DE102014212680A1

DE102014212680A1 - Gummizusammensetzung für einen reifen und luftreifen

Info

Publication number: DE102014212680A1
Application number: DE102014212680.0A
Authority: DE
Inventors: c/oSUMITOMO RUBBER INDUSTRIES LT Miyazaki Tatsuya
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2013-07-08
Filing date: 2014-07-01
Publication date: 2015-01-08
Also published as: CN104277260B; JP2015013974A; US9890271B2; JP6173078B2; US20150011676A1; CN104277260A

Abstract

[Gegenstand] Bereitstellen einer Gummizusammensetzung für einen Reifen, der gut ausgewogenes Verbessern von Nasshaftungsperformance, Abriebsfestigkeit und Walzenverarbeitbarkeit aufweist, und Bereitstellen eines Luftreifens, der unter Verwendung solch einer Gummizusammensetzung hergestellt wurde. [Lösung(en)] Eine Gummizusammensetzung für einen Reifen, die eine Gummikomponente, Aluminiumhydroxid mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 1,5 µm oder kleiner, und eine Stickstoffadsorptionsspezifische Oberfläche von 3 bis 60 m2/g, und Nass-Siliciumoxid enthält. In solch einer Gummizusammensetzung für einen Reifen ist die Menge an Aluminiumhydroxid 1 bis 60 Massenteile basierend auf 100 Massenteilen der Gummikomponente, und die Gummizusammensetzung wird durch Kneten von zumindest der Gummikomponente und dem Aluminiumhydroxid bei einer Auslasstemperatur von 150°C oder höher erhalten.

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gummizusammensetzung für Reifen und auf einen Luftreifen mit einem Profil, das unter Verwendung der Gummizusammensetzung hergestellt ist.
Ein Luftreifen ist durch verschiedenen Komponenten strukturiert, wie etwa einem Profil und einer Seitenwand, und wird mit Eigenschaften bereitgestellt, die zu diesen Komponenten korrespondieren. Das Profil weist, um Kontakt mit der Straße zu macht, notwendigerweise verschiedene Funktionen auf, wie etwa, unter einem Sicherheitsgesichtspunkt, Nasshaftungsfunktion (wet grip performance) und dergleichen, und ein Verfahren zum Verbessern solcher Funktionen durch Zugeben von Aluminiumhydroxid wird vorgeschlagen. Allerdings, da solch ein Verfahren einen Nachteil des Verringerns der Abriebsfestigkeit (wear resistance) aufweist, wird es spärlich auf Reifen für gewöhnliche Straßen angewandt. Zusätzlich verringert die Verwendung des Verfahrens die Verarbeitbarkeit (processability) der Zusammensetzungsmaterialien.
Auch gibt es andere Verfahren, wie folgt: Kontrollieren der tanδ-Kurve durch Erhöhen der Mengen an Styrol und Vinyl in Lösungs-polymerisiertem Styrol-Butadiengummi oder durch die Verwendung von modifiziertem Lösungspolymerisiertem Styrol-Butadiengummi; Einstellen einer höheren Peaktemperatur in der tanδ-Kurve durch Erhöhen der Menge an Siliciumoxid (silica); Zugeben von Flüssigharz; oder dergleichen. Allerdings ist es schwer, die Nasshaftungsfunktion zu verbessern, während verschiedene andere physikalische Eigenschaften beibehalten werden.
Patentpublikation 1 offenbart ein Verfahren zum Verbessern der Nasshaftungsfunktion, Abriebsfestigkeit und Verarbeitbarkeit durch Verwendung einer bestimmten Gummikomponente oder eines bestimmten anorganisches Verstärkungsmittels, wie etwa Aluminiumhydroxid. Allerdings wird weitere Verbesserung benötigt.
Stand der Technik
Patentveröffentlichung

Patentveröffentlichung 1: japanische Patentveröffentlichung 4559573

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Probleme, die durch die Erfindung zu lösen sind
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Gummizusammensetzung für einen Reifen bereitzustellen, der zum Lösen der zuvor genannten Probleme fähig ist und gut ausgeglichene Verbesserung der Nasshaftungsfunktion, Abriebsfestigkeit und Walzenverarbeitbarkeit (roll processability) aufweist, sowie einen Luftreifen, der unter Verwendung solch einer Gummizusammensetzung hergestellt ist.
Lösung(en) zum Lösen der Problem(e)
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gummizusammensetzung für Reifen, die eine Gummikomponente, Aluminiumhydroxid mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 1,5 µm oder weniger und eine Stickstoffadsorptions-spezifische Oberfläche von 3 bis 60 m²/g, und Nass-Siliciumoxid (wet-silica) enthält. Die Menge an Aluminiumhydroxid ist 1 bis 60 Massenteile basierend auf 100 Massenteilen der Gummikomponente, und die Gummizusammensetzung ist durch Kneten von zumindest der Gummikomponente und des Aluminiumhydroxids bei einer Auslasstemperatur (discharge termperature) von 150°C oder höher erhalten.
Es ist bevorzugt, dass das Aluminiumhydroxid einen mittleren Teilchendurchmesser von 0,69 µm oder weniger und eine Stickstoffadsorptionsspezifische Oberfläche von 3 bis 50 m²/g aufweist, dass das Nass-Siliciumoxid eine Stickstoffadsorptions-spezifische Oberfläche von 80 bis 300 m²/g aufweist, und die Menge des Nass-Siliciumoxids auf 15 bis 130 Massenteile basierend auf 100 Massenteilen der Gummikomponente eingestellt ist.
Die Menge an Prozessöl, das eine Mooney-Viskosität (ML₁₊₄) von 50 oder höher bei 130°C aufweist und bei Raumtemperatur flüssig ist, die Menge an Harz, das einen Erweichungspunkt von weniger als 51°C aufweist, und die Menge an Harz, das einen Erweichungspunkt von 51 bis 140°C aufweist, erfüllen bevorzugt die folgende Formel: 1,0 × (Menge des Prozessöls, das bei Raumtemperatur flüssig ist) + 0,6 × (Menge an Harz, das einen Erweichungspunkt von weniger als 51°C aufweist) + 0,4 × (Menge an Harz, das einen Erweichungspunkt von 51 bis 140°C aufweist) ≤ 35 (In der obigen Formel indizieren die entsprechenden Mengen an Prozessöl und Harzen Massenteile basierend auf 100 Massenteilen der Gummikomponente).
Die Auslasstemperatur ist bevorzugt auf 165°C oder höher einzustellen.
Basierend auf 100 Massenteilen der Gummikomponente ist bevorzugt ein Silankupplungsmittel, das durch die folgende untere Formel (I) dargestellt wird, mit 0,1 bis 20 Massenteilen enthalten. (C_pH_2p+1O)₃Si ─ C_qH_2q ─ S ─ CO ─ C_kH_2k+1 (I) (In der obigen Formel ist "p" eine ganze Zahl von 1 bis 3, "q" ist eine ganze Zahl von 1 bis 5, und "k" ist eine ganze Zahl von 5 bis 12).
Die Gummizusammensetzung wird bevorzugt für ein Reifenprofil verwendet.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Luftreifen mit einem Profil, das unter Verwendung der Gummizusammensetzung für Reifen hergestellt ist.
EFFEKTE DER ERFINDUNG
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Gummizusammensetzung für Reifen erhalten durch Kombinieren einer Gummikomponente mit Aluminiumhydroxid mit einem mittleren Teilchendurchmesser und einer Stickstoffadsorptions-spezifischen Oberfläche, die jeweils auf spezifische vorherbestimmte Werte eingestellt sind, zusammen mit Nass-Siliciumoxid, und durch Kneten zumindest der Gummikomponente und des Aluminiumhydroxids bei einer vorherbestimmten Auslasstemperatur. Dadurch wird eine ausgewogene Verbesserung in der Nasshaftungsfunktion, Abriebsfestigkeit und Walzenverarbeitbarkeit erreicht.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Ansicht, die schematisch eine unmittelbare Reaktion zeigt, die zwischen dem Aluminiumhydroxid auf der Reifenoberfläche und Siliciumoxid auf einer Straßenoberfläche auftreten könnte.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGEN DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die Gummizusammensetzung für Reifen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird erhalten durch Kombinieren einer Gummikomponente mit Aluminiumhydroxid mit einem mittleren Teilchendurchmesser und einer Stickstoffadsorptions-spezifischen Oberfläche, die jeweils auf spezifische vorherbestimmte Werte eingestellt sind, zusammen mit Nass-Siliciumoxid, und durch Kneten zumindest der Gummikomponente und des Aluminiumhydroxids bei einer vorherbestimmten Auslasstemperatur.
