DE102008039101A1

DE102008039101A1 - Fahrzeugreifen

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Publication number: DE102008039101A1
Application number: DE102008039101A
Authority: DE
Inventors: René Jean Zimmer; Hans-Bernd Fuchs; Georges Koster; Claude Ernest Felix Boes; Wolfgang Albert Lauer
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 2007-09-20
Filing date: 2008-08-21
Publication date: 2009-04-09
Also published as: BRPI0803566A2; US20100076126A1; US20090082495A1; US7897664B2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Reifen mit einer Komponente die mindestens ein Elastomer, das olefinische Ungesättigtheit enthält, und eine Verbindung der Formel I und/oder eine Verbindung einer tautomeren Form der Verbindung der Formel I aufweist, $F1 wobei R1, R3, R4, R5, R6 und R8 jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, ein Alkylrest, ein Arylrest, ein Halogen, substituierter oder unsubstituierter Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel ist; R2 Wasserstoff, ein Alkylrest, ein Arylrest oder nicht vorhanden ist; R7 substituierter oder unsubstituierter Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel oder ein Halogen ist; R9, R10, R11 und R12 jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkylrest, ein Arylrest, ein Halogen, ein Nitrorest, substituierter oder unsubstituierter Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel ist; und X Sauerstoff, Schwefel oder Stickstoff ist.

Description

Stand der Technik
Reifen weisen vielfach Zeichenmarkierungen wie Handelsmarken auf. Diese Zeichen werden typischerweise während der Reifenformgebung direkt in die Gummiseitenwand eingeformt. Die Zeichen können erhabene Beschriftung oder auch andere Formen sein und können bei Bedarf mit weißen Pigmenten oder anderen Farbstoffen in der Gummimischung eingefärbt werden.
Es ist manchmal erwünscht, Zeichen direkt an einem bereits geformten und vulkanisierten Reifen anzubringen, typischerweise im Seitenwandbereich. Dazu sind bereits verschiedene Beschichtungen, Tinten oder Farben beschrieben worden, um solche Zeichen zu bilden. Nachteilig bei diesem Ansatz ist die bisher inakzeptabel schlechte Haftung oder Haltbarkeit solcher Beschichtungen oder Zeichen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Reifen mit Zeichen auf einer Reifenseitenwandfläche bereitzustellen, bei dem die Zeichen eine verbesserte Haltbarkeit aufweisen. Vorzugsweise sollen die aufgebrachten Zeichen dabei auf den bereits geformten und vulkanisierten Reifen aufgebracht werden können.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrzeugreifen nach Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reifen, insbesondere einen Luftreifen, mit einer Komponente, die mindestens ein Elastomer, das olefinische Ungesättigtheit enthält, und eine Verbindung der Formel I aufweist.
In der Verbindung der Formel I ist dabei R₁, R₃, R₄, R₅, R₆ und R₈ jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, ein Alkylrest, ein Arylrest, ein Halogen, substituierter oder unsubstituierter Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel; R₂ Wasserstoff, ein Alkylrest, ein Arylrest oder nicht vorhanden; R₇ substituierter oder unsubstituierter Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel oder ein Halogen; R₉, R₁₀, R₁₁ und R₁₂ jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, ein Alkylrest, ein Arylrest, ein Halogen, ein Nitrorest, substituierter oder unsubstituierter Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel; und X Sauerstoff, Schwefel oder Stickstoff.
Die Komponente des beispielsweise selbst-lumineszierenden Luftreifens umfasst, wie ausgeführt, vulkanisierbare Kautschuke oder Elastomere, die olefinische Ungesättigtheit enthalten. Der Ausdruck „Kautschuk oder Elastomer, der bzw. das olefinische Ungesättigtheit enthält" soll sowohl Naturkautschuk und seinen verschiedenen Roh- und Regeneratformen als auch verschiedene Synthesekautschuke umfassen. In der Beschreibung dieser Erfindung werden die Begriffe "Kautschuk", "Gummi" und "Elastomer", austauschbar verwendet werden, wenn nicht anderweitig angegegben. Die Begriffe „Kautschukzusammensetzung", „gemischter Kautschuk" und „Gummimischung" werden austauschbar verwendet, um auf Kautschuk, der mit verschiedenen Inhaltsstoffen und Materialien vermischt oder gemischt worden ist, zu verweisen. Repräsentative synthetische Polymere sind die Homopolymerisationsprodukte von Butadien und seine Homologe und Derivate, beispielsweise Methylbutadien, Dimethylbutadien und Pentadien, sowie Copolymere, wie etwa die aus Butadien oder seinen Homologen oder Derivaten mit anderen ungesättigten Monomeren gebildeten. Unter letzteren sind Acetylene, beispielsweise Vinylacetylen; Olefine, beispielsweise Isobutylen, das mit Isopren copolymerisiert, um Butylkautschuk zu bilden; Vinylverbindungen, beispielsweise Acrylsäure, Acrylnitril (die mit Butadien polymerisieren, um NBR zu bilden), Methacrylsäure und Styrol, wobei die letztgenannte Verbindung mit Butadien polymerisiert, um SBR zu bilden, sowie Vinylester und verschiedene ungesättigte Aldehyde, Ketone und Ether, z. B. Acrolein, Methylisopropenylketon und Vinylethylether. Spezifische Beispiele für Synthesekautschuke umfassen Neopren (Polychloropren), Polybutadien (einschließlich cis-1,4-Polybutadien), Polyisopren (einschließlich cis-1,4-Polyisopren), Butylkautschuk, Chlorbutylkautschuk, Brombutylkautschuk, Styrol-Isopren-Butadien-Kautschuk, Copolymere von 1,3-Butadien oder Isopren mit Monomeren, wie etwa Styrol, Acrylnitril und Methylmethacrylat, sowie Ethylen-Propylen-Terpolymere, auch als Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM) bekannt, und insbesondere Ethylen-Propylen-Dicyclopentadien-Terpolymere. In anderen Ausführungsformen sind der Kautschuk oder die Elastomere ausgewählt aus Naturkautschuk (NR), epoxidiertem Naturkautschuk (ENR), synthetischem Polyisopren (IR), Polychloroprenkautschuk (CR), Polybutadien (BR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Isopren-Butadien-Kautschuk (IBR), Styrol-Isopren-Butadien-Kautschuk (SIBR), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), Isobutylen-Isopren-Kautschuk (IIR, Butylkautschuk), chloriertem Isobutylen-Isopren-Kautschuk (CIIR, Chlorbutylkaut-schuk), bromiertem Isobutylen-Isopren-Kautschuk (BIIR, Brombutylkautschuk), Acrylnitril-Isopren-Kautschuk (NIIR), Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), Urethankautschuk (EU) und Methylsilikonkautschuken (MQ, VMQ, PVMQ, FMQ).
