DE102017120097A1

DE102017120097A1 - Reifenelement, Reifen, Reifenelementherstellungsverfahren und Reifenherstellungsverfahren

Info

Publication number: DE102017120097A1
Application number: DE102017120097.5A
Authority: DE
Inventors: Takashi Miyasaka
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: CN107955219A; CN107955219B; US20180105675A1; JP2018062621A; JP6820182B2

Abstract

Ein Reifenelement umfassend eine Kautschukzusammensetzung, die eine Hydrazidverbindung, Ruß und eine Verbindung gemäß folgender Formel (I) umfasstwobei in Formel (I) Rund Rjeweils ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, eine Alkenylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen oder eine Alkynylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen darstellen. Rund Rgleich oder verschieden sein können, und wobei Mein Natriumion, Kaliumion oder Lithiumion darstellt.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Reifenelement, einen Reifen mit einem solchen Reifenelement sowie Herstellungsverfahren für Reifenelemente und Reifen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Laufflächengummis und andere solche Reifenelemente aus Kautschuk sollen im Betrieb möglichst wenig Wärme erzeugen. Die Druckschrift JP 2014 95014 A beschreibt dazu, dass dem Kautschuk Natrium-(2Z)-4-[(4-aminophenyl)-amino]-4-oxo-2-butensäure hinzugefügt wird. Im Zusammenhang mit Natrium-(2Z)-4-[(4-aminophenyl)-amino]-4-oxo-2-butensäure beschreibt die JP 2014 95014 A ferner, dass die endständige funktionelle Stickstoffgruppe an Ruß bindet und dass die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungsabschnitt an ein Polymer bindet.
Aus der Druckschrift JP 2016 41779 A ist es bekannt, allerdings nicht zur Reduktion der Wärmeerzeugung, dem Kautschuk ein Carboxylsäuredihydrazid oder andere solcher Kopplungsmittel hinzuzufügen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Reifen und ein Reifenelement anzugeben, bei denen die Wärmeerzeugung verringert ist. Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, Herstellungsverfahren für ein solches Reifenelement und einen solchen Reifen anzugeben.
Ein Reifenelement gemäß der Erfindung umfasst eine Kautschukzusammensetzung, die eine Hydrazidverbindung, Ruß und eine Verbindung gemäß folgender Formel (I) umfasst:
In der Formel (I) stellen R¹ und R² jeweils ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, eine Alkenylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen oder eine Alkynylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen dar. R¹ und R² können gleich oder verschieden sein. M⁺ stellt ein Natriumion, Kaliumion oder Lithiumion dar. Bei einer bevorzugten Ausführungsform stellen in Formel (I) R¹ und R² jeweils ein Wasserstoffatom dar. M⁺ kann vorteilhaft ein Natriumion sein.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Verbindung gemäß Formel (I) eine Verbindung gemäß der folgenden Formel (I'):
Vorteilhaft beträgt die Menge der Verbindung gemäß Formel (I) nicht weniger als 0,1 Gewichtsanteile je 100 Gewichtsanteile der Kautschukkomponente, weiter bevorzugt nicht weniger als 0,2 Gewichtsanteile und noch weiter bevorzugt nicht weniger als 0,5 Gewichtsanteile.
Es wird bevorzugt, dass die Menge der Verbindung gemäß Formel (I) nicht mehr als 10 Gewichtsanteile je 100 Gewichtsanteile der Kautschukkomponente beträgt, weiter bevorzugt nicht mehr als 8 Gewichtsanteile beträgt und noch weiter bevorzugt nicht mehr als 5 Gewichtsanteile.
Die Kautschukzusammensetzung umfasst ferner eine Hydrazidverbindung. Die Hydrazidverbindung besitzt eine Hydrazidgruppe (-CONHNH₂). Es wird bevorzugt, dass die Hydrazidverbindung zwei Hydrazidgruppen im Molekül besitzt. Im Kontext der vorliegenden Offenbarung wird eine Hydrazidverbindung, die zwei Hydrazidgruppen im Molekül besitzt, als eine Dihydrazidverbindung bezeichnet. Für die Hydrazidverbindung können Isophthaldihydrazid, Terephthaldihydrazid, Azelaindihydrazid, Adipindihydrazid, Bernsteindihydrazid, Eicosandionsäure, 7,11-Octadecadien-1,18-dicarbohydrazid, Salizylhydrazid, 4-Methylbenzohydrazid, 3-Hydroxy-N'-(1,3-dimethylbutyliden)-2-naphthoesäurehydrazid und so weiter als Beispiele genannt werden. Von diesen werden Isophthaldihydrazid und 3-Hydroxy-N'-(1,3-dimethylbutyliden)-2-naphthoesäurehydrazid bevorzugt, und weiter bevorzugt Isophthaldihydrazid.
Es wird bevorzugt, dass die Menge der Hydrazidverbindung nicht weniger als 0,1 Gewichtsanteile je 100 Gewichtsanteile der Kautschukkomponente beträgt. Die Obergrenze der Bereichswerte für die Menge der Hydrazidverbindung je 100 Gewichtsanteile der Kautschukkomponente beträgt zum Beispiel 5 Gewichtsanteile, weiter bevorzugt 2 Gewichtsanteile und noch weiter bevorzugt 1 Gewichtsanteil.
Es wird bevorzugt, dass die kombinierte Menge der Verbindung gemäß Formel (I) und der Hydrazidverbindung nicht weniger als 0,2 Gewichtsanteile je 100 Gewichtsanteile der Kautschukkomponente beträgt, und weiter bevorzugt, dass diese nicht weniger als 0,5 Gewichtsanteile beträgt. Die Obergrenze der Bereichswerte für die kombinierte Menge der Verbindung gemäß Formel (I) und der Hydrazidverbindung je 100 Gewichtsanteile der Kautschukkomponente beträgt zum Beispiel 10 Gewichtsanteile, weiter bevorzugt 5 Gewichtsanteile und noch weiter bevorzugt 3 Gewichtsanteile. Bei mehr als 10 Gewichtsanteilen wäre wahrscheinlich die Bearbeitbarkeit beeinträchtigt.
