DE112016001294T5

DE112016001294T5 - Kautschukzusammensetzung für Reifenlaufflächen und Luftreifen

Info

Publication number: DE112016001294T5
Application number: DE112016001294.2T
Authority: DE
Inventors: Manabu Kato; Ryota Takahashi; Takahiro Okamatsu; Yoshiaki Kirino
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2015-03-19
Filing date: 2016-03-18
Publication date: 2017-11-30
Also published as: CN107250244A; JP6024781B2; JP2016175986A; WO2016148296A1; US20180051163A1

Abstract

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Kautschukzusammensetzung für Reifenlaufflächen, die, wenn sie zu einem Reifen ausgebildet wird, ausgezeichnete Leistungen im Hinblick auf Lenkstabilität beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit, Stabilität ihrer Eigenschaften beim Langzeitfahren, Nasshaftung und Kraftstoffverbrauchswerte aufweist, und eines Luftreifens, der unter Verwendung der Kautschukzusammensetzung erhalten wird. Die Kautschukzusammensetzung für Reifenlaufflächen gemäß der vorliegenden Erfindung enthält einen anorganischen Füllstoff, der Siliciumdioxid und einen ein carboxymodifiziertes Polymer enthaltenden Dienkautschuk enthält. Der Gehalt an anorganischem Füllstoff beträgt 70 bis 170 Massenteile pro 100 Massenteile des Dienkautschuks. Der Gehalt an Siliciumdioxid beträgt 70 bis 160 Massenteile pro 100 Massenteile des Dienkautschuks. Das carboxymodifizierte Polymer wird durch Modifizieren eines Styrol-Butadien-Kautschuks (A) mit einer Nitronverbindung (B), die eine Carboxygruppe aufweist, modifiziert, und der Gehalt an dem carboxymodifizierten Polymer im Dienkautschuk liegt bei 10 bis 100 Massenprozent. Der Gehalt der Styroleinheiten im Styrol-Butadien-Kautschuk (A) beträgt nicht weniger als 36 Massenprozent. Der Grad der Modifikation des carboxymodifizierten Polymers beträgt 0,02 bis 4,0 Mol-%.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kautschukzusammensetzung für Reifenlaufflächen und einen Luftreifen.
Stand der Technik
Ein Luftreifen besteht aus verschiedenen Elementen, wie zum Beispiel einem Reifenlaufflächenabschnitt, einem Wulstabschnitt, einem Seitenwandabschnitt, und jedes Element, das Bestandteil des Luftreifens ist, wird unter Verwendung einer Kautschukzusammensetzung gebildet, die Industrieruß, eine Kautschukkomponente oder dergleichen enthält. Als solch eine Kautschukzusammensetzung offenbart das Patentdokument 1 eine Kautschukzusammensetzung, die Styrol-Butadien-Copolymer-Kautschuk, Industrieruß, N,N'-Diphenyl-p-phenylendinitron (eine Nitron-Verbindung) und dergleichen enthält (siehe Beispiel 2).
Der vorstehend beschriebene Luftreifen kann dabei nicht nur in gewöhnlichen Fahrzeugen verwendet werden, sondern kann auch in Hochleistungsfahrzeugen, die auf öffentlichen Straßen fahren, in Rennfahrzeugen, die auf Rennstrecken fahren, oder dergleichen verwendet werden. Als Kautschukzusammensetzung für Reifenlaufflächen, die verwendet wird, um einen Reifen zu bilden, der in einem solchen Rennfahrzeug verwendet wird (im Folgenden auch einfach als „Rennreifen” oder „Rennfahrreifen” bezeichnet), oder der in einem Hochleistungsfahrzeug verwendet wird (im Folgenden einfach auch als „Hochleistungsreifen” bezeichnet), offenbart Patentdokument 2 eine Zusammensetzung, die 10 Massenteile Dienkautschuk enthält, der einen Styrol-Butadien-Kautschuk oder dergleichen und 40 bis 90 Massenteile Silciumdioxid enthält.
Liste der Entgegenhaltungen
Patentliteratur

Patentdokument 1: JP-A-2007-70439
Patentdokument 2: JP-A-2014-189698A

Kurzdarstellung der Erfindung
Technisches Problem
Solch ein Rennreifen oder Hochleistungsreifen muss gegenüber dem Luftreifen, der zum Fahren in einem gewöhnlichen Fahrzeug verwendet wird, eine noch bessere Leistung in Bezug auf Lenkstabilität beim Fahren mit hohen Geschwindigkeiten oder Stabilität der Reifeneigenschaften beim Langzeitfahren mit hohen Geschwindigkeiten aufweisen. Im Hinblick auf diese Anforderungen besteht eine Möglichkeit, die Lenkstabilität beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit zu verbessern, beispielsweise in der Verbesserung der Gummihärte oder des Speichermoduls des Reifens. Außerdem besteht eine Möglichkeit zur Verbesserung der Stabilität der Reifeneigenschaften beim Langzeitfahren mit hohen Geschwindigkeiten darin, die Abriebbeständigkeit oder die Bruchfestigkeit bei hohen Temperaturen zu verbessern. Wenn über lange Zeit mit hohen Geschwindigkeiten gefahren wird, wird der Reifen über lange Zeit in einem Hochtemperaturzustand gehalten, daher wird der Reifen stärker geschädigt, wodurch die Stabilität der Reifeneigenschaften abnimmt.
Ferner muss der Rennreifen oder der Hochleistungsreifen Eigenschaften aufweisen, die genauer auf verschiedene Straßenoberflächenzustände (trockene Straßenoberflächen, nasse Straßenoberfläche oder dergleichen) abgestimmt sind als bei den Luftreifen, die zum Fahren in einem gewöhnlichen Fahrzeug verwendet werden. Zum Beispiel muss der Rennreifen ein Haftvermögen aufweisen, das sich für eine nasse Straßenoberfläche eignet (eine ausgezeichnete Nasshaftung), wenn die Straßenoberfläche in einem nassen Zustand ist (im Falle einer nassen Straßenoberfläche). Außerdem muss der Hochleistungsreifen unter dem Gesichtspunkt einer weiter verbesserten Sicherheit oder dergleichen eine ausgezeichnete Nasshaftung aufweisen. Um diese Nasshaftung zu verbessern, kann die der Kautschukzusammensetzung beigemischte Menge an Siliciumdioxid vergrößert werden, wie im Patentdokument 2 offenbart wird, was außerdem die Verbesserung der Kraftstoffverbrauchswerte (die Umsetzung eines niedrigen Kraftstoffverbrauchs) begünstigt.
Jedoch haben die Erfinder Kautschukzusammensetzungen untersucht, denen große Mengen an Silciumdioxid beigemischt waren, wie im Patentdokument 2 beschrieben, und haben herausgefunden, dass zwar die Nasshaftung und die Kraftstoffverbrauchswerte relativ gut waren, wenn diese zu einem Reifen ausgebildet wurden, aber dass weiterer Verbesserungsbedarf besteht. Außerdem konnten die Gummihärte, der Speichermodul, die Bruchfestigkeit bei hohen Temperaturen und die Abriebbeständigkeit noch nicht als zufriedenstellend betrachtet werden.
Um die Leistung der Kautschukzusammensetzung für Reifenlaufflächen, die einen hohen Gehalt an Siliciumdioxid aufweist, wie im Patentdokument 2 beschrieben, weiter zu verbessern, untersuchten die Erfinder die Verwendung eines Styrol-Butadien-Kautschuks, der mit einer Nitronverbindung modifiziert war, wie im Patentdokument 1 beschrieben (N,N'-Diphenyl-p-phenylendinitron). Es zeigte sich jedoch, dass die resultierende Kautschukzusammensetzung eine schlechte Nasshaftung, schlechte Kraftstoffverbrauchswerte, eine schlechte Bruchfestigkeit bei hohen Temperaturen und eine schlechte Abriebbeständigkeit zeigte, wenn sie zu einem Reifen ausgebildet wurde. Außerdem kann die Gummihärte manchmal niedrig werden.
Daher ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Kautschukzusammensetzung für Reifenlaufflächen, die, wenn sie zu einem Reifen ausgebildet wird, ausgezeichnete Leistungen im Hinblick auf Lenkstabilität (Gummihärte und Speichermodul) beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit, Stabilität ihrer Eigenschaften (Abriebbeständigkeit und Bruchfestigkeit bei hohen Temperaturen) beim Langzeitfahren, Nasshaftung und Kraftstoffverbrauch aufweist, und einen Luftreifen, für den sie verwendet wird, zu schaffen.
Lösung des Problems
Die Erfinder haben in ihrem Streben, die vorstehend genannten Probleme zu lösen, intensive Studien durchgeführt und sind zu dem Ergebnis gekommen, dass die Verwendung eines carboxymodifizierten Polymers, das durch Modifizieren eines Styrol-Butadien-Kautschuks mit einer Nitronverbindung, die eine Carboxygruppe aufweist, erhalten wird, eine Zusammensetzung ergibt, die, wenn sie zu einem Reifen ausgebildet wird, ausgezeichnete Leistungen zeigt im Hinblick auf Lenkstabilität beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit, Stabilität der Eigenschaften beim Langzeitfahren, Nasshaftung und Kraftstoffverbrauch. Dadurch sind sie bei der vorliegenden Erfindung angekommen. Anders ausgedrückt haben die Erfinder gefunden, dass die vorstehend genannten Probleme auf die folgende Gestaltung gelöst werden können.

