DE112017006400T5

DE112017006400T5 - Reifenkautschukzusammensetzung und reifen sowie herstellungsverfahren dafür

Info

Publication number: DE112017006400T5
Application number: DE112017006400.7T
Authority: DE
Inventors: Fumihiko Nakamura
Original assignee: Toyo Tire Corp
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2016-12-20
Filing date: 2017-10-24
Publication date: 2019-09-05
Also published as: JP6929641B2; CN109804013A; MY191974A; US20190322843A1; WO2018116622A1; JP2018100342A

Abstract

Eine Reifenkautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst Dienkautschuk und umfasst poröse geschäumte Glaspartikel mit einer Porosität von nicht mehr als 80 %. Ein Verfahren zur Herstellung einer Reifenkautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung, umfasst einen Arbeitsgang, bei dem poröse geschäumte Glaspartikel mit einer Porosität von nicht mehr als 80 %, die unter Verwendung eines Schaummittels hergestellt wurden, das pulverisierte Muschelschalen umfasst, in Dienkautschuk geknetet werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Reifenkautschukzusammensetzung und einen Reifen sowie Herstellungsverfahren dafür.
STAND DER TECHNIK
Es gibt Techniken, um Laufflächengummi Beißwirkung zu verleihen und die Leistung auf Eis und Schnee zu verbessern. Die Patentreferenz Nr. 1 offenbart zum Beispiel eine Technik, bei der silikatische Mikrohohlpartikel verwendet werden, um dem Laufflächengummi eine Beißwirkung zu verleihen. Die Patentreferenz Nr. 2 offenbart eine Technik, bei der pulverisierte Eierschalen verwendet werden, um dem Laufflächengummi eine Beißwirkung zu verleihen.
Die Partikel, die die Beißwirkung verleihen, bewirken jedoch im Allgemeinen eine Verringerung der Verschleißfestigkeit des Reifens.
LITERATUR ZUM STAND DER TECHNIK
Patentreferenzen

Patentreferenz Nr. 1: Japanische Patentanmeldungspublikation Kokai Nr. 2010-150483
Patentreferenz Nr. 2: Japanische Patentanmeldungspublikation Kokai Nr. 2010-59248

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABE
Eine Reifenkautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst Dienkautschuk und umfasst poröse geschäumte Glaspartikel mit einer Porosität von nicht mehr als 80 %.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Reifenkautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst einen Arbeitsgang, bei dem poröse geschäumte Glaspartikel mit einer Porosität von nicht mehr als 80 %, die unter Verwendung eines Schaummittels hergestellt wurden, das pulverisierte Muschelschalen umfasst, in Dienkautschuk geknetet werden.
AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Reifenkautschukzusammensetzung bereitzustellen, die nicht nur die Leistung auf Eis und Schnee verbessern kann, sondern die gleichzeitig auch die Leistung auf Eis und Schnee sowie die Verschleißfestigkeit erreichen kann. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Reifenkautschukzusammensetzung bereitzustellen.
Eine Reifenkautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst Dienkautschuk und umfasst poröse geschäumte Glaspartikel mit einer Porosität von nicht mehr als 80 %. Solche geschäumten Glaspartikel verleihen dem Reifen eine Beißwirkung und Wasserabsorptionsfähigkeit und ermöglichen es, die Bremsleistung des Reifens auf Eis und die Stabilität beim Handling im Schnee zu erhöhen. Da geschäumte Glaspartikel hervorragende Kautschukimprägnierungseigenschaften haben und dazu neigen, sich nicht vom Reifen zu lösen, hat ein Reifen mit geschäumten Glaspartikeln eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit.
Bevorzugt sind geschäumte Glaspartikel in einer Menge von nicht weniger als 0,5 Masseteilen pro 100 Masseteile Dienkautschuk vorhanden. Unterhalb von 0,5 Masseteilen gibt es in der Regel zu wenig Vorteile in Bezug auf die Verbesserung der Bremsleistung auf Eis und die Stabilität beim Handling im Schnee. Aus der Sicht der Gewährleistung einer ausreichenden Verschleißfestigkeit wird es bevorzugt, dass geschäumte Glaspartikel in einer Menge von nicht mehr als 20 Masseteilen pro 100 Masseteile Dienkautschuk vorhanden sind.
Es ist bevorzugt, dass der durchschnittliche Partikeldurchmesser der geschäumten Glaspartikel weniger als 1000 µm beträgt. Reifen, die geschäumte Glaspartikel mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 1000 µm oder mehr verwenden, neigen zu einer geringeren Verschleißfestigkeit.
Bevorzugt sind die Hauptbestandteile der geschäumten Glaspartikel SiO₂, CaO und Na₂O.
Es wird bevorzugt, dass die Reifenkautschukzusammensetzung der vorliegenden Offenbarung ferner mindestens eine Spezies umfasst, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus pulverisiertem porösem Carbid, porösen Cellulosepartikeln und vegetativen Granulaten besteht. Dadurch wird es möglich, die Leistung des Reifens auf Eis und Schnee weiter zu verbessern.
