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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reifengummi- bzw. Kautschukzusammensetzung, wobei der geringe Rollwiderstand, die Nasshaftungsleistung und die Abriebbeständigkeit jenseits der Niveaus des Standes der Technik verbessert sind.
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Hintergrund
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In den vergangenen Jahren bestand ein Bedarf nach Kompatibilität von geringem Rollwiderstand und Nasshaftungsleistung bei Luftreifen für PKW. Zudem bestand ein Bedarf nach einer Verbesserung der Abriebbeständigkeit, um die Reifenlebensdauer zu verlängern. Insbesondere wurden Gummi- bzw. Kautschukzusammensetzungen, die sich auf die Abriebbeständigkeit konzentrieren, bei Luftreifen für Freizeitfahrzeuge (recreational vehicles, hierin nachstehend als RVs bezeichnet) verwendet, da solche Reifen von RVs eine hohe Belastung erfahren. In den vergangenen Jahren wurde jedoch durch JATMA ein Kennzeichnungssystem (ein Anzeigeverfahren) eingeführt, und es wurden sowohl eine Kompatibilität von geringem Rollwiderstand und Abriebbeständigkeit auf hohem Niveau als auch Verbesserungen beim geringen Rollwiderstand und der Nasshaftungsleistung von Luftreifen für RVs verlangt.
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Es ist im Stand der Technik bekannt, dass den Gummi- bzw. Kautschukzusammensetzungen, die Laufflächenabschnitte von Luftreifen bilden, Silica beigemischt wird, um das Gleichgewicht zwischen geringem Rollwiderstand und Nasshaftungsleistung zu verbessern. Im Vergleich mit Ruß ist die Verstärkungseigenschaft von Silica in Hinblick auf Gummi gering, es besteht eine Tendenz, dass dessen Abriebbeständigkeit nicht ausreichend ist, und es ist schwierig, den geringen Rollwiderstand und die Nasshaftungsleistung zu verbessern, während das hohe Niveau der Abriebbeständigkeit sichergestellt wird, das in RVs erforderlich ist.
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Zum Beispiel beschreibt Patentdokument 1, dass der Rollwiderstand und die Griffleistung durch eine Gummi- bzw. Kautschukzusammensetzung verbessert werden, in der zwischen 50 und 90 Gew.-% eines Silicas mit einer spezifischen BET-Oberfläche zwischen 50 und 210 m2/g, zwischen 35 und 80 Gewichtsteile eines Füllstoffes, der Ruß enthält, und zwischen 1 und 20 Gewichtsteile eines aromatischen modifizierten Terpenharzes mit 100 Gewichtsteilen einer Gummi- bzw. Kautschukzusammensetzung gemischt werden, die aus 75 bis 95 Gew.-% Naturkautschuk und Styrol-Butadien-Kautschuk und zwischen 5 und 25 Gew.-% eines Butadienkautschuks hergestellt ist, der zwischen 1 und 20 Gew.-% von syndiotaktischem 1,2-Polybutadien enthält. Obwohl bei dieser Gummi- bzw. Kautschukzusammensetzung ein Effekt des Verbesserns des Rollwiderstandes und der Griffleistung festgestellt wird, ist es schwierig, die Abriebbeständigkeit sicherzustellen, die bei Luftreifen für RVs erforderlich ist.
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Stand der Technik
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Patentdokument
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- Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 4788843
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Zusammenfassung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösende Probleme
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Reifengummi- bzw. Reifenkautschukzusammensetzung bereitzustellen, wobei der geringe Rollwiderstand, die Nasshaftungsleistung und die Abriebbeständigkeit über die Niveaus des Standes der Technik hinaus verbessert sind.
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Mittel zum Lösen des Problems
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Um die vorstehend beschriebene Aufgabe zu erreichen, wird eine Gummi- bzw. Kautschukzusammensetzung einer Reifengummi- bzw. Reifenkautschukzusammensetzung bereitgestellt, umfassend: zwischen 30 und 60 Gewichtsteile eines Silicas, zwischen 20 und 50 Gewichtsteile eines Rußes mit einer spezifischen Stickstoffabsorptionsoberfläche zwischen 120 und 150 m2/g und zwischen 50 und 80 Gewichtsteile eines anorganischen Füllstoffs, der das Silica und den Ruß enthält, pro 100 Gewichtsteile eines Dienkautschuks, der zwischen 50 und 80 Gew.-% eines endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks mit einem Vinyleinheitengehalt von 40 Gew.-% oder mehr und zwischen 20 und 50 Gew.-% Butadienkautschuk enthält; wobei eine Ölkomponente in der Kautschukzusammensetzung zwischen 10 und 30 Gewichtsteilen insgesamt beträgt.
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Wirkung der Erfindung
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Da zusätzlich dazu, dass zwischen 50 und 80 Gewichtsteile eines anorganischen Füllstoffs, der zwischen 30 und 60 Gewichtsteile eines Silicas und zwischen 20 und 50 Gewichtsteile eines Rußes des SAF-Grades enthält, mit einem Dienkautschuk gemischt wird, der 50 bis 80 Gew.-% eines endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks mit einem Vinyleinheitengehalt von 40 Gew.-% oder mehr, und zwischen 20 und 50 Gew.-% Butadienkautschuk enthält, der Gesamtölbestandteil in der Kautschukzusammensetzung auf zwischen 10 und 30 Gewichtsteile festgelegt ist, kann die Reifengummi- bzw. Reifenkautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung den geringen Rollwiderstand, die Nasshaftungsleistung und die Abriebbeständigkeit über die Niveaus des Standes der Technik hinaus verbessern, wenn sie als ein Luftreifen für ein RV konfiguriert ist.