[1] Eine Kautschukzusammensetzung für Reifenlaufflächen, die einen anorganischen Füllstoff, der Siliciumdioxid enthält, und einen Dienkautschuk umfasst, welcher ein carboxymodifiziertes Polymer enthält; der Gehalt an anorganischem Füllstoff beträgt 70 bis 170 Massenteile pro 100 Massenteile Dienkautschuk; der Gehalt an Siliciumdioxid beträgt 70 bis 160 Massenteile pro 100 Massenteile Dienkautschuk; das carboxymodifizierte Polymer wird durch Modifizieren eines Styrol-Butadien-Kautschuks (A) mit einer Nitronverbindung (B), die eine Carboxygruppe aufweist, erhalten; der Gehalt an dem carboxymodifizierten Polymer im Dienkautschuk beträgt 10 bis 100 Massenprozent der Gehalt an Styroleinheiten im Styrol-Butadien-Kautschuk (A) beträgt nicht weniger als 36 Massenprozent; und ein Grad der Modifikation des carboxymodifizierten Polymers beträgt 0,02 bis 4,0 Mol-%; wobei der Grad der Modifikation definiert ist als Anteil (Mol-%) von Doppelbindungen, die durch die Carboxygruppen aufweisende Nitronverbindung (B) modifiziert sind, in Bezug auf alle Doppelbindungen, die einem Butadien im Styrol-Butadien-Kautschuk (A) zuzuschreiben sind.
[2] Die Kautschukzusammensetzung für Reifenlaufflächen gemäß Punkt [1], wobei die Nitronverbindung (B), die eine Carboxygruppe aufweist, eine Verbindung ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus N-Phenyl-α-(4-carboxyphenyl)nitron, N-Phenyl-α-(3-carboxyphenyl)nitron, N-Phenyl-α-(2-carboxyphenyl)nitron, N-(4-Carboxyphenyl)-α-phenylnitron, N-(3-Carboxyphenyl)-α-phenylnitron und N-(2-Carboxyphenyl)-α-phenylnitron.
[3] Die Kautschukzusammensetzung für Reifenlaufflächen gemäß Punkt [1] oder [2], die ferner ein cyclisches Polysulfid enthält, das durch die weiter unten beschriebene(n) allgemeine(n) Formel(n) dargestellt wird; wobei der Gehalt an dem cyclischen Polysulfid 0,2 bis 5 Massenteile pro 100 Massenteile Dienkautschuk beträgt.
[4] Die Kautschukzusammensetzung für Reifenlaufflächen gemäß einem der Punkte [1] bis [3], wobei die Menge der Nitronverbindung (B), die eine Carboxygruppe aufweist und die verwendet wird, um den Styrol-Butadien-Kautschuk (A) zu modifizieren, 0,1 bis 10 Massenteile pro 100 Massenteile Dienkautschuk beträgt.
[5] Ein Luftreifen, der Reifenlaufflächen umfasst, die unter Verwendung der Kautschukzusammensetzung für Reifenlaufflächen, die unter einem der Punkte 1 bis 4 beschrieben ist, ausgebildet worden sind.

Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Wie nachstehend beschrieben, ist die vorliegende Erfindung in der Lage, eine Kautschukzusammensetzung für Reifenlaufflächen, die, wenn sie zu einem Reifen ausgebildet wird, ausgezeichnete Leistungen im Hinblick auf Lenkstabilität beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit, Stabilität ihrer Eigenschaften beim Langzeitfahren, Nasshaftung und Kraftstoffverbrauch aufweist, und einen Luftreifen, für den sie verwendet wird, zu schaffen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine partielle schematische Querschnittsansicht eines Reifens, die eine Ausführungsform des Luftreifens der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Beschreibung von Ausführungsformen
Die Kautschukzusammensetzung für Reifenlaufflächen und der Luftreifen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend beschrieben. Es ist zu beachten, dass in der vorliegenden Erfindung numerische Bereiche, die unter Verwendung von „zwischen...und...” angegeben sind, die erste Zahl als den unteren Grenzwert und die letzte Zahl als den oberen Grenzwert einschließen.
Kautschukzusammensetzung für Reifenlaufflächen
Die Kautschukzusammensetzung für Reifenlaufflächen gemäß der vorliegenden Erfindung (im Folgenden auch einfach als „Kautschukzusammensetzung” bezeichnet) enthält einen anorganischen Füllstoff, der Siliciumdioxid enthält, und einen Dienkautschuk, der ein carboxymodifiziertes Polymer enthält. Der Gehalt an anorganischem Füllstoff liegt hierbei bei 70 bis 170 Massenteilen pro 100 Massenteile Dienkautschuk. Außerdem liegt der Gehalt an dem Siliciumdioxid bei 70 bis 160 Massenteilen pro 100 Massenteile Dienkautschuk. Ferner wird das carboxymodifizierte Polymer durch Modifizieren eines Styrol-Butadien-Kautschuks (A) mit einer Nitronverbindung (B), die eine Carboxygruppe aufweist, erhalten, und der Gehalt an dem carboxymodifizierten Polymer im Dienkautschuk liegt bei 10 bis 100 Massenprozent. Außerdem liegt der Gehalt an Styroleinheiten im Styrol-Butadien-Kautschuk (A) bei nicht weniger als 36 Massenprozent. Ferner beträgt der Grad der Modifikation des carboxymodifizierten Polymers 0,02 bis 4,0 Mol-%. Da die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung solchermaßen gestaltet ist, ist es möglich, eine Reifenlauffläche zu bilden, die ausgezeichnete Leistungen zeigt im Hinblick auf Lenkstabilität beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit, Stabilität ihrer Eigenschaften beim Langzeitfahren, Nasshaftung und Kraftstoffverbrauch. Die Gründe dafür sind im Einzelnen nicht klar, aber der folgende Grund wird als eine Ursache dafür angenommen.
Die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält anders ausgedrückt ein carboxymodifiziertes Polymer, das durch Modifizieren eines Styrol-Butadien-Kautschuks (A) mit einer Nitronverbindung (B), die eine Carboxygruppe aufweist, erhalten wird. Daher nimmt man an, dass die Carboxygruppen an den Nitronmodifikationsstellen im carboxymodifizierten Polymer mit dem Siliciumdioxid in der Kautschukzusammensetzung wechselwirken, wodurch die Dispergierbarkeit des Siliciumdioxids erhöht wird. Man nimmt an, dass infolgedessen die positive Auswirkung des Siliciumdioxids auf die Nasshaftung und die Kraftstoffverbrauchswerte (geringer Rollwiderstand) verstärkt wird. Ferner wird in Betracht gezogen, dass wegen der Wechselwirkung der Carboxygruppen an den Nitronmodifikationsstellen im carboxymodifizierten Polymer mit dem Siliciumdioxid in der Kautschukzusammensetzung starke Bindungen zwischen der Kautschukkomponente und dem Siliciumdioxid gebildet werden, so dass die Vernetzungsstellen zunehmen, wodurch die Vernetzungsdichte zunimmt, was zur Verbesserung der Gummihärte führt und wodurch es möglich ist, eine hohe Bruchfestigkeit auch bei hohen Temperaturen zu erreichen. Außerdem wird angenommen, dass als Folge einer solchen Verbesserung der physischen Festigkeit des Kautschuks auch der Speichermodul und die Abriebbeständigkeit verbessert werden.
Die Komponenten, die in der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthalten sind, und die Komponenten, die darin enthalten sein können, werden nachstehend ausführlich beschrieben.
Dienkautschuk
Der in der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthaltene Dienkautschuk enthält ein carboxymodifiziertes Polymer.
Carboxymodifiziertes Polymer
Das carboxymodifizierte Polymer wird durch Modifizieren eines Styrol-Butadien-Kautschuks (A) mit einer Nitronverbindung (B), die eine Carboxygruppe aufweist, erhalten.
Der Gehalt an carboxymodifiziertem Polymer im Dienkautschuk liegt bei 10 bis 100 Massenprozent, vorzugsweise bei 50 bis 90 Massenprozent und stärker bevorzugt bei 60 bis 80 Massenprozent. Wenn der Gehalt an carboxymodifiziertem Polymer innerhalb des vorstehend beschriebenen Bereichs liegt, zeigt sich die Funktion des carboxymodifizierten Polymers in ausreichendem Maße. Wenn der Gehalt an carboxymodifiziertem Polymer dagegen unter 10 Massenprozent liegt, wird mindestens eine der Leistungen im Hinblick auf Gummihärte, Nasshaftung, Kraftstoffverbrauch, Speichermodul, Bruchfestigkeit bei hohen Temperaturen und Abriebbeständigkeit ungenügend.
Styrol-Butadien-Kautschuk (A)
Wie vorstehend beschrieben, wird das carboxymodifizierte Polymer durch Modifizieren eines Styrol-Butadien-Kautschuks (A) erhalten. Ein solcher Styrol-Butadien-Kautschuk (A) kann unter Verwendung eines Styrolmonomers und eines Butadienmonomers hergestellt werden. Das Styrolmonomer, das für die Herstellung eines Styrol-Butadien-Kautschuks (A) verwendet wird, ist nicht besonders beschränkt, aber Beispiele dafür beinhalten Styrol, α-Methylstyrol, 2-Methylstyrol, 3-Methylstyrol, 4-Methylstyrol, 2-Ethylstyrol, 3-Ethylstyrol, 4-Ethylstyrol, 2,4-Diisopropylstyrol, 2,4-Dimethylstyrol, 4-t-Butylstyrol, 5-t-Butyl-2-methylstyrol, Dimethylaminomethylstyrol und Dimethylaminoethylstyrol. Von diesen werden Styrol, α-Methylstyrol und 4-Methylstyrol bevorzugt, und Styrol wird stärker bevorzugt. Solch ein Styrolmonomer kann allein verwendet werden, oder es kann eine Kombination aus zwei oder mehr Arten verwendet werden. Beispiele für das Butadienmonomer, das für die Herstellung des Styrol-Butadien-Kautschuks (A) verwendet wird, sind nicht besonders beschränkt, aber Beispiele dafür beinhalten 1,3-Butadien, Isopren-(2-methyl-1,3-butadien), 2,3-Dimethyl-1,3-butadien und 2-Chlor-1,3-butadien. Von diesen wird 1,3-Butadien oder Isopren bevorzugt, und 1,3-Butadien wird stärker bevorzugt. Solch ein Butadienmonomer kann allein verwendet werden, oder es kann eine Kombination aus zwei oder mehr Arten verwendet werden.
Das Verfahren (Polymerisationsverfahren) zur Herstellung des Styrol-Butadien-Kautschuks (A) ist nicht besonders beschränkt, aber Beispiele dafür beinhalten eine Lösungspolymerisation oder eine Emulsionspolymerisation. Es kann entweder ein lösungspolymerisierter Styrol-Butadien-Kautschuk oder ein emulsionspolymerisierter Styrol-Butadien-Kautschuk als Styrol-Butadien-Kautschuk (A) verwendet werden, aber der lösungspolymerisierte Styrol-Butadien-Kautschuk wird unter dem Gesichtspunkt der weiteren Verbesserung der Lenkstabilität und dergleichen bevorzugt verwendet.
Der Gehalt an Styroleinheiten im Styrol-Butadien-Kautschuk (A) liegt nicht unter 36 Massenprozent, vorzugsweise bei 36 bis 50 Massenprozent und stärker bevorzugt bei 36 bis 40 Massenprozent. Wenn der Gehalt an Styroleinheiten innerhalb des vorstehend beschriebenen Bereichs liegt, ist die Gummihärte des Reifens oder seine Bruchfestigkeit bei hohen Temperaturen verbessert. Wenn der Gehalt an Styroleinheiten unter 36 Massenprozent liegt, ist die Gummihärte des Reifens oder die Bruchfestigkeit bei hohen Temperaturen verringert. Man beachte, dass in der vorliegenden Erfindung der Gehalt an Styroleinheiten im Styrol-Butadien-Kautschuk den Anteil (Massenprozent) der Styrolmonomereinheiten im Styrol-Butadien-Kautschuk angibt.
Unter dem Gesichtspunkt der einfachen Handhabung liegt das gewichtsgemittelte Molekulargewicht (Mw) des Styrol-Butadien-Kautschuks (A) vorzugsweise bei 100.000 bis 1.800.000 und stärker bevorzugt bei 300.000 bis 1.500.000. In der vorliegenden Beschreibung wird das gewichtsgemittelte Molekulargewicht (Mw) durch Gelpermeationschromatographie (GPC) auf Basis einer Kalibrierung mit Polystyrolstandards unter Verwendung von Tetrahydrofuran als Lösungsmittel gemessen.
Nitronverbindung (B) mit Carboxygruppe
Wie vorstehend beschrieben, wird das carboxymodifizierte Polymer der vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer Nitronverbindung (B), die eine Carboxygruppe aufweist (im Folgenden auch einfach als „Carboxynitron” oder „Carboxynitron (B)” bezeichnet) modifiziert. Das Carboxynitron ist nicht besonders beschränkt, solange es ein Nitron ist, das mindestens eine Carboxygruppe (-COOH) aufweist. Nitron bezeichnet hierin eine Verbindung, die eine Nitrongruppe aufweist, die durch die nachstehende Formel (1) dargestellt wird. [Chemische Formel 1]
In Formel (1) zeigt * eine Bindungsposition an.
Das Carboxynitron ist vorzugsweise eine Verbindung, die durch die nachstehende allgemeine Formel (2) dargestellt wird. [Chemische Formel 2]
In der allgemeinen Formel (2) stellen X und Y jeweils unabhängig voneinander eine aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe, eine aromatische Kohlenwasserstoffgruppe, oder eine aromatische heterocyclische Gruppe dar, die einen Substituenten aufweisen kann. Jedoch weist mindestens eines von X oder Y eine Carboxygruppe als Substituenten auf.
Beispiele für die durch X oder Y dargestellte aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe schließen Alkylgruppen, Cycloalkylgruppen, Alkenylgruppen und dergleichen ein. Zu Beispielen der Alkylgruppe gehören eine Methylgruppe, Ethylgruppe, n-Propylgruppe, Isopropylgruppe, n-Butylgruppe, Isobutylgruppe, sek-Butylgruppe, tert-Butylgruppe, n-Pentylgruppe, Isopentylgruppe, Neopentylgruppe, tert-Pentylgruppe, 1-Methylbutylgruppe, 2-Methylbutylgruppe, 1,2-Dimethylpropylgruppe, n-Hexylgruppe, n-Heptylgruppe, n-Octylgruppe und dergleichen. Von diesen sind Alkylgruppen mit 1 bis 18 Kohlenstoffen bevorzugt, und Alkylgruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffen sind stärker bevorzugt. Zu Beispielen der Cycloalkylgruppe gehören eine Cyclopropylgruppe, Cyclobutylgruppe, Cyclopentylgruppe, Cyclohexylgruppe und dergleichen. Von diesen sind Cycloalkylgruppen mit 3 bis 10 Kohlenstoffen bevorzugt, und Cycloalkylgruppen mit 3 bis 6 Kohlenstoffen sind stärker bevorzugt. Zu Beispielen der Alkenylgruppe gehören eine Vinylgruppe, 1-Propenylgruppe, Allylgruppe, Isopropenylgruppe, 1-Butenylgruppe, 2-Butenylgruppe und dergleichen. Von diesen sind Alkenylgruppen mit 2 bis 18 Kohlenstoffen bevorzugt, und Alkenylgruppen mit 2 bis 6 Kohlenstoffen sind stärker bevorzugt.
Beispiele für die durch X oder Y dargestellten aromatischen Kohlenwasserstoffgruppen schließen Arylgruppen, Aralkylgruppen und dergleichen ein. Zu Beispielen der Arylgruppe gehören eine Phenylgruppe, Naphthylgruppe, Anthrylgruppe, Phenanthrylgruppe, Biphenylgruppe und dergleichen. Von diesen sind Arylgruppen mit 6 bis 14 Kohlenstoffen bevorzugt, Arylgruppen mit 6 bis 10 Kohlenstoffen sind stärker bevorzugt und eine Phenylgruppe und eine Naphthylgruppe sind noch stärker bevorzugt. Zu Beispielen der Aralkylgruppe gehören eine Benzylgruppe, Phenethylgruppe, Phenylpropylgruppe und dergleichen. Von diesen sind Aralkylgruppen mit 7 bis 13 Kohlenstoffatomen bevorzugt, Aralkylgruppen mit 7 bis 11 Kohlenstoffatomen sind stärker bevorzugt und eine Benzylgruppe ist noch stärker bevorzugt.
Beispiele für die durch X oder Y dargestellte aromatische heterocyclische Gruppe beinhalten Pyrrolylgruppen, Furylgruppen, Thienylgruppen, Pyrazolylgruppen, Imidazolylgruppen (Imidazolgruppen), Oxazolylgruppen, Isooxazolylgruppen, Thiazolylgruppen, Isothiazolylgruppen, Pyridylgruppen (Pyridingruppen), Furangruppen, Thiophengruppen, Pyridazinylgruppen, Pyrimidinylgruppen, Pyradinylgruppen und dergleichen. Von diesen werden Pyridylgruppen bevorzugt.
Die Gruppen, die durch X und Y dargestellt werden, können auch andere Substituenten als Carboxygruppen aufweisen (hierin auch als „andere Substituenten” bezeichnet), solange mindestens eine von ihnen eine Carboxygruppe als Substituenten aufweist, wie vorstehend beschrieben. Die anderen Substituenten, die in der durch X oder Y dargestellten Gruppe enthalten sein können, sind nicht besonders beschränkt, und Beispiele davon beinhalten Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffen, Hydroxygruppen, Aminogruppen, Nitrogruppen, Sulfonylgruppen, Alkoxygruppen, Halogenatome und dergleichen. Man beachte, dass Beispiele für die aromatische Kohlenwasserstoffgruppe, die einen solchen Substituenten enthält, Arylgruppen mit einem Substituenten, beispielsweise eine Tolylgruppe und Xylylgruppe; und Aralkylgruppen mit einem Substituenten, beispielsweise eine Methylbenzylgruppe, Ethylbenzylgruppe und Methylphenethylgruppe; und dergleichen beinhalten.
Die Verbindung, die durch die allgemeine Formel (2) dargestellt wird, ist vorzugsweise eine Verbindung, die durch die folgende allgemeine Formel (b) dargestellt wird. [Chemische Formel 3]
In der allgemeinen Formel (b) stellen m und n jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 0 bis 5 dar, und die Summe von m und n ist 1 oder größer. Die ganze Zahl, für die m steht, ist vorzugsweise eine ganze Zahl von 0 bis 2 und stärker bevorzugt eine ganze Zahl von 0 oder 1, weil die Löslichkeit in einem Lösungsmittel während einer Carboxynitronsynthese besser ist und die Synthese daher einfacher ist.
Die ganze Zahl, für die n steht, ist vorzugsweise eine ganze Zahl von 0 bis 2 und stärker bevorzugt eine ganze Zahl von 0 oder 1, weil die Löslichkeit in einem Lösungsmittel während der Carboxynitronsynthese besser ist und die Synthese daher einfacher ist. Des Weiteren ist die Summe von m und n (m + n) vorzugsweise von 1 bis 4 und stärker bevorzugt 1 oder 2.
Die Verbindung ist nicht speziell auf ein Carboxynitron beschränkt, wie beispielsweise das durch Formel (b) dargestellte, sondern ist vorzugsweise eine Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus N-Phenylα-(4-Carboxylphenyl)nitron, das durch die nachstehende Formel (b1) wiedergegeben wird, N-Phenyl-α-(3-Carboxylphenyl)nitron, das durch die nachstehende Formel (b2) wiedergegeben wird, N-Phenyl-α-(2-Carboxylphenyl)nitron, das durch die nachstehende Formel (b3) wiedergegeben wird, N-(4-Carboxylphenyl)-α-Phenylnitron, das durch die nachstehende Formel (b4) wiedergegeben wird, N-(3-Carboxylphenyl)-α-Phenylnitron, das durch die nachstehende Formel (b5) wiedergegeben wird, und N-(2-Carboxylphenyl)-α-Phenylnitron, das durch die nachstehende Formel (b6) wiedergegeben wird. [Chemische Formel 4]
Das Herstellungsverfahren des Carboxynitrons unterliegt keinen speziellen Einschränkungen und es können im Stand der Technik bekannte Verfahren verwendet werden. Zum Beispiel kann eine Verbindung (Carboxynitron) mit einer Carboxygruppe und einer Nitrongruppe dadurch erhalten werden, dass eine Verbindung mit einer Hydroxyaminogruppe (-NHOH) und eine Verbindung mit einer Aldehydgruppe (-CHO) und einer Carboxygruppe bei einem Molverhältnis von Hydroxyaminogruppe zu Aldehydgruppe (-NHOH/-CHO) von 1,0 bis 1,5 in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels (beispielsweise Methanol, Ethanol und Tetrahydrofuran und dergleichen) bei Raumtemperatur für 1 bis 24 Stunden gerührt werden, damit die beiden Gruppen reagieren können.
Verfahren zur Herstellung eines carboxymodifizierten Polymers Wie vorstehend beschrieben, wird das carboxymodifizierte Polymer der vorliegenden Erfindung erhalten durch Modifizieren eines Styrol-Butadien-Kautschuks (A) mit einer Nitronverbindung (B), die eine Carboxygruppe aufweist.
Der Reaktionsmechanismus bei der Herstellung des carboxymodifizierten Polymers besteht darin, dass das carboxymodifizierte Polymer (B) mit den Doppelbindungen des Styrol-Butadien-Kautschuks (A) reagiert. Das Verfahren zur Herstellung des carboxymodifizierten Polymers (des carboxynitronmodifizierten SBR) ist nicht besonders beschränkt, aber Beispiele dafür beinhalten ein Verfahren, bei dem der Styrol-Butadien-Kautschuk (A) und das Carboxynitron (B) 1 bis 30 Minuten lang bei 100 bis 200°C miteinander gemischt werden. In dem Verfahren kommt es zu einer Cycloadditionsreaktion zwischen der Doppelbindung des im Styrol-Butadien-Kautschuk (A) enthaltenen Butadiens und der Nitrongruppe im Carboxynitron (B), wodurch ein fünfgliedriger Ring gebildet wird, wie nachstehend in Formel (4-1) und Formel (4-2) veranschaulicht ist. Man beachte, dass die nachstehende Formel (4-1) eine Reaktion zwischen einer 1,4-Bindung und einer Nitrongruppe darstellt, und die nachstehende Formel (4-2) eine Reaktion zwischen einer 1,2-Vinylbindung und einer Nitrongruppe darstellt. Die Formeln (4-1) und (4-2) stellen die Reaktionen für den Fall dar, dass das Butadien 1,3-Butadien ist, aber die gleiche Reaktion führt zu einer Bildung eines fünfgliedrigen Rings auch in dem Fall, wo das Butadien von 1,3-Butadien verschieden ist. [Chemische Formel 5]
[Chemische Formel 6]
Die Menge des Carboxynitrons (B) (im Folgenden auch als „Menge an umgewandeltem CPN” bezeichnet), die verwendet wird, um den Styrol-Butadien-Kautschuk (A) zu modifizieren, um das carboxymodifizierte Polymer zu synthetisieren, beträgt vorzugsweise 0,1 bis 10 Massenteile und stärker bevorzugt 0,3 bis 3 Massenteile pro 100 Massenteile Dienkautschuk. Wenn die umgewandelte CPN-Menge innerhalb des vorstehend beschriebenen Bereichs liegt, ist die Nasshaftung oder der Kraftstoffverbrauch tendenziell weiter verbessert. Wenn beispielsweise 35 Massenteile des carboxymodifizierten Polymers in 100 Massenteilen des Dienkautschuks enthalten sind und das carboxymodifizierte Polymer über die Reaktion zwischen 100 Massenteilen SBR und 1 Massenteil Carboxynitron erhalten wird, werden von 35 Massteilen des carboxymodifizierten Polymers 0,35 Massenteile (= 35 × (1/101)) Carboxynitron (B) für die Synthese des carboxymodifizierten Polymers verwendet, so dass die umgewandelte CPN-Menge 0,35 Massenteile beträgt.
Bei der Synthese des carboxymodifizierten Polymers ist die geladene Menge (zugesetzte Menge) des Carboxynitrons (B) nicht besonders beschränkt, beträgt aber vorzugsweise 0,1 bis 20 Massenteile, und stärker bevorzugt 1 bis 5 Massenanteile pro 100 Massenanteile Styrol-Butadien-Kautschuk (A).
Modifikationsgrad
Der Grad der Modifikation des carboxymodifizierten Polymers beträgt 0,02 bis 4,0 Mol-%, und stärker bevorzugt 0,10 bis 2,0 Mol-%. Außerdem liegt die Untergrenze des Modifikationsgrads vorzugsweise nicht unter 0,20 Mol-%. Hierbei bezeichnet „Modifikationsgrad” bzw. „Grad der Modifikation” den Anteil (Mol-%) der mit dem Carboxynitron (B) modifizierten Doppelbindungen in Bezug auf sämtliche Doppelbindungen, die dem Butadien (der Butadieneinheit) im Styrol-Butadien-Kautschuk (A) zugeschrieben werden. Wenn beispielsweise das Butadien 1,3-Butadien ist, dann bezeichnet „Grad der Modifikation” den Anteil (Mol-%) der von der obigen Formel (4-1) oder Formel (4-2) dargestellten Struktur, die durch Modifikation mit Carboxynitron gebildet worden ist. Der Grad der Modifikation kann beispielsweise durch NMR-Messungen der SBRs vor und nach der Modifikation gefunden werden.
Man beachte, dass in dieser Beschreibung das carboxymodifizierte Polymer mit dem Modifikationsgrad 100 Mol-% ebenfalls in die Kategorie eines Dienkautschuks fällt.
Anderer Dienkautschuk
Der Dienkautschuk kann eine Kautschukkomponente enthalten, die von dem carboxymodifizierten Polymer verschieden ist (hierin auch als „anderer Dienkautschuk” bezeichnet). Der andere Dienkautschuk ist nicht besonders beschränkt, aber Beispiele dafür beinhalten Naturkautschuk (NR), Isoprenkautschuk (IR), Butadienkautschuk (BR), mit aromatischem Vinyl konjugierten Diencopolymerkautschuk (z. B. unmodifizierten SBR (Styrol-Butadien-Kautschuk), SBR, der mit einer Verbindung modifiziert ist, die von der Nitronverbindung (B), die eine Carboxygruppe aufweist, verschieden ist), Acrylnitril-Butadien-Copolymer-Kautschuk (NBR), Butylkautschuk (IIR), halogenierten Butylkautschuk (Br-IIR, CI-IIR), Chloropren-Kautschuk (CR) und dergleichen. Von diesen wird unmodifizierter SBR bevorzugt verwendet. Bevorzugte Modi eines solchen unmodifizierten SBR sind denen des vorstehend beschriebenen Styrol-Butadien-Kautschuks (A) gleich.
Anorganischer Füllstoff
Die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält einen anorganischen Füllstoff. Der anorganische Füllstoff, der in der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthalten ist, enthält Siliciumdioxid und einen anorganischen Füllstoff, der von Siliciumdioxid verschieden ist (hierin auch als „anderer organischer Füllstoff” bezeichnet). Beispiele für solche anderen anorganischen Füllstoffe beinhalten Industrieruß, Calciumcarbonat, Ton, Talk und dergleichen, und Industrieruß wird bevorzugt verwendet.
