DE102019200868A1

DE102019200868A1 - Kautschukzusammensetzung für Reifen und pneumatische Reifen

Info

Publication number: DE102019200868A1
Application number: DE102019200868.2A
Authority: DE
Inventors: Yuma Nishikawa
Original assignee: Toyo Tire Corp
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2018-01-31
Filing date: 2019-01-24
Publication date: 2019-08-01
Anticipated expiration: 2039-01-25
Also published as: US20190233623A1; JP2019131693A; CN110092950A; JP7020939B2; DE102019200868B4; CN110092950B

Abstract

Das Leistungsvermögen auf Eis ist verbessert. Eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen weist 100 Massenteile einer Kautschukkomponente, die einen Dien-Kautschuk aufweist, 10 bis 70 Massenteile eines Rußes, weniger als 10 Massenteile (einschließlich 0 Massenteile) eines Siliziumdioxides und eine Etheresterverbindung auf, die ein HLB von 10 oder weniger aufweist und die durch die folgende allgemeine Formel (1) dargestellt wirdwobei das Rund das Rjeweils unabhängig voneinander eine Kohlenwasserstoffgruppe, die 1 bis 30 Kohlenstoffatome aufweist, darstellen, das Reine Alkylengruppe, die 2 bis 4 Kohlenstoffatome aufweist, darstellt, das n eine durchschnittliche Anzahl der Mole an hinzugefügten Oxyalkylengruppen ist und 60 Massenprozent oder mehr der (RO)aus einer Oxyethylengruppe besteht. Weiterhin wird ein pneumatischer Reifen mit einer Lauffläche offenbart, die die Kautschukzusammensetzung aufweist.

Description

Querverweis auf in Bezug stehende Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung basiert auf der und beansprucht die Priorität der früheren japanischen Patentanmeldung mit der Nummer 2018-14611 , welche am 31. Januar 2018 eingereicht worden ist. Der gesamte Inhalt wird hiermit durch Bezugnahme aufgenommen.
Hintergrund
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen und einen pneumatischen Reifen, der die Kautschukzusammensetzung verwendet.
Stand der Technik
Eine Kautschukzusammensetzung zum Bilden einer Lauffläche eines Winterreifens wie zum Beispiel eines spikelosen Reifens ist erforderlich, um die Laufleistung auf einer vereisten Straßenoberfläche (das heißt das Leistungsvermögen auf Eis) zu verbessern.
Zum Beispiel schlägt die JP 2016-023213 A vor, 10 Massenteile oder mehr an Siliziumdioxid an 100 Massenteile eines Dien-Kautschuks hinzuzufügen und zusätzlich Glycerinmonofettsäureester und thermisch expandierbare Mikrokapseln hinzuzufügen, um das Leistungsvermögen auf Eis zusammen mit dem Bremsvermögen auf nasser Fahrbahn (das heißt das Leistungsvermögen bei Nässe) bei einer Kautschukzusammensetzung für einen spikelosen Reifen zu verbessern. Die JP 2016-023213 A beschreibt jedoch nicht das Hinzufügen eines Polyoxyethylenalkyletherfettsäureesters.
Andererseits offenbart die JP 10-330539 A das Hinzufügen einer Polyoxyalkylenglycolverbindung an eine Kautschukzusammensetzung unter Verwendung von einem weißen Füllstoff, das heißt einem Siliziumdioxid als einem Füllstoff. Die JP 10-330539 A offenbart jedoch, dass eine Polyoxyalkylenglycolverbindung an eine Kautschukzusammensetzung bei Verwendung von einem Siliziumdioxid als einem Hauptfüllstoff anstelle des Rußes mit hervorragender Leitfähigkeit hinzugefügt wurde, um der Kautschukzusammensetzung ein antistatisches Leistungsvermögen zu verleihen. Die JP 10-330539 A beschreibt nicht das Hinzufügen einer Polyoxyalkylenglycolverbindung an eine Kautschukzusammensetzung unter Verwendung von dem Ruß als einem Hauptfüllstoff und die Verbesserung des Leistungsvermögens auf Eis durch das Hinzufügen.
Zusammenfassung
Im Hinblick auf das Vorstehende ist es eine Aufgabe eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen bereitzustellen, die das Leistungsvermögen auf Eis verbessern kann.
Die Kautschukzusammensetzung für einen Reifen nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist 100 Massenteile einer Kautschukkomponente, die einen Dien-Kautschuk aufweist, 10 bis 70 Massenteile eines Rußes, weniger als 10 Massenteile (einschließlich 0 Massenteile)) eines Siliziumdioxid und eine Etheresterverbindung auf, die ein HLB von 10 oder weniger aufweist und die durch die folgende allgemeine Formel (1) dargestellt wird:
wobei das R¹ und das R² jeweils unabhängig voneinander eine Kohlenwasserstoffgruppe, die 1 bis 30 Kohlenstoffatome aufweist, darstellen, das R³ eine Alkylengruppe, die 2 bis 4 Kohlenstoffatome aufweist, darstellt, das n eine durchschnittliche Anzahl der Mole an hinzugefügten Oxyalkylengruppen ist und 60 Massenprozent oder mehr der (R³O)_n aus einer Oxyethylengruppe besteht.
Ein pneumatischer Reifen nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist eine Lauffläche auf, die die Kautschukzusammensetzung aufweist.