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Es wird bevorzugt, dass der Reifengummi- bzw. Reifenkautschukzusammensetzung ferner zwischen 1 und 20 Gewichtsteile eines aromatischen modifizierten Terpenharzes mit einem Erweichungspunkt von 100 °C oder mehr beigemischt werden, und als ein Ergebnis ist es möglich, eine Reifengummi- bzw. Reifenkautschukzusammensetzung mit überlegener Nasshaftungsleistung zu konfigurieren.
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Es ist zu bevorzugen, dass eine Substanz, in der die 24M4DBP-Zahl zwischen 95 und 110 ml/100 g beträgt und das Verhältnis (N2SA/IA) der spezifischen Stickstoffadsorptionsoberfläche (N2SA) und der Iodadsorptionsmenge (IA) zwischen 0,95 und 1,05 liegt, als der Ruß des SAF-Grades verwendet wird, und als ein Ergebnis ist es möglich, eine Reifengummi- bzw. Reifenkautschukzusammensetzung mit überlegener Nasshaftungsleistung und überlegener Abriebbeständigkeit zu konfigurieren.
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Mindestens eine aus einer Aminogruppe, einer Hydroxylgruppe, einer Carboxylgruppe, einer Aldehydgruppe, einer Epoxidgruppe, einer Alkoxysilylgruppe und einer eine Hydroxylgruppe enthaltenden strukturellen Polyorganosiloxangruppe gewählte Gruppe wird vorzugsweise als eine funktionelle Gruppe verwendet, die der endständig modifizierte Styrol-Butadien-Kautschuk enthält.
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Ein Luftreifen, der die Reifengummi- bzw. Reifenkautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung verwendet, kann den geringen Rollwiderstand, die Nasshaftungsleistung und die Abriebbeständigkeit über die Niveaus des Standes der Technik hinaus verbessern.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung(en)
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1 ist eine Teilquerschnittsansicht in einer Reifenmeridianrichtung, die ein Beispiel einer Ausführungsform eines Luftreifens veranschaulicht, bei dem eine Reifengummi- bzw. Reifenkautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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Bester Methode zum Ausführen der Erfindung
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1 ist eine Teilquerschnittsansicht, die ein Beispiel einer Ausführungsform eines Luftreifens veranschaulicht, bei dem eine Reifengummi- bzw. Reifenkautschukzusammensetzung verwendet wird. Der Luftreifen ist aus einem Laufflächenabschnitt 1, einen Seitenwandabschnitt 2 und einen Wulstabschnitt 3 ausgebildet.
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In 1 sind zwei Schichten einer Karkassenschicht 4, die durch Anordnen von verstärkenden Cordfäden, die sich in einer Reifenradialrichtung erstrecken, in einer Reifenumfangsrichtung in einem vorher festgelegten Teilungsabstand und Einbetten dieser verstärkenden Cordfäden in einer Kautschukschicht gebildet wird, sich zwischen dem linken und dem rechten Wulstabschnitt 3 erstreckend angeordnet. Beide Enden der Karkassenschicht 4 sind so hergestellt, dass sie einen Wulstfüller 6 um einen Wulstkern 5, der im Wulstabschnitt 3 eingebettet ist, beidseitig umgeben, und sind in einer Reifenaxialrichtung von der Innenseite zur Außenseite zurückgefaltet. Eine Innenschicht 7 ist von der Karkassenschicht 4 nach innen angeordnet. Zwei Schichten einer Gürtelschicht 8, die durch Anordnen von verstärkenden Cordfäden, die sich schräg zur Reifenumfangsrichtung erstrecken, in einem vorgegebenen Teilungsabstand in der Reifenradialrichtung und durch Einbetten dieser verstärkenden Cordfäden in einer Kautschukschicht gebildet werden, sind auf einer Außenumfangsseite der Karkassenschicht 4 des Laufflächenabschnitts 1 angeordnet. Die verstärkenden Cordfäden der zwei Schichten der Gürtelschicht 8 kreuzen sich interlaminar, so dass die Neigungsrichtungen in Hinblick auf die Reifenumfangsrichtung einander entgegengesetzt sind. Die Gürteldeckschicht 9 ist auf einer Außenumfangsseite der Gürtelschicht 8 angeordnet. Der Laufflächenabschnitt 1 ist aus einer Laufflächengummischicht 10 an einer Außenumfangsseite der Gürteldeckschicht 9 ausgebildet. Die Laufflächengummischicht 10 kann durch die Reifengummi- bzw. Reifenkautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung konfiguriert sein.
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In der Reifengummi- bzw. Reifenkautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält der Kautschukbestandteil Dienkautschuk. Der Dienkautschuk enthält unvermeidlich einen endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuk und einen Butadienkautschuk.
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In der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuk um einen Styrol-Butadien-Kautschuk, bei dem ein einzelnes oder beide Molekülenden mit einer organischen Verbindung mit einer funktionellen Gruppe modifiziert sind. Bei dem Styrol-Butadien-Kautschuk kann es sich entweder um einen lösungspolymerisierten Styrol-Butadien-Kautschuk oder einen emulsionspolymerisierten Styrol-Butadien-Kautschuk handeln. Die organische Verbindung, die eine funktionelle Gruppe enthält, weist vorzugsweise eine Reaktivität mit einer Silanolgruppe auf einer Oberfläche des Silicas auf. Beispiele der funktionellen Gruppe, die mit einer Silanolgruppe reagiert, schließen mindestens eine aus einer Aminogruppe, einer Hydroxylgruppe, einer Alkoxysilylgruppe, einer Aldehydgruppe, einer Carboxylgruppe, einer Iminogruppe, einer Epoxidgruppe, einer Amidgruppe, einer Thiolgruppe, einer Ethergruppe und einer Polyorganosilixangruppe, die eine Hydroxylgruppe enthält, ausgewählte Gruppe ein. Unter diesen Gruppen sind eine Aminogruppe, eine Hydroxylgruppe, eine Carboxylgruppe, eine Aldehydgruppe, eine Epoxidgruppe, eine Alkoxysilylgruppe und eine Polyorganosilixangruppe, die eine Hydroxylgruppe enthält, vorzuziehen.