Ein Reifen gemäß der vorliegenden Offenbarung ist mit einer Lauffläche versehen, die aus einer Reifenkautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung besteht.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Reifenkautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst einen Arbeitsgang, bei dem poröse geschäumte Glaspartikel mit einer Porosität von nicht mehr als 80 %, die unter Verwendung eines Schaummittels hergestellt wurden, das pulverisierte Muschelschalen umfasst, in Dienkautschuk geknetet werden. Solche geschäumten Glaspartikel haben eine ausgezeichnete Wasseraufnahmefähigkeit und Beißwirkung, bieten einen hohen Grad an Oberflächenunregelmäßigkeit und verfügen über ausgezeichnete Kautschukimprägnierungseigenschaften. Dies ist vermutlich auf Blasen zurückzuführen, die durch Kohlendioxidgas gebildet werden, das durch den Abbau von Kalziumkarbonat in den pulverisierten Muschelschalen entsteht, und auf Mikroporen, die durch die Verbrennung von Huminsäuren in den pulverisierten Muschelschalen entstehen.
Es wird bevorzugt, dass zumindest anorganische Abfallmaterialien und das vorgenannte Schaummittel als Rohmaterialien für die geschäumten Glaspartikel dienen. Wo dies der Fall ist, wird dies umweltfreundlich sein, da es die Wiederverwendung von anorganischen Abfällen und pulverisierten Muschelschalen ermöglicht.
Ein Reifenherstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Herstellungsverfahren für eine Reifenkautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Ausführungsform 1
Die vorliegende Offenbarung wird nun anhand einer ersten Ausführungsform beschrieben.
Eine Reifenkautschukzusammensetzung gemäß der ersten Ausführungsform umfasst Dienkautschuk. Als Dienkautschuk können Naturkautschuk, Isoprenkautschuk, Butadienkautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk, Styrol-Isopren-Copolymerkautschuk, Butadien-Isopren-Copolymerkautschuk, Styrol-Isopren-Butadien-Copolymerkautschuk und so weiter als Beispiele angeführt werden. Jeder von ihnen kann verwendet werden, oder zwei oder mehr von ihnen können verwendet werden. Es wird bevorzugt, dass der Dienkautschuk aus Naturkautschuk und Butadienkautschuk besteht. Es wird bevorzugt, dass die Menge an Naturkautschuk nicht weniger als 30 Masse%, und mehr bevorzugt nicht weniger als 40 Masse% pro 100 Masse% des Dienkautschuks beträgt. Es wird bevorzugt, dass die Obergrenze des Wertebereichs für die Menge des Naturkautschuks 80 Masse% beträgt, und mehr bevorzugt, dass diese 70 Masse% pro 100 Masse% des Dienkautschuks beträgt. Es wird bevorzugt, dass die Menge an Butadienkautschuk nicht weniger als 20 Masse%, und mehr bevorzugt, dass diese nicht weniger als 30 Masse% pro 100 Masse% des Dienkautschuks beträgt. Es wird bevorzugt, dass die Obergrenze des Wertebereichs für die Menge des Butadienkautschuks 70 Masse% beträgt, und mehr bevorzugt, dass diese 60 Masse% pro 100 Masse% des Dienkautschuks beträgt.
Eine Reifenkautschukzusammensetzung gemäß der ersten Ausführungsform umfasst poröse geschäumte Glaspartikel mit einer Porosität von nicht mehr als 80 %. Solche geschäumten Glaspartikel verleihen dem Reifen Beißwirkung und Wasserabsorptionsfähigkeit und ermöglichen es, die Bremsleistung auf Eis und die Stabilität beim Handling im Schnee zu erhöhen. Darüber hinaus verfügen die geschäumten Glaspartikel über ausgezeichnete Kautschukimprägnierungseigenschaften und neigen dazu, sich nicht vom Reifen zu lösen. Wenn die Porosität mehr als 80 % beträgt, besteht die Tendenz, dass die Poren innerhalb der geschäumten Glaspartikel zusammenbrechen, und es besteht die Möglichkeit, dass zu wenig Nutzen in Bezug auf die Verbesserung der Bremsleistung auf Eis und die Stabilität beim Handling im Schnee entsteht. Es wird bevorzugt, dass die Porosität der geschäumten Glaspartikel nicht größer als 75 %, und mehr bevorzugt, dass sie nicht größer als 70 % ist. Es wird bevorzugt, dass die untere Grenze des Wertebereichs für die Porosität der geschäumten Glaspartikel 56 % beträgt. Die Porosität von geschäumten Glaspartikeln wird nach dem bei den Arbeitsbeispielen beschriebenen Verfahren berechnet. Die untere Grenze des Wertebereichs für die tatsächliche Dichte der geschäumten Glaspartikel kann beispielsweise 2,2 g/cm³, 2,3 g/cm³ oder 2,4 g/cm³ betragen. Die Obergrenze des Wertebereichs für die tatsächliche Dichte der geschäumten Glaspartikel kann beispielsweise 2,8 g/cm³, 2,7 g/cm³ oder 2,6 g/cm³ betragen.
