DE60103216T2

DE60103216T2 - Additiv für Gummizusammenstellung, Additivzusammensetzung für Gummizusammenstellung, Gummizusammenstellung und Reifen

Info

Publication number: DE60103216T2
Application number: DE60103216T
Authority: DE
Inventors: Daisuke Kodaira-City Nohara; Jingo Kodaira-City Shirasaka; Isao Wakayama City Nishi; Masaaki Wakayama City Tsuchihashi; Tetsuo Wakayama City Takano
Original assignee: Kao Corp; Bridgestone Corp
Current assignee: Kao Corp; Bridgestone Corp
Priority date: 2000-08-08
Filing date: 2001-08-06
Publication date: 2005-05-04
Anticipated expiration: 2021-08-07
Also published as: DE60103216D1; ES2220675T3; EP1179561A1; US6806303B2; US20020042462A1; EP1179561B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Additiv für eine Gummizusammensetzung und eine Additivzusammensetzung für eine Gummizusammensetzung, die die Verarbeitbarkeit und die Produktivität bei der Herstellung von Gummierzeugnissen verbessern können, ohne die Eigenschaften des unausgehärteten Gummis und des ausgehärteten Gummis nachteilig zu beeinflussen, sowie auf eine Gummizusammensetzung und einen Luftreifen, bei dem diese verwendet wird.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Bei der Herstellung von Gummierzeugnissen, wie Reifen, Riemen, Schläuchen und dergleichen wird im allgemeinen eine Knetung einer Gummizusammensetzung ausgeführt, um Mischbestandteile und Füllstoff in dem Ausgangsgummi gleichmäßig zu verteilen. Außerdem ist es erforderlich, weiterhin eine mehrmalige Gummimahlung auszuführen, um die Gummizusammensetzung zu plastizieren und so die Konfektionierung bei einem darauf folgenden Gummiverarbeitungsschritt zu erleichtern. Eine solche Wiederholung des Plastiziervorgangs ist im Hinblick auf die Produktivität des Gummierzeugnisses jedoch ungünstig. Obwohl es wirksam ist, die Anzahl der Gummimahlungen zu verringern, um die Produktivität des Gummierzeugnisses zu verbessern, ist andererseits die unausgehärtete Gummizusammensetzung nicht genügend plastiziert, wenn nur die Anzahl der Gummimahlungen verringert wird, was letzten Endes nicht zu der Verbesserung der Produktivität beiträgt.
Es ist möglich, die Verarbeitbarkeit einer unausgehärteten Gummizusammensetzung durch Zugabe eines Weichmachers, eines Verarbeitungshilfsmittels oder dergleichen zu verbessern. Dann kann die Konfektionierbarkeit verbessert werden, während die Anzahl der Gummimahlungen verringert wird. In dem Fall der Verwendung eines herkömmlichen Weichmachers, eines Verarbeitungshilfsmittels und dergleichen wird jedoch eine Verschlechterung der Eigenschaften der unausgehärteten Gummizusammensetzung oder der ausgehärteten Gummizusammensetzung hervorgerufen, und es ist gegenwärtig schwierig, die Anzahl der Gummimahlungen zu verringern. Bei dem Verarbeitungsschritt zur Herstellung eines Gummierzeugnisses, das Naturkautschuk umfaßt, ist insbesondere ein Polymergel vorhanden, das durch gegenseitige Verwicklung von Naturkautschuk-Molekülketten, oder durch gegenseitige Reaktion von Funktionsgruppen in der Isoprenkette von Naturkautschuk, oder durch Reaktion einer solchen Funktionsgruppe mit einem Nicht-Gummi-Bestandteil in dem Naturkautschuk gebildet wird, so daß die Anzahl der Gummimahlungen zunimmt, und eine Verschlechterung der Konfektionierbarkeit damit verbunden ist. Auch wenn die Anzahl der Gummimahlungen erhöht wird, um eine unausgehärtete Gummizusammensetzung zu plastizieren, wird eine Verringerung des Molekulargewichts bei dem Naturkautschuk hervorgerufen, was die Eigenschaften der ausgehärteten Gummizusammensetzung nachteilig beeinflußt.
Daher wird gefordert, die Konfektionierbarkeit zu verbessern, ohne die Eigenschaften der unausgehärteten Gummizusammensetzung oder der ausgehärteten Gummizusammensetzung bei der Herstellung des Gummierzeugnisses, das insbesondere seit alten Zeiten Naturkautschuk enthält, zu verschlechtern.
Um diese Probleme zu lösen, wurden kürzlich einige Lösungsversuche vorgeschlagen. Zum Beispiel wird in JP-A-11-209406 angegeben, daß die Menge des Polymergels in dem Naturkautschuk durch Zugabe eines Derivats einer aromatischen Polykarbonsäure zu dem Naturkautschuk verringert wird. Bei dieser Methode wurde jedoch bestätigt, daß bei dem ausgehärteten Gummi leicht Ausblühung hervorgerufen wird.
Außerdem wird in JP-A-6-57040 und JP-A-4-20579 angegeben, daß die Verarbeitbarkeit durch Zugabe eines spezifischen Esters verbessert wird. Bei diesen Methoden wird jedoch ein eigentümlicher Geruch bei der Verarbeitung erzeugt, der im Hinblick auf die Arbeitsumgebung zu einem Problem wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der Erfindung ist daher, die obenerwähnten Probleme der herkömmlichen Techniken zu lösen, und ein Additiv für eine Gummizusammensetzung und eine Additivzusammensetzung für eine Gummizusammensetzung, die beide die Verarbeitbarkeit verbessern können, ohne die Eigenschaften der Gummizusammensetzung zu verschlechtern, zu verwirklichen. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, das Problem bezüglich der Arbeitsumgebung zu lösen, und insbesondere die Menge des Polymergels in einer Gummizusammensetzung, die Naturkautschuk umfaßt, zu verringern, ohne das Molekulargewicht des Naturkautschuks zu verringern, um dadurch die Verarbeitbarkeit und die Produktivität zu verbessern, und die Oberflächenzustände von sowohl der unausgehärteten, als auch der ausgehärteten Gummizusammensetzung zu stabilisieren, sowie eine Gummizusammensetzung und einen Luftreifen, bei denen dieses Additiv und diese Additivzusammensetzung verwendet werden, zu verwirklichen.