In einer Ausführungsform enthält die Kautschukzusammensetzung einen Kautschuk oder ein Elastomer, das eine olefinische Ungesättigtheit sowie eine zusätzliche funktionelle Gruppe enthält, wobei die zusätzliche funktionelle Gruppe mit den nachstehend beschriebenen schwefelhaltigen Organosiliziumverbindungen von Formel III reaktiv ist. Repräsentative funktionelle Gruppen umfassen Halogene, wie etwa Cl und Br, Alkoxygruppen, wie etwa Methoxygruppen, und Pseudohalogene, wie etwa -SCN.
In einer anderen Ausführungsform enthält das die olefinische Ungesättigtheit enthaltende Elastomer ein siloxy-endständiges Polymer, wie etwa ein siloxy-endständiges Styrol-Butadien-Copolymer, ein siloxy-endständiges Isopren-Butadien-Copolymer oder ein siloxy-endständiges Styrol-Isopren-Butadien-Terpolymer.
Der Kautschuk kann aus mindestens zwei dienbasierten Kautschuken bestehen. Bevorzugt wird eine Kombination von zwei oder mehr Kautschuken eingesetzt, wie etwa cis-1,4-Polyisoprenkautschuk (natürlich oder synthetisch, wobei natürlich bevorzugt wird), 3,4-Polyisoprenkautschuk, Styrol-Isopren-Butadien-Kautschuk, durch Emulsions- und Lösungspolymerisation gewonnene Styrol-Butadien-Kautschuke, cis-1,4-Polybutadienkautschuke und durch Emulsionspolymerisation hergestellte Butadien-Acrylnitril-Copolymere.
In einer Ausführungsform wird ein durch Emulsionspolymerisation gewonnenes Styrol-Butadien (E-SBR) verwendet, das einen relativ konventionellen Styrolgehalt von 20 bis 28 Prozent gebundenem Styrol hat, oder, für manche Anwendungen, ein E-SBR mit einem mittleren bis relativ hohen Gehalt an gebundenem Styrol, nämlich einem Gehalt an gebundenem Styrol von 30 bis 45 Prozent.
Der relativ hohe Styrolgehalt von 30 bis 45 für das E-SBR erweist sich als günstig zum Zweck der Verbesserung der Traktion oder Rutschfestigkeit einer Reifenlauffläche. Das Vorhandensein des E-SBR selbst wird als hilfreich für eine verbesserte Verarbeitbarkeit des unvulkanisierten Elastomerzusammensetzungsgemischs erachtet, insbesondere im Vergleich zu Verwendung eines durch Lösungspolymerisation hergestellten SBR (S-SBR).
Mit durch Emulsionspolymerisation hergestelltem E-SBR ist gemeint, dass Styrol und 1,3-Butadien als wässrige Lösung copolymerisiert werden. Der Gehalt an gebundenem Styrol kann beispielsweise von 5 bis 50 Prozent variieren. Weiter kann das E-SBR auch Acrylnitril enthalten, um einen Terpolymerkautschuk, wie E-SBAR, in Mengen von beispielsweise 2 bis 30 Gewichtsprozent gebundenem Acrylnitril in dem Terpolymer zu bilden.
Durch Emulsionspolymerisation hergestellte Styrol-Butadien-Acrylnitril-Copolymerkautschuke, die 2 bis 40 Gewichtsprozent gebundenes Acrylnitril in dem Copolymer enthalten, können ebenfalls als dienbasierte Kautschuke zur Verwendung in dieser Erfindung eingesetzt werden.
Das durch Lösungspolymerisation hergestellte SBR (S-SBR) hat typischerweise einen Gehalt an gebundenem Styrol in einem Bereich von 5 bis 50, bevorzugt 9 bis 36, Prozent. Das S-SBR kann zum Beispiel durch Organolithiumkatalysation in Gegenwart eines organischen Kohlenwasserstoff-Lösungsmittels hergestellt werden.
Ein Zweck der Verwendung von S-SBR ist die Verbesserung des Reifen-Rollwiderstands als Ergebnis niedrigerer Hysterese, wenn es in einer Reifenlaufflächenzusammensetzung verwendet wird.
Der 3,4-Polyisoprenkautschuk (3,4-PI) ist günstig zur Verbesserung der Traktion eines Reifens, wenn er in einer Reifenlaufflächenzusammensetzung verwendet wird. Das 3,4-PI und dessen Verwendung sind in dem US-Patent 5,087,668 umfassend beschrieben. Die Angabe Tg ist die Glasübergangstemperatur, die durch einen Differentialscankalorimeter bei einer Erhitzungsrate von 10°C pro Minute ermittelt werden kann.