Die Kautschukzusammensetzung umfasst ferner Ruß. Als Beispiele des Rußes können neben SAF, ISAF, HAF, FEF, GPF und anderen solchen Rußen üblicherweise in der Gummiindustrie verwendete Ruße, Acetylenruß, Ketjenruß und/oder andere solcher elektrisch leitender Ruße verwendet werden. Der Ruß kann nicht-granulierter Ruß oder granulierter Ruß sein, der im Hinblick auf seine Handhabbarkeit in einer üblichen Praxis der Gummiindustrie granuliert worden ist. Es wird bevorzugt, dass die Menge des Rußes nicht weniger als 10 Gewichtsanteile je 100 Gewichtsanteile der Kautschukkomponente beträgt, weiter bevorzugt nicht weniger als 20 Gewichtsanteile und noch weiter bevorzugt nicht weniger als 30 Gewichtsanteile. Es wird bevorzugt, dass die Menge des Rußes nicht mehr als 80 Gewichtsanteile je 100 Gewichtsanteile der Kautschukkomponente beträgt und weiter bevorzugt nicht mehr als 60 Gewichtsanteile.
Die Kautschukzusammensetzung kann ferner Silica, Stearinsäure, Zinkoxid, ein Antioxidationsmittel, Schwefel, einen Vulkanisationsbeschleuniger und/oder dergleichen umfassen. Als Beispiele für das Antioxidationsmittel können Antioxidationsmittel vom aromatischen Amintyp, Antioxidationsmittel vom Aminketontyp, Antioxidationsmittel vom Monophenoltyp, Antioxidationsmittel vom Bisphenoltyp, Antioxidationsmittel vom Polyphenoltyp, Antioxidationsmittel vom Dithiocarbamattyp, Antioxidationsmittel vom Thioureatyp und dergleichen genannt werden. Es wird bevorzugt, dass die Menge des Antioxidationsmittels nicht weniger als 0,5 Gewichtsanteile je 100 Gewichtsanteile der Kautschukkomponente beträgt und weiter bevorzugt nicht weniger als 1 Gewichtsanteil. Die Obergrenze der Bereichswerte für die Menge des Antioxidationsmittels je 100 Gewichtsanteile der Kautschukkomponente kann zum Beispiel 4 Gewichtsanteile betragen, wobei es weiter bevorzugt wird, dass diese 3 Gewichtsanteile beträgt.
Als Beispiele für den Schwefel können pulverförmiger Schwefel, gefällter Schwefel, unlöslicher Schwefel, hochdispergierbarer Schwefel und dergleichen genannt werden. Es wird bevorzugt, dass die Menge des Schwefels, ausgedrückt als Äquivalenzschwefelgehalt, 0,5 bis 5 Gewichtsanteile jer 100 Gewichtsanteile der Kautschukkomponente beträgt.
Als Beispiel für den Vulkanisationsbeschleuniger können Vulkanisationsbeschleuniger vom Sulfenamidtyp, Vulkanisationsbeschleuniger vom Thiuramtyp, Vulkanisationsbeschleuniger vom Thiazoltyp, Vulkanisationsbeschleuniger vom Thioureatyp, Vulkanisationsbeschleuniger vom Guanidintyp, Vulkanisationsbeschleuniger vom Dithiocarbamattyp und so weiter genannt werden. Es wird bevorzugt, dass die Menge des Vulkanisationsbeschleunigers 0,1 bis 5 Gewichtsanteile je 100 Gewichtsanteile der Kautschukkomponente beträgt.
Ein Reifenelement in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung kann zum Beispiel eine Lauffläche, eine Seitenwand, ein Wulstband, eine Fülllage oder andere solcher Reifenelemente sein. Von diesen ist es bevorzugt eine Lauffläche.
Ein Reifenelement in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Kautschukzusammensetzung mit einer Kautschukkomponente, bei der es sich z.B. um Naturkautschuk, Isoprenkautschuk, Butadienkautschuk, Styrolbutadienkautschuk, Nitrilkautschuk, Chloroprenkautschuk und dergleichen handeln kann. Von diesen werden Naturkautschuk und/oder Butadienkautschuk bevorzugt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Menge des Naturkautschuks nicht weniger als 40 Gewichts-% je 100 Gewichts-% der Kautschukkomponente und weiter bevorzugt nicht weniger als 50 Gewichts-%. Die Obergrenze der Bereichswerte für die Menge des Naturkautschuks beträgt zum Beispiel 100 Gewichts-%. Die Menge des Butadienkautschuks kann zum Beispiel nicht weniger als 10 Gewichts-% je 100 Gewichts-% der Kautschukkomponente betragen. Die Obergrenze der Bereichswerte für die Menge des Butadienkautschuks beträgt zum Beispiel 60 Gewichts-%, wobei es bevorzugt wird, dass diese 50 Gewichts-% beträgt.
Ein Reifen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Reifenelement mit den genannten Merkmalen. Ein Reifen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung kann eine Lauffläche umfassen, die aus der Kautschukzusammensetzung hergestellt ist. Ein Reifen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung kann ein Luftreifen sein. Ein Reifen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung kann als ein Reifen angewendet werden, der für Schwerlast gedacht ist. Ein Reifen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung kann ferner eine Seitenwand bzw. Seitenwände, die aus der Kautschukzusammensetzung hergestellt ist/sind, Wulstbänder, die aus der Kautschukzusammensetzung hergestellt sind, und/oder dergleichen umfassen.
Ein Reifenelementherstellungsverfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung umfasst einen Vorgang, in dem eine Kautschukzusammensetzung, die eine Verbindung gemäß Formel (I), eine Hydrazidverbindung und Ruß umfasst, hergestellt wird.
