DE3630535C2

DE3630535C2 -

Info

Publication number: DE3630535C2
Application number: DE3630535A
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: 1988-03-24
Also published as: US4725649A; DE3630535A1; JPS6262849A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kautschukzusammensetzung für einen Innenbelag eines Reifens enthaltend eine Kautschukkomponente, die 60 bis 100 Gewichtsteile eines halogenierten Butylkautschuks und 0 bis 40 Gewichtsteile eines Dienkautschuks umfaßt, und 0,5-10 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente, einer weiteren Komponente.

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, enthaltend einen 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 mit einem halogenierten Butylen-Kautschuk als Hauptkomponente ist hinsichtlich der Aufrechterhaltung des Innendrucks der Reifen geeignet. Die 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 Innenbeleg und den Reifenaufbau nach der Vulkanisation eintritt. Weiterhin kann keine ausreichende Haftfestigkeit zwischen dem Innenbeleg 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 (bladder) 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 Innenbalgs und des Reifenaufbaus bewirkt wird.

Diesbezüglich ist es üblich, eine geeignete Menge eines Klebrigmachers zuzumischen, um die Klebrigkeit der Kautschukzusammensetzung des Innenfutters zu erhöhen. Beispiele für den Klebrigmacher sind Phenolharze, Terpenharze, Ölkohlenwasserstoffharze und dgl. Diese Harze härten jedoch bei niedrigen Temperaturen, und deshalb werden die Niedrigtemperatureigenschaften des Innenfutters verschlechtert, wodurch sich Risse in dem Innenfutter während des Fahrens mit Fahrzeugen bei niedrigen Temperaturen bilden. Zusätzlich kann sich die Bruchfestigkeit des Kautschuk des Innenfutters erniedrigen, wenn sich die Zumischmengen dieser Harze erhöhen, wodurch sich Risse in dem Innenfutter während des Fahrens bilden.

Bisher wurde ein Harz, wie Braunasphalt bzw. -bitumen, zugemischt, um die Haftfestigkeit des Innenfutters mit dem Reifenaufbau bei dem Reifenherstellungsverfahren zu erhöhen. Ein solches Harz bewegt sich jedoch auf die Oberfläche des Innenfutters und kristallisiert dort aus. Dies erniedrigt ebenfalls die Klebrigkeit des Innenfutters.

Aus der älteren EP-A2-0 19 12 299 ist eine Kautschukzusammensetzung bekannt, die eine Kautschukkomponente aus einem halogenierten Butylkautschuk und einem Dienkautschuk und ein Alkyl-Phenol-Harz enthält.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Kautschukzusammensetzung für einen Reifeninnenbelag zur Verfügung zu stellen, die eine ausreichend hohe Klebrigkeit vor der Vulkanisation besitzt, während sie gleichzeitig eine ausreichend hohe Haftfestigkeit mit dem Reifenaufbau und gute Niedrigtemperatureigenschaften nach der Vulkanisation aufweist, wodurch eine Rißbildung in dem Innenfutter vermieden wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Kautschukzusammensetzung der eingangs genannten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die weitere Komponente tert.-Butylphenolacetylenharz ist.

Erfindungsgemäß wird eine Kautschukzusammensetzung für ein Innenfutter eines Reifens zur Verfügung gestellt, wobei das Innenfutter auf sichere Weise auf der inneren Oberfläche eines Reifenaufbaus angeordnet ist und die Innenoberfläche des Reifens einschließt, um den Innendruck des Reifens aufrechtzuerhalten.

Tert.-Butylphenolacetylenharz wird in einer Menge von 0,5 bis 10 Gewichtsteilen mit der Kautschukkomponente, die vorzugsweise 100 Gewichtsteile und insbesondere bevorzugt nicht weniger als 80 Gewichtsteile des halogenierten Kautschuks umfaßt, gemischt. Diese bevorzugten Bereich des halogenierten Kautschuks werden aus den folgenden Gründen ausgwählt:

Der halogenierte Butylkautschuk besitzt eine niedrige Haftfestigkeit und Klebrigkeit bezüglich des Kautschuks des Reifenmantels, so daß sich die Haftfestigkeit und die Klebrigkeit zwischen dem Innenfutter und dem Reifenmantelkautschuk erniedrigt, wenn sich die Mischungsanteile des halogenierten Butylkautschuks zur Erhöhung des Innendrucks des Reifens erhöhen. Deshalb werden die erfindungsgemäßen Wirkungen bezüglich der Verhinderung einer Erniedrigung der Haftfestigkeit und der Klebrigkeit besonders dann erreicht, wenn die Kautschukkomponente die vorstehend genannten höheren Anteile an halogeniertem Butylkautschuk enthält.

