DE112015002657T5

DE112015002657T5 - Kautschukzusammensetzung für Reifenlauffläche

Info

Publication number: DE112015002657T5
Application number: DE112015002657.6T
Authority: DE
Inventors: Miyuki Nakajima
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2014-06-04
Filing date: 2015-06-03
Publication date: 2017-02-16
Anticipated expiration: 2035-06-04
Also published as: US10442917B2; DE112015002657B4; WO2015186755A1; CN106459518A; JP5835409B2; KR20160125520A; US20170137615A1; CN106459518B; US20190390043A1; KR101772947B1; US11041066B2; JP2015229701A

Abstract

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche bereitzustellen, die die Ausgewogenheit zwischen der Leistung auf Schnee und der Nassleistung und der Abriebbeständigkeit auf das oder über das Niveau nach dem Stand der Technik hinaus verbessert. Diese Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche ist eine Kautschukzusammensetzung, enthaltend von 66 bis 110 Gewichtsteile eines Füllstoffs, der nicht weniger als 50 Gew.-% eines Silicas pro 100 Gewichtsteile eines Dien-Kautschuks enthält, der nicht weniger als 40 Gew.-% eines endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks enthält, von 8 bis 35 Gew.-% eines Naturkautschuks und von 15 bis 40 Gew.-% eines Butadien-Kautschuks; wobei der endständig modifizierte Styrol-Butadien-Kautschuk eine endständige funktionelle Gruppe aufweist, die von einer Verbindung abgeleitet ist, die mit Silanolgruppen reagiert; wobei ein Styroleinheit-Gehalt davon von 38 bis 48 Gew.-% beträgt; wobei ein Verstreckungsölgehalt davon weniger als 30 Gew.-% beträgt; wobei ein Verhältnis (BK/NK) einer compoundierten Menge von Butadien-Kautschuk (BK) zu Naturkautschuk (NK) größer als 1,0 und nicht größer als 2,5 ist; und wobei eine Versprödungstemperatur der Kautschukzusammensetzung nicht höher als –45 °C ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche, die Nassleistung, Abriebbeständigkeit und Leistung auf Schnee verbessert.
Stand der Technik
Ganzjahresluftreifen für Personenkraftwagen müssen eine hervorragende Leistung auf Schnee beim Laufen auf einer schneebedeckten Straßenoberfläche wie auch eine hervorragende Nassleistung oder Abriebbeständigkeit beim Laufen auf einer nicht schneebedeckten Straßenoberfläche (nasse Straßenoberfläche oder trockene Straßenoberfläche) aufweisen.
Zur Verbesserung der Nassleistung wird typischerweise Silica in eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen gemischt. Jedoch ist die Verstärkungsleistung im Vergleich zu Ruß gering, wenn es einem Dien-Kautschuk beigemischt wird, was zu dem Problem von reduzierter Abriebbeständigkeit führt. Zusätzlich entstehen, wenn der Mischanteil an Silica erhöht wird oder die Partikelgröße davon zum Erhöhen der Nassleistung verfeinert wird, Probleme dergestalt, dass die Dispergierbarkeit des Silicas abnimmt und sich die Abriebbeständigkeit weiter verringert, oder die Flexibilität der Kautschukzusammensetzung verlorengeht und die Leistung auf Schnee verringert wird.
Zur Lösung dieses Problems schlagen die Patentdokumente 1 und 2 vor, die Dispergierbarkeit von Silica in einer Kautschukzusammensetzung zu verstärken, in der Silica in einem endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuk mit Enden, die mit einem Polyorganosiloxan oder dergleichen modifiziert sind, compoundiert wird. Jedoch liegt das erforderliche Niveau, von dem vermutet wird, dass es die Nassleistung und die Leistung auf Schnee verstärkt, noch höher, und es bedarf der weiteren Verstärkung dieser Eigenschaften.
Entgegenhaltungen
Patentliteratur

Patentdokument 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr. 2009-91498A
Patentdokument 2: WO/2011/105362

