DE102017120073A1

DE102017120073A1 - Verfahren zum Herstellen eines Reifenelementes

Info

Publication number: DE102017120073A1
Application number: DE102017120073.8A
Authority: DE
Inventors: Tsunetaka Mukai
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2016-10-14
Filing date: 2017-08-31
Publication date: 2018-04-19
Also published as: JP2018062613A; US20180105652A1; JP6910125B2; US10179843B2; CN107955192A; CN107955192B

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Herstellen eines Reifenelementes angegeben, das einen vulkanisierten Kautschuk mit hoher Ermüdungsbeständigkeit ergeben kann. Das Verfahren umfasst einen Schritt (i) des Mischens von Ruß, eines dispergierenden Lösungsmittels und einer Kautschuklatexlösung miteinander, um eine den Ruß enthaltende Kautschuklatexlösung herzustellen, einen Schritt (ii) des Verfestigens der resultierenden den Ruß enthaltenden Kautschuklatexlösung, um ein den Ruß enthaltendes verfestigtes Kautschukprodukt herzustellen, einen Schritt (iii) des Hinzufügens einer durch die folgende Formel (I) dargestellten Verbindung zu dem resultierenden den Ruß enthaltenden verfestigten Kautschukprodukt:und des Dispergierens der durch die Formel (I) dargestellten Verbindung in dem den Ruß enthaltenden verfestigten Kautschukprodukt, wobei dieses Produkt Wasser enthält, während das den Ruß enthaltende verfestigte Kautschukprodukt dehydriert wird, um einen nassen Kautschukmasterbatch herzustellen, und einen Schritt (iv) des Hinzufügens von Silica und Silankopplungsmittel zu dem resultierenden nassen Kautschukmasterbatch und des Trockenmischens dieser Substanzen miteinander.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Reifenelementes, das unter Verwendung wenigstens von Ruß, eines dispergierenden Lösungsmittels und einer Kautschuklatexlösung als Rohmaterialien erhalten wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In der Gummiindustrie ist es bekannt, beim Herstellen einer Kautschukzusammensetzung, die einen Füllstoff wie Ruß enthält, einen nassen Kautschukmasterbatch zu verwenden, um die Zusammensetzung hinsichtlich ihrer Bearbeitbarkeit und ihres Füllstoffdispergierverhaltens zu verbessern. Dazu werden zunächst ein Füllstoff und ein dispergierendes Lösungsmittel miteinander in einem vorbestimmten Verhältnis gemischt und der Füllstoff in dem dispergierenden Lösungsmittel durch eine mechanische Kraft dispergiert, um eine füllstoffhaltige Aufschlämmungslösung herzustellen. Anschließend werden die Aufschlämmungslösung und eine Kautschuklatexlösung in einer flüssigen Phase gemischt und ein Verfestigungsmittel wie eine Säure hinzugefügt, um ein verfestigtes Produkt zu erhalten, das dann aufgefangen und getrocknet wird.
Die Verwendung des nassen Kautschukmasterbatches kann eine Kautschukzusammensetzung ergeben, die ein besseres Rußdispergierverhalten und bessere Gummieigenschaften, wie Bearbeitbarkeit und Verstärkbarkeit, aufweist als die Verwendung eines trockenen Kautschukmasterbatches, der durch Mischen von Ruß und Kautschuk in einer festen Phase erhalten worden ist. Die Verwendung solch einer Kautschukzusammensetzung als Rohmaterial ermöglicht es zum Beispiel, einen Luftreifen, der einen verringerten Rollwiderstand und eine hervorragende Ermüdungsbeständigkeit aufweist, oder solch ein Kautschukprodukt herzustellen.
Aus der JP 2014 95014 A und der JP 2014 95016 A ist jeweils eine Kautschukzusammensetzung bekannt, in der ein trockener Kautschukmasterbatch verwendet wird und die eine spezielle Verbindung umfasst, die an ihrem Ende eine stickstoffhaltige funktionelle Gruppe und eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung aufweist.
Die JP 2014 95014 A und die JP 2014 95016 A führen jeweils aus, dass die endständige funktionelle Gruppe in der speziellen Verbindung mit einer Carboxylgruppe oder einer anderen funktionellen Gruppe reagiert, die auf der Rußoberfläche vorhanden ist, so dass diese Verbindung an den Ruß gebunden werden kann, und ferner dass der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungsrest einer Reaktion mit Radikalen eines Polymers oder einer Reaktion, die einer Schwefelquervernetzung folgt, unterzogen wird, so dass die spezielle Verbindung an das Polymer gebunden werden kann. Die Druckschriften führen aus, dass dadurch die Dispergierbarkeit des Rußes in der Kautschukzusammensetzung verbessert werden kann.
Die JP 2014 95014 A und die JP 2014 95016 A beschreiben jeweils ein Verfahren zum Herstellen eines trockenen Kautschukmasterbatches, das die Schritte des gleichzeitigen Hinzufügens von Ruß, Kautschuk, der oben genannten speziellen Verbindung, Silica, eines Silankopplungsmittels und andere in einen Mischer, und dann des Mischens dieser Komponenten miteinander in einer festen Phase (oder des Trockenmischens der Komponenten) umfasst.
Der Markt verlangt Gummiprodukte (vulkanisierte Kautschuke) insbesondere für Laufflächengummis für Schwerlastreifen, die unter Verwendung einer Kautschukzusammensetzung als Rohmaterial erhalten werden, die eine hohe Ermüdungsbeständigkeit besitzen. Entsprechende vulkanisierte Kautschuke, die aus in den oben genannten Druckschriften beschriebenen Kautschukzusammensetzungen erhalten werden, erfüllen diese Eigenschaft jedoch nicht.
Nach Untersuchungen der Anmelderin steigt zum Zeitpunkt des gleichzeitigen Hinzufügens des Gummis, welches ein Rohmaterial für einen trockenen Kautschukmasterbatch ist, der oben genannten speziellen Verbindung, des Silicas und eines Silankopplungsmittels in einen Mischer, und dann des Trockenmischens dieser Komponenten miteinander, die Viskosität dieser Mischung unvorteilhaft an, so dass die resultierende Kautschukzusammensetzung in unvorteilhafter Weise aggregierte Klumpen der Rohmaterialien enthält. Daher kann der schlussendlich erhaltene vulkanisierte Kautschuk keine ausreichende Ermüdungsbeständigkeit aufweisen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Reifenelementes anzugeben, das einen vulkanisierten Kautschuk mit einer hohen Ermüdungsbeständigkeit ergeben kann.
Die Aufgabe wird gelöst von einem Verfahren zum Herstellen eines Reifenelementes, das unter Verwendung zumindest von Ruß, eines dispergierenden Lösungsmittels und einer Kautschuklatexlösung als Rohmaterialien erhalten ist, wobei das Verfahren folgendes umfasst: einen Schritt (i) des Mischens des Rußes, des dispergierenden Lösungsmittels und der Kautschuklatexlösung miteinander, um eine den Ruß enthaltende Kautschuklatexlösung herzustellen, einen Schritt (ii) des Verfestigens der resultierenden den Ruß enthaltenden Kautschuklatexlösung, um ein den Ruß enthaltendes verfestigtes Kautschukprodukt herzustellen, einen Schritt (iii) des Hinzufügens einer durch die folgende Formel (I) dargestellten Verbindung zu dem resultierenden den Ruß enthaltenden verfestigten Produkt:
wobei R¹ und R² gleich oder verschieden voneinander sein können und jeweils ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe, Alkenylgruppe oder Alkynylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen darstellen, und M⁺ ein Natriumion, Kaliumion oder Lithiumion darstellt, und des Dispergierens der durch die Formel (I) dargestellten Verbindung in dem den Ruß enthaltenden verfestigten Kautschukprodukt, wobei dieses Produkt Wasser enthält, während das den Ruß enthaltende verfestigte Kautschukprodukt dehydriert wird, um einen nassen Kautschukmasterbatch herzustellen, und einen Schritt (iv) des Hinzufügens von Silica und eines Silankopplungsmittels zu dem resultierenden nassen Kautschukmasterbatch und des Trockenmischens dieser Substanzen miteinander.
