DE112015002585B4

DE112015002585B4 - Kautschukzusammensetzung, Verfahren zu deren Herstellung und pneumatischer Reifen

Info

Publication number: DE112015002585B4
Application number: DE112015002585.5T
Authority: DE
Inventors: Kenji Nomura; Makoto Tanaka
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2014-08-04
Filing date: 2015-03-17
Publication date: 2020-10-29
Anticipated expiration: 2035-03-18
Also published as: JP6370631B2; JP2016035030A; US20170137582A1; CN106574058A; WO2016021089A1; CN106574058B; DE112015002585T5; MY180296A

Abstract

Kautschukzusammensetzung, welche durch ein Trockenmischen einer nassen Muttermischung, die einen Dien-Kautschuk und einen Ruß A mit einer für Stickstoffadsorption spezifischen Oberfläche (N2SA) von 75 bis 95 m2/g enthält, mit einem Ruß B mit einer für Stickstoffadsorption spezifischen Oberfläche (N2SA), die kleiner als diejenige des Rußes A ist, erhalten worden ist, wobei das Verhältnis des Rußes B zu dem gesamten Ruß in der Kautschukzusammensetzung 15 bis 48 Massenprozent beträgt.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kautschukzusammensetzung, auf ein Verfahren zu deren Herstellung und auf einen pneumatischen Reifen mit der Kautschukzusammensetzung.
Stand der Technik
Die Verwendung einer nassen Muttermischung ist als ein Verfahren zur Verbesserung der Dispergierbarkeit von Ruß bei einer Kautschukkomponente wie zum Beispiel einem Dien-Kautschuk bekannt (siehe die Patentdokumente 1 bis 4). Die nasse Muttermischung wird durch ein Mischen einer Aufschlämmungslösung erhalten, die durch ein Dispergieren des Rußes in einem Dispersionsmedium wie zum Beispiel Wasser mit einer Kautschuklatexlösung erhalten worden ist, gefolgt von einem Koagulieren und einem Trocknen. Bei einer Kautschukzusammensetzung, welche die nasse Muttermischung verwendet, ist die Dispergierbarkeit von dem Ruß verbessert, und als ein Ergebnis kann eine Wärmeentwicklung der Kautschukzusammensetzung unterdrückt werden, das heißt, dass das Leistungsvermögen einer geringen Wärmeentwicklung verbessert werden kann.
Die JP H06-287356 A offenbart eine Kautschukzusammensetzung, die durch ein Kneten eines Materials erhalten wird, das eine Styrol/Butadien/Ruß-Vormischung im Nassverfahren enthält, das durch ein Dispergieren von mindestens 40 Gewichtsprozent Ruß (mit einer Jodadsorption von 100 mg/g oder mehr) bezogen auf den gesamten Ruß, der in der Kautschukzusammensetzung enthalten ist, in einem Kautschuklatex erhalten wird, der eine Styrol/Butadien-Kautschuk-Komponente mit einem kombinierten Styrolanteil von 25 bis 45 Gewichtsprozent und einer Mooney-Viskosität (ML₁₊₄, 100 °C) von 55 oder mehr und eine Vormischung enthält, die durch ein vorheriges Kneten von mindestens 10 Gewichtsprozent Ruß bezogen auf den gesamten Ruß, der in der Kautschukzusammensetzung enthalten ist, mit einem Naturkautschuk hergestellt wird.
Die JP 2006-169483 A offenbart eine Kautschukzusammensetzung, die durch ein Trockenmischen von einer Naturkautschuk-Vormischung, die durch ein Mischen eines Naturkautschuklatex mit einer Aufschlämmungslösung hergestellt wird, die durch ein vorläufiges Dispergieren von Ruß, Siliziumdioxid oder einem anorganischen Füllstoff in Wasser hergestellt wird, von einem synthetischen Dienkautschuk, bei dem das Gewichtsverhältnis der Kautschukkomponente in der Naturkautschuk-Vormischung zum synthetischen Dienkautschuk 85 bis 50 zu 15 bis 50 beträgt, und von 5 bis 40 Gewichtsprozent Ruß, der eine stickstoffadsorptionsspezifische Oberfläche von 70 bis 160 m²/g, eine 24M4DBP-Absorption von nicht weniger als 110 ml / 100 g aufweist und eine DBP-Absorption-24M4DBP-Absorption von über 35 ml / 100 g aufweist, bereitgestellt wird.
Die WO 2011/145586 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer feuchten Vormischung, die eine Kautschukkomponente und einen Füllstoff enthält. Das Verfahren umfasst einen ersten Schritt zum Mischen und Koagulieren einer Kautschuklösung, die die Kautschuk-komponente und den Füllstoff enthält, einen zweiten Schritt zum Herausnehmen eines in dem ersten Schritt gebildeten koagulierten Produkts, einen dritten Schritt zum Hinzufügen eines zusätzlichen Teils des Füllstoffs zu dem in dem zweiten Schritt herausgenommenen koagulierten Produkt, und einen vierten Schritt zum Trocknen einer Mischung, die das in dem zweiten Schritt herausgenommene koagulierte Produkt und den in dem dritten Schritt weiter hinzugefügten Füllstoff umfasst, wobei in dem Trocknungsschritt die Mischung des koagulierten Produkts mit dem Füllstoff mittels einer mechanischen Scherkraft gemischt wird, und der Feuchtigkeitsgehalt des in dem zweiten Schritt erhaltenen koagulierten Produkts 20 bis 70 % beträgt.