Der Gehalt an dem anorganischen Füllstoff liegt bei 70 bis 170 Massenteilen, stärker bevorzugt bei 80 bis 130 Massenteilen, und noch stärker bevorzugt bei 90 bis 120 Massenteilen pro 100 Massenteile Dienkautschuk. Wenn der Gehalt an dem anorganischen Füllstoff innerhalb des vorstehend beschriebenen Bereichs liegt, können die Nasshaftung, der Kraftstoffverbrauch, die Gummihärte, die Bruchfestigkeit bei hohen Temperaturen und dergleichen verbessert sein. Wenn der Gehalt an dem anorganischen Füllstoff jedoch unter der Untergrenze liegt, ist die Nasshaftung oder der Kraftstoffverbrauch verschlechtert, während dann, wenn der Gehalt an anorganischem Füllstoff die Obergrenze überschreitet, die Gummihärte oder die Bruchfestigkeit bei hohen Temperaturen verschlechtert ist.
Siliciumdioxid
Konkrete Beispiele für das Siliciumdioxid sind feuchtes Siliciumdioxid (wässrige Kieselsäure), trockenes Siliciumdioxid (Kieselsäureanhydrid), Calciumsilicat, Aluminiumsilicat und dergleichen. Eine Art von diesen kann alleine verwendet werden, oder zwei oder mehr Arten von diesen können in Kombination verwendet werden. Der Gehalt an Siliciumdioxid liegt bei 70 bis 160 Massenteilen, stärker bevorzugt bei 80 bis 160 Massenteilen, und noch stärker bevorzugt bei 90 bis 160 Massenteilen pro 100 Massenteile Dienkautschuk. Wenn der Gehalt an Siliciumdioxid innerhalb des vorstehend beschriebenen Bereichs liegt, können die Nasshaftung und die Kraftstoffverbrauchswerte verbessert sein. Wenn der Gehalt an Siliciumdioxid jedoch unter der Untergrenze liegt, ist die Nasshaftung oder der Kraftstoffverbrauch verschlechtert, während dann, wenn der Gehalt an Siliciumdioxid die Obergrenze überschreitet, die Gummihärte oder die Bruchfestigkeit bei hohen Temperaturen verschlechtert ist.
Die durch Cetyltrimethylammoniumbromid(CTAB)-Adsorption bestimmte spezifische Oberfläche des Siliciumdioxids beträgt vorzugsweise 50 bis 230 m²/g und stärker bevorzugt 100 bis 185 m²/g.
Man beachte, dass die durch CTAB-Adsorption bestimmte spezifische Oberfläche eine alternative Charakterisierung der Oberfläche des Siliciumdioxids ist, die zur Adsorption an den Silan-Haftverbesserer verwendet werden kann. Bei der durch CTAB-Adsorption bestimmten spezifischen Oberfläche handelt es sich um einen Wert, der ermittelt wird, indem die Menge der CTAB-Adsorption an die Siliciumdioxidoberfläche gemäß JIS K6217-3:2001 „Teil 3: Bestimmung einer spezifischen Oberfläche-CTAB-Adsorptionsmethode” gemessen wird.
Industrieruß
Die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält vorzugsweise Industrieruß als anorganischen Füllstoff. Der Gehalt an Industrieruß beträgt vorzugsweise 10 bis 100 Massenteile, stärker bevorzugt 10 bis 80 Massenteile, und noch stärker bevorzugt 10 bis 60 Massenteile pro 100 Massenteile Dienkautschuk. Wenn der Gehalt an Industrieruß im vorstehend beschriebenen Bereich liegt, kann ein Gleichgewicht zwischen der Gummihärte oder der Bruchfestigkeit bei hohen Temperaturen und der Nasshaftung oder dem Kraftstoffverbrauch erreicht werden.
Die durch Stickstoffadsorption bestimmte spezifische Oberfläche (N₂SA) des Industrierußes ist nicht besonders beschränkt, liegt aber vorzugsweise bei 100 bis 200 [m²/g] und stärker bevorzugt bei 120 bis 195 [m²/g]. Man beachte, dass die durch Stickstoffadsorption bestimmte spezifische Oberfläche (N₂SA) ein Wert der Stickstoffmenge ist, die an die Oberfläche von Industrieruß adsorbiert wird, gemessen nach JIS K6217-2:2001 (Teil 2: Bestimmung einer spezifischen Oberfläche-Stickstoffadsorptionsmethoden-Einzelpunktverfahren).
Cyclisches Polysulfid
Die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält vorzugsweise ein cyclisches Polysulfid als Vulkanisierungsmittel. Das cyclische Polysulfid, das von der bzw. den nachstehenden allgemeinen Formel(n) dargestellt wird, wird unter dem Gesichtspunkt der weiteren Verbesserung der Gummihärte oder der Bruchfestigkeit bei hohen Temperaturen bevorzugt als cyclisches Polysulfid verwendet. [Chemische Formel 7]
In der bzw. den obigen allgemeinen Formel(n) ist R eine substituierte oder unsubstituierte Alkylengruppe mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen, eine substituierte oder unsubstituierte Oxyalkylengruppe mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen („-R₁-O-”, worin R₁ eine Alkylengruppe mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen ist) oder -R₂-O-R₃- (worin R₂ und R₃ jeweils unabhängig eine Alkylengruppe mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen sind). Hierbei ist x durchschnittlich 3 bis 5. Außerdem ist n eine ganze Zahl von 1 bis 5.
In der bzw. den allgemeinen Formel(n) liegt die Zahl der Kohlenstoffatome von R bei 4 bis 8 und vorzugsweise bei 4 bis 7. Außerdem beinhalten Beispiele für Substituenten in R in der bzw. den obigen allgemeinen Formel(n) eine Phenylgruppe, eine Benzylgruppe, eine Methylgruppe, eine Epoxidgruppe, eine Isocyanatgruppe, eine Vinylgruppe, eine Silylgruppe und dergleichen. Man beachte, dass S in der bzw. den allgemeinen Formel(n) Schwefel ist. Hierbei ist x im Durchschnitt 3 bis 5 und ist vorzugsweise im Durchschnitt 3,5 bis 4,5.
Außerdem ist n eine ganze Zahl von 1 bis 5 und ist vorzugsweise eine ganze Zahl von 1 bis 4.
Das cyclische Polysulfid, das durch die allgemeine(n) Formel(n) dargestellt wird, kann anhand üblicher Verfahren hergestellt werden, für die ein Beispiel, das in JP-A-2007-92086 beschriebene Herstellungsverfahren ist.
Silan-Haftvermittler
Die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält vorzugsweise einen Silan-Haftvermittler, da dieser das Verstärkungsvermögen des Reifens verbessert. Wenn der Silan-Haftverbesserer verwendet wird, liegt der Gehalt desselben vorzugsweise zwischen 2 und 16 Massenteilen und stärker bevorzugt zwischen 4 und 10 Massenteilen pro 100 Massenteile des Siliciumdioxids.
Zu konkreten Beispielen des Silan-Haftvermittlers zählen Bis(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfid, Bis(3-triethoxysilylpropyl)trisulfid, Bis(3-triethoxysilylpropyl)disulfid, Bis(2-triethoxysilylethyl)tetrasulfid, Bis(3-trimethoxysilylPropyl)tetrasulfid, Bis(2-trimethoxysilylethyl)tetrasulfid, 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan, 3-Mercaptopropyltriethoxysilan, 2-Mercaptoethyltrimethoxysilan, 2-Mercaptoethyltriethoxysilan, 3-Trimethoxysilylpropyl-N,N-dimethylthiocarbamoyltetrasulfid, 3-Triethoxysilylpropyl-N,N-dimethylthiocarbamoyltetrasulfid, 2-Triethoxysilylethyl-N,N-dimethylthiocarbamoyltetrasulfid, 3-Trimethoxysilylpropylbenzothiazoltetrasulfid, 3-Triethoxysilylpropylbenzothiazoltetrasulfid, 3-Triethoxysilylpropylmethacrylatmonosulfid, 3-Trimethoxysilylpropylmethacrylatmonosulfid, Bis(3-diethoxymethylsilylpropyl)tetrasulfid, 3-Mercaptopropyldimethoxymethylsilan, Dimethoxymethylsilylpropyl-N,N-dimethylthiocarbamoyltetrasulfid, Dimethoxymethylsilylpropylbenzothiazoltetrasulfid und dergleichen. Diese können jeweils allein verwendet werden, oder zwei oder mehr von ihnen können in Kombination verwendet werden.
Von diesen wird bzw. werden unter dem Gesichtspunkt einer das Verstärkungsvermögen verbessernden Wirkung vorzugsweise Bis-(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfid und/oder Bis-(3-triethoxysilylpropyl)disulfid verwendet. Konkrete Beispiele davon schließen Si69 [Bis(3-Triethoxysilylpropyl)tetrasulfid, hergestellt durch Evonik Degussa], Si75 (Bis(3-Triethoxysilylpropyl)disulfid, hergestellt durch Evonik Degussa) und dergleichen ein.
Optionale Komponenten
Die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann ein Terpenharz enthalten. Von den Terpenharzen werden vorzugsweise aromatische modifizierte Terpene verwendet. Wenn die Kautschukzusammensetzung ein aromatisches modifiziertes Terpenharz enthält, liegt dessen Gehalt vorzugsweise bei 2 bis 20 Massenteilen und stärker bevorzugt bei 4 bis 18 Massenteilen pro 100 Massenteile Dienkautschuk.
Das aromatische modifizierte Terpenharz wird durch Polymerisieren eines Terpens und einer aromatischen Verbindung hergestellt. Zu Beispielen für das Terpen gehören α-Pinen, β-Pinen, Dipenten, Limonen und dergleichen. Zu Beispielen für die aromatische Verbindung gehören Styrol, α-Methylstyrol, Vinyltoluol, Inden und dergleichen. Von diesen werden mit Styrol modifizierte Terpenharze als das aromatische modifizierte Terpenharz bevorzugt.
Die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann ferner innerhalb eines Umfangs, der ihre Wirkung oder ihren Zweck nicht behindert, gegebenenfalls Zusatzstoffe enthalten. Beispiele für Zusätze beinhalten verschiedene Zusätze, die typischerweise in Kautschukzusammensetzungen verwendet werden, Zinkoxid (Zinkweiß), Stearinsäure, Klebeharze, Peptisationsvermittler, Alterungsverzögerer, Wachse, Verarbeitungshilfsmittel, Aromaöle, flüssige Polymere, Terpenharze, die keine aromatischen Terpenharze sind, duroplastische Harze, Vulkanisierungsmittel, die keine cyclischen Polysulfide sind (beispielsweise Schwefel), Vulkanisierungsbeschleuniger und dergleichen.
Verfahren zum Herstellen einer Kautschukzusammensetzung für Luftreifen
Das Verfahren zur Herstellung der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung unterliegt keinen speziellen Einschränkungen, und konkrete Beispiele dafür beinhalten ein Verfahren, in dem jede der vorstehend erwähnten Komponenten unter Anwendung eines bekannten Verfahrens und Apparats (beispielsweise eines Banbury-Mischers, eines Kneters, einer Walze und dergleichen) geknetet wird. Wenn die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung einen Schwefel oder einen Vulkanisierungsbeschleuniger enthält, werden die Komponenten, die von dem Schwefel und dem Vulkanisierungsbeschleuniger verschieden sind, vorzugsweise zuerst bei einer hohen Temperatur (vorzugsweise 80 bis 140°C) zugemischt und dann gekühlt, bevor der Schwefel oder der Vulkanisierungsbeschleuniger zugemischt werden. Außerdem kann die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung unter allgemein bekannten Vulkanisierungs- oder Vernetzungsbedingungen des Standes der Technik vulkanisiert oder vernetzt werden.
Anwendung
Die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung wird zur Herstellung von Luftreifen verwendet. Von diesen wird die Kautschukzusammensetzung geeigneterweise in Reifenlaufflächen von Luftreifen (vorzugsweise Luftreifen für Rennen und Luftreifen für Hochleistungsfahrzeuge, die auf öffentlichen Straßen fahren), verwendet.
Luftreifen
Bei dem Luftreifen der vorliegenden Erfindung handelt es sich um einen Luftreifen, für den die Zusammensetzung für Reifenlaufflächen der vorliegenden Erfindung verwendet wird. 1 ist eine partielle schematische Querschnittsansicht eines Reifens, der eine bestimmte Ausführungsform des Luftreifens der vorliegenden Erfindung darstellt, der Luftreifen der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf die in 1 veranschaulichte Ausführungsform beschränkt.
In 1 bezeichnet eine Bezugszahl 1 einen Reifenwulstabschnitt, Bezugszahl 2 bezeichnet einen Seitenwandabschnitt, und Bezugszahl 3 bezeichnet einen Reifenlaufflächenabschnitt. Eine Karkassenschicht 4, in die ein Fasercord eingebettet ist, ist zwischen einem Paar aus linken und rechten Reifenwulstabschnitten 1 angebracht, und Enden der Karkassenschicht 4 werden durch Falten um Reifenwulstkerne 5 und Wulstfüller 6 von einer Innenseite zu einer Außenseite des Reifens gewickelt. In dem Reifenlaufflächenabschnitt 3 ist eine Gürtelschicht 7 entlang des gesamten Umfangs der Reifens auf der Außenseite der Karkassenschicht 4 vorgesehen. Felgenpolster 8 sind in Teilen der Reifenwulstabschnitte 1, die an einer Felge anliegen, bereitgestellt. Man beachte, dass der Reifenlaufflächenabschnitt 3 aus der vorstehend genannten Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung gebildet wird.
Der Luftreifen der vorliegenden Erfindung kann zum Beispiel gemäß einem nach dem Stand der Technik bekannten Verfahren hergestellt werden. Zusätzlich zu gewöhnlicher Luft oder Luft mit einem eingestellten Sauerstoffpartialdruck können Inertgase, wie beispielsweise Stickstoff, Argon und Helium, als das Gas, mit dem der Reifen befüllt wird, verwendet werden.
Da der Luftreifen der vorliegenden Erfindung eine ausgezeichnete Lenkstabilität (Gummihärte und Speichermodul) beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit und Stabilität (Abriebbeständigkeit und Bruchfestigkeit bei hohen Temperaturen) beim Langzeitfahren aufweist, wird der Luftreifen geeigneterweise für Rennreifen und Hochleistungsreifen verwendet. Insbesondere wird der Luftreifen geeigneterweise auf nassen Straßenoberflächen verwendet.
Beispiele
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele weiter beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Synthese von Carboxynitron
In einen 2 l fassenden, länglichen Rundkolben (eggplant-shaped) wurde auf 40°C erwärmtes Methanol (900 ml) gegeben, und dann wurde Terephthalaldehydsäure, dargestellt durch die Formel (b-1) unten, (30,0 g) zugegeben und gelöst. Zu dieser Lösung wurde eine Lösung, in der Phenylhydroxylamin, dargestellt durch die nachstehende Formel (a-1) (21,8 g), in Methanol (100 ml) aufgelöst war, hinzugegeben und bei Zimmertemperatur 19 Stunden lang gerührt. Nach Beendigung des Rührens wurde eine Nitronverbindung (Carboxynitron), dargestellt durch die nachfolgende Formel (c-1), durch Umkristallisation aus Methanol erhalten (41,7 g). Die Ausbeute betrug 86%. [Chemische Formel 8]
Synthese von Diphenylnitron
In einen 300 ml fassenden länglichen Rundkolben wurden Benzaldehyd, dargestellt durch die nachstehende Formel (b-2) (42,45 g) und Ethanol (10 ml) gegeben, und anschließend wurde eine Lösung, in der Phenylhydroxylamin, dargestellt durch die nachstehende Formel (a-1) (43,65 g) in Ethanol (70 ml) aufgelöst war, hinzugegeben und bei Raumtemperatur 22 Stunden lang gerührt. Nachdem das Rühren abgeschlossen war, wurde Diphenylnitron (65,40 g), dargestellt durch die nachstehende Formel (c-2), als weißer Kristall durch Umkristallisierung aus Ethanol erhalten. Die Ausbeute betrug 83%. [Chemische Formel 9]
Synthese von mit Carboxynitron modifiziertem SBR (modifiziertem SBR 1)
SBR („Tufdene E581”, Hersteller Asahi Kasei Chemicals Corporation) wurde in einen Banbury-Mischer bei 120°C geladen und 2 Minuten lang geknetet. Dann wurde 1 Massenteil des wie vorstehend beschrieben synthetisierten Carboxynitrons pro 100 Massenteile SBR zugegeben und bei 160°C 5 Minuten lang gemischt, um den SBR mit dem Carboxynitron zu modifizieren. Der so erhaltene, mit Carboxynitron modifizierte SBR wird als modifizierter SBR 1 bezeichnet. Man beachte, dass der verwendete SBR („Tufdene E581”, Hersteller Asahi Kasei Chemicals Corporation) dem unten beschriebenen „S-SBR 2” entspricht und der Gehalt an Styroleinheiten (die Styrolmenge) 37 Massenprozent beträgt. Als eine NMR-Analyse für den erhaltenen modifizierten SBR 1 durchgeführt wurde, um den Grad der Modifikation zu bestimmen, lag der Grad der Modifikation des modifizierten BR 1 bei 0,21 Mol-%. Genauer wurde der Grad der Modifikation wie folgt bestimmt. Der Grad der Modifikation wurde anders ausgedrückt durch ¹H-NMR (CDCl₃, 400 MHz, TMS) durch Messen von Peak-Flächen bei etwa 8,08 ppm (die zwei Protonen zugeschrieben werden, die an die Carboxygruppe angrenzen) vor und nach der Modifikation der SBRs unter Verwendung von CDCl₃ als Lösungsmittel bestimmt. Man beachte, dass die ¹H-NMR-Analyse des modifizierten SBR 1 unter Verwendung einer Probe durchgeführt wurde, die durch Auflösen des modifizierten SBR 1 in Toluol, Durchführen einer Reinigung durch zweimalige Methanolfällung und anschließendes Trocknen unter verringertem Druck erhalten wurde.
Synthese von mit Diphenylnitron modifiziertem SBR (modifiziertem SBR 2)
SBR („Tufdene E581”, Hersteller Asahi Kasei Chemicals Corporation) wurde in einen Banbury-Mischer bei 120°C geladen und 2 Minuten lang geknetet. Dann wurde 1 Massenteil des wie vorstehend beschrieben synthetisierten Diphenylnitrons pro 100 Massenteile SBR zugegeben und bei 160°C 5 Minuten lang gemischt, um den SBR mit dem Diphenylnitron zu modifizieren. Der so erhaltene, mit Diphenylnitron modifizierte SBR wird als modifizierter SBR 2 bezeichnet. Man beachte, dass der verwendete SBR („Tufdene E581”, Hersteller Asahi Kasei Chemicals Corporation) dem unten beschriebenen „S-SBR 2” entspricht und der Gehalt an Styroleinheiten (die Styrolmenge) 37 Massenprozent ist. Als eine NMR-Analyse für den erhaltenen modifizierten SBR 2 durchgeführt wurde, um den Grad der Modifikation zu bestimmen, lag der Grad der Modifikation des modifizierten BR 2 bei 0,23 Mol-%. Das Verfahren zur Bestimmung des Modifikationsgrads ist wie vorstehend beschrieben.
Herstellung einer Kautschukzusammensetzung für Luftreifen
Die in der nachstehenden Tabelle 1 gezeigten Komponenten wurden in den in der nachstehenden Tabelle 1 gezeigten Verhältnissen (Massenteilen) zusammengemischt. Genauer wurden die in der nachstehenden Tabelle 1 gezeigten Komponenten außer Schwefel und dem Vulkanisierungsbeschleuniger zuerst in einem Banburry-Mischer mit einer Temperatur von 80°C 5 Minuten lang gemischt. Danach wurde eine Walze verwendet, um den Schwefel und den Vulkanisierungsbeschleuniger zu mischen, um die jeweilige Kautschukzusammensetzung für Reifenlaufflächen zu erhalten (im Folgenden wird die „Kautschukzusammensetzung für Reifenlaufflächen” auch einfach als „Kautschukzusammensetzung” bezeichnet).
Herstellung eines Flächengebildes aus vulkanisiertem Kautschuk
Ein Flächengebilde aus vulkanisiertem Kautschuk bzw. Gummi wurde durch Vulkanisieren jeder der erhaltenen (unvulkanisierten) Kautschukzusammensetzungen unter Druck 15 Minuten lang bei 160°C in einer Form (15 cm × 15 cm × 0,2 cm) hergestellt.
Bewertung der Gummihärte
Gemäß JIS K6253 wurde ein Art-A-Durometer benutzt, um die Gummihärte jedes erhaltenen Flächengebildes aus vulkanisiertem Kautschuk bei einer Temperatur von 20°C zu messen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt (Gummihärte). Die Ergebnisse sind als Indexwerte angegeben, wobei der Wert von Vergleichsbeispiel 1 als 100 ausgedrückt ist. Größere Werte geben an, dass die Kautschukzusammensetzung eine überlegene Gummihärte aufweist, wenn sie zu einem Reifen gebildet wird.
Bewertung der Nasshaftung
Der Verlusttangens bei einer Temperatur von 0°C, tanδ (0°C), wurde für jedes erhaltene Flächengebilde aus vulkanisiertem Kautschuk unter Verwendung eines Viskoelastizitätsspektrometers (hergestellt von Toyo Seiki Seisaku-sho, Ltd.) unter den folgenden Bedingungen gemessen: 10 anfängliche Verzerrung, ±2% Amplitude und eine Frequenz von 20 Hz. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt (Nasshaftung). Die Ergebnisse sind als Indexwerte angegeben, wobei der tanδ-Wert (60°C) von Vergleichsbeispiel 1 als 100 ausgedrückt ist. Größere Werte geben an, dass die Kautschukzusammensetzung eine überlegene Nasshaftung aufweist, wenn sie zu einem Reifen gebildet wird.
Bewertung der Kraftstoffverbrauchswerte
Der Wert für tanδ (60°C) wurde auf die gleiche Weise gemessen wie bei der Bewertung der Nasshaftung, mit der Ausnahme, dass die Bewertung bei einer Temperatur von 60°C durchgeführt wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt (Kraftstoffverbrauchswerte). Die Ergebnisse sind als Umkehrwert des Wertes tanδ (0°C) gezeigt, wobei der Wert des Vergleichsbeispiels 1 als Index von 100 ausgedrückt ist. Größere Werte geben an, dass die Kautschukzusammensetzung überlegene Kraftstoffverbrauchswerte (geringen Kraftstoffverbrauch) aufweist, wenn sie zu einem Reifen gebildet wird.
Bewertung des Speichermoduls
Der Speichermodul (E') bei einer Temperatur von 60°C wurde für jedes erhaltene Flächengebilde aus vulkanisiertem Kautschuk unter Verwendung eines Viskoelastizitätsspektrometers (hergestellt von Toyo Seiki Seisaku-sho, Ltd.) unter den folgenden Bedingungen gemessen: 10% anfängliche Verzerrung, ±2% Amplitude und eine Frequenz von 20 Hz. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Die Ergebnisse sind als Indexwerte angegeben, wobei der Speichermodul (E') von Vergleichsbeispiel 1 als 100 ausgedrückt ist. Größere Werte geben an, dass die Kautschukzusammensetzung eine überlegene Lenkstabilität aufweist, wenn sie zu einem Reifen gebildet wird.
Bewertung der Bruchfestigkeit
Hantelförmige Prüflinge JIS #3 (Dicke: 2 mm) wurden gemäß JIS K6251 aus den erhaltenen Flächengebilden aus vulkanisiertem Kautschuk ausgestanzt, und die Bruchfestigkeit (Bruchspannung) wurde bei 100°C bei einer Zugfestigkeitsprüfgeschwindigkeit von 500 mm/Minute gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt (Bruchfestigkeit). Die Ergebnisse sind als Indexwerte angegeben, wobei die Bruchfestigkeit von Vergleichsbeispiel 1 als 100 ausgedrückt ist. Größere Werte geben an, dass die Kautschukzusammensetzung eine überlegene Bruchfestigkeit aufweist, wenn sie zu einem Reifen gebildet wird.
Bewertung der Abriebbeständigkeit
Für die erhaltenen Flächengebilde aus vulkanisiertem Kautschuk wurde die Abriebmenge unter Verwendung des Pico-Abriebprüfgeräts gemäß ASTM-D2228 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt (Abriebbeständigkeit). Die Ergebnisse sind als Umkehrwert der Abriebmenge ausgedrückt, wobei der Wert des Vergleichsbeispiels 1 als Index von 100 ausgedrückt ist. Größere Werte geben an, dass die Kautschukzusammensetzung eine überlegene Abriebbeständigkeit (das heißt, eine geringere Abriebmenge) aufweist, wenn sie zu einem Reifen gebildet wird.

