DE3801022C2

DE3801022C2 - Gummimischung

Info

Publication number: DE3801022C2
Application number: DE3801022A
Authority: DE
Inventors: Yoshihiko Suzuki; Masashi Kida; Asahiro Ahagon; Yuichi Saitoh; Youichi Yamaguchi
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1987-01-13
Filing date: 1988-01-13
Publication date: 1998-04-09
Anticipated expiration: 2008-01-14
Also published as: JPH0653833B2; KR880009079A; KR960001975B1; JPS63172750A; CA1315432C; US4826911A; DE3801022A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gummimischung für die Lauffläche von Kraftfahrzeugreifen.

Für Schneeverhältnisse sind Spike-Reifen und Reifenketten bekannt. Durch Reibung der Spikes bzw. Ketten mit der Straße entsteht Staub. Dieser führt zu Verschmutzungen.

Andererseits wurden Reifen ohne Spikes bekannt, die Brems- und Zugkräfte bei Schnee und Eis in beträchtlichem Maße über tragen können.

Diese Reifen sind vielfach weiterentwickelt worden. So hat man vorgeschlagen, die Härte des Gummis der Lauffläche bei niedrigen Temperaturen zu reduzieren, indem man große Mengen an Weichmachern und Plastifizierern zusetzte, siehe die japa nischen Offenlegungsschriften 55-135149, 58-199203 und 60-137945. Das führte jedoch zu einer erhöhten Abnutzung des Reifens aufgrund von Reibung auf nicht mit Schnee und Eis bedeckter Straße.

Die japanischen Offenlegungsschriften 60-44538, 59-142236 und 53-133248 offenbaren, daß Gummi großer Härte Mineralpartikel oder organische Fasern dispersiv aufnehmen. Das hat zur Fol ge, daß nach Vulkanisierung der Gummi in der Nachbarschaft der dispergierten Stoffe leicht reißt, wobei die Reißfreudig keit von der Härte des Gummis abhängt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Gummimischung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Mischung, die im An spruch 1 angegeben ist.

Reifen, hergestellt aus dieser Mischung, weisen eine gute Haftung auf Eis und Schnee und gute Widerstandsfähigkeit ge gen Abnutzung auf. Außerdem besteht nicht mehr die Neigung zu Rißbildung.

Aus der Schrift zum EP 231 731 ist eine Mischung aus einem Monoolefin-Copolymer-Gummi und einer weiteren Komponente be kannt. Diese Schrift offenbart jedoch nicht eine solche Mi schung, die der Anspruch 1 definiert, bei der einerseits bei de Startkomponenten Kautschuks aus der Gruppe: natürlicher Gummi, Polyisopren-Gummi, Butadien-Gummi, Styrol/Butadien-Gummi, halogenierter Butyl-Gummi und Kombinationen daraus, sind und bei der andererseits zahlreiche spezielle Werte gel ten. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Gummis gegenüber dem Gummi gemäß der EP 231 731 besteht in folgendem: Der erfin dungsgemäße Gummi hat wesentlich bessere Reibungseigenschaf ten auf eisigem Untergrund als der bekannte, weil letzterer nicht so weich ist wie ersterer. Der bekannte Gummi ist übri gens auch primär für Reifenseitenwände gedacht, siehe An spruch 17 der EP-Schrift.

Die Schrift zum US-Patent 44 27 831 offenbart einen Gummi, der ebenfalls zahlreiche Bedingungen des Anspruchs 1 nicht erfüllt: So wird nicht erfüllt die Härtebedingung des vulka nisierten Gummis: 20-50 JIS. Im bekannten Fall ist die Här te wesentlich höher, handelt es sich doch hierbei bei niedri gen Temperaturen um ein Pulver. Hinzu kommt, daß der Anteil des Rußes im bekannten Fall höher ist als im erfindungsge mäßen Fall: Bei der erfindungsgemäßen Mischung soll die Menge an Ruß in der zweiten Komponente höchstens ein Drittel der Menge an Ruß in der ersten Komponente sein. In den Beispielen des bekannten Gummis ist die Menge wesentlich höher, nämlich 50 bis 60 Teile, d. h. 0,5 bzw. 0,6, siehe die Tabellen 1 und 3. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Gummis gegenüber den Gummis gemäß der US-PS 44 27 831 besteht in folgendem: Auf Eis ist wegen der Weichheit des erfindungsgemäßen Gummis die Reibung besser. Auch der höhere Rußanteil im bekannten Fall führt zu einer Reduktion in der Rutschfestigkeit auf Eis, siehe Vergleichsbeispiel 6 in vorliegender Schrift. Schließ lich kommt hinzu, daß bei dem bekannten Gummi wegen seiner Härte die Gefahr des Brechens bei niedrigen Temperaturen besteht.

