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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Reifen mit niedrigem Rollwiderstand,
niedriger Wärmeentwicklung
und ausgezeichneter Verschleißfestigkeit.
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Im
allgemeinen sind die Erfordernisse für Kraftfahrzeugreifend hohe
Verschleißfestigkeit,
niedriger Rollwiderstand, niedrige Wärmeentwicklung, hohe Zerreißfestigkeit,
hohe Profilrillenreißfestigkeit,
hoher Durchdrehwiderstand etc. Diese Eigenschaften müssen gut
ausbalanciert werden. In den vergangenen Jahren wuchs die Forderung
nach Einsparung von Resourcen vom Standpunkt des Umweltschutzes
ebenso auf dem Gebiet der Reifen. Unter den vorhergehenden Eigenschaften
konzentriert man sich besonders auf einen niedrigen Rollwiderstand,
der zur Erhöhung
des energetischen Wirkungsgrades führt, und auf hohe Verschleißfestigkeit,
hohe Zerreißfestigkeit
und niedrige Wärmeentwicklung,
welche die Reifenlebensdauer verlängern, wodurch die Kostenwirtschaftlichkeit
der Materialien erhöht
wird. Insbesondere wird von Reifen, die unter einer hohen zusätzlichen
Belastung verwendet werden, z. B. Reifen für LKW, Lieferwagen, Busse,
Elektroautos, die mit einer schweren Speicherbatterie an Bord fahren,
verlangt, daß sie
Verbesserungen in den vorhergehenden Eigenschaften aufweisen, d.
h. einen niedrigen Rollwiderstand, hohe Verschließfestigkeit,
hohe Zerreißfestigkeit
und niedrige Wärmeentwicklung,
während
die anderen allgemeinen Eigenschaften gleich bleiben. Während das
Kraftfahrzeug fährt,
bewegt sich der Teil des Reifens, der mit dem Boden in Kontakt kommt,
umlaufend und kontinuierlich, während
der Reifen rotiert. Während
dieses Prozesses erfährt
die Lauffläche
des Reifens, die mit dem Boden in Kontakt kommt, Druckdurchbiegung,
Krümmungsdurchbiegung
und Scherdurchbiegung unter Belastung, während die Lauffläche, die
vom Boden loskommt, wieder ihre ursprüngliche Form annimmt. Deshalb
erfahren die unterschiedlichen Anteile des Reifens eine wiederholte
Durchbiegungs- und Wiederherstellungsarbeit. Da die Gummimischung,
die die Lauffläche
ausmacht, eine Viskoelastizität
aufweist, in der die Durchbiegung hinter der Spannung zurückbleibt,
erfährt
sie einen Hystereseverlust während
der wiederholten Durchbiegungs- und Wiederherstellungsarbeit, wodurch
ein Teil der aufgewendeten Fahrenergie in Wärmeenergie umgewandelt wird.
Dieser Hystereseverlust macht den größten Teil des Energieverlusts
aus, der das Abrollen des Reifens begleitet und Rollwiderstand genannt
wird. Deshalb bedeutet die Reduzierung des Rollwiderstandes nichts
anderes als die Reduzierung des Hystereseverlusts der Gummimischung,
die die Lauffläche
ausmacht. Um den Rollwiderstand zu reduzieren, wurde die Bildung
der Lauffläche
durch Verwendung einer Gummimischung getestet, die ein Kautschuk-Polymer,
welches einen reduzierten Hystereseverlust liefert, und Ruß mit einer
großen
Partikelgröße als Verstärkungsstoff
oder einer reduzierten Menge Ruß umfaßt. Die
Partikelgröße des Rußes hängt jedoch
mit seiner Verstärkungswirkung
zusammen. Deshalb sind die Verschleißfestigkeit und Zerreißfestigkeit
umso niedriger, je größer die
Partikelgröße des Rußes ist.
