DE112011102060B4

DE112011102060B4 - Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen, Verwendung derselben zur Herstellung von Luftreifen und vulkanisiertes Produkt

Info

Publication number: DE112011102060B4
Application number: DE112011102060.0T
Authority: DE
Inventors: Yoshio Hirose
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2010-06-18
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2020-11-12
Anticipated expiration: 2031-06-17
Also published as: WO2011158509A1; CN102947379B; JPWO2011158509A1; DE112011102060T5; JP4952863B2; CN102947379A

Abstract

Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen, die Folgendes aufweist: einen Dienkautschuk; von 60 bis 120 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des Dienkautschuks ein Siliziumdioxid mit einer stickstoffspezifischen Oberfläche (N2SA), wie gemäß JIS K6217-2 gemessen, von 170 bis 225 m2/g; von 4 bis 10 Gew.-% des Siliziumdioxids einen Silan-Haftverbesserer; zu 1/2 oder weniger der beigemischten Menge des Siliziumdioxids einen Weichmacherbestandteil, der ein Terpenharz und ein Öl aufweist (vorausgesetzt, dass nicht weniger als 1 Gewichtsteil Terpenharz beigemischt wird); und von 0,5 bis 10 Gewichtsteile eine Mischung eines Fettsäuremetallsalzes (außer Zinksalzen) und eines Fettsäureesters.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen, ein vulkanisiertes Produkt, erhältlich durch Vulkanisieren dieser Kautschukzusammensetzung, sowie die Verwendung der Kautschukzusammensetzung zur Herstellung von Luftreifen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen, wobei Nassgriffleistung, Lenkstabilität, geringer Rollwiderstand und Abriebbeständigkeit verbessert werden können, während die Härte beibehalten wird.
STAND DER TECHNIK
Zusätzlich zu hoher Fahrleistung ist der Sicherheitsaspekt eine Eigenschaft, die für Reifen zum Gebrauch an Personenkraftwagen verlangt wird. Zum Beispiel beschreiben die Patentdokumente 1 bis 3 Technologien zum Verbessern der Nassgriffleistung und des geringen Rollwiderstands von Kautschukzusammensetzungen zur Verwendung in Reifen.
Jedoch gab es in den letzten Jahren eine starke Nachfrage nicht nur nach besserer Ausgewogenheit der Nassgriffleistung und des geringen Rollwiderstands, sondern auch nach dem Erhöhen der Härte und dadurch nach dem Verbessern der Lenkstabilität und des Fahrkomforts. Das Erhöhen der Härte und das Verbessern der Nassgriffleistung und des geringen Rollwiderstands kommen dem Verbessern gegensätzlicher Eigenschaften gleich, und im Stand der Technik fehlte bislang die Technologie zum gleichzeitigen Verbessern beider Leistungen.
Andererseits ist das Beimischen von Siliziumdioxid in eine Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen für den Zweck der besseren Ausgewogenheit der Lenkstabilität, des geringen Rollwiderstands und der Abriebbeständigkeit bekannt.
Es ist zu beachten, dass bei Verwendung eines Siliziumdioxids mit einer hohen spezifischen Oberfläche die Anzahl an Bindungen zwischen dem Siliziumdioxid und dem Kautschuk zunimmt, und als Folge wird angenommen, dass die vorstehend beschriebenen Leistungen verbessert werden. Jedoch haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung infolge gründlicher Forschung herausgefunden, dass Probleme auftreten, wenn die spezifische Oberfläche von Siliziumdioxid erhöht wird, da die Wechselwirkung zwischen dem Siliziumdioxid zunimmt, die Dispergierbarkeit beeinträchtigt wird und die gewünschten Wirkungen nicht ausreichend erzielt werden können. Es ist zu beachten, dass Patentdokument 4 ein Siliziumdioxid mit einer hohen spezifischen Oberfläche beschreibt.
Dokumente des Stands der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. JP 2008-37998A
Patentdokument 2: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. JP 2006-213747A
Patentdokument 3: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. JP 2004-175993A
Patentdokument 4: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichung (Übersetzung der PCT-Anmeldung) Nr. JP 2005-500238A

JP 2009-007454A betrifft eine Kautschukzusammensetzung, welche ein Terpenharz, Siliziumdioxid mit einer speziellen spezifischen Oberfläche, ein Silankupplungsmittel, Öl und eine Fettsäure enthält.
JP 2005-206673A , JP 2008-280438A und JP 2009-035603A betreffen Harzzusammensetzungen, welche eine Mischung aus einem Fettsäuremetallsalz und einem Fettsäureester enthalten. In JP 2008-280438A und JP 2009-035603A wird lediglich Carbon Black als Füllstoff verwendet.
JP 2001-302847A und JP 2008-297493A betreffen Gummizusammensetzungen für Reifen, wobei die Zusammensetzungen Terpenharze enthalten.
JP 2011-074332A betrifft ein spezielles Siliziumdioxid als Füllstoff in einer Gummizusammensetzung, worin das Siliziumdioxid eine spezifische Oberfläche von 100 bis 300 m² pro Gramm und eine CTAB-spezifische Oberfläche von 100 bis 280 m² pro Gramm hat. Das Mischungsverhältnis der Gummizusammensetzung für Seitenwände von Reifen mit Carbon Black und Siliziumdioxid entspricht einer Menge von 30 bis 60 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile der Gummizusammensetzung.
JP 2008-101127A betrifft eine Gummizusammensetzung, welche ein Siliziumdioxid umfasst, welches in einer Menge von 10 bis 120 Gewichtsteilen in der Zusammensetzung enthalten ist.
JP 2011-057892A betrifft eine Gummizusammensetzung, welche ein Siliziumdioxid mit einer entsprechenden stickstoffspezifischen Oberfläche in einem Bereich von 10 bis 120 Gewichtsteilen in der Zusammensetzung offenbart. Die BET-spezifische Oberfläche ist von 70 bis 300 m² pro Gramm.
Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen einer Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen, wobei Nassgriffleistung, Lenkstabilität, geringer Rollwiderstand und Abriebbeständigkeit verbessert werden können, während die Härte beibehalten wird; und eines vulkanisierten Produkts, erhältlich durch Vulkanisieren der Kautschukzusammensetzung .
Mittel zum Lösen der Probleme
Die Erfinder haben infolge gründlicher Forschung herausgefunden, dass die vorstehend beschriebene Aufgabe durch Beimischen bestimmter Mengen eines Siliziumdioxids mit einer bestimmten spezifischen Oberfläche, eines Silan-Haftverbesserers, eines Weichmacherbestandteils, der ein Terpenharz und ein Öl enthält, und einer Mischung eines Fettsäuremetallsalzes und eines Fettsäureesters in einem Dienkautschuk erfüllt werden kann, und sind somit bei der vorliegenden Erfindung angelangt.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend im Besonderen beschrieben.

1. Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen, die Folgendes umfasst: einen Dienkautschuk; von 60 bis 120 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des Dienkautschuks ein Siliziumdioxid mit einer stickstoffspezifischen Oberfläche (N₂SA), wie gemäß JIS K6217-2 gemessen, von 170 bis 225 m²/g; von 4 bis 10 Gew.-% des Siliziumdioxids einen Silan-Haftverbesserer; zu 1/2 oder weniger der beigemischten Menge des Siliziumdioxids einen Weichmacherbestandteil, der ein Terpenharz und ein Öl enthält (vorausgesetzt, dass nicht weniger als 1 Gewichtsteil Terpenharz beigemischt wird); und von 0,5 bis 10 Gewichtsteile eine Mischung eines Fettsäuremetallsalzes (außer Zinksalzen) und eines Fettsäureesters.
2. In 1 beschriebene Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen, wobei das Siliziumdioxid alle der nachstehenden Bedingungen (1) bis (4) erfüllt.

Die Bedingungen für das Siliziumdioxid sind folgende:

(1) die stickstoffspezifische Oberfläche (N₂SA), wie gemäß JIS K6217-2 gemessen, beträgt von 194 bis 225 m²/g;
(2) eine CTAB-spezifische Oberfläche, wie gemäß JIS K6217-3 gemessen, beträgt 170 bis 210 m²/g;
(3) eine Beziehung zwischen der stickstoffspezifischen Oberfläche (N₂SA) und der CTAB-spezifischen Oberfläche ist so, dass stickstoffspezifische Oberfläche (N₂SA)/CTAB-spezifische Oberfläche von 0,9 bis 1,4 beträgt; und
(4) eine DBP-Absorptionszahl, wie gemäß JIS K6217-4 unter „Oil Absorption Number Method A“ gemessen, beträgt nicht weniger als 190 ml/100 g.

3. In 2 beschriebene Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen, wobei das Siliziumdioxid alle der nachstehenden Bedingungen (5) bis (8) erfüllt.
Die Bedingungen für das Siliziumdioxid sind folgende:

(5) die stickstoffspezifische Oberfläche (N₂SA), wie gemäß JIS K6217-2 gemessen, beträgt von 200 bis 225 m²/g;
(6) eine CTAB-spezifische Oberfläche, wie gemäß JIS K6217-3 gemessen, beträgt 180 bis 210 m²/g;
(7) eine Beziehung zwischen der stickstoffspezifischen Oberfläche (N₂SA) und der CTAB-spezifischen Oberfläche ist so, dass stickstoffspezifische Oberfläche (N₂SA)/CTAB-spezifische Oberfläche von 1,0 bis 1,3 beträgt; und
(8) eine DBP-Absorptionszahl, wie gemäß JIS K6217-4 unter „Oil Absorption Number Method A“ gemessen, beträgt von 195 bis 230 ml/100 g.

4. In einem der Punkte 1 bis 3 beschriebene Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen, wobei ein Erweichungspunkt des Terpenharzes nicht weniger als 100 °C beträgt und ein SP-Wert in einem Bereich von 8,4 bis 9,0 liegt.
5. In einem der Punkte 1 bis 4 beschriebene Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen, wobei das Terpenharz mindestens eines ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einem Polyterpenharz, einem aromatischen modifizierten Terpenharz, einem phenolmodifizierten Terpenharz und einem hydrierten Terpenharz, das durch Hydrieren dieser Terpenharze hergestellt wird.
6. In einem der Punkte 1 bis 5 beschriebene Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen, wobei der SP-Wert des Terpenharzes von 8,5 bis 8,9 beträgt.
7. In einem der Punkte 1 bis 6 beschriebene Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen, wobei das Öl mindestens eines ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einem Paraffinöl, einem naphthenischen Öl, einem Aromaöl, Sojaöl und Palmöl.
8. In einem der Punkte 1 bis 7 beschriebene Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen, wobei eine Fettsäure in der Mischung des Fettsäuremetallsalzes und des Fettsäureesters eine gesättigte oder ungesättigte Fettsäure mit 3 bis 30 Kohlenstoffen ist.
9. In einem der Punkte 1 bis 8 beschriebene Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen, wobei in der Mischung des Fettsäuremetallsalzes und des Fettsäureesters die Anteile des Fettsäuremetallsalzes und des Fettsäureesters so sind, dass, wenn Ersteres 1 (Gew.) ist, das Letztere von 0,5 bis 2,0 ist.
10. In einem der Punkte 1 bis 9 beschriebene Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen, wobei der Dienkautschuk einen Styrol-Butadien-Copolymer-Kautschuk (SBR) enthält.
11. In einem der Punkte 1 bis 10 beschriebene Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen, wobei der Silan-Haftverbesserer mindestens einer ist, der ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus 3-Octanoylthiopropyltriethoxysilan, 3-Propionylthiopropyltrimethoxysilan, Bis-(3-bistriethoxysilylpropyl)tetrasulfid, Bis-(3-bistriethoxysilylpropyl)disulfid und 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan.
12. Vulkanisiertes Produkt, erhältlich durch Vulkanisieren der in einem der Punkte 1 bis 11 beschriebenen Kautschukzusammensetzung.
13. Verwendung der in einem der Punkte 1 bis 11 beschriebenen Kautschukzusammensetzung zur Herstellung von Luftreifen.
Wirkung der Erfindung
Bei der vorliegenden Erfindung werden einem Dienkautschuk bestimmte Mengen eines Siliziumdioxids mit bestimmten Eigenschaften, ein Silan-Haftverbesserer, ein Weichmacherbestandteil, der ein Terpenharz und ein Öl enthält, und eine Mischung aus einem Fettsäuremetallsalz und einem Fettsäureester beigemischt. Deshalb können eine Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen, wobei Nassgriffleistung, Lenkstabilität, geringer Rollwiderstand und Abriebbeständigkeit verbessert werden können, während die Härte beibehalten wird, und ein vulkanisiertes Produkt, erhältlich durch Vulkanisieren der Kautschukzusammensetzung , bereitgestellt werden.
Außerdem wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der bestimmte Mengen eines Siliziumdioxids und eines Terpenharzes mit bestimmten Eigenschaften einem Dienkautschuk beigemischt werden, auch wenn ein Siliziumdioxid mit einer hohen spezifischen Oberfläche verwendet wird, hervorragende Dispergierbarkeit verliehen, und es können eine Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen mit überlegenem geringem Rollwiderstand, überlegener Lenkstabilität und überlegener Abriebbeständigkeit und ein vulkanisiertes Produkt, erhältlich durch Vulkanisieren derKautschukzusammensetzung , bereitgestellt werden.
Figurenliste