Die Erfinder haben entdeckt, daß dann, wenn ein partieller Ester zwischen einer spezifizierten aliphatischen oder aromatischen mehrwertigen Karbonsäure und einem (Poly)oxyalkylenderivat als ein Additiv für eine Gummizusammensetzung verwendet wird, die Gleitung zwischen den Gummimolekülen erhöht wird, ohne die Eigenschaften einer ausgehärteten Gummizusammensetzung zu verschlechtern, und als Ergebnis wurde die Erfindung gemacht.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Additiv für eine Gummizusammensetzung verwirklicht, das im wesentlichen aus einem Ester besteht, der ausgewählt ist aus einem Ester aus (i) einer aliphatischen mehrwertigen Karbonsäure und (iii) einem (Poly)oxyalkylenderivat, der mindestens eine Carboxylgruppe in seinem Molekül hat, und einem Ester aus (ii) einer aromatischen mehrwertigen Karbonsäure und (iii) einem (Poly)oxyalkylenderivat, der mindestens eine an einen aromatischen Ring gebundene Carboxylgruppe in seinem Molekül hat.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Additivzusammensetzung für eine Gummizusammensetzung verwirklicht, aufweisend (a) einen verstärkenden Füllstoff und (b) einen Ester, der ausgewählt ist aus einem Ester aus (i) einer aliphatischen mehrwertigen Karbonsäure und (iii) einem (Poly)oxyalkylenderivat, der mindestens eine Carboxylgruppe in seinem Molekül hat, und einem Ester aus (ii) einer aromatischen mehrwertigen Karbonsäure und (iii) einem (Poly)oxyalkylenderivat, der mindestens eine an einen aromatischen Ring gebundene Carboxylgruppe in seinem Molekül hat, wobei das Mischverhältnis, nach Gewicht, der Komponente (a) zu der Komponente (b) 70/30 bis 30/70 ist.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Gummizusammensetzung verwirklicht, aufweisend einen Gummibestandteil und einen Ester, der ausgewählt ist aus einem Ester aus (i) einer aliphatischen mehrwertigen Karbonsäure und (iii) einem (Poly)oxyalkylenderivat, der mindestens eine Carboxylgruppe in seinem Molekül hat, und einem Ester aus (ii) einer aromatischen mehrwertigen Karbonsäure und (iii) einem (Poly)oxyalkylenderivat, der mindestens eine an einen aromatischen Ring gebundene Carboxylgruppe in seinem Molekül hat.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird eine Gummizusammensetzung verwirklicht, aufweisend (A) einen Gummibestandteil und (B) eine Additivzusammensetzung für eine Gummizusammensetzung, bestehend aus (a) einem verstärkenden Füllstoff und (b) einem Ester, der ausgewählt ist aus einem Ester aus (i) einer aliphatischen mehrwertigen Karbonsäure und (iii) einem (Poly)oxyalkylenderivat, der mindestens eine Carboxylgruppe in seinem Molekül hat, und einem Ester aus (ii) einer aromatischen mehrwertigen Karbonsäure und (iii) einem (Poly)oxyalkylenderivat, der mindestens eine an einen aromatischen Ring gebundene Carboxylgruppe in seinem Molekül hat.
Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung wird ein Luftreifen verwirklicht, gekennzeichnet durch Verwendung einer Gummizusammensetzung, die bei dem dritten oder vierten Aspekt der Erfindung definiert ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Das erfindungsgemäße Additiv für eine Gummizusammensetzung ist ein Ester aus einer aliphatischen mehrwertigen Karbonsäure und einem (Poly)oxyalkylenderivat, der mindestens eine Carboxylgruppe in seinem Molekül hat, oder ein Ester aus einer aromatischen mehrwertigen Karbonsäure und einem (Poly)oxyalkylenderivat, der mindestens eine an einen aromatischen Ring gebundene Carboxylgruppe in seinem Molekül hat.
Der erstere Ester wird vorzugsweise durch die folgende Formel (I) repräsentiert:
(wobei m eine Zahl nicht kleiner als 1 ist, die den mittleren Polymerisationsgrad angibt, und n und p eine ganze Zahl nicht kleiner als 1 ist, und X eine gesättigte oder ungesättigte aliphatische Kette ist, und R¹ eine Alkylengruppe ist, und R² eine Kohlenwasserstoffgruppe ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Alkylgruppe, einer Alkenylgruppe, einer Alkylarylgruppe und einer Acylgruppe besteht).
Bei der Formel (I) ist es günstig, wenn X eine aliphatische Kette ist, die eine ungesättigte Bindung hat, und n=1 und p=1 ist, und R¹ eine Alkylengruppe mit 2–4 Kohlenstoffatomen ist, und R² eine Alkylgruppe oder eine Alkenylgruppe mit 2–28 Kohlenstoffatomen ist. Noch besser ist es, wenn X eine aliphatische Kette ist, die eine ungesättigte Bindung und 2–8 Kohlenstoffatome hat, und m 1–10 ist, und R¹ eine Ethylengruppe oder eine Propylengruppe ist, und R² eine Alkylgruppe oder eine Alkenylgruppe mit 8-18 Kohlenstoffatomen ist.
Der letztere Ester wird vorzugsweise durch die folgende Formel (II) repräsentiert:
(wobei q eine Zahl nicht kleiner als 1 ist, die den mittleren Polymerisationsgrad angibt, und r und s eine ganze Zahl nicht kleiner als 1 ist, und t0 oder eine ganze Zahl nicht kleiner als 1 ist, und r+s+t 6–8 ist, und Y ein aromatischer Ring ist, und R³ eine Alkylengruppe ist, R⁴ eine Kohlenwasserstoffgruppe ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Alkylgruppe, einer Alkenylgruppe, einer Alkylarylgruppe und einer Acylgruppe besteht, und R⁵ ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe oder eine Alkenylgruppe ist).
Bei der Formel (In ist es günstig, wenn r+s 2 oder 3 ist, und R³ eine Alkylengruppe mit 2–4 Kohlenstoffatomen ist, und R⁴ eine Alkylgruppe oder eine Alkenylgruppe mit 2–28 Kohlenstoffatomen ist. Noch besser ist es, wenn Y ein Benzolring ist, und r=1 und s=1 ist, und R³ eine Ethylengruppe ist, und R⁴ eine Alkylgruppe oder eine Alkenylgruppe mit 2–28 Kohlenstoffatomen ist. Am besten ist es, wenn q 1–10 ist, r=1 ist, s=1 ist, R³ eine Ethylengruppe ist, und R⁴ eine Alkylgruppe oder eine Alkylengruppe mit 8-18 Kohlenstoffatomen ist.
Das erfindungsgemäße Additiv für eine Gummizusammensetzung wird erhalten, wenn (i) eine aliphatische mehrwertige Karbonsäure, mit anderen Worten, eine zweiwertige oder höherwertige aliphatische Karbonsäure oder das Anhydrid davon, oder (ii) eine aromatische mehrwertige Karbonsäure, mit anderen Worten, eine zweiwertige oder höherwertige aromatische Karbonsäure oder das Anhydrid davon, mit (iii) einem (Poly)oxyalkylenderivat zur Reaktion gebracht wird.
Als die mehrwertige aliphatische Karbonsäure oder das Anhydrid davon (i) können gesättigte aliphatische zweiwertige Karbonsäuren erwähnt werden, wie Succinsäure, Succinsäureanhydrid, Glutarsäure, Adipinsäure und Sebacinsäure; ungesättigte aliphatische zweiwertige Karbonsäuren, wie Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure, Itakonsäure, Itakonsäureanhydrid, Citraconsäure, Citraconsäureanhydrid, Alkenylsuccinsäure und Alkenylsuccinsäureanhydrid; eine aliphatische dreiwertige Karbonsäure, wie aliphatische maleinisierte Säure. Als die Komponente (i) ist zweiwertige Karbonsäure, die eine ungesättigte Bindung hat, oder ein Anhydrid davon günstig, und ein Maleinsäureanhydrid ist am günstigsten. Diese mehrwertigen aliphatischen Karbonsäuren und ihre Anhydride können allein oder als Gemisch von zwei oder mehr davon verwendet werden.
Als die mehrwertigen aromatischen Karbonsäuren (ii) können zweiwertige aromatische Karbonsäuren und ihre Anhydride erwähnt werden, wie Phthalsäure, wasserfreie Phthalsäure und Naphthalen-dikarbonsäure; dreiwertige aromatische Karbonsäuren und ihre Anhydride, wie Trimellithsäure und wasserfreie Trimellithsäure; vierwertige aromatische Karbonsäuren und ihre Anhydride, wie Pyromellithsäure und wasserfreie Pyromellithsäure. Als die Komponente (ii) sind zweiwertige oder dreiwertige aromatische Säuren und ihre Anhydride günstig im Hinblick auf die Kosten, und wasserfreie Phthalsäure ist besonders günstig. Diese mehrwertigen aromatischen Karbonsäuren und ihre Anhydride können allein oder als Gemisch von zwei oder mehr davon verwendet werden.