Die Nasshaftungsfunktion wird durch Zugeben von Aluminiumhydroxid verbessert. Es wird angenommen, dass dies darauf beruht, weil die unteren Effekte in (1) bis (3) alleine oder in Kombination davon gezeigt werden.

(1) Während des Knetprozesses wird ein Teil des kombinierten Aluminiumhydroxids in Aluminiumoxid (alumina) umgewandelt, das eine Mohs-Härte gleich zu oder höher als der von Siliciumoxid aufweist, oder ein Teil des Aluminiumhydroxids wird, wie in 1 gezeigt, mit Siliciumoxid gebunden, um immobilisiert zu werden. Es wird angenommen, dass der Aluminiumoxidblock und das Aluminiumhydroxid Ankereffekte zeigen, wodurch die Nasshaftungsfunktion verbessert wird.
(2) Wenn Siliciumdioxid auf der Straßenoberfläche und Aluminiumhydroxid auf der Reifenoberfläche während des Fahrens miteinander in Kontakt treten (verschleißen, gescheuert; chafed), wird angenommen, dass ein unmittelbares Binden, wie in 1 gezeigt, auftritt, wodurch die Nasshaftungsfunktion verbessert wird.
(3) Auf einer Oberfläche einer nassen Straße ist ein Abschnitt der Reifenoberfläche mit der Straßenoberfläche mittels eines Wasserfilms in Kontakt. Gewöhnlich wird angenommen, dass der Wasserfilm durch die Reibungswärme verdampft, die an dem Abschnitt erzeugt wird, wo der Reifen direkten Kontakt mit der Straßenoberfläche macht. Allerdings wird angenommen, dass, wenn Aluminiumhydroxid enthalten ist, die Reibungswärme dazu beiträgt, dass die endothermen Reaktionen, dargestellt durch "Al(OH)₃→ 1/2 Al₂O₃ + 3/2 H₂O" in dem Aluminiumhydroxid auf der Reifenoberfläche voranschreitet, wodurch das Verdampfen des Wasserfilms (Wassergehalt) unterdrückt wird. Falls der Wasserfilm verdampft, da ein Raum zwischen der Reifenoberfläche und der

Straßenoberfläche gebildet wird, reduziert sich die Kontaktfläche der Straßenoberfläche und des Reifens und die Nasshaftungsfunktion verringert sich.
Wie oben beschrieben verringern sich gewöhnlich die Abriebsfestigkeit und die Walzenverarbeitbarkeit, obwohl sich die Nasshaftungseigenschaft durch die Effekte des Zugebens von Aluminiumhydroxid verbessert. Daher ist es schwierig, eine ausgewogene Verbesserung dieser Merkmale zu erreichen. Die Gummizusammensetzung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält Aluminiumhydroxid mit einem mittleren Teilchendurchmesser und einer Stickstoffadsorptionsspezifischen Oberfläche, die jeweils auf spezifische vorherbestimmte Werte eingestellt sind, sowie Nass-Siliciumoxid, und ist durch Kneten einer Gummikomponente und des teilchenförmigen Aluminiumhydroxids bei einer vorherbestimmten Auslasstemperatur erhalten. Dadurch werden die obigen ausgewogenen Effekte (1) bis (3) gezeigt, um die Nasshaftungsfunktion signifikant zu verbessern und exzellente Abriebsfestigkeit und Walzenverarbeitbarkeit zu erreichen, wodurch die Funktionsausgewogenheit dieser Merkmale signifikant verbessert wird.
Die Gummizusammensetzung für Reifen, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, ist nicht spezifisch beschränkt, solange sie eine Gummikomponente, Aluminiumhydroxid mit einem mittleren Teilchendurchmesser und einer Stickstoffadsorptions-spezifischen Oberfläche, die jeweils auf spezifische vorherbestimmte Werte eingestellt sind, zusammen mit Nass-Siliciumoxid enthält, und durch ein Verfahren zum Kneten zumindest einer Gummikomponente und des teilchenförmigen Aluminiumhydroxids bei einer vorherbestimmten Auslasstemperatur erhalten ist. Zum Beispiel wird die Gummizusammensetzung bevorzugt durch ein Verfahren erhalten, das einen Grundknetschritt (base kneading step) zum Kneten einer Gummizusammensetzung, des zuvor genannten teilchenförmigen Aluminiumhydroxids und von Nass-Siliciumoxid bei 150°C oder höher; und einen Fertigstellungsknetschritt (finish kneading step) zum Kneten eines Vulkanisierungsbeschleunigers und des gekneteten Materials, das in dem Grundknetschritt erhalten wird, beinhaltet.
Eine Gummikomponente ist nicht auf einen spezifischen Typ beschränkt. Beispiele beinhalten Isoprengummis, wie etwa Naturgummi (NR) und Isoprengummi (IR), und Diengummis wie etwa Butadiengummi (BR), Styrol-Butadiengummi (SBR), Styrol-Isopren-Butadiengummi (SIBR), Chloroprengummi (CR) und Acrylonitril-Butadiengummi (NBR). Unter diesen sind Isoprengummis BR und SBR bevorzugt, weil exzellente Beständigkeit (durability) erhalten wird, während exzellente Steuerungsstabilität, Brennstoffeffizienz und Zerreißdehnung (elongation at break) gewährleistet werden. Die Verwendung von sowohl BR als auch SBR ist für Sommerreifen bevorzugt, und die Verwendung von sowohl BR als auch Isoprengummi ist für Winterreifen (studless tires) bevorzugt, weil auch die Funktion auf Eis wichtig ist.
Bezüglich eines BR, ist dieser nicht spezifisch beschränkt. Beispiele sind solche, die in der Reifenindustrie allgemein verwendet werden: BR mit einem hohen cis-Gehalt, BR, das das Kristall von 1,2-syndiotaktischem Polybutadien enthält (SPB), BR, der unter Verwendung eines Seltenerden-Element-basierten Katalysators und dergleichen synthetisiert wird. Unter diesen sind Seltenerden BRs bevorzugt, weil exzellente Beständigkeit erhalten wird, während exzellente Steuerungsstabilität, Brennstoffeffizienz und Zerreißdehnung gewährleistet werden.
Bezüglich Seltenerden BRs werden bekannte Arten verwendet: zum Beispiel solche, die unter Verwendung eines Seltenerden-Element-basierten Katalysators synthetisiert werden (Katalysatoren, die eine Lanthanoidserien-Seltenerden-Verbindung, Organoaluminiumverbindung, Aluminoxan, eine Verbindung, die ein Halogen enthält, und eine Lewisbase, wie benötigt, enthalten). Insbesondere ist ein Nd-basierter BR bevorzugt, der unter Verwendung eines Neodym-basierten Katalysators synthetisiert wird.
Bezüglich Isopren-Naturgummis können solche verwendet werden, die allgemein in der Reifenindustrie verwendet werden, wie etwa SIR 20, RSS
, TSR 20 und dergleichen. Es können auch IRs verwendet werden, die allgemein in der Reifenindustrie verwendet werden, wie etwa IR 2200 und dergleichen. SBRs sind nicht auf irgendeinen spezifischen Typ beschränkt. Zum Beispiel können ein Emulsions-polymerisierter SBR (E-SBR), ein Lösungspolymerisierter SBR (S-SBR), ein modifizierter SBR zum Kombinieren mit Siliciumoxid, welcher durch eine Verbindung modifiziert ist, die zum Interkalieren mit Siliciumoxid fähig ist, und dergleichen verwendet werden. Insbesondere ist ein modifizierter SBR zum Kombinieren mit Siliciumoxid bevorzugt, da er wegen seiner intensiven Interaktion mit Siliciumoxid eine exzellente Fähigkeit zum Dispergieren von Siliciumoxid aufweist, und die Brennstoffeffizienz und Abriebsfestigkeit sind entsprechend verbessert.
