DE102012101774A1

DE102012101774A1 - Gummizusammensetzung für Reifen und Luftreifen mit einer derartigen Zusammensetzung

Info

Publication number: DE102012101774A1
Application number: DE102012101774A
Authority: DE
Inventors: Makoto Uno; Shinya Hasegawa
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2011-03-04
Filing date: 2012-03-02
Publication date: 2012-09-20
Also published as: US20120225974A1; CN102653603A

Abstract

Gummizusammensetzung für einen Reifen, die zumindest eine Gummikomponente und einen anorganischen Füllstoff aufweist, wobei der anorganische Füllstoff einen Ruhewinkel von 40° oder mehr, eine Mohssche Härte von 2,0 oder weniger, eine spezifische Oberfläche gemäß BET (BET5) (m2/g) von 10 m2/g oder mehr und ein Verhältnis zwischen der absorbierten Menge (ml/100 g) an Dibutylphthalat (DBP) und der spezifischen Oberfläche gemäß BET (BET5) (m2/g), (DBP)/(BET5), von 2,0 oder mehr aufweist und wobei der Gehalt an anorganischem Füllstoff 0,5 bis 50 Gew.-Teile beträgt, und zwar auf 100 Gew.-Teile der Gummikomponente bezogen.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gummizusammensetzung für einen Reifen, die zumindest eine Gummikomponente und einen anorganischen Füllstoff enthält, deren Elastizitätsmodul, Biegeermüdungsverhalten und Bruchfestigkeitseigenschaften in einem guten Gleichgewicht verbessert sind, ohne dass es zu einer Beeinträchtigung der physikalischen Gummieigenschaften des vulkanisierten Gummis kommt, und die auch dessen Rollwiderstand vermindern kann, indem das Verhalten, wenig Wärme zu erzeugen, verbessert wird; die Erfindung betrifft ferner einen Luftreifen mit diesen Eigenschaften.
Beschreibung des Standes der Technik
Im allgemeinen schließen Beispiele eines Verfahrens, bei dem der Elastizitätsmodul (Härte) und die Bruchfestigkeitseigenschaften (Reißfestigkeit und Einreißfestigkeit) eines vulkanisierten Gummis mit verstärkenden Füllstoffen, wie etwa Ruß und Silica, verbessert werden, ein Verfahren, bei dem ein spezieller Ruß verwendet wird, und ein Verfahren ein, bei dem Ruß teilweise durch Silica ersetzt ist.
Diese Verfahren zeigen ein Problem, wie etwa ein schlechtes Verarbeitungsverhalten, z. B. nimmt die Viskosität der Gummizusammensetzung dann zu, wenn sie unvulkanisiert ist, obwohl der Effekt einer Verbesserung des Elastizitätsmoduls und der Bruchfestigkeitseigenschaften festgestellt wird.
Als ein Verfahren, bei dem das Verarbeitungsverhalten einer Gummizusammensetzung und die Einreißfestigkeit von vulkanisiertem Gummi verbessert werden, wurde auch ein solches vorgeschlagen, bei dem ein Verarbeitungshilfsmittel und ein auf Kollophonium basierendes Harz zugesetzt werden. Beim vulkanisierten Gummi sind jedoch der Elastizitätsmodul und das Verhalten, wenig Wärme zu erzeugen, beeinträchtigt, und somit besteht die Tendenz zu einer Verschlechterung der Haltbarkeit und einer Erhöhung des Rollwiderstandes eines Reifens.
Das nachfolgend aufgeführte Patentdokument 1 beschreibt ein Verfahren, bei dem in den vulkanisierten Gummi einer Gummizusammensetzung für eine Innenisolierung eines Reifens zusammen mit einem bestimmten Ruß Talkum mit sehr guter Planheit bzw. Flachheit (nachfolgend als Planheit bezeichnet) in die Gummizusammensetzung eingemischt wird, um die Einreißfestigkeit und das Biegeermüdungsverhalten zu verbessern, während ein befriedigendes Luftdichtigkeitsverhalten erhalten bleibt. Gemäß diesem Verfahren werden jedoch die Einreißfestigkeit und das Biegeermüdungsverhalten nicht ausreichend verbessert, obwohl das Luftdichtigkeitsverhalten besser ist.
In diesem Zusammenhang besteht Raum für eine weitere Verbesserung. Die nachfolgend aufgeführten Patentdokumente 2 und 3 beschreiben auch eine Gummizusammensetzung, in die ein poröser anorganischer Füllstoff oder ein Tonschichtmaterial eingemischt ist. Bestimmte Eigenschaften, wie etwa die Form des porösen anorganischen Füllstoffs oder des Tonschichtmaterials, werden darin jedoch nicht beschrieben.
Dokumente zum Stand der Technik

Patentdokument 1: veröffentlichte Japanische Übersetzung Nr. 2008-528 739 der PCT-Anmeldung
Patentdokument 2: ungeprüfte veröffentlichte Japanische Patentanmeldung JP-A-2000-079 807
Patentdokument 3: ungeprüfte veröffentlichte Japanische Patentanmeldung JP-A-2008-189 725

Kurze Beschreibung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Die vorliegende Erfindung entstand angesichts dieser Umstände, und die Aufgabe der Erfindung besteht in der Angabe einer Gummizusammensetzung für einen Reifen, deren Elastizitätsmodul, Biegeermüdungsverhalten und Bruchfestigkeitseigenschaften in einem guten Gleichgewicht verbessert sind, ohne dass es zu einer Beeinträchtigung der physikalischen Gummieigenschaften des vulkanisierten Gummis kommt, und die auch den Rollwiderstand vermindern kann, indem die Eigenschaft, wenig Wärme zu erzeugen, verbessert wird, ferner ist es Aufgabe der Erfindung, einen Luftreifen mit diesen Eigenschaften bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Angabe einer Gummizusammensetzung für einen Reifen, deren hohe Gummihärte, hoher Elastizitätsmodul, Schnitt/Abplatz-Verhalten, Bruchfestigkeitseigenschaften und Abriebverhalten in einem guten Gleichgewicht verbessert sind, und die auch den Rollwiderstand vermindern kann, indem das Verhalten, wenig Wärme zu erzeugen, verbessert wird, ferner ist es Aufgabe der Erfindung, einen Luftreifen mit diesen Eigenschaften bereitzustellen.
Maßnahmen zur Lösung dieser Probleme
Die vorstehend aufgeführte Aufgabe kann durch die vorliegende Erfindung gelöst werden, wie sie nachfolgend beschrieben ist. Das heißt, die vorliegende Erfindung betrifft eine Gummizusammensetzung für einen Reifen, die zumindest eine Gummikomponente und einen anorganischen Füllstoff aufweist, wobei der anorganische Füllstoff einen Ruhewinkel von 40° oder mehr, eine Mohssche Härte von 2,0 oder weniger, eine spezifische Oberfläche gemäß BET (BET5) (m²/g) von 10 m²/g oder mehr und ein Verhältnis zwischen der absorbierten Menge (ml/100 g) an Dibutylphthalat (DBP) und der spezifischen Oberfläche gemäß BET (BET5) (m²/g), (DBP)/(BET5), von 2,0 oder mehr aufweist, und wobei der Gehalt an anorganischem Füllstoff 0,5 bis 50 Gew.-Teile beträgt, und zwar auf 100 Gew.-Teile der Gummikomponente bezogen.
Da die vorstehend genannte Gummizusammensetzung für einen Reifen 0,5 bis 50 Gew.-Teile eines anorganischen Füllstoffs mit einer bestimmten Planheit (Ruhewinkel), einer bestimmten spezifischen Oberfläche (BET5), einem bestimmten Grad der Ausbildung einer spezifischen Struktur ((DBP)/(BET5)) und einer bestimmten Mohssche Härte enthält, werden deren Elastizitätsmodul, Biegeermüdungsverhalten und Bruchfestigkeitseigenschaften in einem guten Gleichgewicht verbessert, während die physikalischen Gummieigenschaften des vulkanisierten Gummis befriedigend erhalten bleiben und auch die Eigenschaft, wenig Wärme zu erzeugen, verbessert wird. Durch eine Verbesserung des Verhaltens, wenig Wärme zu erzeugen, kann der Rollwiderstand eines Luftreifens verbessert werden, für den eine solche Gummizusammensetzung verwendet wird.