Ein Reifenherstellungsverfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Reifenelementherstellungsverfahren mit den genannten Merkmalen. Ein Reifen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung kann eine Lauffläche umfassen, die aus der Kautschukzusammensetzung hergestellt ist. Ein Reifen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung kann ein Luftreifen sein. Ein Reifen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung kann als ein Reifen angewendet werden, der für Schwerlast gedacht ist. Ein Reifen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung kann ferner eine Seitenwand bzw. Seitenwände, die aus der Kautschukzusammensetzung hergestellt ist/sind, Wulstbänder, die aus der Kautschukzusammensetzung hergestellt sind, und/oder dergleichen umfassen. Die Hydrazidverbindung umfasst vorzugsweise eine Dihydrazidverbindung.
Erfindungsgemäß kann, weil eine Verbindung gemäß Formel (I) und eine Hydrazidverbindung in Kombination verwendet werden, eine stärkere Reduzierung der Wärmeerzeugung erreicht werden als wenn jedes für sich alleine verwendet wird. Es wird vermutet, dass die Verbindung gemäß Formel (I) und die Hydrazidverbindung jeweils an unterschiedlichen Stellen an aktiven funktionellen Gruppen auf der Oberfläche des Rußes reagieren, wodurch es zu verbesserten Rußdispergiereigenschaften und darüber hinaus zu einer Reduzierung der Wärmeerzeugung kommt.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es werden nun drei Verfahren zum Herstellen der Kautschukzusammensetzung als Beispiele angegeben. Ein erstes Verfahren umfasst einen Vorgang, in dem eine Verbindung gemäß Formel (I), eine Hydrazidverbindung und eine Kautschukkomponente gemischt werden, um eine Mischung zu erhalten, und einen Vorgang, in dem ein vulkanisationsbezogener Zusammensetzungsinhaltsstoff in die Mischung geknetet wird. Ein zweites Verfahren umfasst einen Vorgang, in dem eine Verbindung gemäß Formel (I), ein Antioxidationsmittel und eine Kautschukkomponente unter der Voraussetzung, dass keine Hydrazidverbindung vorhanden ist, gemischt werden, um eine Mischung zu erhalten, und einen Vorgang, in dem eine Hydrazidverbindung und ein vulkanisationsbezogener Zusammensetzungsinhaltsstoff in die Mischung geknetet werden, um eine Kautschukzusammensetzung zu erhalten. Ein drittes Verfahren umfasst einen Vorgang, in dem eine Hydrazidverbindung und ein Masterbatch, der Ruß und eine Verbindung gemäß Formel (I) umfasst, gemischt werden, um eine Mischung zu erhalten, und einen Vorgang, in dem ein vulkanisationsbezogener Zusammensetzungsinhaltsstoff in die Mischung geknetet wird.
Das erste Verfahren umfasst einen Vorgang, in dem eine Verbindung gemäß Formel (I), eine Hydrazidverbindung und eine Kautschukkomponente gemischt werden, um eine Mischung zu erhalten. In diesem Vorgang können Ruß, Stearinsäure, Zinkoxid, Antioxidationsmittel und/oder dergleichen zusammen mit der Verbindung gemäß Formel (I), der Hydrazidverbindung und der Kautschukkomponente gemischt werden.
Das erste Verfahren umfasst ferner einen Vorgang, in dem ein vulkanisationsbezogener Zusammensetzungsinhaltsstoff in die Mischung geknetet wird. Als Beispiele für den vulkanisationsbezogenen Zusammensetzungsinhaltsstoff können Schwefel, organische Peroxide und andere solcher Vulkanisationsmittel, Vulkanisationsbeschleuniger, Vulkanisationsbeschleunigeraktivatoren, Vulkanisationsverzögerungsmittel und so weiter genannt werden.
Das zweite Verfahren umfasst einen Vorgang, in dem eine Verbindung gemäß Formel (I), ein Antioxidationsmittel und eine Kautschukkomponente unter der Voraussetzung, dass keine Hydrazidverbindung vorhanden ist, gemischt werden, um eine Mischung zu erhalten. In diesem Vorgang können Ruß, Stearinsäure, Zinkoxid und/oder dergleichen zusammen mit der Verbindung gemäß Formel (I), dem Antioxidationsmittel und der Kautschukkomponente gemischt werden.
Das zweite Verfahren umfasst ferner einen Vorgang, in dem eine Hydrazidverbindung und ein vulkanisationsbezogener Zusammensetzungsinhaltsstoff in die Mischung geknetet werden, um eine Kautschukzusammensetzung zu erhalten.
In dem dritten Verfahren können als Beispiele, um den Masterbatch herzustellen, genannt werden: ein Verfahren (nachfolgend „erstes Masterbatchherstellungsverfahren“ genannt), in dem eine Verbindung gemäß Formel (I) und Ruß einem Naturkautschuk hinzugefügt werden und diese geknetet werden, ein Verfahren (nachfolgend „zweites Masterbatchherstellungsverfahren“ genannt), in dem Ruß in einen Naturkautschuk geknetet wird und eine Verbindung gemäß Formel (I) in den wasserhaltigen Naturkautschuk nach dem Hinzufügen des Rußes geknetet wird, und ein Verfahren (nachfolgend „drittes Masterbatchherstellungsverfahren“ genannt), das einen Vorgang, in dem ein rußhaltiger prekoagulierter Kautschuklatex koaguliert wird, um ein Koagulum zu erhalten, einen Vorgang, in dem eine Verbindung gemäß Formel (I) dem wasserhaltigen Koagulum hinzugefügt wird, und einen Vorgang, in dem die Verbindung gemäß Formel (I) in dem Koagulum dispergiert wird, umfasst. Von diesen werden das zweite Masterbatchherstellungsverfahren und insbesondere das dritte Masterbatchherstellungsverfahren bevorzugt. Das zweite Masterbatchherstellungsverfahren und das dritte Masterbatchherstellungsverfahren erlauben einen besonders hohen Dispersionsgrad der Verbindung gemäß Formel (I).
