-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kautschukmischung mit
hoher Härte
und einen Reifen, der diese verwendet. Insbesondere bezieht sich
die vorliegende Erfindung auf eine Kautschukmischung mit hoher Härte, die
sich als Kautschukmischung für
einen Reifen eignet, und auf einen Reifen, der diese verwendet.
-
Da
Notlaufreifen, die einen Verstärkungsgummi
mit hoher Härte
für eine
Seitenwand verwenden, in praktische Verwendung gekommen sind, haben
es diese Reifen ermöglicht,
selbst im Fall des Platzens, wobei der Luftdruck auf Null abfällt, eine
gewisse Strecke zu fahren. Dadurch ist es unnötig geworden, dass ein Fahrzeug
ständig
einen Ersatzreifen mit sich tragen muss, was bedeutet, dass eine
Reduktion des Gesamtgewichts eines Fahrzeugs erreicht wird. Was
das Fahren mit Notlaufreifen betrifft, sind Geschwindigkeit und
Entfernung jedoch immer noch begrenzt und es besteht Bedarf an einer
weiteren Verbesserung der Notlaufhaltbarkeit.
-
Als
ein wirksames Mittel zur Verbesserung der Notlaufhaltbarkeit gibt
es ein Verfahren zur Vergrößerung der
Dicke eines Verstärkungsgummis.
Jedoch wird der Reifen gemäß diesem
Verfahren schwer, wohingegen der ursprüngliche Zweck der Verwendung
eines Notlaufreifens eine Gewichtsreduktion ist.
-
Andere
nützliche
Verfahren zur Verbesserung der Notlaufhaltbarkeit umfassen das Verhindern
einer Wärmeentwicklung
durch Verringern der Verwindung eines Verstärkungsgummis selbst, die durch
ein Verbiegen, das während
eines Fahrens mit Notlaufreifen auftritt, verursacht wird. Zum Beispiel
gibt es ein Verfahren zur Erhöhung
der Menge eines Verstärkungsfüllmaterials
wie Ruß.
Jedoch belastet das Füllmaterial
sehr den Schritt des Knetens und zusätzlich wird die Wärmeentwicklungskennzahl
erhöht.
Somit kann gemäß diesem Verfahren
keine Verbesserung der Notlaufhaltbarkeit erwartet werden.
-
Ein
weiteres mögliches
Verfahren zur Vermeidung einer Wärmeentwicklung
eines Gummis in Ansprechen auf eine Verwindung durch eine äußere Kraft
besteht darin, die Menge von Schwefel oder einem Vulkanisationsbeschleuniger
zu erhöhen.
-
Wenn
eine große
Menge von pulverförmigem
Schwefel mit niedrigem Molekulargewicht zugesetzt, wird, blüht der Schwefel
vor der Vulkanisation auf der Kautschukoberfläche aus und verursacht eine
verringerte Adhäsion
während
des Reifenformungsschrittes. Daher ist es allgemein bekannt, Schwefel
mit hohem Molekulargewicht, unlöslicher
Schwefel genannt, zu verwenden. Dieser unlösliche Schwefel kann vor der
Vulkanisation als Schwefel mit hohem Molekulargewicht in einem Gummi
bleiben, während
er in einer heißen
Vulkanisationsatmosphäre
zu Schwefel mit niedrigem Molekulargewicht zerfällt und auf dieselbe Weise
wie herkömmlicher
Schwefel mit niedrigem Molekulargewicht vulkanisiert werden kann.
Jedoch selbst wenn unlöslicher
Schwefel verwendet wird, zerfällt
dieser infolge von Wärmeentwicklung
und dergleichen während
des Extrusionsschritts zu Schwefel mit niedrigem Molekulargewicht
und blüht
auf der Kautschukoberfläche
aus, wenn er in einer großen
Menge verwendet wird. Aus diesen Gründen ist es aus der Sicht der
Verarbeitbarkeit wünschenswert,
dass bei einer Verwendung von unlöslichem Schwefel die Menge
desselben so weit wie möglich verringert
wird.
