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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Reifen ohne Spikes (einen Winterreifen)
für ein Personenkraftfahrzeug.
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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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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 von Winterreifen
für Personenkraftfahrzeuge auf Eis oder Schnee abnimmt.
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Im
Allgemeinen enthält der Laufflächenkautschuk eines
Winterreifens, nicht nur für Lastkraftwagen, Busse und
leichte Lastkraftwagen, sondern ebenfalls für Personenkraftfahrzeuge
einen Naturkautschuk oder einen Butadienkautschuk als Hauptbestandteil
und wird in vielen Fällen durch Vulkanisation durch Zugabe
von Schwefel als Vulkanisierungsmittel in einer Menge von ungefähr
1,5 Massenteilen bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente
hergestellt (siehe beispielsweise
JP 2007-176417 A ). Dies deshalb, weil diese Kautschuke
eine niedrige Glasübergangstemperatur und Flexibilität
aufweisen, obwohl diese eine hohe Festigkeit aufweisen. Allerdings
tritt eine Reversion auf, wenn der Naturkautschuk oder Butadienkautschuk
mit Schwefel vulkanisiert wird. Bei diesem Phänomen zersetzt
sich der Kautschuk oder es verschlechtert sich sein Vernetzungszustand,
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 sich folglich auch die Steuerungsstabilität
verschlechtert.
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Kürzlich
sind in vielen Fällen Reifen durch Vulkanisation bei hohen
Temperaturen von nicht weniger als 170°C hergestellt worden,
um die Produktivität der Reifen zu erhöhen. Allerdings
ist es herausgefunden worden, dass die Reversion oftmals auftritt,
wenn die Vulkanisation bei solch hohen Temperaturen durchgeführt
wird und dies verursacht eine Verschlechterung der Steuerungsstabilität.
Des Weiteren kann die Reversion die Abrasionsbeständigkeit
verringern und den tanδ bei hohen Temperaturen zu stark
erhöhen, wodurch die Treibstoffeffizienz, welches eine
besonders wichtige Eigenschaft ist, verringert wird.
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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 für
ein Personenkraftfahrzeug bereitzustellen, welcher sowohl eine gute Bremskraft
als auch eine gute Steuerungsstabilität auf Eis oder Schnee
erzielt.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Winterreifen für ein
Personenkraftfahrzeug, welcher eine Lauffläche mit einem
Gesamtschwefelgehalt von 0,7 Massen-% oder weniger und mit einer
Vernetzungsdichte von 2,0 × 10–5 mol/cm3 oder höher aufweist.
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Die
Lauffläche wird vorzugsweise aus einer Kautschukzusammensetzung
hergestellt, welche einen Zinkoxidwhisker enthält.
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Die
Lauffläche wird vorzugsweise aus einer Kautschukzusammensetzung
hergestellt, welche eine Mischung aus einem Zinksalz einer aliphatischen
Carbonsäure und einem Zinksalz einer aromatischen Carbonsäure
enthält.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Die 1 ist
eine schematische Ansicht eines TMA-Geräts, welches zur
Messung der Vernetzungsdichte eingesetzt wird.
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Detaillierte Beschreibung
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Der
Winterreifen für ein Personenkraftfahrzeug gemäß der
vorliegenden Erfindung umfasst eine Lauffläche mit einem
Gesamtschwefelgehalt von 0,7 Massen-% oder weniger und mit einer
Vernetzungsdichte von 2,0 × 10–5 mol/cm3 oder höher. Es ist möglich,
die Menge von unnötigem Schwefel zu verringern und die
Menge von quervernetztem Schwefel in einem ungewünschten
Zustand zu verringern, um so wirksame und stabile Vernetzungspunkte
zu liefern, wenn die Lauffläche einen Gesamtschwefelgehalt
aufweist, welcher auf einen vorbestimmten Wert oder weniger eingestellt
wird, und wenn die Lauffläche, wie zuvor dargelegt, eine
Vernetzungsdichte aufweist, welche auf einen vorbestimmten Wert
oder höher eingestellt ist. Folglich kann der Kautschuk
die für die Steuerungsstabilität auf Eis oder
Schnee benötigte Steifigkeit aufweisen. Ferner kann ein solcher
Kautschuk als ein Laufflächenkautschuk eingesetzt werden,
welcher bei geringer Belastung flexibel ist und bei niedrigen Temperaturen
einen hohen Griff aufweist, so dass eine gute Bremskraft auf Eis
oder Schnee erzielt werden kann.
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In
der Lauffläche beträgt der Gesamtschwefelgehalt
0,7 Massen-% oder weniger, vorzugsweise 0,65 Massen-% oder weniger,
besonders bevorzugt 0,6 Massen-% oder weniger, ganz besonders bevorzugt
0,55 Massen-% oder weniger und am meisten bevorzugt 0,5 Massen-%
oder weniger. Wenn der Gesamtschwefelgehalt mehr als 0,7 Massen-%
beträgt, erhöht sich die Menge von unnötigem
Schwefel und die Menge von quervernetztem Schwefel in einem unerwünschten
Zustand, und folglich nimmt die Bremskraft und die Steuerungsstabilität
auf Eis oder Schnee ab. Die Gesamtschwefelmenge ist vorzugsweise
kleiner, aber es ist im Allgemeinen erforderlich, dass diese 0,2
Massen-% oder mehr beträgt, um die Vernetzungsdichte auf
2,0 × 10–5 mol/cm3 oder höher einzustellen. Die untere
Grenze für den Gesamtschwefelgehalt beträgt vorzugsweise
0,3 Massen-%, besonders bevorzugt 0,4 Massen-% und ganz besonders
bevorzugt 0,45 Massen-%.