Gemäß diesem Herstellungsverfahren wird in Schritt (iii) die durch die Formel (I) dargestellte Verbindung in dem wasserhaltigen den Ruß enthaltenden verfestigten Kautschukprodukt dispergiert, während das den Ruß enthaltende verfestigte Kautschukprodukt dehydriert wird.
Im Allgemeinen ist ein für Reifen verwendeter Kautschuk im trockenen Zustand hydrophob, während die durch die Formel (I) dargestellte Verbindung hydrophil ist. Sogar dann, wenn ein Kautschuk im trockenen Zustand mit der durch die Formel (I) dargestellten Verbindung trockengemischt wird, kann die Dispergierbarkeit der durch die Formel (I) dargestellten Verbindung im Kautschuk nicht ohne weiteres verbessert werden. Gemäß dem vorliegenden Herstellungsverfahren wird jedoch in Schritt (iii), der einem Dehydrierungsschritt entspricht, die durch die Formel (I) dargestellte Verbindung in dem wasserhaltigen den Ruß enthaltenden verfestigten Kautschukprodukt dispergiert. Es wird vermutet, dass diese Dispergierweise mithilfe von Wasser eine dramatische Verbesserung der Dispergierbarkeit der durch die Formel (I) dargestellten Verbindung in dem verfestigten Produkt ausmacht. Als Ergebnis kann die durch die Formel (I) dargestellte Verbindung in einer hohen Menge in dem den Ruß enthaltenden verfestigten Kautschukprodukt dispergiert werden.
Sobald die durch die Formel (I) dargestellte Verbindung in dem den Ruß enthaltenden verfestigten Kautschukprodukt dispergiert ist, wird die Dispergierbarkeit der durch die Formel (I) dargestellten Verbindung sogar dann beibehalten, wenn dieses den Ruß enthaltende verfestigte Kautschukprodukt dehydriert wird, so dass die Dispergierbarkeit der durch die Formel (I) dargestellten Verbindung auch in dem schlussendlich erhaltenen nassen Kautschukmasterbatch oder Reifenelement, das durch Trocknen des Produktes erhalten wird, deutlich verbessert ist. Daher ist bei einem vulkanisierten Kautschuk, der aus dem Reifenelement erhalten ist, das gemäß dem Herstellungsverfahren erhalten ist, auch die Dispergierbarkeit des in dem vulkanisierten Kautschuk enthaltenden Rußes verbessert. Dementsprechend weist der vulkanisierte Kautschuk eine bessere Ermüdungsbeständigkeit auf als vulkanisierte Kautschuke, die unter Verwendung eines trockenen Kautschukmasterbatches erhalten werden.
Gemäß dem Herstellungsverfahren werden in Schritt (iv) Silica und ein Silankopplungsmittel dem in Schritt (iii) erhaltenen nassen Kautschukmasterbatch hinzugefügt, und diese Substanzen werden miteinander trockengemischt. Es wird vermutet, dass der in dem nassen Kautschukmasterbatch enthaltene Ruß eine hohe Dispergierbarkeit im Kautschuk aufweist und zudem mit der durch die Formel (I) dargestellten Verbindung bedeckt ist. Dementsprechend erhöht sich die Viskosität des gemischten Produktes sogar dann so nicht leicht, wenn in Schritt (iv) das Silica und das Silankopplungsmittel dem nassen Kautschukmasterbatch hinzugefügt werden.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
In einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Herstellen eines Reifenelementes werden wenigstens Ruß, ein dispergierendes Lösungsmittel und eine Kautschuklatexlösung als Rohmaterialien verwendet. Dabei kann die Rußart irgendeine Rußart sein, die üblicherweise in der Gummiindustrie verwendet wird, wie SAF, ISAF, HAF, FEF oder GPF, oder es kann eine elektrisch leitende Rußart, wie Acetylenruß oder Ketjenruß, sein. Die Form der Rußart kann eine granulierte Rußart sein, die im Hinblick auf ihrer Handhabbarkeit in einer üblichen Gummiindustrie granuliert worden ist, oder es kann eine nicht granulierte Rußart sein. Solche Rußarten können einzeln oder in einer beliebigen Kombination von zwei oder mehr davon verwendet werden.
Der spezifische Oberflächenbereich zur Stickstoffadsorption des Rußes beträgt vorzugsweise 15 bis 150 m²/g, um dem resultierenden vulkanisierten Kautschuk ein(e) hervorragende exotherme Eigenschaft und Viskositätsbeibehaltungsverhalten zu verleihen. Der spezifische Oberflächenbereich zur Stickstoffadsorption des Rußes, der insbesondere als eines der Rohmaterialien für ein Laufflächengummi für Schwerlastreifen verwendet wird, beträgt vorzugsweise 80 bis 150 m²/g. Der Rußgehalt beträgt vorzugsweise 30 bis 80 Gewichtsanteile, weiter bevorzugt 40 bis 70 Gewichtsanteile je 100 Gewichtsanteile der in dem Reifenelement enthaltenen Kautschukkomponente.
Das dispergierende Lösungsmittel ist vorzugsweise Wasser und kann zum Beispiel Wasser sein, das ein organisches Lösungsmittel enthält. Solche dispergierenden Lösungsmittel können einzeln oder in einer beliebigen Kombination von zwei oder mehr davon verwendet werden.
Die Kautschuklatexlösung kann eine Naturkautschuklatexlösung oder eine Synthetikkautschuklatexlösung sein.
Die Naturkautschuklatexlösung ist ein Naturprodukt, das durch einen metabolischen Effekt einer Pflanze erhalten wird. Bevorzugt wird eine Naturkautschuk/Wassersystem-Latexlösung, in der ein dispergierendes Lösungsmittel Wasser ist. Das Zahlenmittel des Molekulargewichtes des Naturkautschuks in der Naturkautschuklatexlösung beträgt vorzugsweise 2.000.000 oder mehr, weiter bevorzugt 2.500.000 oder mehr. Als Naturkautschuklatexlösung können konzentrierter Latex, ein als Feldlatex bezeichneter frischer Latex und andere Latexarten verwendet werden, ohne dass diese voneinander unterschieden werden. Die Synthetikkautschuklatexlösung ist zum Beispiel eine Latexlösung aus Styrolbutadienkautschuk, Butadienkautschuk, Nitrilkautschuk oder Chloroprenkautschuk, die durch Emulsionspolymerisation hergestellt sind. Solche Kautschuklatexlösungen können einzeln oder in einer beliebigen Kombination von zwei oder mehr davon verwendet werden.
Erfindungsgemäß wird, wenn wenigstens der Ruß, das dispergierende Lösungsmittel und die Kautschuklatexlösung als Rohmaterialien verwendet werden, um ein den Ruß enthaltendes verfestigtes Kautschukprodukt zu erhalten, und dann dieses Produkt dehydriert wird, eine durch die folgende Formel (I) dargestellte Verbindung dem den Ruß enthaltenden verfestigten Kautschukprodukt hinzugefügt:
wobei R¹ und R² gleich oder verschieden voneinander sein können und jeweils ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe, Alkenylgruppe oder Alkynylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen darstellen, und M⁺ ein Natriumion, Kaliumion oder Lithiumion darstellt.
Um die Affinität der Verbindung für den Ruß zu erhöhen, wird es besonders bevorzugt, dass eine durch die folgende Formel (I') dargestellte Verbindung verwendet wird, in der R¹ und R² in der Formel (I) Wasserstoffatome sind und M⁺ ein Natriumion ist:
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen eines Reifenelementes gemäß der vorliegenden Erfindung detaillierter beschrieben.
