DE102019114232A1

DE102019114232A1 - Kautschukzusammensetzung für Reifen sowie Luftreifen

Info

Publication number: DE102019114232A1
Application number: DE102019114232.6A
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Yamada; Hayato YOSHIYASU; Yumi Sakaguchi
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2018-06-15
Filing date: 2019-05-28
Publication date: 2019-12-19
Also published as: JP7147284B2; JP2019218424A

Abstract

[Gegenstand] Bereitstellung einer Kautschukzusammensetzung für einen Reifen, durch die die Reaktion des Silan-Haftvermittlers mit dem Siliziumdioxid gefördert und niedrige Kraftstoffverbrauchseigenschaften verbessert werden können, sowie eines Luftreifens, für den die Kautschukzusammensetzung verwendet wird.[Lösung] Kautschukzusammensetzung für einen Reifen, die einen Kautschukbestandteil, Siliziumdioxid, einen mercaptobasierter Silan-Haftvermittler sowie eine Pyrrolidonverbindung, die durch die folgende Formel (1) ausgedrückt wird, umfasst.(In der Formel drückt R ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe, eine Alkenylgruppe, eine Alkinylgruppe oder eine Arylgruppe aus.) [Ausgewählte Zeichnung] Keine

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kautschukzusammensetzung für Reifen sowie einen Luftreifen.
[Stand der Technik]
In einer Kautschukzusammensetzung für Reifen wird normalerweise Siliziumdioxid zusammen mit einem Silan-Haftvermittler verwendet. Als Verfahren zur Erhöhung der Reaktionsrate des Silan-Haftvermittlers mit dem Siliziumdioxid werden ein Verfahren zum Steuern des pH-Werts des Siliziumdioxids und ein Verfahren zum Kneten im Knetschritt unter Aufrechterhaltung einer hohen Temperatur untersucht. Es besteht jedoch Verbesserungsbedarf dahingehend, dass bei dem ersten Verfahren das Vulkanisationsverhalten negativ beeinflusst wird, und dass bei dem zweiten Verfahren die für die Herstellung erforderliche Energie zunimmt.
In den Patentliteraturen 1 bis 3 ist zwar offenbart, dass die Reaktionsrate des Silan-Haftvermittlers mit dem Siliziumdioxid durch Borsäure usw. verbessert wird, wobei es jedoch erforderlich ist, die Reaktionsrate noch weiter zu verbessern.
[Zitatliste]
[Zitierte Patentliteratur]

[Patentliteratur 1] JP Offenlegungsschrift Nr. 2007-77322 A
[Patentliteratur 2] JP Offenlegungsschrift Nr. 2001-247718 A
[Patentliteratur 3] JP Offenlegungsschrift Nr. 2005-232295

[Zusammenfassung der Erfindung]
[Durch die Erfindung zu lösende Probleme]
Die vorliegende Erfindung setzt sich zur Aufgabe, das vorstehende Problem zu lösen und eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen, durch die die Reaktion des Silan-Haftvermittlers mit dem Siliziumdioxid gefördert werden kann und niedrige Kraftstoffverbrauchseigenschaften verbessert werden können, sowie einen Luftreifen, für den die Kautschukzusammensetzung verwendet wird, bereitzustellen.
[Lösungen zum Lösen der Probleme]
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen, die einen Kautschukbestandteil, Siliziumdioxid, einen mercaptobasierten Silan-Haftvermittler sowie eine Pyrrolidonverbindung, die durch die folgende Formel (1) ausgedrückt wird, umfasst.
(In der Formel drückt R ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe, eine Alkenylgruppe, eine Alkynylgruppe oder eine Arylgruppe aus.)
Die Kautschukzusammensetzung erfüllt bevorzugt die folgende
Gleichung/Ungleichung (A). $G * (4 %) - G* (64 %) \leq 65 [kPa]$
(In der Gleichung/Ungleichung ist G* (4 %) das Scherungs-Elastizitätsmodul beim Anlegen einer 4 %-Dehnung bei 100 °C, und G* (64 %) ist das Scherungs-Elastizitätsmodul beim Anlegen einer 64 %-Dehnung bei 100 °C.
In der Gleichung/Ungleichung (A) ist G* (4 %) - G* (64 %) bevorzugt ≤ 60.
Die spezifische Stickstoffadsorptionsfläche des Siliziumdioxids beträgt bevorzugt größer oder gleich 200 m²/g.
Bevorzugt ist der mercaptobasierte Silan-Haftvermittler ein Silan-Haftvermittler, der durch die folgende Formel (S1) ausgedrückt wird, und/oder ein Silan-Haftvermittler, der eine Bindungseinheit A, die durch die folgende Formel (I) ausgedrückt wird, und eine Bindungseinheit B, die durch die folgende Formel (II) ausgedrückt wird, umfasst.
(In der Formel ist R¹⁰⁰¹ eine aus -Cl, -Br, -OR¹⁰⁰⁶, -O(O=)CR¹⁰⁰⁶, -ON=CR¹⁰⁰⁶R¹⁰⁰⁷, -NR¹⁰⁰⁶R¹⁰⁰⁷ und -(OSiR¹⁰⁰⁶R¹⁰⁰⁷)_h(OSiR¹⁰⁰⁶R¹⁰⁰⁷R¹⁰⁰⁸) ausgewählte einwertige Gruppe (R¹⁰⁰⁶, R¹⁰⁰⁷ und R¹⁰⁰⁸ können identisch oder verschieden sein, wobei es sich jeweils um Wasserstoffatome oder einwertige Kohlenwasserstoffgruppen mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 18 handelt, und h ein Durchschnittswert von 1 bis 4 ist), R¹⁰⁰² ist R¹⁰⁰¹, ein Wasserstoffatom, oder eine einwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 18, R¹⁰⁰³ ist eine -[O (R¹⁰⁰⁹O)_j]-Gruppe (R¹⁰⁰⁹ ist eine Alkylengruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 18, und j ist eine ganze Zahl von 1 bis 4), R¹⁰⁰⁴ stellt eine zweiwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 18, und R¹⁰⁰⁵ eine einwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 18 dar, und x, y und z sind Zahlen, die die Beziehungen x + y + 2z = 3, 0≤x≤3, 0≤y≤2, 0≤z≤ 1 erfüllen.)

