DE102010029033A1

DE102010029033A1 - Gummizusammensetzung für eine Reifenlauffläche und einen Luftreifen, der diese verwendet

Info

Publication number: DE102010029033A1
Application number: DE102010029033A
Authority: DE
Inventors: Naoki Hiratsuka Kushida
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2009-05-20
Filing date: 2010-05-17
Publication date: 2010-11-25
Anticipated expiration: 2030-05-18
Also published as: US20100294407A1; JP2010270207A; DE102010029033B4; JP4666089B2; US8440757B2

Abstract

Es wird eine Gummizusammensetzung für eine Reifenlauffläche bereit gestellt, die eine gute Ausgewogenheit zwischen Trockengriffleistung, Nassgriffleistung, Abriebbeständigkeit, geringem Rollwiderstand und Leistung auf vereisten und verschneiten Straßen aufweist.
Die bereit gestellte Gummizusammensetzung für eine Reifenlauffläche enthält einen Diengummibestandteil und Silica und Ruß. Ein ebenfalls bereit gestellter Luftreifen ist mit einer Lauffläche versehen, die aus dieser Gummizusammensetzung hergestellt ist. Der Diengummibestandteil enthält folgendes: (A) 30 bis 80 Gew.-% eines hydroxygruppenhaltigen aromatischen vinylkonjugierten Diencopolymers, das 20 bis 30 Gew.-% aromatische Vinyleinheiten und 0,1 bis 10 Gew.-% Isopreneinheiten enthält und in einem konjugierten Dienteil eine Menge an Vinylbindungen von 40 bis 60 Mol-% aufweist; (B) 10 bis 50 Gew.-% eines Hoch-cis-Butadiengummis mit einer Menge an cis-1,4-Bindungen von 90 Mol-% oder mehr; und (C) 10 bis 50 Gew.-% Naturgummi. Dabei beträgt eine Gesamtmenge der Silica und des Rußes zwischen 90 und 150 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen des Diengummibestandteils.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gummizusammensetzung für eine Reifenlauffläche und einen Luftreifen, der mit einer aus dieser Gummizusammensetzung hergestellten Lauffläche ausgestattet ist. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine mit Silica compoundierte Diengummizusammensetzung, die nach der Vulkanisation eine gute Ausgewogenheit zwischen Trockengriffleistung, Nassgriffleistung, geringem Rollwiderstand, Abriebbeständigkeit und Leistung auf vereisten und verschneiten Straßen aufweist, und einen Luftreifen, der mit einer Lauffläche ausgestattet ist, die aus dieser Gummizusammensetzung hergestellt ist.
In den letzten Jahren wurden von Reifen sehr viele Leistungsattribute von Reifen gefordert. Besonders erwünscht waren Verbesserungen der Lenkstabilität während des Fahrens bei hoher Geschwindigkeit, Verbesserungen der Bremsfähigkeit und der Fahrstabilität auf trockenen und nassen Straßenoberflächen (Trockengriffleistung und Nassgriffleistung) und reduzierter Rollwiderstand, um eine größere Automobil-Kraftstoffeffizienz zu ermöglichen. Als übliches Verfahren zum Verbessern der Nassgriffleistung und zum Reduzieren des Rollwiderstands ist das Compoundieren von Silica in einen Styrol-Butadien-Copolymergummi (SBR) mit einer hohen Glasübergangstemperatur (Tg) als bekannt. Da Silica jedoch leicht verklumpt und eine geringe Affinität zu SBR hat, weist Silica eine ungenügende Dispersion auf. Demzufolge besteht das Problem, dass aufgrund der geringen Dispersion von Silica mit Silica compoundierte Gummis nach der Vulkanisierung im Vergleich zu mit Ruß compoundierten Gummis ungenügende Festigkeitseigenschaften wie z. B. Abriebbeständigkeit und dergleichen aufweisen. In den Patentdokumenten 1 bis 8 unten werden verschiedene Verfahren zum Erreichen einer höheren Compoundierung und Dispersion von Silica in SBR vorgeschlagen, darunter die Verwendung eines modifizierten SBR, die Verwendung einer Mischung aus SBR und einem anderen Gummibestandteil und die Compoundierung eines speziellen Kompatibilitätsbeschleunigers, eines Weichmachers oder eines Silan-Haftverbesserers. Jedoch wird für Ganzjahresreifen und Winterreifen zum Gebrauch auf vereisten und verschneiten Straßenoberflächen zusätzlich zu Trockengriffleistung, Nassgriffleistung, Abriebbeständigkeit und geringem Rollwiderstand (Kraftstoffeinsparung) eine gute Leistung auf vereisten und verschneiten Straßen verlangt, d. h. eine überlegene Bremsfähigkeit und Fahrstabilität auf vereisten und verschneiten Straßen.
Zum Stand der Technik sind folgende Dokumente bekannt:

Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 3488926
Patentdokument 2: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 2000-273240
Patentdokument 3: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 2004-175993
Patentdokument 4: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 2005-248021
Patentdokument 5: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 2001-106830
Patentdokument 6: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer H11-181157
Patentdokument 7: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 2006-143811
Patentdokument 8: Japanisches Patent Nr. 4215810

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Diengummizusammensetzung bereitzustellen, die nach der Vulkanisierung eine gute Ausgewogenheit zwischen Trockengriffleistung, Nassgriffleistung, Abriebbeständigkeit, geringem Rollwiderstand und Leistung auf vereisten und verschneiten Straßen aufweist sowie einen Luftreifen mit einer Lauffläche, die aus dieser Gummizusammensetzung hergestellt ist.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben intensiv nach einer Lösung für die vorstehenden Probleme gesucht und dabei festgestellt, dass zusätzlich zu Trockengriffleistung, Nassgriffleistung, Abriebbeständigkeit und geringem Rollwiderstand eine überlegene Leistung auf vereisten und verschneiten Straßen erreicht werden könnte, indem ein hydroxygruppenhaltiges aromatisches vinylkonjugiertes Diencopolymer mit einer bestimmten Menge an Isopreneinheiten ein Hoch-cis-Butadiengummi und Naturgummi in Kombination als Diengummibestandteil einer Gummizusammensetzung für eine Reifenlauffläche verwendet wird, die einen Diengummibestandteil und Silica und Ruß als verstärkendes Füllmittel umfasst, und indem eine solche Gummizusammensetzung in einer Reifenlauffläche verwendet wird. Auf diese Weise wurde die vorliegende Erfindung getätigt.
Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung eine Gummizusammensetzung für eine Reifenlauffläche bereit, die einen Diengummibestandteil und Silica und Ruß enthält, sowie einen Luftreifen, der mit einer Lauffläche versehen ist, die aus dieser Gummizusammensetzung hergestellt ist,, wobei der Diengummibestandteil Folgendes enthält:

(A) zu 30 bis 80 Gew.-% eines hydroxygruppenhaltigen aromatischen vinylkonjugierten Diencopolymers, das 20 bis 30 Gew.-% aromatische Vinyleinheiten und 0,1 bis 10 Gew.-% Isopreneinheiten enthält und in einem konjugierten Dienteil Vinylbindungen in einer Menge von 40 bis 60 Mol-% aufweist;
(B) zu 10 bis 50 Gew.-% eines Hoch-cis-Butadiengummis mit cis-1,4-Bindungen in einer Menge von 90 Mol-% oder mehr; und
(C) zu 10 bis 50 Gew.-% Naturgummi wobei eine Gesamtmenge der Silica und des Rußes zwischen 90 und 150 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen des Diengummibestandteils beträgt.

