DE102009033608B4

DE102009033608B4 - Winterreifen

Info

Publication number: DE102009033608B4
Application number: DE102009033608.7A
Authority: DE
Inventors: Takayuki Hattori; Ryoji Kojima; Naohiko Kikuchi; Yasuhisa Minagawa
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2008-09-01
Filing date: 2009-07-17
Publication date: 2022-10-20
Anticipated expiration: 2029-07-18
Also published as: DE102009033608A1; CN101665062B; JP4964851B2; CN101665062A; JP2010059249A; US8426508B2; US20100056667A1

Abstract

Winterreifen, welcher eine Lauffläche umfasst, die aus einer Kautschukzusammensetzung hergestellt ist, welche 2,2 bis 10 Massenteile einer Fettsäure und eines Zinksalzes, Calciumsalzes oder Magnesiumsalzes einer Fettsäure, bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente, enthält, wobei die Lauffläche eine JIS-A-Härte von 50 oder weniger aufweist, wobei die Kautschukzusammensetzung des Weiteren einen Ruß mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 22 nm oder weniger und/oder mit einer DBP-Ölabsorption von 120 ml oder mehr pro 100 g enthält, und wobei die Menge an Ruß mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 22 nm oder weniger und/oder mit einer DBP-Ölabsorption von 120 ml oder mehr pro 100 g weniger als 10 Massenteile beträgt, bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Reifen ohne Spikes (Winterreifen) .
Hintergrund
Die Verwendung von Reifen mit Spikes ist in Japan per Gesetz verboten worden, um so eine Verschmutzung durch Pulverstaub resultierend aus den Spike-Reifen zu verhindern, und folglich werden jetzt in kalten Regionen Winterreifen (Reifen ohne Spikes) anstelle von Spike-Reifen eingesetzt. Um die Griffleistung der Winterreifen auf Eis oder Schnee zu erhöhen, gibt es ein Verfahren, welches das Elastizitätsmodul bei niedrigen Temperaturen verringert und die Traktion verbessert. Insbesondere wird die Bremskraft auf Eis stark von der wirksamen Kontaktfläche zwischen Kautschuk und Eis beeinflusst. Um die wirksame Kontaktfläche zu vergrößern, ist ein Kautschuk erwünscht, welcher bei niedrigen Temperaturen flexibel ist.
Wenn die Härte des Kautschuks alleine durch die Verwendung eines Verfahrens, welches beispielsweise ein Erhöhen der Menge von Öl vorsieht, verringert wird, besteht ein dahingehendes Problem, dass die Steuerungsstabilität auf Eis oder Schnee abnimmt.
Im Allgemeinen wird in dem Laufflächenkautschuk eines Winterreifens nicht nur für Lastkraftwagen, Busse und leichte Lastkraftwagen, sondern ebenfalls für Personenkraftfahrzeuge oftmals ein Naturkautschuk oder ein Butadienkautschuk als Hauptbestandteil eingesetzt (siehe beispielsweise JP 2007-176417 A ). Dies deshalb, weil diese Kautschuke eine niedrige Glasübergangstemperatur und eine niedrige Flexibilität aufweisen, obwohl diese eine hohe Festigkeit aufweisen. Wenn der Naturkautschuk oder der Butadienkautschuk mit Schwefel vulkanisiert wird, tritt allerdings eine Reversion auf. Bei diesem Phänomen zersetzt sich der Kautschuk oder verschlechtert sich sein vernetzter Zustand, so dass das Elastizitätsmodul bei niedrigen Temperaturen ebenfalls abnimmt. Allerdings haben die Erfinder der vorliegenden Patentanmeldung in ihren Untersuchungen herausgefunden, dass die Härte ebenfalls zu stark abnimmt und folglich auch die Steuerungsstabilität abnimmt. Des Weiteren kann die Reversion die Abrasionsbeständigkeit verringern und den tanδ bei hohen Temperaturen zu stark erhöhen, wodurch die Treibstoffeffizienz abnimmt.
Bei einigen Reifen einschließlich Winterreifen wird die Vulkanisation bei höheren Temperaturen durchgeführt, um die Produktivität der Reifen zu erhöhen. In diesem Fall ist das zuvor genannte Phänomen besonders ausgeprägt. Dementsprechend besteht ein weiteres Problem in der durch die Reversion verursachten Abnahme der Abrasionsbeständigkeit und in der durch die Reversion verursachten Verschlechterung der Treibstoffeffizienz.
EP 1 329 478 A1 offenbart eine Kautschukzusammensetzung, die 5 bis 60 Gewichtsteile Pflanzenöl enthält.
In EP 1 375 109 B1 ist eine Kautschukzusammensetzung offenbart, die, bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente, 3 Massenteile Stearinsäure enthält.
