DE602004009070T2

DE602004009070T2 - Kautschukzusammensetzung und reifen unter deren verwendung

Info

Publication number: DE602004009070T2
Application number: DE602004009070T
Authority: DE
Inventors: Eiju Kodaira-shi SUZUKI; Yoichi Kodaira-Shi OZAWA
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2003-07-01
Filing date: 2004-06-25
Publication date: 2008-11-13
Anticipated expiration: 2024-06-26
Also published as: WO2005003226A1; DE602004009070D1; JP4420629B2; EP1640412A1; US9033014B2; JP2005023180A; US20080190532A1; EP1640412B1; EP1640412A4; ES2294515T3

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Kautschukzusammensetzung und auf einen Reifen, der dieselbe verwendet; spezifischer betrachtet bezieht sie sich auf eine Kautschukzusammensetzung mit einer ausgezeichneten Lebensdauer und Verarbeitungsfähigkeit.
HINTERGRUND ZUM STAND DER TECHNIK
Bisher ist ein synthetischer Polyisoprenkautschuk (IR) als ein synthetischer Kautschuk entwickelt worden, welcher eine einem Naturkautschuk ähnliche Struktur aufweist und welcher bei Kautschukartikeln, wie etwa bei einem Reifen und dergleichen, eine breite Verwendung findet. Die dynamischen Eigenschaften des Polyisoprenkautschuks sind hauptsächlich von einem cis-1,4-Bindungsgehalt und einem Molekulargewicht abhängig, und zusätzlich zu dem Molekulargewicht ist die Verarbeitungsfähigkeit desselben von einem Verzweigungsverhältnis, einer Gelquantität und so weiter abhängig.
Obwohl der synthetische Polyisoprenkautschuk die dem Naturkautschuk ähnliche Struktur aufweist, wie dies oben erwähnt worden ist, beträgt der cis-1,4-Bindungsgehalt des synthetischen Polyisoprenkautschuks höchstens ungefähr 98%, während der cis-1,4-Bindungsgehalt des Naturkautschuks nicht kleiner als 99% ist, und man nimmt an, dass die dynamischen Eigenschaften des Polyisoprenkautschuks denjenigen des Naturkautschuk wegen des geringfügigen Unterschiedes in der Struktur unterlegen sind. Deshalb besteht weiterhin die Nachfrage nach der Entwickelung von Polyisoprenkautschukarten, die einen höheren cis-1,4-Bindungsgehalt und ausgezeichnete dynamische Eigenschaften aufweisen sollen. Weiterhin besteht von einem Standpunkt der praktischen industriellen Anwendbarkeit aus gesehen eine Nachfrage mach Polyisoprenkautschukarten, die ein geringeres Verzweigungsverhältnis und eine geringere Gelquantität aber eine ausgezeichnete Verarbeitungsfähigkeit aufweisen.
Obwohl es bekannt ist, dass man eine Kautschukzusammensetzung mit einer ausgezeichneten Ausgewogenheit zwischen der Verarbeitungsfähigkeit und den dynamischen Eigenschaften durch ein Mischen von Polyisoprenkautschuk mit natürlichem Kautschuk erhält, weist die Kautschukzusammensetzung ein dahingehendes Problem auf, dass die dynamischen Eigenschaften der Kautschukzusammensetzung in dem Maße verschlechtert werden wie das Verhältnis des Polyisoprenkautschuks in der Kautschukzusammensetzung heraufgesetzt wird. Als eine Ursache für solch eine Verschlechterung vermutet man einen Unterschied in der Mikrostruktur, etwa einen 3,4-Bindungsgehalt oder dergleichen zusätzlich zu dem cis-1,4-Bindungsgehalt, einen Unterschied bei einem anderen strukturellen Faktor, der von dem Naturkautschuk abgeleitet ist und so weiter, aber es ist unklar, welcher der Hauptgrund sein soll.