Dokumente zum Stand der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: JP 2006-225598 A
Patentdokument 2: JP 2007-197622 A
Patentdokument 3: JP 2012-184354 A
Patentdokument 4: WO 2011/145586 A1

Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe, die von der Erfindung zu lösen ist
Eine Kautschukzusammensetzung könnte erforderlich sein, um das Leistungsvermögen einer geringen Wärmeentwicklung zu verbessern und zusätzlich den elektrischen Widerstand zu verringern, das heißt, die Leitfähigkeit zu verbessern. Das Verfahren, um sowohl eine geringe Wärmeentwicklung als auch eine gute Leitfähigkeit mittels einer nassen Muttermischung zu erreichen, ist bisher nicht bekannt gewesen.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine Kautschukzusammensetzung bereit zu stellen, die sowohl das Leistungsvermögen einer geringen Wärmeentwicklung als auch eine gute Leitfähigkeit erreichen kann.
Mittel zur Lösung der Aufgabe
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, dass die Leitfähigkeit dadurch verbessert werden kann, dass der elektrische Widerstand verringert wird, während das Leistungsvermögen einer geringen Wärmeentwicklung einer Kautschukzusammensetzung durch eine spezielle Kombination einer nassen Muttermischung, welche einen Ruß enthält, mit einem Ruß, der bei einem Trockenmischen hinzugefügt wird, erhöht wird.
Eine Kautschukzusammensetzung nach Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung ist eine Kautschukzusammensetzung, die durch ein Trockenmischen einer nassen Muttermischung, welche einen Dien-Kautschuk und einen Ruß A enthält, der eine für eine Stickstoffadsorption spezifischen Oberfläche (N₂SA) von 75 bis 95 m²/g aufweist, mit einem Ruß B erhalten wird, der eine für Stickstoffadsorption spezifischen Oberfläche (N₂SA) aufweist, die kleiner als diejenige des Rußes A ist, und das Verhältnis des Rußes B zu dem gesamten Ruß in der Kautschukzusammensetzung beträgt 15 bis 48 Massenprozent.
Ein pneumatischer Reifen nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist eine Lage eines bedeckenden Kautschuks mit der Kautschukzusammensetzung auf.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Kautschukzusammensetzung nach dem Nebenanspruch 7 der vorliegenden Erfindung weist auf: ein Herstellen einer nassen Muttermischung mittels einer Kautschuklatexlösung, welche einen Dien-Kautschuk und eine Aufschlämmungslösung eines Rußes A enthält, welcher eine für Stickstoffadsorption spezifische Oberfläche (N₂SA) von 75 bis 95 m²/g aufweist, und ein Trockenmischen der erhaltenen nassen Muttermischung mit einem Ruß B, welcher eine für Stickstoffadsorption spezifische Oberfläche (N₂SA) aufweist, die kleiner als diejenige des Rußes A ist, so dass das Verhältnis des Rußes B zu dem gesamten Ruß in der Kautschukzusammensetzung 15 bis 48 Massenprozent beträgt.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Leitfähigkeit durch ein Verringern des elektrischen Widerstands verbessert werden, während das Leistungsvermögen einer geringen Wärmeentwicklung der Kautschukzusammensetzung verbessert wird.
Modus zur Ausführung der Erfindung
Die Elemente bei dem Ausführungsbeispiel zur Durchführung der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend detailliert beschrieben.
Eine Kautschukzusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung wird durch ein Trockenmischen einer nassen Muttermischung WA, welche einen Ruß A mit einer für Stickstoffadsorption spezifischen Oberfläche (N₂SA) von 75 bis 95 m²/g enthält, mit einen Ruß B mit einer spezifischen für Stickstoffadsorption spezifischen Oberfläche (N₂SA) erhalten, die kleiner als diejenige des Rußes A ist. Das Verhältnis des Rußes B zu dem gesamten Ruß in der Kautschukzusammensetzung beträgt 15 bis 48 Massenprozent.
Somit kann ein Ruß, welcher eine große spezifische Oberfläche aufweist, die allgemein als schlecht dispergierbar angesehen wird, wirksam dispergiert werden, indem der Ruß A, welcher eine große spezifische Oberfläche aufweist, in einer nassen Muttermischung gebildet wird. Als ein Ergebnis kann das Leistungsvermögen einer geringen Wärmeentwicklung verbessert werden. Ferner kann der elektrische Widerstand verringert werden, während das Leistungsvermögen einer geringen Wärmeentwicklung durch ein Trockenmischen des Rußes B, welcher eine kleine spezifische Oberfläche in dem Verhältnis einer spezifischen Menge in der nassen Muttermischung WA aufweist, aufrecht erhalten wird. Der Grund dafür wird darin gesehen, dass der Ruß B, welcher die kleine spezifische Oberfläche aufweist (das heißt mit einem großen Teilchendurchmesser) in der nassen Muttermischung WA die Räume zwischen dem Ruß A füllt, wodurch ein stromführender Pfad effizient gebildet werden kann. Daher kann nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Leitfähigkeit verbessert werden, während das Leistungsvermögen einer geringen Wärmeentwicklung der Kautschukzusammensetzung verbessert wird.
Die nasse Muttermischung WA in der Kautschukzusammensetzung nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält einen Dien-Kautschuk und einen Ruß A. Die Beispiele des Dien-Kautschuks beinhalten einen Naturkautschuk (NR), einen Polyisopren-Kautschuk (IR), einen Polybutadien-Kautschuk (BR), einen Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), einen Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR) und einen Chloropren-Kautschuk (CR). Von diesen ist mindestens einer, der aus der Gruppe ausgewählt worden ist, welche einen Naturkautschuk, einen Polybutadien-Kautschuk und einen Styrol-Butadien-Kautschuk umfasst, als der Dien-Kautschuk bevorzugt, und der Naturkautschuk ist besonders bevorzugt.
