DE4011983A1

DE4011983A1 - Gummimischung fuer reifen-laufflaechen

Info

Publication number: DE4011983A1
Application number: DE4011983A
Authority: DE
Inventors: Hirofumi Hayashi; Yo Matsumoto
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 1989-04-13
Filing date: 1990-04-12
Publication date: 1990-10-18
Also published as: JPH02272042A; JPH06102737B2; US5066702A

Description

Spike-Reifen sind zwar hinsichtlich Griffigkeit und Traktion zufriedenstellend, greifen jedoch den Straßenbelag an und bewirken eine unerwünschte Staubentwicklung.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Gummimischung für die Lauffläche von Spike-losen Reifen bereitzustellen, die ausgezeichnetes Verhalten sowohl auf Eis als auch auf Schnee zeigen und die geschilderten Probleme bezüglich des Straßenbelags nicht zeigen.

Gegenstand der Erfindung ist eine Gummimischung für Reifen- Laufflächen, enthaltend einen Dienkautschuk und Siliciumdioxid und/oder Ruß, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Menge an Extrakt (E) der nachstehenden Gleichung (1) genügt und daß ein Hartfüllstoff mit einer mittleren Teilchengröße von 0,01 bis 5 mm und einer Knoop- Härte von mindestens 100 kg/mm² in einer Menge von 3 bis 80 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente der Mischung, die einer Extraktion mit Aceton/Chloroform nach der Vulkanisation der Mischung unterzogen wird, verwendet wird:

E < 0,4 (A-38) (1)

wobei E die Menge in Gewichtsteilen an Aceton/Chloroform- Extrakt pro 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente der vulkanisierten Mischung ist, die der Extraktion unterzogen wird, und A die Summe der Menge in Gewichtsteilen an Ruß und der Hälfte der Menge in Gewichtsteilen an Siliciumdioxid pro 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente ist, bestimmt für die der Extraktion unterzogene vulkanisierte Mischung.

Beispiele für Dien-Kautschukkomponenten zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Gummimischung sind Naturkautschuk (NR), Butadienkautschuk (BR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Isoprenkautschuk (IR), Isobuten-Isopren-Kautschuk (IIR) und Mischungen dieser Kautschuke. Mit der Kautschukkomponente werden Siliciumdioxid und/oder Ruß in einer Menge von 30 bis 80, vorzugsweise 35 bis 55 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Kautschuk vermischt.

Die erfindungsgemäße Gummimischung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an Extrakt (E) der Gleichung (1) genügt:

E < 0,4 (A-38)

Die Aceton/Chloroform-Extraktionsmethode und die Methode zur Messung der Mengen an Polymer und Ruß entsprechen der Norm JIS K 6350. Die Menge an Siliciumoxid wird nach der Norm JIS K 6220 bestimmt. Der Aceton/Chloroform-Extrakt enthält hauptsächlich Öl, Antioxidans und Wachs.

Erfindungsgemäß wird ein Hartfüllstoff mit einer mittleren Teilchengröße von 0,01 bis 5 mm und einer Knoop-Härte von mindestens 100 kg/mm² in einer Menge von 3 bis 80 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente, die sich bei der Aceton/Chloroform- Extraktion der vulkanisierten Mischung ergibt, verwendet. Die Knoop-Härte wird nach der Norm JIS Z 2251 bestimmt. Beispiele für geeignete Hartfüllstoffe sind Aluminiumoxid, Granit, Quarz und Kalkstein. Der Füllstoff hat vorzugsweise eine mittlere Teilchengröße von 0,02 bis 1 mm. Wenn die Teilchengröße weniger als 0,01 mm beträgt, wird ein ungenügender Effekt erzielt, während bei Werten über 5 mm die Verarbeitungsmaschine übermäßig belastet wird und Schaden nehmen kann.

Erfindungsgemäß hat der Füllstoff mit der erwähnten großen Teilchengröße weniger die Funktion einer Verstärkung des Kautschuks. Vermischt man einen Füllstoff dieser großen Teilchengröße mit Weichgummi, so wird die Mischung insgesamt härter und zeigt zufriedenstellende Eigenschaften auf Schnee. Da der Füllstoff weniger dazu neigt, den Kautschuk zu binden, befindet sich die Mischung mikroskopisch in einem weichen Zustand und kommt mikroskopisch in engen Kontakt mit dem Boden, wodurch verbessertes Verhalten auf Eis erzielt wird. Das Eis auf vereisten Straßen enthält Luftblasen von etwa 0,01 bis 5 mm Größe. Wenn daher die Gummilauffläche vorstehende Füllstoffteilchen von 0,01 bis 5 mm Größe aufweist, brechen diese Teilchen in Eisbereiche ein, die durch die Anwesenheit von Luftblasen verdünnt sind, und bewirken dabei eine Eingriffnahme zwischen Lauffläche und Eis. Vermutlich wird aus diesem Grund ein wirksames Bremsverhalten des Reifens auf Eis erzielt.