Nach dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können das Leistungsvermögen auf Eis und die Verarbeitbarkeit durch das Hinzufügen der Etheresterverbindung verbessert werden.
Ausführliche Beschreibung
Die Kautschukzusammensetzung nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist eine Kautschukkomponente auf, die einen Dien-Kautschuk aufweist, dem ein Ruß und eine spezielle Etheresterverbindung hinzugefügt worden sind.
Der Dien-Kautschuk als die Kautschukkomponente ist nicht besonders beschränkt. Die Beispiele des Dien-Kautschuks umfassen verschiedene Dien-Kautschuke, die im Allgemeinen bei einer Kautschukzusammensetzung verwendet werden, wie zum Beispiel einen Naturkautschuk (NR), einen synthetischen Isopren-Kautschuk (IR), einen Butadien-Kautschuk (BR), einen Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), einen Nitril-Kautschuk (NBR), einen ChloroprenKautschuk (CR), einen Butyl-Kautschuk (IIR), einen Styrol-Isopren-Copolymer-Kautschuk, einen Butadien-Isopren-Copolymer-Kautschuk und einen Styrol-Isopren-Butadien-Copolymer-Kautschuk. Diese Dien-Kautschuke können allein oder als Mischungen von zwei oder mehreren Arten verwendet werden.
Die Kautschukkomponente nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist einen Naturkautschuk und einen Butadien-Kautschuk auf. Zum Beispiel weisen 100 Masseteile der Kautschukkomponente 30 bis 80 Massenteile des Naturkautschuks und 20 bis 70 Massenteile des Butadien-Kautschuks auf und bevorzugt weisen sie 40 bis 70 Massenteile des Naturkautschuks und 30 bis 60 Massenteile des Butadien-Kautschuks auf.
Der Ruß als der Füllstoff ist nicht besonders beschränkt und man kann verschiedene Arten von Ruß verwenden, die einer Kautschukzusammensetzung hinzugefügt werden. Die Beispiele für den Ruß, der verwendet werden kann, umfassen die SAF-Güteklasse (N100-Serie), die ISAF-Güteklasse (N200-Serie), die HAF-Güteklasse (N300-Serie) und die FEF-Güteklasse (N500-Serie) (dies sind alle ASTM-Güteklassen).
Die Menge des hinzugefügten Rußes beträgt bevorzugt 10 bis 70 Massenteile pro 100 Massenteile der Kautschukkomponente. Die Menge des Rußes beträgt besonders bevorzugt 20 Massenteile oder mehr, und noch mehr bevorzugt beträgt sie 30 Massenteile oder mehr; und besonders bevorzugt beträgt sie 60 Massenteile oder weniger und noch mehr bevorzugt beträgt sie 50 Massenteile oder weniger. In der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt ein Ruß als der Hauptfüllstoff verwendet. Mit anderen Worten beträgt die Menge an Ruß in dem Füllstoff bezogen auf die Masse des Füllstoffs bevorzugt mehr als 50 Massenprozent und besonders bevorzugt mehr als 70 Massenprozent.
Der Füllstoff kann das Ruß alleine sein, aber in dem Füllstoff kann eine kleine Menge an Siliziumdioxid verwendet werden. Insbesondere kann in der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kein Siliziumdioxid enthalten sein, und wenn ein Siliziumdioxid enthalten ist, beträgt dessen Menge weniger als 10 Massenteile pro 100 Massenteile der Kautschukkomponente. Dasselbe kann für andere weiße Füllstoffe wie zum Beispiel ein Aluminiumhydroxid, ein Magnesiumhydroxid, ein Magnesiumoxid, ein Titanoxid, einen Talk und einen Ton gelten. Insbesondere kann der weiße Füllstoff wie zum Beispiel das Siliziumdioxid nicht in der Kautschukzusammensetzung des vorliegenden Ausführungsbeispiels enthalten sein, und wenn der weiße Füllstoff enthalten ist, kann der weiße Füllstoff in einer Menge von weniger als 10 Massenteilen pro 100 Massenteile der Kautschukkomponente enthalten sein.
Das Siliziumdioxid ist nicht besonders beschränkt, und zum Beispiel kann ein feuchtes Siliziumdioxid wie zum Beispiel ein Siliziumdioxid durch ein Nassausfällungsverfahren oder ein Siliziumdioxid durch ein Nassgelierverfahren verwendet werden. Die Menge des hinzugefügten Siliziumdioxids beträgt 1 bis 8 Massenteile pro 100 Massenteile der Kautschukkomponente.
Die Kautschukzusammensetzung nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält eine Etheresterverbindung (bevorzugt einen Polyoxyalkylenalkyletherfettsäureester), die eine HLB von 10 oder weniger aufweist und die durch die folgende allgemeine Formel (1) dargestellt wird. Die Etheresterverbindung zeigt einen Plastifizierungseffekt in der Kautschukzusammensetzung. Es wird daher davon ausgegangen, dass die Viskosität während des Knetens der Kautschukzusammensetzung verringert wird und dass als ein Ergebnis die Verarbeitbarkeit verbessert werden kann. Ferner wird angenommen, dass die Erstarrungstemperatur durch ein Optimieren des Anteils einer Oxyalkylengruppe auf eine solche Weise verringert wird, dass das HLB der Etheresterverbindung 10 oder weniger beträgt und die Etheresterverbindung selbst bei niedriger Temperatur als ein Weichmacher in der Kautschukzusammensetzung wirkt. Infolgedessen wird die Kautschukflexibilität bei niedriger Temperatur aufrechterhalten und wird das Leistungsvermögen auf Eis verbessert.