Es wird bevorzugt, dass der durchschnittliche Partikeldurchmesser der geschäumten Glaspartikel weniger als 1000 µm beträgt. Reifen, die geschäumte Glaspartikel mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 1000 µm oder mehr verwenden, neigen zu einer geringeren Verschleißfestigkeit. Es ist mehr bevorzugt, dass der durchschnittliche Partikeldurchmesser der geschäumten Glaspartikel nicht größer als 500 µm ist. Die untere Grenze des Wertebereichs für den durchschnittlichen Partikeldurchmesser der geschäumten Glaspartikel kann beispielsweise 5 µm, 50 µm, 100 µm oder dergleichen sein. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser der geschäumten Glaspartikel ist der Wert, der durch Addition der durchschnittlichen Länge entlang der Hauptachse der geschäumten Glaspartikel zur durchschnittlichen Länge entlang der Nebenachse der geschäumten Glaspartikel und Division dieser durch zwei erhalten wird. Die durchschnittliche Länge entlang der Hauptachse und die durchschnittliche Länge entlang der Nebenachse werden beide durch mikroskopische Beobachtung von geschäumten Glaspartikeln bestimmt, wobei ein Bild erhalten wird, und die Länge entlang der Hauptachse und die Länge entlang der Nebenachse für 100 geschäumte Glaspartikel gemessen wird.
Es wird bevorzugt, dass die Hauptbestandteile der geschäumten Glaspartikel SiO₂, CaO und Na₂O sind. Die Gesamtzahl von SiO₂, CaO und Na₂O pro 100 % aller geschäumten Glaspartikelkomponenten zusammen könnte beispielsweise nicht weniger als 90 % betragen, wobei bevorzugt wird, dass diese nicht weniger als 92 % beträgt, und mehr bevorzugt wird, dass diese nicht weniger als 94 % beträgt. Die Obergrenze des Wertebereichs für die Summe von SiO₂, CaO und Na₂O pro 100 % aller Komponenten davon zusammen könnte beispielsweise 96 % betragen. SiO₂ könnte nicht weniger als 60 % pro 100 % aller Komponenten davon zusammengenommen betragen. Die Obergrenze des Wertebereichs für SiO₂ kann beispielsweise 70 % betragen. CaO könnte nicht weniger als 20 % pro 100 % aller Komponenten davon zusammen betragen. Na₂O könnte nicht weniger als 6 % pro 100 % aller Komponenten davon zusammengenommen betragen. Als geschäumte Glaspartikelkomponenten ist es möglich, neben SiO₂, CaO und Na₂O auch K₂O, Al₂O₃, Fe₂O₃ usw. als Beispiele zu nennen.
Die geschäumten Glaspartikel können unter Verwendung eines Schaummittels hergestellt werden, das pulverisierte Muschelschalen umfasst, und mindestens anorganisches Abfallmaterial und Schaummittel, das pulverisierte Muschelschalen umfasst, können als Rohmaterial dafür dienen. So können beispielsweise geschäumte Glaspartikel nach einem Verfahren hergestellt werden, bei dem pulverisiertes anorganisches Abfallmaterial und Schaummittel aus pulverisierten Muschelschalen gemischt, gebrannt und pulverisiert und gegebenenfalls eine Klassierung der Partikel durchgeführt wird. Geschäumte Glaspartikel, die nach einem solchen Verfahren gewonnen werden, haben eine ausgezeichnete Wasseraufnahmefähigkeit und Beißwirkung, bieten ein hohes Maß an Oberflächenunregelmäßigkeit und verfügen über hervorragende Eigenschaften bei der Kautschukimprägnierung. Dies ist vermutlich auf Blasen zurückzuführen, die durch Kohlendioxidgas gebildet werden, das durch den Abbau von Kalziumkarbonat in den pulverisierten Muschelschalen entsteht, und auf Mikroporen, die durch die Verbrennung von Huminsäuren in den pulverisierten Muschelschalen entstehen. Abhängig von der Art der Muschelschalen ist zu erwarten, dass es einen Effekt geben wird, bei dem Fasern in den Muschelschalen die Blasen verstärken und das Platzen der Blasen verhindern können. Als Muschelschalen können beispielsweise die von Venusmuscheln genannt werden. Als anorganisches Abfallmaterial werden glasartige Abfallmaterialien bevorzugt, wobei als Beispiel ausrangierte Glasflaschen genannt werden können.
