-
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines nassen Kautschukmasterbatches, ein Verfahren zum Herstellen einer Kautschukzusammensetzung und ein Verfahren zum Herstellen eines Reifens.
-
STAND DER TECHNIK
-
Naturkautschuklatex wird manchmal als Rohmaterial für einen nassen Kautschukmasterbatch verwendet. Naturkautschuklatex enthält auch andere Komponenten als Kautschuk („Nichtkautschukkomponenten“), z.B. Magnesium und andere anorganische Komponenten sowie Proteine, Lipide und andere organische Komponenten (siehe z.B. Patendokument 1).
-
In Patentdokument 1 wird beschrieben, dass ein Naturkautschuklatex, der einer Deproteinisierung unterzogen worden ist, und eine Aufschlämmungslösung, die einen Füllstoff enthält, miteinander gemischt werden, wobei das Protein mit dem Füllstoff verbunden und danach eine Kautschukkomponente damit verbunden wird. In Patentdokument 2 wird beschrieben, dass ein nasser Masterbatch durch ein Verfahren hergestellt wird, das einen Vorgang umfasst, in dem Naturkautschuklatex und eine Aufschlämmung, die Ruß mit einem 90 Vol.-% Partikeldurchmesser von nicht mehr als 10 µm enthält, miteinander gemischt werden. In Patentdokument 3 wird beschrieben, dass der pH-Wert einer Lösung vor Zugabe einer Säure auf 7,5 bis 8,5 eingestellt wird. In Patentdokument 4 wird beschrieben, dass im Naturkautschuklatex vorhandenes elementares Magnesium daraus entfernt wird. In Patentdokument 5 wird beschrieben, dass dem Naturkautschuklatex nach seinem Auffangen Phosphat hinzugefügt und das dadurch hergestellte Magnesiumphosphat daraus entfernt wird.
-
DOKUMENTE DES STANDES DER TECHNIK
-
Patentdokumente
-
- Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldung JP 2013-203811 A
- Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldung JP 2010-150485 A
- Patentdokument 3: Japanische Patentanmeldung JP 2015-48416 A
- Patentdokument 4: WO 2010/074245 A1
- Patentdokument 5: Japanische Patentanmeldung JP 2004-250546 A
-
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
-
Von der Erfindung zu lösendes Problem
-
Im Hinblick auf die folgenden Punkte des Standes der Technik besteht noch Raum für Verbesserungen. Weil die Technik gemäß Patentdokument 1 weder den Partikeldurchmesser der Kautschukpartikel noch den pH-Wert unmittelbar vor der Koagulation berücksichtigt, besteht hier Raum für eine Verbesserung hinsichtlich der Erzielung einer verringerten Wärmeerzeugung und dergleichen. Weil die Technik gemäß Patentdokument 2 weder die Magnesiummenge noch den pH-Wert unmittelbar vor der Koagulation berücksichtigt, besteht hier Raum für eine Verbesserung hinsichtlich der Ermüdungsbeständigkeit, der Zugfestigkeitseigenschaften und dergleichen. Die Technik gemäß Patentdokument 3 berücksichtigt weder die Magnesiummenge noch den CSB der Abfallflüssigkeit. Die Techniken gemäß den Patentdokumenten 4 und 5 berücksichtigen ebenfalls nicht den CSB der Abfallflüssigkeit.
-
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf diese Situation gemacht, wobei es eine ihrer Aufgaben ist, ein Verfahren zum Herstellen eines nassen Kautschukmasterbatches bereitzustellen, der als Rohmaterial für einen vulkanisierten Kautschuk dient, der hervorragend hinsichtlich seiner Ermüdungsbeständigkeit, seiner Fähigkeit, eine verringerte Wärmeerzeugung zu erzielen, und seiner Zugfestigkeitseigenschaften ist.
-
Mittel zur Lösung der Aufgabe
-
Der Erfinder hat herausgefunden, dass die Ermüdungsbeständigkeit verbessert werden kann, wenn die Magnesiummenge reduziert wird. Der Erfinder hat dabei entdeckt, dass eine Verarbeitung zum Entfernen des Magnesiums einen Effekt auf den Kautschukpartikeldurchmesser hat und dass, wenn der Kautschukpartikeldurchmesser zu groß ist, eine Dispersion des Füllstoffs in dem nassen Kautschukmasterbatch ungleichmäßig wird. Dadurch verschlechtert sich die Fähigkeit, einen vulkanisierten Kautschuk mit einer verringerten Wärmeerzeugung zu erzielen. Der Erfinder hat ebenso herausgefunden, dass der CSB der Abfallflüssigkeit nach Koagulation einen Effekt auf die Eigenschaften des vulkanisierten Kautschuks hat. Basierend auf diesen Erkenntnissen hat der Erfinder die vorliegende Erfindung vervollständigt.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines nassen Kautschukmasterbatches, das einen Vorgang, in dem ein Latex hergestellt wird, der Magnesium aufweist, das darin in einer Menge von nicht mehr als 150 ppm vorhanden ist, einen Vorgang, in dem eine flüssige Mischung hergestellt wird, und einen Vorgang, in dem die flüssige Mischung koaguliert wird, um ein Koagulum zu erhalten, umfasst. Der Latex umfasst Kautschukpartikel, deren 90 Vol.-% Partikeldurchmesser nicht mehr als 2 µm beträgt. Der Vorgang, in dem die flüssige Mischung hergestellt wird, umfasst einen Schritt, in dem der Latex und ein Dispersionslösungsmittel miteinander gemischt werden. Der Vorgang, in dem die flüssige Mischung hergestellt wird, umfasst ferner einen Schritt, in dem eine Aufschlämmung, die einen Füllstoff enthält, und eine Latexlösung, die in dem Schritt erhalten wurde, in dem der Latex und die Dispersionslösungsmittel gemischt wurden, miteinander gemischt werden. Der Vorgang, in dem das Koagulum erhalten wird, umfasst einen Schritt, in dem das Koagulum von einer Abfallflüssigkeit getrennt wird. Das Verfahren zum Herstellen des nassen Kautschukmasterbatches erfüllt die folgende Formel I:
-
In Formel I gibt a den CSB (mg/l) der Abfallflüssigkeit an und b gibt eine Menge (Gewichts-%) des in der flüssigen Mischung vorhandenen Kautschuks an.
