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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kautschukzusammensetzung für
einen Reifen ohne Spikes (einen Winterreifen) und einen Winterreifen
unter Verwendung derselben.
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Hintergrund
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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.
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Auf
dem Markt sind kürzlich Winterreifen benötigt
worden, welche sowohl zu einer guten Steuerungsstabilität,
welche ein Nachteil herkömmlicher Winterreifen ist, und
zu einer guten Leistungsfähigkeit auf Eis und Schnee beitragen.
In dem Fall, bei dem die Härte des Kautschuks allein erhöht
wird, um so die Steuerungsstabilität zu erhöhen,
erhöht sich die Härte bei niedrigen Temperaturen,
wodurch eine Verschlechterung der Leistungsfähigkeit auf
Eis und Schnee verursacht wird.
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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.
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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.
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Zusammenfassung der Erfindung
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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.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Winterreifen, welcher eine
Lauffläche enthält, welche aus einer Kautschukzusammensetzung
gefertigt ist, welche 0,5 bis 5,0 Massenteile einer Fettsäure
und/oder eines Derivats einer Fettsäure bezogen auf 100
Massenteile einer Kautschukkomponente enthält, wobei die
Form der Aufstandsfläche der Lauffläche die nachfolgende
Formel (1) erfüllt: 1,05 ≦ SL0/SL80 ≦ 1,20 (1),worin SL0
die Länge der (Reifen)aufstandsfläche in der Reifenumfangsrichtung
auf der Reifenäquatorlinie ist und SL80 die Länge
der Aufstandsfläche in der Reifenumfangsrichtung an einer
von der Reifenäquatorlinie um einen Wert von 80% der halben
Breite der Aufstandsfläche in der Reifenachsenrichtung
nach außen hin entfernten Position ist, wobei die Form
der Aufstandsfläche durch Aufbringen einer normalen Last
auf den Reifen in einem Standardzustand, in dem der Reifen auf eine
reguläre Felge montiert ist, auf einen normalen Innendruck
aufgepumpt ist und ohne Last aufgebracht ist, um die Lauffläche
zu einer flachen Ebene zu pressen, gebildet wird.
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Die
Lauffläche weist vorzugsweise eine JIS-A-Härte
zwischen 44 und 55 auf.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Die 1 ist
eine schematische Ansicht, welche eine Aufstandsfläche
zeigt, welche bei dem Pressen der Lauffläche zu einer flachen
Ebene gebildet wird.
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Detaillierte Beschreibung
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Der
Winterreifen gemäß der vorliegenden Erfindung
umfasst eine Lauffläche, welche aus einer Kautschukzusammensetzung
gefertigt ist, welche 100 Massenteile einer Kautschukkomponente
und 0,5 bis 5,0 Massenteile einer Fettsäure und/oder eines
Derivats einer Fettsäure enthält.
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Wenn
eine Mischung aus einem Butadienkautschuk und einem anderen Kautschuk
als die Kautschukkomponente eingesetzt wird, ist der andere Kautschuk
nicht besonders beschränkt. Beispiele für den
anderen Kautschuk schließen Naturkautschuke (NR), epoxidierte
Naturkautschuke (ENR), Styrolbutadienkautschuke (SBR), Isoprenkautschuke
(IR), Ethylenpropylendienkautschuke (EPDM), Chloroprenkautschuke
(CR), Acrylnitrilbutadienkautschuke (NBR), Butylkautschuke (IIR)
und halogenierte Butylkautschuke (X-IIR) ein. Es ist besonders bevorzugt,
dass NR und/oder ENR enthalten ist, weil es möglich ist,
umweltfreundlich zu sein, einer künftigen Verringerung
in der Ölversorgung Rechnung zu tragen und die Abrasionsbeständigkeit
zu verbessern.
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Die
Kautschukkomponente kann wenigstens eine funktionelle Gruppe (nachfolgend
als die funktionelle Gruppe bezeichnet) aufweisen, welche aus der
Gruppe ausgewählt ist, die aus Alkoxy, Alkoxysilyl, Epoxy, Glycidyl,
Carbonyl, Ester, Hydroxy, Amino und Silanol besteht. Kommerziell
erhältlicher Kautschuk oder sein ausreichend modifizierter
Kautschuk können als Kautschuk, welcher die funktionelle
Gruppe enthält, eingesetzt werden.