Eine weitere Kautschukzusammensetzung ist in JP 2006 063094 A offenbart, wobei die Kautschukzusammensetzung 5 bis 40 Masseteile Paraffinöl pro 100 Masseteile der Kautschukkomponente offenbart, wobei das Paraffinöl 0,1 bis 20 Masseteile einer Fettsäure umfassen kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die zuvor genannten Probleme zu überwinden und einen Hochleistungswinterreifen bereitzustellen, welcher sowohl zu einer guten Bremskraft als auch zu einer guten Steuerungsstabilität auf Eis und Schnee beiträgt. Ferner ist es eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Winterreifen mit einer höheren Produktivität und mit einem niedrigeren Preis für Kunden bereitzustellen.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Winterreifen, welcher eine Lauffläche umfasst, welche aus einer Kautschukzusammensetzung gefertigt ist, welche 2,2 bis 10 Massenteile einer Fettsäure und eines Zinksalzes, Calciumsalzes oder Magnesiumsalzes einer Fettsäure, bezogen auf 100 Massenteile einer Kautschukkomponente, enthält, wobei die Lauffläche eine JIS-A-Härte von 50 oder weniger aufweist, wobei die Kautschukzusammensetzung des Weiteren einen Ruß mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 22 nm oder weniger und/oder mit einer DBP-Ölabsorption von 120 ml oder mehr pro 100 g aufweist, und wobei die Menge an Ruß mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 22 nm oder weniger und/oder mit einer DBP-Ölabsorption von 120 ml oder mehr pro 100 g 10 Massenteile oder weniger beträgt, bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente.
Es ist ferner bevorzugt, dass die Kautschukkomponente einen Butadienkautschuk enthält, in dem syndiotaktisches 1,2-Polybutadien dispergiert ist.
Es ist zudem bevorzugt, dass die Kautschukkomponente einen Butadienkautschuk enthält, welcher einen cis-Gehalt von 95 % oder mehr und eine Viskosität in einer 5 %-igen Lösung in Toluol von 80 cps oder mehr bei 25°C aufweist.
Es ist ferner bevorzugt, dass die Kautschukzusammensetzung zudem 1 bis 10 Massenteile Calciumcarbonat bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente enthält.
Detaillierte Beschreibung
Der Winterreifen gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Lauffläche auf, welche aus einer Kautschukzusammensetzung gefertigt ist, welche 2,2 bis 10 Massenteile einer Fettsäure und eines Zinksalzes, Calciumsalzes oder Magnesiumsalzes einer Fettsäure, bezogen auf 100 Massenteile einer Kautschukkomponente, aufweist, wobei die Lauffläche eine JIS-A-Härte von 50 oder weniger aufweist, wobei die Kautschukzusammensetzung des Weiteren einen Ruß mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 22 nm oder weniger und/oder mit einer DBP-Ölabsorption von 120 ml oder mehr pro 100 g aufweist, und wobei die Menge an Ruß mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 22 nm oder weniger und/oder mit einer DBP-Ölabsorption von 120 ml oder mehr pro 100 g 10 Massenteile oder weniger beträgt, bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente.
Die Kautschukkomponente ist nicht besonders beschränkt und Beispiele für die Kautschukkomponente schließen Naturkautschuke (NR), epoxidierte Naturkautschuke (ENR), Butadienkautschuke (BR), Styrolbutadienkautschuke (SBR), Isoprenkautschuke (IR), Ethylenpropylendienkautschuke (EPDM), Chloroprenkautschuke (CR), Acrylonitrilbutadienkautschuke (NBR), Butylkautschuke (IIR) und halogenierte Butylkautschuke (X-IIR) ein. Es ist besonders bevorzugt, dass ein NR und/oder ein ENR enthalten ist, weil es möglich ist, umweltfreundlich zu sein, um sich auf eine zukünftige Verringerung in der Ölversorgung vorzubereiten, und, weil es möglich ist, die Abrasionsbeständigkeit zu verbessern. Ferner weist NR eine niedrige Glasübergangstemperatur und eine geringe Flexibilität auf und trägt folglich zu einer guten Leistung auf Eis bei.
Die Kautschukkomponente kann wenigstens eine funktionelle Gruppe (nachfolgend als die funktionelle Gruppe bezeichnet) aufweisen, welche aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Alkoxy, Alkoxysilyl, Epoxid, Glycidyl, Carbonyl, Ester, Hydroxy, Amino und Silanol besteht. Als Kautschuk, welcher die funktionelle Gruppe enthält, können kommerziell erhältlicher Kautschuk oder ein geeignet modifizierter Kautschuk eingesetzt werden.
Es ist bevorzugt, dass die Kautschukzusammensetzung einen Butadienkautschuk enthält. Das Einmischen des Butadienkautschuks verbessert die Bremsleistung der Winterreifen auf Eis und die Steuerungsstabilität der Winterreifen auf Eis und Schnee. Ferner erhöht das Unterdrücken der Reversion durch die Verwendung der Technik gemäß der vorliegenden Erfindung die Abrasionsbeständigkeit. Die untere Grenze für den Butadienkautschukgehalt bezogen auf 100 Massen-% der Kautschukkomponente beträgt vorzugsweise 20 Massen-%, besonders bevorzugt 30 Massen-%, insbesondere bevorzug 35 Massen-% und am meisten bevorzugt 50 Massen-%. Andererseits beträgt die obere Grenze hierfür, bezogen auf 100 Massen-% der Kautschukkomponente, vorzugsweise 80 Massen-%, besonders bevorzugt 70 Massen-%, ganz besonders bevorzugt 65 Massen-% und höchst bevorzugt 60 Massen-%. Wenn der Butadienkautschukgehalt weniger als 20 Massen-% beträgt, besteht eine dahingehende Tendenz, dass sich die Glasübergangstemperatur nicht verringert, und die Bremskraft auf Eis und Schnee kann abnehmen. Wenn der Butadienkautschukgehalt 80 Massen-% überschreitet, kann eine gute Leistung auf Eis und Schnee erreicht werden, aber es besteht eine dahingehende Tendenz, dass die mechanische Festigkeit und die Abrasionsbeständigkeit abnehmen. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Butadienkautschukgehalt zu erhöhen, um so sowohl zu der Abrasionsbeständigkeit als auch zu der Leistungsfähigkeit auf Schnee beizutragen.
