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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kautschukzusammensetzung für Reifen und auch einen pneumatischen Reifen, der diese verwendet.
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[Stand der Technik]
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Pneumatische Reifen müssen nicht nur eine hervorragende Kraftstoffeffizienz aufweisen, sondern auch ausgezeichnete Haftungseigenschaften auf einer nassen Straße, das heißt ein Haftvermögen bei Nässe, aufweisen. Diese Eigenschaften widersprechen sich jedoch, so dass es nicht einfach ist, sie gleichzeitig zu verbessern. Zusätzlich erhöht sich bei niedrigen Temperaturen der Elastizitätsmodul einer Kautschukzusammensetzung, was zu einer Abnahme des Haftvermögens führt. Daher gibt es auch bei Winterreifen Probleme mit dem Leistungsvermögen bei niedrigen Temperaturen.
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Als ein Reifen, der in der Lage ist, den Rollwiderstand einer Reifenlauffläche zu verringern, das heißt die Kraftstoffeffizienz zu verbessern, ohne andere Eigenschaften, insbesondere das Haftvermögen bei Nässe, zu beeinträchtigen, offenbart die PTL 1 einen Reifen, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Lauffläche eine Kautschukzusammensetzung enthält, die mindestens enthält eine Art eines Dienelastomers, mindestens eine Art eines verstärkenden Füllstoffs und mehr als 10 ThK eines hydrierten thermoplastischen Styrol-(„TPS“) Elastomers enthält.
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Zusätzlich offenbart die PTL 2 zur Verbesserung des Haftvermögens und der Abriebfestigkeit eine Kautschukzusammensetzung, die eine Kautschukkomponente enthält, die mit einem festen Harz und einem Weichmacher wie zum Beispiel einem Phosphat vermischt ist.
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Die PTLs 1 und 2 schweigen jedoch über das Leistungsvermögen bei niedrigen Temperaturen und das spezifische Gewicht eines thermoplastischen Elastomers, das hinzugemischt werden soll, und es gibt noch Raum für eine weitere Verbesserung der Kraftstoffeffizienz, der Abriebfestigkeit, des Haftvermögens bei Nässe und des Bremsvermögesn auf Schnee.
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[Liste der Anführungen]
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[Patentliteratur]
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- [PTL 1] JP 2013-510939 T (der Ausdruck „JP ... T“ bedeutet hier eine veröffentlichte japanische Übersetzung einer PCT Patentanmeldung)
- [PTL 2] JP 2016-204503 A
- [PTL 3] JP 2014-189698 A
- [PTL 3] JP 2015-110703 A
- [PTL 5] JP 2015-110704 A
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[Zusammenfassung der Erfindung]
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[Aufgabe, die von der Erfindung zu lösen ist]
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Im Hinblick auf die oben genannten Punkte besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine Kautschukzusammensetzung für Reifen bereitzustellen, die in der Lage ist, die Kraftstoffeffizienz, die Abriebfestigkeit, das Haftvermögen bei Nässe und das Bremsvermögen auf Schnee zu verbessern, und auch einen pneumatischen Reifen bereitzustellen, der diese verwendet.
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Übrigens ist in den PTLs 3 bis 5 zur Verbesserung des Haftvermögens eine mit einem hydrierten thermoplastischen Elastomer gemischte Kautschukzusammensetzung offenbart. Sie schweigen jedoch hinsichtlich der Kraftstoffeffizienz und des Bremsvermögens auf Schnee.
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[Mittel zur Lösung der Aufgabe]
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Um die oben genannten Probleme zu lösen, weist die Kautschukzusammensetzung für Reifen nach der Erfindung eine Kautschukkomponente, die mindestens einen Naturkautschuk und einen Butadien-Kautschuk enthält, einen anorganischen Füllstoff, ein thermoplastisches Elastomer, das eine funktionelle Gruppe enthält, die mit einer funktionellen Oberflächengruppe des anorganischen Füllstoffs reagiert oder wechselwirkt, und das ein spezifisches Gewicht von 1,00 oder weniger aufweist, und ein Phosphat auf, das einen Koagulationspunkt von -55 °C oder niedriger aufweist.
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Es ist möglich, dass das thermoplastische Elastomer ein Blockcopolymer ist, das ein Polystyrol als ein hartes Segment aufweist.
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Es ist möglich, dass der Anteil an Phosphat 1 bis 30 Massenteile pro 100 Massenteile der Kautschukkomponente beträgt.
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Es ist möglich, dass die funktionelle Gruppe, die in dem thermoplastischen Elastomer enthalten ist, mindestens ein Mitglied ausweist, das aus der Gruppe ausgewählt worden ist, die eine Hydroxylgruppe, eine Aminogruppe, eine Carboxylgruppe, eine Silanolgruppe, eine Alkoxysilylgruppe, eine Epoxygruppe, eine Glycidylgruppe eine Polyethergruppe, eine Polysiloxangruppe und eine von einem Maleinsäureanhydrid abgeleitete funktionelle Gruppe umfasst.
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Es ist möglich, dass das thermoplastische Elastomer einen Anteil an Styrol von 20 Massenprozent oder mehr aufweist.
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Es ist möglich, dass das thermoplastische Elastomer ein Blockcopolymer ist, das mindestens ein Mitglied ausweist, das aus der Gruppe ausgewählt worden ist, die ein hydriertes Butadien-/Isopren-Copolymer, ein hydriertes Polybutadien und ein Styrol-/Butadien-Copolymer als ein weiches Segment umfasst.