Bei der vorstehend genannten Gummizusammensetzung für einen Reifen ist es bevorzugt, dass die Gummikomponente 30 bis 90 Gew.-Teile Naturgummi oder Polyisoprengummi, 10 bis 70 Gew.-Teile Polystyrol-Butadien-Gummi und 0 bis 60 Gew.-Teile Polybutadiengummi in 100 Gew.-Teilen der Gummikomponente enthält. Wenn eine Reifenlauffläche hergestellt wird, wobei als Ausgangsmaterial eine Gummizusammensetzung verwendet wird, die eine solche Gummikomponente enthält, kann ein Luftreifen mit einer Reifenlauffläche erzeugt werden, die eine sehr gute Gummihärte, eine hohe Elastizität, ein sehr gutes Schnitt/Abplatz-Verhalten, sehr gute Bruchfestigkeitseigenschaften und ein sehr gutes Abriebverhalten aufweist, die in einem guten Gleichgewicht verbessert sind, und es kann auch der Rollwiderstand vermindert werden, indem die Eigenschaft, wenig Wärme zu erzeugen, verbessert wird.
Es ist bei der vorstehend genannten Gummizusammensetzung für einen Reifen bevorzugt, dass der anorganische Füllstoff Talkum ist und dessen Gehalt 3 bis 30 Gew.-Teile beträgt, und zwar auf 100 Gew.-Teile der Gummikomponente bezogen. Bei dieser Beschaffenheit werden der Elastizitätsmodul, die Bruchfestigkeitseigenschaften, das Biegeermüdungsverhalten, und das Verhalten des vulkanisierten Gummis, wenig Wärme zu erzeugen, in einem besseren Gleichgewicht verbessert. Talkum ist ein natürliches Mineral und kostengünstig erhältlich und ist sowohl in Hinblick auf die Umwelt als auch die Kosten bevorzugt.
Die vorstehend genannte Gummizusammensetzung für einen Reifen weist ferner vorzugsweise einen verstärkenden Füllstoff auf, der zumindest eine Art von Ruß und Silica aufweist, wobei der Gehalt an anorganischem Füllstoff geringer als der des verstärkenden Füllstoffs ist.
Wenn die Gummizusammensetzung zusammen mit dem anorganischen Füllstoff mit einer bestimmten Planheit, einem bestimmten Ausmaß der Ausbildung einer spezifischen Struktur, einer bestimmten spezifischen Oberfläche und einer bestimmten Mohsschen Härte den verstärkenden Füllstoff enthält, der zumindest eine Art von Ruß und Silica aufweist, wird das Dispersionsvermögen des verstärkenden Füllstoffs in der Gummizusammensetzung durch den Einfluß des anorganischen Füllstoffs im Vergleich mit dem Fall verbessert, in dem der verstärkende Füllstoff allein enthalten ist.
Deshalb werden der Elastizitätsmodul, die Bruchfestigkeitseigenschaften, das Biegeermüdungsverhalten und das Verhalten des vulkanisierten Gummis, wenig Wärme zu erzeugen, in einem guten Gleichgewicht besonders verbessert. Die Ursache dafür, dass das Dispersionsvermögen des verstärkenden Füllstoffs verbessert wird, wenn er in Kombination mit dem anorganischen Füllstoff verwendet wird, ist nicht völlig klar.
Es wird jedoch angenommen, dass beim Verkneten des anorganischen Füllstoffs und des verstärkenden Füllstoffs zusammen mit der Gummikomponente der anorganische Füllstoff in das Polymer der Gummikomponente gleitet und die Gummikomponente somit das Verteilen des verstärkenden Füllstoffs im Polymer unterstützt.
Um den Elastizitätsmodul, die Bruchfestigkeitseigenschaften, das Biegeermüdungsverhalten und die Eigenschaft des vulkanisierten Gummis, wenig Wärme zu erzeugen, in einem guten Gleichgewicht zu verbessern, während das Verarbeitungsverhalten der Gummizusammensetzung für einen Reifen erhalten bleibt, beträgt der Gehalt an verstärkendem Füllstoff vorzugsweise 30 bis 150 Gew.-Teile, und zwar auf 100 Gew.-Teile der Gummikomponente bezogen.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Luftreifen, der die Gummizusammensetzung für einen Reifen verwendet, die einer der vorstehend genannten Gummizusammensetzungen für einen Reifen entspricht. Die physikalischen Gummieigenschaften, der Elastizitätsmodul, das Biegeermüdungsverhalten und das Verhaltendes Luftreifens, wenig Wärme zu erzeugen, werden in einem guten Gleichgewicht verbessert.
Beim vorstehend genannten Luftreifen enthält ein Luftreifen, bei dem die Gummizusammensetzung für einen Reifen mit der Gummikomponente verwendet wird, 30 bis 90 Gew.-Teile Naturgummi oder Polyisoprengummi, 10 bis 70 Gew.-Teile Polystyrol-Butadien-Gummi und 0 bis 60 Gew.-Teile Polybutadiengummi in 100 Gew.-Teilen der Gummikomponente.
Wenn eine Reifenlauffläche des Reifens erzeugt wird und als Ausgangsmaterial eine Gummizusammensetzung verwendet wird, die eine solche Gummikomponente enthält, kann ein Luftreifen mit einer Reifenlauffläche hergestellt werden, die eine sehr gute Gummihärte, eine hohe Elastizität, ein sehr gutes Schnitt/Abplatz-Verhalten, sehr gute Bruchfestigkeitseigenschaften und ein sehr gutes Abriebverhalten aufweist, die in einem guten Gleichgewicht verbessert sind, und es kann auch der Rollwiderstand vermindert werden, indem das Verhalten, wenig Wärme zu erzeugen, verbessert wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungsfiguren
1 zeigt eine Seitenansicht eines Gerätes und ein Verfahren zum Messen des Ruhewinkels und der Höhe (H) eines anorganischen Füllstoffs; und
2 zeigt einen Querschnitt des Reifens, der ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Luftreifens darstellt.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Die erfindungsgemäße Gummizusammensetzung für einen Reifen enthält zumindest eine Gummikomponente und einen anorganischen Füllstoff. In der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass als Gummikomponente ein auf Dien basierender Gummi enthalten ist.
Zu Beispielen des auf Dien basierenden Gummis gehören Naturgummi (NR), Polyisoprengummi (IR), Styrol-Butadien-Gummi (SBR), Polybutadiengummi (BR), Butadiengummi, der syndiotaktisches 1,2-Polybutadien (SPB) enthält, Chloroprengummi (CR), Nitrilgummi (NBR) und dgl., und diese Gummis können entsprechend allein oder als Gemisch von zwei oder mehreren Arten davon verwendet werden.
Für diese vorstehend angegebenen, auf Dien basierenden Gummis können gegebenenfalls auch jene, die endständig modifiziert sind (z. B. endständig modifizierter BR, endständig modifizierter SBR usw.) oder jene verwendet werden, die so modifiziert sind, dass sie die erwünschten Eigenschaften erhalten (z. B. modifizierter NR).
Als Polybutadiengummi (BR) können zusätzlich zu jenen, die unter Verwendung eines Cobaltkatalysators (Co-Katalysator), eines Neodymkatalysators (Nd-Katalysator), eines Nickelkatalysators (Ni-Katalysator), eines Titankatalysators (Ti-Katalysator) und eines Lithiumkatalysators (Li-Katalysator) synthetisiert wurden, auch jene verwendet werden, die unter Verwendung einer Polymerisationskatalysatorzusammensetzung synthetisiert werden, die einen Metallocenkomplex enthält, wie es in der WO 2007-129 670 beschrieben ist.
In der vorliegenden Erfindung ist es insbesondere im Falle der Verwendung als Gummizusammensetzung für eine Reifenlauffläche bevorzugt, wenn als Gummikomponente 30 bis 90 Gew.-Teile Naturgummi oder Polyisoprengummi, 10 bis 70 Gew.-Teile Polystyrol-Butadien-Gummi und 0 bis 60 Gew.-Teile Polybutadiengummi in 100 Gew.-Teilen der Gummikomponente enthalten sind.
Um das Abriebverhalten, das Verarbeitungsverhalten, das Einreißverhalten und das Verhalten, wenig Wärme zu erzeugen, in einem guten Gleichgewicht zu verbessern, ist es bevorzugt, wenn als Gummikomponente 40 bis 80 Gew.-Teile Naturgummi oder Polyisoprengummi, 20 bis 60 Gew.-Teile Polystyrol-Butadien-Gummi und 0 bis 40 Gew.-Teile Polybutadiengummi in 100 Gew.-Teilen der Gummikomponente enthalten sind.
Angesichts des Verhaltens des vulkanisierten Gummis, wenig Wärme zu erzeugen, ist der Polystyrol-Butadien-Gummi vorzugsweise ein Polystyrol-Butadien-Gummi, bei dem der Styrolgehalt 10 bis 40 Gew.-%, der Gehalt an Vinylbindungen in der Butadien-Einheit 10 bis 70 Gew.-% und die cis-Komponente 10 Gew.-% oder mehr betragen, und besonders bevorzugt ein Polystyrol-Butadien-Gummi, bei dem der Styrolgehalt 15 bis 25 Gew.-%, der Gehalt an Vinylbindungen in der Butadien-Einheit 10 bis 60 Gew.-% und die cis-Komponente 20 Gew.-% oder mehr betragen.