Wenn der Rußgehalt
reduziert wird, verursacht dies weiterhin eine Erniedrigung der
Verstärkungswirkung,
was die Verschleißfestigkeit
und Zerreißfestigkeit
verschlechtert. Daher ist die Reduzierung des Rollwiderstandes ohne Verschlechterung
anderer Eigenschaften durch dieses Verfahren eingeschränkt. Entsprechend
ist es übliche Praxis,
eine Lauffläche
in einem Zweischichtenaufbau (Abdeckung/Unterlage) zu bilden. Genauer
gesagt wird die Abeckung, die mit dem Boden in Kontakt kommt, aus
einer Gummimischung mit ausgezeichneter Verschleißfestigkeit
hergestellt, während
die Unterlage, die sich in Betrieb nicht abnutzt, aus einer Gummimischung
mit niedrigem Rollwiderstand, ungeachtet der Verschleißfestigkeit,
hergestellt wird. Selbst in diesem Verfahren hängt der Rollwiderstand mit
der Summe des Hystereseverlustes von Abdeckung und Unterlage zusammen.
Wenn die Lauffläche
einen Abdeckung/Unterlage-Aufbau umfaßt, worin die Unterlage aus
einer Gummimischung mit niedrigerem Hystereseverlust hergestellt
ist, so daß sie
einen noch niedrigeren Rollwiderstand aufweist, dann zerreißt der Reifen
während
der Schlußperiode
seines Betriebs und weist deshalb eine reduzierte Lebensdauer auf.
Deshalb kann selbst ein solcher Abdeckung/Unterlage-Aufbau den Rollwiderstand
nicht auf das gewünschte
Niveau reduzieren, während
die gewünschte
Verschleißfestigkeit
und Zerreißfestigkeit
erhalten bleibt. Vom Standpunkt der vorhergehenden Probleme her
schlägt
JP-A-3-7602 (der
hier verwendete Begriff "JP-A" bedeutet "ungeprüfte veröffentlichte
japanische Patentanmeldung")
ein Verfahren vor, welches die Bildung einer Unterlage durch eine
Gummimischung umfaßt,
welche als darin eingebrachte Verstärkungsstoffe Ruß und Silica
umfaßt,
um den Rollwiderstand des Reifens drastisch zu reduzieren, während die
Haltbarkeit des Gerüsts
(Wärmeentwicklung)
und die Zerreißfestigkeit
beibehalten wird. Da Silica nachteilig die Viskosität der Gummimischung
erhöht
und deshalb deren Verarbeitbarkeit im Vergleich mit Ruß verschlechtert,
ist es notwendig, daß die
Gummimischung mit darin eingearbeitetem Silica eine große Menge eines
darin eingearbeiteten Weichmachers umfaßt, um zur praktischen Verwendung
eine bessere Verarbeitbarkeit zu erzielen. Wenn jedoch ein Weichmacher
in großer
Menge in die Gummimischung eingearbeitet wird, weist die resultierende
Gummimischung eine reduzierte Verschleißfestigkeit auf. Deshalb wird
Silica hauptsächlich
in die Unterlage der Abdeckung/Unterlage-Konstruktion eingearbeitet, obwohl die
Verwendung von Silica eine Gummimischung mit niedrigem Rollwiderstand
liefert.
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Falls
die Verarbeitbarkeit einer mit Silica verstärkten Gummimischung verbessert
werden kann, während
deren ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, z. B. niedrige Hysterese,
hohe Verschleißfestigkeit und
hohe Zerreißfestigkeit,
beibehalten werden, kann eine Lauffläche, die einen noch niedrigeren
Rollwiderstand aufweist, durch einen Typ Gummimischung gebildet
werden, ohne daß sie
zu einem komplizierten Zweischichtenaufbau geformt wird.
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Mit
dem Ziel, einen Reifen mit einer Einschichtlauffläche zur
Verfügung
zu stellen, der einen niedrigen Rollwiderstand, hohe Verschleißfestigkeit,
niedrige Wärmeentwicklung
und hohe Zerreißfestigkeit
aufweist, haben die Autoren der vorliegenden Erfindung ausführliche
Untersuchungen für
ein Verfahren zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit einer Gummimischung
mit darin eingearbeitetem Silica ohne Verschlechterung deren mechanischer
Eigenschaften durchgeführt.
Auf diese Weise wurde die vorliegende Erfindung ausgearbeitet.