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In
der Lauffläche beträgt die Vernetzungsdichte (Gesamtvernetzungsdichte)
2,0 × 10–5 mol/cm3 oder höher, vorzugsweise 2,1 × 10–5 mol/cm3 oder
höher, besonders bevorzugt 2,3 × 10–5 mol/cm3 oder höher, insbesondere bevorzugt
2,5 × 10–5 mol/cm3 oder höher und am meisten bevorzugt
3,0 × 10–5 mol/cm3. Ferner beträgt die Vernetzungsdichte
vorzugsweise 5,1 × 10–5 mol/cm3 oder weniger, besonders bevorzugt 4,5 × 10–5 mol/cm3 oder
weniger und ganz besonders bevorzugt 3,5 × 10–5 mol/cm3 oder weniger. Wenn die Vernetzungsdichte
weniger als 2,0 × 10–5 mol/cm3 beträgt, nimmt die Härte
des Laufflächenkautschuks aufgrund des Fehlens wirksamer
Vernetzungspunkte ab und die Steuerungsstabilität auf Eis
oder Schnee verringert sich aufgrund des Mangels an Steifigkeit.
Wenn die Vernetzungsdichte 5,1 × 10–5 mol/cm3 übersteigt, besteht eine dahingehende
Tendenz, dass sich die Härte des Laufflächenkautschuks
erhöht, und folglich besteht eine dahingehende Tendenz,
dass eine gute Bremskraft auf Eis oder Schnee nicht erreicht wird.
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In
der Lauffläche beträgt die Vernetzungsdichte von
Monosulfidbindungen in quervernetzter Form (nachfolgend auch als
die ”Monovernetzungsdichte” bezeichnet) vorzugsweise
0,9 × 10–5 mol/cm3 oder weniger, besonders bevorzugt 0,75 × 10–5 mol/cm3 oder
weniger, weiter bevorzug 0,65 × 10–5 mol/cm3 oder weniger und am meisten bevorzugt 0,55 × 10–5 mol/cm3 oder
weniger. Die Monovernetzungsdichte ist vorzugsweise so niedrig wie
möglich, aber tatsächlich beträgt die
Monovernetzungsdichte ungefähr 0,1 × 10–5 mol/cm3 oder mehr,
ungefähr 0,2 × 10–5 mol/cm3 oder mehr oder ungefähr 0,4 × 10–5 mol/cm3 oder
mehr. Wenn die Monovernetzungsdichte 0,9 × 10–5 mol/cm3 übersteigt, besteht eine dahingehende
Tendenz, dass die Biegerisswachstumsbeständigkeit abnimmt.
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Die
Gesamtvernetzungsdichte und die Monovernetzungsdichte können
durch das in der
JP 2002-17898
A offenbarte Verfahren gemessen werden.
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In
der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Lauffläche
mit dem zuvor genannten Gesamtschwefelgehalt und der zuvor genannten
Vernetzungsdichte bereitzustellen, und zwar beispielsweise, wie
nachfolgend dargelegt, durch Verwenden einer Mischung aus einem
Zinksalz einer aliphatischen Carbonsäure und einem Zinksalz
einer aromatischen Carbonsäure und/oder einem Zinkoxidwhisker
als eine Komponente der Kautschukzusammensetzung und durch Vulkanisieren
der Kautschukzusammensetzung bei niedrigen Temperaturen sowie durch
Einstellen der zuzugebenden Schwefelmenge.
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Die
Lauffläche wird aus einer Kautschukzusammensetzung hergestellt,
welche eine Kautschukkomponente enthält.
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Die
Kautschukkomponente ist nicht besonders beschränkt. Beispiele
für die Kautschukkomponente schließen Naturkautschuke
(NR), epoxidierte Naturkautschuke (ENR), Styrolbutadienkautschuke
(SBR), Butadienkautschuke (BR), Isoprenkautschuke (IR), Ethylenpropylendienkautschuke
(EPDM), Chloroprenkautschuke (CR), Acrylnitrilbutadienkautschuke
(NBR), Butylkautschuke (IIR) und halogenierte Butylkautschuke (X-IIR)
ein. Es ist insbesondere bevorzugt, dass NR und/oder ENR enthalten
sind, weil es dadurch möglich ist, dass die Kautschukzusammensetzung
umweltfreundlich ist, um einer Verringerung der Ölversorgung
in der Zukunft Rechnung zu tragen und um die Abrasionsbeständigkeit
zu verbessern.
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Wenn
die Kautschukkomponente Butadienkautschuk enthält, beträgt
die Butadienkautschukmenge bezogen auf 100 Massen-% der Kautschuckomponente
vorzugsweise 40 Massen-% oder mehr, besonders bevorzugt 45 Massen-%
oder mehr, ganz besonders bevorzugt 55 Massen-% oder mehr und höchst
bevorzugt 60 Massen-% oder mehr. Ferner beträgt die Butadienkautschukmenge
bezogen auf 100 Massen-% der Kautschuckomponente vorzugsweise 85
Massen-% oder weniger, besonders bevorzugt 75 Massen-% oder weniger
und ganz besonders bevorzugt 65 Massen-% oder weniger. Wenn die
Butadienkautschukmenge weniger als 40 Massen-% beträgt,
kann es schwierig sein, die Glasübergangstemperatur zu
verringern, und die Bremskraft auf Eis oder Schnee kann abnehmen.