-
Andererseits
gibt es ein als effektive Vulkanisation bezeichnetes Verfahren,
bei dem eine geringe Menge von Schwefel mit einer großen Menge
eines Vulkanisationsbeschleunigers gemischt wird, um wie oben erwähnt eine
niedrige Wärmeentwicklungskennzahl
zu erzielen. Jedoch weisen üblicherweise
verwendete Sulfenamidbeschleuniger wie TBBS (N-tert-Butyl-2-benzothiazylsulfenamid)
und CBS (N-Cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamid) eine geringe Löslichkeit
in Kautschuk auf. Daher blüht
der Sulfenamidbeschleuniger, wenn er in einer großen Menge
verwendet wird, vor der Vulkanisation auf der Kautschukoberfläche aus
und verursacht eine Verringerung der Adhäsion während des Reifenformungsschrittes
wie in dem oben erwähnten
Fall von Schwefel.
-
Indessen
wird eine Mischung mit einer hohen Härte auch für den Wulstkernreiter eines
Luftreifens benötigt,
um eine Steifigkeit eines Reifens im Hinblick auf die Lenkbarkeit
zu erzielen. Herkömmlicherweise
wird eine hohe Härte
eines Wulstkernreiters erzielt, indem der Mischung ein hitzehärtbarer
Kunststoff zugesetzt wird. Jedoch besteht, wenn solch ein hitzehärtbarer
Kunststoff verwendet wird, das Problem, dass der Rollwiderstand
eines Reifens infolge einer Erhöhung
der Wärmeentwicklungskennzahl
erhöht
wird.
-
Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Notlaufhaltbarkeit
zu verbessern und eine Abscheidung von Schwefel und eines Vulkanisationsbeschleunigers
auf der Kautschukoberfläche
vor der Vulkanisation zu verhindern, indem Schwefel und Vulkanisationsbeschleuniger
in entsprechenden Mengen einem Verstärkungsgummi zugesetzt werden.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, die Steifigkeit
eines Reifens zu verbessern und zugleich den Rollwiderstand zu verringern,
indem Schwefel und Vulkanisationsbeschleuniger in entsprechenden
Mengen einem Verstärkungsgummi
zugesetzt werden.
-
Das
heißt,
die vorliegende Erfindung betrifft eine Kautschukmischung mit hoher
Härte,
umfassend 2 bis 8 Gewichtsteile Schwefel und zumindest 5 Gewichtsteile
von zwei oder mehr Vulkanisationsbeschleunigern bezogen auf 100
Gewichtsteile einer Kautschukkomponente, wobei zumindest einer der
Beschleuniger ein Sulfenamidbeschleuniger ist. Die vorliegende Erfindung
betrifft auch einen Notlaufreifen, der die Kautschukmischung für einen
Verstärkungsgummi
verwendet, und einen Luftreifen, der die Kautschukmischung für einen Wulstkernreiter
verwendet.
-
1 ist
eine schematische Querschnittsansicht eines Abschnitts nahe dem
Wulstteil zur Erklärung des
Wulstkernreiters.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden Schwefel und Vulkanisationsbeschleuniger in entsprechenden
Mengen einem Verstärkungsgummi
zugesetzt, wodurch eine Abscheidung von Schwefel und eines Vulkanisationsbeschleunigers
auf der Kautschukoberfläche
verhindert wird, um eine Kautschukmischung mit hoher Härte und
niedrigen Wärmeentwicklungskennzahlen
bereitzustellen.
-
Beispiele
für die
in der vorliegenden Erfindung verwendete Kautschukmischung sind
Naturkautschuk (NR) und synthetischer Dien-Kautschuk wie z. B. Butadien-Kautschuk
(BR), Styrol-Butadien-Copolymer-Kautschuk
(SBR), Isopren-Kautschuk (IR), Acrylnitril-Butadien-Copolymer-Kautschuk,
Chloropren-Kautschuk, Styrol-Isopren-Copolymer-Kautschuk, Styrol-Isopren-Butadien-Copolymer-Kautschuk
oder Isopren-Butadien-Copolymer-Kautschuk. Diese können alleine
oder in Kombinationen von zwei oder mehr verwendet werden. Unter
diesen ist Naturkautschuk aus der Sicht der niedrigen Wärmeentwicklungskennzahlen
zu bevorzugen.