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Die
vorliegende Erfindung liefert einen Reifen mit niedrigem Rollwiderstand
und mit einer Lauffläche, die
aus einer Gummimischung hergestellt ist, die eine Kautschukkomponente,
die hauptsächlich
einen Naturkautschuk enthält,
und darin als Verstärkungsstoffe
zugemischten Ruß und
Silica umfaßt.
Die Kautschukkomponente enthält
einen Naturkautschuk in einer Menge von 70 Gew.-% oder mehr, bezogen
auf den Gesamtgehalt der Kautschukkomponente, und die Gummimischung
enthält
den Ruß und
Silica jeweils in einer Menge (in Gew.-Teilen), die die folgenden
Beziehungen (1) und (2) erfüllen,
0 bis 5 Gew.-Teile
eines Weichmachers und ein oberflächenbehandeltes Calciumcarbonat
mit einer Oberfläche
durch Stickstoffadsorption von 15 m2/g oder
mehr in einer Menge (in Gew.-Teilen), die die Beziehung (3) erfüllt, jeweils
je 100 Gew.-Teilen der Kautschukkomponente:
- (1)
35 ≤ (Rußgehalt)
+ 0,75 × (Silicagehalt) ≤ 50,
- (2) 0,2 ≤ 0,75 × (Silicagehalt)/(Rußgehalt) ≤ 1,0 und
- (3) 0,05 ≤ (Calciumcarbonatgehalt)/(Silicagehalt)
i≤ 0,40.
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Es
ist bevorzugt, daß der
Ruß und
das Silica, die in die Gummimischung eingearbeitet werden sollen, die
die Lauffläche
ausmacht, eine Oberfläche
durch Stickstoffadsorption (im folgenden als "N2OF") von 60 bis 150
m2/g bzw. von 150 bis 250 m2/g
haben. Ein Ruß mit
einem N2OF von weniger als 60 m2/g übt eine
kleine Verstärkungswirkung
aus. Andererseits liefert ein Ruß mit einem N2OF
von mehr als 150 m2/g eine Gummimischung
mit einem erhöhten
Hystereseverlust. Ein Silica mit einem N2OF
von weniger als 150 m2/g übt eine
kleine Verstärkungswirkung
aus. Andererseits liefert ein Silica mit einem N2OF
von mehr als 250 m2/g eine Gummimischung
mit einer erhöhten
Viskosität
und einer verschlechterten Verarbeitbarkeit.
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Die
Lauffläche
des erfindungsgemäßen Reifens
wird aus einer Gummimischung hergestellt, die eine Kautschukkomponente,
die einen Naturkautschuk mit ausgezeichneter mechanischer Festigkeit,
wie der Reißfestigkeit,
in einer Menge von nicht weniger als 70 Gew.-% enthält, und
als Verstärkungsstoffe
in die Kautschukkomponente eingearbeitetes Silica und Ruß umfaßt. Beispiele
für anderen
Kautschuk als den Naturkautschuk, den die Kautschukkomponente enthalten
kann, schließen
Butadien-Kautschuk und Styrol-Butadien-Kautschuk ein. Der Gehalt
(in Gew.-Teilen) an Ruß und
Silica, die in die Gummimischung eingearbeitet sind, bezogen auf
100 Gew.-Teile der
Kautschukkomponente, ist derart, daß die folgenden Beziehungen
(1) und (2) erfüllt
sind. Vorzugsweise wird ein Silan-Kuppler nach einem gewöhnlichen
Verfahren in die Gummimischung eingearbeitet, im allgemeinen in
einer Menge vom 0,05- bis 0,15-fachen (gewichtsbezogen) des Silicas.
- (1) 35 ≤ (Rußgehalt)
+ 0,75 × (Silicagehalt) ≤ 50,
- (2) 0,2 ≤ 0,75 × (Silicagehalt)/(Rußgehalt) ≤ 1,0.