Der cis-1,4-Polybutadienkautschuk (BR) ist günstig zur Verbesserung der Abnutzung des Reifenprofils. Solches BR kann beispielsweise durch organische Lösungspolymerisation von 1,3-Butadien hergestellt werden. Das BR ist bevorzugt dadurch gekennzeichnet, dass es einen cis-1,4-Gehalt von mindestens 90 Prozent aufweist.
Der Begriff Polymere „von Butylart" oder Butylkautschuk betrifft Isobutylencopolymere, bestehend aus Isobutylen und einer kleineren Menge konjugierte Diens (z. B. 0,5 bis 3 Gewichtsprozent konjugiertes Dien, wie beispielsweise Isopren), die herkömmlich als Butylkautschuke bezeichnet werden, sowie halogenierten (z. B. bromierten oder chlorierten) Butylkautschuk sowie Copolymere, insbesondere bromierte Copolymere, von Isobutylen und Paramethylstyrol.
Der Begriff „ThK", wie hierin verwendet, und gemäß herkömmlicher Praxis, bezieht sich auf „Gewichtsteile eines jeweiligen Materials pro 100 Gewichtsteile Kautschuk oder Elastomer".
Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung ist für Reifen eine Verbindung zu verwenden, wobei ein Farbwechsel nach einem Wechsel in der Verbindung von einem ersten tautomeren Zustand zu einem anderen tautomeren Zustand erfolgt. Beispielsweise kann die Verbindung in einer ersten tautomeren Form in einem farblosen kristallinen Zustand sein, und nach dem Wechsel zu einer anderen tautomeren Form kann die Verbindung in einem amorphen Zustand sein, wobei sie eine ausgeprägte Farbe aufweist. Ein solcher Wechsel in der tautomeren Form kann beispielsweise durch Erhitzen oder ein anderweitig elektronisches Anregen der Verbindung, sowie mit einem Laser oder einer anderen Wärmequelle erfolgen.
Die Kautschukzusammensetzung umfasst somit eine Verbindung, wobei ein Farbwechsel nach dem Wechsel in der Verbindung von einem ersten tautomeren Zustand zu einem anderen tautomeren Zustand erfolgt. In einer Ausführungsform umfasst die Kautschukzusammensetzung eine Verbindung der Formel I oder eine ihrer tautomeren Formen:
wobei R₁, R₃, R₄, R₅, R₆ und R₈ jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, ein Alkylrest, ein Arylrest, ein Halogen, substituierter oder unsubstituierter Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel ist; R₂ Wasserstoff, ein Alkylrest, ein Arylrest oder nicht vorhanden ist; R₇ substituierter oder unsubstituierter Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel oder ein Halogen ist; R₉, R₁₀, R₁₁ und R₁₂ jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, ein Alkylrest, ein Arylrest, ein Halogen, ein Nitrorest, substituierter oder unsubstituierter Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel ist; und X Sauerstoff, Schwefel oder Stickstoff ist.
In einer Ausführungsform ist die Verbindung der Formel I eine Verbindung, bei der R₂ nicht vorhanden ist, R₄, R₅, R₉, R₁₀, R₁₁ und R₁₂ jeweils Wasserstoff sind, X Sauerstoff ist und die anderen Substituenten aus der Gruppe ausgewählt sind, bestehend aus:
R₁ und R₈ sind jeweils Wasserstoff, R₃ und R₆ sind jeweils n-Hexyl und R₇ ist Benzyloxy;
R₁ und R₈ sind jeweils Wasserstoff, R₃ und R₆ sind jeweils n-Hexyl und R₇ ist Ethoxy;
R₁ und R₈ sind jeweils Wasserstoff, R₃ und R₆ sind jeweils Ethyl und R₇ ist Benzyloxy;
R₁ und R₈ sind jeweils Wasserstoff, R₃ und R₆ sind jeweils n-Hexyl und R₇ ist Ethoxy;
R₁ und R₈ sind jeweils Methyl, R₃ und R₆ sind jeweils Wasserstoff und R₇ ist Benzyloxy;
R₁ und R₈ sind jeweils Methyl, R₃ und R₆ sind jeweils Wasserstoff und R₇ ist 2-Methoxyethoxy;
R₁ und R₈ sind jeweils Wasserstoff, R₃ und R₆ sind jeweils Ethyl und R₇ ist 3-Methylbut-1-oxy;
R₁ und R₈ sind jeweils Wasserstoff, R₃ und R₆ sind jeweils Ethyl und R₇ ist 2-Methylbenzyloxy;
R₁ und R₈ sind jeweils Wasserstoff, R₃ und R₆ sind jeweils Ethyl und R₇ ist 3-Methylbenzyloxy;
R₁ und R₈ sind jeweils Wasserstoff, R₃ und R₆ sind jeweils Benzyl und R₇ ist Benzyloxy;
R₁ und R₈ sind jeweils Wasserstoff, R₃ und R₆ sind jeweils Propyl und R₇ ist Benzyloxy; und
R₁ und R₈ sind jeweils Wasserstoff, R₃ und R₆ sind jeweils Benzyl und R₇ ist 3-Methylbut-1-oxy.
Verbindungen nach dieser Ausführungsform können unter Befolgung der Verfahren gemäß US-A-2004/0204317 hergestellt werden.