-
Ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erlaubt die Herstellung eines nassen Kautschukmasterbatches, der als Rohmaterial für einen vulkanisierten Kautschuk dient, der hervorragend hinsichtlich seiner Ermüdungsbeständigkeit, seiner Fähigkeit, eine verringerte Wärmeerzeugung zu erzielen, und seiner Zugfestigkeitseigenschaften ist. Es wird vermutet, dass dies daran liegt, dass weniger Rissinitiierungsstellen in dem vulkanisierten Kautschuk vorhanden sind und/oder dass die Interaktion zwischen Naturkautschuk und Füllstoff erhöht wird. Wenn der Magnesiumgehalt 150 ppm übersteigt, ist es nicht möglich, eine effektive Verbesserung hinsichtlich der Ermüdungsbeständigkeit zu erzielen. Wenn der 90-Vol.-%-Partikeldurchmesser 2 µm übersteigt, ist es nicht möglich, eine effektive Verbesserung hinsichtlich der Verringerung des Kraftstoffverbrauchs zu erzielen. Dies liegt vermutlich daran, dass unter solchen Bedingungen die Dispersion des Füllstoffs ungleichmäßig ist. Wenn a/b unter 65 liegt, ist es nicht möglich, eine effektive Verbesserung hinsichtlich der Ermüdungsbeständigkeit und der Zugfestigkeitseigenschaften zu erzielen. Dies liegt vermutlich daran, dass unter solchen Bedingungen eine geringere Interaktion zwischen Naturkautschuk und Füllstoff zu beobachten ist.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft zudem ein Kautschukzusammensetzungsherstellungsverfahren, das ein Verfahren zum Herstellen eines nassen Kautschukmasterbatches umfasst. Ein Verfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung erlaubt die Herstellung einer Kautschukzusammensetzung, die als Rohmaterial für einen vulkanisierten Kautschuk dient, der hinsichtlich seiner Ermüdungsbeständigkeit, seiner Fähigkeit, eine verringerte Wärmeerzeugung zu erzielen, und seiner Zugfestigkeitseigenschaften hervorragend ist.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Reifenherstellungsverfahren, das ein Kautschukzusammensetzungsherstellungsverfahren umfasst. Ein Verfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung erlaubt die Herstellung eines Reifens, der hinsichtlich seiner Ermüdungsbeständigkeit, seiner Fähigkeit, eine verringerte Wärmeerzeugung zu erzielen, und seiner Zugfestigkeitseigenschaften hervorragend ist.
-
DURCHFÜHRUNGSFORMEN ZUM REALISIEREN DER ERFINDUNG
-
Durchführungsform 1
-
Ein Verfahren zum Herstellen eines nassen Kautschukmasterbatches gemäß einer ersten Durchführungsform umfasst einen Vorgang, in dem ein Latex hergestellt wird, einen Vorgang, in dem eine flüssige Mischung hergestellt wird, und einen Vorgang, in dem die flüssige Mischung koaguliert wird, um ein Koagulum zu erhalten. Das mit der ersten Durchführungsform assoziierte Verfahren zum Herstellen eines nassen Kautschukmasterbatches umfasst ferner einen Vorgang, in dem das Koagulum entwässert wird.
-
- Vorgang, in dem ein Latex hergestellt wird
-
Der Vorgang, in dem der Latex hergestellt wird, umfasst einen Schritt, in dem Diammoniumphosphat dem Latexrohmaterial hinzugefügt wird. Der Vorgang, in dem der Latex hergestellt wird, umfasst ferner einen Schritt, in dem Magnesiumphosphat, das in dem Schritt hergestellt wurde, in dem Diammoniumphosphat dem Latexrohmaterial hinzugefügt wurde, entfernt wird. Der Vorgang, in dem der Latex hergestellt wird, umfasst ferner einen Schritt, in dem ein Stabilisator dem Latexrohmaterial hinzugefügt wird.
-
Als Beispiele für das Latexrohmaterial können flüssige Extrakte aus Kautschukbäumen, Feldlatex usw. genannt werden. Das Latexrohmaterial kann Magnesium, Proteine und oder andere Nichtkautschukkomponenten umfassen.
-
Es wird bevorzugt, dass je 100 Gewichtsanteilen Latexrohmaterial Diammoniumphosphat in einer Menge von nicht mehr 1,2 Gewichtsanteilen hinzugefügt wird, weiter bevorzugt von nicht mehr als 1,0 Gewichtsanteilen und noch weiter bevorzugt von nicht mehr als 0,8 Gewichtsanteilen. Bei mehr als 1,2 Gewichtsanteilen neigt der 90-Vol.-%-Partikeldurchmesser dazu, größer als 2 µm zu werden. Je 100 Gewichtsanteile Latexrohmaterial kann die untere Bereichsgrenze für die hinzugefügte Menge Diammoniumphosphat z.B. 0,05 Gewichtsanteile, 0,10 Gewichtsanteile oder dergleichen betragen. Es ist zu beachten, dass dem Latexrohmaterial ferner Wasser und/oder dergleichen hinzugefügt werden kann.
-
Als Beispiele für den Stabilisator können Ammoniak und andere Basen genannt werden.