Ein hydroxygruppenhaltiges aromatisches vinylkonjugiertes Diencopolymer (Gummibestandteil (A)) zum Gebrauch in einem Diengummibestandteil der Gummizusammensetzung der vorliegenden Erfindung weist mindestens eine Hydroxygruppe im Molekül auf. Das hydroxygruppenhaltige aromatische vinylkonjugierte Diencopolymer (A) kann zum Beispiel durch Copolymerisieren einer konjugierten Dienmonomereinheit und einer aromatischen Vinylmonomereinheit hergestellt werden, die, wie vorstehend erwähnt, eine Menge an aromatischen Vinyleinheiten, Isopreneinheiten und Vinylbindungen sowie primäre, sekundäre oder tertiäre Hydroxygruppen aufweisen. Alternativ kann das hydroxygruppenhaltige aromatische vinylkonjugierte Diencopolymer (A) durch Copolymerisieren der aromatischen Vinylmonomereinheit und der konjugierten Dienmonomereinheit erlangt werden, um ein Diencopolymer mit einem im Molekül gebundenen aktiven Metall zu bilden, woraufhin das Diencopolymer mit einem Modifizierungsmittel, z. B. einem Keton, einem Ester, einem Aldehyd oder einer Epoxygruppe umgesetzt wird, um die primäre, sekundäre oder tertiäre Hydroxygruppe in das Diencopolymer eingebracht wird. Das hydroxygruppenhaltige aromatische vinylkonjugierte Diencopolymer (A) kann anhand eines im japanischen Patent Nr. 3488926 (Patentdokument 1) beschriebenen Verfahrens gebildet werden. Außerdem kann als das hydroxygruppenhaltige aromatische vinylkonjugierte Diencopolymer (A) auch ein Styrol-Butadien-Copolymer-Gummi verwendet werden, der endständig mit einer Hydroxygruppe modifiziert ist (nachstehend „endständig mit einer Hydroxygruppe modifizierter SBR”), der zum Beispiel unter dem Namen NS530 vertriebene wird (hergestellt von Zeon Corporation). Zu Beispielen für die aromatische Vinylmonomereinheit gehören Styrol und substituierte Styrole wie α-Methylstyrol, 2-Methylstyrol, 3-Methylstyrol, 4-Methylstyrol und dergleichen. Unter diesen wird Styrol bevorzugt. Zu Beispielen für die konjugierte Dienmonomereinheit gehören 1,3-Butadien und substituierte Butadiene wie 2-Methyl-1,3-butadien, 2,3-Dimethyl-1,3-butadien und dergleichen. Unter diesen wird 1,3-Butadiene bevorzugt.
Wenn die Menge an aromatischen Vinyleinheiten, die in dem hydroxygruppenhaltigen aromatischen vinylkonjugierten Diencopolymer (A) enthalten sind, weniger als 20 Gew.-% beträgt, beeinträchtigt dies die Trockengriffleistung und die Nassgriffleistung. Wenn die enthaltene Menge an aromatischen Vinyleinheiten 30 Gew.-% übersteigt, beeinträchtigt dies die Leistung bei niedrigen Temperaturen. Beträgt die enthaltene Menge an Isopreneinheiten weniger als 0,1 Gew.-%, erhöht dies die Wärmeansammlung und verschlechtert die Nassgriffeigenschaften und die Abriebbeständigkeit. Wenn die enthaltene Menge an Isopreneinheiten 10 Gew.-% übersteigt, verschlechtert dies die Nassgriffeigenschaften und die Abriebbeständigkeit. Beträgt zudem die Menge an Vinylbindungen in dem konjugierten Dienteil weniger als 40 Mol-%, werden die Trockengriffleistung und die Nassgriffleistung beeinträchtigt. Wenn die Menge an Vinylbindungen in dem konjugierten Dienteil 60 Mol-% übersteigt, wird die Leistung bei niedrigen Temperaturen beeinträchtigt. Beträgt der Anteil des hydroxygruppenhaltigen aromatischen vinylkonjugierten Diencopolymers in dem Diengummibestandteil weniger als 30 Gew.-%, beeinträchtigt dies die Trockengriffleistung und die Nassgriffleistung. Wenn der Anteil des hydroxygruppenhaltigen aromatischen vinylkonjugierten Diencopolymers in dem Diengummibestandteil 80 Gew.-% übersteigt, wird die Leistung bei niedrigen Temperaturen beeinträchtigt.
Die in einem Hoch-cis-Butadiengummi (Gummibestandteil (B)) zum Gebrauch in dem Diengummibestandteil enthaltene Menge an cis-1,4-Bindungen beträgt 90 Mol-% oder mehr und vorzugsweise 95 Mol-% oder mehr. Der Hoch-cis-Butadiengummi (B) wird durch Mischen eines hochmolekularen Butadiengummis mit einem Molekulargewicht-Gewichtsmittel von 5,0 × 10⁵ bis 1,0 × 10⁶ und vorzugsweise von 5,5 × 10⁵ bis 9,0 × 10⁵ und eines niedermolekularen Butadiengummis mit einem Molekulargewicht-Gewichtsmittel von 6,0 × 10³ bis 6,0 × 10⁴ und vorzugsweise von 1,0 × 10⁴ bis 5,0 × 10⁴ vor dem Compoundieren der Gummizusammensetzung der vorliegenden Erfindung in einem Lösungsmittel wie Cyclohexan hergestellt. Die enthaltene Menge des niedermolekularen Butadiengummis, der den Hoch-cis-Butadiengummi (B) bildet, beträgt zwischen 20 und 40 Gew.-% und vorzugsweise 25 und 35 Gew.-%. Wenn die enthaltene Menge an cis-1,4-Bindungen weniger als 90 Mol-% beträgt, wird es schwierig, nach der Vulkanisation eine ausreichende Leistung bei niedrigen Temperaturen zu erreichen. Wenn der Anteil des Hoch-cis-Butadiengummis im Diengummibestandteil weniger als 10 Gew.-% beträgt, beeinträchtigt dies die Leistung bei niedrigen Temperaturen. Übersteigt der Anteil des Hoch-cis-Butadiengummis im Diengummibestandteil 50 Gew.-%, werden die Trockengriffleistung und die Nassgriffleistung beeinträchtigt. Enthält der Diengummibestandteil einen bestimmten Anteil des Hoch-cis-Butadiengummis, der einen hochmolekularen Bestandteil und einen niedermolekularen Bestandteil mit den vorstehend spezifizierten Molekulargewicht-Gewichtsmitteln enthält, kann ein Reifen mit ausgewogenen Reifenleistungsattributen gemäß der vorliegenden Erfindung erzielt werden.
Bei der Gummizusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann jeder üblicherweise im Stand der Technik benutzte Naturgummi als der Naturgummi (Gummibestandteil (C)) zum Gebrauch in dem Diengummibestandteil verwendet werden. Beträgt der Anteil des Naturgummis in dem Diengummibestandteil weniger als 10 Gew.-%, nimmt die Festigkeit des Gummis ab. Übersteigt der Anteil des Naturgummis in dem Diengummibestandteil 50 Gew.-%, wird es schwierig, ausgewogene Reifenleistungsattribute gemäß der vorliegenden Erfindung zu erreichen.
Zu Beispielen für die Silica, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, gehört jede beliebige Silica, die im Stand der Technik zum Gebrauch in Gummizusammensetzungen bekannt ist, wie z. B. trockene Silica, nasse Silica, kolloidale Silica, ausgefällte Silica und dergleichen. Es kann eine einzelne Silica allein oder eine Kombination von zwei oder mehr Silicas verwendet werden. Von diesen wird vorzugsweise eine nasse Silica verwendet, die als Hauptbestandteil wasserhaltige Kieselsäure aufweist. Hinsichtlich der spezifischen Oberfläche der Silica liegen keine bestimmten Einschränkungen vor, doch beträgt eine gemäß ASTMD3037 berechnete stickstoffspezifische Oberfläche (N₂SA) vorzugsweise zwischen 100 m²/g und 200 m²/g und insbesondere zwischen 110 m²/g und 180 m²/g. Vorzugsweise liegt die stickstoffspezifische Oberfläche innerhalb dieses Bereichs, wodurch eine Gummizusammensetzung mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften, Abriebbeständigkeit, geringem Rollwiderstand und dergleichen erreicht werden kann.