(In den Formeln ist v eine ganze Zahl größer oder gleich 0, und w ist eine ganze Zahl größer oder gleich 1. R¹¹ stellt Wasserstoff, Halogen, eine verzweigte oder unverzweigte Alkylgruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 30, eine verzweigte oder unverzweigte Alkenylgruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 2 bis 30, eine verzweigte oder unverzweigte Alkinylgruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 2 bis 30, oder eine solche Gruppe dar, bei der der terminale Wasserstoff der Alkylgruppe durch eine Hydroxylgruppe oder eine Carboxylgruppe substituiert ist. R¹² stellt eine verzweigte oder unverzweigte Alkylengruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 30, eine verzweigte oder unverzweigte Alkenylengruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 2 bis 30, oder eine verzweigte oder unverzweigte Alkinylengruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 2 bis 30 dar. Durch R¹¹ und R¹² kann auch eine Ringstruktur gebildet werden.)
In der vorstehenden Formel (1) ist R bevorzugt eine Alkylgruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 5 bis 8, eine Phenylgruppe oder eine Benzylgruppe.
Bevorzugt beträgt der Gehalt der Pyrrolidonverbindung bezogen auf 100 Massenteile des Kautschukbestandteils 0,2 bis 10 Massenteile.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Luftreifen, der ein Reifenmaterial aufweist, das aus dieser Kautschukzusammensetzung besteht.
[Effekte der Erfindung]
Da es sich gemäß der vorliegenden Erfindung um eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen handelt, der einen Kautschukbestandteil, Siliziumdioxid, einen mercaptobasierten Silan-Haftvermittler sowie eine Pyrrolidonverbindung, die durch die Formel (1) ausgedrückt wird, umfasst, können die Reaktionsrate zwischen dem Silan-Haftvermittler und dem Siliziumdioxid und niedrige Kraftstoffverbrauchseigenschaften verbessert werden.
[Art der Durchführung der Erfindung]
Die erfindungsgemäße Kautschukzusammensetzung für einen Reifen umfasst einen Kautschukbestandteil, Siliziumdioxid, einen mercaptobasierten Silan-Haftvermittler sowie eine Pyrrolidonverbindung, die durch die Formel (1) ausgedrückt wird.
Durch die vorstehende Kautschukzusammensetzung werden die oben angeführten Ergebnisse erzielt, und es wird vermutet, dass dies durch die folgenden Wirkungen und Effekte bewirkt wird.
Bei einem mercaptobasierten Silan-Haftvermittler kann das Siliziumdioxid im Vergleich zu einem sulfidbasierten Silan-Haftvermittler eine verzögerte Reaktion haben. Es ist anzunehmen, dass dadurch, dass bei der vorstehenden Kautschukzusammensetzung das System durch die Pyrrolidonverbindung alkalisch wird, die Reaktion mit dem Siliziumdioxid gefördert wird und niedrige Kraftstoffverbrauchseigenschaften verbessert werden.
Bei dieser Kautschukzusammensetzung erfolgt dadurch, dass durch die Pyrrolidonverbindung die Reaktion des mercaptobasierten Silan-Haftvermittlers mit dem Siliziumdioxid gefördert wird, verglichen mit einer herkömmlichen Kautschukzusammensetzung eine gute Dispersion des Siliziumdioxids in der Kautschukzusammensetzung. In der unvulkanisierten Kautschukzusammensetzung erfüllt ΔG* = G* (4 %) - G* (64 %), als Index für die Dispergierung des Siliziumdioxids bevorzugt die folgende Gleichung/Ungleichung (A). $G* (4 %) - G* (64 %) \leq 65 [kPa]$
(In der Gleichung/Ungleichung ist G* (4 %) das Scherungs-Elastizitätsmodul beim Anlegen einer 4 %-Dehnung bei 100 °C, und G* (64 %) ist das Scherungs-Elastizitätsmodul beim Anlegen einer 64 %-Dehnung bei 100 °C.)
In der Gleichung/Ungleichung (A) sollte „G* (4%) - G* (64 %)“ kleiner oder gleich 65 kPa, bevorzugt kleiner oder gleich 60 kPa und bevorzugter kleiner oder gleich 55 kPa sein. Die untere Grenze ist nicht beschränkt.
Als Kautschukbestandteil für die Kautschukzusammensetzung kann ein Dienkautschuk wie z. B. Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Butadienkautschuk (BR), isoprenbasierter Kautschuk, Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), Chloropren-Kautschuk (CR), Butylkautschuk (IIR), Styrol-Isopren-Butadien-Copolymerkautschuk (SIBR) angeführt werden. Von diesen kann eine Sorte einzeln verwendet werden, es können aber auch zwei oder mehr als zwei Sorten kombiniert werden. Von diesen ist jedoch SBR, BR bevorzugt.
Es besteht keine besondere Beschränkung des SBR, wobei z. B. emulsionspolymerisierter Styrol-Butadien-Kautschuk (E-SBR) oder lösungspolymerisierter Styrol-Butadien-Kautschuk (S-SBR) usw. verwendet werden kann. Von diesen kann eine Sorte einzeln verwendet werden, es können aber auch zwei oder mehr als zwei Sorten kombiniert werden.
Die Styrolmenge des SBR beträgt bevorzugt größer oder gleich 5 Massen-% und bevorzugter größer oder gleich 15 Massen-%, und ferner bevorzugt kleiner oder gleich 40 Massen-% und bevorzugter kleiner oder gleich 30 Massen-%. Innerhalb der vorstehenden Bereiche werden tendenziell bessere Wirkungen erzielt. Die Styrolmenge kann mittels ¹H-NMR-Messung gemessen werden.
Es kann sich bei SBR sowohl um nicht-modifiziertes SBR als auch um modifiziertes SBR handeln. Ein modifizierter SBR sollte ein SBR sein, der eine mit einem Füllstoff wie z. B. Siliziumdioxid in einer Wechselbeziehung stehende funktionelle Gruppe aufweist, wobei z. B. ein endständig modifizierter SBR (endständig modifizierter SBR, der endständig die funktionelle Gruppe aufweist), der zumindest an einem Ende des SBR durch eine die funktionelle Gruppe aufweisende chemische Verbindung (einen Modifizierer) modifiziert ist, ein an der Hauptkette die funktionelle Gruppe aufweisender hauptkettenmodifizierter SBR, ein an der Hauptkette und endständig die funktionelle Gruppe aufweisender Hauptketten-endständig-modifizierter SBR (z. B. ein Hauptketten-endständig-modifizierter SBR, der an der Hauptkette die funktionelle Gruppe aufweist und zumindest an einem Ende durch den Modifizierer modifiziert ist) oder ein endständig modifizierter SBR, der durch eine multifunktionelle Gruppe, die im Molekül mindestens zwei Epoxidgruppen aufweist, modifiziert ist (anhaftet) und in den eine Hydroxylgruppe und eine Epoxidgruppe eingeführt wurde, angeführt werden können.
Als funktionelle Gruppe kann z. B. eine Aminogruppe, eine Amidgruppe, eine Silylgruppe, eine Alkoxysilylgruppe, eine Isocyanatgruppe, eine Iminogruppe, eine Imidazolgruppe, eine Harnstoffgruppe, eine Ethergruppe, eine Carbonylgruppe, eine Oxycarbonylgruppe, eine Mercaptogruppe, eine Sulfidgruppe, eine Disulfidgruppe, eine Sulfonylgruppe, eine Sulfinylgruppe, eine Thiocarbonylgruppe, eine Ammoniumgruppe, eine Imidgruppe, eine Hydrazogruppe, eine Azogruppe, eine Diazogruppe, eine Carboxylgruppe, eine Nitrilgruppe, eine Pyridylgruppe, eine Alkoxygruppe, eine Hydroxylgruppe, eine Oxygruppe, eine Epoxygruppe usw. angeführt werden. Die funktionellen Gruppen können auch Substituenten aufweisen. Von diesen sind die Aminogruppe (bevorzugt eine Aminogruppe, bei der die Wasserstoffatome, die die Aminogruppe aufweist durch eine Alkylgruppe einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 6 substituiert sind), die Alkoxygruppe (bevorzugt eine Alkoxygruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 6), eine Alkoxysilylgruppe (bevorzugt eine Alkoxysilylgruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 6) und die Amidgruppe bevorzugt.
Als Modifizierer, der für den modifizierten SBR verwendet wird, können z. B. ein Polyglycidylether eines mehrwertigen Alkohols wie Ethylenglykol-Diglycidylether, Glycerintriglycidylether, Trimethylolethan-Triglycidylether, Trimethylolpropan-Triglycidylether usw.; ein Polyglycidylether einer aromatischen Verbindung, das mindestens zwei Phenolgruppen wie diglycidylierten Bisphenol A usw. aufweist; eine Polyepoxyverbindung, wie 1,4-Diglycidylbenzol, 1,3,5-Triglycidylbenzol, polyepoxidiertes flüssiges Polybutadien usw.; ein Epoxygruppen enthaltendes tertiäres Amin, wie 4,4'-Diglycidyldiphenylmethylamin, 4,4'-Diglycidyldibenzylmethylamin usw.; eine Diglycidylaminoverbindung, wie Diglycidylanilin, N, N'-Diglycidyl-4-glycidyloxyanilin, Diglycidyl-ortho-toluidin, Tetraglycidyl meta-Xylendiamin, Tetraglycidylaminodiphenylmethan, Tetraglycidyl-p-phenylendiamin, Diglycidylamino-Methylcyclohexan, Tetraglycidyl-1,3-bis-amino-methylcyclohexan usw.;
ein Aminogruppen enthaltendes Säurechlorid wie Bis-(1-methylpropyl) carbamidsäurechlorid, Morpholin-4-carbonylchlorid, Pyrrolidin-1-carbonylchlorid, N, N-Dimethylcarbaminsäurechlorid, N, N-Diethylcarbaminsäurechlorid usw.; eine Epoxygruppen enthaltende Silanverbindung wie 1,3-Bis-(glycidyloxypropyl)-tetramethyldisiloxan, 3-Glycidyloxypropyl)pentamethyldisiloxan usw.;