-
Der durch den vorhergehenden Vorgang erhaltene Latex umfasst Kautschukpartikel, deren 90-Vol.-%-Partikeldurchmesser nicht mehr als 2 µm beträgt. Wenn der 90-Vol.-%-Partikeldurchmesser mehr als 2 µm beträgt, ist es nicht möglich, eine effektive Verbesserung hinsichtlich der Verringerung des Kraftstoffverbrauchs zu erzielen. Dies liegt vermutlich daran, dass unter solchen Bedingungen die Dispersion des Füllstoffs ungleichmäßig ist. Als Beispiele für die untere Bereichsgrenze des 90-Vol.-%-Partikeldurchmessers können z.B. 1,0 µm, 1,1 µm usw. genannt werden. Magnesium ist in dem Latex in einer Menge von nicht mehr als 150 ppm vorhanden, wobei es bevorzugt wird, dass diese nicht mehr als 140 ppm und noch weiter bevorzugt nicht mehr als 130 ppm beträgt. Bei mehr als 150 ppm ist es nicht möglich, eine effektive Verbesserung hinsichtlich der Ermüdungsbeständigkeit und der Zugfestigkeitseigenschaften zu erzielen. Dies liegt vermutlich daran, dass unter solchen Bedingungen viele Rissinitiierungsstellen in dem vulkanisierten Kautschuk vorhanden sind und dass die Interaktion zwischen Naturkautschuk und Füllstoff verringert wird. Als Beispiele für die untere Bereichsgrenze der in dem Latex vorhandenen Magnesiummenge können 40 ppm, 50 ppm usw. genannt werden. Der 90-Vol.-%-Partikeldurchmesser und der Magnesiumgehalt können primär durch eine Anpassung der Menge des hinzugefügten Diammoniumphosphats eingestellt werden.
-
Es wird bevorzugt, dass der pH-Wert des Latex nicht weniger als 9 und weiter bevorzugt nicht weniger als 9,5 beträgt. Unter 9 besteht die Gefahr, dass sich die Zugfestigkeitseigenschaften verschlechtern. Dies liegt vermutlich daran, dass unter solchen Bedingungen eine erhöhte Gefahr besteht, dass an den Oberflächen der Kautschukpartikel eine Reflokkulation von Protein auftritt, wodurch eine verringerte Interaktion zwischen Naturkautschuk und Füllstoff hervorgerufen wird. Als Beispiele für die obere Bereichsgrenze des pH-Wertes des Latex können 10, 11 usw. genannt werden.
-
- Vorgang, in dem eine flüssige Mischung hergestellt wird
-
Der Vorgang, in dem die flüssige Mischung hergestellt wird, umfasst einen Schritt (i), in dem der Latex und ein Dispersionslösungsmittel miteinander gemischt werden. Der Vorgang, in dem die flüssige Mischung hergestellt wird, umfasst ferner einen Schritt (ii), in dem die in Schritt (i) erhaltene Latexlösung und eine Aufschlämmung, die einen Füllstoff enthält, miteinander gemischt werden. Der Vorgang, in dem die flüssige Mischung hergestellt wird, umfasst ferner einen Schritt (iii), in dem nach Schritt (ii) der pH-Wert auf nicht weniger als 7 eingestellt wird.
-
Als Beispiele für das Dispersionslösungsmittel können Wasser und andere wasserhaltige Substanzen und/oder organische Lösungsmittel genannt werden. Von diesen wird Wasser bevorzugt.
-
Die Aufschlämmung umfasst einen Füllstoff. Der Füllstoff kann Ruß, Silica, Ton, Talkum, Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Aluminiumhydroxid und/oder (einen) andere(n) anorganische(n) Füllstoff(e) sein, der/die üblicherweise in der Gummiindustrie verwendet wird/werden. Unter diesen anorganischen Füllstoffen wird insbesondere Ruß bevorzugt verwendet.
-
Als Beispiele für Ruß können neben SAF, ISAF, HAF, FEF, GPF und anderen üblicherweise in der Gummiindustrie verwendeten Ruße, Acetylenruß oder Ketjenruß und/oder andere elektrisch leitende Ruße verwendet werden. Der Ruß kann ein nicht granulierter Ruß oder ein granulierter Ruß sein, die im Hinblick auf ihre Handhabbarkeit in einer üblichen Gummiindustrie granuliert worden ist. Die Aufschlämmung umfasst ferner ein Dispersionslösungsmittel.
-
Es wird bevorzugt, dass die Feststoffkonzentration der Latexlösung 10 bis 60 Gewichts-% und weiter bevorzugt 20 bis 30 Gewichts-% beträgt.
-
Als Beispiele für Verfahren zum Mischen in Schritt (ii) können Rührverfahren, die die Verwendung eines Mischers mit hoher Scherkraft, wie eines High Shear Mixers, eines Homo-Mischers, einer Kugelmühle, einer Perlmühle, eines Hochdruckhomogenisators, eines Ultraschallhomogenisators, einer Kolloidmühle oder anderer üblicherweise verwendeter Dispergierer, umfassen, genannt werden.
-
Als Beispiele des Verfahrens zum Einstellen des pH-Wertes in Schritt (iii) können z.B. Verfahren, in denen Ammoniak oder andere Basen nach dem Mischen der Aufschlämmung und der Latexlösung hinzugefügt werden, genannt werden.
-
Die in dem vorhergehenden Vorgang erhaltene flüssige Mischung umfasst Partikel. Als Beispiele für die Partikel können Kautschukpartikel, Füllstoff usw. genannt werden.
-
Es wird bevorzugt, dass der in der flüssigen Mischung vorhandene Kautschuk in einer Menge vorliegt, die nicht weniger als 10 Gewichts-% und weiter bevorzugt nicht weniger als 20 Gewichts-% beträgt. Es wird bevorzugt, dass der in der flüssigen Mischung vorhandene Kautschuk in einer Menge vorliegt, die nicht mehr als 60 Gewichts-%, weiter bevorzugt nicht mehr als 50 Gewichts-% und noch weiter bevorzugt nicht mehr als 40 Gewichts-% beträgt.
