DE60127044T2

DE60127044T2 - Kautschukzusammensetzung für Reifen und Luftreifen

Info

Publication number: DE60127044T2
Application number: DE60127044T
Authority: DE
Inventors: Yoichi Kobe-shi Mizuno; Masato Kobe-shi Kawase; Takao Kobe-shi Wada; Kazuo Kobe-shi Hochi; Ritsuo Kobe-shi Nakayasu
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2000-07-26
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2021-07-26
Also published as: US20020037950A1; EP1176167A2; US6881770B2; DE60127044D1; EP1176167B1; EP1176167A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kautschukzusammensetzung für die Verwendung in Reifen, welche das Kurvenverhalten auf verschneiten und eisigen Straßen und die Bremsleistung in der Hin- und Her-Bewegungsrichtung bei verringerten Herstellungskosten verbessert, und bezieht sich auf einen Luftreifen unter Verwendung einer solchen Kautschukzusammensetzung.
Die Verwendung von Spikereifen ist aufgrund des Ziels des Vermeidens von durch Spikereifen verursachter Staubverunreinigung gesetzlich verboten. Als ein Ergebnis hiervon sind in kalten Klimazonen vor kurzem anstelle von Spikereifen spikefreie Reifen eingesetzt worden. Die technische Entwicklung in den letzten Jahren erreicht für spikelose Reifen Bremsleistungen, welche der Bremsleistung von Spikereifen nahe kommen. Einer der Faktoren, welcher die Bremsleistung von spikelosen Reifen beeinträchtigt, ist die Reibungskraft zwischen dem Laufflächengummi des Reifens und der Straßenoberfläche. Die Reibungskraft schließt adhäsive Reibung, Schürfreibung und Hysteresereibung ein.
Es ist versucht worden, die adhäsive Reibung einer Kautschukzusammensetzung für Reifen zu verbessern, um die Bremsleistung der Reifen zu verbessern. Beispielsweise ist die Kautschukzusammensetzung weicher gemacht worden, um den Kontaktbereich zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche zu erhöhen. Um die Kautschukzusammensetzung weicher zu machen, wird die Menge von zu dem Kautschuk zugefügten Füllstoff verringert, wird jede Kautschukkomponente eingesetzt, welche weniger anfällig dafür ist, bei niedrigen Temperaturen hart zu werden, wie beispielsweise Polybutadienkautschuk oder Polyisoprenkautschuk, oder wird ferner ein Enthärtungsmittel zugegeben. Allerdings verschlechtern sich die Reifen unter Einsatz einer solchen Reifenenthärtungsmittelzusammensetzung im Hinblick auf die Steuerungsstabilität und die Abrasionsbeständigkeit. Daher kann die Kautschukzusammensetzung nicht zu weich gemacht werden.
Alternativ dazu ist es vorgeschlagen worden, einen Teil des Rußes in einer Kautschukzusammensetzung durch Silika und ein Silankupplungsmittel zu ersetzen, um das Modul bei niedrigen Temperaturen zu verringern und so die adhäsive Reibungskraft zu erhöhen. Dieses Verfahren verbessert die Nassgrifffestigkeit, die Eisgrifffestigkeit und das Kurvenverhalten in der seitlichen Richtung. Allerdings ist die Bremsleistung in der Hin- und Her-Bewegungsrichtung unzureichend.
In den letzten Jahren bestand zwischen den Reifenherstellern ein harter Wettbewerb, um die Kosten zu reduzieren. Auch mit der Forderung hinsichtlich der Verringerung der Herstellungskosten von Reifen und von Kautschuk- bzw. von Gummizusammensetzungen für Reifen ist die Forderung für Recycling gewachsen.
Beispielsweise ist es bekannt, eine Reifenkautschukzusammensetzung für die Verwendung bei der Herstellung von Reifen mit einer organischen oder anorganischen Faser, welche in kurze Stücke geschnitten ist, zu vermischen, um die Kosten zu verringern. Das Einmischen der organischen oder anorganischen Fasern kann das Elastizitätsmodul und die Reißfestigkeit der Gummizusammensetzung verbessern und die Menge an in dem Reifenprodukt eingesetzten Kautschuk weiter verringern. Dementsprechend wird wirksam eine Ressourceneinsparung und eine Gewichtseinsparung erreicht. Allerdings wird das Fasermaterial, welches in der Gummizusammensetzung eingesetzt wird, von den Faserherstellern herkömm licherweise durch Schneiden einer Faser hergestellt, welche für den Zweck einer Kurzfaserverstärkung neu gesponnen worden ist. Folglich ist die hergestellte Kautschuk- bzw. Gummizusammensetzung teuer geworden.
Es ist ebenfalls bekannt, eine Reifenkautschukzusammensetzung mit einem anorganischen Verstärkungsmittel, wie beispielsweise Calciumcarbonat, Glimmer, Ton und dergleichen, zu vermischen. Diese anorganischen Verstärkungsmittel sind relativ billig, so dass die Kosten der Reifen verringert werden können. Allerdings können sich die resultierenden Reifen abhängig von der Menge des eingemischten anorganischen Verstärkungsmittels hinsichtlich deren Leistungsfähigkeit verschlechtern. Ferner wird das spezifische Gewicht abhängig von der eingemischten Menge größer und eine Verringerung der Kosten pro Volumen stellt sich nicht ein.
Ferner sind im Hinblick auf recycelte Rohmaterialien regenerierte Kautschuke in Untersuchung. Allerdings haben die Studien mit regenerierten Kautschuken keine wirksame Verringerung der Kosten bei der Herstellung von Reifen erzielt.
Als ein Verfahren zum Recyceln von Altpapier ist eine Technik zum Vermischen von Harz oder dergleichen mit Altpapier offenbart worden. Beispielsweise offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 57-43575 einen Verbundwerkstoff, welcher durch Vermischen von thermoplastischem Harz und synthetischem Kautschuk oder Naturkautschuk mit Stearinsäure als Schmierstoff, Schmelzen der vermischten Materialien und Kneten der zerkleinerten Stücke von Altpapier mit dem geschmolzenen Produkt in einer flüssigen Phase hergestellt wird.
In der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 11-217466 ist ein Verfahren zum Herstellen eines verstärkten Kautschuks unter Verwendung von Altpapier offenbart worden, bei dem der verstärkte Kautschuk vorab durch Schmelzen des Altpapiers in einer alkalischen Lösung, durch Vermischen des Altpapiers mit einem Kautschuklatex und daran anschließend durch Koagulation des Kautschuks hergestellt wird.
Diese Techniken zum Herstellen einer Kautschukzusammensetzung sind kompliziert und haben bis jetzt keine wirksame Verringerung bei den Herstellungskosten erzielt. Insbesondere ist es bis jetzt nicht möglich, eine Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen zu erhalten, welche das Kurvenverhalten auf verschneiten und eisigen Straßen und die Bremsleistung in der Hin- und Her-Bewegungsrichtung bei gleichzeitiger Verringerung der Herstellungskosten verbessert.
Die US 3,697,364 offenbart eine Kautschukzusammensetzung, welche für Reifenlaufflächen geeignet ist und welche Silika, Ruß und 7 bis 50 Vol.-% diskontinuierlicher, nicht regenerierter Cellulosefasern enthält, wobei die Fasern in der Matrix richtungorientiert sind. Die Fasern sind vorbehandelt, um die Faser-Faser-Wechselwirkungen zu verringern.
Die US 4,125,493 offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer Fasermischung, das, vor einer wenigstens partiellen Einhüllung der Faser mit einem Polymer, einen Faserherstellungsschritt von nicht regenerierter Cellulose zu Fasern, einen Flaumbildungs- und partiellen Entwirrungsschritt der Fasern sowie Vermischungsschritte der Fasern mit Ruß und Öl umfasst. Diese vorbehandelten Fasern können mit einem Kautschuk vermischt werden.
Die JP 11217466 A offenbart einen verstärkten Kautschuk enthaltend Abfallpapier, das durch Aufschluss des Papiers in einer wässrigen alkalischen Lösung in einem Pulper bzw. einem Stoffauflöser vorbehandelt worden ist.
Die EP 0 942 041 A1 offenbart eine Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche, welche Kautschuk, 5 bis 45 phr Silika, 0,5 bis 4,0 phr eines Silankupplungsmittels sowie 3 bis 8 phr eines Cellulosematerial enthaltenden pulverförmigen Gegenstands enthält, wobei der pulverförmige Gegenstand eine durchschnittliche Korngröße zwischen 20 μm und 600 μm aufweist.
Die EP 0 905 186 A1 offenbart eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen, welche wenigstens einen auf Dien basierenden Kautschuk mit einer Tg unterhalb von –30°C, 30 bis 110 phr eines verstärkenden, aus Silika und Ruß ausgewählten Füllstoffs und 2 bis 30 phr wenigstens eines Hilfsstoffes, welcher aus wenigstens einem von, aus Cellulosefasern und Holzfasern ausgewählten, organischen Fasern mit Hydroxylgruppen auf der Oberfläche hiervon sowie von hohlen kugelförmigen Keramikpartikeln ausgewählt ist, sowie wenigstens ein Mittel zum Kuppeln sowohl des Silika als auch des wenigstens einen Additivs an den Kautschuk enthält.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde fertig gestellt, um die vorgenannten Probleme zu überwinden, und stellt eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen sowie einen Luftreifen unter Verwendung der Kautschukzusammensetzung bereit, mit der/bei dem eine beträchtliche Verringerung der Herstellungskosten des Reifens erreicht wird durch ein wirksames Recyceln von Altpapier durch Einsetzen des Altpapiers als Verstärkung der Reifenkautschukzusammensetzung im Hinblick auf eine Ressourceneinsparung und den Umweltschutz und mit der/bei dem des Weiteren eine Verbesserung in dem Kurvenverhalten auf verschneiten und eisigen Straßen sowie der Bremsleistung in den Vorwärts- und Rück-Bewegungsrichtung ohne Verschlechterung der Grundeigenschaften des hergestellten Reifens, wie beispielsweise der Härte, des dynamischen Elastizitätsmoduls, der Abrasionsbeständigkeit und dergleichen, erreicht wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche, bezogen auf 100 Gewichtsteile einer Kautschukkomponente, zwischen 0,5 und 12 Gewichtspapier Papier, zwischen 5 und 100 Gewichtsteile Silika, zwischen 2 und 15 Gewichtsteile Kurzfaser mit einer Länge zwischen 0,2 und 5,0 mm und zwischen 3 und 15 Gewichtsteile eines ein Cellulosematerial enthaltenden pulverförmigen Produkts, wobei das pulverförmige Produkt eine durchschnittliche Korngröße zwischen 20 μm und 600 μm aufweist, wobei das Papier in Stücke mit einer Breite von 5 mm oder weniger geschnitten ist, und wobei das Silika eine durch Stickstoffadsorption gemessene spezifische (BET) Oberfläche zwischen 50 und 350 m²/g aufweist.