In Tabelle 1 gibt eine Menge an umgewandeltem Nitron die Menge der Nitronverbindung, ausgedrückt in Massenteilen, die für die Synthese des modifizierten Polymers (des modifizierten SBR 1 oder des modifizierten SBR 2) verwendet wird, in Bezug auf 100 Massenteile des Dienkautschuks an. Man beachte, dass dann, wenn Carboxynitron für die Modifikation verwendet wird, die Menge des umgewandelten Nitrons synonym ist zur vorstehend beschriebenen Menge des umgewandelten CPN. Außerdem stellt der Grad der Modifikation den Grad der Modifikation des vorstehend beschriebenen modifizierten Polymers (des modifizierten SBR 1 oder des modifizierten SBR 2) dar. Der Wirkungsgrad der Modifikation drückt das Verhältnis der Nitronverbindung, die in der Reaktion verwendet wird, in Bezug auf die geladene Menge der Nitronverbindung aus. Außerdem stellen in Tabelle 1 die Zahlenwerte für S-SBR 1, S-SBR 2, modifizierten SBR 1 und modifizierten SBR 2 den Gehalt (die Massenteile) einschließlich des Ölgehalts dar, und die Zahlenwerte in Klammern geben den Gehalt (die Massenteile) der Kautschukkomponenten an. [Tabelle 1]