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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. Die untere Grenze der Menge
des Butadienkautschuks in 100 Massen-% der Kautschukkomponente beträgt
vorzugsweise 20 Massen-%, besonders bevorzugt 30 Massen-%, ganz
besonders bevorzugt 35 Massen-% und höchst bevorzugt 50
Massen-%. Andererseits beträgt die obere Grenze hier bezogen
auf 100 Massen-% der Kautschukkomponente vorzugsweise 80 Massen-%,
besonders bevorzugt 70 Massen-%, ganz besonders bevorzugt 65 Massen-%
und höchst bevorzugt 60 Massen-%. Wenn die Butadienkautschukmenge
weniger als 20 Massen-% beträgt, besteht eine dahingehende
Tendenz, dass die Glasübergangstemperatur nicht abnimmt,
und die Bremskraft auf Eis oder Schnee kann abnehmen. Wenn die Menge
an Butadienkautschuk 80 Massen-% übersteigt, 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, die Butadienkautschukmenge zu
erhöhen, um so sowohl zu der Abrasionsbeständigkeit
als auch der Leistungsfähigkeit auf Eis und Schnee beizutragen.
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Es
ist möglich, 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.
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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-%.
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Die
Fettsäure und/oder das Derivat der Fettsäure ist/sind
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. Beispiele des Derivats
können Metallsalze, wie beispielsweise Zinksalz, Calciumsalz
und Magnesiumsalz, einschließen. Ferner können
geeigneterweise auch kommerziell erhältliche Verarbeitungshilfen, welche
diese Fettsäuren enthalten, eingesetzt werden. Von diesem
werden aufgrund ihrer guten Reversionsbestän digkeit vorzugsweise
die Metallsalze einer aliphatischen Carbonsäure, insbesondere
ein Zinksalz einer aliphatischen Carbonsäure, eingesetzt.
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Die
Anzahl der Kohlenstoffatome in der Fettsäure und/oder in
dem Derivat hiervon 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/oder in dem Derivat hiervon beträgt
vorzugsweise 16 oder weniger, besonders bevorzugt 14 oder weniger
und ganz besonders bevorzugt 12 oder weniger. Wenn die Anzahl von
Kohlenstoffatomen 16 übersteigt, besteht eine dahingehende
Tendenz, dass die Reversion nicht unterdrückt wird.
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Eine
aliphatische Gruppe in der Fettsäure und/oder in dem Derivat
hiervon kann eine Gruppe mit einer Kettenstruktur, wie beispielsweise
eine Alkylgruppe oder eine Gruppe mit einer Ringstruktur, wie beispielsweise
eine Cycloalkylgruppe, sein.
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Die
Menge der Fettsäure und/oder des Derivats hiervon bezogen
auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente beträgt 0,5
Massenteile oder mehr, vorzugsweise 1,0 Massenteile oder mehr und
insbesondere bevorzugt 2,0 Massenteile oder mehr. Wenn die Menge
weniger als 0,5 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
5,0 Massenteile oder weniger, vorzugsweise 4,0 Massenteile oder
weniger und besonders bevorzugt 3,0 Massenteile oder weniger. Wenn
die Menge 5,0 Massenteile übersteigt, besteht eine dahingehende
Tendenz, dass die Verarbeitbarkeit wie nachfolgend beschrieben aufgrund
einer übermäßigen Abnahme der Viskosität
abnehmen kann, und es besteht eine dahin gehende Tendenz, dass die
Fettsäure und/oder das Derivat hiervon ausblutet bzw. ausbluten.
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Es
ist bevorzugt, dass die Kautschukzusammensetzung ferner eine aromatische
Carbonsäure und/oder ein Derivat einer aromatischen Carbonsäure
enthält. Die kombinierte Verwendung einer Fettsäure und/oder
eines Derivats hiervon und einer aromatischen Carbonsäure
und/oder eines Derivats hiervon kann insbesondere die Reversionsbeständigkeit
des Butadienkautschuks verbessern und ferner die Verarbeitbarkeit
einer Silica enthaltenden Zusammensetzung verbessern. Folglich kann
die Reversion der Silica enthaltenden Zusammensetzung wirksamer
unterdrückt werden.