Wenn die Butadienkautschukmenge 85 Massen-% überschreitet, kann
eine gute Leistungsfähigkeit auf Eis und Schnee erreicht
werden, aber es besteht eine dahingehende Tendenz, dass die mechanische
Festigkeit, die Abrasionsbeständigkeit sowie die Vermischungs-
und Knetverarbeitbarkeit abnehmen.
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In
dem Fall der Verwendung eines Butadienkautschuks vermischt mit einem
Naturkautschuk und/oder mit einem Polyisoprenkautschuk, beträgt
die Gesamtmenge dieser Kautschuke in der Kautschukkomponente vorzugsweise
70 Massen-% oder mehr. Wenn die Menge 70 Massen-% oder mehr beträgt,
ist es möglich, sowohl eine gute Leistungsfähigkeit
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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Als
der vorgenannte Butadienkautschuk wird vorzugsweise ein Butadienkautschuk
eingemischt, welcher einen cis-Gehalt von 95% oder mehr aufweist.
Das Einmischen solch eines Butadienkautschuks kann die Abrasionsbeständigkeit
erhöhen. Die Viskosität einer Lösung
in Toluol beträgt vorzugsweise 200 cps oder weniger und
besonders bevorzugt 150 cps oder weniger. Ein Butadienkautschuk
mit einer Viskosität von mehr als 200 cps kann zu viskos
sein, wodurch die Tendenz entsteht, dass die Verarbeitbarkeit abnimmt,
und, dass dieser mit anderen Kautschuken nicht leicht vermischt
werden kann.
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Es
kann ein Butadienkautschuk mit einer Molekulargewichtsverteilung
(Mw/Mn) von 3,0 bis 3,4 eingesetzt werden. Die Verwendung solch
eines Butadienkautschuks kann sowohl die Verarbeitbarkeit als auch
die Abrasionsbeständigkeit verbessern.
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Die
Kautschukkomponente kann wenigstens eine funktionelle Gruppe (nachfolgend
als die funktionelle Gruppe bezeichnet) enthalten, welche aus der
Gruppe ausgewählt ist, welche aus Alkoxy, Alkoxysilyl,
Epoxy, Glycidyl, Carbonyl, Ester, Hydroxy, Amino und Silanol besteht.
Kommerziell erhältlicher Kautschuk oder dessen angemessen
modifizierter Kautschuk können als Kautschuk, welcher die
funktionelle Gruppe enthält, eingesetzt werden.
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Die
Kautschukzusammensetzung enthält vorzugsweise einen Zinkoxidwhisker
(nadelförmige Kristalle aus Zinkoxid). Der Zinkoxidwhisker
kann die Vernetzungseffizienz von Schwefel verbessern, um so bei
einem geringen Schwefelgehalt wirksamer Vernetzungspunkte auszubilden,
und dieser kann die Griffleistung auf Eis stark verbessern.
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Die
Nadelfaserlänge des Zinkoxidwhiskers beträgt vorzugsweise
1 μm oder mehr und besonders bevorzugt 10 μm oder
mehr. Ferner beträgt die Nadelfaserlänge vorzugsweise
5.000 μm oder weniger und besonders bevor zugt 1.000 μm
oder weniger. Wenn die Nadelfaserlänge weniger als 1 μm
beträgt, besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Griffleistung
auf Eis nicht verbessert wird. Wenn die Nadelfaserlänge
5.000 μm übersteigt, besteht eine dahingehende
Tendenz, dass die Abrasionsbeständigkeit stark abnimmt.
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Der
Nadelfaserdurchmesser (Durchschnittswert) des Zinkoxidwhiskers beträgt
vorzugsweise 0,5 μm oder mehr. Ferner beträgt
der Nadelfaserdurchmesser vorzugsweise 2.000 μm oder weniger
und besonders bevorzugt 200 μm oder weniger. Wenn der Nadelfaserdurchmesser
weniger als 0,5 μm beträgt, besteht eine dahingehende
Tendenz, dass die Griffleistung auf Eis nicht verbessert wird. Wenn
der Nadelfaserdurchmesser 2.000 μm übersteigt,
besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Abrasionsbeständigkeit
stark abnimmt.
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Die
Menge des Zinkoxidwhiskers bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente
beträgt vorzugsweise 0,3 Massenteile oder mehr, besonders
bevorzugt 1,3 Massenteile oder mehr und ganz besonders bevorzugt
2,0 Massenteile oder mehr. Ferner beträgt die Menge des
Zinkoxidwhiskers bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente
vorzugsweise 30 Massenteile oder weniger, besonders bevorzugt 15 Massenteile
oder weniger und ganz besonders bevorzugt 7 Massenteile oder weniger.
Wenn die Menge weniger als 0,3 Massenteile beträgt, besteht
eine dahingehende Tendenz, dass die Vernetzungseffizienz und die Griffleistung
auf Eis nicht verbessert werden. Wenn die Menge 30 Massenteile übersteigt,
besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Abrasionsbeständigkeit
abnimmt, und die Kosten können sich unnötigerweise
erhöhen.