-
Es wird bevorzugt, dass der pH-Wert der flüssigen Mischung nicht weniger als 7 und weiter bevorzugt nicht weniger als 7,5 beträgt. Unter 7 besteht die Gefahr, dass sich die Zugfestigkeitseigenschaften verschlechtern. Dies liegt vermutlich daran, dass unter solchen Bedingungen eine erhöhte Gefahr des Auftretens einer Koagulation in der flüssigen Mischung und des Auftretens einer Reflokkulation von Protein an den Oberflächen der Kautschukpartikel. Als Beispiele für die obere Bereichsgrenze des pH-Wertes der flüssigen Mischung können 9, 10 usw. genannt werden. Der pH-Wert der flüssigen Mischung kann durch ein Verfahren der Zugabe von Ammoniak und/oder (eine) andere Base(n) eingestellt werden.
-
- Vorgang, in dem die flüssige Mischung koaguliert wird, um ein Koagulum zu erhalten
-
Partikel in der flüssigen Mischung werden koaguliert. Als Beispiele für Verfahren zum Hervorrufen einer Koagulation können Verfahren, in denen (ein) Koagulationsmittel der flüssigen Mischung hinzugefügt wird/werden, Verfahren, in denen die flüssige Mischung gerührt wird, usw. genannt werden. Als Beispiel für das Koagulationsmittel kann z.B. Säure genannt werden. Als Beispiele für die Säure können Ameisensäure, Schwefelsäure und dergleichen genannt werden.
-
Der Vorgang, in dem das Koagulum erhalten wird, umfasst einen Schritt, in dem das Koagulum von der Abfallflüssigkeit getrennt wird.
-
Es wird bevorzugt, dass der CSB (chemischer Sauerstoffbedarf) der Abfallflüssigkeit nicht weniger als 2.000 mg/l, weiter bevorzugt nicht weniger als 2.500 mg/l, noch weiter bevorzugt nicht weniger als 3.000 mg/l und noch weiter bevorzugt nicht weniger als 4.000 mg/l beträgt. Der CSB ist ein Indikator für die Menge organischer Substanzen in der Abfallflüssigkeit. Als Beispiele für die obere Bereichsgrenze des CSB-Wertes der Abfallflüssigkeit können 20.000 mg/l usw. genannt werden.
-
- Vorgang, in dem das Koagulum entwässert wird
-
Das durch den vorhergehenden Vorgang erhaltene Koagulum wird entwässert. Als Beispiele für das Entwässerungsverfahren können Entwässerungsverfahren genannt werden, die die Verwendung eines Einzelschneckenextruders, Ofens, Vakuumtrockners, Lufttrockners und andere Trocknungsvorrichtungen umfassen.
-
Das mit der ersten Durchführungsform assoziierte Verfahren zum Herstellen eines nassen Kautschukmasterbatches erfüllt die folgende Formel I:
-
In Formel I gibt a den CSB (mg/l) der Abfallflüssigkeit an und b gibt eine Menge (Gewichts-%) des in der flüssigen Mischung vorhandenen Kautschuks an.
-
Wenn a/b kleiner als 65 ist, ist es nicht möglich, eine effektive Verbesserung hinsichtlich der Ermüdungsbeständigkeit und der Zugfestigkeitseigenschaften zu erzielen. Dies liegt vermutlich daran, dass unter solchen Bedingungen eine geringere Interaktion zwischen Naturkautschuk und Füllstoff zu beobachten ist, weil viele Nichtkautschukkomponenten im nassen Kautschukmasterbatch verbleiben. Als Beispiele für die obere Bereichsgrenze des Wertes a/b können 200, 300, 600, 800 usw. genannt werden.
-
Der im vorhergehenden Vorgang erhaltene nasse Kautschukmasterbatch umfasst einen Naturkautschuk und einen Füllstoff. Es wird bevorzugt, dass je 100 Gewichtsanteile Naturkautschuk die Menge des darin vorhandenen Füllstoffs nicht weniger als 10 Gewichtsanteile beträgt, weiter bevorzugt nicht weniger als 20 Gewichtsanteile und noch weiter bevorzugt nicht weniger als 30 Gewichtsanteile. Unter 10 Gewichtsanteilen besteht die Möglichkeit, dass eine Verbesserung der Eigenschaften des vulkanisierten Kautschuks nicht möglich ist. Es wird bevorzugt, dass je 100 Gewichtsanteile Naturkautschuk die Menge des darin vorhandenen Füllstoffs nicht mehr als 120 Gewichtsanteile beträgt, weiter bevorzugt nicht mehr als 100 Gewichtsanteile und noch weiter bevorzugt nicht mehr als 80 Gewichtsanteile. Über 120 Gewichtsanteilen besteht die Möglichkeit, dass der Füllstoff nur schlecht dispergiert ist und eine Verbesserung der Eigenschaften des vulkanisierten Kautschuks nicht möglich ist.
-
Ein Verfahren zum Herstellen einer Kautschukzusammensetzung gemäß der ersten Durchführungsform umfasst einen Vorgang, in dem ein nasser Kautschukmasterbatch und Zusammensetzungsinhaltsstoffe miteinander geknetet werden. Als Beispiele für die Zusammensetzungsinhaltsstoffe können Zinkoxid, Stearinsäure, Antioxidationsmittel, Wachs, Öl, Silankopplungsmittel usw. genannt werden. Wenn nötig, kann Kautschuk hinzugefügt werden. Als Beispiele für den hinzuzufügenden Kautschuk können Naturkautschuk, Isoprenkautschuk (IR), Butadienkautschuk (BR), Styrolbutadienkautschuk (SBR), Styrolisoprenkautschuk, Butadienisoprenkautschuk, Styrolbutadienisoprenkautschuk, Nitrilkautschuk (NBR), Chloroprenkautschuk (CR), Butylkautschuk (IIR) usw. genannt werden.