Beispiele eines modifizierten SBR zum Kombinieren mit Siliciumoxid sind bekannte Typen, wie etwa SBRs, in welchen ein Polymerende oder eine Polymerhauptkette durch verschiedene Modifizierungsmittel modifiziert ist: zum Beispiel modifizierte SBRs, die in den offengelegten japanischen Patenten mit den Publikationsnummern 2010-077412, 2006-274010, 2009-227858, 2006-306962, 2009-275178 beschrieben sind und dergleichen. Ein bevorzugtes Beispiel ist ein modifizierter SBR, der durch eine Reaktion mit einem Modifizierungsmittel erhalten ist, das durch die untere allgemeine Formel (1) dargestellt wird, und das einen Mw von 1,0 × 10⁵ bis 2,5 × 10⁶ aufweist. [Chemikalie 1]
(in der Formel indiziert "n" eine ganze Zahl von 1 bis 10, "R" indiziert eine zweiwertige Kohlenwasserstoffgruppe (wie etwa -CH₂-), R¹, R² und R³ indizieren jeweils unabhängig eine Hydrocarbylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder eine Hydrocarbyloxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, wobei zumindest eines aus R¹, R² und R³ eine Hydrocarbyloxygruppe ist, und "A" indiziert eine funktionelle Gruppe mit einem Stickstoffatom).
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Menge an konjugiertem Styrol eines modifizierten SBR zum Kombinieren mit Siliciumoxid bevorzugt 25 Massen-% oder mehr, stärker bevorzugt 27 Massen-% oder mehr. Falls die Menge weniger als 25 Massen-% ist, gibt es die Tendenz, dass sich die Nasshaftungsfunktion verringert. Auch ist die Menge an konjugiertem Styrol bevorzugt 50 Massen-% oder weniger, bevorzugt 45 Massen-% oder weniger, noch stärker bevorzugt 40 Massen-% oder weniger. Fall die Menge 50 Massen-% übersteigt, kann sich eine Brennstoffeffizienz 1verringern. Die Menge an Styrol wird durch H-NMR Messung erhalten.
Bezüglich Aluminiumhydroxid mit einem mittleren Teilchendurchmesser und einer Stickstoffadsorptions-spezifischen Oberfläche, die jeweils auf spezifische vorherbestimmte Werte eingestellt sind, wird der mittlere Teilchendurchmesser des Aluminiumhydroxids auf 1,5 µm oder niedriger, bevorzugt auf 0,69 µm oder niedriger, stärker bevorzugt auf 0,6 µm oder niedriger eingestellt. Der mittlere Teilchendurchmesser wird auf 0,2 µm oder größer, stärker bevorzugt auf 0,25 µm oder größer, und noch stärker bevorzugt auf 0,4 µm oder größer eingestellt. Falls der mittlere Teilchendurchmesser 1,5 µm übersteigt, können sich die Abriebsfestigkeit und die Nasshaftungsfunktion verringern, und falls er kleiner als 0,2 µm ist, kann sich die Walzenverarbeitbarkeit erniedrigen. Der mittlere Teilchendurchmesser von Aluminiumhydroxid ist ein zahlengemittelter Teilchendurchmesser und wird durch Verwendung eines Transmissionselektronenmikroskops gemessen.
Die Stickstoffadsorptions-spezifische Oberfläche (N₂SA) des Aluminiumhydroxids ist auf 3 bis 60 m²/g eingestellt. Falls sie außerhalb solch eines Bereichs ist, können sich die Abriebsfestigkeit und die Nasshaftungsfunktion verschlechtern. Die Untergrenze der N₂SA ist bevorzugt 6 m²/g oder größer, stärker bevorzugt 12 m²/g oder größer, und die Obergrenze ist bevorzugt 50 m²/g oder weniger, stärker bevorzugt 40 m²/g oder weniger, und noch stärker bevorzugt 20 m²/g oder weniger. Die N₂SA von Aluminiumhydroxid ist ein Wert, der durch ein BET-Verfahren gemäß ASTM D3037-81 gemessen wird.
Unter den Gesichtspunkten des Gewährleistens der Abriebsfestigkeit und der Nasshaftungsfunktion eines Reifens, während des Unterdrückens von Metallabrieb von einem Banbury-Mischers und einer Extrusionsausrüstung, ist die Mohs-Härte des Aluminiumhydroxids im Rohmaterial-Zustand bevorzugt 1 bis 8, stärker bevorzugt 2 bis 7. Mohs-Härte ist eine der mechanischen Eigenschaften eines Materials und ist ein Messverfahren, das in der Mineralindustrie weitverbreitete Verwendung findet. Wenn die Härte eines Materials (wie etwa Aluminiumhydroxid) gemessen wird, wird das Material unter Verwendung eines Referenzmaterials gerieben, und der Reibungsverschleiß, falls vorhanden, wird untersucht, um seine Mohs-Härte zu bestimmen. Auf der Mohs-Härteskala weist Diamant, welcher an der Spitze der Skala steht, eine Härte von 10 auf. Die Mohs-Härte von Aluminiumhydroxid erhöht sich, wenn es zu Aluminiumoxid umgewandelt wird, und ist größer als die von Siliciumoxid. Demgemäß übersteigt seine Härte die eines Straßenoberflächensteins und dadurch werden exzellente Abriebsfestigkeit und Nasshaftungsfunktion erreicht.
Als das Aluminiumhydroxid können kommerziell erhältliche Produkte mit Eigenschaften, wie etwa den zuvor genannten mittleren Teilchendurchmesser und einer N₂SA, verwendet werden. Auch ist ein Produkt verfügbar, das durch Mahlen von Aluminiumhydroxid oder dergleichen angefertigt wird, um Teilchen mit den zuvor genannten Eigenschaften zu erhalten. Wenn ein Mahlprozess ausgeführt wird, können bekannte Verfahren wie folgt angewandt werden: Nassmahlen und Trockenmahlen (Strahlmühle, Strömungs-Strahlmühle, Gegenstrahlmühle, Contraplex und dergleichen). Abhängig von den Erfordernissen kann Fraktionierung von Teilchen durch Membranfilterverfahren ausgeführt werden, die weit verbreitete Verwendung im medizinischen und biochemischen technischen Gebiet finden, und Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser und einer N₂SA, die jeweils spezifische Werte aufweisen, werden für die Verwendung als ein Additiv eines Gummis ausgewählt.
Bezüglich des Nass-Siliciumoxids in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die N₂SA des Nass-Siliciumoxids bevorzugt 80 m²/g oder größer, stärker bevorzugt 110 m²/g oder größer, und noch stärker bevorzugt 150 m²/g oder größer. Zusätzlich ist die N₂SA bevorzugt 300 m²/g oder weniger, stärker bevorzugt 250 m²/g oder weniger, und noch stärker bevorzugt 200 m²/g oder weniger. Falls sie weniger als 80 m²/g ist, kann die Abriebsfestigkeit abnehmen und falls sie 300 m²/g übersteigt, kann sich die Walzenverarbeitbarkeit und die Brennstoffeffizienz verringern. Die N₂SA von Nass-Siliciumoxid wird durch das gleiche Verfahren gemessen, das zum Messen von Aluminiumhydroxid verwendet wird.
Die Gummizusammensetzung, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, kann auch andere Füllstoffmaterialien beinhalten, wie etwa Kohlenstoffschwarz zusätzlich zu Aluminiumhydroxid und Nass-Siliciumoxid, die zuvor genannten wurden. Zum Beispiel kann solches Füllstoffmaterial in dem oben genannten Grundknetschritt kombiniert werden. Kohlenstoffschwarz ist nicht auf eine spezifische Art beschränkt, aber teilchenförmiges Kohlenstoffschwarz ist bevorzugt, da sich die Effekte gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dadurch besser zeigen.
