DE102012223213A1

DE102012223213A1 - Kautschukzusammensetzung für einen Reifen und Luftreifen

Info

Publication number: DE102012223213A1
Application number: DE102012223213A
Authority: DE
Inventors: Keitarou FUJIKURA; Yuka Yokoyama
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2013-06-20
Also published as: US20130158190A1; JP5670970B2; JP2013144771A; US8664312B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen bereit, welche es möglich macht, die Wetterbeständigkeit für eine lange Zeit ohne Beeinträchtigung des Aussehens der Reifen aufrechtzuerhalten und die Verwendung von Erdölrohstoffen zu verringern, und deren Rohmaterialien einfach erhältlich sind, und stellt ebenfalls einen Luftreifen bereit, der aus der Kautschukzusammensetzung gebildet ist. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen, die eine Kautschukkomponente und ein aus Mikroalgen stammendes natürliches Wachs enthält.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen und einen Luftreifen, der aus der Kautschukzusammensetzung gebildet ist.
TECHNOLOGISCHER HINTERGRUND
Es besteht ein Bedarf an Kautschukzusammensetzungen, insbesondere an Kautschukzusammensetzungen, die für Reifen verwendet werden, welche eine Wetterbeständigkeit (Ozonbeständigkeit) aufweisen; in anderen Worten, es ist erforderlich, eine Rissbildung und eine Verschlechterung der Kautschukzusammensetzung, welche durch atmosphärisches Ozon verursacht wird, zu verhindern. Aus diesem Grund wird zu solchen Kautschukzusammensetzungen Wachs hinzugegeben.
Als Wachs, das zu Kautschukzusammensetzungen hinzugegeben wird, ist hauptsächlich Paraffinwachs verwendet worden. Dies ist jedoch in Anbetracht der globalen Umwelt nicht bevorzugt, weil Paraffinwachs aus Erdöl synthetisiert wird, welches ein fossiler Rohstoff ist. Zusätzlich dazu, während Erdölwachs eine exzellente Wetterbeständigkeit aufweist, beeinträchtigt es unglücklicherweise die ästhetischen Eigenschaften (das Aussehen der Reifen) durch eine Farbveränderung, welche durch Ausblühen verursacht wird. Weil Erdölwachs eine niedrige Polarität aufweist, führt es Des Weiteren unglücklicherweise zu einer schlechten Treibstoffersparnis, wenn es in einer großen Menge in neuen Treibstoffersparniszusammensetzungen, wie Silica-Kautschuk-Zusammensetzungen, eingesetzt wird.
Daher sind neuerlich beispielhafte Kautschukzusammensetzungen, in welchen natürlich vorkommendes Wachs, wie Carnaubawachs, Jojobawachs und Reiskleiewachs, verwendet wird, vorgeschlagen worden (z. B. Patentliteratur 1 und 2).
Obgleich die Verwendung von Wachs mit einer breiten Kohlenstoffzahlverteilung die Wetterbeständigkeit in einem breiten Temperaturbereich gewährleistet, ändert sich die Kohlenstoffzahlverteilung (Molekulargewichtsverteilung), d. h., die Erweichungspunktverteilung, von natürlichen Wachsen jedoch in Abhängigkeit von den Organismen, aus welchen die Wachse stammen, und nicht viele natürliche Wachse enthalten Komponenten mit einem breiten Erweichungstemperaturbereich. Daher weist die Verwendung von natürlichen Wachsen für Reifen ein Problem im Hinblick auf die Wetterbeständigkeit in einem breiten Temperaturbereich auf, und zwar insbesondere in dem Niedrigtemperaturbereich. Des Weiteren enthalten diese Wachse eine Esterkomponente als Hauptkomponente, weisen einen niedrigen Kohlenwasserstoffgehalt auf und weisen daher eine schlechte Kompatibilität mit einer Kautschukkomponente (z. B. Kautschuken mit niedriger Polarität, wie Naturkautschuk, Butadienkautschuk und Isoprenkautschuk) im Vergleich zu aus Erdöl stammenden Wachsen auf. Dies schafft ein Problem, dass eine ausreichende Wetterbeständigkeit nicht erhalten werden kann. Zusätzlich werden natürliche Wachse aus Pflanzenrohstoffen, wie Bäumen, hergestellt. Dies schafft ebenfalls Probleme im Hinblick auf die Erhältlichkeit und die Kosten, d. h., die Produktivität hängt vom Wetter ab und die Arbeitskosten sind hoch.
Inzwischen ist ein Versuch unternommen worden, Candelillawachs und Carnaubawachs in Kombination zu verwenden, um die Wetterbeständigkeit zu verbessern (z. B. Patentliteratur 2). Jedoch sind, sogar bei Verwendung von beiden natürlichen Wachsen, die Wetterbeständigkeit (insbesondere bei niedrigen Temperaturen) und die Maßnahmen gegen die Farbveränderung unzureichend und eine Verbesserung ist daher erwünscht gewesen.
Beispielhafte Kautschukzusammensetzungen, in welchen ein Isoprenoid, das aus z. B. Pflanzen und dergleichen extrahiert wird, entsprechend beigemischt wird, um bessere Eigenschaften bereitzustellen, werden ebenso vorgeschlagen (z. B. Patentliteratur 3).
Jedoch ist, weil der Gehalt an solchen Isoprenoiden in Pflanzen oder Mikroorganismen sehr gering ist, ihre Massenproduktion schwierig und es sind keine Beispiele von praktischen Anwendungen berichtet worden. Dies zeigt, dass Probleme in Bezug auf die Erhältlichkeit und Kosten bestanden haben.
ZITATLISTE
PATENTLITERATUR

Patentliteratur 1: JP-A 2008-297392
Patentliteratur 2: JP-A 2008-303249
Patentliteratur 3: JP-A 2011-80022

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHE AUFGABE
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die obigen Probleme zu lösen und eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen bereitzustellen, welche es möglich macht, die Wetterbeständigkeit für eine lange Zeit ohne Beeinträchtigung des Aussehens der Reifen aufrechtzuerhalten und die Verwendung von Erdölrohstoffen zu verringern, und deren Rohmaterialien einfach erhältlich sind, und ebenfalls einen Luftreifen bereitzustellen, der aus der Kautschukzusammensetzung gebildet ist.
LÖSUNG DER AUFGABE
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen, welche eine Kautschukkomponente und ein aus Mikroalgen stammendes natürliches Wachs enthält.
Die Mikroalge ist bevorzugt eine Mikroalge aus der Klasse Euglenophyceae.
Die Mikroalge ist bevorzugt eine Mikroalge aus der Gattung Euglena.
Das aus Mikroalgen stammende natürliche Wachs ist bevorzugt eine Wachskomponente, welche aus einer Kultur der Mikroalge aufbereitet worden ist.
Das aus Mikroalgen stammende natürliche Wachs wird bevorzugt durch Kultivieren der Mikroalge unter aeroben Bedingungen und dann unter anaeroben Bedingungen erhalten.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls einen Luftreifen, der aus der Kautschukzusammensetzung gebildet ist.
VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen bereit, welche eine Kautschukkomponente und ein aus Mikroalgen stammendes natürliches Wachs umfasst. Durch die Verwendung der Kautschukzusammensetzung kann die Wetterbeständigkeit für eine lange Zeit aufrechterhalten werden, ohne das Aussehen der Reifen zu beinträchtigen. Weil das natürliche Wachs aus Mikroalgen stammt, ist es ferner, möglich, die Verwendung von Erdölrohstoffen zu verringern, was das Produkt umweltfreundlich macht. Des Weiteren sind deren Rohmaterialien einfach erhältlich, weil verschiedene Mikroalgen in Teichen, Seen, Brackgewässern, Meerwasser und dergleichen leben und die Kultivierung von verschiedenen Mikroalgen ebenfalls aktiv in einem industriellen Maßstab durchgeführt wird. Zusätzlich kann ebenfalls die Treibstoffersparnis durch die Zugabe eines aus Mikroalgen stammenden natürlichen Wachses verbessert werden.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält die Kautschukzusammensetzung für einen Reifen eine Kautschukkomponente und ein aus Mikroalgen stammendes natürliches Wachs.
Die vorliegende Erfindung verwendet natürliche Wachse, welche einfach durch Massenproduktion bei geringen Kosten aus Mikroalgen, die in Teichen, Seen, Brackgewässern, Meerwasser oder dergleichen leben, unter Verwendung eines Kulturtanks, der einen industriellen Maßstab aufweist, eines Sees, eines Teiches oder dergleichen hergestellt werden können. Diese natürlichen Wachse sind im Hinblick auf die Kosten und die Erhältlichkeit vorteilhafter als aus Pflanzen stammende Wachse. Des Weiteren weisen die natürlichen Wachse, verglichen mit aus Pflanzen stammenden Wachsen, eine bessere Wetterbeständigkeit auf und machen es möglich, die Wetterbeständigkeit für eine lange Zeit ohne Beeinträchtigung des Aussehens der Reifen aufrechtzuerhalten. Dies vermutlich deshalb, weil, da aus Mikroalgen stammende natürliche Wachse eine breite Kohlenstoffzahlverteilung aufweisen, die Wetterbeständigkeit in einem breiteren Temperaturbereich (sogar bei niedrigen Temperaturen) erreicht werden kann. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Treibstoffersparnis ebenfalls verbessert werden.
Die als Kautschukkomponente in der vorliegenden Erfindung verwendbaren Materialien sind nicht besonders beschränkt. Beispiele dafür umfassen Naturkautschuk (NR), epoxidierten Naturkautschuk (ENR) und synthetische Dienkautschuke (Isoprenkautschuk (IR), Butadienkautschuk (BR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Styrol-Isopren-Butadien-Kautschuk (SIBR), Chloroprenkautschuk (CR), Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), Butylkautschuk (IIR), halogenierten Butylkautschuk (X-IIR), etc.). Diese können als Kautschukkomponente einzeln oder als Kombination von zwei oder mehr davon verwendet werden. Unter diesen sind NR, ENR, BR und SBR bevorzugt, wobei NR und BR besonders bevorzugt sind, weil die Eigenschaften, die für eine jeweilige Reifenkomponente erforderlich sind, mit ihnen einfach sichergestellt werden können.
In Bezug auf synthetische Dienkautschuke ist es in Anbetracht einer möglichen Erschöpfung von Erdölrohstoffen in der Zukunft bevorzugt, keinen synthetischen Dienkautschuk zu verwenden oder synthetische Dienkautschuke, welche aus erneuerbaren biologischen Rohmaterialien als Monomere hergestellt werden, zu verwenden. Ein Beispiel für solche synthetischen Dienkautschuke, die aus biologischen Rohmaterialien hergestellt werden, ist BR, welcher nach einem Verfahren, in welchem z. B. Bioethanol katalytisch in Butadien umgewandelt wird und das resultierende Butadien polymerisiert wird, hergestellt werden kann.
Wenn die Kautschukzusammensetzung BR enthält, beträgt der BR-Gehalt bezogen auf 100 Massen-% der Kautschukkomponente bevorzugt 30 Massen-% oder mehr und besonders bevorzugt 40 Massen-% oder mehr. Ein Gehalt von weniger als 30 Massen-% führt tendenziell zu einer Abnahme der Abrasionsbeständigkeit. Der BR-Gehalt beträgt bevorzugt 90 Massen-% oder weniger, besonders bevorzugt 85 Massen-% oder weniger und ganz besonders bevorzugt 70 Massen-% oder weniger. Ein Gehalt von mehr als 90 Massen-% kann zu einer schlechten Verarbeitbarkeit führen.
Dem NR ist keine besondere Beschränkung auferlegt. Zum Beispiel können diejenigen, welche gewöhnlich in der Reifenindustrie benutzt werden, wie SIR20, RSS#3 und TSR20, verwendet werden.
Wenn die Kautschukkomponente NR enthält, beträgt der NR-Gehalt bezogen auf 100 Massen-% der Kautschukkomponente bevorzugt 10 Massen-% oder mehr, besonders bevorzugt 15 Massen-% oder mehr und ganz besonders bevorzugt 30 Massen-% oder mehr. Ein Gehalt von weniger als 10 Massen-% führt tendenziell zu einer schlechten Verarbeitbarkeit und einem Anstieg des Versprödungspunkts bei niedriger Temperatur. Der NR-Gehalt beträgt bevorzugt 70 Massen-% oder weniger und besonders bevorzugt 60 Massen-% oder weniger. Ein Gehalt von mehr als 70 Massen-% führt tendenziell zu einer Abnahme der Abrasionsbeständigkeit.
Der ENR weist bevorzugt einen Epoxidierungsgrad von 5 Mol-% oder mehr, besonders bevorzugt von 10 Mol-% oder mehr auf. Ein ENR mit einem Epoxidierungsgrad von weniger als 5 Mol-% weist tendenziell nur einen geringen modifizierenden Effekt auf die Kautschukzusammensetzung auf. Ebenso beträgt der Epoxidierungsgrad des ENR bevorzugt 80 Mol-% oder weniger und besonders bevorzugt 60 Mol-% oder weniger. Ein ENR mit einem Epoxidierungsgrad von mehr als 80 Mol-% verursacht tendenziell eine Gelierung der polymeren Komponente.
Wenn die Kautschukzusammensetzung ENR enthält, beträgt der ENR-Gehalt bezogen auf 100 Massen-% der Kautschukkomponente bevorzugt 10 Massen-% oder mehr und besonders bevorzugt 15 Massen-% oder mehr. Ein Gehalt von weniger als 10 Massen-% führt tendenziell zu einer Abnahme der Verarbeitbarkeit. Der ENR-Gehalt beträgt bevorzugt 70 Massen-% oder weniger und besonders bevorzugt 60 Massen-% oder weniger. Ein Gehalt von mehr als 70 Massen-% führt tendenziell zu einer Abnahme der Abrasionsbeständigkeit.
Die vorliegende Erfindung verwendet aus Mikroalgen stammende natürliche Wachse und kann dadurch eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen bereitstellen, was es möglich macht, die Wetterbeständigkeit für eine lange Zeit ohne Beeinträchtigung des Aussehens der Reifen aufrechtzuerhalten und die Verwendung von Erdölrohstoffen zu verringern, und deren Rohmaterialien einfach erhältlich sind. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Treibstoffersparnis ebenfalls verbessert werden.
