DE102007050627B4 - Verwendung einer kautschukzusammensetzung zur herstellung einer reifen-seitenwand - Google Patents
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Abstract
Verwendung einer Kautschukzusammensetzung zur Herstellung einer Reifen-Seitenwand, wobei die Kautschukzusammensetzung umfasst:- eine Kautschukkomponente, die- nicht weniger als 15 Gew.-% eines mit einer Zinnverbindung terminal-modifizierten Dienkautschuks mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts vor Modifizierung von 150000 bis 400000,- einen Füllstoff und- eine Verbindung der folgenden allgemeinen Formel (1) in einer Menge von 0,5 bis 5 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Kautschukkomponente, enthält:worin R in der Formel eine Benzylgruppe darstellt, und n eine ganze Zahl von 3 bis 12 darstellt.
Description
- VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
- Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht die Priorität der früheren
Japanischen Patentanmeldung Nr. 2006-294091 - HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen-Seitenstreifen bzw. eine Reifen-Seitenwand zur Verwendung als Seitenstreifenkautschuk bzw. Seitenwandkautschuk eines Luftreifens.
- Beschreibung des verwandten technischen Gebiets
- In den letzten Jahren ist bei Luftreifen zunehmend eine Verbesserung der Eigenschaft eines niedrigen Brennstoffverbrauchs gewünscht worden. Um diesen Bedarf zu erfüllen, ist ein terminal-modifizierter Dienkautschuk entwickelt worden (siehe Japanische Anmeldung.
JP S61103904 A - Um jedoch die Eigenschaft eines niedrigen Brennstoffverbrauchs zu verbessern, ist es notwendig, dass die Zahl der Enden erhöht wird, und dass eine größere Menge eines Modifizierungsmittels dazugegeben wird. Aus diesem Grund wird im Allgemeinen ein Dienkautschuk mit vermindertem Molekulargewicht verwendet. Weiterhin ist für den terminal-modifizierten Dienkautschuk die Dispergierbarkeit des Füllstoffs aufgrund der Einwirkung des Modifizierungsmittels auf die Enden verbessert. Diese bewirken in einer Kautschukzusammensetzung für eine Reifen-Seitenwand, die einen dazugegebenen terminal-modifizierten Dienkautschuk enthält, eine Verminderung der Härte. Dies führt nachteiligerweise zu einer minderwertigen Fahrstabilität.
- Wenn zum Ausgleich einer solchen Härteverminderung versucht wird, die Härte mit einer herkömmlichen Technik zu erhöhen, wie zum Beispiel durch eine Erhöhung des Füllstoffs oder eine Verminderung der Ölmenge, besteht die Tendenz, dass die Eigenschaft eines niedrigen Brennstoffverbrauchs verschlechtert wird. Dies führt zu einer Verminderung der durch Verwendung des terminal-modifizierten Dienkautschuks bewirkten Verbesserung der Eigenschaft eines niedrigen Brennstoffverbrauchs.
- Andererseits ist auch eine andere Maßnahme denkbar, bei der zur Verbesserung der Härte die Vernetzungsdichte durch eine Erhöhung der Schwefelmenge als Vulkanisiermittel erhöht wird. In diesem Fall ist die Biegeermüdungseigenschaft aufgrund der Erhöhung der Vernetzungsdichte vermindert, obwohl die Härte und die Eigenschaft eines niedrigen Brennstoffverbrauchs gemeinsam erhältlich sind (kompatibel sind).
- Nebenbei ist als eine Kautschukzusammensetzung, die herkömmlicherweise in dem Laufstreifen eines Reifens oder dergleichen verwendet wird, eine solche bekannt, die durch Zugabe von 1,6-Bis(N,N'-dibenzylthiocarbamoyldithio)-hexan als Vulkanisiermittel zu einem Dienkautschuk erhalten wird (siehe Japanische Anmeldungen
JP 2001002833 A JP 2004256792 A JP 2005263892 A JP 2006045471 A - Die Japanische Anmeldung
JP 2002036832 A - Die Druckschrift
WO 02/102 890 A1 - ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf das Vorstehende fertiggestellt. Es ist daher ein Ziel der Erfindung, eine Kautschukzusammensetzung zur Herstellung einer Reifen-Seitenwand zu verwenden, womit die Verminderung der Härte aufgrund der Verwendung eines terminal-modifizierten Dienkautschuks unterdrückt werden kann, und womit die Eigenschaft eines niedrigen Brennstoffverbrauchs und Fahrstabilität gemeinsam ohne Verlust der Biegeermüdungseigenschaften erzielt werden können.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Kautschukzusammensetzung wie in Patentanspruch 1 definiert zur Herstellung einer Reifen-Seitenwand verwendet.
- Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es durch Verwendung eines terminal-modifizierten Dienkautschuks mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts vor Modifizierung von 150000 bis 400000 und Verwendung des spezifischen Vulkanisiermittels in Kombination möglich, die Härte zu verbessern, ohne die Wirkung der Verbesserung der Eigenschaft eines niedrigen Brennstoffverbrauchs aufgrund des terminal-modifizierten Dienkautschuks zu beeinträchtigen, und ohne die Biegeermüdungseigenschaften zu verschlechtern. Es ist daher möglich, eine Kompatibilität zwischen der Eigenschaft eines niedrigen Brennstoffverbrauchs und Fahrstabilität zu erzielen.
- AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
- Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffende Punkte ausführlich beschrieben.
- Eine Kautschukkomponente in einer erfindungsgemäß verwendeten Kautschukzusammensetzung enthält einen terminal-modifizierten Dienkautschuk mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts vor Modifizierung von 150000 bis 400000. Der Typ eines solchen terminal-modifizierten Dienkautschuks ist nicht besonders eingeschränkt. Es können Butadienkautschuk (BR, wie z.B. BR mit hohem cis-Gehalt mit einem cis-1,4-Bindungsgehalt von 90% oder mehr, oder BR, der syndiotaktisches 1,2-Polybutadien (SPB) enthält), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Naturkautschuk (NR), Isoprenkautschuk (IR), Styrol/Isopren-Copolymer-Kautschuk, Butadien/Isopren-Copolymer-Kautschuk und dergleichen erwähnt werden. Bevorzugter sind SBR und BR, und noch bevorzugter ist BR.
- Erfindungsgemäß werden als Modifizierungsmittel an den Polymerenden der terminal-modifizierten Dienkautschuke Zinnverbindungen verwendet. Aminobenzophenonverbindungen, Isocyanatverbindungen, Diglycidylaminverbindungen, cyclische Iminverbindungen, Alkoxysilanhalogenidverbindungen, Glycidoxypropylmethoxysilanverbindungen, Neodymverbindungen und dergleichen können als ähnliche, nicht erfindungsgemäße Modifizierungsmittel erwähnt werden.
- Bei den zu verwendenden terminal-modifizierten Dienkautschuken ist das Zahlenmittel des Molekulargewichts (Mn) des Polymers vor Modifizierung 150000 bis 400000, bevorzugter 150000 bis 250000. Wenn das Mn weniger als 150000 beträgt, kann eine ausreichende Festigkeit nicht erzielt werden. Wenn umgekehrt das Mn 400000 überschreitet, ist der Kautschuk hinsichtlich der Verbesserung der Eigenschaft eines niedrigen Brennstoffverbrauchs minderwertig. Wenn weiterhin die Polymermoleküle miteinander aufgrund der terminalen Modifizierung verbunden sind, was zu einem zweifachen oder dreifachen Molekulargewicht führt, ist die Verarbeitung hiervon schwierig durchzuführen. Das Zahlenmittel des Molekulargewichts (Mn) ist hier der mittels GPC (Gelpermeationschromatographie) gemessene Wert in einem Lösungsmittel: THF (Tetrahydrofuran) und bei 40°C.
- Die Kautschukkomponente enthält den terminal-modifizierten Dienkautschuk in einer Menge von 15 Gew.-% oder mehr. Wenn der Gehalt weniger als 15 Gew.-% beträgt, kann die Eigenschaft eines niedrigen Brennstoffverbrauchs nicht verbessert werden. Der Gehalt beträgt bevorzugter 20 Gew.-% oder mehr. Die Kautschukkomponente kann einen terminal-modifizierten Dienkautschuk alleine enthalten (d.h. in einer Menge von 100 Gew.-%). Alternativ kann sie ein Gemisch mit anderen Dienkautschuken sein, die nicht terminal-modifiziert sind. Derartige andere Dienkautschuke sind nicht besonders eingeschränkt. Beispiele hierfür können Naturkautschuk, Isoprenkautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk und Butadienkautschuk sein. Diese können allein oder in einer Kombination zweier oder mehrerer davon eingemischt werden. Ein besonders bevorzugtes Beispiel hierfür ist ein Gemisch von terminal-modifiziertem BR und unmodifiziertem NR oder ein Gemisch von terminal modifiziertem BR und unmodifiziertem NR und/oder BR. Das heißt, die Kautschukkomponente beinhaltet bevorzugt 20 bis 70 Gew.-Teile terminal-modifizierten BR und 80 bis 30 Gew.-Teile unmodifizierten NR und/oder BR.