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Beispiele
für die aromatische Carbonsäure schließen
Benzoesäure, Phthalsäure, Mellitsäure,
Hemimellitsäure, Trimellitsäure, Diphensäure,
Toluolsäure und Naphthensäure ein. Beispiele für
das aromatische Carbonsäurederivat schließen Metallsalze
der aromatischen Carbonsäure, wie beispielsweise Zinksalz,
Calciumsalz und Magnesiumsalz, ein. Von diesen Salzen werden vorzugsweise
die Metallsalze einer aromatischen Carbonsäure, insbesondere
ein Zinksalz, eingesetzt, und zwar aufgrund ihrer ausreichenden
Reversionsbeständigkeit. Benzoesäure, Phthalsäure
oder Naphthensäure ist als die aromatische Carbonsäure
im Hinblick auf die Reversionsbeständigkeit bevorzugt.
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Die
Menge der aromatischen Carbonsäure und/oder des Derivats
hiervon bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente beträgt
0,05 Massenteile oder mehr, vorzugsweise 0,1 Massenteile oder mehr und
besonders bevorzugt 0,15 Massenteile oder mehr. Wenn die Menge weniger
als 0,05 Massenteile beträgt, kann eine ausreichende Reversionsbeständigkeit
nicht sichergestellt werden, und deshalb kann es schwierig sein,
die Steuerungsstabilität und dergleichen zu verbessern.
Die vorgenannte Menge beträgt 0,5 Massenteile oder weniger,
vorzugsweise 0,4 Massenteile oder weniger und besonders bevorzugt
0,3 Massenteile oder weniger. Wenn die Menge 0,5 Massenteile übersteigt,
kann die Verarbeitbarkeit aufgrund einer übermäßigen
Abnahme in der Viskosität abnehmen, und es besteht eine
dahingehende Tendenz, dass die Fettsäure und/oder das Derivat
hiervon ausbluten.
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Wenn
die Kautschukzusammensetzung eine Mischung aus einer Fettsäure
und/oder eines Derivats hiervon und aus einer aromatischen Carbonsäure
und/oder eines Derivats hiervon enthält, beträgt
das Mengenverhältnis zwischen der Fettsäure und/oder
dem Derivat hiervon und der aromatischen Carbonsäure und/oder
dem Derivat hiervon in der Mischung [molares Verhältnis:
(die Fettsäure und/oder das Derivat hiervon)/(die aromatische
Carbonsäure und/oder das Derivat hiervon), nachfolgend
als ”Mengenverhältnis” bezeichnet) vorzugsweise
1/20 oder mehr, besonders bevorzugt 1/15 oder mehr und ganz besonders
bevorzugt 1/10 oder mehr. Wenn das Mengenverhältnis weniger
als 1/20 beträgt, kann es unmöglich sein, umweltfreundlich
zu sein und einer künftigen Verringerung bei der Ölversorgung
Rechnung zu tragen, und es besteht eine dahingehende Tendenz, dass
die Dispergierbarkeit und die Stabilität der Mischung verschlechtert
werden. Ferner beträgt das Mengenverhältnis vorzugsweise
20/1 oder weniger, besonders bevorzugt 15/1 oder weniger und ganz
besonders bevorzugt 10/1 oder weniger. Wenn das Mengenverhältnis
20/1 übersteigt, besteht eine dahingehende Tendenz, dass
die Reversion nicht ausreichend unterdrückt wird. Das Mengenverhältnis
ist hier: (die Gesamtmenge der Fettsäure und des Derivats
hiervon)/(die Gesamtmenge der aromatischen Carbonsäure
und des Derivats hiervon).
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In
dem Fall der Verwendung der zuvor genannten Mischung beträgt
der Metallgehalt in der Mischung vorzugsweise 3 Massen-% oder mehr
und besonders bevorzugt 5 Massen-% oder mehr. Wenn der Metallgehalt
in der Mischung weniger als 3 Massen-% beträgt, besteht
eine dahingehende Tendenz, dass die Reversion nicht ausreichend
unterdrückt wird. Ferner beträgt der Metallgehalt
in der Mischung vorzugsweise 30 Massen-% oder weniger und besonders
bevorzugt 25 Massen-% oder weniger. Wenn der Metallgehalt in der
Mischung 30 Massen-% übersteigt, besteht eine dahingehende
Tendenz, dass die Verarbeitbarkeit abnimmt und die Kosten können
sich unnötigerweise erhöhen.
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Die
zuvor genannte Kautschukzusammensetzung enthält vorzugsweise
ein Öl oder einen Weichmacher. Dies macht es möglich,
das Vermischen und die Knetverarbeitbarkeit sicherzustellen und
die Kautschukflexibilität bei niedrigen Temperaturen sicherzustellen.