In der Formel (1) stellen das R¹ und das R² jeweils unabhängig voneinander eine Kohlenwasserstoffgruppe dar, die 1 bis 30 Kohlenstoffatome aufweist. Die Kohlenstoffatome in der Kohlenwasserstoffgruppe sind bevorzugt 5 bis 25, besonders bevorzugt sind sie 8 bis 22 und noch mehr bevorzugt sind sie 10 bis 20. Die Kohlenwasserstoffgruppe ist bevorzugt eine lineare oder eine verzweigte, eine gesättigte oder eine ungesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe, und die bevorzugten Beispiele davon umfassen eine Alkylgruppe und eine Alkenylgruppe. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das R¹ bevorzugt eine Alkylgruppe oder eine Alkenylgruppe, die 1 bis 25 Kohlenstoffatome aufweist, und besonders bevorzugt ist es eine Alkylgruppe oder eine Alkenylgruppe, die 8 bis 20 Kohlenstoffatome aufweist. Das R² ist bevorzugt eine Alkylgruppe oder eine Alkenylgruppe, die 8 bis 25 Kohlenstoffatome aufweist, und besonders bevorzugt ist es eine Alkylgruppe oder eine Alkenylgruppe, die 12 bis 20 Kohlenstoffatome aufweist.
In der Formel (1) stellt das R³ eine Alkylengruppe, die 2 bis 4 Kohlenstoffatome aufweist, dar und stellt das n eine durchschnittliche Anzahl der Molen der hinzugefügten Oxyalkylengruppen dar. Die Alkylengruppe des R³ kann eine lineare oder eine verzweigte Alkylengruppe sein. Die Beispiele der Oxyalkylengruppe, die durch das R³O dargestellt werden, umfassen eine Oxyethylengruppe, eine Oxypropylengruppe und eine Oxybutylengruppe. Das (R³O)_n in der Formel (1) ist eine Polyoxyalkylenkette, die durch eine Additionspolymerisation eines Alkylenoxid, das 2 bis 4 Kohlenstoffatome aufweist (zum Beispiel ein Ethylenoxid, ein Propylenoxid und ein Butylenoxid), erhalten wird. Die Polymerisationsform des Alkylenoxids und dergleichen ist nicht besonders beschränkt und sie kann ein Homopolymer, ein statistisches Copolymer oder ein Blockcopolymer sein.
Das (R³O)_n in der Formel (1) weist hauptsächlich bevorzugt eine Oxyethtylengruppe auf, und 60 Massenprozent oder mehr des (R³O)_n bestehen bevorzugt aus einer Oxyethylengruppe. Insbesondere enthält die Polyoxyalkylenkette, die durch das (R³O)_n dargestellt wird, eine Oxyethylengruppe in einer Menge von bevorzugt 60 Massenprozent oder mehr, und besonders bevorzugt sind es 80 Massenprozent oder mehr (die gesamten Oxyalkylengruppen, die die Polyoxyalkylenkette bilden, sind 100 Massenprozent). Besonders bevorzugt enthält die Polyoxyalkylenkette 100 Massenprozent der Oxyethylengruppe, das heißt sie besteht nur aus der Oxyethylengruppe, wie in der folgenden allgemeinen Formel (2) gezeigt ist:
In der Formel (2) sind das R¹, das R² und das n wie in das R¹, das R² und das n in der Formel (1) definiert.
Das n, das die durchschnittliche Zahl der hinzugefügten Oxyalkylengruppe angibt, ist die Zahl, die auf eine solche Weise eingestellt ist, dass das HLB der Etheresterverbindung 10 oder weniger beträgt. Das n kann 1 bis 20 sein, es kann 2 bis 15 sein oder es kann 3 bis 10 sein, obwohl es in Abhängigkeit von der Art des R¹ und des R² variieren kann.
Der HLB-Wert (Hydrophil-Lipophil-Gleichgewicht, hydrophilic-lipophilic balance) der Etheresterverbindung beträgt 10 oder weniger, um die Erstarrungstemperatur bei niedriger Temperatur, wie oben beschrieben, zu senken. Das HLB ist bevorzugt 3 bis 10 und besonders bevorzugt ist es 4 bis 8. Das hier verwendete HLB ist ein Wert, der aus der folgenden Griffin'schen Formel berechnet wird. Der Anteil einer hydrophilen Einheit, die im gesamten Molekül besetzt ist, ist groß und die Hydrophilie ist hoch, wenn der Wert groß ist. $HLB = 20 \times (Molekulargewicht der hydrophilen Einheit) / (Gesamtmolekulargewi cht)$
wobei das Molekulargewicht der hydrophilen Einheit das Molekulargewicht einer Polyoxyalkylenkette ist, die durch das (R³O)_n dargestellt wird.
Die Menge der hinzugefügten Etheresterverbindung der Formel (1) ist nicht besonders beschränkt, sie beträgt aber bevorzugt 1 bis 10 Massenteile und besonders bevorzugt beträgt sie 2 bis 8 Massenteile pro 100 Massenteile der Kautschukkomponente. Wenn die Menge der hinzugefügten Etheresterverbindung zu groß ist, neigt die Steifigkeit eines vulkanisierten Kautschuks dazu, abzunehmen. Daher beträgt die Menge der hinzugefügten Etheresterverbindung vom Standpunkt der Fahrstabilität bevorzugt 10 Massenteile oder weniger.
