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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kautschukzusammensetzung für eine Basislauffläche und
einen dieselbe enthaltenden Reifen.
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Kürzlich sind
zum Zweck der Energieeinsparung verschiedene Mittel eingesetzt worden,
um den Rollwiderstand eines Reifens (zur Verbesserung der Rollwiderstandseigenschaften)
zu verringern oder um die Steuerungsstabilität eines Kraftfahrzeugs zu verbessern.
Ein Beispiel für
diese Mittel sind die Verwendung einer Kautschukzusammensetzung,
welche exzellente Rollwiderstandsleistungen sowie eine exzellente
Steuerungsstabilität
aufweist, an der Innenseitenschicht einer Basislauffläche, welche
eine Zweischichtstruktur (eine innere Schicht und eine Oberflächenschicht)
aufweist.
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In
der ungeprüften
japanischen Patentoffenlegungsschrift
Nr. 11-349732 wird eine Kautschukzusammensetzung für einen
Reifen enthaltend als Kautschukkomponente einen Polybutadienkautschuk
mit 1 bis 25% eines 1,2-syndiotaktischen Polybutadienkristalls offenbart;
aber es besteht ein dahingehendes Problem, dass, wenn die Kautschukzusammensetzung
als eine Basislauffläche
eingesetzt wird, sowohl die Steuerungseigenschaften, welche hauptsächlich durch
die Steifheit bedingt sind, und der durch den tan δ bedingte
Rollwiderstand nicht befriedigt werden können.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kautschukzusammensetzung
für eine
Basislauffläche
bereitzustellen, welche die Steuerungsstabilität und die Rollwiderstandsleistungen
verbessert, sowie einen Reifen bereitzustellen, welcher dieselbe
enthält.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kautschukzusammensetzung für eine Basislauffläche, welche eine
Kautschukkomponente enthält,
welche (a) 20 bis 60 Gew.-% eines 2,5 bis 20 Gew.-% eines 1,2-syndiotaktischen
Polybutadienkristalls enthaltenden Polybutadienkautschuks, (b) 5
bis 80 Gew.-% eines durch einen Lithiuminitiator polymerisierten,
mit Zinn modifizierten Polybutadienkautschuks, bei dem die Menge
an Zinnatomen 50 bis 3000 ppm beträgt, bei dem die Menge der Vinylbindungen
5 bis 50 Gew.-% beträgt
und bei dem die Molekulargewichtsverteilung (Mw/Mn) maximal 2 beträgt, und
(c) 10 bis 75 Gew.-% eines Kautschuks verschieden von dem Kautschuk
(a) und dem Kautschuk (b) enthält.
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Ferner
betrifft die vorliegende Erfindung einen Reifen mit einer Basislauffläche, welche
die Kautschukzusammensetzung für
eine Basislauffläche
enthält.
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Die
Kautschukzusammensetzung für
eine Basislauffläche
gemäß der vorliegenden
Erfindung enthält eine
Kautschukkomponente, welche (a) einen ein 1,2-syndiotaktisches Polybutadienkristall
enthaltenden Polybutadienkautschuk, (b) einen mit Zinn modifizierten
Polybutadienkautschuk und (c) einen Kautschuk verschieden von (a)
und (b) enthält.
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In
dem ein 1,2-syndiotaktisches Polybutadienkristall (a) enthaltenden
Polybutadienkautschuk (BR(a)) ist das 1,2-syndiotaktische Polybutadienkristall
nicht nur in BR(a) dispergiert, sondern dieses ist chemisch mit dem
BR(a) verbunden und vorzugsweise in keiner Orientierung dispergiert.
Weil das zuvor beschriebene Kristall chemisch mit einer Kautschukkomponente
verbunden ist und die Verbindung dann dispergiert wird, besteht eine
dahingehende Tendenz, dass die Erzeugung und Diffusion von Brüchen unterdrückt wird.