In einer anderen Ausführungsform ist die Verbindung von Formel I eine Verbindung, bei der R₂ nicht vorhanden ist, R₄, R₅, R₆, R₈, R₉, R₁₀, R₁₁ und R₁₂ jeweils Wasserstoff sind; X Sauerstoff ist und die anderen Substituenten aus der Gruppe ausgewählt sind, bestehend aus:
R₁ ist Wasserstoff, R₃ ist Brom und R₇ ist Phenylamino;
R₁ ist Wasserstoff, R₃ ist Brom und R₇ ist N-Ethyl-N-phenylamino;
R₁ ist Wasserstoff, R₃ ist Brom und R₇ ist N-Butyl-N-phenylamino;
R₁ ist Wasserstoff, R₃ ist Brom und R₇ ist N-Hexyl-N-phenylamino;
R₁ ist Wasserstoff, R₃ ist Brom und R₇ ist N-Benzyl-N-phenylamino;
R₁ ist Wasserstoff, R₃ ist Brom und R₇ ist N,N-Diphenylamino;
R₁ ist Methyl, R₃ ist Brom und R₇ ist N-Hexyl-N-phenylamino;
R₁ ist Methyl, R₃ ist Brom und R₇ ist N-Indolinyl; und
R₁ ist Methyl, R₃ ist Brom und R₇ ist N-Hexadecyl-N-phenylamino. Verbindungen nach dieser Ausführungsform können unter Befolgung der Verfahren gemäß US-A-2004/0176617 hergestellt werden.
In einer Ausführungsform ist die Verbindung von Formel I eine Verbindung, bei der R₁, R₃, R₄, R₅, R₆ und R₈ jeweils Wasserstoff sind; X Stickstoff ist und die anderen Substituenten aus der Gruppe ausgewählt sind, bestehend aus:
R₂ ist Phenyl, R₇ ist Phenylamino und R₉, R₁₀, R₁₁ und R₁₂ sind jeweils Wasserstoff;
R₂ ist 2-Methylphenyl, R₇ ist 2-Methylphenylamino und R₉, R₁₀, R₁₁ und R₁₂ sind jeweils Wasserstoff;
R₂ ist 2-Ethylphenyl, R₇ ist 2-Ethylphenylamino und R₉, R₁₀, R₁₁ und R₁₂ sind jeweils Wasserstoff;
R₂ ist 2,4,6-Trimethylphenyl, R₇ ist 2,4,6-Trimethylphenylamino und R₉, R₁₀, R₁₁ und R₁₂ sind jeweils Wasserstoff;
R₂ ist 2-Chlorphenyl, R₇ ist 2-Chlorphenylamino und R₉, R₁₀, R₁₁ und R₁₂ sind jeweils Wasserstoff; und
R₂ ist 2-Methyl-4-octadecyloxyphenyl, R₇ ist N-Indolinyl und R₉, R₁₀, R₁₁ und R₁₂ sind jeweils Fluor. Verbindungen nach dieser Ausführungsform können unter Befolgung der Verfahren gemäß US-A-2004/0191668 hergestellt werden.
Die Verbindungen von Formel I können ein Gleichgewicht mit anderen tautomeren Formen aufweisen, d. h., die Verbindungen als verschiedene interkonvertierende Isomere im Gleichgewicht vorliegen. Beispielsweise können Verbindungen von Formel I ein Gleichgewicht mit Verbindungen von Formel II aufweisen, wie gezeigt. Andere Isomere von Formel I können auch als Tautomere vorliegen. Interessant für die vorliegende Erfindung ist, dass gewisse Tautomere von Verbindung I ausgeprägte wünschenswerte Farben aufweisen. Somit kann das Gleichgewicht zwischen bestimmten Tautomeren durch die Temperatur oder das chemische Milieu beeinflusst werden, um das Vorhandensein eines bestimmten, wünschenswerten Tautomers zu begünstigen. Somit kann, während eine Verbindung von Formel I in einer kristallinen Form vorliegt und keine Farbe aufweist, ein sich unter gewissen Temperaturbedingungen, elektromagnetischen Anregung oder eines gewissen chemischen Milieus der Verbindung bildendes Tautomer die Bildung eines Farbtautomers begünstigen.
Die Menge der Verbindung von Formel I in der Kautschukzusammensetzung kann sich auf 1 bis 100 ThK, insbesondere 5 bis 50 ThK belaufen. Die Menge der in der Kautschukzusammensetzung verwendeten Verbindung von Formel I hängt generell von der gewünschten Intensität der resultierenden Farbe ab.
Vielfach eingesetzte siliziumhaltigen Pigmente, die in der Kautschukmischung verwendet werden können, umfassen herkömmliche pyrogene und ausgefällte siliziumhaltige Pigmente (Silika), wobei ausgefällte Silikas bevorzugt werden. Die bevorzugt in dieser Erfindung eingesetzten siliziumhaltigen Pigmente sind ausgefällte Silikas, wie beispielsweise die durch die Säuerung eines löslichen Silikats, z. B. Natriumsilikat, erhaltenen.
Solche herkömmlichen Silikas können dadurch gekennzeichnet sein, dass sie eine BET-Oberfläche, gemessen unter Verwendung von Stickstoffgas, im Bereich von 40 bis 600, und üblicher in einem Bereich von 50 bis 300, Quadratmetern pro Gramm haben. In einer Ausführungsform ist das Silika ein synthetisches amorphes ausgefälltes Silika mit einem BET-Oberflächengebiet in einem Bereich von 140 bis 180 m²/g. Das BET-Verfahren zum Messen von Oberflächengebiet ist in dem Journal of the American Chemical Society, Band 60, Seite 304 (1930) beschrieben.