Die Kautschukzusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung kann ferner einen flüssigen Weichmacher mit einem Fließpunkt (Pourpoint) von 5 °C oder niedriger aufweisen. Wenn verbunden mit der Verwendung der Etheresterverbindung ein flüssiger Weichmacher mit einem Fließpunkt von 5 °C oder niedriger verwendet wird, kann das Leistungsvermögen auf Eis weiter verbessert werden. Der Fließpunkt des flüssigen Weichmachers beträgt vom Standpunkt des Leistungsvermögens auf Eis bevorzugt 0 °C oder weniger. Die untere Grenze des Fließpunktes ist nicht besonders beschränkt, sie kann jedoch -70 °C betragen. Der hierin verwendete Fließpunkt ist ein gemäß JIS K2269:1987 gemessener Wert und er wurde mit einem automatischen Fließpunktprüfgerät gemessen, das bei den nachstehend beschriebenen Beispielen von der Rigo Co., Ltd. hergestellt worden ist.
Die Beispiele für den flüssigen Weichmacher umfassen ein Öl, einen Carbonsäureester-Weichmacher (zum Beispiel einen Phthalsäureester oder einen Adipinsäureester), einen Phosphorsäureester-Weichmacher (zum Beispiel ein Trimethylphosphat oder ein Triethylphosphat) und einen Sulfonsäureester-Weichmacher (zum Beispiel ein Benzolsulfonbutylamid oder ein Toluolsulfonamid). Die Beispiele für das Öl umfassen Mineralöle wie zum Beispiel ein Paraffinprozessöl, ein Naphthenprozessöl und ein aromatisches Prozessöl.
Die Menge des hinzugefügten flüssigen Weichmachers ist nicht besonders beschränkt, sie beträgt aber bevorzugt 5 bis 40 Massenteile und besonders bevorzugt beträgt sie 10 bis 30 Massenteile pro 100 Massenteile der Kautschukkomponente.
Die Kautschukzusammensetzung nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann ferner ein Polymergel aufweisen, bei dem es sich um vernetzte Dienpolymerteilchen handelt. Wenn das Polymergel hinzugefügt wird, können die Verarbeitbarkeit und das Leistungsvermögen auf Eis weiter verbessert werden.
Das Polymergel ist ein gelierter Kautschuk, der durch ein Vernetzen einer Kautschukdispersion hergestellt werden kann. Die Beispiele für die Kautschukdispersion umfassen einen durch eine Emulsionspolymerisation hergestellten Kautschuklatex und eine durch ein Emulgieren eines lösungspolymerisierten Kautschuks in Wasser erhaltene Kautschukdispersion. Die Beispiele eines Vernetzungsmittels zum Vernetzen der Kautschukdispersion umfassen ein organisches Peroxid, eine organische Azoverbindung und ein Schwefelvernetzungsmittel.
Die Beispiele für das Dienpolymer, aus dem das Polymergel besteht, umfassen ein Naturkautschukpolymer, ein Polyisopren, ein Styrol-Butadien-Copolymer, Polybutadien, ein Styrol-Isopren-Copolymer, ein Butadien-Isopren-Copolymer und ein Styrol-Isopren-Butadien-Copolymer. Diese können alleine oder als Mischungen von zwei oder mehr Arten verwendet werden. Das Dienpolymer weist bevorzugt ein Polybutadien und ein Styrol-Butadien-Copolymer als Hauptkomponenten auf.
Das Polymergel kann ein Polymergel mit einer ein Heteroatom enthaltenden funktionellen Gruppe verwenden. Die Beispiele für die funktionelle Gruppe umfassen mindestens eine, die aus der Gruppe ausgewählt worden ist, die eine Hydroxygruppe, eine Aminogruppe, eine Carboxygruppe und eine Alkoxylgruppe und eine Epoxygruppe umfasst.
Die Menge des hinzugefügten Polymergels ist nicht besonders beschränkt, sie beträgt aber bevorzugt 1 bis 10 Massenteile und besonders bevorzugt beträgt sie 2 bis 8 Massenteile pro 100 Massenteile der Kautschukkomponente. Das Polymergel ist nicht in den oben beschriebenen Kautschukkomponenten enthalten.
Die Kautschukzusammensetzung nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann ferner verschiedene Additive enthalten, die im Allgemeinen bei einer Kautschukzusammensetzung verwendet werden, wie zum Beispiel ein Zinkoxid, eine Stearinsäure, ein Alterungsschutzmittel, ein Wachs, ein Vulkanisationsmittel und einen Vulkanisationsbeschleuniger mit Ausnahme der vorstehend beschriebenen Komponenten. Um das Leistungsvermögen auf Eis weiter zu verbessern, können außerdem rutschhemmende Materialien (zum Beispiel pflanzliche Granulate wie zum Beispiel ein Walnuss-Mahlprodukt und ein Mahlprodukt aus einem porösen karbonisierten Material von Pflanzen, wie zum Beispiel ein Mahlgut aus einer Bambuskohle) der Kautschukzusammensetzung hinzugefügt werden.