Als der zuvor genannte Butadienkautschuk kann ein Butadienkautschuk eingemischt werden, welcher einen cis-Gehalt von 95 % oder mehr und eine Viskosität in einer 5 %-igen Lösung in Toluol bei 25°C von 80 cps oder mehr aufweist. Das Einmischen eines solchen Butadienkautschuks kann die Verarbeitbarkeit und die Abrasionsbeständigkeit verbessern. Die zuvor genannte Viskosität beträgt vorzugsweise 200 cps oder weniger. Ein Butadienkautschuk mit einer Viskosität, welche 200 cps überschreitet, kann zu viskos sein, woraus sich eine dahingehende Tendenz ergibt, dass die Verarbeitbarkeit abnimmt, und, dass dieser nicht leicht mit anderen Kautschuken vermischt werden kann. Die untere Grenze für die Viskosität beträgt vorzugsweise 110 cps und die obere Grenze hierfür beträgt vorzugsweise 150 cps.
Es ist möglich, die Viskosität und die Abrasionsbeständigkeit zu verbessern, wenn ein Butadienkautschuk mit einer Molekulargewichtsverteilung (Mw/Mn) von 3,0 oder weniger eingesetzt wird. Ferner kann ein Butadienkautschuk mit einem Mw/Mn von 3,0 bis 3,4 eingesetzt werden. Die Verwendung eines solchen Butadienkautschuks kann sowohl die Verarbeitbarkeit als auch die Abrasionsbeständigkeit verbessern.
In dem Fall der Verwendung eines Butadienkautschuks in Mischung mit einem Naturkautschuk und/oder mit einem Polyisoprenkautschuk beträgt die Gesamtmenge dieser Kautschuke in der Kautschukkomponente vorzugsweise 70 Massen-% oder mehr. Bei einer Menge von 70 Massen-% oder mehr ist es möglich, sowohl eine gute Leistung auf Eis und Schnee als auch eine gute Abrasionsbeständigkeit zu erreichen, und dadurch die Reversionsbeständigkeit zu erhöhen. Die Menge dieser Kautschuke beträgt besonders bevorzugt 80 Massen-% oder mehr, ganz besonders bevorzugt 90 Massen-% oder Mehr und höchst bevorzugt 100 Massen-%.
Die Kautschukzusammensetzung kann einen Butadienkautschuk enthalten, in dem syndiotaktisches 1,2-Polybutadien (nachfolgend auch als „SPB“ bezeichnet) dispergiert ist (nachfolgend auch als „SPB enthaltender BR“ bezeichnet). Das Einmischen dieses Bestandteils kann die Viskosität verbessern und verbessert dadurch die Verarbeitbarkeit und die Abrasionsbeständigkeit.
Der SPB enthaltende BR enthält das syndiotaktische 1,2-Polybutadien als ausreichend fein in der Matrix aus BR dispergiert. Folglich ist die durchschnittliche primäre Partikelgröße von SPB in dem BR sehr klein.
Die SPB-Menge in dem SPB enthaltenden BR beträgt vorzugsweise 8 Massen-% oder mehr und besonders bevorzugt 10 Massen-% oder mehr. Wenn die Menge weniger als 8 Massen-% beträgt, besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Viskosität und die Abrasionsbeständigkeit nicht ausreichend verbessert sind. Die Menge beträgt vorzugsweise 20 Massen-% oder weniger und besonders bevorzugt 16 Massen-% oder weniger. Wenn die Menge 20 Massen-% überschreitet, kann die Härte zu hoch sein, und daraus kann sich eine dahingehende Tendenz ergeben, dass die Leistung auf Eis abnimmt. Die Menge von SPB in dem SPB enthaltenden BR wird durch die Menge von unlöslichen Verbindungen in siedendem n-Hexan wiedergegeben.
Das SPB in dem SPB enthaltenden BR liegt vorzugsweise in der Form von Mikrokristallen vor, welche vorzugsweise eine durchschnittliche primäre Partikelgröße von 500 nm oder weniger und besonders bevorzugt eine durchschnittliche primäre Partikelgröße von 300 nm oder weniger aufweisen.
Beispiele für das SPB enthaltende BR schließen VCR 412 und VCR 617 ein, welche von Ube Industries, Ltd. hergestellt werden.
In der zuvor erörterten Kautschukzusammensetzung beträgt die Menge des SPB enthaltenden BR in der Kautschukkomponente vorzugsweise 2 Massen-% oder mehr und besonders bevorzugt 4 Massen-% oder mehr. Wenn die Menge weniger als 2 Massen-% beträgt, besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Viskosität und die Abrasionsbeständigkeit nicht ausreichend verbessert sind. Ferner beträgt die Menge vorzugsweise 40 Massen-% oder weniger und besonders bevorzugt 20 Massen-% oder weniger. Wenn die Menge 40 Massen-% überschreitet, kann die Härte zu hoch werden, und dadurch kann möglicherweise die Leistungsfähigkeit auf Eis abnehmen.