Das Herstellungsverfahren ist ein Verfahren zum Herstellen eines Reifenelementes, das unter Verwendung wenigstens von Ruß, eines dispergierenden Lösungsmittels und einer Kautschuklatexlösung als Rohmaterialien erhalten ist, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt (i) des Mischens des Rußes, des dispergierenden Lösungsmittels und der Kautschuklatexlösung miteinander, um eine den Ruß enthaltende Kautschuklatexlösung herzustellen, einen Schritt (ii) des Verfestigens der resultierenden den Ruß enthaltenden Kautschuklatexlösung, um ein den Ruß enthaltendes verfestigtes Kautschukprodukt herzustellen, und einen Schritt (iii) des Hinzufügens einer durch die Formel (I) dargestellten Verbindung zu dem resultierenden den Ruß enthaltenden verfestigten Produkt und des Dispergierens dieser durch die Formel (I) dargestellten Verbindung in dem den Ruß enthaltenden verfestigten Kautschukprodukt, wobei dieses Produkt Wasser enthält, während das den Ruß enthaltende verfestigte Kautschukprodukt dehydriert wird, um einen nassen Kautschukmasterbatch herzustellen, und einen Schritt (iv) des Hinzufügens von Silica und eines Silankopplungsmittels zu dem resultierenden nassen Kautschukmasterbatch und des Trockenmischens dieser Substanzen miteinander.
< Schritt (i) >
Schritt (i) der vorliegenden Erfindung ist ein Schritt des Mischens von Ruß, eines dispergierenden Lösungsmittels und einer Kautschuklatexlösung miteinander, um eine den Ruß enthaltende Kautschuklatexlösung herzustellen. Schritt (i) kann vorteilhaft einen Schritt (i-(a)) des Dispergierens des Rußes in dem dispergierenden Lösungsmittel und des Hinzufügens zum Zeitpunkt des Dispergierens wenigstens einer Teilmenge der Kautschuklatexlösung zum dispergierenden Lösungsmittel, um eine Aufschlämmungslösung herzustellen, die den Ruß enthält, an dem Partikel des Kautschuklatex anhaften, und einen Schritt (i-(b)) des Mischens der Aufschlämmungslösung, die den Ruß enthält, an dem Kautschuklatexpartikel anhaften, mit dem Rest der Kautschuklatexlösung, um eine Kautschuklatexlösung herzustellen, die den Ruß enthält, an dem Partikel des Kautschuklatex anhaften, umfassen. Hierin nachfolgend werden die Schritte (i-(a)) und (i-(b)) beschrieben.
< Schritt (i-(a)) >
Schritt (i-(a)) der vorliegenden Erfindung ist ein Schritt des Dispergierens von Ruß in einem dispergierenden Lösungsmittel und des Hinzufügens zum Zeitpunkt des Dispergierens wenigstens einer Teilmenge einer Kautschuklatexlösung zum dispergierenden Lösungsmittel, um eine Aufschlämmungslösung herzustellen, die den Ruß enthält, an dem Partikel des Kautschuklatex anhaften. Es ist zulässig, die Kautschuklatexlösung im Vorfeld mit dem dispergierenden Lösungsmittel zu mischen und anschließend den Ruß der resultierenden Mischung hinzuzufügen, um den Ruß darin zu dispergieren, oder den Ruß dem dispergierenden Lösungsmittel hinzuzufügen, und als nächstes den Ruß in dem dispergierenden Lösungsmittel zu dispergieren, während die Kautschuklatexlösung der resultierenden Dispersion in einer vorbestimmten Zugabegeschwindigkeit hinzugefügt wird. Alternativ ist es zulässig, den Ruß dem dispergierenden Lösungsmittel hinzuzufügen, und als nächstes ein vorbestimmtes abgeteiltes Volumen der Kautschuklatexlösung mehrere Male dem mit Ruß versetzten dispergierenden Lösungsmittel hinzuzufügen, während der Ruß in dem dispergierenden Lösungsmittel dispergiert wird. Durch Dispergieren des Rußes in dem dispergierenden Lösungsmittel in Anwesenheit der Kautschuklatexlösung kann die den Ruß enthaltende Aufschlämmungslösung hergestellt werden, in der die Kautschuklatexpartikel an dem Ruß anhaften. Die Zugabemenge der Kautschuklatexlösung in Schritt (i-(a)) beträgt zum Beispiel 0,075 bis 12 Gewichts-% der Gesamtmenge der zu verwendenden Kautschuklatexlösung (ihre in den Schritten (i-(a)) und (i-(b)) hinzuzufügende Gesamtmenge).
In Schritt (i-(a)) beträgt der Kautschukfeststoffgehalt in der hinzuzufügenden Kautschuklatexlösung vorzugsweise 0,25 bis 15 Gewichts-%, weiter bevorzugt 0,5 bis 6 Gewichts-% des Rußes. Die Konzentration des Kautschukfeststoffes in der hinzuzufügenden Kautschuklatexlösung beträgt vorzugsweise 0,5 bis 5 Gewichts-%, weiter bevorzugt 0,25 bis 1,5 Gewichts-%. In diesen Fällen kann ein nasser Kautschukmasterbatch hergestellt werden, in dem der Dispersionsgrad des Rußes erhöht ist, während die Kautschuklatexpartikel sicher am Ruß anhaften.
In Schritt (i-(a)) kann das Verfahren des Mischens des Rußes mit dem dispergierenden Lösungsmittel in Anwesenheit der Kautschuklatexlösung ein Verfahren des Dispergierens des Rußes unter Verwendung einer üblichen Dispersionsmaschine sein, wie eines Mischer mit hoher Scherkraft, eines High Shear Mixers, eines Homo-Mischers, einer Kugelmühle, einer Perlmühle, eines Hochdruckhomogenisators, eines Ultraschallhomogenisators oder einer Kolloidmühle.
Unter einem „Mischer mit hoher Scherkraft“ wird hier ein Mischer verstanden, der einen bei hoher Geschwindigkeit drehbaren Rotor und einen feststehenden Stator aufweist, in dem der Rotor gedreht wird, um einen hohen Schereffekt hervorzurufen, wenn zwischen dem Rotor und dem Stator ein präziser Abstand eingestellt ist. Um solch einen hohen Schereffekt hervorzurufen, wird es bevorzugt, den Abstand zwischen dem Rotor und dem Stator auf 0,8 mm oder weniger einzustellen und die Umfangsgeschwindigkeit des Rotors auf 5 m/s oder mehr einzustellen. Solche Mischer mit hoher Scherkraft sind kommerziell erhältlich, z.B. von der Firma Silverson unter dem Namen „High Shear Mixer“.
Bei der vorliegenden Erfindung kann zum Zeitpunkt des Mischens des Rußes mit dem dispergierenden Lösungsmittels in Anwesenheit der Kautschuklatexlösung, wodurch die Aufschlämmungslösung hergestellt wird, die den Ruß enthält, an dem die Kautschuklatexpartikel anhaften, ein Tensid hinzugefügt werden, um die Dispergierbarkeit des Rußes in der Lösung zu verbessern. Das Tensid kann ein in der Gummiindustrie bekanntes Tensid sein. Beispiele dafür umfassen nichtionische Tenside, anionische Tenside, kationische Tenside und amphotere Tenside. Anstelle des Tensids oder zusätzlich zu dem Tensid kann ein Alkohol wie Ethanol verwendet werden. Tenside können jedoch die physikalischen Kautschukeigenschaften des schlussendlich erhaltenen vulkanisierten Kautschuks verschlechtern. Daher beträgt die Mischmenge des Tensids vorzugsweise 2 Gewichtsanteile oder weniger, weiter bevorzugt 1 Gewichtsanteil oder weniger je 100 Gewichtsanteile des Kautschukfeststoffes in der Kautschuklatexlösung. Es wird bevorzugt, im Wesentlichen kein Tensid zu verwenden.
< Schritt (i-(b)) >
Schritt (i-(b)) der vorliegenden Erfindung ist ein Schritt des Mischens der Aufschlämmungslösung mit dem Rest der Kautschuklatexlösung, um eine Kautschuklatexlösung herzustellen, die den Ruß enthält, an dem die Kautschuklatexpartikel anhaften. Das Verfahren zum Mischen der Aufschlämmungslösung mit dem Rest der Kautschuklatexlösung in einer flüssigen Phase ist auf kein besonderes beschränkt und kann ein Verfahren des Mischens der Aufschlämmungslösung mit dem Rest der Kautschuklatexlösung unter Verwendung einer üblichen Dispersionsmaschine sein, wie eines Mischer mit hoher Scherkraft, eines High Shear Mixers, eines Homo-Mischers, einer Kugelmühle, einer Perlmühle, eines Hochdruckhomogenisators, eines Ultraschallhomogenisators oder einer Kolloidmühle. Falls nötig können die komplette Dispersionsmaschine oder irgendein anderes Mischsystem während der Zeit des Mischens erhitzt werden.