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Beispiele
für das Öl können paraffinische Prozessöle,
aromatische Prozessöle und naphthenische Prozessöle
einschließen. Im Hinblick auf die Niedrigtemperatureigenschaften
(das heißt, das Beibehalten der Flexibilität bei
niedrigen Temperaturen) werden insbesondere bevorzugt die paraffinischen
Prozessöle eingesetzt. 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.
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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 Misch-
und Knetverarbeitbarkeit sicherzustellen und die Niedrigtemperatureigenschaften
sicherzustellen. Indessen beträgt die Menge hiervon bezogen
auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente vorzugsweise 35 Massenteile
oder weniger, besonders bevorzugt 30 Massenteile oder weniger und
ganz besonders bevorzugt 25 Massenteile oder weniger. Wenn diese
Komponente in einer zu hohen Menge enthalten ist, kann die Abrasionsbeständigkeit
abnehmen und kann die Reversionsbeständigkeit ebenfalls
abnehmen. Wenn das Öl in einer zu großen Menge
enthalten ist, kann ein Schlupfphänomen (Unfähigkeit
des Knetens der Komponente aufgrund von Schlupf) auftreten, was
beim Vermischen und Kneten ein unzureichendes Kneten verursacht,
und folglich können Füllstoffe (Kohlenstoff-,
Silica-Füllstoffe) nicht dispergiert werden.
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Es
ist bevorzugt, dass die Kautschukzusammensetzung des Weiteren Silica
enthält. Das Einmischen von Silica kann die Bremsleistung
auf Eis und die Steuerungsstabilität auf Eis und Schnee,
welche für Winterreifen wichtig sind, verbessern. Insbesondere
kann eine Mischung eines Zinksalzes einer aliphatischen Carbonsäure
und eines Zinksalzes einer aromatischen Carbonsäure die
Verarbeitbarkeit der Silica enthaltenden Zusammensetzung verbessern
und kann die Reversion der Silica enthaltenden Zusammensetzung wirksamer unterdrücken.
Beispiele für das Silica schließen ein, sind aber
nicht beschränkt auf Silica, welches durch ein Nassverfahren
hergestellt worden ist, Silica, welches durch ein Trockenverfahren
hergestellt worden ist, und dergleichen.
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Die
durch Stickstoffadsorption gemessene spezifische Oberfläche
(N2SA) des Silicas beträgt 40 m2/g oder mehr und vorzugsweise 50 m2/g oder mehr. Wenn die N2SA
des Silicas weniger als 40 m2/g beträgt,
kann dessen Verstärkungseffekt unzureichend sein. Die N2SA des Silicas beträgt 450 m2/g oder weniger und vorzugsweise 400 m2/g oder weniger. Wenn die N2SA
des Silicas 450 m2/g übersteigt,
kann die Dispergierfähigkeit abnehmen und kann sich die
Wärmeerzeugung in der Kautschukzusammensetzung erhöhen;
folglich ist dieser Wert nicht erwünscht.
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Die
Silicamenge bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente
beträgt vorzugsweise 10 Massenteile oder mehr, besonders
bevorzugt 15 Massenteile oder mehr, ganz besonders bevorzugt 20
Massenteile oder mehr und am höchsten bevorzugt 35 Massenteile
oder mehr. Wenn die Silicamenge weniger als 10 Massenteile beträgt,
besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Bremsleistung auf Eis
und die Steuerungsstabilität auf Eis und Schnee nicht verbessert
werden. Ferner beträgt die Silicamenge bezogen auf 100 Massenteile
der Kautschukkomponente 150 Massenteile oder weniger, vorzugsweise
120 Massenteile oder weniger und besonders bevorzugt 100 Massenteile
oder weniger. Wenn die Silicamenge 150 Massenteile übersteigt,
können die Verarbeitbarkeit und die Bearbeitbarkeit abnehmen;
folglich ist dieser Wert nicht bevorzugt.
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Es
ist bevorzugt, dass die Kautschukzusammensetzung ein Silankupplungsmittel
enthält.