1 ist eine Teilquerschnittsansicht eines Beispiels für einen Luftreifen.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend ausführlicher erläutert.
1 ist eine Teilquerschnittsansicht eines Beispiels für einen erfindungsgemäßen Luftreifen für einen Personenkraftwagen. In 1 ist der Luftreifen dargestellt, der aus einem Paar Reifenwulstabschnitten rechts/links 1, einem Paar Seitenwänden rechts/links 2 und einer Lauffläche 3, die sich zwischen den beiden Seitenwänden 2 erstreckt, ausgebildet ist. Eine Karkassenschicht 4, in die Glasfaserfäden eingebettet sind, ist zwischen den Reifenwulstabschnitten 1,1 befestigt. Ein Ende der Karkassenschicht 4 ist umgeschlagen und von einer Reifeninnenseite zu einer Reifenaußenseite nach oben um einen Reifenwulstkern 5 und ein Reifenwulst-Füllmittel 6 gefaltet. In der Lauffläche 3 ist eine Gürtelschicht 7 entlang des gesamten Umfangs des Reifens 1 an einer Außenseite der Karkassenschicht 4 bereitgestellt. Zusätzlich sind in den Teilen der Reifenwulstabschnitte 1, die an einer Felge anliegen, Radkranzpolster 8 vorgesehen.
Die nachstehend beschriebene Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen der vorliegenden Erfindung ist zur Verwendung als Lauffläche 3 besonders geeignet.
Dienkautschuk
Es kann jeder Dienkautschuk als Dienkautschuk zum Gebrauch in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, der einer Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen beigemischt werden kann. Zu Ausführungsbeispielen für den Dienkautschuk gehören Naturkautschuk (NR), Isopren-Kautschuk (IR), Butadien-Kautschuk (BR), Styrol-Butadien-Copolymer-Kautschuk (SBR), Acrylnitril-Butadien-Copolymer-Kautschuk (NBR) und dergleichen. Es kann einer von diesen allein verwendet werden, oder es können zwei oder mehr in jeder beliebigen Kombination verwendet werden. Außerdem unterliegen eine Molekülmasse und eine Mikrostruktur des Kautschukbestandteils keinen speziellen Einschränkungen, und er kann endständig mit einer Amin-, Amid-, Silyl-, Alkoxysilyl-, Carboxyl- oder Hydroxylgruppe oder Ähnlichem modifiziert sein oder kann epoxidiert sein.
Von diesen Dienkautschuken enthält der Dienkautschukbestandteil im Hinblick auf die Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung vorzugsweise SBR. Außerdem bestehen in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei dem Dienkautschuk bestimmte Mengen eines Siliziumdioxids mit einer hohen spezifischen Oberfläche und eines Terpenharzes mit bestimmten Eigenschaften beigemischt werden, vom Gesichtspunkt der Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung aus betrachtet, 100 Gewichtsteile des Dienkautschuks vorzugsweise aus nicht weniger als 60 Gewichtsteilen SBR und mehr bevorzugt aus nicht weniger als 60 Gewichtsteilen SBR, wobei der übrige Teil des Dienkautschuks aus BR und/oder NR besteht.
Siliziumdioxid
Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Siliziumdioxid weist eine stickstoffspezifische Oberfläche (N₂SA), gemessen gemäß JIS K6217-2, von 170 bis 225 m²/g auf. Wenn die stickstoffspezifische Oberfläche (N₂SA) innerhalb dieses Bereichs liegt, werden die Nassgriffleistung und der geringe Rollwiderstand der Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen weiter verbessert.
In der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise ein Siliziumdioxid mit einer hohen spezifischen Oberfläche, das alle der nachstehenden Bedingungen (1) bis (4) efüllt, verwendet (nachstehend auch als das „spezielle Siliziumdioxid“ bezeichnet).

(1) Die stickstoffspezifische Oberfläche (N₂SA), wie gemäß JIS K6217-2 gemessen, beträgt von 194 bis 225 m²/g.
(2) Eine CTAB-spezifische Oberfläche, wie gemäß JIS K6217-3 gemessen, beträgt von 170 bis 210 m²/g.
(3) Eine Beziehung zwischen der stickstoffspezifischen Oberfläche (N₂SA) und der CTAB-spezifischen Oberfläche ist so, dass stickstoffspezifische Oberfläche (N₂SA)/CTAB-spezifische Oberfläche von 0,9 bis 1,4 beträgt.
(4) Eine DBP-Absorptionszahl, wie gemäß JIS K6217-4 unter „Oil Absorption Number Method A“ gemessen, beträgt nicht weniger als 190 ml/100 g.

Weitere bevorzugte Eigenschaften des speziellen Siliziumdioxids sind folgende.

(5) Die stickstoffspezifische Oberfläche (N₂SA), wie gemäß JIS K6217-2 gemessen, beträgt von 200 bis 225 m²/g.
(6) Die CTAB-spezifische Oberfläche, wie gemäß JIS K6217-3 gemessen, beträgt von 180 bis 210 m²/g.
(7) Die Beziehung zwischen der stickstoffspezifischen Oberfläche (N₂SA) und der CTAB-spezifischen Oberfläche ist so, dass stickstoffspezifische Oberfläche (N₂SA)/CTAB-spezifische Oberfläche von 1,0 bis 1,3 beträgt.
(8) Die DBP-Absorptionszahl, wie gemäß JIS K6217-4 unter „Oil Absorption Number Method A“ gemessen, beträgt von 195 bis 230 ml/100 g.

Verfahren zum Herstellen eines Siliziumdioxids, das alle der Bedingungen (1) bis (4) erfüllt, sind bekannt, und zu Beispielen davon gehören das in Patentdokument 4 beschriebene Verfahren. Insbesondere kann in einem Verfahren zum Herstellen eines Siliziumdioxids, wobei eine Siliziumdioxidsuspension durch Umsetzen von Silicat und einem Säuerungsmittel hergestellt wird und anschließend die Suspension abgetrennt und getrocknet wird, die Reaktion des Silicats und des Säuerungsmittels durch ein Verfahren erzielt werden, das nacheinander die folgenden Schritte aufweist:

(i) Bilden einer wässrigen Bodenflüssigkeit mit einem pH-Wert von 2 bis 5 und vorzugsweise 2,5 bis 5;
(ii) Gleichzeitiges Zugeben des Silicats und des Säuerungsmittels zu der Bodenflüssigkeit auf solche Weise, dass der pH-Wert des Reaktionsgemisches bei 2 bis 5 und vorzugsweise bei 2,5 bis 5 gehalten wird;
(iii) Beenden der Zugabe des Säuerungsmittels, jedoch andererseits Fortsetzen der Zugabe des Silicats zu dem Reaktionsgemisch, bis der pH-Wert des Reaktionsgemisches von 7 bis 10 und vorzugsweise von 7,5 bis 9,5 beträgt;
(iv) Gleichzeitiges Zugeben des Silicats und des Säuerungsmittels zu dem Reaktionsgemisch auf solche Weise, dass der pH-Wert des Reaktionsgemisches bei 7 bis 10 und vorzugsweise bei 7,5 bis 9,5 gehalten wird; und
(v) Beenden der Zugabe des Silicats, jedoch andererseits Fortsetzen der Zugabe des Säuerungsmittels zu dem Reaktionsgemisch, bis der pH-Wert des Reaktionsgemisches nicht mehr als 6 beträgt.