Wenn die Zeitdauer und der Vorgang der Dehydrierung im nächsten Schritt (iii) berücksichtigt werden, wird es bevorzugt, dass der Rest der Kautschuklatexlösung eine höhere Kautschukfeststoffkonzentration aufweist als die in Schritt (i-(a)) hinzugefügte Kautschuklatexlösung. Speziell beträgt die Kautschukfeststoffkonzentration vorzugsweise 10 bis 60 Gewichts-%, weiter bevorzugt 20 bis 30 Gewichts-%.
< Schritt (ii) >
Schritt (ii) der vorliegenden Erfindung ist ein Schritt des Verfestigens der den Ruß enthaltenden Kautschuklatexlösung, um ein den Ruß enthaltendes verfestigtes Kautschukprodukt herzustellen. Das Verfahren zum Verfestigen kann ein Verfahren des Inkorporierens eines Verfestigungsmittels in die Kautschuklatexlösung sein, die den Ruß enthält, an dem die Kautschuklatexpartikel anhaften. In diesem Fall kann das Verfestigungsmittel eine Substanz sein, die üblicherweise verwendet wird, um eine Kautschuklatexlösung zu verfestigen, zum Beispiel eine Säure, wie Ameisensäure oder Schwefelsäure, oder ein Salz, wie Natriumchlorid. Es ist zulässig, falls nötig, dass das vorliegende Verfahren nach Schritt (ii) und vor Schritt (iii) einen Fest-Flüssig-Trennschritt, wie einen Zentrifugaltrennungsschritt oder einen Erhitzungsschritt, aufweist, um in geeigneter Weise das Wasser zu reduzieren, das in dem den Ruß enthaltenden verfestigten Kautschukprodukt enthalten ist.
< Schritt (iii) >
Schritt (iii) der vorliegenden Erfindung ist ein Schritt des Dehydrierens des den Ruß enthaltenden verfestigten Kautschukproduktes, um einen nassen Kautschukmasterbatch herzustellen. In Schritt (iii) wird das den Ruß enthaltende verfestigte Kautschukprodukt unter Verwendung zum Beispiel eines monoaxialen Extruders auf eine Temperatur von 100 bis 250 °C erhitzt, und gleichzeitig wird das Produkt dehydriert, während eine Scherkraft auf das Produkt einwirkt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in Schritt (iii) insbesondere die durch die Formel (I) dargestellte Verbindung dem den Ruß enthaltenden verfestigten Kautschukprodukt hinzugefügt, um die durch die Formel (I) dargestellte Verbindung in dem wasserhaltigen den Ruß enthaltenden verfestigten Kautschukprodukt zu dispergieren, während das den Ruß enthaltende verfestigte Kautschukprodukt dehydriert wird. Vor Beginn des Schrittes (iii) ist der Wassergehalt in dem den Ruß enthaltenden verfestigten Kautschukprodukt auf keinen besonderen Gehalt beschränkt. Es wird bevorzugt, z.B. den oben genannten Fest-Flüssig-Trennschritt in das Verfahren der vorliegenden Erfindung einzubeziehen, falls nötig, und dann den Wassergehalt auf das Wa/Wb-Verhältnis, das weiter unten detailliert beschrieben wird, auf einem geeigneten Bereich einzustellen.
Wie oben beschrieben, wird die Dispergierbarkeit der durch die Formel (I) dargestellten Verbindung durch Dispergieren der durch die Formel (I) dargestellten Verbindung in dem den Ruß enthaltenden verfestigten Produkt in Anwesenheit von Wasser deutlich verbessert. Wenn die durch die Formel (I) dargestellte Verbindung dem den Ruß enthaltenden verfestigten Produkt hinzugefügt wird, beträgt der Wassergehalt (Wa) dieses Produktes zum Beispiel vorzugsweise 1 Gewichtsanteil oder mehr, weiter bevorzugt 10 Gewichtsanteile oder mehr je 100 Gewichtsanteile der Kautschukkomponente in dem verfestigten Kautschukprodukt, und beträgt vorzugsweise 800 Gewichtsanteile oder weniger, weiter bevorzugt 600 Gewichtsanteile oder weniger.
Wenn die durch die Formel (I) dargestellte Verbindung dem verfestigten Produkt hinzugefügt wird, beträgt der Wassergehalt (Wb) dieser durch die Formel (I) dargestellten Verbindung zum Beispiel vorzugsweise 0,1 Gewichtsanteile oder mehr, weiter bevorzugt 0,5 Gewichtsanteile oder mehr je 100 Gewichtsanteile der Kautschukkomponente in dem verfestigten Kautschukprodukt, und beträgt vorzugsweise 10 Gewichtsanteile oder weniger, weiter bevorzugt 5 Gewichtsanteile oder weniger.
Bevorzugt erfüllt das Verhältnis von Wa zu Wb (Wa/Wb-Verhältnis) die Bedingung 1 ≤ Wa/Wb ≤ 8.100. Wenn das Wa/Wb-Verhältnis kleiner als eins ist, kann die Dispergierbarkeit der durch die Formel (I) dargestellten Verbindung in dem den Ruß enthaltenden verfestigten Kautschukprodukt nicht ausreichend verbessert werden.
Um die Dispergierbarkeit der durch die Formel (I) dargestellten Verbindung weiter zu verbessern, beträgt das Wa/Wb-Verhältnis vorzugsweise eins oder mehr. Indes wird, wenn das Wa/Wb-Verhältnis größer als 8.100 ist, die Menge des zu dehydrierenden Wassers so groß, dass die Ergiebigkeit des nassen Kautschukmasterbatches verschlechtert wird. Wenn die Ergiebigkeit des nassen Kautschukmasterbatches berücksichtigt wird, beträgt das Wa/Wb-Verhältnis vorzugsweise 7.400 oder weniger.
Um den prozentualen Wassergehalt in dem nassen Kautschukmasterbatch weiter zu reduzieren, kann ein Trocknungsschritt in das Verfahren der vorliegenden Erfindung getrennt einbezogen werden, falls dies nach Schritt (iii) nötig sein sollte. Das Verfahren zum Trocknen des Reifenelementes kann ein Verfahren des Verwendens einer Trocknungsmaschine sein, die verschiedene Typen umfassen kann, wie ein monoaxialer Extruder, ein Ofen, ein Vakuumtrockner oder ein Lufttrockner.
< Schritt (iv) >
Schritt (iv) der vorliegenden Erfindung ist ein Schritt des Hinzufügens von Silica und Silankopplungsmittel zu dem nassen Kautschukmasterbatch und des Trockenmischens dieser Substanzen miteinander, um ein Reifenelement herzustellen.
Die Silicaarten sind auf keine besondere beschränkt, solange die Art eine Silicaart ist, die als ein Verstärkungsfüllstoff verwendbar ist. Die Art ist vorzugsweise nasses Silica (hydratisierte Kieselsäure). Die kolloidale Eigenschaft des Silicas ist ebenfalls auf keine besondere beschränkt. Der spezifische Oberflächenbereich zur Stickstoffadsorption (BET) davon beträgt vorzugsweise 150 bis 250 m²/g, weiter bevorzugt 180 bis 230 m²/g, wobei der Bereich gemäß dem BET-Verfahren vorliegt. Der BET des Silicas wird gemäß dem BET-Verfahren gemessen, das in ISO 5794 beschrieben ist. Solche Silicaarten können einzeln oder in einer beliebigen Kombination von zwei oder mehr davon verwendet werden.