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Die
Oberfläche der Whisker kann mit Polypropylen (PP), mit
Polyethylen (PE), mit Polystyrol (PS), mit Polyurethan (PU), mit
Polyvinylalkohol (PVA), mit einem Silankupplungsmittel, mit einem
Silylierungsmittel und dergleichen behandelt werden, um die Haftkraft
zwischen dem Zinkoxidwhiker und den Dienkautschuken zu erhöhen.
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Die
Kautschukzusammensetzung enthält vorzugsweise eine Mischung
aus einem Zinksalz einer aliphatischen Carbonsäure und
einem Zinksalz einer aromatischen Carbonsäure. Die Mischung
kann bei der Verwendung eines Naturkautschuks, eines Isoprenkautschuks
und/oder insbesondere eines Butadienkautschuks als Kautschukkomponente
die Vernetzung am wirksamsten verbessern und die Reversion am wirksamsten
unterdrücken. Folglich kann durch die Zugabe der Mischung
zu der Kautschukkomponente der Vernetzungseffekt verbessert werden
und kann zur gleichen Zeit die Reversion stark unterdrückt
werden, und zwar selbst in dem Fall, dass die Butadienkautschukmenge
in der Kautschukkomponente hoch ist. Daher ist es möglich,
in der vorliegenden Erfindung eine erforderliche Vernetzungsdichte
mit einem niedrigen Gesamtschwefelgehalt zu erreichen, und zwar
selbst in dem Fall eines hohen Gehalts an Butadienkautschuk. Ferner kann
eine Abnahme der Abrasionsbeständigkeit und der mechanischen
Festigkeit resultierend aus der Zugabe eines Butadienkautschuks
unterdrückt werden. Als ein Ergebnis hiervon können
sowohl eine gute Bremskraft als auch eine hohe Steuerungsstabilität
auf Eis oder Schnee bis zu einem hohen Grad erreicht werden.
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Beispiele
für die aliphatische Carbonsäure schliefen aliphatische
Carbonsäuren ein, 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 Rizi nusöl und aus Rapsöl stammen, aliphatische
Carbonsäuren, welche aus tierischen Ölen, wie
beispielsweise Rindertalg, stammen, sowie aliphatische Carbonsäuren,
welche chemisch aus Erdöl oder dergleichen synthetisiert
werden. Eine bevorzugte aliphatische Carbonsäure ist eine aliphatische
Carbonsäure, welche aus Pflanzenölen stammt, und
insbesondere bevorzugt ist eine aliphatische Carbonsäure,
welche aus Kokosnussöl, Palmkernöl oder Palmöl
stammt, weil es möglich ist, dass diese umweltfreundlich
ist, um einer zukünftigen Verringerung der Ölversorgung
Rechnung zu tragen, und, um die Abrasionsbeständigkeit
ausreichend zu verbessern.
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Die
Anzahl der Kohlenstoffatome in der aliphatischen Carbonsäure
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 aliphatischen Carbonsäure
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 ausreichend unterdrückt
wird.
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Eine
aliphatische Gruppe in der aliphatischen Carbonsäure 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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Beispiele
für die aromatische Carbonsäure schließen
Benzoesäure, Phthalsäure, Mellitinsäure,
Hemimellitinsäure, Trimellitinsäure, Diphensäure,
Toluolsäure und Naphthensäure ein. Von diesen
sind Benzoesäure, Phthalsäure oder Naphthensäure
bevorzugt, weil es möglich ist, die Reversion ausreichend
zu unterdrücken.
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Das
Mengenverhältnis zwischen dem Zinksalz der aliphatischen
Carbonsäure und dem Zinksalz der aromatischen Carbonsäure
in der Mischung hiervon [molares Verhältnis: (Zinksalz
der aliphatischen Carbonsäure)/(Zinksalz der aromatischen
Carbonsäure), nachfolgend als das ”Mengenverhältnis” bezeichnet]
beträgt vorzugsweise 1/20 oder mehr, besonders bevorzugt
1/15 oder mehr und besonders bevorzugt 1/10 oder mehr. Wenn das
Mengenverhältnis weniger als 1/20 beträgt, kann
es unmöglich sein, umweltfreundlich zu sein und einer Verringerung
der Ölversorgung in der Zukunft Rechnung zu tragen, und
es besteht eine dahingehende Tendenz, dass sich die Dispergierfähigkeit
und die Stabilität der Mischung verschlechtern. 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
mehr als 20/1 beträgt, besteht eine dahingehende Tendenz,
dass die Reversion nicht ausreichend unterdrückt wird.
