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Gebiet der
Erfindung
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Pneumatik-Gummireifen
mit zumindest einer Komponente oder einer Kautschukzusammensetzung, die
einen größeren Anteil
1,4-Polybutadienelastomer (BR) mit relativ niedriger Tg (Einfriertemperatur)
und hohem cis-Gehalt und einen kleineren Anteil eines styrolreichen
Styrol-/Isoprenelastomers
(SIR) mit relativ hoher Tg aufweist, wobei die Tg besagten BRs mindestens
60°C niedriger
als die Tg besagten SIRs ist. Besagtes SIR hat einen Styrolgehalt
von mindestens 30 Gewichtsprozent. Die styrolbasierten Einheiten
besagten SIRs liegen im Wesentlichen ohne große Blöcke von Styroleinheiten vor.
Besagtes BR ist ein hoch-cishaltiges 1,4-Polybutadien mit einem
cis-1,4-Gehalt von mindestens 96 Prozent und hat vorzugsweise eine
verzweigte Makrostruktur. In einem Aspekt ist besagte Reifenkomponente
eine Reifenlauffläche,
insbesondere eine umfangsgerichtete Reifenlauffläche.
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Hintergrund
der Erfindung
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Pneumatik-Gummireifen
werden oft mit einer Komponente aus einer Kautschukzusammensetzung hergestellt,
die aus einem Gemisch von Elastomeren zusammengestellt ist.
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Beispielsweise
besteht eine Gummi-Laufflächenkomponente
typischerweise aus einem Gemisch von Elastomeren, um wünschenswerte
Reifenlaufflächeneigenschaften,
wie beispielsweise Antrieb, Verringerung des Laufflächenabriebs
und verringerten Rollwiderstand, zu fördern.
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Historisch
gesehen sind Reifenlaufflächen
für Personenkraftwagen üblicherweise
aus Kautschukgemischen aus einem Styrol-/Butadiencopolymer-Elastomer
(SBR), das üblicherweise
zur Förderung
der Antriebsmerkmale der Reifenlauffläche verwendet wird, und cis-1,4-Polybutadienkautschuk,
der normalerweise zur Förderung
der Verringerung des Laufflächenverschleißes und
der Verringerung des Rollwiderstandes für die Reifenlauffläche verwendet
wird, zusammengesetzt.
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Solche
Kautschukgemische sind typischerweise SBR-reich, dadurch, dass das
SBR konventionell als Haupt-Elastomerkomponente
der Laufflächenkautschukzusammensetzung
verwendet wird, da der Laufflächenantrieb
auf der Straßenoberfläche üblicherweise
ein signifikant wünschenswertes
Merkmal für
den Reifen ist und auch, weil das SBR in seinem unvulkanisierten
Zustand relativ leicht zu verarbeiten ist. Im Gegensatz dazu stellt
der cis-1,4-Polybutadienkautschuk konventionell eine geringere Komponente
der Kautschukzusammensetzung dar, da er in seinem unvulkanisierten
Zustand typischerweise eine relativ hohe Viskosität (hohe Mooney-Viskosität) hat und
daher in der Kautschukverarbeitungsapparatur schwieriger zu verarbeiten
ist.
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Solche
SBR-reichen Kautschukzusammensetzungen für Reifenlaufflächen können manchmal
auch kleinere Mengen von einem oder mehr Elastomeren enthalten,
zusätzlich
zu besagter kleinerer Menge cis-1,4-Polybutadienkautschuk, wie beispielsweise
cis-1,4-Polyisoprenkautschuk (insbesondere Naturkautschuk), Isopren-/Butadien-Copolymerkautschuk
und/oder 3,4-Polyisoprenkautschuk, und eventuell Trans-1,4-Butadien.
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Für einen
Reifen ist es oft erwünscht,
eine oder mehr der Eigenschaften Laufflächenverschleiß, Rutschfestigkeit
und Rollwiderstand durch die Auswahl der Kautschukzusammensetzung
einer Reifenlauffläche
zu optimieren.
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Wie
den Fachleuten in dieser Technik bekannt ist, verringert jedoch
eine Optimierung einer dieser Reifeneigenschaften durch Variieren
der Kautschukzusammensetzung der Reifenlauffläche üblicherweise eine oder mehr
der anderen zwei Eigenschaften.
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Daher
stellt es eine Herausforderung dar, eine Optimierung all der Eigenschaften
Laufflächenabrieb, Naßrutschfestigkeit
und Rollwiderstand durch die Kautschukzusammensetzung für die Reifenlauffläche zu erzielen.
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Entsprechend
könnte
für Hochleistungsreifen
eine Steigerung der Verschleißrate
der Lauffläche
akzeptabel sein, wo ein sehr guter Nass- und Trockenantrieb einer
Reifenlauffläche
erwünscht
ist. Somit können Kautschukzusammensetzungen,
die einen sehr guten Nass- und
Trockenantrieb für
eine Reifenlauffläche
hervorheben sollen, jedoch oft einen relativ niedrigeren Abriebwiderstand,
höheren
Rollwiderstand und niedrigeren Schneeantrieb und höheren Versprödungspunkt
aufweisen. Diese Rezepturen enthalten üblicherweise eine höhere Konzentration
von SBR als eine Hauptkomponente von Kautschukzusammensetzungen
für solche
Reifenlaufflächen.
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Ein
antriebförderndes
Elastomer, wie beispielsweise Styrol-/Butadien-Elastomer, das für Laufflächenkautschukzusammensetzungen
verwendet werden könnte,
kann typischerweise eine relativ hohe Tg über –50°C aufweisen, wie beispielsweise
eine Tg innerhalb eines Bereichs von Null bis hinunter zu –50°C.
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Polymere
mit hoher Tg erhöhen
jedoch typischerweise den Versprödungspunkt
der Kautschukzusammensetzungen, und daher sind solche Kautschukzusammensetzungen
empfänglicher
für Rissbildung
bei kalten Temperaturen. Beispielsweise können Kautschukzusammensetzungen
für Laufflächen für Ganzjahresreifen
wünschenswerterweise
einen Versprödungspunkt
unter –40°C haben.
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Im
Gegensatz zu solchem Styrol-/Butadienkautschuk mit hoher Tg könnte ein
Elastomer, wie beispielsweise cis-1,4-Polybutadien, das in Kombination
mit einem solchen Styrol-/Butadienkautschuk in einer Laufflächenkautschukzusammensetzung
verwendet wird, um einen guten (relativ niedrigen) Laufflächenverschleiß zu fördern, eine
viel niedrigere Tg haben, beispielsweise eine Tg unter –90°C.
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In
einer solchen Kautschukzusammensetzung wird der cis-1,4-Polybutadienkautschuk
mit niedriger Tg üblicherweise
zur Förderung
des Laufflächenverschleißes für eine Reifenlauffläche verwendet.