Zu Beispielen für den Ruß, der in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, gehört jeder beliebige Kohlenstoff, der im Stand der Technik zum Gebrauch in Gummizusammensetzungen bekannt ist, wie z. B. Furnaceruß, Acetylenruß, Thermalruß, Gasruß, Graphit und dergleichen. Es kann ein Ruß allein oder eine Kombination von zwei oder mehr Rußen verwendet werden. Von diesen wird vorzugsweise Furnaceruß verwendet, um eine bessere Verstärkung zu erreichen. Zu speziellen Beispielen gehören Güteklassen wie SAF, ISAF, ISAF-HS, ISAF-LS, IISAF-HS, HAF, HAF-HS, HAF-LS, FEF und dergleichen. Es liegen keine bestimmten Einschränkungen hinsichtlich der spezifischen Oberfläche des Rußes vor, doch beträgt eine gemäß ASTMD3037 berechnete stickstoffspezifische Oberfläche vorzugsweise zwischen 70 m²/g und 150 m²/g und insbesondere zwischen 80 m²/g und 140 m²/g. Vorzugsweise liegt die stickstoffspezifische Oberfläche innerhalb dieses Bereichs, wodurch hervorragende mechanische Eigenschaften, Abriebbeständigkeit, geringer Rollwiderstand und dergleichen erreicht werden können. Obwohl keine bestimmten Einschränkungen bezüglich der Menge an im Ruß adsorbiertem Dibutylphthalat (DBP) vorliegen, beträgt die Menge zudem vorzugsweise zwischen 70 m²/g und 150 m²/g und insbesondere zwischen 80 m²/g und 140 m²/g. Vorzugsweise liegt die adsorbierte Menge an DBP innerhalb dieses Bereichs, wodurch hervorragende mechanische Eigenschaften, Abriebbeständigkeit und dergleichen erreicht werden können.
Eine Gesamtmenge an Silica und Ruß pro 100 Gewichtsteilen des Diengummibestandteils beträgt in der Regel zwischen 90 und 150 Gewichtsteilen und vorzugsweise zwischen 100 und 140 Gewichtsteilen. Wenn die Gesamtmenge an Silica und Ruß außerhalb dieses Bereichs liegt, ist zu befürchten, dass die Reifenleistung und die Verarbeitbarkeit beeinträchtigt werden. Eine Menge an compoundierter Silica pro 100 Gewichtsteilen des Diengummibestandteils beträgt in der Regel zwischen 70 und 100 Gewichtsteilen und vorzugsweise zwischen 75 und 90 Gewichtsteilen. Wenn die Menge an compoundierter Silica zu gering ist, wird es schwierig, eine ausreichende Verbesserung in der Nassgriffleistung und im Rollwiderstand zu erreichen. Wenn andererseits die Menge an compoundierter Silica zu groß ist, werden die Abriebbeständigkeit und die Verarbeitbarkeit beeinträchtigt. Ist die Menge an compoundiertem Ruß zu gering, wird es schwierig, eine ausreichende Verbesserung in der Abriebbeständigkeit zu erreichen. Ist andererseits die Menge an compoundiertem Ruß zu groß, werden der Rollwiderstand und die Verarbeitbarkeit beeinträchtigt.
Wenn in der Gummizusammensetzung für eine Reifenlauffläche der vorliegenden Erfindung Silica als verstärkendes Füllmittel enthalten ist, wird vorzugsweise ein Silan-Haftverbesserer zuzugeben, um eine weitere Verbesserung im Rollwiderstand und in der Abriebbeständigkeit zu erreichen. Zu Beispielen für verwendbare Silan-Haftverbesserer gehören allgemein bekannte Mittel wie z. B. Alkoxysilane, wie Vinyltriethoxysilan, s-(3,4-Epoxycyclohexyl), Ethyltrimethoxysilan, N-(s-Aminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilan und dergleichen sowie Sulfide wie Bis(3-[triethoxysilyl]propyl)tetrasulfid, Bis(3-[triethoxysilyl]propyl)disulfid, γ-Trimethoxysilylpropyldimethylthiocarbamyltetrasulfid, γ-Trimethoxysilylpropylbenzothiazyltetrasulfid und dergleichen. Eine Menge an compoundiertem Silan-Haftverbesserer im Verhältnis zur Silica beträgt 15 Gew.-% oder weniger und vorzugsweise 5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Silica.
Zusätzlich zu dem verstärkenden Füllmittel und dem Silan-Haftverbesserer können durch allgemein bekannte Compoundierungsverfahren in allgemein bekannten Gebrauchsmengen andere im Stand der Technik bekannte Compoundierungsmittel und Zusatzstoffe, z. B. Vulkanisations- oder Vernetzungsmittel, Vulkanisations- oder Vernetzungsbeschleuniger, Zinkoxid, Stearinsäure, Alterungsverzögerungsmittel, Verarbeitungshilfsmittel, Weichmacher und dergleichen zu der Gummizusammensetzung der vorliegenden Erfindung zugegeben werden.
Nach der Vulkanisation weist die Gummizusammensetzung der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eine Glasübergangstemperatur in einem Bereich von –60°C bis –40°C. Liegt die Glasübergangstemperatur innerhalb dieses Bereichs, kann ein ausgewogenes Verhältnis zwischen der Trockengriffleistung, der Nassgriffleistung und der Leistung auf vereisten und verschneiten Straßen in erzielt werden.
Außerdem weist die Gummizusammensetzung der vorliegenden Erfindung nach der Vulkanisation bei 20°C vorzugsweise eine Durometerhärte zwischen 55 und 68 auf. Liegt die Durometerhärte bei 20°C innerhalb dieses Bereichs, kann ein ausgewogenes Verhältnis zwischen der Trockengriffleistung, der Nassgriffleistung und der Leistung auf vereisten und verschneiten erzielt werden.
Die Gummizusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann eine gute Ausgewogenheit zwischen Trockengriffleistung, Nassgriffleistung, geringem Rollwiderstand, Abriebbeständigkeit und Leistung auf vereisten und verschneiten Straßen nach der Vulkanisation erreichen. Daher eignet sie sich zur Herstellung von Laufflächenabschnitten für Ganzjahresreifen und Winterreifen geeignet.
Die vorliegende Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele 1 bis 3 und Vergleichsbeispiele 1 bis 6 detaillierter erläutert werden. Es versteht sich jedoch von selbst, dass der technische Umfang der vorliegenden Erfindung nicht von diesen Beispielen eingeschränkt wird.
Herstellung der Gummizusammensetzung
Gemäß den in Tabelle 1 unten dargestellten Formulierungen wurden die Bestandteile mit Ausnahme von Schwefel und Vulkanisierungsbeschleuniger 5 Minuten lang mit einem 1,7 Liter fassenden verschlossenen Banbury-Mischer gemischt, bei 150°C aus dem Mischer entnommen und dann auf Raumtemperatur abgekühlt. Danach wurden der Schwefel und der Vulkanisierungsbeschleuniger mit einer offenen Walze beigemischt, um die unvulkanisierten Gummizusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 1 bis 6 und der Beispiele 1 bis 3 zu erlangen. Die unvulkanisierten Gummizusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 1 bis 6 und der Beispiele 1 bis 3 wurden 30 Minuten lang bei 150°C in einer vorgegebenen Form vulkanisiert, um Proben zu erlangen. Die erlangten Proben wurden dann gemäß den folgenden Testmethoden bewertet.
Testmethoden zur Bewertung physikalischer Eigenschaften