Die Schrift zum JP 56-163907 A offenbart eine Gummimischung, die ebenfalls nicht sämtliche Merkmale des Anspruchs 1 er füllt. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Gummis gegenüber dem Gummi der JP 56-163907 besteht in folgendem: Ein Reifen aus dem bekannten Gummi hat gute Brems- und Rolleigenschaften auf nasser Straße. Das aber bedeutet, daß der Hystereseverlust bei 0°C groß ist. Das wiederum hat zur Folge, daß die Härte groß ist, was bedeutet, daß ein Reifen aus der bekannten Mi schung bei Eis und Schnee schlechter ist als ein Reifen aus dem erfindungsgemäßen Gummi, der eine geringere Härte hat und demgemäß gute Reibungseigenschaften bei Eis und Schnee besitzt.

Natürlicher Kautschuk, Polyisopren-Kautschuk, Butadien-Kautschuk, oder Mischungen daraus sind bezüglich der Rei bungskräfte bevorzugt.

Die Art des Rußes ist von untergeordneter Bedeutung. Jeder Ruß, der für die Herstellung von Reifen verwendet wird, kann auch im erfindungsgemäßen Fall eingesetzt werden. Die Menge an Ruß, die zugefügt wird, sollte in einem Bereich von 40-100 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Start-Gummis, liegen. Ruß kleinerer Mengen als 40 Gewichtsteile reduziert die Verstärkungskräfte des Rußes. Größere Mengen als 100 Gewichtsteile führen dazu, daß der Reifen leicht heiß wird.

Wenn X Y/3 übersteigt, dann bietet der Reifen weniger Wider stand auf Eis.

Die Menge an vulkanisiertem Kautschuk, die zugefügt wird, sollte im Bereich von 4-40 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Start-Kautschuks, liegen. Kleinere Mengen als 4 Teile reduzieren die Haftfestigkeit auf Eis. Größere Mengen als 40 Teile führen zu einer erhöhten Abnutzungsfähig keit. Der vulkanisierte Kautschuk sollte in kubischer, stan genförmiger Art, Teilchenform od. dgl. vorliegen, wobei die Teilchengröße in jedem Falle kleiner als 2 mm im Durchschnitt ist. Größere Partikelgrößen führen zu einer Verringerung der Lebensdauer. Die Härte des vulkanisierten Kautschuks sollte im Bereich von 20-50 JIS liegen.

Verschiedene Additive können zugesetzt werden, und zwar in die Start-Kautschuk-Mischung und in die Mischung des vulkani sierten Kautschuks. Solche Additive können sein: Weichmacher, Vulkaniserungsagenzien, Vulkanisierungsbeschleuniger, Vulka nisierungshilfen, Antioxidantien.

Beispiele 1-8 und Vergleichsbeispiele 1-7

Start-Kautschuk und vulkanisierter Kautschuk sind, wie sich aus den Tabellen 1 und 2 ergibt, zusammengesetzt.

Ein Start-Kautschuk wurde mit Additiven kombiniert, siehe Tabelle 2 und in einen Banbury-Mixer gegeben. Jedoch wurde zunächst weggelassen Schwefel und ein Beschleuniger. Dann folgte eine Zugabe dieser beiden Zusätze unter Verwendung einer offenen Rolle, wobei anschließend eine Vulkanisierung der Mischung erfolgte. Dabei ergab sich eine vulkanisierte Kautschukfolie (B) bestimmter Dicke. Diese Folie wurde in kubische Formen zerschnitten und mit den Komponenten gemäß Tabelle 1 in einem ähnlichen Mischer vermischt mit der Maßga be, daß Schwefel und ein Beschleuniger fehlten. Der Mischung wurden die beiden zuletzt erwähnten Additive zugesetzt mit Hilfe einer offenen Rolle. Das führte zu einer Kautschuk-Mischung (A), die dann vulkanisiert wurde.

Das Vulkanisat wurde im Hinblick auf Eishaftung und Abnut zungserscheinungen unter den weiter unten angegebenen Bedin gungen überprüft. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 aufge führt. Darin bedeuten: NR: natürlicher Kautschuk, BR: Butadien-Kautschuk, SBR: Styrol/Butadien-Kautschuk, IR: Polyisopren- Kautschuk.