- Als die Füllstoffe in der erfindungsgemäß verwendeten Kautschukzusammensetzung können verschiedene verstärkende Füllstoffe verwendet werden, wie z.B. Carbon Black bzw. Ruß, Silica, Ton und Calciumcarbonat. Bevorzugt werden Carbon Black, Silica oder eine Kombination von Carbon Black und Silica verwendet.
- Die Menge des zuzugebenden Füllstoffs ist nicht besonders eingeschränkt. Jedoch beträgt diese allgemein 20 bis 80 Gew.-Teile, bevorzugter 30 bis 60 Gew.-Teile, pro 100 Gew.-Teilen der Kautschukkomponente.
- Zu der erfindungsgemäß verwendeten Kautschukzusammensetzung ist als Vulkanisiermittel die Verbindung der allgemeinen Formel (1) gegeben. Das Vulkanisiermittel zeigt eine relativ lange Molekülkettenvernetzung zwischen Polymermolekülen. Aus diesem Grund kann es vernetzen, während Flexibilität gegeben ist. Es ist daher möglich, die Verminderung der Härte der Kautschukzusammensetzung aufgrund der Verwendung eines terminal-modifizierten Dienkautschuks mit einem relativ kleinen Molekulargewicht vor Modifizierung durch mäßige Vernetzung mit dem Vulkanisiermittel wiederherzustellen. Dies ermöglicht die Verbesserung der Fahrstabilität. Unter diesem Gesichtspunkt ist n in der Formel bevorzugt 4 bis 12, bevorzugter 4 bis 10. Spezifisch ist die Verbindung bevorzugt 1,6-Bis(N,N'-di-benzylthiocarbamoyldithio)-hexan oder 1,10-Bis(N,N'-dibenzyl-thiocarbamoyldithio)-decan. Besonders bevorzugt ist 1,6-Bis(N,N'-dibenzylthiocarbamoyldithio)-hexan.
- Die Verbindung wird in einem Verhältnis von 0,5 bis 5 Gew.-Teilen, pro 100 Gew.-Teilen der Kautschukkomponente, zugegeben. Es ist bevorzugter, diese in einem Verhältnis von 0,5 bis 3 Gew.-Teilen zuzugeben. Wenn die Menge der zuzugebenden Verbindung weniger als 0,5 Gew.-Teile ist, ist es nicht möglich, die Fahrstabilität zu verbessern. Wenn umgekehrt die Menge 5 Gew.-Teile überschreitet, wird die Biegeermüdungseigenschaft vermindert.
- Zu der erfindungsgemäß verwendeten Kautschukzusammensetzung können, abgesehen von den vorstehenden Komponenten, verschiedene Additive zugegeben werden, die üblicherweise in einer Kautschukzusammensetzung für eine Reifen-Seitenwand verwendet werden, wie zum Beispiel ein Antioxidationsmittel, Zinkweiß, Stearinsäure, ein Weichmacher, Schwefel und ein Vulkanisierbeschleuniger.
- Die die voranstehenden Komponenten enthaltende Kautschukzusammensetzung wird als Seitenwandkautschuk eines Luftreifens verwendet. Insbesondere wird sie als Kautschukzusammensetzung zur Bildung des Seitenwandkautschuks, der sich an der Außenseite der Karkasse an jedem der Seitenwandteile befindet, in einem Luftreifen verwendet, welcher ein linkes und rechtes Paar von Wulstbereichen und Seitenwandbereichen bzw. -teilen aufweist, wobei sich ein Laufstreifenbereich über beide Seitenwandteile erstreckt, und der eine darüber gelegte Karkasse aufweist, deren gegenüber liegende Enden an einem Paar von Wulstbereichen eingreifen.
- Die Reifen kann gemäß einem üblichen Verfahren hergestellt werden. Das heißt, die Kautschukzusammensetzung wird in einer Mischvorrichtung, wie zum Beispiel einer Walze oder einem Mischer, gemischt. Anschließend wird die resultierende schichtartige Zusammensetzung gemäß einem üblichen Vulkanisierformverfahren an der Außenseite der Karkasse angeordnet. Als Ergebnis wird ein Seitenwandkautschuk gebildet, wobei man einen Luftreifen erhält.
- BEISPIELE
- Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung mittels Beispielen beschrieben, die nicht als den Umfang der Erfindung einschränkend angesehen werden sollen.
