Stearinsäure
und 0,2 Gew.-% Schwefel relativ zum Gesamtgewicht der Stapelfasern
oberflächenbehandelt
wurden. Die in diesem Beispiel verwendete Metallseife war 30 Mass.-Ant.
des von der Firma M&B
Green US kommerziell erhältlichen
ATM-Produkts, wie in Beispiel 1 verwendet.
-
Die
individuellen Inhaltsstoffe, die in diesem Beispiel verwendet wurden,
sind in der nachfolgenden Tabelle 4 gelistet.
-
Die
unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften einschließlich Dispersionseigenschaft,
Extrusionseigenschaft, Abriebfestigkeit und Schneeeigenschaften
der in den Vergleichsbeispielen 8 bis 10 und in Beispiel 6 bereitgestellten
Gummiproben wurden gemäß den ASTM-Standards bestimmt
und die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 4 dargestellt. Tabelle 4: Vergleich der physikalischen
Eigenschaften der in den Vergleichsbeispielen 8 bis 10 und in Beispiel 6
bereitgestellten Gummiproben
| Inhaltsstoffe | Vergleichsbeispiel 8 | Vergleichsbeispiel 9 | Vergleichsbeispiel 10 | Beispiel
6 |
| Naturgummi | 75 | 75 | 75 | 75 |
| SBR | 25 | 25 | 25 | 25 |
| Kohlenschwarz N234 | 30 | 30 | 30 | 30 |
| Silica | 25 | 25 | 25 | 25 |
| Silan-Kopplungsmittel | 5 | 5 | 5 | 5 |
| nadelförmiges ZnO | 5 | 10 | 30 | – |
| ZnO | 3 | 3 | 3 | 3 |
| Stearinsäure | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Alterungsschutzmittel | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Schwefel
(S) | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Vulkanisierungsbeschleuniger (NS) | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| Vulkanisierungsbeschleuniger (DPG) | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| ATM | – | – | – | 30 |
| Stapelfasern
(mit Oberflächenbehandlung) | – | – | – | 5 |
| Dispersionseigenschaft | 100 | 95 | 80 | 115 |
| Extrusionseigenschaft | 100 | 95 | 85 | 120 |
| Abriebfestigkeit | 100 | 90 | 75 | 110 |
| Schneeeigenschaften | 100 | 107 | 105 | 113 |
- * In der obigen Tabelle 4 bedeutet "–" kein Hinzufügen des entsprechenden Inhaltsstoffes
- * Die physikalischen Eigenschaften einschließlich Dispersionseigenschaft,
Extrusionseigenschaft, Abriebfestigkeit und Schneeeigenschaften
für die
Gummiproben aus dem Vergleichsbeispiel 9 und 10 und für Beispiel 6
wurden durch numerische Werte relativ zu dem Wert für die Gummiprobe
aus dem Vergleichsbeispiel 8 berechnet, wie als 100 definiert wurde.
Dies bedeutet, dass wenn die Werte höher sind, die physikalischen
Eigenschaften verbessert sind.
- * Die Dispersionseigenschaft wird durch Überprüfen einer Querschnittsfläche der
Gummimischung als ein Wert dargestellt, und ein höherer Wert
ist stärker
erwünscht.
- * Die Extrusionseigenschaft wird als gemessene Viskosität der Gummimischung
dargestellt, und ein höherer Wert
ist stärker
erwünscht.
- * Die Abriebfestigkeit wird durch einen Abriebwert der Gummiprobe
dargestellt, der durch den B.F. Goodrich-Abriebtest gemessen wird,
und ein höherer
Wert ist stärker
erwünscht.
- * Die Schneeeigenschaften werden als ein Bremsweg dargestellt,
der durch ein Verfahren mit folgenden Schritten gemessen wird: Verwenden
jedes der in den Vergleichsbeispielen 8 bis 10 und Beispiel 8 bereitgestellten Gummiprodukte
als ein Reifenprofilgummi; und Abbremsen eines Kraftfahrzeuges auf
einer schneebedeckten Fahrbahn nach dem Fahren des Kraftfahrzeugs
bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit.
-
In
der obigen Tabelle 4 wurden die gemessenen Werte für die Gummiproben
der Vergleichsbeispiele 9 und 10 und des Beispiels 6 relativ zu
dem gemessenen Wert für
die Gummiprobe des Vergleichsbeispiels 8 angegeben, das als 100
definiert wurde. Dies bedeutet, wenn der Wert höher ist, die Schneeeigenschaften
verbessert sind.
-
Wie
aus den Ergebnissen der obigen Tabelle 3 und 4 ersichtlich, wurde
dargelegt, dass die Stapelfasern, die mit ATM der vorliegenden Erfindung
sowie mit Schwefel und Stearinsäure
oberflächenbehandelt
wurden, die Affinitäten
zwischen den Inhaltsstoffen der Gummimischung verbessern können und
exzellente Ergebnisse bei den entsprechenden Fähigkeiten zeigen.
-
Wie
ausführlich
oben beschrieben ist die Gummizusammensetzung für Reifen gemäß der vorliegenden
Erfindung, die die oberflächenbehandelten
Stapelfasern und die Metallseife enthält, wirkungsvoll, um die Hafteigenschaften
des Reifens zu verbessern und darüber hinaus die physikalischen
Eigenschaften des Reifens wie z. B. Abriebfestigkeit, Dispersionseigenschaften,
Extrusionseigenschaften und Verarbeitbarkeit zu verbessern.
-
Während die
vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen
und Beispiele beschrieben wurde, versteht es sich für den einschlägigen Fachmann,
dass verschiedene Modifikationen und Variationen darin durchgeführt werden
können,
ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie er durch
die beigefügten
Ansprüche
definiert ist.