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Der
Schmelzpunkt des 1,2-syndiotaktischen Polybutadienkristalls beträgt vorzugsweise
wenigstens 180°C
und besonders bevorzugt wenigstens 190°C. Wenn der Schmelzpunkt weniger
als 180°C
beträgt,
werden die Kristalle während
des Aushärtens
eines Reifens durch Druck geschmolzen und es besteht eine dahingehende
Tendenz, dass die Härte
verringert ist. Ferner beträgt
der Schmelzpunkt des 1,2-syndiotaktischen Polybutadienkristalls
vorzugsweise maximal 220°C
und besonders bevorzugt maximal 210°C. Wenn der Schmelzpunkt 220°C überschreitet,
wird das Molekulargewicht des BR(a) hoch; daher besteht eine dahingehende
Tendenz, dass die Dispergierbarkeit in der Kautschukzusammensetzung
schlecht ist.
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Die
Menge des in siedendem n-Hexan unlöslichen Teils in BR(a) beträgt vorzugsweise
wenigstens 2,5 Gew.-% und besonders bevorzugt wenigstens 8 Gew.-%.
Wenn die Menge weniger als 2,5 Gew.-% beträgt, besteht eine dahingehende
Tendenz, dass eine ausreichende Härte der Kautschukzusammensetzung
nicht erhalten wird. Ferner beträgt
die Menge des in siedendem n-Hexan unlöslichen Teils vorzugsweise
maximal 22 Gew.-%, besonders bevorzugt maximal 20 Gew.-% und ganz
besonders bevorzugt maximal 18 Gew.-%. Wenn die Menge 22 Gew.-% überschreitet,
ist die Viskosität
von BR(a) selbst hoch und es besteht eine dahingehende Tendenz,
dass die Dispergierbarkeit des BR(a) und eines Füllstoffs in der Kautschukzusammensetzung
verschlechtert wird. Der in siedendem n-Hexan unlösliche Teil
deutet hier 1,2-syndiotaktisches Polybutadien (SPBD) in BR(a) an.
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Die
Menge des 1,2-syndiotaktischen Polybutadienkristalls beträgt in dem
BR(a) wenigstens 2,5 Gew.-% und vorzugsweise wenigstens 10 Gew.-%.
Wenn die Menge weniger als 2,5 Gew.-% beträgt, ist die Härte unzureichend.
Ferner beträgt
die Menge des 1,2-syndiotaktischen Polybuta dienkristalls in BR(a)
maximal 20 Gew.-% und vorzugsweise maximal 18 Gew.-%. Wenn die Menge
20 Gew.-% überschreitet,
wird der BR(a) in der Kautschukzusammensetzung kaum dispergiert
und ist die Verarbeitbarkeit verringert.
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Die
Menge von BR(a) in den Kautschukkomponenten beträgt wenigstens 20 Gew.-% und
vorzugsweise wenigstens 30 Gew.-%. Wenn die Menge weniger als 20
Gew.-% beträgt,
werden die Schnittwiderstandsfähigkeit
und die Bruchwachstumswiderstandsfähigkeit schlechter. Ferner
beträgt
die Menge von BR(a) maximal 60 Gew.-% und vorzugsweise maximal 50
Gew.-%. Wenn die Menge 60 Gew.-% übersteigt, werden die Zugbrucheigenschaften
der Kautschukzusammensetzung schlecht, was eine Verringerung der
Menge von BR(b) in der Kautschukzusammensetzung verursacht, und
es erhöht
sich der tan δ.
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Der
mit Zinn modifizierte Polybutadienkautschuk (b) (BR(b)) wird durch
Polymerisieren von 1,3-Butadien durch einen Lithiuminitiator und
daran anschließend
durch Zugabe einer Zinnverbindung erhalten und ferner ist das Ende
eines BR(b)-Moleküls
vorzugsweise an eine Zinn-Kohlenstoff-Bindung gebunden.
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Ein
Beispiel für
einen Lithiuminitiator ist eine Lithiumverbindung, wie beispielsweise
Alkyllithium, Aryllithium, Allyllithium, Vinyllithium, organisches
Zinnlithium und organisches Stickstofflithium. BR(b) mit einem hohen
Vinyl- und einem geringen cis-Gehalt kann durch Verwenden einer
Lithiumverbindung als ein Initiator für BR(b) hergestellt werden.