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Bei dem endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuk, der in der Gummi- bzw. Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung verwendet wird, beträgt der Vinyleinheitengehalt 40 Gew.-% oder mehr und vorzugsweise zwischen 40 und 80 Gew.-%. Indem der Vinyleinheitengehalt auf 40 Gew.-% oder mehr festgelegt wird, ist die Affinität zu Silica hervorragend, und daher ist es möglich, den geringen Rollwiderstand und die Nasshaftungsleistung zu verbessern, und es ist möglich, die Abriebbeständigkeit zu verbessern. In der vorliegenden Erfindung wird der Vinyleinheitengehalt des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks durch Infrarotspektroskopie gemessen (das Hampton-Verfahren).
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Zusätzlich beträgt das durchschnittliche Molekulargewicht (Gewichtsmittel) des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks vorzugsweise 800.000 oder mehr und mehr bevorzugt zwischen 900.000 und 1.500.000. Indem das durchschnittliche Molekulargewicht (Gewichtsmittel) des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks auf 800.000 oder mehr festgelegt wird, ist es möglich, die Abriebbeständigkeit zu verbessern. In der vorliegenden Beschreibung wird das durchschnittliche Molekulargewicht (Gewichtsmittel) des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks durch Gelpermeationschromatographie (GPC) auf der Grundlage eines Polystyrolstandards gemessen.
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Der Gehalt des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks beträgt zwischen 50 und 80 Gew.-% und vorzugsweise zwischen 50 und 70 Gew.-% bezogen auf 100 Gew.-% des Dienkautschuks. Indem der Gehalt des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks auf 50 Gew.-% oder mehr festgelegt wird, ist es möglich, die Nasshaftungsleistung zu verbessern.
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Bei der Reifengummi- bzw. Reifenkautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält der Dienkautschuk unvermeidlich den vorstehend genannten endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuk und einen Butadienkautschuk. Indem ein Butadienkautschuk aufgenommen wird, ist es möglich, den Rollwiderstand zu verringern und die Abriebbeständigkeit zu verbessern. Der Gehalt des Butadienkautschuks beträgt zwischen 20 und 50 Gew.-% und vorzugsweise zwischen 20 und 45 Gew.-% bezogen auf 100 Gew.-% des Dienkautschuks. Indem der Gehalt des Butadienkautschuks auf 20 Gew.-% oder mehr festgelegt wird, ist es möglich, den Rollwiderstand zu verringern und die Abriebbeständigkeit zu verbessern. Indem zudem der Gehalt des Butadienkautschuks auf 50 Gew.-% oder weniger festgelegt wird, ist es möglich, die Nasshaftungsleistung zu verbessern. Der Butadienkautschuk, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist nicht besonders beschränkt, und es ist möglich, einen Butadienkautschuk zu verwenden, der normalerweise bei Reifengummi- bzw. Reifenkautschukzusammensetzungen verwendet wird, jedoch ist insbesondere ein Butadienkautschuk, der ein kristallines syndiotaktisches Polybutadien (UBEPOL VCR, hergestellt durch Ube Industries, Ltd.), einen Butadienkautschuk mit einer Cis-Komponente von 98 % oder mehr, der unter Verwendung eines Kondensators seltener Erden, wie Nd, hergestellt wird, und Ähnliches geeignet.
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In der vorliegenden Erfindung kann der Dienkautschuk andere Dienkautschuke als den endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuk und den Butadienkautschuk enthalten. Er ist geeignet, wenn der Gehalt des anderen Dienkautschuks zwischen 0 und 30 Gew.-% und vorzugsweise zwischen 0 und 20 Gew.-% bezogen auf 100 Gew.-% des Dienkautschuks beträgt. Beispiele der anderen dienbasierten Kautschuke schließen einen Naturkautschuk, einen Isoprenkautschuk, einen unmodifizierten lösungspolymerisierten Styrol-Butadien-Kautschuk, einen anderen endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuk als den vorstehend genannten endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuk, einen Butylkautschuk, einen halogenierten Butylkautschuk, einen Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk einen Nitrilkautschuk, einen modifizierten Naturkautschuk, einen Chloroprenkautschuk oder Ähnliches ein. Unter diesen sind ein Naturkautschuk, ein unmodifizierter Styrol-Butadien-Kautschuk, ein anderer endständig modifizierter Styrol-Butadien-Kautschuk und ein modifizierter Naturkautschuk zu bevorzugen. Zusätzlich bezieht sich der andere endständig modifizierte Styrol-Butadien-Kautschuk auf einen endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuk, bei dem der Vinyleinheitengehalt weniger als 40 Gew.-% beträgt.
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Bei dem vorstehend genannten Dienkautschuk kann es sich um ein ölgestrecktes Produkt handeln, das Öl enthält. Außerdem werden 100 Gew.-% Dienkautschuk als die Summe eines reinen Kautschukgehalts des ölgestreckten Dienkautschuks ohne das Öl (der ölgestreckte Bestandteil) und des Gehalts der anderen Kautschuke definiert, und jeder Dienkautschuk ist innerhalb des vorstehend genannten Gehaltsbereichs festgelegt. Außerdem kann die Reifengummi- bzw. Reifenkautschukzusammensetzung zusätzlich zum gestreckten Ölbestandteil des Dienkautschuks ein nachträglich hinzugegebenes Öl enthalten, das hinzugegeben wird, wenn die Kautschukzusammensetzung vorbereitet wird. Beispiele des nachträglich hinzugegebenen Öls schließen ein Aromaöl, ein Prozessöl, ein Paraffinöl, ein Naphthenöl, ein pflanzliches Öl, ein Öl, in dem aromatische Extrakte aus einem Destillat behandelt wurden (ein TDAE), einen speziellen aromatischen Extrakt aus einem Rückstandsöl (SRAE) oder Ähnliches ein.