Kurzdarstellung der Erfindung
Technisches Problem
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche bereitzustellen, die die Ausgewogenheit zwischen der Leistung auf Schnee und der Nassleistung auf oder über das herkömmliche Niveau hinaus verbessert.
Lösung für das Problem
Die Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche gemäß der vorliegenden Erfindung, die die vorstehend beschriebene Aufgabe erfüllt, ist eine Kautschukzusammensetzung mit 66 bis 110 Gewichtsteilen eines Füllstoffs, der nicht weniger als 50 Gew.-% eines Silicas auf 100 Gewichtsteile eines Dien-Kautschuks, nicht weniger als 40 Gew.-% eines endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks, 8 bis 35 Gew.-% eines Naturkautschuks und 15 bis 40 Gew.-% eines Butadien-Kautschuks enthält; wobei der endständig modifizierte Styrol-Butadien-Kautschuk eine funktionelle Endgruppe aufweist, die von einer Verbindung abgeleitet ist, die mit Silanolgruppen reagiert; wobei ein Styroleinheit-Gehalt davon 38 bis 48 Gew.-% beträgt; wobei ein Verstreckungsölgehalt davon geringer ist als 30 Gew.-%; wobei ein Verhältnis (BK/NK) einer compoundierten Menge des Butadienkautschuks (BK) zu Naturkautschuk (NK) größer als 1,0 und nicht größer als 2,5 ist; und wobei eine Versprödungstemperatur der Kautschukzusammensetzung nicht höher als –45 °C ist.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Die Kautschukzusammensetzung für eine erfindungsgemäße Reifenlauffläche wird hergestellt durch Beimischen von 66 bis 110 Gewichtsteilen eines Füllstoffs, der nicht weniger als 50 Gew.-% eines Silicas enthält, in 100 Gewichtsteile eines Dien-Kautschuks, der Folgendes enthält: einen endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuk, enthaltend eine funktionelle Gruppe, die mit Silanolgruppen auf der Silicaoberfläche reagiert, wobei der Styroleinheit-Gehalt davon von 38 bis 48 Gew.-% beträgt und die Menge von Verstreckungsöl davon weniger als 30 Gewichtsteile beträgt; einen Naturkautschuk; und einen Butadien-Kautschuk. Daher ist es möglich, die Nassleistung und die Abriebbeständigkeit durch Erhöhen der Affinität zwischen dem Dien-Kautschuk und dem Silica und durch Verbessern der Dispergierbarkeit des Silicas zu verbessern. Weiterhin ist es möglich, da das Verhältnis (BK/NK) der Mischanteile von Butadien-Kautschuk (BK) und Naturkautschuk (NK) größer als 1 und nicht größer als 2,5 ist und die Versprödungstemperatur auf nicht höher als –45 °C eingestellt ist, die Ausgewogenheit zwischen der Leistung auf Schnee und der Nassleistung und Abriebbeständigkeit auf oder über Niveaus des Stands der Technik hinaus zu verbessern.
Das Silica weist bevorzugt eine Dibutylphthalat-Absorption (DBP-Absorption) von 160 bis 220 ml/100 g, eine spezifische Stickstoffadsorptionsoberfläche von 145 bis 193 m²/g und eine spezifische Cetyltrimethylammoniumbromidoberfläche von 140 bis 184 m²/g auf. Durch Beimischen eines solchen Silicas ist es möglich, nicht nur die Affinität gegenüber dem endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuk zu verbessern, sondern auch die Leistung auf Schnee weiter zu verbessern.
Die Gesamtmenge des Ölbestandteils von 100 Gew.-% der Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche sollte von 25 bis 50 Gew.-% betragen.
Der endständig modifizierte Styrol-Butadien-Kautschuk ist bevorzugt ein Kautschuk, in dem die funktionellen Gruppen an einem oder an beiden Enden davon von mindestens einem Typ von Verbindung abgeleitet sind, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyorganosiloxan-Verbindungen, Epoxy-Verbindungen und Hydrocarbyloxysilicium-Verbindungen. Zusätzlich kann der endständig modifizierte Styrol-Butadien-Kautschuk ein Isoprensegment an einem der Enden davon aufweisen.
Die Ausgewogenheit zwischen der Leistung auf Schnee und der Nassleistung und Abriebbeständigkeit kann auf oder über Niveaus nach dem Stand der Technik hinaus mit einem Luftreifen verbessert werden, indem die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung in dem Laufflächenabschnitt verwendet wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist eine Teilquerschnittsansicht in einer Reifenmeridianrichtung, die ein Beispiel einer Ausführungsform eines Luftreifens veranschaulicht, in dem eine Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Beschreibung der Ausführungsform
1 zeigt ein Beispiel einer Ausführungsform eines Luftreifens, in dem eine Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche verwendet wird. Der Luftreifen schließt einen Laufflächenabschnitt 1, Seitenwandabschnitte 2 und Reifenwulstabschnitte 3 ein.
In 1 sind in einem Luftreifen zwei Schichten einer Karkassenschicht 4, die durch Anordnen von verstärkenden Cordfäden, die sich in einer Reifenradialrichtung, in einer Reifenumfangsrichtung in einem vorbestimmten Teilungsabstand erstrecken und durch Einbetten der verstärkenden Cordfäden in eine Kautschukschicht gebildet wurden, zwischen den linken und rechten Reifenwulstabschnitten 3 angeordnet. Beide Enden der Karkassenschicht 4 sind so hergestellt, dass sie einen Wulstfüller 6 um einen Wulstkern 5 herum, der in den Reifenwulstabschnitten 3 eingebettet ist, sandwichartig umschließen und in einer Reifenaxialrichtung von der Innenseite zur Außenseite umgefaltet sind. Eine Innenseelenschicht 7 ist nach innen von der Karkassenschicht 4 angeordnet. Zwei Schichten einer Gürtelschicht 8, die durch Anordnen von verstärkenden Cordfäden, die sich in der Reifenumfangsrichtung geneigt in der Reifenaxialrichtung in einem vorbestimmten Teilungsabstand erstrecken, und Einbetten dieser verstärkenden Cordfäden in eine Kautschukschicht gebildet werden, sind auf einer äußeren Umfangsseite der Karkassenschicht 4 des Laufflächenabschnitts 1 angeordnet. Die verstärkenden Cordfäden der zwei Schichten der Gürtelschicht 8 schneiden sich interlaminar, sodass die Neigungsrichtungen bezogen auf die Reifenumfangsrichtung einander gegenüber liegen. Die Gürteldeckschicht 9 ist auf einer äußeren Umfangsseite der Gürtelschicht 8 angeordnet. Der Laufflächenabschnitt 1 ist aus einer Laufflächenkautschukschicht 10 auf einer äußeren Umfangsseite der Gürteldeckschicht 9 gebildet. Die Laufflächenkautschukschicht 10 besteht vorzugsweise aus der Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche der vorliegenden Erfindung. Eine seitliche Kautschukschicht 11 ist außerhalb der Karkassenschicht 4 in jedem seitlichen Wandabschnitt 2 angeordnet, und eine Felgenpolsterkautschukschicht 12 ist außerhalb des Abschnitts der Karkassenschicht 4, der um jeden der Reifenwulstabschnitte 3 herum umgefaltet ist, angeordnet. Es versteht sich, dass ein spikeloser Reifen nicht auf eine Ausführungsform des in 1 als ein Beispiel veranschaulichten Luftreifens eingeschränkt ist.
In der Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche der vorliegenden Erfindung ist der Kautschukbestandteil ein Dien-Kautschuk, und der Dien-Kautschuk enthält zwangsläufig einen endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuk und einen Butadien-Kautschuk. Der endständig modifizierte Styrol-Butadien-Kautschuk ist ein durch Lösungspolymerisation hergestellter Styrol-Butadien-Kautschuk, sodass er an beiden Enden der Molekülkette funktionelle Gruppen aufweist. Durch Beimischen des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks werden die Affinität gegenüber Silica erhöht und die Dispergierbarkeit verbessert. Infolgedessen werden die Wirkungen des Silicas weiter verstärkt und die Abriebbeständigkeit wird verbessert.
In der vorliegenden Erfindung weist das Gerüst des modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks bevorzugt ein Isoprensegment an einem der Enden davon auf. Durch Konfigurieren von einem der Enden des Styrol-Butadien-Kautschuks mit einem Isoprensegment wird die Affinität gegenüber Silica verstärkt, und die Nassleistung und die Abriebbeständigkeit werden weiter verbessert.
Zusätzlich ist die funktionelle Gruppe des modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks eine funktionelle Gruppe, die von einer Verbindung abgeleitet ist, die mit den Silanolgruppen auf der Silicaoberfläche reagiert. Die Verbindung, die mit Silanolgruppen reagiert, ist nicht besonders eingeschränkt, sondern Beispiele davon schließen Folgendes ein: Polyorganosiloxan-Verbindungen, Epoxy-Verbindungen, Hydrocarbyloxy-Silicium-Verbindungen, Zinn-Verbindungen, Silicium-Verbindungen, Silan-Verbindungen, Amid-Verbindungen und/oder Imid-Verbindungen, Isocyanat- und/oder Isothiocyanat-Verbindungen, Keton-Verbindungen, Ester-Verbindungen, Vinyl-Verbindungen, Oxysilan-Verbindungen, Thiiran-Verbindungen, Oxetan-Verbindungen, Polysulfid-Verbindungen, Polysiloxan-Verbindungen, Polyether-Verbindungen, Polyen-Verbindungen, Halogen-Verbindungen und Verbindungen, die Fullerene oder dergleichen enthalten. Unter diesen sind Polyorganosiloxan-Verbindungen, Epoxy-Verbindungen und Hydrocarbyloxy-Silicium-Verbindungen bevorzugt.
In dem endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuk, der bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, beträgt der Styroleinheit-Gehalt von 38 bis 48 Gew.-% und vorzugsweise von 40 bis 45 Gew.-%. Durch Einstellen des Styroleinheit-Gehalts des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks auf einen solchen Bereich ist es möglich, die Steifigkeit und Festigkeit der Kautschukzusammensetzung und ferner die Abriebbeständigkeit und Nassleistung zu erhöhen, wenn sie zu einem Luftreifen geformt wird. Zusätzlich nimmt, wenn ein anderer Dien-Kautschuk beigemischt wird, bei dem es sich nicht um Butadien-Kautschuk handelt, der endständig modifizierte Styrol-Butadien-Kautschuk eine von dem anderen Dien-Kautschuk feine phasengetrennte Form an. Als Ergebnis sammelt sich der endständig modifizierte Styrol-Butadien-Kautschuk lokal in der Nähe der Silicateilchen, und die modifizierten Endgruppen wirken wirksam auf das Silica ein, was es möglich macht, die Affinität weiter zu verstärken und die Dispergierbarkeit des Silicas zu verbessern. Falls der Styroleinheit-Gehalt des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks geringer als 38 Gew.-% ist, kann die Wirkung des Bildens einer feinen phasengetrennten Form aus dem anderen Dien nicht ausreichend realisiert werden. Außerdem können die Wirkungen des Erhöhens der Steifigkeit und der Festigkeit der Kautschukzusammensetzung nicht ausreichend erhalten werden. Weiterhin erhöht sich, wenn der Styroleinheit-Gehalt des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks 48 Gew.-% übersteigt, die Glasübergangstemperatur (Tg) des Styrol-Butadien-Kautschuks, und die Ausgewogenheit der viskoelastischen Eigenschaften wird schlecht. Es ist zu beachten, dass der Styroleinheit-Gehalt des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks durch Infrarotspektroskopie gemessen wird (Hampton-Methode).