Tabelle 1		Vergleichsbeispiel 1	Vergleichsbeispiel 2	Vergleichsbeispiel 3	Beispiel 1	Beispiel 2	Beispiel 3
Dien kautschuk	S-SBR1	50,00 (36,36)	50,00 (36,36)	50,00 (36,36)	50,00 (36,36)	50,00 (36,36)	50,00 (36,36)
	S-SBR2	87,5 (63,64)	43,75 (31,82)		43,75 (31,82)		73,40 (53,37)
	Modifizierter SBR 1 (mit Carboxynitron modifizierter SBR)				43,75 (31,82)	87,5 (63,64)	14,10 (10,27)
	Modifizierter SBR 2 (Mit Diphenylnitron modifizierter SBR)		43,75 (31,82)	87,5 (63,64)
Industrieruß		10,00	10,00	10,00	10,00	10,00	10,00
Siliciumdioxid		130,00	130,00	130,00	130,00	130,00	130,00
Silan-Haftvermittler		10,00	10,00	10,00	10,00	10,00	10,00
Weitere Komponenten	Stearinsäure	2,00	2,00	2,00	2,00	2,00	2,00
	Terpenharz	10,00	10,00	10,00	10,00	10,00	10,00
	Öl	15,00	15,00	15,00	15,00	15,00	15,00
	Zinkweiß	3,00	3,00	3,00	3,00	3,00	3,00
	Schwefel	1,50	1,50	1,50	1,50	1,50	1,50
	Cyclisches Polysulfid	0,50	0,50	0,50	0,50	0,50	0,50
	Vulkanisierungsbeschleuniger	1,50	1,50	1,50	1,50	1,50	1,50
Eigenschaften des modifizierten Polymers	Menge des umgewandelten Nitrons		0,31	0,63	0,31	0,63	0,10
	Wirkungsgrad der Modifikation		82%	82%	76%	76%	76%
	Grad der Modifikation des modifizierten Polymers (Mol-%)		0,23	0,23	0,21	0,21	0,21
Bewertungsergebnisse	Gummihärte (bei 20°C)	100	102	99	103	102	101
	Nasshaftung: tanδ (0°C)	100	98	97	101	104	101
	Kraftstoffverbrauchswerte (tanδ (60°C))	100	98	96	112	119	106
	Speichermodul (E' (60°C))	100	103	105	109	105	103
	Bruchfestigkeit (100°C)	100	96	95	109	107	106
	Abriebbeständigkeit	100	89	99	106	110	103