Im Falle der Verwendung als Gummilaufflächenbereich eines Luftreifens wird vorzugsweise ein nicht mit Öl gestreckter Polystyrol-Butadien-Gummi eingesetzt – verglichen mit einem mit Öl gestreckten Polystyrol-Butadien-Gummi.
Um das Abriebverhalten, das Verarbeitungsverhalten, das Einreißverhalten und das Verhalten, wenig Wärme zu erzeugen, in einem guten Gleichgewicht zu verbessern, ist es bevorzugt, in die Gummizusammensetzung einen Polybutadiengummi mit einem massegemittelten Molekulargewicht von 350.000 bis 1.000.000 einzumischen, und es ist besonders bevorzugt, einen Polybutadiengummi mit einem massegemittelten Molekulargewicht von 350.000 bis 1.000.000 und auch mit einem cis-1,4-Gehalt von 95% oder mehr einzumischen.
Wenn die Gummizusammensetzung für eine Reifenlauffläche verwendet wird (im Falle einer Gummizusammensetzung für eine Reifenlauffläche), kann die Gummizusammensetzung, abgesehen vom Polybutadiengummi (BR) als Gummikomponente, Naturgummi (NR), Polyisoprengummi (IR), Polystyrol-Butadien-Gummi (SBR) und einen auf Dien basierenden Gummi enthalten, sofern die Effekte der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt werden.
Zu Beispielen des auf Dien basierenden Gummis gehören Chloroprengummi (CR), Nitrilgummi (NBR) und dgl., und diese auf Dien basierenden Gummis können allein oder als Gemisch von zwei oder mehreren Arten davon verwendet werden. Als derartige Gummis können auch jene, die endständig modifiziert sind, oder jene verwendet werden, die so modifiziert sind, dass sie die gewünschten Eigenschaften erhaltenen.
Im Falle von synthetischem Gummi sind das Polymerisationsverfahren, die Molekülmasse und dgl. nicht besonders begrenzt, und die Kombination der Gummiarten und das Mischungsverhältnis können angemessen ausgewählt werden.
Die erfindungsgemäße Gummizusammensetzung für einen Reifen enthält zusätzlich zur Gummikomponente einen anorganischen Füllstoff mit einem Ruhewinkel von 40° oder mehr, einer Mohsschen Härte von 2,0 oder weniger, einer spezifischen Oberfläche gemäß BET (BET5) von 10 m²/g oder mehr und einem Verhältnis zwischen der Menge (ml/100 g) an absorbiertem Dibutylphthalat (DBP) und der spezifischen Oberfläche gemäß (BET5) (m²/g), (DBP)/(BET5), von 2,0 oder mehr.
Wenn der Ruhewinkel des anorganischen Füllstoffs weniger als 40° beträgt, werden die Bruchfestigkeitseigenschaften des vulkanisierten Gummis beeinträchtigt, da das Seitenverhältnis zu hoch oder der Partikeldurchmesser zu groß ist. Eine Mohssche Härte des anorganischen Füllstoffs von mehr als 2 kann zu einer Verschlechterung des Dispersionsvermögens im Gummi und zu einer Belastungskonzentration führen, womit es zu einer Beeinträchtigung der Bruchfestigkeitseigenschaften und des Verhaltens, wenig Wärme zu erzeugen, kommt.
Wenn zudem das Verhältnis (DBP)/(BET5) weniger als 2 beträgt, kann keine ausreichende Verstärkungswirkung erreicht werden, und somit nimmt der Elastizitätsmodul ab. Um den Elastizitätsmodul und die Bruchfestigkeitseigenschaften des vulkanisierten Gummis in einem guten Gleichgewicht zu verbessern und das Verhalten, wenig Wärme zu erzeugen, zu verbessern, hat der anorganische Füllstoff vorzugsweise einen Ruhewinkel von 42° oder mehr, eine Mohssche Härte von 1 oder weniger, einen BET5-Wert von 10 m²/g oder mehr und/oder das Verhältnis (DBP)/(BET5) beträgt 3,0 oder mehr.
Zum Beispiel betragen die Obergrenze des Ruhewinkels 50° oder weniger, die Obergrenze des BET5-Wertes 30 m²/g oder weniger und die Obergrenze von (DBP)/(BET5) 10 oder weniger.
Der Ruhewinkel eines anorganischen Füllstoffs kann mit folgendem Verfahren gemessen werden.
Gerät und Verfahren zum Messen des Ruhewinkels und der Höhe (H) eines anorganischen Füllstoffs
Wie in 1 gezeigt, werden 10 g einer Pulverprobe 1, ein Trichter 2 aus verstärktem Glas (Durchmesser 45 mm, Innendurchmesser des Röhrchens 5 mm, Gesamtlänge 90 mm, Röhrchenlänge 45 mm), eine Trichterhalterung 3, die den Trichter 2 fixiert, und ein Gummistopfen zum Versperren des Auslasses 21 am unteren Ende des Röhrchens des Trichters 2 verwendet.
Durch das Einstellen der Höhe der Trichterhalterung 3 liegt die Höhe zwischen der waagerechten Grundplatte 4 und dem Auslaß 21 des Trichters 2 bei 4 cm. Nachdem 10 g der Pulverprobe in den Trichter 2 aus Glas geschüttet wurden, wobei der Auslaß 21 des Trichters 2 mit dem Gummistopfen verschlossen ist, wird der Gummistopfen vorsichtig herausgezogen.
Nachdem bestätigt wurde, dass sich die Pulverprobe 1 in Form eines Hügels mit einer nahezu exakt konischen Form auf der waagerechten Grundplatte 4 angesammelt hat, werden die Höhe (H) und der Durchmesser (D) dieses Hügels mit der konischen Form gemessen. Auf der Basis dieser Messung wird der ”Ruhewinkel” (Grad) anhand der folgenden Gleichung (1) bestimmt: tan (Ruhewinkel) = H/(D/2) (1).
Je kleiner der mit dem vorstehend angegebenen Verfahren gemessene Ruhewinkel des in der vorliegenden Erfindung verwendeten anorganischen Füllstoffs ist, desto besser wird die Planheit (sehr gute Planheit). Wenn der anorganische Füllstoff mit sehr guter Planheit in die Gummizusammensetzung eingemischt wird, werden das Biegeermüdungsverhalten und die Bruchfestigkeitseigenschaften besonders beeinträchtigt.
In ähnlicher Weise wird das Ausmaß der Planheit des anorganischen Füllstoffs um so größer (sehr gute Planheit), je geringer die gemäß dem vorstehend angegebenen Verfahren gemessene Höhe (H) ist. Wenn somit ein anorganischer Füllstoff mit schlechter Planheit, der eine nach dem vorstehend angegebenen Verfahren gemessene Höhe (H) von 30 mm oder mehr hat, in die Gummizusammensetzung eingemischt wird, werden vorzugsweise das Biegeermüdungsverhalten und die Bruchfestigkeitseigenschaften des vulkanisierten Gummis besonders verbessert.
Der Gehalt an anorganischem Füllstoff in der erfindungsgemäßen Gummizusammensetzung für einen Reifen wird im Bereich von 0,5 bis 50 Gew.-Teilen festgelegt, und zwar auf 100 Gew.-Teile der Gummikomponente bezogen. Der Elastizitätsmodul, die Bruchfestigkeitseigenschaften, das Biegeermüdungsverhalten und das Verhalten des vulkanisierten Gummis, wenig Wärme zu erzeugen, können in einem guten Gleichgewicht verbessert werden, wenn der Gehalt an anorganischem Füllstoff im vorstehend angegeben Bereich festgelegt wird.
Um die physikalischen Eigenschaften des vulkanisierten Gummis in einem besseren Gleichgewicht zu verbessern, ist es bevorzugt, den Gehalt an anorganischem Füllstoff im Bereich von 3 bis 30 Gew.-Teilen einzustellen, und zwar auf 100 Gew.-Teile der Gummikomponente bezogen.
Wenn die erfindungsgemäße Gummizusammensetzung für einen Reifen als Gummizusammensetzung für eine Reifenlauffläche verwendet wird, so wird der Gehalt an anorganischem Füllstoff in der Gummizusammensetzung im Bereich von 0,5 bis 30 Gew.-Teilen festgelegt, und zwar auf 100 Gew.-Teile der Gummikomponente bezogen.