Vorzugsweise ist das Papier Abfallzeitungspapier.
Die Kautschukzusammensetzung kann des Weiteren zwischen 10 und 100 Gewichtsteile Ruß bezogen auf 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente enthalten, wobei der Ruß eine durch Stickstoffadsorption (BET-Verfahren) gemessene spezifische Oberfläche zwischen 40 und 160 m²/g, eine DBP-Adsorption zwischen 70 und 130 ml/100 g sowie einen Iodadsorptionswert zwischen 70 und 130 mg/g aufweist.
Ferner kann die Kautschukzusammensetzung ein Silankupplungsmittel enthalten.
Vorzugsweise wird das Papier über einen schlammigen Zustand niedriger Konzentration enthaltend 3% oder weniger einer Feststoffkomponente verarbeitet.
Die Kautschukzusammensetzung wird in einer Reifenlauffläche und/oder in einem Wulstkernapex eines Luftreifens eingesetzt.
Die vorgenannten und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung, wenn in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen, offensichtlich werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die 1 ist ein Querschnitt der linken Hälfte eines Luftreifens gemäß der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen gemäß der vorliegenden Erfindung enthält, bezogen auf 100 Gewichtsteile einer Kautschukkomponente, zwischen 0,5 und 12 Gewichtsteile eingemischtes Papier.
Dabei ist die Kautschukkomponente nicht auf irgendeinen bestimmten Kautschuk beschränkt und hauptsächlich wird Naturkautschuk (NR) und/oder synthetischer Dienkautschuk eingesetzt. Als synthetischer Dienkautschuk kann Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Polybutadien kautschuk (BR), Polyisoprenkautschuk (IR), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), Chloroprenkautschuk (CR), Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), Butylkautschuk (IIR) und dergleichen eingesetzt werden. In der Kautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung können wenigstens einer oder zwei dieser Kautschuke enthalten sein.
Der Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) enthält Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPM) und Termonomer. Das Termonomer ist hier nicht konjugiertes Dien mit einer Kohlenstoffanzahl zwischen 5 und 20 und Beispiele hierfür sind 1,4-Pentadien, 1,4-Hexadien, 1,5-Hexadien, 2,5-Dimethyl-1,5-hexadien und 1,4-Octadien, zyklisches Dien, wie beispielsweise 1,4-Cyclohexadien, Cyclooctadien, Dicyclopendadien und dergleichen, sowie Alkenylnorbornen, wie beispielsweise 5-Ethyliden-2-norbornen, 5-Buhyliden-2-norbornen, 2-Methallyl-5-norbornen und 2-Isopropenyl-5-norbornen. Von diesen Dienmaterialien werden vorzugsweise insbesondere das Dicyclopentadien, das 5-Ethyliden-2-norbornen und dergleichen eingesetzt.
Das gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzte, als Verstärkungsmittel dienende Papier ist Abfallzeitungspapier, verwendetes Kopierpapier, verwendete Pappe oder dergleichen. Abfallzeitungspapier ist insbesondere bevorzugt, weil die resultierenden Reifenzusammensetzungen einheitliche physikalische Eigenschaften aufweisen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das in die Kautschukzusammensetzung eingemischte Papier vorzugsweise in Stücke mit einer Breite von 5 mm oder weniger, vorzugsweise 3 mm, und vorzugsweise mit einer Länge von 100 nm oder weniger und besonders bevorzugt 30 bis 70 nm, geschnitten. Das Papier kann mit jeder Schneidvorrichtung, wie beispiels weise einem Schredder, geschnitten werden. Vor dem Schneiden kann zur Dehydratisierung des Papiers ein Dehydratisierungsverfahren durchgeführt werden. Ferner ist es möglich, das Papier mit einem Rührer zu einem schlammigen Zustand niedriger Konzentration enthaltend 3% oder weniger einer Feststoffkomponente zu verarbeiten, darin, sofern benötigt, ein Bindemittel, wie beispielsweise einen Klebstoff, sowie ein Modifizierungsmittel einzumischen, das resultierende Papier mittels einer Filterpresse oder dergleichen zu dehydratisieren, das dehydratisierte Papier durch einen Extruder zu bandförmigen Stücken zu extrudieren, diese des Weiteren in schnipselförmige Stücke mit einer Länge von mehreren Dutzend Millimetern zu schneiden und die resultierenden Papierstücke dann mit der Kautschukzusammensetzung zu vermischen.
Pro 100 Gewichtsteilen einer Kautschukkomponente werden zwischen 0,5 und 12 Gewichtsteile Papier eingemischt. Wenn weniger als 0,5 Gewichtsteile Papier eingemischt werden, ist der Effekt des Einmischens gering. Wenn mehr als 12 Gewichtsteile Papier eingemischt werden, ist die Härte und das Modul der resultierenden Kautschukzusammensetzung hoch und, wenn solch eine Kautschukzusammensetzung in einem Reifen eingesetzt wird, sind die grundlegenden Eigenschaften des Reifens nicht zufrieden stellend.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden 5 bis 100 Gewichtsteile Silika pro 100 Gewichtsteilen einer Kautschukkomponente eingemischt. Das gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzte Silika kann jedes Silika sein, welches herkömmlicherweise in Mehrfachzweckkautschuken eingesetzt wird. Beispiele für das Silika sind als Verstärkungsmittel eingesetztes weißes trockenes, weißes nasses, kolloidales Silika und dergleichen. Das weiße nasse Silika, welches als eine Hauptkomponente hydratisiertes Silika enthält, ist besonders bevorzugt.
Das Einmischen von Papier oder Abfallpapier in eine Kautschukzusammensetzung führt dazu, dass die Abrasionsbeständigkeit verringert wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung können das Papier und das Silika zusammen eingesetzt werden, um die Abrasionsbeständigkeit sowie die Härte, die Seitenführungs- und die Bremseigenschaften eines die Kautschukzusammensetzungen nutzenden Reifens zu verbessern. Wenn weniger als 5 Gewichtsteile Silika eingemischt werden, ist der Verstärkungseffekt unzureichend und die Eigenschaften, wie beispielsweise die Abrasionsbeständigkeit und dergleichen, können nicht vollständig verbessert werden. Wenn andererseits mehr als 100 Gewichtsteile Silika eingesetzt werden, weist die unvulkanisierte Kautschukzusammensetzung eine erhöhte Viskosität auf, was zu einer verschlechterten Verarbeitbarkeit führt. Deshalb werden besonders bevorzugt zwischen 5 und 60 Gewichtsteilen Silika eingemischt.
Um wie zuvor beschrieben die verschiedenen Eigenschaften zu verbessern, weist das Silika eine durch Stickstoffadsorption (BET (Brunauer-Emett und Teller Adsorption)-Verfahren) auf, welche 50 bis 350 m²/g, bevorzugt 100 bis 280 m²/g und besonders bevorzugt 110 bis 250 m²/g beträgt. Wenn die spezifische Oberfläche 350 m²/g übersteigt, weist eine resultierende Kautschukzusammensetzung eine verschlechterte Verarbeitbarkeit auf, was zu einer Verringerung der Bremsleistung führt. Dabei wird die durch Stickstoffadsorption gemessene spezifische Oberfläche durch das BET-Verfahren gemäß der ASTM D3037-81 gemessen.
Solch ein Silika ist kommerziell beispielsweise als Nipsil VN3 und Nipsil AQ hergestellt von Nippon Silica Industrial Co., Ltd., Z1165MP und Z1652Gr hergestellt von Rhone-Poulenc, Ultrasil VN3 hergestellt von Degussa AG und dergleichen erhältlich.
Die Kautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält zwischen 0,1 und 10 Gewichtsteiln, vorzugsweise zwischen 0,5 und 5 Gewichtsteile, eines Silankupplungsmittels, vorzugsweise eines Schwefel enthaltenden Silankupplungsmittels. Beispiele für das Schwefel enthaltende Silankupplungsmittel, welches eingesetzt werden kann, sind 3-Trimethoxysilylpropyl-N,N-dimethylthiocarbamoiltetrasulfid, Trimethoxysilylpropylmercaptobenzothiazoltetrasulfid, Triethoxysilylpropylmethacrylatmonosulfid, Dimethoxymethylsilylpropyl-N,N-dimethylthiocarbamoiltetrasulfid, Bis-[3-triethoxysilyl)propyl]tetrasulfid, 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan und dergleichen.
Andere Beispiele für das Silankupplungsmittel, welches eingesetzt werden kann, sind Vinyltrichlorsilan, Vinyltris(2-methoxyethoxy)silan, γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, γ-(2-Aminoethyl)aminopropyltrimethoxysilan, γ-Chlorpropyltrimethoxysilan, γ-Aminopropyltriethoxysilan und dergleichen.
Das Einmischen des Silankupplungsmittels verbessert ferner die Abrasionsbeständigkeit und die Bremsleistung. Wenn weniger als 0,5 Gewichtsteile des Silankupplungsmittels eingesetzt werden, kann der vorgenannte Effekt nicht erreicht werden. Wenn andererseits mehr als 10 Gewichtsteile Silankupplungsmittel eingesetzt werden, wird bei den Knet- und Extrusionsverfahren des Kautschuks wahrscheinlich eine Vorvulkanisation ("Scorching") auftreten, was nicht bevorzugt ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können andere Kupplungsmittel, wie beispielsweise Kupplungsmittel vom Aluminattyp oder Kupplungsmittel vom Titanattyp, eingesetzt werden oder können diese abhängig von den Anwendungen zusammen mit dem Silankupplungsmittel eingesetzt werden. Ein Beispiel eines Kupplungsmitels vom Aluminattyp ist Acetoalkoxyaluminiumdiisopropylat. Beispiele für Silankupplungsmittel vom Titanattyp, welche eingesetzt werden können, sind Isopropyltriisostearoyltitanat, Isopropyltridecylbenzolsulfonyltitanat, Isopropyltris(dioctylpyrophosphat)titanat und dergleichen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Kautschukzusammensetzung neben Silika einen weißen Füllstoff enthalten. Eine erhöhte Menge an in einer Kautschukzusammensetzung für einen Reifen enthaltenem weißen Füllstoff führt zu der Tendenz der Verschlechterung verschiedener physikalischer Eigenschaften der Reifengummizusammensetzung. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird allerdings Papier zugegeben, um es zu ermöglichen, dass der weiße Füllstoff in Kombination mit Silika eingesetzt werden kann. Beispiele für den weißen Füllstoff sind Ton, Aluminiumoxid, Talk, Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Magnesiumoxid, Titanoxid und dergleichen und wenigstens eines oder wenigstens zwei dieser Materialien können eingesetzt werden.