-
Das Verfahren zum Herstellen der Kautschukzusammensetzung gemäß der ersten Durchführungsform umfasst ferner einen Vorgang, in dem eine Mischung, d.h. die Mischung, die in dem Vorgang erhalten wurde, in dem ein nasser Kautschukmasterbatch und Zusammensetzungsinhaltsstoffe geknetet wurden, und Vulkanisierzusammensetzungsinhaltsstoffe miteinander geknetet werden. Als Beispiele für die Vulkanisierzusammensetzungsinhaltsstoffe können Schwefel, organische Peroxide und andere Vulkanisationsmittel, Vulkanisationsbeschleuniger, Vulkanisationsbeschleunigeraktivatoren, Vulkanisationsverzögerer usw. genannt werden. Als Beispiele für den Schwefel können pulverförmiger Schwefel, gefällter Schwefel, unlöslicher Schwefel, hochdispergierbarer Schwefel und dergleichen genannt werden. Basierend auf der Berücksichtigung von Eigenschaften des Kautschuks nach der Vulkanisation, Haltbarkeit usw. wird es bevorzugt, dass die darin eingemischte Schwefelmenge, ausgedrückt als äquivalenter Schwefelgehalt, 0,5 bis 5,0 Gewichtsanteile je 100 Gewichtsanteile der Kautschukkomponente beträgt. Als Beispiele für den Vulkanisationsbeschleuniger können Vulkanisationsbeschleuniger vom Sulfenamidtyp, Thiuramtyp, Thiazoltyp, Thioureatyp, Guanidintyp und Dithiocarbamattyp genannt werden. Es wird bevorzugt, dass die darin eingemischte Menge an Vulkanisationsbeschleuniger 0,1 bis 5,0 Gewichtsanteile je 100 Gewichtsanteile der Kautschukkomponente beträgt.
-
Die mit dem Verfahren gemäß der ersten Durchführungsform erhaltene Kautschukzusammensetzung kann vorteilhaft in einem Reifen, insbesondere einem Luftreifen angewendet werden. Die Kautschukzusammensetzung kann vorteilhaft als eine Lauffläche oder ein anderes Reifenelement angewendet werden.
-
Die Kautschukzusammensetzung umfasst eine Kautschukkomponente. Die Kautschukkomponente umfasst Naturkautschuk, der aus dem nassen Kautschukmasterbatch hervorgeht.
-
Die Menge des Naturkautschuks, der aus dem nassen Kautschukmasterbatch hervorgeht und der darin vorhanden ist, beträgt nicht weniger als 10 Gewichts-% je 100 Gewichts-% der Kautschukkomponente.
-
Ein Verfahren zum Herstellen eines Reifens gemäß der ersten Durchführungsform umfasst einen Vorgang, in dem ein Reifenrohling hergestellt wird. Der Reifenrohling umfasst die Kautschukzusammensetzung. Das Verfahren zum Herstellen des Reifens gemäß der ersten Durchführungsform umfasst ferner einen Vorgang, in dem der Reifenrohling erhitzt wird.
-
- Erste Abwandlung
-
Eine Aufschlämmung wird durch ein Verfahren hergestellt, das einen Schritt (I), in dem ein Latex und ein Dispersionslösungsmittel gemischt werden, und einen Schritt (II), in dem die in Schritt (I) erhaltene verdünnte Latexlösung und ein Füllstoff gemischt werden, umfasst. Die Anwendung von Schritt (I) ermöglicht die Bildung einer extrem dünnen Latexphase auf der gesamten oder einem Teil der Oberfläche des Füllstoffs und ermöglicht es so, eine Reflokkulation des Füllstoffs zu verhindern.
-
ARBEITSBEISPIELE
-
Arbeitsbeispiele und dergleichen, welche die Beschaffenheit und die Wirkung der vorliegenden Erfindung konkret veranschaulichen, werden nachfolgend beschrieben. Die angewendeten Rohmaterialien waren die folgenden.
-
Angewendete Rohmaterialien
-
| DAP |
Diammoniumhydrogenphosphat, hergestellt von Wako Pure Chemical Industries, Ltd. |
| Koagulationsmittel |
Ameisensäure (Reaktionsgüte 85 %; verdünnt, um eine 10 %-Lösung zu erhalten; pH auf 1,2 eingestellt), hergestellt von Nacalai Tesque, Inc. |
| N330 (Ruß) |
„SEAST 3“, hergestellt von Tokai Carbon Co., Ltd. |
| Zinkblume |
„Zink Oxide No. 1“, hergestellt von Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. |
| Stearinsäure |
„LUNAC S-20“, hergestellt von Kao Corporation |
| Antioxidationsmittel A |
„NOCRAC 6C“, hergestellt von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd. |
| Antioxidationsmittel B |
„RD“, hergestellt von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd. |
| Schwefel |
„Pulverförmiger Schwefel“, hergestellt von Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd. |
| Vulkanisationsbeschleuniger |
„NOCCELER NS-P“, hergestellt von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd. |
-
Vergleichsbeispiel 1
-
- Herstellung eines nassen Kautschukmasterbatches
-
Naturkautschuklatex wurde aufgefangen. Wässriges Ammoniak wurde verwendet, um den pH-Wert des Naturkautschuklatex einzustellen, so dass der in Tabelle 1 gezeigte Wert erhalten wurde. Wasser wurde dem Naturkautschuklatex hinzugefügt, um eine Naturkautschuklatexlösung herzustellen, die eine (Kautschuk-)Feststoffkonzentration von 28 Gewichts-% aufwies. 40 Gewichtsanteile Ruß wurden dem Wasser hinzugefügt, und ein von PRIMIX Corporation hergestellter ROBO MIX wurde verwendet, um den Ruß zu dispiergieren (ROBO MIX Einstellungen: 9.000 Upm, 30 min), um eine Rußaufschlämmung herzustellen. Die Naturkautschuklatexlösung wurde der Rußaufschlämmung in einer Menge hinzugefügt, dass darin (Kautschuk-)Feststoffe in einer Menge von 100 Gewichtsanteilen vorhanden sind. Wässriges Ammoniak wurde verwendet, um den pH-Wert einzustellen, so dass der in Tabelle 1 gezeigte Wert erhalten wurde. Ein von SANYO hergestellter Haushaltsmischer wurde verwendet, um ein Rühren auszuführen (Mischereinstellungen: 11.300 Upm, 30 min), um eine „rußhaltige Naturkautschuklatexlösung“ herzustellen. Die „rußhaltige Naturkautschuklatexlösung“ wurde bei 90 °C gehalten, während eine 10 Gewichts-%-ige wässrige Ameisensäurelösung in einer ausreichenden Menge hinzugefügt wurde, um einen pH-Wert von 4 einzustellen. Nach Abschluss der Koagulation wurde ein Filter verwendet, um das Koagulum von der Abfallflüssigkeit zu trennen. Eine von Suehiro EPM Corporation hergestellte Schneckenpresse Model V-02 (Einzelschneckenentwässerungsextruder vom Quetschtyp) wurde verwendet, um das Koagulum zu trocknen, bis der Wassergehalt nicht mehr als 1,5 % betrug, um einen nassen Kautschukmasterbatch herzustellen.