Weil die Verbindung gemäß Formel (I) hydrophil ist und weil Kautschuk im trockenen Zustand hydrophob ist, tendiert die Verbindung gemäß Formel (I) dazu, in Abwesenheit von Wasser nicht so leicht dispergiert zu werden. Im Gegensatz dazu können das zweite Masterbatchherstellungsverfahren und das dritte Masterbatchherstellungsverfahren die Dispersion der Verbindung gemäß Formel (I) durch Wasser erleichtern. Das zweite Masterbatchherstellungsverfahren und das dritte Masterbatchherstellungsverfahren ermöglichen daher einen hohen Dispersionsgrad der Verbindung gemäß Formel (I).
Wie zuvor erwähnt, umfasst das dritte Masterbatchherstellungsverfahren einen Vorgang, in dem ein rußhaltiger prekoagulierter Kautschuklatex koaguliert wird, um ein Koagulum zu erhalten.
Um den prekoagulierten Kautschuklatex herzustellen, kann das dritte Masterbatchherstellungsverfahren einen Vorgang umfassen, in dem Ruß und Kautschuklatex gemischt werden, um eine Rußaufschlämmung zu erhalten. Das Mischen des Rußes und des Kautschuklatex erleichtert es, eine Reflokkulation des Rußes zu verhindern. Es wird vermutet, dass dies durch die Ausbildung einer extrem dünnen Latexphase auf der gesamten oder einem Teil der Oberfläche des Rußes herrührt, wobei die Latexphase die Reflokkulation des Rußes verhindert. Als Beispiele des Rußes können neben SAF, ISAF, HAF, FEF, GPF und anderer solcher üblicherweise in der Gummiindustrie verwendete Ruße, Acetylenruß, Ketjenruß und/oder andere solcher elektrisch leitender Ruße verwendet werden.
Der Ruß kann nicht-granulierter Ruß oder granulierter Ruß sein, der im Hinblick auf seine Handhabbarkeit in üblicher Weise granuliert worden ist. Der Kautschuklatex in dem Vorgang, in dem die Rußaufschlämmung hergestellt wird, kann zum Beispiel Naturkautschuklatex, Synthetikkautschuklatex und dergleichen sein. Das Zahlenmittel des Molekulargewichtes des Naturkautschuks in dem Naturkautschuklatex kann zum Beispiel nicht weniger als 2.000.000 betragen.
Der Synthetikkautschuklatex kann zum Beispiel Styrolbutadienkautschuklatex, Butadienkautschuklatex, Nitrilkautschuklatex und/oder Chloroprenkautschuklatex sein. Es wird bevorzugt, dass die (Kautschuk-)Feststoffkonzentration in dem Kautschuklatex nicht weniger als 0,1 Gewichts-% beträgt, weiter bevorzugt nicht weniger als 0,2 Gewichts-% und noch weiter bevorzugt nicht weniger als 0,3 Gewichts-%. Die Obergrenze der Bereichswerte für die Feststoffkonzentration kann zum Beispiel 5 Gewichts-% betragen, bevorzugt 2 Gewichts-% und weiter bevorzugt 1 Gewichts-%. Der Ruß und der Kautschuklatex können unter Verwendung eines Mischer mit hoher Scherkraft, eines High Shear Mixers, eines Homo-Mischers, einer Kugelmühle, einer Perlmühle, eines Hochdruckhomogenisators, eines Ultraschallhomogenisators oder einer Kolloidmühle und/oder eines anderen solchen üblichen Dispergierers gemischt werden.
In der Rußaufschlämmung wird Ruß in Wasser dispergiert. Es wird bevorzugt, dass die Rußmenge in der Rußaufschlämmung nicht weniger als 1 Gewichts-% je 100 Gewichts-% der Rußaufschlämmung und bevorzugt nicht weniger als 3 Gewichts-% beträgt. Es wird bevorzugt, dass die Obergrenze der Bereichswerte für die Menge des Rußes in der Rußaufschlämmung 15 Gewichts-% und weiter bevorzugt 10 Gewichts-% beträgt.
Das dritte Masterbatchherstellungsverfahren kann ferner einen Vorgang umfassen, in dem die Rußaufschlämmung und der Kautschuklatex gemischt werden, um den prekoagulierten Kautschuklatex zu erhalten. Der Kautschuklatex zur Mischung mit der Rußaufschlämmung kann zum Beispiel Naturkautschuklatex, Synthetikkautschuklatex und/oder dergleichen sein. Es wird bevorzugt, dass die Feststoffkonzentration des Kautschuklatex zur Mischung mit der Rußaufschlämmung größer ist als die Feststoffkonzentration des Kautschuklatex in dem Vorgang, in dem die Rußaufschlämmung hergestellt wird. Es wird bevorzugt, dass die Feststoffkonzentration des Kautschuklatex zur Mischung mit der Rußaufschlämmung nicht weniger als 10 Gewichts-% beträgt, und weiter bevorzugt, dass diese nicht weniger als 20 Gewichts-% beträgt. Die Obergrenze der Bereichswerte für die Feststoffkonzentration kann zum Beispiel 60 Gewichts-% betragen, wobei es bevorzugt wird, dass diese 40 Gewichts-% beträgt, und es weiter bevorzugt wird, dass diese 30 Gewichts-% beträgt. Die Rußaufschlämmung und der Kautschuklatex können unter Verwendung eines Mischer mit hoher Scherkraft, eines High Shear Mixers, eines Homo-Mischers, einer Kugelmühle, einer Perlmühle, eines Hochdruckhomogenisators, eines Ultraschallhomogenisators oder einer Kolloidmühle und/oder eines anderen solchen üblichen Dispergierers gemischt werden.
In dem prekoagulierten Kautschuklatex werden Kautschukpartikel, Ruß und so weiter in Wasser dispergiert.