Als das (Poly)oxyalkylenderivat (iii) können erwähnt werden: Verbindungen, die eine (Poly)oxyalkylengruppe mit einem mittleren Polymerisationsgrad von nicht weniger als 1 haben, und eine oder mehr Hydroxylgruppen haben, vorzugsweise Verbindungen, die eine (Poly)oxyalkylengruppe mit einer oder zwei Hydroxylgruppen haben, speziell Verbindungen, die eine (Poly)oxyalkylengruppe und eine Hydroxylgruppe haben. Als die Komponente (iii) können erwähnt werden: Derivate vom Ether-Typ, wie (Poly)oxyalkylen-alkylether; Derivate vom Ester-Typ, wie Monoester aus (Poly)oxyalkylen und einer aliphatischen Säure; Derivate vom Ether-Ester-Typ, wie Ester aus (Poly)oxyalkylenglycerin und einer aliphatischen Säure; stickstoff-enthaltende Derivate, wie Amid aus (Poly)oxyalkylen und einer aliphatischen Säure und (Poly)oxyalkylen-alkylamin. Unter ihnen sind die Derivate vom Ether-Typ und Ester-Typ günstig, und die Derivate vom Ether-Typ sind besonders günstig.
Als das (Poly)oxyalkylenderivat vom Ether-Typ können aliphatische Polyoxyalkylenether erwähnt werden, wie Polyoxyethylen-laurylether, Polyoxyethylen-decylether, Polyoxyethylen-octylether, Polyoxyethylen-2-ethylhexylether, Polyoxyethylen-polyoxypropylen-laurylether, Polyoxypropylensterarylether und Polyoxyethylen-oleylether; aromatische Polyoxyethylenether, wie Polyoxyethylenbenzylether, Polyoxyethylen-alkylphenylether, und benzylierter Polyoxyalkylen-phenylether. Unter ihnen ist der aliphatische Polyoxyalkylenether günstig.
Weiterhin wird Polyoxyethylen-alkylether oder Polyoxyethylen-alkenylether bevorzugt. In diesem Fall ist es günstig, wenn der mittlere Polymerisationsgrad des Polyoxyethylens 1–10 ist, und die Anzahl der Kohlenstoffatome der Alkyl- oder Alkenylgruppe 8–18 ist. Wenn Polyoxyethylen als POE(n) abgekürzt wird, wobei n der mittlere Polymerisationsgrad ist, werden konkret erwähnt: POE(3)-octylether, POE(4)-2-ethylhexylether, POE(3)-decylether, POE(5)-decylether, POE(3)-laurylether, POE(8)-laurylether, POE(1)-stearylether.
Außerdem können die obigen (Poly)oxyalkylenderivate allein oder als Gemisch von zwei oder mehr davon verwendet werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Ester aus der Komponente (i) und der Komponente (iii) kann die Komponente (i) als ein Ausgangsmaterial in einer Menge von nicht mehr als 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise nicht mehr als 5 Gewichtsprozent, enthalten sein, oder die Komponente (iii) als ein Ausgangsmaterial kann in einer Menge von nicht mehr als 40 Gewichtsprozent, vorzugsweise nicht mehr als 20 Gewichtsprozent, enthalten sein. Als ein solcher Ester können erwähnt werden: Mono(POE(3)-laurylether)-maleinsäureester, Mono(POE(3)-2-ethylhexyl-ester)-maleinsäureester und so weiter.
Die erfindungsgemäße Additivzusammensetzung für eine Gummizusammensetzung weist auf (a) einen verstärkenden Füllstoff und (b) einen Ester, der ausgewählt ist aus einem Ester aus (i) einer aliphatischen mehrwertigen Karbonsäure und (iii) einem (Poly)oxyalkylenderivat, der mindestens eine Carbonylgruppe in seinem Molekül hat, und einem Ester aus (ii) einer aromatischen mehrwertigen Karbonsäure und (iii) einem (Poly)oxyalkylenderivat, der mindestens eine an einen aromatischen Ring gebundene Carboxylgruppe in seinem Molekül hat, wobei das Mischverhältnis, nach Gewicht, der Komponente (a) zu der Komponente (b) im Hinblick auf die Konfektionierbarkeit vorzugsweise 70/30 bis 30/70 ist. Wenn das Mischverhältnis kleiner als 30/70 ist, kann die Handhabung schwierig werden, während dann, wenn das Mischverhältnis 70/30 übersteigt, keine zufriedenstellende Verbesserung der Konfektionierbarkeit erhalten werden kann. Was diesen Punkt betrifft, soll das Mischverhältnis nach Gewicht besser in dem Bereich von 60/40 bis 40/60 liegen.
Der verstärkende Füllstoff als die Komponente (a) unterliegt keiner besonderen Beschränkung, aber es ist günstig, wenn er aus Ruß, anorganischen Füllstoffen, wie Silika, Aluminiumhydroxid, Talk und Lehm besteht. Unter ihnen werden Ruß, Silika und Aluminiumhydroxid bevorzugt. Als Ruß werden insbesondere HAF, ISAF und SAF bevorzugt, während Silika vorzugsweise eine N₂SA (spezifische Stickstoff-Adsorptionsoberfläche) von 50–250 m²/g und eine DBP (Dibutylphthalat-Absorption) von 150-300 ml/100 g hat.
Außerdem kann die erfindungsgemäße Additivzusammensetzung für eine Gummizusammensetzung mindestens eine aus (Poly)oxyalkylenderivaten, Alkoholen und aliphatischen Estern ausgewählte Verbindung als eine Komponente (c) enthalten. In diesem Fall ist die Mischmenge der Komponente (c) vorzugsweise nicht größer als 10 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile der Gesamtmenge aus den Komponenten (a) und (b). Wenn die Mischmenge 10 Gewichtsteile übersteigt, wird bei Zugabe einer großen Menge der Komponente (c) keine wesentliche Verbesserung erhalten. Diese Verbindungen können allein oder als Gemisch von zwei oder mehr davon als die Komponente (c) verwendet werden.
Es ist günstig, wenn die Komponente (c) einen Schmelzpunkt von nicht mehr als 20°C, und einen Siedepunkt von nicht weniger als 150°C hat. Wenn der Schmelzpuunkt 20°C übersteigt, ist es schwierig, den pulverförmigen Staub bei der Herstellung der Additivzusammensetzung oder einer Gummizusammensetzung, bei der diese verwendet wird, unter Kontrolle zu halten, während dann, wenn der Siedepunkt niedriger als 150°C ist, eine genügende Sicherheit bei der Gummiverarbeitung nicht sichergestellt werden kann.
Das (Poly)oxyalkylenderivat als die Komponente (c) umfaßt Derivate von dem Ether-Typ, dem Ester-Typ, dem Ether-Ester-Typ und dem stickstoff-enthaltenden Typ, wie die obige Komponente (iii). Unter ihnen ist das Polyoxyalkylenderivat vom Ether-Typ oder Ester-Typ günstig. Insbesondere werden Polyoxyethylenderivate bevorzugt. Wenn das Polyoxyethylen als POE(n) abgekürzt wird und n der mittlere Polymerisationsgrad ist, werden konkret erwähnt: POE(3)-laurylether, POE(5)-decylether, POE(4)-oleylether, POE(10)-monolaurat, POE(10)-monooleat, Ethylenglykoldioleat und POE(9)-dicaprylat.