Vorzugsweise wird Ruß in Kombination mit Silika als Füllstoff gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt. Es werden zwischen 10 und 100 Gewichtsteile Ruß bezogen auf 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente eingemischt. Wenn der Russ in Verbindung mit Silika verwendet wird, beträgt die Menge an zugefügtem Ruß zwischen dem 0,1-fachen und dem 10-fachen der Menge des zugefügten Silikas. Ruß weist vorzugsweise die nachfolgenden physikalischen Eigenschaften auf, nämlich dass die durch Stickstoffadsorption (BET-Verfahren) gemessene spezifische Oberfläche zwischen 40 und 160 m²/g beträgt, die DBP-Ölabsorption zwischen 70 und 130 ml/100 g beträgt und der Iodabsorptionswert zwischen 70 und 130 mg/g beträgt. Der Ruß mit diesen physikalischen Eigenschaften kann zusammen mit dem Papier und dem Silika zugegeben werden, um den Verstärkungseffekt synergistisch zu verstärken.
Der Kautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung wird Kurzfaser zugegeben. Die Kurzfaser wird der Kautschukzusammensetzung zugegeben und diese in einem Extrusionsprozess ausgerichtet.
In der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-168315 ist es vorgeschlagen worden, Kurzfasern in der Richtung senkrecht zu der Laufflächenebene zu orientieren, um die Schürfreibung zu verbessern. Wenn die Reifenzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, um eine Reifenlauffläche eines spikelosen Reifens zu bilden, werden die Kurzfasern vorzugsweise, beispielsweise in der Umfangsrichtung des Reifens, ausgerichtet.
Einige Kurzfasern, welche in der Umfangsrichtung des Reifens orientiert sind, fallen während des Fahrens ab, um in der Laufflächenblockoberfläche feine Spalten (mikroskopisch lange und dünne Rillen) zu erzeugen. Die erzeugten Spalten, in denen die verlorenen Kurzfasern vorlagen, können einen Wasserfilm entfernen (Entwässerungseffekt), durch einen Kanteneffekt die Reibung auf Eis erhöhen und folglich die Eisgriffeigenschaft des spikelosen Reifens beträchtlich verbessern.
Bezogen auf 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente sind zwischen 2 und 15 Gewichtsteile, vorzugsweise zwischen 3 und 15 Gewichtsteile, Kurzfasern enthalten. Wenn weniger als 2 Gewichtseile Kurzfasern enthalten sind, ist der Zieleffekt, d.h. die Entfernung des Wasserfilms, unbefriedigend. Andererseits bewirken mehr als 15 Gewichtsteile Kurzfasern, welche enthalten sind, keinen bemerkenswerten Verstärkungseffekt, beeinträchtigen die Abrasionsbeständigkeit negativ, verursachen, dass die Lauf flächenoberfläche beim Fahren leicht rau wird, und verringern die Kontaktfläche zwischen dem Gummi selbst und einer eisigen Oberfläche, was zu einer Verschlechterung des Haftungseffekts (Eisgriffeigenschaft) führt. Ferner werden im Hinblick auf die Ausgewogenheit zwischen dem Verstärkungseffekt und der Eisgriffeigenschaft vorzugsweise insbesondere zwischen 5 und 10 Gewichtsteile Kurzfasern eingesetzt.
Beispiele für Kurzfasern, welche in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, sind Glasfasern, Aluminiumwhisker, Polyesterfasern, Nylonfasern, Polyvinyl-Formal-Fasern, aromatische Polyamidfasern und dergleichen. Insbesondere Kurzfaser vom anorganischen Typ mit einer spezifischen Dichte von wenigstens 2,0, wie beispielsweise Glasfasern, Aluminiumwhisker und dergleichen, sind im Hinblick auf die Dispersion bei dem Knetverfahren, im Hinblick auf eine optimale Formung durch das Kneten und im Hinblick auf eine Orientierung bevorzugt.
Die Kurzfasern weisen vorzugsweise einen Durchmesser von 5 bis 100 μm und besonders bevorzugt einen Durchmesser von 20 bis 80 μm auf. Wenn der Durchmesser der Kurzfasern kleiner als 5 μm ist, sind die Spalten oder die nach dem Ausfallen von Kurzfasern hieraus erzeugten Löcher (mikroskopisch lange und dünne Rillen) in ihrer Größe zu klein und folglich kann der Zieleffekt des Entfernens eines Wasserfilms zwischen dem Laufflächengummi und der Straßenoberfläche nicht vollständig erreicht werden. Ein 100 μm überschreitender Durchmesser der Kurzfasern bewirkt einen unzureichenden Verstärkungseffekt, beeinträchtigt die Abrasionsbeständigkeit negativ, verursacht, dass die Laufflächenoberfläche beim Fahren leicht rau wird und verringert die Kontaktfläche zwischen dem Gummi selbst und einer eisigen Oberfläche, was zu einer Verschlechterung des Haftungseffekts (Eisgriffeigenschaft) führt. Ferner weisen die Kurzfasern im Hinblick auf die Ausgewogenheit zwischen dem Verstär kungseffekt und der Eisgriffeigenschaft vorzugsweise einen Durchmesser zwischen 35 und 65 μm auf.
Die Länge der Kurzfasern beträgt vorzugsweise zwischen 0,2 und 5,0 mm und besonders bevorzugt zwischen 1,4 und 2,6 mm. Wenn die Länge der Kurzfasern kleiner als 0,2 mm ist, ist es wahrscheinlich, dass der Effekt des Entfernens eines Wasserfilms zwischen dem Laufflächengummi und der Straßenoberfläche nicht ausreichend erreicht werden kann. Bei einer 5,0 mm übersteigenden Länge besteht die Tendenz, dass der Haftungseffekt verringert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält die Kautschukzusammensetzung des Weiteren ein, ein Cellulosematerial enthaltendes pulverförmiges Produkt.
Der Gehalt des das Cellulosematerial enthaltenden pulverförmigen Produkts beträgt zwischen 3 und 15 Gewichtsteile und insbesondere zwischen 5 und 10 Gewichtsteile basierend auf 100 Gewichtsteilen der Kautschukkomponente. Wenn der Gehalt an pulverförmigem Produkt weniger als 3 Gewichtsteile beträgt, ist es wahrscheinlich, dass der Zielspikeeffekt nicht vollständig erreicht werden kann. Wenn andererseits der Gehalt an pulverförmigem Produkt 15 Gewichtsteile übersteigt, weist der Gummi selbst eine höhere Härte auf und das pulverförmige Produkt selbst kontaktiert die Straßenoberfläche. Als ein Ergebnis hiervon nimmt die Kontaktfläche zwischen dem Basisgummi selbst und einer eisigen Oberfläche ab und folglich ist es wahrscheinlich, dass der Haftungseffekt abnimmt. Ferner ist es wahrscheinlich, dass eine ausreichende Abrasionsbeständigkeit nicht erreicht werden kann.
Das in dem pulverförmigen Produkt gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzte Cellulosematerial ist dasselbe wie das in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2-167353 offenbarte Cellulosematerial, nämlich Reisspreu, Weizenspreu, Korkstücke, Sägemehl oder dergleichen. Das pulverförmige Produkt kann neben dem Cellulosematerial Silika, Ton, Lignin, Fettsäure, Feuchtigkeit oder dergleichen enthalten. Vorzugsweise ist das Cellulosematerial in dem pulverförmigen Produkt in einer Menge zwischen 20 und 40% und insbesondere in einer Menge zwischen 25 und 35 Gew.-% enthalten. Wenn die Menge des Cellulosematerials weniger als 20 Gew.-% beträgt, ist die Dispersion beim Knetverfahren wahrscheinlich verschlechtert. Wenn die Menge hiervon 40 Gew.-% übersteigt, wird die Härte niedriger, was verursacht, dass sich der Spikeeffekt verringert.
Das in dem pulverförmigen Produkt als eine Komponente enthaltende Cellulosematerial fördert die Löslichkeit des pulverförmigen Produkts in dem Kautschuk. Mit anderen Worten wird das pulverförmige Produkt bei dem Knetverfahren leicht dispergiert. Ferner wird eine schwache Bindung zwischen dem pulverförmigen Produkt und dem Kautschuk erzeugt. Obwohl das pulverförmige Produkt leicht ausfällt, wenn der Reifen während des Fahrens verschleißet, wird durch das pulverförmige Produkt ermöglicht, dass die Reißfestigkeit nicht beträchtlich abnimmt. Beispielsweise ist es unwahrscheinlich, dass in den Rillen ein Riss auftritt.
Ferner verursacht das Cellulosematerial keine Probleme der Abrasion der Bürgersteigs- oder Straßenoberfläche und keine Verschlechterung beim Haftungseffekt zwischen dem Gummi und einer gefrorenen Straßenoberfläche aufgrund einer erhöhten Härte des Gummis selbst verglichen mit einem Material hoher Härte, wie beispielsweise dem in dem pulverförmigen Produkt enthaltenem Metall. Andererseits kann jedes Material mit einer geringeren Härte als das Cellulosematerial keinen zufrieden stellenden Spikeeffekt bewirken. Im Hinblick hierauf weist das/weisen die vorgenannten Reisspreu, Weizenspreu, Korkstücke, Sägemehl und dergleichen, welche zerkleinerte Pflanzenstücke sind, eine optimale Härte auf. Insbesondere weist Reisspreu eine optimale Härte auf. Spreu, welches ein natürliches Produkt ist, ist Pulver mit einer ungleichmäßigen Oberfläche und weist die folgenden Merkmale auf, nämlich dass es in dem Kautschuk leicht löslich ist, und dass es ermöglicht, dass die Reißfestigkeit und Beständigkeit gegenüber Rissen in der Rille bis zu einem geringeren Ausmaß abnimmt.
Das pulverförmige Produkt weist eine durchschnittliche Korngröße auf, welche zwischen 20 und 600 μm beträgt und vorzugsweise zwischen 100 und 200 μm beträgt. Wenn die durchschnittliche Korngröße des pulverförmigen Produkts kleiner als 20 μm ist, ist es wahrscheinlich, dass der Zielspikeeffekt nicht vollständig erreicht werden kann. Wenn die durchschnittliche Korngröße 600 μm übersteigt, ist der Verstärkungseffekt unzureichend und die Abrasionsbeständigkeit wird nachteilig beeinträchtigt. Ferner wird die Laufflächenoberfläche beim Fahren leicht rau und die Kontaktfläche zwischen dem Gummi selbst und einer eisigen Oberfläche nimmt ab. Folglich ist es wahrscheinlich, dass der Haftungseffekt abnimmt. Ferner liegt die durchschnittliche Korngröße im Hinblick auf die Ausgewogenheit zwischen dem Verstärkungseffekt und der Eisgriffeigenschaft insbesondere bevorzugt in einem Bereich zwischen 100 und 120 μm.