Die N₂SA von Kohlenstoffschwarz ist bevorzugt 80 m²/g oder größer, stärker bevorzugt 100 m²/g oder größer. Zusätzlich ist die N₂SA bevorzugt 200 m²/g oder weniger, stärker bevorzugt 180 m²/g oder weniger. Falls sie innerhalb solch eines Bereichs ist, zeigen sich die Effekte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besser. Die N₂SA von Kohlenstoffschwarz wird durch das Verfahren "A", das in JIS K6217 spezifiziert ist, gemessen.
Wenn Nass-Siliciumoxid in dem Grundknetschritt geknetet wird, kann gleichzeitig ein Silankupplungsmittel zugegeben werden. Zum Beispiel wird bevorzugt ein Silankupplungsmittel verwendet, das durch die untere Formel (I) dargestellt wird. Durch Kombinieren eines Silankupplungsmittels, das durch die untere Formel (I) dargestellt wird, zusammen mit dem zuvor genannten konjugierten Dienpolymer und Siliciumoxid, wird das Siliciumoxid gut dispergiert, wodurch die Nasshaftungsfunktion und die Abriebsfestigkeit signifikant verbessert werden. Auch, da das Silankupplungsmittel, das durch die untere Formel (I) dargestellt wird, weniger anfällig dafür ist, ein Anvulkanisieren zu verursachen, wird das geknetete Material während des Herstellens bei hoher Temperatur ausgelassen. (C_pH_2p+₁O)₃Si – C_qH_2q – S – CO – C_kH_2k+1 (I) (in der obigen Formel ist "p" eine ganze Zahl von 1 bis 3, "q" ist eine ganze Zahl von 1 bis 5, und "k" ist eine ganze Zahl von 5 bis 12)
Obwohl "p" auf eine ganze Zahl von 1 bis 3 einzustellen ist, ist 2 bevorzugt. Falls "p" 4 oder größer ist, gibt es die Tendenz, dass sich die Kupplungsreaktionen verlangsamen.
Obwohl "q" auf eine ganze Zahl von 1 bis 5 einzustellen ist, ist 2 bis 4 bevorzugt und 3 ist stärker bevorzugt. Falls "q" gleich 0 oder nicht geringer als 6 ist, gibt es die Tendenz, dass die Synthese schwerlich voranschreitet.
Obwohl "k" auf eine ganze Zahl von 5 bis 12 einzustellen ist, ist 5 bis 10 bevorzugt, 6 bis 8 stärker bevorzugt, und 7 ist am stärksten bevorzugt.
Beispiele eines Silankupplungsmittels, das durch die obige Formel (I) dargestellt wird, sind NXT, hergestellt von Momentive Performance Materials, Ltd., und dergleichen. Das Silankupplungsmittel, das durch die obige Formel (I) dargestellt wird, kann alleine oder in Kombination mit anderen Silankupplungsmitteln verwendet werden, wie etwa NXT-Z45, hergestellt von Momentive Performance Materials, Ltd., Si69 und Si75, hergestellt von Evonik-Degussa GmbH, und dergleichen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Weichmacher zugegeben werden und solch ein Weichmacher kann in dem Grundknetschritt kombiniert werden. Beispiele von Weichmachern sind Prozessöle und Harze, wie etwa ein C5 Petroleumharz, C9 Petroleumharz, Terpenharz, Cumaron-Indolharz, aromatische Vinylpolymere und dergleichen. Unter diesen sind Terpenharz, Prozessöl, Cumaron-Indolharz und aromatisches Vinylpolymer besonders bevorzugt. Ein aromatisches Vinylpolymer ist besonders bevorzugt für die Verwendung in Sommerreifen bevorzugt, und Terpenharz und Cumaron-Indolharz sind besonders für Winterreifen bevorzugt.
Beispiele von Prozessölen sind paraffinisches Prozessöl, aromatisches Prozessöl, naphthenisches Prozessöl und dergleichen. Solche Prozessöle sind bei Raumtemperatur (20°C) im Allgemeinen in einem flüssigen Zustand.
Beispiele von Terpen-basierten Harzen sind Terpenharze und Terpenphenolharze und dergleichen. Der Erweichungspunkt von Terpenharzen ist bevorzugt 51 bis 140°C, stärker bevorzugt 90 bis 130°C.
Cumaron-Indolharze enthalten Cumaron und Indol als Monomerkomponenten, die das Harzgerüst (Hauptkette) bilden. Zusätzlich zu Cumaron und Indol sind Monomerkomponenten, die in dem Gerüst beinhaltet sind, Styrol, α-Methylstyrol, Methylindol, Vinyltoluol und dergleichen. Hier ist der Erweichungspunkt eines Cumaron-Indolharzes bevorzugt niedriger als 51°C, stärker bevorzugt –10 bis 30°C.
Bezüglich eines aromatischen Vinylpolymers werden Styrol und α-Methylstyrol als ein aromatisches Vinylmonomer (Einheit) verwendet. Entweder kann ein Homopolymer von jedem Monomer oder ein Copolymer beider Monomere verwendet werden. Ein Homopolymer von α-Methylstyrol oder Styrol oder ein Copolymer von α-Methylstyrol und Styrol ist als das aromatische Vinylpolymer bevorzugt, da solch ein Polymer ökonomisch und einfach herzustellen ist und exzellent in der Nassschleuderfunktion ist. Ein Copolymer von α-Methylstyrol und Styrol oder ein Homopolymer von Styrol ist stärker bevorzugt. Der Erweichungspunkt eines aromatischen Vinylpolymers ist bevorzugt 51 bis 140°C, stärker bevorzugt 80 bis 130°C. Der Erweichungspunkt ist ein Erweichungspunkt, der gemäß JIS K 6220-1: 2001 unter Verwendung eines Ring- und Kugelweichungspunkttesters gemessen wird, und wird als die Temperatur festgelegt, wenn die Kugel fallengelassen wird.
Zusätzlich zu den zuvor genannten Komponenten kann eine Gummizusammensetzung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auch Additive kombinieren, die, wie benötigt, in der Reifenindustrie allgemein verwendet werden, wie etwa Wachs, Zinkoxid, Anti-Aging Mittel und dergleichen. Solche Materialien können zum Beispiel in dem Grundknetschritt geknetet werden.
Der Grundknetschritt zum Kneten der Gummikomponente, von Aluminiumhydroxid, von Nass-Siliciumoxid und dergleichen wird durch Kneten dieser Komponenten unter Verwendung einer Knetmaschine ausgeführt. Als eine Knetmaschine kann eine konventionelle Art, zum Beispiel ein Banbury-Mischer, ein Kneter, eine Offenwalze (open roll) oder dergleichen verwendet werden.
In dem Grundknetschritt und dergleichen, in welchem zumindest die Gummikomponente und Aluminiumhydroxid geknetet werden (falls der Grundknetschritt zum Beispiel in einem Einzelschritt ausgeführt wird, indiziert das den Einzelknetschritt; und falls der Grundknetschritt, wie später beschrieben, in mehrere Schritte aufgeteilt wird, indiziert er den Knetschritt, in welchem Aluminiumhydroxid in eine Gummikomponente zugegeben wird und beide geknetet werden), wird die Auslasstemperatur auf 150°C oder höher, bevorzugt auf 155°C oder höher, stärker bevorzugt auf 160°C oder höher, noch stärker bevorzugt auf 165°C oder höher und besonders bevorzugt auf 170°C oder höher eingestellt. Da der endotherme Peak der Pyrolysestarttemperatur von Aluminiumhydroxid (DSC endotherme Starttemperatur) 220 bis 350°C ist, wandelt sich das Aluminiumhydroxid geeignet in Aluminiumoxid um, wenn die Auslasstemperatur in den obigen Bereich eingestellt wird. Demgemäß werden die oben beschriebenen Effekte (1) bis (3) in einer gut ausgeglichenen Art und Weise erreicht, und die Nasshaftungsfunktion wird signifikant verbessert. Falls die Auslasstemperatur auf niedriger als 150°C eingestellt wird, wird die Menge an Aluminiumhydroxid in der Gummizusammensetzung, die sich in Aluminiumoxid umwandelt, niedrig sein, was es wahrscheinlich macht, dass sich die Nasshaftungsfunktion verringert. Andererseits ist die Obergrenze der Auslasstemperatur nicht spezifisch beschränkt, und sie wird geeignet in einem Bereich eingestellt, der kein Anvulkanisieren verursacht, sodass eine gewünschte Funktion erreicht wird. Die Auslasstemperatur ist bevorzugt auf 190°C oder niedriger, stärker bevorzugt auf 185°C oder niedriger einzustellen.