eine Sulfidgruppen enthaltende Silanverbindung wie (Trimethylsilyl) [3-(trimethoxysilyl)propyl]sulfid, (Trimethylsilyl) [3-(triethoxysilyl)propyl]sulfid, Trimethylsilyl) [3-(tripropoxysilyl)propyl]sulfid, (Trimethylsilyl) [3-(tributoxysilyl)propyl]sulfid, (Trimethylsilyl) [3-(methyldimethoxysilyl)propyl]sulfid, (Trimethylsilyl) [3-(methyldiethoxysilyl)propyl]sulfid, (Trimethylsilyl) [3-(methyldipropoxysilyl)propyl]sulfid, (Trimethylsilyl) [3-(methyldibutoxysilyl)propyl]sulfid usw.;
eine N-substituierte Aziridinverbindung wie Ethylenimin, Propylenimin usw.; Alkoxysilane wie Methyltriethoxysilan, N, N-Bis(trimethylsilyl)-3-aminopropyltrimethoxysilan, N, N-Bis(trimethylsilyl)-3-aminopropyltriethoxysilan, N, N-Bis(trimethylsilyl)aminoethyltrimethoxysilan, N, N-Bis(trimethylsilyl)aminoethyltriethoxysilan; eine (Thio)benzophenonverbindung, die eine Aminogruppe und/oder eine substituierte Aminogruppe aufweist, wie 4-N, N-Dimethylaminobenzophenon, 4-N, N-Di-t-butylaminobenzophenon, 4-N, N-Diphenylaminobenzophenon, 4,4'-Bis(dimethylamino)-benzophenon, 4,4'-Bis(diethylamino)-benzophenon, 4,4'-Bis (diphenylamino)benzophenon, N, N, N', N'-Bis-(tetraethylamino)benzophenon usw.; eine Benzaldehydverbindung, die eine Aminogruppe und/oder eine substituierte Aminogruppe aufweist wie 4-N, N-Dimethylaminobenzaldehyd, 4-N, N-Diphenylaminobenzaldehyd, 4-N, N-Divinylaminobenzaldehyd, usw.; ein N-substituiertes Pyrrolidon, wie N-Methyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-2-pyrrolidon, N-Phenyl-2-pyrrolidon, N-t-Butyl-2-pyrrolidon, N-Methyl-5-methyl-2-pyrrolidon usw.; ein N-substituiertes Piperidon, wie N-Methyl-2-Piperidon, N-Vinyl-2-Piperidon, N-Phenyl-2-Piperidon usw.;N-substituierte Lactame wie N-Methyl-ε-caprolactam, N-Phenyl-ε-caprolactam, N-Methyl-co-lauryllactam, N-Vinyl-ω-lauryllactam, N-Methyl-β-Propiolactam, N-Phenyl-ß-Propiolactam, und ferner
N, N-Bis-(2,3-epoxypropoxy)-anilin, 4,4-Methylen-bis-(N, N-glycidylanilin), tris(2,3-epoxypropyl)-1,3,5-triazin-2,4,6-trione, N, N-Diethylacetamid, N-Methylmaleimid, N, N-Diethylharnstoff, 1,3-Dimethylethylenharnstoff, 1,3-Divinylethylenharnstoff, 1,3-Diethyl-2-imidazolidinon, 1-Methyl-3-ethyl-2-imidazolidinon, 4-N, N-Dimethylaminoacetophenon, 4-N, N-Diethylaminoacetophen, 1-3-bis(Diphenylamino)-2-propanon, 1,7-bis (methylethylamino)-4-heptanon usw. angeführt werden.
Die Modifizierung durch die vorstehenden Verbindungen (Modifizierer) kann durch ein bekanntes Verfahren ausgeführt werden.
Als SBR kann ein SBR verwendet werden, der z. B. von Sumitomo Chemical Co., Ltd., JSR Corporation, Asahi Kasei Corporation, Zeon Corporation hergestellt und verkauft wird.
Ist SBR enthalten, ist der Gehalt von SBR in 100 Massen-% Kautschukbestandteil bevorzugt größer oder gleich 50 Massen-%, bevorzugter größer oder gleich 70 Massen-%, und noch bevorzugter größer oder gleich 80 Massen-%, und ferner bevorzugt kleiner oder gleich 95 Massen-% und bevorzugter kleiner oder gleich 90 Massen-%. Innerhalb der vorstehenden Bereiche werden tendenziell bessere Wirkungen erzielt.
Der BR unterliegt keiner besonderen Beschränkung, wobei ein BR mit einem hohen cis-Gehalt, ein BR mit einem geringen cis-Gehalt, ein BR, der syndiotaktische Polybutadienkristalle enthält usw. verwendet werden kann. Diese können einzeln verwendet werden, es können aber auch zwei oder mehr Sorten kombiniert werden.
Der cis-Gehalt von BR beträgt bevorzugt größer oder gleich 70 Massen-%, bevorzugter größer oder gleich 95 Massen-% und noch bevorzugter größer oder gleich 98 Massen-%. Es gibt zwar keine Beschränkung nach oben, wobei es jedoch höchstens 100 Massen-% sein sollten. Innerhalb der vorstehenden Bereiche werden tendenziell bessere Wirkungen erzielt.
Der cis-Gehalt kann mittels Infrarotabsorptionsspektroskopie gemessen werden.
Es kann sich bei BR sowohl um nicht-modifizierten BR als auch um modifizierten BR handeln, wobei als modifizierter BR ein modifizierter BR angeführt werden kann, in den die vorstehenden funktionelle Gruppen eingeführt sind.
Als BR kann z. B. ein Produkt derUbe Industries, Ltd., der JSR Corporation, der Asahi Kasei Corporation, der Zeon Corporation usw. verwendet werden.
Ist BR enthalten, ist der Gehalt von BR in 100 Massen-% Kautschukbestandteil bevorzugt größer oder gleich 5 Massen-%, bevorzugter größer oder gleich 10 Massen-%, und ferner bevorzugt kleiner oder gleich 50 Massen-%, bevorzugter kleiner oder gleich 30 Massen-% und noch bevorzugter kleiner oder gleich 20 Massen-%. Innerhalb der vorstehenden Bereiche werden tendenziell bessere Wirkungen erzielt.
Die vorstehende Kautschukzusammensetzung enthält Siliziumdioxid. Als Siliziumdioxid kann z. B. getrocknetes Siliziumdioxid (anhydride Kieselsäure), feuchtes Siliziumdioxid (Kieselsäurehydrat) usw. angeführt werden, wobei feuchtes Siliziumdioxid aufgrund seiner vielen Silanolgruppen bevorzugt ist. Von diesen kann eine Sorte einzeln verwendet werden, es können aber auch zwei oder mehr als zwei Sorten kombiniert werden.
Die spezifische Stickstoffadsorptionsfläche (N₂SA) des Siliziumdioxids ist bevorzugt größer oder gleich 100 m²/g, bevorzugter größer oder gleich 150 m²/g, und noch bevorzugter größer oder gleich 200 m²/g, und ferner bevorzugt kleiner oder gleich 300 m²/g und bevorzugter kleiner oder gleich 250 m²/g). Innerhalb der vorstehenden Bereiche werden tendenziell bessere Wirkungen erzielt.
Die spezifische Stickstoffadsorptionsfläche des Siliziumdioxids ist ein Wert, der durch BET-Messung gemäß ASTM D3037-81 gemessen wird.
Als Siliziumdioxid kann ein Produkt der Firma Degussa, der Firma Rhodia, der Tosoh Silica Corporation, der Solvay Japan Ltd., der Tokuyama Corporation usw. verwendet werden.
Der Siliziumdioxidgehalt bezogen auf 100 Massenteile des Kautschukbestandteils ist bevorzugt größer oder gleich 40 Massenteile, bevorzugter größer oder gleich 80 Massenteile und noch bevorzugter größer oder gleich 95 Massenteile und ferner bevorzugt kleiner oder gleich 140 Massenteile und bevorzugter kleiner oder gleich 120 Massenteile. Innerhalb der vorstehenden Bereiche werden tendenziell bessere Wirkungen erzielt.
Die vorstehende Kautschukzusammensetzung umfasst einen mercaptobasierten Silan-Haftvermittler. Es kann eine Sorte des mercaptobasierten Silan-Haftvermittlers einzeln verwendet werden, es können aber auch zwei oder mehr als zwei Sorten kombiniert werden.
Als mercaptobasierter Silan-Haftvermittler kann 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan, 3-Mercaptopropyltriethoxysilan, 2-Mercaptoethyltrimethoxysilan, 2-Mercaptoethyltriethoxysilan und die durch die folgende Formel ausgedrückte chemische Verbindung (Si-363 hergestellt von der Firma Evonik Degussa) angeführt werden.
Abgesehen von einem eine Mercaptogruppe aufweisenden Silan-Haftvermittler, kann als mercaptobasierter Silan-Haftvermittler auch eine chemische Verbindung einer Struktur verwendet werden, bei der die Mercaptogruppe durch eine Schutzgruppe geschützt wird (z. B. Thioester).
Als besonders bevorzugter mercaptobasierter Silan-Haftvermittler kann ein Silan-Haftvermittler angeführt werden, der durch die folgende Formel (S1) ausgedrückt wird, und ein Silan-Haftvermittler, der eine Bindungseinheit A, die durch die folgende Formel (I) ausgedrückt wird, und eine Bindungseinheit B, die durch die folgende Formel (II) ausgedrückt wird, umfasst. Diese Silan-Haftvermittlern haben im Vergleich zu einem sulfidbasierten Silan-Haftvermittler wie bis(3-triethoxysilylpropyl)disulfid tendenziell eine niedrige Reaktionsgeschwindigkeit mit Siliziumdioxid, sodass die Reaktionsförderung durch die vorstehende Kautschukzusammensetzung besonders effektiv ist.
(In der Formel ist R¹⁰⁰¹ eine aus -Cl, -Br, OR¹⁰⁰⁶, -O(O=)CR¹⁰⁰⁶, -ON=CR¹⁰⁰⁶R¹⁰⁰⁷, -NR¹⁰⁰⁶R¹⁰⁰⁷ und -(OSiR¹⁰⁰⁶R¹⁰⁰⁷)_h(OSiR¹⁰⁰⁶R¹⁰⁰⁷R¹⁰⁰⁸) ausgewählte einwertige Gruppe (R¹⁰⁰⁶, R¹⁰⁰⁷ und R¹⁰⁰⁸ können identisch oder verschieden sein, wobei es sich jeweils um Wasserstoffatome oder einwertige Kohlenwasserstoffgruppen mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 18 handelt, und h ist ein Durchschnittswert von 1 bis 4), R¹⁰⁰² ist R¹⁰⁰¹, ein Wasserstoffatom oder eine einwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 18, R¹⁰⁰³ ist eine -[O (R¹⁰⁰⁹O)_j]-Gruppe (R¹⁰⁰⁹ ist eine Alkylengruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 18, und j ist eine ganze Zahl von 1 bis 4), R¹⁰⁰⁴ stellt eine zweiwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 18, und R¹⁰⁰⁵ eine einwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 18 dar, und x, y und z sind Zahlen, die die Beziehungen x + y + 2z = 3, 0 ≤ x ≤ 3, 0 ≤ y ≤ 2, 0 ≤ z ≤ 1 erfüllen.)