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Der pneumatische Reifen nach der Erfindung wird mit der oben genannten Kautschukzusammensetzung für Reifen hergestellt.
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[Vorteil der Erfindung]
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Die Kautschukzusammensetzung für Reifen nach der Erfindung ermöglicht es, einen pneumatischen Reifen zu erhalten, der eine verbesserte Kraftstoffeffizienz, ein verbessertes Haftvermögen bei Nässe, eine verbesserte Abriebfestigkeit und ein verbessertes Bremsvermögen auf Schnee aufweist.
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[Modus zur Ausführung der Erfindung]
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Nachstehend werden die Gesichtspunkte, die für die Ausführung der Erfindung relevant sind, im Detail beschrieben.
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Eine Kautschukzusammensetzung für Reifen nach diesem Ausführungsbeispiel weist eine Kautschukkomponente, einen anorganischen Füllstoff, ein thermoplastisches Elastomer, das eine funktionelle Gruppe enthält, die mit einer funktionellen Oberflächengruppe des anorganischen Füllstoffs reagiert oder wechselwirkt, und das ein spezifisches Gewicht von 1,00 oder weniger aufweist, und ein Phosphat auf, das einen Koagulationspunkt von -55 ° C oder niedriger aufweist.
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Die Kautschukkomponente nach diesem Ausführungsbeispiel enthält mindestens einen Naturkautschuk (NR) und einen Butadien-Kautschuk (BR) und sie kann auch andere Kautschukkomponenten enthalten, ohne die Aufgabe der Erfindung zu beeinträchtigen. Die Beispiele davon umfassen einen Isopren-Kautschuk (IR), einen Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), einen Styrol-Isopren-Copolymerkautschuk, einen Butadien-Isopren-Copolymerkautschuk und einen Styrol-Isopren-Butadien-Copolymerkautschuk.
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Das Verhältnis des Anteils der Gesamtmenge des Naturkautschuks und des Butadien-Kautschuks in der Kautschukkomponente ist nicht besonders beschränkt, es beträgt jedoch bevorzugt 70 bis 100 Massenprozent, besonders bevorzugt beträgt es 80 bis 100 Massenprozent und noch mehr bevorzugt beträgt es 90 bis 100 Massenprozent.
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Das Verhältnis des Anteils zwischen dem Naturkautschuk und dem Butadien-Kautschuk (Naturkautschuk zu Butadienkautschuk) ist nicht besonders beschränkt, es beträgt jedoch bevorzugt 80 zu 20 bis 20 zu 80, besonders bevorzugt beträgt es 70 zu 30 bis 30 zu 70 und noch mehr bevorzugt beträgt es 60 zu 40 bis 40 zu 60 auf Massenbasis.
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Das thermoplastische Elastomer nach diesem Ausführungsbeispiel ist nicht besonders beschränkt, solange es eine funktionelle Gruppe enthält, die mit einer funktionellen Oberflächengruppe des anorganischen Füllstoffs reagiert oder wechselwirkt; und es kann zum Beispiel ein thermoplastisches Elastomer sein, dessen funktionelle Gruppe mindestens ein Mitglied ist, das aus der Gruppe ausgewählt worden ist, die eine Hydroxylgruppe, eine Aminogruppe, eine Carboxylgruppe, eine Silanolgruppe, eine Alkoxysilylgruppe, eine Epoxygruppe, eine Glycidylgruppe, eine Polyethergruppe, eine Polysiloxangruppe und eine von einem Maleinsäureanhydrid abgeleitete funktionelle Gruppe umfasst. Wie es hier verwendet wird, bedeutet „wechselwirken“, sich gegenseitig elektrisch anzuziehen. Außerdem bezieht sich „Polyethergruppe“ auf eine Gruppe, die zwei oder mehr Etherbindungen aufweist, und bezieht sich „Polysiloxangruppe“ auf eine Gruppe, die zwei oder mehr Siloxanbindungen aufweist.
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Darüber hinaus ist das spezifische Gewicht des thermoplastischen Elastomers nach diesem Ausführungsbeispiel nicht besonders beschränkt, solange es 1,00 oder weniger beträgt, aber bevorzugt beträgt es 0,80 bis 0,95 und besonders bevorzugt beträgt es 0,85 bis 0,95. Im Übrigen ist das spezifische Gewicht, wie es hier verwendet wird, ein Wert, der in Übereinstimmung mit ISO 1183 berechnet wird.
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Als solche thermoplastischen Elastomere können auch kommerziell erhältliche Produkte verwendet werden. Spezifische Beispiele davon umfassen „SEPTON HG-252“, das von der Kuraray Co., Ltd. hergestellt wird und „Tuftec MP10“ und „Tuftec M1911“, die von der Asahi Kasei Corporation hergestellt werden. Wenn ein thermoplastisches Elastomer, das eine funktionelle Gruppe enthält, die mit einer funktionellen Oberflächengruppe eines anorganischen Füllstoffs reagiert oder wechselwirkt, mit einer Kautschukkomponente schmelzgeknetet wird, wird eine Meer-Insel-Struktur erhalten, in der die Kautschukkomponente als die kontinuierliche Phase dient und das thermoplastische Elastomer als die dispergierte Phase dient. Das gleichförmig dispergierte thermoplastische Elastomer funktioniert so, wie die anorganischen Füllstoffe funktionieren, wodurch wahrscheinlich ein ausgezeichnetes Haftvermögen bei Nässe erhalten wird. Darüber hinaus reagiert der anorganische Füllstoff mit dem dispergierten thermoplastischen Elastomer oder er wechselwirkt mit diesem, wodurch sich die Dispergierbarkeit des anorganischen Füllstoffs verbessert und es wahrscheinlich wird, eine ausgezeichnete Kraftstoffeffizienz zu erhalten.