Ein Ruß, welcher eine für Stickstoffadsorption spezifische Oberfläche 75 bis 95 von m²/g aufweist, wird als der Ruß A verwendet. Wenn die für Stickstoffadsorption spezifische Oberfläche 75 m²/g oder mehr beträgt, kann eine Verschlechterung der Leitfähigkeit unterdrückt werden. Wenn die für Stickstoffadsorption spezifische Oberfläche 95 m²/g oder weniger beträgt, kann eine Verschlechterung des Leistungsvermögens einer geringen Wärmeentwicklung unterdrückt werden. In der vorliegenden Beschreibung wird die für Stickstoffadsorption spezifische Oberfläche gemäß JIS K6217-2 gemessen.
Die in der nassen Muttermischung WA enthaltene Menge des Rußes A kann zum Beispiel 20 bis 100 Massenteile, 20 bis 80 Massenteile und 25 bis 60 Massenteile pro 100 Massenteile des Dien-Kautschuks betragen.
Ein Verfahren zur Herstellung der nassen Muttermischung WA kann das herkömmliche Verfahren verwenden, und es ist nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel wird die nasse Muttermischung WA durch ein Mischen einer Aufschlämmungslösung erhalten, die durch ein Dispergieren des Rußes A in einem Dispersionsmedium mit einer Kautschuklatexlösung, die einen Dien-Kautschuk enthält, erhalten worden ist, gefolgt von einem Koagulieren und einem Trocknen. Ein Ausführungsbeispiel, das verwendet werden kann, ist das in dem japanischen Patent mit der Nummer JP 4738551 B1 beschriebene Verfahren; das heißt das Verfahren des Hinzufügens von mindestens einem Teil einer Kautschuklatexlösung bei dem Dispergieren des Rußes in einem Dispersionsmedium, um eine Aufschlämmungslösung herzustellen, die einen Ruß enthält, bei dem Latexteilchen daran anhaften, und ein anschließendes Mischen der Aufschlämmungslösung mit der verbleibenden Kautschuklatexlösung, gefolgt von einem Koagulieren und einem Trocknen.
Die Kautschuklatexlösung kann Latexlösungen der oben beschriebenen verschiedenen Dien-Kautschuke verwenden und eine Naturkautschuk-Latexlösung ist besonders bevorzugt. Die Naturkautschuk-Latexlösung kann einen konzentrierten Latex, einen frischen Latex, der Feldlatex genannt wird, und dergleichen ohne irgendeinen Unterschied verwenden. Falls es erforderlich ist, kann die Kautschuklatexlösung, in der die Konzentration durch ein Hinzufügen von Wasser eingestellt wurde, verwendet werden. Die Beispiele für eine Latexlösung eines synthetischen Kautschuks beinhalten die Latexlösung eines synthetischen Kautschuks, die durch eine Emulsionspolymerisation von einem Styrol-Butadien-Kautschuk, einem Polybutadien-Kautschuk, einem Nitril-Kautschuk, einem Chloropren-Kautschuk oder dergleichen hergestellt worden ist. Als die Naturkautschuk-Latexlösung, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist, sind ein Naturkautschuk konzentrierter Latex (DRC (trockener Kautschukgehalt) = 60 %), der von der REGITEX hergestellt worden ist, ein NR-Feldlatex (DRC = 31,2 %), der von der Golden Hope hergestellt worden ist, und dergleichen kommerziell erhältlich und können verwendet werden.
Das Dispersionsmedium, in das der Ruß A dispergiert ist, verwendet bevorzugt Wasser, aber es kann z. B. ein Wasser sein, das ein organisches Lösungsmittel enthält. Die Herstellung einer Aufschlämmungslösung und das Mischen einer Aufschlämmungslösung mit einer Latexlösung können einen allgemeinen Dispergierer wie zum Beispiel einen Mischer mit hoher Scherung, einen Homogenisator mit hohem Druck, einen Homogenisator mit Ultraschall oder eine Kolloidmühle verwenden. Ferner kann ein Koagulierungsmittel, das bei dem Koagulieren und dem Trocknen verwendet wird, eine Säure wie zum Beispiel eine Ameisensäure oder eine Schwefelsäure oder ein Salz wie zum Beispiel ein Natriumchlorid verwenden, das im Allgemeinen zur Koagulation einer Kautschuklatexlösung verwendet wird. Ein Verfahren zum Dehydratisieren und zum Trocknen nach der Koagulation kann verschiedene Trocknungsvorrichtungen wie zum Beispiel einen Ofen, einen Vakuumtrockner oder einen Lufttrockner verwenden und das Dehydratisieren und das Trocknen können durchgeführt werden, während mechanische Scherkräfte mit einem Extruder angewendet werden.
Soweit es notwendig ist, kann die nasse Muttermischung WA in der Kautschukindustrie allgemein verwendete Mischungsbestandteile wie zum Beispiel ein oberflächenaktives Mittel, ein Zinkoxid, eine Stearinsäure, ein Alterungsschutzmittel, einen Weichmacher wie zum Beispiel ein Wachs oder ein Öl oder ein Verarbeitungshilfsmittel zusätzlich zu dem Dien-Kautschuk und dem Ruß A enthalten.
Die Kautschukzusammensetzung nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird durch ein Trockenmischen der nassen Muttermischung WA mit dem Ruß B erhalten. Der Ruß B wird nicht in eine nasse Muttermischung geformt und direkt der nassen Muttermischung WA hinzugefügt. Wenn der Ruß B in eine nasse Muttermischung mittels einer Kautschuklatexlösung geformt und der nassen Muttermischung WA hinzugefügt wird, wird der elektrische Widerstand erhöht, und der Verbesserungseffekt der Leitfähigkeit wird nicht erhalten. Der Grund dafür wird darin gesehen, dass in dem Fall, dass der Ruß B in eine nasse Muttermischung geformt worden wird, es schwierig ist, dass der Ruß B als der oben beschriebene Strom führende Pfad bei Vorliegen eines mit dem Ruß B kombinierten Kautschuks zu funktionieren vermag.