Als das Vulkanisationsmittel wird bevorzugt ein Schwefel verwendet. Die Menge des hinzugefügten Vulkanisationsmittels ist nicht besonders beschränkt, sie beträgt aber bevorzugt 0,1 bis 10 Massenteile und besonders bevorzugt beträgt sie 0,5 bis 5 Massenteile pro 100 Massenteile der Kautschukkomponente. Die Beispiele für den Vulkanisationsbeschleuniger umfassen verschiedene Vulkanisationsbeschleuniger wie zum Beispiel einen vom Typ Sulfenamid, einen vom Typ Thiuram, einen vom Typ Thiazol und einen vom Typ Guanidin. Diese können alleine oder als Mischungen von zwei oder mehr Arten davon verwendet werden. Die Menge des Vulkanisationsbeschleunigers ist nicht besonders beschränkt, sie beträgt aber bevorzugt 0,1 bis 7 Massenteile und besonders bevorzugt beträgt sie 0,5 bis 5 Massenteile pro 100 Massenteile der Kautschukkomponente.
Die Kautschukzusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung kann durch ein Kneten der notwendigen Komponenten nach dem herkömmlichen Verfahren unter Verwendung einer allgemein verwendeten Mischmaschine wie zum Beispiel einem Banbury-Mischer, einem Kneter oder Walzen hergestellt werden. Insbesondere werden zum Beispiel andere Additive außer einem Vulkanisationsmittel und einem Vulkanisationsbeschleuniger zusammen mit einem Füllstoff, einer Etheresterverbindung und einem flüssigen Weichmacher und einem Polymergel als optionale Komponenten der Kautschukkomponente hinzugefügt, gefolgt von einem Mischen in einem ersten Mischschritt (nicht produktiver Mischschritt). Ein Vulkanisationsmittel und ein Vulkanisationsbeschleuniger werden der so erhaltenen Mischung hinzugefügt, gefolgt von einem Mischen in einem letzten Mischschritt (produktiver Mischschritt). Somit kann eine unvulkanisierte Kautschukzusammensetzung hergestellt werden.
Die Kautschukzusammensetzung nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann zum Beispiel bei Reifen für verschiedene Zwecke verwendet werden, wie zum Beispiel für Personenkraftwagen oder für schwere Lastkraftwagen oder Busse. Die Kautschukzusammensetzung wird bevorzugt in einer Lauffläche eines pneumatischen Reifens verwendet, das heißt, eine Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche. Die Kautschukzusammensetzung nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist, wie vorstehend beschrieben, ein ausgezeichnetes Leistungsvermögen auf Eis auf, und sie wird daher bevorzugt als die Kautschukzusammensetzung für eine Lauffläche von Winterreifen wie zum Beispiel einem Spikesreifen und einem Schneereifen (das heißt eine Kautschukzusammensetzung für eine Lauffläche von Winterreifen) verwendet.
Der pneumatische Reifen nach einem Ausführungsbeispiel kann hergestellt werden, indem ein Laufflächenkautschuk eines Reifens durch einen Extruder für Kautschuk mit der Kautschukzusammensetzung hergestellt wird, ein unvulkanisierter Reifen (Reifenrohling) durch ein Kombinieren mit anderen Reifenelementen gebildet wird und dann der unvulkanisierte Reifen bei einer Temperatur von zum Beispiel 140 bis 180 °C vulkanisiert wird. Wenn eine Kautschukzusammensetzung bei einem pneumatischen Reifen mit einer Kappen- / Basisstruktur verwendet wird, kann die Kautschukzusammensetzung des vorliegenden Ausführungsbeispiels nur in einer Kappenlauffläche an einer Bodenkontaktseitenoberfläche eines Reifens verwendet werden.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Beispiele ausführlich beschrieben, aber die Erfindung soll nicht als auf diese Beispiele beschränkt aufgefasst werden.
Synthese der Etheresterverbindung
Die Verbindungen 1 bis 5, die bei den Beispielen und den Vergleichsbeispielen verwendet worden sind, wurden durch die folgenden Verfahren synthetisiert.
Verbindung 1
0,1 g eines Kaliumhydroxidkatalysators wurden 47 g (0,25 Mol) Laurylalkohol (der von der Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. hergestellt worden ist) hinzugefügt, 33 g (0,75 Mol) Ethylenoxid (das von der Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. hergestellt worden ist) wurde in die sich daraus ergebende Mischung eingespritzt, während die Mischung bei 110 bis 120 °C gerührt wurde, und eine Additionsreaktion wurde durchgeführt. Der sich daraus ergebende Reaktant wurde in einen Kolben überführt und ein Kaliumhydroxid als der Katalysator wurde mit einer Phosphorsäure neutralisiert. Ein Phosphorsäuresalz wurde von dem erhaltenen neutralisierten Produkt abfiltriert und 72 g eines dreimolaren Laurylalkohol-Ethylenoxid-Addukt wurden erhalten (Ausbeute: 90 Massenprozent). 60 g (0,19 Mol) des erhaltenen dreimolaren Laurylalkohol-Ethylenoxid-Addukts, 56 g (0,2 Mol) Ölsäure (die von der Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. hergestellt worden ist) und 0,7 g Dibutylzinnoxid als ein Katalysator wurden gewogen, eine Veresterungsreaktion wurde durch eine Dehydratisierung bei 225 °C unter Rühren unter Einblasen von Stickstoff durchgeführt, und die Verbindung 1 wurde erhalten. Die Verbindung 1 ist eine Etheresterverbindung, welche die Formel (2) aufweist, wobei das R¹ ein C₁₂H₂₅ ist, das R² ein C₁₇H₃₃ ist, das n 3 ist und das HLB 5 beträgt.