In der vorliegenden Erfindung bezeichnen die aus Mikroalgen stammenden natürlichen Wachse aliphatische Kohlenwasserstoffe, die von Mikroalgen hergestellt werden. Den aliphatischen Kohlenwasserstoffen ist keine besondere Beschränkung auferlegt, solange sie von Mikroalgen hergestellt werden. Beispiele dafür umfassen gesättigte oder ungesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe mit einer Kohlenstoffzahl von 15 bis 50, wie n-Heptadecen, gesättigte oder ungesättigte Fettsäuren mit einer Kohlenstoffzahl von 15 bis 50, wie n-Eicosadiensäure und gesättigte oder ungesättigte Fettsäureester mit einer Kohlenstoffzahl von 15 bis 50, wie Methyllaurat, Myristylmyristat und Methylpalmitat. Beispiele umfassen ebenfalls diejenigen, welche durch Veränderung der Kohlenstoffzahl von diesen Verbindungen durch das Fischer-Tropsch-Prozess oder dergleichen erhalten werden, und diejenigen, welche durch Sättigen der Doppelbindungen dieser Verbindungen durch Hydrierung erhalten werden. Insbesondere sindgesättigte oder ungesättigte Fettsäureester (insbesondere Ester von (höheren) Fettsäuren und (höheren) aliphatischen Alkoholen) mit einer Kohlenstoffzahl von 15 bis 50 (bevorzugt 15 bis 40) bevorzugt.
Das aus Mikroalgen stammende natürliche Wachs weist bevorzugt einen Schmelzpunkt von 40 bis 120°C, besonders bevorzugt 50 bis 100°C und ganz besonders bevorzugt 60 bis 90°C auf. Bei einem Schmelzpunkt von weniger als 40°C kann eine ausreichende Wetterbeständigkeit bei hohen Temperaturen nicht erhalten werden. Bei einem Schmelzpunkt von mehr als 120°C kann das Ausblühen des Wachses auf die Reifenoberfläche unzureichend sein und eine ausreichende Wetterbeständigkeit kann daher nicht erhalten werden.
Wie hier verwendet, ist der Schmelzpunkt eine Spitzentemperatur, die durch Differentialscanning-Kalorimetrie (DSC) gemessen wird. Wenn mehrere Spitzen auftreten, wird die Spitzentemperatur mit der größten Schmelzwärme ΔH (J/g) als Schmelzpunkt angesehen.
Den Mikroalgen ist keine besondere Beschränkung auferlegt, solange die Mikroalgen die Eigenschaften aufweisen, einige der Nährstoffe im Körper in Kohlenwasserstoffe (aliphatische Kohlenwasserstoffe) umzuwandeln. Algen, die dazu fähig sind, Kohlendioxid zu verwenden, sind bevorzugt. Spezifische Beispiele umfassen Mikroalgen aus der Klasse Euglenophyceae, Mikroalgen aus der Gattung Chlorella, Mikroalgen aus der Gattung Scenedesmus, Mikroalgen aus der Gattung Desmodesmus, Mikroalgen aus der Gattung Spirulina, Mikroalgen aus der Gattung Arthrospira, Mikroalgen aus der Gattung Botryococcus (insbesondere Botryococcus braunii) und Mikroalgen aus der Gattung Pseudochoricystis (insbesondere Pseudochoricystis ellipsoidea). Diese Mikroalgen sind dafür bekannt, dass sie dazu fähig sind, natürliche Wachse (aliphatische Kohlenwasserstoffe) biozusynthetisieren. Insbesondere sind Mikroalgen aus der Klasse Euglenophyceae im Hinblick auf die Produktivität an natürlichem Wachs bevorzugt.
Beispiele für die Mikroalgen aus der Klasse Euglenophyceae umfassen Mikroalgen aus Gattungen, wie Euglena, Astasia, Khawkinea, Trachelomonas, Peranema, Phacus, Lepocinclis und Strombomonas. Insbesondere sind Mikroalgen aus der Gattung Euglena bevorzugt.
Der Grund dafür liegt in den folgenden bekannten Tatsachen: Mikroalgen aus der Gattung Euglena sind einfach zu kultivieren; sie reichern während der Kultivierung Paramylon als Kohlenhydrat in ihren Zellen an und das angereicherte Paramylon wird dann während einer nachfolgenden Kultivierung unter anaeroben Bedingungen zu Wachsen (Ester von (höheren) Fettsäuren und (höheren) aliphatischen Alkohlen) zersetzt und die Wachse, die nach diesem Herstellungsverfahren erhalten worden sind, weisen nur eine geringe Zahl von ungesättigten Bindungen auf ( JP-A S59-118090 ). Der Grund dafür ist ebenfalls, dass die vorliegenden Erfinder herausgefunden haben, dass die Effekte der vorliegenden Erfindung durch Zugabe eines solchen Wachses zu einer Kautschukzusammensetzung für einen Reifen günstig erhalten werden können, und, dass das Wachs entsprechend als ein Wachs verwendet werden kann, das zu einer Kautschukzusammensetzung für einen Reifen hinzugegeben wird, um die Wetterbeständigkeit zu verbessern.
Des Weiteren sind die Mikroalgen aus der Gattung Euglena dafür bekannt, Wachse (Ester von (höheren) Fettsäuren und (höheren) aliphatischen Alkoholen) in Abhängigkeit von den Kultivierungsbedingungen mit extrem hoher Produktionseffizienz herzustellen, welche so viel wie 50 Massen-% der Trockenzellmasse erreicht ( JP-A S59-118090 ). Daher sind die Wachse, die aus solchen Mikroalgen stammen, ebenfalls anderen natürlich vorkommenden Wachsen im Hinblick auf die Produktionseffizienz überlegen.
Die Mikroalgen aus der Gattung Euglena sind eine Gruppe von Flagellaten, welche zoologisch zu der Ordnung Euglenales gehören und botanisch zu der Klasse Euglenophyceae, Ordnung Euglenales, gehören. Natürlicherweise bewohnen diese Mikroalgen natürliche Gewässer, wie Teiche und Seen, und sie können daher einfach gesammelt und kultiviert werden. Typische Beispiele umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Euglena gracilis Z, Euglena gracilis var. bacillaris, Euglena viridis und Astasia longa. Verschiedene Mutanten, die durch Behandeln von diesen mit bekannten Methoden erhalten werden, können ebenfalls verwendet werden.
Bekannte Methoden für die Kultivierung von verschiedenen Mikroorganismen sind auf die Kultivierung von Mikroalgen anwendbar. Insbesondere kann ein Medium, zu welchem entsprechende Mengen einer Kohlenstoffquelle, Stickstoffquelle, anorganischen Salzen und Vitaminen hinzugegeben werden, verwendet werden. Nicht beschränkende Beispiele für verwendbare bekannte Medien umfassen Koren-Hutner-Medium (Korren und Hutner, J. Protozool. 14, Supple. 17 (1967)), Hutner-Medium (Hutner, J. Protozool. 6, 23 (1959)) und Cramer-Myers-Medium (Cramer and Myers, Arch. Mikrobiol, 17, 384 (1952)).
Des Weiteren können die Kultivierung von Mikroalgen und die Extraktion von natürlichen Wachsen aus den Mikroalgen basierend auf bekannten Methoden, wie denjenigen, welche im Detail in z. B. einem Buch von Kitaoka et al. (betitelt "Euglena", herausgegeben von Shosaburo Kitaoka, Gakkai Shuppan Center (1989)) und "CHEMISTRY & CHEMICAL INDUSTRY" (Michiko Taniguchi, vol. 52, 262 (1999)) beschrieben sind, durchgeführt werden. Des Weiteren sind, von den oben beschriebenen Mikroalgen, Mikroalgen aus den Gattungen Euglena, Chlorella, Spirulina und Athospira und dergleichen, bereits in einem industriellen Maßstab kultiviert worden.