Für jeweils 100 Masseteile Dienkautschuk wird bevorzugt, dass geschäumte Glaspartikel in einer Menge von nicht weniger als 0,5 Masseteilen vorhanden sind, und mehr bevorzugt, dass diese nicht weniger als 1 Masseteil beträgt. Unterhalb von 0,5 Masseteilen gibt es in der Regel zu wenig Vorteile in Bezug auf die Verbesserung der Bremsleistung auf Eis und die Stabilität beim Handling im Schnee. Unter dem Gesichtspunkt der Gewährleistung einer ausreichenden Verschleißfestigkeit wird bevorzugt, dass für jeweils 100 Masseteile Dienkautschuk Schaumglaspartikel in einer Menge von nicht mehr als 20 Masseteilen vorhanden sind, wobei diese Menge bevorzugt nicht mehr als 15 Masseteile beträgt und noch mehr bevorzugt nicht mehr als 10 Masseteile beträgt.
Eine Reifenkautschukzusammensetzung gemäß der ersten Ausführungsform kann ferner pulverisiertes poröses Karbid umfassen. Pulverisiertes poröses Karbid kann nach einem Verfahren hergestellt werden, bei dem poröses Karbid, das durch Aufkohlen von Holz, Bambus und/oder anderen solchen Pflanzenarten erhalten wurde, pulverisiert wird. Als poröses Karbid wird Bambuskohle bevorzugt. Der 90 Vol.-%-Partikeldurchmesser (nachfolgend „D90“ genannt) des pulverisierten porösen Karbid kann beispielsweise 10 µm bis 500 µm betragen. D90 bezieht sich auf den Partikeldurchmesser bei 90 % des Integrals der (volumenbasierten) Partikelgrößenverteilung, gemessen mit einem Laserbeugungs-/Streuungsverfahren.
Eine Reifenkautschukzusammensetzung gemäß der ersten Ausführungsform kann ferner poröse Cellulosepartikel umfassen. Holzstoff kann als Rohmaterial für die porösen Cellulosepartikel dienen. Es wird bevorzugt, dass das Verhältnis der Länge der Hauptachse zur Länge der Nebenachse (d.h. der Länge der Hauptachse/Länge der Nebenachse) der porösen Cellulosepartikel 1 bis 2 beträgt, und mehr bevorzugt, dass diese 1,0 bis 1,5 beträgt. Das Verhältnis der Länge der Hauptachse zur Länge der Nebenachse wird durch die Verwendung eines mikroskopischen Bildes bestimmt, um die Länge entlang der Hauptachse und die Länge entlang der Nebenachse für 100 poröse Cellulosepartikel zu messen und die durchschnittliche Länge der Hauptachse und die durchschnittliche Länge der Nebenachse zu berechnen. Es wird bevorzugt, dass der durchschnittliche Partikeldurchmesser der porösen Cellulosepartikel nicht größer als 1000 µm ist, und mehr bevorzugt, dass dieser nicht größer als 800 µm ist. Die untere Grenze des Wertebereichs für den durchschnittlichen Partikeldurchmesser der porösen Cellulosepartikel kann beispielsweise 100 µm, 200 µm oder dergleichen sein. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser ist der Wert, der durch Addition der durchschnittlichen Länge der Hauptachse zur durchschnittlichen Länge der Nebenachse und Division durch zwei erhalten wird. Es wird bevorzugt, dass die Porosität der porösen Cellulosepartikel 75 % bis 95 % beträgt. Die Porosität der porösen Cellulosepartikel wird unter Verwendung der folgenden Formel bestimmt. Hier liegt das tatsächliche spezifische Gewicht der Cellulose bei 1,5. $\begin{matrix} Porosität [%] = {1 - (volumenbezogene Dichte [g/ml] der Probe) / \\ (tatsächliche spezifische Dichte [g/ml] der probe)} \times 100 \end{matrix}$
Eine Reifenkautschukzusammensetzung gemäß der ersten Ausführungsform kann ferner vegetative Granulate umfassen. Als vegetative Granulate können pulverisierte Samenhüllen, pulverisierte Obstkerne, pulverisiertes Getreide, pulverisiertes Holzfaserkernholz und so weiter als Beispiele angeführt werden. Als vegetatives Granulat werden pulverisierte Walnussschalen bevorzugt. Es wird bevorzugt, dass der D90 des vegetativen Granulats nicht weniger als 100 µm , mehr bevorzugt, dass dieser nicht weniger als 150 µm, und noch mehr bevorzugt, dass dieser nicht weniger als 200 µm beträgt. Die Obergrenze des Wertebereichs für den D90 des vegetativen Granulats könnte beispielsweise 600 µm sein, wobei 500 µm bevorzugt wird und 400 µm noch mehr bevorzugt wird. Das vegetative Granulat kann einer Oberflächenbehandlung mit Kautschukhaftvermittler unterzogen werden.