Für das in der vorliegenden Erfindung verwendete spezielle Siliziumdioxid kann ein im Handel erhältliches Produkt verwendet werden, und zu Beispielen davon gehört Zeosil Premium 200MP (hergestellt von Rhodia).
Außerdem beträgt vom Gesichtspunkt der Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung aus betrachtet eine Materialabmessungsverteilungsbreite Ld ((d84-d16)/d50) des speziellen Siliziumdioxids mindestens 0,91, und V(d5-d50)/V(d5-d100) beträgt mindestens 0,66.
Verfahren zum Messen der Materialabmessungsverteilungsbreite Ld ((d84-d16)/d50) und V(d5-d50)/V(d5-d100) sind bekannt, und Beispiele davon sind in Patentdokument 4 beschrieben. In der vorliegenden Erfindung werden die vorstehend beschriebenen physikalischen Eigenschaften gemäß den in Patentdokument 4 beschriebenen Verfahren gemessen.
Die Materialabmessungsverteilungsbreite Ld ((d84-d16)/d50) wird mit einem XDC-Teilchengrößenanalyseverfahren gemessen, das Zentrifugalsedimentation verwendet.
Als Analysegerät wird ein zentrifugalsedimentation-Teilchengrößenanalysator BI-XDC (Brookhaven Instruments X-Ray Disc Centrifuge) (im Handel erhältlich von Brookhaven Instruments Corporation) verwendet.
Ein vom Analysator analysiertes Analyt wird folgendermaßen hergestellt. Durch Zugabe von 3,2 g Siliziumdioxid und 40 ml entionisiertem Wasser in einen hohen Becher wird eine Suspension hergestellt. Eine 1,500-Watt-Branson-Sonde (bei 60 % der maximalen Leistung) wird in die Suspension eingetaucht, und die Suspension wird im Laufe von 20 Minuten entmischt.
Die Aufzeichnungsvorrichtung des Analysators zeichnet Durchmesserwerte bei 16 Gew.-%, 50 Gew.-% (oder Mittelwert) und 84 Gew.-% auf.
Die Materialabmessungsverteilungsbreite Ld ((d84-d16)/d50) wird aus diesen aufgezeichneten Werten berechnet. Hierbei ist dn eine Abmessung, und n % (Gew.-%) der Teilchen haben eine Abmessung, die kleiner als dn ist. Deshalb wird die Verteilungsbreite Ld aus einer kumulativen Teilchengröße des gesamten Analyten berechnet.
V(d5-d50)/V(d5-d100) wird mit Quecksilberporosimetrie gemessen. Ein Analyt wird folgendermaßen hergestellt. Das Siliziumdioxid wird zwei Stunden lang bei 200° C in einem Trockenschrank vorgetrocknet. Anschließend wird das Siliziumdioxid innerhalb der ersten fünf Minuten nach der Entnahme aus dem Trockenschrank in einen Prüfbehälter gegeben. Als nächstes wird mit Gas gespült, um eine Vakuumumgebung zu erzeugen, zum Beispiel mithilfe einer Drehflügelpumpe. Die Porendurchmesser (Porosimeter AUTOPORE III 9420 von Micromeritics) werden anhand der Washburn'schen Gleichung bei einem Kontaktwinkel von 140° und einer Oberflächenspannung γ von 484 Dyn/cm (oder N/m) berechnet.
V(d5-d50) steht für ein Porenvolumen, das von Poren mit einem Durchmesser von d5 bis d50 gebildet wird, und V(d5-d100) steht für ein Porenvolumen von Poren mit einem Durchmesser von d5 bis d100. Hierbei ist dn ein Porendurchmesser, und n % einer Gesamtoberfläche aller Poren werden durch Poren gebildet, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser von dn (eine Gesamtoberfläche der Poren (S₀) kann aus einer Quecksilberpenetrationskurve ermittelt werden).
Wie vorstehend beschrieben, weist das Siliziumdioxid mit einer hohen spezifischen Oberfläche die Probleme der zunehmenden Wechselwirkung zwischen dem Siliziumdioxid, beeinträchtigter Dispergierbarkeit und nicht ausreichend erzielter gewünschter Wirkungen auf, jedoch hat es sich gezeigt, dass durch Kombinieren des speziellen Siliziumdioxids, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, mit dem nachstehend beschriebenen Terpenharz die Mischbarkeit/Verarbeitbarkeit verbessert wurde und eine hervorragende Dispergierbarkeit in Kautschuk auftrat. Als Folge kann eine überlegene Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen mit Nassgriffleistung, Lenkstabilität, geringem Rollwiderstand und Abriebbeständigkeit, die auf hohem Niveau ausgeglichen sind, bereitgestellt werden.
Silan-Haftverbesserer
Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Silan-Haftverbesserer unterliegt keinen speziellen Einschränkungen, ist jedoch vorzugsweise ein schwefelhaltiger Silan-Haftverbesserer, wie zum Beispiel 3-Octanoylthiopropyltriethoxysilan, 3-Propionylthiopropyltrimethoxysilan, Bis-(3-bistriethoxysilylpropyl)tetrasulfid, Bis-(3-bistriethoxysilylpropyl)disulfid, 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan oder Ähnliches.
Terpenharz
Zu Beispielen für das in der vorliegenden Erfindung verwendete Terpenharz gehören Polyterpenharze, aromatisch modifizierte Terpenharze, phenolmodifizierte Terpenharze, hydrierte Terpenharze, die durch Hydrieren dieser Terpenharze hergestellt werden, und dergleichen.
Außerdem wird in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der das spezielle Siliziumdioxid verwendet wird, im Hinblick auf die Wirksamkeit dieser Terpenharze, ein Terpenharz mit einem Erweichungspunkt von nicht weniger als 100 °C und einem SP-Wert in einem Bereich von 8,4 bis 9,0 bevorzugt. Durch Verwendung eines Terpenharzes mit einem Erweichungspunkt von nicht weniger als 100 °C nimmt die Scherkraft in Bezug auf den Kautschuk und das spezielle Siliziumdioxid in einem Zustand zu, in dem eine Mischtemperatur während des anfänglichen Mischens niedrig ist, und als Folge wird die Dispergierbarkeit des speziellen Siliziumdioxids verbessert. Außerdem nimmt durch Verwendung eines Terpenharzes mit einem SP-Wert im Bereich von 8,4 bis 9,0 die Affinität des Kautschuks und des Terpenharzes zu, und als Folge wird die Dispergierbarkeit des speziellen Siliziumdioxids verbessert. Es ist zu beachten, dass, wie in der Technik gut bekannt ist, „SP-Wert“, wie im Bezug auf die vorliegende Erfindung verwendet, eine Abkürzung für die Quadratwurzel des Werts (der kohäsiven Energiedichte) der molaren Verdampfungsenergie ΔE^v der Flüssigkeit, geteilt durch das Molvolumen V ist ((ΔE^v/V)^1/2). Dieser Parameter kann in (kcal/mol)^1/2 ausgedrückt werden.
Der Erweichungspunkt des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Terpenharzes beträgt mehr bevorzugt von 110 bis 130 °C, und der SP-Wert des Terpenharzes beträgt mehr bevorzugt von 8,5 bis 8,9.
Terpenharze, die diese Bedingungen erfüllen, sind im Handel erhältlich, und zu Beispielen davon gehören YS Resin TO-125 und YS Resin TO-115 (hergestellt von Yasuhara Chemical Co., Ltd.) und dergleichen.
Öl
Zu Beispielen des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Öls gehören Paraffinöle, naphthenische Öle, aromatische Öle und ähnliche Mineralöle; Sojaöl, Palmöl und ähnliche pflanzliche Öle; und dergleichen. Es kann ein Öl allein oder eine Kombination von zwei oder mehr Ölen verwendet werden.
Mischung von Fettsäuremetallsalz und Fettsäureester
In der vorliegenden Erfindung wird eine Mischung eines Fettsäuremetallsalzes und eines Fettsäureesters verwendet.
Zu Beispielen der Fettsäure gehören gesättigte oder ungesättigte Fettsäuren mit 3 bis 30 Kohlenstoffen, und zu Beispielen davon gehören Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Oleinsäure, Linolsäure und dergleichen.
Zu Beispielen von Metallen, die Salze dieser Fettsäuren bilden, gehört mindestens ein Metall, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus K, Ca, Na, Mg, Co, Ni, Ba, Fe, Al, Cu und Mn. Davon werden K und Ca bevorzugt. Es ist zu beachten, dass in der vorliegenden Erfindung ein Zinksalz nicht als das Fettsäuremetallsalz verwendet wird, da es nicht die Wirkungen der vorliegenden Erfindung zeigt.
Außerdem gehören zu Beispielen des Esters Ester der Fettsäure und eines niederen Alkohols mit nicht mehr als 10 Kohlenstoffen und dergleichen.
Das Fettsäuremetallsalz und der Fettsäureester können allein verwendet werden, oder es kann eine Kombination von zwei oder mehr verwendet werden.
Es ist zu beachten, dass Anteile des Fettsäuremetallsalzes und des Fettsäureesters vorzugsweise so sind, dass, wenn 1 (Gew.) des Ersteren verwendet wird, von 0,5 bis 2,0 des Letzteren verwendet wird.
Füllstoff
Zusätzlich zu dem Siliziumdioxid kann der Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen der vorliegenden Erfindung jede Art von Füllmittel beigemischt werden. Das Füllmittel unterliegt keinen speziellen Einschränkungen und kann je nach seiner Anwendung ausgewählt werden. Zu Beispielen des Füllmittels gehören Ruß, anorganische Füllmittel und dergleichen. Zu Beispielen anorganischer Füllmittel gehören Ton, Talk, Calciumcarbonat und dergleichen. Davon wird Ruß bevorzugt.