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Falls
die nach Beziehung (1) berechnete Menge unterhalb 35 ist, kann die
resultierende Gummimischung nicht ausreichend verstärkt werden
und weist deshalb eine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften,
wie der Verschleißfestigkeit
und der Zerreißfestigkeit,
auf. Falls sie andererseits 50 übersteigt, weist
die resultierende Gummimischung einen erhöhten Rollwiderstand und erhöhte Wärmeentwicklung
auf. Falls die nach Beziehung (2) berechnete Menge weniger als 0,2
oder mehr als 1,0 ist, sind die Gehalte von Ruß und Silica schlecht ausbalanciert,
was es unmöglich
macht, den Rollwiderstand der Gummimischung zu reduzieren, während die
Verschleißfestigkeit
und Zerreißfestigkeit
erhöht
und die Wärmeentwicklung
verringert oder diese Eigenschaften beibehalten werden.
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Das
in der vorliegenden Erfindung zu verwendende Silica mit einem N2OF von nicht weniger als 150 m2/g,
weist eine hohe Sorption auf. Deshalb adsorbieren die Silicapartikel
einander zur Bildung von Aggregaten, die nur widerstrebend zerstört werden.
Falls Silica in einen Kautschuk eingearbeitet wird, werden die meisten
der Aggregate im Kautschuk in Form von Aggregaten dispergiert, ohne
zerstört
und in Form von Primärpartikeln
dispergiert zu werden. Es ist bekannt, daß in bezug auf eine Gummimischung,
zu der Aggregate eines Verstärkungsstoffes
mit einem hohen N2OF hinzugegeben werden,
ein reduzierter Hystereseverlust und Verbesserungen in den mechanischen
Eigenschaften, wie der Verschleißfestigkeit und der Zerreißfestigkeit,
gezeigt werden, wenn der Anteil der Aggregate, die zur Bildung von
Primärpartikeln
zerstört
werden und in Form der Primärpartikel
dispergiert werden, erhöht
wird, selbst wenn die Gummimischung die gleiche Zusammensetzung
hat. Es wird gesagt, daß die
Dispersion eines Verstärkungsstoffes
verbessert wird, wenn die Verstärkungsstoffaggregate
zur Bildung von Partikel niedriger Ordnung zerstört werden und die Partikel
niedriger Ordnung im Kautschuk dispergiert werden. Wenn ein Silica
mit einem hohen N2OF zur Kautschukkomponente
hinzugegeben wird, kann Calciumcarbonat, das mit einer Fettsäure, einer
Harzsäure,
Lignin oder einem Tensid oberflächenbehandelt
wurde, vor oder gleichzeitig mit der Zugabe des Silicas zur Kautschukkomponente
hinzugegeben werden. Calciumcarbonat wird zuerst im Matrixkautschuk
dispergiert, um den Elastizitätsmodul des
gemischten Kautschuks zu erhöhen,
wobei die Silica-Aggregate zerstört
werden, so daß sie
Primärpartikel bilden
und in Form der Primärpartikel
im Kautschuk dispergiert werden. Dieses erhöht die vom Mixer auf die Silica-Partikel übertragene
Wirksamkeit der Scherkraft. Als Ergebnis sind die Silica-Partikel
gut im Kautschuk dispergiert. Die resultierende Gummimischung weist
einen reduzierten Hystereseverlust und bessere mechanische Eigenschaften
auf. Im allgemeinen ist eine mit Silica und Silan-Kuppler verstärkte Gummimischung ausgezeichnet
in Eigenschaften wie Rollwiderstand und Verschleißfestigkeit,
verglichen mit einer mit Ruß verstärkten Gummimischung,
aber besitzt einen Nachteil darin, daß sie eine erhöhte Viskosität aufweist
und etwas trocken ist, was zu einer reduzierten Extrusionsfähigkeit
führt.