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Das thermoplastische Elastomer ist bevorzugt ein thermoplastisches Styrolelastomer, das ein Polystyrol als ein hartes Segment aufweist, und besonders bevorzugt ist es ein thermoplastisches Styrolelastomer, das ferner mindestens ein Mitglied aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt worden ist, die ein hydriertes Butadien-/Isopren-Copolymer, ein hydriertes Polybutadien und ein Styrol-/Butadien-Copolymer als ein weiches Segment umfasst. Das heißt, dass es besonders bevorzugt ist, dass das thermoplastische Elastomer mindestens ein Mitglied ist, das aus der Gruppe ausgewählt worden ist, die ein Triblockcopolymer, das aus einem Polystyrol, einem hydrierten Butadien-/Isopren-Copolymer und einem Polystyrol (nachstehend manchmal als SEEPS bezeichnet) besteht, ein Triblockcopolymer, das aus einem Polystyrol, einem hydrierten Polybutadien und einem Polystyrol (nachstehend manchmal als SEBS bezeichnet) besteht, und ein Triblockcopolymer, das aus einem Polystyrol, einem Styrol-/Butadien-Copolymer und einem Polystyrol (nachstehend manchmal als S-SB-S bezeichnet) besteht, umfasst.
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In dem Fall, bei dem das thermoplastische Elastomer ein thermoplastisches Styrolelastomer ist, ist dessen Anteil an Styrol nicht besonders beschränkt, er beträgt jedoch bevorzugt 20 Massenprozent oder mehr und besonders bevorzugt beträgt er 20 bis 80 Massenprozent. Wenn der Anteil 20 Massenprozent oder mehr beträgt, werden wahrscheinlich ein ausgezeichnetes Haftvermögen bei Nässe und eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit erhalten.
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Der Anteil des thermoplastischen Elastomers ist nicht besonders beschränkt, er beträgt jedoch bevorzugt 1 bis 30 Massenteile, besonders bevorzugt beträgt er 5 bis 20 Massenteile und noch mehr bevorzugt beträgt er 10 bis 20 Massenteile pro 100 Massenteile der Kautschukkomponente.
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Das Phosphat nach diesem Ausführungsbeispiel ist nicht besonders beschränkt, solange es einen Koagulationspunkt von -55 °C oder niedriger aufweist. Zum Beispiel können ein Tris(2-Ethylhexyl)Phosphat (TOP), ein Triethylphosphat (TEP) und dergleichen verwendet werden. Wenn ein Phosphat, das einen Koagulationspunkt von -55 °C oder niedriger aufweist, verwendet wird, werden wahrscheinlich eine ausgezeichnete Kraftstoffeffizienz und ein ausgezeichnetes Bremsvermögen auf Schnee erhalten. Hier ist der Koagulationspunkt eines Phosphats ein Wert, der mit einem Differenzialkalorimeter (DSC-60A, das von der Shimadzu Corporation hergestellt worden ist) gemessen wird. Insbesondere wurde ein Phosphat in einer Aluminiumzelle hermetisch abgedichtet und in einen Probenhalter eingesetzt, wobei dann, während der Probenhalter von -100 °C auf 25 °C mit 20 K/min in einer Stickstoffatmosphäre erhitzt worden ist, der Unterschied in der Menge an Wärme von der Standardsubstanz gemessen wurde, und die Temperatur, bei der der endotherme Spitzenwert beobachtet worden ist, wurde als der Koagulationspunkt bestimmt.
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Der Anteil des Phosphats beträgt 1 bis 30 Massenteile, bevorzugt beträgt er 1 bis 20 Massenteile und besonders bevorzugt beträgt er 5 bis 20 Massenteile pro 100 Massenteile der Kautschukkomponente. Wenn der Anteil 1 bis 30 Massenteile beträgt, werden wahrscheinlich eine ausgezeichnete Kraftstoffeffizienz und ein ausgezeichnetes Bremsvermögen auf Schnee erhalten.
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In der Kautschukzusammensetzung nach diesem Ausführungsbeispiel können als der anorganische Füllstoff verstärkende Füllstoffe, wie zum Beispiel ein Ruß und ein Siliziumdioxid, verwendet werden. Das heißt, dass der anorganische Füllstoff der Ruß alleine, das Siliziumdioxid alleine oder eine Kombination von dem Ruß und dem Siliziumdioxid sein kann. Eine Kombination von dem Ruß und dem Siliziumdioxid ist bevorzugt. Der Anteil des anorganischen Füllstoffs ist nicht besonders beschränkt und er beträgt zum Beispiel bevorzugt 20 bis 120 Massenteile, besonders bevorzugt beträgt er 20 bis 110 Massenteile und noch mehr bevorzugt beträgt er 30 bis 110 Massenteile pro 100 Massenteile der Kautschukkomponente.
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Der Ruß ist nicht besonders beschränkt, und verschiedene bekannte Arten können verwendet werden. Der Anteil an Ruß beträgt bevorzugt 1 bis 70 Massenteile und besonders bevorzugt beträgt er 1 bis 30 Massenteile pro 100 Massenteile der Kautschukkomponente.