Bevorzugte Beispiele für die Kohlenstoffquelle umfassen Glucose, Stärkehydrolysate, Molassen, Glutaminsäure, Essigsäure und Ethanol. Zwei oder mehr Arten von ihnen können in Kombination verwendet werden.
Bevorzugte Beispiele für die Stickstoffquelle umfassen Ammoniak, Ammoniumsalze, Glutaminsäure und Asparaginsäure. Zwei oder mehr Arten von diesen können in Mischung verwendet werden. Des Weiteren beträgt das Massenverhältnis der Kohlenstoffquelle zu der Stickstoffquelle (C/N) bevorzugt 4 bis 30.
Bezüglich der anorganischen Salze ist es bevorzugt, dass anorganische Salze, welche Calcium, Magnesium, Mangan, Eisen und dergleichen enthalten, in Kombination verwendet werden.
Bezüglich der Vitamine ist es bevorzugt, dass Vitamin B₁, Vitamin B₁₂, Vitamin B₁₆ und dergleichen in Kombination verwendet werden.
Die Kultivierungstemperatur beträgt bevorzugt 20 bis 35°C und besonders bevorzugt 27 bis 33°C. Obgleich die Kultivierung entweder bei einer Temperatur unter 20°C oder über 35°C durchgeführt werden kann, ist das Wachstum tendenziell langsam und die Wachsproduktionseffizienz des Wachses ist tendenziell schlecht.
Die Kultivierung kann an einem dunklen Ort oder an einem hellen Ort durchgeführt werden. Insbesondere können die Mikroalgen Licht ausgesetzt werden oder können sich im Dunkeln oder unter Innenraumbeleuchtung befinden.
In dem Fall der Kultivierung der Mikroalgen in einer Flüssigkeit oder Suspension ist es wünschenswert, das Medium entsprechend zu schütteln oder zu rühren. Des Weiteren wird die Kultivierung wünschenswerterweise unter aeroben Bedingungen durchgeführt und eine Luftzufuhr von 0,4 bis 2 l pro Minute pro Liter der Kultur ist für das Wachstum der Mikroalgen wünschenswert.
Des Weiteren ist es, wie in der JP-A S59-118090 offenbart, um die Umwandlung von Paramylon zu Wachs zu erleichtern, wünschenswert, Mikroalgen aus der Gattung Euglena unter aeroben Bedingungen für eine gewisse Zeitdauer zu kultivieren, um Paramylon in ihren Zellen anzureichern, und dann die Kultur zu anaeroben Bedingungen zu überführen, um Wachse (Ester von (höheren) Fettsäuren und (höheren) aliphatischen Alkoholen) herzustellen. In diesem Fall werden die Mikroalgen wünschenswerterweise unter aeroben Bedingungen für 4 bis 7 Tage kultiviert, bis sie eine stationäre Wachstumsphase erreichen, gefolgt von einer Überführung zu anaeroben Bedingungen und einer Kultivierung für 1 bis 3 Tage. Auf diese Weise kann eine große Menge Wachs effizient produziert werden.
Beispiele für das Verfahren für die Überführung zu anaeroben Bedingungen umfassen ein Verfahren, in welchem Zellen, die unter aeroben Bedingungen kultiviert werden, durch Zentrifugieren oder dergleichen gesammelt werden, die gesammelten Zellen dann in einer Lösung, wie Phosphatpuffer, suspendiert werden und Stickstoffgas durch die Lösung geleitet wird.
Des Weiteren weisen die Wachse (Ester von (höheren) Fettsäuren und (höheren) aliphatischen Alkoholen) tendenziell einen niedrigeren Schmelzpunkt auf, wenn die Fettsäure- und aliphatischen Alkoholkomponenten weniger Kohlenstoffatome aufweisen, oder, wenn der Grad der Ungesättigtheit ansteigt. Daher ist es, wie in der JP-A S61-254193 offenbart, möglich, den Schmelzpunkt des herzustellenden Wachses gemäß dem jeweiligen besonderen Zweck durch Zugabe einer Fettsäure während der Kultivierung der Mikroalgen zu steuern.
Dementsprechend kann zusätzlich zu den oben beschriebenen Additiven eine Fettsäure hinzugegeben werden, um ein Wachs mit einer spezifischen Zusammensetzung (z. B. ein Wachs mit einer spezifischen Anzahl von Kohlenstoffatomen und ein Wachs mit einer spezifischen Anzahl von ungesättigten Bindungen) herzustellen. Der Zeitpunkt der Zugabe einer Fettsäure ist nicht besonders beschränkt. In dem Fall, in dem, wie in der vorliegenden Erfindung, das erhaltene Wachs zu einer Kautschukzusammensetzung für einen Reifen hinzugegeben wird, um die Wetterbeständigkeit zu verbessern, wird eine Fettsäure bevorzugt nicht zu der Kultur hinzugegeben, weil Wachse mit einer kleinen Anzahl von ungesättigten Bindungen (d. h. Fettsäureester in einer festen Form bei 25°C) durch die Kultivierung von Mikroalgen aus der Gattung Euglena in einem konventionellen Medium (Medium ohne Fettsäureergänzung) erhalten werden können.
Die Fettsäure weist in Anbetracht eines wünschenswerten Schmelzpunktbereichs des herzustellenden Wachses (z. B. Fettsäureester) bevorzugt 8 bis 40 Kohlenstoffatome, besonders bevorzugt 10 bis 20 Kohlenstoffatome auf.
Der Fettsäure ist keine besondere Beschränkung auferlegt. Beispiele dafür umfassen ungesättigte Fettsäuren, wie Myristoleinsäure, Palmitoleinsäure, Ölsäure, Elaidinsäure, Linoleinsäure, Linolensäure, Gadoleinsäure, Gondoinsäure, Cetoleinsäure und Erucasäure; und gesättigte Fettsäuren, wie Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure und Stearinsäure. Diese Säuren können einzeln oder als eine Mischung von zwei oder mehreren davon verwendet werden.
Jedes beliebige Verfahren kann als Verfahren zur Aufbereitung einer Wachskomponente aus der Mikroalgenkultur (Zellen) verwendet werden. Beispiele dafür umfassen ein Verfahren, welches das Einsammeln der Zellen aus einer Kultur durch Filtration und/oder Zentrifugation und dann das Extrahieren einer Wachskomponente in ein organisches Lösungsmittel beinhaltet, ein Verfahren, welches das Sprengen der Zellen durch Ultraschallbehandlung oder dergleichen und dann das Abtrennen einer Wachskomponente durch Zentrifugieren beinhaltet, und ein Verfahren, welches das Sprengen der Zellen durch Ultraschallbehandlung oder dergleichen und dann das Extrahieren einer Wachskomponente in ein organisches Lösungsmittel beinhaltet. Eine Wachskomponente kann des Weiteren durch Säulenchromatographie oder dergleichen gereinigt werden.
Die derart gereinigte Wachskomponente wird mit einer Kautschukkomponente und anderen Bestandteilen vermischt, was eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen, welche die Effekte der vorliegenden Erfindung entsprechend erreicht, ergibt.