Obwohl die Menge an cis-1,4-Polybutadien üblicherweise
auf eine relativ geringe Komponente der Elastomere für eine Reifenlauffläche (z.B. üblicherweise
weniger als 35 Gewichtsprozent davon) begrenzt ist, da, wenn das cis-1,4-Polybutadienelastomer
als eine größere Komponente
(z.B. größer als
50 Gewichtsprozent) vorhanden ist, die resultierende Kautschukzusammensetzung
typischerweise eine relativ hohe und im allgemeinen inakzeptable
Misch- und Verarbeitungsviskosität (z.B.
eine hohe Mooney-ML 1 + 4-Viskosität) ohne Vermischen eines Kautschukverarbeitungsöls mit dem
cis-1,4-Polybutadien, um dessen Verarbeitungsviskosität zu verringern,
aufweist. Zusätzlich
führen
Niveaus von cis-1,4-Polybutadien von mehr als 35 Gewichtsprozent
in Laufflächen üblicherweise
zu einem inakzeptablen Nassantrieb.
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In
einer solchen Kautschukzusammensetzung wird der Styrol-/Butadienkautschuk üblicherweise
zur Förderung
des Antriebs für
eine Reifenlauffläche
verwendet und ist typischerweise als eine größere Komponente der Elastomere
vorhanden (z.B. größer als
50 Gewichtsprozent). Der Styrolgehalt des Styrol-/Butadienkautschuks in kommerziellen
Reifenlaufflächen
liegt konventionell in einem Bereich von 10 bis 20 Gewichtsprozent
des Elastomers.
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Styrol-/Butadienkautschuk
und cis-1,4-Polybutadienkautschuk sind typischerweise kompatibel,
und daher kann ein Graph von Tangens delta zur Temperatur für ein Gemisch
solcher Elastomere nur eine einzige maximale Spitze aufweisen. Daher
werden für
Kautschukzusammensetzungen auf Basis solcher kompatibler Kautschukgemische
physikalische Niedrigtemperatureigenschaften typischerweise für physikalische
Hochtemperatureigenschaften der Kautschukzusammensetzung aufgegeben.
Beispielsweise kann eine Reifenlaufflächeneigenschaft typischerweise
einen Kompromiss mit einem Anstieg der Nassantriebseigenschaft eingehen,
wenn ein solches kompatibles Kautschukgemisch für eine Reifenlaufflächen-Kautschukzusammensetzung
verwendet wird. Weiterhin kann die Kaltversprödungspunkttemperatur der Reifenlaufflächen-Kautschukzusammensetzung
typischerweise mit einem Anstieg des Nassantriebs angehoben werden,
wenn ein kompatibles Gemisch solcher Elastomere für die Reifenlaufflächen-Kautschukzusammensetzung
verwendet wird, um die Reifenlauffläche weniger gebrauchsgeeignet
bei sehr niedrigen Betriebstemperaturen zu machen.
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Für eine Beschreibung
dieser Erfindung verweisen Begriffe wie etwa „verbundener Kautschuk", „Kautschukverbindung" und „Verbindung", falls hierin verwendet,
auf Kautschukzusammensetzungen, die aus einem oder mehr Elastomeren,
vermischt mit verschiedenen Inhaltsstoffen, einschließlich Vulkanisiermitteln
wie etwa Schwefel und Aushärtebeschleunigungsmitteln,
zusammengesetzt sind. Die Begriffe „Elastomer" und „Kautschuk" könnten
hierin austauschbar verwendet sein. Es wird angenommen, dass all
diese Begriffe den Fachleuten in dieser Technik wohlbekannt sind.
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Ein
Verweis auf die Einfriertemperatur oder Tg eines Elastomers oder
einer Elastomerzusammensetzung, falls hierin darauf verwiesen wird,
stellt die Einfriertemperatur(en) des jeweiligen Elastomers bzw.
Elastomerzusammensetzung in seinem bzw. ihrem unvulkanisierten Zustand
oder eventuell einem vulkanisierten Zustand im Fall einer Elastomerzusammensetzung
dar. Eine Tg kann geeigneterweise mit einem Differentialscankalorimeter
(DSC) bei einer Temperatursteigerungsrate von 10°C pro Minute bestimmt werden
(ASTM 3418).
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Ein
Verweis auf den Versprödungspunkt
einer Kautschukzusammensetzung bezieht sich auf einen Kalttemperatureigenschaftswert
gemäß ASTM D746
für die
Kautschukzusammensetzung und ist ein Maß einer Temperatur, wenn eine
Kautschukzusammensetzung spröde
wird, und daher ein Maßstab
der Gebrauchseignung der Kautschukzusammensetzung bei sehr kalten
Temperaturen.
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Offenlegung
und Praxis der Erfindung
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In Übereinstimmung
mit dieser Erfindung wird ein Pneumatik-Gummireifen verschafft,
der eine Reifenlauffläche
(umfangsgerichtete Gummilauffläche)
aufweist, wobei besagte Lauffläche
eine Kautschukzusammensetzung ist, die, basiert auf Gewichtsanteilen
pro 100 Gewichtsanteile der Laufflächenkautschukelastomere (ThK),
aufweist
- (A) Elastomere, enthaltend
- (1) 5 bis 45, alternativ 10 bis 40, ThK Styrol-/Isopren-Copolymer-Elastomer
(SIR) mit einem Styrolgehalt in einem Bereich von 30 bis 55, alternativ
30 bis 50, Prozent, einer Einzel-Tg innerhalb eines Bereichs von 0°C bis –40°C, alternativ
in einem Bereich von –5°C bis –30°C, und
worin
die Isoprenkomponente besagten SIRs eine Mikrostruktur hat, die
einen maximalen 3,4-Polyisoprengehalt
von 11 Prozent aufweist, und
wobei die Styrolverteilung in
besagtem SIR dadurch gekennzeichnet ist, dass
- (a) der Mindestprozentsatz der Styroleinheiten, die in nicht
mehr als fünf
sequentiellen Styroleinheiten (St5) vorliegen,
etwa gleich der Summe von 125,6 minus 0,92 Mal der gewichtsbezogene
Prozentsatz von Styroleinheiten in dem SIR ist, und
- (b) der Höchstprozentsatz
der Styroleinheiten, die in mehr als fünf sequentiellen Styroleinheiten
vorliegen gleich 100 weniger der besagte Mindest-St5-Einheiten-Prozentsatz
ist, und
- (2) 55 bis 95, alternativ 60 bis 90, ThK cis-1,4-Polybutadienkautschuk
(BR) mit einem cis-1,4-Gehalt von zumindest 95 Prozent und einer
Einzel-Tg innerhalb eines Bereichs von –100°C bis –107°C,
wobei das Gewichtsverhältnis besagten
BRs zu besagtem SIR zumindest 1,1:1 beträgt und alternativ innerhalb
eines Bereichs von 60:40 bis 80:20 liegt,
wobei die Tg besagten
BRs zumindest 60°C,
und vorzugsweise zumindest 85°C,
niedriger als die Tg besagten SIRs liegt, und optionsweies zumindest
95°C niedriger
als die Tg besagten SIRs liegt;
- (B) 40 bis 110, alternativ 50 bis 90, ThK Verstärkungsfüllmittel,
das zumindest einen der Stoffe Rußschwarz, Aggregaten ausgefällten Silikas,
und silikahaltiges Rußschwarz,
das Silikabereiche an seiner Oberfläche enthält, aufweist; und
- (C) ein Koppelungsmittel, wenn besagtes Verstärkungsfüllmittel
ausgefälltes
Silika und/oder silikahaltiges Rußschwarz ist, mit einem Anteil,
der reaktiv ist mit Hydroxylgruppen, die an der Oberfläche besagter
Aggregate des ausgefällten
Silikas enthalten sind, und Hydroxylgruppen, die an der Oberfläche der
Silikabereiche von besagtem silikahaltigen Rußschwarz enthalten sind.