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Das Siliziumdioxid ist auch nicht besonders beschränkt, aber es ist bevorzugt, ein nasses Siliziumdioxid zu verwenden, wie zum Beispiel ein nass ausgefälltes Siliziumdioxid oder ein nass geliertes Siliziumdioxid. In dem Fall, bei dem das Siliziumdioxid enthalten ist, beträgt, in Bezug auf die Ausgewogenheit des tanδ des Kautschuks, der verstärkenden Eigenschaften und dergleichen, dessen Anteil bevorzugt 10 bis 100 Massenteile und besonders bevorzugt beträgt er 15 bis 100 Massenteile pro 100 Massenanteile der Kautschukkomponente.
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In dem Fall, bei dem ein Siliziumdioxid enthalten ist, können weiterhin ein Silankopplungsmittel wie zum Beispiel ein Sulfidsilan und ein Mercaptosilan enthalten sein. In dem Fall, bei dem ein Silankopplungsmittel enthalten ist, beträgt dessen Anteil bevorzugt 2 bis 20 Massenteile pro 100 Massenteile Siliziumdioxid.
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In Bezug auf die Verbesserung des Haftvermögens bei Nässe kann die Kautschukzusammensetzung nach diesem Ausführungsbeispiel weiter mit Harzen gemischt werden. Die Beispiele solcher Harze umfassen Petroleumharze, Kolophoniumharze und Styrolharze. Sie können alleine verwendet werden, und es ist auch möglich, eine Kombination von zwei oder mehr Arten zu verwenden. Als diese Harze werden solche, die einen Erweichungspunkt von 80 bis 140 °C aufweisen, bevorzugt verwendet. Hier ist der Erweichungspunkt ein Wert, der in Übereinstimmung mit JIS K2207 (Verfahren mit Ring und Kugel) gemessen wird.
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Die Beispiele für Petroleumharze umfassen C5 aliphatische Kohlenwasserstoffharze, C9 aromatische Kohlenwasserstoffharze und C5/C9 aliphatisch/aromatisch copolymerisierte Kohlenwasserstoffharze. Ein aliphatisches Kohlenwasserstoffharz ist ein Harz, das durch die kationische Polymerisation eines ungesättigten Monomers wie zum Beispiel von einem Isopren oder einem Cyclopentadien erhalten wird, das eine Erdölfraktion mit vier bis fünf Kohlenstoffatomen (C5-Fraktion) aufweist und auch hydriert sein kann. Ein aromatisches Kohlenwasserstoffharz ist ein Harz, das durch die kationische Polymerisation eines Monomers wie zum Beispiel von einem Vinyltoluol, einem Alkylstyrol oder einem Inden erhalten wird, das eine Erdölfraktion mit acht bis zehn Kohlenstoffatomen (C9-Fraktion) aufweist und hydriert sein kann. Ein aliphatisch/aromatisches copolymerisiertes Kohlenwasserstoffharz ist ein Harz, das durch eine Copolymerisation der obigen C5-Fraktion und der C9-Fraktion durch eine kationische Polymerisation erhalten wird und auch hydriert sein kann.
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Als Kolophoniumharze können verschiedene bekannte verwendet werden. Die Beispiele dafür umfassen ein Kolophonium wie zum Beispiel Rohmaterialharze, die ein Kolophoniumharz, ein Holzkolophonium, ein Tallölkolophonium und dergleichen einschließen, disproportionierte Produkte der Rohmaterialharze, stabilisierte Kolophoniumharze, die durch eine Hydrierungsbehandlung der Rohmaterialharze erhalten werden, und polymerisierte Kolophoniumharze als auch veresterte Produkte von Kolophoniumharzen (Kolophoniumesterharze), phenolmodifizierte Kolophoniumharze, ungesättigte mit Säure modifizierte (zum Beispiel mit Maleinsäure modifizierte) Kolophoniumharze und formylierte Kolophoniumharze, die durch eine Reduktionsbehandlung von Kolophoniumharzen erhalten werden. Unter diesen sind polymerisierte Kolophoniumharze, mit Phenol modifizierte Kolophoniumharze, ungesättigte mit Säure modifizierte Kolophoniumharze und Kolophoniumesterharze bevorzugt; und ungesättigte mit Säure modifizierte Kolophoniumharze wie zum Beispiel mit Kolophonium modifizierte Maleinsäureharze sind besonders bevorzugt.
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Die Beispiele für die Styrolharze umfassen α-Methylstyrol-Homopolymere, Styrol-/a-Methylstyrol-Copolymere, Styrol-Monomer-/ aliphatische Monomer-Copolymere, α-Methylstyrol-/ aliphatische Monomer-Copolymere und Styrol-Monomer-/α-Methylstyrol-/ aliphatische Monomer-Copolymere.
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Die oben aufgeführten Harze können alleine verwendet werden, und es ist auch möglich, eine Kombination von zwei oder mehr Arten zu verwenden. Der Anteil an Harz ist nicht besonders beschränkt, er beträgt aber bevorzugt 1 bis 30 Massenteile, besonders bevorzugt beträgt er 3 bis 20 Massenteile und noch mehr bevorzugt beträgt er 5 bis 15 Massenteile pro 100 Massenteile der Kautschukkomponente. Wenn der Anteil 1 bis 30 Massenteile beträgt, wird wahrscheinlich eine ausgezeichnete Kraftstoffeffizienz erhalten werden.