Der Alkohol als die Komponente (c) unterliegt keiner besonderen Beschränkung, aber er ist vorzugsweise ein aliphatischer Alkohol mit 8–20 Kohlenstoffatomen. Zum Beispiel werden erwähnt: Octylalkohol, 2-Ethylhexylalkohol, Decylalkohol, Laurylalkohol, Oleylalkohol, Stearylalkohol, Ethylenglykol und Caprylalkohol. Außerdem werden Ester dieser Alkohole, wie der aliphatische Ester, vorzugsweise als die Komponente (c) verwendet.
Die erfindungsgemäße Additivzusammensetzung wird erhalten, wenn die obigen Komponenten einfach in einem Mischer gemischt werden. Als Mischer können erwähnt werden: ein Henschel-Mischer, ein Nauta-Mischer (Handelsbezeichnung, hergestellt von der Hosokawa Micron Co., Ltd.), und ein Trommelmischer. Bei dem Mischen können die Rotationsgeschwindigkeit, die Rührtemperatur und die Rührzeit innerhalb optimaler Bereiche entsprechend der Art des verwendeten Mischers und des zu mischenden Bestandteils ausgewählt werden.
Die erste erfindungsgemäße Gummizusammensetzung wird erhalten, wenn ein Gummibestandteil gemischt wird mit dem obenerwähnten Additiv für eine Gummizusammensetzung, d.h., dem Ester aus (i) einer aliphatischen mehrwertigen Karbonsäure und iii) einem (Poly)oxyalkylenderivat, der mindestens eine Carboxylgruppe in seinem Molekül hat, oder dem Ester aus (ii) einer aromatischen mehrwertigen Karbonsäure und (iii) einem (Poly)oxyalkylenderivat, der mindestens eine an einen aromatischen Ring gebundene Carboxygruppe in seinem Molekül hat. Wenn notwendig, kann ein verstärkender Füllstoff, der den oben beschriebenen Füllstoffen ähnlich ist, zugemischt werden. Als der verstärkende Füllstoff sind Ruß, Silika und Aluminiumhydroxid günstig.
In diesem Fall ist es günstig, wenn die Mischmenge des verstärkenden Füllstoffs 10–85 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des Gummibestandteils beträgt. Außerdem ist es günstig, wenn die Mischmenge des Esters 0,1–10 Gewichtsteile, vorzugsweise 0,5–5 Gewichtsteile, pro 100 Gewichtsteile des Gummibestandteils beträgt. Wenn die Menge der Esters nicht kleiner als 0,1 Gewichtsteile ist, ist die Verarbeitbarkeit verbessert, während dann, wenn die Menge nicht größer als 10 Gewichtsteile ist, die Gummieigenschaften erhalten bleiben und die Kosten günstig werden.
Die zweite erfindungsgemäße Gummizusammensetzung wird erhalten, wenn (A) ein Gummibestandteil gemischt wird mit (B) der obenerwähnten Additivzusammensetzung für eine Gummizusammensetzung, d.h. der Additivzusammensetzung, die aus (a) dem verstärkenden Füllstoff und (b) dem Ester aus einer aliphatischen mehrwertigen Karbonsäure und einem (Poly)alkylenderivat besteht, der mindestens eine Carboxylgruppe in seinem Molekül hat, oder dem Ester aus einer aromatischen mehrwertigen Karbonsäure und einem (Poly)oxyalkylenderivat, der mindestens eine an einen aromatischen Ring gebundene Carboxylgruppe in seinem Molekül hat. Wenn notwendig, kann mindestens ein (Poly)oxyalkylenderivat, ein Alkohol oder ein Ester mit einer aliphatischen Säure davon zugemischt werden.
Bei der Komponente (B), die bei der obigen zweiten Gummizusammensetzung verwendet wird, beträgt das Mischverhältnis, nach Gewicht, der Komponente (a) zu der Komponente (b) 70/30–30/70, vorzugsweise 60/40–40/60. Außerdem beträgt die Mischmenge der Komponente (B) bei der zweiten Gummizusammensetzung 0,1–10 Gewichtsteile, vorzugsweise 0,5–5 Gewichtsteile, pro 100 Gewichtsteile des Gummibestandteils.
In jedem Fall wird die Gummizusammensetzung erhalten, zum Beispiel durch Kneten der obigen zu mischenden Komponenten.
Wenn der Gummibestandteil Naturkautschuk umfaßt, können die erfindungsgemäßen Gummizusammensetzungen die Polymergelmenge des Naturkautschuks verringern, ohne das Molekulargewicht des Naturkautschuks zu verringern, und die Gleitung zwischen den Gummimolekülen erhöhen, um die Konfektionierbarkeit zu verbessern und die Verschlechterung der Eigenschaften bei der unausgehärteten und ausgehärteten Gummizusammensetzung unter Kontrolle zu halten. Wenn andererseits der Gummibestandteil keinen Naturkautschuk umfaßt, ist die Gleitung zwischen den Gummimolekülen erhöht, wodurch die Konfektionierbarkeit verbessert wird, und auch die Verringerung des Molekulargewichts der Gummikomponente wird nicht hervorgerufen, und daher wird die Verschlechterung der Eigenschaften bei der unausgehärteten und ausgehärteten Gummizusammensetzung nicht hervorgerufen. In jedem Fall kann gemäß der Erfindung die ausgezeichnete Gummiverarbeitbarkeit erhalten werden, ohne die Eigenschaften der unausgehärteten oder ausgehärteten Gummizusammensetzung nachteilig zu beeinflussen.
Der bei den erfindungsgemäßen Gummizusammensetzungen verwendete Gummibestandteil unterliegt keiner besonderen Beschränkung, aber es ist günstig, wenn er Naturkautschuk allein oder ein Gemisch von Naturkautschuk und Synthesegummi(s) ist. Als der Synthesegummi können erwähnt werden: Styrol-Butadien-Gummi (SBR), Butadiengummi (BR), Isoprengummi (IR), Butylgummi (IIR), halogenierter Butylgummi (X-IIR), Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymergummi (EPDM) und ein Gemisch davon.
Als der bei der Gummizusammensetzung verwendete, verstärkende Füllstoff können verwendet werden: HAF-, ISAF- und SAF-Ruß, anorganische Füllstoffe, wie Silika, Aluminiumhydroxid, Lehm und Talk, wie oben erwähnt. Sie können allein oder als Gemisch von zwei oder mehr davon verwendet werden. Wenn der Gummizusammensetzung ein anorganischer Füllstoff zugemischt wird, wird außerdem der dispersions-verbessernde Effekt durch den anorganischen Füllstoff erhalten, und ein solcher Effekt wird beachtlich, wenn der Silikagehalt zunimmt.
Außerdem können der erfindungsgemäßen Gummizusammensetzung die anderen Additive, die gewöhnlich bei der Gummiverarbeitung verwendet werden, wie Schwefel, Vulkanisationsbeschleuniger, Weichmacheröl, Antioxydationsmittel und so weiter in geeigneter Weise zugemischt werden, wenn dies notwendig ist.
Die erfindungsgemäße Gummizusammensetzung wird erhalten, wenn die obenerwähnten Komponenten in einer Knetmaschine, wie einem Walzenmischer und einem Innenmischer, geknetet werden, und einem vorgegebenen Konfektionierprozeß unterworfen werden, der nicht nur bei der Aufbringung eines Reifenelements, wie der Lauffläche, der Unterlauffläche, der Karkasse, der Seitenwand oder des Wulstbereichs, sondern auch bei der Aufbringung bei den anderen industriellen Erzeugnisse, wie ein Gummivibrationsisolator, ein Riemen und ein Schlauch angewandt werden kann. Vorzugsweise wird die obige Gummizusammensetzung als ein Gummi für eine Reifenlauffläche verwendet.
