DE112011102762T5

DE112011102762T5 - Kautschukzusammensetzung und Luftreifen

Info

Publication number: DE112011102762T5
Application number: DE112011102762T
Authority: DE
Inventors: Katsunori Shimizu; Keisuke Maejima; Satoshi Mihara; Yayoi Akahori
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2010-08-20
Filing date: 2011-08-19
Publication date: 2013-09-19
Anticipated expiration: 2031-08-20
Also published as: RU2543207C2; DE112011102762B4; WO2012023607A1; CN103068897B; US9034950B2; CN103068897A; JP5177304B2; RU2013112366A; US20130150512A1; JPWO2012023607A1

Abstract

Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kautschukzusammensetzung, mittels derer es möglich ist, einen Reifen zu produzieren, der die Abriebbeständigkeit bewahrt und eine hervorragende Reibkraft auf Eis hat, und einen Luftreifen, der die Kautschukzusammensetzung verwendet, bereitzustellen. Die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist eine Kautschukzusammensetzung, die einen Dienkautschuk, einen Ruß und/oder einen weißen Füllstoff und ein Masterbatch, das durch Vormischen eines Nicht-Dienkautschuks und eines organischen Peroxids hergestellt wurde, umfasst, wobei ein Gesamtgehalt des Rußes und des weißen Füllstoffs 20 bis 70 Massenteile pro 100 Massenteile des Dienkautschuks ausmacht und ein Gehalt des Nicht-Dienkautschuks in dem Masterbatch 3 bis 30 Massenteile pro 100 Massenteile des Dienkautschuks ausmacht.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kautschukzusammensetzung und einen Luftreifen.
Hintergrund der Erfindung
Die Technologie, mit der Unebenheiten auf der Oberfläche eines Laufflächenabschnitts gebildet werden, indem einem Kautschukmaterial eine feine Substanz zugegeben wird, ist als ein Mittel zur Erhöhung der Reibkraft auf Eis eines spikelosen Reifens bekannt (siehe z. B. die Patentdokumente 1 bis 3). Mit dieser Technologie wird die Reibkraft auf Eis durch Unebenheiten verbessert, die auf der Oberfläche eines Laufflächenabschnitts gebildet wurden und die unter hohen Temperaturen den auf der Eisoberfläche erzeugten Wasserfilm ablaufen lassen und unter niedrigen Temperaturen die Oberfläche des Eises zerkratzen. Diese Technologie ist jedoch nicht dazu in der Lage, die Reibkraft auf Eis des Standes der Technik hinreichend zu garantieren und bringt sogar eine Verringerung der Abriebbeständigkeit mit sich. Folglich ist eine weitere Verbesserung wünschenswert.
Dokumente des Stands der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. H4-170449A
Patentdokument 2: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. H11-323024A
Patentdokument 3: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. 2000-169628A

Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Folglich besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Kautschukzusammensetzung, mittels derer es möglich ist, einen Reifen zu produzieren, der die Abriebbeständigkeit bewahrt und eine hervorragende Reibkraft auf Eis hat, und einen Luftreifen, der die Kautschukzusammensetzung verwendet, bereitzustellen.
Mittel zum Lösen des Problems
Infolge umfangreicher Forschungen zur Lösung des oben erwähnten Problems haben die Erfinder die vorliegende Erfindung abgeschlossen, nachdem sie entdeckten, dass durch Verwendung einer Kautschukzusammensetzung, wobei eine spezifische Menge eines Masterbatches, das durch Vormischen von mindestens einem Nicht-Dienkautschuk und einem organischen Peroxid hergestellt wurde, einem Dienkautschuk zugegeben wird, es möglich ist, einen Reifen zu produzieren, der die Abriebbeständigkeit bewahrt und eine hervorragende Reibkraft auf Eis hat. Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung die folgenden Punkte (1) bis (10) bereit.

(1) Eine Kautschukzusammensetzung, umfassend: einen Dienkautschuk, einen Ruß und/oder einen weißen Füllstoff und ein Masterbatch, das durch Vormischen eines Nicht-Dienkautschuks und eines organischen Peroxids hergestellt wurde, wobei ein Gesamtgehalt des Rußes und des weißen Füllstoffs 20 bis 70 Massenteile pro 100 Massenteile des Dienkautschuks ausmacht und ein Gehalt des Nicht-Dienkautschuks in dem Masterbatch 3 bis 30 Massenteile pro 100 Massenteile des Dienkautschuks ausmacht.
(2) Die Kautschukzusammensetzung gemäß dem oben erwähnten Punkt (1), die weiterhin einen Esterweichmacher umfasst.
(3) Die Kautschukzusammensetzung gemäß dem oben erwähnten Punkt (2), wobei das Masterbatch ein Masterbatch ist, das durch Vormischen des Nicht-Dienkautschuks, des organischen Peroxids und des Esterweichmachers hergestellt wurde.
(4) Die Kautschukzusammensetzung gemäß einem der oben erwähnten Punkte (1) bis (3), wobei eine durchschnittliche Glasübergangstemperatur des Dienkautschuks –50°C oder weniger beträgt.
(5) Die Kautschukzusammensetzung gemäß einem der oben erwähnten Punkte (2) bis (4), wobei eine durchschnittliche Glasübergangstemperatur des Esterweichmachers –50°C oder weniger beträgt.
(6) Die Kautschukzusammensetzung gemäß einem der oben erwähnten Punkte (2) bis (5), wobei der Esterweichmacher eine gesättigte cyclische Struktur aufweist, die von der folgenden Formel (I) dargestellt wird:
(in der Formel sind R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom oder eine organische Gruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffen).
(7) Die Kautschukzusammensetzung gemäß einem der oben erwähnten Punkte (1) bis (6), wobei ein Gehalt des organischen Peroxids 0,1 bis 10 Massenteile pro 100 Massenteile des Nicht-Dienkautschuks ausmacht.
(8) Die Kautschukzusammensetzung gemäß einem der oben erwähnten Punkte (2) bis (7), wobei ein Gehalt des Esterweichmachers 10 bis 100 Massenteile pro 100 Massenteile des Nicht-Dienkautschuks ausmacht.
(9) Die Kautschukzusammensetzung gemäß einem der oben erwähnten Punkte (1) bis (8), wobei eine Temperatur, bei der die Halbwertzeit des organischen Peroxids eine Minute beträgt, 120°C oder höher ist.
(10) Einen Luftreifen mit einem Laufflächenabschnitt, der unter Verwendung der in einem beliebigen der oben erwähnten Punkte (1) bis (9) beschriebenen Kautschukzusammensetzung gebildet wird.