Es folgen Details zu den einzelnen in der obigen Tabelle 1 gezeigten Komponenten.

• S-SBR 1: Lösungspolymerisierter Styrol-Butadien-Kautschuk „Tufdene E680”, Hersteller Asahi Kasei Chemicals Corporation; ein ölverlängertes Produkt mit einem Styrolgehalt von 36 Gew.-%; einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht (Mw) von 1.470.000; einer Tg von –13°C; und einer Ölkomponente von 37,5 Massenteilen pro 100 Massenteile Kautschukkomponente
• S-SBR 2: Lösungspolymerisierter Styrol-Butadien-Kautschuk „Tufdene E581”, Hersteller Asahi Kasei Chemicals Corporation; ein ölverlängertes Produkt mit einem Styrolgehalt von 37 Gew.-%; einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht (Mw) von 1.260.000; einer Tg von –27°C; und einer Ölkomponente von 37,5 Massenteilen pro 100 Massenteile Kautschukkomponente
• Modifizierter SBR 1: Modifizierter SBR 1, synthetisiert wie vorstehend beschrieben (mit Carboxynitron modifizierter SBR); ein ölverlängertes Produkt mit einer Ölkomponente von 37,5 Massenteilen pro 100 Massenteilen Kautschukkomponente
• Modifizierter SBR 2: Modifizierter SBR 2, synthetisiert wie vorstehend beschrieben (mit Diphenylnitron modifizierter SBR); ein ölverlängertes Produkt mit einer Ölkomponente von 37,5 Massenteilen pro 100 Massenteilen Kautschukkomponente
• Industrieruß: „SEAST 9M”, Hersteller Tokai Carbon Co., Ltd.; stickstoff-spezifische Oberfläche: 142 m²/g
• Siliciumdioxid: „Zeosil 1165MP” (CTAB-spezifische Oberfläche: 159 m²/g; Hersteller Rhodia)
• Silan-Haftvermittler: Si69 (Bis(3-Triethoxysilylpropyl)tetrasulfid); hergestellt durch Evonik-Degussa
• Stearinsäure: Stearinsäure YR (hergestellt von NOF Corporation)
• Terpenharz: YS RESIN TO-125 (Hersteller Yasuhara Chemical Co., Ltd.)
• Öl: Extrakt Nr. 4S, hergestellt von Showa Shell Sekiyu K. K.
• Zinkweiß: Zinkweiß Nr. 3 (Hersteller Seido Chemical Industry Co., Ltd.)
• Schwefel: ölbehandelter Schwefel, hergestellt von Karuizawa Refinery Ltd.
• Vulkanisierungsbeschleuniger: NOCCELER CZ-G (Hersteller Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.)
• Cyclisches Polysulfid: Cyclisches Polysulfid mit R=(CH₂)₂O(CH₂)₂, x(Durchschnitt) = 4 und n = 2–3 in Formel(n)