Erfindungsgemäß können der Gummimischung selbstverständlich übliche Additive zugesetzt werden, z. B. Vulkanisiermittel, Vulkanisationsbeschleuniger, Vulkanisationsverzögerer, organische Peroxide, Verstärkungsmaterialien, Füllstoffe, Antioxidantien, Klebrigmacher und dergleichen.

Die erfindungsgemäße Gummimischung kann dadurch hergestellt werden, daß man die genannten Komponenten in einer üblichen Verarbeitungsvorrichtung, z. B. Walzen, Banbury-Mischern oder Knetern, knetet.

Die erfindungsgemäße Gummimischung wird vorzugsweise für Reifen angewandt, die bei einem Boden-Kontaktdruck von 3 bis 15 kg/cm² betrieben werden, z. B. für Reifen von Lastwagen, Bussen, Leichtlastwagen und Lieferwagen. Insbesondere im Falle von Reifen mit einem Boden-Kontaktdruck von 6 bis 15 kg/cm² zeichnet sich eine erfindungsgemäße Reifenlauffläche durch effektive Griffigkeit auf vereisten Oberflächen mit erhöhter Friktion aus.

Die erfindungsgemäße Gummimischung besitzt ausgezeichnete Niedertemperatur-Eigenschaften und eigenet sich vor allem zum Einsatz auf vereisten und schneebedeckten Straßen.

Die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele erläutern die Erfindung. Alle Teile beziehen sich auf das Gewicht, sofern nicht anderes angegeben ist.

Beispiele und Vergleichsbeispiele

Gummimischungen werden aus jeweils 100 Teilen der in Tabelle 1 genannten Kautschuke, den angegebenen Mengen an Ruß- N220, Siliciumdioxid und Naphthenöl, 3 Teilen Zinkoxid, 3 Teilen Stearinsäure, 1 Teil Antioxidans (Santoflex 13), 1 Teil Paraffinwachs, 1,0 Teil Vulkanisationsbeschleuniger (CBS) und 2 Teilen Schwefel hergestellt, indem man die Komponenten 4 Minuten in einem Banbury-Mischer gründlich knetete.

Allwetter-Gürtelreifen des Formats 650R 16 10 PR wurden unter Verwendung dieser Gummimischungen hergestellt und auf ihre Härte und ihre Eignung für Eis und Schnee getestet. Die Härte wird bei -5°C nach der Norm ASTM D2228 bestimmt. Die Eigenschaften auf Eis und Schnee werden durch Fahrzeugtests auf vereisten Straßen und Schnee bei -8°C bestimmt. Hierbei wird ein Motorfahrzeug mit einer Fahrgeschwindigkeit von 40 km/h abrupt abgebremst und man mißt die Rutschstrecke bis zum Stillstand des Fahrzeugs. Das Verhalten wird als reziproker Wert der gemessenen Strecke und umgerechnet in einen Index, bezogen auf den entsprechenden Wert der Reifenmischung Nr. 3, die mit 100 angenommen wird, angegeben. Je höher der Wert ist, desto besser ist das Verhalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 genannt. Die Mischungen Nr. 4 bis 7 bis 10 sind erfindungsgemäß, die übrigen sind Vergleichsmischungen.

Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen Mischungen Nr. 4 bis 7 ausgezeichnetes Verhalten auf Eis und Schnee zeigen. Dagegen besitzen die Mischungen Nr. 1 bis 3, welche der Gleichung (1) nicht genügen, schlechtes Verhalten auf Schnee. Die Mischungen Nr. 8 und 9, deren Füllstoff eine Teilchengröße oder Menge außerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs hat, zeigt schlechtes Verhalten auf Eis. Das verwendete Aluminiumoxid und Quarz haben eine Knoop-Härte von 2000 bzw. 1000 kg/mm².

Tabelle 1

Tabelle 1 (Fortsetzung)

Claims

1. Gummimischung für Reifen-Laufflächen, enthaltend einen Dienkautschuk und Siliciumdioxid und/oder Ruß, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an Extrakt (E) der nachstehenden Gleichung (1) genügt und daß ein Hartfüllstoff mit einer mittleren Teilchengröße von 0,01 bis 5 mm und einer Knoop-Härte von mindestens 100 kg/mm² in einer Menge von 3 bis 80 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente der Mischung, die einer Extraktion mit Aceton/Chloroform nach der Vulkanisation der Mischung unterzogen wird, verwendet wird: E < 0,4 (A-38) (1)wobei E die Menge in Gewichtsteilen an Aceton/Chloroform-Extrakt pro 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente der vulkanisierten Mischung ist, die der Extraktion unterzogen wird, und A die Summe der Menge in Gewichtsteilen an Ruß und der Hälfte der Menge in Gewichtsteilen an Siliciumdioxid pro 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente ist, bestimmt für die der Extraktion unterzogene vulkanisierte Mischung.

2. Gummimischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Siliciumdioxid und/oder Ruß in einer Menge von 30 bis 80 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente enthält.

3. Verwendung der Gummimischung nach Anspruch 1 oder 2 zur Herstellung von Reifen mit einem Boden- Kontaktdruck von 3 bis 15 kg/cm².