(1) Härte (20°C): Die Durometerhärte Typ A bei einer Temperatur von 20°C wurde gemäß der japanischen Industrienorm (JIS) K6253 gemessen.
(2) Leistung bei niedrigen Temperaturen: Die Durometerhärte Typ A bei einer Temperatur von 20°C wurde gemäß der japanischen Industrienorm (JIS) K6253 gemessen. Aufgezeichnet wurden Indexwerte, wobei Vergleichsbeispiel 1 als 100 gilt. Ein kleinerer Indexwert weist auf eine geringere Härte und bei Verwendung in einem Laufflächenabschnitt eines Reifens auf überlegene Leistung bei niedrigen Temperaturen hin.
(3) 300-%-Modul: Es wurde ein hantelförmiges Teststück Nr. 3 hergestellt, und die Zugspannung bei 300% Verlängerung bei Raumtemperatur (20°C) wurde gemäß der japanischen Industrienorm (JIS) K6251 berechnet. Aufgezeichnet wurden Indexwerte, wobei Vergleichsbeispiel 1 als 100 gilt. Ein größerer Indexwert weist auf eine höhere Härte hin.
(4) Tan δ (0°C): Gemäß der japanischen Industrienorm (JIS) K6301 wurde mithilfe eines Viskoelastizitätsspektrometers (hergestellt von Toyo Seiki Seisakusho, Co., Ltd.) ein Verlustfaktor (Tan δ (0°C)) bei einer Temperatur von 0°C berechnet, und zwar unter den folgenden Bedingungen: Anfangsverzerrung = 10%, Amplitude = ±2%, Frequenz = 20 Hz. Tan δ (0°C) ist allgemein als Indikator für die Nassgriffleistung bekannt. Ein größerer Indexwert weist auf eine überlegene Nassgriffleistung hin.
(5) Tan δ (60°C): Gemäß der japanischen Industrienorm (JIS) K6301 wurde mithilfe eines Viskoelastizitätsspektrometers (hergestellt von Toyo Seiki Seisakusho, Co., Ltd.) ein Verlustfaktor (Tan δ (60°C)) bei einer Temperatur von 60°C berechnet, und zwar unter den folgenden Bedingungen: Anfangsverzerrung = 10%, Amplitude = ±2%, Frequenz = 20 Hz. Tan δ (60°C) ist allgemein als Indikator für den Rollwiderstand bekannt. Ein kleinerer Indexwert weist auf einen geringeren Rollwiderstand hin.
(6) Glasübergangstemperatur (Tg): Mit einem Differentialthermoanalysator wurde gemäß der Schnittpunktmethode eine Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit von 20°C/min berechnet.