Die Fettsäure ist nicht besonders beschränkt. Beispiele für die Fettsäure können aliphatische Carbonsäuren, welche aus Pflanzenölen, wie beispielsweise aus Kokosnussöl, aus Palmkernöl, aus Kamelienöl, aus Olivenöl, aus Mandelöl, aus Canolaöl, aus Erdnussöl, aus Reiskleieöl, aus Kakaobutter, aus Palmöl, aus Sojabohnenöl, aus Baumwollsamenöl, aus Sesamöl, aus Leinöl, aus Rizinusöl und/oder aus Rapsöl stammen, aliphatische Carbonsäuren, welche aus tierischen Ölen, wie beispielsweise aus Rindertalg, stammen, aliphatische Carbonsäuren, welche chemisch aus Erdöl oder dergleichen synthetisiert werden, Stearinsäure, Palmitinsäure, Myristinsäure, Laurinsäure, Caprylsäure, Ölsäure und Linolsäure einschließen. Ferner können geeigneterweise auch kommerziell erhältliche Verarbeitungshilfen, welche diese Fettsäuren enthalten, eingesetzt werden. Aufgrund von geringen Kosten wird bevorzugt vor allem eine Fettsäure, wie beispielsweise Stearinsäure, insbesondere Stearinsäure, eingesetzt.
Die Anzahl von Kohlenstoffatomen in der Fettsäure und des Zinksalzes, Calciumsalzes oder Magnesiumsalzes einer Fettsäure beträgt vorzugsweise 4 oder mehr und besonders bevorzugt 6 oder mehr. Wenn die Anzahl an Kohlenstoffatomen weniger als 4 beträgt, besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Dispergierfähigkeit abnimmt. Die Anzahl von Kohlenstoffatomen in der Fettsäure und des Zinksalzes, Calciumsalzes oder Magnesiumsalzes einer Fettsäure beträgt vorzugsweise 18 oder weniger, besonders bevorzugt 14 oder weniger und ganz besonders bevorzugt 12 oder weniger. Wenn die Anzahl von Kohlenstoffatomen 18 übersteigt, besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Reversion nicht unterdrückt wird.
Eine aliphatische Gruppe in der Fettsäure und dem Zinksalz, Calciumsalz oder Magnesiumsalz einer Fettsäure kann eine Gruppe mit einer Kettenstruktur, wie beispielsweise eine Alkylgruppe oder eine Gruppe mit einer Ringstruktur, wie beispielsweise eine Cycloalkylgruppe, sein.
Die Menge der Fettsäure und des Zinksalzes, Calciumsalzes oder Magnesiumsalzes der Fettsäure, bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente, beträgt 2,2 Massenteile oder mehr, vorzugsweise 2,4 Massenteile oder mehr, insbesondere bevorzugt 2,8 Massenteile oder mehr und höchst bevorzugt 3,5 Massenteile oder mehr. Wenn die Menge weniger als 2,2 Massenteile beträgt, kann eine ausreichende Reversionsbeständigkeit nicht sichergestellt werden und daher kann es schwierig sein, die Steuerungsstabilität und dergleichen zu verbessern. Die zuvor genannte Menge beträgt 10 Massenteile oder weniger, vorzugsweise 7 Massenteile oder weniger und besonders bevorzugt 5 Massenteile oder weniger. Wenn die Menge 10 Massenteile übersteigt, besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Verarbeitbarkeit aufgrund einer übermäßigen Abnahme der Viskosität abnimmt, und es besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Fettsäure und das Zinksalz, Calciumsalz oder Magnesiumsalz der Fettsäure ausbluten.
Die zuvor genannte Kautschukkomponente enthält einen Ruß mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 22 nm oder weniger und/oder mit einer DBP-Ölabsorption von 120 ml oder mehr pro 100 g. Dies macht es möglicht, die Viskosität des unvulkanisierten Kautschuks zu erhöhen und folglich die Verarbeitbarkeit zu verbessern. Wenn die Viskosität zu gering ist, kann es schwierig sein, den unvulkanisierten Kautschuk zu handhaben, und ferner besteht eine dahingehende Tendenz, dass die geformten Materialien aufgrund von Hyperviskosität aneinander haften, und es besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Formbarkeit und die Verarbeitbarkeit abnehmen.
Die Menge an Ruß mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 22 nm oder weniger und/oder mit einer DBP-Ölabsorption von 120 ml oder mehr pro 100 g bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente beträgt vorzugsweise 0,5 Massenteile oder mehr, besonders bevorzugt ein Massenteil oder mehr und ganz besonders bevorzugt 2 Massenteile oder mehr.
Wenn die Menge weniger als 0,5 Massenteile beträgt, besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Verarbeitbarkeit und die Abrasionsbeständigkeit nicht ausreichend verbessert werden. Die vorgenannte Menge beträgt weniger als 10 Massenteile. Wenn die Menge an Ruß 25 Massenteile übersteigt, besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Härte und die Kosten übermäßig ansteigen; und wenn sich die Härte erhöht, kann es schwierig sein, eine gute Bremsleistung auf Eis und Schnee zu erreichen.
Ferner beträgt die Gesamtmenge an Ruß einschließlich des zuvor genannten Rußes vorzugsweise 5 Massenteile oder mehr und 120 Massenteile oder weniger, besonders bevorzugt 15 Massenteile oder mehr und 80 Massenteile oder weniger und ganz besonders bevorzugt 25 Massenteile oder mehr und 55 Massenteile oder weniger. Wenn die Menge weniger als 5 Massenteile beträgt, kann die Verstärkung unzureichend sein und folglich kann die benötigte Blocksteifigkeit, Handhabungsstabilität, Beständigkeit gegenüber partieller Abrasion und Abrasionsbeständigkeit nicht erreicht werden. Wenn die Menge 120 Massenteile übersteigt, können ferner die Verarbeitbarkeit und der Rollwiderstand abnehmen und kann sich die Härte übermäßig erhöhen.