Eishaftfestigkeit

Es folgte eine ASTM-E-303-74-Behandlung. Das Gleiten wurde auf einer Eisplatte bei -6°C unter Verwendung eines tragbaren britischen Gleit-Testers gemessen. Die Reibungskraft wurde unter Zuhilfenahme des Vergleichsbeispiels 1 bestimmt.

Abnutzungserscheinung

Eine Scheibe aus vulkanisierten Gummi mit einer Dicke von 10 mm und einem Durchmesser von 60 mm wurde einer sich drehenden Trommel bei einer Gleitrate von 25% eine bestimmte Zeit lang ausgesetzt. Die Abnutzung wurde durch den Gewichtsverlust der Scheibe bestimmt. Als Maßstab 100 diente das Vergleichsbei spiel 1.

Der Tabelle 3 ist zu entnehmen, daß eine Abweichung von dem speziellen Bereich an vulkanisiertem Kautschuk nach unten zu einer ungenügenden Eishaftung führte, siehe die Vergleichs beispiele 1 und 2. Zuviel vulkanisierter Kautschuk (siehe Vergleichsbeispiel 3) zeigt eine Zunahme an Abnutzung.

Eine größere Menge an Paraffinöl (siehe Vergleichsbeispiel 4) führte zu einer Verbesserung der Haftung auf Eis, aber zu einer Reduzierung der Abnutzungserscheinungen. Ähnlich lagen die Verhältnisse beim Vergleichsbeispiel 5, das Aramidfasern aufwies.

Bei den Beispielen 1, 3 und 4 waren die Haftung auf Eis und die Abnutzungserscheinungen zufriedenstellend. Diese Beispie le unterschieden sich durch unterschiedliche Kautschuks als vulkanisierte Kautschuks.

Das Vergleichsbeispiel 6 zeigt, daß die Vorsehung von einem Überschuß an Ruß in dem vulkanisierten Kautschuk zu einer Reduzierung der Haftfestigkeit auf Eis führte.

Ein vulkanisierter Kautschuk mit größeren Partikeln ist be züglich der Haftfestigkeit auf Eis zufriedenstellend und auch einwandfrei bezüglich der Abnutzungserscheinungen, siehe Bei spiel 8.

Die erfindungsgemäße Kautschuk-Mischung kann auch für andere Einsatzzwecke verwendet werden, z. B. für den ganzen Reifen.

Tabelle 1
Kautschuk-Mischung
Formulierung
Gewichtsteile
Start-Kautschuk
100
Zink-Oxid	4
Stearin-Säure	2
Antioxidant*¹⁾	2
Ruß	geeignete Menge
Weichmacher	geeignete Menge
Vulkanisierter Kautschuk	geeignete Menge
Beschleuniger*²⁾	1
Schwefel	2

*¹⁾

N-Isopropyl-N′-Phenyl-p-Phenylen Diamin
*²⁾

N-Oxydiäthylen-2-Benzothiazyl Sulfenamid

Tabelle 2
Vulkanisierter Kautschuk
Formulierung
Gewichtsteile
Start-Kautschuk
100
Zink-Oxid	4
Stearin-Säure	2
Antioxidant*¹⁾	2
Ruß	geeignete Menge
Beschleuniger*²⁾	1
Schwefel	2

*¹⁾

und *²⁾

siehe Fußnote zu Tabelle 1

Claims

Gummimischung für die Lauffläche von Kraftfahrzeugen, beste hend aus
- (a) 100 Gew.Teilen eines ersten Start-Kautschuks,
- (b) 40-100 Gew.Teilen Ruß, bezogen auf das Gesamtgewicht des ersten Start-Kautschuks,
- (c) 4-40 Gew.Teilen, bezogen auf das Gesamtgewicht des er sten Start-Kautschuks, eines vulkanisierten Gummis mit einer Härte von 20-50 JIS, wobei der vulkanisierte Gummi eine durchschnittliche Partikelgröße kleiner als 2 mm und einen zweiten Start-Kautschuk und Ruß in einer Menge aufweist, die durch folgende Gleichung gegeben ist: 0XY/3,wobei X die Menge an Ruß in (c) und Y die Menge an Ruß von (b) ist und wobei der erste und der zweite Kautschuk der Gruppe, enthaltend natürlichen Kautschuk, Polyisopren-Kautschuk, Butadien-Kautschuk, Styrol/Butadien-Kautschuk, halogenierter Butyl-Kautschuk und Kombinationen daraus, angehört, und
- (d) Additiven wie Weichmachern, Vulkanisierungsbeschleunigern, Vulkanisierungshilfen und Antioxidantien.