DE102011111339A1

DE102011111339A1 - Kautschukzusammensetzung für einen Reifen, ein Herstellungsverfahren hierfür und Winterreifen

Info

Publication number: DE102011111339A1
Application number: DE102011111339A
Authority: DE
Inventors: Ryoji Kojima
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2010-08-24
Filing date: 2011-08-23
Publication date: 2012-03-01
Anticipated expiration: 2031-08-24
Also published as: JP5232203B2; US20120048437A1; JP2012046564A; CN102372860A; DE102011111339B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung beabsichtigt die Bereitstellung einer Kautschukzusammensetzung für einen Reifen, welche die Leistung auf Schnee und Eis, die Abrasionsbeständigkeit und die Zugfestigkeit in einer gut ausgewogenen Weise verbessern kann. Die vorliegende Erfindung beabsichtigt ferner die Bereitstellung eines Verfahrens zum Herstellen einer Kautschukzusammensetzung und eines Winterreifens mit einer Decklauffläche, welche aus der Kautschukzusammensetzung hergestellt worden ist. Die Kautschukzusammensetzung für einen Reifen ist durch Vermischen einer Kautschukkomponente, welche Naturkautschuk und Butadienkautschuk enthält, mit Silica bei einer Temperatur zwischen 70 und 130°C, um eine Mischung auszubilden, und durch Halten der Mischung bei einer Temperatur von 150 bis 200°C erhältlich.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen, ein Herstellungsverfahren hierfür sowie einen Winterreifen (Schneereifen) mit einer Decklauffläche, welche aus der Kautschukzusammensetzung hergestellt worden ist.
STAND DER TECHNIK
Kraftfahrzeuge sind zum Fahren auf eisbedeckten und schneebedeckten Straßen mit Spikereifen oder Reifen mit Schneeketten ausgestattet worden. Dies verursacht allerdings Umweltprobleme, wie beispielsweise Staubverunreinigung, und es sind zum Fahren auf eisbedeckten und schneebedeckten Straßen als Ersatz für die Spikereifen sowie als Ersatz für die Reifen mit Schneeketten Winterreifen entwickelt worden. Winterreifen sind hinsichtlich ihrer Materialien und Aufbauten verbessert worden, um die Griffeigenschaften auf eisbedeckten und schneebedeckten Straßen zu verbessern. Beispielsweise sind Winterreifen so aufgebaut, dass diese tiefere Rillen als reguläre Reifen aufweisen, um Ungleichmäßigen der die Straße bedeckenden Oberfläche zu erhöhen. Des Weiteren enthalten Winterreifen Butadienkautschuk mit einer niedrigen Glasübergangstemperatur, um die Flexibilität bei niedrigen Temperaturen zu erhöhen. Im Allgemeinen ist Naturkautschuk enthalten, und zwar sowohl, weil die Verwendung von Butadienkautschuk alleine keine ausreichende Abrasionsbeständigkeit und Zugfestigkeit, welche für Winterreifen in manchen Fällen erforderlich sind, aufrechterhalten kann.
In den letzten Jahren ist vornehmlich Silica, welches exzellente Niedrigtemperatureigenschaften aufweist, anstelle von herkömmlicherweise eingesetztem Ruß als Füllstoff eingesetzt worden, um die Leistung auf Schnee und Eis weiter zu verbessern. Die Zugabe von Silica erfordert ein Vermischen einer Kautschukkomponente, von Silica und eines Silankupplungsmittels bei einer hohen Temperatur (ungefähr 150°C), um diese Bestandteile miteinander zu reagieren. Allerdings besteht eine dahingehende Tendenz, dass in dem Fall eines Langzeitvermischens bei hohen Temperaturen die Polymere (Kautschukkomponente) beschädigt werden, was zu einer Verringerung der Abrasionsbeständigkeit und der Zugfestigkeit führt. Das heißt, die Zugabe von Silica verbessert die Leistung auf Schnee und Eis, aber es besteht eine dahingehende Tendenz, dass diese zu Schädigungen der Polymere führt. Daher kann, selbst wenn Naturkautschuk zugegeben wird, dessen exzellente Abrasionsbeständigkeit und Zugfestigkeit unglücklicherweise verschlechtert werden. Dementsprechend ist ein Verfahren zum Verbessern der Leistung auf Schnee und Eis, der Abrasionsbeständigkeit und Zugfestigkeit in einer ausgewogenen Weise wünschenswert.