Der Ruß B weist eine für Stickstoffadsorption spezifische Oberfläche auf, die kleiner als diejenige des Rußes A ist. Somit kann der elektrische Widerstand verringert werden, während das Leistungsvermögen einer niedrigen Wärmeentwicklung durch das Hinzufügen des Rußes B mit einer für Stickstoffadsorption geringen spezifischen Oberfläche, welcher daher einen großen Teilchendurchmesser aufweist, durch das Trockenmischen beibehalten wird. Die für Stickstoffadsorption spezifische Oberfläche (NB) des Rußes B ist bevorzugt so, dass der Unterschied zu der für Stickstoffadsorption spezifischen Oberfläche (NA) des Rußes A (NA - NB) 20 m²/g oder mehr beträgt. Dies kann den Verbesserungseffekt des Leistungsvermögens einer niedrigen Wärmeentwicklung verbessern. Der Unterschied (NA - NB) beträgt bevorzugt 30 m²/g oder mehr. Die obere Grenze von (NA - NB) ist nicht besonders beschränkt, sie beträgt aber im Allgemeinen 90 m²/g oder weniger. Die für Stickstoffadsorption spezifische Oberfläche des Rußes B kann zum Beispiel 15 bis 80 m²/g betragen, und sie kann 30 bis 60 m²/g betragen.
Die Menge des bei der Kautschukzusammensetzung des vorliegenden Ausführungsbeispiels hinzugefügten Rußes B wird wie folgt eingestellt. Das Verhältnis des Rußes B zu der gesamten Menge an Ruß in der Kautschukzusammensetzung beträgt 15 bis 48 Massenprozent. Wenn das Verhältnis 15 Massenprozent oder mehr beträgt, kann sich der Verbesserungseffekt der Leitfähigkeit durch den Strom führenden Pfad zeigen. Wenn ferner das Verhältnis 48 Massenprozent oder weniger beträgt, wird der Anteil an dem Ruß A, der als die nasse Muttermischung WA hinzugefügt wird, gesichert, und es können sowohl das Leistungsvermögen einer niedrigen Wärmeentwicklung als auch eine gute Leitfähigkeit erzielt werden. Das Verhältnis des Rußes B beträgt bevorzugt 20 bis 45 Massenprozent, und besonders bevorzugt beträgt es 25 bis 40 Massenprozent. Die gesamte Menge des in der Kautschukzusammensetzung enthaltenen Rußes beträgt zum Beispiel bevorzugt 30 bis 150 Massenteile, besonders bevorzugt beträgt sie 30 bis 100 Massenteile, und noch stärker bevorzugt beträgt sie 35 bis 70 Massenteile pro 100 Massenteile Dien-Kautschuk, der eine Kautschukkomponente ist, die in der Kautschukzusammensetzung enthalten ist.
Bei dem Trockenmischen kann ein zusätzlicher Dien-Kautschuk der nassen Muttermischung WA zusammen mit dem Ruß B hinzugefügt werden. Der hinzugefügte Dien-Kautschuk ist nicht besonders beschränkt, und dessen Beispiele beinhalten einen Naturkautschuk (NR), einen Polyisopren-Kautschuk (IR), einen Polybutadien-Kautschuk (BR), einen Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), einen Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR) und einen Chloropren-Kautschuk (CR). Diese können in einer beliebigen Art allein oder als Mischungen von zwei oder mehr Arten verwendet werden. Von diesen ist mindestens eine Art bevorzugt aus der Gruppe ausgewählt, die einen Naturkautschuk, einen Polybutadien-Kautschuk und einen Styrol-Butadien-Kautschuk umfasst. Bei der Kautschukzusammensetzung nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Dien-Kautschuk, der eine Kautschukkomponente ist, bevorzugt ein Dien-Kautschuk, welcher der nassen Muttermischung WA als eine Hauptkomponente, hinzugefügt wird. Die Menge des aus dem nassen Muttermischung stammenden Dien-Kautschuks beträgt bevorzugt 70 Massenteile oder mehr, besonders bevorzugt beträgt sie 80 Massenteile oder mehr pro 100 Massenteile des gesamten Dien-Kautschuks der Kautschukzusammensetzung. Die Menge kann 100 Massenteile betragen.
Verschiedene Additive, die allgemein bei einer Kautschukzusammensetzung verwendet werden, wie zum Beispiel ein anderer Füllstoff wie zum Beispiel ein Siliziumdioxid, ein Weichmacher wie zum Beispiel ein Wachs oder ein Öl, ein Zinkoxid, ein Alterungsschutzmittel, eine Stearinsäure, ein Verarbeitungshilfsmittel, ein aushärtbares Harz und dessen Härtungsmittel, ein Vulkanisierungsmittel und ein Vulkanisierungsbeschleuniger können bei dem Trockenmischen mit Ausnahme der oben beschriebenen Komponenten hinzugefügt werden.
Die Beispiele des Vulkanisierungsmittels beinhalten Schwefelkomponenten wie zum Beispiel einen pulverisierten Schwefel, einen ausgefällten Schwefel, einen kolloidalen Schwefel, einen unlöslichen Schwefel und einen stark dispergierbaren Schwefel. Obwohl sie nicht besonders beschränkt ist, beträgt die Menge des hinzugefügten Vulkanisierungsmittels bevorzugt 0,3 bis 10 Massenteile und besonders bevorzugt beträgt sie 0,5 bis 5 Massenteile pro 100 Massenteile des Dien-Kautschuks. Die Menge des hinzugefügten Vulkanisierungsbeschleunigers beträgt bevorzugt 0,1 bis 7 Massenteile und besonders bevorzugt beträgt sie 0,5 bis 5 Massenteile pro 100 Massenteile des Dien-Kautschuks.