- Unter Verwendung eines Banbury-Mischers wurden jeweilige Kautschukzusammensetzungen für Seitenstreifen der Beispiele und Vergleichsbeispiele gemäß den in Tabelle 1 unten gezeigten Formulierungen hergestellt. Die jeweiligen Komponenten in Tabelle 1 sind die Folgenden.
- Terminal-modifizierter BR: mit einer Zinnverbindung modifizierter BR („BR1250H“, hergestellt von ZEON Corp., Zahlenmittel des Molekulargewichts vor Modifizierung = 200000), NR: Naturkautschuk, RSS #3,
BR mit hohem cis-Anteil: unmodifizierter BR mit einem cis-1,4-Bindunsganteil von 98% („BR150“, hergestellt von UBE Industries Ltd., Zahlenmittel des Molekulargewichts = 200000), CB: Carbon Black N550 („SEAST SO“, hergestellt von TOKAI CARBON Co., Ltd.),
Schwefel: 5% ölbehandelter pulverförmiger Schwefel („Sulfur 150 mesh“, hergestellt von Hosoi Chemical Industry Co., Ltd.),
Vulkanisiermittel (1): 1,6-Bis(N,N'-dibenzylthiocarbamoyldi-thio)-hexan („KA9188“, hergestellt von Bayer). - Zu jeder Kautschukzusammensetzung wurde als gemeinsame Formulierung 10 Gew.-Teile eines Mineralöls (Aromaöl, „X-140“, hergestellt von JOMO), 2 Gew.-Teile eines Antioxidationsmittels (N-Phenyl-N-(1,3-dimethylbutyl)-p-phenylendiamin), 2 Gew.-Teile Stearinsäure („Industrielle Stearinsäure“, hergestellt von Kao Corp.), 3 Gew.-Teile Zinkoxid („Zinkweiß Nr. 1“, hergestellt von Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.), 2 Gew.-Teile Paraffinwachs, hergestellt von Nippon Seiro Co., Ltd., und 1,5 Gew.-Teile eines Vulkanisierbeschleunigers (N-Tetrabutyl-2-benzothiazolsulphenamid) gegeben, pro 100 Gew.-Teile der Kautschukkomponente.
- Für jede Kautschukzusammensetzung wurde eine Vulkanisierung bei 160°C für 30 Minuten durchgeführt, um ein Teststück zu einer vorbestimmten Form zu formen. Unter Verwendung des resultierenden Teststücks wurden der Verlustfaktor (tan δ), die Härte und die Biegeermüdungseigenschaft wie folgt gemessen. Unter Verwendung jeder Kautschukzusammensetzung als Kautschukzusammensetzung für einen Seitenstreifen wurde ein Luftradialreifen 205/65R15 gemäß einem üblichen Verfahren hergestellt. Dann wurde die Fahrstabilität auf die folgende Weise bewertet.
tan δ: Gemäß JIS K-6394 wird der Verlustfaktor tan δ unter den Bedingungen einer Temperatur von 50°C, einer statischen Verwindung von 5%, einer dynamischen Verwindung von 1% und einer Frequenz von 50 Hz gemessen. Er wird als Indexwert ausgedrückt, wobei der Wert von Vergleichsbeispiel 1 als 100 genommen wird. Ein kleinerer Indexwert zeigt einen kleineren tan δ und eine bessere Eigenschaft bzgl. eines niedrigen Brennstoffverbrauchs an. - Härte: Gemäß JIS K-6253 wird die Härte mittels eines Typ A Durometers (A-Modell) bei 80°C gemessen. Sie wird als Indexwert ausgedrückt, wobei der Wert von Vergleichsbeispiel 1 als 100 genommen wird. Ein kleinerer Indexwert zeigt eine niedrigere Härte an.
- Fahrstabilität: Ein 2000-cc FF-Auto wird mit vier Luftreifen ausgestattet und bei hoher Geschwindigkeit auf trockener Fahrbahn fahren gelassen. Dabei wird das Gefühl als Indexwert angegeben, wobei der Wert von Vergleichsbeispiel 1 als 100 genommen wird. Ein größerer Indexwert zeigt eine bessere Fahrstabilität an.