Die zuvor genannte Kautschukzusammensetzung kann Calciumcarbonat enthalten. Dies macht es auch möglich, die Viskosität und die Verarbeitbarkeit zu verbessern. Das Calciumcarbonat ist nicht besonders beschränkt und es kann ein Calciumcarbonat, welches allgemein in Reifen angewendet wird, eingesetzt werden.
Die Menge des Calciumcarbonats bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente beträgt vorzugsweise 1 Massenteil oder mehr, besonders bevorzugt 2 Massenteile oder mehr und besonders bevorzugt 4 Massenteile oder mehr. Ferner beträgt die Menge vorzugsweise 10 Massenteile oder weniger, besonders bevorzugt 8 Massenteile oder weniger und besonders bevorzugt 6 Massenteile oder weniger. Wenn die Menge weniger als 1 Massenteil beträgt, besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Viskosität und die Verarbeitbarkeit nicht verbessert werden. Wenn die Menge 10 Massenteile überschreitet, kann die Abrasionsbeständigkeit möglicherweise abnehmen.
Die zuvor genannte Kautschukzusammensetzung enthält vorzugsweise ein Öl oder einen Weichmacher. Dies macht es möglich, die Härte ausreichend niedrig einzustellen und eine gute Bremsleistung auf Eis zu erreichen. Beispiele für das Öl können Paraffinprozessöle, aromatische Prozessöle und naphthenische Prozessöle einschließen. Insbesondere bevorzugt werden paraffinische Prozessöle eingesetzt, weil die Niedrigtemperatureigenschaften verbessert werden können und eine exzellente Leistung auf Eis erreicht werden kann. Spezifische Beispiele für die paraffinischen Prozessöle können PW-32, PW-90, PW-150 und PS-32 einschließen, welche von Idemitsu Kosan Co., Ltd. hergestellt werden. Weitere spezifische Beispiele für die aromatischen Prozessöle können AC-12, AC-460, AH-16, AH-24 und AH-58 einschließen, welche von Idemitsu Kosan Co., Ltd. hergestellt werden.
Wenn die Kautschukzusammensetzung das Öl oder den Weichmacher enthält, beträgt die Menge dieser Komponente bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente vorzugsweise 5 Massenteile oder mehr, besonders bevorzugt 10 Massenteile oder mehr und besonders bevorzugt 15 Massenteile oder mehr. Wenn die Menge weniger als 5 Massenteile beträgt, kann es schwierig sein, die Leistung auf Eis ausreichend zu verbessern. Gleichzeitig beträgt die Menge hiervon bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente vorzugsweise 60 Massenteile oder weniger, besonders bevorzugt 40 Massenteile oder weniger und ganz besonders bevorzugt 30 Massenteile oder weniger. Wenn diese Komponente in einer zu hohen Menge enthalten ist, kann die Abrasionsbeständigkeit abnehmen und kann die Reversionsbeständigkeit ebenfalls abnehmen. Selbst in dem Fall eines aromatischen Öls oder eines alternativen aromatischen Öls, welches zu einer vergleichsweise geringen Verringerung der Abrasionsbeständigkeit führt, kann aufgrund einer Verschlechterung der Niedrigtemperatureigenschaft ferner die Leistung auf Eis und Schnee abnehmen und kann sich aufgrund einer Erhöhung in dem tanδ bei hohen Temperaturen der Rollwiderstand verschlechtern.
Die Kautschukzusammensetzung kann zusätzlich zu der Kautschukkomponente, der Fettsäure und dem Zinksalz, Calciumsalz oder Magnesiumsalz einer Fettsäure, dem Öl und dem Weichmacher wenigstens einen Hilfsmittelbestandteil enthalten, welcher bzw. welche in der Kautschukindustrie üblicherweise eingesetzt wird/werden. Beispiele für diese(n) Hilfsmittelbestandteil€ schließen Verstärkungsmittel, wie beispielsweise Kohlenstoffe und Silica, Füllstoffe, wie beispielsweise Eierschalenpulver, Antioxidationsmittel, Antiozonmittel, Antialterungsmittel, Vulkanisationsbeschleunigerhilfen, Zinkoxid, Vulkanisierungsmittel, wie beispielsweise Schwefel, Peroxide und Vulkanisationsbeschleuniger ein.
Eine durch die Verwendung der zuvor genannten Kautschukzusammensetzung erhaltene Reifenlauffläche weist eine JIS-A-Härte von 50 Grad oder weniger, vorzugsweise von 48 Grad oder weniger und besonders bevorzugt von 46 Grad oder weniger auf. Dies kann zu einer besseren Flexibilität führen und folglich zu einer besseren Leistung auf Eis und Schnee. Gleichzeitig beträgt die zuvor genannte Härte vorzugsweise 40 Grad oder mehr, besonders bevorzugt 43 Grad oder mehr und ganz besonders bevorzugt 45 Grad oder mehr. Es besteht eine dahingehende Tendenz, dass bei einer Lauffläche mit einer Härte von weniger als 40 Grad die Aufrechterhaltung der Verarbeitbarkeit und die Sicherstellung der Handhabungsstabilität schwierig werden.