Wirkung der Erfindung
Wie im Folgenden gezeigt, ist es mithilfe der vorliegenden Erfindung möglich, eine Kautschukzusammensetzung, mittels der es möglich ist, einen Reifen zu produzieren, der die Abriebbeständigkeit bewahrt und eine hervorragende Reibkraft auf Eis hat, und einen Luftreifen, der die Kautschukzusammensetzung verwendet, bereitzustellen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Teilansicht im Schnitt eines Reifens, der eine Ausführungsform des Reifens der vorliegenden Erfindung darstellt.
Bester Weg zum Ausführen der Erfindung
[Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen]
Die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist eine Kautschukzusammensetzung, die einen Dienkautschuk, einen Ruß und/oder einen weißen Füllstoff und ein Masterbatch, das durch Vormischen eines Nicht-Dienkautschuks und eines organischen Peroxids hergestellt wurde, umfasst, wobei ein Gesamtgehalt des Rußes und des weißen Füllstoffs 20 bis 70 Massenteile pro 100 Massenteile des Dienkautschuks ausmacht und ein Gehalt des Nicht-Dienkautschuks in dem Masterbatch 3 bis 30 Massenteile pro 100 Massenteile des Dienkautschuks ausmacht, und ist zur Verwendung in der Lauffläche eines spikelosen Luftreifens geeignet. Die in der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthaltenen Bestandteile werden nun ausführlich erläutert.
<Dienkautschuk>
Der in der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthaltene Dienkautschuk unterliegt keinen besonderen Einschränkungen, solange er in seiner Hauptkette Doppelbindungen aufweist, und zu spezifischen Beispielen davon gehören Naturkautschuk (NR), Isoprenkautschuk (IR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Butadienkautschuk (BR), Chloroprenkautschuk (CR), Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), Styrol-Isopren-Kautschuk, Isopren-Butadien-Kautschuk, Nitrilkautschuk und hydrierter Nitrilkautschuk. Einer dieser Dienkautschuke kann allein verwendet werden, oder eine Kombination von zwei oder mehr dieser Dienkautschuke kann verwendet werden. Davon wird vorzugsweise Naturkautschuk (NR), Isoprenkautschuk (IR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) oder Butadienkautschuk (BR) verwendet, da die Abriebbeständigkeit verbessert wird und die Beständigkeit bei niedrigen Temperaturen (die Eigenschaft, durch die die Kautschukverbindung die Formbarkeit bewahrt) ebenfalls verstärkt wird. Es ist mehr bevorzugt, den Naturkautschuk (NR) und den Butadienkautschuk (BR) zusammen zu verwenden.
Ein Naturkautschuk, der durch das Green Book (International Standards of Quality and Packing for Natural Rubber Grades) standardisiert wurde, kann als der Naturkautschuk (NR) verwendet werden.
Vorzugsweise wird ein Kautschuk mit einem spezifischen Gewicht von 0,91 bis 0,94 und einer Mooney-Viskosität [ML₁₊₄ (100°C), JIS K6300] von 30 bis 120 als der Isoprenkautschuk (IR) verwendet.
Vorzugsweise wird ein Kautschuk mit einem spezifischen Gewicht von 0,91 bis 0,98 und einer Mooney-Viskosität [ML₁₊₄ (100°C), JIS K6300] von 20 bis 120 als der Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) verwendet.
Vorzugsweise wird ein Kautschuk mit einem spezifischen Gewicht von 0,90 bis 0,95 und einer Mooney-Viskosität ML (₁₊₄ (100°C), JIS K6300] von 20 bis 120 als der Butadienkautschuk (BR) verwendet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt die durchschnittliche Glasübergangstemperatur des Dienkautschuks vorzugsweise –50°C oder weniger. Wenn die durchschnittliche Glasübergangstemperatur des Dienkautschuks –50°C oder weniger beträgt, ist es möglich, eine geringe Reifenhärte zu bewahren, selbst unter niedrigen Temperaturen, und die Leistung auf Eis (insbesondere die Reibkraft auf Eis) wird verbessert. Darüber hinaus ist die durchschnittliche Glasübergangstemperatur mehr bevorzugt –55°C oder weniger, da die Leistung auf Eis weiter verbessert wird. Hier ist die Glasübergangstemperatur der Wert, der bei einer Temperaturzunahmegeschwindigkeit von 10°C/min gemäß ASTM D3418-82 unter Verwendung eines von DuPont hergestellten Differentialkalorimeters (DSC) bestimmt wird. Die durchschnittliche Glasübergangstemperatur ist der Durchschnittswert der Glasübergangstemperatur und bezieht sich, wenn nur ein Dienkautschuk-Typ verwendet wird, auf die Glasübergangstemperatur dieses Dienkautschuks, während sie sich, wenn eine Kombination von zwei oder mehr Dienkautschuk-Typen verwendet wird, auf die Glasübergangstemperatur des gesamten Dienkautschuks (Mischung jedes Dienkautschuks) bezieht und als der Durchschnittswert der Glasübergangstemperatur jedes Dienkautschuks und des Mischverhältnisses jedes Dienkautschuks berechnet werden kann.
<Ruß/weißer Füllstoff>
Der in der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthaltene Ruß und/oder weiße Füllstoff unterliegt keinen besonderen Einschränkungen, und die Ruße und die weißen Füllstoffe, die herkömmlichen Kautschukzusammensetzungen für Reifen zugegeben werden, sind spezifische Beispiele, die auf geeignete Weise verwendet werden können, wie später beschrieben wird.
(Ruß)
Spezifische Beispiele für den Ruß sind Furnace-Ruße wie SAF, ISAF, HAF, FEF, GPE und SRF, und einer dieser kann allein verwendet werden, oder eine Kombination von zwei oder mehr kann verwendet werden. Darüber hinaus ist der Ruß vorzugsweise ein Ruß mit einer stickstoffspezifischen Oberfläche (N₂SA) von 20 bis 200 m²/g und mehr bevorzugt 40 bis 150 m²/g im Hinblick auf die Verarbeitbarkeit, wenn die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung gemischt wird, der Fähigkeit zum Verstärken des Luftreifens der vorliegenden Erfindung und dergleichen. Man beachte, dass die stickstoffspezifische Oberfläche gemäß JIS K6217-2 gemessen wird.
(Weißer Füllstoff)