In der vorliegenden Erfindung wird die Konzentration von endständig modifizierten Gruppen in dem endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuk durch die Beziehung zu dem gewichtsgemittelten Molekulargewicht (Mw) des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks bestimmt. Das gewichtsgemittelte Molekulargewicht des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks beträgt vorzugsweise von 600.000 bis 1.000.000 und mehr bevorzugt von 650.000 bis 850.000. Wenn das gewichtsgemittelte Molekulargewicht des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks geringer als 600.000 ist, wird die Konzentration der modifizierten Gruppe des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks hoch und die Eigenschaften der Kautschukzusammensetzung (z. B. die Silica-Dispergierbarkeit) sind besser, da aber das Molekulargewicht des Polymers selbst niedrig ist, besteht die Möglichkeit, dass Festigkeit und Steifigkeit der Kautschukzusammensetzung unzureichend sind und das Ausmaß der Verbesserung in den viskoelastischen Merkmalen bei hohen Temperaturen klein ist. Außerdem kann die Abriebbeständigkeit der Kautschukzusammensetzung abnehmen. Zusätzlich wird, wenn das gewichtsgemittelte Molekulargewicht des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks 1.000.000 überschreitet, die modifizierte Gruppenkonzentration des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks niedrig und die Affinität gegenüber Silica wird ungenügend, wodurch riskiert wird, dass die Dispergierbarkeit schlecht wird. Zu beachten ist, dass das gewichtsgemittelte Molekulargewicht (Mw) des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks durch Gelpermeationschromatographie (GPC) auf der Basis eines Polystyrol-Standards gemessen wird.
In der vorliegenden Erfindung beträgt der Vinyleinheit-Gehalt des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks vorzugsweise von 20 bis 35 Gew.-% und mehr bevorzugt von 26 bis 34 Gew.-%. Durch Einstellen des Vinyleinheit-Gehalts des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks auf 20 bis 35 Gew.-% ist es möglich, die Glasübergangstemperatur (Tg) des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks zu optimieren. Zusätzlich ist es möglich, die gebildete feine phasengetrennte Form des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks bezüglich des anderen Dien-Kautschuks zu stabilisieren. Falls der Vinyleinheit-Gehalt des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks geringer als 20 Gew.-% ist, wird riskiert, dass die Tg des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks niedrig werden kann, und dass die Nassleistung geschmälert wird. Zusätzlich besteht, wenn der Vinyleinheit-Gehalt des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks 35 Gew.-% übersteigt, die Möglichkeit, dass die Festigkeit oder Steifigkeit abnehmen kann, und dass der Verlusttangens (tan δ bei 60 °C) groß werden kann. Zu beachten ist, dass der Vinyleinheit-Gehalt des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks durch Infrarotspektroskopie (Hampton-Methode) gemessen wird.
Die Formverarbeitbarkeit der Kautschukzusammensetzung kann durch Hinzufügen eines Ölbestandteils (Verstreckungsöl) zu dem endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuk verbessert werden. Die Menge an Verstreckungsöl ist geringer als 30 Gew.-% und vorzugsweise nicht geringer als 10 Gew.-% und geringer als 30 Gew.-% von 100 Gew.-% des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks. Wenn die Menge an Verstreckungsöl des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks 30 Gewichtsteile übersteigt, wird der Freiheitsgrad der Ausgestaltung der Zusammensetzung beim Beimischen von Ölen, Weichmachern, Klebrigmachern und dergleichen klein.
In der vorliegenden Erfindung ist der Gehalt des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks nicht geringer als 40 Gew.-%, vorzugsweise von 40 bis 78 Gew.-%, mehr bevorzugt von 42 bis 70 Gew.-% und noch mehr bevorzugt von 45 bis 60 Gew.-% von 100 Gew.-% des Dien-Kautschuks. Wenn der Gehalt des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks in dem Dien-Kautschuk geringer ist als 40 Gew.-%, geht die Affinität gegenüber dem Silica zurück, sodass die Dispergierbarkeit davon nicht verbessert werden kann. Wenn der Gehalt des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks 78 Gew.-% in dem Dien-Kautschuk übersteigt, wird riskiert, dass die Abriebbeständigkeit zurückgeht.
Da die Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche gemäß der vorliegenden Erfindung einen Naturkautschuk enthält, ist es möglich, die Abriebbeständigkeit und Nassleistung zu verbessern und gleichzeitig ein hohes Leistungsniveau auf Schnee aufrechtzuerhalten. Der Mischanteil des Naturkautschuks beträgt von 8 bis 35 Gew.-% und vorzugsweise von 10 bis 25 Gew.-% in 100 Gew.-% des Dien-Kautschuks. Wenn der Mischanteil des Naturkautschuks geringer als 8 Gew.-% ist, können die Leistung auf Schnee, die Nassleistung und die Abriebbeständigkeit nicht genügend verbessert werden. Zusätzlich geht, wenn der Mischanteil des Naturkautschuks 35 Gew.-% übersteigt, die Nassleistung zurück. Jeder beliebige Naturkautschuk, der normalerweise in Kautschukzusammensetzungen für einen Reifen verwendet wird, kann verwendet werden.
Da die Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche gemäß der vorliegenden Erfindung einen Butadien-Kautschuk enthält, ist es möglich, die Abriebbeständigkeit und Leistung auf Schnee zu verbessern. Der Mischanteil des Butadien-Kautschuks beträgt von 15 bis 40 Gew.-% und vorzugsweise von 25 bis 35 Gew.-% in 100 Gew.-% des Dien-Kautschuks. Wenn der Mischanteil des Butadien-Kautschuks geringer als 8 Gew.-% ist, geht die Abriebbeständigkeit zurück. Wenn der Mischanteil des Butadien-Kautschuks 40 Gew.-% übersteigt, ist zusätzlich zu befürchten, dass der Kippwiderstand verringert werden kann. Jeder beliebige Naturkautschuk, der normalerweise in Kautschukzusammensetzungen für einen Reifen verwendet wird, kann verwendet werden.
In der vorliegenden Erfindung ist das Mischanteil-Verhältnis (BK/NK) des Mischanteils von Butadien-Kautschuk (BK) zu dem Mischanteil des Naturkautschuks (NK) größer als 1,0 und nicht größer als 2,5 und vorzugsweise von 1,5 bis 2,3. Wenn das Verhältnis (BK/NK) der Mischanteile des Butadien-Kautschuks und des Naturkautschuks nicht größer als 1,0 ist, ist es nicht möglich, die Ausgewogenheit zwischen der Leistung auf Schnee und der Nassleistung und Abriebbeständigkeit zu verbessern, und es ist insbesondere nicht möglich, die Leistung auf Schnee zu verbessern. Zusätzlich geht, wenn das Verhältnis (BK/NK) der Mischanteile 2,5 übersteigt, die Nassleistung zurück.
In der vorliegenden Erfindung können andere Dien-Kautschuke, bei denen es sich nicht um einen endständig modifizierter Styrol-Butadien-Kautschuk, einen Naturkautschuk und einen Butadien-Kautschuk handelt, als Dien-Kautschuke innerhalb eines Bereichs, der den Zweck der vorliegenden Erfindung nicht schmälert, beigemischt werden. Beispiele für andere Dien-Kautschuke umfassen Isopren-Kautschuk, unmodifizierten StyrolButadien-Kautschuk, Butyl-Kautschuk und halogenierten Butyl-Kautschuk. Es kann ein einzelner Kautschuk verwendet werden oder mehrere Kautschuke können gemischt und als Dien-Kautschuk verwendet werden.
Die Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in einer Reifenlauffläche der vorliegenden Erfindung enthält von 66 bis 110 Gewichtsteile eines Füllstoffs, der nicht weniger als 50 Gew.-% eines Silicas pro 100 Gewichtsteile des Dien-Kautschuks enthält. Durch Einstellendes Mischanteils des Füllstoffs auf einen solchen Bereich ist es möglich, die Nassleistung und die Abriebbeständigkeit der Kautschukzusammensetzung auf einem höheren Niveau auszugleichen. Wenn der Mischanteil des Füllstoffs geringer als 66 Gewichtsteile ist, kann kein hohes Niveau einer Nassgriffleistung sichergestellt werden. Wenn der Mischanteil des Füllstoffs 110 Gewichtsteile übersteigt, wird die Abriebbeständigkeit verringert.
Der Gehalt des Silicas in 100 Gew.-% des Füllstoffs ist nicht geringer als 50 Gew.-% und vorzugsweise von 70 bis 100 Gew.-%. Durch Einstellen des Gehalts des Silicas in dem Füllstoff auf einen solchen Bereichs ist es möglich, sowohl die Nassleistung und die Abriebbeständigkeit der Kautschukzusammensetzung zu realisieren. Zusätzlich erhöht sich durch Beimischen des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks die Affinität gegenüber dem Silica, und die Dispergierbarkeit ist verbessert, was es möglich macht, die Wirkungen des Beimischens von Silica weiter zu verbessern.
Das Silica kann ein beliebiges Silica sein, das normalerweise in Kautschukzusammensetzungen für eine Reifenlauffläche eingesetzt wird. Zu Beispielen davon zählen im Nassverfahren hergestelltes Silica, im Trockenverfahren hergestelltes Silica, oberflächenbehandeltes Silica und dergleichen. Außerdem unterliegen die Teilcheneigenschaften des Silicas keinen besonderen Einschränkungen, erfüllen jedoch vorzugsweise die folgenden drei Teilcheneigenschaften.
(1) DBP-Absorption: Von 160 bis 220 ml/100 g
Die DBP-Absorptionszahl des Silicas wird vorzugsweise auf von 160 bis 220 ml/100 g eingestellt. Wenn die DBP-Absorption geringer als 160 ml/100 g ist, geht die Bruchfestigkeit zurück. Wenn die DBP-Absorption 220 ml/100 g übersteigt, steigt die Viskosität übermäßig an und die Mischungsverarbeitbarkeit wird negativ beeinflusst. Die DBP-Absorption des Silicas wird in Übereinstimmung mit der Ölabsorptionsmethode A berechnet, die in JIS K6217-4 beschrieben ist.
(2) Stickstoffspezifische Oberfläche (N₂SA): von 145 bis 193 m²/g