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

Wenn das Mischungsverhältnis des tert.-Butylphenolacetylenharzes zu der Kautschukzusammensetzung für das Reifeninnenfutter weniger als 0,5 Gewichtsteile beträgt, ist eine verbessernde Wirkung bezüglich der Haftfestigkeit zwischen dem Innenfutter und dem Reifenaufbaukautschuk unzureichend, während bei einer Menge von mehr als 10 Gewichtsteilen das Innenfutter in seinen wesentlichen Eigenschaften, wie dem Elastizitätsmodul vor der Vulkanisierung, der Bruchfestigkeit und der Niedrigtemperatureigenschaften, verschlechtert wird. Der Mischungsanteil des tert.-Butylphenolacetylenharzes liegt deshalb innerhalb eines Bereichs von 0,5 bis 10 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente, vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 1 bis 6 Gewichtsteilen.

Weiterhin beträgt der Lagerelastizitätsmodul der Kautschukzusammensetzung des Innenfutters bei -45°C nach der Vulkanisation vorzugsweise nicht mehr als 8 × 10⁹ dyn/cm², insbesondere bevorzugt nicht mehr als 6 × 10⁹ dyn/cm², wenn 0,5 bis 10 Gewichtsteile tert.-Butylphenolacetylenharz zugemischt werden. Der Ausdruck "Lagerelastizitätsmodul" bezeichnet den in dem Material gespeicherten bzw. gelagerten Elastizitätsmodul. Wenn dieser Lagerelastizitätsmodul 8 × 10⁹ dyn/cm² übersteigt, erniedrigen sich die Niedrigtemperatureigenschaften des Innenfutters und es können Risse in dem Innenfutter auftreten, wenn ein Fahrzeug bei niedrigen Temperaturen fährt. Das tert.-Butylphenolacetylenharz verleiht dem Innenfutter die gewünschte Klebrigkeit und die gewünschte Haftfestigkeit mit dem Reifenmantel, auch dann, wenn der Lagerelastitzitätsmodul bei -45°C niedrig ist. Die bisher zur Verbesserung der Klebrigkeit und Haftfestigkeit zugemischten Phenolharze, Ölkohlewasserstoffharze, Braunasphalt und dgl. können keine ausreichende Klebrigkeit und Haftfestigkeit unter den gleichen Bedingungen zur Verfügung stellen.

Zusätzlich zur Aufrechterhaltung des vorstehend genannten Lagerelastizitätsmoduls beträgt die Bruchfestigkeit der Kautschukzusammensetzung des Innenfutters bei Raumtemperatur vorzugsweise nicht weniger als 90 kg/cm², insbesondere bevorzugt nicht weniger als 95 kg/cm². Wenn diese Bruchfestigkeit niedriger als 90 kg/cm² ist, können sich während des Fahrens Risse bilden.

Selbstverständlich können übliche Compoundierbestandteile, wie Ruß, Weichmacher, Zinkblüte (Zinkweiß), Stearinsäure, Vulkanisationsbeschleuniger, Vulkanisationsmittel und Schwefel auf geeignete Weise der erfindungsgemäßen Kautschukzusammensetzung, wenn notwendig, zugemischt werden.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiele 1 bis 4 und Vergleichsbeispiele 1 und 2

Vier Arten von erfindungsgemäßen Kautschukzusammensetzungen (Beispiele 1 bis 4) und zwei Vergleichskautschukzusammensetzungen (Vergleichsbeispiele 1 und 2) wurden in den in der Tabelle angegebenen Mischungsverhältnissen (Gewichtsteile) hergestellt. Die erhaltenen Kautschukzusammensetzungen der Beispiele 1 bis 4 besitzen ein Mischungsverhältnis an tert.-Butylphenolacetylenharz innerhalb des erfindungsgemäß angegebenen Bereichs, einen Lagerelastizitätsmodul bei -45°C innerhalb des vorstehend angegebenen bevorzugten Bereichs und eine Bruchfestigkeit innerhalb des vorstehend angegebenen bevorzugten Bereichs. Demgegenüber enthalten die Kautschukzusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 1 und 2 übliche Harzverbindungen anstelle des tert.-Butylphenolacetylenharzes.

Experimente Lagerelastizitätsmodul

Der Lagerelastizitätsmodul wurde wie folgt gemessen:

Es wurde eine verlängerte rechteckige Bahn jeder Kautschukzusammensetzung nach der Vulkanisation als Probestück gebildet. Der Lagerelastizitätsmodul der Proben wurde unter Verwendung eines Spektrometers bei einer Frequenz von 50 Hz und einer periodischen Dehnungsverformung bzw. -deformation von 0,1% gemessen. Die Messung dieses Lagerelastizitätsmoduls ist gemäß JIS (Japanes Industrial Standard) K6394.