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In
der Praxis kann besagtes BR ein spezialisiertes BR, wie ein cis-1,4-Polybutadienelastomer
mit einem cis-1,4-Gehalt
in einem Bereich von 96 bis 98 Prozent sein, und hergestellt sein
durch Polymerisieren von 1,3-Butadien in Gegenwart einer Organonickelverbindung
wie eines Nickelsalzes einer Carboxylsäure, einer Organoaluminiumverbindung
wie einer Trialkylaluminiumverbindung, Wasserstofffluorid und parastyroliertem Diphenylamin,
wobei besagte Organoaluminiumverbindung und besagte fluorinhaltige
Verbindung in Gegenwart besagten parastyrolierten Diphenylamins
zusammengebracht werden. Ein solch spezialisiertes BR kann in seinem
unvulkanisierten Zustand einen Mooney-(ML 1 + 4)-Viskositätswert bei 100°C in einem
Bereich von 35 bis 45 und einen Kaltflusswert von weniger als 1,2
mg/Minute haben. Ein solches spezialisiertes BR kann hierin auch
als ein verzweigtes BR bezeichnet werden, da es hierin als einen
gewissen Grad an Verzweigung enthaltend betrachtet wird. Zum Zweck
der Beschreibung dieser Erfindung soll der Begriff „BR" üblicherweise das spezialisierte
BR, oder verzweigte BR umfassen, wenn nicht anderweitig angedeutet.
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In
der weiteren Praxis dieser Erfindung kann besagte Kautschukzusammensetzung
auch zwischen Null und 20, alternativ 10 bis 20 ThK zumindest eines
Elastomers, anders als besagte SIR- und BR-Elastomere, enthalten,
gewählt
aus Polymeren von Isopren und/oder 1,3-Butadien und Copolymeren
von Styrol mit 1,3-Butadien und Copolymeren (Terpolymeren) von Styrol,
1,3-Butadien und Isopren.
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Ein
signifikanter Aspekt dieser Erfindung ist die Verwendung eines hoch-styrolhaltigen
Styrol-/Isopren-Elastomers
(SIR) in Kombination mit einem BR, und insbesondere besagtes spezialisiertes
BR enthaltend, worin das BR in der Mehrheit ist und daher als die
kontinuierliche Phase darstellend betrachtet wird, insofern die
besagten SIR- und besagten BR-Elastomere betroffen sind, als auch
eine Anforderung, dass besagte Elastomere individuell Einzel-Tgs
innerhalb der vorgeschriebenen Temperaturbereiche haben und die
Tg besagten BRs zumindest 60°C,
vorzugsweise zumindest 85°C,
niedriger als die Tg besagten SIRs ist.
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Für eine detailliertere
Herstellung besagten spezialisierten BRs, das hierin als verzweigtes
und leichter zu verarbeitendes BR betrachtet wird, siehe US-A-5.451.646.
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Im
allgemeinen kann besagtes spezialisiertes BR dadurch gekennzeichnet
sein, dass es einen cis-1,4-Gehalt von zumindest 96 Prozent, eine
Tg in einem Bereich von 100°C
bis 107°C,
einen Mooney-(ML 1 + 4)-Viskositätswert
bei 100°C
in einem Bereich von 30 bis 40 und vorzugsweise einen Schmelzpunkt
(ASTM D3418) in einem Bereich von –4°C bis –6°C aufweist.
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Das
hoch-styrolhaltige Styrol-/Isoprenelastomer, das eine im Wesentlichen
zufällige
Styrolverteilung aufweist (SIR) kann beispielsweise durch die in
Beispiel 1 hierin beschriebene Prozedur hergestellt werden.
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Es
ist zu würdigen,
dass besagtes SIR-Elastomer seine von Styrol abgeleiteten Einheiten
in einer im Wesentlichen zufälligen
Verteilung in besagtem Copolymer enthält, wie durch die vorgenannte
Styrolverteilungskennzeichnung dargestellt, worin ein größerer Teil
der Styroleinheiten in einer Abfolge von 5 oder weniger sequentieller
Einheiten vorliegen und nur ein kleinerer Teil in größeren als
5 sequentiellen Einheiten vorliegen.
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Die
Differenz der räumlich
definierten Tgs der SIR- und BR-Elastomere von zumindest 60°C, vorzugsweise
zumindest 85°C,
wird auch als ein wichtiger Aspekt der Erfindung betrachtet, um
eine gute Ausgewogenheit von sowohl relativ guter Abriebfestigkeit,
die den Reifenlaufflächenverschleiß für eine Reifenlauffläche aus
einer solchen Kautschukzusammensetzung angibt, und einer relativ
hohen Hysterese bei niedrigen Temperaturen in einem Bereich von –20°C bis +10°C (oder sogar
bis zu +20°C)
als ein Anzeichen für
guten Nassantrieb einer Reifenlauffläche aus einer solchen Kautschukzusammensetzung
zu verschaffen.
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Auf
diese Weise wird hierin erwogen, dass das BR-Elastomer mit relativ niedriger Tg relativ
unmischbar mit dem SIR-Elastomer mit höherer Tg ist, sodass solche
Elastomere zwei Phasen haben. Durch Verwendung von BR als größerem Anteil
wird die BR-Phase hierin als die kontinuierliche Phase betrachtet
und die SIR als eine diskontinuierliche Phase aufweisend, insofern
besagte zwei Elastomere betroffen sind.
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In
der Praxis der Erfindung ist es wichtig, dass das BR, und insbesondere
der spezialisierte cis-1,4-Polybutadienkautschuk
mit verbesserter Verarbeitung (auf den hier manchmal als ein spezialisiertes
BR verwiesen wird) in der Mehrheit verwendet wird und daher die
kontinuierliche Phase des Gemischs der relativ unmischbaren BR-
und SIR-Elastomere ist. Die Verwendung des spezialisierten BR mit
verbesserter Verarbeitung wird hierin als bei der Verarbeitung der
Kautschukzusammensetzung, die das spezialisierte BR enthält, helfend
angesehen. Indem das BR als die kontinuierliche Phase vorliegt,
wird hierin angenommen, dass die Senkung des Reifenlaufflächenverschleißes und
des Versprödungspunktes
der Kautschukzusammensetzung optimiert werden. Das heißt, Laufflächenverschleiß und Versprödungspunkt
werden von der kontinuierliche Phase kontrolliert und dominiert,
die, für
diese Erfindung, das BR ist, das hierin als das wünschenswerte
Elastomer in Hinblick auf Reifenlaufflächenverschleiß und Versprödungspunkt
der Kautschukzusammensetzung betrachtet wird.