Andererseits ist eine Technik zum Herstellen eines Polyisoprenkautschuks mit einem cis-1,4-Bindungsgehalt von nicht weniger als 98,5% entwickelt worden (siehe WO 02/38635 A ). Ferner ist jüngst ein Polyisoprenkautschuk mit einem sehr hohen cis-1,4-Bindungsgehalt entwickelt und angekündigt worden, welcher ungefähr 100% cis-1,4-Bindungsgehalt aufweist (siehe Shojiro Kaita, Yoshiharu Doi, Kumiko Kaneko, Akira Horiuchi und Yasuo Wakatsuki, Vortragszusammenfassung der 83-ten jährlichen Frühjahrssitzung der Chemical Society of Japan; Institute of Physical and Chemical Research (Institut für physikalische und chemische Forschung), "A synhetic rubber for a future high-performance tire has been accomplished" ("Ein synthetischer Kautschuk für einen zukünftigen Hochleistungsreifen ist bewerkstelligt worden", [online], 18. März 2003, Internet URL:http://www.riken.go.jp/w-world/info/release/press/2003/030318/index.html). Jedoch wurde die Ausgewogenheit zwischen den dynamischen Eigenschaften und der Verarbeitungsfähigkeit bei dieser Kautschukzusammensetzung, die aus einer Mischung von Naturkautschuk und dem Polyisoprenkautschuk bestand, nicht besonders in der offiziellen Gazette und bei der Bekanntmachung hervorgehoben, so dass Unklarheit bezüglich des industriellen Wertes besteht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist deshalb ein Ziel der Erfindung, eine Kautschukzusammensetzung zu liefern, die einen Polyisoprenkautschuk mit einem sehr hohen cis-1,4-Bindungsgehalt aufweist und eine ausgezeichnete Ausgewogenheit zwischen den dynamischen Eigenschaften und der Verarbeitungsfähigkeit aufweist.
Die Erfinder haben verschiedene Untersuchungen durchgeführt, um das oben dargelegte Ziel zu verwirklichen, und dabei haben sie entdeckt, dass eine Kautschukzusammensetzung mit einem Polyisoprenkautschuk in welchem der cis-1,4-Bindungsgehalt sehr hoch ist und in welchem eine Mooney-Viskosität innerhalb eines bestimmten Bereiches liegt, eine ausgezeichnete Ausgewogenheit zwischen der Verarbeitungsfähigkeit und den dynamischen Eigenschaften aufweist wie etwa Verschleißfestigkeit, Lebensdauer und dergleichen ist, und als ein Ergebnis daraus ist die Erfindung verwirklicht worden.
Das heißt, die Kautschukzusammensetzung gemäß der Erfindung umfasst als eine Kautschukkomponente (A) einen synthetischen Polyisoprenkautschuk mit einem cis-1,4-Bindungsgehalt von nicht weniger als 99,0%, einem 3,4 Bindungsgehalt von nicht mehr als 0,5% und einer Mooney-Viskosität ML₁₊₄ (100°C) von 20–110 sowie als (B) einen natürlichen Kautschuk.
In einer bevorzugten Ausführung der Kautschukzusammensetzung gemäß der Erfindung beträgt ein Massenverhältnis von (A) des synthetischen Polyisoprenkautschuks gegenüber einem Gesamtgehalt von (A) des synthetischen Polyisoprenkautschuks und (B) des natürlichen Kautschuks [d. h. eine Masse von (A)/{eine Masse von (A) + eine Masse von (B)} × 100] 5–60 Massenprozent.
In einer anderen bevorzugten Ausführung der Kautschukzusammensetzung gemäß der Erfindung beträgt ein Gesamtgehalt an (A) des synthetischen Polyisoprenkautschuks und (B) des natürlichen Kautschuks in der Kautschukkomponente nicht weniger als 40 Massenprozent. Man zieht es ferner vor, dass der Gesamtgehalt an (A) des synthetischen Polyisoprenkautschuks und (B) des natürlichen Kautschuks in der Kautschukkomponente nicht weniger als 80 Massenprozent beträgt.
