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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche und auch ein vulkanisiertes Produkt, insbesondere einen pneumatischen Reifen, der diese verwendet.
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Stand der Technik
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Bei Winterreifen wie zum Beispiel spikelosen Reifen und Schneereifen ist der Laufflächenkautschuk im Allgemeinen weich, um das Leistungsvermögen bei tiefen Temperaturen wie zum Beispiel das Leistungsvermögen auf Eis und auf Schnee zu verbessern. Dementsprechend ist deren Laufleistung auf einer nassen Fahrbahn (Leistungsvermögen bei Nässe) oder deren Laufleistung auf einer trockenen Fahrbahn (Leistungsvermögen bei Trockenheit) bei Umgebungstemperatur nicht unbedingt ausreichend. Daher ist es erforderlich, das Leistungsvermögen bei Umgebungstemperatur wie zum Beispiel das Leistungsvermögen bei Nässe und das Leistungsvermögen bei Trockenheit zu verbessern, während das Leistungsvermögen bei tiefen Temperaturen erhalten bleibt.
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Um einen Hochleistungsreifen, der ein ausgezeichnetes Leistungsvermögen bei tiefen Temperaturen und auch ein ausgezeichnetes Leistungsvermögen bei Nässe aufweist, bereitzustellen, offenbart die PTL 1 eine Kautschukzusammensetzung, die eine Kautschukkomponente enthält, die einen Styrol-Butadien-Kautschuk, der ein Anteil an Styrol von 30 bis 38 % aufweist, eingemischt mit einem Ruß, der eine stickstoffspezifische Oberfläche von 80 cm2/g oder mehr aufweist, und einem Polyolester vom Typ Neopentyl enthält, wobei die Kautschukzusammensetzung einen tanδ bei 0 °C von 0,74 oder mehr und einen Speichermodul bei -20 °C von 30 MPa oder weniger aufweist.
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Um einen Reifen mit einem hohen kinetischen Leistungsvermögen bereitzustellen, der ein Allwetterleistungsvermögen aufweist und der leicht auf einer vereisten / verschneiten Straßenoberfläche laufen kann, offenbart die PTL 2 eine Kautschukzusammensetzung, die eine Kautschukkomponente enthält, die einen auf einem Dien basierenden Kautschuk, der eine Glasübergangstemperatur -65 °C oder weniger aufweist, und einen auf einem Dien basierenden Kautschuk, der eine Glasübergangstemperatur von -55 °C oder mehr aufweist, gemischt mit einem Ruß, der eine Stickstoffabsorption von 125 bis 145 m2/g aufweist, und einem Niedrigtemperaturweichmacher auf Esterbasis enthält, wobei die Kautschukzusammensetzung einen Elastizitätsmodul bei 100 % Dehnung bei -20 °C von 40 kg/cm2 oder weniger und einen tanδ bei 30 °C von 0,3 oder mehr aufweist.
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Zum Bereitstellen eines Reifens, der auf einer nassen Fahrbahn und auf einer trockenen Fahrbahn von einer niedrigen Temperatur bis zu einer hohen Temperatur eine hohe Lenkstabilität aufweist, offenbart die PTL 3 eine Kautschukkomponente, die einen emulsionspolymerisierten Styrol-Butadien-Kautschuk und ein lösungspolymerisierten Styrol-Butadien-Kautschuk enthält, gemischt mit einem Füllstoff, der 20 bis 80 % Siliziumdioxid enthält, und einem Weichmacher, wobei das Verhältnis des Speichermoduls bei 30 °C zu dem Speichermodul bei 100 °C 0,43 oder mehr beträgt und der Hystereseverlust bei 150 % Dehnung 0,3 oder mehr beträgt.
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Die
EP 3 251 872 A1 offenbart eine vulkanisierbare Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in einer Lauffläche eines pneumatischen Reifens. Die Kautschukzusammensetzung weist, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Elastomers (ThK), 100 ThK eines Elastomers auf Dienbasis mit einer Glasübergangstemperatur von weniger als -50 °C; 30 ThK bis 65 ThK eines Fettsäuremonoesters, wobei R1 aus einer Gruppe ausgewählt worden ist, die ein lineares oder verzweigtes C1- bis C8-Alkyl, ein lineares oder verzweigtes C1- bis C8-Alkenyl oder ein lineares oder verzweigtes C2- bis C6-Alkyl, das mit einer bis fünf Hydroxylgruppen substituiert ist, und wobei R2 ein C11- bis C21-Alkyl oder ein C11- bis C21-Alkenyl ist; weniger als 10 ThK eines von Erdöl abgeleiteten Öls; und 50 bis 130 ThK Kieselsäure auf.
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Die
JP 2014/028902 A · offenbart eine Kautschukzusammensetzung für Reifen, in der Ruß mit kontrollierter kolloidaler Eigenschaft beigemischt ist, um den Rollwiderstand gering zu halten, wobei die Abriebfestigkeit verbessert wird. Die Kautschukzusammensetzung für Reifen wird mit 5 bis 80 Gewichtsteilen Ruß und 5 bis 100 Gewichtsteilen Kieselsäure mit 40 bis 120 Gewichtsteilen der Summe von Ruß und Kieselsäure auf 100 Gewichtsteile eines Kautschukbestandteils gemischt, der mindestens 20 Gewichtsprozent eines aromatischen Vinylkonjugatdien-Copolymers mit einer Glastransformationstemperatur von mindestens -40 °C enthält. Eine durchschnittliche Glasumwandlungstemperatur des Kautschukbestandteils beträgt mindestens -60 °C, ein Modaldurchmesser in einer Massenverteilungskurve eines Stokes-Durchmessers eines Agglomerats des Rußes beträgt mindestens 145 nm, eine spezifische Stickstoffadsorptionsoberfläche NSA beträgt 45 bis70 m/g, ein Verhältnis der spezifischen Stickstoffadsorptionsoberfläche NSA zu einer Jodadsorptionsmenge NSA/IA beträgt 1,00 bis 1,40, und eine DBP-Absorptionsmenge beträgt 100 bis 160 ml/100 g.