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In der Kautschukzusammensetzung nach diesem Ausführungsbeispiel können zusätzlich zu den oben beschriebenen Komponenten formulierte Chemikalien, die in der üblichen Kautschukindustrie verwendet werden, wie zum Beispiel Prozessöle, ein Zinkoxid, eine Stearinsäure, Weichmacher, Plastifikatoren, Wachse, Antioxidationsmittel, Vulkanisationsmittel und Vulkanisationsbeschleuniger in geeigneter Weise in dem üblichen Bereich eingemischt werden.
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Die Beispiele für die Vulkanisationsmittel umfassen Schwefelkomponenten wie zum Beispiel ein Schwefelpulver, einen ausgefällten Schwefel, einen kolloidalen Schwefel, einen unlöslichen Schwefel und einen stark dispergierten Schwefel. Der Anteil an dem Vulkanisationsmittel beträgt bevorzugt 0,1 bis 10 Massenteile und besonders bevorzugt beträgt er 0,5 bis 5 Massenteile pro 100 Massenteile der Kautschukkomponente. Zusätzlich beträgt der Anteil an dem Vulkanisationsbeschleuniger bevorzugt 0,1 bis 7 Massenteile und besonders bevorzugt beträgt er 0,5 bis 5 Massenteile pro 100 Massenteile der Kautschukkomponente.
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Die Kautschukzusammensetzung nach diesem Ausführungsbeispiel kann durch ein Kneten auf die übliche Weise mittels eines üblicherweise verwendeten Mischers wie zum Beispiel eines Banbury-Mischers, eines Kneters oder einer Walze hergestellt werden. Das heißt, dass in der ersten Mischstufe das thermoplastische Elastomer, das Phosphat und auch die anderen Zusatzstoffe außer dem Vulkanisationsmittel und dem Vulkanisationsbeschleuniger der Kautschukkomponente hinzugefügt und gemischt werden, und dass in der letzten Mischstufe ein Vulkanisationsmittel und ein Vulkanisationsbeschleuniger der erhaltenen Mischung hinzugefügt und gemischt werden, wodurch die Kautschukzusammensetzung hergestellt werden kann.
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Die auf diese Weise erhaltene Kautschukzusammensetzung kann für Reifen verwendet werden. Die Kautschukzusammensetzung kann für verschiedene Teile eines Reifens verwendet werden, wie zum Beispiel für den Laufflächenteil und den Seitenwandteil von pneumatischen Reifen verschiedener Größen für verschiedene Anwendungen, einschließlich Automobilreifen, große Reifen für Lastwagen und Busse und so weiter, und sie eignet sich besonders für den Laufflächenbereich eines Winterreifens ohne Spikes. Ein pneumatischer Reifen kann hergestellt werden, indem die Kautschukzusammensetzung auf übliche Weise in eine vorbestimmte Form gebracht wird, wie zum Beispiel durch ein Extrudieren und dann ein Kombinieren mit anderen Teilen, gefolgt von einem Vulkanisationsformen bei 140 bis 180 °C.
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Die Art des pneumatischen Reifens nach diesem Ausführungsbeispiel ist nicht besonders beschränkt. Die Beispiele hierfür beinhalten, wie oben beschrieben, verschiedene Reifen wie zum Beispiel Autoreifen und Schwerlastreifen für Lastkraftwagen und Busse, und Winterreifen ohne Spikes sind bevorzugt.
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[Beispiele]
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Nachstehend werden Beispiele der Erfindung gezeigt, aber die Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt.
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<Thermoplastisches Elastomer Synthesebeispiel 1>
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In einem druckfesten Behälter, der mit einem Rührer ausgestattet war, wurden 800 g Cyclohexan, 38 g dehydratisiertes Styrol und 7,7 g einer Cyclohexanlösung von sec-Butyllithium (10 Massenprozent) hinzugefügt und die Polymerisationsreaktion wurde bei 50 °C für 1 Stunde durchgeführt. 127 g einer Mischung aus einem Styrol und einem Butadien (Molverhältnis von dem Styrol zu dem Butadien = 3 zu 4) wurden hinzugefügt und die Polymerisationsreaktion wurde 1 Stunde lang durchgeführt. Ferner wurden 38 g Styrol hinzugefügt und die Polymerisationsreaktion wurde 1 Stunde lang durchgeführt. Anschließend wurden 2,5 g Chlortriethoxysilan hinzugefügt und schließlich wurde Methanol hinzugefügt, um die Reaktion zu stoppen. Die Reaktionslösung wurde unter vermindertem Druck destilliert, um das Lösungsmittel zu entfernen, wodurch ein thermoplastisches Elastomer 5 erhalten wurde, das ein Polystyrol-(Styrol/Butadien)-Polystyrol-Blockcopolymer ist, das eine Ethoxysilylgruppe an einem Ende aufweist. Das in Zahlen gemittelte Molekulargewicht des erhaltenen thermoplastischen Elastomers 5 betrug 163.000 und der Anteil an Styrol betrug 74 Massenprozent. Übrigens wurden das in Zahlen gemittelte Molekulargewicht und der Anteil an Styrol mit einem GPC (Gelpermeationschromatographie) „HPC-8020“, das von der Tosoh Corporation hergestellt worden ist, gemessen. Ein Tetrahydrofuran wurde als das Lösungsmittel verwendet, und die Messung wurde in Bezug auf ein Standardpolystyrol durchgeführt.