Das Trockenmischen kann mittels einer Mischmaschine (Knetmaschine) durchgeführt werden, die allgemein zum Kneten einer Kautschukzusammensetzung verwendet wird, wie zum Beispiel ein Banbury-Mischer, ein Kneter oder eine Walze. Im Einzelnen dargestellt, kann die Kautschukzusammensetzung nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch ein Hinzufügen von Additiven mit Ausnahme des Vulkanisierungsmittels und des Vulkanisierungsbeschleuniger an die nasse Muttermischung WA zusammen mit dem Ruß B hergestellt werden, gefolgt von einem Kneten in einer ersten Knetstufe (nicht verarbeitender Knetschritt) und dann von einem Hinzufügen des Vulkanisierungsmittels und des Vulkanisierungsbeschleuniger an die oben erhaltene Mischung in einer abschließenden Mischstufe (verarbeitender Knetschritt), gefolgt von einem Kneten.
Die so erhaltene Kautschukzusammensetzung kann bei verschiedenen Kautschukelementen für Reifen, Antivibrationskautschuke, Förderbänder und dergleichen verwendet werden. Die Kautschukzusammensetzung wird bevorzugt für Reifen verwendet, und sie kann bei pneumatischen Reifen für Pkw und bei pneumatischen Reifen für verschiedene Anwendungen und Größen wie zum Beispiel großformatige Reifen für Lastkraftwagen und Busse verwendet werden.
Die Kautschukzusammensetzung weist wie oben beschrieben ein hervorragendes Leistungsvermögen einer niedrigen Wärmeentwicklung und eine gute Leitfähigkeit auf. Daher wird die Kautschukzusammensetzung bevorzugt bei einer Lage eines bedeckenden Kautschuks verwendet, welcher ein verstärkendes Gewebe in einer verstärkenden Schicht einer Karkassenlage und dergleichen bedeckt, und ein pneumatischer Reifen kann nach dem herkömmlichen Verfahren hergestellt werden. Zum Beispiel wird ein pneumatischer Reifen erhalten, indem eine bedeckende Textur hergestellt wird, die eine Gewebe aufweist, das mit der Kautschukzusammensetzung mittels einer Kalandriervorrichtung bedeckt worden ist, indem ein Reifenrohling mit dieser als einer verstärkenden Schicht gebildet wird und der Reifenrohling bei einer Temperatur von zum Beispiel 140 bis 180 °C vulkanisierungsgeformt wird. Somit kann die verstärkende Schicht, wenn die Kautschukzusammensetzung als eine Lage eines bedeckenden Kautschuks verwendet wird, als ein stromführender Pfad des Reifens verwendet werden. Als ein Ergebnis kann die Leitfähigkeit bei dem Reifen bereitgestellt werden, ohne den niedrigen Kraftstoffverbrauch des Reifens zu beeinträchtigen.
Beispiele
Die Beispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend beschrieben, aber die vorliegende Erfindung soll nicht als auf diese Beispiele beschränkt aufgefasst werden.
(Verwendete Rohstoffe)

Ruß N110: „SEAST 9“ (N₂SA: 142 m²/g), der von der Tokai Carbon Co., Ltd. hergestellt worden ist,
Ruß N330: „SEAST 3“ (N₂SA: 79 m²/g), der von der Tokai Carbon Co., Ltd. hergestellt worden ist,
Ruß N339: „SEAST KH“ (N₂SA: 93 m²/g), der von der Tokai Carbon Co., Ltd. hergestellt worden ist,
Ruß N550: „SEAST SO“ (N₂SA: 42 m²/g), der von der Tokai Carbon Co., Ltd. hergestellt worden ist,
Ruß N774: „SEAST S“ (N₂SA: 27 m²/g), der von der Tokai Carbon Co., Ltd. hergestellt worden ist,
Naturkautschuk-Latexlösung: Die Lösung wurde durch ein Hinzufügen von Wasser bei Raumtemperatur zu einer frischen Latexlösung eines Naturkautschuks erhalten, die von der Golden Hope (DRC = 31,2 %) hergestellt worden ist, um eine Kautschukkomponente auf 25 Massenprozent einzustellen,
Koagulierungsmittel: Ameisensäure (erster Grad 85 %, verdünnt auf 10 % Lösung, um den pH-Wert auf 1,2 einzustellen), die von der Nacalai Tesque hergestellt worden ist, Naturkautschuk: RSS #3, der in Thailand hergestellt worden ist,
Styrol-Butadien-Kautschuk: SBR1502, der von der Sumitomo Chemical Co., Ltd. hergestellt worden ist,
Zinkoxid: „ Zinc Flower #1“, der von der Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. hergestellt worden ist,
Stearinsäure: „LUNAC S-20“, der von der Kao Corporation hergestellt worden ist
Öl: „JOMO PROCESS NC1402“, das von der JX Nippon Oil & Sun-Energy Corporation hergestellt worden ist,
Alterungsschutzmittel: „NOCLUC 6C“, das von der Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd. hergestellt worden ist,
Schwefel: „pulverförmiges Schwefel“, der von der Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd. hergestellt worden ist,
Vulkanisierungsbeschleuniger: „NOCCELER NS-P“, der von der Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd. hergestellt worden ist.

(Bewertungsverfahren)
Leistungsvermögen einer niedrigen Wärmeentwicklung: Die Leistungsvermögen einer niedrigen Wärmeentwicklung eines vulkanisierten Kautschuks, der durch ein Vulkanisieren bei 150 °C für 30 Minuten erhalten worden ist, wurde mit dem Verlustfaktor tan δ gemäß JIS K6265 bewertet. Der tan δ wurde unter den Bedingungen: 50 Hz, 80 °C, einer statischen Dehnung von 10 % und einer dynamischen Dehnung von ± 2 % mit einem Rheospektrometer E4000 gemessen, das von UBM hergestellt worden ist, und der Wert wurde mit einem Index versehen. Die Bewertung wurde durch eine Indexbewertung angegeben, wobei der Wert des Vergleichsbeispiels 1 100 war. Die Ergebnisse zeigen, dass der tan δ klein ist, wenn der numerische Wert klein ist und das Leistungsvermögen einer niedrigen Wärmeentwicklung hervorragend ist.