Für jeweils 100 Masseteile Dienkautschuk wird bevorzugt, dass geschäumte Glaspartikel, pulverisiertes poröses Karbid, poröse Cellulosepartikel und vegetatives Granulat in einer kombinierten Menge vorliegen, die nicht weniger als 0,5 Masseteile beträgt, und mehr bevorzugt, dass diese nicht weniger als 1 Masseteil beträgt. Für jeweils 100 Masseteile Dienkautschuk kann die Obergrenze des Wertebereichs für die kombinierte Menge davon beispielsweise 20 Masseteile, 15 Masseteile, 10 Masseteile oder dergleichen sein.
Eine Reifenkautschukzusammensetzung gemäß der ersten Ausführungsform umfasst ferner Ruß. Es wird bevorzugt, dass der Ruß vom SAF-Typ, ISAF-Typ oder HAF-Typ ist. Für jeweils 100 Masseteile Dienkautschuk wird bevorzugt, dass die Menge an Ruß nicht weniger als 10 Masseteile beträgt, und mehr bevorzugt, dass diese nicht weniger als 15 Masseteile beträgt. Für jeweils 100 Masseteile Dienkautschuk könnte die Obergrenze des Wertebereichs für die Rußmenge beispielsweise 80 Masseteile oder 50 Masseteile betragen.
Eine Reifenkautschukzusammensetzung gemäß der ersten Ausführungsform umfasst ferner Kieselsäure. Es wird bevorzugt, dass die BET-spezifische Oberfläche der Kieselsäure nicht weniger als 90 m²/g beträgt, und mehr bevorzugt, dass diese nicht weniger als 150 m²/g beträgt. Es wird bevorzugt, dass die Obergrenze des Wertebereichs für die BET-spezifische Oberfläche der Kieselsäure 250 m²/g beträgt, und mehr bevorzugt, dass diese 220 m²/g beträgt. Die BET-spezifische Oberfläche der Kieselsäure wird in Übereinstimmung mit dem BET-Verfahren gemessen, das in JIS K6430 beschrieben ist. Für jeweils 100 Masseteile Dienkautschuk wird bevorzugt, dass die Menge an Kieselsäure nicht weniger als 10 Masseteile beträgt, und mehr bevorzugt, dass diese nicht weniger als 15 Masseteile beträgt. Für jeweils 100 Masseteile Dienkautschuk kann die Obergrenze des Wertebereichs für die Menge an Kieselsäure beispielsweise 50 Masseteile betragen.
Für jeweils 100 Masseteile Dienkautschuk wird bevorzugt, dass die Gesamtmenge an Ruß und Kieselsäure nicht weniger als 10 Masseteile beträgt, und mehr bevorzugt, dass diese nicht weniger als 20 Masseteile beträgt, und noch mehr bevorzugt, dass diese nicht weniger als 30 Masseteile beträgt. Für jeweils 100 Masseteile Dienkautschuk kann die Obergrenze des Wertebereichs für die kombinierte Menge an Ruß und Kieselsäure beispielsweise 150 Masseteile, 100 Masseteile oder 80 Masseteile betragen.
Eine Reifenkautschukzusammensetzung gemäß der ersten Ausführungsform umfasst ferner Silan-Kupplungsmittel. Als Silankopplungsmittel dienen Bis(3triethoxysilylpropyl )tetrasulfid, Bis(3triethoxysilylpropyl )disulfid, Bis(2triethoxysilyl )tetrasulfid, Bis(4triekitoshisilylbutyl)disulfid, Bis(3trimethoxysilylpropyl)tetrasulfid, Bis(2trimethoxysilyl)disulfid und andere solche Sulfidsilane, ymercaptopropyltrimethoxysilane, γmercaptopropyltriethoxysilane, Mercaptopropylmethyldimethoxysilan, Mercaptopropyldimethylmethoxysilan, Mercaptoethyltriethoxysilan und andere solche Mercaptosilane, 3octanoylthio1propyltriethoxysilan , 3propionylthiopropyltrimethoxysilan und andere solche geschützten Mercaptosilane können als Beispiele genannt werden. Für jeweils 100 Masseteile Kieselsäure wird bevorzugt, dass die Menge des Silan-Kupplungsmittels nicht weniger als 1 Masseteil beträgt, und mehr bevorzugt, dass diese nicht weniger als 5 Masseteile beträgt. Für jeweils 100 Masseteile Kieselsäure kann die Obergrenze des Wertebereichs für die Menge des Silan-Haftvermittlers beispielsweise 20 Masseteile, 15 Masseteile oder dergleichen betragen.
Eine Reifenkautschukzusammensetzung gemäß der ersten Ausführungsform umfasst ferner Vulkanisierungsmittel. Als Vulkanisationsmittel können beispielsweise Schwefelpulver, ausgefällter Schwefel, kolloidaler Schwefel, unlöslicher Schwefel, hochdispergierender Schwefel und dergleichen genannt werden. Es wird bevorzugt, dass die Menge des Vulkanisationsmittels, ausgedrückt als äquivalenter Schwefelgehalt, nicht weniger als 0,1 Masseteile und mehr als 1 Masseteil pro 100 Masseteile Dienkautschuk beträgt. Für jeweils 100 Masseteile Dienkautschuk kann die Obergrenze des Wertebereichs für die Menge des Vulkanisationsmittels beispielsweise 10 Masseteile oder 5 Masseteile betragen.