Vom Gesichtspunkt der Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung aus betrachtet, beträgt die stickstoffspezifische Oberfläche (N₂SA) (Anmerkung: gemessen gemäß JIS K6217-2) des Rußes vorzugsweise von 100 bis 160 m²/g.
Zusammensetzungsverhältnisse der Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen
Die Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen der vorliegenden Erfindung enthält den Dienkautschuk; von 60 bis 120 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des Dienkautschuks Siliziumdioxid mit einer stickstoffspezifischen Oberfläche (N₂SA), wie gemäß JIS K6217-2 gemessen, von 170 bis 225 m²/g; von 4 bis 10 Gew.-% des Siliziumdioxids den Silan-Haftverbesserer; zu 1/2 oder weniger der beigemischten Menge des Siliziumdioxids den Weichmacherbestandteil, der das Terpenharz und das Öl enthält (vorausgesetzt, dass nicht weniger als 1 Gewichtsteil Terpenharz beigemischt wird); und von 0,5 bis 10 Gewichtsteile der Mischung ein Fettsäuremetallsalz (außer Zinksalzen) und den Fettsäureester.
Es wird nicht bevorzugt, dass die beigemischte Menge des Siliziumdioxids weniger als 60 Gewichtsteile beträgt, da dies die Nassleistung senkt. Es wird auch nicht bevorzugt, dass die beigemischte Menge 120 Gewichtsteile übersteigt, da dies die Abriebbeständigkeit senkt. Es ist zu beachten, dass bei Verwendung des speziellen Siliziumdioxids, wenn der Mischanteil des speziellen Siliziumdioxids weniger als 60 Gewichtsteile beträgt, die zugegebene Menge nicht ausreicht und die Wirkungen der vorliegenden Erfindung nicht erzielt werden können. Gleichermaßen wird, wenn die beigemischte Menge 120 Gewichtsteile übersteigt, die Kraftstoffeffizienzleistung beeinträchtigt.
Es wird nicht bevorzugt, dass die beigemischte Menge des Silan-Haftverbesserers weniger als 4 Gew.-% beträgt, da dies die Abriebbeständigkeit senkt. Außerdem werden, wenn die beigemischte Menge 10 Gew.-% übersteigt, die Silan-Haftverbesserer polymerisiert, und die gewünschten Wirkungen können nicht erzielt werden.
Es wird nicht bevorzugt, dass die beigemischte Menge des Weichmacherbestandteils, der aus dem Terpenharz und dem Öl gebildet wird, 1/2 der beigemischten Menge des Siliziumdioxids übersteigt, da es schwierig ist, sowohl geringen Rollwiderstand als auch Härte zu erzielen.
Wenn die beigemischte Menge des Terpenharzes weniger als 1 Gewichtsteil beträgt, reicht die beigemischte Menge nicht aus, und die Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung kann nicht erreicht werden.
Wenn die beigemischte Menge der Mischung des Fettsäuremetallsalzes und des Fettsäureesters weniger als 0,5 Gewichtsteile beträgt, reicht die beigemischte Menge nicht aus, und die Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung kann nicht erreicht werden. Es wird auch nicht bevorzugt, dass die beigemischte Menge 10 Gewichtsteile übersteigt, da dies die Abriebbeständigkeit senkt.
In der Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen der vorliegenden Erfindung beträgt die beigemischte Menge des Siliziumdioxids mit einer stickstoffspezifischen Oberfläche (N₂SA), gemessen gemäß JIS K6217-2, von 170 bis 225 m²/g, vorzugsweise von 65 bis 115 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des Dienkautschuks. Es ist zu beachten, dass, wenn das spezielle Siliziumdioxid verwendet wird, dessen beigemischte Menge vorzugsweise von 65 bis 115 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des Dienkautschuks beträgt.
Die beigemischte Menge des Silan-Haftverbesserers beträgt mehr bevorzugt von 5 bis 9 Gew.-% des Siliziumdioxids.
Die beigemischte Menge des Weichmacherbestandteils, der aus dem Terpenharz und dem Öl gebildet wird, beträgt mehr bevorzugt von 10 bis 40 Gew.-% der beigemischten Menge des Siliziumdioxids.
Die beigemischte Menge des Terpenharzes beträgt mehr bevorzugt von 1 bis 59 Gewichtsteile und noch mehr bevorzugt von 3 bis 57 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des Dienkautschuks.
Die beigemischte Menge der Mischung des Fettsäuremetallsalzes und des Fettsäureesters beträgt mehr bevorzugt von 1 bis 9 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des Dienkautschuks.
Zusätzlich zu den vorstehend genannten Bestandteilen kann die Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen gemäß der vorliegenden Erfindung auch verschiedene Arten von Zusatzstoffen enthalten, die Kautschukzusammensetzungen zur Verwendung in Reifen üblicherweise zugesetzt werden, wie Vulkanisierungs- und Vernetzungsmittel, Vulkanisierungs- und Vernetzungsbeschleuniger, andere Füllmittel als die vorstehend beschriebenen, Alterungsverzögerer, Weichmacher und dergleichen. Die Zusatzstoffe können nach allgemeinen Verfahren beigemischt und bei der Vulkanisation oder Vernetzung verwendet werden. Diese Zusatzstoffe können in üblichen Standardmengen beigemischt werden, solange die Erfüllung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung dadurch nicht behindert wird. Zusätzlich kann die Kautschukzusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines Luftreifens gemäß eines Verfahrens zur Herstellung von Luftreifen nach dem Stand der Technik verwendet werden.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung ist mit Bezug auf die nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele und Vergleichsbeispiele ausführlich erläutert. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht durch diese Beispiele beschränkt.
Ausführungsbeispiele 1 bis 7 und Vergleichsbeispiele 1 bis 14
Probenvorbereitung
Mithilfe der in Tabellen 1 und 2 dargestellten Formulierungen (Gewichtsteile) wurden die Bestandteile außer dem Schwefel und dem Vulkanisierungsbeschleuniger fünf Minuten lang in einem verschlossenen 1,8-I-Mischer geknetet. Die Mischung wurde als Grundmischung entnommen, und der Schwefel und der Vulkanisierungsbeschleuniger wurden zugegeben und in einer offenen Trommel geknetet. Somit wurden die Proben hergestellt. Als Nächstes wurde die so erhaltene Kautschukzusammensetzung in einer vorgegebenen Form bei 160 °C 20 Minuten lang druckvulkanisiert, um eine vulkanisierte Kautschuktestprobe zu erhalten, und dann wurden die nachstehend gezeigten Testverfahren angewendet, um die physikalischen Eigenschaften davon zu messen.
Rollwiderstand: Ein tanδ (60 °C) wurde gemäß JIS K6394 mit einem Viskoelastizitätsspektrometer (hergestellt von Toyo Seiki Seisaku-sho, Ltd.) unter den folgenden Bedingungen gemessen: Anfangsverzerrung = 10 %; Amplitude = ±2 %, Frequenz = 20 Hz. Anhand der Messungen wurde dann der Rollwiderstand bewertet. Die Ergebnisse werden als Indexwerte angegeben, wobei Vergleichsbeispiel 1 oder 9 für 100 steht. Höhere Indexwerte geben einen besseren Rollwiderstand an.
Nassgriffleistung: Ein tanδ (0 °C) wurde gemäß JIS K6394 mit einem Viskoelastizitätsspektrometer (hergestellt von Toyo Seiki Seisaku-sho, Ltd.) unter den folgenden Bedingungen gemessen: Anfangsverzerrung = 10 %; Amplitude = ±2 %, Frequenz = 20 Hz. Anhand der Messungen wurde dann die Nassgriffleistung bewertet. Die Ergebnisse werden als Indexwerte angegeben, wobei Vergleichsbeispiel 1 für 100 steht. Höhere Indexwerte geben einen besseren Rollwiderstand an.
Härte: Die Kautschukhärte der hergestellten Proben wurde gemäß JIS K6253 mit einem Durometer Typ A bei einer Temperatur von 20 °C gemessen. Höhere Werte geben eine höhere, bessere Härte an.
Zugfestigkeit: Der 300-%-Modul (M300) bei 23 °C der Proben wurde gemäß JIS K6251 gemessen. Die Ergebnisse werden als Indexwerte angegeben, wobei Vergleichsbeispiel 9 für 100 steht. Größere Indexwerte geben eine größere Zugfestigkeit an.
Abriebbeständigkeit (1): Mit einer Lambourn-Abriebbeständigkeitsprüfmaschine (hergestellt von Iwamoto Quartz GlassLab Co., Ltd.) wurde eine Abriebmenge unter den folgenden Bedingungen gemessen: Last = 5 kg (49 N), Schlupfverhältnis = 25 %, Zeit = 4 Minuten, Temperatur = Raumtemperatur. Die Ergebnisse werden als Indexwerte angegeben, wobei Vergleichsbeispiel 1 für 100 steht. Größere Indexwerte stehen für eine bessere Abriebbeständigkeit. Abriebbeständigkeit (2): Die Abriebbeständigkeit für jede der hergestellten Proben wurde mit einem Pico-Abriebprüfgerät (hergestellt von Ferry Machine Co.) gemäß JIS K6264 gemessen.