Das dritte Masterbatchherstellungsverfahren umfasst einen Vorgang, in dem der prekoagulierte Kautschuklatex koaguliert wird, um ein Koagulum zu erhalten. Ein Koagulationsmittel kann dem prekoagulierten Kautschuklatex hinzugefügt werden, um seine Koagulation hervorzurufen. Das Koagulationsmittel kann zum Beispiel eine Säure sein. Als Beispiele für die Säure können Ameisensäure, Schwefelsäure und dergleichen genannt werden. Das durch die Koagulation des prekoagulierten Kautschuklatex erhaltene Koagulum enthält Wasser.
Das dritte Masterbatchherstellungsverfahren umfasst ferner einen Vorgang, in dem eine Verbindung gemäß Formel (I) dem Koagulum hinzugefügt wird. In dem Vorgang, in dem die Verbindung gemäß Formel (I) hinzugefügt wird, kann die Wassermenge Wa in dem Koagulum zum Beispiel nicht weniger als 1 Gewichtsanteil betragen, wobei es bevorzugt wird, dass diese nicht weniger als 10 Gewichtsanteile je 100 Gewichtsanteile des Kautschuks im Koagulum beträgt. Die Obergrenze der Bereichswerte für Wa kann zum Beispiel 800 Gewichtsanteile betragen, wobei es bevorzugt wird, dass diese 600 Gewichtsanteile beträgt. Die Menge Wb der Verbindung gemäß Formel (I), die hinzugefügt wird, kann zum Beispiel nicht weniger als 0,1 Gewichtsanteile betragen, wobei es bevorzugt wird, dass diese nicht weniger als 0,5 Gewichtsanteile je 100 Gewichtsanteile des Kautschuks im Koagulum beträgt. Die Obergrenze der Bereichswerte für Wb kann zum Beispiel 10 Gewichtsanteile betragen, wobei es bevorzugt wird, dass diese 5 Gewichtsanteile beträgt. Es wird bevorzugt, dass das Verhältnis von Wa zu Wb (d.h. Wa/Wb) im Bereich von 1 bis 8.100 liegt. Wenn das Wa/Wb-Verhältnis kleiner als eins ist, ist es unwahrscheinlich, dass ein großer Nutzen in Form einer Verbesserung hinsichtlich der Ermüdungsbeständigkeit erzielt wird. Wenn es über 8.100 liegt, kann es sein, dass der Wassergehalt des Koagulums in dem Masterbatch zurückbleibt.
Das dritte Masterbatchherstellungsverfahren umfasst ferner einen Vorgang, in dem die Verbindung gemäß Formel (I) in dem Koagulum dispergiert wird. Der Vorgang, in dem die Verbindung gemäß Formel (I) in dem Koagulum dispergiert wird, kann zum Beispiel ein Vorgang sein, in dem die Verbindung gemäß Formel (I) in dem Koagulum dispergiert wird, wenn das Koagulum nach Zugabe der Verbindung gemäß Formel (I) entwässert wird. Insbesondere kann dies ein Vorgang sein, in dem die Verbindung gemäß Formel (I) in dem Koagulum dispergiert wird, wenn eine Scherkraft bei 100 °C bis 250 °C auf das Koagulum nach Zugabe der Verbindung gemäß Formel (I) einwirkt. Es wird bevorzugt, dass die Untergrenze der Bereichswerte für die Temperatur 120 °C ist. Es wird bevorzugt, dass die Obergrenze der Bereichswerte für die Temperatur 230 °C ist. Ein einzelner Schneckenextruder oder andere solche Extruder können zum Dispergieren der Verbindung gemäß Formel (I) in dem Koagulum verwendet werden.
Das dritte Masterbatchverfahren kann ferner einen Vorgang umfassen, in dem nach der Dispersion der Verbindung gemäß Formel (I) eine Trocknung und Plastifizierung des Koagulums durchgeführt werden, um einen Masterbatch zu erhalten.
Wie zuvor erwähnt, umfasst das dritte Verfahren zum Herstellen der Kautschukzusammensetzung einen Vorgang, in dem ein Masterbatch und eine Hydrazidverbindung gemischt werden, um eine Mischung zu erhalten. In diesem Vorgang können Stearinsäure, Zinkoxid, ein Antioxidationsmittel und/oder dergleichen zusammen mit dem Masterbatch und der Hydrazidverbindung gemischt werden. Der Masterbatch umfasst Kautschuk. Naturkautschuklatex, Synthetikkautschuklatex und/oder dergleichen sein. Das Zahlenmittel des Molekulargewichtes des Naturkautschuks in dem Naturkautschuklatex kann zum Beispiel nicht weniger als 2.000.000 betragen. Der Kautschuk kann zum Beispiel Naturkautschuk, Polyisoprenkautschuk, Styrolbutadienkautschuk, Nitrilkautschuk, Chloroprenkautschuk und/oder dergleichen sein. Es wird bevorzugt, dass die Menge des Naturkautschuks in dem Masterbatch nicht weniger als 70 Gewichts-% je 100 Gewichts-% des Kautschuks beträgt, weiter bevorzugt, dass diese nicht weniger als 80 Gewichts-% beträgt, noch weiter bevorzugt, dass diese nicht weniger als 90 Gewichts-% beträgt, und noch weiter bevorzugt, dass diese 100 Gewichts-% beträgt. Der Masterbatch umfasst ferner Ruß. Es wird bevorzugt, dass die Menge des Rußes nicht weniger als 10 Gewichtsanteile je 100 Gewichtsanteile des Kautschuks beträgt, weiter bevorzugt, dass diese nicht weniger als 20 Gewichtsanteile beträgt, und noch weiter bevorzugt, dass diese nicht weniger als 30 Gewichtsanteile beträgt. Es wird bevorzugt, dass die Menge des Rußes nicht mehr als 80 Gewichtsanteile je 100 Gewichtsanteile des Kautschuks beträgt, und weiter bevorzugt, dass diese nicht mehr als 60 Gewichtsanteile beträgt.