Spezifische Beispiele für den weißen Füllstoff sind Siliciumdioxid, Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Talk, Ton, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Titanoxid und Calciumsulfat. Einer dieser kann allein verwendet werden, oder eine Kombination von zwei oder mehr kann verwendet werden. Davon wird Siliciumdioxid bevorzugt, da die Reibkraft auf Eis des Luftreifens der vorliegenden Erfindung verbessert wird.
Spezifische Beispiele für das Siliciumdioxid sind nasses Siliciumdioxid (wässrige Kieselsäure), trockenes Siliciumdioxid (Kieselsäureanhydrid), Calciumsilicat und Aluminiumsilicat. Eines dieser kann allein verwendet werden, oder eine Kombination von zwei oder mehr kann verwendet werden. Davon wird nasses Siliciumdioxid bevorzugt, da die Abriebbeständigkeit des Luftreifens der vorliegenden Erfindung verstärkt wird, die Reibkraft auf Eis weiter verbessert wird, die Eigenschaften bei einem Defekt ebenfalls verbessert werden und der kombinierte Effekt der Nassgriffleistung und eines geringen Rollwiderstands hervorragend ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung macht der Gesamtgehalt des Rußes und/oder des weißen Füllstoffs pro 100 Massenteile des Dienkautschuks 20 bis 70 Massenteile, vorzugsweise 30 bis 70 Massenteile aus, da die Abriebbeständigkeit verstärkt wird und die Reibkraft auf Eis verbessert wird.
<Masterbatch>
Das in der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthaltene Masterbatch ist ein Masterbatch, das durch Vormischen mindestens eines Nicht-Dienkautschuks und eines organischen Peroxids hergestellt wurde. Gemäß der vorliegenden Erfindung bewahrt der Luftreifen der vorliegenden Erfindung durch Mischen eines derartigen Masterbatches die Abriebbeständigkeit und weist eine verbesserte Reibkraft auf Eis auf. Dies liegt scheinbar daran, dass das Masterbatch eine andere Polarität als der Dienkautschuk hat und das Masterbatch selbst infolge der Vernetzung durch das organische Peroxid einen formbaren Körper bildet. Folglich neigt der formbare Körper dazu, in der Nähe der Reifenlaufflächenoberfläche vorzuliegen, und infolgedessen nimmt die Oberflächenrauheit der Reifenlauffläche zu. Darüber hinaus wird der Effekt einer Zunahme der Oberflächenrauheit der Reifenlauffläche bewahrt, selbst wenn der formbare Körper sich abschält.
(Nicht-Dienkautschuk)
Der Nicht-Dienkautschuk bezieht sich auf Kautschuk, der nicht mit dem Dienkautschuk kovulkanisiert ist, insbesondere Kautschuk, der keine Doppelbindungen aufweist und nicht schwefelvulkanisiert ist. Spezifische Beispiele sind Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPM), Ethylen-Buten-Kautschuk (EBM), Propylen-Buten-Kautschuk (PBM), Fluorkautschuk (FKM), Epichlorhydrinkautschuk (CO, ECO), Acrylkautschuk (ACM), chloriertes Polyethylen (CM), chlorsulfonierter Kautschuk (CSM), Silikonkautschuk (Q) und Urethankautschuk (U). Einer dieser kann allein verwendet werden, oder eine Kombination von zwei oder mehr kann verwendet werden. Davon werden Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPM), Ethylen-Buten-Kautschuk (EBM) und Propylen-Buten-Kautschuk (PBM) bevorzugt, und Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPM) wird mehr bevorzugt, da die durchschnittliche Glasübergangstemperatur –50°C oder weniger beträgt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung macht der Gesamtgehalt des Nicht-Dienkautschuks in dem Masterbatch pro 100 Massenteile des Dienkautschuks 3 bis 30 Massenteile, vorzugsweise 5 bis 25 Massenteile aus, da die Abriebbeständigkeit verstärkt wird und die Reibkraft auf Eis verbessert wird.
(Organisches Peroxid)
Das organische Peroxid kann ein organisches Peroxid sein, das gewöhnlich zur Peroxid-Vulkanisierung von Kautschuk verwendet wird. Spezifische Beispiele sind Dicumylperoxid, Di-t-butylperoxid, t-Butylcumylperoxid, Benzoylperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexin-3,2,5-dimethyl-2,5-di(benzoylperoxy)hexan, 2,5-Dimethyl-2,5-mono(t-butylperoxy)hexan und Bis(tert.-butyldioxyisopropyl)benzol. Eines dieser kann allein verwendet werden, oder eine Kombination von zwei oder mehr kann verwendet werden. Im Hinblick auf die Dispergierbarkeit des Masterbatches (formbarer Körper) sollte der Nicht-Dienkautschuk während der Vulkanisierung des Dienkautschuks vernetzt werden, und folglich ist ein bevorzugtes organisches Peroxid davon ein organisches Peroxid mit einer Temperatur, bei der die Halbwertzeit des organischen Peroxids eine Minute beträgt (hierin im Folgenden in diesem Absatz als „Spalttemperatur” bezeichnet), von 120°C oder höher, insbesondere 1,1-Bis(tert.-butylperoxy)cyclohexan (Spalttemperatur von 149°C), 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexan (Spalttemperatur von 179°C), Bis(tert.-butyldioxyisopropyl)benzol (Spalttemperatur von 175°C) und dergleichen. Hier bezieht sich Halbwertzeit auf die Zeitspanne, bis die Konzentration des organischen Peroxids auf die Hälfte der Anfangskonzentration abnimmt, und die Temperatur, bei der die Halbwertzeit eine Minute beträgt, bezieht sich auf die Temperatur, bei der die zum Erreichen der Halbwertzeit erforderliche Zeitspanne eine Minute ist.
Im Hinblick auf die Vernetzung des Nicht-Dienkautschuks im Masterbatch nach dem Mischen mit dem Dienkautschuk und dergleichen macht der Gehalt des organischen Peroxids vorzugsweise 0,1 bis 10 Massenteile und mehr bevorzugt 0,5 bis 7,0 Massenteile pro 100 Massenteile des Nicht-Dienkautschuks aus. Man beachte, dass der Gehalt des organischen Peroxids vorzugsweise 0.003 bis 3 Massenteile pro 100 Massenteile des Dienkautschuks ausmacht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Masterbatch neben dem Nicht-Dienkautschuk, dem organischen Peroxid und gegebenenfalls zugegebenem Esterweichmacher, der später beschrieben wird, verschiedene Zusatzstoffe enthalten, die im Allgemeinen in Kautschukzusammensetzungen für Reifen verwendet werden, wie Zinkoxid, die, Alterungsverzögerer und Weichmacher.