Der Grundknetschritt ist nicht spezifisch beschränkt, solange die Gummikomponente, Aluminiumhydroxid und andere geknetet werden. Zusätzlich zu einem Verfahren zum Ausführen eines Grundknetschritts in einem Schritt, kann ein Grundknetschritt in mehrere Schritt aufgeteilt werden, wie etwa einen X-Knet-Schritt zum Kneten der Gummikomponente, der Hälfte des Siliciumoxids und der Hälfte des Silankupplungsmittels; einen Y-Knet-Schritt zum Kneten des in dem X-Knet-Schritt erhaltenen Materials, des verbleibenden Siliciumoxids, Kohlenstoffschwarz, des verbleibenden Silankupplungsmittels, anderer Komponenten, mit Ausnahme von Schwefel und einem Vulkanisationsbeschleuniger; und einen Z-Knet-Schritt zum Wiederkneten des in dem Y-Knet-Schritt erhaltenen gekneteten Materials. In solch einem Verfahren kann das Timing zum Kneten des Aluminiumhydroxids in einem aus den X-Knet-, Y-Knet- und Z-Knet-Schritten ausgewählt werden.
Nach dem obigen Grundknetschritt wird ein Fertigstellungsknetschritt (bei zum Beispiel einer Auslasstemperatur von 80 bis 110°C) unter Verwendung der gleichen Knetmaschine ausgeführt durch Zugeben von Komponenten – zum Beispiel einem Vulkanisierungsmittel, wie etwa Schwefel, einem Vulkanisierungsbeschleuniger oder dergleichen – in das oben erhaltene geknetete Material 1, und durch weiteres Ausführen eines Vulkanisierungsschritts für Vulkanisierungsreaktionen auf das geknetete Material 2 (unvulkanisierte Gummizusammensetzung) bei 130 bis 190°C für 5 bis 30 Minuten. Demgemäß wird eine Gummizusammensetzung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt.
In der Gummizusammensetzung, die durch das obige Herstellungsverfahren oder dergleichen erhalten wird, ist die Menge an Diengummi, die in 100 Massen-% der Gummikomponente zu kombinieren ist, unter dem Gesichtspunkt des Erreichens exzellenter Effekte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bevorzugt 30 Massen-% oder größer, stärker bevorzugt 70 Massen-% oder größer, noch stärker bevorzugt 80 Massen-% oder größer. Die Menge kann 100 Massen-% sein.
Insbesondere wenn eine Gummizusammensetzung für Sommerreifen BR enthält, ist die Menge an BR, die in 100 Massen-% der Gummikomponente zu kombinieren ist, bevorzugt 10 Massen-% oder größer, stärker bevorzugt 20 Massen-% oder größer. Die Menge ist bevorzugt 80% oder weniger, stärker bevorzugt 75% oder weniger und noch stärker bevorzugt 70 Massen-% oder weniger. Falls die Menge 80 Massen-% übersteigt, kann sich die Zerspannungsfunktion (chipping performance) und Nasshaftungsfunktion verringern. Wenn das Ziel eine Supertrockenhaftungsfunktion ist, ist das Kombinieren von SBR und NR bevorzugt. Kombinieren von BR ist optional.
Um eine Gummizusammensetzung für Sommerreifen herzustellen, ist die Menge an SBR, die in 100 Massen-% der Gummikomponente zu kombinieren ist, bevorzugt 10 Massen-% oder größer, stärker bevorzugt 20 Massen-% oder größer und noch stärker bevorzugt 30 Massen-% oder größer. Die Obergrenze der Menge ist nicht besonders beschränkt. Sie kann 100 Massen-% sein, aber 90 Massen-% oder weniger ist bevorzugt. Falls die Menge weniger als 10 Massen-% ist, kann sich die Haftungsfunktion verschlechtern und es kann schwierig werden, ein Reversionsphänomen zu verhindern.
Währenddessen ist, um eine Gummizusammensetzung für Winterreifen herzustellen, die Menge an BR, das in 100 Massen-% der Gummikomponente zu kombinieren ist, bevorzugt 30 Massen-% oder größer, stärker bevorzugt 40 Massen-% oder größer und noch stärker bevorzugt 50 Massen-% oder größer. Die Menge ist bevorzugt 90 Massen-% oder weniger, stärker bevorzugt 80 Massen-% oder weniger und noch stärker bevorzugt 70 Massen-% oder weniger. Falls die Menge weniger als 30 Massen-% ist, können sich die Niedrigtemperaturfunktionen (Funktion auf Eis, Nasshaftungsfunktion) verringern, und falls die Menge 90 Massen-% übersteigt, können sich die Trockenhaftungsfunktion und die Walzenverarbeitbarkeit verringern.
Um eine Gummizusammensetzung für Winterreifen herzustellen, ist die Menge an Isoprengummi, die in 100 Massen-% der Gummikomponente zu kombinieren ist, bevorzugt 10 Massen-% oder größer, stärker bevorzugt 20 Massen-% oder größer und noch stärker bevorzugt 30 Massen-% oder größer. Die Menge ist bevorzugt 80 Massen-% oder weniger, stärker bevorzugt 70 Massen-% oder weniger und noch stärker bevorzugt 60 Massen-% oder weniger. Falls die Menge weniger als 10 Massen-% ist, können sich die Trockenhaftungsfunktion und die Walzenverarbeitbarkeit verringern, und falls die Menge 80% übersteigt, können sich die Niedrigtemperaturfunktionen (Funktion auf Eis, Nasshaftungsfunktion) verringern.
In einer Gummizusammensetzung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die durch das obige Verfahren oder dergleichen erhalten wird, ist die Menge des zuvor genannten Aluminiumhydroxids auf nicht weniger als 1 Massenteil, bevorzugt nicht weniger als 3 Massenteile, stärker bevorzugt nicht weniger als 5 Massenteile, basierend auf 100 Massenteilen der Gummikomponente, eingestellt. Falls die Menge weniger als 1 Massenteil ist, kann keine ausreichende Nasshaftungsfunktion erreicht werden. Zusätzlich ist die Menge bevorzugt nicht größer als 60 Massenteile, stärker bevorzugt nicht größer als 50 Massenteile, noch stärker bevorzugt nicht größer als 30 Massenteile und noch stärker bevorzugt nicht größer als 20 Massenteile. Falls die Menge 60 Massenteile übersteigt, kann sich die Abriebsfestigkeit verschlechtern bis zu dem Punkt, dass kein anderes Mischungsmittel den niedrigen Widerstand kompensieren kann.
Basierend auf 100 Massenteilen der Gummikomponente ist die Menge des zuvor genannten Nass-Siliciumoxids bevorzugt nicht weniger als 15 Massenteile, stärker bevorzugt nicht weniger als 20 Massenteile, noch stärker bevorzugt nicht weniger als 40 Massenteile. Falls die Menge weniger als 15 Massenteile ist, können keine ausreichende Abriebsfestigkeit und Nasshaftungsfunktion erreicht werden. Zusätzlich ist die Menge bevorzugt nicht größer als 130 Massenteile, stärker bevorzugt nicht größer als 110 Massenteile und noch stärker bevorzugt nicht größer als 100 Massenteile. Falls die Menge 130 Massenteile übersteigt, kann die Brennstoffeffizienz abnehmen.