(In den Formeln ist v eine ganze Zahl größer oder gleich 0, und w ist eine ganze Zahl größer oder gleich 1. R¹¹ stellt Wasserstoff, Halogen, eine verzweigte oder unverzweigte Alkylgruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 30, eine verzweigte oder unverzweigte Alkenylgruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 2 bis 30, eine verzweigte oder unverzweigte Alkinylgruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 2 bis 30, oder eine solche Gruppe dar, bei der der terminale Wasserstoff der Alkylgruppe durch eine Hydroxylgruppe oder eine Carboxylgruppe substituiert ist. R¹² stellt eine verzweigte oder unverzweigte Alkylengruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 30, eine verzweigte oder unverzweigte Alkenylengruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 2 bis 30, oder eine verzweigte oder unverzweigte Alkinylengruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 2 bis 30 dar. Durch R¹¹ und R¹² kann auch eine Ringstruktur gebildet werden.)
In Formel (S1) sind R¹⁰⁰⁵, R¹⁰⁰⁶, R¹⁰⁰⁷ und R¹⁰⁰⁸ bevorzugt jeweils selbständ Gruppen ausgewählt aus einer Gruppe von linearen , ringförmigen oder verzweigten Alkylgruppen, Alkenylgruppen, Arylgruppen und Aralkylgruppen mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 18. Ferner ist für den Fall, dass R¹⁰⁰² eine einwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 18 ist, bevorzugt, wenn es sich um eine Gruppe ausgewählt aus einer Gruppe von linearen, ringförmigen oder verzweigten Alkylgruppen, Alkenylgruppen, Arylgruppen und Aralkylgruppen handelt. Bevorzugt ist R¹⁰⁰⁹ eine lineare, ringförmige oder verzweigte Alkylengruppe, wobei eine lineare Alkylengruppe besonders bevorzugt ist. Als R¹⁰⁰⁴ kann z. B. eine Alkylengruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 18, eine Alkenylengruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 2 bis 18, eine Cycloalkylengruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 5 bis 18, eine Cycloalkylalkylengruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 6 bis 18, eine Arylengruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 6 bis 18 oder eine Aralkylengruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 7 bis 18 angeführt werden. Die Alkylengruppe und die Alkenylengruppe können sowohl linear als auch verzweigt sein, und die Cycloalkylengruppe, die Cycloalkylalkylengruppe, die Arylengruppe und die Aralkylengruppe können auch auf dem Ring eine funktionelle Gruppe wie eine Niederalkylgruppe aufweisen. Als R¹⁰⁰⁴ ist eine Alkylengruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 6 bevorzugt, wobei insbesondere eine lineare Alkylengruppe wie z. B. eine Methylengruppe, eine Ethylengruppe, eine Trimethylengruppe, eine Tetramethylengruppe, eine Pentamethylengruppe oder eine Hexamethylengruppe bevorzugt ist.
Als konkrete Beispiele für R¹⁰⁰², R¹⁰⁰⁵, R¹⁰⁰⁶, R¹⁰⁰⁷ und R¹⁰⁰⁸ in der Formel (S1) können eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine n-Propylgruppe, eine Isopropylgruppe, eine n-Butylgruppe, eine Isobutylgruppe, eine sec-Butylgruppe, eine tert-Butylgruppe, eine Pentylgruppe, eine Hexylgruppe, eine Octylgruppe, eine Decylgruppe, eine Dodecylgruppe, eine Cyclopentylgruppe, eine Cyclohexylgruppe, eine Vinylgruppe, eine Propenylgruppe, Allylgruppe, eine Hexenylgruppe, eine Octenylgruppe, eine Cyclopentenylgruppe, eine Cyclohexenylgruppe, eine Phenylgruppe, eine Tolylgruppe, eine Xylyl-Gruppe, eine Naphtylgruppe, eine Benzylgruppe, eine Phenetylgruppe, eine Naphthylmethylgruppe usw. angeführt werden.
Als Beispiele für R¹⁰⁰⁹ in der Formel (S1) können als lineare Alkylengruppen eine Methylengruppe, eine Ethylengruppe, eine n-Propylengruppe, eine n-Butylengruppe, eine Hexylengruppe usw. angeführt werden und als verzweigte Alkylengruppen können eine Isopropylengruppe, eine Isobutylengruppe, eine 2-Methylpropylengruppe usw. angeführt werden.
Als konkrete Beispiele für einen in der Formel (S1) ausgedrückten Silan-Haftvermittler können ein 3-Hexanoylthiopropyltriethoxysilan, ein 3-Octanoylthiopropyltriethoxysilan, ein 3-Decanoylthiopropyltriethoxysilan, ein 3-Lauroylthiopropyltriethoxysilan, ein 2-Hexanoylthioethyltriethoxysilan, ein 2-Octanoylthioethyltriethoxysilan, ein 2-Decanoylthioethyltriethoxysilan, ein 2-Lauroylthioethyltriethoxysilan, ein 3-Hexanoylthiopropyltrimethoxysilan, ein 3-Octanoylthiopropyltrimethoxysilan, ein 3-Decanoylthiopropyltrimethoxysilan, ein 3-Lauroylthiopropyltrimethoxysilan, ein 2-Hexanoylthioethyltrimethoxysilan, ein 2-Octanoylthioethyltrimethoxysilan, ein 2-Decanoylthioethyltrimethoxysilan, ein 2-Lauroylthioethyltrimethoxysilan usw. angeführt werden. Diese können sowohl einzeln verwendet werden, es können aber auch zwei oder mehr Sorten kombiniert werden. Von diesen ist 3-Octanoylthiopropyltriethoxysilan besonders bevorzugt.
In einem Silan-Haftvermittler, der eine Bindungseinheit A, die durch die Formel (1) ausgedrückt wird, und eine Bindungseinheit B, die durch die Formel (II) ausgedrückt wird, umfasst, beträgt der Gehalt der Bindungseinheit A bevorzugt größer oder gleich 30 Mol-%, bevorzugter größer oder gleich 50 Mol-%, und ferner bevorzugt kleiner oder gleich 99 Mol-% und bevorzugter kleiner oder gleich 90 Mol-%. Ferner beträgt der Gehalt der Bindungseinheit B bevorzugt größer oder gleich 1 Mol-%, bevorzugter 5 Mol-% und noch bevorzugter größer oder gleich 10 Mol-% und beträgt ferner kleiner oder gleich 70 Mol-%, bevorzugter kleiner oder gleich 65 Mol-% und noch bevorzugter kleiner oder gleich 55 Mol-%. Ferner beträgt der Gesamtgehalt der Bindungseinheiten A und B bevorzugt größer oder gleich 95 Mol-%, bevorzugter größer oder gleich 98 Mol-% und noch bevorzugter größer oder gleich 100 Mol-%. Der Gehalt der Bindungseinheiten A und B ist die Menge, die auch für den Fall, dass die Bindungseinheiten A und B endständig am Silan-Haftvermittler positioniert sind, umfasst ist. Sind die Bindungseinheiten A und B endständig an dem Silan-Haftvermittler positioniert, besteht hinsichtlich der Ausführung keine besondere Beschränkung, sofern die Bindungseinheiten A und B Einheiten bilden, die den Formeln (I) und (II) entsprechen.
Bezüglich R¹¹ in den Formeln (I) und (II) können als Halogene Chlor, Brom, Fluor usw. angeführt werden. Als verzweigte oder unverzweigte Alkylgruppen mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 30 können eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe usw. angeführt werden. Als verzweigte oder unverzweigte Alkenylgruppen mit einer Kohlenstoffzahl von 2 bis 30 können eine Vinylgruppe, eine 1-Propenylgruppe usw. angeführt werden. Als verzweigte oder unverzweigte Alkinylgruppen mit einer Kohlenstoffzahl von 2 bis 30 können eine Ethynylgruppe, eine Propynylgruppe usw. angeführt werden.
Bezüglich R¹² in den Formeln (I) und (II) können als verzweigte oder unverzweigte Alkylengruppen mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 30 eine Ethylengruppe, eine Propylengruppe usw. angeführt werden. Als verzweigte oder unverzweigte Alkenylengruppen mit einer Kohlenstoffzahl von 2 bis 30 können eine Vinylengruppe, eine 1-Propenylengruppe usw. angeführt werden. Als verzweigte oder unverzweigte Alkinylengruppen mit einer Kohlenstoffzahl von 2 bis 30 können eine Ethynylengruppe, eine Propynylengruppe usw. angeführt werden.
In einem Silan-Haftvermittler, der eine Bindungseinheit A, die durch die Formel (1) ausgedrückt wird, und eine Bindungseinheit B, die durch die Formel (II) ausgedrückt wird, umfasst, liegt die Repetiereinheit (v+w) der Repetiereinheit (v) der Bindungseinheit A und der Repetiereinheit (w) der Bindungseinheit B bevorzugt in einem Bereich von 3 bis 300.
Der Gehalt an mercaptobasierten Silan-Haftvermittler beträgt bezogen auf 100 Massenteile Siliziumdioxid bevorzugt größer oder gleich 3 Massenteile bevorzugter größer oder gleich 6 Massenteile und ferner bevorzugt kleiner oder gleich 15 Massenteile und bevorzugter kleiner oder gleich 10 Massenteile. Innerhalb der vorstehenden Bereiche werden tendenziell bessere Wirkungen erzielt.
Die vorstehende Kautschukzusammensetzung beinhaltet eine durch die Formel (1) ausgedrückte Pyrrolidonverbindung. Dadurch wird die Reaktion des mercaptobasierten Silan-Haftvermittlers mit dem Siliziumdioxid gefördert, sodass das Siliziumdioxid in der Kautschukzusammensetzung gut dispergiert werden kann.
(In der Formel drückt R ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe, eine Alkenylgruppe, eine Alkynylgruppe oder eine Arylgruppe aus.)
In der Formel (1) kann die Alkylgruppe von R sowohl linear, verzweigt als auch ringförmig sein, wobei als konkrete Beispiele eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine n-Pentylgruppe, eine n-Octylgruppe, eine Isopropylgruppe, eine Isobutylgruppe, eine Cyclopropylgruppe usw. angeführt werden können.
Die Kohlenstoffzahl der Alkylgruppe ist bevorzugt größer oder gleich 1 und bevorzugter größer oder gleich 5, und ist ferner bevorzugt kleiner oder gleich 12 und bevorzugter kleiner oder gleich 8.
In der Formel (1) kann die Alkenylgruppe von R sowohl linear, verzweigt als auch ringförmig sein, wobei als konkrete Beispiele eine Vinylgruppe, eine 1-Propenylgruppe usw. angeführt werden können.
Die Kohlenstoffzahl der Alkenylgruppe ist bevorzugt größer oder gleich 2 und bevorzugter größer oder gleich 5, und ist ferner bevorzugt kleiner oder gleich 12 und bevorzugter kleiner oder gleich 8.
In der Formel (1) kann die Alkinylgruppe von R sowohl linear, verzweigt als auch ringförmig sein, wobei als konkrete Beispiele eine Ethynylgruppe, eine Propynylgruppe usw. angeführt werden können.
Die Kohlenstoffzahl der Alkinylgruppe ist bevorzugt größer oder gleich 2 und bevorzugter größer oder gleich 5, und ist ferner bevorzugt kleiner oder gleich 12 und bevorzugter kleiner oder gleich 8.
Als konkrete Beispiele der Arylgruppe von R in der Formel (1) können eine Phenylgruppe, eine Benzylgruppe, eine Tolylgruppe usw. angeführt werden.
Um bessere Wirkungen zu erzielen, ist R in der Formel (1) bevorzugt eine Alkylgruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 5 bis 8, eine Phenylgruppe oder eine Benzylgruppe, bevorzugter eine Alkylgruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 5 bis 8 und noch bevorzugter eine n-Octylgruppe oder n-Pentylgruppe.
Als konkrete Beispiele für die Pyrrolidonverbindung können 2-Pyrrolidon, N-Vinyl-2-Pyrrolidon, 1-n-Octyl-2-Pyrrolidon, 1-n-Pentyl-2-Pyrrolidon, 1-Phenyl-2-Pyrrolidon, 1-Benzyl-2-Pyrrolidon usw. angeführt werden. Von diesen kann eine Sorte einzeln verwendet werden, es können aber auch zwei oder mehr als zwei Sorten kombiniert werden. Hiervon sind 1-n-Octyl-2-Pyrrolidon, 1-n-Pentyl-2-Pyrrolidon, 1-Phenyl-2-Pyrrolidon und 1-Benzyl-2-Pyrrolidon bevorzugt und 1-n-Octyl-2-Pyrrolidon und 1-n-Pentyl-2-Pyrrolidon bevorzugter.
Als Pyrrolidonverbindung kann z. B. ein Produkt der Tokyo Kasei Kogyo (K.K.) verwendet werden.
Der Pyrrolidonverbindungsgehalt bezogen auf 100 Massenteile des Kautschukbestandteils ist bevorzugt größer oder gleich 0,2 Massenteile, bevorzugter größer oder gleich 2 Massenteile, und noch bevorzugter größer oder gleich 4 Massenteile, und ferner bevorzugt kleiner oder gleich 10 Massenteile, noch bevorzugter kleiner oder gleich 7 Massenteile und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 6 Massenteile. Innerhalb der vorstehenden Bereiche werden tendenziell bessere Wirkungen erzielt.
Die Kautschukzusammensetzung umfasst bevorzugt Ruß. Dadurch werden tendenziell bessere Wirkungen erzielt.
Das Ruß unterliegt keiner besonderen Beschränkung, wobei z. B. N134, N110, N220, N234, N219, N339, N330, N326, N351, N550 und N762 angeführt werden können. Diese können einzeln verwendet werden, es können aber auch zwei oder mehr Sorten kombiniert werden.
Die spezifische Stickstoffadsorptionsfläche (N₂SA) des Rußes ist bevorzugt größer oder gleich 80 m²/g, bevorzugter größer oder gleich 110 m²/g, und ferner bevorzugt kleiner oder gleich 200 m²/g und bevorzugter kleiner oder gleich 150 m²/g. Innerhalb der vorstehenden Bereiche werden tendenziell bessere Wirkungen erzielt.