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In
der Praxis wird das relativ hoch-styrolhaltige Styrol-/Isopren-Copolymerelastomer
(SIR), während es
im Vergleich zu dem BR-Elastomer in einer Minderheit verwendet wird,
hierin als wichtig zur Förderung
von Reifenlaufflächenantrieb,
Hysterese oder Reibungskoeffi zient der Kautschukzusammensetzung
erachtet. Hierin ist erwünscht,
dass der relativ hohe Styrolgehalt des SIR-Elastomers zumindest 30 Prozent sei,
um die Förderung
der Reifenlaufflächenantriebsverbesserung
zu unterstützen.
Indem das SIR als die kleinere, dispergierte Phase verwendet wird,
wird hierin erwogen, dass die Hysterese- und Nassantriebseigenschaften
der Kautschukzusammensetzung verbessert werden können, ohne die Laufflächenverschleiß- und Versprödungspunkteigenschaften
negativ zu beeinflussen.
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Die
Verwendung des spezialisierten hoch-cis-haltigen 1,4-Polybutadienkautschuks
(BR) wird hierin als wichtig zur Förderung einer guten Ausgewogenheit
von Abriebfestigkeit und Hysterese der Kautschukzusammensetzung
und zur Unterstützung
bei der Verarbeitbarkeit der Kautschukzusammensetzung erachtet,
und weiterhin gestattet sie eine Verwendung einer größeren Menge
eines Polybutadienkautschuks in der Kautschukzusammensetzung.
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Die
Verwendung einer kleineren Menge von cis-1,4-Polyisopren, vorzugsweise Naturkautschuk,
in der Kautschukzusammensetzung wird hierin als normalerweise nützlich für die Verbesserung
der Verarbeitbarkeit der unvulkanisierten Kautschukzusammensetzung
mit einer Mindestmenge an Verarbeitungsöl und Verarbeitungszusätzen, die
hierin als die Abriebfestigkeit negativ verlagernd angesehen werden,
erachtet.
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Der
Zusatz einer kleinen, geringeren Menge von cis-1,4-Polyisopren-Naturkautschuk
wird hierin auch als wichtig betrachtet, um zur Verschleißfestigkeitseigenschaft
für die
Laufflächenkautschukzusammensetzung
beizutragen.
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Die
Verwendung von kautschukverstärkendem
Rußschwarz
bzw. Rußschwarzarten
und Silikaverstärkungsfüllmitteln für diese
Erfindung wird hierin als wichtig betrachtet, um eine gute Abriebfestigkeit
oder Reibungskoeffizienten und auch eine verbesserte oder relativ
hohe Hysterese für
einen relativ guten Antrieb für eine
Reifenlauffläche
zu verschaffen.
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Repräsentativ
für solche
kautschukverstärkenden
Rußschwarzarten
sind beispielsweise N131, N205 und N299. Beispiele verstärkender
Rußschwarzarten
für Elastomere,
im allgemeinen zusammen mit ihren Iodzahlwerten und DBP(Dibutylphthalat)-Absorptionswerten
finden sich in The Vanderbilt Rubber Handbook (Vanderbilt-Gummihandbuch), (1990),
13. Auflage, Seiten 416 bis 419.
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Wie
hier vorangehend erläutert,
wird die Verwendung der Kombination des vorgenannten SIR- und BR-Elastomergemischs
hierin als wichtig angesehen, um für die Reifenlauffläche sowohl
die Abriebfestigkeit (zur Verbesserung des Laufflächenverschleißes) als
auch die Hysterese (zur Verbesserung des Antriebs) zu optimieren.
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In
der Tat wird hierin erwogen, dass die Nutzung der selektierten und
kombinierten Elastomere zur Verschaffung eines unvermischbaren Elastomergemischs,
wie durch eine schwefelvulkanisierte Elastomerzusammensetzung definiert,
die die zwei tan-delta-Spitzen (in einem Graph von tan-delta-Werten
zu Temperatur) hat, signifikant ist, für neu und für ein Abweichen von der Verwendung
typischer Gemische von Elastomeren mit einer vulkanisierten Elastomerzusammensetzung
mit einer tan-delta-Spitze
innerhalb eines Temperaturbereichs von –90°C bis 10°C gehalten wird, unter Nutzung
der definierten Elastomere, die Tgs aufweisen, welche zumindest
um 60°C
auseinander liegen.
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Wie
hierin vorangehend erläutert,
wird in der weiteren Praxis dieser Erfindung, während die vorgenannte synthetische
Elastomer-Basiszusammensetzung aufrechterhalten wird, hierin vorgesehen,
dass die Laufflächenkautschukzusammensetzung
eine sehr geringe Menge von 5 bis 15, oder vielleicht bis zu 20,
ThK zumindest einen zusätzlichen
dienbasierten synthetischen Elastomers enthalten kann.
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Solche
zusätzlichen
synthetischen dienbasierten Elastomere können beispielsweise cis-1,4-Polyisopren,
hoch-vinylhaltiges Polybutadien mit einem Vinylgehalt von 30 bis
etwa 90 Prozent, und 3,4-Polyisopren sein.
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In
der Praxis wird bevorzugt, dass die in der Laufflächenzusammensetzung
verwendeten Elastomere (einschließlich sowohl der anderen als
auch der zusätzlichen
Elastomere), ausschließlich
der Polymere und Copolymere von Isobutylen, einschließlich Halogenmodifikationen
davon, sind.
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Wie
hierin vorangehend erläutert,
basiert die Erfindung auf einer neuen Kombination von Elastomeren, nämlich besagtem
SIR und besagtem BR. Dieser Aspekt der Erfindung wird als besonders
wichtig für
die Erzeugung einer Reifenlaufflächenkautschukzusammensetzung
mit guten Abriebeigenschaften betrachtet, die auch mit guten Antriebs-
oder Reibungskoeffizient- oder Hystereseeigenschaften gekoppelt
sind. Dieser Aspekt der Erfindung ist insbesondere auf ihre enger
definierten Aspekte gerichtet, der in seiner engeren Form wiederholt
wird.
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Während es
erwogen wird, dass ein Reifenlaufflächenkautschuk konventionell
mit einem partikelförmigen
Rußschwarz-Verstärkungsfüllmittel
verstärkt
wird, wird anerkannt, dass für
manche Reifenanwendungen auch Aggregate ausgefällter Silikaverstärkung erwünscht sein
können.