Eine Reifenkautschukzusammensetzung gemäß der ersten Ausführungsform umfasst ferner einen Vulkanisationsbeschleuniger. Als Vulkanisationsbeschleuniger können beispielsweise Sulfenamid-Vulkanisationsbeschleuniger, Thiuram-Vulkanisationsbeschleuniger, Thiazol-Vulkanisationsbeschleuniger, Thioharnstoff-Vulkanisationsbeschleuniger, Guanidin-Vulkanisationsbeschleuniger, Dithiocarbamat-Vulkanisationsbeschleuniger und so weiter genannt werden. Für jeweils 100 Masseteile Dienkautschuk wird bevorzugt, dass die Menge des Vulkanisationsbeschleunigers nicht weniger als 0,1 Masseteile beträgt, und mehr bevorzugt, dass diese nicht weniger als 0,5 Masseteile beträgt. Für jeweils 100 Masseteile Dienkautschuk kann die Obergrenze des Wertebereichs für die Menge des Vulkanisationsbeschleunigers beispielsweise 7 Masseteile oder 5 Masseteile betragen.
Eine Reifenkautschukzusammensetzung gemäß der ersten Ausführungsform kann ferner Öl, Zinkoxid, Stearinsäure, Antioxidans, Wachs und/oder dergleichen umfassen. Als Antioxidans können aromatisches Amin, Amin-Keton-Antioxidans, Monophenol-Antioxidans, Bisphenol-Antioxidans, Polyphenol-Antioxidans, Dithiocarbamat-Antioxidans, Thioharnstoff-Antioxidans und dergleichen als Beispiele genannt werden.
Eine Reifenkautschukzusammensetzung gemäß der ersten Ausführungsform kann vorteilhaft in der Lauffläche eines Reifens und vorteilhaft in der Lauffläche eines spikelosen Reifens, Schneereifens oder eines anderen solchen Winterreifens eingesetzt werden. Wenn eine Reifenkautschukzusammensetzung gemäß der ersten Ausführungsform in einem Reifen mit einer Lauffläche verwendet wird, die eine Struktur aufweist, in der verschiedene Zusammensetzungen an der Kappe und der Basis derselben verwendet werden, kann sie vorzugsweise in der Laufflächenkappe derselben verwendet werden.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Reifenkautschukzusammensetzung im Rahmen der ersten Ausführungsform umfasst einen Arbeitsgang, bei dem ein Mischer verwendet wird, um zu bewirken, dass geschäumte Glaspartikel in Dienkautschuk geknetet werden, um eine Mischung zu erhalten. Bei diesem Arbeitsgang können Ruß, Kieselsäure, Öl, Zinkoxid, Stearinsäure, Antioxidans, Wachs und/oder dergleichen zusammen mit geschäumten Glaspartikeln in den Dienkautschuk geknetet werden. Als Mischer können beispielsweise Innenmischer, offene Walzenmühlen und dergleichen genannt werden. Als Innenmischer können Banbury-Mischer, Kneter und dergleichen als Beispiele genannt werden.
Das Verfahren zur Herstellung der Reifenkautschukzusammensetzung im Rahmen der ersten Ausführungsform umfasst ferner einen Arbeitsgang, bei dem ein Mischer verwendet wird, um zu bewirken, dass Vulkanisiermittel und Vulkanisationsbeschleuniger in die Mischung geknetet werden, um eine Kautschukzusammensetzung zu erhalten. Als Mischer können beispielsweise Innenmischer, offene Walzenmühlen und dergleichen genannt werden. Als Innenmischer können Banbury-Mischer, Kneter und dergleichen als Beispiele genannt werden.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Reifens im Rahmen der ersten Ausführungsform umfasst einen Arbeitsgang, bei dem ein Reifenrohling, der mit einer aus der Kautschukzusammensetzung bestehenden Lauffläche versehen ist, hergestellt wird. Das Verfahren zur Herstellung des Reifens im Rahmen der ersten Ausführungsform umfasst ferner einen Vorgang, bei dem der Reifenrohling erhitzt wird.
Arbeitsbeispiele
Arbeitsbeispiele gemäß der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend beschrieben.
Kautschuk und Mischungsbestandteile sind unten angegeben.

Naturkautschuk: RSS #3
Butadienkautschuk: „BR01“ hergestellt von der JSR Corporation
Ruß: „SEAST KH“ hergestellt von Tokai Carbon Co., Ltd. (N339)
Kieselsäure: „Nipsil AQ“ hergestellt von Tosoh Silica Corporation
Kupplungsmittel: „Si 75“ von Degussa
Paraffinöl: „Process P200“ hergestellt von JOMO
Stearinsäure: „LUNAC S-20“ hergestellt von der Kao Corporation
Zinkoxid: „Zinc Oxide No. 1“ hergestellt von Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.