-
- Herstellung einer Kautschukzusammensetzung
-
Die jeweiligen Zusammensetzungsinhaltsstoffe wurden in den in Tabelle 1 aufgeführten Mengen vermischt, und ein von Kobe Steel, Ltd. hergestellter Banbury-Mischer Model B wurde verwendet, um diese miteinander zu kneten, um eine Kautschukzusammensetzung herzustellen.
-
Vergleichsbeispiel 2
-
- Herstellung eines Naturkautschuks
-
Naturkautschuklatex wurde aufgefangen. Wässriges Ammoniak wurde verwendet, um den pH-Wert des Naturkautschuklatex auf 10 einzustellen. DAP als eine Fraktion des Gesamtgewichtes des Naturkautschuklatex wurde in einer in Tabelle 1 aufgeführten Menge hinzugefügt, und das ausgefällte Magnesiumphosphat wurde daraus entfernt, um einen flüssigen Überstand zu erhalten. Wässriges Ammoniak wurde verwendet, um den pH-Wert des flüssigen Überstandes auf den in Tabelle 1 gezeigten Wert einzustellen. Ameisensäure wurde dem flüssigen Überstand hinzugefügt, um ein Koagulum zu erhalten. Eine von Suehiro EPM Corporation hergestellte Schneckenpresse Model V-02 (Einzelschneckenentwässerungsextruder vom Quetschtyp) wurde verwendet, um das Koagulum zu trocknen, bis der Wassergehalt nicht mehr als 1,5 % betrug, um einen Naturkautschuk herzustellen.
-
- Herstellung einer Kautschukzusammensetzung
-
Die jeweiligen Zusammensetzungsinhaltsstoffe wurden in den in Tabelle 1 aufgeführten Mengen vermischt, und ein von Kobe Steel, Ltd. hergestellter Banbury-Mischer Model B wurde verwendet, um diese miteinander zu kneten, um eine Kautschukzusammensetzung herzustellen.
-
Vergleichsbeispiele 3 bis 5 und Arbeitsbeispiele 1 bis 9
-
- Herstellung eines nassen Kautschukmasterbatches
-
Naturkautschuklatex wurde aufgefangen. Wässriges Ammoniak wurde verwendet, um den pH-Wert des Naturkautschuklatex auf 10 einzustellen. DAP als eine Fraktion des Gesamtgewichtes des Naturkautschuklatex wurde in der in Tabelle 1 aufgeführten Menge hinzugefügt, und das ausgefällte Magnesiumphosphat wurde daraus entfernt, um einen flüssigen Überstand zu erhalten. Wässriges Ammoniak wurde verwendet, um den pH-Wert des flüssigen Überstandes auf den in Tabelle 1 gezeigten Wert einzustellen. Wasser wurde dem flüssigen Überstand hinzugefügt, um eine Naturkautschuklatexlösung herzustellen, die eine (Kautschuk-) Feststoffkonzentration von 28 Gewichts-% aufwies. 40 Gewichtsanteile Ruß wurden dem Wasser hinzugefügt, und ein von PRIMIX Corporation hergestellter ROBO MIX wurde verwendet, um den Ruß zu dispergieren (ROBO MIX Einstellungen: 9.000 Upm, 30 min), um eine Rußaufschlämmung herzustellen. Die Naturkautschuklatexlösung wurde der Rußaufschlämmung in einer Menge hinzugefügt, dass darin (Kautschuk-)Feststoffe in einer Menge von 100 Gewichtsanteilen vorhanden sind. Wässriges Ammoniak wurde verwendet, um den pH-Wert einzustellen, so dass der in Tabelle 1 gezeigte Wert erhalten wurde. Ein von SANYO hergestellter Haushaltsmischer wurde verwendet, um ein Rühren auszuführen, um eine „rußhaltige Naturkautschuklatexlösung“ herzustellen (Mischereinstellungen für Arbeitsbeispiele 6 bis 8: 40 min bei 15.000 Upm; Mischereinstellungen für Arbeitsbeispiel 9: 50 min bei 18.050 Upm). Die „rußhaltige Naturkautschuklatexlösung“ wurde bei 90 °C gehalten, während eine 10 Gewichts-%-ige wässrige Ameisensäurelösung in einer ausreichenden Menge hinzugefügt wurde, um einen pH-Wert von 4 einzustellen. Nach Abschluss der Koagulation wurde ein Filter verwendet, um das Koagulum von der Abfallflüssigkeit zu trennen. Eine von Suehiro EPM Corporation hergestellte Schneckenpresse Model V-02 (Einzelschneckenentwässerungsextruder vom Quetschtyp) wurde verwendet, um das Koagulum zu trocknen, bis der Wassergehalt nicht mehr als 1,5 % betrug, um einen nassen Kautschukmasterbatch herzustellen.