In diesem Fall könnten
5 bis 25 ThK oder alternativ 25 bis 80 oder 30 bis 80 ThK ausgefällten Silikas
verwendet werden, wobei die Gesamtmenge von Kohlenstoff und ausgefälltem Silika
in einem Bereich von 40 bis 110 liegt.
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Die üblicherweise
eingesetzten siliziumhaltigen Pigmente, die in Kautschukverbindungsanwendungen verwendet
werden, sind normalerweise Aggregate ausgefällter siliziumhaltiger Pigmente
(worauf hierin als Silika verwiesen wird).
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Die
verwendeten siliziumhaltigen Pigmente können ausgefällte Silikas sein, wie beispielsweise
die durch die Säuerung
eines löslichen
Silikats, beispielsweise Natriumsilikat, erhaltenen.
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Das
BET-Oberflächengebiet
des Silika, wie unter Verwendung von Stickstoffgas gemessen, kann
beispielsweise in einem Bereich von 50 bis 300, alternativ 120 bis
200, Quadratmetern pro Gramm liegen. Ein BET-Verfahren zur Messung
des Oberflächengebiets
ist in The Journal of the American Chemical Society (Journal der
Amerikanischen Chem. Gesellschaft), Band 60, Seite 304 (1930) beschrieben.
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Das
Silika kann auch einen Dibutylphthalat(DBP)-Absorptionswert in einem Bereich von
100 bis 400 und üblicherweise
150 bis 300 cm3/100 g haben.
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Zur
Verwendung in dieser Erfindung können
verschiedene kommerziell erhältliche
Silikas erwogen werden, wie etwa, nur als Beispiel und ohne Einschränkung angeführt, kommerziell
von PPG Industries unter der Bezeichnung Hi Sil mit den Bezeichnungen
210, 243 usw. erhältliche
Silikas; von Rhodia erhältliche
Silikas mit den Bezeichnungen Zeosil 1165MP, Zeosil 165GR und von
der Degussa AG erhältliche
Silikas mit Bezeichnungen wie etwa VN2, VN3, Ultrasil 3370 und Ultrasil
7005, und Silikas von J. M. Huber wie Zeopol 8745, Zeopol 8755 und
Zeopol 8715.
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Silikahaltige
Rußschwarzarten,
die Silikabereiche an ihrer Oberfläche enthalten, können beispielsweise
durch Co-Verdampfen von Rußschwarz
und Silika hergestellt werden.
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Wird
Silikaverstärkung
für eine
Gummireifenlauffläche
verwendet, so wird das Silika konventionell mit einem Koppelungsmittel,
was auch manchmal als Verstärkungsmittel
bezeichnet wird, verwendet.
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Oft
werden Verbindungen verwendet mit einem Anteil, der in der Lage
ist, mit beiden auf der Silikaoberfläche enthaltenen Hydroxylgruppen
(z.B. Silanolgruppen) zu reagieren, und einem anderen Anteil, der
mit dem dienbasierten Kautschukelastomermolekül so in Wechselwirkung tritt,
was verursacht, dass das Silika einen Verstärkungseffekt auf den Kautschuk
ausübt,
wobei viele dieser Verbindungen den Fachleuten in dieser Technik
im allgemeinen als Koppelungsmittel oder Koppler bekannt sind. Solche
Koppelungsmittel können
beispielsweise mit den Silikapartikeln vorgemischt oder vorreagiert
werden oder der Kautschukmischung während der Kautschuk-/Silika-Verarbeitungs-
oder Mischstufe zugesetzt werden. Werden Koppelungsmittel und Silika
der Kautschukmischung getrennt während
der Kautschuk-/Silikamisch-
oder Verarbeitungsstufe zugesetzt, so wird angenommen, dass das
Koppelungsmittel sich dann in situ mit dem Silika verbindet.
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Insbesondere
können
solche Koppelungsmittel beispielsweise aus einem Silan zusammengesetzt sein,
das einen Bestandteil oder Anteil (den Silanteil) aufweist, der
in der Lage ist, mit den an der Silikaoberfläche enthaltenen Hydroxylgruppen
zu reagieren, und auch einen Bestandteil, oder Anteil aufweist,
der in der Lage ist, mit dem dienbasierten Kautschuk, insbesondere
einem schwefelvulkanisierbaren Kautschuk, der Kohlenstoff-zu-Kohlenstoff-Doppelbindungen,
oder Ungesättigtheit,
enthält,
in Wechselwirkung zu treten. Auf diese Weise wirkt das Koppelungsmittel
dann als eine Verbindungsbrücke
zwischen dem Silika und dem Kautschuk und verbessert somit den Kautschukverstärkungsaspekt
des Silika.
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In
einem Aspekt bildet das Silan des Koppelungsmittels offensichtlich
eine Bindung zur Silikaoberfläche,
möglicherweise
durch Hydrolyse, und die kautschukreaktive Komponente des Koppelungsmittels
verbindet sich mit dem Kautschuk selbst.
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Zur
Verwendung beim Kombinieren von Silika und Kautschuk werden zahlreiche
Koppelungsmittel gelehrt, wie beispielsweise Silankoppelungsmittel,
die eine Polysulfidkomponente oder -struktur, wie etwa bis-(3-trialkoxysilylalkyl)polysulfid,
wie beispielsweise bis-(3-triethoxysilylpropyl)polysulfid,
enthalten, das einen Durchschnitt von entweder 2 bis 2,6 oder 3,5
bis 5 verbindenden Schwefelatomen in seiner Polysulfidbrücke enthält, vorzugsweise
einen Durchschnitt von 2 bis 2,6.
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Von
den Fachleuten in der Technik wird leicht verstanden, dass die Kautschukzusammensetzungen der
Lauffläche
mit konventionellen Verbindungsinhaltsstoffen hergestellt würden, einschließlich der
vorgenannten Verstärkungsfüllmittel
wie etwa Rußschwarz,
wie hierin vorangehend definiert, eventuell eines Zusatzes einer
kleineren Menge ausgefällten
Silikas, üblicherweise
in Kombination mit einem Silika-Koppelungsmittel, als auch Anti-Abbaumittel(n),
Verarbeitungsöls,
wie hierin vorangehend definiert, Stearinsäure oder eines Zinkstearats,
Zinkoxids, schwefelbeitragenden Materials bzw. Materialien, und
Vulkanisationsbeschleuniger(n), wie hierin vorangehend beschrieben.
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Eine
solche Kautschukherstellung ist den Fachleuten in dieser Art wohlbekannt.