Der Masterbatch umfasst ferner eine Verbindung gemäß Formel (I). Es wird bevorzugt, dass die Menge der Verbindung gemäß Formel (I) nicht weniger als 0,1 Gewichtsanteile je 100 Gewichtsanteile des Kautschuks beträgt, weiter bevorzugt, dass diese nicht weniger als 0,5 Gewichtsanteile beträgt, und noch weiter bevorzugt, dass diese nicht weniger als 1 Gewichtsanteil beträgt. Es wird bevorzugt, dass die Menge der Verbindung gemäß Formel (I) nicht mehr als 10 Gewichtsanteile je 100 Gewichtsanteile des Kautschuks beträgt, und weiter bevorzugt, dass diese nicht mehr als 8 Gewichtsanteile beträgt.
Das dritte Verfahren zum Herstellen der Kautschukzusammensetzung umfasst ferner einen Vorgang, in dem ein vulkanisationsbezogener Zusammensetzungsinhaltsstoff in die Mischung geknetet wird.
Ein Reifenherstellungsverfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung umfasst einen Vorgang, in dem ein Reifenrohling, der mit einem Reifenelement ausgestattet ist, das die Kautschukzusammensetzung umfasst, hergestellt wird. Das Reifenherstellungsverfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung umfasst ferner einen Vorgang, in dem der Reifenrohling erhitzt wird.
BEISPIELE
Es werden nun konkret ausgeführte Beispiele in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung beschrieben. Dabei sind die Rohmaterialien und Reagenzien angegeben.

Konzentrierter Naturkautschuklatex: „LA-NR (DRC = 60 %)“, hergestellt von Regitex Co., Ltd.
Koagulationsmittel: Ameisensäure (Reaktionsgüte 85 %), hergestellt von Nacalai Tesque, Inc. (verdünnt, um eine 10 %-Lösung und einen pH, der auf 1,2 eingestellt ist, vor der Verwendung zu erhalten)
Naturkautschuk: RSS #3
Polybutadienkautschuk: „BR150B“, hergestellt von Ube Industries, Ltd.
Ruß 1: „SEAST 6“ (N220), hergestellt von Tokai Carbon Co., Ltd.
Ruß 2: „SEAST 9H“, hergestellt von Tokai Carbon Co., Ltd.
Verbindung 1: Natrium-(2Z)-4-[(4-aminophenyl)-amino]-4-oxo-2-butensäure (Verbindung gemäß Formel (I')), hergestellt von Sumitomo Chemical Co., Ltd.

Verbindung 2-1: „Isophthaldihydrazid“, hergestellt von Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
Verbindung 2-2: „3-Hydroxy-N'-(1,3-dimethylbutyliden)-2-naphthoesäurehydrazid“, hergestellt von Otsuka Chemical Co., Ltd.
Stearinsäure: „Stearinsäurekügelchen“, hergestellt von NOF Corporation
Zinkoxid: „Zinkoxid Variation Nr. 2“, hergestellt von Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.
Antioxidationsmittel: „Antigen 6C“ (N-Phenyl-N'-(1,3-dimethylbutyl)-p-phenylendiamin, hergestellt von Sumitomo Chemical Co., Ltd.
Schwefel: „pulverförmiger Schwefel“, hergestellt von Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd.
Vulkanisationsbeschleuniger: „Sanceler CM-G“ (N-Cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamid, hergestellt von Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.

Herstellung von unvulkanisiertem Kautschuk in Vergleichsbeispielen 1 bis 5 und Arbeitsbeispielen 1 bis 4, 8 und 9
Die Zusammensetzungsinhaltsstoffe, außer Schwefel und Vulkanisationsbeschleuniger, wurden in Übereinstimmung mit Tabelle 1 in einen von der Firma Kobe Steel, Ltd. hergestellten Bunbury-Mischer Model B hinzugefügt, der zum Ausführen des Knetens verwendet wurde, und die Kautschukmischung wurde entladen. Die Kautschukmischung wurde dann zusammen mit Schwefel und Vulkanisationsbeschleuniger in einem Bunbury-Mischer Model B geknetet, um unvulkanisierten Kautschuk zu erhalten.
Herstellung von unvulkanisiertem Kautschuk in Arbeitsbeispiel 5
Die Zusammensetzungsinhaltsstoffe, außer Schwefel, Vulkanisationsbeschleuniger und Verbindung 2-1, wurden in Übereinstimmung mit Tabelle 1 in einen von der Firma Kobe Steel, Ltd. hergestellten Bunbury-Mischer Model B hinzugefügt, der zum Ausführen des Knetens verwendet wurde, und die Kautschukmischung wurde entladen. Die Kautschukmischung wurde dann zusammen mit Schwefel, Vulkanisationsbeschleuniger und Verbindung 2-1 in einem Bunbury-Mischer Model B geknetet, um unvulkanisierten Kautschuk zu erhalten.
Herstellung von unvulkanisiertem Kautschuk in Arbeitsbeispiel 6
Ruß 1 und Verbindung 1 wurden in Naturkautschuk in Übereinstimmung mit Tabelle 1 geknetet, um einen trockenen Masterbatch zu erhalten. Die Zusammensetzungsinhaltsstoffe, außer Schwefel und Vulkanisationsbeschleuniger, wurden dem trockenen Masterbatch in Übereinstimmung mit Tabelle 1 in einen von der Firma Kobe Steel, Ltd. hergestellten Bunbury-Mischer Model B hinzugefügt, der zum Ausführen des Knetens verwendet wurde, und die Kautschukmischung wurde entladen. Die Kautschukmischung wurde dann zusammen mit Schwefel und Vulkanisationsbeschleuniger in einem Bunbury-Mischer Model B geknetet, um unvulkanisierten Kautschuk zu erhalten.