Das Silika kann auch dadurch gekennzeichnet sein, dass es einen Dibutylphthalat(DBP)-Absorptionswert in einem Bereich von etwa 100 bis etwa 400, und üblicher etwa 150 bis etwa 300 hat.
Das eingesetzte Silika hat vorzugsweise eine durchschnittliche Partikelgröße im Bereich von 0,01 bis 0,05 Mikrometer, ermittelt durch das Elektronenmikroskop, obwohl die Silikapartikel von der Größe her auch kleiner oder größer sein können. In einer Ausführungsform werden Partikel von Nanogröße in einem Partikelgrößenbereich von 1 bis 100 Nanometer verwendet.
Verschiedene kommerziell erhältliche Silikas können verwendet werden, wie etwa von PPG Industries unter dem Markennamen Hi-Sil mit den Bezeichnungen 210, 243, usw. kommerziell erhältliche Silikas; von Rhodia erhältliche Silikas mit den Bezeichnungen Z1165MP und Z165GR, und von der Degussa AG erhältliche Silikas mit den Bezeichnungen VN2 und VN3, usw.
Zusätzlich zu Silika kann die Kautschukzusammensetzung andere Füllstoffe enthalten. Repräsentative Füllstoffe umfassen Carbon Black (Ruß) Aluminiumsilikate, Tone, Zeolithe, modifizierte Stärken, Carbon Black-Silika-Kompositmaterialien und dergleichen. Sogenannte Nanofüllstoffe mit sich auf 1 bis 100 Nanometer belaufenden Partikelgrößen, einschließlich Nanosilikaten, Nanotitanaten und dergleichen können ebenfalls verwendet werden. Solche Füllstoffe können in einer Menge vorhanden sein, die sich auf 10 bis 150 ThK beläuft. Wenn Carbon Black verwendet wird, kann die Carbon Black-Menge schwanken. Allgemein gesagt schwankt die Carbon Black-Menge zwischen 0 und 80 ThK. Bevorzugt beläuft sich die Carbon Black-Menge auf 0 bis 40 ThK. Es kann auch ein Silikakopplungsmittel (nachstehend beschrieben) in Zusammenwirken mit Carbon Black verwendet werden kann. Dazu wird das Silikakopplungsmittel vor dem Zusatz zu der Kautschukzusammensetzung mit einem Carbon Black vorgemischt, und solches Carbon Black ist dann in die vorgenannte Carbon Black-Menge für die Rezepturierung der Kautschukzusammensetzung aufzunehmen.
Die Kautschukzusammensetzung kann mit einem Silikakopplungsmittel verwendet werden. Beispiele geeigneter Kopplungsmittel umfassen schwefelhaltige Organosiliziumverbindungen. Beispiele geeigneter schwefelhaltiger Organosiliziumverbindungen haben die Formel: Z-Alk-Sn-Alk-Z IIIwobei Z aus der Gruppe gewählt ist, bestehend aus
wobei R¹ eine Alkylgruppe von 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Cyclohexyl oder Phenyl ist; R₂ Alkoxy von 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, oder Cycloalkoxy von 5 bis 8 Kohlenstoffatomen ist; Alk ein zweiwertiger Kohlenwasserstoff von 1 bis 18 Kohlenstoffatomen und n eine ganze Zahl von 2 bis 8 ist.
Bevorzugte schwefelhaltige Organosiliziumverbindungen sind 3,3'-bis(Trimethoxy- oder Triethoxysilylpropyl)-sulfide. Die meistbevorzugten Verbindungen sind 3,3'-bis(Triethoxysilylpropyl)disulfid und 3,3'-bis-(Triethoxysilylpropyl)tetrasulfid.
Bevorzugt ist Z
wobei R² ein Alkoxy von 2 bis 4 Kohlenstoffatomen ist, wobei 2 Kohlenstoffatome besonders bevorzugt werden; Alk ein zweiwertiger Kohlenwasserstoff von 2 bis 4 Kohlenstoffatomen ist, wobei 3 Kohlenstoffatome besonders bevorzugt werden; und n eine ganze Zahl von 2 bis 4 ist.
Die Menge der obengenannten schwefelhaltigen Organosiliziumverbindung in einer Kautschukzusammensetzung kann abhängig von dem Gehalt an Silika, das verwendet wird, schwanken. Allgemein gesagt beläuft sich die Menge der Verbindung von Formel III auf 0 bis 0,1 Gewichtsteile pro Gewichtsteil des Silikas. Bevorzugt beläuft die Menge sich auf 0 bis 0,4 Gewichtsteile pro Gewichtsteil des Silikas.