Anti-Abbaumittel gehören
typischerweise dem Amin- oder Phenoltyp an. Während Stearinsäure typischerweise
als Kautschukverbindungsinhaltsstoff angeführt wird, kann hervorgehoben
werden, dass der Inhaltsstoff selbst üblicherweise als eine Mischung
organischer Säuren
erhalten und verwendet wird, die in erster Linie aus Stearinsäure mit zumindest
einem der Stoffe Ölsäure, Linolensäure und
Palmito-Oleinsäure
und/oder Palmitinsäure
bestehen, die normalerweise in der Stearinsäure, wie sie typischerweise
verwendet wird, enthalten sind. Die Mischung kann geringe Mengen
(weniger als etwa sechs Gewichtsprozent) Myristinsäure, Arachidsäure und/oder
Arachidonsäure
enthalten. Auf solches Material oder Gemisch wird in der Kautschukverbindungstechnik
konventionell als Stearinsäure
verwiesen.
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Wo
normale oder typische Kautschukzusammensetzungsmengen oder Bereiche
von Mengen solcher Zusätze
verwendet werden, werden sie anderweitig nicht als Teil der Erfindung
betrachtet. Beispielsweise können
einige der Inhaltsstoffe in einem Aspekt als Verarbeitungshilfen
eingestuft sein. Solche Verarbeitungshilfen können beispielsweise Wachse
sein, wie etwa mikrokristalline und paraffinische Wachse, die typischerweise in
einem Bereich von 1 bis 5 ThK und oft in einem Bereich von 1 bis
3 ThK verwendet werden; und Harze, üblicherweise als Klebrigmacher,
wie beispielsweise synthetischer Kohlenwasserstoff und natürliche Harze, die
typischerweise in einem Bereich von 1 bis 5 ThK und oft in einem
Bereich von 1 bis 3 ThK verwendet werden. Ein Vulkanisiermittel
könnte
als eine Kombination von Schwefel und Schwefel-Aushärtebeschleuniger(n) für die Kautschukverbindung
(worauf normalerweise als Beschleuniger verwiesen wird) oder ein
Schwefeldonor/beschleuniger eingestuft werden. In einem Schwefel-
und Beschleunigeraushartemittel liegt die Menge verwendeten Schwefels
in einem Bereich von 0,5 bis 5 ThK und üblicherweise in einem Bereich
von 0,5 bis 3 ThK; und das bzw. die Beschleunigungsmittel, oft vom
Sulfenamidtyp, wird bzw. werden in einem Bereich von 0,5 bis 3 ThK
und oft in einem Bereich von 1 bis 2 ThK verwendet. Das bevorzugte
Aushärtesystem
von Schwefel und Beschleunigungsmitteln ist jedoch bereits hierin
vorangehend definiert worden.
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Die
Inhaltsstoffe, einschließlich
der Elastomere, jedoch ausschließlich des Schwefels und der
Beschleunigungsaushärtemittel,
werden normalerweise zuerst in einer Serie von zumindest zwei aufeinanderfolgenden
Mischstufen zusammengemischt, obwohl manchmal eine Mischstufe verwendet
werden könnte,
bis auf eine Temperatur in einem Bereich von 145°C bis 180°C, und solche Mischstufen wird
typischerweise als nicht-produktive Mischstufen bezeichnet. Danach
werden der Schwefel und die Beschleunigungsmittel, und möglicherweise
ein oder mehr Verzögerungsmittel
und ein oder mehr Anti-Abbaumittel, damit bis auf eine Temperatur
von 90°C
bis 120°C
vermischt und wird dies typischerweise als eine produktive Mischstufe bezeichnet. Solche
Mischprozedur ist den Fachleuten in dieser Technik wohlbekannt.
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Nach
dem Mischen kann der verbundene Kautschuk beispielsweise durch Extrusion
durch eine geeignete Düse
verarbeitet werden, um eine Reifenlauffläche zu bilden. Die Reifenlauffläche wird
dann typischerweise auf eine schwefelvulkanisierbare Reifenkarkasse
gebaut, und die Gesamtheit davon wird in einer geeigneten Form unter
erhöhten
Druck- und Temperaturbedingungen mittels den Fachleuten in dieser
Art wohlbekannten Verfahren vulkanisiert. In solchem Fall des Runderneuerns
eines Reifens könnte
die Reifenlauffläche zuerst
vorvulkanisiert werden und dann mit einem vulkanisierbaren Klebemittelstreifen
zwischen der Lauffläche
und der Karkasse auf der bereits vulkanisierten Reifenkarkasse angebracht
werden und könnte
die Gesamtheit dann Vulkanisierbedingungen unterzogen werden, um
den vorgenannten Klebemittelstreifen zu vulkanisieren.
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Die
Erfindung kann besser verstanden werden unter Verweis auf das folgende
Beispiel, worin die Anteile und Prozentsätze gewichtsbezogen sind, wenn
nicht anders angedeutet.
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BEISPIEL I – Synthese
von SIR
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Ein
styrolreicher Styrol-/Isoprenkautschuk (hoch-styrolhaltiges SIR)
wurde durch Polymerisation von Styrol- und Isoprenmonomeren in Gegenwart
eines aus Natriumdodecylbenzolsulfonat (SDBS) und n-Butyllithium
(BuLi) zusammengesetzten Katalysators in einem Hexanlösungsmittel
gemäß der folgenden
Prozedur hergestellt (synthetisiert).
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Ein
geeigneter Glassreaktor mit einer mechanischen Rührvorrichtung und Temperatursteuerung
mittels Kühlwasser
und Niederdruckdampf wurde mit 900 Gramm einer Lösung beschickt, die sich aus
180 Gramm Styrol und 720 Gramm Hexallösungsmittel zusammensetzte,
und 1100 Gramm einer Lösung,
die sich aus 220 Gramm Isopren und 880 Gramm Hexanlösungsmittel
zusammensetzte. Die Mischung innerhalb des Reaktors wurde auf eine
Temperatur von etwa 65°C
erhitzt. Während
des Rührens
wurden 2,67 mmol BuLi und 2 mmol SDBS (Katalysatorkomponenten – ein Molverhältnis von
SDBS zu BuLi von 0,75/1) in den Reaktor gegeben, um die Polymerisation
der Monomere in Gang zu setzen. Über
den Verlauf der Reaktion wurden Proben genommen, um die Monomerumwandlung
in Funktion der Zeit zu bestimmen. Die Polymerisation wurde mit
denaturiertem Ethylalkohol gestoppt und dem resultierenden Polymer
wurde ein Antioxidans zugesetzt. Das Polymer wurde dann mehrere
Tage in einem Ofen (etwa 65°C)
getrocknet, um das Lösungsmittel
durch Verdampfung zu entfernen, um ein hoch-styrolhaltiges SIR zu
ergeben, das etwa 45 Gewichtsprozent gebundenes Styrol enthielt.
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Entsprechend
wird hierin erwogen, dass besagtes SIR durch Polymerisieren von
Styrol- und Isoprenmonomeren in einem organischen Lösungsmittel
(beispielsweise Hexan) in Gegenwart eines anionischen Polymerisationskatalysators,
wie etwa einer Organolithiumverbindung (beispielsweise n-Butyllithium)
und eines Natriumalkoxids oder Natriumsulfonats, hergestellt werden
kann.