Herstellung von unvulkanisiertem Kautschuk in Arbeitsbeispiel 7
Ruß 1 wurde in Naturkautschuk in Übereinstimmung mit Tabelle 1 geknetet. Verbindung 1 und Wasser wurden hinzugefügt und in den Naturkautschuk nach Verkneten mit Ruß in Übereinstimmung mit Tabelle 1 geknetet, um einen trockenen Masterbatch zu erhalten. Ein von der Firma Kobe Steel, Ltd. hergestellter Bunbury-Mischer Model B wurde verwendet, um Verbindung 2-1, Stearinsäure, Zinkoxid und Antioxidationsmittel in den trockenen Masterbatch in Übereinstimmung mit Tabelle 1 zu kneten, und die Kautschukmischung wurde entladen. Die Kautschukmischung wurde dann zusammen mit Schwefel und Vulkanisationsbeschleuniger in einem Bunbury-Mischer Model B geknetet, um unvulkanisierten Kautschuk zu erhalten.
Herstellung von unvulkanisiertem Kautschuk in Arbeitsbeispiel 10
Wasser wurde bei 25 °C einem konzentrierten Naturkautschuklatex hinzugefügt, um einen verdünnten Naturkautschuklatex mit einer (Kautschuk-) Feststoffkonzentration, die 0,52 Gewichts-% betrug, und einen Naturkautschuklatex mit einer (Kautschuk-) Feststoffkonzentration, die 28 Gewichts-% betrug, zu erhalten. 50 Gewichtsanteile Ruß 1 wurden 954,8 Gewichtsanteilen des verdünnten Naturkautschuklatex hinzugefügt, und ein von der Firma PRIMIX Corporation hergestellter Mischer des Typs ROBOMIX wurde verwendet, um den verdünnten Naturkautschuklatex nach Zugabe von Ruß zu verrühren, um eine Ruß/Naturkautschuk-Aufschlämmung zu erhalten. Die Ruß/Naturkautschuk-Aufschlämmung wurde dem Naturkautschuklatex mit der (Kautschuk-) Feststoffkonzentration, die 28 Gewichts-% betrug, in Übereinstimmung mit Tabelle 1 hinzugefügt, und ein von SANYO hergestellter Haushaltsmischer wurde verwendet, um den Naturkautschuk nach Zugabe der Ruß/Naturkautschuk-Aufschlämmung bei 11.300 Upm für 30 Minuten zu verrühren, um einen prekoagulierten Kautschuklatex zu erhalten. Als Koagulationsmittel dienende Ameisensäure wurde dem prekoagulierten Kautschuklatex in einer Menge hinzugefügt, die ausreicht, um einen pH von 4 zu erreichen, und ein Filter wurde verwendet, um das Koagulum von Abfallflüssigkeit zu trennen. Verbindung 1 wurde dem Koagulum hinzugefügt, und Verbindung 1 wurde in dem Koagulum dispergiert, in dem eine von der Firma Suehiro EPM Corporation hergestellte Schneckenpresse des Typs V-02 (Einzelschneckenentwässerungsextruder vom Quetschtyp) verwendet wurde, um das Koagulum nach Zugabe der Verbindung 1 bei 180 °C zu entwässern/plastifizieren.
Als Ergebnis des vorstehenden Verfahrens wurde ein nasser Masterbatch erhalten. Ein von der Firma Kobe Steel, Ltd. hergestellter Bunbury-Mischer Model B wurde verwendet, um Verbindung 2-1, Stearinsäure, Zinkoxid und Antioxidationsmittel in den nassen Masterbatch in Übereinstimmung mit Tabelle 1 zu kneten, und die Kautschukmischung wurde entladen. Die Kautschukmischung wurde dann zusammen mit Schwefel und Vulkanisationsbeschleuniger in einem Bunbury-Mischer Model B geknetet, um unvulkanisierten Kautschuk zu erhalten.
Wärmeerzeugung

Der unvulkanisierte Kautschuk wurde bei 150 °C für 30 Minuten vulkanisiert und die Wärmeerzeugungsleistung wurde basierend auf dem Wert tanδ ausgewertet, der unter Verwendung eines von der Firma Toyo Seiki hergestellten viskoelastischen Spektrometers bei einer Anfangsspannung von 10 %, einer dynamischen Spannung von 2 %, einer Frequenz von 50 Hz und einer Temperatur von 60 °C gemessen wurde. Die Wärmeerzeugung wird als ein Index relativ zu einem Wert von 100 für das Vergleichsbeispiel 1 gezeigt. Je kleiner der Index ist, desto besser ist er im Sinne einer niedrigen Wärmerzeugung. [Tabelle 1]

				Vergleichsbeispiele								Arbeitsbeispiele
				1	2	3	4	5	1	2	3		4	5	6	7	8	9	10
Herstellung des trockenen Masterbatches	Gewichtsanteile		Naturkautschuk (fest)	-	-	-	-	-	-	-	-		-	-	100	100	-	-	-
			Ruß 1	-	-	-	-	-	-	-	-		-	-	50	50	-	-	-
			Verbindung 1	-	-	-	-	-	-	-	-		-	-	0,5	0,5	-	-	-
			Wassergehalt	-	-	-	-	-	-	-	-		-	-	-	3	-	-	-
			Wa/Wb	-	-	-	-	-	-	-	-		-	-	-	6	-	-	-
Herstellung des nassen Masterbatches	Gewichtsanteile		Naturkautschuk (Feststoffgehalt)	-	-	-	-	-	-	-	-		-	-	-	-	-	-	100
			Ruß 1	-	-	-	-	-	-	-	-		-	-	-	-	-	-	50
			Verbindung 1	-	-	-	-	-	-	-	-		-	-	-	-	-	-	0,5
			Wassergehalt	-	-	-	-	-	-	-	-		-	-	-	-	-	-	602
			Wa/Wb	-	-	-	-	-	-	-	-		-	-	-	-	-	-	1204
Herstellung des unvulkanisierten Kautschuks	Nicht-Herstellungskneten	Gewichtsanteile	Masterbatch	-	-	-	-	-	-	-	-		-	-	150,5	150,5	-	-	150,5