Gemäß der vorliegenden Erfindung unterliegt das Verfahren zur Herstellung des Masterbatches keinen besonderen Einschränkungen, und ein Beispiel ist das Verfahren, wobei jeder der oben erwähnten Bestandteile unter Verwendung eines öffentlich bekannten Verfahrens und einer öffentlich bekannten Vorrichtung (wie ein Banbury-Mischer, ein Kneter oder eine Walze) geknetet wird.
<Esterweichmacher>
Im Hinblick auf die Reibkraft auf Eis des Luftreifens enthält die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung vorzugsweise einen Esterweichmacher.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn die Kautschukzusammensetzung einen Esterweichmacher enthält, ist das Masterbatch vorzugsweise ein Masterbatch, das durch Vormischen des Nicht-Dienkautschuks, des organischen Peroxids und des Esterweichmachers hergestellt wird. Die Reibkraft auf Eis des erhaltenen Luftreifens der vorliegenden Erfindung wird durch Zugeben eines Masterbatches verbessert, in dem der Esterweichmacher vorgemischt wurde. Dies liegt scheinbar daran, dass durch Verwendung des Masterbatches der Effekt der selektiven Weichmachung der Kautschukmatrix durch den Esterweichmacher erzielt werden kann und eine Formbarkeit des Nicht-Dienkautschuks in der Verbindung bei niedrigen Temperaturen garantiert werden kann, da die Glasübergangstemperatur des Esterweichmachers ebenfalls gesenkt wird.
Der Esterweichmacher unterliegt keinen besonderen Einschränkungen, und Beispiele davon sind Phthalsäureester, Adipinsäureester, Sebacinsäureester, Trimellithsäureester, Orthophosphorsäureester und Cyclohexandicarbonsäureester mit einer gesättigten cyclischen Struktur, die von der folgenden Formel (I) dargestellt wird:
(in der Formel sind R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom oder eine organische Gruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffen).
Gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt die durchschnittliche Glasübergangstemperatur des Esterweichmachers vorzugsweise –50°C oder weniger. Wenn die durchschnittliche Glasübergangstemperatur des Esterweichmachers –50°C oder weniger beträgt, kann eine geringe Reifenhärte bewahrt werden, selbst unter niedrigen Temperaturen, und die Leistung auf Eis (insbesondere die Reibkraft auf Eis) wird verbessert. Die durchschnittliche Glasübergangstemperatur des Esterweichmachers ist mehr bevorzugt –55°C oder weniger, da die Leistung auf Eis weiter verbessert wird. Die Glasübergangstemperatur ist hier der Wert, der durch dasselbe Verfahren bestimmt wird, wie es für den Dienkautschuk verwendet wurde.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Esterweichmacher vorzugsweise ein Cyclohexandicarbonsäureester mit einer gesättigten cyclischen Struktur, die von Formel (I) dargestellt wird, da der erhaltene Luftreifen der vorliegenden Erfindung die Abriebbeständigkeit bewahrt und eine weiter verbesserte Reibkraft auf Eis aufweist.
Beispiele für die organischen Gruppen mit 1 bis 18 Kohlenstoffen, R¹ und R², in Formel (1) sind einwertige aliphatische Kohlenwasserstoffgruppen, die gegebenenfalls Heteroatome aufweisen. Ein spezifisches geeignetes Beispiel ist eine Alkylgruppe, die gegebenenfalls eine verzweigte oder cyclische (bicyclische) Struktur aufweist. Die Zahl der Kohlenstoffe in einer derartigen Alkylgruppe ist vorzugsweise 2 bis 18, mehr bevorzugt 4 bis 12 und weiter bevorzugt 4 bis 9.
Spezifische Beispiele für Verbindungen, die von Formel (I) dargestellt werden, sind Verbindungen, die von Formel (II) dargestellt werden:
Im Hinblick auf die Erzielung des Effekts des selektiven Weichmachens der Kautschukmatrix macht der Gehalt des Esterweichmachers vorzugsweise 10 bis 100 Massenteile und mehr bevorzugt 20 bis 80 Massenteile pro 100 Massenteile des Nicht-Dienkautschuks im Masterbatch aus. Man beachte, dass der Gehalt des Esterweichmachers vorzugsweise 0,5 bis 30 Massenteile pro 100 Massenteile des Dienkautschuks ausmacht.
<Silan-Haftverbesserer>
Im Hinblick auf die Dispergierung des weißen Füllstoffs (insbesondere Siliciumdioxid) und die Verbesserung der Eigenschaften wie Zugfestigkeit und Dehnbruch nach der Vulkanisierung enthält die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung vorzugsweise 0,1 bis 10 Massenteile und weiter bevorzugt 1 bis 10 Massenteile eines Silan-Haftverbesserers pro 100 Massenteile des weißen Füllstoffs. Spezifische Beispiele für den Silan-Haftverbesserer sind Bis-[3-(triethoxysilyl)propyl]tetrasulfid, Bis-[3-(trimethoxysilyl)propyl]tetrasulfid, Bis-[3-(triethoxysilyl)propyl]disulfid, Mercaptopropyltrimethoxysilan, Mercaptopropyltriethoxysilan, 3-Trimethoxysilylpropyl-N,N-dimethylthiocarbamoyltetrasulfid, Trimethoxysilylpropylmercaptobenzothiazoltetrasulfid, Triethoxysilylpropylmethacrylatmonosulfid und Dimethoxymethylsilylpropyl-N,N-dimethylthiocarbamoyltetrasulfid. Einer dieser kann allein verwendet werden oder eine Kombination von zwei oder mehr kann verwendet werden.
Neben den oben erwähnten Bestandteilen kann die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung eine Vielfalt von Zusatzstoffen enthalten, die im Allgemeinen in Kautschukzusammensetzungen für Reifen verwendet werden, wie Füllstoffe, bei denen es sich nicht um Ruß und Siliciumdioxid handelt (wie Calciumcarbonat), Vulkanisierungsmittel oder Vernetzungsmittel, Vulkanisierungsbeschleuniger oder Vernetzungsbeschleuniger, Zinkoxid, Öle, Alterungsverzögerer und Weichmacher. Mischanteile dieser Zusatzstoffe können in jeder üblichen Menge vorliegen, solange die Aufgabe der vorliegenden Erfindung nicht behindert wird.