Ein Füllmittel, das in die Kautschukzusammensetzung gemäß der Erfindung mit hinein gemischt bzw. kompoundiert werden soll, ist nicht speziell begrenzt, aber Füllmittel, die gewöhnlich in der Kautschukindustrie verwendet werden, etwa Carbon Black (Ruß), Silikat, Tonerde, Aluminiumhydroxid, Ton, Calciumkarbonat und dergleichen, können verwendet werden. Als Carbon Black können verschiedene Qualitätsgrade von Carbon Blacks wie etwa SAF, HAF, ISAF, FEF, GPF und so weiter verwendet werden. Man sollte es vorziehen ein Carbon Black zu verwenden, das eine spezifische Stickstoffadsorptionsoberfläche (N₂SA = nitrogen adsorption specific surface area) von nicht weniger als 70 m²/g aufweist. Das Silikat ist nicht besonders begrenzt, aber nasses Silikat, trockenes Silikat und kolloidales Silikat werden bevorzugt. Man wird es vorziehen, ein Silikat mit einer spezifischen Stickstoffadsorptionsoberfläche (N₂SA) von nicht weniger als 180 m²/g zu gebrauchen. Diese Füllmittel können alleine oder in einer Kombination von zweien oder mehreren derselben verwendet werden. Eine Gesamtmenge dieser miteinander vermischter Füllmittel ist nicht kleiner als 10 Massenteile, vorzugsweise 30–120 Massenteile, stärker bevorzugt 40–80 Massenteile, bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente. Ferner soll die Kautschukzusammensetzung gemäß der Erfindung vorzugsweise mit Schwefel vernetzt werden können.
Die Kautschukzusammensetzung gemäß der Erfindung ist geeignet für eine Lauffläche und/oder für ein Ummantelungselement eines Reifens.
Ferner ist der Reifen entsprechend der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die oben genannte Kautschukzusammensetzung bei einer Lauffläche oder bei einem Ummantelungselement zur Anwendung gelangt.
BESTE ART UND WEISE ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung wird jetzt unten im Detail beschrieben werden. Die Kautschukzusammensetzung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst; als eine Kautschukkomponente (A) einen synthetischen Polyisoprenkautschuk mit einem cis-1,4-Bindungsgehalt von nicht weniger als 99,0%, einem 3,4-Bindungsgehalt von nicht mehr als 0,5% und einer Mooney-Viskosität ML₁₊₄ (100°C) von 20–110, sowie als (B) einen natürlichen Kautschuk. Der in der Kautschukzusammensetzung enthaltene Polyisoprenkautschuk (IR = isopren rubber) weist dynamische Eigenschaften auf die denjenigen des natürlichen Kautschuks gleich sind, weil der 1,4 Bindungsgehalt sehr hoch ist und der 3,4 Bindungsgehalt sehr niedrig ist. Auch verfügt der Polyisoprenkautschuk über eine ausgezeichnete Verarbeitungsfähigkeit, weil die Mooney-Viskosität innerhalb eines vorherbestimmten Bereiches liegt.
Wenn der cis-1,4-Bindungsgehalt des in der Kautschukzusammensetzung enthaltenen Polyisoprenkautschuks kleiner als 99,0% ist, dann ist die Ausdehnungskristallinität niedrig, und die dynamischen Eigenschaften verschlechtern sich. Wenn der 3,4-Bindungsgehalt des Polyisoprenkautschuks 0,5% überschreitet, dann wird die Ausdehnungskristallinität beschädigt und die dynamischen Eigenschaften verschlechtern sich. Wenn die Mooney-Viskosität ML₁₊₄ (100°C) kleiner als 20 ist, dann verschlechtern sich die dynamischen Eigenschaften wie etwa die Verschleißfestigkeit, Dauerhaftigkeit und dergleichen, während hingegen dann, wenn sie 110 überschreitet, die Produktion schwierig ist und die Verarbeitungsfähigkeit vermindert wird. Darüber hinaus ist der Polyisoprenkautschuk nicht besonders begrenzt, aber das zahlenmäßige Durchschnittsmolekulargewicht desselben liegt vorzugsweise bei 50000–1500000, stärker bevorzugt bei 100000–750000.