Der Silicagehalt beträgt vorzugsweise 0,5 bis 40 Gewichtsanteile je 100 Gewichtsanteile der in dem Reifenelement enthaltenen Kautschukkomponente. Um die Ermüdungsbeständigkeit des vulkanisierten Kautschuks zu verbessern, beträgt der Silicagehalt vorzugsweise 1 Gewichtsanteil oder mehr, weiter bevorzugt 1,5 Gewichtsanteile oder mehr je 100 Gewichtsanteile der in dem Reifenelement enthaltenen Kautschukkomponente. Um zu verhindern, dass sich die Viskosität des Reifenelementes erhöht, beträgt der Silicagehalt vorzugsweise 35 Gewichtsanteile oder weniger, weiter bevorzugt 30 Gewichtsanteile oder weniger je 100 Gewichtsanteile der in dem Reifenelement enthaltenen Kautschukkomponente.
Das Silankopplungsmittel kann irgendein Silankopplungsmittel sein, das üblicherweise für Kautschuke verwendet wird. Beispiele davon umfassen Sulfidsilane, wie Bis-(3-triethoxysilylpropyl)-tetrasulfid, Bis-(3-triethoxysilylpropyl)-disulfid, Bis-(2-triethoxysilylethyl)-tetrasulfid, Bis-(4-triethoxysilylbutyl)-disulfid, Bis-(3-trimethoxysilylpropyl)-tetrasulfid und Bis-(2-trimethoxysilylethyl)-disulfid, Mercaptosilane, wie 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan, 3-Mercaptopropyltriethoxysilan, 3-Mercaptopropylmethyldimethoxysilan, 3-Mercaptopropyldimethylmethoxysilan und Mercaptoethyltriethoxysilan, und geschützte Mercaptosilane, wie 3-Octanoylthio-1-propyltriethoxysilan und 3-Propionylthiopropyltrimethoxysilan. Solche Silankopplungsmittel können einzeln oder in einer beliebigen Kombination von zwei oder mehr davon verwendet werden.
Um vorteilhafte Effekte der Silicazugabe in ausreichender Weise hervorzurufen, beträgt der Gehalt des Silankopplungsmittels vorzugsweise 2 Gewichts-% oder mehr, weiter bevorzugt 4 Gewichts-% oder mehr des Silicas. Der Gehalt beträgt vorzugsweise 20 Gewichts-% oder weniger, weiter bevorzugt 15 Gewichts-% oder weniger davon.
Um zu verhindern, dass sich die Viskosität des Reifenelementes erhöht, und um die Ermüdungsbeständigkeit des vulkanisierten Kautschuks zu verbessern, kann Schritt (iv) einen Schritt (iv-(a)) des Hinzufügens des Rußes und der durch die Formel (I) dargestellten Verbindung zu dem resultierenden nassen Kautschukmasterbatch und des Trockenmischens dieser Substanzen miteinander, um ein Mischprodukt herzustellen, und einen Schritt (iv-(b)) des Hinzufügens des Silicas und des Silankopplungsmittels zu dem resultierenden Mischprodukt und des Trockenmischens dieser Substanzen miteinander umfassen. Mittels Einbringen dieser Schritte in Schritt (iv) können ein gebundener Kautschuk, der aus dem Ruß und der durch die Formel (I) dargestellten Verbindung hergestellt ist, und ein gebundener Kautschuk, der durch das Silica und das Silankopplungsmittel hergestellt ist, in verschiedenen Schritten miteinander gemischt werden. Daher wird das Mischprodukt durch einen schnellen Anstieg seiner Viskosität nicht so leicht unzureichend gemischt, und es wird verhindert, dass sich die Viskosität des Mischproduktes erhöht.
In Schritt (iv) sind weitere verschiedene Beimischungen verwendbar. Die verwendbaren Beimischungen können Beimischungen sein, die üblicherweise in der Gummiindustrie verwendet werden. Beispiele dafür umfassen einen schwefelhaltigen Vulkanisierer, einen Vulkanisationsbeschleuniger, ein Anti-Aging-Mittel, Zinkoxid, einen Methylenrezeptor und einen Methylendonator, Stearinsäure, eine Vulkanisationsbeschleunigungshilfe, ein Vulkanisationsverzögerungsmittel, ein organisches Peroxid, Weichmacher, wie Wachs und Öl, und ein prozessförderndes Mittel.
Die Schwefelarten in dem schwefelhaltigen Vulkanisierer können irgendeine übliche Schwefelart für Kautschuke sein. Beispiele dafür umfassen pulverförmigen Schwefel, gefällten Schwefel, unlöslichen Schwefel und hochdispergierbaren Schwefel. Schwefelhaltige Vulkanisierer, die jeweils solch eine Schwefelart enthalten, können einzeln oder in einer beliebigen Kombination von zwei oder mehr davon verwendet werden.
Der Schwefelgehalt beträgt vorzugsweise 0,3 bis 6,5 Gewichtsanteile je 100 Gewichtsanteile der in dem Reifenelement enthaltenen Kautschukkomponente. Wenn der Schwefelgehalt weniger als 0,3 Gewichtsanteile beträgt, weist der vulkanisierte Kautschuk eine niedrige Quervernetzungsdichte auf, wodurch die Kautschukstärke und anderes erniedrigt ist. Wenn der Gehalt mehr als 6,5 Gewichtsanteile beträgt, sind insbesondere sowohl Hitzebeständigkeit als auch Haltbarkeit des vulkanisierten Kautschuks verschlechtert. Um die Kautschukstärke des vulkanisierten Kautschuks auf jeden Fall gut zu halten und die Hitzebeständigkeit und die Haltbarkeit des Kautschuks weiter zu verbessern, liegt der Schwefelgehalt weiter bevorzugt in einem Bereich von 1,0 bis 5,5 Gewichtsanteilen je 100 Gewichtsanteile der in dem Reifenelement enthaltenen Kautschukkomponente.
Der Vulkanisationsbeschleuniger kann ein Vulkanisationsbeschleuniger sein, der üblicherweise zum Vulkanisieren von Kautschuk verwendbar ist. Beispiele davon umfassen Vulkanisationsbeschleuniger vom Sulfenamidtyp, Thiuramtyp, Thiazoltyp, Thioureatyp, Guanidintyp und Dithiocarbamattyp. Solche Vulkanisationsbeschleuniger können einzeln oder in einer beliebigen Kombination von zwei oder mehr davon verwendet werden.
Der Vulkanisationsbeschleunigergehalt beträgt vorzugsweise 1 bis 5 Gewichtsanteile je 100 Gewichtsanteile der in dem Reifenelement enthaltenen Kautschukkomponente.
Das Anti-Aging-Mittel kann ein Anti-Aging-Mittel sein, das üblicherweise für Kautschuke verwendbar ist. Beispiele dafür umfassen Anti-Aging-Mittel vom aromatischen Amintyp, Aminketontyp, Monophenoltyp, Bisphenoltyp, Polyphenoltyp, Dithiocarbamattyp und Thioureatyp. Solche Anti-Aging-Mittel können einzeln oder in einer beliebigen Kombination von zwei oder mehr davon verwendet werden.
Der Anti-Aging-Mittel-Gehalt beträgt vorzugsweise 1 bis 5 Gewichtsanteile je 100 Gewichtsanteile der in dem Reifenelement enthaltenen Kautschukkomponente.
Schritt (iv) kann von einem Kautschuk zum Einstellen des Gehalts der in dem Reifenelement enthaltenen Kautschukkomponente Gebrauch machen. Der Kautschuk kann ein Dienkautschuk sein, der den Experten auf diesem Gebiet bekannt ist. Beispiele des Kautschuks umfassen Naturkautschuk (NR), Polyisoprenkautschuk (IR), Polystyrolbutadienkautschuk (SBR), Polybutadienkautschuk (BR), Chloroprenkautschuk (CR) und Nitrilkautschuk (NBR).