Das Verfahren zur Herstellung der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung unterliegt keinen besonderen Einschränkungen, und ein Beispiel ist das Verfahren, wobei jeder der oben erwähnten Bestandteile unter Verwendung eines öffentlich bekannten Verfahrens und einer öffentlich bekannten Vorrichtung (wie ein Banbury-Mischer, ein Kneter oder eine Walze) geknetet wird. Des Weiteren kann die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung unter herkömmlichen, öffentlich bekannten Vulkanisierungs- oder Vernetzungsbedingungen vulkanisiert oder vernetzt werden.
[Reifen]
Der Luftreifen der vorliegenden Erfindung ist ein Reifen mit einem Laufflächenabschnitt, der aus der Kautschukzusammensetzung für einen Reifen der vorliegenden Erfindung gebildet wurde. 1 ist eine schematische Teilansicht im Schnitt eines Reifens, der eine Ausführungsform des Luftreifens der vorliegenden Erfindung darstellt; der Luftreifen der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf die in 1 dargestellte Form beschränkt.
In 1 stellt 1 einen Reifenwulstabschnitt dar, 2 stellt einen Seitenwandabschnitt dar und 3 stellt einen Laufflächenabschnitt dar, der aus der Kautschukzusammensetzung für einen Reifen der vorliegenden Erfindung gebildet wurde. Des Weiteren ist eine Karkassenschicht 4, in die ein Fasercord eingebettet ist, zwischen einem linken/rechten Paar von Reifenwulstabschnitten 1 eingebaut, und Enden der Karkassenschicht 4 sind durch Zusammenlegen von einer Innenseite zu einer Außenseite des Reifens um Reifenwulstkerne 5 und einen Wulstfüller 6 herum gewickelt. Zudem ist in der Lauffläche 3 eine Gürtelschicht 7 entlang des gesamten Umfangs des Reifens 1 an einer Außenseite der Karkassenschicht 4 vorgesehen. Zusätzlich sind in den Teilen der Reifenwulstabschnitte 1, die an einer Felge anliegen, Radkranzpolster 8 vorgesehen.
Der Luftreifen der vorliegenden Erfindung kann z. B. durch Bilden eines Laufflächenabschnitts durch Vulkanisierung oder Vernetzung bei einer Temperatur, die dem Typ und dem Mischverhältnis des Dienkautschuks, des Vulkanisierungsmittels oder Vernetzungsmittels und des Vulkanisierungs- oder Vernetzungsbeschleunigers entspricht, die in der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung verwendet werden, produziert werden.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden unter Verwendung von Ausführungsbeispielen ausführlich beschrieben. Sie ist jedoch in keiner Weise auf diese Beispiele beschränkt.
(Herstellung eines EPM-Masterbatches 1)
Ein EPM-Masterbatch 1 wurde durch Mischen von 100 Massenteilen Ethylen-Propylen-Kautschuk (EP11, hergestellt durch JSR Corporation), 5 Massenteilen eines organischen Peroxids (Markenname: Perkadox 14–40, Bis(tert.-butyldioxyisopropyl)benzol-Gehalt: 40 Massenprozent, Temperatur, bei der die Halbwertzeit eine Minute beträgt: 175°C, hergestellt durch Kayaku Akzo Corporation), 1,0 Massenteile Zinkoxid (Zinkoxid Nr. 3, hergestellt durch Seido Chemical Industry Ltd.) und 5 Massenteile Stearinsäure (Stearinsäurekügelchen, hergestellt durch Nippon Oil & Fats Co., Ltd.) 4 Minuten und 30 Sekunden lang unter Bedingungen von 140°C oder niedriger unter Verwendung eines kontinuierlichen 1,5-Liter-Mischers hergestellt.
(Herstellung eines EPM-Masterbatches 2)
Ein EPM-Masterbatch 2 wurde durch Mischen von 100 Massenteilen Ethylen-Propylen-Kautschuk (EP11, hergestellt durch JSR Corporation), 5 Massenteilen eines organischen Peroxids (Markenname: Perkadox 14–40, Bis(tert.-butyldioxyisopropyl)benzol-Gehalt: 40 Massenprozent, Temperatur, bei der die Halbwertzeit eine Minute beträgt: 175°C, hergestellt durch Kayaku Akzo Corporation), 1,0 Massenteile Zinkoxid (Zinkoxid Nr. 3, hergestellt durch Seido Chemical Industry Ltd.), 5 Massenteile Stearinsäure (Stearinsäurekügelchen, hergestellt durch Nippon Oil & Fats Co., Ltd.) und 19 Massenteile der Verbindung, die von der oben erwähnten Formel (II) dargestellt wird (Hexamoll DINCH, hergestellt durch BASF) 4 Minuten und 30 Sekunden lang unter Bedingungen von 140°C oder niedriger unter Verwendung eines kontinuierlichen 1,5-Liter-Mischers hergestellt.
Ausführungsbeispiele 1 bis 8 und Vergleichsbeispiele 1 bis 7 Die in der folgenden Tabelle 1 gezeigten Bestandteile wurden in den in der folgenden Tabelle 1 gezeigten Anteilen (Massenteile) gemischt. Insbesondere wurde ein Masterbatch erhalten, indem zunächst die in der folgenden Tabelle 1 gezeigten Bestandteile, mit Ausnahme des Schwefels und des Vulkanisierungsbeschleunigers, 5 Minuten lang in einem geschlossenen 2-Liter-Mischer geknetet wurden und dann das geknetete Produkt abgelassen wurde, als die Temperatur 150°C erreichte. Als Nächstes wurde eine Kautschukzusammensetzung erhalten, indem der Schwefel und der Vulkanisierungsbeschleuniger mit dem erhaltenen Masterbatch unter Verwendung einer offenen Walze gemischt wurden. Dann wurde eine vulkanisierte Kautschukplatte produziert, indem die erhaltene Kautschukzusammensetzung 15 Minuten lang bei 170°C in einer Lambourn-Abrieb-Form (Scheibe mit einem Durchmesser von 63,5 mm und einer Dicke von 5 mm) vulkanisiert wurde.
<Index des Reibkoeffizienten auf Eis>
Die wie oben produzierte vulkanisierte Kautschukplatte wurde mit einem Trägerkautschuk in der Form einer flachen Säule verklebt, und der Reibkoeffizient auf Eis wurde durch eine Innentrommelvorrichtung zum Testen der Reibung auf Eis unter Bedingungen einer Bestimmungstemperatur von –1,5°C, einer Last von 5,5 kg/cm³ und einer Drehzahl der Trommel von 25 km/Stunde bestimmt. Der Index des Reibkoeffizienten auf Eis ist der Reibkoeffizient auf Eis, der mit der folgenden Formel in einen Index umgewandelt wird, wobei der Reibkoeffizient auf Eis des Vergleichsbeispiels 1 als 100 dient. Die Reibkraft zwischen dem Kautschuk und dem Eis verbessert sich, wenn der Zahlenwert zunimmt. Index des Reibkoeffizienten auf Eis = (Reibkoeffizient auf Eis des Musters/Reibkoeffizient auf Eis des Vergleichsbeispiels 1) × 100
<Abriebbeständigkeit>