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Beispiele
für eine
Zinnverbindung sind Zinntetrachlorid, Butylzinntrichlorid, Dioctylzinndichlorid,
Tributylzinnchlorid, Triphenylzinnchlorid, Diphenyldibutylzinn,
Triphenylzinnethoxid, Diphenyldimethylzinn, Dito lylzinnchlorid,
Diphenylzinndioctanoat, Divinyldiethylzinn, Tetrabenzylzinn, Dibutylzinndistearat,
Tetraallylzinn, p-Tributylzinnstyrol und von diesen können eine
oder wenigstens zwei Arten dazu ausgewählt werden, eingesetzt zu werden.
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Die
Menge an Zinnatomen in dem BR(b) beträgt wenigstens 50 ppm und vorzugsweise
wenigstens 60 ppm. Wenn die Menge weniger als 50 ppm beträgt, sind
die Effekte zum Fördern
der Dispersion von Ruß in dem
BR(b) gering und ist der tan δ erhöht. Ferner
beträgt
die Menge an Zinnatomen maximal 3000 ppm, vorzugsweise maximal 2500
ppm und besonders bevorzugt maximal 250 ppm. Wenn die Menge 3000
ppm übersteigt,
wird die Kohäsion
(Kautschukfragmente hängen
ohne Streuung zusammen) des Knetproduktes schlecht und die Ecken
sind nicht ausgerichtet; daher sind die Extrusionseigenschaften
des Knetprodukts verschlechtert.
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Die
Molekulargewichtsverteilung (Mw/Mn) von BR(b) beträgt maximal
2 und vorzugsweise maximal 1,5. Wenn die Mw/Mn 2 übersteigt,
verschlechtert sich die Dispergierfähigkeit von Ruß und es
ist nicht bevorzugt, dass der tan δ erhöht ist.
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Die
Menge an Vinylbindungen in dem BR(b) beträgt wenigstens 5 Gew.-% und
vorzugsweise wenigstens 7 Gew.-%. Wenn die Menge an Vinylbindungen
weniger als 5 Gew.-% beträgt,
ist es schwierig, den BR(b) zu polymerisieren (herzustellen). Ferner
beträgt
die Menge an Vinylbindungen maximal 50 Gew.-% und vorzugsweise maximal
20 Gew.-%. Wenn die Menge an Vinylbindungen 50 Gew.-% übersteigt,
wird die Dispergierfähigkeit
von Ruß verschlechtert
und es besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Zugfestigkeit schlecht
wird.
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Die
Menge von BR(b) in der Kautschukkomponente beträgt wenigstens 5 Gew.-% und
vorzugsweise wenigstens 10 Gew.-%. Wenn die Menge weniger als 5
Gew.-% beträgt,
können
die Effekte der Verringerung des tan δ nicht ausreichend erreicht
werden. Ferner beträgt
die Menge von BR(b) maximal 80 Gew.-% und vorzugsweise maximal 40
Gew.-%. Wenn die Menge 80 Gew.-% übersteigt, werden die Effekte
der Verringerung des tan δ nicht
verbessert, und die Gesamtmenge des Kautschuks (c) und BR(a) wird
maximal 20 Gew.-%, so dass folglich die Zugfestigkeit und die Härte verringert
sind.
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Der
Kautschuk (c) ist ein Kautschuk verschieden von BR(a) und von BR(b).
Spezifische Beispiele sind ein Naturkautschuk (NR), ein Isoprenkautschuk
(IR), ein Styrolbutadienkautschuk (SBR), ein hoch cis-1,4-Polybutadienkautschuk
verschieden von BR(a) und von BR(b). Von diesen ist ein Naturkautschuk
aufgrund seiner exzellenten Zugfestigkeit bevorzugt. Ferner ist
es bevorzugt, als Kautschuk (c) eine Mischung eines Naturkautschuks
und eines Isoprenkautschuks oder eine Mischung eines Naturkautschuks
mit einem hoch cis-1,4-Polybutadienkautschuk verschieden von BR(a)
und von BR(b) einzusetzen.