Das N₂SA des Rußes ist ein nach JIS K6217-2:2001 gemessener Wert.
Als Ruße können z. B. Produkte der Asahi Carbon Co., Ltd., der Cabot Corporation, Tokai Carbon Co., Ltd., der Mitsubishi Chemical Corporation, der Lion Corporation, der NSCC Carbon Co., Ltd., der Firma Columbia Carbon usw. verwendet werden.
Ist Ruß umfasst, ist der Rußgehalt bezogen auf 100 Massenteile des Kautschukbestandteils bevorzugt größer oder gleich 1 Massenteil und bevorzugter größer oder gleich 5 Massenteile, und ferner bevorzugt kleiner oder gleich 30 Massenteile und bevorzugter kleiner oder gleich 15 Massenteile. Innerhalb der vorstehenden Bereiche werden bevorzugtere Wirkungen erzielt.
Die vorstehende Kautschukzusammensetzung kann auch Öle umfassen. Als Öle können z. B. Prozessöle, Pflanzenöle oder deren Gemische angeführt werden. Als Prozessöle können z. B. paraffinbasierte Prozessöle, aromabasierte Prozessöle, naphtenbasierte Prozessöle usw. verwendet werden. Als Pflanzenöle können Rizinusöl, Baumwollsamenöl, Leinsaatöl, Rapssamenöl, Sojabohnenöl, Palmöl, Kokusnussöl, Erdnussöl, Kolophonium, Kiefernöl, Kiefernteer, Tallöl, Maisöl, Reisöl, Distelöl, Sesamöl, Olivenöl, Sonnenblumenöl, Palmkernöl, Kamelienöl, Jojobaöl, Macadamianussöl, Tungöl usw. angeführt werden. Diese können einzeln verwendet werden, es können aber auch zwei oder mehr Sorten kombiniert werden. Von diesen ist Prozessöl bevorzugt und aromabasiertes Prozessöl bevorzugter, da durch diese bessere Wirkungen erzielt werden.
Sind Öle umfasst, ist der Ölgehalt bezogen auf 100 Massenteile des Kautschukbestandteils bevorzugt größer oder gleich 1 Massenteil und bevorzugter größer oder gleich 10 Massenteile, und ferner bevorzugt kleiner oder gleich 40 Massenteile und bevorzugter kleiner oder gleich 30 Massenteile. Innerhalb der vorstehenden Bereiche werden tendenziell bessere Wirkungen erzielt.
Die vorstehende Kautschukzusammensetzung kann auch Wachs umfassen. Hinsichtlich des Wachses besteht keine besondere Beschränkung, wobei erdölbasierte Wachse wie Paraffinwachs, mikrokristallines Wachs usw., natürliche Wachse wie pflanzliches Wachs oder tierisches Wachs, und synthetische Wachse eines Polymers wie z. B. Ethylen, Propylen usw. angeführt werden können. Diese können einzeln verwendet werden, es können aber auch zwei oder mehr Sorten kombiniert verwendet werden. Von diesen sind erdölbasierte Wachse bevorzugt und Paraffinwachs ist bevorzugter.
Als Wachse können z. B. Produkte der Ouchi-Shinko Chemical Industrial Co. Ltd.u, Nippon Seiro Co. Ltd., Seikokagaku Co. Ltd. usw. verwendet werden.
Sind Wachse umfasst, ist der Wachsgehalt bezogen auf 100 Massenteile des Kautschukbestandteils bevorzugt größer oder gleich 1 Massenteil und bevorzugter größer oder gleich 2 Massenteile, und ferner bevorzugt kleiner oder gleich 20 Massenteile und bevorzugter kleiner oder gleich 10 Massenteile. Innerhalb der vorstehenden Bereiche werden tendenziell bessere Wirkungen erzielt.
Die vorstehende Kautschukzusammensetzung kann auch ein Alterungsschutzmittel umfassen.
Als Alterungsschutzmittel können z. B. ein Naphthylamin-Alterungsschutzmittel wie Phenyl-α-naphthylamin; ein Diphenylamin-Alterungsschutzmittel wie octyliertes Diphenylamin, 4,4'-bis(α, α'-Dimethylbenzyl)Diphenylamin usw.; ein p-Phenylendiamin-Alterungsschutzmittel wie N-Isopropyl-N'-phenyl-p-phenylendiamin, N- (1,3-Dimethylbutyl) -N'-phenyl-p-phenylendiamin, N,N'-Di-2-naphtyl-p-phenylendiamin usw.; ein Chinolin-Alterungsschutzmittel z. B. eines Polymers von 2,2,4-Trimethyl-1,2-dihydrochinolin; ein Monophenol-Alterungsschutzmittel wie 2,6-Di-t-butyl-4-methylphenol, styrolisiertes Phenol usw.; ein Bis, Tris, Polyphenol-Alterungsschutzmittel wie Tetrakis- [methylen-3- (3', 5'-di-t-butyl-4'-hydroxyphenyl) propionat] methan usw. angeführt werden. Diese können einzeln verwendet werden, es können aber auch zwei oder mehr Sorten kombiniert verwendet werden. Von diesen sind ein p-Phenylendiamin-Alterungsschutzmittel und ein Chinolin-Alterungsschutzmittel bevorzugt.
Als Alterungsschutzmittel können z. B. Produkte der Seikokagaku Co. Ltd., Sumitomo Chemical Co., Ltd., Ouchi-Shinko Chemical Industrial Co., Ltd., der Firma Flexis usw. verwendet werden.
Ist ein Alterungsschutzmittel umfasst, ist der Alterungsschutzmittelgehalt bezogen auf 100 Massenteile des Kautschukbestandteils bevorzugt größer oder gleich 1 Massenteil und bevorzugter größer oder gleich 2 Massenteile, und ferner bevorzugt kleiner oder gleich 10 Massenteile und bevorzugter kleiner oder gleich 5 Massenteile. Innerhalb der vorstehenden Bereiche werden tendenziell bessere Wirkungen erzielt.
Die vorstehende Kautschukzusammensetzung kann auch Stearinsäure umfassen. Es können herkömmlich bekannte Stearinsäuren verwendet werden, wobei z. B. Produkte der NOF Corporation, der Firma NOF, der Kao Corporation, der Fujifilm Wako Pure Chemical Corporation, der Chiba Fatty Acid Co. Ltd. usw. verwendet werden können.
Ist Stearinsäure umfasst, ist der Stearinsäuregehalt bezogen auf 100 Massenteile des Kautschukbestandteils bevorzugt größer oder gleich 1 Massenteil und bevorzugter größer oder gleich 2 Massenteile, und ferner bevorzugt kleiner oder gleich 10 Massenteile und bevorzugter kleiner oder gleich 5 Massenteile. Innerhalb der vorstehenden Bereiche werden tendenziell bessere Wirkungen erzielt.
Die vorstehende Kautschukzusammensetzung kann auch Zinkoxid umfassen.
Es kann herkömmlich bekanntes Zinkoxid verwendet werden, wobei z. B. Produkte der Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd., der Toho Zinc Co., Ltd., HakusuiTech Co., Ltd., Seido Chemical Industry Co., Ltd., Sakai Chemical Industry Co., Inc. usw. verwendet werden können.
Ist Zinkoxid umfasst, ist der Zinkoxidgehalt bezogen auf 100 Massenteile des Kautschukbestandteils bevorzugt größer oder gleich 1 Massenteil und bevorzugter größer oder gleich 2 Massenteile, und ferner bevorzugt kleiner oder gleich 10 Massenteile und bevorzugter kleiner oder gleich 5 Massenteile. Innerhalb der vorstehenden Bereiche werden tendenziell bessere Wirkungen erzielt.
Die vorstehende Kautschukzusammensetzung kann auch Schwefel umfassen. Als Schwefel kann in einer Kautschukfabrik allgemein verwendeter pulverförmiger Schwefel, gefällter Schwefel, kolloidaler Schwefel, unlöslicher Schwefel, hoch dispergierbarer Schwefel, löslicher Schwefel usw. angeführt werden. Diese können einzeln verwendet werden, es können aber auch zwei oder mehr Sorten kombiniert werden.
Als Schwefel können z. B. Produkte der Tsurumi Chemical Industry Co., Inc., Karuizawa Refinery Ltd., Shikoku Chemicals Corporation, der Firma Flexis, der Nippon Kanryu Industry Co., Ltd., der Hosoi Chemical Industry Co., Ltd. usw. verwendet werden.
Ist Schwefel umfasst, ist der Schwefelgehalt bezogen auf 100 Massenteile des Kautschukbestandteils bevorzugt größer oder gleich 0,5 Massenteil und bevorzugter größer oder gleich 1,5 Massenteile, und ferner bevorzugt kleiner oder gleich 5 Massenteile und bevorzugter kleiner oder gleich 3 Massenteile. Innerhalb der vorstehenden Bereiche werden tendenziell bessere Wirkungen erzielt.
Die vorstehende Kautschukzusammensetzung kann auch einen Vulkanisationsbeschleuniger umfassen.
Als Vulkanisationsbeschleuniger können thiazolbasierte Vulkanisationsbeschleuniger wie 2-Mercaptobenzothiazol, Di-2-benzothiazolyldisulfid, N-Cyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamid; thiurambasierte Vulkanisationsbeschleuniger wie Tetramethylthiuramdisulfid (TMTD), Tetrabenzylthiuramdisulfid (TBzTD), Tetrakis(2-ethylhexyl)thiuramdisulfid (TOT-N); ein sulfenamidbasierte Vulkanisationsbeschleuniger wie N-Cyclohexyl-2-benzothiazolsulfenamid,
N-t-butyl-2-benzothiazolylsulfenamid, N-Oxyethylen-2-benzothiazolsulfenamid, N-Oxyethylen-2-benzothiazolsulfenamid, N, N'-Diisopropyl-2-benzothiazolsulfenamid; guanidinbasierte Vulkanisationsbeschleuniger wie Diphenylguanidin, Diorthotolylguanidin, Orthotolylbiguanidin usw. angeführt werden. Diese können einzeln verwendet werden, es können aber auch zwei oder mehr Sorten kombiniert werden. Um geeignetere Wirkungen zu erzielen, sind von diesen ein sulfenamidbasierter Vulkanisationsbeschleuniger und ein guanidinbasierter Vulkanisationsbeschleuniger bevorzugt.
Ist ein Vulkanisationsbeschleuniger umfasst, ist der Vulkanisationsbeschleunigergehalt bezogen auf 100 Massenteile des Kautschukbestandteils bevorzugt größer oder gleich 1 Massenteil und bevorzugter größer oder gleich 3 Massenteile, und ferner bevorzugt kleiner oder gleich 10 Massenteile und bevorzugter kleiner oder gleich 5 Massenteile. Innerhalb der vorstehenden Bereiche werden tendenziell bessere Wirkungen erzielt.
Der Kautschukzusammensetzung können außer den vorstehenden Bestandteilen auch Zusatzstoffe zugesetzt werden, die in einer Reifenfabrik allgemein verwendet werden, wie z. B. organisches Peroxid; oder Füllstoffe wie Kalziumkarbonat, Talk, Aluminiumoxid, Ton, Aluminiumhydroxid, Glimmer usw. Der Gehalt an diesen Zusatzstoffen beträgt bezogen auf 100 Masseteile des Kautschukbestandteils bevorzugt 0,1 bis 200 Masseteile.
Die Kautschukzusammensetzung kann z. B. hergestellt werden, indem die jeweiligen Bestandteile mittels einer Kautschuk-Knetvorrichtung wie einer offenen Walze oder einem Banbury-Mischers geknetet werden und anschließend ein Vulkanisationsverfahren erfolgt.
Als Knetbedingung liegt im Basisknetschritt, in dem die Zusatzstoffe abgesehen von dem Vulkanisationsmittel und dem Vulkanisationsbeschleuniger geknetet werden, die Knettemperatur normalerweise zwischen 100 bis 180 °C, bevorzugt zwischen 120 bis 170 °C. Im Abschlussknetschritt, in dem das Vulkanisationsmittel und der Vulkanisationsbeschleuniger geknetet werden, liegt die Knettemperatur normalerweise auf oder unterhalb von 120 °C, bevorzugt zwischen 85 bis 110 °C. Ferner wird die Zusammensetzung, in die das Vulkanisationsmittel und der Vulkanisationsbeschleuniger geknetet wurden, normalerweise einer Vulkanisation wie z. B. einer Pressvulkanisation unterzogen. Die Vulkanisationstemperatur liegt normalerweise zwischen 140 bis 190 °C, bevorzugt zwischen 150 bis 185 °C. Die Vulkanisationszeit beträgt normalerweise zwischen 5 bis 15 Minuten.
Die vorstehende Kautschukzusammensetzung wird bevorzugt für eine Auflage (Deckauflage) verwendet, sie kann jedoch auch für andere Komponenten als eine Auflage, z. B. für Seitenwände, Basislaufflächen, Unterlaufflächen, einen Clinch-Apex, einen Wulst-Apex, einen Zwischenbaupolsterkautschuk, einen Karkassenkordgewebeüberzugskautschuk, eine Isolierung, Wulstbänder, Innenliner usw. oder für eine Seitenverstärkungsschicht eines Notlaufreifens (Run-flat tyre) verwendet werden.
Der Luftreifen der vorliegenden Erfindung wird mittels eines normalen Verfahrens unter Verwendung der vorstehenden Kautschukzusammensetzung hergestellt.
Anders ausgedrückt, wird die vorstehende Kautschukzusammensetzung im unvulkanisierten Stadium an die Form der jeweiligen Riefenkomponenten angepasst extrudiert und zusammen mit anderen Reifenkomponenten auf einer Reifenformmaschine mittels eines normalen Verfahrens derart geformt, dass ein unvulkanisierter Reifen gebildet wird. Der Reifen wird durch das Erwärmen und Pressen des unvulkanisierten Reifens in der Vulkanisationsmaschine erzielt.
Der vorstehende Luftreifen kann als Reifen für einen Personenkraftwagen, als Reifen für einen Lkw oder Bus, als Reifen für ein Zweirad, als Hochleistungsreifen usw. verwendet werden, wobei er sich besonders als Reifen für Personenkraftwagen eignet.
[Beispiele]
Auf der Basis von Beispielen wird die vorliegende Erfindung konkret erläutert, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht hierauf beschränkt ist.
Im Folgenden werden verschiedene Chemikalien erläutert, die in den Beispielen und Vergleichsbeispielen verwendet werden:

SBR: NS116R (lösungspolymerisierter SBR, Stryrolmasse: 23 Masse-%) der Zeon Corporation
BR: BR150B (Cis-Gehalt: 98 Masse-%) der Ube Industries Ltd.
Ruß: DIABLACK N220 (N₂SA: 114 m²/g) der Mitsubishi Chemical Corporation
Siliziumdioxid 1: Ultrasil VN3 (N₂SA: 175 m²/g) der Firma Evonik Degussa
Siliziumdioxid 2: Ultrasil 9000GR (N₂SA: 240 m²/g) der Firma Evonik Degussa
Silan-Haftvermittler 1: NXT (3-Octanoylthiopropyltriethoxysilan) der Firma Momentive
Silan-Haftvermittler 2: Si 266 (bis(3-triethoxysilylpropyl)disulfid) der Firma Evonik Degussa
Silan-Haftvermittler 3: NXT-Z45 (Copolymer aus Bindungseinheit A und Bindungseinheit B
(Bindungseinheit A: 55 Mol-%, Bindungseinheit B: 45 Mol-%)) der Firma Momentive
Pyrrolidonverbindung 1: 1-n-oktyl-2-pyrrolidon (R:n-Oktyl-Gruppe) der Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
Pyrrolidonverbindung 2: 1-n-pentyl-2-pyrrolidon (R:n-Pentyl-Gruppe) der Firma AstaTech
Pyrrolidonverbindung 3: 1-n-phenyl-2-pyrrolidon (R:Phenyl-Gruppe) der Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
Pyrrolidonverbindung 4: 1-benzyl-2-pyrrolidon (R:Benzyl-Gruppe) der Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
Wachs: SUNNOC N der Ouchi-Shinko Chemical Industrial Co. Ltd.
Öl: X-140 (Aromaöl) der Firma JXTG Nippon Oil & Energy Corporation
Alterungsschutzmittel: Nocrac 6C (N-(1,3-Dimethylbutyl)-N'-phenyl-p-phenylendiamin) der Ouchi-Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.
Stearinsäure: Stearinsäure der NOF Corporation
Schwefel: Pulverförmiger Schwefel der Tsurumi Chemical Industry Co.
Zinkoxid: Zinkoxid Nr. 1 der Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.
Vulkanisationsbeschleuniger 1: Nocceler-NS (N-t-butyl-2-benzothiazolylsulfenamid) der Firma Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.
Vulkanisationsbeschleuniger 2: Nocceler-D (1,3-Diphenylguanidin) der Firma Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.