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<Thermoplastisches Elastomer Synthesebeispiel 2>
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In einem druckfesten Behälter, der mit einem Rührer ausgestattet war, wurden 800 g Cyclohexan, 38 g dehydratisiertes Styrol und 7,7 g einer Cyclohexanlösung von sec-Butyllithium (10 Massenprozent) hinzugefügt und die Polymerisationsreaktion wurde bei 50 °C für 1 Stunde durchgeführt. 127 g einer Mischung aus einem Styrol und einem Butadien (Molverhältnis von dem Styrol zu dem Butadien = 3 zu 4) wurden hinzugefügt und die Polymerisationsreaktion wurde 1 Stunde lang durchgeführt. Ferner wurden 38 g Styrol hinzugefügt und die Polymerisationsreaktion wurde 1 Stunde lang durchgeführt. Anschließend wurden 1,2 g Epichlorhydrin hinzugefügt und schließlich wurde Methanol hinzugefügt, um die Reaktion zu stoppen. Die Reaktionslösung wurde unter vermindertem Druck destilliert, um das Lösungsmittel zu entfernen, wodurch ein thermoplastisches Elastomer 6 erhalten wurde, das ein Polystyrol-(Styrol/Butadien)-Polystyrol-Blockcopolymer ist, das eine Epoxygruppe an einem Ende aufweist. Das in Zahlen gemittelte Molekulargewicht des erhaltenen thermoplastischen Elastomers 6 betrug 161.000 und der Anteil an Styrol betrug 74 Massenprozent. Übrigens wurden das in Zahlen gemittelte Molekulargewicht und der Anteil an Styrol auf die gleiche Weise wie bei dem oben genannten Synthesebeispiel 1 gemessen.
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<Beispiele und Vergleichsbeispiele>
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Mit einem Banbury-Mischer wurden nach der Rezeptur (Massenteile), die in der Tabelle 1 unten gezeigt ist, zuerst in der ersten Mischstufe (nicht verarbeitender Knetschritt) die Komponenten, außer dem Vulkanisationsbeschleuniger und dem Schwefel hinzugefügt und gemischt (Auslasstemperatur = 160 °C); und in der letzten Mischstufe (verarbeitender Knetschritt) wurden der Vulkanisationsbeschleuniger und der Schwefel der erhaltenen Mischung hinzugefügt und gemischt (Auslasstemperatur = 90 °C), wodurch die Kautschukzusammensetzung hergestellt wurde.
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Die Details der Komponenten in der Tabelle 1 sind wie folgt.
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- - NR: RSS#3
- - BR: „ BR150B “, das von der Ube Industries, Ltd. hergestellt worden ist
- - Thermoplastisches Elastomer 1: „SEPTON 8006“, das von der Kuraray Co., Ltd. hergestellt worden ist, ein endständig nicht modifiziertes SEBS-Copolymer, Anteil an Styrol: 33 Massenprozent, spezifisches Gewicht: 0,92
- - Thermoplastisches Elastomer 2: „SEPTON HG-252“, das von der Kuraray Co., Ltd. hergestellt worden ist, ein mit Hydroxyl terminiertes modifiziertes SEEPS-Copolymer, Anteil an Styrol: 28 Massenprozent, spezifisches Gewicht: 0,90
- - Thermoplastisches Elastomer 3: „Tuftec MP10“, das von der Asahi Kasei Corporation hergestellt worden ist, ein mit Amino terminiertes modifiziertes SEBS-Copolymer, Anteil an Styrol: 30 Massenprozent, spezifisches Gewicht: 0,91
- - Thermoplastisches Elastomer 4: „Tuftec M1911“ das von der Asahi Kasei Corporation hergestellt worden ist, ein mit einem Maleinsäureanhydrid modifiziertes SEBS-Copolymer, Anteil an Styrol: 30 Massenprozent, spezifisches Gewicht: 0,91
- - Thermoplastisches Elastomer 5: Thermoplastisches Elastomer, das bei dem Synthesebeispiel 1 oben erhalten worden ist, ein mit einem Alkoxysilyl terminiertes modifiziertes S-SB-S-Copolymer, Anteil an Styrol: 74 Massenprozent, spezifisches Gewicht: 0,92
- - Thermoplastisches Elastomer 6: Thermoplastisches Elastomer, das bei dem Synthesebeispiel 2 oben erhalten worden ist, ein mit einem Epoxid terminiertes modifiziertes S-SB-S-Copolymer, Anteil an Styrol: 74 Massenprozent, spezifisches Gewicht: 0,91
- - Thermoplastisches Elastomer 7: „UH2170“, das von der Toagosei Co., Ltd. hergestellt worden ist, ein Hydroxylgruppen enthaltendes Styrol-Acrylharz, spezifisches Gewicht: 1,15
- - Thermoplastisches Elastomer 8: „UC3900“, das von der Toagosei Co., Ltd. hergestellt worden ist, ein Carboxylgruppen enthaltendes Styrolacrylharz, spezifisches Gewicht: 1,19
- - Phosphat 1: Tris(2-Ethylhexyl)Phosphat (TOP), das von der Daihachi Chemical Industry Co. Ltd. hergestellt worden ist und das einen Koagulationspunkt von -70 °C oder niedriger aufweist
- - Phosphat 2: Triethylphosphat (TEP), das von der Daihachi Chemical Industry Co. Ltd. hergestellt worden ist und das einen Koagulationspunkt von -56 °C aufweist