Verbindung 2
0,1 g eines Kaliumhydroxidkatalysators wurden 47 g (0,25 Mol) Laurylalkohol (der von der Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. hergestellt worden ist) hinzugefügt, 33 g (1,5 Mol) Ethylenoxid (das von der Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. hergestellt worden ist) wurde in die sich daraus ergebende Mischung eingespritzt, während die Mischung bei 110 bis 120 °C gerührt wurde, und eine Additionsreaktion wurde durchgeführt. Der sich daraus ergebende Reaktant wurde in einen Kolben überführt und ein Kaliumhydroxid als der Katalysator wurde mit einer Phosphorsäure neutralisiert. Von dem sich daraus ergebenden neutralisierten Produkt wurde ein Phosphorsäuresalz abfiltriert und es wurden 150 g sechsmolares Laurylalkohol-Ethylenoxid-Addukt erhalten (Ausbeute: 84 Massenprozent). 135 g (0,19 mol) des erhaltenen sechsmolaren Laurylalkohol-Ethylenoxid-Addukts, 56 g (0,2 mol) Ölsäure (die von der Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. hergestellt worden ist) und 0,7 g Dibutylzinnoxid als ein Katalysator wurden gewogen, eine Veresterungsreaktion wurde durch eine Dehydratisierung bei 225 °C unter Rühren unter Einblasen von Stickstoff durchgeführt, und die Verbindung 2 wurde erhalten. Die Verbindung 2 ist eine Etheresterverbindung, welche die Formel (2) aufweist, wobei das R¹ ein C₁₂H₂₅ ist, das R² ein C₁₇H₃₃ ist, das n 6 ist und das HLB 7 beträgt.
Verbindung 3
0,1 g eines Kaliumhydroxidkatalysators wurden 47 g (0,25 Mol) Laurylalkohol (der von der Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. hergestellt worden ist) hinzugefügt, 330 g (7,5 Mol) Ethylenoxid (das von der Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. hergestellt worden ist) wurde in die sich daraus ergebende Mischung eingespritzt, während die Mischung bei 110 bis 120 °C gerührt wurde, und eine Additionsreaktion wurde durchgeführt. Der sich daraus ergebende Reaktant wurde in einen Kolben überführt und ein Kaliumhydroxid als der Katalysator wurde mit einer Phosphorsäure neutralisiert. Von dem sich daraus ergebenden neutralisierten Produkt wurde ein Phosphorsäuresalz abfiltriert, und es wurden 336 g dreißig-molares Laurylalkohol-Ethylenoxid-Addukt erhalten (Ausbeute: 76 Massenprozent). 200 g (0,11 Mol) des so erhaltenen dreißig-molaren Laurylalkohol-Ethylenoxid-Addukts, 34 g (0,12 Mol) Ölsäure (die von der Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. hergestellt worden ist) und 0,7 g Dibutylzinnoxid als ein Katalysator wurden gewogen, eine Veresterungsreaktion wurde durch eine Dehydratisierung bei 225 °C unter Rühren unter Einblasen von Stickstoff durchgeführt, und die Verbindung 3 wurde erhalten. Die Verbindung 3 ist eine Etheresterverbindung mit der Formel (2), wobei das R¹ ein C₁₂H₂₅ ist, das R² ein C₁₇H₃₃ ist, das n 30 ist und das HLB 15 beträgt.
Verbindung 4
0,1 g eines Kaliumhydroxidkatalysators wurden 30 g (0,15 Mol) Dodecylalkohol (der von der Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. hergestellt worden ist) hinzugefügt, 46 g (1,05 Mol) Ethylenoxid (das von der Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. hergestellt worden ist) wurde in die sich daraus ergebende Mischung eingespritzt, während die Mischung bei 110 bis 120 °C gerührt wurde, und eine Additionsreaktion wurde durchgeführt. Der sich daraus ergebende Reaktant wurde in einen Kolben überführt und ein Kaliumhydroxid als der Katalysator wurde mit einer Phosphorsäure neutralisiert. Von dem sich daraus ergebenden neutralisierten Produkt wurde ein Phosphorsäuresalz abfiltriert, und es wurden 64 g sieben-molares Dodecylalkohol-Ethylenoxid-Addukt erhalten (Ausbeute: 85 Massenprozent). 60 g (0,12 Mol) des erhaltenen sieben-molaren Dodecylalkohol-Ethylenoxid-Addukts, 37 g (0,13 Mol) Stearinsäure (die von der Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. hergestellt worden ist) und 0,7 g Dibutylzinnoxid als ein Katalysator wurden gewogen, eine Veresterungsreaktion wurde durch eine Dehydratisierung bei 225 °C unter Rühren unter Einblasen von Stickstoff durchgeführt und die Verbindung 4 wurde erhalten. Die Verbindung 4 ist eine Etheresterverbindung mit der Formel (2), wobei das R¹ ein C₁₂H₂₅ ist, das R² ein C₁₇H₃₃ ist, das n 7 ist und das HLB 8 beträgt.