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Als
Silankupplungsmittel kann jedes Silankupplungsmittel, welches in
der Kautschukindustrie üblicherweise zusammen mit Silica
eingesetzt wird, eingesetzt werden. Beispiele hierfür schließen
ein:
Silankupplungsmittel vom Sulfidtyp, wie beispielsweise
Bis(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfid,
Bis(2-triethoxysilylethyl)tetrasulfid,
Bis(4-triethoxysilylbutyl)tetrasulfid,
Bis(3-trimethoxysilylpropyl)tetrasulfid,
Bis(2-trimethoxysilylethyl)tetrasulfid,
Bis(4-trimethoxysilylbutyl)tetrasulfid,
Bis(3-triethoxysilylpropyl)trisulfid,
Bis(2-triethoxysilylethyl)trisulfid,
Bis(4-triethoxysilylbutyl)trisulfid,
Bis(3-trimethoxysilylpropyl)trisulfid,
Bis(2-trimethoxysilylethyl)trisulfid,
Bis(4-trimethoxysilylbutyl)trisulfid,
Bis(3-triethoxysilylpropyl)disulfid,
Bis(2-triethoxysilylethyl)disulfid,
Bis(4-triethoxysilylbutyl)disulfid,
Bis(3-trimethoxysilylpropyl)disulfid,
Bis(2-trimethoxysilylethyl)disulfid,
Bis(4-trimethoxysilylbutyl)disulfid,
3-Trimethoxysilylpropyl-N,N-dimethylthiocarbamoyltetrasulfid,
3-Triethoxysilylpropyl-N,N-dimethylthiocarbamoyltetrasulfid,
2-Triethoxysilylethyl-N,N-dimethylthiocarbamoyltetrasulfid,
2-Trimethoxysilylethyl-N,N-dimethylthiocarbamoyltetrasulfid,
3-Trimethoxysilylpropylbenzothiazolyltetrasulfid,
3-Triethoxysilylpropylbenzothiazoltetrasulfid,
3-Triethoxysilylpropylmethacrylatmonosulfid,
und 3-Trimethoxysilylpropylmethacrylatmonosulfid;
Silankupplungsmittel
vom Mercaptotyp, wie beispielsweise 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan,
3-Mercaptopropyltriethoxysilan, 2-Mercaptoethyltrimethoxysilan und
2-Mercaptoethyltriethoxysilan;
Silankupplungsmittel vom Vinyltyp,
wie beispielsweise Vinyltriethoxysilan und Vinyltrimethoxysilan;
Silankupplungsmittel
vom Amintyp, wie beispielsweise 3-Aminopropyltriethoxysilan, 3-Aminopropyltrimethoxysilan, 3-(2-Aminoethyl)aminopropyltriethoxysilan
und 3-(2-Aminoethyl)aminopropyltrimethoxysilan,
Silankupplungsmittel
vom Glycidoxytyp, wie beispielsweise γ-Glycidoxypropyltriethoxysilan, γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, γ-Glycidoxypropylmethyldiethoxysilan
und γ-Glycidoxypropylmethyldimethoxysilan;
Silankupplungsmittel
vom Nitrotyp, wie beispielsweise 3-Nitropropyltrimethoxysilan und
3-Nitropropyltriethoxysilan;
Silankupplungsmittel vom Chlortyp,
wie beispielsweise 3-Chlorpropyltrimethoxysilan, 3-Chlorpropyltriethoxysilan,
2-Chlorethyltrimethoxysilan und 2-Chlorethyltriethoxysilan. Jedes
dieser Silankupplungsmittel kann alleine eingesetzt werden oder
zwei oder mehr dieser können zusammen in Mischung miteinander
eingesetzt werden.
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Die
Menge des Silankupplungsmittels bezogen auf 100 Massenteile des
Silicas beträgt 1 Massenteil oder mehr und vorzugsweise
2 Massenteile oder mehr. Wenn die Menge des Silankupplungsmittels
weniger als 1 Massenteil beträgt, können die Effekte
des Vermischens des Silankupplungsmittels nicht ausreichend erreicht
werden. Ferner beträgt die Menge des Silankupplungsmittels
bezogen auf 100 Massenteile des Silicas 20 Massenteile oder weniger
und vorzugsweise 15 Massenteile oder weniger. Wenn die Menge des
Silankupplungsmittels mehr als 20 Massenteile beträgt,
können keine Effekte vom gleichen Ausmaß wie die
Kostenerhöhung beim Kuppeln erreicht werden und die Verstärkung
und die Abrasionsbeständigkeit können abnehmen;
folglich ist dieser Wert nicht bevorzugt.
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Die
Kautschukzusammensetzung kann zusätzlich zu der Kautschukkomponente,
der Fettsäure und/oder dem Derivat hiervon, dem Metallsalz
der aromatischen Carbonsäure, dem Öl, dem Weichmacher, dem
Silica und dem Silankupplungsmittel einen herkömmlicherweise
in der Kautschukindustrie eingesetzten Einmischbestandteil enthalten.