Zu der Kautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung kann zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Verbindungen Vulkanisierungsmittel, Vulkanisierungsbeschleuniger, Enthärtungsmittel, Weichmacher, Antioxidationsmittel, Treibmittel, Anti-Vorvulkanisationsmittel und dergleichen zugegeben werden.
Als das Vulkanisierungsmittel kann auf organischem Peroxid oder auf Schwefel basierendes Vulkanisierungsmittel eingesetzt werden. Beispiele für das organische Peroxid, welches eingesetzt werden kann, sind Benzoylperoxid, Dicumylperoxid, Di-t-butylperoxid, t-Butylcumylperoxid, Methylethylketonperoxid, Cumolhydroperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexan, 2,5-Dimethyl-2,5-di(benzoylperoxy)hexan, 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butyl)peroxy)hexyn-3 oder 1,3-Bis(t-butylperoxypropyl)benzol, Di-t-butylperoxydiisopropylbenzol, t-Butylperoxybenzol, 2,4-Dichlorbenzoylperoxid, 1,1-Di-t-butylperoxy-3,3,5-trimethylsiloxan, n-Butyl-4,4-di-t-butylperoxyvalerat und dergleichen. Insbesondere sind Dicumylperoxid, t-Butylperoxybenzol und Di-t-butylperoxydiisopropylbenzol bevorzugt. Als auf Schwefel basierendes Vulkanisierungsmittel können Schwefel und Morpholindisulfid eingesetzt werden, wobei Schwefel besonders bevorzugt ist.
Als Vulkanisationsbeschleuniger kann jeder Beschleuniger eingesetzt werden, welcher wenigstens einen Beschleuniger vom Sulfenamidtyp, einen Beschleuniger vom Thiazoltyp, einen Beschleuniger vom Thiuramtyp, einen Beschleuniger vom Thioharnstofftyp, einen Beschleuniger vom Guanidintyp, einen Beschleuniger vom Dithiocarbamattyp, einen Beschleuniger vom Aldehyd-Amintyp oder vom Aldehyd-Ammoniaktyp, einen Beschleuniger vom Imidazolintyp und einen Beschleuniger vom Xanthattyp enthält. Beispiele eines Beschleunigers vom Sulfenamidtyp sind Verbindungen vom Sulfenamidtyp, wie beispielsweise CBS (N-Cyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamid), TBBS (N-tert-butyl-2-benzothiazylsulfenamid), N,N-Dicyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamid, N-Oxydiethylen-2-benzothiazylsulfenamid, N,N-Diisopropyl-2-benzothiazolsulfenamid und dergleichen.
Beispiele für den Beschleuniger vom Thiazoltyp sind MBT (2-Mercapto-benzo-thiazol), MBTS (Dibenzothiazyldisulfid), Natriumsalz von 2-Mercapto-benzothiazol, Zinksalz von 2-Mercaptobenzothiazol, Kupfersalz von 2-Mercaptobenzothiazol, Cyclohexylaminsalz, 2,2-(2,4-Dinitrophenyl)-mercaptobenzothiazol, 2-(2,6-Diethyl-4-morpholinothio)benzothiazol und dergleichen.
Beispiele für den Beschleuniger vom Thiuramtyp sind TMTD (Tetramethylthiuramdisulfid), Tetraethylthiuramdisulfid, Tetramethylthiurammonosulfid, Dipentamethylenthiuramdisulfid, Dipentamethylenthiurammonosulfid, Dipentamethylenthiuramtetrasulfid, Dipentamethylenthiuramhexasulfid, Tetrabutylthiuramdisulfid, Pentamethylenthiuramtetrasulfid und dergleichen.
Beispiele für den Beschleuniger vom Thioharnstofftyp sind Thioharnstoffverbindungen, wie beispielsweise Thiocarbamid, Diethylthioharnstoff, Dibutylthioharnstoff, Trimethylthioharnstoff, Diorthotolylthioharnstoff und dergleichen.
Beispiele für den Beschleuniger vom Guanidintyp sind auf Guanidin basierende Verbindungen, wie beispielsweise Diphenylguanidin, Diorthotolylguanidin, Triphenylguanidin, Orthotolylbiguanid, Diphenylguanidinphthalat und dergleichen.
Beispiele für den Beschleuniger vom Dithiocarbamattyp sind auf Dithiocarbamat basierende Verbindungen, wie beispielsweise Zinkethylphenyldithiocarbamat, Zinkbutylphenyldithiocarbamat, Natriumdimethyldithiocarbamat, Zinkdimethyldithiocarbamat, Zinkdiethyldithiocarbamat, Zinkdibutyldithiocarbamat, Zinkdiamyldithiocarbamat, Zinkdipropyldithiocarbamat, Komplexsalz von Zinkpentamethylendithiocarbamat und Piperidin, Zinkhexadecyl (oder octadecyl) isopropyldithiocarbamat, Zinkdibenzyldithiocarbamat, Natriumdiethyldithiocarbamat, Piperidinpentamethylendithiocarbamat, Selendimethyldithiocarbamat, Tellurdiethyldithiocarbamat, Cadmiumdiamyldithiocarbamat und dergleichen.
Beispiele für den Beschleuniger vom Aldehyd-Amin-Typ oder vom Aldeyhd-Ammoniak-Typ sind Reaktionsprodukt von Acetaldehyd und Anilin, Kondensationsprodukt von Butyraldehyd und Anilin, Hexamethylentetramin, Reaktionsprodukt von Acetaldehyd und Ammoniak und dergleichen.
Das Antioxidationsmittel (Degradationsinhibitor) kann für die Verwendung geeignet aus Antioxidationsmittel vom Amintyp, aus Antioxidationsmittel vom Phenoltyp, aus Antioxidationsmittel vom Imidazoltyp, aus Metallsalz von Carbamat, aus Wachs und dergleichen ausgewählt sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Enthärtungsmittel in Kombination mit anderen Inhaltsstoffen eingesetzt werden, um die Verarbeitbarkeit beim Kneten weiter zu erhöhen. Beispiele für das Enthärtungsmittel sind Petroleumenthärtungsmittel, wie beispielsweise Prozessöl, Schmieröl, Paraffin, flüssiges Paraffin, Petroleumasphalt, Petrolat und dergleichen, Enthärtungsmittel vom Fettöltyp, wie beispielsweise Rizinusöl, Leinsamenöl, Rapsöl, Kokosnussöl und dergleichen, Wachse, wie beispielsweise Tallöl, Faktis, Bienenwachs, Carnaubawachs, Lanolin und dergleichen, Linolensäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Laurinsäure und dergleichen.
Des Weiteren können, falls erforderlich, Weichmacher eingesetzt werden, wie beispielsweise DMP (Dimethylphthalat), DEP (Diethylphthalat), DBP (Dibutylphthalat), DHP (Diheptylphthalat), DOP (Dioctylphthalat), DINP (Diisononylphthalat), DIDP (Diisodecylphthalat), BBP (Butylbenzylphtha lat), DLP (Dilaurylphthalat), DCHP (Dicyclohexylphthalat), Tetrahydrophthalanhydridester, DOZ (Azelainsäure-di-2-ethylhexyl), DBS (Dibutylsebacat), DOS (Dioctylsebacat), Acetyltriethylcitrat, Acetyltributylcitrat, DBM (Dibutylmaleat), DOM (Maleat-2-ethylhexyl), DBF (Dibutylfumarat) und dergleichen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Anti-Vorvulkanisationsmittel zum Vermeiden oder Verzögern einer Vorvulkanisation eingesetzt werden, wie beispielsweise eine organische Säure, wie beispielsweise Phthalsäureanhydrid, Salicylsäure und Benzoesäure, eine Nitrosoverbindung, wie beispielsweise N-Nitrosodiphenylamin, N-Cyclohexylthiophthalimid und dergleichen.
Die Kautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise in dem Laufflächenteilstück eines Reifens eingesetzt. Eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird nunmehr in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Die 1 zeigt die linke Hälfte eines Querschnitts eines Radialluftreifens für die Verwendung in einem Kraftfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Reifen 1 umfasst ein Laufflächenteilstück 2, ein Paar an Seitenwandteilstücken 3, welche sich von entsprechenden Enden des Laufflächenteilstücks 2 nach innen in radialer Richtung des Reifens 1 erstrecken, und Wulstkernteilstücke 4, welche jeweils an dem inneren Ende der Seitenwandteilstücke 3 angeordnet sind. Eine Karkasse 6 ist vorgesehen, um sich zwischen den Wulstkernteilstücken 4, 4 zu erstrecken, und des Weiteren ist in der radialen Richtung außerhalb der Karkasse 6 eine Gürtelschicht 7 mit einem Fassreifeneffekt vorgesehen.
Die Karkasse 6 wird von wenigstens einem Karkassenband 6a mit Karkassencord, welches beispielsweise in einem Winkel zwischen 70 und 90° re lativ zu dem Reifenäquator C angeordnet ist, gebildet. Das Karkassenband 6a erstreckt sich von dem Laufflächenteilstück 2 durch ein Seitenwandteilstück 3 zu einem Wulstkern 5 des Wulstkernteilstücks 4 und erstreckt sich ferner um einen Wulstkern 5 herum, wo das Karkassenband 6a von der Innenseite zu der Außenseite relativ zu der Richtung der dementsprechend zu befestigenden Reifenachse zurückgefaltet ist.
Die Gürtelschicht 7 wird aus wenigstens zwei Gürtelbändern 7a und 7b mit Gürtelcord gebildet, welche beispielsweise in einem Winkel von 45° oder weniger relativ zu dem Reifenäquator C angeordnet sind. Die Gürtelbänder sind aufeinander gestapelt, so dass sich alle Gürtelcorde in den Gürtelbändern in unterschiedlichen Richtungen voneinander kreuzen. Außerhalb der Gürtelschicht 7 kann ferner eine Bandschicht (nicht dargestellt) vorgesehen sein. In diesem Fall wird die Bandschicht aus einer kontinuierlichen Lage mit einem organischen Fasercord mit niedrigem Modul, welche in einer spiralförmigen Weise nahezu parallel zu dem Reifenäquator C gewunden ist, gebildet.
Ferner ist ein Wulstkernapexkautschuk 8 angeordnet, um sich von dem Wulstkern 5 in radialer Richtung nach außen zu erstrecken. Ein Innenlinerkautschuk 9 ist benachbart zu der Innenseite der Karkasse 6 vorgesehen, um eine Reifeninnenoberfläche zu bilden. Die Außenseite der Karkasse 6 wird durch einen Chaferkautschuk 4G sowie einen Seitenwandkautschuk 3G geschützt.
Die Kautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung wird in dem Laufflächenteilstück 2 oder in dem Wulstkernapexkautschuk 8 des Laufreifens 1 eingesetzt, um ein exzellente Kurvenverhalten, eine exzellente Bremsleistung und eine exzellente Abrasionsbeständigkeit aufzuweisen. Der radiale Luftreifen, in dem die Kautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, ist hinsichtlich seiner Struktur nicht auf die zuvor geschriebene Struktur beschränkt.
Beispiele 1–5 (nicht gemäß der vorliegenden Erfindung) sowie Vergleichsbeispiele 1 und 2
(1) Herstellung einer Kautschukzusammensetzung
Die Kautschukzusammensetzungen wurden gemäß dem in der Tabelle 1 gezeigten Kautschukrezept hergestellt. Tabelle 1