- - Phosphat 3: Trixylenylphosphat (TXP), das von der Daihachi Chemical Industry Co., Ltd., hergestellt worden ist und das einen Koagulationspunkt von -15 °C aufweist
- - Siliziumdioxid: „Nipsil AQ“, das von der Tosoh Silica Corporation hergestellt worden ist
- - Ruß: „N339 SEAST KH“, der von Tokai Carbon Co. Ltd. hergestellt worden ist
- - Silankopplungsmittel: „Si69“, das von der Evonik hergestellt worden ist
- - Öl: „Prozess NC140“, das von der JX Energy hergestellt worden ist
- - Zinkoxid: „Zinkoxid Nr. 1“, das von der Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. hergestellt worden ist
- - Antioxidationsmittel: „Antigen 6C“, das von der Sumitomo Chemical Co., Ltd. hergestellt wird
- - Stearinsäure: „LUNAC S-20“, die von der Kao Corporation hergestellt worden ist
- - Wachs: „OZOACE0355“, das von der Nippon Seiro Co., Ltd. hergestellt worden ist
- - Schwefel: „mit 5 % Öl behandeltes Schwefelpulver“, das von der Tsurumi Chemical Industry Co. Ltd. hergestellt worden ist
- - Vulkanisationsbeschleuniger 1: „SOXINOL CZ“, der von der Sumitomo Chemical Co., Ltd. hergestellt worden ist
- - Vulkanisationsbeschleuniger 2: „Nocceler D“, der von der Ouchi Shinko Chemical Industrial Co. Ltd. hergestellt worden ist
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Der Koagulationspunkt jedes oben beschriebenen Phosphats wurde wie folgt gemessen. Unter Verwendung eines Differenzialkalorimeters (DSC-60A, das von der Shimadzu Corporation hergestellt worden ist) wurde ein Phosphat hermetisch in einer Aluminiumzelle versiegelt und in einen Probenhalter eingesetzt, und dann wurde, während der Probenhalter von -100 °C bis 25 °C bei 20 K/min in einer Stickstoffatmosphäre erwärmt worden ist, der Unterschied in der Wärmemenge von der Standardsubstanz gemessen. Der Koagulationspunkt ist die Temperatur, bei der der endotherme Höchstwert beobachtet wurde.
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Das spezifische Gewicht jedes oben beschriebenen thermoplastischen Elastomers ist ein Wert, der in Übereinstimmung mit ISO 1183 berechnet worden ist.
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Mit jeder erhaltenen Kautschukzusammensetzung als einen Laufflächenkautschuk wurde auf die übliche Weise ein radialer pneumatischer Reifen 185/70R14 hergestellt, und dessen Kraftstoffeffizienz, dessen Abriebfestigkeit, dessen Haftvermögen bei Nässe und dessen Bremsvermögen auf Schnee wurden bewertet. Die Bewertungsverfahren sind wie folgt.
- - Kraftstoffeffizienz: Der oben genannte Reifen wurde auf einen Luftdruck von 230 kPa eingestellt. Unter Verwendung eines Einschrauben-Trommeltesters zur Messung des Rollwiderstands wurde bei einer Raumtemperatur von 23 °C und einer Last von 4,4 kN ein Reifen mit 80 km/h gefahren und der Rollwiderstand zu dieser Zeit gemessen. Das Ergebnis wurde als ein Index ausgedrückt, der bei dem Vergleichsbeispiel 1 den Wert 100 annimmt. Ein kleinerer Index zeigt einen geringeren Rollwiderstand an, und Reifen mit einem Index von 95 oder weniger wurden bewertet, eine ausgezeichnete Kraftstoffeffizienz aufzuweisen.
- - Abriebfestigkeit: Vier der oben genannten Reifen wurden an einem Allradfahrzeug mit 2.000 Kubikzentimeter angebracht und fuhren 10.000 Kilometer auf einer allgemein trockenen Straße, wobei alle 2.500 Kilometer eine Rechts-Links-Rotation ausgeführt wurde. Der Durchschnitt der verbleibenden Profilrillentiefen der vier Reifen nach der Fahrt wurde als ein Index ausgedrückt, bei dem das Vergleichsbeispiel 1 den Wert 100 annimmt. Ein größerer Wert zeigt eine bessere Abriebfestigkeit an.
- - Haftvermögen bei Nässe: Die oben genannten Reifen wurden an einem Auto angebracht und auf einer Straße gefahren, die auf eine Tiefe von 2 bis 3 mm bewässert worden ist. Der Reibungskoeffizient wurde bei 100 km/h gemessen, um das Haftvermögen bei Nässe zu bewerten, und das Ergebnis wurde als ein Index ausgedrückt, bei dem das Vergleichsbeispiel 1 den Wert 100 annimmt. Ein größerer Index zeigt einen größeren Reibungskoeffizienten an, das heißt ein besseres Haftvermögen bei Nässe.
- - Bremsvermögen auf Schnee: Die oben genannten Reifen wurden auf einem Allradfahrzeug mit 2.000 Kubikzentimeter angebracht, sie wurden auf einer mit Schnee bedeckten Straße mit 60 km/h gefahren und sie wurden dann mit einer ABS-Steuerung auf 20 km/h abgebremst. Der Bremsweg wurde zu dieser Zeit gemessen (Mittel von n = 10), und das Ergebnis wurde als ein Index ausgedrückt, bei dem das Vergleichsbeispiel 1 den Wert 100 angibt. Ein kleinerer Index zeigt einen kürzeren Bremsweg an, das heißt ein besseres Bremsvermögen auf Schnee (Eigenschaften bei niedrigen Temperaturen).