Die Menge des aus Mikroalgen stammenden natürlichen Wachses beträgt bevorzugt 1 Massenteil oder mehr und besonders bevorzugt 2 Massenteile oder mehr auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente. Bei einer Menge von weniger als 1 Massenteil kann es nicht möglich sein, die Wetterbeständigkeit ausreichend zu verbessern. Die Menge beträgt bevorzugt 100 Massenteile oder weniger, besonders bevorzugt 30 Massenteile oder weniger, ganz besonders bevorzugt 20 Massenteile oder weniger und höchst bevorzugt 10 Massenteile oder weniger. Bei einer Menge von mehr als 100 Massenteilen sind die Reißfestigkeit und die Steifigkeit der Kautschukzusammensetzung tendenziell verringert.
Zusammen mit dem aus Mikroalgen stammenden natürlichen Wachs können andere natürlich vorkommende Wachse entsprechend hinzugegeben werden. Beispiele umfassen natürliche Wachse mit einem hohen Anteil an polaren Gruppen (wie Estergruppen, Ketongruppen oder dergleichen), wie Carnaubawachs, Bienenwachs und Reiswachs, natürliche Wachse mit einem relativ hohen Kohlenwasserstoffgehalt, wie Candelillawachs, und natürliche Wachse mit einem hohen Gehalt an verzweigten Kohlenwasserstoffen, wie natürliche Isoprenoide mit 20 bis 60 Kohlenstoffatomen und/oder hydrierte Produkte davon. Des Weiteren kann Erdölwachs zusammen mit dem aus Mikroalgen stammenden natürlichen Wachs hinzugegeben werden. Insbesondere sind natürliche Wachse mit einem hohen Anteil an polaren Gruppen bevorzugt, wobei Carnaubawachs besonders bevorzugt ist, weil, wenn es mit dem aus Mikroalgen stammenden natürlichen Wachs kombiniert wird, diese Wachse die Wetterbeständigkeit synergistisch verbessern können.
In der vorliegenden Erfindung liegt der gesamte Wachsgehalt, sogar in dem Fall, in dem andere natürlich vorkommende Wachse zusammen mit dem aus Mikroalgen stammenden natürlichen Wachs hinzugegeben werden, bevorzugt in dem oben beschriebenen Bereich, wie in dem Fall, in dem das aus Mikroalgen stammende natürliche Wachs alleine hinzugegeben wird.
Des Weiteren ist es, im Hinblick auf vorteilhaftere Eigenschaften bezüglich der Wetterbeständigkeit bevorzugt, dass die folgende Formel erfüllt ist: [Menge an aus Mikroalgen stammendem natürlichem Wachs] > [Menge an natürlichem Wachs mit einem hohen Anteil an polaren Gruppen (bevorzugt Carnaubawachs)]. Des Weiteren beträgt die Differenz in den Mengen (Gewichtsteil(e)) ([Menge an aus Mikroalgen stammendem natürlichem Wachs] – [Menge an natürlichem Wachs mit einem hohen Anteil an polaren Gruppen (bevorzugt Carnaubawachs)]) bevorzugt 4 oder mehr und besonders bevorzugt 10 oder mehr.
Die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält bevorzugt einen Füllstoff. Jeder beliebige Füllstoff kann ohne Beschränkung verwendet werden, solange seine Verwendung in der Reifenindustrie bekannt ist. Beispiele dafür umfassen Silica, Ruß, Aluminiumhydroxid, Ton, Calciumcarbonat, Montmorillonit, Cellulose, Glasballons und verschiedene kurze Fasern. Insbesondere sind im Hinblick auf die Eigenschaften der Reifen Silica, Ruß und Aluminiumhydroxid als Füllstoffe bevorzugt. Sie können einzeln oder als eine Mischung von zwei oder mehr davon verwendet werden.
Der Füllstoffgehalt beträgt bevorzugt 10 bis 200 Massenteile, besonders bevorzugt 20 bis 180 Massenteile und ganz besonders bevorzugt 30 bis 150 Massenteile auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente. Bei einem Gehalt von weniger als 10 Massenteilen ist die Festigkeit der Kautschukzusammensetzung tendenziell unzureichend. Bei einem Gehalt von mehr als 200 Massenteilen ist die Dispergierung des Füllstoffs im Kautschuk tendenziell unzureichend, was zu einer Verschlechterung der Eigenschaften der Kautschukzusammensetzung führt.
Unter den oben aufgeführten Füllstoffen wird Silica im Hinblick auf die Verbesserung der Treibstoffersparnis von Reifen besonders bevorzugt verwendet. Der Typ des Silicas ist nicht besonders beschränkt. Jedes beliebige Silica, das durch ein nasses oder ein trockenes Verfahren hergestellt wird, kann verwendet werden.
Das Silica weist bevorzugt eine nach dem BET-Verfahren bestimmte, durch Stickstoffadsorption gemessene spezifische Oberfläche von 50 m2/g oder mehr, besonders bevorzugt 100 m²/g oder mehr, auf. Bei einer N₂SA von weniger als 50 m²/g ist die Kautschukfestigkeit tendenziell verringert. Die nach dem BET-Verfahren bestimmte durch Stickstoffadsorption gemessene spezifische Oberfläche des Silicas beträgt bevorzugt 250 m2/g oder weniger und besonders bevorzugt 200 m²/g oder weniger. Bei einer N₂SA von mehr als 250 m²/g ist die Verarbeitbarkeit tendenziell schlecht. Die Bestimmung der durch Stickstoffadsorption gemessenen spezifischen Oberfläche des Silicas nach dem BET-Verfahren kann gemäß ASTM D3037-81 durchgeführt werden.
In dem Fall, in dem Silica verwendet wird, beträgt der Silicagehalt bevorzugt 5 bis 200 Massenteile, besonders bevorzugt 15 bis 150 Massenteile und ganz besonders bevorzugt 25 bis 100 Massenteile auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente. In diesem Bereich ist es möglich, die mechanische Festigkeit der Kautschukzusammensetzung sicherzustellen, während eine gute Treibstoffersparnis erreicht wird, und ebenfalls eine gute Wetterbeständigkeit und eine gute Kompatibilität mit dem aus Mikroalgen stammenden natürlichen Wachs zu erreichen.
In dem Fall, in dem Silica verwendet wird, ist es bevorzugt, dass ein Silankupplungsmittel zusammen mit dem Silica hinzugegeben wird. Jedes beliebige Silankupplungsmittel, das in Kombination mit Silica in der Kautschukindustrie verwendet worden ist, kann verwendet werden. Beispiele dafür umfassen Sulfidsilankupplungsmittel, wie Bis(3-triethoxysilylpropyl)disulfid und Bis(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfid, Mercaptosilankupplungsmittel, wie 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan, Vinylsilankupplungsmittel, wie Vinyltriethoxysilan, Aminosilankupplungsmittel, wie 3-Aminopropyltriethoxysilan, Glycidoxysilankupplungsmittel, wie γ-Glycidoxypropyltriethoxysilan, Nitrosilankupplungsmittel, wie 3-Nitropropyltrimethoxysilan, und Chlorsilankupplungsmittel, wie 3-Chlorpropyltrimethoxysilan. Bevorzugt unter diesen Beispielen sind Sulfidsilankupplungsmittel, wobei Bis(3-triethoxysilylpropyl)disulfid und Bis(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfid besonders bevorzugt sind. Der Gehalt an Silankupplungsmittel beträgt bevorzugt 5 bis 15 Massenteile auf 100 Massenteile Silica.