(Beispiele und Vergleichsbeispiele)
Den in Tabelle 1 dargestellten Mischungsrezepturen folgend wurden mittels eines 1,7-L-Banbury-Kneters der Firma Kobelco die Chemikalien außer dem Schwefel und dem Vulkanisationsbeschleuniger bei einer Temperatur von 150 °C für 5 Minuten geknetet und geknetete Materialien erhalten.
Als Nächstes wurden die gekneteten Materialien unter Zusatz von Schwefel und Vulkanisatonsbeschleuniger mittels einer offenen Walze für 5 Minuten bei einer Temperatur von 80 °C geknetet und unvulkanisierte Kautschukzusammensetzungen erhalten.
Die erzielten unvulkanisierten Kautschukzusammensetzungen wurden für 10 Minuten bei 170 °C pressvulkanisiert und vulkanisierte Kautschukzusammensetzungen erhalten.
Die unvulkanisierten Kautschukzusammensetzungen und die vulkanisierten Kautschukzusammensetzungen wurde wie folgt bewertet. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 dargestellt.
(ΔG*)
Das Scherungs-Elastizitätsmodul G* [kPa] der unvulkanisierten Kautschukzusammensetzung wurde mittels RPA2000, hergestellt von der Firma Alpha-Technology gemessen. Als Messtemperatur wurde 100 °C vorgegeben. Eine Messung im Bereich einer Dehnung von 4 % bis 64 % wurde ausgeführt und ΔG* = G*(4 %) - G*(64 %) wurde berechnet. Das Siliziumdioxid zeigt dabei eine umso bessere Dispersion in der Kautschukzusammensetzung, je kleiner ΔG* ist.
(Menge des nicht reagierten Silan-Haftvermittlers)
Die unvulkanisierte Kautschukzusammensetzung wurde kleingeschnitten und mittels Ethanol für 24 Stunden eine Extraktion durchgeführt. Die Menge des in dem Extrakt extrahierten nicht reagierten Silan-Haftvermittlers wurde mittels eines Gaschromatographen gemessen, und die Menge des nicht reagierten Silan-Haftvermittlers von der Menge des zugegebenen Silan-Haftvermittlers (Massen-%) berechnet. Je kleiner der Wert, desto geringer ist die Menge des nicht reagiert in der unvulkanisierten Kautschukzusammensetzung nach Beendigung des Knetens vorliegenden Silan-Haftvermittlers, wodurch gezeigt wird, dass während des Knetens die Reaktion des Silan-Haftvermittlers und des Siliziumdioxids ausreichend fortgeschritten ist.
(Niedrige Kraftstoffverbrauchseigenschaften)
Mittels eines Viskoseelastizitäts-Spektrometers VES der Firma Iwamoto Seisakusho Co., Ltd. wurde unter den Bedingungen einer Messtemperatur von 30 °C, einer Anfangsdehnung von 10 %, einer dynamischen Dehnung von 2,5 % und einer Frequenz von 10 Hz tan δ der vulkanisierten Kautschukzusammensetzung gemessen und bezogen auf den Wert des Vergleichsbeispiels 1 mit 100 als Index dargestellt. Je größer der Index ist, desto kleiner ist tan δ und zeigen sich umso hervorragendere niedrigere Kraftstoffverbrauchseigenschaften.
Wie in Tabelle 1 dargestellt, ist bei den Beispielen, die einen Kautschukbestandteil, Siliziumdioxid, einen mercaptobasierter Silan-Haftvermittler sowie eine Pyrrolidonverbindung, die durch die Formel (1) ausgedrückt wird, umfassen, die Menge des nicht reagierten Silan-Haftvermittlers gering und die niedrigen Kraftstoffverbrauchseigenschaften wurden erheblich verbessert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007077322 A [0003]
JP 2001247718 A [0003]
JP 2005232295 [0003]
BR 150 B [0084]