Kraftfahrzeuge, für welche die vorliegende Erfindung angewendet werden kann, sind nicht besonders beschränkt und Beispiele für die Kraftfahrzeuge schließen Lastkraftwagen, Busse, leichte Lastkraftwagen und Personenkraftfahrzeuge ein.
Insbesondere kann die vorliegende Erfindung vorzugsweise für Personenkraftfahrzeuge eingesetzt werden, welche eine höhere Leistungsfähigkeit auf Eis und eine höhere Steuerungsstabilität erfordern, so dass größere Effekte erreicht werden können.
Unter Verwendung der zuvor genannten Kautschukzusammensetzung kann ein Winterreifen durch ein herkömmliches Verfahren hergestellt werden. Das heißt, der Winterreifen kann hergestellt werden durch Herstellen einer Reifenlauffläche unter Verwendung der Kautschukzusammensetzung, durch Laminieren der Lauffläche mit anderen Komponenten und durch Erhitzen derselben auf einer Reifenformmaschine unter Druck.
Beispiele
Im Folgenden werden die entsprechenden in den Beispielen und in den Vergleichsbeispielen eingesetzten chemischen Verbindungen aufgelistet.

Naturkautschuk (NR): RSS #3
BR 1: BR 150B hergestellt von Ube Industries, Ltd. (cis-1,4-Bindungsgehalt: 97 %, ML₁₊₄ (100°C): 40, Viskosität einer 5 %-igen Lösung in Toluol bei 25°C: 48 cps, Mw/Mn: 3,3)
BR 2: VCR 412 hergestellt von Ube Industries, Ltd. (Mischung (SPB enthaltender BR), in der 12 Massen-% hochkristallines (mit einer durchschnittlichen primären Partikelgröße der Kristalle von 250 nm) SPB zu BR mit hohem cis-Gehalt, nämlich mit 98 % cis-1,4-Bindungsgehalt, ML₁₊₄ (100°C): 45, zugegeben und in diesem dispergiert wurden)
BR 3: VCR 617 hergestellt von Ube Industries, Ltd. (Mischung (SPB enthaltender BR), in der 17 Massen-% hochkristallines SPB zu BR mit hohem cis-Gehalt, nämlich mit 98 % cis-1,4-Bindungsgehalt, ML₁₊₄ (100°C): 62, zugegeben und dispergiert wurden)
BR 4: BR 360L hergestellt von Ube Industries, Ltd. (cis-1,4-Bindungsgehalt: 98 %, ML₁₊₄ (100°C): 51, Viskosität einer 5 %-igen Lösung in Toluol bei 25°C: 124 cps, Mw/Mn: 2,4)
Ruß 1: DIABLACK I hergestellt von Mitsubishi Chemical Corporation (ISAF Kohlenstoff, durchschnittliche Partikelgröße: 23 nm, DBP-Ölabsorption: 114 ml/ 100 g)
Ruß 2: DIABLACK SA hergestellt von Mitsubishi Chemical Corporation (SAF-HS Kohlenstoff, durchschnittliche Partikelgröße: 19 nm, DBP-Ölabsorption: 165 ml/ 100 g)
Ruß 3: DIABLACK N234 hergestellt von Mitsubishi Chemical Corporation (ISAF-HS Kohlenstoff, durchschnittliche Partikelgröße: 22 nm, DBP-Ölabsorption: 124 ml/ 100 g)
Calciumcarbonat: präzipitiertes Calciumcarbonat hergestellt von Maruo Calcium Co., Ltd.
Mineralöl: PS-32 (paraffinisches Prozessöl) hergestellt von Idemitsu Kosan Co., Ltd.
Stearinsäure: KIRI hergestellt von NOF Corporation
Fettsäureverbindung 1: Struktol EF-44 hergestellt von Schill + Seilacher Struktol AG [(i) Zinksalz von aliphatischer Carbonsäure: Zinksalz von Fettsäure (C₁₂ bis C₁₈), welche aus natürlich vorkommendem Pflanzenöl stammt, (ii) Fettsäure (C₁₂ bis C₁₈), welche aus natürlich vorkommendem Pflanzenöl stammt, (iii) Zinksalz von aromatischer Carbonsäure: Zinkbenzoat, (iv) aromatische Carbonsäure: Benzoesäure, molares Mengenverhältnis: 1:1:1:1, Zinkgehalt: 8 Massen-%]
Fettsäureverbindung 2: Aktivator 73A hergestellt von Schill + Seilacher Struktol AG [(i) Zinksalz von aliphatischer Carbonsäure: Zinksalz von Fettsäure (C₈ bis C₁₂) welche aus Kokosnussöl stammt, (ii) Zinksalz von aromatischer Carbonsäure: Zinkbenzoat, molares Mengenverhältnis: 1:1, Zinkgehalt: 17 Massen-%]
Zinkoxid: Zinkoxid #2 hergestellt von Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.
Alterungsschutzmittel: NOCRAC 6C (N-(1,3-Dimethylbutyl)-N'-phenyl-p-phenylendiamin) hergestellt von OUCHI SHINKO CHEMICAL INDUSTRIAL CO., LTD.
Wachs: OZOACE-Wachs hergestellt von Nippon Seiro Co., Ltd.
Schwefel: Schwefelpulver hergestellt von Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd.
Vulkanisationsbeschleuniger BBS: NOCCELER NS (N-tert-Butyl-2-benzothiazolylsulfenamid) hergestellt von OUCHI SHINKO CHEMICAL INDUSTRIAL CO., LTD.