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Sie sind jedoch nicht unbedingt ausreichend, um das Leistungsvermögen bei Umgebungstemperatur zu verbessern, während das Leistungsvermögen bei niedriger Temperatur erhalten bleibt, und es ist eine weitere Verbesserung erforderlich.
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Liste der Anführungen
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Patentliteratur
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- PTL 1: JP H6-25280 B
- PTL 2: JP H4-70340 B
- PTL 3: JP H8-333484 A
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technische Aufgabe
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Eine Aufgabe eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ist es, eine Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche bereitzustellen, die in der Lage ist, das Leistungsvermögen bei Umgebungstemperatur wie zum Beispiel das Leistungsvermögen bei Nässe und das Leistungsvermögen bei Trockenheit zu verbessern, während eine Abnahme des Leistungsvermögens bei niedriger Temperatur unterdrückt wird.
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Lösung der Aufgabe
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Eine Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche nach diesem Ausführungsbeispiel enthält pro 100 Massenteile einer Kautschukkomponente, die einen Styrol-Butadien-Kautschuk enthält, der eine Glasübergangstemperatur von -60 °C oder weniger aufweist, 70 Massenteile oder mehr eines verstärkenden Füllstoffs, der ein Siliziumdioxid und einen Ruß, bei dem der N2SA 70 bis 130 m2/g beträgt, enthält, wobei 100 Massenteile der Kautschukkomponente 15 bis 50 Massenteile des Styrol-Butadien-Kautschuks, 15 bis 50 Massenteile eines Naturkautschuks und 15 bis 45 Massenteile eines Polybutadien-Kautschuks enthalten. Wenn die Kautschukzusammensetzung vulkanisiert wird, weist sie einen Lagermodul E'(-20 °C) bei einer Temperatur von -20 °C und einen Lagermodul E'(30 °C) bei einer Temperatur von 30 °C auf eine solche Weise auf, dass das Verhältnis zwischen diesen E'(- 20 °C) und E'(30 °C), gemessen unter Bedingungen einer Frequenz von 10 Hz, einer anfänglichen Dehnung von 10 % und einer dynamischen Dehnung von ± 0,25 %, 2,0 ≤ E'(- 20 °C) / E'(30 °C) ≤ 3,0 erfüllt.
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Ein vulkanisiertes Produkt, insbesondere ein pneumatischer Reifen nach diesem Ausführungsbeispiel enthält einen Laufflächenkautschuk, der die Kautschukzusammensetzung enthält.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Nach diesem Ausführungsbeispiel wird zusammen mit einer Kautschukkomponente, die einen Styrol-Butadien-Kautschuk enthält, der einer Glasübergangstemperatur von -60 °C oder weniger aufweist, ein verstärkender Füllstoff, der ein Siliziumdioxid enthält, eingemischt. Auch Änderungen des Speichermoduls von niedriger Temperatur zu der Umgebungstemperatur werden klein eingestellt. Infolgedessen ist es möglich, das Leistungsvermögen bei Umgebungstemperatur wie zum Beispiel das Leistungsvermögen bei Nässe und das Leistungsvermögen bei Trockenheit zu verbessern, während eine Abnahme des Leistungsvermögens bei tiefen Temperaturen unterdrückt wird.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Im Folgenden werden die Punkte, die für die Durchführung der Erfindung relevant sind, ausführlich beschrieben.
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Bei einer Kautschukzusammensetzung nach diesem Ausführungsbeispiel enthält die Kautschukkomponente einen Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), der eine Glasübergangstemperatur (Tg) von -60 °C oder weniger aufweist. Ein Styrol-Butadien-Kautschuk weist eine nicht einheitliche Struktur auf und er kann somit die Kristallisation unterdrücken. Durch die Verwendung eines Styrol-Butadien-Kautschuks, der eine niedrige Glasübergangstemperatur aufweist, kann der Speichermodul bei niedriger Temperatur effektiv verringert werden, wodurch das Leistungsvermögen bei niedriger Temperatur verbessert wird. Darüber hinaus ist dies auch vorteilhaft, um Änderungen des Speichermoduls von niedriger Temperatur auf Umgebungstemperatur zu verringern.
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Der Styrol-Butadien-Kautschuk ist nicht besonders beschränkt, er ist jedoch bevorzugt ein lösungspolymerisierter Styrol-Butadien-Kautschuk. Als ein Ausführungsbeispiel kann die Glasübergangstemperatur des Styrol-Butadien-Kautschuks -65 °C oder weniger betragen. Die untere Grenze der Glasübergangstemperatur ist nicht besonders festgelegt, sie beträgt aber gewöhnlich -80 °C oder mehr. Hier ist die Glasübergangstemperatur ein Wert, der gemäß JIS K7121 durch ein Verfahren der Differentialscanningkalorimetrie (DSC) mit einer Temperaturanstiegsrate von 20 °C/min (Messtemperaturbereich: -150 °C bis 50 °C) gemessen wird.