Die wie oben beschrieben produzierte, vulkanisierte Kautschukplatte wurde einer Bestimmung gemäß JIS K6264 unter Bedingungen einer Last von 4,0 kg und einer Schlupfrate von 30 % unter Verwendung einer Vorrichtung zum Testen des Lambourn-Abriebs (hergestellt durch Iwamoto Seisakusyo K. K.) unterzogen, und das Ausmaß des Abriebs des Musters wurde gemessen. Die Abriebbeständigkeit war das Ausmaß des Abriebs des Musters, das mit der folgenden Formel in einen Index umgewandelt wurde, wobei das Ausmaß des Abriebs des Vergleichsbeispiels 1 als 100 diente. Ein höherer Zahlenwert weist auf eine überlegene Abriebbeständigkeit hin

Abriebbeständigkeit = (Ausmaß des Abriebs des Vergleichsbeispiels 1/Ausmaß des Abriebs des Musters) × 100

Tabelle 1-1-I

	Vergleichsbeispiel
	1	2	3	4
Naturkautschuk	50	50	50	50
Butadienkautschuk	50	50	50	50
Ruß	35	35	35	35
Siliciumdioxid	25	25	25	25
Silan-Haftverbesserer	2	2	2	2
Zinkoxid	4	4	4	4
Stearinsäure	2	2	2	2
Alterungsverzögerungsmittel	2	2	2	2
Wachs	2	2	2	2
Prozessöl	20	20	20	20
EPM-Masterbatch 1	–	1	40	-
EPM-Masterbatch 2	-	-	-	-
EPM	-	-	-	10
Organisches Peroxid 1	-	-	-	-
Esterweichmacher	-	-	-	-
Schwefel	1,5	1,5	1,5	1,5
Vulkanisierungsbeschleuniger	1,5	1,5	1,5	1,5
Index des Reibkoeffizienten auf Eis	100	100	95	104
Abriebfestigkeit	100	100	94	96