Beispiele 1 bis 13 und Vergleichsbeispiele 1 bis 5
Ein Banbury-Mischer wurde mit den in dem Verfahren 1 in der Tabelle 1 gezeigten Verbindungen und den darin gezeigten Mengen befüllt und diese wurden miteinander vermischt und für fünf Minuten geknetet, um so die Auslasstemperatur auf ungefähr 150°C zu erhöhen. Daran anschließend wurden der Schwefel und der Vulkanisationsbeschleuniger in den in dem Verfahren 2 gezeigten Mengen zu der durch das Verfahren 1 erhaltenen Mischung zugegeben und diese wurden miteinander vermischt und für drei Minuten bei ungefähr 80°C in einer offenen Walzenmühle geknetet. Dadurch wurde eine unvulkanisierte Kautschukzusammensetzung erhalten. Diese unvulkanisierte Kautschukzusammensetzung wurde zu einer Laufflächenform geformt, mit den anderen Reifenkomponenten laminiert und dann für 15 Minuten bei 170°C vulkanisiert, wodurch in den entsprechenden Beispielen und Vergleichsbeispielen Winterreifen hergestellt wurden.
Die entsprechenden Proben wurden durch die nachfolgenden Verfahren evaluiert.
(Reversion)
Unter Verwendung eines Curelastometers wurde die Vulkanisationskurve der unvulkanisierten Kautschukzusammensetzung bei 170°C bestimmt. Die maximale Drehmomenterhöhung (MH-ML) wurde als 100 angenommen und die 15 Minuten nach dem Beginn der Vulkanisation erhaltene Drehmomenterhöhung wurde als ein relativer Wert ausgedrückt. Dann wurde der Wert, welcher durch Subtrahieren des relativen Werts von 100 erhalten wurde, als das Reversionsverhältnis angesehen. Ein geringeres Reversionsverhältnis zeigt, dass die Reversion mehr unterdrückt ist und eine bessere Reversionsbeständigkeit erreicht worden ist.
(Viskosität/Verarbeitbarkeit)
Im Hinblick auf die Viskosität wurde die Mooney-Viskosität (ML₁₊₄/130°C) der unvulkanisierten Kautschukzusammensetzung basierend auf der JIS K 6300-1 „Kautschuk, unvulkanisiert - physikalische Eigenschaft - Teil 1: Bestimmung der Mooney-Viskosität und der Vorvulkanisationseigenschaften mit einem Mooney Viskometer“ bestimmt. Das heißt, ein Mooney-Viskositätstestgerät wurde für eine Minute auf 130°C erhitzt und es wurde ein großer Rotor unter dieser Temperaturbedingung rotiert. Nach vier Minuten Rotation wurde die Mooney-Viskosität bestimmt. Der Wert wurde hier auf die nächste ganze Zahl gerundet.
Hinsichtlich der Verarbeitbarkeit wird ein Mooney-Viskositätswert von 35 oder mehr als „+++“ bewertet, ein entsprechender Wert von 32 oder mehr und weniger als 35 wird als „++“ bewertet, ein entsprechender Wert von 30 oder mehr und weniger als 32 wird als „+“ bewertet und ein entsprechender Wert von weniger als 30 wird als „-“ bewertet.
(Härte)
Gemäß der JIS K 6253 „Kautschuk, vulkanisiert oder thermoplastisch - Bestimmung der Härte“ wurde in den jeweiligen Beispielen und in den jeweiligen Vergleichsbeispielen durch einen Durometer vom Typ A die Härte der vulkanisierten Kautschukproben bestimmt.
(Leistung auf Eis und Schnee)
Unter Verwendung von Winterreifen der jeweiligen Beispiele und der jeweiligen Vergleichsbeispiele wurde die tatsächliche Kraftfahrzeugleistung auf Eis und Schnee unter den nachfolgend beschriebenen Bedingungen untersucht. Es wurden hier Winterreifen für ein Personenkraftfahrzeug hergestellt, welche eine Größe von 195/65 R15 und ein DS-2-Muster aufwiesen, und die Reifen wurden auf ein in Japan hergestelltes Kraftfahrzeug mit Vorderantrieb und mit 2000 cm³ montiert. Der Test wurde auf einer Teststrecke von Sumitomo Rubber Industries, Ltd. in Nayoro, Hokkaido, Japan, durchgeführt. Die Temperatur auf Eis betrug -6 bis -1°C und die Temperatur auf Schnee betrug zwischen -10 und -2°C.

- Steuerungsleistung bzw. Handhabungsleistung (Untersuchung des Empfindens): Das Starten, das Beschleunigen und das Stoppen des zuvor genannten Kraftfahrzeugs wurde durch einen Testfahrer nach dessen Empfinden untersucht. Bei dieser Untersuchung wurde das Vergleichsbeispiel 1 als der Standard angesehen, welcher als 100 bewertet wurde. Dann wurde eine Einstufung in einer solchen Weise durchgeführt, dass die Reifen mit 120 bewertet wurden, wenn der Testfahrer der Ansicht war, dass ihre Leistung offensichtlich verbessert war, und die Reifen wurden mit 140 bewertet, wenn der Testfahrer beurteilte, dass diese eine sehr hohe Leistung, welche vorher niemals beobachtet wurde, aufwiesen.