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Nach einem Beispiel zum Verständnis der Erfindung kann die Kautschukkomponente nur aus dem Styrol-Butadien-Kautschuk, der eine Glasübergangstemperatur von -60 °C oder weniger aufweist, bestehen, es ist jedoch auch möglich, den Styrol-Butadien-Kautschuk mit zum Beispiel mindestens einem der anderen Dienkautschuke wie zum Beispiel einem Naturkautschuk (NR), einem Isopren-Kautschuk (IR), einem Polybutadien-Kautschuk (BR), einem Styrol-Isopren-Kautschuk, einem Butadien-Isopren-Kautschuk und einem Styrol-Butadien-Isopren-Kautschuk zu verwenden.
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Nach einem weiteren Beispiel zum Verständnis der Erfindungbesteht die Kautschukkomponente aus (A) einem Styrol-Butadien-Kautschuk, der eine Glasübergangstemperatur von -60 °C oder weniger aufweist, und (B) einem anderen Dienkautschuk, der eine Glasübergangstemperatur von -60 °C oder weniger und aufweist, besonders bevorzugt besteht sie nur aus dem (A) und dem (B). Wenn die Glasübergangstemperatur der gesamten Kautschukkomponente -60 °C oder weniger beträgt und auch der obige Styrol-Butadien-Kautschuk enthalten ist, ist dies vorteilhaft beim Verringern der Änderungen des Speichermoduls von niedriger Temperatur auf Umgebungstemperatur, wodurch eine Verbesserung des Leistungsvermögens bei tiefen Temperaturen erzielt wird.
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Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist es wichtig,dass die Kautschukkomponente zusammen mit dem Styrol-Butadien-Kautschuk, der eine Glasübergangstemperatur von -60 °C oder weniger aufweist, einen Naturkautschuk und einen Polybutadien-Kautschuk enthält. Wenn diese drei Komponenten verwendet werden, kann das Leistungsvermögen bei niedrigen Temperaturen verbessert werden, während die Abriebfestigkeit gewährleistet wird.
Erfindungsgemäß ist vorzusehen, dass 100 Massenteile der Kautschukkomponente 15 bis 50 Massenteile eines Styrol-Butadien-Kautschuks, der eine Glasübergangstemperatur von -60 °C oder weniger aufweist, 15 bis 50 Massenteile eines Naturkautschuks und 15 bis 45 Massenteile eines Polybutadien-Kautschuks enthalten. Es ist besonders bevorzugt, dass 100 Massenteile der Kautschukkomponente 30 bis 45 Massenteile des Styrol-Butadien-Kautschuks, der eine Glasübergangstemperatur von -60 °C oder weniger aufweist, 20 bis 35 Massenteile eines Naturkautschuks und 25 bis 40 Massenteile eines Polybutadien-Kautschuks enthalten.
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Bei der Kautschukzusammensetzung nach diesem Ausführungsbeispiel wird ein Siliziumdioxid als ein verstärkender Füllstoff (das heißt ein Füllstoff) eingemischt. Wenn ein verstärkender Füllstoff, der ein Siliziumdioxid enthält, in einer Menge von 70 Massenteilen oder mehr pro 100 Massenteile der Kautschukkomponente eingemischt wird, kann die Steifigkeit bei Umgebungstemperatur verbessert werden, wodurch das Leistungsvermögen bei Nässe und das Leistungsvermögen bei Trockenheit verbessert werden. Die obere Grenze der eingemischten Menge an dem verstärkenden Füllstoff ist nicht besonders festgelegt und sie kann zum Beispiel 120 Massenteile oder weniger betragen oder sie kann auch 100 Massenteile oder weniger betragen.
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Als das Siliziumdioxid ist es zum Beispiel bevorzugt, ein feuchtes Siliziumdioxid zu verwenden, wie zum Beispiel ein nass ausgefälltes Siliziumdioxid oder ein nass geliertes Siliziumdioxid. Die spezifische Oberfläche nach BET des Siliziumdioxids (gemessen gemäß dem in JIS K6430 spezifizierten BET-Verfahren) ist nicht besonders beschränkt und sie kann zum Beispiel 90 bis 250 m2/g oder auch 150 bis 220 m2/g betragen. Die Menge an dem eingemischten Siliziumdioxid kann 20 bis 70 Massenteile betragen oder sie kann auch 30 bis 50 Massenteile pro 100 Massenteile der Kautschukkomponente sein. Das Erhöhen der Menge an dem eingemischten Siliziumdioxid ist vorteilhaft bei der Verringerung des Speichermoduls bei niedriger Temperatur.
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Der verstärkende Füllstoff ist eine Kombination aus einem Siliziumdioxid und einem Ruß. In diesem Fall ist die Menge an dem eingemischten Ruß nicht besonders beschränkt und sie kann 10 bis 60 Massenteile, 20 bis 60 Massenteile oder 30 bis 50 Massenteile pro 100 Massenteile der Kautschukkomponente betragen. Der Ruß weißt erfindungsgemäß eine spezifische Oberfläche für die Stickstoffadsorption (N2SA) (JIS K6217-2) von 70 bis 130 m2/g auf. Insbesondere können die Güteklasse ISAF (N 200), die Güteklasse HAF (N 300), die Güteklasse FEF (N 500) und die Güteklasse GPF (N 600) (alle sind ASTM Güteklassen) erwähnt werden.
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Ein Silanhaftvermittler wie zum Beispiel ein Sulfidsilan oder ein Mercaptosilan kann ebenfalls nach diesem Ausführungsbeispiel in die Kautschukzusammensetzung eingemischt werden. Wenn ein Silanhaftvermittler eingemischt wird, können die Abriebfestigkeit und die Rollwiderstandsleistung verbessert werden. Die Menge des eingemischten Silanhaftvermittlers ist nicht besonders beschränkt, sie beträgt aber bevorzugt 2 bis 20 Massenprozent der Menge an dem eingemischten Siliziumdioxid (das heißt der Silanhaftvermittler beträgt 2 bis 20 Massenteile pro 100 Massenteile des Siliziumdioxids) und besonders bevorzugt beträgt er 5 bis 15 Massenprozent.