Testmethoden für Reifenleistungsattribute

(1) Trockengriffleistung: Unter Verwendung der Gummizusammensetzungen der Beispiele 1 bis 3 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 6 in ihren jeweiligen Laufflächenabschnitten hergestellte Reifen mit einer Größe von 205/55R16 wurden auf ein Fahrzeug mit einem Hubraum von 2.000 cm³ und ABS aufgezogen. Der Luftdruck sowohl des Vorder- als auch des Hinterreifens wurde auf 220 kPa eingestellt. Der Bremsweg wurde auf einer trockenen Asphalt-Straßenoberfläche bei einer Geschwindigkeit von 100 km/h gemessen. Ein Bremsweg-Indexwert von Vergleichsbeispiel 1 wurde als 100 festgelegt, und die Indexwerte für Vergleichsbeispiele 2 bis 6 und Beispiele 1 bis 3 wurden aufgezeichnet. Ein größerer Indexwert weist auf einen kürzeren Bremsweg und eine überlegene Trockengriffleistung hin.
(2) Nassgriffleistung: Unter Verwendung der Gummizusammensetzungen der Beispiele 1 bis 3 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 6 in ihren jeweiligen Laufflächenabschnitten hergestellte Reifen mit einer Größe von 205/55R16 wurden auf ein Fahrzeug mit einem Hubraum von 2.000 cm³ und ABS aufgezogen. Der Luftdruck sowohl des Vorder- als auch des Hinterreifens wurde auf 220 kPa eingestellt. Der Bremsweg wurde auf einer nassen Asphalt-Straßenoberfläche mit einer Wassertiefe von 2,0 bis 3,0 mm bei einer Geschwindigkeit von 100 km/h gemessen. Ein Bremsweg-Indexwert von Vergleichsbeispiel 1 wurde als 100 festgelegt, und die Indexwerte für Vergleichsbeispiele 2 bis 6 und Beispiele 1 bis 3 wurden aufgezeichnet. Ein größerer Indexwert weist auf einen kürzeren Bremsweg und überlegene Nassgriffleistung hin.
(3) Leistung auf vereisten und verschneiten Straßen: Unter Verwendung der Gummizusammensetzungen der Beispiele 1 bis 3 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 6 in ihren jeweiligen Laufflächenabschnitten hergestellte Reifen mit einer Größe von 205/55R16 wurden auf ein Fahrzeug mit einem Hubraum von 2.000 cm³ und ABS aufgezogen. Der Luftdruck sowohl des Vorder- als auch des Hinterreifens wurde auf 220 kPa eingestellt. Der Bremsweg wurde auf einer vereisten und verschneiten Straßenoberfläche bei einer Geschwindigkeit von 40 km/h gemessen. Ein Bremsweg-Indexwert von Vergleichsbeispiel 1 wurde als 100 festgelegt, und die Indexwerte für Vergleichsbeispiele 2 bis 6 und Beispiele 1 bis 3 wurden aufgezeichnet. Ein größerer Indexwert weist auf einen kürzeren Bremsweg und überlegene Leistung auf Eis und Schnee hin.
(4) Abriebbeständigkeit: Unter Verwendung der Gummizusammensetzungen der Beispiele 1 bis 3 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 6 in ihren jeweiligen Laufflächenabschnitten hergestellte Reifen mit einer Größe von 205/55R16 wurden auf ein Fahrzeug mit einem Hubraum von 2.000 cm³ und ABS aufgezogen. Der Luftdruck sowohl des Vorder- als auch des Hinterreifens wurde auf 220 kPa eingestellt, und das Fahrzeug wurde für 5.000 km gefahren. Ein Indexwert für die Menge der Abriebbeständigkeit von Vergleichsbeispiel 1 wurde als 100 festgelegt, und die Indexwerte für Vergleichsbeispiele 2 bis 6 und Beispiele 1 bis 3 wurden aufgezeichnet. Ein größerer Indexwert weist auf eine überlegene Abriebbeständigkeit hin.