Die Ergebnisse werden als Indexwerte angegeben, wobei Vergleichsbeispiel 9 für 100 steht. Größere Indexwerte stehen für eine bessere Abriebbeständigkeit. Lenkstabilität: Es wurden Testreifen mit einer Größe von 195/R15 hergestellt, wobei die vulkanisierten Kautschukproben als deren Laufflächen benutzt wurden. Als Nächstes wurden dieselben Testreifen auf alle vier Räder eines Testfahrzeugs mit einem Hubraum von 2 I aufgezogen. Der Grad der Bodenhaftung und die Lenkbarkeit auf einer trockenen gepflasterten Straßenoberfläche wurden nach Gefühl bewertet und die Bewertungen indiziert, wobei der Wert von Vergleichsbeispiel 9 für 100 steht. Größere Indexwerte stehen für eine bessere Lenkstabilität. Tabelle 1

		Vergleichsbeispiel 1	Vergleichsbeispiel 2	Vergleichsbeispiel 3	Vergleichsbeispiel 4
SBR	*1	100	100	100	100
Ruß	*2	5	5	5	5
Siliziumdioxid	*3	100	100	100	100
Vergleichs-Siliziumdioxid	*4	-	-	-	-
Spezielles Siliziumdioxid	*5	-	-	-	-
Silan-Haftverbesserer	*6	8,0	8,0	8,0	8,0
Terpenharz A	*7	-	-	-	10
Terpenharz B	*8	-	-	-	-
Terpenharz C	*9	-	-	-	-
Öl	*10	45	45	45	35
Mischung A	*11	-	5	-	-
Mischung B	*12	-	-	5	-
Zinkoxid	*13	2,5	2,5	2,5	2,5
Stearinsäure	*14	1	1	1	1
Alterungsverzögerungsmittel	*15	1,5	1,5	1,5	1,5
Vulkanisierungsbeschleuniger	*16	1	1	1	1
Schwefel	*17	2	2	2	2
Rollwiderstand Nassleistung		100	98	102	103
Rollwiderstand Nassleistung		100	100	102	104
Härte (bei 20 °C)		100	100	100	100
Abriebbeständigkeit (1)		100	100	103	100

Ausführungsbeispiel 1	Ausführungsbeispiel 2	Ausführungsbeispiel 3	Vergleichsbeispiel 5	Vergleichsbeispiel 6	Vergleichsbeispiel 7	Vergleichsbeispiel 8
100	100	100	100	100	100	100
5	5	5	5	5	5	5
100	100	100	105	140	100	-
-	-	-	-	-	-	100
-	-	-	-	-	-	-
8,0	8,0	8,0	8,0	8,0	8,0	8,0
10	5	30	40	10	10	10
-	-	-	-	-	-	-
-	-	-	-	-		-
35	40	15	15	55	35	35
-	-	-	-	-	-
5	5	5	5	5	15	5
2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5
1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5
1	1	1	1	1	1	1
2	2	2	2	2	2	2

Messergebnisse
107	104	108	103	94	102	108
108	107	109	109	109	104	108
100	100	100	99	100	100	100
103	102	102	100	95	98	100

Tabelle 2

		Ausführungsbeispiel 4	Ausführungsbeispiel 5	Ausführungsbeispiel 6	Ausführungsbeispiel 7
SBR	*1	100	100	100	100
Ruß	*2	10	10	10	10
Siliziumdioxid	*3	-	-	-	-
Vergleichs-Siliziumdioxid	*4	-	-	-	-
Spezielles Siliziumdioxid	*5	80	110	80	80
Silan-Haftverbesserer	*6	6,4	8,8	6,4	6,4
Terpenharz A	*7	25	55	-	-
Terpenharz B	*8	-	-	25	-
Terpenharz C	*9	-	-	-	25
Öl	*10	-	-	-	-
Mischung A	*11	-	-	-	-
Mischung B	*12	5	5	5	5
Zinkoxid	*13	2,5	2,5	2,5	2,5
Stearinsäure	*14	1	1	1	1
Alterungsverzögerungsmittel	*15	1,5	1,5	1,5	1,5
Vulkanisierungsbeschleuniger	*16	1	1	1	1
Schwefel	*17	2	2	2	2