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BEISPIEL II – Synthetisierte
SIRs
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Unter
Verwendung der Prozedur von Beispiel I wurde eine Serie hoch-styrolhaltiger
SIR-Polymere synthetisiert. Während
die Reaktionsbedingungen (Temperatur, Zeit usw.) konstant gehalten
wurden, wurde der Styrolgehalt von 30 bis 60 Prozent des Polymers
(Elastomer) variiert. Somit wurde eine Serie von Elastomeren hergestellt,
die einen Bereich von Einfriertemperaturen (Tgs) zur Bewertung aufwiesen.
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Die
folgende Tabelle 1 illustriert verschiedene Eigenschaften der Elastomere.
Auf die Elastomerproben wird als Proben A bis E verwiesen, wobei
Probe A die gemäß Beispiel
I hergestellte Probe darstellt.
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Alle
Polymercharakterisationen wurden unter Verwendung der Standardverfahren
ausgeführt.
In Tabelle 1 wurde die Tg durch Differentialscankalorimetrie(DSC)-Techniken
ermittelt. Der Begriff „%3,4" bezieht sich auf
die Mikrostruktur des SIR in Begriffen von Prozenten 3,4-Struktur des Isoprenanteils
des SIR. Der Begriff „%1,4" bezieht sich auf
die Mikrostruktur des SIR in Begriffen von Prozent von 1,4-Struktur
auf dem Isoprenanteil des SIR. Diese wurden durch kernmagnetische
Resonanz(NMR)-Techniken
ermittelt. Der Begriff „Mn" bezieht sich auf
das zahlendurchschnittliche Molekulargewicht des SIR. Der Begriff „PDI" bezieht sich auf den
Polydispersitätsindex,
der ein Maß des
gewichtsdurchschnittlichen Molekulargewichts geteilt durch das zahlendurchschnittliche
Molekulargewicht ist und die Linearität des resultierenden Polymers
angibt. Der Begriff „Mooney" bezieht sich auf
die Mooney(ML 1 + 4)-Viskosität
des Elastomers, genommen bei 100°C.
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Aus
Tabelle 1 ist ersichtlich, dass die Einfriertemperatur (Tg) des
Polymers durch die Styrolmenge in dem Copolymer gesteuert wird.
Auch wenn die Menge von 3,4-Polyisopren
weniger als 11 Prozent beträgt,
ist es nicht abhängig
von der Copolymerzusammensetzung.
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Dies
wird hierin als signifikant erachtet, da es zeigt, dass das Styrol
zufallsverteilt in die Polymerkette eingebaut wird. Auch stellt
das 3,4-Polyisopren nur einen kleinen Bruchteil des gesamten Isoprens
dar, daher sollte das resultierende Polymer überlegene Eigenschaften aufweisen.
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BEISPIEL III – SIR-Styrolsequenzen
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Die
Styrolsequenzverteilung von in den Proben A bis I enthaltenen Styroleinheiten
wurden durch Ozonolysetechniken ermittelt. Tabelle 2 gibt die Styrolsequenzen
wieder.
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Tabelle
2 – Styrolverteilungen Probenidentifikation
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Aus
Tabelle 2 ist ersichtlich, dass für SIR mit unter 35 Prozent
Styrol ein zufallsverteiltes Copolymer, sofern die Styroleinheiten
betroffen sind, produziert wird. Sogar Polymere, die bis zu 60 Prozent
Styrol enthalten, sind nahezu zufallsverteilt.
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Dies
wird hierin als signifikant erachtet, da nicht bekannt ist, dass
Styrol-/Isoprencopolymere mit zufallsverteiltem hohem Styrolgehalt
und niedrigem 3,4-Isoprengehalt
in der Literatur berichtet sind.
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Außerdem ist
ersichtlich, dass aus den in Tabelle 2 wiedergegebenen Styrolsequenzen
das folgende in der nachfolgenden Tabelle 3 zusammengefasst werden
kann.
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Tabelle
3 – Styrolverteilungen Probenidentifikation
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Aus
Tabelle 3 ist ersichtlich, dass für Polymere, die bis zu 60 Prozent
Styrol enthalten, der Großteil
der Styroleinheiten als fünf
Styroleinheiten oder weniger vorliegt. Nur sehr geringe Mengen von
Styroleinheiten liegen als 10 Styroleinheiten oder mehr, falls vorhanden,
vor.
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Dies
wird hierin als signifikant erachtet, da solche im Wesentlichen
zufallsverteilten hoch-styrolhaltigen Styrol-/Isopren-Copolymere,
die durch ein neues Katalysatorsystem für eine solche Copolymerisation
erzeugt werden, hierin als neu und signifikant erfinderisch betrachtet
werden.
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Aus
Tabelle 3 wird hierin erwogen, dass vernünftigerweise geschlussfolgert
werden könnte,
dass das SIR (Styrol-/Isopren-Elastomer) für diese Erfindung mit einem
hohen Styrolgehalt in einem Bereich von 30 bis 55 Gewichtsprozent,
wobei der Mindestprozentsatz der in nicht mehr als fünf sequentiellen
Styroleinheiten (St5) vorliegenden Styroleinheiten
etwa gleich der Summe von 125,6 minus 0,92 Mal der Gewichtsprozentsatz von
Styroleinheiten in dem SIR ist.
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Entsprechend
ist der Höchstprozentsatz
von in solchem SIR in mehr als 5 sequentiellen Einheiten vorliegenden Styroleinheiten
gleich 100 weniger als besagter Mindest-St5-Einheiten-Prozentsatz.
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BEISPIEL IV
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Es
wurden Mischungen von Dienkautschukzusammensetzungen hergestellt
und hierin als Proben 1, 2 und 3 bezeichnet, wobei Probe 1 eine
Kontrollprobe ist.
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Kontrollprobe
1 verwendete ein Gemisch von Styrol-/Butadienkautschuk (SBR), cis-1,4-Polyisopren-Naturkautschuk und
3,4-Polyisoprenkautschuk.
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Probe
2 verwendete ein Gemisch hoch-styrolhaltigen Styrol-/Isoprenkautschuks
(hoch-styrolhaltiges SIR, nämlich
Probe A von Beispiel II) und spezialisierten BRs, nämlich einen
verzweigten cis-1,4-Polybutadienkautschuk
(in diesem Beispiel als „verzweigtes
BR" bezeichnet).
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Probe
3 verwendet ein Gemisch von Styrol-/Butadienkautschuk (SBR) und verzweigtem
BR.
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Es
wurden konventionelle, bevorzugte Mengen von Anti-Abbaumittel(n) (vom
Paraphenylendiamintyp), klebrigmachendem Harz, Fettsäure, Zinkoxid,
Kautschukverarbeitungsöl
und Peptisiermittel verwendet.
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Die
Kautschukgemische sind in der nachfolgenden Tabelle 4 beispielhaft
dargestellt.