Die stickstoffspezifische Oberfläche (N₂SA) des Silicas wird vorzugsweise auf 145 bis 193 m²/g eingestellt. Nicht bevorzugt für die N₂SA des Silicas ist ein Wert geringer als 145 m²/g, da die Nassleistung zurückgeht. Wenn die N₂SA des Silicas 193 m²/g übersteigt, geht die Dispergierbarkeit des Silicas zurück und die Abriebbeständigkeit vermindert sich. Zusätzlich wird die Kautschukzusammensetzung hart und die Leistung auf Schnee geht zurück, was nicht bevorzugt ist. Die N₂SA des Silicas wird gemäß JIS K6217-2 berechnet.
(3) CTAB-spezifische Oberfläche (CTAB): Von 140 bis 184 m²/g
Die CTAB-spezifische Oberfläche (CTAB) des Silicas wird vorzugsweise auf 140 bis 184 m²/g eingestellt. Es ist nicht bevorzugt, dass die CTAB des Silicas auf unter 140 m²/g eingestellt wird, da die Nassleistung zurückgeht. Es ist auch nicht bevorzugt, dass die CTAB des Silicas 184 m²/g übersteigt, da die Dispergierbarkeit des Silicas und die Abriebbeständigkeit zurückgehen. Die CTAB des Silicas wird gemäß JIS K6217-3 berechnet.
Die Dispergierbarkeit des Silicas kann durch Beimischen eines Silicas, das alle vorstehend beschriebenen Partikeleigenschaften (1) bis (3) zusammen mit dem vorstehend beschriebenen, endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuk erfüllt, verbessert werden. Daher modifizieren sowohl der endständig modifizierte Styrol-Butadien-Kautschuk als auch das Silica mit den vorstehend beschriebenen Teilcheneigenschaften den tan δ der Kautschukzusammensetzung, was es ermöglicht, sogar eine noch größere Synergie zu erzielen. Zusätzlich können die Abriebbeständigkeit und Leistung auf Schnee der Kautschukzusammensetzung durch Beimischen sowohl eines Naturkautschuks als auch eines Butadien-Kautschuks in den endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuk hervorragend gestaltet werden.
In der vorliegenden Erfindung kann ein Silica, das alle Teilcheneigenschaften (1) bis (3) erfüllt, allein als Silica verwendet werden. Alternativ kann dieses Silica auch zusammen mit anderem Silica, das die Teilcheneigenschaften (1) bis (3) nicht erfüllt, verwendet werden.
Das zu verwendende Silica kann auf geeignete Weise aus im Handel erhältlichen Produkten ausgewählt werden. Zusätzlich kann ein durch ein normales Herstellungsverfahren erhaltenes Silica verwendet werden.
In die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt ein Silan-Haftvermittler zusammen mit dem Silica beigemischt, da dies zu einer Verbesserung der Dispergierbarkeit des Silicas und einer weiteren Erhöhung der verstärkenden Wirkung des Dien-Kautschuks führt. Die Mischmenge des Silan-Haftvermittlers beträgt bevorzugt von 3 bis 20 Gew.-% und stärker bevorzugt von 5 bis 15 Gew.-% der Mischmenge des Silicas. Wenn der Mischanteil des Silan-Haftvermittlers geringer ist als 3 Gew.-% des Gewichts des Silicas, kann die Verbesserungswirkung der Dispergierbarkeit des Silicas nicht in ausreichender Weise erhalten werden. Weiterhin kondensieren, wenn der Mischanteil des Silan-Haftvermittlers 20 Gew.-% übersteigt, die Silan-Haftvermittler mit sich selbst und die gewünschten Wirkungen können nicht erhalten werden.
Der Silan-Haftvermittler unterliegt keiner besonderen Einschränkung, ist jedoch vorzugsweise ein schwefelhaltiger Silan-Haftvermittler. Zu Beispielen davon zählen Bis(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfid, Bis(3-triethoxysilylpropyl)disulfid, 3-Tri-methoxysilylpropyl-benzothiazoltetrasulfid, γ-Mercaptopropyl-triethoxysilan und 3-Octanoylthiopropyl-triethoxysilan.
Die Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche der vorliegenden Erfindung kann auch andere Füllstoffe als Silica einschließen. Beispiele für solche Füllstoffe, bei denen es sich nicht um Silica handelt, umfassen Ruß, Ton, Glimmer, Calciumcarbonat, Aluminiumhydroxid, Aluminiumoxid und Titanoxid. Von diesen ist Ruß bevorzugt. Dies liegt daran, dass die Kautschukfestigkeit durch Beimischen anderer Füllstoffe, einschließlich Ruß, erhöht werden kann. Ein Gehalt der anderen Füllstoffe ist nicht größer als 50 Gew.-% und beträgt vorzugsweise von 0 bis 30 Gew.-% von 100 Gew.-% des Füllstoffs. Wenn der Gehalt der anderen Füllstoffe 50 Gew.-% übersteigt, verschlechtert sich der Rollwiderstand.
Die Versprödungstemperatur der Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht höher als –45 °C und ist vorzugsweise von –60 °C bis –50 °C. Wenn die Versprödungstemperatur der Kautschukzusammensetzung höher als –45 °C ist, geht die Leistung auf Schnee zurück. Die Versprödungstemperatur der Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche ist die 50 %-Schlagversprödungstemperatur, die in Übereinstimmung mit JIS K6261 bestimmt wird.
Die Gesamtmenge der Ölbestandteile in der Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche sollte von 25 bis 50 Gew.-% und mehr bevorzugt von 30 bis 45 Gew.-% von 100 Gew.-% der Kautschukzusammensetzung betragen. Wenn die Gesamtmenge der Ölbestandteile geringer als 25 Gew.-% ist, wird riskiert, dass es nicht möglich sein kann, die Leistung auf Schnee in ausreichender Weise zu verbessern. Zusätzlich wird riskiert, wenn die Gesamtmenge der Ölbestandteile 50 Gew.-% übersteigt, dass es nicht möglich sein kann, die Abriebbeständigkeit in ausreichender Weise zu verbessern. Zu beachten ist, dass sich die Gesamtmenge der Ölbestandteile auf die Ölbestandteile bezieht, die in der Kautschukzusammensetzung enthalten sind, und die aus Ölbestandteilen wie einem Verstreckungsöl in dem Dien-Kautschuk, sowie einem natürlichen Öl, einem synthetischen Öl, einem Weichmacher und dergleichen bestehen, die in einem Fall der Herstellung der Kautschukzusammensetzung zugefügt werden.
Die Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche kann auch verschiedene Kompoundierungsmittel, die gewöhnlich in Kautschukzusammensetzungen für eine Reifenlauffläche verwendet werden, enthalten. Zu Beispielen zählen Vulkanisierungs- oder Vernetzungsmittel, Vulkanisierungsbeschleuniger, Alterungsverzögerer, Weichmacher, Verarbeitungshilfsmittel, flüssige Polymere, Terpenharze und Duroplastharze. Diese Kompoundierungsmittel können durch ein übliches Verfahren zum Erhalten einer Kautschukzusammensetzung verknetet werden, die dann zur Vulkanisierung oder Vernetzung verwendet werden können. Diese Kompoundierungsmittel können in typischen, gemeinhin verwendeten Mengen beigemischt werden, sofern die Aufgaben der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt werden. Die Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche kann durch Mischen der vorstehend genannten Bestandteile mithilfe einer wohl bekannten Kautschukkneteinrichtung wie einem Banbury-Mischer, einem Kneter, einer Walzenmühle oder dergleichen hergestellt werden.
Die Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche der vorliegenden Erfindung kann in Luftreifen vorteilhaft verwendet werden. Die Ausgewogenheit zwischen der Leistung auf Schnee beim Laufen auf einer schneebedeckten Straßenoberfläche und der Nassleistung oder Abriebbeständigkeit beim Laufen auf einer nicht schneebedeckten Straßenoberfläche kann auf oder über herkömmliche Niveaus hinaus mit einem Luftreifen verbessert werden, in dem diese Kautschukzusammensetzung in einem Reifenlaufflächenabschnitt und besonders in einem Ganzjahresluftreifen für einen Personenkraftwagen verwendet wird.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Verwendung von Beispielen weiter beschrieben. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele eingeschränkt.
Beispiele
Es wurden fünfzehn Arten von Kautschukzusammensetzungen für eine Reifenlauffläche (Ausführungsbeispiele 1 bis 7 und Vergleichsbeispiele 1 bis 8) gemäß den in Tabellen 1 und 2 gezeigten Formulierungen mit den in Tabelle 3 gezeigten, als gemeinsame Bestandteile verwendeten Kompoundierungsmitteln hergestellt. Mit Ausnahme des Schwefels und der Vulkanisierungsbeschleuniger wurden die Bestandteile abgemessen und in einem verschlossenen 1,8 lL-Banbury-Mischer für 5 Minuten verknetet, und anschließend wurde der Masterbatch abgelassen und bei Raumtemperatur gekühlt. Der Masterbatch wurde in einen 1,8 l-Banbury-Kneter gegeben, und der Schwefel und der Vulkanisierungsbeschleuniger wurden dem Kneter zugefügt und gemischt, um eine Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche zu erhalten. Zu beachten ist, dass in den Tabellen 1 und 2 die modifizierten S-SBR 1 und 2 ölverstreckte Produkte sind, sodass die Netto-Kautschukmengen auch in Klammern angegeben sind. Zusätzlich sind die Mischanteile der gemeinsamen Bestandteile in Tabelle 3 als die Gewichtsteile per 100 Gewichtsteile des in Tabelle 1 und 2 gezeigten Dien-Kautschuks aufgelistet.
Luftreifen einer Größe, die in Protektorlaufflächen (225/60R18) verwendet werden, wurden unter Verwendung der fünfzehn Kautschukzusammensetzungen, die erhalten wurden, vulkanisiert. Die Abriebbeständigkeit, die Leistung auf Schnee und die Nassleistung wurden durch die untenstehenden Verfahren unter Verwendung eines jeden Luftreifens bewertet.
Abriebbeständigkeit
Die erhaltenen Luftreifen wurden auf Räder mit einer Felgengröße von 18×7JJ montiert, auf einen Luftdruck von 220 kPa gefüllt und auf ein 2,5 l-Testfahrzeug (hergestellt in Japan) montiert. Das Fahrzeug wurde zehn Etappen bei einer Geschwindigkeit von 80 km/h über eine trockene Straßenoberfläche einer Teststrecke von 5 km Länge per Etappe gefahren. Der Abriebzustand auf der Reifenlauffläche wurde anschließend visuell betrachtet und mit einer Skala unter Verwendung des Vergleichsbeispiels 1 als 100 bewertet. Die Ergebnisse wurden in den Tabellen 1 und 2 festgehalten. Größere Indexwerte, insbesondere Indexwerte von 102 oder darüber zeigen eine bessere Abriebbeständigkeit an.
Leistung auf Schnee
Die erhaltenen Luftreifen wurden auf Räder mit einer Felgengröße von 18×7JJ aufgezogen und an einem Testfahrzeug der 2,5 l-Klasse (in Japan hergestellt) montiert. Das Fahrzeug wurde auf einer schneebedeckten Teststrecke von 2,6 km pro Etappe mit einem Luftdruck von 200 kPa gefahren und die Lenkstabilität zu dieser Zeit auf Basis sensorischer Beurteilung durch drei erfahrene Bewerter beurteilt. Die erhaltenen Ergebnisse wurden indiziert und in den Tabellen 1 bis 2 aufgezeichnet, wobei der Indexwert von Vergleichsbeispiel 1 100 ist. Größere Indexwerte, besonders Indexwerte von 102 oder größer zeigen eine bessere Leistung auf Schnee (Lenkstabilität) auf schneebedeckten Straßenoberflächen an.
Nassleistung