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Die
Menge des Kautschuks (c) in der Kautschukkomponente beträgt wenigstens
10 Gew.-%, vorzugsweise wenigstens 20 Gew.-% und besonders bevorzugt
wenigstens 30 Gew.-%. Wenn die Menge weniger als 10 Gew.-% beträgt, können eine
ausreichende Zugfestigkeit und ausreichende Schnittbeständigkeitseigenschaften
nicht erhalten werden. Ferner beträgt die Menge des BR(c) in den
Kautschukkomponenten maximal 75 Gew.-% und bevorzugt maximal 60
Gew.-%. Wenn die Menge 75 Gew.-% übersteigt, wird die Gesamtmenge
von BR(a) und von BR(b) maximal 25 Gew.-% und eine Verringerung
des tan δ sowie
eine Verbesserung der Härte
können
nicht erreicht werden.
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Die
Kautschukzusammensetzung für
eine Basislauffläche
gemäß der vorliegenden
Erfindung kann, falls erforderlich, zusätzlich zu den zuvor beschriebenen
Kautschukkomponenten Füllstoffe
zur Verstärkung, wie
beispielsweise Ruß,
Silica, Calciumcarbonat und Ton, ein Erweichungsmittel, wie beispielsweise
ein aromatisches Öl,
ein Wachs, ein Antioxidationsmittel, Stearinsäure, Zinkoxid, ein Vulkanisierungsmittel,
wie beispielsweise Schwefel, sowie einen Vulkanisationsbeschleuniger
enthalten. Als ein Füllstoff
zur Verstärkung wird
vorzugsweise Ruß eingesetzt,
weil damit die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben ausreichend
gelöst
werden können.
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Die
Kautschukzusammensetzung für
eine Basislauffläche
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird als die Kautschukkomponenten BR(a), BR(b) und den
Kautschuk (c) kombinierend herstellt und ferner wird die Menge des
Füllstoffs
zur Verstärkung
verringert, so dass diese 25 bis 50 Gewichtsteile bezogen auf 100
Gewichtsteile der Kautschukkomponente beträgt; daher kann der tan δ ohne Verringerung
der Härte,
Beanspruchung und Bruchdehnung der Kautschukzusammensetzung stark
verringert werden. In dem Fall der Verwendung von Ruß als Füllstoff
zur Verstärkung
beträgt
die Menge an Ruß vorzugsweise
30 bis 45 Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente.
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Die
Kautschukzusammensetzung für
eine Basislauffläche
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird hergestellt durch Vermischen der Kautschukkomponente
und, falls erforderlich, der zuvor genannten verschiedenen Chemikalien,
welche zu kneten sind, das Knetprodukt wird durch Extrusion verarbeitet
und in einem unvulkanisierten Zustand in die Form einer Basislauffläche eines
Reifens eingestellt, um in einer Reifenformmaschine einen unvulkanisierten
Reifen zu formen, und ferner wird der unvulkanisierte Reifen in
einer Vulkanisationsmaschine erhitzt und mit Druck beaufschlagt,
um einen Reifen zu erhalten.
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BEISPIELE
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend im Detail anhand von Beispielen
erläutert,
ist aber nicht darauf beschränkt.
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Nachfolgend
werden die verschiedenen, in den Beispielen eingesetzten Chemikalien
beschrieben.
- Polymer A: VCR617 erhältlich von Ube Industries,
Ltd. (ein Dispersionsprodukt eines 1,2-syndiotaktischen Polybutadienkristalls,
wobei die Menge des 1,2-syndiotaktischen Polybutadienkristalls 17
Gew.-% beträgt,
der Schmelzpunkt des 1,2-syndiotaktischen Polybutadienkristalls
200°C beträgt und die
Menge des in siedendem n-Hexan unlöslichen Teils 15 bis 18 Gew.-%
beträgt).
- Polymer B: BR1250 erhältlich
von Nippon Zeon Co., Ltd. (Polymerisation durch Verwenden von Lithium
als ein Initiator, wobei die Menge an Vinylbindungen 10 bis 13 Gew.-%
beträgt,
das Mw/Mn 1,5 beträgt,
die Menge an Zinnatomen 250 ppm beträgt und die Menge an Verbindung
mit einem Polystyrol umgerechneten Molekulargewicht von maximal
105 2 bis 3 Gew.-% beträgt).
Naturkautschuk: RSS#3
Hoch
cis-1,4-BR: BR150B erhältlich
von Ube Industries, Ltd.
Ruß: SHOUBLACK (N330) erhältlich von
SHOWA CABOT K.K.