- Bremsleistung (Bremsweg auf Eis): Es wurde auf Eis der Bremsweg bestimmt, welcher die Entfernung ist, welche das Kraftfahrzeug benötigt, um nach einem Tritt auf die Bremsen bei 30 km/Std. zum Stillstand zu kommen. Dann wurde das Vergleichsbeispiel 1 als eine Referenz genommen und die Bremsleistung wurde gemäß der nachfolgenden Gleichung berechnet: $\begin{array}{l} (Bremsleistungsindex) = (Bremsweg in dem Vergleichsbeispiel 1) / \\ (Bremsweg) \times 100. \end{array}$

(Abrasionsbeständigkeit)
Die Reifen mit einer Größe von 195/65 R15 wurden auf ein in Japan hergestelltes Kraftfahrzeug mit Vorderantrieb montiert und die Tiefe der Rillen des Reifenlaufflächenteils wurde gemessen, nachdem das Auto für 8.000 km gefahren wurde. Es wurde die Fahrentfernung berechnet, bei welcher die Tiefe der Reifenrillen um 1 mm abnahm, und die Abrasionsbeständigkeit wurde als ein Index ausgedrückt, welcher durch die nachfolgende Gleichung berechnet wurde: $\begin{array}{l} (Abrasionsbest \ddot{a} ndigkeitsindex) = (Fahrentfernung, bei welcher die Rillen - \\ tiefe um 1 mm abgenommen hat) / (Fahrentfernung, bei welcher die Rei - \\ fentiefe in dem Vergleichsbeispiel 1 um 1 mm abgenommen hat) \times 100. \end{array}$
Ein größerer Index zeigt eine bessere Abrasionsbeständigkeit.
In der Tabelle 1 die Untersuchungsergebnisse der jeweiligen Untersuchungen gezeigt.
Jedes der Beispiele zeigte ein geringes Reversionsverhältnis und eine ausreichende Härte und erreichte sowohl eine hohe Steuerungsleistung als auch eine hohe Bremsleistung auf Eis.
Ferner zeigten die Beispiele 1 bis 8, welche einen Ruß mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 22 nm oder weniger und/oder mit einer DBP-Ölabsorption von 120 ml oder mehr pro 100 g enthielten, eine ausreichende Viskosität, und zwar ohne ein Problem, wie Hyperviskosität, und zeigten auch eine gute Verarbeitbarkeit und eine gute Abrasionsbeständigkeit.
In dem Beispiel 9, in dem Calciumcarbonat eingemischt war, war die Viskosität ausreichend, und zwar ohne ein Problem, wie Hyperviskosität, und es wurde eine gute Verarbeitbarkeit erreicht, obwohl die Abrasionsbeständigkeit geringfügig verringert war.
Ferner wurden in den Beispielen 11 bis 13 durch das Einmischen des SPB enthaltenen BR oder des Butadienkautschuks mit einem cis-Gehalt von 95 % oder mehr und mit einer Viskosität in einer 5 %-igen Lösung in Toluol von 80 cps oder mehr bei 25°C eine ausreichende Viskosität und eine gute Verarbeitbarkeit erreicht. Aufgrund des hohen BR-Verhältnisses wurden auch eine gute Steuerungsleistung und eine gute Bremsleistung trotz einer geringfügig höheren Härte erreicht und es wurde selbst bei der Bedingung eines hohen BR-Verhältnisses eine gute Abrasionsbeständigkeit erreicht.
Im Unterschied dazu zeigten die Vergleichsbeispiele, welche eine geringe Zugabemenge von einer Fettsäure aufwiesen oder eine Lauffläche mit einer hohen Härte aufwiesen, eine schlechtere Reversionsbeständigkeit, Steuerungsleistung und Bremsleistung auf Eis.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Winterreifen mit einer hohen Leistungsfähigkeit bereitzustellen, welcher sowohl eine gute Bremskraft und eine hohe Steuerungsstabilität auf Eis oder Schnee aufweist, weil der Reifen eine Lauffläche aufweist, welche aus einer Kautschukzusammensetzung gemäß Anspruch 1 gefertigt ist. Ferner ist es möglich, einen Winterreifen mit höherer Produktivität und mit einem geringeren Preis für Kunden herzustellen.

Claims

Winterreifen, welcher eine Lauffläche umfasst, die aus einer Kautschukzusammensetzung hergestellt ist, welche 2,2 bis 10 Massenteile einer Fettsäure und eines Zinksalzes, Calciumsalzes oder Magnesiumsalzes einer Fettsäure, bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente, enthält, wobei die Lauffläche eine JIS-A-Härte von 50 oder weniger aufweist, wobei die Kautschukzusammensetzung des Weiteren einen Ruß mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 22 nm oder weniger und/oder mit einer DBP-Ölabsorption von 120 ml oder mehr pro 100 g enthält, und wobei die Menge an Ruß mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 22 nm oder weniger und/oder mit einer DBP-Ölabsorption von 120 ml oder mehr pro 100 g weniger als 10 Massenteile beträgt, bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente.
Winterreifen nach Anspruch 1, wobei die Kautschukkomponente einen Butadienkautschuk enthält, in dem syndiotaktisches 1,2-Polybutadien dispergiert ist.
Winterreifen nach Anspruch 1, wobei die Kautschukkomponente einen Butadienkautschuk enthält, welcher einen cis-Gehalt von 95 % oder mehr und eine Viskosität in einer 5 %-igen Lösung in Toluol von 80 mPa⋅s (80 cps) oder mehr bei 25°C aufweist.
Winterreifen nach Anspruch 1, wobei die Kautschukzusammensetzung des Weiteren 1 bis 10 Gewichtsteile Calciumcarbonat bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente enthält.