Patentdokument 1 offenbart eine Technik zur Erhöhung der Reaktivität von Silica und einem Silankupplungsmittel durch Vermischen einer Kautschukkomponente, von Silica und eines Silankupplungsmittels mit einem inneren Kautschukmischgerät und dann Vermischen der resultierenden Mischung mit einem Zweiwalzenkneter, während die Temperatur auf 120 bis 200°C geregelt wird. Allerdings ist immer noch eine weitere Verbesserung erforderlich, um eine gut ausgewogene Verbesserung der Leistung auf Schnee und Eis, der Abrasionsbeständigkeit und der Zugfestigkeit zu erreichen.
Patentdokument 1: JP 2010-89423 A
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Lösung der vorstehenden Probleme und beabsichtigt die Bereitstellung einer Kautschukzusammensetzung für einen Reifen, welche die Leistung auf Schnee und Eis, die Abrasionsbeständigkeit und die Zugfestigkeit in einer gut ausgewogenen Weise verbessern kann, und bezweckt des Weiteren die Bereitstellung eines Verfahrens zum Herstellen einer Kautschukzusammensetzung und die Bereitstellung eines Winterreifens mit einer Decklauffläche, welche aus der Kautschukzusammensetzung hergestellt worden ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen, welche durch Vermischen einer Kautschukkomponente, welche einen Naturkautschuk und Butadienkautschuk enthält, mit Silica bei einer Temperatur von 70 bis 130°C, um eine Mischung auszubilden, und durch Halten der Mischung bei einer Temperatur von 150 bis 200°C erhältlich ist.
Vorzugsweise beträgt die Gesamtmenge des Naturkautschuks und des Butadienkautschuks 30 bis 100 Massen-% bezogen auf 100 Massen-% der Kautschukkomponente und die Menge von Silica beträgt 10 bis 80 Massenteile bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Herstellen einer Kautschukzusammensetzung für einen Reifen, welches die nachfolgenden Schritte umfasst: (I) Vermischen einer Kautschukkomponente, welche Naturkautschuk und Butadienkautschuk enthält, mit Silica bei einer Temperatur von 70 bis 130°C, um eine Mischung auszubilden, und (II) Halten der in dem Schritt (I) erhaltenen Mischung bei einer Temperatur von 150 bis 200°C.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Winterreifen mit einer Decklauffläche, welche aus der Kautschukzusammensetzung hergestellt worden ist.
Die Kautschukzusammensetzung für einen Reifen gemäß der vorliegende Erfindung ist erhältlich durch Vermischen einer Kautschukkomponente, welche Naturkautschuk und Butadienkautschuk enthält, mit Silica bei niedrigen Temperaturen, um eine Mischung auszubilden, und durch Halten der Mischung bei hohen Temperaturen. Folglich kann die Kautschukzusammensetzung die Leistung auf Schnee und Eis, die Abrasionsbeständigkeit und die Zugfestigkeit in einer gut ausgewogenen Weise verbessern. Dementsprechend kann die Verwendung der Kautschukzusammensetzung für eine Reifenkomponente, wie beispielsweise eine Decklauffläche, einen Winterreifen bereitstellen, welcher bezüglich dieser Eigenschaften exzellent ist.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM ZUM DURCHFÜHREN DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
<Kautschukzusammensetzung>
Die Kautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung ist durch Vermischen einer Kautschukkomponente, welche Naturkautschuk und Butadienkautschuk enthält, mit Silica bei einer Temperatur zwischen 70 und 130°C, um eine Mischung auszubilden, und durch Halten der Mischung bei einer Temperatur zwischen 150 und 200°C erhältlich. In dem Fall des Vermischens der Kautschukkomponente und des Silicas bei solch niedrigen Temperaturen, ist es auf der einen Seite, wie dies zuvor berichtet worden ist, möglich, Silica zu dispergieren, während eine Schädigung der Polymere verhindert wird. Andererseits wird ein Silankupplungsmittel weniger reaktiv und folglich ist es erforderlich, dass das Vermischen für eine längere Zeitspanne durchgeführt wird. Wenn das Vermischen für eine sehr lange Zeitspanne durchgeführt wird, ist es allerdings wahrscheinlicher, dass die Polymere beschädigt werden, was die Vorteile des Vermischens bei niedrigen Temperaturen verringert. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird im Gegensatz dazu die durch Vermischen bei niedrigen Temperaturen erhaltene Mischung dann, wie dies zuvor beschrieben worden ist, bei solch hohen Temperaturen gehalten, dass die Reaktion eines Silankupplungsmittels beschleunigt werden kann, um dadurch zu verhindern, dass die Polymere durch Vermischen für eine lange Zeitspanne beschädigt werden. So kann durch Silica die Leistung auf Schnee und Eis ohne Verschlechterung der exzellenten Abrasionsbeständigkeit und der exzellenten Zugfestigkeit von Naturkautschuk verbessert werden und diese Eigenschaften können in einer gut ausgewogenen Weise erhalten werden.
Die Kautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise erhalten werden, beispielsweise durch ein Herstellungsverfahren, welches die nachfolgenden Schritte umfasst: (I) Vermischen einer Kautschukkomponente, welche Naturkautschuk und Butadienkautschuk enthält, mit Silica bei einer Temperatur von 70 bis 130°C, um eine Mischung auszubilden, und (II) Halten der in dem Schritt (I) erhaltenen Mischung bei einer Temperatur von 150 bis 200°C.
(Schritt (I))
In dem Schritt (I) wird eine Kautschukkomponente, welche Naturkautschuk und Butadienkautschuk enthält, bei niedrigen Temperaturen mit Silica vermischt. Das Mischverfahren ist nicht besonders beschränkt, solange die Bestandteile unter kontrollierten Temperaturbedingungen vermischt werden. Beispielsweise kann geeigneterweise ein interner Kneter, wie beispielsweise ein Banbury-Mischgerät, eingesetzt werden.
Die Mischtemperaturen in dem Schritt (I) beträgt 70°C oder mehr, vorzugsweise 75°C oder mehr und besonders bevorzugt 80°C oder mehr. Wenn die Vermischtemperatur weniger als 70°C beträgt, schmelzen einige chemische Mittel nicht ausreichend. Des Weiteren kann die Dispersion von Silica und die Reaktion eines Silankupplungsmittels unzureichend sein, weil die Temperatur der Polymere niedrig ist. Die Vermischtemperatur beträgt 130°C oder weniger, vorzugsweise 125°C oder weniger und besonders bevorzugt 120°C oder weniger. Wenn die Vermischtemperatur mehr als 130°C beträgt, ist es wahrscheinlicher, dass die Polymere während des Vermischens beschädigt werden, und folglich besteht eine dahingehende Tendenz, dass sich die Zugfestigkeit und die Abrasionsbeständigkeit verschlechtern.
Die Zeitspanne zum Vermischen in dem Schritt (I) beträgt vorzugsweise ungefähr 1,5 mal länger als die Zeitspanne, welche benötigt wird, um bei einer herkömmlichen Vermischtemperatur (ungefähr 150°C) zu vermischen. Genauer beträgt die Zeitspanne zum Vermischen vorzugsweise 100 Sekunden oder mehr, besonders bevorzugt 110 Sekunden oder mehr und des Weiteren bevorzugt 120 Sekunden oder mehr. In dem Fall von weniger als 100 Sekunden können einige chemische Mittel nicht ausreichend dispergiert werden. Die Zeitspanne zum Vermischen beträgt vorzugsweise 200 Sekunden oder weniger, besonders bevorzugt 190 Sekunden oder weniger und des Weiteren bevorzugt 170 Sekunden oder weniger. In dem Fall von mehr als 200 Sekunden ist es wahrscheinlicher, dass die Polymere während des Vermischens beschädigt und folglich die Zugfestigkeit und die Abrasionsbeständigkeit dazu tendieren, abzunehmen, obwohl die chemischen Mittel ausreichend dispergiert werden.