Volumenwiderstand: Der Volumenwiderstand eines vulkanisierten Kautschuks, der durch ein Vulkanisieren bei 150 ° C für 30 Minuten erhalten worden ist, wurde gemäß JIS K6911 gemessen. Die Messbedingungen waren: angelegte Spannung: 1000 V, Lufttemperatur: 25 °C und Feuchtigkeit: 50 %.
(Beispiel 1)
30 Masseteile Ruß N330 wurden einer Naturkautschuk-Latexlösung hinzugefügt, welche einer Feststoffanteil (Kautschukkonzentration) aufwies, der auf 0,5 Massenprozent eingestellt worden ist, und der Ruß wurde mit einem ROBOMIX dispergiert, der von der PRIMIX Corporation (Bedingungen beim ROBOMIX: 9000 U/min, 30 Minuten) hergestellt worden ist. So wurde eine Aufschlämmungslösung hergestellt, die den Ruß mit daran anhaftenden Naturkautschuklatexteilchen enthielt (Schritt I). Die Menge der verwendeten Naturkautschuk-Latexlösung mit 0,5 Massenprozent wurde so eingestellt, dass der Anteil des Rußes an der gesamten Menge an Wasser und Ruß 5 Massenprozent in der in dem Schritt I erhaltenen Aufschlämmungslösung betrug (das gleiche gilt bei den Herstellungsverfahren der nassen Muttermischung bei den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen). Die verbleibende Naturkautschuk-Latexlösung (durch ein Hinzufügen von Wasser so eingestellt, dass der Feststoffanteil (Kautschukkonzentration) 25 Massenprozent beträgt) wurde der in dem Schritt I erzeugten Aufschlämmungslösung hinzugefügt, so dass der gesamte Feststoffanteil (Kautschukkonzentration) der Naturkautschuk-Latexlösung und der in dem Schritt I verwendeten Naturkautschuk-Latexlösung 100 Massenteile betrug. Das erhaltene Gemisch wurde mit einem Haushaltsmischer SM-L56 gemischt, der von der SANYO (Mischungsbedingungen: 11300 U/min, 30 Minuten) hergestellt worden ist. So wurde eine den Ruß enthaltende Naturkautschuk-Latexlösung hergestellt (Schritt II). Eine wässrige Lösung mit 10 Massenprozent Ameisensäure wurde als ein Koagulationsmittel zu der im Schritt II hergestellten und den Ruß enthaltenden Naturkautschuk-Latexlösung hinzugefügt, bis der pH-Wert 4 erreicht worden ist. Nach einer Fest-Flüssig-Trennung mit einem Stanzmetall ϕ3.5P, das von der SUS hergestellt worden ist, wurden ein Dehydratisieren und ein Plastifizieren durchgeführt, bis der Wassergehalt 1,5 % oder weniger betrug, und zwar mittels eines Extrudier-Dehydrators vom Typ Pressformmaschine (V-02, die von der Suehiro EPM Corporation hergestellt worden ist). So wurde eine nasse Muttermischung erhalten. Die nasse Muttermischung enthält 30 Massenteile Ruß pro 100 Massenteile Naturkautschuk, wie in der Rezeptur der nassen Muttermischung in der Tabelle 1 gezeigt ist.
Ein Banbury-Mischer wurde verwendet, und nach der Rezeptur der Kautschukzusammensetzung in der Tabelle 1 wurden 15 Massenteile Ruß N550 zu 130 Massenteilen der nassen Muttermischung hinzugefügt, und zusätzlich wurden die Komponenten außer dem Schwefel und dem Vulkanisierungsbeschleuniger hinzugefügt und mit der nassen Muttermischung (Auslasstemperatur: 160 °C) in einem ersten Schritt (nicht verarbeitender Mischungsschritt) gemischt. Dann wurden der Schwefel und der Vulkanisierungsbeschleuniger in einem zweiten Schritt (abschließender Mischungsschritt) hinzugefügt und mit der erhaltenen Mischung (Auslasstemperatur: 100 °C) gemischt. So wurde die Kautschukzusammensetzung hergestellt.
(Beispiele 2 bis 8 und Vergleichsbeispiele 2 bis 7)
Ein nasse Muttermischung wurde auf die gleichen Weise wie bei dem Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, dass der Ruß und die Naturkautschuk-Latexlösung bei der Herstellung des nassen Muttermischung wie in der Rezeptur der Muttermischung in den Tabellen 1 und 2 gezeigt geändert wurden. Weiterhin wurde nach der Rezeptur der Kautschukzusammensetzung in den Tabellen 1 und 2 eine Kautschukzusammensetzung durch das gleiche Trockenmischen wie bei dem Beispiel 1 hergestellt.
(Vergleichsbeispiele 1 und 9)
Eine Kautschukzusammensetzung wurde durch das gleiche Trockenmischen wie bei dem Beispiel 1 nach der Rezeptur der Kautschukzusammensetzung in der Tabelle 2 hergestellt, ohne dass eine nasse Muttermischung hergestellt wurde.