Tabelle 1: Zusammensetzung der Gummizusammensetzung (Gewichtsteile) und Testergebnisse

	Vergleichs bsp. 1	Vergleichs bsp. 2	Bsp. 1	Bsp. 2	Bsp. 3
Zusammensetzung
NR¹	20	20	20	20	20
SBR 1²	69	69	-	-	-
SBR 2³	-	-	63	63	75
SBR 3⁴	-	-	-	-	-
BR⁵	42	42	42	42	42
Ruß⁶	25	25	25	25	25
Silica⁷	70	80	70	80	70
Silan-Haftverbesserer⁸	7	8	7	8	7
Zinkoxid⁹	2	2	2	2	2
Stearinsäure¹⁰	2	2	2	2	2
Alterungsverzögerungsmittel¹¹	1	1	1	1	1
Verarbeitungshilfsmittel¹²	2	2	2	2	2
Aromatisches Öl¹³	10	20	19	26	17
Schwefel¹⁴	2	2	2	2	2
Vulkanisierungsbeschleuniger 1¹⁵	2	2	2	2	2
Vulkanisierungsbeschleuniger 2¹⁶	1	1	1	1	1
Testergebnisse für physikalische Eigenschaften
Härte (20°C)	68	67	65	64	65
Leistung bei niedriger Temperatur	100	98	95	94	98
300-%-Modul	100	102	103	104	104
Tan δ (60°C)	100	103	104	107	107
Tan δ (60°C)	100	97	95	92	98
Tg	–60	–60	–57	–57	–55
Reifenleistung
Trockengriffleistung	100	95	103	102	105
Nassgriffleistung	100	105	107	110	112
Leistung auf Eis und Schnee	100	100	105	106	103
Abriebbeständigkeit	100	95	103	102	102

Tabelle 1 (Fortsetzung)

	Vergleichs bsp. 3	Vergleichs bsp. 4	Vergleichs bsp. 5	Vergleichs bsp. 6
Zusammensetzung
NR¹	20	-	20	20
SBR 1²	83	-	-	-
SBR 2³	-	110	-	-
SBR 3⁴	-	-	50	40
BR⁵	42	30	42	56
Ruß⁶	25	25	25	25
Silica⁷	70	70	70	70
Silan-Haftverbesserer⁸	7	7	7	7
Zinkoxid⁹	2	2	2	2
Stearinsäure¹⁰	2	2	2	2
Alterungsverzögerungsmittel¹¹	1	1	1	1
Verarbeitungshilfsmittel¹²	2	2	2	2
Aromatisches Öl¹³	5	5	29	25
Schwefel¹⁴	2	2	2	2
Vulkanisierungsbeschleuniger 1¹⁵	2	2	2	2
Vulkanisierungsbeschleuniger 2¹⁶	1	1	1	1
Testergebnisse für physikalische Eigenschaften
Härte (20°C)	68	68	67	67
Leistung bei niedriger Temperatur	105	130	110	103
300-%-Modul	101	108	10	97
Tan δ (60°C)	102	120	115	102
Tan δ (60°C)	103	110	102	99
Tg	–56	–38	–50	–55
Reifenleistung
Trockengriffleistung	102	110	103	97
Nassgriffleistung	103	113	103	98
Leistung auf Eis und Schnee	96	80	90	100
Abriebbeständigkeit	95	82	91	98

Anmerkungen zu Tabelle 1:

1: RSS Nr. 3
2: Nipol NS460 (37,5 ThK Ölstreckung) (hergestellt von Zeon Corporation)
3: Nipol NS530 (endständig mit einer Hydroxygruppe modifizierter SBR; 20,2 ThK Ölstreckung; Styrolgehalt: 29 Gew.-%; Isoprengehalt: 0,1 bis 1,0 Gew.-%; Vinylgehalt in Butadieneinheit: 60 Mol-%) (hergestellt von Zeon Corporation)
4: Nipol NS616 (endständig mit einer Hydroxygruppe modifizierter SBR; nicht ölgestreckt; Styrolgehalt: 20 Gew.-%; Isoprengehalt: nein; Vinylgehalt in Butadieneinheit: 61 Mol-%) (hergestellt von Zeon Corporation)
5: BR X5000 (Gummiteil: 71,5 Gew.-%; Gehalt an cis-1,4-Bindungen: 96 Mol-%) (hergestellt von Zeon Corporation)
6: Ruß N234 (hergestellt von Cabot Corporation)
7: Zeosil 165GR (hergestellt von Rhodia)
8: Si69 (Bis(3-[triethoxysilyl]propyl)tetrasulfid) (hergestellt von Ebonic Degussa)
9: Zinkoxid Nr. 3 (hergestellt von Seido Chemical Industry Co., Ltd.)
10: Stearinsäurekügelchen (hergestellt von NOF Corporation)
11: 6PPD (hergestellt von Flexsys)
12: Actiplast ST (hergestellt von Rhein Chemie Rheinau GmbH)
13: Extrakt Nr. 4S (hergestellt von Showa Shell Sekiyu K. K.)
14: Ölbehandeltes Schwefelpulver „Golden Flower” (hergestellt von Tsurumi Chemical)
15: Noccelar CZ-G (hergestellt von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.)
16: Soxinol DG (hergestellt von Sumitomo Chemical Co., Ltd.)