Die erhaltenen Luftreifen wurden auf Räder mit einer Felgengröße von 18×7JJ aufgezogen und an einem Testfahrzeug der 2,5 l-Klasse (in Japan hergestellt) montiert. Das Fahrzeug wurde auf einer nassen Teststrecke von 2,6 km pro Etappe mit einem Luftdruck von 220 kPa gefahren und die Lenkstabilität zu dieser Zeit auf Basis sensorischer Beurteilung durch drei erfahrene Bewerter beurteilt. Die erhaltenen Ergebnisse wurden indiziert und in den Tabellen 1 bis 2 aufgezeichnet, wobei der Indexwert von Vergleichsbeispiel 1 100 ist. Größere Indexwerte, besonders Indexwerte von 102 oder größer zeigen eine bessere Leistung (Lenkstabilität) auf nassen Straßenoberflächen an. [Tabelle 1-I]

		Vergleichsbeispiel 1	Vergleichsbeispiel 2	Vergleichsbeispiel 3	Vergleichsbeispiel 4
Modifizierter S-SBR 1	Gewichtsteil	61,87 (45)	61,87 (45)	103,12 (75)	38,50 (28)
BK	Gewichtsteil	25	40	15	40
NK	Gewichtsteil	30	15	10	32
Silica 1	Gewichtsteil	60	60	60	60
Ruß	Gewichtsteil	20	20	20	20
Haftvermittler	Gewichtsteil	4,0	4,0	4,0	4,0
Öl	Gewichtsteil	20	20	0	26,5