Die Kautschukkomponente, welche in dem Schritt (I) eingesetzt wird, enthält Naturkautschuk (NR) sowie Butadienkautschuk (BR). Der NR und der BR sind nicht besonders beschränkt und es können diejenigen eingesetzt werden, welche in der Reifenindustrie herkömmlicherweise eingesetzt werden.
In der Kautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung, welche beispielsweise durch das zuvor beschriebene Herstellungsverfahren erhältlich ist, beträgt der NR-Gehalt bezogen auf 100 Massen-% der Kautschukkomponente vorzugsweise 30 Massen-% oder mehr, besonders bevorzugt 40 Massen-% oder mehr und des Weiteren bevorzugt 50 Massen-% oder mehr. In dem Fall von weniger als 30 Massen-% kann eine ausreichende Zugfestigkeit und Abrasionsbeständigkeit nicht erreicht werden. Die NR-Menge beträgt vorzugsweise 90 Massen-% oder weniger, besonders bevorzugt 80 Massen-% oder weniger und des Weiteren bevorzugt 70 Massen-% oder weniger. In dem Fall von mehr als 90 Massen-% ist die relative BR-Menge gering und folglich kann eine ausreichende Leistung auf Schnee und Eis nicht erreicht werden.
In der Kautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung, welche beispielsweise durch das zuvor beschriebene Herstellungsverfahren erhältlich ist, beträgt die BR-Menge bezogen auf 100 Massen-% der Kautschukkomponente vorzugsweise 10 Massen-% oder mehr, besonders bevorzugt 20 Massen-% oder mehr und des Weiteren bevorzugt 30 Massen-% oder mehr. In dem Fall von weniger als 10 Massen-% kann eine ausreichende Leistung auf Eis oder Schnee nicht erhalten werden. Die BR-Menge beträgt vorzugsweise 70 Massen-% oder weniger, besonders bevorzugt 60 Massen-% oder weniger und des Weiteren bevorzugt 50 Massen-% oder weniger. In dem Fall von mehr als 70 Massen-% ist die relative NR-Menge gering und folglich können eine ausreichend gute Zugfestigkeit und Abrasionsbeständigkeit nicht erhalten werden.
In der Kautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung, welche beispielsweise durch das zuvor beschriebene Verfahren erhältlich ist, beträgt die Gesamtmenge des NR und des BR vorzugsweise 30 Massen-% oder mehr, besonders bevorzugt 60 Massen-% oder mehr, des Weiteren bevorzugt 80 Massen-% oder mehr und insbesondere bevorzugt 100 Massen-% bezogen auf 100 Massen-% der Kautschukkomponente. Je größer die Gesamtmenge ist, desto besser sind die Niedrigtemperatureigenschaften und folglich kann eine notwendige Leistung auf Schnee und Eis erreicht werden.
Die Kautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung kann zusätzlich zu NR und BR Dienkautschuke enthalte, wie beispielsweise modifizierten Naturkautschuk, Isoprenkautschuk und Styrolbutadienkautschuk.
Das in dem Schritt (I) eingesetzte Silica ist nicht besonders beschränkt und es können diejenigen eingesetzt werden, welche in der Reifenindustrie herkömmlicherweise eingesetzt werden, wie beispielsweise Trockensilica (wasserfreies Silica) und feuchtes Silica (hydratisiertes Silica).