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Die
Zinkmenge in der Mischung beträgt vorzugsweise 3 Massen-%
oder mehr und besonders bevorzugt 5 Massen-% oder mehr. Wenn die
Zinkmenge in der Mischung weniger als 3 Massen-% beträgt,
besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Reversion nicht ausreichend
unterdrückt wird. Ferner beträgt die Zinkmenge
in der Mischung vorzugsweise 30 Massen-% oder weniger und besonders
bevorzugt 25 Massen-% oder weniger. Wenn die Zinkmenge 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
Menge der Mischung bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente
beträgt 0,2 Massenteile oder mehr, vorzugsweise 0,5 Massenteile
oder mehr, besonders bevorzugt 1,0 Massenteile oder mehr und höchst
bevorzugt 1,4 Massenteile oder mehr. Wenn die Menge der Mischung
weniger als 0,2 Massenteile beträgt, kann eine ausreichende
Reversionsbeständigkeit nicht sichergestellt werden, und
es kann daher schwierig sein, die Steuerungsstabilität
und dergleichen sicherzustellen. Die Menge der zuvor genannten Mischung
beträgt vorzugsweise 10 Massenteile oder weniger, besonders
bevorzugt 7 Massenteile oder weniger und ganz besonders bevorzugt
5 Massenteile oder weniger. Wenn die Menge der Mischung 10 Massenteile übersteigt,
besteht eine dahingehende Tendenz, dass ein Ausbluten auftritt,
und es besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Verarbeitbarkeit
aufgrund einer zu starken Abnahme der Viskosität und einer
Zunahme der Klebkraft abnimmt. Zudem besteht eine dahingehende Tendenz,
dass der Effekt der Zugabe der Mischung trotz der erhöhten
Menge der Mischung nicht verbessert wird, und die Kosten können
sich unnötig erhöhen.
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Die
Kautschukzusammensetzung kann Stearinsäure enthalten. Die
Mischung der Stearinsäure mit dem Zinkoxid und/oder mit
dem Zinkoxidwhisker kann die Vernetzungseffizienz erhöhen
und kann die Reversion unterdrücken, obwohl die Mischung
aus dem Zinksalz einer aliphatischen Carbonsäure und dem
Zinksalz einer aromatischen Carbonsäure dies besser kann.
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Die
Menge der Stearinsäure bezogen auf 100 Massenteile der
Kautschukkomponente beträgt vorzugsweise 0,2 Massenteile
oder mehr und besonders bevorzugt 0,5 Massenteile oder mehr. Ferner
beträgt die Menge der Stearinsäure bezogen auf
100 Massenteile der Kautschukkomponente vorzugsweise 10 Massenteile
oder weniger, besonders bevorzugt 8 Massen teile oder weniger und
besonders bevorzugt 6 Massenteile oder weniger. Wenn die Menge weniger
als 0,2 Massenteile beträgt, besteht eine dahingehende
Tendenz, dass die Stearinsäure die Vernetzung nicht verbessert
und die Reversion nicht ausreichend unterdrückt. Wenn die Menge
10 Massenteile überschreitet, besteht eine dahingehende
Tendenz, dass ein Ausbluten auftritt, und eine dahingehende Tendenz,
dass die Viskosität unnötig abnimmt, so dass die
Verarbeitbarkeit verringert wird.
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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 erzielen. Beispiele für das Öl
schließen paraffinische Prozessöle, aromatische
Prozessöle und naphthenische Prozessöle ein. Insbesondere
bevorzugt werden die paraffinischen 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.
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Wenn
die Kautschukzusammensetzung das Öl oder den Weichmacher
enthält, beträgt die Menge hiervon bezogen auf
100 Massenteile der Kautschukkomponente vorzugsweise 5 Massenteile
oder mehr, besonders bevorzugt 10 Massenteile oder mehr und ganz
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. Indessen beträgt
die Menge hiervon bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente
vorzugsweise 60 Massenteile oder weniger, beson ders 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 Niedrigtemperatureigenschaften
die Leistung auf Eis und Schnee abnehmen oder es kann sich aufgrund einer
Erhöhung in dem tanδ bei hohen Temperaturen der
Rollwiderstand verschlechtern.
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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 die Mischung des Zinksalzes einer aliphatischen Carbonsäure
und des 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 vorzugsweise 150 Massenteile oder weniger,
besonders bevorzugt 120 Massenteile oder weniger, ganz besonders
bevorzugt 100 Massenteile oder weniger und höchst bevorzugt 50
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-trimethoxysilyipropyl)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.
-
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 Einmischens 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 beim Kuppeln keine Effekte vom gleichen Ausmaß wie die
Kostenerhöhung beim Kuppeln erreicht werden und die Verstärkung
sowie die Abrasionsbeständigkeit können abnehmen;
folglich ist dieser Wert nicht bevorzugt.
-
Die
Kautschukzusammensetzung kann zusätzlich zu der Kautschukkomponente,
der Mischung aus dem Zinksalz der aliphatischen Carbonsäure
und dem Zinksalz der aromatischen Carbonsäure, der Stearinsäure,
dem Öl, dem Weichmacher, dem Silica und dem Silankupplungsmittel
einen herkömmlicherweise in der Kautschukindustrie eingesetzten
Einmischbestandteil sowie ein Vulkanisationsmittel, wie beispielsweise Schwefel
oder eine Schwefel enthaltende Verbindung, enthalten. Beispiele
für den Einmischbestandteil können Füllstoffe
einschließen, wie beispielsweise Ruß und Eierschalenpulver,
Antioxidationsmittel, Antiozonmittel, Antialterungsmittel, Vulkanisationsbeschleunigerhilfen,
Zinkoxid, Peroxide sowie Vulkanisationsbeschleuniger.
-
Der
Ruß weist vorzugsweise eine durchschnittliche Partikelgröße
von 30 nm oder weniger und/oder eine DBP-Ölabsorption von
100 ml/100 g oder mehr auf. Das Einmischen solch eines Rußes
kann die erforderliche Verstärkung der Winterreifen zu
Laufflächen verleihen und gewährleistet die notwendige
Blocksteifigkeit, Steuerungsstabilität, partielle Abrasionsbeständigkeit
und Abrasionsbeständigkeit. Es besteht eine dahingehende
Tendenz, dass sich die Viskosität einer Kautschukzusammensetzung,
welche einen Ruß enthält, erhöht, und
deswegen besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Verarbeitbarkeit
abnimmt; allerdings ist es durch Verwenden der Mischung des Zinksalzes
einer aliphatischen Carbonsäure und des Zinksalzes einer
aromatischen Carbonsäure möglich, die Viskosität
des unvulkanisierten Kautschuks zu verringern, um so die Verarbeitbarkeit
zu verbessern.