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Bei der Reifengummi- bzw. Reifenkautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist der insgesamt enthaltene Ölbestandteil zwischen 10 und 30 Gewichtsteile und vorzugsweise zwischen 10 und 25 Gew.-% pro 100 Gewichtsteile des Dienkautschuks festgelegt. Indem der insgesamt enthaltene Ölbestandteil auf 10 Gewichtsteile oder mehr festgelegt ist, wird selbst dann keine Verschlechterung der Mischbearbeitbarkeit verursacht, wenn ein Ruß des SAF-Grades mit hervorragender Abriebbeständigkeit verwendet wird. Indem der insgesamt enthaltene Ölbestandteil auf 30 Gewichtsteile oder weniger festgelegt wird, ist es möglich, die Abriebbeständigkeit zu verbessern. Zudem bezieht sich der insgesamt enthaltene Ölbestandteil auf die Gesamtmenge an Öl, die im ölgestreckten Dienkautschuk (dem ölgestreckten Bestandteil) enthalten ist, und das nachträglich hinzugefügte Öl.
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In der vorliegenden Erfindung ist es zu bevorzugen, dass ein aromatisches modifiziertes Terpenharz nach Ermessen beigemischt wird. Indem ein aromatisches modifiziertes Terpenharz beigemischt wird, ist es möglich, das Gleichgewicht zwischen einem geringen Rollwiderstand und der Nasshaftungsleistung zu verbessern, und insbesondere ist es möglich, die Nasshaftungsleistung zu verbessern. Als das aromatische modifizierte Terpenharz ist ein aromatisches modifiziertes Terpenharz mit einem Erweichungspunkt von 100 °C oder mehr zu bevorzugen, und zwischen 100 und 130 °C ist mehr bevorzugt. Indem der Erweichungspunkt des aromatischen modifizierten Terpenharzes auf 100 °C oder mehr festgelegt wird, ist es möglich, die Nasshaftungsleistung zu verbessern. Zusätzlich wird der Erweichungspunkt des aromatischen modifizierten Terpenharzes gemäß JIS (japanische Industrienormen) K 6220-1 gemessen.
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Zu Beispielen des aromatischen modifizierten Terpenharzes, das der Reifengummi- bzw. Reifenkautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung beigemischt ist, gehören aromatische modifizierte Terpenharze, die durch Copolymerisieren eines Terpens, wie α-Pinen, β-Pinen, Dipenten, Limonen und Kamphen, mit einer aromatischen Vinylverbindung, wie Styrol, α-Methylstyrol, Vinyltoluol, Phenol oder Inden, erhalten werden. Das aromatische modifizierte Terpenharz kann ein im Handel erhältliches Produkt sein, wie YS Resin TO-125, TO-115, TO-105 oder TR-105, die von Yasuhara Chemical Co., Ltd. hergestellt werden.
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Der Mischungsanteil des aromatischen modifizierten Terpenharzes ist vorzugsweise auf zwischen 1 und 20 Gewichtsteile und mehr bevorzugt auf zwischen 1 und 15 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des Dienkautschuks festgelegt. Indem der Mischungsanteil des aromatischen modifizierten Terpenharzes 1 Gewichtsteil oder mehr festgelegt wird, ist es möglich, das Gleichgewicht zwischen geringem Rollwiderstand und Nasshaftungsleistung zu verbessern. Indem zudem der Mischungsanteil des aromatischen modifizierten Terpenharzes auf 20 Gewichtsteile oder weniger festgelegt wird, ist es möglich, das das hohe Niveau der Abriebbeständigkeit sicherzustellen, das bei Luftreifen für RVs erforderlich ist.
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Ein anorganischer Füllstoff, der Silica und einen Ruß des SAF-Grades enthält, ist der Reifengummi- bzw. Reifenkautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung beigemischt. Indem Silica beigemischt wird, wird der Rollwiderstand verringert, und es ist möglich, die Nasshaftungsleistung zu erhöhen. Indem zudem ein Ruß des SAF-Grades beigemischt wird, ist es möglich, die Abriebbeständigkeit zu verbessern.
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Der Mischungsanteil des Silicas ist auf zwischen 30 und 60 Gewichtsteile und vorzugsweise zwischen 30 und 50 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des Dienkautschuks festgelegt. Indem der Mischungsanteil des Silicas auf 30 Gewichtsteile oder mehr festgelegt wird, ist es möglich, den geringem Rollwiderstand und die Nasshaftungsleistung zu verbessern.
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Indem zudem der Mischungsanteil des Silicas auf 60 Gewichtsteile oder weniger festgelegt wird, ist es möglich, einen günstigen Zustand der Abriebbeständigkeit aufrechtzuerhalten. Zu Arten von Silica, die verwendet werden können, gehören Nassverfahren-Silica, Trockenverfahren-Silica, oberflächenbehandeltes Silica und Ähnliches.
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Die Eigenschaften des Silicas, das verwendet wird, sind nicht besonders beschränkt; die spezifische Stickstoffadsorptionsoberfläche beträgt jedoch vorzugsweise zwischen 100 und 230 m2/g und mehr bevorzugt zwischen 150 und 185 m2/g. Indem die spezifische Stickstoffadsorptionsoberfläche des Silicas auf 100 m2/g oder mehr festgelegt wird, ist es möglich, die Nasshaftungsleistung und die Abriebbeständigkeit sicherzustellen. Indem zudem die spezifische Stickstoffadsorptionsoberfläche des Silicas auf 230 m2/g oder weniger festgelegt wird, ist es möglich, einen günstigen Zustand eines geringen Rollwiderstandes aufrechtzuerhalten. Die spezifische Stickstoffadsorptionsoberfläche des Silicas wird gemäß dem BET-Verfahren von ASTM D 3037-81 bestimmt.