Zusätzlich zu Silica kann, wenn gewünscht, ebenfalls Ruß als Verstärkungsmittel verwendet werden. Es ist jedoch in Anbetracht einer möglichen Erschöpfung der Erdölrohstoffe in der Zukunft bevorzugt, keinen Ruß zu verwenden oder Ruß zu verwenden, der aus erneuerbaren biologischen Rohmaterialien hergestellt wird. In dem Fall, in dem Ruß verwendet wird, beträgt der Rußgehalt bevorzugt 1 bis 10 Massenteile auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente. In diesem Bereich ist es möglich, die mechanische Festigkeit der Kautschukzusammensetzung sicherzustellen und eine gute Wetterbeständigkeit und eine gute Kompatibilität mit dem aus Mikroalgen stammenden natürlichen Wachs zu erreichen.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen Bestandteilen können Compoundierungsmittel, die gewöhnlich in der Herstellung von Kautschukzusammensetzungen verwendet werden, entsprechend zu der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung hinzugegeben werden. Beispiele umfassen verstärkende Füllstoffe, wie Ton, Zinkoxid, Stearinsäure, Verarbeitungshilfsmittel, verschiedene Antioxidationsmittel, Weichmacher, Plastifizierungsmittel, Klebrigmacher, Vulkanisationsmittel, wie Schwefel, und Vulkanisationsbeschleuniger.
Die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann nach einem gewöhnlichen Verfahren hergestellt werden. Insbesondere kann die Kautschukzusammensetzung z. B. durch ein Verfahren, in welchem die oben beschriebenen Bestandteile mit einem Banbury-Mischer, einem Kneter oder einem offenen Walzwerk gemischt werden und dann vulkanisiert werden, hergestellt werden. Die Kautschukzusammensetzung kann in verschiedenen Reifenkomponenten verwendet werden und kann insbesondere in Komponenten, welche an der äußeren Reifenoberfläche angeordnet sind und wetterbeständig sein müssen, wie Laufflächen und Seitenwände, entsprechend verwendet werden.
Der Luftreifen der vorliegenden Erfindung kann aus der oben beschriebenen Kautschukzusammensetzung nach einem gewöhnlichen Verfahren hergestellt werden. Insbesondere wird eine unvulkanisierte Kautschukzusammensetzung, zu welcher die obigen Bestandteile hinzugegeben werden, extrudiert und gemäß einer Form einer Reifenkomponente, wie einer Lauffläche, verarbeitet und zusammen mit anderen Reifenkomponenten nach einem gewöhnlichen Verfahren unter Verwendung einer Reifenbaumaschine zu einem unvulkanisierten Reifen geformt. Dieser unvulkanisierte Reifen wird dann in einem Vulkanisator erwärmt und gepresst. Auf diese Weise wird ein Reifen hergestellt.
Der Luftreifen der vorliegenden Erfindung wird an Personenkraftwagen, Lastkraftwagen und Bussen, zweirädrigen Fahrzeugen und dergleichen verwendet und wird als ein High-Performance-Reifen oder dergleichen verwendet. Der Begriff ”High-Performance-Reifen”, der hierbei verwendet wird, bezeichnet einen Reifen, welcher insbesondere im Haftvermögen exzellent ist, und es ist ein Konzept, das Rennreifen, welche an Wettkampffahrzeugen verwendet werden, umfasst.
BEISPIELE
Die vorliegende Erfindung wird speziell mit Bezug auf Beispiele beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Die chemischen Stoffe, die in den Beispielen 1 bis 4 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 5 verwendet werden, sind nachfolgend aufgelistet.
NR: SIR20
BR: BR150B, hergestellt von Ube Industries, Ltd.
Erdölwachs: Ozoace 0355, hergestellt von Nippon Seiro Co., Ltd.
Carnaubawachs: TOA-131, hergestellt von Toa Kasei Co., Ltd.
Euglenawachs: Wachs, hergestellt basierend auf dem Verfahren, das in einem Buch von Kitaoka et al. (betitelt "Euglena", herausgegeben von Shosaburo Kitaoka, Gakkai Shuppan Center (1989)) beschrieben ist; natürliches aus Mikroalgen der Gattung Euglena stammendes Wachs
Silica: Ultrasil VN3, hergestellt von Degussa
Silankupplungsmittel: Si266 (Bis(3-triethoxysilylpropyl)disulfid), hergestellt von Degussa
Zinkoxid: Zinkoxid #1, hergestellt von Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.
Stearinsäure: ”TSUBAKI”, hergestellt von NOF Corporation
Ruß: Diablack I (ISAF, N220, N₂SA: 114 m²/g, DBP: 114 ml/100 g), hergestellt von Mitsubishi Chemical Corporation
Antioxidationsmittel: Antigene 6C (N-(1,3-dimethylbutyl)-N'-phenyl-p-phenylendiamin), hergestellt von Sumitomo Chemical Co., Ltd.
Schwefel: Schwefelpulver, hergestellt von Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd.
Vulkanisationsbeschleuniger: NOCCELER NS (N-t-butyl-2-benzothiazolylsulfenamid), hergestellt von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.
(Beispiele und Vergleichsbeispiele)
Gemäß der in Tabelle 1 gezeigten Formulierung wurden die Materialien außer dem Schwefel und dem Vulkanisationsbeschleuniger bei 160°C für 5 Minuten mit einem 1,7-L-Banbury-Mischer gemischt, um eine geknetete Mischung zu erhalten. Anschließend wurden der Schwefel und der Vulkanisationsbeschleuniger zu der gekneteten Mischung hinzugegeben und sie wurden unter Verwendung eines offenen Walzwerks bei 80°C für 3 Minuten eingemischt, um eine unvulkanisierte Kautschukzusammensetzung zu erhalten.
Die erhaltene unvulkanisierte Kautschukzusammensetzung wurde in eine Laufflächenform gebracht und mit anderen Reifenkomponenten unter Verwendung einer Reifenbaumaschine zusammengefügt. Die resultierende Anordnung wurde bei 150°C für 30 Minuten pressvulkanisiert, um einen Testreifen (Reifengröße: 195/65R15) zu erhalten.
Die derart erhaltenen Testreifen wurden wie nachfolgend beschrieben bewertet. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse.
(Statischer Ozontest)
Jeder Testreifen wurde auf eine Felge (5 J × 13) montiert. Diese Testreifen wurden Seite an Seite in einer Ozonkammer unter den Bedingungen von einem internen Druck von 200 kPa, einer Temperatur von 25°C und einer Ozonkonzentration von 50 pphm angeordnet. Dann wurde die Zahl der Tage, bis eine Rissbildung auftrat, gezählt. In der Tabelle gibt ”> 120 Tage” an, dass sogar nach Ablauf von 120 Tagen keine Rissbildung auftrat, und ”< 1 Tag” gibt an, dass die Rissbildung in weniger als 1 Tag auftrat. Je größer die Anzahl der Tage ist, desto längere Zeit kann die Wetterbeständigkeit aufrechterhalten werden, was eine bessere Wetterbeständigkeit anzeigt.
(Expositionstest)
Jeder Testreifen wurde an einer Felge angebracht. Diese Testreifen wurden, vor Regen geschützt, für 3 Monate außen belassen. Danach wurde der Grad der Farbveränderung geprüft.
Zufriedenstellend: keine Farbveränderung.
Annehmbar: leichte Farbveränderung.