Antioxidans: „Antigen 6C“ hergestellt von Sumitomo Chemical Co., Ltd.
Wachs: „OZOACE 0355“ hergestellt von Nippon Seiro Co. Ltd.
Vegetatives Granulat: „SOFT GRIT #46“ hergestellt von Nippon Walnut Co., Ltd. (zerkleinerte Walnussschalen; D90 = 300 µm)
Poröse Cellulosepartikel: „Viscopearl-Mini“ hergestellt von Rengo Co. Ltd. (durchschnittlicher Partikeldurchmesser 700 µm)
Schaumglaspartikel 1: Geschäumte Glaspartikel mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 100 µm bis 300 µm und einer Porosität von 62 %, hergestellt nach Herstellungsbeispiel 1.
Schaumglaspartikel 2: Geschäumte Glaspartikel mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 300 µm bis 500 µm und einer Porosität von 65 %, hergestellt gemäß Herstellungsbeispiel 1.
Hohlglaspartikel: „Glass Balloons GL-3“ hergestellt von Keiwa Rozai Co. Ltd. (Hohlglaspartikel mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 300 µm bis 600 µm und einer Porosität von 84 %)
Glaspartikel: Glaspartikel mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 300 µm bis 500 µm hergestellt nach Herstellungsbeispiel 2
Vulkanisationsbeschleuniger: „Soxinol CZ“ hergestellt von Sumitomo Chemical Co., Ltd.
Schwefel: „Powdered Sulfur“ hergestellt von Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd.

Herstellungsbeispiel 1: Schaumglaspartikel 1 und Schaumglaspartikel 2
Eine Kugelmühle wurde verwendet, um „Porous a“ (poröses Schaumglas), hergestellt von Tottori Resource Recycling, Inc., zu pulverisieren, und das Pulver wurde klassiert, um Schaumglaspartikel 1 und Schaumglaspartikel 2 zu erhalten. „Porous a“ ist Kalk-Natron-Glas, dessen Hauptbestandteile SiO₂, CaO und Na₂O sind. SiO₂ betrug 62,00 %, CaO 24,70 % und Na₂O 8,6 %. Neben SiO₂, CaO und Na₂O gehören zu den Bestandteilen von „Porous α“ K₂O, Al₂O₃, Fe₂O₃ und so weiter. „Porous a“ wurde nach einem Verfahren hergestellt, bei dem ausrangierte Glasflaschen zerkleinert, pulverisiert, mit Muschelschalpulver als Treibmittel gemischt und gebrannt werden.
Herstellungsbeispiel 2: Glaspartikel*
Eine Kugelmühle wurde verwendet, um ausrangierte Glasflaschen zu pulverisieren, und das Pulver wurde klassiert, um Glaspartikel zu erhalten.
Berechnung der Porosität von Schaumglaspartikeln 1 und Schaumglaspartikeln 2 $\begin{matrix} Porosität [%] = (Volumen [ml] der Poren) / (Volumen [ml] der Probe) \times 100 \\ = {(Schüttvolumen [ml] der Probe) - (tatsächliches \\ Volumen [ml] de r Probe)} / (Schüttvolumen [ml] der Probe) \\ \times 100 \\ = {1 - (tatsächliches Volumen [ml] der Probe) / (Volumen [ml] \\ d er Probe)} \times 100 \\ = {1 - (volumenbezogene Dichte [g / ml] de Probe) / \\ (tatsächliches spezifische Dichte [g / ml] der Probe)} \times 100 \end{matrix}$
Hier wurde das tatsächliche spezifische Gewicht von Glas auf 2,5 geschätzt.
Reifenherstellung bei den verschiedenen Beispielen
Die Mischungsbestandteile mit Ausnahme von Schwefel und Vulkanisationsbeschleuniger wurden dem Kautschuk gemäß Tabelle 1 zugegeben, ein Modell B Banbury-Mischer der Firma Kobe Steel, Ltd. wurde zum Mischen verwendet und die Kautschukmischung wurde ausgetragen. Die Kautschukmischung wurde dann mit Schwefel und Vulkanisationsbeschleuniger in einem Modell B Banbury-Mischer gemischt, um unvulkanisierten Kautschuk zu erhalten. Ein Rohreifen, der den unvulkanisierten Kautschuk als Laufflächenkautschuk verwendet, wurde hergestellt, und dieser wurde vulkanisiert, um einen 185/65 R 14 Reifen zu erhalten. Der Reifen wurde auf einer 14 x 5,5 JJ Felge montiert.