Beispiele für den Einmischbestandteil können Füllstoffe
einschließen, wie beispielsweise Ruß, Eierschalenpulver,
Antioxidationsmittel, Antiozonmittel, Antialterungsmittel, Vulkanisationsbeschleunigerhilfen,
Zinkoxid, Peroxide, Vulkanisationsmittel, wie beispielsweise Schwefel
und eine Schwefel enthaltende Verbindung, sowie Vulkanisationsbeschleuniger.
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Die
Rußmenge bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente
beträgt 5 Massenteile oder mehr, vorzugsweise 10 Massenteile
oder mehr, besonders bevorzugt 15 Massenteile oder mehr und am meisten
bevorzugt 20 Massenteile oder mehr. Wenn die Rußmenge weniger
als 5 Massenteile beträgt, kann die Verstärkung
unzureichend sein und es kann schwierig sein, die benötigte
Blocksteifigkeit, Steuerungsstabilität, partielle Abrasionsbeständigkeit
und Abrasionsbeständigkeit zu gewährleisten. Ferner
beträgt die Rußmenge bezogen auf 100 Massenteile
der Kautschukkomponente 60 Massenteile oder weniger, vorzugsweise
50 Massenteile oder weniger und besonders bevorzugt 40 Massenteile
oder weniger. Wenn die Rußmenge 60 Massenteile überschreitet,
besteht eine dahingehende Tendenz, dass sich die Kautschukzusammensetzung
bei niedrigen Temperaturen erhärtet, und es besteht eine
dahingehende Tendenz, dass die Leistungsfähigkeit auf Eis
stark abnimmt.
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Eine
durch die Verwendung der zuvor genannten Kautschukzusammensetzung
erhaltene Lauffläche weist eine JIS-A-Härte von
vorzugsweise 55 Grad oder weniger, besonders bevorzugt von 53 Grad
oder weniger und ganz besonders bevorzugt 50 Grad oder weniger auf.
Wenn die Härte 55 Grad übersteigt, besteht eine
dahingehende Tendenz, dass die Leistungsfähigkeit auf Eis
und Schnee abnimmt. Zugleich beträgt die zuvor genannte
Härte vorzugsweise 44 Grad oder mehr und besonders bevorzugt
46 Grad oder mehr. Wenn die Härte weniger als 44 Grad beträgt,
besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Laufflächenmusterblöcke des
Winterreifens stark deformiert werden und deswegen die Leistungsfähigkeit
auf Eis und Schnee dazu tendiert, abzunehmen.
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In
dem Winterreifen der vorliegenden Erfindung erfüllt die
Form der Aufstandsfläche der Lauffläche die zuvor
genannte Formel (1), wobei die Aufstandsfläche durch Aufbringen
einer normalen Last auf den Reifen in einem Standardzustand, bei
dem der Reifen auf eine reguläre Felge montiert ist, auf
einen normalen Innendruck aufgepumpt ist und ohne Last aufgebracht
ist, um die Lauffläche zu einer flachen Ebene zu pressen, gebildet
wird. Solch eine Einstellung der Form der Aufstandsfläche
ermöglicht es, dass der Reifen wirksam sowohl eine gute
Bremskraft als auch eine gute Steuerungsstabilität auf
Eis oder Schnee erreicht.
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Die 1 zeigt
die Form der Aufstandsfläche (nachfolgend auch als ein ”Fußabdruck
(FP)” bezeichnet), welche, wie zuvor dargelegt, bei dem
Pressen der Lauffläche zu einer flachen Ebene gebildet
wird. Der FP erfüllt wünschenswerterweise die
folgende Formel: 1,05 ≦ SL0/SL80 (FP-Index) ≦ 1,20.
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In
der Formel bezeichnet SL0 die Länge der Aufstandsfläche
in der Reifenumfangsrichtung (Reifenrotationsrichtung) auf der Reifenäquatorlinie
in dem in der 1 gezeigten FP. Indessen bezeichnet
SL80 die Länge der Aufstandsfläche in der Reifenumfangsrichtung
an einer von der Reifenäquatorlinie um einen Wert von 80%
der halben Breite der Aufstandsfläche (80% der halben Breite
(a) der Aufstandsfläche entspricht (0,8a)) in der Reifenachsenrichtung
in dem in der 1 gezeigten FP nach außen
hin entfernten Position. Die ”halbe Breite der Aufstandsfläche” bedeutet hier
die Hälfte der Entfernung in der Reifenachsenrichtung zwischen
den äußersten Kanten des FP in der Reifenachsenrichtung.