Man beachte, dass das cyclische Polysulfid wie folgt synthetisiert wurde. Zuerst wurden 1,98 g (0,02 mol) 1,2-Dichlorethan und 1197 g (2 mol) 30%ige wässrige Natriumpolysulfid(NA₂S₄)-Lösung zu Toluol (500 g) gegeben, und dann wurden 0,64 g (0,1 Mol) Tetrabutylammoniumbromid zugegeben und 2 Stunden lang bei 5°C umgesetzt. Anschließend wurde die Reaktionstemperatur auf 90°C erhöht, und eine Lösung, die durch Auflösen von 311 g (1,8 Mol) Dichlorethyl formal in 300 g Toluol erhalten wurde, wurde tropfenweise im Verlauf von 1 Stunde zugegeben und dann weitere 5 Stunden lang umgesetzt. Nach der Reaktion wurde die organische Schicht abgetrennt und unter verringertem Druck bei 90°C kondensiert, und 405 g des vorstehenden cyclischen Polysulfids wurden erhalten (Ausbeute: 96,9%).
Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, zeigt jedes der Beispiele 1 bis 3, die mit Carboxynitron modifizierten SBR enthielten, ausgezeichnete Leistungen in Bezug auf Gummihärte, Nasshaftung, Kraftstoffverbrauchswerte, Speichermodul, Bruchfestigkeit und Abriebbeständigkeit im Vergleich zu Vergleichsbeispiel 1, das keinen mit Carboxynitron modifizierten SBR enthält. Die Tatsache, dass die Reifenkautschukzusammensetzungen von Beispiel 1 bis 3 auf diese Weise eine ausgezeichnete Gummihärte und einen ausgezeichneten Speichermodul zeigen, weist darauf hin, dass die Kautschukzusammensetzungen eine ausgezeichnete Lenkstabilität beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit zeigen, wenn sie zu einem Reifen gebildet werden. Ebenso weist die Tatsache, dass die Kautschukzusammensetzungen eine ausgezeichnete Abriebbeständigkeit und Bruchfestigkeit bei hohen Temperaturen zeigen, darauf hin, dass die Kautschukzusammensetzungen eine ausgezeichnete Stabilität der Reifeneigenschaften aufweisen, wenn über lange Zeit mit hohen Geschwindigkeiten gefahren wird. Außerdem wurde im Vergleich zu den Beispielen 1 und 2 gezeigt, dass die Nasshaftung besonders gut ist, wenn die Zusammensetzung verwendet wird, in welcher der Gehalt an mit Carboxynitron modifiziertem SBR im Dienkautschuk nicht kleiner ist als 50 Massenprozent (Beispiel 2). Dagegen waren im Vergleichsbeispiel 2, das keinen mit Carboxynitron modifizierten SBR enthält, aber dafür mit Diphenylnitron modifizierten SBR enthält, die Nasshaftung, die Kraftstoffverbrauchswerte, die Bruchfestigkeit und die Abriebbeständigkeit nicht ausreichend. Außerdem waren im Vergleichsbeispiel 3, das keinen mit Carboxynitron modifizierten SBR enthält, aber dafür mit Diphenylnitron modifizierten SBR enthält, die Gummihärte, die Nasshaftung, die Kraftstoffverbrauchswerte, die Bruchfestigkeit und die Abriebbeständigkeit nicht ausreichend.
Bezugszeichenliste

1: Wulstabschnitt
2: Seitenwandabschnitt
3: Reifenlaufflächenabschnitt
4: Karkassenschicht
5: Wulstkern
6: Wulstfüller
7: Gürtelschicht
8: Radkranzpolster

Claims

Kautschukzusammensetzung für Reifenlaufflächen, die einen anorganischen Füllstoff, der Siliciumdioxid enthält, und einen Dienkautschuk, welcher ein carboxymodifiziertes Polymer enthält, umfasst, wobei der Gehalt an anorganischem Füllstoff 70 bis 170 Massenteile pro 100 Massenteile des Dienkautschuks beträgt; der Gehalt an dem Siliciumdioxid 70 bis 160 Massenteile pro 100 Massenteile des Dienkautschuks beträgt; das carboxymodifizierte Polymer durch Modifizieren eines Styrol-Butadien-Kautschuks (A) mit einer Nitronverbindung (B), die eine Carboxygruppe aufweist, erhalten wird; der Gehalt an dem carboxymodifizierten Polymer im Dienkautschuk 10 bis 100 Massenprozent beträgt; der Inhalt der Styroleinheiten im Styrol-Butadien-Kautschuk (A) nicht weniger als 36 Massenprozent beträgt; und ein Grad der Modifikation des carboxymodifizierten Polymers 0,02 bis 4,0 Mol-% beträgt; wobei der Grad der Modifikation definiert ist als Anteil (Mol-%) von Doppelbindungen, die durch die Carboxygruppen aufweisende Nitronverbindung (B) modifiziert sind, in Bezug auf alle Doppelbindungen, die einem Butadien im Styrol-Butadien-Kautschuk (A) zuzuschreiben sind.
Kautschukzusammensetzung für Reifenlaufflächen nach Anspruch 1, wobei die Nitronverbindung, die eine Carboxygruppe aufweist, eine Verbindung ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus N-Phenyl-α-(4-carboxyphenyl)nitron, N-Phenyl-α-(3-carboxyphenyl)nitron, N-Phenyl-α-(2-carboxyphenyl)nitron, N-(4-Carboxyphenyl)-α-phenylnitron, N-(3-Carboxyphenyl)-α-phenylnitron und N-(2-Carboxyphenyl)-α-phenylnitron.
Kautschukzusammensetzung für Reifenlaufflächen nach Anspruch 1 oder 2, die ferner ein cyclisches Polysulfid umfasst, das durch die folgende(n) allgemeine(n) Formel(n) dargestellt wird, wobei der Gehalt an dem cyclischen Polysulfid 0,2 bis 5 Massenteile pro 100 Massenteile Dienkautschuk beträgt; [Chemische Formel 1]
wobei in der bzw. den allgemeinen Formel(n) R eine substituierte oder unsubstituierte Alkylengruppe mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen, eine substituierte oder unsubstituierte Oxyalkylengruppe mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen („-R₁-O-”, worin R₁ eine Alkylengruppe mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen ist) oder -R₂-O-R₃- (worin R₂ und R₃ jeweils unabhängig eine Alkylengruppe mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen sind) ist; x ist hierbei im Durchschnitt 3 bis 5, und n ist eine ganze Zahl von 1 bis 5.
Kautschukzusammensetzung für Reifenlaufflächen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Menge der Nitronverbindung (B), die eine Carboxygruppe aufweist und die verwendet wird, um den Styrol-Butadien-Kautschuk (A) zu modifizieren, 0,1 bis 10 Massenteile pro 100 Massenteile Dienkautschuk beträgt.
Luftreifen, der Reifenlaufflächen umfasst, die unter Verwendung der Kautschukzusammensetzung für Reifenlaufflächen gebildet werden, die in einem der Ansprüche 1 bis 4 beschrieben ist.