Bremsleistung auf Eis
Vier Reifen wurden auf einem 2000 ccm Allradfahrzeug montiert, und der Bremsweg mit ABS-Betrieb bei einer Geschwindigkeit von 40 km/h auf einer eisbedeckten Fahrbahnoberfläche (Temperatur -3 ± 3 °C) wurde gemessen (n = 10 Versuche). Die Bremswege (Mittelwerte von n = 10 Versuchen) der jeweiligen Beispiele wurden indiziert im Verhältnis zu einem Wert von 100 für den Bremsweg (Mittelwert von n = 10 Versuchen) dargestellt, der bei Vergleichsbeispiel 1 erhalten wurde. Je höher der Index, desto kürzer war der Bremsweg und desto besser war die Bremsleistung.
Stabilität im Umgang mit Schnee
Um die Stabilität im Handling zu bewerten, fuhr ein Fahrer, der für die sensorische Prüfung verantwortlich ist, das Allradfahrzeug mit hoher Geschwindigkeit durch einen Schneetestparcours, während er auf das Lenkradansprechen, die Fahrstabilität und so weiter achtete. Die Handhabungsstabilität wurde mit der von Vergleichsbeispiel 1 verglichen, um festzustellen, ob sie besser war, in diesem Fall wurde sie mit +2 bewertet; etwas besser, in diesem Fall wurde sie mit +1 bewertet; gleichwertig, in diesem Fall wurde sie mit ±0 bewertet; etwas schlechter, in diesem Fall wurde sie mit -1 bewertet; oder schlechter, in diesem Fall wurde sie mit -2 bewertet.
Verschleißfestigkeit
Ein 2000 ccm Allradfahrzeug wurde 10000 km gefahren, wobei die Reifen alle 2500 km zwischen linker und rechter Seite gewechselt wurden, woraufhin die verbleibende Profiltiefe an der Lauffläche der vier Reifen gemessen wurde. Der Mittelwert für das jeweilige Beispiel wurde indiziert in Bezug auf einen Wert von 100 für die durchschnittliche verbleibende Profiltiefe auf der Lauffläche der vier Reifen dargestellt. Je höher der Index, desto besser war er in Bezug auf die Verschleißfestigkeit.
Die Zugabe von Schaumglaspartikeln führte zu einer Verbesserung der Bremsleistung auf Eis, zur Stabilität beim Handling im Schnee und zur Verschleißfestigkeit. So führte beispielsweise die Zugabe von 3 Masseteilen Schaumglaspartikeln 1 dazu, dass sich die Bremsleistung auf Eis um 5 Punkte verbesserte, die Stabilität beim Handling im Schnee mit +2 bewertet wurde und sich die Verschleißfestigkeit um 10 Punkte verbesserte (siehe Vergleichsbeispiel 1 und Arbeitsbeispiel 1).
Die kombinierte Verwendung von geschäumten Glaspartikeln und porösen Cellulosepartikeln führte zu einer weiteren Verbesserung der Bremsleistung auf Eis. So führte beispielsweise die kombinierte Verwendung von 3 Masseteilen der Schaumglaspartikel 1 und 2 Masseteilen der porösen Cellulosepartikel zu einer Verbesserung der Bremsleistung auf Eis um 10 Punkte (siehe Arbeitsbeispiel 1 und Arbeitsbeispiel 4).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2010150483 [0003]
JP 201059248 [0003]

Claims

Reifenkautschukzusammensetzung, umfassend: Dienkautschuk und poröse geschäumte Glaspartikel, wobei die Porosität der geschäumten Glaspartikel nicht größer als 80 % ist.
Reifenkautschukzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die geschäumten Glaspartikel in einer Menge von 0,5 Masseteilen bis 20 Masseteilen pro 100 Masseteilen des Dienkautschuks vorhanden sind.
Reifenkautschukzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der durchschnittliche Partikeldurchmesser der geschäumten Glaspartikel weniger als 1000 µm beträgt.
Reifenkautschukzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Hauptkomponenten der geschäumten Glaspartikel SiO₂, CaO und Na₂O sind.
Reifenkautschukzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend mindestens eine Spezies, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus pulverisiertem porösem Karbid, porösen Cellulosepartikeln und vegetativem Granulat.
Reifen, der mit einer Lauffläche versehen ist, die aus der Reifenkautschukzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 hergestellt ist.
Herstellungsverfahren für eine Reifenkautschukzusammensetzung, umfassend einen Arbeitsgang, bei dem poröse geschäumte Glaspartikel mit einer Porosität von nicht mehr als 80 %, die unter Verwendung eines Schaummittels hergestellt wurden, das pulverisierte Muschelschalen umfasst, in Dienkautschuk geknetet werden.
Herstellungsverfahren für eine Reifenkautschukzusammensetzung nach Anspruch 7, wobei mindestens anorganisches Abfallmaterial und das Schaummittel als Rohmaterialien für die geschäumten Glaspartikel dienen.
Reifenherstellungsverfahren, umfassend das Herstellungsverfahren für eine Reifenkautschukzusammensetzung nach Anspruch 7 oder 8.