Wenn jedoch die Gummimischung das vorhergehende oberflächenbehandelte
Calciumcarbonat in einer Menge vom 0,05- bis 0,40-fachen des Silicagewichts
enthält,
weist die Gummimischung eine verbesserte Extrusionsfähigkeit
auf. Aus einer solchen Gummimischung extrudierte oder anderweitig
verarbeitete Halbfertigprodukte können mit einer verbesserten
Maßhaltigkeit
erhalten werden. Falls der Calciumcarbonat-Gehalt weniger als das
0,05-fache des Silica-Gehalts
beträgt,
kann der Zusatzeffekt nicht ausgeübt werden. Wenn andererseits
der Calciumcarbonat-Gehalt das 0,40-fache des Silica-Gehalts übersteigt,
weist die resultierende Gummimischung eine verschlechterte Verschleißfestigkeit
auf. Falls ein grobes Calciumcarbonat mit einem N2OF
von weniger als 15 m2/g verwendet wird,
weist die resultierende Gummimischung eine verbesserte Verarbeitbarkeit
auf, aber wirkt als eine Verunreinigung, die die mechanischen Eigenschaften,
wie die Zerreißfestigkeit
und die Verschleißfestigkeit,
verschlechtert. Falls Calciumcarbonat, das nicht einer Oberflächenbehandlung
mit einer Fettsäure,
einer Harzsäure,
Lignin, oder einem Tensid unterzogen wurde, verwendet wird, zeigt
die resultierende Gummimischung keine Verbesserung in der Verarbeitbarkeit.
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Da
das oberflächenbehandelte
Calciumcarbonat eine geordnete Oberfläche hat, besitzt es eine verbesserte
Affinität
zu Kautschuk und eine verbesserte Dispergierfähigkeit der Partikel und kann
einen Kautschuk mit erhöhter
Dehnung und Zugfestigkeit und verbesserter Walkfestigkeit und Zerreißfestigkeit
liefern.
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Beispiele
des einzuarbeitenden Silan-Kupplers schließen 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan und Bis-[3-(triethoxysilyl)-propyl]tetrasulfid
(z. B. "SI-69", hergestellt von
Degussa Co.) ein.
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Die
Verwendung eines Weichmachers, wie Weichmacheröl (z. B. Aromatenöl), Plastifikator
und Harz, der im allgemeinen verwendet wird, um die Verarbeitbarkeit
der Gummimischung zu verbessern, ist in der vorliegenden Erfindung
nicht bevorzugt. Falls doch, wird ein solcher Weichmacher in die
Gummimischung in einer Menge von nicht mehr als 5 Gew.-Teilen, bezogen auf
100 Gew.-Teile der Kautschukkomponente, in die Gummimischung eingearbeitet.
Falls der Gehalt eines solchen Weichmachers 5 Gew.-% übersteigt,
weist die resultierende Gummimischung eine reduzierte Verschleißfestigkeit
und Zerreißfestigkeit
auf.
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Neben
dem obigen Ruß,
Silica, Calciumcarbonat und Silan-Kuppler kann die Gummimischung, die
die Lauffläche
des erfindungsgemäßen Reifens
ausmacht, gegebenenfalls unterschiedliche Zusatzstoffe enthalten,
die herkömmlich
in Gummimischungen für
Laufflächen
eingearbeitet werden. Sie können
in einer gewöhnlichen
Menge eingearbeitet werden. Beispiele für die Zusatzstoffe schließen Schwefel,
Vulkanisationsbeschleuniger, Zinkoxid, Stearinsäure, Wachs und Oxidationsihibitor
ein.
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Die
Lauffläche
kann aus einem Abdeckung/Unterlage-Aufbau zusammengesetzt sein,
worin die Abdeckung, die der wesentliche Teil ist, der während der
Reifenverwendung abgenutzt wird, aus der vorhergehenden Gummimischung
hergestellt ist.
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Der
Reifen mit einer Lauffläche
gemäß der vorliegenden
Erfindung kann unter Verwendung der oben beschriebenen Gummimischung
nach einem beliebigen bekannten Verfahren hergestellt werden. Z.
B. wird die Gummimischung extrudiert und zu einem Laufflächenstreifen
mittels eines Extruders geformt. Aus der erhaltenen Lauffläche und
anderen Teilen für
einen Reifen wird ein Rohreifen hergestellt, und der Rohreifen wird
in einem Vulkanisierapparat bei 150°C für 50 min vulkanisiert, um einen
Reifen mit einer Lauffläche
gemäß der vorliegenden
Erfindung zu erhalten.
