DE3630534C2

DE3630534C2 -

Info

Publication number: DE3630534C2
Application number: DE3630534A
Authority: DE
Inventors: Takashi Akishima Tokio/Tokyo Jp Hoshino
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1985-09-12
Filing date: 1986-09-08
Publication date: 1988-12-01
Also published as: US4714732A; DE3630534A1; JPS6262848A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kautschuk zusammensetzung für einen Innenbelag eines Reifens, umfassend eine Kautschukkomponente aus 60 bis 100 Gew.-Teilen eines halogenierten Butylkautschuks und bis zu 40 Gew.-Teilen eines Dienkautschuks und einen Weichmacher.

Eine solche Kautschukzusammensetzung eignet sich insbesondere als Innenbelag für einen Reifen, dessen Innendruck auf sichere Weise aufrechterhalten werden muß, wie speziell bei Gürtel- bzw. Radialreifen und Diagonalreifen für Personenwagen, Reifen für Motorräder und Reifen für Lastkraftwagen und Busse.

Bei Gürtelreifen und Diagonalreifen für Personenwagen, Reifen für Motorräder und Reifen für Lastkraftwagen und Busse ist es sehr wichtig, daß der Innendruck der Reifen aufrechterhalten wird. Zu diesem Zweck wurde bisher eine Kautschukzusammensetzung aus einem halogenierten Butylen-Kautschuk als Hauptkomponente als Innenfutter von Reifen verwendet, wie beispielsweise in den japanischen Patentanmeldungen 57-1 72 945 und 57-1 95 760 beschrieben.

Eine solche Kautschukzusammensetzung besitzt jedoch eine ungenügende Klebrigkeit, so daß ein ausreichend fester Kontakt zwischen dem Innenfutter und dem Reifenaufbau während der Herstellung eines Rohlings nicht erhalten werden kann. Dies führt dazu, daß Luft zwischen den Innenbelag und den Reifenaufbau nach der Vulkanisation eintritt. Weiterhin kann keine ausreichende Haftfestigkeit zwischen dem Innenbelag und dem Reifenaufbau erhalten werden, wodurch ein Abschälen der Innenfutterschicht bewirkt wird. Aufgrund des unzureichend festen Kontakts der Innenfutterschicht mit dem Reifenaufbau werden deshalb Gleitmittel und dgl., die vor der Vulkanisation zum Zwecke eines festen Kontakts mit dem Vulkanisationsbalg angewandt werden, zwischen das Innenfutter und den Reifenaufbau eingespeist, so daß eine ausreichende Haftfestigkeit zwischen der Innenfutterschicht und dem Reifenaufbau erhalten werden kann. Dies führt dazu, daß sich Risse bilden oder an den Orten entstehen, an denen das Gleitmittel und dgl. eingespeist worden sind, wodurch ein Zusammenbruch des Innenbelags und des Reifenaufbaus bewirkt werden.

Diesbezüglich ist es üblich, eine geeignete Menge eines Klebrigmachers zuzumischen, um die Klebrigkeit der Kautschuk zusammensetzung der Innenfutterschicht zu erhöhen. Beispiele für Klebrigmacher sind Phenolharze, Terpenharze und Ölkohlen wasserstoffharze. Diese Harze härten jedoch bei niedrigen Temperaturen und verschlechtern deshalb die Niedrigtemperatur eigenschaften des Innenfutters, das solche Harze enthält, wodurch sich Risse in dem Innenfutter beim Fahren des Fahrzeugs bei niedrigen Temperaturen ergeben. Deshalb wird eine geeignete Menge Weichmacher zugemischt, um diese Niedrigtemperatureigenschaften zu verbessern, wie in der älteren EP-A2-01 91 299 offenbart. Auch mit dieser Maßnahme ist es jedoch schwierig, eine gewünschte hohe Klebrigkeit vor der Vulkanisation und rißbildungs verhindernde Eigenschaften während des Fahrens bei niedrigen Temperaturen und im normalen Betrieb in ausgewogenem Zustand aufrechtzuerhalten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Kautschuk zusammensetzung für einen Reifeninnenbelag zur Verfügung zu stellen, die die rißbildungsverhindernden Eigenschaften während des Fahrens bei niedrigen Temperaturen und im normalen Betrieb beibehält, während die Eigenschaften vor und nach der Vulkanisation verbessert werden.

Diese Aufgabe wird durch eine Kautschukzusammensetzung der eingangs genannten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Weichmacher mindestens 60 Gew.-% einer Paraffinkomponente und bis zu 5 Gew.-% einer aromatischen Komponente umfaßt, wobei der Weichmacher in einer Menge von 3 bis 15 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Kautschukkomponente vorliegt, und daß die Kautschukzusammensetzung einen Lagerelastizitätsmodul bei 10°C nach der Vulkanisation von nicht mehr als 14 N/mm² und einen Lagerelastizitätsmodul bei -45°C von nicht mehr als 800 N/mm² besitzt.