Bruchfestigkeit

Die Bruchfestigkeit jeder Kautschukzusammensetzung (bei Raumtemperatur) nach der Vulkanisation wurde gemäß JIS (Japanese Industrial Standard) K6301 gemessen.

Bezüglich der in der Tabelle angegebenen Kautschukzusammensetzungen wurde die Klebrigkeit und Haftfestigkeit zu dem Reifenaufbau gemessen und untersucht, ob sich Risse während des Fahrens bei niedriger Temperatur oder in Normalbetrieb bildeten.

Klebrigkeit

Der Druck, der zur Trennung eines Prüfstücks jeder Kautschukkomponente, nach Anwendung über 30 s unter einer Belastung von 500 g, benötigt wird, wurde durch ein Picma Tack Testgerät gemessen.

Haftfestigkeit gegenüber dem Reifenmantel

Die Haftfestigkeit zwischen dem Innenfutter (jeder Kautschukkomponente) und dem Reifenaufbau wurde unter Verwendung eines Prüfstücks, das aus einem Reifen ausgeschnitten wurde, gemessen, wobei das Prüfstück das Innenfutter und dem Reifenaufbau, die miteinander verbunden waren, einschloß.

Rißbildung während des Fahrens mit einem Fahrzeug bei niedrigen Temperaturen

Jede Kautschukzusammensetzung der Tabelle 1 wurde als Innenfutter 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 Innenfutter in einem Reifen mit einer Reifengröße 165SR13 (gemäß JATMA und ETRTO) verwendet. Ein Feldtest wurde in einem Bereich von Yokohama, 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 bei allen Kautschukzusammensetzungen der Vergleichsbeispiele eine Rißbildung auftrat, während dies bei den erfindungsgemäßen Kautschukzusammensetzungen nicht der Fall war. Weiterhin waren die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen in ihrer Klebrigkeit und Haftfestigkeit gegenüber dem Reifenaufbau aufgrund der Wirkung des tert.-Butylphenolacetylenharzes verbessert.

Erfindungsgemäß wird eine spezielle Menge tert.-Butylphenolacetylen zu der Kautschukzusammensetzung für das Reifeninnenfutter gemischt, wodurch eine ausreichend hohe Klebrigkeit vor der Vulkanisation und eine ausreichend hohe Haftfestigkeit und gute Niedrigtemperatureigenschaften zur Unterdrückung einer Rißbildung nach der Vulkanisation erreicht werden.

Claims

1. Kautschukzusammensetzung für einen Innenbelag eines Reifens, enthaltend eine Kautschukkomponente, die 60 bis 100 Gewichtsteile eines halogenierten Butylkautschuks und 0 bis 40 Gewichtsteile eines Dienkautschuks umfaßt, und 0,5-10 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente, einer weiteren Komponente, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Komponente tert.-Butylphenolacetylenharz ist.

2. Kautschukzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kautschukkomponente den halogenierten Butylkautschuk in einer Menge von 80 bis 100 Gewichtsteilen enthält.

3. Kautschukzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der halogenierte Butylkautschuk aus der Gruppe, bestehend aus Chlorbutylkautschuk, Brombutylkautschuk und Derivate von Chlorbuylkautschuk und Brombutylkautschuk, gewählt wird.

4. Kautschukzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das tert.-Butylphenolacetylenharz in einer Menge von 1 bis 6 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente, vorliegt.

5. Kautschukzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kautschukzusammensetzung einen Lagerelastizitätsmodul bei -45°C nach der Vulkanisation von nicht mehr als 8 × 10⁹ dyn/cm² aufweist.

6. Kautschukzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kautschukzusammensetzung einen Lagerelastizitätsmodul bei -45°C nach der Vulkanisation von nicht mehr als 6 × 10⁹ dyn/cm² aufweist.

7. Kautschukzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kautschukzusammensetzung eine Bruchfestigkeit bei Raumtemperatur von nicht weniger als 90 kg/cm² besitzt.

8. Kautschukzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kautschukzusammensetzung eine Bruchfestigkeit bei Raumtemperatur von nicht weniger als 95 kg/cm² besitzt.

9. Kautschukzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin wenigstens eine Verbindung, gewählt aus der Gruppe, bestehend aus Ruß, Weichmacher, Zinkblüte, Stearinsäure, Vulkanisationsbeschleuniger, Vulkanisationsmittel und Schwefel, umfaßt.