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Die
vorliegende Erfindung wird in den folgenden Beispielen näher beschrieben.
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Beispiele
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Wie
in der nachfolgenden Tabelle aufgezeigt, wurde jede Kautschukkomponente
mit Ruß,
Silica und Calciumcarbonat, die jeweils ein besonderes N2OF haben, einem Silan-Kuppler ("Si-69", hergestellt von
Degussa Co.) und einem Öl
in einem speziellen Verhältnis
(in Gew.-Teilen, im folgenden als "Teile" bezeichnet) vermischt. Zur Mischung
wurden dann 1 Teil eines Oxidationsinhibitors (N-Phenyl-N'-(1,3-dimethylbutyl)-p-phenylendiamin),
1 Teil eines Wachses und 2 Teile Stearinsäure mittels eines Banbury-Mixers
hinzugemischt. Die Mischung ließ man
dann abkühlen.
Die Mischung wurde dann mit 1 Teil eines Vulkanisationsbeschleunigers
CBS (N-Cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamid)
und 1,7 Teilen Schwefel vermischt, um einen gemischten Kautschuk
zu erhalten. Eine Probe wurde vom gemischten Kautschuk entnommen
und dann der Messung der Mooney-Viskosität, dem Wärmeentwicklungstest und der
Verschleißprüfung in
der später
erwähnten
Weise unterzogen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle aufgeführt. Die übrigen,
etwa 200 kg des so erhaltenen gemischten Kautschuks wurden durch
einen 10-Inch(25,4 cm)-Extruder extrudiert, durch welchen 80°C heißes Wasser
zirkuliert worden war, um einen Laufflächenstreifen zu bilden. Die
Eigenschaften des so extrudierten Laufflächenstreifens wurden untersucht,
um die Verarbeitbarkeit der Gummimischung gemäß dem nachfolgenden
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Kriterium
auszuwerten. Die Ergebnisse sind in der Tabelle aufgeführt.
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Weiterhin
wurden die Gummimischungen der erfindungsgemäßen Beispiele und der Vergleichsbeispiele
1, 2, 3, 8, 11 und 12 gleichartig zu Laufflächenstreifen verarbeitet, die
dann verwendet wurden, um Reifen mit einer Größe von 11/R22,5 auf experimenteller
Basis herzustellen. Diese Reifen wurden dann auf den Rollwiderstand,
die Wärmeentwicklung,
die Verschleißfestigkeit
und die Zerreißfestigkeit
untersucht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle aufgeführt.
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Moony-Viskosität
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Die
Moony-Viskosität
der Gummimischung wurde gemäß JIS K6300
gemessen. Die Ergebnisse wurden in einem durch die folgende Gleichung
berechneten Index angegeben:
(Mooney-Viskosität der Gummimischung) × 100/(Mooney-Viskosität des Vergleichsbeispiels
1)
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Wärmeentwicklungstest
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Die
Temperaturerhöhung
wurde gemäß JIS K6265
gemessen. Die Ergebnisse wurden in einem durch die folgende Gleichung
berechneten Index angegeben. Je kleiner dieser Wert ist, umso besser
ist die Wärmeentwicklung.
(Temperaturerhöhung der
Gummimischung) × 100/(Temperaturerhöhung des
Vergleichsbeispiels 1)
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Verschleißprüfung
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Jede
Gummimischung wurde bei 140°C
für 50
min vulkanisiert, um einen Testkörper
zu erhalten, und der Testkörper
wurde der Lambourn-Verschleißprüfung gemäß JIS K6264
unterzogen. Die Ergebnisse wurden in einem durch die folgende Gleichung
berechneten Index angegeben. Je größer dieser Wert ist, desto
besser ist die Verschleißfestigkeit.