Die durch Stickstoffadsorption gemessene spezifische Oberfläche (N₂SA) des Silicas beträgt vorzugsweise 70 m²/g oder mehr und besonders bevorzugt 140 m²/g oder mehr. Wenn die N₂SA weniger als 70 m²/g beträgt, kann eine ausreichende Verstärkung nicht erreicht werden und folglich besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Zugfestigkeit und die Abrasionsbeständigkeit verschlechtert sind. Die N₂SA des Silicas beträgt vorzugsweise 220 m²/g oder weniger und besonders bevorzugt 200 m²/g oder weniger. Wenn die N₂SA mehr als 220 m²/g beträgt, wird das Silica schlechter dispergiert und es besteht eine dahingehende Tendenz, dass sich die Verarbeitbarkeit verschlechtert.
Die N₂SA des Silicas ist der Wert, welcher durch das BET-Verfahren gemäß der ASTM D3037-81 gemessen wird.
In der Kautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung, welche beispielsweise durch das zuvor beschriebene Herstellungsverfahren erhältlich ist, beträgt die Menge von Silica vorzugsweise 10 Massenteile oder mehr und besonders bevorzugt 20 Massenteile oder mehr bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente. Wenn die Menge des Silicas weniger als 10 Massenteile beträgt, können die Effekte der Silicazugabe nicht ausreichend erreicht werden. Die Menge des Silicas beträgt vorzugsweise 80 Massenteile oder weniger und besonders bevorzugt 50 Massenteile oder weniger bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente. Wenn die Menge des Silicas mehr als 80 Massenteile beträgt, wird das Silica schlechter dispergiert und folglich besteht eine dahingehende Tendenz, dass sich die Verarbeitbarkeit verschlechtert.
In dem Schritt (I) wird vorzugsweise ein Silankupplungsmittel zusammen mit der Kautschukkomponente und dem Silica vermischt.
Als das Silankupplungsmittel kann jedes Silankupplungsmittel eingesetzt werden, welches in der Kautschukindustrie üblicherweise eingesetzt wird, und Beispiele hierfür schließen Silankupplungsmittel vom Sulfidtyp ein, wie beispielsweise Bis-(3-triethoxysilylpropyl)disulfid, Silankupplungsmittel vom Mercaptotyp, wie beispielsweise 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan, Silankupplungsmittel vom Vinyltyp, wie beispielsweise Vinyltriethoxysilan, Silankupplungsmittel vom Aminotyp, wie beispielsweise 3-Aminopropyltriethoxysilan, Silankupplungsmittel vom Glycidoxytyp, wie beispielsweise γ-Glycidoxypropyltriethoxysilan, Silankupplungsmittel vom Nitrotyp, wie beispielsweise 3-Nitropropyltrimethoxysilan, und Silankupplungsmittel vom Chlortyp, wie beispielsweise 3-Chlorpropyltrimethoxysilan. Von diesen Beispielen sind Silankupplungsmittel vom Sulfidtyp bevorzugt und Bis-(3-triethoxysilylpropyl)disulfid ist besonders bevorzugt, und zwar aufgrund ihrer guten Reaktivität mit Silica.
In der Kautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung, welche beispielsweise durch das zuvor genannte Herstellungsverfahren erhältlich ist, beträgt die Menge des Silankupplungsmittels vorzugsweise 3 Massenteile oder mehr und besonders bevorzugt 6 Massenteile oder mehr bezogen auf 100 Massenteile des Silicas. Wenn die Menge weniger als 3 Massenteile beträgt, besteht eine dahingehende Tendenz, dass sich die Zugfestigkeit verschlechtert. Die Menge des Silankupplungsmittels beträgt vorzugsweise 12 Massenteile oder weniger und besonders bevorzugt 10 Massenteile oder weniger bezogen auf 100 Massenteile des Silicas. Wenn die Menge mehr als 12 Massenteile beträgt, besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Effekte, welche der Kostensteigerung angemessen wären, nicht erreicht werden.
(Schritt (II))
In dem Schritt (II) wird die in dem Schritt (I) erhaltene Mischung bei hohen Temperaturen (stillstehen) gelassen. Das Verfahren des Haltens bei hohen Temperaturen ist nicht besonders beschränkt, solang die Temperatur gesteuert wird, und beispielsweise kann geeigneterweise ein thermostatisches System eingesetzt werden, wie beispielsweise ein Ofen. Alternativ dazu kann die Mischung in einem in dem Schritt (I) verwendeten Knetgerät bei hohen Temperaturen gehalten werden.