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Die ”reguläre
Felge” bedeutet eine Felge für jeden Reifen, welche
durch Standards definiert ist. Beispielsweise ist die reguläre
Felge mit Bezug zu JATMA eine Standardfelge, mit Bezug zu TRA eine ”Designfelge” und
mit Bezug zu ETRTO eine ”Messfelge”.
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Der ”normale
Innendruck” bezeichnet einen Luftdruck für jeden
Reifen, welcher durch die Standards definiert ist. Mit Bezug zu
JATMA ist der normale Innendruck der maximale Luftdruck, mit Bezug
zu TRA ist dieser der maximale Wert, welcher in der Tabelle ”Reifenlastgrenzen
bei verschiedenen kalten Aufblasdrücken” offenbart
wird, und mit Bezug zu ETRTO ist dieser der ”Aufblasdruck”.
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Die ”normale
Last” bezeichnet eine Last für jeden Reifen, welche
durch die Standards definiert ist. Mit Bezug zu JATMA ist die normale
Last die maximale Tragfähigkeit, mit Bezug zu TRA ist diese
der maximale Wert, welcher in der Tabelle ”Reifenlastgrenzen
bei verschiedenen kalten Aufblasdrücken” offenbart
ist, und mit Bezug zu ETRTO ist diese die ”Tragfähigkeit”.
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In
der vorliegenden Erfindung wird der FP unter Ausschluss von Rillen
auf der Lauffläche spezifiziert.
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Wenn
der SL0/SL80-Wert weniger als 1,05 beträgt, kann ein Griff
auf Eis und Schnee erreicht werden, aber es besteht eine dahingehende
Tendenz, dass die Steuerungsstabilität abnimmt. Wenn der SL0/SL80-Wert
1,20 übersteigt, kann die Steuerungsstabilität
verbessert sein, aber es besteht eine dahingehende Tendenz, dass
der Gesamtgriff einschließlich des Griffs auf Eis und Schnee
abnimmt. Die untere Grenze des SL0/SL80-Werts beträgt besonders
bevorzugt 1,07 und ganz besonders bevorzugt 1,09. Andererseits beträgt
die obere Grenze hierfür besonders bevorzugt 1,15 und ganz
besonders bevorzugt 1,13.
-
Der
zuvor genannte FP kann durch geeignetes Einstellen von verschiedenen
Faktoren, wie beispielsweise dem Formprofil, der Dickenverteilung,
der Struktur und dergleichen, erhalten werden. Der Faktor, welcher
einzustellen ist, ist nicht besonders beschränkt, solange
der zuvor genannte FP erhalten werden kann. Beispielsweise kann
der FP-Index (SL0/SL80) durch Modifizieren der Laufflächendicken
in dem zentralen Bereich und/oder in dem Schulterbereich eingestellt
werden, um die Laufflächendickenverteilung einzustellen. Insbesondere
kann der FP-Index durch Verringern der Dicke des zentralen Bereichs
der Lauffläche auf einen hohen Wert eingestellt werden
und durch Vergrößern der Dicke des Laufflächenschulterbereichs
auf einen niedrigen Wert eingestellt werden. Es ist zu beachten,
dass der Ansatz zum Einstellen des FP-Index nicht besonders beschränkt
ist.
-
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.
-
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
-
Obgleich
die vorliegende Erfindung nachfolgend im Detail auf Basis von Beispielen
beschrieben wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese
Beispiele beschränkt.
-
Im
Folgenden werden die jeweiligen in den Beispielen und in den Vergleichsbeispielen
eingesetzten chemischen Verbindungen aufgelistet.
- Naturkautschuk
(NR): RSS #3
- BR: BR 150B hergestellt von Ube Industries, Ltd. (cis-1,4-Bindungsgehalt:
97%, ML1+4 (100°C): 40, Viskosität in
einer 5%-igen Lösung in Toluol bei 25°C: 48 cps,
Mw/Mn: 3,3)
- Ruß: DIABLACK I hergestellt von Mitsubishi Chemical
Corporation (ISAF Kohlenstoff, durchschnittliche Partikelgröße:
23 nm, DBP-Ölabsorption: 114 ml/100 g)
- Silica: Ultrasil VN3 (N2SA: 175 m2/g) hergestellt von Degussa
- Silankupplungsmittel: Si-69 hergestellt von Degussa
- Mineralöl: PS-32 (paraffinisches Prozessöl)
hergestellt von Idemitsu Kosan Co., Ltd.