(Vergleichsbeispiel 8)
Die nasse Muttermischung wurde mit jeweils einem Ruß N330 und einem Ruß N550 hergestellt. Im Einzelnen dargestellt, wurde eine nasse Muttermischung WA-1 auf die gleiche Weise wie bei dem Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, dass die Menge an dem Ruß N330 60 Massenteile pro 100 Massenteile des Feststoffanteils (Kautschukmenge) der Naturkautschuk-Latexlösung betrug, und eine nasse Muttermischung WA-2 wurde auf die gleiche Weise wie bei dem Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, das die Menge an dem Ruß N550 30 Massenteile pro 100 Massenteile des Feststoffanteils (Kautschukmenge) der Naturkautschuk-Latexlösung betrug. Diese nassen Muttermischungen WA-1 und WA-2 wurden durch ein Trockenmischen derart gemischt, dass die gesamte Menge der Kautschukkomponenten 100 Massenanteile (WA-1: 80 Massenteile, WA-2: 65 Massenteile) in einem Massenverhältnis von 1 zu 1 betrug und die Kautschukzusammensetzung wurde nach der Rezeptur der in Tabelle 2 gezeigten Kautschukzusammensetzung hergestellt.
Das Leistungsvermögen einer niedrigen Wärmeentwicklung und der Volumenwiderstand jeder erhaltenen Kautschukzusammensetzung wurden als die Eigenschaften eines vulkanisierten Kautschuks gemessen. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 1 und 2 gezeigt.
Bei dem Vergleichsbeispiel 2, bei dem der Ruß vollständig in einer nassen Muttermischung geformt worden ist, das heißt, dass der Ruß B nicht bei dem Trockenmischen hinzugefügt worden ist, wurde das Leistungsvermögen einer niedrigen Wärmeentwicklung verbessert, aber die Leitfähigkeit war im Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel 1, das als eine Kontrolle dient, verschlechtert. Bei dem Vergleichsbeispiel 3 war die N₂SA von dem Ruß A, der in einer nassen Muttermischung gebildet worden ist, zu groß, und das Leistungsvermögen einer niedrigen Wärmeentwicklung wurde verschlechtert. Andererseits war bei dem Vergleichsbeispiel 4 die N₂SA von dem Ruß A zu klein, und als ein Ergebnis war der elektrische Widerstand zu groß und die Leitfähigkeit wurde verschlechtert. Bei dem Vergleichsbeispiel 5 wurde die gleiche Art des Rußes A, die bei der nassen Muttermischung verwendet worden ist, als der Ruß B verwendet, um trocken gemischt zu werden. Daher wurde, im Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel 1 das Leistungsvermögen einer niedrigen Wärmeentwicklung verbessert, aber es war nicht ausreichend, und der Verbesserungseffekt der Leitfähigkeit wurde nicht erhalten. Bei dem Vergleichsbeispiel 6 war das Verhältnis des durch das Trockenmischen hinzugefügten Rußes B gering, und die Leitfähigkeit war verschlechtert. Bei dem Vergleichsbeispiel 7 war das Verhältnis des durch das Trockenmischen hinzugefügten Rußes B zu groß. Als ein Ergebnis wurde das Leistungsvermögen einer niedrigen Wärmeentwicklung im Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel 1 verbessert, aber der elektrische Widerstand war groß und die Leitfähigkeit war verschlechtert. Bei dem Vergleichsbeispiel 8 wurden zwei Arten von Ruß in der nassen Muttermischung gebildet und trocken gemischt. Als ein Ergebnis war der elektrische Widerstand groß und die Leitfähigkeit war verschlechtert. Bei dem Vergleichsbeispiel 9 wurden ein Ruß mit einer großen spezifischen Oberfläche und ein Ruß mit einer kleinen spezifischen Oberfläche trocken gemischt, ohne dass eine nasse Muttermischung gebildet worden ist. Als ein Ergebnis war die Verbesserung des Leistungsvermögens einer niedrigen Wärmeentwicklung und der Leitfähigkeit im Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel 1 unzureichend. Andererseits wurde bei den Beispielen 1 bis 8 der elektrische Widerstand verringert und die Leitfähigkeit verbessert, während das Leistungsvermögen einer niedrigen Wärmeentwicklung im Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel 1 merklich verbessert wurde.

[Tabelle 1]

			Bsp. 1	Bsp. 2	Bsp. 3	Bsp. 4	Bsp. 5	Bsp. 6	Bsp. 7	Bsp. 8
Rezeptur der nassen Muttermischung (Massenteile)	Naturkautschuk (Feststoffanteil) * 1		100	100	100	100	100	85	100	100
	Ruß A	N110
		N330	30		35	40	25	30	30
		N339		30						30
		N550
Rezeptur der Kautschukzusammensetzung (Massenteile)	nasse Muttermischung		130	130	135	140	125	115	130	130
	Naturkautschuk
	Styrol- Butadien- Kautschuk							15
	Ruß B	N330								15
		N550	15	15	10	10	20	15
		N774							20
	Zinkoxid		3	3	3	3	3	3	3	3
	Stearinsäure		2	2	2	2	2	2	2	2
	Öl		10	10	10	10	10	10	10	10
	Alterungsschutzmittel		2	2	2	2	2	2	2	2
	Schwefel		2	2	2	2	2	2	2	2
	Vulkanisierungsbeschleuniger		1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5
N₂SA des Rußes A (m²/g)			79	93	79	79	79	79	79	93
N₂SA des Rußes B (m²/g)			42	42	42	42	42	42	27	79
Differenz in der N₂SA des Rußes (m²/g)			37	51	37	37	37	37	52	14
Verhältnis des Rußes B (Massenprozent)			33	33	22	20	44	33	40	33
Eigenschaften des vulkanisierten Kautschuks
Leistungsvermögen einer niedrigen Wärmeentwicklung (Index)			72	75	75	80	76	76	74	86
Volumenwiderstand (Ω·cm)			9×10⁶	7×10⁶	1×10⁷	7×10⁶	2×10⁷	1×10⁷	8×10⁶	5×10⁷