Das Halten der Temperatur in dem Schritt (II) beträgt 150°C oder mehr, vorzugsweise 160°C oder mehr und besonders bevorzugt 180°C oder mehr. Wenn die Haltetemperatur weniger als 150°C beträgt, können das Silica und das Silankupplungsmittel nicht ausreichend miteinander reagieren. Die Haltetemperatur beträgt 200°C oder weniger, vorzugsweise 190°C oder weniger und besonders bevorzugt 180°C oder weniger. Wenn die Haltetemperatur 200°C übersteigt, können das Silica und das Silankupplungsmittel exzessiv miteinander reagieren. Als ein Ergebnis hiervon kann die Kautschukzusammensetzung ein Gel ausbilden und das Formen kann schwierig sein.
Die Zeitspanne zum Halten in dem Schritt (II) beträgt vorzugsweise 55 Sekunden oder mehr, besonders bevorzugt 100 Sekunden oder mehr, des Weiteren bevorzugt 110 Sekunden oder mehr und insbesondere bevorzugt 120 Sekunden oder mehr. Wenn die Zeitspanne weniger als 55 Sekunden beträgt, können das Silica und das Silankupplungsmittel nicht ausreichend miteinander reagieren. Die obere Grenze für die Zeitspanne für das Halten ist nicht besonders limitiert; allerdings ist eine Zeitspanne von 300 Sekunden oder weniger bevorzugt, weil nach 300 Sekunden keine Leistungsverbesserung erhalten wird.
Nach dem Schritt (II) werden Materialien, wie beispielsweise Schwefel oder ein Vulkanisationsbeschleuniger, weiter zugegeben und vermischt, gefolgt von einer Vulkanisation gemäß einem bekannten Verfahren. So kann eine Kautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten werden.
Die Kautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung kann zusätzlich zu den zuvor genannten Materialien optional verschiedene Materialien enthalten, welche im Allgemeinen in der Reifenindustrie eingesetzt werden, wie beispielsweise Ruß, Zinkoxid, Stearinsäure und ein Antioxidationsmittel. Diese Materialien können in dem Schritt (I) vermischt werden oder können in einem separaten Schritt vermischt werden.
Die Kautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung kann für verschiedene Reifenkomponenten eingesetzt werden und kann insbesondere geeigneterweise für eine Decklauffläche eingesetzt werden.
Der Winterreifen gemäß der vorliegenden Erfindung kann unter Verwendung der Kautschukzusammensetzung durch ein herkömmliches Verfahren hergestellt werden. Genauer wird die unvulkanisierte Kautschukzusammensetzung, welche, falls erforderlich, Additive enthält, extrudiert und zu einer Decklaufflächenform verarbeitet und dann mit anderen Reifenbestandteilen durch ein herkömmliches Verfahren auf einer Reifenformmaschine geformt, um einen unvulkanisierten Reifen herzustellen. Daran anschließend wird der unvulkanisierte Reifen erhitzt und in einer Vulkanisiervorrichtung mit Druck beaufschlagt, um so einen Winterreifen herzustellen.
BEISPIELE
Die vorliegende Erfindung wird basierend auf den Beispielen näher beschrieben werden; allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Beispiele beschränkt.
Die chemischen Mittel, welche in den Beispielen eingesetzt werden, werden nachfolgend aufgelistet.
NR: RSS#3
BR: BR 150B (Cis-1,4-Bindungsgehalt: 97 Massen-%, ML₁₊₄ (100°C): 40, Viskosität einer 5%-igen Lösung in Toluol bei 25°C: 48, Mw/Mn: 3,3) hergestellt von Ube Industries, Ltd.
Ruß: SHOBLACK N220 (N₂SA: 111 m²/g) hergestellt von Cabot Japan K. K.