Der Elastizitätsmodul, das Schnitt/Abplatz-Verhalten, die Bruchfestigkeitseigenschaften und das Verhalten des vulkanisierten Gummis, wenig Wärme zu erzeugen, können in einem guten Gleichgewicht verbessert werden, wenn der Gehalt an anorganischem Füllstoff im vorstehend angegeben Bereich festgelegt wird.
Um die physikalischen Eigenschaften des vulkanisierten Gummis in einem besseren Gleichgewicht zu verbessern, ist es bevorzugt, den Gehalt an anorganischem Füllstoff im Bereich von 2 bis 20 Gew.-Teilen einzustellen, und zwar auf 100 Gew.-Teile der Gummikomponente bezogen.
Zu Beispielen des anorganischen Füllstoffs gehört Talkum. Wenn Talkum als anorganischer Füllstoff verwendet wird, dann werden der Elastizitätsmodul, die Bruchfestigkeitseigenschaften, das Biegeermüdungsverhalten und das Verhalten des vulkanisierten Gummis, wenig Wärme zu erzeugen, in einem guten Gleichgewicht verbessert.
Talkum ist ein anorganisches Pulver, das durch feines Mahlen von Mineralien, wie etwa natürlichem Speckstein, erhalten wird, und enthält wäßriges Magnesiumsilicat [Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂] als Hauptbestandteil. In der vorliegenden Erfindung können auch handelsübliche Talkummaterialien geeignet verwendet werden.
Es können z. B. ”MISTRON VAPOR RE” (Ruhewinkel 44°, Mohssche Härte 1, (BET5) 13,4 m²/g, (DBP)/(BET5) 3,7), von NIHON MISTRON CO., LTD. hergestellt, ”P-6” (Ruhewinkel 44°, Mohssche Härte 1, (BET5) 10,5 m²/g, (DBP)/(BET5) 4,3) von Nippon Talc Co., Ltd. hergestellt, und dgl. geeignet verwendet werden.
In der vorliegenden Erfindung wird als verstärkender Füllstoff zumindest eine Art von Ruß und Silica verwendet. Zusätzlich zu in der Gummiindustrie verwendetem herkömmlichem Ruß, wie SAF, ISAF, HAF, FEF oder GPF, kann als Ruß leitfähiger Ruß, wie Acetylenruß oder Ketjen-Ruß verwendet werden. Zu Beispielen von Silica gehören feuchtes Silica, trockenes Silica, kolloidales Silica, gefälltes Silica und dgl. Die Verwendung von feuchtem Silica ist besonders bevorzugt, das als Hauptbestandteil wäßrige Kieselsäure enthält.
Um den Elastizitätsmodul, die Bruchfestigkeitseigenschaften, das Biegeermüdungsverhalten und das Verhalten des vulkanisierten Gummis, wenig Wärme zu erzeugen, in einem guten Gleichgewicht zu verbessern, wobei das Verarbeitungsverhalten der Gummizusammensetzung erhalten bleibt, beträgt der Gehalt an anorganischem Füllstoff vorzugsweise weniger als der an verstärkendem Füllstoff.
Der Gehalt an anorganischem Füllstoff beträgt stärker bevorzugt 30 bis 150 Gew.-Teile und besonders bevorzugt 30 bis 80 Gew.-Teile, und zwar auf 100 Gew.-Teile der Gummikomponente bezogen.
Wenn die erfindungsgemäße Gummizusammensetzung für einen Reifen als Gummizusammensetzung für eine Reifenlauffläche verwendet wird, beträgt der Gehalt an verstärkendem Füllstoff vorzugsweise 40 bis 65 Gew.-Teile und stärker bevorzugt 45 bis 65 Gew.-Teile, und zwar auf 100 Gew.-Teile der Gummikomponente bezogen, um den Elastizitätsmodul, das Schnitt/Abplatz-Verhalten, die Bruchfestigkeitseigenschaften und das Verhalten des vulkanisierten Gummis, wenig Wärme zu erzeugen, in einem guten Gleichgewicht zu verbessern.
Es ist besonders dann, wenn mit der erfindungsgemäßen Gummizusammensetzung eine bedeckende Lauffläche an der Laufflächenseite eines Luftreifens erzeugt wird, bevorzugt, harten Ruß mit Abriebverhalten (Ruß mit HAF oder mehr) als verstärkenden Füllstoff zu verwenden, und auch die eingemischte Rußmenge bei 80 Gew.-% oder mehr einzustellen.
Wenn Silica verwendet wird, ist es zudem bevorzugt, ein Silankopplungsmittel in einer Menge von 5 bis 15 Gew.-% einzumischen, und zwar auf den Silicagehalt bezogen.
Wenn die erfindungsgemäße Gummizusammensetzung als Ausgangsmaterial eines Reifenteils verwendet wird, das Haftung aufweisen soll, können ein Methylenrezeptor und ein Methylendonor eingemischt werden. Das Haftvermögen gegenüber anderen Teilen kann verbessert werden, wenn eine Hydroxylgruppe des Methylenrezeptors und eine Methylengruppe des Methylendonors eine Vernetzungsreaktion eingehen.
Als Methylenrezeptor kann eine Phenolverbindung oder ein Harz auf Phenolbasis verwendet werden, das durch Kondensieren der Phenolverbindung mit Formaldehyd erhalten wird. Zu Beispielen der Phenolverbindungen gehören Phenol, Resorcin und ein Alkylderivat davon.
Zu Beispielen des Alkylderivats gehören Methylgruppen-Derivate, wie Cresol und Xylenol, und Derivate, die durch eine langkettige Alkylgruppe erhalten werden, wie Nonylphenol und Octylphenol. Die Phenolverbindung kann auch eine Acylgruppe, wie eine Acetylgruppe, als Substituent aufweisen.
Zu Beispielen des Harzes auf Phenolbasis, das durch Kondensieren der Phenolverbindungen mit Formaldehyd erhalten wird, gehören ein Resorcin-Formaldehyd-Harz, ein Phenolharz (Phenol-Formaldehyd-Harz), ein Cresolharz (Cresol-Formaldehyd-Harz), ein Formaldehydharz, das mehrere Phenolverbindungen aufweist, und dgl. Diese Harze sind ungehärtete Harze, und es werden jene mit der Fluidität einer Flüssigkeit oder mit thermischer Fluidität verwendet.
Von diesen ist der Methylenrezeptor im Hinblick auf die Kompatibilität mit der Gummikomponente und anderen Bestandteilen, die Dichte des Harzes nach dem Härten und die Zuverlässigkeit vorzugsweise Resorcin oder ein Resorcin-Derivat und besonders bevorzugt Resorcin oder ein Resorcin-Alkylphenol-Formalin-Harz.
Die eingemischte Menge dieser Phenolverbindungen oder des auf Phenol basierenden Harzes beträgt vorzugsweise 0,1 bis 10 Gew.-Teile und stärker bevorzugt 0,5 bis 5 Gew.-Teile, und zwar auf 100 Gew.-Teile der Gummikomponente bezogen.
Als vorstehend angegebener Methylendonor wird Hexamethylentetramin oder ein Melamin-Derivat verwendet. Zu Beispielen des zu verwendenden Melamin-Derivats gehören Ethylolmelamin, ein teilweise verethertes Produkt von Methylolmelamin, ein Kondensat von Melamin, Formaldehyd und Methanol und dgl. Davon ist das Melaminderivat Hexamethoxymethylmelamin besonders bevorzugt.
Die eingemischte Menge des Hexamethylentetramins oder des Melamin-Derivats beträgt vorzugsweise 0,1 bis 10 Gew.-Teile und stärker bevorzugt 0,5 bis 5 Gew.-Teile, und zwar auf 100 Gew.-Teile der Gummikomponente bezogen.
Bei der erfindungsgemäßen Gummizusammensetzung kann ein Metallsalz einer organischen Säure in die Gummizusammensetzung eingemischt werden, wenn sie als Ausgangsmaterial eines Reifenteils verwendet wird, das Haftung aufweisen soll. Zu Beispielen des Metallsalzes der organischen Säure gehören Cobaltnaphthenat, Cobaltstearat, Cobaltborat, Cobaltoleat, Cobaltmaleat, Cobaltboratneodecanoat und dgl.
Die eingemischte Menge des vorstehend genannten Metallsalzes einer organischen Säure beträgt vorzugsweise 0,03 bis 0,40 Gew.-Teile und stärker bevorzugt 0,05 bis 0,2 Gew.-Teile, und zwar als auf 100 Gew.-Teile der Gummikomponente bezogener Metallgehalt.
Wenn die eingemischte Menge des Metallsalzes einer organischen Säure als Metallgehalt weniger als 0,03 Gew.-Teile beträgt, kann das anfängliche Haftvermögen gegenüber anderen Teilen, wie etwa einem verstärkenden Reifenkord unzureichend werden. Selbst wenn die Menge 0,40 Gew.-Teile übersteigt, ist es problematisch, den Effekt einer weiteren Verbesserung des Haftvermögens zu erzielen, was zu hohen Kosten führt.