Gewichtsver hältnis (BK/NK)	-	0,83	2,67	1,50	1,25
Silica-Verhältnis	Gew.-%	75	75	75	75
Gesamter Füllstoff	(Gewichtsteil)	80	80	80	80
Gesamtölkomponenten	(Gewichtsteil)	36,9	36,9	28,1	37,0
Versprödungstemperatur	°C	–40	–53	–38	–58

Abriebbestän- digkeit	Indexwert	100	120	95	122
Leistung auf Schnee	Indexwert	100	108	90	112
Nassleistung	Indexwert	100	95	108	90

[Tabelle 1-II]

		Vergleichsbeispiel 5	Vergleichsbeispiel 6	Vergleichsbeispiel 7	Vergleichsbeispiel 8
Modifizierter S-SBR 1	Gewichtsteil	56,65 (41,2)	61,87 (45)	61,87 (45)	61,87 (45)
BK	Gewichtsteil	42	35	35	35
NK	Gewichtsteil	16,8	20	20	20
Silica 1	Gewichtsteil	60	35	45	80
Ruß	Gewichtsteil	20	45	20	35
Haftvermittler	Gewichtsteil	4,0	2,5	3,2	4,0
Öl	Gewichtsteil	22	20	20	20

Gewichtsver hältnis (BK/NK)	-	2,50	1,75	1,75	1,75
Silica-Verhältnis	Gew.-%	75	44	69	70
Gesamter Füllstoff	(Gewichtsteil)	80	80	65	115
Gesamtölkomponenten	(Gewichtsteil)	37,0	36,9	36,9	36,9
Versprödungstemperatur	°C	–55	–47	–48	–47

Abriebbeständigkeit	Indexwert	125	118	121	99
Leistung auf Schnee	Indexwert	110	109	111	96
Nassleistung	Indexwert	93	92	94	110

[TABELLE 2-I]

		Ausführungsbeispiel 1	Ausführungsbeispiel 2	Ausführungsbeispiel 3	Ausführungsbeispiel 4
Modifizierter S-SBR 1	Gewichtsteil	61,87 (45)	61,87 (45)	61,87 (45)	61,87 (45)
Modifizierter S-SBR 2	Gewichtsteil
BK	Gewichtsteil	35	35	35	35
NK	Gewichtsteil	20	20	20	20
Silica 1	Gewichtsteil	60	60		60
Silica 2	Gewichtsteil			60
Ruß	Gewichtsteil	20	20	20	20
Haftvermittler	Gewichtsteil	4,0	4,0	4,0	4,0
Öl	Gewichtsteil	5	35	20	20

Gewichtsverhältnis (BK/NK)	-	1,75	1,75	1,75	1,75
Silica-Anteil	Gew.-%	75	75	0	75
Gesamter Füllstoff	Gewichtsteil	80	80	80	80
Gesamtölkomponenten	Gewichtsteil	21,9	51,9	36,9	36,9
Versprödungstemperatur	°C	–48	–51	–50	–50

Abriebbeständigkeit	Indexwert	110	102	102	105
Leistung auf Schnee	Indexwert	101	120	105	115
Nassleistung	Indexwert	105	103	104	104

[TABELLE 2-II]

		Ausführungsbeispiel 5	Ausführungsbeispiel 6	Ausführungsbeispiel 7
Modifizierter S-SBR 1	Gewichtsteil	68,75 (50)	89,37 (65)
Modifizierter S-SBR 2	Gewichtsteil			61,87 (45)
BK	Gewichtsteil	35	20	35
NK	Gewichtsteil	15	15	20
Silica 1	Gewichtsteil	60	60	60
Silica 2	Gewichtsteil
Ruß	Gewichtsteil	20	20	20
Haftvermittler	Gewichtsteil	4,0	4,0	4,0
Öl	Gewichtsteil	18,2	12,6	20

Gewichtsverhältnis (BK/NK)	-	2,33	1,33	1,75
Silica-Anteil	Gew.-%	75	75	75
Gesamter Füllstoff	Gewichtsteil	80	80	80
Gesamtölkomponenten	Gewichtsteil	37,0	37,0	36,9
Versprödungstemperatur	°C	–47	–45	–53

Abriebbeständigkeit	Indexwert	102	101	105
Leistung auf Schnee	Indexwert	113	103	117
Nassleistung	Indexwert	106	107	103

Die in den Tabellen 1 bis 2 verwendeten Rohstofftypen sind im Folgenden beschrieben.