Tabelle 1-1-II

	Vergleichsbeispiel
	5	6	7
Naturkautschuk	50	50	50
Butadienkautschuk	50	50	50
Ruß	35	35	35
Siliciumdioxid	25	25	25
Silan-Haftverbesserer	2	2	2
Zinkoxid	4	4	4
Stearinsäure	2	2	2
Alterungsverzögerungsmittel	2	2	2
Wachs	2	2	2
Prozessöl	20	20	20
EPM-Masterbatch 1	-	-	-
EPM-Masterbatch 2	-	1	45,5
EPM	10	-	-
Organisches Peroxid 1	1	-	-
Esterweichmacher	-	-	-
Schwefel	1,5	1,5	1,5
Vulkanisierungsbeschleuniger	1,5	1,5	1,5
Index des Reibkoeffizienten auf Eis	99	100	105
Abriebfestigkeit	96	100	92

Tabelle 1-2-I

	Ausführungsbeispiele
	1	2	3	4
Naturkautschuk	50	50	50	50
Butadienkautschuk	50	50	50	50
Ruß	35	35	35	35
Siliciumdioxid	25	25	25	25
Silan-Haftverbesserer	2	2	2	2
Zinkoxid	4	4	4	4
Stearinsäure	2	2	2	2
Alterungsverzögerungsmittel	2	2	2	2
Wachs	2	2	2	2
Prozessöl	20	20	20	20
EPM-Masterbatch 1	5	10	20	30
EPM-Masterbatch 2	-	-	-	-
EPM	-	-	-	-
Organisches Peroxid 1	-	-	-	-
Esterweichmacher	-	-	-	-
Schwefel	1,5	1,5	1,5	1,5
Vulkanisierungsbeschleuniger	1,5	1,5	1,5	1,5
Index des Reibkoeffizienten auf Eis	104	115	112	108
Abriebfestigkeit	100	101	101	100

Tabelle 1-2-II

	Ausführungsbeispiele
	5	6	7	8
Naturkautschuk	50	50	50	50
Butadienkautschuk	50	50	50	50
Ruß	35	35	35	35
Siliciumdioxid	25	25	25	25
Silan-Haftverbesserer	2	2	2	2
Zinkoxid	4	4	4	4
Stearinsäure	2	2	2	2
Alterungsverzögerungsmittel	2	2	2	2
Wachs	2	2	2	2
Prozessöl	19	18	16	18
EPM-Masterbatch 1	-	-	-	10
EPM-Masterbatch 2	6,5	13	26	-
EPM	-	-	-	-
Organisches Peroxid 1	-	-	-	-
Esterweichmacher	-	-	-	1,9
Schwefel	1,5	1,5	1,5	1,5
Vulkanisierungsbeschleuniger	1,5	1,5	1,5	1,5
Index des Reibkoeffizienten auf Eis	107	121	117	115
Abriebfestigkeit	100	101	101	100

Die Bestandteile in Tabelle 1 lauten wie folgt.

• Naturkautschuk: RSS #3
• Butadienkautschuk: Nipol BR 1220 (hergestellt durch Zeon Corporation)
• Ruß: SEAST 6 (hergestellt durch Tokai Carbon Co., Ltd.)
• Siliciumdioxid: Nipsil AQ (hergestellt durch Japan Silica Industry Co., Ltd.)
• Silan-Haftverbesserer: Si69 (hergestellt durch Degussa AG)
• Zinkoxid: Zinkoxid Nr. 3 (hergestellt durch Seido Chemical Industry Ltd.)
• Stearinsäure: Stearinsäurekügelchen (hergestellt durch Nippon Oil & Fats Co., Ltd.)
• Alterungsverzögerer: N-Phenyl-N'-(1,3-dimethylbutyl)-p-phenylendiamin (Santoflex 6PPD, hergestellt durch Flexsys)
• Wachs: Paraffinwachs (hergestellt durch Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.)
• Prozessöl: Extrakt Nr. 4 S (hergestellt durch Showa Shell Seikyu K. K.)
• Schwefel: Ölbehandeltes Schwefelpulver „Golden Flower” (hergestellt durch Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd.)
• Vulkanisierungsbeschleuniger: N-Cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamid (NOCCELER CZ-G, hergestellt durch Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.)

• EPM-Masterbatch 1: Hergestellt mit dem oben erwähnten Verfahren
• EPM-Masterbatch 2: Hergestellt mit dem oben erwähnten Verfahren
• EPM: EP11 (hergestellt durch JSR Corporation)
• Organisches Peroxid 1: Perkadox 14–40 (Bis(tert.-butyldioxyisopropyl)benzol-Gehalt: 40 Massenprozent, Temperatur, bei der die Halbwertzeit eine Minute beträgt: 175°C, hergestellt durch Kayaku Akzo Corporation)
• Esterweichmacher: Verbindung, die von Formel (II) dargestellt wird