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Nach diesem Ausführungsbeispiel kann ein Harz in die Kautschukzusammensetzung eingemischt werden. Als das Harz ist es bevorzugt, ein Harz mit einem Haftvermögen mit einem Erweichungspunkt von 80 bis 120 °C zu verwenden, das heißt zum Beispiel ein Klebeharz. Wenn ein Harz eingemischt wird, können das Leistungsvermögen bei Nässe und das Leistungsvermögen bei Trockenheit verbessert werden. Hier ist der Erweichungspunkt ein Wert, der nach dem Ring- und-Kugel-Verfahren gemäß JIS K2207 gemessen wird.
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Die Beispiele für die Harze umfassen auf Kolophonium basierende Harze, Petroleumharze, auf Cumaron basierende Harze und auf Terpen basierende Harze. Sie können alleine verwendet werden, und es ist auch möglich, zwei oder mehr Arten zusammen zu verwenden. Die Beispiele für die auf Kolophonium basierenden Harze umfassen ein natürliches Kolophoniumharz und verschiedene Typen von mit Kolophonium modifizierten Harzen, die dieses verwenden (zum Beispiel ein mit Kolophonium modifiziertes Maleinsäureharz). Die Beispiele für die Petroleumharze umfassen aliphatische Petroleumharze (C5-Petroleumharze), aromatische Petroleumharze (C9-Petroleumharze) und aliphatische / aromatische Copolymer-Petroleumharze (C5/C9-Petroleumharze). Die Beispiele für die auf Cumaron basierenden Harze umfassen ein Cumaronharz, ein Cumaron-Indenharz und Copolymerharze, die ein Cumaron, ein Inden und ein Styrol als Hauptkomponenten enthalten. Die Beispiele für die auf Terpen basierenden Harze umfassen ein Polyterpen und ein Terpenphenolharz.
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Der Anteil des Harzes ist nicht besonders beschränkt und er kann zum Beispiel 0,5 bis 20 Massenteile, 1 bis 10 Massenteile oder 2 bis 5 Massenteile pro 100 Massenteile der Kautschukkomponente betragen.
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Bei der Kautschukzusammensetzung nach diesem Ausführungsbeispiel kann mindestens ein rutschhemmendes Material, das aus der Gruppe ausgewählt worden ist, die ein pflanzliches körniges Material und ein gemahlenes Produkt eines porösen karbonisierten Materials einer Pflanze umfasst, eingemischt werden. Wenn ein rutschhemmendes Material eingemischt wird, kann das Leistungsvermögen auf Eis verbessert werden.
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Als ein pflanzliches körniges Material kann ein gemahlenes Produkt erwähnt werden, das durch ein Mahlen von mindestens einem Mitglied erhalten wird, das aus der Gruppe ausgewählt worden ist, die Samenhülsen, Fruchtgruben, Körner und deren Kernen umfasst. Die Beispiele davon umfassen ein gemahlenes Produkt aus Walnüssen. Das gemahlene Produkt des porösen carbonisierten Materials ist ein Produkt, das durch ein Mahlen eines porösen Materials erhalten wird, das aus einem festen Produkt auf Kohlenstoffbasis gebildet wird, das durch ein Carbonisieren einer Pflanze wie zum Beispiel Holz oder Bambus als ein Material erhalten wird. Die Beispiele davon umfassen ein gemahlenes Produkt aus Bambuskohle (Bambuskohle-Mahlprodukt). Die durchschnittliche Teilchengröße des rutschfesten Materials ist nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel kann die 90 % Volumenpartikelgröße (D90) 10 bis 600 µm betragen. Hier bedeutet D90 die Teilchengröße bei einem integrierten Wert von 90 % in der Teilchengrößenverteilung (Volumenbasis), die durch ein Laserbeugungs- / Streuungsverfahren gemessen wird.
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Der Anteil des rutschfesten Materials ist nicht besonders beschränkt und er kann zum Beispiel 0,1 bis 10 Massenteile betragen oder kann auch 0,2 bis 5 Massenteile pro 100 Massenteile der Kautschukkomponente betragen.
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Nach diesem Ausführungsbeispiel kann ein Öl in die Kautschukzusammensetzung eingemischt werden. Als das Öl kann irgendeines der verschiedenen Öle verwendet werden, die üblicherweise in eine Kautschukzusammensetzung eingemischt werden. Zum Beispiel kann ein Mineralöl, das einen Kohlenwasserstoff als eine Hauptkomponente enthält, das heißt mindestens ein Mineralöl verwendet werden, das aus der Gruppe ausgewählt worden ist, die Paraffinöle, Naphthenöle und aromatische Öle umfasst. Der Anteil des Öls ist nicht besonders beschränkt und er kann zum Beispiel 10 bis 60 Massenteile oder auch 20 bis 50 Massenteile pro 100 Massenteile der Kautschukkomponente betragen.
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Bei der Kautschukzusammensetzung nach diesem Ausführungsbeispiel können zusätzlich zu den oben beschriebenen Komponenten verschiedene Additive, die üblicherweise bei einer Kautschukzusammensetzung verwendet werden, wie zum Beispiel eine Stearinsäure, ein Zinkoxid, ein Antioxidationsmittel, ein Wachs, ein Vulkanisationsmittel und ein Vulkanisationsbeschleuniger eingemischt werden. Die Beispiele für die Vulkanisationsmittel umfassen einen Schwefel, wie zum Beispiel einen pulverisierten Schwefel, einen ausgefällten Schwefel, einen kolloidalen Schwefel, einen unlöslichen Schwefel und einen hoch dispergierten Schwefel. Die Menge des eingemischten Vulkanisationsmittel beträgt bevorzugt 0,1 bis 8 Massenteile und besonders bevorzugt 0,5 bis 5 Massenteile pro 100 Massenteile der Kautschukkomponente, sie ist jedoch nicht besonders beschränkt.