(*1) Menge des Feststoffanteils an dem Naturkautschuk, der aus der Kautschuklatexlösung stammt

[Tabelle 2]

			Vgl.-Bsp. 1	Vgl.-Bsp. 2	Vgl.-Bsp. 3	Vgl.-Bsp. 4	Vgl.-Bsp. 5	Vgl.-Bsp. 6	Vgl.-Bsp. 7	Vgl.-Bsp. 8	Vgl.-Bsp. 9
Rezeptur der nassen Muttermischung (Massenteile)	Naturkautschuk (Feststoffanteil) * 1			100	100	100	100	100	100	100
	Ruß A	N110			30
		N330		45			30	42	15	30
		N339
		N550				40				15
Rezeptur der Kautschukzusammensetzung (Massenteile)	nasse Muttermischung			145	130	140	130	142	115	80+65
	Naturkautschuk		100								100
	Styrol- Butadien- Kautschuk
	Ruß B	N330	45				15				30
		N550			15			3	30		15
		N774				15
	Zinkoxid		3	3	3	3	3	3	3	3	3
	Stearinsäure		2	2	2	2	2	2	2	2	2
	Öl		10	10	10	10	10	10	10	10	10
	Alterungsschutzmittel		2	2	2	2	2	2	2	2	2
	Schwefel		2	2	2	2	2	2	2	2	2
	Vulkanisierungsbeschleuniger		1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5
N₂SA des Rußes A (m²/g)			-	79	142	42	79	79	79	79, 42
N₂SA des Rußes B (m²/g)			79	-	42	27	79	42	42	-	79, 42
Differenz in der N₂SA des Rußes (m²/g)			-	-	100	15	0	37	37	-	-
Verhältnis des Rußes B (Massenprozent)			100	0	33	27	33	7	67	0	100
Eigenschaften des vulkanisierten Kautschuks
Leistungsvermögen einer niedrigen Wärmeentwicklung (Index)			100	79	132	78	89	77	86	68	91
Volumenwiderstand (Ω·cm)			8×10⁷	2×10⁹	3×10⁶	9×10⁸	1×10⁸	1×10⁹	1×10⁹	2×10⁹	3×10⁷
(*1) Menge des Feststoffanteils an dem Naturkautschuk, der aus der Kautschuklatexlösung stammt

Claims

Kautschukzusammensetzung, welche durch ein Trockenmischen einer nassen Muttermischung, die einen Dien-Kautschuk und einen Ruß A mit einer für Stickstoffadsorption spezifischen Oberfläche (N₂SA) von 75 bis 95 m²/g enthält, mit einem Ruß B mit einer für Stickstoffadsorption spezifischen Oberfläche (N₂SA), die kleiner als diejenige des Rußes A ist, erhalten worden ist, wobei das Verhältnis des Rußes B zu dem gesamten Ruß in der Kautschukzusammensetzung 15 bis 48 Massenprozent beträgt.
Kautschukzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Unterschied zwischen der für Stickstoffadsorption spezifischen Oberfläche des Rußes A und der für Stickstoffadsorption spezifischen Oberfläche des Rußes B 20 m²/g oder mehr beträgt.
Kautschukzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Unterschied zwischen der für Stickstoffadsorption spezifischen Oberfläche des Rußes A und der für Stickstoffadsorption spezifischen Oberfläche des Rußes B 30 m²/g oder mehr und 90 m²/g oder weniger beträgt.
Kautschukzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Dien-Kautschuk mindestens einer ist, welcher aus der Gruppe ausgewählt worden ist, die einen Naturkautschuk, einen Polybutadien-Kautschuk und einen Styrol-Butadien-Kautschuk umfasst.
Kautschukzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die nasse Muttermischung den Ruß A in einer Menge von 20 bis 100 Massenteilen pro 100 Massenteile des Dien-Kautschuks enthält.
Pneumatischer Reifen, welche eine Lage mit einem bedeckenden Kautschuk aufweist, welcher die Kautschukzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Kautschukzusammensetzung, welches aufweist: ein Herstellen einer nassen Muttermischung mit einer Kautschuklatexlösung, die einen Dien-Kautschuk und eine Aufschlämmungslösung eines Rußes A mit einer für Stickstoffadsorption spezifischen Oberfläche (N₂SA) von 75 bis 95 m²/g enthält, und ein Trockenmischen der erhaltenen nassen Muttermischung mit einem Ruß B mit einer für Stickstoffadsorption spezifischen Oberfläche (N₂SA), die kleiner als diejenige des Rußes A ist, so dass das Verhältnis des Rußes B zu dem gesamten Ruß in der Kautschukzusammensetzung 15 bis 48 Massenprozent beträgt.
Verfahren zur Herstellung einer Kautschukzusammensetzung nach Anspruch 7, wobei der Unterschied zwischen der für Stickstoffadsorption spezifischen Oberfläche des Rußes A und der für Stickstoffadsorption spezifischen Oberfläche des Rußes B 20 m²/g oder mehr beträgt.
Verfahren zur Herstellung einer Kautschukzusammensetzung nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Schritt des Herstellens der nassen Muttermischung aufweist: einen Schritt des Hinzufügens von mindestens einem Teil der Kautschuklatexlösung bei einem Dispergieren des Rußes in einem Dispersionsmedium, um eine Aufschlämmungslösung herzustellen, die den Ruß mit daran anhaftenden Kautschuklatexteilchen enthält, einen Schritt des Mischens der Aufschlämmungslösung mit der verbleibenden Kautschuklatexlösung, um eine den Ruß aufweisenden Kautschuklatexlösung herzustellen, und einen Schritt des Koagulierens und des Trocknens der den Ruß aufweisenden Kautschuklatexlösung.
Verfahren zur Herstellung eines pneumatischen Reifens, welches ein Herstellen einer Kautschukzusammensetzung nach dem Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, ein Herstellen einer bedeckenden Textur, die ein Gewebe aufweist, welches mit der Kautschukzusammensetzung bedeckt ist, ein Formen eines Reifenrohlings mit der bedeckenden Textur als eine verstärkende Schicht und dann ein Vulkanisierungsformen des Reifenrohlings aufweist.