-
Die
Rußmenge bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente
beträgt 2 Massenteile oder mehr, vorzugsweise 4 Massenteile
oder mehr, besonders bevorzugt 8 Massenteile oder mehr und am meisten bevorzugt
20 Massenteile oder mehr. Wenn die Rußmenge weniger als
2 Massenteile beträgt, kann die Verstärkung unzureichend
sein und folglich kann es schwierig sein, die erforderliche Blocksteifigkeit,
Steuerungsstabilität, partielle Abrasionsbeständigkeit
und Abrasionsbeständigkeit zu gewährleisten. Ferner
beträgt die Rußmenge bezogen auf 100 Massenteile
der Kautschukkomponente 120 Massenteile oder weniger, vorzugsweise
80 Massenteile oder weniger und besonders bevorzugt 40 Massenteile
oder weniger. Wenn die Rußmenge 120 Massenteile übersteigt,
kann die Verarbeitbarkeit abnehmen und kann die Härte zu
hoch sein.
-
Die
zuvor beschriebene Lauffläche weist eine JIS-A-Härte
von vorzugsweise 50 Grad oder weniger, besonders bevorzugt von 48
Grad oder weniger und ganz besonders bevorzugt von 46 Grad oder
weniger auf. Wenn die Härte 50 Grad oder weniger beträgt,
kann es möglich sein, Flexibilität und eine bessere
Leistungsfähigkeit auf Eis und Schnee sicherzustellen.
Gleichzeitig beträgt die Härte vorzugsweise 40
Grad oder mehr. Wenn die Härte weniger als 40 Grad beträgt,
besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Verarbeitbarkeit des
unvulkanisierten Kautschuks abnimmt, und es kann schwierig sein,
sowohl eine gute Steuerungsstabilität als auch eine geeignete
Härte zu gewährleisten.
-
Der
Winterreifen für ein Personenkraftfahrzeug gemäß der
vorliegenden Erfindung weist eine aus der zuvor beschriebenen Kautschukzusammensetzung
hergestellte Reifenlauffläche auf. Personenkraftfahrzeug bezeichnet
hier ein Automobil, welches üblicherweise zur Beförderung
von menschlichen Passagieren eingesetzt wird. Dieses ist die üblichste
Art eines Automobils.
-
Durch
die Verwendung der zuvor beschriebenen Kautschukzusammensetzungen
kann durch ein herkömmliches Verfahren ein Winterreifen
für ein Personenkraftfahrzeug gemäß der
vorliegenden Erfindung hergestellt werden. Das heißt, ein
Winterreifen kann durch Herstellen einer Reifenlauffläche
unter Verwendung der Kautschukzusammensetzung, durch Laminieren
der Lauffläche mit anderen Teilen und durch Erhitzen derselben
auf einer Reifenformmaschine unter Druck hergestellt werden.
-
Beispiele
-
Obwohl
die vorliegende Erfindung nachfolgend im Detail auf Basis von Beispielen
beschrieben wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese
Beispiele beschränkt.
-
Nachfolgend
werden die jeweiligen chemischen Verbindungen, welche in den Beispielen
und in den Vergleichsbeispielen eingesetzt worden sind, aufgelistet.
- Naturkautschuk (NR): RSS #3
- BR: BR 150B (cis-1,4-Bindungsgehalt: 97%, MLl+4 (100°C):
40, Viskosität in einer 5%-igen Lösung in Toluol
bei 25°C: 48 cps, Mw/Mn: 3,3) hergestellt von Ube Industries,
Ltd.
- Ruß: DIABLACK I (ISAF Kohlenstoff, durchschnittliche
Partikelgröße: 23 nm, DBP-Ölabsorption:
114 ml/100 g) hergestellt von Mitsubishi Chemical Corporation
- 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.
- Stearinsäure: KIRI hergestellt von NOF Corporation Antireversionsmittel
(eine Mischung aus Zinksalz einer aliphatischen Carbonsäure
und Zinksalz einer aromatischen Carbonsäure), Aktivator
73A [(i) Zinksalz einer aliphatischen Carbonsäure: Zinksalz
einer Fettsäure (C8 bis C12), welche aus Kokosnussöl stammt,
(ii) Zinksalz einer aromatischen Carbonsäure: Zinkbenzoat,
molares Mengenverhältnis: 1/1, Zinkgehalt: 17 Massen-%] hergestellt
von Struktol Company
- Zinkoxid: Zinkoxid #2 hergestellt von Mitsui Mining and Smelting
Co., Ltd.
- Zinkoxidwhisker: PANATETRA WZ-0501 (Anzahl der Vorsprünge:
4, Nadelfaserlänge: 2 bis 50 μm, Nadelfaserdurchmesser
(Durchschnittswert): 0,2 bis 3,0 μm, hergestellt von AMTEC
Co., Ltd.
- Antialterungsmittel: 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.