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Die Kautschukzusammensetzung nach diesem Ausführungsbeispiel weist, wenn sie vulkanisiert worden ist, einen Speichermodul E'(-20 °C) bei einer Temperatur von -20 °C und einen Speichermodul E'(30 °C) bei einer Temperatur von 30 °C auf eine solche Weise auf, dass das Verhältnis zwischen dem E'(-20 °C) und dem E'(30 °C), die unter Bedingungen einer Frequenz von 10 Hz, einer anfänglichen Dehnung von 10 % und einer dynamischen Dehnung von ± 0,25 % gemessen werden, von dem E'(-20 °C) zu dem E'(30 °C) 2,0 ≤ E'(-20 °C) / E'(30 °C) ≤ 3,0 erfüllt. Wenn also Änderungen des Speichermoduls E' von niedriger Temperatur auf Umgebungstemperatur verringert werden, sind das Leistungsvermögen bei niedriger Temperatur und das Leistungsvermögen bei Umgebungstemperatur wie zum Beispiel das Leistungsvermögen bei Nässe und das Leistungsvermögen bei Trockenheit miteinander vereinbar.
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Bei Betrachtung auf der Grundlage des Leistungsvermögens bei Umgebungstemperatur kann insbesondere eine Abnahme des Leistungsvermögens bei niedriger Temperatur unterdrückt werden, da eine Zunahme des Elastizitätsmoduls bei niedriger Temperatur (Härten) gering ist. Wenn es auf Basis des Leistungsvermögens bei niedriger Temperatur betrachtet wird, kann darüber hinaus, da eine Abnahme des Elastizitätsmoduls bei Umgebungstemperatur (Erweichung) gering ist, eine Abnahme des Leistungsvermögens bei Trockenheit und des Leistungsvermögens bei Nässe bei Umgebungstemperatur unterdrückt werden.
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Das Verhältnis E'(-20 °C) / E'(30 °C) beträgt bevorzugt 2,2 oder mehr und besonders bevorzugt 2,4 oder mehr und es beträgt bevorzugt 2,9 oder weniger und besonders bevorzugt 2,7 oder weniger.
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Die Kautschukzusammensetzung nach diesem Ausführungsbeispiel kann durch ein Kneten auf eine übliche Weise mit einem üblicherweise verwendeten Mischer wie zum Beispiel einem Banbury-Mischer, einem Kneter oder einer Walze hergestellt werden. Das heißt, dass in der ersten Mischstufe einer Kautschukkomponente ein verstärkender Füllstoff und auch andere Additive außer einem Vulkanisationsmittel und einem Vulkanisationsbeschleuniger hinzugefügt und gemischt werden, und anschließend werden in der letzten Mischstufe ein Vulkanisationsmittel und ein Vulkanisationsbeschleuniger der erhaltenen Mischung hinzugefügt und gemischt, wodurch die Kautschukzusammensetzung hergestellt werden kann.
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Die so erhaltene Kautschukzusammensetzung wird für einen Laufflächenkautschuk verwendet, der die Lauffläche eines pneumatischen Reifens bildet. Die Kautschukzusammensetzung wird bevorzugt für einen Laufflächenkautschuk eines Winterreifens wie zum Beispiel für einen spikelosen Reifen oder einen Schneereifen verwendet. Übrigens weist der Laufflächenkautschuk eines pneumatischen Reifens eine zweischichtige Struktur, die einen Deckkautschuk und einen Basiskautschuk aufweist, oder eine einschichtige Struktur auf, in die die zwei integriert sind, und die Kautschukzusammensetzung wird bevorzugt für einen die Lauffläche bildenden Kautschuk verwendet. Das heißt, dass im Fall einer einschichtigen Struktur es bevorzugt ist, dass der Laufflächenkautschuk die obige Kautschukzusammensetzung aufweist, während im Fall einer zweischichtigen Struktur es bevorzugt ist, dass der Deckkautschuk die obige Kautschukzusammensetzung aufweist.
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Das Verfahren zum Herstellen eines pneumatischen Reifens ist nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel wird die Kautschukzusammensetzung durch eine Extrusion auf eine übliche Weise in eine vorbestimmte Form gebracht, um ein unvulkanisiertes Laufflächenkautschukelement herzustellen. Das Laufflächenkautschukelement wird mit anderen Elementen kombiniert, um einen unvulkanisierten Reifen (Reifenrohling) herzustellen, gefolgt von einem Vulkanisationsformen bei zum Beispiel 140 bis 180 °C. Als ein Ergebnis kann ein pneumatischer Reifen hergestellt werden.
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Beispiele
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Nachfolgend werden Beispiele der Erfindung gezeigt, aber die Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt.
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Mit einem Banbury-Mischer wurden nach den in den nachstehenden Tabellen 1 und 2 gezeigten Rezepturen (Massenteile) zunächst in der ersten Mischstufe zu vermischende Mittel, die keinen Schwefel und keinen Vulkanisationsbeschleuniger enthielten, einer Kautschukkomponente hinzugefügt und geknetet (Auslasstemperatur) = 160 °C) und anschließend wurden in der letzten Mischstufe der Schwefel und der Vulkanisationsbeschleuniger der erhaltenen Mischung hinzugefügt und geknetet (Auslasstemperatur = 90 °C), wodurch eine Kautschukzusammensetzung hergestellt wurde. Die Details der Komponenten in den Tabellen 1 und 2 sind wie folgt.