Aromatisches Öl: DIANA PROCESS AH-24 erhältlich von
Idemitsu Kosan Co., Ltd.
Wachs: SUNNOC erhältlich von OUCHISHINKO CHEMICAL
INDUSTRIAL CO., LTD.
Antioxidationsmittel: NOCRAC 6C erhältlich von
OUCHISHINKO CHEMICAL INDUSTRIAL CO., LTD.
Stearinsäure: Stearinsäure erhältlich von
NOF Corporation
Zinkoxid: Zinkoxid Nr. 1 erhältlich von
Mitsui Mining And Smelting Co., Ltd.
Schwefel: Schwefelpulver
erhältlich
von Karuizawa Iou Kabushikikaisha
Vulkanisationsbeschleuniger:
NOCCELER NS erhältlich
von OUCHISHINKO CHEMICAL INDUSTRIAL CO., LTD.
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BEISPIELE 1 BIS 5 UND VERGLEICHSBEISPIELE
1 BIS 8
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(Herstellung der Kautschukproben)
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Verschiedene
Chemikalien, wie beispielsweise ein Polymer verschieden von einem
vulkanisierenden Füllstoff,
wie beispielsweise Schwefel, und ein Vulkanisationsbeschleuniger
wurden in einem BR Banbury gemäß dem in
der Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzungsgehalt geknetet und dann
wurden hierzu der Vulkanisationsfüllstoff zugegeben und in einer
8-Inch-Walze geknetet,
um eine unvulkanisierte Kautschukzusammensetzung zu erhalten. Die
unvulkanisierte Kautschukzusammensetzung wurde durch Vulkanisieren
bei 170°C bei
einem Druck von 25 kgf/cm2 für 12 Minuten
geformt, um eine Gummiprobe zu erhalten. Die nachfolgenden Messungen
wurden durch Verwenden der erhaltenen Gummiprobe durchgeführt.
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(Gummihärte (Hs))
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Die
Härte eines
hergestellten Teststücks
wurde unter Verwendung eines JIS-A-Härtetestgeräts gemessen.
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(Tan δ)
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Bezüglich des
tan δ wurde
ein Verlustkoeffizient tan δ bei
70°C und
einer Frequenz von 10 Hz unter Bedingungen einer anfänglichen
Belastung von 10% und einer dynamischen Belastung von 2% durch Verwenden
eines von Iwamoto Seisakusyo Co., Ltd. hergestellten Viskoelastizitätsspektrometers
gemessen. Je geringer der Wert ist, desto exzellenter ist der Rollwiderstand
und die exotherme Wärme
eines Reifens kann unterdrückt
werden.
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(Schnittwiderstandsfähigkeit)
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Einem
Teststück
wurde durch Verwenden eines Stahlmessers ein Riss mit einer Breite
von 20 mm auf einer Pendelstoßmaschine
verpasst und es wurde der Schnittwiderstandsindex gemessen, wobei
die Indexierung der Tiefe des Risses jeweils bezogen auf die Tiefe
des Kratzers von Beispiel 2 als 100 durchgeführt wurde. Je größer der
Index ist, desto exzellenter ist der Schnittwiderstand.
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(Risswachstumsbeständigkeit)
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Die
Länge eines
Risses wurde gemessen, nachdem das Teststück 120.000 mal gemäß dem Biegetest der
JIS-K6301 gebogen worden war. Die Indexierung der Länge des
Risses wurde jeweils bezogen auf die Länge des Risses von Beispiel
1 als 100 durchgeführt.
Je größer der
Index ist, desto besser ist die Risswachstumsbeständigkeit.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann eine Kautschukzusammensetzung für eine Basislauffläche bereitgestellt
werden, in welcher durch Verwenden (a) eines ein 1,2-syndiotaktisches
Polybutadienkristall enthaltenden Polybutadienkautschuks, (b) eines
mit Zinn modifizierten Polybutadienkristalls und (c) eines Kautschuks
verschieden von (a) und von (b) in einer Kautschukkomponente die
Steuerungsstabilität
und die Rollwiderstandseigenschaften verbessert sind, und es kann
ein diese Kautschukzusammensetzung verwendender Reifen bereitgestellt
werden.