Um den erfindungsgemäßen Luftreifen herzustellen, wird die obige Gummizusammensetzung auf die übliche Weise verwendet. Das heißt, die erfindungsgemäße Zusammensetzung, die wenn notwendig verschiedene Chemikalien enthält, wird zu verschiedenen Elementen für den Reifen in einem unausgehärteten Stadium extrudiert, und auf einer Reifenkonfektioniermaschine auf die übliche Weise zu einem grünen Reifen geformt. Dieser grüne Reifen wird in einer Vulkanisiermaschine unter Druck erhitzt, um einen vorgegebenen Reifen zu bilden. Bei dem so erhaltenen Reifen sind die Gummieigenschaften nicht verschlechtert, und auch die Produktivität ist ausgezeichnet, weil die Verarbeitbarkeit der Gummizusammensetzung gut ist. Außerdem kann der erfindungsgemäße Reifen verwendet werden, wenn ein Gas, wie Luft, Stickstoff oder dergleichen in das Innere des Reifens eingefüllt wird.
Die folgenden Beispiele werden zur Veranschaulichung der Erfindung wiedergegeben.
Bei den Beispielen werden verschiedene Messungen nach den folgenden Methoden ausgeführt.
MOONEY-VISKOSITÄT (ML₁₊₄)
Zur Beurteilung der Verarbeitbarkeit einer Gummizusammensetzung wird eine unausgehärtete, mit einem Vulkanisiersystem gemischte und geknetete Gummiprobe während 1 Minute auf 130°C vorerhitzt, und der Rotor wird 4 Minuten lang rotieren gelassen, um die Mooney-Viskosität mittels eines von Shimadzu Seisakusho hergestellten Mooney-Viskometers SMV201 zu messen. Der gemessene Wert wird durch einen Index wiedergegeben, auf der Basis eines Indexwertes 100 für das Vergleichsbeispiel 1, 2 oder 3. Je größer der Indexwert ist, desto besser ist die Verarbeitbarkeit.
MOONEY-ANVULKANISATIONSDAUER
Zur Beurteilung der Verarbeitungsstabilität einer Gummizusammensetzung wird eine unausgehärtete, mit einem Vulkanisationssystem gemischte und geknetete Gummiprobe während 1 Minute bei 130°C vorerhitzt, wobei der gleiche Apparat wie bei der Messung der Mooney-Viskosität verwendet wird, und dann wird die Zeit, die für einen Anstieg der Mooney-Viskosität um 5 Einheiten ab einem minimalen Wert Vm zu Beginn der Vorerhitzung erforderlich ist, gemäß JIS K6300–1994 gemessen. Der gemessene Wert wird durch einen Index wiedergegeben, auf der Basis eines Indexwerts 100 für das Vergleichsbeispiel 3. Je kleiner der Indexwert ist, desto besser ist die Verarbeitungsstabilität.
VULKANISIEREIGENSCHAFT (T90)
Zur Beurteilung einer ausreichenden Vulkanisiereigenschaft einer Gummizusammensetzung wird der 90%-Wert der Vulkanisierzeit (T90) bei 150°C gemäß dem Vibrations-Vulkanisationstest von JIS K6300–1994 gemessen. Der gemessene Wert wird durch einen Index wiedergegeben, auf der Basis eines Indexwertes 100 für das Vergleichsbeispiel 3. Je kleiner der Indexwert ist, desto kürzer ist die Vulkanisierzeit, und desto besser ist die Vulkanisationsproduktivität.
GERUCH
Der beim Wiegen und beim Kneten wahrgenommene Geruch wird von 10 Arbeitern gemäß dem folgenden Standard beurteilt.

O: alle 10 Arbeiter nehmen keinen Geruch wahr
Δ: 1–9 Arbeiter nehmen einen gewissen Geruch wahr
X: alle 10 Arbeiter nehmen einen Geruch wahr

ZUGFESTIGKEIT BEI BRUCH, DEHNUNG BEI BRUCH
Die Zugfestigkeit bei Bruch und die Dehnung bei Bruch werden unter Verwendung einer Probe vom Typ Hantel Nr. 3 gemäß der Testmethode von JIS K6251–1993 gemessen. Die gemessenen Werte werden durch einen Index wiedergegeben, auf der Basis eines Indexwertes 100 für die Vergleichsbeispiele 1, 2, 3 oder 11. Je größer der Indexwert ist, desto größer ist die Zugfestigkeit bei Bruch und die Dehnung bei Bruch.
RÜCKPRALLELASTIZITÄT
Ein vorgegebenes Gewicht wird von einer vorgegebenen Höhe auf eine Oberfläche einer ausgehärteten Probe frei fallengelassen, um die Springhöhe des Gewichtes (Prozentsatz der ursprünglichen Höhe) gemäß einer Testmethode von JIS K6301–1995 zu messen. Der gemessene Wert wird durch einen Index wiedergegeben, auf der Basis eines Indexwertes 100 für das Vergleichsbeispiel 1, 2, 3 oder 11. Je größer der Indexwert ist, desto größer ist die Rückprallelastizität.
ABNUTZUNGSFESTIGKEIT
Die Abnutzung wird mittels eines Lambourn-Abriebtesters gemäß JIS K6264–1993 gemessen. Der gemessene Wert wird durch einen Index wiedergegeben, auf der Basis eines Indexwertes 100 für das Vergleichsbeispiel 1, 2, 3 oder 11. Je größer der Indexwert ist, desto besser ist die Abnutzungsfestigkeit.
ANWESENHEIT ODER ABWESENHEIT VON AUSBLÜHUNG
Nachdem eine ausgehärtete Gummiprobe nach der Vulkanisation in einer Atmosphäre von 5°C während 12 Wochen liegengelassen wurde, wird der toluol-lösliche Stoff auf der Oberfläche der Probe mittels eines Gaschromatographen und eines Massenspektrometers analysiert, um die Anwesenheit oder Abwesenheit einer Substanz zu messen, die von einer Additivzusammensetzung für eine Gummizusammensetzung abgeschieden wurde oder von einer solchen Additivzusammensetzung stammt. Außerdem sind die Meßbedingungen bei dem Gaschromatographen: Die Injektionstemperatur ist 280°C, und die Säule wird während 1 Minute auf 70°C gehalten und mit einer Erhitzungsrate von 25°C/min bis auf 300°C erhitzt, und während 10 Minuten auf 300°C gehalten, und Helium wird als Trägergas verwendet, und die Strömungsrate des Trägergases ist 1 ml/min, während die Meßbedingung bei dem Massenspektrometer ist: Der Scanningbereich ist M/Z:25–500. Als Ergebnis wird die Anwesenheit oder Abwesenheit von Ausblühung wie folgt beurteilt.