(Hexamoll DINCH, hergestellt durch BASF)
Auf Basis der in Tabelle 1 gezeigten Ergebnisse war deutlich, dass die Kautschukzusammensetzung des Vergleichsbeispiels 2, der eine geringe Menge des Masterbatches zugegeben worden war, das durch Vormischen eines Nicht-Dienkautschuks und eines organischen Peroxids hergestellt wurde, lediglich eine Leistung auf dem gleichen Niveau wie die Kautschukzusammensetzung des Vergleichsbeispiels 1 zeigte und dass die Kautschukzusammensetzung des Vergleichsbeispiels 3, der eine übermäßige Menge des oben erwähnten Masterbatches zugegeben worden war, eine Abriebbeständigkeit und eine Reibkraft auf Eis aufwies, die der der Kautschukzusammensetzung des Vergleichsbeispiels 1 noch weiter unterlegen waren. Es war auch offenkundig, dass die gleichen Ergebnisse wie mit den Vergleichsbeispielen 2 und 3 mit den Vergleichsbeispielen 6 und 7 erhalten wurden, die durch Vormischen des Nicht-Dienkautschuks und des organischen Peroxids zusammen mit einem Esterweichmacher hergestellt worden waren. Darüber hinaus war deutlich, dass die Kautschukzusammensetzung des Vergleichsbeispiels 4, die durch Zugeben eines Nicht-Dienkautschuks allein hergestellt wurde, eine bessere Reibkraft auf Eis, jedoch eine schlechtere Abriebbeständigkeit aufwies, und es war deutlich, dass die Kautschukzusammensetzung des Vergleichsbeispiels 5, die durch separates Zugeben eines Nicht-Dienkautschuks und eines organischen Peroxids hergestellt wurde, eine schlechtere Abriebbeständigkeit und eine schlechtere Reibkraft auf Eis aufwies.
Im Gegensatz dazu war deutlich, dass durch Verwendung einer Kautschukzusammensetzung, der eine spezifische Menge eines Masterbatches zugegeben wurde, das durch Vormischen eines Nicht-Dienkautschuks und eines organischen Peroxids mit einem Dienkautschuk hergestellt wurde, es möglich war, einen Reifen zu produzieren, der im Vergleich zu der Kautschukzusammensetzung des Vergleichsbeispiels 1 (Ausführungsbeispiele 1 bis 4 und 8) die Abriebbeständigkeit bewahrte und eine hervorragende Reibkraft auf Eis aufwies. Analog dazu war deutlich, dass durch Verwendung einer Kautschukzusammensetzung, der eine spezifische Menge eines Masterbatches zugegeben wurde, das durch Vormischen eines Nicht-Dienkautschuks und eines organischen Peroxids zusammen mit einem Esterweichmacher hergestellt wurde, es möglich war, einen Reifen zu produzieren, der die Abriebbeständigkeit bewahrte und eine hervorragende Reibkraft auf Eis aufwies. Diese Kautschukzusammensetzung war äußerst nützlich, da die Reibkraft auf Eis sogar im Vergleich zu der der Ausführungsbeispiele 1 bis 3, denen die gleiche Menge an Nicht-Dienkautschuk zugegeben worden waren, und des Ausführungsbeispiels 8, dem Esterweichmacher separat zugegeben worden war, überlegen war.
Bezugszeichenliste

1: Wulstabschnitt
2: Seitenwandabschnitt
3: Laufflächenabschnitt, der aus einer Kautschukzusammensetzung für einen Reifen der vorliegenden Erfindung gebildet wurde
4: Karkassenschicht
5: Reifenwulstkern
6: Wulstfüller
7: Gürtelschicht
8: Radkranzpolster

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 4-170449 A [0003]
JP 11-323024 A [0003]
JP 2000-169628 A [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

JIS K6300 [0010]
JIS K6300 [0010]
JIS K6300 [0010]
ASTM D3418-82 [0011]
JIS K6217-2 [0013]

Claims

Kautschukzusammensetzung, aufweisend: einen Dienkautschuk, einen Ruß und/oder einen weißen Füllstoff und ein Masterbatch, das durch Vormischen eines Nicht-Dienkautschuks und eines organischen Peroxids hergestellt wurde, wobei ein Gesamtgehalt des Rußes und des weißen Füllstoffs 20 bis 70 Massenteile pro 100 Massenteile des Dienkautschuks ausmacht und ein Gehalt des Nicht-Dienkautschuks in dem Masterbatch 3 bis 30 Massenteile pro 100 Massenteile des Dienkautschuks ausmacht.
Kautschukzusammensetzung gemäß Anspruch 1, die weiterhin einen Esterweichmacher umfasst.
Kautschukzusammensetzung gemäß Anspruch 2, wobei das Masterbatch ein Masterbatch ist, das durch Vormischen des Nicht-Dienkautschuks, des organischen Peroxids und des Esterweichmachers hergestellt wurde.
Kautschukzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine durchschnittliche Glasübergangstemperatur des Dienkautschuks –50°C oder weniger beträgt.
Kautschukzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei eine durchschnittliche Glasübergangstemperatur des Esterweichmachers –50°C oder weniger beträgt.
Kautschukzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der Esterweichmacher eine gesättigte cyclische Struktur aufweist, die von der folgenden Formel (I) dargestellt wird:
wobei R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom oder eine organische Gruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffen sind.
Kautschukzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Gehalt des organischen Peroxids 0,1 bis 10 Massenteile pro 100 Massenteile des Nicht-Dienkautschuks ausmacht.
Kautschukzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei ein Gehalt des Esterweichmachers 10 bis 100 Massenteile pro 100 Massenteile des Nicht-Dienkautschuks ausmacht.
Kautschukzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine Temperatur, bei der die Halbwertzeit des organischen Peroxids eine Minute beträgt, 120°C oder höher ist.
Luftreifen mit einem Laufflächenabschnitt, der unter Verwendung der in einem der Ansprüche 1 bis 9 beschriebenen Kautschukzusammensetzung gebildet wird.