Wenn Kohlenstoffschwarz zugegeben wird, ist die Gesamtmenge des obigen Siliciumoxids und von Kohlenstoffschwarz bevorzugt 30 bis 180 Massenteile, stärker bevorzugt 45 bis 135 Massenteile, basierend auf 100 Massenteilen der Gummikomponente. Insbesondere für eine Gummizusammensetzung für Sommerreifen ist die zu kombinierende Gesamtmenge bevorzugt 50 bis 160 Massenteile, stärker bevorzugt 65 bis 130 Massenteile, basierend auf 100 Massenteilen der Gummikomponente. Andererseits, um Winterreifen herzustellen, ist die Menge an zu kombinierendem Siliciumoxid bevorzugt 25 bis 140 Massenteile, stärker bevorzugt 50 bis 110 Massenteile, basierend auf 100 Massenteilen der Gummikomponente.
Die Menge des Silankupplungsmittels, das durch die obige Formel (I) dargestellt wird, ist bevorzugt nicht weniger als 0,1 Massenteil, stärker bevorzugt nicht weniger als 2 Massenteile, noch stärker bevorzugt nicht weniger als 4 Massenteile, basierend auf 100 Massenteilen des Nass-Siliciumoxids. Falls die Menge weniger als 0,1 Massenteile ist, ist es schwierig, Siliciumoxid ausreichend zu dispergieren oder zu verhindern, dass Siliciumoxid reaggregiert, wodurch sich die Brennstoffeffizienz, Verarbeitbarkeit und Abriebsfestigkeit verringern. Zusätzlich ist die Menge bevorzugt nicht größer als 20 Massenteile, stärker bevorzugt nicht größer als 16 Massenteile, und noch stärker bevorzugt nicht größer als 12 Massenteile. Falls die Menge 20 Massenteile übersteigt, gibt es eine Tendenz, dass sich die Effekte, die zu einem Anstieg in den Kosten korrespondieren, nicht erreicht werden. Überdies verursacht die exzessive Menge, dass sich unreagiertes Kupplungsmittel auf der Rolloberfläche akkumuliert.
In einer Gummizusammensetzung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die durch das obige Verfahren oder dergleichen erhalten wird, ist die Menge an Prozessöl bevorzugt 1 bis 40 Massenteile, stärker bevorzugt 2 bis 32 Massenteile, noch stärker bevorzugt 7 bis 20 Massenteile, basierend auf 100 Massenteilen der Gummikomponente. Die Menge an Harz ist bevorzugt 1 bis 50 Massenteile, stärker bevorzugt 2 bis 40 Massenteile, basierend auf 100 Massenteilen der Gummikomponente.
In einer Gummizusammensetzung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfüllen die Menge an Prozessöl, das bei Raumtemperatur flüssig ist, die Menge an Harz mit einem Erweichungspunkt, der niedriger als 51°C ist, und die Menge an Harz mit einem Erweichungspunkt von 51 bis 140°C bevorzugt die untere Formel. 1,0 × (Menge an Prozessöl, das bei Raumtemperatur flüssig ist) + 0,6 × (Menge an Harz, das einen Erweichungspunkt von weniger als 51°C aufweist) + 0,4 × (Menge an Harz, das einen Erweichungspunkt von 51 bis 140°C aufweist) ≤ 35 (In der obigen Formel indizieren die entsprechenden Mengen an Prozessöl und Harzen Massenteile basierend auf 100 Massenteilen der Gummikomponente).
Und zwar werden in dem Aluminiumhydroxid die Umwandlung in Aluminiumoxid und die Konjugation mit Siliciumoxid erleichtert, wenn der Wert des aktuellen Erweichungseffekts durch "1,0 × (Menge an Prozessöl, das bei Raumtemperatur flüssig ist) + 0,6 × (Menge an Harz, das einen Erweichungspunkt von weniger als 51°C aufweist) + 0,4 × (Menge an Harz, das einen Erweichungspunkt von 51 bis 140°C aufweist)" erhalten wird, das heißt, wenn der tatsächliche Erweichungseffektwert, der den Grad eines Erweichungseffekts reflektiert, der durch Berücksichtigen nicht nur der Menge des Erweichungsmittels, sondern auch des Prozessöls und des Erweichungspunkts des Harzes erhalten wird, 35 oder niedriger ist.
Eine Gummizusammensetzung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfüllt bevorzugt ferner die folgende Formel: (Gesamtmenge an Nass-Siliciumoxid und Kohlenstoffschwarz/[1,0 × (Menge an Prozessöl, das bei Raumtemperatur flüssig ist) + 0,6 × (Menge an Harz, das einen Erweichungspunkt von weniger als 51°C aufweist) + 0,4 × (Menge an Harz, das einen Erweichungspunkt von 51 bis 140°C aufweist)] ≥ 2,0
Die Mooney-Viskosität ML₍₁₊₄₎ bei 130°C einer Gummizusammensetzung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist bevorzugt 50 oder größer, stärker bevorzugt 52 bis 90. Falls innerhalb solch eines Bereichs eingestellt, zeigen sich die Effekte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vollständig. Die Mooney-Viskosität ist der Wert bei 130°C, der gemäß JIS K6300-1 gemessen wird.
Eine Gummizusammensetzung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann für jedes Element eines Reifens verwendet werden und ist besonders geeignet, wenn sie für ein Profil verwendet wird.
Ein Luftreifen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Verwendung der obigen Gummizusammensetzung durch ein reguläres Verfahren hergestellt. Und zwar wird, vor einer Vulkanisierungsbehandlung, eine Gummizusammensetzung mit, wie benötigt, verschiedenen darin kombinierten Additiven durch Extrusion in die Form eines Reifenprofils verarbeitet, in einer Reifenformmaschine geformt, und ferner mit anderen Reifenteilen laminiert, um einen unvulkanisierten Reifen herzustellen. Dann werden in einer Vulkanisierungsvorrichtung Wärme und Druck auf den unvulkanisierten Reifen angewandt. Demgemäß wird ein Luftreifen erhalten.
Ein Luftreifen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist geeignet als ein Reifen für PKWs, große PKWs und große SUVs, und als Schwerlastreifen für LKWs und Busse und als Reifen für leichte LKWs. Solche Reifen sind auch als Sommerreifen oder Winterreifen verwendbar.
[BEISPIELE]
Die vorliegende Erfindung wird im Detail gemäß den Beispielen beschrieben. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt.
<Herstellung eines terminalen Modifizierers>
Unter einer Stickstoffatmosphäre wurden 23,6 g 3-(N,N-Dimethylamino)-propyltrimethoxysilan (hergestellt von AZmax Co., Ltd.) in einen 100 ml Messkolben gegeben, und wasserfreies Hexan (hergestellt von Kanto Kagaku Co., Inc.) wurde ferner zu einer Gesamtmenge von 100 ml zugegeben.
<Herstellungsbeispiel 1 von Copolymer>
In einem druckresistenten Kessel, der vollständig mit Stickstoff substituiert ist, wurden 18 l n-Hexan, 740 g Styrol (hergestellt von Kanto Kagaku), 1260 g Butadien und 10 mmol Tetramethylethylendiamin zugegeben und die Temperatur wurde auf 40°C erhöht. Als Nächstes wurden 10 ml Butyllithium zugegeben und die Temperatur wurde auf 50°C erhöht und die Mischung wurde für 3 Stunden gerührt. Als Nächstes, nachdem 11 ml des obigen terminalen Modifizierers zugegeben wurden, wurde die Mischung für 30 Minuten gerührt. Als Nächstes wurden 15 ml Methanol und 0,1 g 2,6-tert-Butyl-p-Cresol zu der Reaktionslösung zugegeben, die Reaktionslösung wurde in einen Edelstahlkessel, der 18 l Methanol enthält, gegeben, und das Aggregat wurde gesammelt. Das erhaltene Aggregat wurde für 24 Stunden unter reduziertem Druck getrocknet und modifizierter SBR wurde erhalten. Sein Mw war 270.000, der Vinylgehalt war 56% und der Styrolgehalt war 37 Massen-%.
Das Mw, der Vinylgehalt und der Styrolgehalt des erhaltenen modifizierten SBR wurden durch die folgenden Verfahren analysiert.