(Verschleißverlust
des Vergleichsbeispiels 1) × 100/(Verschleißverlust
der Gummimischung)
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Auswertung der Verarbeitbarkeit
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Der
so mit einer Länge
von ungefähr
40 m extrudierte Laufflächenstreifen
wurde auf sein äußeres Erscheinungsbild
untersucht und auf seine Breite an 10 Punkten gemessen. Die Verarbeitbarkeit
wurde dann gemäß den folgenden
Kriterien ausgewertet:
A (gut): | Diejenigen
Streifen, die kein Brechen an der Kante, eine gute Maßhaltigkeit
und eine Streifenbreitenstreuung von weniger als 5 % zeigen; |
B (annehmbar): | Diejenigen
Streifen, die etwas, aber ein annehmbares Niveau von Brechen an
der Kante und eine Streifenbreitenstreuung von weniger als 5 % zeigen; |
C (schlecht): | Diejenigen
Streifen, die ein inakzeptables Niveau des Brechens an der Kante
oder eine Streifenbreitenstreuung von nicht weniger als 5 % zeigen. |
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Rollwiderstand
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Der
Rollwiderstand des Reifens wurde gemäß der Spezifikation der American
Society of Automotive Engineers (SAE) J1270 gemessen. Die Ergebnisse
wurden in einem durch die folgende Gleichung berechneten Index angegeben.
Je kleiner dieser Wert ist, desto besser ist der Rollwiderstand.
(Rollwiderstand
des Reifens) × 100/(Rollwiderstand
des Vergleichsbeispiels 1)
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Wärmeentwicklung
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Der
Reifen wurde auf einer Trommel unter Hochgeschwindigkeits-Ausdauertestbedingungen
laufen gelassen, die in FMVSS (Federal Motor Vehicle Safety Standard)
119 spezifiziert sind. Ein Thermistor wurde unverzüglich in
die Spalte zwischen dem Reifen und dem Gürtel an der Kante des Gürtels, an
der die Laufflächendicke
maximal ist, eingefügt,
um die Temperaturmessung durchzuführen. Die Ergebnisse wurden
in einem durch die folgende Gleichung berechneten Index angegeben.
Je kleiner dieser Wert ist, desto niedriger ist die Wärmeentwicklung.
(Reifentemperatur) × 100/(Temperatur
des Vergleichsbeispiels 1)
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Verschleißfestigkeit
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Ein
LKW, auf den zwei Arten von Reifen als Hinterräder aufgezogen worden waren,
wurde über
100 000 km gefahren. Dann wurde die Profiltiefe in den Reifen gemessen.
Der Unterschied der Profiltiefe vor und nach dem Fahrtest wurde
dann berechnet, um den Verschleißverlust zu bestimmen. Die
Ergebnisse wurden in einem durch die folgende Gleichung berechneten
Index angegeben. Je größer dieser
Wert ist, desto besser ist die Verschleißfestigkeit.
(Verschleißverlust
des Vergleichsbeispiels 1) × 100/(Verschleißverlust
des Reifens).
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Zerreißfestigkeit
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Ein
LKW, auf den die Reifen als Hinterräder aufgezogen worden waren,
wurde gefahren, bis die Profiltiefe auf etwa 1,6 mm reduziert war.
Die Lauffläche
wurde dann vom Gürtel
abgezogen. Die Länge
der über die
Innenseite der Lauffläche
verstreuten Risse wurde gemessen und summiert. Die Ergebnisse wurden
in einem durch die folgende Gleichung berechneten Index angegeben.
Je größer dieser
Wert ist, desto besser ist die Zerreißfestigkeit.
(Rißlänge im Vergleichsbeispiel
1) × 100/(Rißlänge im Reifen).
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Die
Reifen der erfindungsgemäßen Beispiele
sind mit Silica und Ruß verstärkt. Diese
Reifen sind alle ausgezeichnet in Rollwiderstand, Wärmeentwicklung,
Verschleißfestigkeit
und Zerreißfestigkeit,
verglichen mit Vergleichsbeispiel 1, worin die Lauffläche aus
einer von oberflächenbehandeltem
Calciumcarbonat freien Gummimischung hergestellt ist, oder Vergleichsbeispiel
12, worin die Lauffläche
aus einer silicafreien Gummimischung hergestellt ist.