Den Fachleuten ist bekannt, dass die Kautschukzusammensetzung in der Kautschukmischtechnik generell bekannte herkömmliche Additive enthalten kann, wie beispielsweise Schwefelspender, Vulkanisationshilfsmittel, wie etwa Aktivatoren und Hemmmittel, und Verarbeitungszusätze, wie etwa Öle, Harze einschließlich Haftverbessererharzen und Weichmacher, Füllstoffe, Pigmente, Fettsäure, Zinkoxid, Wachse, Antioxidantien und Ozonschutzmittel und Peptisatoren. Die vorangehend erwähnten Zusatzstoffe werden abhängig von der beabsichtigten Verwendung des schwefelvulkanisierbaren und schwefelvulkanisierten Materials (Kautschuke) ausgewählt und gemeinsam in herkömmlichen Mengen verwendet. Repräsentative Beispiele von Schwefelspendern umfassen elementaren Schwefel (freien Schwefel), ein Amindisulfid, polymeres Polysulfid und Schwefelolefinaddukte. Vorzugsweise ist das Schwefelvulkanisiermittel elementarer Schwefel. Das Schewfelvulkanisiermittel kann in einer Menge verwendet werden, die sich auf 0,5 bis 8 ThK beläuft. Typische Mengen Haftverbessererharze, falls verwendet, umfassen etwa 0,5 bis etwa 10 ThK. Typische Mengen Verarbeitungshilfsmittel umfassen etwa 1 bis etwa 50 ThK. Solche Verarbeitungshilfsmittel können beispielsweise aromatische, naphthenische und/oder paraffinische Verarbeitungsöle umfassen. Typische Mengen Antioxidantien umfassen etwa 1 bis etwa 5 ThK. Repräsentative Antioxidantien können beispielsweise Diphenyl-p-phenylendiamin und andere sein, wie beispielsweise die im Vanderbilt Rubber Handbook (1978), Seiten 344 bis einschließlich 346, offenbarten. Typische Mengen Ozonschutzmittel umfassen etwa 1 bis etwa 5 ThK. Typische Mengen Fettsäuren, falls verwendet, die Stearinsäure beinhalten können, umfassen etwa 0,5 bis etwa 3 ThK. Typische Mengen Zinkoxid umfassen etwa 2 bis etwa 5 ThK. Typische Mengen Wachse umfassen etwa 1 bis etwa 5 ThK. Oft werden mikrokristalline Wachse verwendet. Typische Mengen Peptisiermittel umfassen etwa 0,1 bis etwa 1 ThK. Typische Peptisiermittel können beispielsweise Pentachlorthiophenol und Dibenzamidodiphenyldisulfid sein.
Beschleunigungsmittel werden verwendet, um die zur Vulkanisation erforderliche Zeit und/oder Temperatur zu steuern und um die Eigenschaften des Vulkanisats zu verbessern. In einer Ausführungsform wird ein Einzelbeschleunigungsmittelsystem verwendet werden, das heißt, ein Primärbeschleunigungsmittel. Das bzw. die Primärbeschleunigungsmittel können in Gesamtmengen verwendet werden, die sich von etwa 0,5 bis auf etwa 4 belaufen. In einer anderen Ausführung werden Kombinationen eines Primär- und eines Sekundärbeschleunigungsmittels verwendet werden, wobei das Sekundärbeschleunigungsmittel in kleineren Mengen, wie etwa von etwa 0,05 bis etwa 3 ThK, verwendet wird, um die Eigenschaften des Vulkanisats zu aktivieren und zu verbessern. Es könnten auch Vulkanisationshemmmittel verwendet werden. Geeignete Typen von Beschleunigungsmitteln, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind Amine, Disulfide, Guanidine, Thiocarbamide, Thiazole, Thiurame, Sulfenamide, Dithiocarbamate und Xanthate. Vorzugsweise ist das Primärbeschleunigungsmittel ein Sulfenamid. Wenn ein zweites Beschleunigungsmittel verwendet wird, so ist das Sekundärbeschleunigungsmittel vorzugsweise eine Guanidin-, Dithiocarbamat- oder Thiuramverbindung.
In manchen Fällen ist die Verwendung von Schwefel als Vulkanisationsmittel nicht erwünscht, da der Schwefel mit dem phosphoreszierenden Mittel interferieren könnte, wie etwa bei Erdalkalimetall-Aluminatphosphoren. In einer Ausführungsform wird daher eine radikalische Vernetzungsreaktion zum Vulkanisieren der Kautschukzusammensetzung verwendet. Die Reaktion kann mittels UV-Vulkanisationssystem oder Peroxidvulkanisationssystem sein. Geläufige Klassen von Peroxiden, die verwendet werden können, umfassen Diacylperoxide, Peroxyester, Dialkylperoxide und Peroxyketale. Spezifische Beispiele umfassen Dicumylperoxid, n-Butyl-4,4-di(t-butylperoxy)valerat, 1,1-Di(t-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexan, 1,1-Di(t-butylperoxy)cyclohexan, 1,1-Di(t-amylperoxy)-cyclohexan, Ethyl-3,3-di(t-butylperoxy)butyrat, Ethyl-3,3-di(t-amylperoxy)butyrat, 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexan, t-Butylcumylperoxid, α,α'-bis(t-butylperoxy)diisopropylbenzol, Di-t-butylperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexyn-3, t-Butylperbenzoat, 4-Methyl-4-5-butylperoxy-2-pentanon und deren Mischungen. Typische Peroxidmengen belaufen sich auf 1 bis 12 ThK (auf Basis aktiver Peroxidteile). Bevorzugt beläuft sich die Peroxidmenge auf 2 bis 6 ThK.
Während der radikalischen Vernetzungsreaktion kann ein Coagens vorhanden sein. Coagentien sind monofunktionelle und polyfunktionelle ungesättigte organische Verbindungen, die in Zusammenwirken mit den radikalischen Initiatoren verwendet werden, um verbesserte Vulkanisationseigenschaften zu erzielen. Repräsentative Beispiele umfassen organische Acrylate, organische Methacrylate, Divinylester, Divinylbenzol, Dimaleimide, Triallylcyanurate, Polyalkylether und -Ester, und Metallsalze einer Alpha-Beta-ungesättigten organischen Säure und Mischungen davon.
Das Coagens kann in einer Spanne von Gehalten vorhanden sein. Allgemein gesagt ist das Coagens in einer sich auf 0,1 bis 40 ThK belaufenden Menge vorhanden. Bevorzugt ist das Coagens in einer sich auf 2 bis 15 ThK belaufenden Menge vorhanden.