+ nicht gemäß der vorliegenden Erfindung

Einzelheiten der Kautschukkomponenten und der eingemischten Bestandteile sind wie folgt:

*1) Polybutadienkautschuk (BR): BR 150B von Ube Industries Ltd.
*2) Ruß 1: Diablack I (N220) von Mitsubishi Chemical Corporation mit einer durch Stickstoffadsorption gemessenen spezifischen Oberfläche von 115 m²/g, mit einer DBP-Absorption von 114 ml/100 g und mit einem Iodadsorptionswert von 118 m²/g
*3) Stearinsäure: Kiro von NOF Corporation
*4) Zinkoxid; Ginrei R von Toho Zinc Co., Ltd.
*5) Antioxidationsmittel: Ozonon 6C von Seiko Chemical Co. Ltd.
*6) Wachs: Sunnoc Wax von Ouchishinko Chemical Industrial Co. Ltd.
*7) Abfallzeitungspapier: herkömmliches altes verwendetes Zeitungspapier, welches mittels eines von Fuji Xerox hergestellten Schredders MC 12 zu Stücken mit ungefähr 3 mm Breite und 45 mm Länge geschnitten worden ist.
*8) Prozessöl: Diana Process AH40 von Idemitsu Kosan Co. Ltd.
*9) Schwefel: Schwefel von Tsurumi Chemical Industry Co. Ltd.
*10) Vulkanisationsbeschleuniger: Nocceler NS (N-tert-Butyl-2-benzothiazolylsulfenamid) von Ouchishinko Chemical Industrial Co. Ltd.

Die so hergestellte Kautschukzusammensetzung wurde eingesetzt, um ein Blatt mit einer Dicke von ungefähr 2 mm zu formen, welches bei ungefähr 175°C mit 25 kgf für 14 Minuten vulkanisiert wird, um eine Testprobe herzustellen.
Die physikalischen Eigenschaften wurden durch die nachfolgend beschriebenen Verfahren evaluiert.
Härte (Shore A)
Die Härte wurde bei 25°C unter Verwendung eines Härtetestgeräts gemäß ISO-7619 gemessen.
Viskoelastizitätstest
Eine Testprobe der Gummizusammensetzung wurde eingesetzt, um das Elastizitätsmodul E* und die Verlusttangente (tanδ) mittels eines Viskoelastizitätsspektrometers hergestellt von Iwamoto Seisakusho unter den Bedingungen einer Frequenz von 10 kHz, einer dynamischen Belastung von 1% und einer Temperatur von 60°C herzustellen. Ein größeres Elastizitätsmodul E* bedeutet, dass die Steifheit höher ist, und eine niedrigere Verlusttangente (tanδ) bedeutet, dass die Wärmeanstiegseigenschaft niedriger ist und der Gummi folglich eine bessere Leistungsfähigkeit sowie einen besseren Rollwiderstand aufweist.
Dehnungstest
Ein Dehnungstest wurde auf einer Testprobe mittels einer #3-Hantel gemäß JIS-K6251 durchgeführt, um das 100% Modul (M100 (MPa)), das 200% Modul (M200 (MPa)) und das 300% Modul (M300 (MPa)) zu messen. Ein größerer Modulwert bedeutet, dass die Steifheit höher ist.
Verschleißtest
Eine aus der hergestellten Gummizusammensetzung hergestellte Testprobe wurde eingesetzt, um die Abrasion hiervon mittels eines Lambourn-Abrastionstestgerätes hergestellt von Iwamoto Seisakusho unter den Bedingungen, dass die Oberflächenrotationsgeschwindigkeit 50 m/Min. betrug, die Last 1,5 kg betrug, die Menge an aufgebrachtem Sand 15 g/Min. betrug, das Schlupfverhältnis 20% betrug und die Messzeit 3 Minuten betrug, zu messen. Die Ergebnisse des Verschleißtests wurden relativ evaluiert, wobei der Wert des nachfolgend beschriebenen Vergleichsbeispiels 1 als 100 definiert wurde. Ein größerer Abrasionsindex bedeutet, dass der Abrasionswiderstand exzellent ist.
Beispiel 1
Die Gummizusammensetzung gemäß Beispiel 1 weist eine Shore A-Härte von 61,3, ein Elastizitätsmodul E* von 4,50 (MPa), eine Verlusttangente (tanδ) von 0,122, ein M100 von 1,8 (MPa), ein M200 von 5,2 (MPa), ein M300 von 10,1 (MPa) sowie einen Abrasionsindex von 96 relativ zu dem Wert 100 des nachfolgend erörterten Vergleichsbeispiels 1 auf.
Beispiel 2
Der quantitative Aufbau der Gummizusammensetzung für einen Reifen war ähnlich zu dem des Beispiels 1 ausgenommen, dass die Menge des zugegebenen alten Zeitungspapiers 3 Gewichtsteile betrug. Ferner wurde die Gummizusammensetzung durch ähnliche Verfahren wie denen des Beispiels 1 hergestellt und untersucht.
Die Gummizusammensetzung gemäß Beispiel 2 weist eine Shore A-Härte von 63,0, ein Elastizitätsmodul E* von 5,70 (MPa), eine Verlusttangente (tanδ) von 0,122, ein M100 von 2,3 (MPa), ein M200 von 5,6 (MPa), ein M300 von 10,4 (MPa) sowie einen Abrasionsindex von 89 bezogen auf einen Wert von 100 des nachfolgend erörterten Vergleichsbeispiels 1 auf.
Beispiel 3
Der quantitative Aufbau der Gummizusammensetzung für einen Reifen war ähnlich zu dem des Beispiels 1 ausgenommen, dass die Menge des zugegebenen alten Zeitungspapiers 6 Gewichtsteile betrug. Die Gummizusammensetzung wurde durch zu denen des Beispiels 1 ähnliche Verfahren hergestellt und untersucht.
Die Gummizusammensetzung gemäß Beispiel 3 weist eine Shore A-Härte von 65,7, ein Elastizitätsmodul E* von 6,90 (MPa), eine Verlusttangente (tanδ) von 0,122, ein M100 von 2,7 (MPa), ein M200 von 6,0 (MPa), ein M300 von 11,0 (MPa) sowie einen Abrasionsindex von 85 bezogen auf einen Wert von 100 des nachfolgend diskutierten Vergleichsbeispiels 1 auf.
Beispiel 4
Der quantitative Aufbau der Gummizusammensetzung für einen Reifen war ähnlich zu dem des Beispiels 1 ausgenommen, dass die Menge des zugegebenen alten Zeitungspapiers 10 Gewichtsteile betrug. Die Gummizusammensetzung wurde durch zu denen des Beispiels 1 ähnliche Verfahren hergestellt und untersucht.
Die Gummizusammensetzung gemäß Beispiel 4 weist eine Shore A-Härte von 68,0, ein Elastizitätsmodul E* von 7,70 (MPa), eine Verlusttangente (tanδ) von 0,128, ein M100 von 3,6 (MPa), ein M200 von 7,4 (MPa), ein M300 von 13,4 (MPa) sowie einen Abrasionsindex von 80 bezogen auf einen Wert von 100 des nachfolgend erörterten Vergleichsbeispiels 1 auf.
Beispiel 5
Der quantitative Aufbau der Gummizusammensetzung für einen Reifen war dem des Beispiels 1 ähnlich ausgenommen, dass die Menge des zugegebenen alten Zeitungspapiers 12 Gewichtsteile betrug. Die Gummizusammensetzung wurde durch zu denen des Beispiels 1 ähnliche Verfahren hergestellt und untersucht.
Die Gummizusammensetzung gemäß Beispiel 5 weist eine Shore A-Härte von 71,0 auf, ein Elastizitätsmodul E* von 8,10 (MPa), eine Verlusttangente (tanδ) von 0,133, ein M100 von 4,0 (MPa), ein M200 von 9,0 (MPa), ein M300 von 17,0 (MPa) sowie einen Abrasionsindex von 73 bezogen auf einen Wert von 100 des nachfolgend erörterten Vergleichsbeispiels 1 auf.
Vergleichsbeispiel 1
Der quantitative Aufbau der Gummizusammensetzung für einen Reifen war dem des zuvor erörterten Beispiels 1 ähnlich ausgenommen, dass kein altes Zeitungspapier zugefügt worden ist. Die Gummizusammensetzung wurde mit zu denen des Beispiels 1 ähnlichen Verfahren hergestellt und untersucht.
Die Gummizusammensetzung gemäß Vergleichsbeispiel 1 weist eine Shore A-Härte von 60,8, ein Elastizitätsmodul E* von 4,20 (MPa), eine Verlusttangente (tanδ) von 0,125, ein M100 von 1,7 (MPa), ein M200 von 5,2 (MPa) und ein M300 von 9,9 (MPa) auf und der Abrasionsindex wurde als 100 definiert, um eine relative Evaluierung für das Vergleichsbeispiel 2 und für die Beispiele 1 bis 5 zu ermöglichen.
Vergleichsbeispiel 2
Der quantitative Aufbau der Gummizusammensetzung für einen Reifen war zu dem des Beispiels 1 ähnlich ausgenommen, dass die Menge des zugegebenen alten Zeitungspapiers 15 Gewichtsteile betrug. Die Gummizusammensetzung wurde durch zu denen des Beispiels 1 ähnliche Verfahren hergestellt und untersucht.
Die Gummizusammensetzung gemäß Vergleichsbeispiel 2 wies eine Shore A-Härte von 72,9, ein Elastizitätsmodul E* von 8,29 (MPa), eine Verlusttangente (tanδ) von 0,135, ein M100 von 4,3 (MPa), ein M200 von 9,4 (MPa), ein M300 von 17,9 (MPa) sowie einen Abrasionsindex von 62 relativ zu dem Wert 100 des vorstehend erörterten Vergleichsbeispiels 1 auf. Die resultierenden Messungen sind in der vorstehenden Tabelle 1 dargestellt.
Die Beispiele 1 bis 5 und die Vergleichsbeispiele 1 und 2 liefern Gummizusammensetzungen, welche in der Lauffläche eines Luftreifens eingesetzt werden. Aus der Tabelle 1 kann entnommen werden, dass das alte Zeitungspapier in die Kautschukzusammensetzung zugegeben werden kann, um die Härte des resultierenden Gummis zu verstärken. Des Weiteren kann das Elastizitätsmodul E* und können die Module erhöht werden und dementsprechend kann durch Einmischen des alten Zeitungspapiers eine höhere Steifheit erreicht werden. Die Verlusttangente (tanδ) der Gummizusammensetzung, zu der das alte Zeitungspapier zugegeben worden ist, ist zu der der Gummizusammensetzung ohne altes Zeitungspapier nahezu gleich. Die Gummizusammensetzung mit dem alten Zeitungspapier weist eine Wärmeanstiegseigenschaft und einen Rollwiderstand auf, welche nahezu ähnlich zu denen der Gummizusammensetzung ohne altes Zeitungspapier sind. Die Ergebnisse des Verschleißtests zeigen, dass die Zugabe von altem Zeitungspapier die Abrasionsbeständigkeit ein wenig verschlechtert. Insbesondere zeigt das Ergebnis des Vergleichsbeispiels 2, dass eine Menge an zugegebenem Zeitungspapier von mehr als 12 Gewichtsteilen die Abrasionsbeständigkeit beträchtlich verschlechtert.
Beispiele 6–10 (nicht gemäß der vorliegenden Erfindung) und Vergleichsbeispiele 3 und 4
(1) Herstellung einer Kautschukzusammensetzung
Die Kautschukzusammensetzungen wurden gemäß dem in der Tabelle 2 dargestellten Kautschukrezept hergestellt. Tabelle 2