-
Vom
Standpunkt des Verhinderns, dass sich Schwefel auf der Kautschukoberfläche abscheidet,
ist es zu bevorzugen, unlöslichen
Schwefel in der Kautschukmischung der vorliegenden Erfindung zu
verwenden.
-
Vorzugsweise
wird Schwefel mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von
10.000 bis 500.000, insbesondere 100.000 bis 300.000 als unlöslicher
Schwefel verwendet. Wenn das durchschnittliche Molekulargewicht
niedriger als 10.000 ist, zerfällt
Schwefel bei geringen Temperaturen leicht und neigt dazu, auf der Kautschukoberfläche auszublühen. Wenn
es höher
als 500.000 ist, neigt sein Dispersionsvermögen in einem Kautschuk dazu
abzunehmen.
-
Die
Menge von Schwefel beträgt
2 bis 8 Gewichtsteile, vorzugsweise 4 bis 6 Gewichtsteile. Wenn
die Menge von Schwefel weniger als 2 Gewichtsteile beträgt, ist
es schwierig, eine hierin beabsichtigte ausreichend niedrige Wärmeentwicklungskennzahl
zu erzielen. Wenn die Menge mehr als 8 Gewichtsteile beträgt, ist
es schwierig, seine Oberflächenabscheidung
zu verhindern.
-
Als
Vulkanisationsbeschleuniger wird eine Vielfalt von Verbindungen
verwendet und Sulfenamidbeschleuniger werden am häufigsten
als verzögerte
Vulkanisationsbeschleuniger verwendet, da während der Herstellung kaum
ein Brennen verursacht wird und ihre Vulkanisationseigenschaften
exzellent sind. Was die Eigenschaften des Gummis nach der Vulkanisation
betrifft, weist die Kautschukmischung, welcher der Sulfenamidbeschleuniger
zugesetzt wird, niedrige Wärmeentwicklungskennzahlen
in Ansprechen auf eine Verwindung durch äußere Kraft auf. Daher besitzt
die Mischung eine große
Verbesserungswirkung auf die Haltbarkeit eines Notlaufreifens, was
das vordringlichste Ziel der vorliegenden Erfindung ist.
-
In
der vorliegenden Erfindung werden zwei oder mehr Vulkanisationsbeschleuniger
verwendet, wobei zumindest einer der Beschleuniger ein Sulfenamidbeschleuniger
ist.
-
Beispiele
für den
Sulfenamidbeschleuniger sind TBBS (N-tert-Butyl-2-benzothiazylsulfenamid),
CBS (N-Cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamid), DZ (N,N'-Dicyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamid)
und dergleichen.
-
Andere
Vulkanisationsbeschleuniger umfassen z. B. MBT (Mercaptobenzothiazol),
MBTS (Dibenzothiazyldisulfid), DPG (Diphenylguanidin) und dergleichen.
-
Die
Gesamtmenge der Vulkanisationsbeschleuniger beträgt, bezogen auf 100 Gewichtsteile
einer Kautschukkomponente, mindestens 5 Gewichtsteile, bevorzugt
5 bis 12 Gewichtsteile, bevorzugter 8 bis 10 Gewichtsteile. Wenn
die Menge der Vulkanisationsbeschleuniger weniger als 5 Gewichtsteile
beträgt,
wird die hierin angestrebte ausreichende Härte nicht erzielt. Wenn die
Menge mehr als 12 Gewichtsteile beträgt, ist es schwierig, ihre
Oberflächenabscheidung
zu verhindern.
-
Es
wird bevorzugt, dass die Menge jedes Vulkanisationsbeschleunigers
2 bis 5 Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile einer Kautschukkomponente
beträgt.
Wenn die Menge jedes Vulkanisationsbeschleunigers weniger als 2
Gewichtsteile beträgt,
ist es schwierig, die gewünschte/n
Härte und
niedrigen Wärmeentwicklungskennzahlen
zu erhalten. Wenn die Menge jedes Beschleunigers mehr als 5 Gewichtsteile
beträgt, kann
ein Fall eintreten, in dem die kritische Menge jedes Beschleunigers
in Bezug auf die Löslichkeit
in Kautschuk überschritten
wird.