-
- Herstellung einer Kautschukzusammensetzung
-
Die jeweiligen Zusammensetzungsinhaltsstoffe wurden in den in Tabelle 1 aufgeführten Mengen vermischt, und ein von Kobe Steel, Ltd. hergestellter Banbury-Mischer Model B wurde verwendet, um diese miteinander zu kneten, um eine Kautschukzusammensetzung herzustellen.
-
Vergleichsbeispiel 6
-
- Herstellung eines Naturkautschuks
-
Naturkautschuklatex wurde aufgefangen. Wässriges Ammoniak wurde verwendet, um den pH-Wert des Naturkautschuklatex auf den in Tabelle 1 gezeigten Wert einzustellen. Ameisensäure wurde dem Naturkautschuklatex hinzugefügt, um ein Koagulum zu erhalten. Eine von Suehiro EPM Corporation hergestellte Schneckenpresse Model V-02 (Einzelschneckenentwässerungsextruder vom Quetschtyp) wurde verwendet, um das Koagulum zu trocknen, bis der Wassergehalt nicht mehr als 1,5 % betrug, um einen Naturkautschuk herzustellen.
-
- Herstellung einer Kautschukzusammensetzung
-
Die jeweiligen Zusammensetzungsinhaltsstoffe wurden in den in Tabelle 1 aufgeführten Mengen vermischt, und ein von Kobe Steel, Ltd. hergestellter Banbury-Mischer Model B wurde verwendet, um diese miteinander zu kneten, um eine Kautschukzusammensetzung herzustellen.
-
Erste Evaluierung
-
- Magnesiumgehalt
-
Der Magnesiumgehalt des flüssigen Überstandes - Vergleichsbeispiele 2 bis 5 sowie Arbeitsbeispiele 1 bis 9 - wurde in Übereinstimmung mit ISO 11852; 2011 gemessen. Der Magnesiumgehalt des Naturkautschuklatex - Vergleichsbeispiele 1 und 6 - wurde in Übereinstimmung mit ISO 11852; 2011 gemessen.
-
- 90-Vol.-%-Partikeldurchmesser
-
D90 (µm) des flüssigen Überstandes - Vergleichsbeispiele 2 bis 5 sowie Arbeitsbeispiele 1 bis 9 - wurde unter Verwendung eines von Shimadzu Corporation hergestellten „SALD 2200“ Gerätes (Latexbrechungsindex: 1,6-0,10i), wobei der Absorptionsgrad auf 0,05 bis 0,1 zum Zeitpunkt der Messung eingestellt wurde, gemessen. D90 (µm) des Naturkautschuklatex - Vergleichsbeispiele 1 und 6 - wurde unter den gleichen Bedingungen gemessen.
-
- pH-Wert
-
Der pH-Wert des flüssigen Überstandes - Vergleichsbeispiele 2 bis 5 sowie Arbeitsbeispiele 1 bis 9 - wurde unter Verwendung eines von DKK-TOA Corporation hergestellten tragbaren pH-Messgerätes gemessen. Der pH-Wert des Naturkautschuklatex - Vergleichsbeispiele 1 und 6 - wurde unter Verwendung eines von DKK-TOA Corporation hergestellten tragbaren pH-Messgerätes gemessen. Der pH-Wert der „rußhaltigen Naturkautschuklatexlösung“ wurde unter Verwendung eines von DKK-TOA Corporation hergestellten tragbaren pH-Messgerätes gemessen.
-
- CSB
-
Der CSB der Abfallflüssigkeit wurde in Übereinstimmung mit ISO 6060 gemessen.
-
- Zweite Evaluierung: Eigenschaften des vulkanisierten Kautschuks
-
Die Kautschukzusammensetzung wurde bei 150 °C für 30 Minuten vulkanisiert, um einen vulkanisierten Kautschuk zu erhalten. Die Ermüdungsbeständigkeit, die Wärmeerzeugung und die Zugfestigkeitseigenschaften des vulkanisierten Kautschuks wurden evaluiert. Die Evaluationsbedingungen sind unten angegeben und die Ergebnisse in Tabelle 1 gezeigt.
-
- Ermüdungsbeständigkeit
-
Das Abschneiden eines vulkanisierten Kautschuks hinsichtlich seiner Ermüdungsbeständigkeit wurde in Übereinstimmung mit JIS K 6260 (Biegerisstest) evaluiert. Die Evaluierungsergebnisse sind als Index relativ zu einem Wert 100 des Vergleichsbeispiels 1 gezeigt. Das bedeutet, dass je größer der Wert ist, desto besser ist seine Leistungsfähigkeit hinsichtlich seiner Ermüdungsbeständigkeit.
-
- Wärmeerzeugung
-
Die Wärmeerzeugung eines vulkanisierten Kautschuks wurde unter Verwendung der Verlusttangente tanδ in Übereinstimmung mit JIS K 6265 evaluiert. Die Messungen wurden bei 50 Hz, 80 °C und einer dynamischen Belastung von 2 % unter Verwendung eines von UBM hergestellten E4000 Rheospektrometers durchgeführt. Die Evaluierungsergebnisse sind als Index relativ zu einem Wert 100 des Vergleichsbeispiels 1 gezeigt. Das bedeutet, dass je kleiner der Wert ist, desto niedriger, d.h. desto besser, die Wärmeerzeugung.
-
Zugspannung
-
Die Zugspannung wurde bei einer Verlängerung um 300 % (hierin nachfolgend „M300“ genannt) in Übereinstimmung mit JIS K 6261 evaluiert. Die Evaluierungsergebnisse sind als Index relativ zu einem Wert 100 des Vergleichsbeispiels 1 gezeigt. Das bedeutet, dass je größer der Wert ist, desto besser war die Probe hinsichtlich ihrer Zugspannung.