In Schritt (iv) ist das Verfahren zum Mischen der einzelnen Rohmaterialien (einzelnen Komponenten) miteinander auf kein besonderes beschränkt und das Verfahren ist zum Beispiel ein Verfahren des Hinzufügens von anderen Komponenten als den vulkanisationsbezogenen Komponenten, wie den schwefelhaltigen Vulkanisierer und den Vulkanisationsbeschleuniger, in einer beliebigen Reihenfolge in eine Knetmaschine und dann des Knetens der hinzugefügten Komponenten, ein Verfahren des gleichzeitigen Hinzufügens der anderen Komponenten und dann des Knetens der hinzugefügten Komponenten, oder ein Verfahren des Hinzufügens der gesamten Komponenten und dann des Knetens der Komponenten. Um zu verhindern, dass die Viskosität des Mischproduktes ansteigt, wird es bevorzugt, den Ruß und die durch die Formel (I) dargestellte Verbindung in einem Knetschritt zu mischen, der sich von einem Knetschritt des Mischens des Silicas und des Silankopplungsmittels unterscheidet, wobei diese unterschiedlichen Schritte zum Beispiel der Schritt (iv-(a)) und der Schritt (iv-(b)) sind.
Das Verfahren für das oben genannte Trockenmischen kann ein Verfahren sein, das eine Mischmaschine verwendet, die üblicherweise in der Gummiindustrie verwendet wird, wie ein Banbury-Mischer, ein Kneter oder eine Walze, um das Mischen zu erreichen. Die Anzahl der Mischvorgänge kann eins oder mehr sein. Die Dauer für das Mischen kann u.a. in Übereinstimmung mit der Größe der verwendeten Maschine variieren, und kann normalerweise zwischen 2 und 5 Minuten liegen. Wenn das Reifenelement keine der vulkanisationsbezogenen Komponenten umfasst, wird die Ausgangstemperatur der Mischmaschine vorzugsweise auf einen Bereich von 120 bis 170 °C eingestellt, weiter bevorzugt auf 120 bis 150 °C. Wenn das Reifenelement die vulkanisationsbezogenen Komponenten umfasst, wird die Ausgangstemperatur der Mischmaschine vorzugsweise auf einen Bereich von 80 bis 110 °C eingestellt, weiter bevorzugt auf 80 bis 100 °C.
Bei der vorliegenden Erfindung kann ein Reifenelement anstelle der Schritte (i) bis (iii) durch das folgende Verfahren hergestellt werden: ein Verfahren des Hinzufügens der durch die Formel (I) dargestellten Verbindung und von Wasser (in einer Menge von ungefähr 1 bis 10 Gewichtsanteilen je 100 Gewichtsanteile der Kautschukkomponente) zu einer Mischung aus Ruß und einem Kautschuk, um einen nassen Kautschukmasterbatch zu erhalten, in dem die durch die Formel (I) dargestellte Verbindung dispergiert ist, und des anschließenden Verwendens des in dieser Weise erhaltenen Kautschukmasterbatches in Schritt (iv) anstelle des oben genannten nassen Kautschukmasterbatches. Dieses Herstellungsverfahren ermöglicht es, die Dispergierbarkeit der durch die Formel (I) dargestellten Verbindung in dem an einem Zwischenstadium der Produktion eines Reifenelementes hergestellten nassen Kautschukmasterbatch zu erhöhen. Daher weist das Reifenelement, das aus diesem nassen Kautschukmasterbatch erhalten ist, ein hervorragendes Dispergierverhalten der durch die Formel (I) dargestellten Verbindung auf.
Die oben beschriebenen Rußarten können dieselben wie in dem oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen eines nassen Kautschukmasterbatches sein. Der Kautschuk kann ein Dienkautschuk sein, der den Experten auf diesem Gebiet bekannt ist. Beispiele des Kautschuks umfassen Naturkautschuk (NR), Polyisoprenkautschuk (IR), Polystyrolbutadienkautschuk (SBR), Polybutadienkautschuk (BR), Chloroprenkautschuk (CR) und Nitrilkautschuk (NBR).
Ein vulkanisierter Kautschuk, der aus einem Reifenelement erhalten ist, das gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, weist eine hohe Ermüdungsbeständigkeit auf, so dass er als Laufflächengummi für Schwerlastreifen geeignet ist.
BEISPIELE
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Arbeitsbeispielen beschrieben. Die Erfindung wird durch die Beispiele jedoch nicht beschränkt.
(Verwendete Materialien)

a) Ruß:
- Ruß „N234“ (spezifischer Oberflächenbereich zur Stickstoffadsorption: 126 m²/g): „SEAST 7HM“ (hergestellt von Tokai Carbon Co., Ltd.),
b) dispergierendes Lösungsmittel: Wasser,
c) Kautschuklatexlösung:
- Naturkautschuklatexlösung „NR Feldlatex“ (hergestellt von der Firma Golden Hope) (DRC = 31,2 %),
d) durch Formel (I) dargestellte Verbindung:
- Natrium-(2Z)-4-[(4-aminophenyl)-amino]-4-oxo-2-butenoat (hergestellt von Sumitomo Chemical Co., Ltd.),
e) Verfestigungsmittel: Ameisensäure (10 %-Lösung, die durch Verdünnen einer 85 %-Lösung erster Güte erhalten ist, um den pH der verdünnten Lösung auf 1,2 einzustellen) (hergestellt von Nacalai Tesque, Inc.),
f) Silica: „NIPSIL AQ“ (BET = 205 m²/g) (hergestellt von Nippon Silica Industrial Co., Ltd.),
g) Silankopplungsmittel: Bis-(3-triethoxysilylpropyl)-disulfid „Si75“ (hergestellt von Degussa AG),
h) Zinkblume: „Zinkblume Nr. 3“ (hergestellt von Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.),
i) Stearinsäure: „RUNACK S-20“ (hergestellt von Kao Corp.),
j) Schwefel: „5% ölversetzter feinpulveriger Schwefel“ (hergestellt von Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd.),
k) Vulkanisationsbeschleuniger:
1. (A) N-Cyclohexyl-2-benzothiazolsulfenamid „SANCELER CM“ (hergestellt von Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.) und
2. (B) 1,3-Diphenylguanidin „NOCCELER D“ (hergestellt von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.),
l) Naturkautschuk (NR): „RSS #3“ und
m) Polybutadien: „BR150B“ (hergestellt von Ube Industries, Ltd.).

< Beispiel 1 >
Der oben beschriebene Ruß wurde einer in Wasser verdünnten Naturkautschuklatexlösung hinzugefügt, die eine Konzentration aufwies, die auf 0,52 Gewichts-% eingestellt war, um wie in Tabelle 1 gezeigte Mischmengen zu erhalten (die Rußkonzentration in Wasser betrug 5 Gewichts-%). Eine von der Firma Primix Corp. hergestellte Maschine des Typs ROBOMIX wurde verwendet (ROBOMIX-Einstellungen: Rotationszahl von 9.000 Upm und Verwendungsdauer von 30 Minuten), um den Ruß in der Lösung zu dispergieren, um eine den Ruß enthaltende Aufschlämmungslösung herzustellen, wie in Tabelle 1 gezeigt, in der Naturkautschuklatexpartikel an dem Ruß anhaften (Schritt (i)-(a)).
Als nächstes wurde die oben beschriebene Naturkautschuklatexlösung (28 Gewichts-%) der in Schritt (i)-(a) hergestellten den Ruß enthaltenden Aufschlämmungslösung hinzugefügt, in der die Naturkautschuklatexpartikel an dem Ruß anhaften, um wie in Tabelle 1 gezeigte Mischmengen zu erhalten. Dann wurde ein von der Firma Sanyo Electric Co. Ltd. hergestellter Haushaltsmischer des Typs SM-L56 verwendet (Mischer-Einstellungen: Rotationszahl von 11.300 Upm und Verwendungsdauer von 30 Minuten), um die Latexlösung und die Aufschlämmungslösung miteinander zu mischen, um eine Kautschuklatexlösung herzustellen, die Ruß enthält, an dem Naturkautschuklatexpartikel anhaften (Schritt (i)).