[Tabelle 1] | | Vergleichsbeispiel 1 | Vergleichsbeispiel 2 | Vergleichsbeispiel 3 | Vergleichsbeispiel 4 | Vergleichsbeispiel 5 | Vergleichsbeispiel 6 | Vergleichsbeispiel 7 | Vergleichsbeispiel 8 |
| NR | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 |
| BR | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 |
| Thermoplastisches Elastomer 1 | - | - | 10 | - | 10 | - | - | - |
| Thermoplastisches Elastomer 2 | - | - | - | - | - | 10 | - | - |
| Thermoplastisches Elastomer 3 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| Thermoplastisches Elastomer 4 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| Thermoplastisches Elastomer 5 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| Thermoplastisches Elastomer 6 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| Thermoplastisches Elastomer 7 | - | - | - | - | - | - | 10 | - |
| Thermoplastisches Elastomer 8 | - | - | - | - | - | - | - | 10 |
| Phosphat 1 | - | 10 | - | - | 10 | - | 10 | 10 |
| Phosphat 2 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| Phosphat 3 | - | - | - | 10 | - | 10 | - | - |
| Siliziumdioxid | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 |
| Ruß | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Silankopplungsmittel | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 |
| Öl | 30 | 20 | 30 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| Zinkoxid | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Antioxidationsmittel | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Stearinsäure | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Wachs | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Schwefel | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 |
| Vulkanisationsbeschleuniger 1 | 1,8 | 1,8 | 1,8 | 1,8 | 1,8 | 1,8 | 1,8 | 1,8 |
| Vulkanisationsbeschleuniger 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Kraftstoffeffizienz | 100 | 98 | 95 | 100 | 102 | 124 | 100 | 100 |
| Abriebfestigkeit | 100 | 105 | 94 | 102 | 101 | 105 | 107 | 108 |
| Haftvermögen bei Nässe | 100 | 105 | 101 | 105 | 105 | 132 | 108 | 108 |
| Bremsvermögen auf Schnee | 100 | 95 | 95 | 102 | 98 | 130 | 95 | 95 |
[Tabelle 1] (Fortsetzung) | | Beispiel 1 | Beispiel 2 | Beispiel 3 | Beispiel 4 | Beispiel 5 | Beispiel 6 | Beispiel 7 | Beispiel 8 | Beispiel 9 |
| NR | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 |
| BR | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 |
| Thermoplastisches Elastomer 1 | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| Thermoplastisches Elastomer 2 | 10 | - | - | - | - | 5 | 10 | 10 | 10 |
| Thermoplastisches Elastomer 3 | - | 10 | - | - | - | - | - | - | - |
| Thermoplastisches Elastomer 4 | - | - | 10 | - | - | - | - | - | - |
| Thermoplastisches Elastomer 5 | - | - | - | 10 | - | - | - | - | - |
| Thermoplastisches Elastomer 6 | - | - | - | - | 10 | - | - | - | - |
| Thermoplastisches Elastomer 7 | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| Thermoplastisches Elastomer 8 | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| Phosphat 1 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | - | - | - |
| Phosphat 2 | - | - | - | - | - | - | 5 | 10 | 20 |
| Phosphat 3 | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| Siliziumdioxid | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 |
| Ruß | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Silankopplungsmittel | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 |
| Öl | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 25 | 20 | 10 |
| Zinkoxid | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 3 | 3 | 2 |
| Antioxidationsmittel | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Stearinsäure | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Wachs | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Schwefel | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 |
| | 1,8 | 1,8 | 1,8 | 1,8 | 1,8 | 1,8 | 1,8 | 1,8 | 1,8 |
| Vulkanisationsbeschleuniger 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Kraftstoffeffizienz | 92 | 88 | 90 | 94 | 85 | 94 | 94 | 92 | 85 |
| Abriebfestigkeit | 110 | 113 | 109 | 112 | 114 | 118 | 103 | 115 | 120 |
| Haftvermögen bei Nässe | 110 | 116 | 110 | 112 | 109 | 108 | 105 | 110 | 115 |
| Bremsvermögen auf Schnee | 92 | 90 | 90 | 94 | 86 | 80 | 95 | 88 | 70 |
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Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 gezeigt. Ein Vergleich zwischen den Beispielen 1 bis 9 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 8 zeigt, dass, wenn eine Kautschukkomponente, die mindestens einen Naturkautschuk und einen Butadien-Kautschuk enthält, zusammen mit einem vorbestimmten thermoplastischen Elastomer und einem vorbestimmten Phosphat verwendet werden, die Kraftstoffeffizienz, die Abriebfestigkeit, das Haftvermögen bei Nässe und das Bremsvermögen auf Schnee in einer ausgewogenen Art und Weise verbessert werden.
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[Gewerbliche Anwendbarkeit]
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Die Kautschukzusammensetzung für Reifen der Erfindung kann für verschiedene Reifen für Automobile, leichte Lastkraftwagen, Busse und dergleichen verwendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2013510939 T [0005]
- JP 2016204503 A [0005]
- JP 2014189698 A [0005]
- JP 2015110703 A [0005]
- JP 2015110704 A [0005]
- BR 150 B [0046]