- Fettsäureverbindung (Fettsäurederivat: Mischung
aus einem Zinksalz einer aliphatischen Carbonsäure und aus
einem Zinksalz einer aromatischen Carbonsäure): Aktivator
73A hergestellt von Struktol Company (Zinksalz einer aliphatischer
Carbonsäure: Zinksalz einer Fettsäure (C8 bis C12), welche
aus Kokosnussöl stammt; Zinksalz einer aromatischen 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 7 und Vergleichsbeispiele
1 und 2
-
Ein
Banbury-Mischer wurde mit den chemischen Verbindungen in den in
dem Verfahren 1 in der Tabelle 1 gezeigten Mengen befüllt
und diese wurden 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 in dem Verfahren 1 erhaltenen Mischung zugegeben und
diese wurden vermischt und für drei Minuten bei ungefähr
80°C in einer offenen Walzenmühle geknetet. Dadurch
wurde eine unvul kanisierte Kautschukzusammensetzung erhalten. Diese
unvulkanisierte Kautschukzusammensetzung wurde zu einer Laufflächenform
geformt, mit anderen Reifenteilen laminiert und dann für
15 Minuten bei 170°C vulkanisiert, wobei in den jeweiligen
Beispielen 1 bis 7 und in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 die Winterreifen
erhalten wurden.
-
Die
FP-Indizes dieser Winterreifen wurden durch Modifizieren der Reifendicken
in dem zentralen Bereich und/oder in dem Schulterbereich auf die
in der Tabelle 1 gezeigten Werte eingestellt, um so die Laufflächendickenverteilungen
einzustellen.
-
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 der 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 2 als
eine Referenz genommen und die Bremsleistung wurde gemäß der
nachfolgenden Gleichung berechnet: (Bremsleistungsindex)
= (Bremsweg in dem Vergleichsbeispiel 2)/(Bremsweg) × 100.
-
(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: (Abrasionsbeständigkeitsindex)
= (Fahrentfernung, bei welcher die Rillentiefe um 1 mm abgenommen hat)/(Fahrentfernung,
bei welcher die Reifentiefe in dem Vergleichsbeispiel 1 um 1 mm
abgenommen hat) × 100.
-
Ein
größerer Index zeigt eine bessere Abrasionsbeständigkeit.
-
(Fußabdruckindex (SL0/SL80))
-
Der
Fußabdruckindex wurde durch das zuvor genannte Verfahren
berechnet.
-
Ein
größerer Wert zeigt eine längere Aufstandsflächenlänge
des Kronenteilstücks (eine rundere Aufstandsflächenform).
-
Die
Tabelle 1 zeigt die Evaluierungsergebnisse der entsprechenden Tests. [Tabelle
1]
-
Jeder
Reifen in den Beispielen zeigte eine niedrige Reversionsrate und
eine ausreichende Härte und erreichte sowohl eine hohe
Steuerungsleistung als auch eine hohe Bremsleistung auf Eis. Ferner
erreichte der Reifen mit einem geeigneteren Fußabdruckindex
sowohl eine höhere Steuerungsleistung als auch eine höhere Leistungsfähigkeit
auf Eis. Andererseits konnten die Reifen in den Vergleichsbeispielen
nicht gleichzeitig sowohl eine hohe Steuerungsleistung als auch
eine hohe Bremsleistung auf Eis erzielen.
-
Gewerbliche Anwendbarkeit
-
Gemäß der
vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Hochleistungswinterreifen
bereitzustellen, welcher sowohl eine gute Bremskraft als auch eine
gute Steuerungsstabilität auf Eis oder Schnee aufweist, weil
der Reifen eine Lauffläche umfasst, welche aus einer Kautschukzusammensetzung
gefertigt worden ist, welche 0,5 bis 5,0 Massenteile einer Fettsäure
und/oder eines Derivats einer Fettsäure bezogen auf 100
Massenteile einer Kautschukkomponente enthält, und wobei
die Lauffläche eine vorbestimmte Form der Aufstandsfläche
aufweist. Ferner ist es möglich, den Winterreifen mit einer
höheren Produktivität und mit einem geringeren
Preis für die Kunden herzustellen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2007-176417
A [0004]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - JIS K 6300-1 [0054]
- - JIS K 6253 [0056]