<Messung von gewichtsgemitteltem Molekulargewicht (Mw)>
Das gewichtsgemittelte Molekulargewicht "Mw" des modifizierten SBR wurde basierend auf dem Wert erhalten, der durch die Verwendung von Gelpermeationschromatographie (GPC) (GPC-8000 Serie, hergestellt von Tosoh Corporation, Detektionsvorrichtung: Refraktionsindex-detektor, Säule: TSKgel SuperMaltpore HZ-M, hergestellt von Tosoh) gemessen wurde und bezüglich Standardpolystyrol umgerechnet.
<Messung des Vinylgehalts und Styrolgehalts>
Unter Verwendung einer Vorrichtung von JNM-ECA Serien, hergestellt von JEOL Ltd., wurden die Strukturen des modifizierten SBR identifiziert. Von den
Messergebnissen wurden der Vinylgehalt und der Styrolgehalt in dem modifizierten SBR gemessen.
Verschiedene Chemikalien, die in den Beispielen und Vergleichsbeispielen verwendet werden, werden alle im Folgenden beschrieben.
NR: TSR 20
BR: CB 25, hergestellt von Lanxess (hoch-cis BR, synthetisiert durch einen Ndbasierten Katalysator, Tg: –110°C)
SBR: modifizierter SBR, angefertigt im Copolymerherstellungsbeispiel 1
Kohlenstoffschwarz 1: HP 160, hergestellt von Columbian Carbon Company (N₂SA: 165 m²/g)
Kohlenstoffschwarz 2: Show Black N220, hergestellt von Cabot Japan K.K. (N₂SA: 111 m²/g)
Siliciumoxid 1: Z115Gr, hergestellt von Rhodia Japan (N₂SA: 115 m²/g)
Siliciumoxid 2: ULTRASIL VN3, hergestellt von Evonik Industries (N₂SA: 175 m²/g)
Aluminiumoxid: 60P1, hergestellt von Sumitomo Chemical Co., Ltd. (mittlerer
Teilchendurchmesser: 0.03 μm, N₂SA: 61 m²/g, Mohs-Härte: 9)
Aluminiumhydroxid 1: trockenes Grundprodukt von ATH #B (mittlerer
Teilchendurchmesser: 0.15 μm, N₂SA: 61 m²/g, Mohs-Härte: 3, Mohs-Härte von Polylysat (Aluminiumoxid): 9)
Aluminiumhydroxid 2: trockenes Grundprodukt von ATH #B (mittlerer
Teilchendurchmesser: 0.21 μm, N₂SA: 55 m²/g, Mohs-Härte: 3, Mohs-Härte von Polylysat (Aluminiumoxid): 9)
Aluminiumhydroxid 3: trockenes Grundprodukt von ATH #B (mittlerer
Teilchendurchmesser: 0.25 μm, N₂SA: 45 m²/g, Mohs-Härte: 3, Mohs-Härte von Polylysat (Aluminiumoxid): 9)
Aluminiumhydroxid 4: trockenes Grundprodukt von ATH #B (mittlerer
Teilchendurchmesser: 0.4 μm, N₂SA: 34 m²/g, Mohs-Härte: 3, Mohs-Härte von Polylysat (Aluminiumoxid): 9)
Aluminiumhydroxid 5: ATH #B, hergestellt von Sumitomo Chemical (mittlerer
Teilchendurchmesser: 0.6 μm, N₂SA: 15 m²/g, Mohs-Härte: 3, Mohs-Härte von Polylysat (Aluminiumoxid): 9)
Aluminiumhydroxid 6: ATH #C, hergestellt von Sumitomo Chemical (mittlerer
Teilchendurchmesser: 0.8 μm, N₂SA: 7.0 m²/g, Mohs-Härte: 3, Mohs-Härte von Polylysat (Aluminiumoxid): 9)
Aluminiumhydroxid 7: C-301N, hergestellt von Sumitomo Chemical (mittlerer
Teilchendurchmesser: 1.0 μm, N₂SA: 4.0 m²/g, Mohs-Härte: 3, Mohs-Härte von Polylysat (Aluminiumoxid): 9)
Aluminiumhydroxid 8: C-303, hergestellt von Sumitomo Chemical (mittlerer
Teilchendurchmesser: 3.1 μm, N₂SA: 2.0 m²/g, Mohs-Härte: 3, Mohs-Härte von Polylysat (Aluminiumoxid): 9)
Aluminiumhydroxid 9: Fraktionierung von ATH #C, erhalten durch Membranfilterverfahren (mittlerer Teilchendurchmesser: 0.67 μm, N₂SA: 47 m²/g, Mohs-Härte: 3, Mohs-Härte von Polylysat (Aluminiumoxid): 9)
Harz 1: Sylvares SA 85, hergestellt von Arizona Chemical (Copolymer von α-Methylstyrol und Styrol, Erweichungspunkt: 85ºC, Mw: 1000)
Harz 2: YS Harz PX1150N, hergestellt von Yasuhara Chemical Co., Ltd. (Terpenharz (Pinenpolymer), Erweichungspunkt: 115ºC)
Harz 3: Sylvares TP115, hergestellt von Arizona Chemical (Terpenphenolharz, Erweichungspunkt: 115ºC)
Harz 4: Novares C10, hergestellt von Rutgers Chemicals (flüssiges Cumaron-Indolharz, Erweichungspunkt: 10ºC)
Öl 1: Diana Process PA32, hergestellt von The JX Nippon Oil & Energy Co. (Mineralöl)
Öl 2: Vivatec 500 (TDAE), hergestellt von H&R
Wachs: Ozoace-0355, hergestellt von Nippon Seiro Co., Ltd.
Anti-Aging Mittel 1: Antigen 6C, hergestellt von Sumitomo Chemical (N-(1,3-Dimethylbutyl)-N'-Phenyl-p-Phenylendiamin)
Anti-Aging Mittel 2: Nocrac 224, hergestellt von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd. (2,2,4-Trimethyl-1,2-Dihydroxyquinolinpolymer)
Stearinsäure: Stearinsäure "Tsubaki", hergestellt von NOF Corporation
Prozessadditiv: WB16, hergestellt von Struktol (gemischtes Produkt von Fettsäuremetallsalz (Fettsäurekalzium) und Fettsäureamid)
Zinkoxid: Ginrei R, hergestellt von Toho Zinc Co., Ltd. (mittlerer
Teilchendurchmesser: 0.29 μm, N₂SA: 4 m²/g)
Silankupplungsmittel 1: Si69, hergestellt von Evonik Industries
Silankupplungsmittel 2: Si75, hergestellt von Evonik Industries
Silankupplungsmittel 3: NXT, hergestellt von Momentive Performance Materials, Ltd. (ein Silankupplungsmittel, das durch die obige Formel (I) dargestellt wird, in welcher "p" = 2, "q" = 3 und "k" = 7)
Schwefel: HK-200-5, hergestellt von Hosoi Chemical K.K. (gepulverter Schwefel, der 5 Massen-% Öl enthält)
Vulkanisierungsbeschleuniger 1: Nocceler-NS-G, hergestellt von Ouchi Shinko Chemical Industrial (N-tert-Butyl-2-benzothiazolylsulfonamid)
Vulkanisierungsbeschleuniger 2: Nocceler-D, hergestellt von Ouchi Shinko Chemical Industrial (1,3-Diphenyl gu'anidine)
<Beispiele und Vergleichsbeispiele>
Gemäß der Typen und Mengen des zu kombinierenden Materials und der Knetbedingungen, die in Tabelle 1 für Sommerreifen bzw. in Tabelle 2 für Winterreifen gezeigt sind, wurden die Gummikomponente, die Hälfte des Siliciumoxid und die Hälfte des Silankupplungsmittels für 5 Minuten unter Verwendung eines Banbury-Mischers (X-Kneten) geknetet. Als Nächstes wurde das geknetete Material, das in dem obigen X-Kneten erhalten wurde, das verbleibende Siliciumoxid, alles von dem Kohlenstoffschwarze und das verbleibende Silankupplungsmittel geknetet, und andere Komponenten, mit Ausnahme von Schwefel und Vulkanisierungsbeschleuniger, wurden zugegeben und ferner für 5 Minuten geknetet (Y-Kneten). Dann wurde das geknetete Material, das in dem Y-Kneten erhalten wurde, erneut für 4 Minuten geknetet (Z-Kneten). Als Nächstes wurden Schwefel und ein Vulkanisierungsbeschleuniger zu dem erhaltenen gekneteten Material zugegeben und für 4 Minuten unter Verwendung einer offenen Walze (open roll) geknetet. Demgemäß wurde eine unvulkanisierte Gummizusammensetzung erhalten.