-
Die
Menge des obigen Sulfenamid-Vulkanisationsbeschleunigers beträgt 60 bis
100 Gewichtsprozent, vorzugsweise 80 bis 100 Gewichtsprozent bezogen
auf die Gesamtmenge der Vulkanisationsbeschleuniger. Wenn die Menge
des Sulfenamid-Vulkanisationsbeschleunigers weniger als 60 Gew.-%
beträgt,
besteht die Neigung, dass es schwierig wird, niedrige Wärmeentwicklungskennzahlen
zu erzielen.
-
Es
ist möglich,
der Kautschukmischung der vorliegenden Erfindung Ruß als ein
Verstärkungsfüllmaterial
zuzusetzen. Es kann ein beliebiger Ruß ohne bestimmte Einschränkung verwendet
werden, solange er in einer Kautschukmischung für einen Reifen verwendet wird.
Beispiele dafür
sind Ruß mit
einer stickstoffadsorptionsspezifischen Fläche (N2SA)
von 30 bis 100 m2/g und einer Absorption
von Dibutyl-Phthalat-(DBP-)Öl
von 50 bis 150 ml/100 g. Wenn die N2SA weniger
als 30 m2/g beträgt, besteht eine Neigung, dass
die Verstärkungswirkung
schlecht ist und somit keine ausreichende Haltbarkeit erhalten werden
kann. Wenn die N2SA mehr als 100 m2/g beträgt,
neigen die Wärmeentwicklungskennzahlen
zu einer Erhöhung.
Wenn die Absorption von DBP-Öl
geringer als 50 ml/100 g ist, besteht die Neigung, dass es schwierig
ist, eine ausreichende Verstärkungswirkung
zu erzielen. Wenn die Absorption von DBP-Öl höher als 150 ml/100 g ist, wird
die Wärmeentwicklung
während
des Knetens groß und
unlöslicher
Schwefel zerfällt,
was in einer Tendenz resultiert, dass Schwefel wahrscheinlich auf
der Kautschukoberfläche
ausblüht.
-
Beispiele
für den
obigen Ruß sind
N220, N326, N330, N351, N339 und dergleichen. Diese können alleine
oder in Kombinationen von zwei oder mehr verwendet werden. Unter
diesen ist N330 aus der Sicht der Ausgewogenheit zwischen Wärmeentwicklung
und Härte
zu bevorzugen.
-
Zusätzlich zu
den obigen Komponenten ist es möglich,
der Kautschukmischung der vorliegenden Erfindung Füllmaterialien
wie Siliziumdioxid, Talk oder Ton und Verstärkungsstapelfasern mit Glas
und Polyamid; Weichmacher wie Weichmacheröl, umfassend Paraffinöl, aromatisches Öl und naphthenisches Öl; Klebrigmacher
wie Cumaron-Inden-Harz, ein Kolophoniumharz und ein Cyclopentadienharz;
Hilfsvulkanisationaktivatoren wie Stearinsäure und Zinkoxid; Vulkanisationsverzögerer; Oxidationsschutzmittel;
und dergleichen falls erforderlich in einem derartigen Ausmaß zuzusetzen,
dass das Ziel der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen erreicht
wird.
-
Was
die Kautschukmischung der vorliegenden Erfindung betrifft, so blühen Schwefel
und Vulkanisationsbeschleuniger nicht vor der Vulkanisation auf
der Kautschukoberfläche
aus, und somit ist die Adhäsion
des Kautschuks in dem Reifenformungsschritt exzellent.
-
Die
Kautschukmischung der vorliegenden Erfindung wird in dem Seitenwandteil
eines Notlaufreifens als ein Verstärkungsgummi angeordnet, um
den Reifen mit einer exzellenten Notlaufhaltbarkeit zu versehen.
-
Darüber hinaus
ist es möglich,
die Kautschukmischung der vorliegenden Erfindung für den Wulstkernreiter
eines Luftreifens, insbesondere eines Automobilreifens, zu verwenden.