- Vulkanisationsbeschleuniger DPG: NOCCELER D (N,N'-Diphenylguanidin)
hergestellt von OUCHI SHINKO CHEMICAL INDUSTRIAL Co., LTD.
-
Beispiele 1 bis 7 und Vergleichsbeispiele
1 bis 7
-
Gemäß den
in der Tabelle 1 gezeigten Formulierungen wurde ein Banbury-Mischer
mit den chemischen Verbindungen in den in dem Verfahren 1 in der
Tabelle 1 gezeigten Mengen befüllt (zu dieser Zeit waren der
Schwefel und der Vulkanisationsbeschleuniger noch nicht zugegeben).
Diese wurden dann 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 Mischung, welche durch das Verfahren 1 erhalten wurde,
zugegeben und diese wurden 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 anderen Reifenbestandteilen
laminiert und dann für 15 Minuten bei 170°C vulkanisiert,
wodurch in den jeweiligen Beispielen und Vergleichsbeispielen Winterreifen
hergestellt wurden. In den Beispielen 4 und 5 wurden die Vulkanisationsbedingungen
so geändert, dass die Vulkanisation für 45 Minuten bei
150°C durchgeführt wurde.
-
Die
jeweiligen 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 20 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. In den Beispielen 4 und 5 wurde die Vulkanisationskurve bei
150°C bestimmt, wurde die Drehmomenterhöhung,
welche 45 Minuten nach dem Beginn der Vulkanisation erhalten wurde,
als ein relativer Wert ausgedrückt und es wurde gleichermaßen
ein Reversionsverhältnis erhalten.
-
(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 (Luftreifen für den Winter)
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 Hubraum 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
auf Schnee 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: (Bremsleistungsindex)
= (Bremsweg in dem Vergleichsbeispiel 1)/(Bremsweg) × 100.
-
(Abrasionsbeständigkeit)
-
Unter
Verwendung der Laufflächenkautschuke der jeweiligen Beispiele
und der jeweiligen Vergleichsbeispiele wurden Winterreifen mit einer
Größe von 195/65 R15 und mit einem DS-2-Muster
hergestellt und die Reifen wurden auf ein Kraftfahrzeug mit Vorderantrieb
und mit 2000 cm3 Hubraum montiert.
-
Es
wurde die Tiefe der Rillen des Reifenlaufflächenteils 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.
-
(Biegerisswachstumsbeständigkeit)
-
Gemäß der JIS
K 6260 "Testverfahren der Biegerissbildung und des Risswachstums
für Kautschuk, vulkanisiert oder thermoplastisch (De Mattia)" wurden
die vulkanisierten Kautschukzusammensetzungsproben, welche in den
jeweiligen Beispielen und in den jeweiligen Vergleichsbeispielen
hergestellt worden sind, untersucht. Das heißt, die Länge
eines Risses, welcher sich gebildet hat, nachdem die Probe eine
Million Mal einem Biegen unterworfen worden ist, oder die Anzahl
der Biegungen, wenn der Riss auf 1 mm gewachsen war, wurde bei einer
Temperatur von 23°C bei einer relativen Feuchtigkeit von
55% gemessen. Die Anzahl der Biegungen jeder Probe, wenn der Riss
der Probe auf 1 mm angewachsen war, wurde als üblicher
logarithmischer Wert bezogen auf die erhaltene Risslänge
oder die erhaltene Anzahl von Biegungen bezogen. Ferner wurde der
erhaltene übliche logarithmische Wert als ein Index bezogen
auf den Wert des Vergleichsbeispiels 1 als ein 100 ausgedrückt.
-
Jede
der Kautschukzusammensetzungsproben wurde hier wiederholt bei einem
Dehnungsverhältnis von 50% ihrer ursprünglichen
Länge gebogen. Ein größerer Index zeigt,
dass ein Riss weniger einfach wächst und folglich die Biegerisswachstumsbeständigkeit
besser ist.
-
(Gesamtschwefelgehalt)
-
Der
Gesamtschwefelgehalt wurde gemäß dem in der
JIS
K 6350 (1976) "Analyseverfahren für Kautschukgüter" in
dem Abschnitt "Bestimmen des Gesamtschwefelgehalts" auf
den Seiten 6 bis 7 (in der japanischen Ausgabe) gemessen.
-
(Vernetzungsdichte, Monovernetzungsdichte)
-
Die
Vernetzungsdichte wurde wie folgt berechnet.
-
Zunächst
wurde eine (runde) säulenartige Probe mit einem Durchmesser
von 3 mm aus den jeweiligen vulkanisierten Kautschukblättern,
welche in den jeweiligen Beispielen und Vergleichsbeispielen hergestellt worden
sind, ausgestanzt. Diese Probe wurde bei 20°C für
24 Stunden in Aceton eingetaucht und dann wurden ein Öl
und ein Antialterungsmittel extrahiert. Die Probe wurde nach der
Extraktion in eine Lösungsmittelmischung aus Tetrahydrofuran
(THF) und Benzol (1:1, Masse/Masse) bei 20°C für
24 Stunden zum Quellen eingetaucht.
-
Daran
anschließend wurde die Probe in eine TMA-Vorrichtung (1)
befüllt mit einer Lösungsmittelmischung aus Tetrahydrofuran
(THF) und Benzol (1:1, Masse/Masse) bei 20°C eingeführt.