Der Polyisoprenkautschuk kann hergestellt werden durch ein Polymerisieren des Isoprens in Anwesenheit eines Gadoliniummetallocen-Katalysators unter Bezugnahme auf die oben beschriebene Vortragszusammenfassung von Kaita et al. der 83-ten jährlichen Frühjahrssitzung der Chemical Society of Japan, eine Homepage des Instituts für physikalische und chemische Forschung, "A synthetic rubber for a future high performance tire has been acclompished" und so weiter. Zum Beispiel wird (C₅Me₅)₂Gd[(μ-Me)AlMe₂(μ-Me)]₂Gd(C₅Me₅)₂ (Gadoliniummetallocenkatalysator) gemäß der von Kaita, S.; Hou, Z.; Wakatsuki, Y. in der Presse Macromol. Rapid Commun. beschriebenen Methode synthetisiert, und der resultierende Gadoliniummetallocenkatalysator, [Ph₃C][B(C₆F₅)₄] und AlⁱBu₃ werden der Reihe nach in Toluol in einer Glasflasche unter einer inerten Gasatmosphäre aufgelöst und die Glasflasche wird mit einem Verschluss abgeschlossen und dann wird das Isoprenmonomer hinzugefügt, um die Polymerisation durchzuführen. Die Polymerisation wird vorzugsweise unterhalb der Raumtemperatur durchgeführt. Wenn die Polymerisationstemperatur gesenkt wird, dann erhöht sich der cis-1,4-Bindungsgehalt des resultierenden Polyisoprenkautschuks. Bei –40°C erhält man einen Polyisoprenkautschuk mit einem cis-1,4-Bindungsgehalt von nicht weniger als 99,0% und einem 3,4-Bindungsgehalt von nicht mehr als 0,1%. Die Mikrostruktur des Polyisoprenkautschuks kann durch ¹H-NMR und ¹³C-NMR analysiert werden.
Der Polyisoprenkautschuk kann auch durch ein Polymerisieren des Isoprens hergestellt werden, dies bei einer Temperatur nicht höher als 5°C in Gegenwart eines konjugierten Dienmonomers, eines organischen Phosphats eines Metalls der seltenen Erden, eines Alkylaluminiums (Alkylierungsmittel) und eines Alkylaluminiumhalids (Halogendonator bzw. -spender), wobei das molare Verhältnis des Alkylierungsmittels/des Salzes des seltenen Erdenmetalls innerhalb eines Bereiches von 1–5 liegt gemäß der oben genannten Patentschrift WO02/3863A .
Als die Kautschukkomponente in der Kautschukzusammensetzung gemäß der Erfindung werden erwähnt; natürlicher Kautschuk, Styrolbutadiencopolymerkautschuk (SBR), Polybutadienkautschuk (BR), Acrylnitrilbutadienkautschuk (NBR), Ethylenpropylendienkautschuk (EPDM), Butylkautschuk (IIR), halogenierter Butylkautschuk und dergleichen, zusätzlich zu dem obigen Polyisoprenkautschuk. Diese Kautschukkomponenten können allein oder in einer Kombination von zweien oder von mehreren derselben verwendet werden.
In der Kautschukkomponente in der Kautschukzusammensetzung gemäß dieser Erfindung beträgt ein Massenverhältnis von (A) des synthetischen Polyisoprenkautschuks gegenüber einem Gesamtgehalt von (A) des synthetischen Polyisoprenkautschuks und von (B) des natürlichen Kautschuks vorzugsweise 5–60 Massenprozent. Wenn das Verhältnis von (A) des synthetischen Polyisoprenkautschuks kleiner als 5 Massenprozent wird, dann ist die Wirkung des Zusammenmischens bzw. Kompoundierens von (A) des synthetischen Polyisoprenkautschuks gering und der Ausgleich zwischen den dynamischen Eigenschaften und der Verarbeitungsfähigkeit wird nicht verbessert. Wenn das Verhältnis von (A) des synthetischen Polyisoprenkautschuks 60 Massenprozent übersteigt, dann werden die Verschleißfestigkeit und die Lebensdauer der Kautschukzusammensetzung beeinträchtigt und auch die Adhäsionseigenschaft gegenüber einer Rolle verschlechtert sich.
Die Kautschukkomponente in der Kautschukzusammensetzung gemäß der Erfindung ist erforderlich, um (B) den natürlichen Kautschuk zu enthalten, und eine Summe des Gehalts an (A) des synthetischen Polyisoprenkautschuks und des Gehalts an (B) des natürlichen Kautschuks beträgt vorzugsweise nicht weniger als 40 Massenprozent der gesamten Kautschukkomponente, stärker bevorzugt nicht weniger als 80 Massenprozent. Wenn die Summe der Gehalte weniger als 40 Massenprozent ausmacht, dann können die Zielleistungen nicht erreicht werden.