*cf: Kohäsionsfehler
**ip: Grenzflächenabschälung
+: nicht gemäß der vorliegenden Erfindung

Die in der Tabelle 2 durch *1) und *3) bis *10) angegebenen zugefügten Bestandteile waren, ausgenommen dem Ruß 2, dieselben wie in der Tabelle 1 dargestellten.

*1) Ruß 2: Seast N (N330) hergestellt von Tokai Carbon Co. Ltd.

Die in der Tabelle 2 gezeigten Bestandteile ausgenommen Schwefel und Vulkanisationsbeschleuniger wurden vermischt und daran anschließend in einem Banbury-Mischer für 5 Minuten bei ungefähr 150°C vermischt. Der Schwefel und der Vulkanisationsbeschleuniger wurden zu der resultierenden Kautschukzusammensetzung zugegeben und diese wurde des Weiteren in einer offenen Doppelschneckenwalze für 5 Minuten bei ungefähr 80°C geknetet.
Die resultierende Kautschukzusammensetzung wurde verwendet, um ein Blatt mit ungefähr 2 mm Dicke zu bilden, welches für 14 Minuten mit 25 kgf bei ungefähr 175°C vulkanisiert wurde, und dementsprechend wurde eine Testprobe hergestellt.
Die Untersuchungen der Härte (Hs), der Viskoelastizität, der Dehnung und des Verschleißes wurden mit den zuvor beschriebenen Verfahren durchgeführt und des Weiteren wurde ein nachfolgend beschriebener Haftungstest durchgeführt.
Haftungstest
Der Haftungstest wurde durchgeführt, um die Haftung mit Bezug zu einer Gummilage, welche eine dem Wulstkernapex benachbarte Komponente ist, zu untersuchen. Gemäß der JIS K6256 wurde eine streifenförmige Testprobe eingesetzt, um diese für den Vergleich des Schälzustandes bei einer Dehnungsgeschwindigkeit von 50,0 mm/Min. zu ziehen. Das Auftreten eines kohäsiven Fehlers bedeutet, dass dort kein Problem im Hinblick auf das Ausmaß der Haftung besteht und das Grenzflächenschälen im Hinblick auf die Lebensdauer nicht wünschenswert ist.
Beispiel 6
Die Gummizusammensetzung gemäß Beispiel 6 wies eine Shore A-Härte von 83,1, ein Elastizitätsmodul E* von 17,3 (MPa), eine Verlusttangente (tanδ) von 0,200, ein M100 von 7 (MPa) sowie ein M200 von 14 (MPa) auf und zeigte einen kohäsiven Fehler der Haftung mit Bezug zu der Lage.
Beispiel 7
Die quantitative Zusammensetzung der Gummizusammensetzung für einen Reifen war ähnlich zu der des vorstehend beschriebenen Beispiels 6 ausgenommen, dass die Menge des zugegebenen alten Zeitungspapiers 3 Gewichtsteile betrug. Die Gummizusammensetzung wurde durch zu denen des Beispiels 6 ähnliche Verfahren hergestellt und untersucht.
Die Gummizusammensetzung gemäß Beispiel 7 wies eine Shore A-Härte von 85,6, ein Elastizitätsmodul E* von 19,1 (MPa), eine Verlusttangente (tanδ) von 0,202, ein M100 von 8 (MPa) und ein M200 von 15 (MPa) auf und zeigte einen kohäsiven Fehler der Haftung mit Bezug zu der Lage.
Beispiel 8
Die quantitative Zusammensetzung der Gummizusammensetzung für einen Reifen war zu der des zuvor beschriebenen Beispiels 6 ähnlich ausgenommen, dass die Menge des zugegebenen alten Zeitungspapiers 6 Gewichtsteile betrug. Die Gummizusammensetzung wurde durch zu denen des Beispiels 6 ähnliche Verfahren hergestellt und untersucht.
Die Gummizusammensetzung gemäß Beispiel 8 wies eine Shore A-Härte von 88,7, ein Elastizitätsmodul E* von 23,8 (MPa), eine Verlusttangente (tanδ) von 0,195, ein M100 von 8 (MPa) sowie ein M200 von 15 (MPa) auf und zeigte einen kohäsiven Fehler der Haftung mit Bezug zu der Lage.
Beispiel 9
Die quantitative Zusammensetzung der Gummizusammensetzung für einen Reifen war ähnlich zu der des zuvor beschriebenen Beispiels 6 ausgenommen, dass die Menge des zugegebenen alten Zeitungspapiers 10 Gewichtsteile betrug. Die Gummizusammensetzung wurde durch zu denen des Beispiels 6 ähnliche Verfahren hergestellt und untersucht.
Die Gummizusammensetzung gemäß Beispiel 9 wies eine Shore A-Härte von 92,0, ein Elastizitätsmodul E* von 25,0 (MPa), eine Verlusttangente (tanδ) von 0,191, ein M100 von 11 (MPa) sowie ein M200 von 20 (MPa) auf und zeigte einen kohäsiven Fehler der Haftung mit Bezug zu der Lage.
Beispiel 10
Die quantitative Zusammensetzung der Gummizusammensetzung für einen Reifen war ähnlich zu der des zuvor beschriebenen Beispiels 6 ausgenommen, dass die Menge des zugegebenen alten Zeitungspapiers 12 Gewichtsprozent betrug. Die Gummizusammensetzung wurde durch zu denen des Beispiels 6 ähnliche Verfahren hergestellt und untersucht.
Die Gummizusammensetzung gemäß Beispiel 10 wies eine Shore A-Härte von 94,0, ein Elastizitätsmodul E* von 27,0 (MPa), eine Verlusttangente (tanδ) von 0,190, ein M100 von 14 (MPa) sowie ein M200 von 32 (MPa) auf und zeigte einen kohäsiven Fehler der Haftung mit Bezug zu der Lage.
Vergleichsbeispiel 3
Die quantitative Zusammensetzung der Gummizusammensetzung für einen Reifen war ähnlich zu der des zuvor beschriebenen Beispiels 6 ausgenommen, dass kein Zeitungspapier zugefügt worden ist. Die Gummizusammensetzung wurde durch zu denen des Beispiels 6 ähnliche Verfahren hergestellt und untersucht.
Die Gummizusammensetzung gemäß Vergleichsbeispiel 3 wies eine Shore A-Härte von 82,0, ein Elastizitätsmodul E* von 16,0 (MPa), eine Verlusttangente (tanδ) von 0,201, ein M100 von 7 (MPa) sowie ein M200 von 14 (MPa) auf und zeigte einen kohäsiven Fehler der Haftung mit Bezug zu der Lage.
Vergleichsbeispiel 4
Die quantitative Zusammensetzung der Gummizusammensetzung für einen Reifen war ähnlich zu der des zuvor beschriebenen Beispiels 6 ausgenommen, dass die Menge des zugegebenen alten Zeitungspapiers 15 Gewichtsteile betrug. Die Gummizusammensetzung wurde durch zu denen des Beispiels 6 ähnliche Verfahren hergestellt und untersucht.
Die Gummizusammensetzung gemäß Vergleichsbeispiel 4 wies eine Shore A-Härte von 98,2, ein Elastizitätsmodul E* von 27,8 (MPa), eine Verlusttangente (tanδ) von 0,191, ein M100 von 17 (MPa) sowie ein M200 von 37 (MPa) auf und zeigte eine Grenzflächenabschälung der Haftung mit Bezug zu der Lage.
Die Beispiele 6 bis 10 und die Vergleichsbeispiele 3 und 4 liefern Gummizusammensetzungen, welche für den Wulstkernapexgummi eines Luftreifens eingesetzt werden. Aus der Tabelle 2 kann ersehen werden, dass das alte Zeitungspapier in die Gummizusammensetzung eingemischt werden kann, um die Härte zu erhöhen. Ferner kann das Elastizitätsmodul E* und können die Module erhöht werden und dementsprechend kann durch Einmischen des alten Zeitungspapiers eine höhere Steifheit erreicht werden. Die Verlusttangente (tanδ) der Beispiele 6, 8, 9 und 10 kann niedrig eingestellt werden und dementsprechend wird verstanden werden, dass diese Beispiele die Tendenz aufweisen, dass die Wärmeanstiegseigenschaft relativ gering gehalten werden kann. Der Haftungstest mit Bezug zu der Lage zeigt, dass eine Menge an zugegebenem alten Zeitungspapier von mehr als 12 Gewichtsteilen zu einem Grenzflächenabschälen führt.
Beispiele 11–16 (nicht gemäß der vorliegenden Erfindung), Beispiele 19–30 (nicht gemäß der Erfindung) sowie Vergleichsbeispiele 5–12
(1) Basiszusammensetzung des Kautschuks
Es wurde eine Kautschukzusammensetzung mit der in der Tabelle 3 gezeigten Basiszusammensetzung eingesetzt.
Tabelle 3
Die Einzelheiten der Kautschukzusammensetzungen und der hier eingesetzten zugegebenen Bestandteile sind wie folgt:

*1) Polybutadienkautschuk (BR): BR 150B von Ube Industries Ltd.
*2) Antioxidationsmittel: Ozonon 6C von Seiko Chemical Co. Ltd.
*3) Wachs: Sunnoc Wax von Ouchishinko Chemical Industries Co. Ltd.
*4) Stearinsäure: Kiri von NOF Corporation
*5) Zinkoxid: Ginrei R von Toho Zinc Co. Ltd.
*6) Schwefel: Schwefel von Tsurumi Chemical Industry Co. Ltd.
*7) Vulkanisationsbeschleuniger: Nocceler NS (N-tert.-Butyl-2-benzothiazolylsulfenamid) von Ouchishinko Chemical Industrial Co. Ltd.

(2) Herstellung der Kautschukzusammensetzung
Es wurden Kautschukzusammensetzungen gemäß der zuvor genannten Grundzusammensetzung mit den Mengen an Silika, Silankupplungsmittel, Ruß, Zeitungspapier und Prozessöl, welche für die Beispiele 11 bis 16 und für die Vergleichsbeispiele 5 bis 12 wie in der Tabelle 4 gezeigt variierten und ferner für die Beispiele 19 bis 30 wie in der Tabelle 5 gezeigt variierten, hergestellt.
Die Details der in der Tabelle 4 und in der Tabelle 5 gezeigten zugegebenen Bestandteile sind wie folgt.

*8) Ruß: Diablack I (N22) von Mitsubishi Chemical Corporation mit einer durch Stickstoffadsorption gemessenen spezifischen Oberfläche von 115 m²/g, mit einer DBP-Absorption von 114 ml/100 g und mit einem Iodadsorptionswert von 118 m²/g
*9) Silika: Ultrasil VN3 von Degussa AG mit einer durch Stickstoffadsorption (BET-Verfahren) gemessenen spezifischen Oberfläche von 172 m²/g
*10) Silankupplungsmittel: Si69 (Bis(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfid) von Degussa AG
*11) Zeitungspapier (1): herkömmliches altes Zeitungspapier, welches nach Schneiden mittels eines Schredder MC 12 hergestellt von Fuji Xerox in Stücke von ungefähr 3 mm Breite und 45 mm Länge eingesetzt worden ist.
*12) Zeitungspapier (2): nicht geschnittenes Zeitungspapier
*13) Prozessöl: Diana Process AH40 von Idemitsu Kosan Co. Ltd.

Die in den Tabellen 3, 4 und 5 dargestellten Bestandteile, ausgenommen Schwefel und Vulkanisationsbeschleuniger wurden miteinander vermischt und daran anschließend in einem Banbury-Mischer für 5 Minuten bei ungefähr 150°C geknetet. Der Schwefel und der Vulkanisationsbeschleuniger wurden zu der resultierenden Kautschukzusammensetzung zugegeben und diese wurde in einer offenen Doppelschneckenwalze für 5 Minuten bei ungefähr 80°C weiter geknetet.
(3) Evaluierung der physikalischen Eigenschaften
Die Härte (Shore A) und die Abrasionsbeständigkeit wurden durch die zu vor beschriebenen Verfahren gemessen und die tatsächliche Fahrleistung wurde durch das nachfolgende Verfahren untersucht.
Tatsächliche Fahrleistung (Seitenführung, Bremsen)
Die Gummizusammensetzungen der Beispiele und der Vergleichsbeispiele wurden eingesetzt, um Laufflächenblätter mit jeweils 3 mm zu bilden, um radiale Luftreifen für Kraftfahrzeuge mit einer in der 1 gezeigten Grundstruktur (Reifengröße 185/70 R14) herzustellen. Die Reifen wurden an einem frontangetriebenem Kraftfahrzeug mit 2.000 cm³ angebracht und unter den nachfolgenden Bedingungen gefahren. Der Test wurde auf einem Testkurs in Nayoro Hokkaido bei Temperaturen zwischen –1 und –6°C für eine Untersuchung auf eisiger Straße und zwischen –2 und –10°C für eine Untersuchung auf verschneiter Straße durchgeführt.
(a) Kurvenverhalten Laufzeit auf verschneiter Straße)
Die Zeit, welche benötigt wurde, um durch den Kurs (verschneite Straße), welcher die Form der Zahl "8" mit einer Gesamtlänge von mehreren hundert Metern aufwies, wurde gemessen. Die Zeit wird mittels Indizes angegeben, wobei der Index des Vergleichsbeispiels 1 als 100 definiert wird. Ein größerer Zahlenwert des Index bedeutet, dass ein besseres Kurvenverhalten bzw. eine bessere Seitenführung erreicht wird.
b) Bremsleistung (Stoppentfernung auf eisiger Straße)
Die Stoppentfernung, welche benötigt wurde, um das Kraftfahrzeug auf einer eisigen Straße durch Anwenden der Feststellbremse bei einer Geschwindigkeit von 30 km/Std. zu stoppen, wurde gemessen. Die Entfernung ist durch Indizes angegeben, wobei der Index des Vergleichsbeispiels als 100 definiert wird. Ein größerer Zahlenwert des Index bedeutet, dass eine höhere Bremsleistung erreicht wird.
(4) Evaluierungsergebnisse
Die Gummizusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 5 bis 10 enthalten kein Papier und sind bezüglich der Abrasionsbeständigkeit exzellent, wohingegen diese bezüglich des Kurvenverhaltens und bezüglich der Bremsleistung unterlegen sind. Die Gummizusammensetzungen der Beispiele 11 bis 16 enthalten darin eingemischtes Ruß und Altpapier und die Ausgewogenheit zwischen dem Kurvenverhalten und der Bremsleistung dieser sind nicht notwendigerweise gut ausgewogen. Die Gummizusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 11 und 12 enthalten darin eingemischtes Silika, Ruß und Altpapier. Die Menge des Altpapiers in den Gummizusammensetzungen dieser Vergleichsbeispiele ist größer als 12 Gewichtsteile und dementsprechend weisen die Gummizusammensetzungen eine geringfügig verschlechterte Abrasionsbeständigkeit auf.
Die Gummizusammensetzungen der Beispiele 19 bis 30 enthalten vorbestimmte Mengen an Silika, Ruß und Altpapier und sind bezüglich der Abrasionsbeständigkeit, dem Kurvenverhalten und der Bremsleistung umfassend exzellent. Es kann festgestellt werden, dass die Gummizusammensetzung des Beispiels 29, welche keinen Ruß enthält, ein verbessertes Kurvenverhalten und eine verbesserte Bremsleistung ohne Verschlechterung der Abrasionsbeständigkeit aufweist. Die Gummizusammensetzung des Beispiels 24, welche kein geschnittenes Altpapier enthält, zeigt eine zu denen anderer, geschnittenes Altpapier enthaltender Gummizusammensetzungen ähnliche Leistungsfähigkeit. Die Gummizusammensetzung des Beispiels 30 enthaltend darin eingemischtes Silika, Ruß und Altpapier, wobei die Menge an eingemischtem Altpapier 0,5 Gewichtsteile beträgt, weist ein verbessertes Kurvenverhalten und eine verbesserte Bremsleistung auf.
Beispiele 31–50 und Vergleichsbeispiele 13
(1) Grundzusammensetzungen des Kautschuks
Es wurde eine Kautschukzusammensetzung mit der in der Tabelle 6 gezeigten Grundzusammensetzung eingesetzt.
Tabelle 6
Die Details der Kautschukkomponenten und der eingemischten Bestandteile sind wie folgt.

*1) Naturkautschuk: RSS#3 (hergestellt in Thailand)
*2) Polybutadienkautschuk (BR): BR 150B von Ube Industries Ltd.
*3) Antioxidationsmittel: Noclak 6C von Ouchishinko Chemical Industrial Co. Ltd.
*4) Wachs: Sunnoc N von Ouchishinko Chemical Industrial Co. Ltd.
*5) Stearinsäure: Kiri von NOF Corporation
*6) Zinkoxid: zwei Arten von Zinkoxidmaterialien von Mitsui Mining and Smelting Co. Ltd.
*7) Schwefel: Schwefel von Tsurumi Chemical Industry Co. Ltd.
*8) Vulkanisationsbeschleuniger: Nocceler NS (N-tert-Butyl-2-benzothiazolylsulfenamid) von Ouchishinko Chemical Industrial Co. Ltd.
*9) Ruß: Sho Black von Showa Cabot K. K.
*10) Silika: Ultrasil VN3 von Degussa AG mit einer durch Stickstoffadsorption (BET-Verfahren) gemessenen spezifischen Oberfläche von 172 m²/g
*11) Silankupplungsmittel: Si69 (Bis(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfid) von Degussa AG
*12) Abfallzeitungspapier: herkömmliches altes Zeitungspapier, welches mittels eines Schredder MC 12 hergestellt von Fuji Xerox in Stücke von ungefähr 3 mm Breite und 45 mm Länge geschnitten wurde
*13) Prozessöl: Diana Process PA 32 von Idemitsu Kosan Co. Ltd.