Die erhaltene unvulkanisierte Gummizusammensetzung wurde für 12 Minuten unter einer Bedingung von 170°C pressvulkanisiert, um eine vulkanisierte Gummizusammensetzung zu erhalten. Auch wurde die erhaltene unvulkanisierte Zusammensetzung in eine Profilform geformt, welche dann mit anderen Reifenteilen auf einer Reifenformgebungsmaschine laminiert und für 12 Minuten unter der Bedingung von 170°C pressvulkanisiert wurden. Demgemäß wurden Luftreifen erhalten (Reifengröße: 245/40R18). Aluminiumoxid und Aluminiumhydroxid wurden bei deren entsprechenden Timings zugegeben, die in Tabelle 1 oder 2 gezeigt sind.
Die erhaltenen unvulkanisierten Reifenzusammensetzungen und Testreifen wurden wie folgt evaluiert. Evaluationsergebnisse sind in Tabellen 1 und 2 gezeigt.
(Nasshaftungsfunktion)
Die oben erhaltenen Testreifen wurden jeweils auf ein heimisches FR-Fahrzeug mit 2000 cm³ Hubraum montiert und das Fahrzeug wurde für 10 Runden auf einem Testparcours mit nasser Asphaltstraßenoberfläche gefahren. Während dieser Zeit evaluierte der Testfahrer die Steuerungsstabilität und die Ergebnisse werden als Indizes basierend auf den Ergebnissen von Vergleichsbeispielen 1 und 13 gezeigt, die entsprechend als 100 festgelegt werden. Der Exzellenzgrad an Nasshaftungsfunktion wird durch höhere Indexgrade indiziert. Wenn der Index 105 oder größer ist, ist die Nasshaftungsfunktion exzellent.
(Abriebsfestigkeit)
Die oben erhaltenen Testreifen wurden entsprechend auf ein heimisches FR-Fahrzeug mit 2000 cm³ Hubraum montiert und das Fahrzeug wurde auf einem Testparcours mit einer trockenen Asphaltstraßenoberfläche gefahren. Die verbleibende Tiefe der Rillen des Reifenprofilgummis wurde nach dem Test gemessen (8,0 mm auf einem neuen Reifen), und die Abriebsfestigkeit wurde evaluiert. Der Exzellenzgrad an Abriebsfestigkeit wird durch die verbleibende Tiefe der Rillen indiziert. Die Ergebnisse werden als Indizes basierend auf den verbleibenden Tiefen der Rillen in Vergleichsbeispielen 1 und 13 gezeigt, die entsprechend als 100 festgelegt werden. Je höher der Index ist, desto höher ist die Indikation der Abriebsfestigkeit. Wenn der Index 85 oder größer ist, ist die Abriebsfestigkeit exzellent.
(Walzenverarbeitbarkeitsindex)
Bei den Erwärmungs- und Beschichtungsschritten an einer offenen Walze wurden die unvulkanisierten Gummizusammensetzungen jeweils durch Sichtkontrolle evaluiert, inwieweit sie um die Walze gewickelt sind, wie gleichmäßig der Film und die Kanten waren, und dergleichen. Die Ergebnisse werden als Indizes basierend auf den Ergebnissen in Vergleichsbeispielen 1 und 13 gezeigt, die entsprechend als 100 festgelegt werden (Walzenverarbeitbarkeits-index). Die Exzellenz von Erwärmen, Kneten und Beschichten, die gleichmäßig auf der offenen Walze prozessiert werden, und ihre Verarbeitbarkeit werden durch einen höheren Indexwert angezeigt. Wenn der Index 90 oder größer ist, ist die Walzenverarbeitbarkeit exzellent.
Von den in Tabellen 1 und 2 gezeigten Evaluationsergebnissen wurde festgestellt, dass die Nasshaftungsfunktion verbessert wurde, während exzellente Abriebsfestigkeit und Walzenverarbeitbarkeit in den Beispielen beibehalten wurde, nämlich, dass gut ausgewogene Verbesserung dieser Merkmale in den Beispielen erreicht wurde, welche Aluminiumhydroxid mit einem mittleren Teilchendurchmesser und einer Stickstoffadsorptions-spezifischen Oberfläche, die jeweils bei vorherbestimmten Werten eingestellt waren, enthält, und in welcher die Auslasstemperatur bei dem Knetschritt, wenn das Aluminiumhydroxid zugegeben wurde, 150°C oder höher war.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 4559573 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ASTM D3037-81 [0029]
JIS K6217 [0034]
JIS K 6220-1: 2001 [0044]
JIS K6300-1 [0063]

Claims

Gummizusammensetzung für einen Reifen, die umfasst: eine Gummikomponente; Aluminiumhydroxid mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 1,5 µm oder weniger und einer Stickstoffadsorptions-spezifischen Oberfläche von 3 bis 60 m²/g; und Nass-Siliciumoxid, wobei die Menge an Aluminiumhydroxid auf 1 bis 60 Massenteile basierend auf 100 Massenteilen der Gummikomponente eingestellt ist, und wobei die Gummizusammensetzung durch Kneten von zumindest der Gummikomponente und dem Aluminiumhydroxid bei einer Auslasstemperatur von 150°C oder höher erhalten ist.
Gummizusammensetzung für einen Reifen nach Anspruch 1, wobei das Aluminiumhydroxid einen mittleren Teilchendurchmesser von 0,69 µm oder weniger und eine Stickstoffadsorptions-spezifische Oberfläche von 3 bis 50 m²/g aufweist, wobei das Nass-Siliciumoxid einen Stickstoffadsorptions-spezifischen Oberflächenbereich von 80 bis 300 m²/g aufweist, und wobei die Menge des Nass-Siliciumoxids 15 bis 130 Massenteile basierend auf 100 Massenteilen der Gummikomponente ist.
Gummizusammensetzung für einen Reifen nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Menge eines Prozessöls, das eine Mooney-Viskosität (ML₁₊₄) von 50 oder höher bei 130°C aufweist und bei Raumtemperatur flüssig ist, die Menge an Harz, das einen Erweichungspunkt von weniger als 51°C aufweist, und die Menge an Harz, das einen Erweichungspunkt von 51 bis 140°C aufweist, eingestellt sind, um die folgende Formel zu erfüllen: 1,0 × (Menge an Prozessöl, das bei Raumtemperatur flüssig ist) + 0,6 × (Menge an Harz, das einen Erweichungspunkt von weniger als 51°C aufweist) + 0,4 × (Menge an Harz, das einen Erweichungspunkt von 51 bis 140°C aufweist) ≤ 35 (In der obigen Formel indizieren die entsprechenden Mengen an Prozessöl und Harzen Massenteile basierend auf 100 Massenteilen der Gummikomponente).
Gummizusammensetzung für einen Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Auslasstemperatur auf 165°C oder höher eingestellt ist.
Gummizusammensetzung für einen Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Silankupplungsmittel, das durch die untere Formel (I) dargestellt wird, mit 0,1 bis 20 Massenteilen basierend auf 100 Massenteilen der Gummikomponente enthalten ist. (C_pH_2p+1O)₃Si ─ C_qH_2q ─ S ─ CO ─ C_kH_2k+1 (I) (In der obigen Formel ist "p" eine ganze Zahl von 1 bis 3, "q" ist eine ganze Zahl von 1 bis 5 und "k" ist eine ganze Zahl von 5 bis 12).
Gummizusammensetzung für einen Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Gummizusammensetzung für ein Reifenprofil verwendet wird.
Luftreifen, der ein Profil umfasst, das unter Verwendung der Gummizusammensetzung für einen Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellt ist.