Die Niedrigtemperatureigenschaften des Kautschuks eines Innenfutters variieren in breitem Bereich, und die Molekülstruktur von Weichmachern beeinflußt die Verträglichkeit mit halogeniertem Butylkautschuk. Es wurde nun gefunden, daß ein gewünschter Klebrigmacher durch Aufrechterhalten der Lagerelastizitätsmodule bei 10°C und bei -45°C des Innenfutterkautschuks nach der Vulkanisation innerhalb bestimmter Bereiche bei Verwendung eines Weichmachers mit speziellen Komponenten verwendet werden kann.

Der Ausdruck "Lagerelastizitätsmodul" bezeichnet den in dem Material gespeicherten bzw. gelagerten Elastizitäsmodul.

Es ist bevorzugt, daß die Kautschukkomponente 80 bis 100 Gewichtsteile halogenierten Butylkautschuk und bis zu 20 Gewichtsteile Dienkautschuk enthält.

Beispiele für den halogenierten Butylkautschuk sind Chlorbutylkautschuk, Brombutylkautschuk und Derivate und modifizierte Kautschuke von Chlorbutylkautschuk und Brombutylkautschuk.

Wenn die Zumischmenge des Weichmachers weniger als 3 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente, beträgt, können die gewünschten Niedrigtempertur eigenschaften nicht erreicht werden, während bei mehr als 15 Gewichtsteilen Weichmacher sich der Grünmodul der Kautschukzusammensetzung vor der Vulkanisierung erniedrigt und deshalb das Innenfutter zu weich wird. Dies führt zu Problemen insofern, daß der Schichtcord über den Innenbelag während der Herstellung des Reifens vorragt und sich die Bruchfestigkeit des Innenbelags nach der Vulkanisierung erniedrigt. Deshalb liegt eine geeignete Zumischmenge des Weichmachers, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Kautschuk komponente, innerhalb eines Bereiches von 3 bis 15 Gewichtsteilen, vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 4 bis 8 Gewichtsteilen.

Wenn der Weichmacher die Paraffinkomponente in einer Menge von weniger als 60 Gew.-% und die aromatische Komponente in einer Menge von mehr als 5 Gew.-% enthält, kann der Weichmacher härten, so daß ausreichende Niedrig temperatureigenschaften nicht erhalten werden können. Weiterhin ist es schwierig, den vorstehend genannten benötigten Lagerelastizitäsmodul zu erreichen, wenn der Weichmacher die Paraffin- und aromatischen Komponenten außerhalb des vorstehend angegebenen Bereichs enthält.

Wenn der Lagerelastizitäsmodul bei 10°C nach der Vulkanisation 14 N/mm² übersteigt, können sich Risse in dem Innenfutter während des normalen Fahrbetriebs bilden. Der Lagerelastizitätsmodul bei 10°C liegt vorzugsweise bei höchstens 12 N/mm², insbesondere bevorzugt bei höchstens 10 N/mm². Wenn der Lagerelastizitätsmodul bei -45°C nach der Vulkanisierung 800 N/mm² übersteigt, können sich Risse in dem Innenfutter während des Fahrens bei niedrigen Temperaturen bilden. Der Speicher elastizitätsmodul bei -45°C nach der Vulkanisation beträgt vorzugsweise nicht mehr als 600 N/mm².

Selbstverständlich können übliche Compoundierbestandteile, wie Ruß, Harz, Klebrigmacher, Klebstoffe, Stearinsäure, Zinkblüte (Zinkweiß), Vulkanisationsmittel, Vulkanisations beschleuniger und Schwefel auf geeignete Weise der Kautschuk zusammensetzung zugemischt werden.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiele 1 bis 4 und Vergleichsbeispiele 1 bis 2

Vier Arten von erfindungsgemäßen Kautschukzusammensetzungen (Beispiele 1 bis 4) und zwei Arten von Vergleichskautschuk zusammensetzungen (Vergleichsbeispiele 1 bis 2) wurden in den in der nachstehenden Tabelle angegebenen Mischverhältnissen (Gewichtsteile) hergestellt. Daraus ist ersichtlich, daß die erhaltenen Kautschukzusammensetzungen der Beispiele 1 bis 4 Lagerelastizitätsmodule (sowohl bei 10°C als auch bei -45°C) innerhalb des erfindungsgemäß angegebenen Bereichs besitzen, während die Kautschukzusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 1 und 2 Lagerelastizitätsmodule (sowohl bei 10°C als auch bei -45°C) außerhalb des erfindungsgemäß angegebenen Bereichs besitzen.