Verbindung 5
0,1 g eines Kaliumhydroxidkatalysators wurden 54 g (0,2 Mol) Oleylalkohol (der von der Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. hergestellt worden ist) hinzugefügt, 26 g (0,6 Mol) Ethylenoxid (das von der Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. hergestellt worden ist) wurde in die sich daraus ergebende Mischung eingespritzt, während die Mischung bei 110 bis 120 °C gerührt wurde, und eine Additionsreaktion wurde durchgeführt. Der sich daraus ergebende Reaktant wurde in einen Kolben überführt und ein Kaliumhydroxid als der Katalysator wurde mit einer Phosphorsäure neutralisiert. Von dem sich daraus ergebenden neutralisierten Produkt wurde ein Phosphorsäuresalz abfiltriert, und es wurden 69 g drei-molares Oleylalkohol-Ethylenoxid-Addukt erhalten (Ausbeute: 90 Massenprozent). 58 g (0,15 Mol) des erhaltenen drei-molaren Oleylalkohol-Ethylenoxid-Addukts, 47 g (0,165 Mol) Stearinsäure (die von der Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. hergestellt worden ist) und 0,7 g Dibutylzinnoxid als ein Katalysator wurden gewogen, eine Veresterungsreaktion wurde durch eine Dehydratisierung bei 225 °C unter Rühren unter Einblasen von Stickstoff durchgeführt, und die Verbindung 5 wurde erhalten. Die Verbindung 5 ist eine Etheresterverbindung mit der Formel (2), wobei das R¹ ein C₁₂H₂₅ ist, das R² ein C₁₇H₃₃ ist, das n 3 ist und das HLB 4 beträgt.
Herstellung und Bewertung von Kautschukzusammensetzung und Reifen
Ein Banbury-Mischer wurde verwendet. Die Mischungsbestandteile außer einem Schwefel und einen Vulkanisationsbeschleuniger wurden einer Kautschukkomponente gemäß den in der nachstehenden Tabelle 1 gezeigten Rezepturen (Massenteile) hinzugefügt, gefolgt von einem Kneten in einem ersten Mischschritt (Auslasstemperatur: 160 °C). Der Schwefel und der Vulkanisationsbeschleuniger wurden der oben erhaltenen gekneteten Mischung hinzugefügt, gefolgt von einem Kneten in einem abschließenden Mischschritt (Auslasstemperatur: 90 °C). So wurde eine Kautschukzusammensetzung hergestellt. Die Details jeder Komponente in der Tabelle 1 sind wie folgt.
NR: RSS#3
BR: „ BR150B “, der von der Ube Industries, Ltd. hergestellt worden ist
Siliziumdioxid: „NIPSIL AQ“, das von der Tosoh Silica Corporation hergestellt worden ist
Ruß: „DIABLACK N234“, der von der Mitsubishi Chemical Corporation hergestellt worden ist
Öl: „JOMO PROCESS P200“ (Fließpunkt: -10 °C oder niedriger), das von der JX Nippon Oil & Sun-Energy Corporation hergestellt worden ist
Polymergel: „NANOPRENE M20“, das von der LANXESS hergestellt worden ist
Zinkoxid: „Zinc Flower #1“, das von der Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. hergestellt worden ist
Alterungsschutzmittel: „NOCRAC 6C“, das von der Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd. hergestellt worden ist
Stearinsäure: „LUNAC S-20“, das von der Kao Corporation hergestellt worden ist
Wachs: „OZOACE 0355“, das von der Nippon Seiro Co., Ltd. hergestellt worden ist
Schwefel: „POWDERED SULFUR“, der von der Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd. hergestellt worden ist
Vulkanisationsbeschleuniger 1: „NOCCELER D“, der von der Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd. hergestellt worden ist
Vulkanisationsbeschleuniger 2: „SOXINOL CZ“, der von der Sumitomo Chemical Co., Ltd. hergestellt worden ist
Die Verarbeitbarkeit jeder erhaltenen Kautschukzusammensetzung wurde bewertet und ein radialer pneumatischer Reifen (Reifengröße: 195/65R15) wurde unter Verwendung jeder Kautschukzusammensetzung als ein Laufflächenkautschuk und Vulkanisationsformteil nach dem herkömmlichen Verfahren hergestellt. Das Leistungsvermögen auf Eis des so erhaltenen Prüfreifens wurde bewertet. Jedes Mess- und Auswertungsverfahren ist wie folgt.
Verarbeitbarkeit: Ein vulkanisierter Kautschuk wurde 1 Minute bei 100 °C vorerhitzt, und ein Drehmomentwert nach 4 Minuten wurde in einer Mooney-Einheit unter Verwendung eines läuferlosen Mooney-Viskosimeters, das von der Toyo Seiki Co., Ltd. hergestellt worden ist, gemäß JIS K6300 gemessen. Die inverse Zahl des Messwertes wurde durch einen Index angegeben, wobei der Wert des Vergleichsbeispiels 1 100 betrug. Ein größerer Index bedeutet, dass die Mooney-Viskosität niedrig ist und die Verarbeitbarkeit hervorragend ist.