Der in Schritt (i) hergestellten Naturkautschuklatexlösung, die den Ruß enthält, an dem die Naturkautschuklatexpartikel anhaften, wurde Ameisensäure als Verfestigungsmittel hinzugefügt, um den pH-Wert der gesamten Lösung auf 4 einzustellen. Auf diese Weise wurde ein den Ruß enthaltendes verfestigtes Naturkautschukprodukt hergestellt (Schritt (ii)). Das resultierende den Ruß enthaltende verfestigte Naturkautschukprodukt wurde wahlweise einem Fest-Flüssig-Trennschritt unterzogen, um die Wassermenge in dem den Ruß enthaltenden verfestigten Naturkautschukprodukt auf eine in Tabelle 1 gezeigte Wassermenge einzustellen. Dieses den Ruß enthaltende verfestigte Naturkautschukprodukt und die durch die Formel (I) dargestellte Verbindung wurden in eine von der Firma Suehiro EPM Corp. hergestellte Schneckenpresse des Typs V-01 geladen, um die durch die Formel (I) dargestellte Verbindung in dem den Ruß enthaltenden verfestigten Naturkautschukprodukt zu dispergieren, während das den Ruß enthaltende verfestigte Naturkautschukprodukt dehydriert wurde. Auf diese Weise wurde ein nasser Kautschukmasterbatch hergestellt (Schritt (iii)). In Schritt (iii) war das Wa/Wb-Verhältnis wie in Tabelle 1 gezeigt.
Ein Banbury-Mischer wurde verwendet, um den nassen Kautschukmasterbatch trockenzumischen, der wie oben beschrieben mit einzelnen Rohmaterialien, wie in Tabelle 1 in einer Spalte für Beispiel 1, die der Spalte für Schritt (iv) entspricht, beschrieben, erhalten wurde (Mischdauer: 3 Minuten und Mischerentladungstemperatur: 150 °C), um ein Reifenelement herzustellen (Nichtvorknetschritt 1 in Schritt (iv)). Der Schwefel und die Vulkanisationsbeschleuniger (A) und (B) wurden dem resultierenden Reifenelement in entsprechenden Mengen, wie in Tabelle 1 gezeigt, hinzugefügt, und dann wurde der Banbury-Mischer verwendet, um diese Substanzen miteinander trockenzumischen (Mischdauer: 1 Minute und Mischerentladungstemperatur: 90 °C), um ein nicht-vulkanisiertes Reifenelement herzustellen (Vorknetschritt in Schritt (iv)). Die in Tabelle 1 gezeigten Mischmengen jeder der Komponenten ist in Gewichtsanteilen (phr) der Komponente angegeben, wenn die Gesamtmenge der in dem Reifenelement enthaltenen Kautschukkomponente als 100 Gewichtsanteile angesehen wird.
< Beispiele 2 bis 4 >
In jedem der Beispiele wurde ein nicht-vulkanisiertes Reifenelement auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die entsprechenden Mischmengen des Silicas und des Silankopplungsmittels, wie in Tabelle 1 gezeigt, verändert wurden.
< Beispiele 5 und 6 >
In jedem der Beispiele wurde ein nasser Kautschukmasterbatch auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass in den Schritten (i) bis (iii) anders als in Beispiel 1, die entsprechenden Mischmengen des Rußes, der durch die Formel (I) dargestellten Verbindung und des Wassers, wie in Tabelle 1 gezeigt, verändert wurden. Ein Banbury-Mischer wurde verwendet, um den resultierenden nassen Kautschukmasterbatch trockenzumischen, der wie oben beschrieben aus einzelnen Rohmaterialien, die in Tabelle 1 in einer Spalte für Beispiel 5 bzw. 6, die der Spalte für Schritt (iv) entspricht, beschrieben, erhalten wurde (Mischdauer: 3 Minuten und Mischerentladungstemperatur: 150 °C), um ein Mischprodukt herzustellen (Nichtvorknetschritt 1 in Schritt (iv)). Das Silica und das Silankopplungsmittel wurden zu dem resultierenden Mischprodukt in entsprechenden Mengen wie in Tabelle 1 gezeigt hinzugefügt und dann wurde der Banbury-Mischer verwendet, um diese Substanzen miteinander trockenzumischen (Mischdauer: 3 Minuten und Mischerentladungstemperatur: 150 °C), um ein Reifenelement herzustellen (Nichtvorknetschritt 2 in Schritt (iv)). Ferner wurden der Schwefel und die Vulkanisationsbeschleuniger (A) und (B) in entsprechenden Mengen, wie in Tabelle 1 gezeigt, hinzugefügt. Der Banbury-Mischer wurde verwendet, um diese Substanzen miteinander trockenzumischen (Mischdauer: 1 Minute und Mischerentladungstemperatur: 90 °C), um ein nicht-vulkanisiertes Reifenelement herzustellen (Vorknetschritt in Schritt (iv)).
< Vergleichsbeispiele 1 und 2 >
In jedem der Beispiele wurde ein Banbury-Mischer verwendet, um die einzelnen Rohmaterialien, wie in Tabelle 2 in einer Spalte für Vergleichsbeispiel 1 bzw. 2, die der Spalte für Schritt (iv) entspricht, beschrieben, miteinander trockenzumischen (Mischdauer: 3 Minuten und Mischerentladungstemperatur: 150 °C), um ein Reifenelement herzustellen (Nichtvorknetschritt 1 in Schritt (iv)). Als nächstes wurden der Schwefel und die Vulkanisationsbeschleuniger (A) und (B) dem resultierenden Reifenelement in entsprechenden Mengen, wie in Tabelle 2 gezeigt, hinzugefügt, und dann wurde der Banbury-Mischer verwendet, um diese Substanzen miteinander trockenzumischen (Mischdauer: 1 Minute und Mischerentladungstemperatur: 90 °C), um ein nicht-vulkanisiertes Reifenelement herzustellen (Vorknetschritt in Schritt (iv)).
< Vergleichsbeispiel 3 >
Ein Banbury-Mischer wurde verwendet, um die einzelnen Rohmaterialien, wie in Tabelle 2 in einer Spalte für Vergleichsbeispiel 3, die der Spalte für Schritt (iv) entspricht, beschrieben, miteinander trockenzumischen (Mischdauer: 3 Minuten und Mischerentladungstemperatur: 150 °C), um ein Mischprodukt herzustellen (Nichtvorknetschritt 1 in Schritt (iv)). Das Silica und das Silankopplungsmittel wurden dem resultierenden Mischprodukt in entsprechenden Mengen, wie in Tabelle 2 gezeigt, hinzugefügt, und dann wurde der Banbury-Mischer verwendet, um diese Substanzen miteinander trockenzumischen (Mischdauer: 3 Minuten und Mischerentladungstemperatur: 150 °C), um ein Reifenelement herzustellen (Nichtvorknetschritt 2 in Schritt (iv)). Ferner wurden der Schwefel und die Vulkanisationsbeschleuniger (A) und (B) dem resultierenden Reifenelement in entsprechenden Mengen, wie in Tabelle 2 gezeigt, hinzugefügt, und dann wurde der Banbury-Mischer verwendet, um diese Substanzen miteinander trockenzumischen (Mischdauer: 1 Minute und Mischerentladungstemperatur: 90 °C), um ein nicht-vulkanisiertes Reifenelement herzustellen (Vorknetschritt in Schritt (iv)).
< Vergleichsbeispiel 4 >
Ein nicht-vulkanisiertes Reifenelement wurde unter Verwendung der einzelnen Rohmaterialien, wie in Tabelle 2 in einer Spalte für Vergleichsbeispiel 4 beschrieben, in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass in Schritt (iii) anders als in Beispiel 1, ein nasser Kautschukmasterbatch hergestellt wurde, indem den anderen Komponenten keine durch die Formel (I) dargestellte Verbindung hinzugefügt wurde.
< Vergleichsbeispiel 5 >
Ein nicht-vulkanisiertes Reifenelement wurde unter Verwendung der einzelnen Rohmaterialien, wie in Tabelle 2 in einer Spalte für Vergleichsbeispiel 5 beschrieben, in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass vor Schritt (iii) anders als in Beispiel 1, das den Ruß enthaltende verfestigte Naturkautschukprodukt getrocknet wurde, bis der Wassergehalt in diesem verfestigten Produkt auf 0 % sank, und das resultierende den Ruß enthaltende verfestigte Naturkautschukprodukt, das kein Wasser enthält und im trockenen Zustand vorlag, verwendet wurde.