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In der vorliegenden Erfindung wird zusätzlich zu dem Silica ein Ruß des SAF-Grades beigemischt. Bei dem Ruß des SAF-Grades handelt es sich um einen Ruß, bei dem die spezifische Stickstoffadsorptionsoberfläche zwischen 120 und 150 m2/g beträgt. Ein geeigneterer Bereich der spezifischen Stickstoffadsorptionsoberfläche liegt zwischen 135 und 150 m2/g. Indem die spezifische Stickstoffadsorptionsoberfläche des Rußes auf 120 m2/g oder mehr festgelegt wird, ist es möglich, ein hohes Niveau der Abriebbeständigkeit sicherzustellen. Indem zudem die spezifische Stickstoffadsorptionsoberfläche des Rußes auf 150 m2/g oder weniger festgelegt wird, ist es möglich, einen geringen Rollwiderstand beizubehalten. Die spezifische Stickstoffadsorptionsoberfläche des Rußes wird gemäß JIS K6217-2 bestimmt.
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Als der Ruß des SAF-Grades ist die 24M4DBP-Zahl vorzugsweise auf zwischen 95 und 110 ml/100 g festgelegt und mehr bevorzugt auf zwischen 100 und 110 ml/100 g festgelegt. Indem die 24M4DBP-Zahl des Rußes auf 95 ml/100 g oder mehr festgelegt wird, ist es möglich, ein hohes Niveau der Abriebbeständigkeit sicherzustellen. Indem zudem die 24M4DBP-Zahl des Rußes auf 110 ml/100 g oder weniger festgelegt wird, ist es möglich, die Dispergierbarkeit des Rußes günstig zu gestalten, und daher ist es möglich, ein hohes Niveau der Abriebbeständigkeit sicherzustellen. Die 24M4DBP-Zahl des Rußes wird gemäß JIS K6217-4 gemessen.
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Zudem ist ein Verhältnis (N2SA/IA) der spezifischen Stickstoffadsorptionsoberfläche (N2SA) und der Iodadsorptionsmenge (IA) des vorstehend genannten Rußes vorzugsweise auf zwischen 0,95 und 1,05 festgelegt und mehr bevorzugt auf zwischen 1,00 und 1,05 festgelegt. Indem das Verhältnis (N2SA/IA) auf 0,95 oder mehr festgelegt wird, ist es möglich, einen geringen Rollwiderstand beizubehalten. Indem zudem das Verhältnis (N2SA/IA) auf 1,05 oder weniger festgelegt wird, ist es möglich, die Dispergierbarkeit des Rußes günstig zu gestalten, und daher ist es möglich, ein hohes Niveau der Abriebbeständigkeit sicherzustellen Die Iodadsorptionsmenge (IA) des Rußes wird gemäß JIS K6217-1 gemessen.
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Der Mischungsanteil des Rußes des SAF-Grades ist auf zwischen 20 und 50 Gewichtsteile und vorzugsweise auf zwischen 25 und 40 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des Dienkautschuks festgelegt. Indem der Mischungsanteil des Rußes auf 20 Gewichtsteile oder mehr festgelegt wird, ist es möglich, die Abriebbeständigkeit zu verbessern. Indem zudem der Mischungsanteil des Rußes auf 50 Gewichtsteile oder weniger festgelegt wird, ist es möglich, die geringe Rollwiderstandsleistung zu verbessern.
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Der gesamte anorganische Füllstoff, der das Silica, den Ruß und Ähnliches enthält, liegt vorzugsweise zwischen 50 und 80 Gewichtsteilen und mehr bevorzugt zwischen 50 und 70 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile des Dien-Kautschuks. Indem der gesamte anorganische Füllstoff auf 50 Gewichtsteile oder mehr festgelegt wird, ist es möglich, die Nasshaftungsleistung zu verbessern. Indem zudem der gesamte anorganische Füllstoff auf 80 Gewichtsteile oder weniger festgelegt wird, ist es möglich, die geringe Rollwiderstandleistung zu verbessern.
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Zusätzlich wird hinsichtlich eines Verhältnisses (Silica/Ruß) ein Gewichtsverhältnis des Silicas und des Rußes vorzugsweise auf zwischen 37,5/62,5 und 75/25 festgelegt, mehr bevorzugt auf zwischen 40/60 und 70/30 festgelegt und noch mehr bevorzugt auf zwischen 50/50 und 60/40 festgelegt. Indem das Verhältnis (Silica/Ruß) auf 37,5/62,5 oder mehr festgelegt wird, ist es möglich, den geringem Rollwiderstand und die Nasshaftungsleistung zu verbessern. Indem zudem das Verhältnis (Silica/Ruß) auf 75/25 oder weniger festgelegt wird, ist es möglich, die Abriebbeständigkeit zu verbessern.
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Die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann zudem weitere andere anorganische Füllstoff als das Silica und den Ruß enthalten. Zu Beispielen anderer organischer Füllstoffe gehören Ton, Talk, Calciumcarbonat, Glimmer, Aluminiumhydroxid und Ähnliches.
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In der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise ein Silan-Haftvermittler mit dem Silica gemischt, und als ein Ergebnis wird die Dispergierbarkeit des Silicas verbessert, und es ist möglich, eine Verstärkungseigenschaft in Hinblick auf den Dienkautschuk weiter zu erhöhen. Der Mischungsanteil des Silan-Haftvermittlers beträgt vorzugsweise zwischen 3 und 15 Gew.-% und mehr bevorzugt zwischen 5 und 12 Gew.-% des Mischungsanteils des Silicas. In Fällen, in denen der Mischungsanteil des Silan-Haftvermittlers weniger als 3 Gew.-% des Silicas beträgt, wird der Effekt des Verbesserns der Silica-Dispergierbarkeit nicht ausreichend erzielt. Wenn zudem der Mischungsanteil des Silan-Haftvermittlers 15 Gew.-% übersteigt, durchlaufen die Silan-Haftvermittler eine Kondensation miteinander, und die gewünschte Wirkung wird nicht erzielt.