Die Kautschukzusammensetzung gemäß der Erfindung wird vorzugsweise mit nicht weniger als 10 Massenteilen, vorzugsweise mit 30–120 Massenteilen, stärker bevorzugt 40–80 Massenteilen des Füllmittels gemischt (kompoundiert) werden, bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente. Als das Füllmittel können diejenigen verwendet werden, die gewöhnlich in der Kautschukindustrie zum Einsatz kommen, wie etwa Carbon Black, Silikat, Tonerde, Aluminiumhydroxid, Ton, Calciumcarbonat und dergleichen, aber die verstärkenden Füllmittel mit einer hohen verstärkenden Wirkung wie etwa Carbon Black und Silikat werden bevorzugt. Diese Füllmittel können alleine oder in einer Kombination von zweien oder mehreren derselben verwendet werden. Wenn die Menge des verstärkenden, beigemischten Füllmittels kleiner als 10 Massenteile ist, bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente, dann ist die Festigkeit der Kautschukzusammensetzung unzulänglich und die dynamischen Eigenschaften wie etwa Verschleißfestigkeit, Lebensdauer und dergleichen werden schlechter. Darüber hinaus beträgt von einem Standpunkt der Bearbeitungsfähigkeit bei dem Walzen der Kautschukzusammensetzung aus betrachtet die Menge des verstärkenden, beigemischten Füllmittels vorzugsweise 30–120 Massenteile, starker bevorzugt 40–80 Massenteile. Da die Kautschukzusammensetzung gemäß der Erfindung den Polyisoprenkautschuk mit einer ausgezeichneten Verarbeitungsfähigkeit enthält, kann eine größere Menge des Füllmittels mit einer hohen verstärkenden Wirkung hinzu gemischt werden. Die Kautschukzusammensetzung soll auch vorzugsweise mit Schwefel vernetzt werden können. Ein vulkanisierter Kautschuk, den man durch ein Vernetzen der Kautschukzusammensetzung mit Schwefel erhalten hat, weist eine ausreichende Festigkeit als ein Reifenelement auf.
Als das verstärkende Füllmittel nimmt man vorzugsweise ein Carbon Black mit einer spezifischen Stickstoffadsorptionsoberfläche (N₂SA = nitrogen adsorption specific surface area) von nicht weniger als 70 m²/g. Als das Carbon Black mit der N₂SA von nicht weniger als 70 m²/g werden Carbon Blacks des HAF Qualitätsgrades, des ISAF Qualitätsgrades und des SAF Qualitätsgrades erwähnt. Obwohl das Carbon Black mit der N₂SA von nicht weniger als 70 m²/g sich hinsichtlich der verstärkenden Wirkung des Kautschuks ausgezeichnet verhält, es aber hinsichtlich der Verarbeitungsfähigkeit wie etwa der Bearbeitungsfähigkeit bei dem Walzen oder dergleichen unterlegen ist, weist die Kautschukzusammensetzung gemäß der Erfindung eine gute Verarbeitungsfähigkeit sogar dann noch auf, wenn das Carbon Black mit der hohen verstärkenden Wirkung hinzugemischt wird, weil die Kautschukzusammensetzung das oben erwähnte Polyisoprenkautschuk mit der ausgezeichneten Verarbeitungsfähigkeit enthält. Wenn die N₂SA des Carbon Blacks kleiner als 70 m²/g wird, dann ist die verstärkende Wirkung des Kautschuks niedrig und die dynamischen Eigenschaften der Kautschukzusammensetzung können nicht ausreichend verbessert werden.
Das Silikat, das als ein verstärkendes Füllmittel für die Kautschukzusammensetzung gemäß der Erfindung verwendet wird, soll vorzugsweise eine spezifische Stickstoffadsorptionsoberfläche (N₂SA) von nicht weniger als 180 m²/g aufweisen. Wenn das Silikat mit einer spezifischen Stickstoffadsorptionsoberfläche (N₂SA) von weniger als 180 m²/g verwendet wird, dann kann die ausreichende verstärkende Wirkung nicht erreicht werden.