Für die nicht-vulkanisierten Reifenelemente, die in jedem der oben genannten Arbeitsbeispiele und Vergleichsbeispiele erhalten wurden, wurde die Viskosität wie unten beschrieben ausgewertet. Darüber hinaus wurden die nicht-vulkanisierten Reifenelementen, die in jedem der oben genannten Arbeitsbeispiele und Vergleichsbeispiele erhalten wurden, bei 150 °C für 30 Minuten vulkanisiert, um einen vulkanisierten Kautschuk zu erhalten. Für die resultierenden vulkanisierten Kautschuke wurde die Ermüdungsbeständigkeit wie unten beschrieben ausgewertet. Die Auswertungsergebnisse sind in den Tabellen 1 und 2 gezeigt.
< Viskositätsauswertung >
Für die Viskositätsauswertung wurde in Übereinstimmung mit JIS K6300 ein von Toyo Seiki Co., Ltd. hergestelltes rotorfreies Mooney Viskosimeter verwendet, um jedes der nicht-vulkanisierten Reifenelemente bei 100 °C für 1 Minute vorzuheizen und sein Drehmoment mit einer Mooney-Einheit nach 4 Minuten nach Ende des Vorheizens zu messen. Für jedes der Beispiele 1 bis 5 und der Vergleichsbeispiele 3 bis 5 ist der Messwert als ein Index relativ zu einem Wert des Vergleichsbeispiels 1 gezeigt, der als 100 angesehen wird. Für Beispiel 6 ist der Messwert als ein Index relativ zu einem Wert des Vergleichsbeispiels 2 gezeigt, der als 100 angesehen wird. Es wird gezeigt, dass, je kleiner die Indexwerte der Beispiele sind, desto niedriger sind die Viskosewerte (Mooney Viskosität) der Beispiele und desto besser sind sie bearbeitbar.
< Ermüdungsbeständigkeitsauswertung >

Die Ermüdungsbeständigkeitsauswertung für jeden der vulkanisierten Kautschuke wurde bei einer Temperatur von 23 °C in Übereinstimmung mit einer Biegeermüdungsbeständigkeitsauswertung in JIS K6260 durchgeführt (Demattia flex cracking test). Die Anzahl der Biegevorgänge eines Teststücks des vulkanisierten Kautschuks wurde gezählt, bis ein Riss in dem Teststück auf eine Größe von 2 mm wuchs. Für jedes der Beispiele 1 bis 5 und der Vergleichsbeispiele 3 bis 5 ist der Messwert als ein Index relativ zu einem Wert des Vergleichsbeispiels 1 gezeigt, der als 100 angesehen wird. Für Beispiel 6 ist der Messwert als ein Index relativ zu einem Wert des Vergleichsbeispiels 2 gezeigt, der als 100 angesehen wird. Je kleiner die Indexwerte der Beispiele sind, desto besser ist ihre Ermüdungsbeständigkeit. [Tabelle 1]

				Beispiel 1	Beispiel 2	Beispiel 3	Beispiel 4	Beispiel 5	Beispiel 6
Herstellung des nassen Kautschukmasterbatches	Schritte (i) - (iii)		Naturkautschuk (fest)	100	100	100	100	100	70
			Ruß	50	50	50	50	25	25
			Verbindung (I)	3	3	3	3	1,5	1,5
			Wasser	200	200	200	200	200	100
			Wa/Wb	67	67	67	67	134	67
Herstellung des Reifenelementes	Schritt (iv)	Nichtvorknetschritt 1	Naturkautschuk
			Polybutadien						30
			Ruß					25	25
			Verbindung (I)					1,5	1,5
			Silica	1	2	15	30
			Silankopplungsmittel	0,1	0,2	1,5	3
			Zinkblume	3	3	3	3	3	3
			Stearinsäure	2	2	2	2	2	2
		Nichtvorknetschritt 2	Silica					15	15
		Nichtvorknetschritt 2	Silankopplungsmittel					1,5	1,5
		Vorknetschritt	Schwefel	2	2	2	2	2	2
			Vulkanisationsbeschleuniger (A)	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5
			Vulkanisationsbeschleuniger (B)	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
Auswertungen			Viskosität	90	95	103	110	94	92
Auswertungen			Ermüdungsbeständigkeit	91	89	85	81	85	80

[Tabelle 2]

				Vergleichsbeispiel 1	Vergleichsbeispiel 2	Vergleichsbeispiel 3	Vergleichsbeispiel 4	Vergleichsbeispiel 5
Herstellung des nassen Kautschukmasterbatches	Schritte (i) - (iii)		Naturkautschuk (fest)				100	100
			Ruß				50	50
			Verbindung 1				0	3
			Wasser				200	0
			Wa/Wb				-	0
Herstellung des Reifenelementes	Schritt (iv)	Nichtvorknetschritt 1	Naturkautschuk	100	70	100
			Polybutadien		30
			Ruß	50	50	50
			Verbindung (I)	3	3	3	3
			Silica	15	15		15	15
			Silankopplungsmittel	1,5	1,5		1,5	1,5
			Zinkblume	3	3	3	3	3
			Stearinsäure	2	2	2	2	2
		Nichtvorknetschritt 2	Silica			15
		Nichtvorknetschritt 2	Silankopplungsmittel			1,5
		Vorknetschritt	Schwefel	2	2	2	2	2
			Vulkanisationsbeschleuniger (A)	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5
			Vulkanisationsbeschleuniger (B)	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
Auswertungen			Viskosität	100	100	110	108	105
Auswertungen			Ermüdungsbeständigkeit	100	100	98	95	97

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014095014 A [0004, 0005, 0006]
JP 2014095016 A [0004, 0005, 0006]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Reifenelementes, das unter Verwendung wenigstens von Ruß, eines dispergierenden Lösungsmittels und einer Kautschuklatexlösung als Rohmaterialien erhalten ist, wobei das Verfahren umfasst: - einen Schritt (i) des Mischens des Rußes, des dispergierenden Lösungsmittels und der Kautschuklatexlösung miteinander, um eine den Ruß enthaltende Kautschuklatexlösung herzustellen, - einen Schritt (ii) des Verfestigens der resultierenden den Ruß enthaltenden Kautschuklatexlösung, um ein den Ruß enthaltendes verfestigtes Kautschukprodukt herzustellen, - einen Schritt (iii) des Hinzufügens einer durch die folgende Formel (I) dargestellten Verbindung zu dem resultierenden den Ruß enthaltenden verfestigten Kautschukprodukt:
wobei R¹und R² gleich oder verschieden voneinander sein können und jeweils ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe, Alkenylgruppe oder Alkynylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen darstellen, und M⁺ ein Natriumion, Kaliumion oder Lithiumion darstellt, und des Dispergierens der durch die Formel (I) dargestellten Verbindung in dem den Ruß enthaltenden verfestigten Kautschukprodukt, wobei dieses Produkt Wasser enthält, während das den Ruß enthaltende verfestigte Kautschukprodukt dehydriert wird, um einen nassen Kautschukmasterbatch herzustellen, und - einen Schritt (iv) des Hinzufügens von Silica und Silankopplungsmittel zu dem resultierenden nassen Kautschukmasterbatch und des Trockenmischens dieser Substanzen miteinander.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt (iii), wenn die Wassermenge in dem den Ruß enthaltenden verfestigten Kautschukprodukt zum Zeitpunkt des Hinzufügens der durch die Formel (I) dargestellten Verbindung durch Wa dargestellt wird und die in der durch die Formel (I) dargestellten Verbindung enthaltende Menge durch Wb dargestellt wird, die Bedingung 1 ≤ Wa/Wb ≤ 8.100 erfüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Menge des Silicas 0,5 bis 40 Gewichtsanteile je 100 Gewichtsanteile einer in dem Reifenelement enthaltenen Kautschukkomponente beträgt.