O: die Abscheidung der Substanz wird nicht bestätigt
x: die Abscheidung der Substanz wird bestätigt

BEISPIELE 1–7, VERGLEICHSBEISPIEL 1
In einem Banbury-Mischer werden 100 Gewichtsteile Naturkautschuk (RSSNr.3), ein Ester einer in der Tabelle 2 wiedergegebenen Art als Komponente (b) in einer in der Tabelle 1 wiedergegebenen Menge pro 100 Gewichtsteile des Gummibestandteils, 55 Gewichtsteile HAF-Ruß, 2 Gewichtsteile Stearinsäure, 1 Gewichtsteil des Antioxydationsmittels 6PPD (N-phenyl-N'-/1,3-dimethylbutyl)-p-phenylen-diamin), und 1 Gewichtsteil eines Wachses bei einer Ausgangstemperatur von 70°C und einer Rotationsgeschwindigkeit von 70 UPM während 4 Minuten geknetet. Nachdem das sich ergebende Gemisch in Luft bei Raumtemperatur genügend abgekühlt wurde, wird es mit 3 Gewichtsteilen Zinkweiß, 1 Gewichtsteil des Vulkanisationsbeschleunigers DM (Dibenzothiazyl-disulfid), 1 Gewichtsteil des Vulkanisationsbeschleunigers CBS (N'-Dicyclohexyl-2-benzothiazyl-sulfenamid) und 2 Gewichtsteilen Schwefel bei einer Ausgangstemperatur von 70°C und einer Rotationsgeschwindigkeit von 70 UPM in einem Banbury-Mischer während 1 Minute weiterhin geknetet. Außerdem wird bei dem Vergleichsbeispiel 1 kein Ester als Komponente (b) verwendet.
Die Mooney-Viskosität wird bei den sich ergebenden unausgehärteten Gummizusammensetzungen gemessen. Außerdem wird eine solche unausgehärtete Gummizusammensetzung bei 150°C während 30 Minuten ausgehärtet, und dann werden bei dem sich ergebenden, ausgehärteten Gummi die Zugfestigkeit bei Bruch, die Dehnung bei Bruch, die Rückprallelastizität und die Abnutzungsfestigkeit gemessen, wobei die in der Tabelle 1 wiedergegebenen Ergebnisse erhalten werden. Das Vergleichsbeispiel 1 ist die Kontrolle für alle Eigenschaften bei allen Beispielen 1 bis 7.
TABELLE 1
Als Ester der Komponente (b) werden die Verbindungen A, B und C, die die folgende Formel (III) haben verwendet:
wobei m, R¹ und R² in der Tabelle 2 wiedergegeben sind.
TABELLE 2
BEISPIEL 8–14, VERGLEICHSBEISPIEL 2
Eine Additivzusammensetzung (B) für eine Gummizusammensetzung wird vorher hergestellt, wozu eine Komponente (b), deren Art und Menge in der Tabelle 3 wiedergegebenen sind, mit Silika (Nipsil VN3, Handelsbezeichnung, hergestellt von der Nippon Silica Kogyo Co., Ltd.) bei einem Mischverhältnis der Komponente (b):Silika=6:4 gemischt wird.
In einem Banbury-Mischer werden 100 Gewichtsteile Styrol-Butadien-Copolymer-Gummi (137,5 Gewichtsteile SBR1712, Handelsbezeichnung, hergestellt von der JSR Corporation, ein ölgestreckter Gummi, der 37,5 PHR aromatisches Öl enthält), die oben hergestellte Additivzusammensetzung, 30 Gewichtsteile ISAF-Ruß, insgesamt 30 Gewichtsteile Silika (die gleiche Silika, die bei der Herstellung der Additivzusammensetzung verwendet wird), 1 Gewichtsteil Sterarinsäure, 1 Gewichtsteil des Antioxydationsmittels 6PPD (N-phenyl-N'(1,3-dimethylbutyl)-p-phenylen-diamin), 1 Gewichtsteil eines Wachses und 3 Gewichtsteile eines Silanhaftvermittlers (Si69, Handelsbezeichnung, hergestellt von der Degussa AG) bei einer Ausgangstemperatur von 70°C und einer Rotationsgeschwindigkeit von 70 UPM während 4 Minuten geknetet.
Nachdem das sich ergebende Gemisch in Luft bei Raumtemperatur genügend abgekühlt wurde, wird es mit 3 Gewichtsteilen Zinkweiß, 1 Gewichtsteil des Vulkanisationsbeschleunigers DM (Dibenzothiazyl-disulfid), 1 Gewichtsteil des Vulkanisationsbeschleunigers, D (Diphenyl-guanidin), 1 Gewichtsteil des Vulkanisationsbeschleunigers CBS (N-Cyclohexyl-2-benzothiazyl-sulfenamid) und 2 Gewichtsteilen Schwefel bei einer Ausgangstemperatur von 70°C und einer Rotationsgeschwindigkeit von 70 UPM in einem Banbury-Mischer während 1 Minute weiterhin geknetet. Außerdem wird bei dem Vergleichsbeispiel 2 kein Ester als Komponente (b) verwendet.
Die Mooney-Viskosität wird bei der sich ergebenden unausgehärteten Gummizusammensetzung gemessen. Außerdem wird eine solche unausgehärtete Gummizusammensetzung bei 150°C während 30 Minuten ausgehärtet, und dann werden bei dem sich ergebenden, ausgehärteten Gummi die Zugfestigkeit bei Bruch, die Dehnung bei Bruch, die Rückprallelastizität und die Abnutzungsfestigkeit gemessen, wobei die in der Tabelle 1 wiedergegebenen Ergebnisse erhalten werden. Das Vergleichsbeispiel 2 ist die Kontrolle für alle Eigenschaften bei allen Beispielen 8 bis 14.
TABELLE 3
Wie aus den Ergebnissen der Tabellen 1 und 3 ersichtlich ist, ergeben alle erfindungsgemäßen Gummizusammensetzungen eine ausgezeichnete Verarbeitung des unausgehärteten Gummis, und die guten Eigenschaften des ausgehärteten Gummis bleiben erhalten, ohne daß sie wesentlich verschlechtert werden.
Bei den folgenden Beispielen und dem Vergleichsbeispiel wird eine Verbindung, die durch die folgende Formel (IV):
repräsentiert wird (wobei q, r, s, M und R⁴ in der Tabelle 4 wiedergegeben sind) als ein Additiv für eine Gummizusammensetzung verwendet.
TABELLE 4
BEISPIELE 15–27, VERGLEICHSBEISPIELE 3–9
Es wird eine unausgehärtete Gummizusammensetzung hergestellt, wozu 100 Gewichtsteile des in der Tabelle 5 wiedergegebenen Gummibestandteils mit der in der Tabelle 5 wiedergegebenen Art und Menge des obigen Additivs für eine Gummizusammensetzung, 50 Gewichtsteilen ISAF-Ruß, 2 Gewichtsteilen Stearinsäure, 3 Gewichtsteilen Zinkweiß, 1 Gewichtsteil des Antioxydationsmittels 6PPD, 1,5 Gewichtsteilen Schwefel und 1 Gewichtsteil des Vulkanisationsbeschleunigers CBS gemischt werden. Die sich ergebende, unausgehärtete Gummizusammensetzung wird 3 Mal geknetet. Außerdem werden bei dem Vergleichsbeispiel 3 4 Knetungen ausgeführt.
Bei der so erhaltenen, unausgehärteten Gummizusammensetzung werden die Verarbeitbarkeit (Mooney-Viskosität), die Verarbeitungsstabilität (Mooney-Anvulkanisationsdauer), die Vulkanisiereigenschaft (T90) und der Geruch beurteilt, wobei die in der Tabelle 5 wiedergegebenen Ergebnisse erhalten werden. Das Vergleichsbeispiel 3 ist die Kontrolle für alle Eigenschaften bei allen Beispielen und Vergleichsbeispielen.
TABELLE 5
Die Gummizusammensetzung des Vergleichsbeispiels 4 hat eine schlechte Verarbeitbarkeit, verglichen mit der Gummizusammensetzung des Vergleichsbeispiels 3, die mehr Knetschritte hat. Wenn dagegen die Beispiele 15–27 mit dem Vergleichsbeispiel 3 verglichen werden, ist die Verarbeitbarkeit verbessert, selbst wenn die Anzahl der Knetschritte verringert ist, und die Eigenschaften der unausgehärteten Gummizusammensetzung bleiben erhalten.