Silica: Ultrasil VN3 (N₂SA: 175 m²/g) hergestellt von Degussa AG
Silankupplungsmittel: Si266 (Bis(3-triethoxysilylpropyl)disulfid), hergestellt von Degussa AG
Mineralöl: PS-32 hergestellt von Idemitsu Kosan Co., Ltd.
Stearinsäure: Kiri hergestellt von NOF Corporation
Zinkoxid: Zinkoxid #2 hergestellt von Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.
Antioxidationsmittel: NOCRAC 6C 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 NS: NOCCELER NS hergestellt von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.
Vulkanisationsbeschleuniger DPG: NOCCELER D hergestellt von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.
Beispiele 1 bis 6 und Vergleichsbeispiele 1 bis 5
Die chemischen Mittel in den Formulierungsmengen, welche in dem Schritt (I) der Tabelle 1 gezeigt sind, wurden in einem Banbury-Mischer eingefüllt und vermischt. In diesem Schritt wurden die Mischtemperatur und die Zeitspanne bei jedem Beispiel verändert. Daran anschließend wurde die in dem Schritt (I) erhaltene Mischung in einen auf eine vorbestimmte Temperatur eingestellten Ofen platziert und für eine vorbestimmte Zeitspanne (Schritt II) belassen. Zu der aus dem Ofen herausgenommenen Mischung wurden dann der Schwefel und die Vulkanisationsbeschleuniger in den in den Schritt (III) der Tabelle 1 gezeigten Formulierungsmengen zugegeben und die resultierende Mischung wurde mit einer offenen Walzenmühle für 3 Minuten bei ungefähr 80°C vermischt, um eine unvulkanisierte Kautschukzusammensetzung zu erhalten. In dem Vergleichsbeispiel 1 wurde der Schritt (II) weggelassen, so dass die in dem Schritt (I) erhaltene Mischung direkt dem Schritt (III) unterworfen wurde.
Die so erhaltene unvulkanisierte Kautschukzusammensetzung wurde für 12 Minuten bei 170°C pressvulkanisiert, um eine vulkanisierte Kautschukzusammensetzung herzustellen.
Ferner wurde die so erhaltene unvulkanisierte Kautschukzusammensetzung zu einer Laufflächenform geformt und mit anderen Reifenkomponenten zusammengebaut, gefolgt von einer Vulkanisation für 15 Minuten bei 170°C. So wurden die Winterreifen (Reifengröße: 195/65R15) der Beispiele und Vergleichsbeispiele hergestellt.
Die vulkanisierten Kautschukzusammensetzungen und die Winterreifen wurden bezüglich der nachfolgenden Eigenschaften untersucht. Die Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse.
(1) Härte
Im Einklang mit der JIS K6253 wurde die Härte der vulkanisierten Kautschukzusammensetzungen bei –10°C durch einen Durometer des Typs A bestimmt. Basierend auf der nachfolgenden Gleichung wurde der für jede Formulierung bestimmte Wert als ein Index relativ zu dem Wert des Vergleichsbeispiels 1, welcher als 100 angesehen wurde, ausgedrückt. (Härteindex) = (Härte jeder Formulierung)/(Härte des Vergleichsbeispiels 1) × 100.
(2) Zugtest
Durch Ausstanzen einer Probe mit einer Dicke von 2 mm aus einer vulkanisierten Kautschukzusammensetzung wurde für jede Formulierung eine Probe vom Typ einer Nr. 3-Hantel hergestellt und diese wurde im Einklang mit der JIS K6251 ”Kautschuk, vulkanisiert oder thermoplastisch – Bestimmung der Zugspannungs-Dehnungs-Eigenschaften” einem Zugtest unterworfen, wodurch die Zugfestigkeit (TB) der Probe bestimmt wurde. Basierend auf der nachfolgenden Gleichung wurde der für jede Formulierung bestimmte Wert als ein Index bezogen auf den Wert des Vergleichsbeispiels 1, welcher als 100 angenommen wurde, ausgedrückt. Je größer der Index ist, desto höher ist die Zugfestigkeit. (Zugfestigkeitsindex) = (TB von jeder Formulierung)/(TB von Vergleichsbeispiel 1) × 100.