Claims

Kautschukzusammensetzung für einen Reifen, die einen Kautschukbestandteil, Siliziumdioxid, einen mercaptobasierten Silan-Haftvermittler sowie eine Pyrrolidonverbindung umfasst, die durch die folgende Formel (1) ausgedrückt wird.
(In der Formel drückt R ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe, eine Alkenylgruppe, eine Alkynylgruppe oder eine Arylgruppe aus.)
Kautschukzusammensetzung für einen Reifen, die die folgende Gleichung/Unglichung (A) erfüllt. $G* (4 %) - G* (64 %) \leq 65 [kPA]$
(In der Gleichung/Ungleichung ist G* (4 %) das Scherungs-Elastizitätsmodul beim Anlegen einer 4 %-Dehnung bei 100 °C, und G* (64 %) ist das Scherungs-Elastizitätsmodul beim Anlegen einer 64 %-Dehnung bei 100 °C.)
Kautschukzusammensetzung für einen Reifen nach Anspruch 2, wobei in der Gleichung/Ungleichung (A) G* (4 %) - G* (64 %) ≤ 60 ist.
Kautschukzusammensetzung für einen Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die spezifische Stickstoffadsorptionsfläche des Siliziumdioxids größer oder gleich 200 m²/g ist.
Kautschukzusammensetzung für einen Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei es sich bei dem mercaptobasierten Silan-Haftvermittler um einen Silan-Haftvermittler, der durch die folgende Formel (S1) ausgedrückt wird, und/oder um einen Silan-Haftvermittler handelt, der eine Bindungseinheit A, die durch die folgende Formel (I) ausgedrückt wird, und eine Bindungseinheit B, die durch die folgende Formel (II) ausgedrückt wird, umfasst.

(In der Formel ist R¹⁰⁰¹ eine aus -Cl, -Br, -OR¹⁰⁰⁶, -O(O=)CR¹⁰⁰⁶ , -ON=CR¹⁰⁰⁶R¹⁰⁰⁷, -NR¹⁰⁰⁶R¹⁰⁰⁷ und -(OSiR¹⁰⁰⁶R¹⁰⁰⁷)_h(OSiR¹⁰⁰⁶R¹⁰⁰⁷R¹⁰⁰⁸) ausgewählte einwertige Gruppe (R¹⁰⁰⁶, R¹⁰⁰⁷ und R¹⁰⁰⁸ können identisch oder verschieden sein, wobei es sich um Wasserstoffatome oder einwertige Kohlenwasserstoffgruppen mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 18 handelt, und h ein Durchschnittswert von 1 bis 4 ist), R¹⁰⁰² ist R¹⁰⁰¹, ein Wasserstoffatom oder eine einwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 18, R¹⁰⁰³ ist eine -[O (R¹⁰⁰⁹O)_j]-Gruppe (R¹⁰⁰⁹ ist eine Alkylengruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 18, und j ist eine ganze Zahl von 1 bis 4), R¹⁰⁰⁴ stellt eine zweiwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 18, und R¹⁰⁰⁵ eine einwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 18 dar, und x, y und z sind Zahlen, die die Beziehungen x + y + 2z = 3, 0 ≤ x ≤ 3, 0 ≤ y ≤ 2, 0 ≤ z ≤ 1 erfüllen.)

(In den Formeln ist v eine ganze Zahl größer oder gleich 0, und w ist eine ganze Zahl größer oder gleich 1. R¹¹ stellt Wasserstoff, Halogen, eine verzweigte oder unverzweigte Alkylgruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 30, eine verzweigte oder unverzweigte Alkenylgruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 2 bis 30, eine verzweigte oder unverzweigte Alkinylgruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 2 bis 30, oder eine solche Gruppe dar, bei der der terminale Wasserstoff der Alkylgruppe durch eine Hydroxylgruppe oder eine Carboxylgruppe substituiert ist. R¹² stellt eine verzweigte oder unverzweigte Alkylengruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 30, eine verzweigte oder unverzweigte Alkenylengruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 2 bis 30, oder eine verzweigte oder unverzweigte Alkinylengruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 2 bis 30 dar. Durch R¹¹ und R¹² kann auch eine Ringstruktur gebildet werden.)
Kautschukzusammensetzung für einen Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in der vorstehenden Formel (1) R eine Alkylgruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 5 bis 8, eine Phenylgruppe oder eine Benzylgruppe ist.
Kautschukzusammensetzung für einen Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Gehalt der Pyrrolidonverbindung bezogen auf 100 Massenteile des Kautschukbestandteils 0,2 bis 10 Massenteile beträgt.
Luftreifen, der ein Reifenmaterial aufweist, das aus einer Kautschukzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 besteht.