Bei Betrachtung der Ergebnisse von Tabelle 1 zeigt ein Vergleich z. B. der Vergleichsbeispiele 1 und 2 mit den Beispielen 1 und 2, dass die Beispiele 1 und 2 eine bessere Trockengriffleistung, Nassgriffleistung und Abriebbeständigkeit, einen geringen Rollwiderstand und eine bessere Leistung auf vereisten und verschneiten Straßen aufweisen als die Vergleichsbeispiele 1 und 2. Selbst bei einer Erhöhung der Menge an compoundierter Silica nehmen zudem die Trockengriffleistung und die Abriebbeständigkeit nicht ab, und es sind ein geringerer Rollwiderstand und eine bessere Leistung auf vereisten und verschneiten Straßen zu erkennen. Außerdem zeigt ein Vergleich der Vergleichsbeispiele 1, 3 und 4 mit den Beispielen 1 und 3, dass die Beispiele 1 und 3 eine bessere Ausgewogenheit zwischen Trockengriffleistung, Nassgriffleistung, Abriebbeständigkeit, geringem Rollwiderstand und Leistung auf vereisten und verschneiten Straßen aufweisen als die Vergleichsbeispiele 1, 3 und 4.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 3488926 [0003, 0007]
- JP 2000-273240 [0003]
- JP 2004-175993 [0003]
- JP 2005-248021 [0003]
- JP 2001-106830 [0003]
- JP 11-181157 [0003]
- JP 2006-143811 [0003]
- JP 4215810 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- (JIS) K6253 [0020]
- (JIS) K6253 [0020]
- (JIS) K6251 [0020]
- (JIS) K6301 [0020]
- (JIS) K6301 [0020]

Claims

Gummizusammensetzung für eine Reifenlauffläche mit einem Diengummibestandteil und Silica und Ruß, wobei der Diengummibestandteil Folgendes enthält: (A) 30 bis 80 Gew.-% eines hydroxygruppenhaltigen aromatischen vinylkonjugierten Diencopolymers, das 20 bis 30 Gew.-% aromatische Vinyleinheiten und 0,1 bis 10 Gew.-% Isopreneinheiten enthält und in einem konjugierten Dienteil eine Menge an Vinylbindungen von 40 bis 60 Mol-% aufweist; (B) 10 bis 50 Gew.-% eines Hoch-cis-Butadiengummis mit einer Menge an cis-1,4-Bindungen von 90 Mol-% oder mehr; und (C) 10 bis 50 Gew.-% Naturgummi; wobei eine Gesamtmenge an Silica und Ruß zwischen 90 und 150 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen des Diengummibestandteils beträgt.
Gummizusammensetzung für eine Reifenlauffläche nach Anspruch 1, wobei der Hoch-cis-Butadiengummi (B) durch Mischen eines hochmolekularen Butadiengummis mit einem Molekulargewicht-Gewichtsmittel zwischen 5,0 × 105 und 1,0 × 106 und eines niedermolekularen Butadiengummis mit einem Molekulargewicht-Gewichtsmittel zwischen 6,0 × 103 und 6,0 × 104 in einem Lösungsmittel hergestellt wird; und eine enthaltene Menge des niedermolekularen Butadiengummis zwischen 20 und 40 Gew.-% beträgt.
Gummizusammensetzung für eine Reifenlauffläche nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Gummizusammensetzung für eine Reifenlauffläche nach der Vulkanisation eine Glasübergangstemperatur in einem Bereich von –60°C bis –40°C aufweist.
Gummizusammensetzung für eine Reifenlauffläche nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Gummizusammensetzung für eine Reifenlauffläche nach der Vulkanisation bei 20°C eine Durometerhärte von 55 bis 68 aufweist.
Luftreifen, der mit einer Lauffläche ausgestattet ist, die aus der Gummizusammensetzung für eine Reifenlauffläche nach einem der Ansprüche 1 bis 4 hergestellt ist.
Luftreifen nach Anspruch 5, wobei der Luftreifen ein Winterreifen ist.