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Vergleichsbeispiel
2 zeigt, daß wenn
der Wert (Rußgehalt)
+ 0,75 × (Silicagehalt)
größer als
50 ist, die resultierende Gummimischung einen erhöhten Rollwiderstand
und eine verschlechterte Verarbeitbarkeit aufweist. Vergleichsbeispiel
3 zeigt, daß wenn
der Wert (Rußgehalt)
+ 0,75 × (Silicagehalt)
kleiner als 35 ist, die resultierende Gummimischung eine verbesserte
Verarbeitbarkeit aufweist, aber einen reduzierten Effekt der Verbesserung
der Verschleißfestigkeit
zeigt. Vergleichsbeispiel 4 zeigt, daß wenn der Anteil von Silica
0,75 × (Silicagehalt)/(Rußgehalt)
auf mehr als 1,0 erhöht
wird, die resultierende Gummimischung eine reduzierte Wärmeentwicklung
aufweist, aber eine verschlechterte Verschleißfestigkeit und Verarbeitbarkeit
zeigt. Vergleichsbeispiel 5 zeigt, daß wenn der Anteil von Silica
auf weniger als 0,2 verringert wird, die resultierende Gummimischung
eine verbesserte Verschleißfestigkeit
und Verarbeitbarkeit aufweist, aber keine Wirkung der Verbesserung
der Wärmeentwicklung
zeigt. Der Vergleich des Vergleichsbeispiels 6 mit den erfindungsgemäßen Beispielen
zeigt, daß wenn
der Wert (Calciumcarbonatgehalt)/(Silicagehalt) mehr als 0,40 beträgt, die
resultierende Gummimischung eine reduzierte Verschleißfestigkeit
aufweist. Vergleichsbeispiel 7 zeigt, daß wenn der Wert (Calciumcarbonatgehalt)/(Silicagehalt)
kleiner als 0,05 ist, die Wirkung des Calciumcarbonats nicht ausgeübt werden
kann, was es unmöglich
macht, die Verarbeitbarkeit und Verschleißfestigkeit zu verbessern.
Vergleichsbeispiel 8 zeigt, daß wenn
Calciumcarbonat mit einem N2OF von weniger
als 15 m2/g verwendet wird, die resultierende
Gummimischung eine reduzierte Wärmeentwicklung
aufweist, aber keine Verbesserung in der Verschleißfestigkeit
zeigt. Vergleichsbeispiel 9 zeigt, daß selbst wenn unbehandeltes
Calciumcarbonat verwendet wird, die resultierende Gummimischung
keine Verbesserung in der Verarbeitbarkeit und Verschleißfestigkeit
zeigt.
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Der
Vergleich des Vergleichsbeispiels 11 mit Beispiel 3, das außer dem
Weichmachergehalt das gleiche wie Vergleichsbeispiel 11 ist, zeigt,
daß wenn
der Weichmachergehalt mehr als 5 Teile beträgt, die resultierende Gummimischung
eine reduzierte Verschleißfestigkeit
aufweist. Der Vergleich des Vergleichsbeispiels 12, worin nur Ruß in einer
Menge von 40 Teilen als Verstärkungsstoff
eingearbeitet ist, mit Beispiel 12, in dem 20 Teile von 40 Teilen
Ruß durch
20 Teile Silica ersetzt sind und oberflächenbehandeltes Calciumcarbonat
hinzugefügt
ist, zeigt, daß wenn
Ruß und
Silica als Verstärkungsstoffe
verwendet werden und oberflächenbehandeltes
Calciumcarbonat hinzugefügt
wird, die resultierende Gummimischung einen reduzierten Rollwiderstand und
reduzierte Wärmeentwicklung
und eine erhöhte
Verschleißfestigkeit
und Zerreißfestigkeit
aufweist.
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Wie
oben erwähnt,
macht es die Bildung einer Lauffläche aus einer Gummimischung
mit Silica und Ruß als
Verstärkungsstoffen
und darin eingearbeitetem oberflächenbehandeltem
Calciumcarbonat möglich, den
resultierenden Reifen mit reduziertem Rollwiderstand, erhöhter Verschleißfestigkeit
und reduzierter Wärmeentwicklung
und erhöhter
Zerreißfestigkeit
ohne Verwendung eines Abdeckung/Unterlage-Aufbaus zur Verfügung zu
stellen.