Messergebnisse
Rollwiderstand	107	104	108	104
Zugfestigkeit	105	106	105	103
Härte (bei 20 °C)	71	71	71	71
Abriebbeständigkeit (2)	103	101	101	101
Lenkstabilität	103	105	102	102

Vergleichsbeispiel 9	Vergleichsbeispiel 10	Vergleichsbeispiel 11	Vergleichsbeispiel 12	Verg leichsbeispiel 13	Vergleichsbeispiel 14
100	100	100	100	100	100
10	10	10	10	45	10
-	-	-	-	-	-
80	-	-	80	-	-
-	80	110	-	55	130
6,4	6,4	8,8	6,4	4,4	10,4
-	-	-	25	25	55
-	-	-	-	25	-
-	-	-	-		-
25	25	55	-	-	25
-	-	-	-	-	-
5	5	5	5	5	5
2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5
1	1	1	1	1	1
1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5
1	1	1	1	1	1
2	2	2	2	2	2

Messergebnisse
100	100	99	103	93	99
100	100	102	100	103	103
70	70	70	70	70	71
100	98	93	100	103	100
100	100	102	100	100	99
*1: SBR (VSL5025, hergestellt von Lanxess; ST/VN=25/67)
*2: Ruß SAF (Seast 9, hergestellt von Tokai Carbon Co., Ltd.; stickstoffspezifische Oberfläche (N₂SA)= 142 m²/g)
*3: Siliziumdioxid (NipsilAQ, hergestellt von Tosoh Silica Corporation; N₂SA= 200 m²/g)
*4: Vergleichs-Siliziumdioxid (1165MP, hergestellt von Rhodia; stickstoffspezifische Oberfläche (N₂SA)= 163 m²/g, CTAB-spezifische Oberfläche= 159 m²/g, DBP-Absorptionszahl= 202 ml/100 g)
*5: Spezielles Siliziumdioxid (Zeosil Premium 200MP, hergestellt von Rhodia; stickstoffspezifische Oberfläche (N₂SA)= 205 m²/g, CTAB-spezifische Oberfläche= 197 m²/g, DBP-Absorptionszahl= 203 ml/100 g, Materialabmessungsverteilungsbreite Ld ((d84-d16)/d50)= 1,0, V(d5-d50)/V(d5-d100)= 0,71)
*6: Silan-Haftverbesserer (Si69, hergestellt von Evonik Degussa Japan; Bezeichnung der Verbindung= Bistriethoxysilylpropyltetrasulfid)
*7: Terpenharz A (YS Resin TO-125, hergestellt von Yasuhara Chemical Co., Ltd.; Erweichungspunkt= 125 °C, SP-Wert= 8,7)
*8: Terpenharz B (YS Resin TO-85, hergestellt von Yasuhara Chemical Co., Ltd.; Erweichungspunkt= 85 °C, SP-Wert= 8,7)
*9: Terpenharz C (YS Resin PX1250, hergestellt von Yasuhara Chemical Co., Ltd.; Erweichungspunkt= 125 °C, SP-Wert= 8,3)
*10: Öl (Extrakt Nr. 4S, hergestellt von Showa Shell Sekiyu K.K.)
*11: Mischung A (Struktol A50P, hergestellt von Struktol; Zinkgehalt= 10,5 %)
12: Mischung B (Struktol HT207, hergestellt von Struktol; Zinkgehalt= zinkfrei) 12: Mischung B (Struktol HT207, hergestellt von Struktol; Zinkgehalt= zinkfrei)
*13: Zinkoxid (Zinkoxid Nr. 3, hergestellt durch Seido Chemical Industry Co., Ltd.)
*14: Stearinsäure (Beads Stearic Acid, hergestellt von NOF Corporation)
*15: Alterungsverzögerer (Santoflex 6PPD, hergestellt von Flexsys)
*16: Vulkanisierungsbeschleuniger (Noccelar CZ, hergestellt von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.)
*17: Schwefel („Golden Flower“, ölbehandeltes Schwefelpulver, hergestellt von Tsurumi Chemical)

Aus Tabelle 1 geht hervor, dass bei den in den Ausführungsbeispielen 1 bis 3 hergestellten Kautschukzusammensetzungen zur Verwendung in Reifen die Nassgriffleistung, der geringe Rollwiderstand und die Abriebbeständigkeit verbessert wurden, während die Härte im Vergleich zur herkömmlichen, beispielhaften Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen, die nach der Rezeptur von Vergleichsbeispiel 1 hergestellt wurde, beibehalten wird, da dem Dienkautschuk bestimmte Mengen des Siliziumdioxid mit der bestimmten spezifischen Oberfläche, der Silan-Haftverbesserer, der Weichmacherbestandteil, der das Terpenharz und das Öl enthält, und die Mischung des Fettsäuremetallsalzes und des Fettsäureesters beigemischt wurden.
Im Gegensatz dazu wies Vergleichsbeispiel 2 nicht das Terpenharz auf, und Fettsäure-Zink wurde als Mischung A verwendet. Als Folge wurde kein geringer Rollwiderstand erzielt.
Vergleichsbeispiel 3 wies nicht das Terpenharz auf, und als Folge waren die Verbesserungen der Nassgriffleistung und des geringen Rollwiderstands unerheblich.
Vergleichsbeispiel 4 wies nicht die Mischung B (Mischung des Fettsäuremetallsalzes und des Fettsäureesters) auf, und als Folge waren die Verbesserungen der Nassgriffleistung und des geringen Rollwiderstands unerheblich, und die Abriebbeständigkeit wurde nicht verbessert.
In Vergleichsbeispiel 5 überstieg die beigemischte Menge des aus dem Terpenharz und dem Öl gebildeten Weichmacherbestandteils 1/2 der beigemischten Menge des Siliziumdioxids, und als Folge konnten weder die Härte noch der geringe Rollwiderstand erzielt werden (bei Rollwiderstand (tanδ bei 60 °C) und Härte begann eine Beeinträchtigung im Vergleich zu Ausführungsbeispiel 3 zu zeigen). Zudem wurde die Abriebbeständigkeit nicht verbessert.
In Vergleichsbeispiel 6 überschritt die beigemischte Menge des Siliziumdioxids die in der vorliegenden Erfindung festgelegte Obergrenze, und als Folge wurde die Abriebfestigkeit beeinträchtigt. Zudem wurde auch der Rollwiderstand beeinträchtigt.
In Vergleichsbeispiel 7 überstieg die beigemischte Menge der Mischung B (Mischung des Fettsäuremetallsalzes und des Fettsäureesters) die in der vorliegenden Erfindung festgelegte Obergrenze, und als Folge wurde die Abriebfestigkeit beeinträchtigt.
In Vergleichsbeispiel 8 lag die stickstoffspezifische Oberfläche (N₂SA) des Siliziumdioxids unter der in der vorliegenden Erfindung festgelegten Untergrenze, und als Folge wurde die Abriebbeständigkeit nicht verbessert.
Aus Tabelle 2 geht hervor, dass bei den in Ausführungsbeispielen 4 bis 7 hergestellten Kautschukzusammensetzungen zur Verwendung in Reifen auch bei Verwendung eines Siliziumdioxids mit einer hohen spezifischen Oberfläche eine hohe Dispergierbarkeit verliehen wurde, ein geringer Rollwiderstand erzielt wurde und die Lenkstabilität und Abriebbeständigkeit besser waren als bei der nach der Rezeptur von Vergleichsbeispiel 9 hergestellten beispielhaften Kautschukzusammensetzung des Stands der Technik zur Verwendung in Reifen, da die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wurde, wobei dem Dienkautschuk bestimmte Mengen des Terpenharzes und des Siliziumdioxids mit der hohen spezifischen Oberfläche mit bestimmten Eigenschaften beigemischt wurden. Außerdem war die Zugfestigkeit besser, da die Dispergierbarkeit des Siliziumdioxids hervorragend war.
Hingegen enthielten Vergleichsbeispiele 10 und 11 nicht das Terpenharz, und als Folge wurde die Dispergierbarkeit des Siliziumdioxids beeinträchtigt, der Rollwiderstand und die Lenkstabilität wurden nicht verbessert, und die Abriebbeständigkeit wurde beeinträchtigt.
In Vergleichsbeispiel 12 lag die stickstoffspezifische Oberfläche (N₂SA) des Siliziumdioxids unter der in der vorliegenden Erfindung festgelegten Untergrenze, und deshalb wurde das spezielle Siliziumdioxid mit einer hohen spezifischen Oberfläche nicht verwendet. Als Folge wurden die Lenkstabilität und die Abriebbeständigkeit nicht verbessert.
In Vergleichsbeispiel 13 lag die beigemischte Menge des Siliziumdioxids unter der in der vorliegenden Erfindung festgelegten Untergrenze, und als Folge wurde die Lenkstabilität nicht verbessert, und der Rollwiderstand wurde beeinträchtigt.
In Vergleichsbeispiel 14 überstieg die beigemischte Menge des Siliziumdioxids die in der vorliegenden Erfindung festgelegte Obergrenze, und als Folge wurden die Lenkstabilität und die Rollwiderstand beeinträchtigt.
Bezugszeichenliste