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Der Silan-Haftvermittler ist nicht besonders beschränkt, ist jedoch vorzugsweise ein schwefelhaltiger Silan-Haftvermittler. Zu Beispielen davon gehören Bis-(3-Triethoxysilylpropyl)tetrasulfid, Bis(3-Triethoxysilylpropyl)disulfid, 3-Trimethoxysilylpropylbenzothiazoltetrasulfid, γ-Mercaptopropyltriethoxysilan, 3-Octanoylthiopropyltriethoxysilan und Derivate davon und Ähnliche. Zu Derivaten gehört NXT-Z (hergestellt von Momentive Performance Materials Inc.).
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Zusätzlich zu den vorstehend genannten Mischstoffen kann die Reifengummi- bzw. Reifenkautschukzusammensetzung verschiedene Zusatzstoffe enthalten, die in Reifengummi- bzw. Reifenkautschukzusammensetzungen allgemein verwendet werden, wie Vulkanisierungs- oder Vernetzungsmittel, Vulkanisierungsbeschleuniger, Alterungsverzögerer und Verarbeitungshilfsmittel. Diese Zusatzstoffe können mit der Kautschukzusammensetzung gemäß einem bekannten Verfahren geknetet werden und können bei der Vulkanisation oder Vernetzung verwendet werden. Die Mischungsanteile dieser Zusatzstoffe können auf allgemeine Mischungsanteile nach dem Stand der Technik festgelegt werden, solange die Aufgabe der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt wird. Eine solche Kautschukzusammensetzung kann durch Mischen der vorstehend genannten Bestandteile mit einer bekannten Kautschukknetvorrichtung, wie einem Banbury-Mischer, einem Kneter, einer Walze und dergleichen hergestellt werden.
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Die Reifengummi- bzw. Reifenkautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann in Luftreifen und insbesondere in Luftreifen für RVs geeignet verwendet werden. Insbesondere kann die Reifengummi- bzw. Reifenkautschukzusammensetzung einen Reifenlaufflächenabschnitt eines Luftreifens ausbilden Bei einem Luftreifen, der die Gummi- bzw. Kautschukzusammensetzung verwendet, wird eine hervorragende Abriebbeständigkeit des hohen Niveaus erzielt, das in Luftreifen für RVs erforderlich ist, und der Rollwiderstand ist gering, die Kraftstoffverbrauchsleistung ist hervorragend, und die Nasshaftungsleistung ist ebenfalls hervorragend.
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Die vorliegende Erfindung wird unter Verwendung von Beispielen nachstehend weiter beschrieben. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
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Beispiele
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17 Reifengummi- bzw. Reifenkautschukzusammensetzungen (Ausführungsbeispiele 1 bis 8 und Vergleichsbeispiele 1 bis 9) wurden gemäß den in Tabelle 1 und 2 angegebenen Formeln mit den in Tabelle 3 gezeigten Mischstoffen hergestellt, die als übliche Bestandteile festgelegt sind. Mit Ausnahme des Schwefels und der Vulkanisierungsbeschleuniger wurden die Bestandteile in einem abgedichteten Mischer mit 1,8 l für 5 Minuten geknetet. Die Mischungen wurden als Masterbatches stranggepresst, der Schwefel und die Vulkanisierungsbeschleuniger wurden zugegeben, und die Mischungen auf einer offenen Walze geknetet. Da zusätzlich in Tabelle 1 und 2 der Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR 1) und die endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuke (modifizierte SBR 1 bis 3) jeweils 37,5 Gewichtsteile eines Ölstreckungs-Öls enthalten, zeigen die Zeilen der Mischungsanteile zusätzlich zu einem praktischen Mischungsanteil jeweils einen reinen Mischungsanteil von SBR ausschließlich des Ölstreckungs-Öls in Klammern. Zusätzlich wird der gesamte Ölbestandteil (die Ölstreckungs-Öle, die der Styrol-Butadien-Kautschuk und der endständig modifizierte Styrol-Butadien-Kautschuk enthalten, und das Aromaöl) der Gummi- bzw. Kautschukzusammensetzung in der Zeile „Gesamtölbestandteil“ angegeben. Zudem sind die Mengen der in Tabelle 3 angegebenen Anteile von Mischstoffen als Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile der Dienkautschuke beschrieben, die in Tabelle 1 und 2 beschrieben sind (reine Kautschukmengen).
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Vulkanisierte Gummiproben wurden durch Vulkanisieren der erhaltenen 17 Reifenkautschukzusammensetzungen in einer Form mit einer vorher festgelegten Gestaltung für 25 Minuten bei 160 °C unter Verwendung einer Vulkanisierungspresse hergestellt. Anschließend wurden die Nassleistung (tan δ bei 0 °C), der Rollwiderstand (tan δ bei 60 °C) und die Abriebbeständigkeit der Proben unter Verwendung der nachstehend beschriebenen Verfahren bewertet.
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Nassleistung und Rollwiderstand
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Der Wert von tan δ der erhaltenen vulkanisierten Gummiproben wurde mit einem Viskoelastizitätsspektrometer (hergestellt von Toyo Seiki Seisakusho, Ltd.) unter den folgenden Bedingungen gemessen: 10 % Anfangsbeanspruchung, ±2 % Amplitude, 20 Hz Frequenz und Temperaturen von 0 und 60 °C. Die erhaltenen Ergebnisse für tan δ sind in den Zeilen „Nassleistung“ der Tabellen 1 und 2 als Indexwerte auf Grundlage des Wertes des Vergleichsbeispiels 1 gezeigt, der als 100 festgelegt ist. Ein höherer Nassleistungsindex weist auf einen größeren Wert für tan δ (0 °C) und daher eine überlegene Nasshaftungsleistung eines ausgebildeten Reifens hin. Zusätzlich sind die erhaltenen Ergebnisse für tan δ (60 °C) in den Zeilen „Rollwiderstand“ der Tabellen 1 und 2 als Indexwerte auf Grundlage des Kehrwertes des Vergleichsbeispiels 1 gezeigt, der als 100 festgelegt ist. Ein höherer Rollwiderstandsindex weist auf einen niedrigeren Wert für tan δ (60 °C), einen geringeren Wärmeaufbau und daher einen geringeren Rollwiderstand und eine überlegene Kraftstoffverbrauchsleistung eines ausgebildeten Reifens hin.