Zusätzlich zu der obigen Kautschukkomponente und zu dem obigen verstärkenden Füllmittel wie etwa dem Carbon Black und dem Silikat kann die Kautschukzusammensetzung der Erfindung in geeigneter Weise mit Zusatzstoffen vermischt werden, die gewöhnlich in der Kautschukindustrie verwendet werden wie etwa ein Mittel zur Vulkanisierung, ein Mittel zur Vulkanisierungsbeschleunigung, ein Antioxidans, ein die Vorvernetzung hemmendes Mittel, ein Weichmacher, Zinkoxid, Stearinsäure, ein Silanhaftvermittler und dergleichen, dies innerhalb eines Umfangs, der das Ziel der Erfindung nicht beeinträchtigt. Als Zusatzstoff können vorzugsweise jene Stoffe verwendet werden, die kommerziell erhältlich sind. Darüber hinaus kann die Kautschukzusammensetzung dadurch hergestellt werden, dass man die Kautschukkomponente mit den verschiedenen säuberlich ausgewählten Zusatzstoffen zusammenmischt, wenn dies notwendig ist, und indem man dann zermahlt, erwärmt, extrudiert und so fort.
Die Kautschukzusammensetzung gemäß der Erfindung kann auf alle Kautschukelemente aufgetragen werden, die Bestandteile des Reifens sind wie etwa auf eine Lauffläche, ein Ummantelungselement und dergleichen. Unter diesen Reifenelementen ist die Kautschukzusammensetzung für die Lauffläche geeignet und dieselbe wird vorzugsweise für eine Außenkautschukschicht und eine Basiskautschukschicht bei einer Laufflächenstruktur aus zwei Schichten verwendet. Die Kautschukzusammensetzung gemäß der Erfindung kann auch auf alle Ummantelungselemente aufgetragen werden, weil die Verarbeitungsfähigkeit gut ist und sie ist besonders geeignet für ein sich ausdehnendes Element wie etwa ein Band, eine Karkassenschicht, eine den Reifengürtel verstärkende Schicht oder dergleichen. Ferner eignet sich die Kautschukzusammensetzung gemäß der Erfindung für ein extrudiertes Element, etwa für ein Dämpfungselement aus Kautschuk, ein Kautschukwulstfüller oder dergleichen.
Der Reifen gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass bei ihm die obige Kautschukzusammensetzung verwendet wird, und er ist besonders geeignet als ein Reifen fit schwere Beanspruchungen. Da bei dem Reifen gemäß der Erfindung die obige Kautschukzusammensetzung mit einer guten Verarbeitungsfähigkeit zum Einsatz kommt, ist die Produktivität gut. Da die Kautschukzusammensetzung sich auch ausgezeichnet hinsichtlich der dynamischen Eigenschaften verhält, sind die Verschleißfestigkeit und die Lebensdauer ausgezeichnet. Der Reifen gemäß der Erfindung ist nicht besonders eingeschränkt, soweit die obige Kautschukzusammensetzung verwendet wird, und er kann durch das gewöhnliche Verfahren hergestellt werden.
Die folgenden Beispiele werden zum Zwecke der Darstellung der Erfindung und nicht zur Begrenzung derselben beschrieben.
Produktionsbeispiel 1 des Polyisoprens
In eine Druckglasflasche von einem Liter, die ausreichend mit einer inerten Gasatmosphäre getrocknet worden ist, füllt man ein; 1,29 g Dimethylaluminium-(μ-Dimethyl)-bis(pentamethylcyclopentadienyl)gadolinium [(C₅Me₅)₂Gd(μ-Me)₂AlMe₂] und 2,31 g Triphenylcarboniumtetrakis(pentafluorphenyl)borat [[Ph₃C][B(C₆H₅)₄]], welche in 250 mL Toluol aufgelöst werden. Zu der resultierenden Lösung werden 25 ml einer Toluollösung von 1 M Tributylaluminium hinzugegeben, was man dann während einer Zeitdauer von 1 Stunde bei Raumtemperatur stehen lässt und dann auf –20°C abkühlt. Zu der Lösung werden 340 g einer Toluollösung von Isopren hinzu gegeben, die auf 12,5 Massenprozent angepasst ist, um die Polymerisation bei –20°C während einer Zeitdauer von 3 Stunden durchzuführen. Dann werden 2 ml einer 5% Lösung eines Antioxidans BHT in Methanol hinzugefügt, um die Reaktion zu stoppen, und ferner wird die erneute Ausfällung in Ethanol ausgeführt, welches eine kleine Menge an Salzsäure enthält. Das isolierte Polymer wird an der Luft in einer Luftströmungskammer getrocknet und dann bei 60°C in einem Vakuumofen während einer Zeitdauer von 4 Stunden getrocknet, um 38,7 g Polyisoprenkautschuk A mit einer Ausbeute von 91% zu erzielen.