- - NR: RSS#3 (Tg: -60 °C)
- - BR: „ BR150B ", der von der Ube Industries, Ltd. (Tg: -100 °C) hergestellt worden ist
- - SBR1: Lösungspolymerisierter SBR „TUFDENE 1834“ (Tg: -70 °C, 37,5 Massenteile eines mit einem Öl gestreckten Produkts), der von der Asahi Kasei Corporation hergestellt worden ist
- - SBR2: Lösungspolymerisierter SBR „TUFDENE 4850“ (Tg: -25 °C, 50,0 Massenteile eines mit einem Öl gestreckten Produkts), der von der Asahi Kasei Corporation hergestellt worden ist
- - SBR3: lösungspolymerisierter SBR (Tg: -60 °C, Styrolanteil: 25 Massenprozent, Vinylanteil: 13 Massenprozent, 37,5 Massenteile eines mit einem Öl gestreckten Produkts)
- - Ruß: „SEAST KH (N339)“, der von der Tokai Carbon Co., Ltd. (N2SA: 93 m2/g)
- - Siliziumdioxid: „Nipsil AQ“, der von der Tosoh Silica Corporation (BET: 205 m2/g)
- - Öl: Paraffin „PROCESS P200“, das von der JX Nippon Oil & Energy Corporation hergestellt worden ist
- - Silanhaftvermittler: Sulfidsilan, „Si75“, der von der Evonik hergestellt worden ist
- - Pflanzliches Granulat: Gemahlenes Walnussschalenprodukt („SOFT GRIT #46“, der von der Nippon Walnut Co., Ltd.), oberflächenbehandelt mit einer RFL-Behandlungsflüssigkeit (D90: 300 µm) hergestellt worden ist
- - auf Kolophonium basierendes Harz: mit Kolophonium modifiziertes Maleinsäureharz „HARIMACK R100“, das von der Harima Chemicals Group, Inc. (Erweichungspunkt: 100 bis 110 °C) hergestellt worden ist
- - Stearinsäure: „LUNAC S-20“, die von der Kao Corporation hergestellt worden ist
- - Zinkoxid: „Zinkoxid Nr. 1“, das von der Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. hergestellt worden ist
- - Wachs: „OZOACE 0355““, das von der Nippon Seiro Co., Ltd. hergestellt worden ist
- - Antioxidationsmittel: „Nocrac 6C“, das von der Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd. hergestellt worden ist
- - Vulkanisationsbeschleuniger: „Nocceler D“, der von der Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd. hergestellt worden ist
- - Schwefel: „Powder Sulfur“, der von der Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd. hergestellt worden ist
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Mittels eines Prüfstücks, das durch ein Vulkanisieren jeder Kautschukzusammensetzung für 30 Minuten bei 160 °C erhalten worden ist, wurden der Lagermodul E'(MPa) bei -20 °C und der bei 30 °C gemessen, und das Verhältnis zwischen den beiden E' (-20 °C) / E'(30 °C) wurde für jede Kautschukzusammensetzung bestimmt. Außerdem wurde jede Kautschukzusammensetzung für einen Laufflächenkautschuk verwendet und auf eine übliche Weise einem Vulkanisationsformen unterzogen, wodurch ein pneumatischer Reifen (Reifengröße: 195/65R15) hergestellt wurde. Die Abriebfestigkeit, das Leistungsvermögen auf Eis, das Leistungsvermögen bei Nässe und das Leistungsvermögen bei Trockenheit des erhaltenen Reifens wurden bewertet. Die Mess- und Bewertungsverfahren sind wie folgt.
- - E': Nach JIS K6394 wurde mittels eines Viskoelastizitätsprüfgeräts, das von der Toyo Seiki Seisaku-sho, Ltd. hergestellt worden ist, der E'(-20 °C) unter den Bedingungen einer Frequenz von 10 Hz, einer anfänglichen Dehnung von 10 %, einer dynamischen Dehnung von ± 0,25 % und einer Temperatur von -20 °C (Dehnungsverformung) gemessen. Das Prüfstück war streifenförmig mit einer Breite von 5 mm und einer Dicke von 2 mm mit einem Klemmabstand von 20 mm. Außerdem wurde der E'(30 °C) unter den gleichen Bedingungen mit der Ausnahme gemessen, dass die Temperatur auf 30 °C geändert worden ist.
- - Abriebfestigkeit: Vier Prüfreifen wurden auf einem Personenkraftwagen montiert und 10.000 km auf einer allgemein trockenen Straße gefahren, wobei alle 2.500 km eine Rechts-Links-Rotation ausgeführt worden ist. Die durchschnittliche Tiefe der verbleibenden Profilrillen der vier Reifen nach dem Fahren wurde als ein Index ausgedrückt, wobei das Vergleichsbeispiel 1 mit 100 angegeben wurde. Ein größerer Wert zeigt eine bessere Abriebfestigkeit an.
- - Leistungsvermögen auf Eis: Vier Prüfreifen wurden auf einem Fahrzeug mit 2.000 cm3 und Allradantrieb montiert, auf einer vereisten Straße (Temperatur: -3 ± 3 °C) mit 40 km/h gefahren und dann mit ABS gesteuert und der Bremsweg wurde gemessen (Durchschnitt von n = 10). Der Kehrwert des Bremswegs wurde als ein Index ausgedrückt, wobei der Wert des Vergleichsbeispiels 1 als 100 angenommen wurde. Ein größerer Index zeigt einen kürzeren Bremsweg und ein besseres Bremsvermögen auf einer vereisten Straßenoberfläche an.