Hierin ist 1 eine schematische Querschnittsansicht
eines Abschnitts nahe dem Wulstteil eines Reifens zur Erklärung des
Wulstkernreiters. Die Bezugsziffer 1 zeigt ein Wulstschutzband
an, die Bezugsziffer 2 eine Seitenwand, die Bezugsziffer 3 eine
Innenisolierung, die Bezugsziffer 4 einen Wulstkern, die
Bezugsziffer 5 einen Wulstkernreiter und die Bezugsziffer 6 eine
Lage. Ein Luftreifen, der die Kautschukmischung der vorliegenden
Erfindung ver wendet, ist exzellent in seinen niedrigen Wärmeentwicklungskennzahlen
und der Steifigkeit in Bezug auf die Lenkbarkeit.
-
Beispiel
-
Die
vorliegende Erfindung wird im Detail auf Basis des nachstehenden
Beispiels erklärt,
die vorliegende Erfindung ist aber nicht darauf beschränkt.
-
Die
in dem Beispiel und in den Vergleichsbeispielen verwendeten Chemikalien
sind nachstehend angeführt.
- NR: RSS #3
- BR: UBEPOL BR150B, erhältlich
von Ube Industries, Ltd.
- Ruß:
N330, erhältlich
von Showa Cabot Co. Ltd.
- Oxidationsschutzmittel: Santoflex 13 ((N-1,3-Dimethylbutyl)-N'-phenyl-p-phenylendiamin),
erhältlich
von FLEXSYS CO.
- Stearinsäure:
KIRI, erhältlich
von NOF Corporation
- Zinkweiß:
Oxide Zinc No. 2, erhältlich
von Mitsui Mining and Smelting Company, Limited
- Schwefel: Mu-cron OT, erhältlich
von Shikoku Chemicals Corporation Vulkanisationsbeschleuniger TBBS: Nocceler
NS (N-tert-Butyl-2-benzothiazolylsulfenamid),
erhältlich
von Ohuchi Shinko Kagaku Kogyo Co. Ltd.
- Vulkanisationsbeschleuniger CBS; Nocceler CZ (N-Cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamid),
erhältlich
von Ohuchi Shinko Kagaku Kogyo Co. Ltd.
-
Die
in dem Beispiel und Vergleichsbeispielen verwendeten Bewertungskriterien
lauten wie folgt:
-
(Eigenschaften von Rohkautschuk)
-
Dünne Platten
von geknetetem, aber rohem Kautschuk wurden zwei Tage bei Raumtemperatur
aufbewahrt. Das Oberflächenerscheinungsbild
wurde verglichen und optisch auf Basis der folgenden Kriterien bewertet.
- O: Es ist keine Abscheidung zu beobachten.
- Δ: Es
ist teilweise eine geringe Anzahl von Flecken zu beobachten.
- x: Es ist eine große
Anzahl von Flecken auf der gesamten Oberfläche zu beobachten.
- xx: Die Kautschukoberfläche
ist mit Abscheidungen bedeckt.
-
(Eigenschaften von vulkanisiertem
Kautschuk)
-
Die
JIS-A-Härte
der jeweiligen vulkanisierten Kautschuke wurde bei 175 °C gemessen.
-
(Notlaufhaltbarkeit)
-
Drei
aus jeder Kautschukmischung in dem Beispiel und den Vergleichsbeispielen
hergestellte Belagstreifenlagen wurden innerhalb der Seitenwand
angeordnet, um einen Notlaufreifen mit einer Größe von 215/45ZR17 zu bereiten.
-
Die
erhaltenen Reifen wurden auf einer Walze mit einer Geschwindigkeit
von 80 km/h gefahren, wobei der Luftdruck 0 kPa betrug. Es wurde
ein Vergleich zwischen der Anzahl der Meilen, die gefahren wurden,
bevor der Reifen gebrochen ist, vorgenommen. Die Ergebnisse sind
als Index auf Basis des Werts in dem Vergleichsbeispiel 1 (100)
angegeben. Je höher
der Wert, umso exzellenter die Notlaufhaltbarkeit.