In dem Polyisoprenkautschuk A beträgt das zahlengemittelte Molekulargewicht (Mn) nach GPC 982600 und das Verhältnis Mw/Mn 2,01. Wenn die Mikrostruktur aus einem Integrationsverhältnis von 15,5–16,5 ppm (1,4-trans Einheit), 18,0–19,0 ppm (3,4-Einheit) und 23,0–24,0 ppm (1,4-cis Einheit) bestimmt wird, dann beträgt der cis-1,4 Bindungsgehalt 99,6%, der trans-1,4 Bindungsgehalt 0% und der 3,4 Bindungsgehalt 0,4%.
Ferner beträgt die Mooney-Viskosität ML₁₊₄ (100°C) des resultierenden Polyisoprenkautschuks 81, wenn sie gemäß JIS K6300 gemessen wird.
Eine Kautschukzusammensetzung wird zubereitet gemäß einem in der Tabelle 1 gezeigten Zusammenmischungsrezept, indem man den obigen Polyisoprenkautschuk verwendet, und die Verarbeitungsfähigkeit, Verschleißfestigkeit und Lebensdauer der Kautschukzusammensetzung werden nach den folgenden Verfahren bewertet.
(1) Verarbeitungsfähigkeit (WALZschrumpftest)
Ein ungehärteter Kautschuk wird auf eine 3 Zoll Rolle mit einer Rollentemperatur von 70°C in einem Intervall von 2 mm gewickelt, und die Rolle wird in Rotation versetzt. Nachdem die Rotation gestoppt ist, lässt man die Rolle während einer Zeitdauer von 1 Minute stehen, und dann schneidet man eine Kautschukprobe an einer Linie von 6 cm heraus. Nachdem die Kautschukprobe während einer Zeitdauer von 3 Minuten stehen gelassen worden ist, wird das Ausmaß der Schrumpfung der Linie mit 6 cm gemessen und das Ergebnis wird durch einen Index auf der Basis gezeigt, das vergleichende Beispiel 6 hat den Indexwert 100. Je größer der Wert des Index ist, desto besser ist die Schrumpfeigenschaft und desto besser die Verarbeitungsfähigkeit.
(2) Verschleißfestigkeit
Das Verschleißausmaß wird bei Raumtemperatur durch eine Lamborn-Abnutzungstestmaschine gemäß JIS K6264 gemessen, und dann wird eine inverse Zahl des Verschleißbetrages berechnet und durch einen Index auf der Basis gezeigt, das vergleichende Beispiel 6 hat den Indexwert 100. Je größer der Wert des Index ist, desto kleiner ist der Verschleißbetrag und desto besser die Verschleißfestigkeit.
(3) Dauerhaftigkeit (widerstand gegenüber einem Risswachstum durch biegen)
Der Test des Risswachstums durch Biegen wird gemäß JIS K6260 ausgeführt, um die Biegezahl zu messen, bis dass die Risslänge 12 cm groß wird, was durch einen Index auf der Basis gezeigt wird, das vergleichende Beispiel 6 hat den Indexwert 100. Je größer der Wert des Index ist, desto größer ist die Biegezahl und desto besser der Widerstand gegenüber einem Risswachstum durch Biegen und desto besser die Lebensdauer.

*1 Hergestellt nach dem obigen Produktionsbeispiel 1 von Polyisopren.
*2 IR2200, hergestellt durch die JSR Corporation, cis-1,4-Bindungsgehalt = 98,0%, 3,4-Bindungsgehalt = 2,0%, ML₁₊₄ (100°C) = 82.
*3 N339, das von Tokai Carbon Co., Ltd hergestellt wird. N₂SA = 93 m²/g.
*4 N-(1,3-dimethylbutyl)-N'-phenyl-p-phenylendiamin, hergestellt von Ohuchi Shinkou Kagaku Co., Ltd., Nocrac 6C.
*5 N,N'-Dicyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamid, hergestellt von Ohuchi Shinkou Kagaku Co., Ltd., Noccler DZ.