Leistungsvermögen auf Eis: Vier Prüfreifen wurden auf einem 4WD-Wagen mit 2.000 cm³ Hubraum montiert. Das ABS wurde mit einer Geschwindigkeit von 40 km/h auf einer mit Eis bedeckten Straße betrieben (Lufttemperatur: -3 ± 3°C) und der Bremsweg wurde gemessen (Durchschnittswert von n = 10). Die inverse Zahl einer Bremstrecke wurde durch einen Index angegeben, wobei der Wert des Vergleichsbeispiels 1 100 betrug. Ein größerer Index bedeutet, dass die Bremstrecke kurz ist und das Bremsvermögen auf einer mit Eis bedeckten Straßenoberfläche hervorragend ist. Tabelle 1

	Vgl.-Bsp. 1	Vgl.-Bsp. 2	Bsp. 1	Bsp. 2	Bsp 3	Bsp. 4	Bsp. 5	Bsp. 6
Rezepturen (Massenteile)
NR	60	60	60	60	60	60	60	60
BR	40	40	40	40	40	40		40
Ruß	40	40	40	40	40	40	40	40
Siliziumdioxid	5	5	5	5	5	5	5	5
Öl	20	20	20	20	20	20	20	20
Polymergel				5
Zinkoxid	2	2	2	2	2	2	2	2
Alterungsschutzmittel	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
Verbindung 1 (HLB=4)			5	5	8
Verbindung 2 (HLB=7)						5
Verbindung 3 (HLB=15)		5
Verbindung 4 (HLB=8)							5
Verbindung 5 (HLB=5)								5
Schwefel	2	2	2	2	2	2	2	2
Vulkanisations beschleuniger 1	1,5	1,5	1,5		1,5	1,5	1,5	1,5
Vulkanisationsbeschleuniger 2	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5
Bewertung (Index)
Verarbeitbarkeit	100	99	103	105	108	105	105	104
Leistungsvermögen auf Eis	100	80	111	114	117	108	106	109

Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 oben gezeigt. Bei dem Vergleichsbeispiel 2, bei dem eine Etheresterverbindung, das einen hohen HLB-Wert (Verbindung 3) aufwies, hinzugefügt worden ist, wurde im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel 1 kein Verbesserungseffekt des Leistungsvermögens auf Eis erzielt. Andererseits wurden bei den Beispielen 1 bis 6, bei denen eine Etheresterverbindung, die einen HLB-Wert von 10 oder weniger (Verbindungen 1, 2, 4 und 5) aufwies, hinzugefügt worden ist, sowohl die Verarbeitbarkeit als auch das Leistungsvermögen auf Eis im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel 1 verbessert. Des Weiteren wurde im Vergleich zu dem Beispiel 1 eine weitere Verbesserung der Verarbeitbarkeit und des Leistungsvermögens auf Eis bei dem Beispiel 2 erzielt, indem weiter ein Polymergel hinzugefügt worden ist.
Einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind oben beschrieben, aber diese Ausführungsbeispiele werden als Beispiele beschrieben und sie sollen den Umfang der Erfindung nicht einschränken. Diese Ausführungsbeispiele können in anderen verschiedenen Abwandlungen ausgeführt werden, und verschiedene Auslassungen, Ersetzungen und Änderungen können innerhalb eines Bereichs vorgenommen werden, der nicht vom Kern der Erfindung abweicht. Die Auslassungen, Ersetzungen, Änderungen und dergleichen sind im Umfang und Grundgedanken der Erfindung enthalten und sind auch in den Erfindungen enthalten, die in den Ansprüchen und ihren äquivalenten Bereichen beschrieben sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 201814611 [0001]
JP 2016023213 A [0004]
JP 10330539 A [0005]
BR 150 B [0045]

Claims

Kautschukzusammensetzung für einen Reifen, welche 100 Massenteile einer Kautschukkomponente, die einen Dien-Kautschuk aufweist, 10 bis 70 Massenteile eines Rußes, weniger als 10 Massenteile (einschließlich 0 Massenteile) eines Siliziumdioxides und eine Etheresterverbindung aufweist, die ein HLB von 10 oder weniger aufweist und die durch die folgende allgemeine Formel (1) dargestellt wird:
wobei das R¹ und das R² jeweils unabhängig voneinander eine Kohlenwasserstoffgruppe, die 1 bis 30 Kohlenstoffatome aufweist, darstellen, das R³ eine Alkylengruppe, die 2 bis 4 Kohlenstoffatome aufweist, darstellt, das n eine durchschnittliche Anzahl der Mole an hinzugefügten Oxyalkylengruppen ist und 60 Massenprozent oder mehr der (R³O)_n aus einer Oxyethylengruppe besteht.
Kautschukzusammensetzung für einen Reifen nach Anspruch 1, wobei 100 Massenteile der Kautschukkomponente 30 bis 80 Massenteile eines Naturkautschuks und 20 bis 70 Massenteile eines Butadien-Kautschuks aufweisen.
Kautschukzusammensetzung für einen Reifen nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Menge der hinzugefügten Etheresterverbindung 1 bis 10 Massenteile pro 100 Massenteile der Kautschukkomponente beträgt.
Kautschukzusammensetzung für einen Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, welche ferner einen flüssigen Weichmacher mit einem Fließpunkt von 5 °C oder niedriger aufweist.
Kautschukzusammensetzung für einen Reifen nach Anspruch 4, wobei der flüssige Weichmacher mindestens einer ist, der aus der Gruppe ausgewählt worden ist, die ein Öl, einen Carbonsäureester-Weichmacher, einen Phosphorsäureester-Weichmacher und einen Sulfonsäureester-Weichmacher umfasst.
Kautschukzusammensetzung für einen Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, welche ferner ein Polymergel aufweist, bei dem es sich um vernetzte Dienpolymerteilchen handelt.
Pneumatischer Reifen mit einer Lauffläche, die die Kautschukzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 aufweist.
Pneumatischer Reifen nach Anspruch 7, der ein Winterreifen ist.