• Modifizierter S-SBR 1: endständig modifizierter lösungspolymerisierter Styrol-Butadien-Kautschuk, hergestellt nach dem nachstehenden Produktionsverfahren; endständig modifizierter lösungspolymerisierter Styrol-Butadien-Kautschuk; Styroleinheit-Gehalt 42 Gew.-%; Vinyleinheit-Gehalt 32 Gew.-%; gewichtsgemitteltes Molekulargewicht (Mw) 750.000; Tg –25 °C; Verstreckungsölgehalt 27,27 Gew.-%.
• Modifizierter S-SBR 2: endständig modifizierter lösungspolymerisierter Styrol-Butadien-Kautschuk, hergestellt nach dem nachstehenden Produktionsverfahren; endständig modifizierter Styrol-Butadien-Kautschuk; Styroleinheit-Gehalt 21 Gew.-%; Vinyleinheit-Gehalt 63 Gew.-%; gewichtsgemitteltes Molekulargewicht (Mw) 440.000; Tg -27 °C; Verstreckungsölgehalt 27,27 Gew.-%.
• BK: Butadien-Kautschuk; Nipol BR1220, hergestellt von Zeon Corporation
• NK: Naturkautschuk; SIR20
• Silica 1: Zeosil 1165MP, hergestellt von Rhodia; DBP-Absorption 200 ml/100 g; stickstoffspezifische Oberfläche (N₂SA) 160 m²/g; CTAB-spezifische Oberfläche (CTAB) von 159 m²/g.
• Silica 2: Zeosil Premium 200MP, hergestellt von Rhodia; DBP-Absorption 203 ml/100 g; Stickstoff-spezifische Oberfläche (N₂SA) 200 m²/g; CTAB-spezifische Oberfläche (CTAB) 197 m²/g.
• Ruß: SEAST KH, hergestellt von Tokai Carbon Co., Ltd.
• Silan-Haftvermittler: Bis(3-Triethoxysilylpropyl)tetrasulfid; Si69, hergestellt von Evonik-Degussa
• Öl: Extrakt Nr. 4S, hergestellt von Showa Shell Sekiyu K.K.

Herstellungsverfahren für modifizierten S-SBR 1
In einem stickstoffgespülten Autoklaven-Reaktionsgefäß mit einem inneren Fassungsvermögen von 10 l werden 4533 g Cyclohexan, 338,9 g (3,254 mol) Styrol, 468,0 g (8,652 mol) Butadien, 20,0 g (0,294 mol) Isopren und 0,189 ml (1,271 mmol) N,N,N′,N′-Tetramethylethylendiamin vorgelegt. Anschließend wurde das Rühren gestartet. Nachdem die Temperatur des Inhalts des Reaktionsgefäßes auf 50 °C eingestellt war, wurden 5,061 ml (7,945 mmol) n-Butyllithium zugefügt. Nachdem die Polymerisationsumwandlungsrate ungefähr 100 % erreicht hatte, wurden 12,0 g Isopren zugegeben, und das Gemisch wurde fünf Minuten lang reagieren gelassen. Dann wurden 0,281 g (0,318 mmol) einer Toluollösung, die 40 Gew.-% 1,6-Bis(trichlorsilyl)hexan enthielt, zugegeben, und das Gemisch wurde 30 Minuten lang reagieren gelassen. Außerdem wurden 18,3 g (0,318 mmol) einer Xylollösung, die 40 Gew.-% des im Folgenden beschriebenen Polyorganosiloxans A enthielt, zugegeben, und das Gemisch wurde 30 Minuten lang reagieren gelassen. Dann wurden 0,5 ml Methanol zugegeben und die Mischung wurde 30 Minuten lang gerührt. Eine geringe Menge Alterungsverzögerer (IRGANOX 1520, hergestellt von BASF) wurde der erhaltenen Polymerlösung zugefügt, und nachdem Fukko Luella Ceramic 30 (hergestellt von Nippon Oil Corporation) zugefügt wurde, sodass der Verstreckungsölgehalt 27,27 Gew.-% betrug, wurde der feste Kautschuk durch Wasserdampfdestillation gewonnen. Der erhaltene feste Kautschuk wurde mit einer Walze dehydratisiert und in einem Trockner getrocknet. So wurde der modifizierte S-SBR 1 erhalten.
Polyorganosiloxan A: Polyorganosiloxan mit der Struktur der allgemeinen Formel (1), wobei m = 80, k = 120, X₁, X₄, R₁ bis R₃ und R₅ bis R₈ jeweils Methylgruppen (-CH₃) sind und X₂ eine Kohlenwasserstoffgruppe ist, die durch die folgende nachstehende Formel (2) ausgedrückt wird.
Herstellungsverfahren für den modifizierten S-SBR 2
Einer stickstoffgespülten 100 ml-Ampullenflasche wurden 28 g Cyclohexan und 8,6 mmol Tetramethylethylendiamin und anschließend weiterhin 6,1 mmol n-Butyllithium zugesetzt. Anschließend wurden 8,0 g Isopren langsam zugefügt, und das Gemisch wurde 120 Minuten in der 60 °C-Ampullenflasche reagieren gelassen, um einen Isopren-Block zu ergeben (als Initiator 1 verwendet). Dieser Initiator 1 besaß ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht (Mw) von 2.200, eine Molekulargewichtsverteilung (Mw/Mn) von 1,08 und einen Isopreneinheit-abgeleiteten Vinylbindungsgehalt von 72,3 Gew.-%.