(3) Leistung auf Eis und Schnee
Jeder Satz von Winterreifen wurde auf ein 2000 cm³ frontbetriebenes Kraftfahrzeug, welches in Japan hergestellt wurde, montiert und es wurde die Entfernung (Bremsstoppentfernung), welche benötigt wurde, damit das Kraftfahrzeug anhielt, nachdem die Bremsen bei 30 km/h blockiert wurden, gemessen. Der Test wurde auf einem Testkurs in Nayoro, Hokkaido, Japan durchgeführt. Die Temperatur bei der Messzeit betrug –6°C bis –1°C. Basierend auf der nachfolgenden Gleichung wurde der für jede Formulierung bestimmte Wert als ein Index relativ zu dem Wert des Vergleichsbeispiels 1, welcher als 100 angenommen wurde, ausgedrückt. Je größer der Index ist, desto besser ist die Leistung auf Schnee und Eis. (Index der Leistung auf Schnee und Eis) = (Bremsstoppentfernung des Vergleichsbeispiels 1)/(Bremsstoppentfernung jeder Formulierung) × 100
(4) Abrasionsbeständigkeit
Jeder Satz Winterreifen wurde auf ein 2000 cm³ frontbetriebenes Kraftfahrzeug, welches in Japan hergestellt wurde, montiert, und es wurde die Tiefe der Rillen der Reifenlauffläche gemessen, nachdem das Kraftfahrzeug 8000 km gefahren wurde. Es wurde die Laufentfernung berechnet, nach welcher die Tiefe der Rillen um 1 mm verringert war. Basierend auf der nachfolgenden Gleichung wurde der für jede Formulierung bestimmte Wert als ein Index relativ zu dem Wert des Vergleichsbeispiels 1 welcher als 100 angenommen wurde, ausgedrückt. Je größer der Index ist, desto besser ist die Abrasionsbeständigkeit. (Abrasionsbeständigkeitsindex) = (Fahrentfernung jeder Formulierung)/(Fahrentfernung des Vergleichsbeispiels 1) × 100 [Table 1]
Die Tabelle 1 zeigt, dass in den Beispielen, in denen die Vermischtemperaturen in dem Schritt (I) niedrig war und die resultierende Mischung nach dem Schritt (I) bei höheren Temperaturen gehalten wurde, die Leistung auf Schnee und Eis, die Abrasionsbeständigkeit und die Zugfestigkeit im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel 1 in einer gut ausgewogenen Weise verbessert waren. Ferner war die Härte bei einer niedrigen Temperatur der Beispiele ähnlich zu der des Vergleichsbeispiels 1.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010-89423 A [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ASTM D3037-81 [0023]
JIS K6253 [0041]
JIS K6251 [0042]

Claims

Kautschukzusammensetzung für einen Reifen erhältlich durch Vermischen einer Kautschukkomponente, welche Naturkautschuk und Butadienkautschuk enthält, mit Silica bei einer Temperatur von 70 bis 130°C, um eine Mischung auszubilden, und Halten der Mischung bei einer Temperatur von 150 bis 200°C.
Kautschukzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Gesamtmenge des Naturkautschuks und des Butadienkautschuks 30 bis 100 Massen-% bezogen auf 100 Massen-% der Kautschukkomponente beträgt und die Menge des Silicas 10 bis 80 Massenteile bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente beträgt.
Verfahren zum Herstellen einer Kautschukzusammensetzung nach Anspruch 1, welches die nachfolgenden Schritte umfasst: (I) Vermischen einer Kautschukkomponente, welche Naturkautschuk und Butadienkautschuk enthält, mit Silica bei einer Temperatur zwischen 70 und 130°C, um eine Mischung auszubilden, und (II) Halten der in dem Schritt (I) erhaltenen Mischung bei einer Temperatur zwischen 150 und 200°C.
Winterreifen mit einer Decklauffläche, welche aus einer Kautschukzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2 hergestellt worden ist.