Experimente Lagerelastizitätsmodul

Der Lagerelastizitätsmodul wurde wie folgt gemessen:

Es wurde eine verlängerte rechteckige Bahn jeder Kautschuk zusammensetzung nach der Vulkanisation als Probestück gebildet. Der Lagerelastizitätsmodul der Proben wurde unter Verwendung eines Spektrometers bei einer Frequenz von 50 Hz von 0,1% bei 10°C und bei -45°C gemessen. Die Messung dieses Lagerelastizitätsmoduls ist gemäß JIS (Japanese Industrial Standard) K6394.

Bezüglich der in der Tabelle erhaltenen Kautschukzusammensetzungen wurde weiterhin untersucht, ob Risse auftraten. Dieser Test wurde wie folgt durchgeführt:

Rißbildung während des Fahrens mit einem Fahrzeug bei niedrigen Temperaturen

Jede Kautschukzusammensetzung der Tabelle 1 wurde als Innenbelag eines Reifens mit einer Reifengröße P195/75R14 (gemäß TRA) verwendet. Ein Feldtest wurde in einem kalten Gebiet in Kanada durchgeführt, bei dem ein mit dem Reifen ausgestattetes Kraftfahrzeug etwa 10 000 km fuhr. Danach wurde die Rißbildung untersucht.

Rißbildung während des normalen Fahrens mit einem Fahrzeug

Jede Kautschukzusammensetzung der Tabelle wurde als Innenbelg eines Reifens mit einer Reifengröße 165SR14 (gemäß JATMA und ETRTO) verwendet. Ein Feldtest wurde in einem Stadtgebiet in Setagaya-ku, Tokyo, Japan, durchgeführt, bei dem ein mit dem Reifen ausgestattetes Taxi 40 000 km fuhr. Danach wurde die Rißbildung untersucht.

Die experimentellen Ergebnisse der vorstehenden Tests sind in der folgenden Tabelle gezeigt.

Tabelle

Die experimentellen Ergebnisse der Tabelle zeigen, daß die erfindungsgemäßen Kautschukzusammensetzungen in ihren rißbildungsverhindernden Eigenschaften sowohl während des Fahrens bei niedriger Temperatur als auch während des normalen Betriebs ausgezeichnet waren, verglichen mit dem Kautschukzusammensetzungen der Vergleichsbeispiele.

Erfindungsgemäß werden die Lagerelastizitätsmodule bei 10°C und bei -45°C nach der Vulkanisation der Kautschuk zusammensetzung innerhalb vorbestimmter Bereiche aufrechterhalten unter Verwendung des Weichmachers mit speziellen Komponenten, wodurch die Verwendung eines gewünschten Klebrigmachers ermöglicht wird ohne Verschlechterung der rißbildungsverhindernden Eigenschaften während des Fahrens bei niedrigen Temperaturen und während des Normalbetriebs. Weiterhin kann die Klebrigkeit der Kautschukzusammensetzung vor der Vulkanisation verbessert werden, wodurch die Haftfestigkeit mit dem Reifenaufbau nach der Vulkanisation verbessert wird.

Claims

1. Kautschukzusammensetzung für einen Innenbelag eines Reifens, umfassend eine Kautschukkomponente aus 60 bis 100 Gew.-Teilen eines halogenierten Butylkautschuks und bis zu 40 Gew.-Teilen eines Dienkautschuks und einen Weichmacher, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichmacher mindestens 60 Gew.-% einer Paraffinkomponente und bis zu 5 Gew.-% einer aromatischen Komponente umfaßt, wobei der Weichmacher in einer Menge von 3 bis 15 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Kautschuk komponente vorliegt, und daß die Kautschukzusammensetzung einen Lagerelastizitätsmodul bei 10°C nach der Vulkanisation von nicht mehr als 14 N/mm² und einen Lagerelastizitätsmodul bei -45°C von nicht mehr als 800 N/mm² besitzt.

2. Kautschukzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kautschukkomponente 80 bis 100 Gew.-Teile halogenierten Butylkautschuk und bis zu 20 Gew.-Teile Dienkautschuk enthält.

3. Kautschukkomponente nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der halogenierte Butylkautschuk aus Chlorbutylkautschuk, Brombutylkautschuk und Derivaten und modifizierten Harzen von Chlorbutylkautschuk und Brom butylkautschuk gewählt wird.

4. Kautschukzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichmacher in einer Menge von 4 bis 8 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Kautschukmenge, vorliegt.

5. Kautschukzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin wenigstens eine Verbindung aus der Gruppe, bestehend aus Ruß, Harz, Klebrigmacher, Klebstoff, Stearinsäure, Zinkblüte, Vulkanisationsmittel, Vulkanisationsbeschleuniger und Schwefel, umfaßt.