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Abriebbeständigkeit
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Der Abrieb der erhaltenen vulkanisierten Gummiproben wurde gemäß JIS K6264 unter Verwendung einer Vorrichtung zum Testen auf die Abriebbeständigkeit nach Lambourn (hergestellt von Iwamoto Seisakusho Co. Ltd.) unter den folgenden Bedingungen gemessen: Temperatur = 20 °C, Last = 15 N, Schlupfverhältnis = 50 %, Zeit = 10 Minuten. Die erhaltenen Ergebnisse sind in den Zeilen „Abriebbeständigkeit“ der Tabellen 1 und 2 als Indexwerte auf Grundlage des Kehrwertes des Vergleichsbeispiels 1 gezeigt, der als 100 festgelegt ist. Ein höherer Abriebbeständigkeitsindex weist auf eine überlegene Abriebbeständigkeit hin. Tabelle 1
Tabelle 2-I
| Ausführungsbeispiel 3 | Ausführungsbeispiel 4 | Vergleichsbeispiel 7 | Ausführungsbeispiel 5 | Ausführungsbeispiel 6 |
BK | Gewichtsteile | 25 | 25 | 10 | 45 | 20 |
Modifizierter SBR 1 | Gewichtsteile | | 82,5(60) | 103(75) | 68,8(50) | 96,3(70) |
Modifizierter SBR 2 | Gewichtsteile | 60 | | | | |
NK | Gewichtsteile | 15 | 15 | 15 | 10 | 10 |
Silica | Gewichtsteile | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 |
Ruß 2 | Gewichtsteile | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 |
Haftvermittler | Gewichtsteile | 3,2 | 3,2 | 3,2 | 3,2 | 3,2 |
Modifiziertes Terpenharz 1 | Gewichtsteile | 2,0 | | 2,0 | 2,0 | 2,0 |
Modifiziertes Terpenharz 2 | Gewichtsteile | | 2,0 | | | |
Aromaöl | Gewichtsteile | 23,5 | 1,0 | 1,0 | 4,7 | 0,0 |
Gesamtölbestandteil | Gewichtsteile | 23,5 | 23,5 | 29,0 | 23,5 | 26,3 |
Nassleistung | Indexwert | 110 | 105 | 115 | 105 | 113 |
Rollwiderstand | Indexwert | 110 | 108 | 95 | 110 | 103 |
Abriebbeständigkeit | Indexwert | 110 | 110 | 95 | 113 | 103 |
Tabelle 2-II
| Vergleichsbeispiel 8 | Vergleichsbeispiel 9 | Ausführungsbeispiel 7 | Ausführungsbeispiel 8 |
BK | Gewichtsteile | 60 | 25 | 40 | 40 |
Modifizierter SBR 1 | Gewichtsteile | 34(25) | 82,5(60) | 82,5(60) | 82,5(60) |
Modifizierter SBR 2 | Gewichtsteile | | | | |
NK | Gewichtsteile | 15 | 15 | 0 | 0 |
Silica | Gewichtsteile | 40 | 40 | 40 | 40 |
Ruß 2 | Gewichtsteile | 30 | 30 | 30 | 30 |
Haftvermittler | Gewichtsteile | 3,2 | 3,2 | 3,2 | 3,2 |
Modifiziertes Terpenharz 1 | Gewichtsteile | 2,0 | 2,0 | 15,0 | 20,0 |
Modifiziertes Terpenharz 2 | Gewichtsteile | | | | |
Aromaöl | Gewichtsteile | 1,0 | 10,0 | | |
Gesamtölbestandteil | Gewichtsteile | 10,0 | 33,5 | 22,5 | 22,5 |
Nassleistung | Indexwert | 80 | 110 | 113 | 115 |
Rollwiderstand | Indexwert | 120 | 95 | 105 | 101 |
Abriebbeständigkeit | Indexwert | 115 | 95 | 105 | 101 |
-
Die in den Tabellen 1 bis 3 angegebenen verwendeten Rohstofftypen sind nachstehend beschrieben.
- • BK: Butadienkautschuk; Nipol BR1220, hergestellt von Zeon Corporation
- • SBR 1: Unmodifizierter lösungspolymerisierter Styrol-Butadien-Kautschuk; NIPOL 1723 hergestellt von Zeon Corporation; Vinyleinheitengehalt 15 Gew.-%; durchschnittliches Molekulargewicht (Gewichtsmittel): 600.000; ölgestrecktes Produkt enthält 37,5 Gewichtsteile Öl bezogen auf 100 Gewichtsteile des Kautschukbestandteils
- • Modifizierter SBR 1: Endständig modifizierter Styrol-Butadien-Kautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk mit einer Hydroxylgruppe an einem Molekülende; Tufden E581, hergestellt von Asahi Kasei Chemicals Corporation; Vinyleinheitengehalt: 43 Gew.-%; durchschnittliches Molekulargewicht (Gewichtsmittel): 1.200.000; ölgestrecktes Produkt enthält 37,5 Gewichtsteile Öl bezogen auf 100 Gewichtsteile des Kautschukbestandteils
- • Modifizierter SBR 2: Endständig modifizierter Styrol-Butadien-Kautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk mit einer Aminogruppe an einem Molekülende; T5560, hergestellt von JSR; Vinyleinheitengehalt: 61 Gew.-%; durchschnittliches Molekulargewicht (Gewichtsmittel): 950.000; nicht ölgestrecktes Produkt
- • NK: Naturkautschuk, SIR-20
- • Silica: Zeosil 1165MP, hergestellt von Rhodia; spezifische Stickstoffadsorptionsoberfläche: 160 m2/g.