- Biegeermüdungseigenschaft: Gemäß JIS K-6260 wird ein Rissbildungstest durchgeführt. Die Zahl der Biegezyklen, bis ein Riss/Bruch auftritt, wird als Indexwert ausgedrückt, wobei der Wert von Vergleichsbeispiel 1 als 100 genommen wird. Ein größerer Indexwert zeigt eine bessere Biegeermüdungseigenschaft an. Tabelle 1
Bsp. 1 Bsp. 2 Vergl.-Bsp. 1 Vergl.-Bsp. 2 Vergl.-Bsp. 3 Vergl.-Bsp. 4 Vergl.-Bsp. 5 Vergl. - Bsp. 6 Zusammensetzung (Gew. - Teile) NR 40 40 40 40 40 40 40 40 Terminal-modifizierter BR 30 60 30 30 30 30 10 BR mit hohem cis-Anteil 30 60 30 30 30 30 50 CB 50 50 50 50 50 56 50 50 Schwefel 2 2 2 2 2 2 2,5 2 Vulkanisiermittel (1) 0,5 1 0,2 0,5 tan δ 90 85 100 90 90 100 90 100 Härte 100 100 100 95 97 100 100 102 Fahrstabilität 100 100 100 90 98 100 100 99 Biegeermüdungseigenschaft 110 115 100 118 113 80 75 95 - Wie in Tabelle 1 gezeigt ist, war im Verhältnis zu Vergleichsbeispiel 1, bei dem unmodifizierter BR alleine als BR verwendet wurde, in Vergleichsbeispiel 2, bei dem ein Teil des unmodifizierten BR lediglich durch terminal-modifizierten BR ausgetauscht war, die Eigenschaft eines niedrigen Brennstoffverbrauchs hervorragend, die Härte war jedoch vermindert, und die Fahrstabilität war minderwertig. In Vergleichsbeispiel 4, bei dem Carbon Black in erhöhter Menge vorlag, um die Verminderung der Härte zu unterdrücken, war die Verbesserungswirkung der Eigenschaft eines niedrigen Brennstoffverbrauchs aufgrund der Verwendung des terminal-modifizierten BR beeinträchtigt. Dagegen war in Vergleichsbeispiel 5, bei dem Schwefel in erhöhter Menge verwendet wurde, um die Verminderung der Härte zu unterdrücken, die Eigenschaft eines niedrigen Brennstoffverbrauchs beibehalten, und die Härte war auch wiedergewonnen, jedoch war die Biegeermüdungseigenschaft vermindert.
- Im Gegensatz dazu war in den Beispielen 1 und 2, in denen jeweils zu dem terminal-modifizierten BR mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts vor Modifizierung von 150000 bis 400000 das Vulkanisiermittel (1) zugegeben worden war, die Eigenschaft eines niedrigen Brennstoffverbrauchs verbessert im Verhältnis zu Vergleichsbeispiel 1. Zudem wurde eine derartige Verminderung der Härte wie in Vergleichsbeispiel 2 nicht verursacht, und die Fahrstabilität wurde beibehalten. Im Ergebnis wurden die Eigenschaft des niedrigen Brennstoffverbrauchs und die Fahrstabilität gemeinsam erhalten. Weiterhin war auch die Biegeermüdungseigenschaft hervorragend.
- Wie in Vergleichsbeispiel 3 gezeigt ist, waren, wenn die Menge des zugegebenen Vulkanisiermittels (1) gering war, die Rückgewinnung der Härte und die Fahrstabilitätsverbesserungswirkung unzureichend. Wenn dagegen die Menge des zugegebenen terminal-modifizierten BR gering war, wie in Vergleichsbeispiel 6, war es nicht möglich, die Wirkung der Verbesserung der Eigenschaft eines niedrigen Brennstoffverbrauchs zu erhalten.
- Die Erfindung ist bevorzugt für verschiedene Luftreifen verwendbar, einschließlich einem Luftreifen für einen Personenkraftwagen.
Claims (3)
- Verwendung einer Kautschukzusammensetzung zur Herstellung einer Reifen-Seitenwand, wobei die Kautschukzusammensetzung umfasst: - eine Kautschukkomponente, die - nicht weniger als 15 Gew.-% eines mit einer Zinnverbindung terminal-modifizierten Dienkautschuks mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts vor Modifizierung von 150000 bis 400000, - einen Füllstoff und - eine Verbindung der folgenden allgemeinen Formel (1) in einer Menge von 0,5 bis 5 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Kautschukkomponente, enthält:
- Verwendung einer Kautschukzusammensetzung zur Herstellung einer Reifen-Seitenwand nach
Anspruch 1 , worin der terminal-modifizierte Dienkautschuk ein terminal-modifizierter Butadien-Kautschuk ist. - Verwendung einer Kautschukzusammensetzung zur Herstellung einer Reifen-Seitenwand nach
Anspruch 1 , worin die Verbindung der allgemeinen Formel (1) 1,6-Bis(N,N'-dibenzylthiocarbamoyldithio)-hexan ist.
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