Wie man aus der Tabelle 1 ersehen kann, ist die Verarbeitungsfähigkeit bei den Kautschukzusammensetzungen der Beispiele stark verbessert im Vergleich zu der Kautschukzusammensetzung des vergleichenden Beispiels 6, und die Verschlechterung der Verschleißfestigkeit und der Lebensdauer wird unterdrückt und der Ausgleich zwischen der Verarbeitungsfähigkeit und den dynamischen Eigenschaften ist gut. Andererseits ist die Verarbeitungsfähigkeit bei den Kautschukzusammensetzungen der vergleichenden Beispiele 1–5 verbessert im Vergleich zu der Kautschukzusammensetzung des vergleichenden Beispiels 6, aber die Verschlechterung der Verschleißfestigkeit und der Lebensdauer ist groß.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Gemäß der Erfindung können Kautschukzusammensetzungen geliefert werden, die einen ausgezeichneten Ausgleich zwischen der Verarbeitungsfähigkeit und den dynamischen Eigenschaften wie etwa Verschleißfestigkeit, Lebensdauer und dergleichen aufweisen und die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie einen Polyisoprenkautschuk mit einem sehr hohen cis-1,4-Bindungsgehalt, einem sehr niedrigen 3,4 Bindungsgehalt und mit einer Mooney-Viskosität in einem spezifizierten Wertebereich umfassen. Es können auch Reifen mit einer ausgezeichneten Produktivität, Verschleißfestigkeit und Lebensdauer durch die Verwendung solch einer Kautschukzusammensetzung geliefert werden.

Claims

Kautschukzusammensetzung, die als eine Kautschukkomponente (A) einen synthetischen Polyisoprenkautschuk mit einem cis-1,4-Bindungsgehalt von nicht weniger als 99,0%, einem 3,4 Bindungsgehalt von nicht mehr als 0,5% und einer Mooney-Viskosität ML₁₊₄ (100°C) von 20–110 sowie (B) einen natürlichen Kautschuk umfasst.
Kautschukzusammensetzung gemäß Anspruch 1, in welcher ein Massenverhältnis von (A) dem synthetischen Polyisoprenkautschuk gegenüber einem Gesamtgehalt von (A) dem synthetischen Polyisoprenkautschuk und (B) dem natürlichen Kautschuk 5–60 Massenprozent beträgt.
Kautschukzusammensetzung gemäß Anspruch 1, in welcher ein Gesamtgehalt an (A) dem synthetischen Polyisoprenkautschuk und (B) dem natürlichen Kautschuk in der Kautschukkomponente nicht weniger als 40 Massenprozent beträgt.
Kautschukzusammensetzung gemäß Anspruch 3, in welcher der Gesamtgehalt an (A) dem synthetischen Polyisoprenkautschuk und (B) dem natürlichen Kautschuk in der Kautschukkomponente nicht weniger als 80 Massenprozent beträgt.
Kautschukzusammensetzung gemäß Anspruch 1, welche nicht weniger als 10 Massenteile eines verstärkenden Füllmittels umfasst, bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente.
Kautschukzusammensetzung gemäß Anspruch 5, welche nicht weniger als 30 Massenteile eines verstärkenden Füllmittels umfasst, bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente.
Kautschukzusammensetzung gemäß Anspruch 5, in welcher das verstärkende Füllmittel ein Carbon Black umfasst, das eine spezifische Stickstoffadsorptionsoberfläche (N₂SA = nitrogen adsorption specific surface area) von nicht weniger als 70 m²/g aufweist.
Kautschukzusammensetzung gemäß Anspruch 5, in welcher das verstärkende Füllmittel ein Silikat umfasst, das eine spezifische Stickstoffadsorptionsoberfläche (N₂SA) von nicht weniger als 180 m²/g aufweist.
Kautschukzusammensetzung gemäß Anspruch 5, welche mit Schwefel vernetzt werden kann.
Kautschukzusammensetzung gemäß Anspruch 1, welche für eine Lauffläche eines Reifens verwendet wird.
Kautschukzusammensetzung gemäß Anspruch 1, welche für ein Ummantelungselement eines Reifens verwendet wird.
Reifen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kautschukzusammensetzung, wie sie in irgendeinem der Ansprüche 1–9 beansprucht wird, bei einer Lauffläche oder bei einem Ummantelungselement Anwendung findet.