-
Bei Arbeitsbeispiel 1, in dem die DAP-Menge 0,4 Gewichts-% betrug, war die Ermüdungsbeständigkeit, die Fähigkeit, eine Verringerung der Wärmeerzeugung zu erzielen, und die Zugspannung besser als bei Vergleichsbeispiel 1. Auch bei Arbeitsbeispiel 2, in dem die DAP-Menge 0,8 Gewichts-% betrug, war die Ermüdungsbeständigkeit, die Fähigkeit, eine Verringerung der Wärmeerzeugung zu erzielen, und die Zugspannung besser als bei Vergleichsbeispiel 1. Auch bei Arbeitsbeispiel 3, in dem die DAP-Menge 1,1 Gewichts-% betrug, war die Ermüdungsbeständigkeit, die Fähigkeit, eine Verringerung der Wärmeerzeugung zu erzielen, und die Zugspannung besser als bei Vergleichsbeispiel 1.
-
Bei Arbeitsbeispiel 4, in dem der pH-Wert des flüssigen Überstandes 9,8 betrug (d.h. 0,5 mehr als in Arbeitsbeispiel 1), war die Ermüdungsbeständigkeit, die Fähigkeit, eine Verringerung der Wärmeerzeugung zu erzielen, und die Zugspannung besser als bei Arbeitsbeispiel 1. Auch bei Arbeitsbeispiel 5, in dem der pH-Wert der „rußhaltigen Naturkautschuklatexlösung“ 8,0 betrug (d.h. 0,5 mehr als in Arbeitsbeispiel 1), war die Ermüdungsbeständigkeit, die Fähigkeit, eine Verringerung der Wärmeerzeugung zu erzielen, und die Zugspannung besser als bei Arbeitsbeispiel 1. Es wird vermutet, dass dies daran liegt, dass die Flokkulation von Protein und/oder die Flokkulation von Latex unterdrückt werden.
-
Bei Arbeitsbeispiel 6 war die Ermüdungsbeständigkeit, die Fähigkeit, eine Verringerung der Wärmeerzeugung zu erzielen, und die Zugspannung besser als bei Vergleichsbeispiel 1. Bei Arbeitsbeispiel 6, in dem der pH-Wert des flüssigen Überstandes 8,7 betrug (d.h. 0,6 weniger als bei Arbeitsbeispiel 1) und die Mischereinstellungen 40 min bei 15.000 Upm waren (d.h. mehr Umdrehungen und längere Mischdauer als bei Arbeitsbeispiel 1), war die Ermüdungsbeständigkeit und die Zugspannung schlechter als bei Arbeitsbeispiel 1. Der CSB bei Arbeitsbeispiel 6 war größer als der CSB bei Arbeitsbeispiel 1.
-
Bei Arbeitsbeispiel 7 war die Ermüdungsbeständigkeit, die Fähigkeit, eine Verringerung der Wärmeerzeugung zu erzielen, und die Zugspannung besser als bei Vergleichsbeispiel 1. Bei Arbeitsbeispiel 7, in dem der pH-Wert der „rußhaltigen Naturkautschuklatexlösung“ 6,8 betrug (d.h. 0,7 weniger als bei Arbeitsbeispiel 1) und die Mischereinstellungen 40 min bei 15.000 Upm waren (d.h. mehr Umdrehungen und längere Mischdauer als bei Arbeitsbeispiel 1), war die Ermüdungsbeständigkeit, die Fähigkeit, eine Verringerung der Wärmeerzeugung zu erzielen, und die Zugspannung schlechter als bei Arbeitsbeispiel 1. Der CSB in Arbeitsbeispiel 7 war größer als der CSB bei Arbeitsbeispiel 1.
-
Bei Arbeitsbeispiel 8, in dem der pH-Wert des flüssigen Überstandes und der pH-Wert der „rußhaltigen Naturkautschuklatexlösung“ größer waren als bei Arbeitsbeispiel 1 und in dem das Mischen bei mehr Umdrehungen für eine längere Dauer als bei Arbeitsbeispiel 1 durchgeführt wurde, war die Ermüdungsbeständigkeit, die Fähigkeit, eine Verringerung der Wärmeerzeugung zu erzielen, und die Zugspannung besser als bei Arbeitsbeispiel 1.
-
Bei Arbeitsbeispiel 9, in dem der pH-Wert des flüssigen Überstandes und der pH-Wert der „rußhaltigen Naturkautschuklatexlösung“ größer waren als bei Arbeitsbeispiel 8 und in dem das Mischen bei mehr Umdrehungen für eine längere Dauer als bei Arbeitsbeispiel 8 durchgeführt wurde, war die Ermüdungsbeständigkeit, die Fähigkeit, eine Verringerung der Wärmeerzeugung zu erzielen, und die Zugspannung besser als bei Arbeitsbeispiel 8.
-
Bei Vergleichsbeispiel 3, in dem die DAP-Menge 1,5 Gewichts-% betrug, waren die Ermüdungsbeständigkeit, die Fähigkeit, eine Verringerung der Wärmeerzeugung zu erzielen, und die Zugspannung schlechter als bei Vergleichsbeispiel 1. Es wird vermutet, dass dies an einer Ungleichmäßigkeit des nassen Kautschukmasterbatches bei Vergleichsbeispiel 3 liegt, wodurch die Gefahr des Auftretens einer Agglomeration erhöht ist.
-
Bei Vergleichsbeispiel 4 war die Zugspannung schlechter als bei Vergleichsbeispiel 1. Es wird vermutet, dass dies an der verringerten Interaktion zwischen Naturkautschuk und Füllstoff liegt, wodurch vermutlich die Gefahr erhöht wird, dass eine Flokkulation von Protein auftritt. Bei Vergleichsbeispiel 5 war die Zugspannung schlechter als bei Vergleichsbeispiel 1. Es wird vermutet, dass dies an dem Auftreten einer Flokkulation von Latex und/oder Protein liegt.