1: Wulstabschnitt
2: Seitenwände
3: Lauffläche
4: Karkassenschicht
5: Reifenwulstkern
6: Wulstfüller
7: Gürtelschicht
8: Radkranzpolster

Claims

Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen, die Folgendes aufweist: einen Dienkautschuk; von 60 bis 120 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des Dienkautschuks ein Siliziumdioxid mit einer stickstoffspezifischen Oberfläche (N₂SA), wie gemäß JIS K6217-2 gemessen, von 170 bis 225 m²/g; von 4 bis 10 Gew.-% des Siliziumdioxids einen Silan-Haftverbesserer; zu 1/2 oder weniger der beigemischten Menge des Siliziumdioxids einen Weichmacherbestandteil, der ein Terpenharz und ein Öl aufweist (vorausgesetzt, dass nicht weniger als 1 Gewichtsteil Terpenharz beigemischt wird); und von 0,5 bis 10 Gewichtsteile eine Mischung eines Fettsäuremetallsalzes (außer Zinksalzen) und eines Fettsäureesters.
Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen gemäß Anspruch 1, wobei das Siliziumdioxid alle der nachstehenden Bedingungen (1) bis (4) erfüllt; wobei die Bedingungen für das Siliziumdioxid folgende sind: (1) die stickstoffspezifische Oberfläche (N₂SA), wie gemäß JIS K6217-2 gemessen, beträgt von 194 bis 225 m²/g; (2) eine CTAB-spezifische Oberfläche, wie gemäß JIS K6217-3 gemessen, beträgt 170 bis 210 m2/g; (3) eine Beziehung zwischen der stickstoffspezifischen Oberfläche (N2SA) und der CTAB-spezifischen Oberfläche ist so, dass stickstoffspezifische Oberfläche (N₂SA)/CTAB-spezifische Oberfläche von 0,9 bis 1,4 beträgt; und (4) eine DBP-Absorptionszahl, wie gemäß JIS K6217-4 unter „Oil Absorption Number Method A“ gemessen, beträgt nicht weniger als 190 ml/100 g.
Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen gemäß Anspruch 2, wobei das Siliziumdioxid alle der nachstehenden Bedingungen (5) bis (8) erfüllt; wobei die Bedingungen für das Siliziumdioxid folgende sind: (5) die stickstoffspezifische Oberfläche (N₂SA), wie gemäß JIS K6217-2 gemessen, beträgt von 200 bis 225 m²/g; (6) eine CTAB-spezifische Oberfläche, wie gemäß JIS K6217-3 gemessen, beträgt 180 bis 210 m²/g; (7) eine Beziehung zwischen der stickstoffspezifischen Oberfläche (N₂SA) und der CTAB-spezifischen Oberfläche ist so, dass stickstoffspezifische Oberfläche (N₂SA)/CTAB-spezifische Oberfläche von 1,0 bis 1,3 beträgt; und (8) eine DBP-Absorptionszahl, wie gemäß JIS K6217-4 unter „Oil Absorption Number Method A“ gemessen, beträgt von 195 bis 230 ml/100 g.
Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Erweichungspunkt des Terpenharzes nicht weniger als 100 °C beträgt und ein SP-Wert in einem Bereich von 8,4 bis 9,0 liegt.
Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Terpenharz mindestens eines ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einem Polyterpenharz, einem aromatischen modifizierten Terpenharz, einem phenolmodifizierten Terpenharz und einem hydrierten Terpenharz, das durch Hydrieren dieser Terpenharze hergestellt wird.
Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der SP-Wert des Terpenharzes von 8,5 bis 8,9 beträgt.
Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Öl mindestens eines ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einem Paraffinöl, einem naphthenischen Öl, einem Aromaöl, Sojaöl und Palmöl.
Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Fettsäure in der Mischung des Fettsäuremetallsalzes und des Fettsäureesters eine gesättigte oder ungesättigte Fettsäure mit 3 bis 30 Kohlenstoffen ist.
Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei in der Mischung des Fettsäuremetallsalzes und des Fettsäureesters die Anteile des Fettsäuremetallsalzes und des Fettsäureesters so sind, dass, wenn Ersteres 1 (Gew.) ist, das Letztere von 0,5 bis 2,0 ist.
Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Dienkautschuk einen Styrol-Butadien-Copolymer-Kautschuk (SBR) aufweist.
Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Silan-Haftverbesserer mindestens einer ist, der ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus 3-Octanoylthiopropyltriethoxysilan, 3-Propionylthiopropyltrimethoxysilan, Bis-(3-bistriethoxysilylpropyl)tetrasulfid, Bis-(3-bistriethoxysilylpropyl)disulfid und 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan.
Vulkanisiertes Produkt, erhältlich durch Vulkanisieren der Kautschukzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
Verwendung der Kautschukzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zur Herstellung von Luftreifen.