-
(Niedrige Wärmeentwicklungskennzahl)
-
Tan δ wurde bei
60 °C unter
Verwendung eines VES-F-3, hergestellt von Iwamoto Corporation, bei
einer Frequenz von 10 MHz unter einer anfänglichen Verformung von 10
% und einer dynamischen Verformung von 2 % gemessen. Je größer Tan δ ist, umso
niedriger ist die Wärmeentwicklungskennzahl,
was bedeutet, dass eine vorteilhafte Eigenschaft für eine Kautschukmischung
erzielt wird.
-
Beispiel 1 und Vergleichsbeispiele
1 bis 7
-
Die
in Tabelle 1 gezeigte Mischung ohne Schwefel und die Vulkanisationsbeschleuniger
(TBBS und CBS) wurde unter Verwendung eines 1,7-L-Banbury-Mischer, hergestellt von Kobe
Steel, Ltd., bei etwa 150 °C
für vier
Minuten geknetet. Schwefel und die Vulkanisationsbeschleuniger wurden
der gekneteten Mischung zugesetzt, und die Mischung wurde bei etwa
80 °C für vier Minuten
mit einer Doppelschneckenwalze geknetet. Die Mischung wurde bei
170 °C für 12 Minuten
vulkanisiert, um einen vulkanisierten Kautschuk zu erhalten. Der
erhaltene Kautschuk wurde gemäß den obigen
Kriterien bewertet.
-
Die
Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
-
Wenn
mindestens 8 Gewichtsteile von unlöslichem Schwefel zugesetzt
wurden (Vergleichsbeispiele 2 und 3), wurde eine Oberflächenabscheidung
beobachtet, nachdem eine unvulkanisierte Mischung bei Raumtemperatur
belassen wurde.
-
Wenn
jeder der Vulkanisationsbeschleuniger allein in einer Menge von
mindestens 5 Gewichtsteilen (Vergleichsbeispiele 4 bis 7) zugesetzt
wurde, wurde eine Oberflächenabscheidung
beobachtet, obwohl die Abscheidung von CBS geringer als jene von
TBBS war.
-
Andererseits
war die Härte
der Kautschukmischung nach dem Vulkanisieren erhöht, und die Notlaufhaltbarkeit
neigte dazu zuzunehmen, wenn die Menge der Vulkanisationsbeschleuniger
erhöht
wurde (Vergleichsbeispiele 4 bis 7).
-
Wenn
TBBS bzw. CBS in Mengen von je 4 Gewichtsteilen, d. h. in einer
Gesamtmenge von 8 Gewichtsteilen (Beispiel 1), zugesetzt wurden,
wurde keine Oberflächenabscheidung
beobachtet. Des Weiteren zeigte die erhaltene Mischung eine Notlaufhaltbarkeit,
die so exzellent war wie jene der Mischungen, die durch Zusetzen
von 8 Gewichtsteilen von nur einem Vulkanisationsbeschleuniger erhalten
wurden (Vergleichsbeispiele 5 bis 7).
-
Kurz
gesagt, wenn zwei Vulkanisationsbeschleuniger verwendet werden,
können
diese in einer in Bezug auf Löslichkeit
kritischen Menge zugesetzt werden und es ist unwahrscheinlich, dass
es zu einer Oberflächenabscheidung
kommt. Des Weiteren sind die Eigenschaften nach der Vulkanisation
dieselben wie jene einer Kautschukmischung, der eine große Menge
von nur einem Vulkanisationsbeschleuniger zugesetzt wurde.
-
-
Durch
Verwenden der Kautschukmischung der vorliegenden Erfindung als ein
Verstärkungsgummi
eines Notlaufreifens kommt es zu keinen Ausblühungen von Schwefel und eines
Vulkanisationsbeschleunigers auf der Kautschukoberfläche vor
der Vulkanisation und es ist möglich,
einen Reifen mit einer exzellenten Notlaufhaltbarkeit zu versehen.
Darüber
hinaus wird der Rollwiderstand verringert und die Lenkbarkeit verbessert, indem
die Kautschukmischung der vorliegenden Erfindung für den Wulstkernreiter
eines Luftreifens verwendet wird.