Dann wurde aus dem Verhältnis zwischen der Druckspannung
und der Stauchung in der TMA-Vorrichtung der Wert (τ0/(1/α2 – α))
bestimmt. Der so erhaltene Wert und die Dimensionen der Probe wurden
in die nachfolgende Gleichung (1), die theoretische Flory-Gleichung,
eingesetzt und es wurde die Gesamtvernetzungsdichte (νT) des Kautschuks berechnet. Der Test wurde
mit drei Proben durchgeführt und die Ergebnisse wurden
gemittelt.
-
Die
Messung zum Berechnen der Vernetzungsdichte (ν
M)
der Monosulfidbindung wurde auf die gleiche Weise wie bei der Messung
der Gesamtvers netzungsdichte (ν
T),
welche zuvor beschrieben wurde, durchgeführt, ausgenommen,
dass der 1:1-Mischung aus Tetrahydrofuran (THF) und Benzol ein LiAlH
4-Katalysator zugegeben wurde und die Probe
dann gequollen wurde. Die Vernetzungsdichte (ν
M)
der Monosulfidbindung wurde gemäß der Gleichung
(I) berechnet, wobei (ν
T) durch
(ν
M) ersetzt wurde. [Gleichung
I]
- τ0:
- Spannung = F/A0 [g/mm2]
- F:
- Kraft (g)
- νe:
- Anzahl von Vernetzungspunkten
- νe':
- Anzahl von Vernetzungspunkten
[mol]
- K:
- Boltzmann-Konstante
1,381 × 1023 [J/K]
- R:
- Gaskonstante 8,314
[J/mol·K] → R = kNa (Na: Avogadro-Konstante =
6,02 × 10–23 mol–1)
- T:
- Messtemperatur [K]
- V0:
- Gesamtvolumen der
Probe [mm3]
- V0':
- Reines Kautschukpolymervolumen
= V0(1 – ϕ)[mm3]
- ϕ:
- Füllstoffvolumenfraktion
(Füllstoffvolumen/Gesamtkautschukvolumen)
- α:
- Kompressionsverhältnis
der Probe nach dem Quellen = Ls/Ls0
- L0:
- Probenlänge
vor dem Quellen [mm]
- Ls:
- verdichtete gequollene
Probenlänge [mm]
- Ls0:
- Probenlänge
nach dem Quellen [mm]
- A0:
- Kantenfläche
der Probe vor dem Quellen [mm2]
- A1:
- Kantenfläche
der Probe nach dem Quellen = A0(Ls0/L0)[mm2]
-
τ
0 kann hier gemäß der nachfolgenden
Gleichung bestimmt werden:
-
Die
Tabelle 1 zeigt die Evaluierungsergebnisse der entsprechenden Tests.
-
-
Jede
der Proben der Beispiele 1 bis 7 wies einen niedrigen Gesamtschwefelgehalt
von 0,7 Massen-% oder weniger und eine Vernetzungsdichte von 2,0 × 10–5 mol/cm3 oder
mehr auf, so dass die Proben so betrachtet wurden, dass diese keinen
unnötigen Schwefel enthielten und sich in einem guten Vernetzungszustand
befanden. Daher wurde in diesen Beispielen sowohl eine hohe Steuerungsleistung
auf Schnee als auch eine hohe Bremsleistung auf Eis erreicht. Die
Abrasionsbeständigkeit war ebenfalls gut.
-
Jede
der Proben zeigte ferner ein niedriges Reversionsverhältnis,
das heißt jede Probe war dazu fähig, die Reversion
zu unterdrücken. Des Weiteren war die Härte ausreichend.
Ferner war die Monovernetzungsdichte ausreichend und die Biegerisswachstumsbeständigkeit
war ebenfalls gut.
-
Die
Kautschukzusammensetzung in dem Beispiel 5, welche viel mehr Silica
enthielt, und die Kautschukzusammensetzungen in den Beispielen 6
und 7, welche den Zinkoxidwhisker enthielten, erreichten sogar eine
noch höhere Bremsleistung auf Eis. Die Steuerungsleistung
auf Schnee war ebenfalls gut. Ferner war das Reversionsverhältnis
niedrig.
-
Andererseits
war der Gesamtschwefelgehalt in dem Vergleichsbeispiel 1 zu groß und
die Steuerungsleistung auf Schnee war nicht so gut. In den Vergleichsbeispielen
3 bis 7 war die Vernetzungsdichte zu gering und die Steuerungsleistung
auf Schnee war nicht gut. Ferner war das Reversionsverhältnis
hoch oder einigermaßen hoch.
-
In
dem Vergleichsbeispiel 2 war der Gesamtschwefelgehalt hoch und die
Vernetzungsdichte war hoch, insbesondere war die Monovernetzungsdichte
hoch, so dass die Biegerisswachstumsbeständigkeit nicht
gut war.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2007-176417
A [0004]
- - JP 2002-17898 A [0015]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - JIS K 6253 ”Kautschuk,
vulkanisiert oder thermoplastisch – Bestimmung der Härte” [0058]
- - JIS K 6260 ”Testverfahren der Biegerissbildung und
des Risswachstums für Kautschuk, vulkanisiert oder thermoplastisch
(De Mattia)” [0063]
- - JIS K 6350 (1976) ”Analyseverfahren für
Kautschukgüter” in dem Abschnitt ”Bestimmen
des Gesamtschwefelgehalts” auf den Seiten 6 bis 7 (in der
japanischen Ausgabe) [0065]