(2) Herstellung der Kautschukkomponente
Gemäß der zuvor beschriebenen Grundzusammensetzung wurden Kautschukzusammensetzungen mit den für die Beispiele 31 bis 50 wie in der Tabelle 7 dargestellten unterschiedlichen Mengen an Glasfaser, pulver förmigem Produkt, Silka, Silankupplungsmittel, Ruß und Prozessöl hergestellt.

*14) Glasfaser A: hergestellt von Nippon Sheet Glass Co. Ltd. (Durchmesser 10 μm, Länge 0,4 mm)
*15) Glasfaser B: hergestellt von Nippon Sheet Glass Co. Ltd. (Durchmesser 50 μm, Länge 2,0 mm)
*16) Glasfaser C: hergestellt von Nippon Sheet Glass Co. Ltd. (Durchmesser 4 μm, Länge 0,15 mm)
*17) Glasfaser D: hergestellt von Nippon Sheet Glass Co. Ltd. (Durchmesser 120 μm, Länge 5,2 mm)
*18) Pulverförmiges Produkt A enthaltend Cellulosematerial: Reisspreu, Seronfiber A TYPE hergestellt von Saronfiller Co. Ltd. (durchschnittliche Korngröße 100 bis 120 μm)
*19) Pulverförmiges Produkt B enthaltend Cellulosematerial: Reisspreu, Seronfiber A TYPE hergestellt von Saronfiller Co. Ltd. (durchschnittliche Korngröße 400 bis 600 μm)
*20) Pulverförmiges Produkt C enthaltend Cellulosematerial: Reisspreu, Seronfiber A TYPE hergestellt von Saronfiller Co. Ltd. (durchschnittliche Korngröße 40 bis 60 μm)

Die in der Tabelle 6 dargestellten Bestandteile ausgenommen Schwefel und Vulkanisationsbeschleuniger wurden vermischt und daran anschließend in einem Banbury-Mischer für 5 Minuten bei ungefähr 150°C geknetet. Der Schwefel und der Vulkanisationsbeschleuniger wurden zu der resultierenden Kautschukzusammensetzung zugegeben und diese wurde für 5 Minuten bei ungefähr 80°C in einer offenen Doppelschneckenwalze weiter geknetet. Es wurde eine Presshärtung der Kautschukzusammensetzung für 45 Minuten bei 150°C durchgeführt, um vulkanisierten Kautschuk zu erhalten. Mittels eines herkömmlichen Verfahrens wurde die Gummizusammensetzung eingesetzt, um einen spikelosen Reifen für ei nen Lastkraftwagen und einen Bus herzustellen, wobei die Gummizusammensetzung in deren Lauffläche enthalten war.
(3) Evaluierungsleistung
Die nachfolgenden Verfahren wurden eingesetzt, um die Leistungsfähigkeit der spikelosen Reifen für einen Lastkraftwagen und einen Bus zu untersuchen.
Bremsleistung auf eisiger Straße
Die Reifen wurden auf die Vorderachsenreifen eines 10-Tonnen Lastkraftwagens befestigt und die Stoppentfernung, welche benötigt wurde, um den Lastkraftwagen auf einer eisigen Straße von einer Geschwindigkeit von 30 km/Std. zu stoppen, wurde gemessen. Die Entfernung ist durch, durch die nachfolgende Gleichung wiedergegebene Indizes (Eisgleitindex) angegeben, wobei der Index der Stoppentfernung von Vergleichsbeispiel 13 als 100 definiert wird. Ein größerer Index bedeutet, dass eine bessere Bremsleistung auf Eis erreicht wird. (Eisgleitindex) = (Stoppentfernung von Vergleichsbeispiel 13)/(Stoppentfernung jeder Gummizusammensetzung) × 100
Steuerungsleistung auf eisiger und verschneiter Straße
Die Reifen wurden an die Vorderachsenreifen eines 10-Tonnen Lastkraftwagens befestigt und die Zeit, um auf einer eisigen und verschneiten Straße eines Kurses in der Form der Zahl "8" mit einer Gesamtlänge von mehreren hundert Metern zu wenden, wurde gemessen. Die Leistung wurde durch, durch die nachfolgende Gleichung wiedergegebene Indizes (Eisgleitindex) evaluiert, wobei der Index der Zeit für Vergleichsbeispiel 13 als 100 definiert wird. Ein größerer Index bedeutet, dass eine bessere Steuerungsleistung erreicht wird. (Eisgleitindex) = (Laufzeit von Vergleichsbeispiel 13)/(Laufzeit jeder Gummizusammensetzung) × 100
Abrasionsbeständigkeit
Ein Lambourn-Abrasionstestgerät wurde eingesetzt, um die Menge an Abrasion des vulkanisierten Kautschuks unter den Bedingungen, dass die Temperatur 20°C betrug, das Schlupfverhältnis 25% betrug und die Testzeit 3 Minuten betrug, gemessen, um den Volumenverlust jeder Gummizusammensetzung zu berechnen. Die Abrasionsbeständigkeit wird durch, durch die nachfolgende Gleichung wiedergegebene Indizes (Lambourn-Abrasionsindex) angegeben, wobei der Volumenverlust für das Vergleichsbeispiel 13 als 100 definiert wird. Ein größerer Index bedeutet, dass eine bessere Abrasionsbeständigkeit erreicht wird. (Lambourn-Abrasionsindex) = (Volumenverlust von Vergleichsbeispiel 13)/(Volumenverlust jeder Gummizusammensetzung) × 100
(4) Evaluierungsergebnisse
Die Tabelle 7 zeigt die Ergebnisse der zuvor beschriebenen Evaluierung.
Die Beispiele 31 bis 45, in denen Glasfasern, altes Zeitungspapier und Silika jeweils in spezifischen Mengen eingemischt sind, weisen eine exzellente Leistung auf eisiger/verschneiter Straße auf.
Aus einem Vergleich der Ergebnisse der Beispiele 50, 32, 44 und 45 kann festgestellt werden, dass der Effekt des Erhöhens der Leistung auf eisiger/verschneiter Straße gering ist, wenn die Menge an altem Zeitungspapier zu groß ist.
Ein Vergleich der Ergebnisse der Beispiele 46, 48 und 32 bis 34 zeigt, dass lediglich ein geringer Effekt des Verstärkens der Leistung auf einer eisigen Straße erreicht wird, wenn Glasfasern in einer zu großen oder in einer zu niedrigen Menge eingemischt sind.
Ferner zeigt ein Vergleich der Ergebnisse der Beispiele 47, 49, 32 und 40, dass lediglich ein geringer Effekt des Verstärkens der Leistung auf eisiger/verschneiter Straße erreicht wird, wenn Silika in einer zu großer oder in einer zu niedrigen Menge eingemischt ist.
Zudem kann aus einem Vergleich der Ergebnisse der Beispiele 32, 37 bis 39 und 41 festgestellt werden, dass die Leistung auf eisiger/verschneiter Straße durch Einmischen eines eine spezifische Menge an Cellulosematerial enthaltenden pulverförmigen Produkts weiter erhöht wird.
Die zuvor beschriebenen Ergebnisse zeigen klar, dass die Kautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung die Eisgriffeigenschaft durch den Einsatz von darin in spezifischen Mengen eingemischten Kurzfaser, Papier und Silika verbessern kann, wenn die Zusammensetzung in einer Lauffläche eines spikelosen Reifens oder dergleichen eingesetzt wird. Ferner ist, weil Altpapier oder Abfallpapier eingemischt wird, eine beträchtliche Kostenverringerung möglich, während die Eisgriffeigenschaft und die Abrasionsbeständigkeit aufrechterhalten werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen bereitgestellt, welche effektiv Papier als Abfall ohne Verschlechterung verschiedener physikalischer Eigenschaften, wie beispielsweise der Härte und der Abrasionsbeständigkeit, nutzt. Dementsprechend können die Kosten für die Herstellung von Reifen beträchtlich verringert werden, während die Reifen im Hinblick auf eine Ressourceneinsparung und den Umweltschutz verbessert werden. Wenn die Kautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Laufflächenteilstück eines Reifens eingesetzt wird, können ferner die Abrasionsbeständigkeit sowie das Kurvenverhalten und die Bremsleistung verbessert werden.

Claims

Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche enthaltend, bezogen auf 100 Gewichtsteile einer Kautschukkomponente, zwischen 0,5 und 12 Gewichtsteile Papier, zwischen 5 und 100 Gewichtsteile Silika, zwischen 2 und 15 Gewichtsteile Kurzfasern mit einer Länge zwischen 0,2 und 5,0 mm sowie zwischen 3 und 15 Gewichtsteile eines pulverförmigen, ein Cellulosematerial enthaltenden Produktes, wobei das pulverförmige Produkt eine durchschnittliche Korngröße zwischen 20 μm und 600 μm aufweist, wobei das Papier in Stücke mit einer Breite von 5 mm oder weniger zerkleinert ist und wobei das Silika eine spezifische Oberfläche gemessen durch Stickstoffadsorption (BET) zwischen 50 und 350 m²/g aufweist.
Kautschukzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Papier Zeitungspapier ist.
Kautschukzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, des Weiteren enthaltend, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente, zwischen 10 und 100 Gewichtsteile Ruß, wobei der Ruß eine spezifische Oberfläche gemessen durch Stickstoffadsorption (BET-Verfahren) zwischen 40 und 160 m²/g, eine DBP-Adsorption zwischen 70 und 130 ml/100 g sowie einen Iod-Adsorptionswert zwischen 70 und 130 mg/g aufweist.
Kautschukzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, des Weiteren enthaltend ein Silankupplungsmittel.
Kautschukzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Papier über einen schlammigen Zustand niedriger Konzentration enthaltend 3% oder weniger einer Feststoffkomponente verarbeitet ist.
Luftreifen enthaltend eine Kautschukzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in einem Laufflächenteilstück (2) und/oder in einem Wulstkernreiter (8).