Schlecht: starke Farbveränderung.
Wie in den Ergebnissen in Tabelle 1 gezeigt, konnten die Beispiele, die eine Kautschukkomponente und ein aus Mikroalgen stammendes natürliches Wachs (Euglenawachs) enthielten, die Wetterbeständigkeit für eine lange Zeit ohne Beeinträchtigung des Aussehens der Reifen aufrechterhalten. Des Weiteren ist es, weil das natürliche Wachs aus Mikroalgen stammt, möglich, die Verwendung von Erdölrohstoffen zu verringern, wodurch das Produkt umweltfreundlich gemacht wird. Des Weiteren ist es einfach, die Rohmaterialien zu erhalten, weil verschiedene Mikroalgen in Teichen, Seen, Brackgewässern, Meerwasser und dergleichen leben und die Kultivierung von verschiedenen Mikroalgen ebenfalls aktiv im industriellen Maßstab durchgeführt wird. Zusätzlich zeigte Beispiel 4, in welchem das aus Mikroalgen stammende natürliche Wachs in Kombination mit Carnaubawachs verwendet wurde, eine sehr exzellente Wetterbeständigkeit.
Im Gegensatz dazu ergaben die Vergleichsbeispiele 1 und 2, in welchen Erdölwachs verwendet wurde, ein verglichen mit den Beispielen schlechtes Aussehen der Reifen. Des Weiteren zeigten die Vergleichsbeispiele 3 und 4, in welchen Carnaubawachs verwendet wurde, verglichen mit den Beispielen eine signifikant schlechte Wetterbeständigkeit.
(Herstellung von aus Mikroalgen stammendem natürlichem Wachs)
(Wachsherstellung 1)
Ein Wildtypstamm von Euglena gracilis Z wurde in Koren-Hutner-Medium (300 ml), das 1% Glucose als Kohlenstoffquelle enthielt, eingeimpft und für 6 Tage unter den folgenden Bedingungen kultiviert: Temperatur 25°C, anfänglicher pH 3,5, Schütteln bei einer Rate von 120 Schlägen pro Minute, Luftstrom von 0,51 pro Minute pro Liter der Kultur und Beleuchtung mit Licht 2000 von Lux.
Nachfolgend wurden die kultivierten Zellen durch Zentrifugieren gesammelt, in 100 ml Phosphatpuffer von pH 6,8 suspendiert und für 2 Tage unter den folgenden Bedingungen kultiviert: Stickstoffgasstrom von 20 ml pro Minute, Beleuchtung mit Raumlicht und dieselben Schüttelbedingungen wie oben beschrieben.
Dann wurden die Zellen durch Ultraschallbehandlung gesprengt und mit einer Chloroform-Methanol (1:2) Lösung extrahiert. Der Extrakt wurde durch Silicagel-Säulenchromatographie gereinigt, wobei 1,5 g einer Wachskomponente erhalten wurden (Wachs 1).
(Wachsherstellung 2)
Die Kultivierung wurde für 6 Tage unter denselben Bedingungen wie in der Herstellung 1 durchgeführt, außer dass chloroplastdefiziente Mutantenzellen von Euglena gracilis Z verwendet wurden und im Dunkeln kultiviert wurden.
Danach wurden 2,3 g einer Wachskomponente (Wachs 2) auf dieselbe Weise wie in der Herstellung 1 erhalten.
Die Zusammensetzung der dadurch erhaltenen Wachse wurde unter Verwendung von Gaschromatographie gemessen. Des Weiteren wurde im Hinblick auf die Erweichungspunktverteilung der Wärmefluss (mW/g) unter Verwendung eines Differentialscanningkalorimeters (DSC) bei einer Temperaturanstiegsrate von 5°C/min von –30 bis 100°C gemessen. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse.
Des Weiteren wurde im Hinblick auf den Schmelzpunkt des jeweiligen Wachses der Wärmefluss (mW/g) unter Verwendung eines Differentialscanningkalorimeters (DSC) bei einer Temperaturanstiegsrate von 5°C pro Minute von –100 bis 100°C gemessen. Die maximale Spitzentemperatur der Wärmeflusskurve wurde als Schmelzpunkt definiert. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse.
[Tabelle 2]
Wachs 1 zeigte sogar bei Temperaturen unter 0°C eine glatte DSC-Wärmeabsorptionskurve und eine Absorption wurde bis ungefähr –15°C beobachtet. Dies ist vermutlich auf die Gegenwart eines ungesättigten Fettsäureesters mit einem niedrigen Schmelzpunkt zurückzuführen. Andererseits zeigte Wachs 2, verglichen mit Wachs 1, einen geringen Anteil an Absorption in einem Niedrigtemperaturbereich und die Absorption wurde zu einem Hochtemperaturbereich verschoben. Eine Analyse der chemischen Zusammensetzung zeigte ebenfalls, dass Wachs 2 mehr Komponenten mit einer größeren Anzahl von Kohlenstoffatomen enthielt.
Nichtsdestotrotz wurde eine DSC-Absorption in einem weiten Temperaturbereich in beiden Wachsen beobachtet, was klar anzeigte, dass diese Wachse eine breite Erweichungspunktverteilung aufweisen. Es ist ebenfalls aus ihren Schmelzpunkten klar, dass die Wachse 1 und 2 bei 25°C in einer festen Form vorliegen.
Kautschukzusammensetzungen wurden aus den resultierenden Wachsen 1 und 2 hergestellt und ihre Eigenschaften wurden bewertet. Die chemischen Stoffe, welche in den Beispielen 5 und 6 und den Vergleichsbeispielen 6 bis 8 verwendet wurden, sind nachfolgend aufgelistet.
Naturkautschuk (NR): RSS#3
Polybutadien (BR): UBEPOL BR150B (cis-1,4-Gehalt: 97%, ML₁₊₄ (100°C): 40, Mw/Mn: 3,3), hergestellt von Ube Industries, Ltd.
Silica: Ultrasil VN3 (N₂SA: 175 m²/g), hergestellt EVONIK-DEGUSSA
Ruß: Niteron #55S (N₂SA: 28 × 10³ m²/kg), hergestellt von Nippon Steel Chemical Carbon Co., Ltd.
Silankupplungsmittel: Si69 (Bis(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfide), hergestellt von EVONIK-DEGUSSA
Erdölwachs: Ozoace 0355, hergestellt von Nippon Seiro Co., Ltd.
Montanwachs: hergestellt von Toa Kasei Co., Ltd. (Schmelzpunkt: ungefähr 68°C)
Carnaubawachs: hergestellt von Toa Kasei Co., Ltd. (Schmezpunkt: ungefähr 82°C)
Antioxidationsmittel: NOCRAC 6C (N-(1,3-dimethylbutyl)-N-phenyl-p-phenylendiamin), hergestellt von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.
Stearinsäure: Stearinsäure ”KIRI”, hergestellt von NOF Corporation Zinkoxid: Zinkoxid #2, hergestellt von Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.
Schwefel: Schwefelpulver, hergestellt von Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd.
Vulkanisationsbeschleuniger: NOCCELER NS (N-tert-butyl-2-benzothiazolylsulfenamid), hergestellt von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.