Das Mischen der Kautschukzusammensetzung kann mittels den Fachleuten in der Kautschukmischtechnik bekannter Verfahren vollzogen werden. Beispielsweise werden die Inhaltsstoffe typischerweise in wenigstens zwei Stufen gemischt, nämlich wenigstens einer nicht-produktiven Stufe, gefolgt von einer produktiven Mischstufe. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird anfänglich das hochverstärkende Silika mit dem Kautschuk gemischt, beispielsweise in eienr ersten nicht-produktiven Stufe, gefolgt vom Zusatz des niedrigverstärkenden Silikas, wie es mit dem Produkt der ersten nicht-produktiven Stufe in einer zweiten nicht-produktiven Stufe gemischt wird. Die Endaushärtemittel, einschließlich Schwefel-vulkanisiermitteln, werden typischerweise in der Endstufe gemischt, die konventionell die "produktive" Mischstufe genannt wird, worin das Mischen typischerweise auf einer Temperatur, oder Höchsttemperatur, stattfindet, die niedriger ist als die Mischtemperatur(en) der vorangehenden nicht-produktive(n) Mischstufe(n). Der Kautschuk, zwei Silikas, Silikakopplungsmittel und Carbon Black, falls verwendet, werden in einer oder mehreren nicht-produktiven Mischstufen gemischt. Die den Kautschuk und zwei Silikas enthaltende Kautschukzusammensetzung sowie die schwefelhaltige Organosiliziumverbindung, falls verwendet, sollten einem thermomechanischen Mischschritt unterzogen werden. Der thermomechanische Mischschritt umfasst generell ein mechanisches Durcharbeiten in einem Mischer oder Extruder für einen Zeitraum, der geeignet ist, um eine Kautschuktemperatur zwischen 140°C und 190°C zu erzeugen. Die geeignete Dauer des thermomechanischen Durcharbeitens variiert in Funktion der Betriebsbedingungen und des Volumens und der Natur der Komponenten. Beispielsweise kann das thermomechanische Durcharbeiten 1 bis 20 Minuten dauern.
Die Vulkanisation des Luftreifens der vorliegenden Erfindung wird auf konventionellen Temperaturen durchgeführt, die sich von etwa 100°C bis auf 200°C belaufen.
Jeder der üblichen Vulkanisationsprozesse kann verwendet werden, wie etwa Erhitzen in einer Presse oder Form, Erhitzen mit Heißdampf oder Heißluft oder in einem Salzbad.
Nach Vulkanisation kann die Kautschukzusammensetzung für verschiedene Komponenten in einem Reifen verwendet werden. Beispielsweise kann die Kautschukkomponente in Form einer Reifenlaufflächen- oder Seitenwandkomponente, wie etwa einem Seitenwandstreifen oder einer Zeichenmarkierung, vorliegen. Solche Reifenkomponenten und Reifen können durch verschiedene Verfahrensweisen gebaut, geformt, formwerkzeugbehandelt und vulkanisiert werden. Bevorzugt wird die Kautschukzusammensetzung in der Lauffläche oder der Seitenwand eines Reifens verwendet. Im Fall einer Seitenwandkomponente kann die Komponente als Teil der Seitenwand extrudiert oder separat formwerkzeuggeformt und vor dem Vulkanisieren an der Seitenwand angebracht werden. Ein Seitenwandstreifen oder eine Zeichenmarkierung, wie etwa ein Logo, Beschriftung oder dergleichen kann eine Dicke in einem Bereich von etwa 0,1 bis etwa 3 Millimetern (mm) aufweisen. Der Reifen kann ein Personenwagenreifen, Flugzeugreifen oder Lastkraftwagenreifen sein. Bevorzugt ist der Reifen ein Personenwagenreifen. Der Reifen kann ein Radial- oder Diagonalreifen sein, wobei ein Radialreifen bevorzugt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 5087668 [0017]
- US 2004/0204317 A [0024]
- US 2004/0176617 A [0025]
- US 2004/0191668 A [0026]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Journal of the American Chemical Society, Band 60, Seite 304 (1930) [0030]
- Vanderbilt Rubber Handbook (1978), Seiten 344 bis einschließlich 346 [0039]

Claims

Reifen mit einer Komponente die mindestens ein Elastomer, das olefinische Ungesättigtheit enthält, und eine Verbindung der Formel I und/oder eine Verbindung einer tautomeren Form der Verbindung der Formel I aufweist,
wobei R₁, R₃, R₄, R₅, R₆ und R₈ jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, ein Alkylrest, ein Arylrest, ein Halogen, substituierter oder unsubstituierter Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel ist; R₂ Wasserstoff, ein Alkylrest, ein Arylrest oder nicht vorhanden ist; R₇ substituierter oder unsubstituierter Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel oder ein Halogen ist; R₉, R₁₀, R₁₁ und R₁₂ jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkylrest, ein Arylrest, ein Halogen, ein Nitrorest, substituierter oder unsubstituierter Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel ist; und X Sauerstoff, Schwefel oder Stickstoff ist.