			Naturkautschuk	100	100	100	100	70	100	100	100		100	100	-	-	100	70	-
			Polybutadienkautschuk	-	-	-	-	30	-	-	-		-	-	-	-	-	30	-
			Ruß 1	50	50	50	-	50	50	50	50		50	50	-	-	-	50	-
			Ruß 2	-	-	-	50	-	-	-	-		-	-	-	-	50	-	-
			Verbindung 1	-	-	1	-	-	0,5	0,5	0,1		2	0,5	-	-	0,5	0,5	-
			Verbindung 2-1	-	1	-	-	-	0,5	-	0,9		2	-	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
			Verbindung 2-2	-	-	-	-	-	-	0,5	-		-	-	-	-	-	-	-
			Stearinsäure	1	1	1	1	1	1	1	1		1	1	1	1	1	1	1
			Zinkoxid	3	3	3	3	3	3	3	3		3	3	3	3	3	3	3
			Antioxidationsmittel	1	1	1	1	1	1	1	1		1	1	1	1	1	1	1
	Herstellungskneten	Gewichtsanteile	Verbindung 2-1	-	-	-	-	-	-	-	-		-	0,5	-	-	-	-	-
			Schwefel	2	2	2	2	2	2	2	2		2	2	2	2	2	2	2
			Vulkanisationsbeschleuniger	1	1	1	1	1	1	1	1		1	1	1	1	1	1	1
Wärmeerzeugung				100	96	98	100	100	91	92	89		81	80	85	82	92	91	80

Ergebnisse
Die kombinierte Verwendung von Verbindung 1 und Verbindung 2-1 oder Verbindung 2-2 rief eine Verbesserung der Wärmeerzeugung hervor. Zum Beispiel rief die kombinierte Verwendung von 0,5 Gewichtsanteilen der Verbindung 1 und 0,5 Gewichtsanteilen der Verbindung 2-1 eine Verbesserung in einer Größenordnung hervor, die 9 Punkten entspricht (siehe Vergleichsbeispiel 1 und Arbeitsbeispiel 1).
Die kombinierte Verwendung von 0,1 Gewichtsanteilen der Verbindung 1 und 0,9 Gewichtsanteilen der Verbindung 2-1 rief eine Verbesserung in einer Größenordnung hervor, die 11 Punkten entspricht (siehe Vergleichsbeispiel 1 und Arbeitsbeispiel 3). Andererseits rief 1 Gewichtsanteil der Verbindung 1 eine Verbesserung in einer Größenordnung hervor, die 2 Punkten entspricht (siehe Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 3). 1 Gewichtsanteil der Verbindung 2-1 rief eine Verbesserung in einer Größenordnung hervor, die 4 Punkten entspricht (siehe Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2).
Die Zugabe von Verbindung 2-1 nicht in der Phase, wenn ein Nichtherstellungskneten ausgeführt wurde, sondern in der Phase, wenn ein Herstellungskneten ausgeführt wurde, rief einen erhöhten Nutzen im Sinne einer Reduzierung der Wärmeerzeugung hervor (siehe Arbeitsbeispiel 1 und Arbeitsbeispiel 5).
Die Anwendung eines Verfahrens, in dem Verbindung 1 und Ruß 1 in Naturkautschuk geknetet wurden, um einen trockenen Masterbatch zu erhalten, rief einen erhöhten Nutzen im Sinne einer Reduzierung der Wärmeerzeugung hervor (siehe Arbeitsbeispiel 1 und Arbeitsbeispiel 6).
Die Anwendung eines Verfahrens, in dem Verbindung 1 und Wasser in Naturkautschuk nach Einkneten von Ruß hinzugefügt wurden und in dem diese geknetet wurden, um einen trockenen Masterbatch zu erhalten, rief einen erhöhten Nutzen im Sinne einer Reduzierung der Wärmeerzeugung hervor (siehe Arbeitsbeispiel 1 und Arbeitsbeispiel 7).
Die Anwendung eines Verfahrens, in dem Verbindung 1 in einem Koagulum dispergiert wurde, das Ruß und Wasser enthält, um einen nassen Masterbatch zu erhalten, rief einen erhöhten Nutzen im Sinne einer Reduzierung der Wärmeerzeugung hervor (siehe Arbeitsbeispiel 1 und Arbeitsbeispiel 10).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014095014 A [0002]
JP 2016041779 A [0003]

Claims

Reifenelement, umfassend eine Kautschukzusammensetzung, wobei die Kautschukzusammensetzung eine Hydrazidverbindung, Ruß und eine Verbindung gemäß folgender Formel (I) umfasst,
wobei in Formel (I) R¹ und R² jeweils ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, eine Alkenylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen oder eine Alkynylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen darstellen, R¹ und R² gleich oder verschieden sein können und M⁺ ein Natriumion, Kaliumion oder Lithiumion darstellt.
Reifenelement nach Anspruch 1, wobei die Hydrazidverbindung eine Dihydrazidverbindung umfasst.
Reifen, umfassend das Reifenelement nach Anspruch 1 oder 2.
Reifenelementherstellungsverfahren, umfassend einen Vorgang, in dem eine Kautschukzusammensetzung hergestellt wird, die eine Hydrazidverbindung, Ruß und eine Verbindung gemäß folgender Formel (I) umfasst,
wobei in Formel (I) R¹ und R² jeweils ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, eine Alkenylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen oder eine Alkynylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen darstellen, R¹und R² gleich oder verschieden sein können und M⁺ ein Natriumion, Kaliumion oder Lithiumion darstellt.
Reifenherstellungsverfahren, umfassend das Reifenelementherstellungsverfahren nach Anspruch 4.