Die erfindungsgemäße Gummizusammensetzung kann verwendet werden, nachdem gewöhnlich in der Gummiindustrie verwendete Mischungsmittel, z. B. Methylenrezeptoren und Methylendonoren, Metallsalze von organischen Säuren, Schwefel, auf Silan basierende Kopplungsmittel, Zinkweiß, Stearinsäure, Vulkanisationsbeschleuniger, Hilfsvulkanisationsbeschleuniger, Vulkanisationsverzögerer, Alterungsschutzmittel, Weichmacher, wie Wachs und Öl, und Verarbeitungshilfsmittel, zusammen mit den vorstehend genannten Gummikomponenten, anorganischen Füllstoffen und verstärkenden Füllstoffen geeignet eingemischt wurden, sofern die Effekte der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt werden.
Schwefel kann ein solcher für herkömmlichen Gummi sein, und es können z. B. pulverförmiger Schwefel, gefällter Schwefel, unlöslicher Schwefel, sehr gut dispergierbarer Schwefel und dgl. verwendet werden. Angesichts der physikalischen Gummieigenschaften, des Haltbarkeitsvermögens und dgl. nach dem Vulkanisieren beträgt die eingemischte Schwefelmenge vorzugsweise 0,5 bis 15 Gew.-Teile, und zwar als auf 100 Gew.-Teile der Gummikomponente bezogener Schwefelgehalt.
Als Vulkanisationsbeschleuniger können Vulkanisationsbeschleuniger allein oder in Kombination geeignet verwendet werden, die gewöhnlich für das Vulkanisieren von Gummi verwendet werden, wie auf Sulfenamid basierende Vulkanisationsbeschleuniger, auf Thiuram basierende Vulkanisationsbeschleuniger, auf Thiazol basierende Vulkanisationsbeschleuniger, auf Thioharnstoff basierende Vulkanisationsbeschleuniger, auf Guanidin basierende Vulkanisationsbeschleuniger und auf Dithiocarbamat basierende Vulkanisationsbeschleuniger.
Angesichts der physikalischen Gummieigenschaften und des Haltbarkeitsvermögens nach dem Vulkanisieren beträgt die eingemischte Menge des Vulkanisationsbeschleunigers vorzugsweise 0,1 bis 10 Gew.-Teile, und zwar auf 100 Gew.-Teile der Gummikomponente bezogen.
Als Alterungsschutzmittel können Alterungsschutzmittel allein oder in Kombination geeignet verwendet werden, die bei Gummi üblich sind, wie auf aromatischem Amin basierende Alterungsschutzmittel, auf Aminoketon basierende Alterungsschutzmittel, auf Monophenol basierende Alterungsschutzmittel, auf Bisphenol basierende Alterungsschutzmittel, auf Polyphenol basierende Alterungsschutzmittel, auf Dithiocarbamat basierende Alterungsschutzmittel und auf Thioharnstoff basierende Alterungsschutzmittel.
Im Hinblick auf die physikalischen Gummieigenschaften und das Haltbarkeitsvermögen beträgt die eingemischte Menge des Alterungsschutzmittels vorzugsweise 0 bis 15 Gew.-Teile, und zwar auf 100 Gew.-Teile der Gummikomponente bezogen.
Die erfindungsgemäße Gummizusammensetzung kann durch Verkneten der vorstehend genannten Gummikomponenten, anorganischen Füllstoffe, verstärkenden Füllstoffe und gegebenenfalls Mischungsmittel erhalten werden, die in der Gummiindustrie üblich sind, z. B. Methylenrezeptoren und Methylendonoren, Metallsalze von organischen Säuren, Schwefel, auf Silan basierende Kopplungsmittel, Zinkweiß, Stearinsäure, Vulkanisationsbeschleuniger, Hilfsvulkanisationsbeschleuniger, Vulkanisationsverzögerer, Alterungsschutzmittel, Weichmacher, wie Wachs und Öl, und Verarbeitungshilfsmittel, wobei in der Gummiindustrie verwendete, herkömmliche Knetvorrichtungen, wie ein Banbury-Mischer, ein Knetwerk und eine Walze, verwendet werden.
Das Verfahren zum Vermischen der vorstehend genannten entsprechenden Bestandteile ist nicht besonders begrenzt, und das Verfahren kann irgendeines der folgenden Verfahren sein: ein Verfahren, bei dem Bestandteile, abgesehen von den Vulkanisationsbestandteilen, wie Schwefel und Vulkanisationsbeschleuniger, vorher verknetet werden, um eine Mastermischung oder eine Stammischung zu erzeugen, und anschließend die restlichen Bestandteile zugesetzt werden, gefolgt vom Verkneten; ein Verfahren, bei dem nur Gummikomponenten und Ruß vorher zu einer verkneteten Stammischung verarbeitet werden und anschließend die restlichen Bestandteile zugesetzt werden, gefolgt vom Verkneten; ein Verfahren, bei dem die entsprechenden Bestandteile in wahlfreier Reihenfolge zugesetzt werden, gefolgt vom Verkneten; und ein Verfahren, bei dem alle Bestandteile gleichzeitig zugegeben und danach verknetet werden.
Wenn aus Gummikomponenten und Ruß vorher eine Stammischung erzeugt wird, kann eine feuchte Stammischung verwendet werden, die durch Einmischen von Ruß in einen Gummilatex erhalten wird.
Wie in 2 gezeigt, weist ein erfindungsgemäßer Luftreifen folgendes auf: ein Paar Reifenwulste 101, einen Wulstkern 102, der sich in radialer Richtung des Reifens an der Außenseite der Reifenwulste 101 befindet; eine Seitenwand 103, die von den Reifenwulsten 101 bzw. dem Wulstkern 102 in radialer Richtung des Reifens zur Außenseite hin verläuft; eine Lauffläche 104, die sich in radialer Richtung des Reifens zu jedem äußeren Ende der Seitenwand 103 fortsetzt.
Der Reifen weist ferner folgendes auf: eine Karkassenlage 105, wobei ein Ende in Breitenrichtung des Reifens von der Innenseite in Richtung der Außenseite um ein Paar Reifenwulste 101 nach oben gewickelt ist; und einen Gürtel 106, der mehrere Gürtellagen aufweist, die sich auf der Seite des Außenumfangs (an der Außenseite in radialer Richtung des Reifens) der Karkassenlage 105 befinden. Die Lauffläche 104 kann einen einzelnen Gummibereich oder in radialer Richtung des Reifens zwei Schichten einer abdeckenden Lauffläche an der Laufflächenseite und eine Basislauffläche an der Innenseite aufweisen.
Eine Wulstumlage 107 und ein Randstreifen bzw. Seitengummi 108 (nachfolgend als Seitengummi bezeichnet) sind in radialer Richtung des Reifens an der Innenseite der Reifenwulst 101 und des Wulstkerns 102 vor der Karkassenlage 105 angeordnet und sitzen so, dass der Seitengummi 108 mit dem Reifenrand (nicht gezeigt) in Kontakt steht. Ein Umlagepolster 109 befindet sich in radialer Richtung des Reifens an der Außenseite des Wulstkerns 102, so dass die Wulstumlage 107 dazwischen angeordnet ist.
Eine Innenauskleidung 110 befindet sich an der Innenumfangsseite der Karkassenlage 105, um den Luftdruck zu halten. Ein Schulterpolster 111 ist in radialer Richtung des Reifens an der Innenseite am Ende des Gürtels 106 angeordnet, und die Gürtelrandfüllung 112 befindet sich zwischen den Enden der Vielzahl von Gürtellagen.
Mit der erfindungsgemäßen Gummizusammensetzung wird zumindest ein Teil des Bauteils mit einer bekannten Vorrichtung, wie einem Extruder für Gummi erzeugt, und es wird ein dieses Teil enthaltender unvulkanisierter Reifen hergestellt, und danach wird der unvulkanisierte Reifen mit einem bekannten Verfahren vulkanisiert, sodass ein Luftreifen hergestellt werden kann, dessen Elastizitätsmodul, Biegeermüdungsverhalten und Bruchfestigkeitseigenschaften in einem guten Gleichgewicht verbessert sind und dessen Rollwiderstand vermindert ist, da das Verhalten, wenig Wärme zu erzeugen, verbessert ist.
Die Lauffläche 104 wird unter Verwendung der erfindungsgemäßen Gummizusammensetzung für eine Reifenlauffläche mit einer bekannten Vorrichtung, wie einem Extruder für Gummi erzeugt, und es wird ein unvulkanisierter Reifen hergestellt, der diese Zusammensetzung enthält, und danach wird der unvulkanisierte Reifen mit einem bekannten Verfahren vulkanisiert, und somit kann ein Luftreifen hergestellt werden.