- - Leistungsvermögen bei Nässe: Vier Prüfreifen wurden auf einem Fahrzeug mit 2.000 cm3 und Allradantrieb montiert und auf einer Straße, die mit einer Tiefe von 2 bis 3 mm gewässert worden ist, gefahren. Das Fahrzeug wurde mit 90 km/h gefahren und dann mit ABS gesteuert auf 20 km/h verlangsamt, und der Bremsweg wurde zu diesem Zeitpunkt gemessen (Durchschnitt von n = 10). Der Kehrwert des Bremswegs wurde als ein Index ausgedrückt, wobei der Wert des Vergleichsbeispiels 1 als 100 angenommen wurde. Ein größerer Index zeigt einen kürzeren Bremsweg an, das heißt ein besseres Leistungsvermögen bei Nässe.
- - Leistungsvermögen bei Trockenheit: Vier Prüfreifen wurden auf einem Fahrzeug mit 2.000 cm3 und Allradantrieb montiert, das von einem Prüffahrer auf trockener Straße gefahren worden ist, um die sensorische (Gefühls-) Beurteilung der Lenkstabilität durchzuführen. Die Stabilität wurde auf einer 10-Punkte-Skala bewertet, wobei das Vergleichsbeispiel 1 5 Punkte erhielt. Ein höherer Wert zeigt ein besseres Leistungsvermögen bei Trockenheit an.
[Tabelle 1] | | Vergleichsbeispiel 1 | Vergleichsbeispiel 2 | Vergleichsbeispiel 3 | Vergleichsbeispiel 4 | Vergleichsbeispiel 5 | Vergleichsbeispiel 6 | Vergleichsbeispiel 7 |
| Rezeptur (Massenteile) | | | | | | | |
| NR | 50 | 50 | 50 | 50 | 30 | 50 | 10 |
| BR | 50 | 50 | 50 | 35 | 70 | 35 | 20 |
| SBR1 | - | - | - | 21 (15) | - | - | 96 (70) |
| SBR2 | - | - | - | - | - | 23 (15) | - |
| SBR3 | - | - | - | - | - | - | - |
| Ruß | 50 | 50 | 40 | 50 | 50 | 50 | 40 |
| Siliziumdioxid | 5 | 15 | 35 | 5 | 5 | 5 | 35 |
| Öl | 20 | 30 | 35 | 14 | 20 | 12 | 9 |
| Silanhaftvermittler | - | 1,2 | 2,8 | - | | | 2,8 |
| Pflanzliches Granulat | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 |
| auf Kolophonium basierendes Harz: | - | - | - | - | - | - | 3 |
| Stearinsäure | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Zinkoxid | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Wachs | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Antioxidationsmittel | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Vulkanisationsbeschleuniger | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 |
| Schwefel | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Physikalische Eigenschaften / Bewertung | | | | | | | |
| E'(-20 °C) / E'(30 °C) | 3,5 | 3,6 | 3,2 | 3,4 | 1,9 | 3,8 | 3,2 |
| Abriebfestigkeit | 100 | 99 | 98 | 96 | 109 | 92 | 95 |
| Leistungsvermögen auf Eis | 100 | 95 | 97 | 102 | 106 | 90 | 95 |
| Leistungsvermögen bei Nässe | 100 | 102 | 103 | 95 | 90 | 106 | 102 |
| Leistungsvermögen bei Trockenheit | 5 | 5 | 6 | 6 | 4 | 7 | 6 |
* Die Zahlen in Klammern für SBR1 bis SBR3 geben jeweils die Menge an Kautschuk an. [Tabelle 2] | | Beispiel 1 | Beispiel 2 | Beispiel 3 | Beispiel 4 | Beispiel 5 | Beispiel 6 | Beispiel 7 | Beispiel 8 | Beispiel 9 |
| Rezeptur (Massenteile) | | | | | | | | | |
| NR | 50 | 50 | 25 | 15 | 50 | 50 | 40 | 50 | 50 |
| BR | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 | 15 | 45 | 35 | 35 |
| SBR1 | 21 (15) | 21 (15) | 35 (40) | 69 (50) | - | 48 (35) | 21 (15) | 21 (15) | 21 (15) |
| SBR2 | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| SBR3 | - | - | - | - | 21 (15) | - | - | - | - |
| Ruß | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 45 | 40 |
| Siliziumdioxid | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 | 25 | 50 |
| Öl | 29 | 29 | 20 | 16 | 29 | 22 | 29 | 24 | 39 |
| Silanhaftvermittler | 2,8 | 2,8 | 2,8 | 2,8 | 2,8 | 2,8 | 2,8 | 2,0 | 4,0 |
| Pflanzliches Granulat | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| auf Kolophonium basierendes Harz: | - | 3 | 3 | 3 | - | - | - | - | - |
| Stearinsäure | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Zinkoxid | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Wachs | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Antioxidationsmittel | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Vulkanisationsbeschleuniger | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 |
| Schwefel | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Physikalische Eigenschaften / Bewertung | | | | | | | | | |
| E'(-20 °C) / E'(30 °C) | 2,8 | 2,9 | 2,5 | 2,3 | 2,9 | 2,9 | 2,6 | 2,8 | 2,9 |
| Abriebfestigkeit | 98 | 98 | 99 | 98 | 97 | 97 | 103 | 100 | 98 |
| Leistungsvermögen auf Eis | 100 | 100 | 105 | 105 | 99 | 98 | 103 | 101 | 99 |
| Leistungsvermögen bei Nässe | 101 | 103 | 105 | 102 | 104 | 105 | 97 | 98 | 103 |
| Leistungsvermögen bei Trockenheit | 7 | 7 | 8 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 8 |
* Die Zahlen in Klammern für SBR1 bis SBR3 geben jeweils die Menge an Kautschuk an.