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Die
hergestellten Kautschukzusammensetzungen (Proben) wurden auf einer
Temperatur von etwa 160°C
etwa 14 Minuten lang vulkanisiert, und die verschiedenen physikalischen
Eigenschaften (hierin werden aufgerundete Zahlen wiedergegeben)
waren wie in der nachfolgenden Tabelle 5.
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Aus
Tabelle 5 ist ersichtlich, dass Probe 2 (Gemisch aus SIR/verzweigtem
BR) im Vergleich zu Probe 3 (Gemisch aus SBR/verzweigtem BR) und
der Kontrollprobe 1 ausgezeichnete Modul-, Zugkraft- und Verlängerung
bei Bruch-Eigenschaften und überlegene
Härtewerte
aufwies. Dies wird hierin als signifikant für die Reifenhaltbarkeit und
die Reifenhandhabung für
einen Reifen mit einer Lauffläche
aus einer solchen Kautschukzusammensetzung erachtet.
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Aus
Tabelle 5 ist auch ersichtlich, dass Probe 2 (Gemisch aus SIR/verzweigtem
BR) überlegene
Hystereseeigenschaften wie etwa Rückprall- und tan-delta-Werte aufweist.
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Aus
Tabelle 5 ist ersichtlich, dass Probe 2 den niedrigsten Rückprallwert
bei 23°C
und den höchsten tan-delta-Wert bei 0°C aufweist.
Dies deutet einen überlegenen
Nassantrieb für
einen Reifen mit einer Lauffläche
aus einer solchen Kautschukzusammensetzung an.
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Es
ist auch ersichtlich, dass Probe 2 eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit
(Laufflächenverschleiß) und einen
niedrigen Versprödungspunkt
hat. Der Aspekt des niedrigen Versprödungspunkts war ein unerwartetes Ergebnis.
Dies ist vielleicht deswegen, weil das SIR-Elastomer im Vergleich zu dem verzweigten
BR als eine geringere Komponente in der Kautschukzusammensetzung
gehalten wird, da normalerweise erwartet würde, dass das hoch-styrolhaltige
SIR den Versprödungspunkt
der Kautschukzusammensetzung nachteilig erhöhen würde.
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Ein
analytischer Graph einer Tangens Delta(tan delta)-Kurve zur Temperatur
für eine
Reifenlaufflächenkautschukzusammensetzung
wird hierin als informativ angesehen. Insbesondere weist ein solcher
tan delta zu Temperatur-Graph für
eine Reifenlaufflächenkautschukzusammensetzung
wünschenswerterweise
einen Höchstwert
von tan delta in dem Temperaturbereich von –20°C bis +20°C (zwischen den vertikalen Linien „a" und „b" von 1)
auf, was einen guten Nassantrieb für eine Lauffläche aus
einer solchen Kautschukzusammensetzung vorhersagt, und einen Mindestwert
von tan delta in dem Bereich von 60°C, was einen guten Rollwiderstand
für eine
Lauffläche
aus einer solchen Kautschukzusammensetzung vorhersagt.
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Es
ist ersichtlich, dass die Rückprall-
und tan delta-Werte
bei 100°C
für Probe
2 und Probe 3 gleichartig sind, was einen niedrigen Rollwiderstand
für einen Reifen
mit einer Lauffläche
aus solchen Kautschukzusammensetzungen anzeigt. Somit ist vorhersagbar,
dass ein verbesserter Antrieb einer solchen Lauffläche für eine Lauffläche von
Probe 2 erhalten würde,
während
der Rollwiderstand der Probe 3 beibehalten würde.
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Unter
Verwendung der in Tabelle 5 dieses Beispiels wiedergegebenen physikalischen
Eigenschaften und zur weiteren Illustration der Kautschukzusammensetzung
dieser Erfindung wird 1 als ein Graph von tan delta
zu Temperatur für
die Proben 2 und 3 dargestellt, wobei Probe 2 das Gemisch besagten
SIRs und besagten verzweigten BRs ist und Probe 3 ein Gemisch von
SBR und besagtem verzweigten BR ist.
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Das
SIR hatte einen Styrolgehalt von etwa 45 Prozent und eine Styrolsequenz
von zumindest 90 Prozent Einheiten, die in 5 oder weniger sequentiellen
Einheiten vorlagen, und nicht mehr als etwa 10 Prozent Einheiten,
die in mehr als 5 sequentiellen Einheiten vorlagen.
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Bei
Betrachtung von 1 ist ersichtlich, dass Probe
2 zwei deutliche Übergänge aufweist,
nämlich einen Übergang
in dem Bereich von etwa –95°C und einen Übergang
in dem Bereich von etwa 0°C,
wodurch ein unvermischbares Kautschukgemisch angedeutet wird. Probe
3 weist jedoch nur einen Übergang
in dem Bereich von etwa –60°C auf, wodurch
ein mischbares Kautschukgemisch angedeutet wird.
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Die
Betrachtung des Graphen von 1 zeigt
eine Maximierung für
Probe 2, das unvermischbare Gemisch, der tan delta-Kurve in dem
Bereich von etwa 0°C
und eine Minimierung der tan delta-Kurve in dem Bereich von etwa
60°C. Dies
wird hierin als signifikant betrachtet, da, wenn beide solche Eigenschaften
optimiert werden, wie durch eine solche tan delta-Kurve angedeutet
ist, nämlich
sowohl die Maximierung in dem 0°C-Bereich
kombiniert mit einer Minimierung in dem 60°C-Bereich, wird hierin erachtet,
dass es vorhersagbar ist, dass, für einen Reifen mit einer solchen
Laufflächenzusammensetzung,
sowohl Nassantrieb, wie durch einen höheren tan delta bei 0°C vorhergesagt,
als auch Rollwiderstand, wie durch einen niedrigeren tan delta bei 60°C vorhergesagt,
verbessert sind.
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2 wird
als ein Graph von DIN-Abrieb zu tan delta (0°C) für Probe 2 (das Gemisch von
SIR/verzweigtem BR) und Probe 3 dargestellt. In 2 ist
ersichtlich, dass Probe 2 für
gleichartige DIN-Abriebwerte (Laufflächenverschleiß) einen
signifikant höheren
(4 ×)
tan delta-Wert (bei 0°C)
als dieser Wert für
Probe 3 aufweist.
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Dies
wird hierin als signifikant erachtet, da es illustriert, dass die
Kautschukzusammensetzung von Probe 2 einen im Wesentlichen größeren vorhersagbaren
Nassantrieb (für
eine Reifenlauffläche)
ohne Abstriche am Laufflächenverschleiß hat, was
ein unerwartetes Ergebnis ist und hierin als signifikante Entdeckung angesehen
wird.
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In
der Tat zeigt die Betrachtung von 2, dass
dieses neue unvermischbare Gemisch von Elastomeren im Vergleich
zur derzeigen SBR-/BR-Technologie eine signifikante Verbesserung
von Nassantrieb und Laufflächenverschleiß verschafft.