Wie vorstehend erwähnt, sind bei dem vulkanisierten Gummi aus der erfindungsgemäßen Gummizusammensetzung für eine Reifenlauffläche die Gummihärte, der Elastizitätsmodul, das Schnitt/Abplatz-Verhalten, die Bruchfestigkeitseigenschaften und das Verhalten, wenig Wärme zu erzeugen, hervorragend, und somit ist er als abdeckende Lauffläche auf der Laufflächenseite besonders vorteilhaft.
Im Falle der Verwendung als abdeckende Lauffläche wird es z. B. möglich, den Rollwiderstand eines Luftreifens zu verringern. Wenn der Kontaktbereich eines Blocks oder dgl. durch Nutenbereiche, wie eine Hauptnut und/oder eine seitliche Nut, unterteilt wird, kann die Tiefe des Nutenbereichs erhöht werden. Als Folge wird die Abriebfestigkeit des Reifens verbessert.
Beispiele
Nachfolgend werden Beispiele beschrieben, die den Effekt und Aufbau der vorliegenden Erfindung und dgl. erläutern. Die Auswertungspunkte in den Beispielen wurden unter den nachfolgend aufgeführten Auswertungsbedingungen erfaßt, wobei Gummiproben verwendet wurden, die durch Erwärmen der entsprechenden Zusammensetzungen für 30 Minuten bei 150°C und anschließendes Vulkanisieren erhalten wurden.
(1) Verarbeitungsverhalten der Gummizusammensetzung
Die Mooney-Viskosität (ML 1 + 4) wurde gemäß JIS K6300 bei 100°C gemessen. Die Meßwerte der Beispiele 1 bis 5 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 10 wurden mit dem Meßwert von Vergleichsbeispiel 1 verglichen; die Meßwerte der Beispiele 6 bis 9 und der Vergleichsbeispiele 11 bis 13 wurden mit dem Meßwert von Vergleichsbeispiel 11 verglichen; und die Meßwerte der Beispiele 10 bis 13 und der Vergleichsbeispiele 14 bis 16 wurden mit dem Meßwert von Vergleichsbeispiel 14 verglichen. Jene mit dem gleichen oder einem noch besseren Meßwert wurden mit ”gut” bewertet, wohingegen jene mit einem schlechteren Meßwert mit ”schlecht” bewertet wurden.
(2) Gummihärte
Die Gummihärte wurde gemäß JIS K6253 bei 23°C ausgewertet (Durometer Typ A).
(3) Reißfestigkeit (Bruchfestigkeitseigenschaften)
Gemäß JIS K6251 wurde eine Probe hergestellt, wobei ein Dumbbell Nr. 3 verwendet wurde, und es wurde ein Zugtest durchgeführt. Die Reißfestigkeit (MPa) wurde zum Zeitpunkt des Reißens der Probe gemessen. Das bedeutet, dass die Bruchfestigkeitseigenschaften um so befriedigender sind, je höher die Reißfestigkeit ist.
(4) Reißdehnung (%)
Gemäß JIS K6251 wurde eine Probe hergestellt, wobei ein Dumbbell Nr. 3 verwendet wurde, und es wurde ein Zugtest durchgeführt. Die Reißdehnung (%) wurde zum Zeitpunkt des Reißens der Probe gemessen. Das bedeutet, dass die Bruchfestigkeitseigenschaften um so befriedigender sind, je größer die Reißdehnung ist.
(5) Biegeermüdungsverhalten
Die Messung erfolgte gemäß JIS K6260. Die Meßwerte der Beispiele 1 bis 5 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 10 wurden mit dem Meßwert von Vergleichsbeispiel 1 verglichen; die Meßwerte der Beispiele 6 bis 9 und der Vergleichsbeispiele 11 bis 13 wurden mit dem Meßwert von Vergleichsbeispiel 11 verglichen; und die Meßwerte der Beispiele 10 bis 13 und der Vergleichsbeispiele 14 bis 16 wurden mit dem Meßwert von Vergleichsbeispiel 14 verglichen. Jene mit dem gleichen oder einem noch besseren Meßwert wurden mit ”gut” bewertet, wohingegen jene mit einem schlechteren Meßwert mit ”schlecht” bewertet wurden.
(6) Verhalten, wenig Wärme zu erzeugen (tanδ)
Die Auswertung erfolgte mit einem Viskoelastizitäts-Spektrometer, das von UBM hergestellt wird, auf der Basis des Wertes für tanδ, der bei einer Anfangsdehnung von 15%, einer dynamischen Dehnung von ±2,5%, einer Frequenz von 10 Hz und einer Temperatur von 60°C gemessen wurde. Die Auswertungsergebnisse der Beispiele 1 bis 5 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 10 sind als Vergleichszahlen angegeben, wobei der Meßwert von Vergleichsbeispiel 1 mit 100 angenommen wird.
Die Auswertungsergebnisse der Beispiele 6 bis 9 und der Vergleichsbeispiele 11 bis 13 sind als Vergleichszahlen angegeben, wobei der Meßwert von Vergleichsbeispiel 11 mit 100 angenommen wird, und die Auswertungsergebnisse der Beispiele 10 bis 13 und der Vergleichsbeispiele 14 bis 16 sind als Vergleichszahlen angegeben, wobei der Meßwert von Vergleichsbeispiel 14 mit 100 angenommen wird. Das bedeutet, dass das Verhalten, wenig Wärme zu erzeugen, um so besser ist, je kleiner der Zahlenwert ist.
Herstellen einer Gummizusammensetzung
Gemäß den in den Tabellen 1 bis 3 angegebenen Formulierungen wurden die Gummizusammensetzungen der Beispiele 1 bis 13 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 16 gemischt und dann mit einem herkömmlichen Banbury-Mischer verknetet, um Gummizusammensetzungen herzustellen. Die in den Tabellen 1 bis 3 angegebenen entsprechenden Mischungsmittel sind nachfolgend aufgeführt (in den Tabellen 1 bis 3 ist die eingemischte Menge jedes Mischungsmittels als Anzahl der Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Gummikomponente, angegeben).
Der Ruhewinkel, die Höhe (H) (die mit dem ”Verfahren zum Messen des Ruhewinkels und der Höhe (H) eines anorganischen Füllstoffs” gemessene Höhe (H)), die spezifische Oberfläche (BET5), das Ausmaß der Ausbildung einer Struktur ((DBP)/(BET5)) und die Mohssche Härte der folgenden anorganischen Füllstoffe (A) bis (F) sind in Tabelle 4 aufgeführt.

(a) Gummikomponente Naturgummi (NR) ”RSS#3” Styrol-Butadien-Gummi (SBR) ”SBR1723” (Styrolgehalt 23,5%, mit Öl gestreckt 37,5%) Polybutadiengummi (BR) ”BR150L”, von Ube Industries, Ltd. hergestellt.
(b) Ruß Ruß (HAF) ”SEAST 300”, von TOKAI CARBON CO., LTD. hergestellt. Ruß (SAF) ”SEAST 9”, von TOKAI CARBON CO., Ltd. hergestellt.
(c) Silica ”Nipsil AQ”, von Nippon Silica Co., Ltd. hergestellt
(d) Kollophoniumharz, China Kollophonium, von Arakawa Chemical Industries, Ltd. hergestellt.
(e) Verarbeitungshilfsmittel ”Aktiplast PP”, von Rhein Chemie Rheinau GmbH hergestellt.
(f) Anorganischer Füllstoff Anorganischer Füllstoff (A) ”MISTRON VAPOR RE”, von NIHON MISTRON CO., LTD. hergestellt. Anorganischer Füllstoff (B) ”P-6”, von Nippon Talc Co., Ltd. hergestellt. Anorganischer Füllstoff (C) ”SW”, von Nippon Talc Co., Ltd. hergestellt. Anorganischer Füllstoff (D) ”HAR”, von NIHON MISTRON CO., LTD. hergestellt. Anorganischer Füllstoff (E) ”HAKUENKA CC”, von Shiraishi Kogyo Kaisha, Ltd. hergestellt. Anorganischer Füllstoff (F) ”Hard Clay”, von Shiraishi Kogyo Kaisha, Ltd. hergestellt.
(g) Zinkweiß ”Zinc White No. 1”, (von MITSUI MINING & SMELTING., LTD. hergestellt).
(h) Stearinsäure, von NOF CORPORATION hergestellt.
(i) Schwefel, von TSURUMI CHEMICAL INDUSTRY CO., LTD. hergestellt.