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Die Ergebnisse sind in den Tabellen 1 und 2 gezeigt. Verglichen mit dem Vergleichsbeispiel 1 (Kontrolle), das so formuliert worden ist, dass es auf Eis ein hervorragendes Leistungsvermögen aufweist, wurde bei dem Vergleichsbeispiel 2 die Menge an Siliziumdioxid erhöht, und das Leistungsvermögen bei Nässe verbesserte sich, aber das Leistungsvermögen auf Eis nahm ab. Bei dem Vergleichsbeispiel 3, bei dem die Menge an Siliziumdioxid weiter erhöht und die Menge an Ruß verringert worden ist, bestand eine Tendenz dahingehend, dass sich das Leistungsvermögen bei Umgebungstemperatur wie zum Beispiel das Leistungsvermögen bei Nässe und das Leistungsvermögen bei Trockenheit verbesserte, aber die Ergebnisse waren unzureichend hinsichtlich der Vereinbarkeit mit dem Leistungsvermögen auf Eis.
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Bei dem Vergleichsbeispiel 4 verbesserte sich im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel 1 das Leistungsvermögen auf Eis, weil der SBR1 mit niedrigem Tg eingemischt worden ist, aber das Leistungsvermögen bei Nässe nahm ab. Bei dem Vergleichsbeispiel 6, bei dem der SBR2 mit hohem Tg eingemischt worden ist, verbesserten sich das Leistungsvermögen bei Nässe und das Leistungsvermögen bei Trockenheit, aber das Leistungsvermögen auf Eis und die Abriebfestigkeit verschlechterten sich signifikant. Bei dem Vergleichsbeispiel 7, bei dem der SBR1 mit niedrigem Tg als ein Hauptbestandteil der Kautschukkomponente verwendet wurde und auch die Menge an Siliziumdioxid erhöht worden ist, bestand die Tendenz, dass sich das Leistungsvermögen bei Nässe und das Leistungsvermögen bei Trockenheit verbesserten, aber das Leistungsvermögen auf Eis und die Abriebfestigkeit sich verschlechterten.
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Darüber hinaus betrug bei all diesen Vergleichsbeispielen 1 bis 4, 6 und 7 das Verhältnis E'(-20 °C) / E'(30 °C) mehr als 3,0 und das Leistungsvermögen auf Eis war nicht mit dem Leistungsvermögen bei Trockenheit und dem Leistungsvermögen bei Nässe vereinbar.
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Bei dem Vergleichsbeispiel 5 wurde die Menge an dem eingemischten BR erhöht, um die Tg der Kautschukkomponente zu senken, wodurch das Leistungsvermögen auf Eis verbessert wurde. Das Leistungsvermögen bei Nässe und das Leistungsvermögen bei Trockenheit verschlechterten sich jedoch. Außerdem war das Verhältnis E'(-20 °C) / E'(30 °C) zu niedrig, und das Leistungsvermögen bei niedriger Temperatur und das Leistungsvermögen bei Umgebungstemperatur waren nicht miteinander vereinbar.
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Im Gegensatz dazu lag bei den Beispielen 1 bis 9, da der SBR1 oder der SBR3 mit niedriger Tg in der Kautschukkomponente verwendet wurde und auch ein verstärkender Füllstoff, der Siliziumdioxid enthielt, geeignet eingemischt worden ist, das Verhältnis E'(-20 °C) / E'(30 °C) in einem Bereich von 2,0 bis 3,0. Im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel 1 war es dementsprechend möglich, das Leistungsvermögen bei Umgebungstemperatur wie zum Beispiel das Leistungsvermögen bei Nässe und das Leistungsvermögen bei Trockenheit zu verbessern, während eine Abnahme des Leistungsvermögens auf Eis unterdrückt wurde. Darüber hinaus wurde auch die Abriebfestigkeit im Wesentlichen aufrechterhalten. Insbesondere bei den Beispielen 3 und 4 verbesserte sich das Leistungsvermögen auf Eis weiter im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel 1, das ein hervorragendes Leistungsvermögen auf Eis aufwies.
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Der Vergleich bei den Beispielen 2 bis 4 zeigt, dass mit einer Erhöhung der Menge an SBR mit niedriger Tg die Änderungen des Speichermoduls von niedriger Temperatur zu Umgebungstemperatur verringert werden. Dementsprechend werden vermutlich aufgrund des Kristallisationsunterdrückungseffekts, der durch das Einmischen von dem SBR verursacht wird, die Änderungen des Speichermoduls von niedriger Temperatur zu der Umgebungstemperatur verringert. Außerdem zeigt der Vergleich zwischen dem Vergleichsbeispiel 4 und dem Beispiel 1, dass durch ein Erhöhen der Menge des verstärkenden Füllstoffs, der Siliziumdioxid enthält, Änderungen des Lagermoduls von niedriger Temperatur auf Umgebungstemperatur verringert werden können.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung wurden oben beschrieben. Diese Ausführungsbeispiele sind jedoch als Beispiele angegeben und sollen den Umfang der Erfindung nicht beschränken. Diese Ausführungsbeispiele können in anderen verschiedenen Modi betrieben werden, und ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen, können verschiedene Auslassungen, Ersetzungen und Änderungen daran vorgenommen werden. Diese Ausführungsbeispiele sowie Auslassungen, Ersetzungen und Änderungen daran fallen zum Beispiel in den Schutzumfang der Erfindung und sie fallen auch in den Schutzumfang der beanspruchten Erfindung und ihrer Äquivalente.