(Beispiele und Vergleichsbeispiele)
Gemäß den in Tabelle 3 gezeigten Formulierung wurde ein 1,7-L Banbury-Mischer, hergestellt von Kobe Steel, Ltd., mit den chemischen Stoffen außer dem Schwefel und dem Vulkanisationsbeschleuniger bei einem Füllungsanteil von 58% beschickt und sie wurden bei 80 rpm [Umdrehungen pro Minute] vermischt, bis sie eine Temperatur von 140°C erreichten, um eine geknetete Mischung zu erhalten.
Anschließend wurden der Schwefel und der Vulkanisationsbeschleuniger zu der resultierenden gekneteten Mischung hinzugegeben und sie wurden unter Verwendung eines offenen Walzwerks eingemischt, um eine unvulkanisierte Kautschukzusammensetzung zu erhalten. Des Weiteren wurde die resultierende unvulkanisierte Kautschukzusammensetzung in eine bestimmte Form gebracht und bei 150°C für 20 Minuten pressvulkanisiert, um eine vulkanisierte Kautschukzusammensetzung zu erhalten. Dann wurde eine vulkanisierte Kautschukplatte in einer Größe von ungefähr 2 mm × 130 mm × 130 mm daraus hergestellt und als Testprobe verwendet.
Des Weiteren wurde die dadurch erhaltene unvulkanisierte Kautschukzusammensetzung in die Form einer Seitenwand gebracht und mit anderen Reifenkomponenten zusammengefügt. Die resultierende Anordnung wurde dann bei 170°C für 15 Minuten vulkanisiert, um einen Testreifen herzustellen.
Die dadurch erhaltenen Platten aus vulkanisiertem Kautschuk und die Testreifen wurden wie nachfolgend beschrieben bewertet. Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse.
(Viskoelastizitätstest)
Der Verlusttangens (tanδ) der vulkanisierten Kautschukplatten wurde unter Verwendung eines Viskoelastizitätsspektrometers VES (Iwamoto Seisakusho Co., Ltd.) unter den folgenden Bedingungen gemessen: Temperatur 70°C, Anfangsdehnung 10%, dynamische Dehnung 2% und Frequenz 10 Hz. Die Ergebnisse wurden als Indizes des Rollwiderstands unter Verwendung der folgenden Gleichung mit dem Rollwiderstandsindex von Vergleichsbeispiel 6 als 100 ausgedrückt. Je größer der Rollwiderstandsindex ist, desto mehr ist der Rollwiderstand verringert und desto besser ist wiederum die Treibstoffersparnis. (Rollwiderstandsindex) = (tanδ von Vergleichsbeispiel 6)/(tanδ der jeweiligen Formulierung) × 100
(Ozonbeständigkeitstest)
Basierend auf der in JIS K 6259 spezifizierten Testmethode ”Kautschuk, vulkanisiert oder thermoplastisch – Bestimmung der Ozonbeständigkeit” wurde die Ozonbeständigkeit (Wetterbeständigkeit), durch Beobachten der Rissbildung nach dem Testen für 48 Stunden unter den folgenden Bedingungen bewertet: Ozonkonzentration 50 ± 5 pphm, Temperaturen von 0°C (für niedrige Temperaturen), 25°C (für mittlere Temperaturen) und 50°C (für hohe Temperaturen) und Zugbelastung von 20 ± 2%. Für die Bewertung wurden die Anzahl und die Größe der Risse gemäß der in JIS beschriebenen Methode gemessen. Die Buchstaben (A, B und C) geben die Anzahl der Risse an. ”A” zeigt an, dass die Anzahl der Risse klein ist und ”C” zeigt an, dass die Anzahl der Risse groß ist. Die Zahlen (1 bis 5) zeigen die Größe eines Risses an. Je größer die Nummer ist, desto größer ist die Größe eines Risses. ”Keine Risse” zeigt an, dass keine Rissbildung auftrat.
(Expositionstest: Ausbleichen)
Jeder Testreifen wurde an einer Felge angebracht. Die Testreifen wurden mit 2,2 atm Luft gefüllt und für 3 Monate außen belassen (in Kobe Stadt). Der Grad der Farbveränderung nach den drei Monaten wurde visuell bewertet.
Zufriedenstellend: keine Farbveränderung.
Annehmbar: leicht ausgeblichen.
Schlecht: stark ausgeblichen.
[Tabelle 3]
Im Vergleichsbeispiel 6, in welchem 3 Massenteile Erdölwachs verwendet wurden, wurde eine ausreichende Wetterbeständigkeit nicht erreicht und eine Farbveränderung wurde beobachtet. Ebenso zeigte das Vergleichsbeispiel 7, in welchem die verwendete Menge an Erdölwachs größer als diejenige im Vergleichsbeispiel 6 war, eine verbesserte Wetterbeständigkeit verglichen mit dem Vergleichsbeispiel 6, aber zeigte eine schlechte Treibstoffersparnis und eine starke Farbveränderung. Des Weiteren war im Vergleichsbeispiel 8, in welchem zwei Typen von aus Pflanzen stammenden natürlichen Wachsen in Kombination verwendet wurden, obgleich die Treibstoffersparnis verbessert war, die Wetterbeständigkeit gering und eine Farbveränderung wurde ebenfalls beobachtet. Im Gegensatz dazu wurde in den Beispielen, in welchen ein aus Mikroalgen stammendes natürliches Wachs (Wachs 1 oder Wachs 2) verwendet wurde, eine exzellente Wetterbeständigkeit in einem weiten Temperaturbereich erreicht und die Treibstoffersparnis war ebenfalls verbessert. Zusätzlich wurde keine Farbveränderung beobachtet.
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 59118090 A [0033, 0034, 0045]
JP 61254193 A [0047]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Koren-Hutner-Medium (Korren und Hutner, J. Protozool. 14, Supple. 17 (1967)) [0036]
Hutner-Medium (Hutner, J. Protozool. 6, 23 (1959)) [0036]
Cramer-Myers-Medium (Cramer and Myers, Arch. Mikrobiol, 17, 384 (1952)) [0036]
Kitaoka et al. (betitelt ”Euglena”, herausgegeben von Shosaburo Kitaoka, Gakkai Shuppan Center (1989)) [0037]
”CHEMISTRY & CHEMICAL INDUSTRY” (Michiko Taniguchi, vol. 52, 262 (1999)) [0037]
ASTM D3037-81 [0060]
Kitaoka et al. (betitelt ”Euglena”, herausgegeben von Shosaburo Kitaoka, Gakkai Shuppan Center (1989)) [0069]
JIS K 6259 [0092]

Claims

Kautschukzusammensetzung für einen Reifen, welche eine Kautschukkomponente und ein aus Mikroalgen stammendes natürliches Wachs umfasst.
Kautschukzusammensetzung für einen Reifen nach Anspruch 1, wobei die Mikroalge eine Mikroalge aus der Klasse Euglenophyceae ist.
Kautschukzusammensetzung für einen Reifen nach Anspruch 1, wobei die Mikroalge eine Mikroalge aus der Gattung Euglena ist.
Kautschukzusammensetzung für einen Reifen nach Anspruch 1, wobei das aus Mikroalgen stammende natürliche Wachs eine Wachskomponente ist, welche aus einer Kultur der Mikroalge aufbereitet worden ist.
Kautschukzusammensetzung für einen Reifen nach Anspruch 1, wobei das aus Mikroalgen stammende natürliche Wachs durch Kultivieren der Mikroalge unter aeroben Bedingungen und dann unter anaeroben Bedingungen erhalten worden ist.
Luftreifen, der aus einer Kautschukzusammensetzung nach Anspruch 1 gebildet ist.