(j) Vulkanisationsbeschleuniger Vulkanisationsbeschleuniger TBBS ”SANCELER NS-G”, von SANSHIN CHEMICAL INDUSTRY CO., LTD. hergestellt. Vulkanisationsbeschleuniger CBS ”SANCELER CM-G”, von SANSHIN CHEMICAL INDUSTRY CO., LTD. hergestellt. Vulkanisationsbeschleuniger DPG ”SOXINOL D-G”, von Sumitomo Chemical Co., Ltd. hergestellt
(k) Silankopplungsmittel ”Si75”, von Degussa hergestellt.

Wie anhand der Ergebnisse in Tabelle 1 deutlich wird, werden bei den vulkanisierten Gummis aus den Gummizusammensetzungen für einen Reifen gemäß den Beispielen 1 bis 5 der Elastizitätsmodul, das Biegeermüdungsverhalten und die Bruchfestigkeitseigenschaften in einem guten Gleichgewicht verbessert, und auch das Verhalten, wenig Wärme zu erzeugen, wird verbessert.
Andererseits werden bei dem vulkanisierten Gummi aus der Gummizusammensetzung gemäß Vergleichsbeispiel 2, die darin eingemischten Ruß mit einem kleinen Partikeldurchmesser enthält, das Verarbeitungsverhalten und das Verhalten, wenig Wärme zu erzeugen, verschlechtert. Beim vulkanisierten Gummi aus der Gummizusammensetzung gemäß Vergleichsbeispiel 3, in die Ruß und Silica eingemischt sind, wird das Verarbeitungsverhalten deutlich beeinträchtigt.
Beim vulkanisierten Gummi aus der Gummizusammensetzung gemäß Vergleichsbeispiel 4, die ein darin eingemischtes Kollophoniumharz enthält, wird das Verhalten, wenig Wärme zu erzeugen, schlechter. Beim vulkanisierten Gummi aus der Gummizusammensetzung gemäß Vergleichsbeispiel 5, die ein darin eingemischtes Verarbeitungshilfsmittel enthält, wird das Verhalten, wenig Wärme zu erzeugen, beeinträchtigt.
Beim vulkanisierten Gummi aus der Gummizusammensetzung gemäß Vergleichsbeispiel 6, die eine darin eingemischte große Menge Talkum mit schlechter Planheit enthält, werden die Bruchfestigkeitseigenschaften und das Biegeermüdungsverhalten beeinträchtigt. Beim vulkanisierten Gummi aus der Gummizusammensetzung gemäß Vergleichsbeispiel 7, die darin eingemischtes Talkum mit einer großen spezifischen Oberfläche und einem großen Partikeldurchmesser enthält, wird das Biegeermüdungsverhalten beeinträchtigt.
Beim vulkanisierten Gummi aus der Gummizusammensetzung gemäß Vergleichsbeispiel 8, die darin eingemischtes Talkum mit sehr guter Planheit enthält, werden die Bruchfestigkeitseigenschaften und das Biegeermüdungsverhalten beeinträchtigt.
Beim vulkanisierten Gummi aus der Gummizusammensetzung gemäß Vergleichsbeispiel 9, die darin eingemischtes Calciumcarbonat enthält, werden die Bruchfestigkeitseigenschaften, das Biegeermüdungsverhalten und das Verhalten, wenig Wärme zu erzeugen, beeinträchtigt, da die Mohssche Härte von Calciumcarbonat zu einem schlechteren Dispersionsvermögen von Calciumcarbonat und Ruß im Gummi und zu einer Belastungskonzentration führen kann.
Beim vulkanisierten Gummi aus der Gummizusammensetzung gemäß Vergleichsbeispiel 10, die eingemischten Ton enthält, werden die Bruchfestigkeitseigenschaften und das Biegeermüdungsverhalten aufgrund der sehr guten Planheit des Tons beeinträchtigt.
Wie anhand der Ergebnisse von Tabelle 2 deutlich wird, werden bei den vulkanisierten Gummis aus den Gummizusammensetzungen für einen Reifen gemäß den Beispielen 6 bis 9 der Elastizitätsmodul, das Biegeermüdungsverhalten und die Bruchfestigkeitseigenschaften in einem guten Gleichgewicht verbessert, und auch das Verhalten, wenig Wärme zu erzeugen, wird verbessert.
Andererseits wird beim vulkanisierten Gummi aus der Gummizusammensetzung gemäß Vergleichsbeispiel 12, die darin eingemischtes Kollophoniumharz enthält, das Verhalten, wenig Wärme zu erzeugen, beeinträchtigt.
Beim vulkanisierten Gummi aus der Gummizusammensetzung gemäß Vergleichsbeispiel 13, die ein darin eingemischtes Verarbeitungshilfsmittel enthält, wird das Verhalten, wenig Wärme zu erzeugen, ebenfalls beeinträchtigt.
Wie anhand der Ergebnisse von Tabelle 3 deutlich wird, werden bei den vulkanisierten Gummis aus den Gummizusammensetzungen für einen Reifen gemäß den Beispielen 10 bis 13 der Elastizitätsmodul, das Biegeermüdungsverhalten und die Bruchfestigkeitseigenschaften in einem guten Gleichgewicht verbessert, und auch das Verhalten, wenig Wärme zu erzeugen, wird verbessert.
Andererseits wird beim vulkanisierten Gummi aus der Gummizusammensetzung gemäß Vergleichsbeispiel 15, die darin eingemischtes Kollophoniumharz enthält, das Verhalten, wenig Wärme zu erzeugen, beeinträchtigt.
Beim vulkanisierten Gummi aus der Gummizusammensetzung gemäß Vergleichsbeispiel 16, die ein darin eingemischtes Verarbeitungshilfsmittel enthält, wird das Verhalten, wenig Wärme zu erzeugen, ebenfalls beeinträchtigt.
Nachfolgend werden nunmehr unter Bezugnahme auf die erfindungsgemäße Gummizusammensetzung für eine Reifenlauffläche Beispiele beschrieben, die den Effekt und Aufbau der vorliegenden Erfindung näher erläutern. Die Auswertungspunkte in den Beispielen wurden unter den nachfolgend aufgeführten Auswertungsbedingungen erfaßt, wobei Gummiproben verwendet wurden, die durch Erwärmen der entsprechenden Zusammensetzungen für 30 Minuten bei 150°C und anschließendes Vulkanisieren erhalten wurden.
(7) Gummihärte
Die Gummihärte wurde gemäß JIS K6253 bei 23°C ausgewertet (Durometer Typ A). Die Auswertungsergebnisse sind als Vergleichszahlen aufgeführt, wobei der Meßwert von Vergleichsbeispiel 1 mit 100 angenommen wurde. Das bedeutet, dass die Härte um so höher ist, je höher der Zahlenwert ist.
(8) Reißfestigkeit (Bruchfestigkeitseigenschaften)
Gemäß JIS K6251 wurde eine Probe hergestellt, wobei ein Dumbbell Nr. 3 verwendet wurde, und es wurde ein Zugtest durchgeführt. Die Reißfestigkeit (MPa) wurde zum Zeitpunkt des Reißens der Probe gemessen. Die Auswertungsergebnisse sind als Vergleichszahlen angegeben, wobei der Meßwert von Vergleichsbeispiel 17 mit 100 angenommen wird. Das bedeutet, dass die Bruchfestigkeitseigenschaften um so befriedigender sind, je höher der Zahlenwert ist.
(9) Reißdehnung (%) (Schnitt/Abplatz-Verhalten)
Gemäß JIS K6251 wurde eine Probe hergestellt, wobei ein Dumbbell Nr. 3 verwendet wurde, und es wurde ein Zugtest durchgeführt. Die Reißdehnung (%) wurde zum Zeitpunkt des Reißens der Probe gemessen. Die Auswertungsergebnisse sind als Vergleichszahlen angegeben, wobei der Meßwert von Vergleichsbeispiel 17 mit 100 angenommen wird. Das bedeutet, dass das Schnitt/Abplatz-Verhalten um so befriedigender sind, je höher der Zahlenwert ist.
(10) Abriebverhalten
Die Auswertung erfolgte gemäß JIS K6264 auf der Basis der Ergebnisse, die bei einem Schlupfverhältnis von 30%, einer angewendeten Last von 40 N und einer fallenden Sandmenge von 20 g/Minute gemessen wurden. Die Auswertungsergebnisse sind als Vergleichszahlen angegeben, wobei der Meßwert von Vergleichsbeispiel 17 mit 100 angenommen wird. Das bedeutet, dass das Abriebverhalten um so befriedigender ist, je höher der Zahlenwert ist.