Anschließend wurden unter einer Stickstoffatmosphäre in einen mit Rührer ausgestatteten Autoklaven 4.000 g Cyclohexan, 357,7 g 1,3-Butadien und 132,3 g Styrol eingefüllt, und dann wurde die Gesamtmenge an Initiator 1 geladen, und die Polymerisation des Gemischs wurde bei 40 °C gestartet. Zehn Minuten nach dem Start der Polymerisation wurden 195,3 g 1,3-Butadiene und 14,7 g Styrol kontinuierlich über einen Zeitraum von 60 Minuten zugefügt. Die Maximaltemperatur während der Polymerisationsreaktion betrug 60 °C. Nach Beendigung der kontinuierlichen Zugabe wurde die Polymerisationsreaktion weitere 20 Minuten fortgesetzt, und nach Bestätigung einer Umwandlungsrate von 95 bis 100 % wurden 0,08 mmol 1,6-Bis(trichlorsilyl)hexane in Form einer Cyclohexanlösung mit einer Konzentration von 20 Masse-% zugefügt, und das Gemisch wurde 10 Minuten lang reagieren gelassen. Weiterhin wurden 0,027 mmol Polyorganosiloxan A, dargestellt durch die vorstehende Formel (1), in Form einer Xylollösung mit einer Konzentration von 20 Masse-% zugefügt, und das Gemisch wurde 30 Minuten lang reagieren gelassen. Als nächstes wurde Methanol als Polymerisationsquencher in einer Menge entsprechend der doppelten Anzahl von Molen des eingesetzten n-Butyllithiums zugefügt, und eine Lösung von modifiziertem S-SBR 2 wurde erhalten. Nachdem Irganox 1520L (hergestellt von Ciba Specialty Chemicals Corp.) als Alterungsverzögerer in einer Menge von 0,15 Masseteilen pro 100 Masseteile des modifizierten S-SBR 2 zu dieser Lösung zugefügt wurde, wurde Fukko Luella Ceramic 30 (hergestellt von Nippon Oil Corporation) zugefügt, sodass der Gehalt an Verstreckungsöl 27,27 Gew.-% betrug. Das Lösungsmittel wurde nach der Vakuumtrocknung für 24 Stunden bei 60 °C der erhaltenen Substanz durch Wasserdampfdestillation entfernt, und ein Festkautschuk wurde gewonnen. Der erhaltene Festkautschuk wurde mit einer Walze dehydratisiert und in einem Trockner getrocknet. So wurde der modifizierte S-SBR 2 erhalten. [TABELLE 3]

Formulierung von allgemeinen Kompoundierungsmitteln
Zinkoxid	3,0 Gewichtsteile
Stearinsäure	2,0 Gewichtsteile
Alterungsverzögerer	2,0 Gewichtsteile
Wachs	2,0 Gewichtsteile
Schwefel	2,0 Gewichtsteile
Vulkanisierungsbeschleuniger 1	2,0 Gewichtsteile
Vulkanisierungsbeschleuniger 2	1,5 Gewichtsteile

Die in Tabelle 3 verwendeten Rohstofftypen sind im Folgenden beschrieben.

• Zinkoxid: Typ III Zinkoxid, hergestellt von Seido Chemical Industry Co., Ltd.
• Stearinsäure: Stearinsäure-Kügelchen, hergestellt von Chiba Fettsäuren
• Alterungsverzögerer: Antigen 6C, hergestellt von Sumitomo Chemical Co., Ltd.
• Wachs: SANNOC, hergestellt von Ouchi Shinko Chemical Industrial
• Schwefel: Golden Flower ölbehandeltes Schwefelpulver, hergestellt von Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd.
• Vulkanisierungsbeschleuniger 1: Vulkanisierungsbeschleuniger CBS; Nocceler CZ-G, hergestellt von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.
• Vulkanisierungsbeschleuniger 2: Vulkanisierungsbeschleuniger DPG: Nocceler D, hergestellt von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.

Wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist, kann die Ausgewogenheit zwischen der Leistung auf Schnee und der Nassleistung und Abriebbeständigkeit auf oder über Niveaus des Stands der Technik hinaus mit der Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche der Ausführungsbeispiele 1 bis 8 verbessert werden.
Die Kautschukzusammensetzung des Vergleichsbeispiels 1 weist ein Gewichtsverhältnis (BK/NK) nicht größer als 1 auf, und dies wird als Referenz verwendet.
Das Gewichtsverhältnis (BK/NK) der Kautschukzusammensetzung des Vergleichsbeispiels 2 übersteigt 2,5, sodass die Nassleistung verringert wird.
Die Kautschukzusammensetzung des Vergleichsbeispiels 3 weist eine Versprödungstemperatur höher als –45 °C auf, sodass die Leistung auf Schnee und die Abriebbeständigkeit verringert werden.
Die Kautschukzusammensetzung des Vergleichsbeispiels 4 weist einen modifizierten S-SBR-1-Gehalt geringer als 40 Gew.-% auf, sodass die Nassleistung verringert wird.
Die Kautschukzusammensetzung des Vergleichsbeispiels 5 weist eine compoundierte Menge Butadien-Kautschuk auf, die 40 Gew.-% übersteigt, sodass die Nassleistung verringert wird.
Die Kautschukzusammensetzung des Vergleichsbeispiels 6 weist ein Silica-Gewichtsverhältnis geringer als 50 Gew.-% in dem Füllstoff auf, sodass die Nassleistung verringert wird.
Die Kautschukzusammensetzung des Vergleichsbeispiels 7 weist eine compoundierte Menge Füllstoff geringer als 66 Gewichtsteile auf, sodass die Nassleistung verringert wird.
Die Kautschukzusammensetzung des Vergleichsbeispiels 8 weist einen Mischanteil Füllstoff auf, der 110 Gewichtsteile übersteigt, sodass die Leistung auf Schnee verringert wird.
Bezugszeichenliste

1: Laufflächenabschnitt
2: Seitenwandabschnitt
3: Wulstabschnitt
4: Karkassenschicht
5: Reifenwulstkern
6: Wulstfüllstoff
7: Innenseelenschicht
8: Gürtelschicht
9: Gürteldeckschicht
10: Laufflächenkautschukschicht
11: Seitenkautschukschicht
12: Felgenpolsterkautschukschicht

Claims

Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche, wobei die Zusammensetzung Folgendes umfasst: von 66 bis 110 Gewichtsteile eines Füllstoffs, der nicht weniger als 50 Gew.-% eines Silicas pro 100 Gewichtsteile eines Dien-Kautschuks enthält, der nicht weniger als 40 Gew.-% eines endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks, 8 bis 35 Gew.-% eines Naturkautschuks und 15 bis 40 Gew.-% eines Butadien-Kautschuks enthält; wobei der endständig modifizierte Styrol-Butadien-Kautschuk eine endständige funktionelle Gruppe aufweist, die von einer Verbindung abgeleitet ist, die mit Silanolgruppen reagiert; wobei ein Styroleinheit-Gehalt davon von 38 bis 48 Gew.-% beträgt; wobei ein Verstreckungsölgehalt davon weniger als 30 Gew.-% beträgt; wobei ein Verhältnis (BK/NK) einer compoundierten Menge von Butadien-Kautschuk (BK) zu Naturkautschuk (NK) größer als 1,0 und nicht größer als 2,5 ist; und wobei eine Versprödungstemperatur der Kautschukzusammensetzung nicht höher als –45 °C ist.
Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche nach Anspruch 1, wobei das Silica eine Dibutylphthalat-Absorption von 160 bis 220 ml/100 g, eine stickstoffspezifische Oberfläche von 145 bis 193 m²/g und eine cetyltrimethylammoniumbromidspezifische Oberfläche 140 bis 184 m²/g aufweist.
Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei eine Summe von Ölbestandteilen von 25 bis 50 Gew.-% von 100 Gew.-% der Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche beträgt.
Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine funktionelle Gruppe von mindestens einem Ende des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks von mindestens einem Typ einer Verbindung abgeleitet ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyorganosiloxan-Verbindungen, Epoxy-Verbindungen und Hydrocarbyloxy-Silicium-Verbindungen.
Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche gemäß Anspruch 4, wobei die Zusammensetzung ein Isoprensegment an mindestens einem Ende des endständig modifizierten Styrol-Butadien-Kautschuks aufweist.
Luftreifen, wobei die Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 verwendet wird.