Wie aus den Bespielen 25 und 26 ersichtlich ist, ist die Erfindung nicht nur bei Naturkautschuk allein, sondern auch bei dem Gemisch aus Naturkautschuk und Synthesegummi wirksam.
Bei den Vergleichsbeispielen 6–8 ist die Art des Additivs für eine Gummizusammensetzung ein Alkylester, aber nicht (Poly)oxyalkylenester, wie bei der Erfindung definiert, so daß die Arbeitsumgebung infolge des Geruchs verschlechtert ist, obwohl die Verschlechterung der Eigenschaften des unausgehärteten Gummis nicht hervorgerufen wird, wie bei den Vergleichsbeispielen 7 und 8 gezeigt wird, oder die Ausblühung des ausgehärteten Gummis groß wird, wie bei den folgenden Vergleichsbeispielen 12 und 13 gezeigt wird. Weiterhin haben die Vergleichsbeispiele 5 und 9, bei denen alle Carboxylgruppen in Ester und/oder Metallsalz umgewandelt sind, nicht den Effekt auf die Eigenschaften, wie die Verarbeitbarkeit und dergleichen, woraus klar wird, daß die Carboxylgruppe wesentlich ist.
PRODUKTIONSBEISPIELE 1–11 (ADDITIVZUSAMMENSETZUNG FÜR EINE GUMMIZUSAMMENSETZUNG)
Es wird eine Additivzusammensetzung für eine Gummizusammensetzung hergestellt, wozu Silika, Ruß als Komponente (a) mit einem Ester aus einer aromatischen mehrwertigen Karbonsäure und einem (Poly)oxyalkylenderivat als Komponente (b), und einem (Poly)oxyalkylenderivat oder einem Ester aus einem mehrwertigen Alkohol und einer aliphatischen Säure mit einem Schmelzpunkt von nicht mehr als 20°C und einem Siedepunkt von nicht weniger als 150°C als Komponente (c) gemäß einem in der Tabelle 6 wiedergegebenen Mischrezept in einem Henschel-Mischer unter Rühren gemischt werden. Die Eigenschaft der sich ergebenden Additivzusammensetzung ist ebenfalls in der Tabelle 6 wiedergegeben.
TABELLE 6
Die Additivzusammensetzungen der erfindungsgemäßen Produktionsbeispiele 1–10 sind fest und leicht zu handhaben. Insbesondere bei den Additivzusammensetzungen der Produktionsbeispiele 3–8, 10 wird, da die Komponente (c) hinzugefügt wird, das Pulver kaum verstreut, weil diese Zusammensetzungen in das granulierte Pulver umgewandelt werden, das vorteilhafter bei der Handhabung ist. Dagegen ist die Additivzusammensetzung des Produktionsbeispiels 11 lehm-ähnlich und schwierig bei der Handhabung.
BEISPIELE 28–41
100 Gewichtsteile des in der Tabelle 7 wiedergegebenen Gummibestandteils werden mit den Additivzusammensetzungen der Produktionsbeispiele 1–10, deren Art und Menge in der Tabelle 7 wiedergegeben sind (die Mischmenge ist als Menge der Komponente (b) bei der Zusammensetzung wiedergegeben), 50 Gewichtsteilen ISAE-Ruß, 2 Gewichtsteilen Stearinsäure, 3 Gewichtsteilen Zinkweiß und 1 Gewichtsteil des Antioxydationsmittels 6PPD geknetet, und dann werden 1,5 Gewichtsteile Schwefel und 1 Gewichtsteil des Vulkanisationsbeschleunigers CBS als ein Vulkanisieradditiv zugegeben, und dann wird das Kneten mit der in der Tabelle 7 wiedergegebenen Anzahl von Knetungen ausgeführt, um eine Gummizusammensetzung zu erhalten.
Bei den so erhaltenen Gummizusammensetzungen werden die Mooney-Viskosität (Verarbeitbarkeit), die Mooney-Anvulkanisationsdauer, die Vulkanisationseigenschaft und der Geruch beurteilt, wobei die in der Tabelle 7 wiedergegebenen Ergebnisse erhalten werden.
BEISPIEL 42
Das gleiche Verfahren wie bei dem Beispiel 31 wird wiederholt, außer daß 25 Gewichtsteile Ruß und 25 Gewichtsteile Silika anstatt 50 Gewichtsteile Ruß wie bei dem Beispiel 31 verwendet werden, und die gleichen Beurteilungen wie bei dem Beispiel 31 werden vorgenommen, wobei die in der Tabelle 7 wiedergegebenen Ergebnisse erhalten werden.
TABELLE 7
Wie aus den Ergebnissen in der Tabelle 7 ersichtlich ist, kann gesagt werden, daß selbst bei den Beispielen 28–41, bei denen die vorher hergestellte Additivzusammensetzung für Gummi (B), die die Komponente (b) enthält, verwendet wird, die gleichen Ergebnisse wie bei den Beispielen 15–27 erhalten werden. Außerdem ist gemäß der Erfindung der verstärkende Füllstoff nicht auf Ruß beschränkt, wie aus dem Beispiel 42 ersichtlich ist.
BEISPIELE 43–48, VERGLEICHSBEISPIELE 10–13
Die in der Tabelle 8 wiedergegebenen, unausgehärteten Gummizusammensetzungen sind aus den in den Tabellen 5 und 7 wiedergegebenen Gummizusammensetzungen ausgewählt, und bei 145°C während 33 Minuten ausgehärtet, um die ausgehärteten Gummiproben zu erhalten. Bei den so erhaltenen, ausgehärteten Gummiproben werden die Zugfestigkeit bei Bruch, die Dehnung bei Bruch, die Rückprallelastizität, die Abnutzungsfestigkeit und die Ausblühung gemessen, wobei die in der Tabelle 8 wiedergegebenen Ergebnisse erhalten werden. Das Vergleichsbeispiel 11 wird als Kontrolle verwendet.
TABELLE 8
Wie aus den Bespielen 43–48 ersichtlich ist, werden selbst dann, wenn die Anzahl der Knetungen verringert wird, die Eigenschaften des ausgehärteten Gummis nicht nachteilig beeinflußt, und das Ausblühungsproblem wird nicht hervorgerufen. Die Ausblühung wird jedoch bei den Vergleichsbeispielen 12 und 13, bei denen kein Ester, wie bei der Erfindung definiert, verwendet wird, auf der Gummioberfläche hervorgerufen.
Wie oben erwähnt wurde, werden, wenn der erfindungsgemäße spezifizierte Ester mit der Gummikomponente gemischt wird, selbst dann, wenn die Anzahl der Knetungen verringert wird, die Gummieigenschaften über eine Zeitdauer von allen Knetschritten bis zu der Herstellung des Gummierzeugnisses nicht wesentlich verschlechtert.
Wenn das erfindungsgemäße Additiv für eine Gummizusammensetzung und die erfindungsgemäße Additivzusammensetzung für eine Gummizusammensetzung verwendet werden, wird die Verarbeitbarkeit einer unausgehärteten Gummizusammensetzung verbessert, ohne daß die Eigenschaften der ausgehärteten Gummizusammensetzung verschlechtert werden. In dem Fall einer Gummizusammensetzung, die Naturkautschuk enthält, werden die Produktivität und die Verarbeitbarkeit verbessert, ohne daß das Molekulargewicht des Gummis verringert wird, und auch die Oberflächenzustände der unausgehärteten und ausgehärteten Gummis sind stabil und rufen keine Probleme hervor. Die Erfindung kann insbesondere bei Luftreifen angewendet werden.