Reifen nach Anspruch 1, wobei R₂ nicht vorhanden ist, R₄, R₅, R₉, R₁₀, R₁₁ und R₁₂ jeweils Wasserstoff sind, X Sauerstoff ist und die anderen Substituenten aus der Gruppe ausgewählt sind, bestehend aus: R₁ und R₈ sind jeweils Wasserstoff, R₃ und R₆ sind jeweils n-Hexyl und R₇ ist Benzyloxy; R₁ und R₈ sind jeweils Wasserstoff, R₃ und R₆ sind jeweils n-Hexyl und R₇ ist Ethoxy; R₁ und R₈ sind jeweils Wasserstoff, R₃ und R₆ sind jeweils Ethyl und R₇ ist Benzyloxy; R₁ und R₈ sind jeweils Wasserstoff, R₃ und R₆ sind jeweils n-Hexyl und R₇ ist Ethoxy; R₁ und R₈ sind jeweils Methyl, R₃ und R₆ sind jeweils Wasserstoff und R₇ ist Benzyloxy; R₁ und R₈ sind jeweils Methyl, R₃ und R₆ sind jeweils Wasserstoff und R₇ ist 2-Methoxyethoxy; R₁ und R₈ sind jeweils Wasserstoff, R₃ und R₆ sind jeweils Ethyl und R₇ ist 3-Methylbut-1-oxy; R₁ und R₈ sind jeweils Wasserstoff, R₃ und R₆ sind jeweils Ethyl und R₇ ist 2-Methylbenzyloxy; R₁ und R₈ sind jeweils Wasserstoff, R₃ und R₆ sind jeweils Ethyl und R₇ ist 3-Methylbenzyloxy; R₁ und R₈ sind jeweils Wasserstoff, R₃ und R₆ sind jeweils Benzyl und R₇ ist Benzyloxy; R₁ und R₈ sind jeweils Wasserstoff, R₃ und R₆ sind jeweils Propyl und R₇ ist Benzyloxy; und R₁ und R₈ sind jeweils Wasserstoff, R₃ und R₆ sind jeweils Benzyl und R₇ ist 3-Methylbut-1-oxy.
Reifen nach Anspruch 1, wobei R₂ nicht vorhanden; R₄, R₅, R₆, R₈, R₉, R₁₀, R₁₁ und R₁₂ jeweils Wasserstoff sind; X Sauerstoff ist und die anderen Substituenten aus der Gruppe ausgewählt sind, bestehend aus: R₁ ist Wasserstoff, R₃ ist Brom und R₇ ist Phenylamino; R₁ ist Wasserstoff, R₃ ist Brom und R₇ ist N-Ethyl-N-phenylamino; R₁ ist Wasserstoff, R₃ ist Brom und R₇ ist N-Butyl-N-phenylamino; R₁ ist Wasserstoff, R₃ ist Brom und R₇ ist N-Hexyl-N-phenylamino; R₁ ist Wasserstoff, R₃ ist Brom und R₇ ist N-Benzyl-N-phenylamino; R₁ ist Wasserstoff, R₃ ist Brom und R₇ ist N,N-Diphenylamino; R₁ ist Methyl, R₃ ist Brom und R₇ ist N-Hexyl-N-phenylamino; R₁ ist Methyl, R₃ ist Brom und R₇ ist N-Indolinyl; und R₁ ist Methyl, R₃ ist Brom und R₇ ist N-Hexadecyl-N-phenylamino.
Reifen nach Anspruch 1, wobei R₁, R₃, R₄, R₅, R₆ und R₈ jeweils Wasserstoff sind; X Stickstoff ist und die anderen Substituenten aus der Gruppe ausgewählt sind, bestehend aus: R₂ ist Phenyl, R₇ ist Phenylamino und R₉, R₁₀, R₁₁ und R₁₂ sind jeweils Wasserstoff; R₂ ist 2-Methylphenyl, R₇ ist 2-Methylphenylamino und R₉, R₁₀, R₁₁ und R₁₂ sind jeweils Wasserstoff; R₂ ist 2-Ethylphenyl, R₇ ist 2-Ethylphenylamino und R₉, R₁₀, R₁₁ und R₁₂ sind jeweils Wasserstoff; R₂ ist 2,4,6-Trimethylphenyl, R₇ ist 2,4,6-Trimethylphenylamino und R₉, R₁₀, R₁₁ und R₁₂ sind jeweils Wasserstoff; R₂ ist 2-Chlorphenyl, R₇ ist 2-Chlorphenylamino und R₉, R₁₀, R₁₁ und R₁₂ sind jeweils Wasserstoff; und R₂ ist 2-Methyl-4-octadecyloxyphenyl, R₇ ist N-Indolinyl und R₉, R₁₀, R₁₁ und R₁₂ sind jeweils Fluor.
Reifen nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Elastomer aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Naturkautschuk (NR), epoxidiertem Naturkautschuk (ENR), synthetischem Polyisopren (IR), Polychloroprenkautschuk (CR), Polybutadien (BR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Isopren-Butadien-Kautschuk (IBR), Styrol-Isopren-Butadien-Kautschuk (SIBR), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), Isobutylen-Isopren-Kautschuk (IIR, Butylkautschuk), chloriertem Isobutylen-Isopren-Kautschuk (CIIR, Chlorbutylkautschuk), bromiertem Isobutylen-Isopren-Kautschuk (BIIR, Brombutylkautschuk), Acrylnitril-Isopren-Kautschuk (NIIR), Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), Urethankautschuk (EU) und Methylsilikonkautschuken (MQ, VMQ, PVMQ, FMQ).
Reifen nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Komponente aus der aus einer Reifenlauffläche und einer Seitenwandkomponente bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Reifen nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Komponente aus der aus einem Seitenwandstreifen oder Zeichenmarkierung bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Reifen nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reifen ein selbstlumineszierender Reifen ist.
Reifen nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente ein Zeichen auf einer Reifenseitenwandfläche ist.
Reifen nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente eine Reifenseitenwandfläche ist.
Reifen nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Verbindung der Formel I in einem chemischen Gleichgewicht mit mindestens einer anderen tautomeren Form der Verbindung der Formel I vorliegt.
Reifen nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Verbindung der Formel I in einem chemischen Gleichgewicht mit verschiedenen interkonventierenden Isomeren der Verbindung der Formel I vorliegt.