(11) tanδ (Verhalten, wenig Wähne zu erzeugen)
Die Auswertung erfolgte mit einem Viskoelastizitäts-Spektrometer, das von UBM hergestellt wird, auf der Basis des Wertes für tanδ, der bei einer Anfangsdehnung von 15%, einer dynamischen Dehnung von ±2,5%, einer Frequenz von 10 Hz und einer Temperatur von 60°C gemessen wurde. Das bedeutet, dass das Verhalten, wenig Wärme zu erzeugen, um so herausragender ist, je kleiner der Zahlenwert ist.
Herstellen einer Gummizusammensetzung
Entsprechend den in den Tabellen 5 und 6 angegebenen Formulierungen wurden die Gummizusammensetzungen der Beispiele 14 bis 23 und der Vergleichsbeispiele 17 bis 23 gemischt und dann mit einem herkömmlichen Banbury-Mischer verknetet, um Gummizusammensetzungen herzustellen. Die in den Tabellen 5 und 6 angegebenen entsprechenden Mischungsmittel sind nachfolgend aufgeführt (in Tabelle 5 und Tabelle 6 ist die eingemischte Menge jedes Mischungsmittels als Anzahl der Gewichtsteile, auf 100 Gew.-Teile Gummikomponente bezogen, aufgeführt).
Der Ruhewinkel, die Höhe (H) (die nach dem ”Verfahren zum Messen des Ruhewinkels und der Höhe (H) eines anorganischen Füllstoffs” gemessene Höhe (H)), die spezifische Oberfläche (BET5), das Ausmaß der Ausbildung einer Struktur ((DBP)/(BET5)) und die Mohssche Härte der folgenden anorganischen Füllstoffe (A) bis (F) sind die gleichen wie in Tabelle 4 aufgeführt.

(l) Gummikomponente Naturgummi (NR) ”RSS#3” Polystyrol-Butadien-Gummi (SBR-(1)) ”JSR1502” (Styrolgehalt 23,5 Gew.-%, Gehalt an Vinylbindungen der Butadien-Einheit 18 Gew.-%, cis-Gehalt 13 Gew.-%), von JSR Corporation hergestellt. Polystyrol-Butadien-Gummi (SBR-(2)) ”Tufdene 1000” (Styrolgehalt 18 Gew.-%, Gehalt an Vinylbindungen der Butadien-Einheit 13 Gew.-%, cis-Gehalt 35 Gew.-%), von Asahi Kasei Corporation hergestellt. Polybutadiengummi (BR) ”BR150L” (nicht endständig modifiziertes Produkt, cis-1,4-Gehalt 98%, massegemitteltes Molekulargewicht Mw = 520.000), von Ube Industries, Ltd. hergestellt.
(m) Ruß Ruß (SAF) ”SEAST 9”, von TOKAI CARBON CO., LTD. hergestellt.
(n) Anorganischer Füllstoff Anorganischer Füllstoff (A) ”MISTRON VAPOR RE”, von NIHON MISTRON CO., LTD. hergestellt. Anorganischer Füllstoff (B) ”P-6”, von Nippon Talc Co., Ltd. hergestellt. Anorganischer Füllstoff (C) ”SW”, von Nippon Talc Co., Ltd. hergestellt. Anorganischer Füllstoff (D) ”HAR”, von NIHON MISTRON CO., LTD. hergestellt. Anorganischer Füllstoff (E) ”HAKUENKA CC”, von Shiraishi Kogyo Kaisha, Ltd. hergestellt. Anorganischer Füllstoff (F) ”Hard Clay”, von Shiraishi Kogyo Kaisha, Ltd. hergestellt.
(o) Zinkoxid ”Zinc White No. 1”, von MITSUI MINING & SMELTING, LTD. hergestellt.
(p) Stearinsäure ”Beads Stearic acid”, von NOF CORPORATION hergestellt.
(q) Alterungsschutzmittel ”ANTIGEN 6C”, von Sumitomo Chemical Co., Ltd. hergestellt.
(r) Vulkanisationsbeschleuniger ”SANCELER CM-G”, von SANSHIN CHEMICAL INDUSTRY CO., LTD. hergestellt
(s) Schwefel, von TSURUMI CHEMICAL INDUSTRY CO., LTD. hergestellt.

Wie anhand der Ergebnisse in Tabelle 5 deutlich wird, haben die vulkanisierten Gummis aus den Gummizusammensetzungen gemäß den Beispielen 14 bis 23 eine sehr gute Gummihärte und einen hohen Elastizitätsmodul, und das Schnitt/Abplatz-Verhalten, die Bruchfestigkeitseigenschaften und das Abriebverhalten sind in einem guten Gleichgewicht verbessert, und auch das Verhalten, wenig Wärme zu erzeugen, ist besser.
Wie anhand der Ergebnisse in Tabelle 6 deutlich wird, ist andererseits beim vulkanisierten Gummi aus der Gummizusammensetzung gemäß Vergleichsbeispiel 18 das Schnitt/Abplatz-Verhalten schlechter, da die eingemischte Menge des anorganischen Füllstoffs groß ist.
Es wird deutlich, dass beim vulkanisierten Gummi aus der Gummizusammensetzung, gemäß Vergleichsbeispiel 19 das Schnitt/Abplatz-Verhalten schlechter ist, da Talkum mit einer niedrigen BET5-Wert und einem großen Partikeldurchmesser verwendet wird, und auch beim vulkanisierten Gummi aus der Gummizusammensetzung gemäß Vergleichsbeispiel 20, die Talkum mit sehr guter Planheit verwendet, sind das Schnitt/Abplatz-Verhalten und die Bruchfestigkeitseigenschaften beeinträchtigt.
Es wird deutlich, dass beim vulkanisierten Gummi aus der Gummizusammensetzung gemäß Vergleichsbeispiel 21, das Schnitt/Abplatz-Verhalten, die Bruchfestigkeitseigenschaften und das Verhalten, wenig Wärme zu erzeugen, beeinträchtigt sind, da Calciumcarbonat mit einer hohen Mohsschen Härte verwendet wird, und beim vulkanisierten Gummi aus der Gummizusammensetzung gemäß Vergleichsbeispiel 22 sind das Schnitt/Abplatz-Verhalten und die Bruchfestigkeitseigenschaften schlechter, da Ton mit sehr guter Planheit verwendet wird.
Es wird deutlich, dass beim vulkanisierten Gummi aus der Gummizusammensetzung gemäß Vergleichsbeispiel 23 das Schnitt/Abplatz-Verhalten und die Bruchfestigkeitseigenschaften schlechter sind, da die Gummikomponente einen geringen Gehalt an Naturgummi aufweist.
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 2008-528739 [0007]
JP 2000-079807 A [0007]
JP 2008-189725 A [0007]
WO 2007-129670 [0027]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

JIS K6300 [0089]
JIS K6253 [0090]
JIS K6251 [0091]
JIS K6251 [0092]
JIS K6260 [0093]
JIS K6253 [0112]
JIS K6251 [0113]
JIS K6251 [0114]
JIS K6264 [0115]

Claims

Gummizusammensetzung für einen Reifen, die zumindest eine Gummikomponente und einen anorganischen Füllstoff aufweist, wobei der anorganische Füllstoff einen Ruhewinkel von 40° oder mehr, eine Mohssche Härte von 2,0 oder weniger, eine spezifische Oberfläche gemäß BET (BET5) (m²/g) von 10 m²/g oder mehr und ein Verhältnis zwischen der absorbierten Menge (ml/100 g) an Dibutylphthalat (DBP) und der spezifischen Oberfläche gemäß BET (BET5) (m²/g), (DBP)/(BET5), von 2,0 oder mehr aufweist und wobei der Gehalt an anorganischem Füllstoff 0,5 bis 50 Gew.-Teile beträgt, und zwar auf 100 Gew.-Teile der Gummikomponente bezogen.
Gummizusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Gummikomponente 30 bis 90 Gew.-Teile Naturgummi oder Polyisoprengummi, 10 bis 70 Gew.-Teile Polystyrol-Butadien-Gummi und 0 bis 60 Gew.-Teile Polybutadiengummi, in 100 Gew.-Teilen der Gummikomponente enthält.
Gummizusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der anorganische Füllstoff Talkum ist und dessen Gehalt 3 bis 30 Gew.-Teile beträgt, und zwar auf 100 Gew.-Teile Gummikomponente bezogen.
Gummizusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die ferner einen verstärkenden Füllstoff aufweist, der zumindest eine Art von Ruß und Silica aufweist, wobei der Gehalt an anorganischem Füllstoff geringer als der an verstärkendem Füllstoff ist.
Gummizusammensetzung nach Anspruch 4, wobei der Gehalt an verstärkendem Füllstoff 30 bis 150 Gew.-Teile beträgt, und zwar auf 100 Gew.-Teile der Gummikomponente bezogen.
Verwendung der Gummizusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in einem Luftreifen.
Verwendung der Gummizusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in einer Reifenlauffläche.