Claims

Additiv für eine Gummizusammensetzung, das im wesentlichen aus einem Ester besteht, der ausgewählt ist aus einem Ester aus (i) einer aliphatischen mehrwertigen Karbonsäure und (iii) einem (Poly)oxyalkylenderivat, der mindestens eine Carboxylgruppe in seinem Molekül hat, und einem Ester aus (ii) einer aromatischen mehrwertigen Karbonsäure und (iii) einem (Poly)oxyalkylenderivat, der mindestens eine an einen aromatischen Ring gebundene Carboxylgruppe in seinem Molekül hat.
Additiv für eine Gummizusammensetzung, gemäß Anspruch 1, wobei der Ester aus der Komponente (i) und der Komponente (iii) durch die folgende Formel (I) repräsentiert wird:
(wobei m eine Zahl nicht kleiner als 1 ist, die den mittleren Polymerisationsgrad angibt, und n und p eine ganze Zahl nicht kleiner als 1 ist, und X eine gesättigte oder ungesättigte aliphatische Kette ist, und R¹ eine Alkylengruppe ist, und R² eine Kohlenwasserstoffgruppe ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Alkylgruppe, einer Alkenylgruppe, einer Alkylarylgruppe und einer Acylgruppe besteht).
Additiv für eine Gummizusammensetzung, gemäß Anspruch 2, wobei in der Formel (I) X eine aliphatische Kette ist, die eine ungesättigte Bindung hat, n=1 ist, p=1 ist, R¹ eine Alkylengruppe mit 2–4 Kohlenstoffatomen ist, und R² eine Alkylgruppe oder eine Alkenylgruppe mit 2–28 Kohlenstoffatomen ist.
Additiv für eine Gummizusammensetzung, gemäß Anspruch 3, wobei X eine aliphatische Kette ist, die eine ungesättigte Bindung und 2–8 Kohlenstoffatome hat, und m 1–10 ist, und R' eine Ethylengruppe oder eine Propylengruppe ist, und R² eine Alkylgruppe oder eine Alkenylgruppe mit 8-18 Kohlenstoffatomen ist.
Additiv für eine Gummizusammensetzung, gemäß Anspruch 1, wobei der Ester aus der Komponente (ii) und der Komponente (iii) durch die folgende Formel (II) repräsentiert wird:
(wobei q eine Zahl nicht kleiner als 1 ist, die den mittleren Polymerisationsgrad angibt, und r und s eine ganze Zahl nicht kleiner als 1 ist, und t 0 oder eine ganze Zahl nicht kleiner als 1 ist, und r+s+t 6–8 ist, und Y ein aromatischer Ring ist, und R³ eine Alkylengruppe ist, R⁴ eine Kohlenwasserstoffgruppe ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Alkylgruppe, einer Alkenylgruppe, einer Alkylarylgruppe und einer Acylgruppe besteht, und R⁵ ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe oder eine Alkenylgruppe ist).
Additiv für eine Gummizusammensetzung, gemäß Anspruch 5, wobei in der Formel (II) r+s 2 oder 3 ist, und R³ eine Alkylengruppe mit 2–4 Kohlenstoffatomen ist, und R⁴ eine Alkylgruppe oder eine Alkenylgruppe mit 2–28 Kohlenstoffatomen ist.
Additiv für eine Gummizusammensetzung, gemäß Anspruch 6, wobei Y ein Benzolring ist, und r=1 ist und s=1 ist, und R³ eine Ethylengruppe ist, und R⁴ eine Alkylgruppe oder eine Alkenylgruppe mit 2-28 Kohlenstoffatomen ist.
Additiv für eine Gummizusammensetzung, gemäß Anspruch 7, wobei q 1–10 ist, r=1 ist, s=1 ist, R³ eine Ethylengruppe ist, und R⁴ eine Alkylgruppe oder eine Alkenylgruppe mit 8–18 Kohlenstoffatomen ist.
Additiv für eine Gummizusammensetzung, gemäß Anspruch 1, wobei die Komponente (i) eine mehrwertige aliphatische Karbonsäure oder ein Anhydrid davon ist.
Additiv für eine Gummizusammensetzung, gemäß Anspruch 1, wobei die Komponente (ii) eine mehrwertige aliphatische Karbonsäure oder ein Anhydrid davon ist.
Additiv für eine Gummizusammensetzung, gemäß Anspruch 1, wobei die Komponente (iii) eine Komponente ist, die eine (Poly)oxyalkylengruppe mit einem mittleren Polymerisationsgrad von nicht weniger als 1 hat, und eine oder mehr Hydroxylgruppen hat.
Additivzusammensetzung für eine Gummizusammensetzung, aufweisend (a) einen verstärkenden Füllstoff und (b) einen Ester, der ausgewählt ist aus einem Ester aus (i) einer aliphatischen mehrwertigen Karbonsäure und (iii) einem (Poly)oxyalkylenderivat, der mindestens eine Carboxylgruppe in seinem Molekül hat, und einem Ester aus (ii) einer aromatischen mehrwertigen Karbonsäure und (iii) einem (Poly)oxyalkylenderivat, der mindestens eine an einen aromatischen Ring gebundene Carboxylgruppe in seinem Molekül hat, wobei das Mischverhältnis, nach Gewicht, der Komponente (a) zu der Komponente (b) 70/30 bis 30/70 ist.
Additivzusammensetzung für eine Gummizusammensetzung, gemäß Anspruch 12, wobei die Zusammensetzung weiterhin mindestens eine Verbindung (c) enthält, die aus einem (Poly)oxyalkylenderivat, einem Alkohol und seinem aliphatischen Säureester ausgewählt ist, und die Menge der Komponente (c) nicht größer als 10 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile der gesamten Menge der Komponenten (a) und (b) ist.
Gummizusammensetzung, aufweisend einen Gummibestandteil und einen Ester, der ausgewählt ist aus einem Ester aus (i) einer aliphatischen mehrwertigen Karbonsäure und (iii) einem (Poly)oxyalkylenderivat, der mindestens eine Carboxylgruppe in seinem Molekül hat, und einem Ester aus (ii) einer aromatischen mehrwertigen Karbonsäure und (iii) einem (Poly)oxyalkylenderivat, der mindestens eine an einen aromatischen Ring gebundene Carboxylgruppe in seinem Molekül hat.
Gummizusammensetzung gemäß Anspruch 14, wobei die Zusammensetzung weiterhin einen verstärkenden Füllstoff aufweist.
Gummizusammensetzung, aufweisend (A) einen Gummibestandteil und (B) eine Additivzusammensetzung für eine Gummizusammensetzung, bestehend aus (a) einem verstärkenden Füllstoff und (b) einem Ester, der ausgewählt ist aus einem Ester aus einer aliphatischen mehrwertigen Karbonsäure und einem (Poly)oxyalkylenderivat, der mindestens eine Carboxylgruppe in seinem Molekül hat, und einem Ester aus einer aromatischen mehrwertigen Karbonsäure und einem (Poly)oxyalkylenderivat, der mindestens eine an einen aromatischen Ring gebundene Carboxylgruppe in seinem Molekül hat.
Gummizusammensetzung gemäß Anspruch 16, wobei die Additivzusammensetzung (B) weiterhin mindestens eine Verbindung (c) enthält, die aus einem (Poly)oxyalkylenderivat, einem Alkohol und seinem aliphatischen Säureester ausgewählt ist.
Luftreifen, gekennzeichnet durch Verwendung einer Gummizusammensetzung wie in irgendeinem der Ansprüche 14 bis 17 beansprucht.