- • Ruß 1: Sho Black N234, hergestellt von Cabot Japan K.K.; spezifische Stickstoffadsorptionsoberfläche: 118 m2/g; 24M4DBP: 100 ml/100 g; Verhältnis (N2SA/IA): 0,97
- • Ruß 2: Sho Black N134, hergestellt von Tokai Carbon Co., Ltd.; spezifische Stickstoffadsorptionsoberfläche: 140 m2/g; 24M4DBP: 107 ml/100 g; Verhältnis (N2SA/IA): 1,00
- • Ruß 3: Sho Black S118, hergestellt von Cabot Japan K.K.; spezifische Stickstoffadsorptionsoberfläche: 140 m2/g; 24M4DBP: 106 ml/100 g; Verhältnis (N2SA/IA): 1,04
- • Ruß 4: Seast 9M, hergestellt von Tokai Carbon Co., Ltd.; spezifische Stickstoffadsorptionsoberfläche: 155 m2/g; 24M4DBP: 103 ml/100 g; Verhältnis (N2SA/IA): 0,98
- • Haftververmittler: schwefelhaltiger Silan-Haftvermittler; Si69, hergestellt von Evonik Degussa
- • Modifiziertes Terpenharz 1: aromatisches modifiziertes Terpenharz; YS Resin TO-125, hergestellt von Yasuhara Chemical Co., Ltd.; Erweichungspunkt: 125 °C
- • Modifiziertes Terpenharz 2: aromatisches modifiziertes Terpenharz; YS Resin TO-105, hergestellt von Yasuhara Chemical Co., Ltd.; Erweichungspunkt: 105 °C
- • Aromaöl: Extract 4S, hergestellt von Showa Shell Sekiyu K.K.
Tabelle 3 Gemeinsame Bestandteile der Kautschukzusammensetzungen |
Zinkoxid | 3,0 Gewichtsteile |
Stearinsäure | 2,0 Gewichtsteile |
Alterungsverzögerer | 3,0 Gewichtsteile |
Schwefel | 2,2 Gewichtsteile |
Vulkanisierungsbeschleuniger 1 | 2,3 Gewichtsteile |
Vulkanisierungsbeschleuniger 2 | 1,0 Gewichtsteile |
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Die Arten von Rohstoffen, die wie in Tabelle 3 angegeben verwendet wurden, sind nachstehend gezeigt.
- • Zinkoxid: Zinkoxid III, hergestellt von Seido Chemical Industry Co., Ltd.
- • Stearinsäure: industrielle Stearinsäure N, hergestellt von Chiba Fatty Acid
- • Alterungsverzögerer: Ozonon 6C, hergestellt von Seiko Chemical Co., Ltd.
- • Schwefel: ölbehandeltes Schwefelpulver „Golden Flower“, hergestellt von Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd.
- • Vulkanisierungsbeschleuniger 1: Noccelar CZ-G, hergestellt von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.
- • Vulkanisierungsbeschleuniger 2: PERKACIT DPG, hergestellt von Flexsys
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Wie anhand der Tabellen 1 und 2 klar ist, wurde bestätigt, dass die Reifengummi- bzw. Reifenkautschukzusammensetzungen der Ausführungsbeispiele 1 bis 8 die Nasshaftungsleistung (tan δ bei 0 °C), den geringen Rollwiderstand (tan δ bei 60 °C) und die Abriebbeständigkeit aufrechterhielten oder verbesserten.
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Der Rollwiderstand der Gummi- bzw. Kautschukzusammensetzung des Vergleichsbeispiels 2 verschlechtert sich als ein Ergebnis dessen, dass der unmodifizierte SBR 1 anstatt des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks von Ausführungsbeispiel 1 (modifizierter SBR 1) beigemischt wurde.
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Die Abriebbeständigkeit der Gummi- bzw. Kautschukzusammensetzung von Vergleichsbeispiel 3 wird nicht verbessert, da die spezifische Stickstoffadsorptionsoberfläche von Ruß 1 weniger als 120 m2/g beträgt.
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Die Abriebbeständigkeit der Gummi- bzw. Kautschukzusammensetzung von Vergleichsbeispiel 4 verschlechtert sich, da die spezifische Stickstoffadsorptionsoberfläche von Ruß 4 einen Wert von 150 m2/g übersteigt.
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Die Nassleistung und der Rollwiderstand der Gummi- bzw. Kautschukzusammensetzung von Vergleichsbeispiel 5 verschlechtern sich, da die Mischungsmenge von Silica weniger als 30 Gewichtsteile beträgt und die Mischungsmenge des Rußes 50 Gewichtsteile überschreitet.
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Die Abriebbeständigkeit der Gummi- bzw. Kautschukzusammensetzung von Vergleichsbeispiel 6 verschlechtert sich, da die Mischungsmenge des Rußes weniger als 20 Gewichtsteile beträgt.
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Der Rollwiderstand und die Abriebbeständigkeit der Gummi- bzw. Kautschukzusammensetzung von Vergleichsbeispiel 7 sind unterlegen, da der Gehalt des Butadienkautschuks weniger als 20 Gew.-% beträgt.
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Die Nassleistung der Gummi- bzw. Kautschukzusammensetzung von Vergleichsbeispiel 8 verschlechtert sich, da der Gehalt des Butadienkautschuks 50 Gew.-% überschreitet und der Gehalt des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks weniger als 50 Gew.-% beträgt.
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Der Rollwiderstand und die Abriebbeständigkeit der Gummi- bzw. Kautschukzusammensetzung von Vergleichsbeispiel 9 sind unterlegen, da der gesamte Ölbestandteil in der Gummi- bzw. Kautschukzusammensetzung 30 Gew.-% übersteigt.