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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche sowie einen
Luftreifen unter Verwendung derselben. Insbesondere betrifft die
vorliegende Erfindung eine Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche mit
einer bemerkenswert verbesserten Griffeigenschaft auf nasser Straße, während die
Verarbeitbarkeit und die Treibstoffeffizienz aufrechterhalten werden,
sowie einen Luftreifen unter Verwendung der Kautschukzusammensetzung
für die
Reifenlauffläche.
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In
den letzten Jahren sind für
Kraftfahrzeugreifen eine große
Vielzahl von Eigenschaften, wie beispielsweise Steuerungsstabilität, Abrasionsbeständigkeit,
Fahrkomforteigenschaften sowie Treibstoffeffizienz, gefordert worden
und es sind verschiedene Ideen vorgeschlagen worden, um diese Eigenschaften
zu verbessern.
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Beispielsweise
wird es versucht, die Griffleistung auf der Straße zum Zwecke des Verbesserns
der Steuerbarkeit und der Steuerungsstabilität auf nasser Straße bei dem
Fahren bei hoher Geschwindigkeit zu verbessern oder das Kurvenverhalten
durch Erhöhen
der Blocksteifigkeit des Reifenlaufflächenmusters zu verbessern und
dann die Blockverformung im Falle der Kurvenfahrt zu vermeiden.
Es ist ebenfalls angedacht worden, die Verformung von Rillen zu
inhibieren, so dass eine exzellente Drainage erreicht wird, um Aquaplaning zu
vermeiden.
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Kürzlich wurde
die Griffleistung auf nasser Straße durch Einmischen von Silika
in einen Styrolbutadienkautschuk (SBR) mit hohem Styrolgehalt erhöht, um die
Anforderung für
solche Eigenschaften zu erfüllen.
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Allerdings
wird berichtet, dass die vorgenannte Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche keine
ausreichende Griffeigenschaft auf nasser Straße oder auf halbnasser Straße in dem
Hochtemperaturbereich bei mehr als 15°C aufweisen kann, obwohl die
Griffleistung im Niedrigtemperaturbereich bis maximal 15°C verbessert
werden kann. Ferner ist herausgefunden worden, dass die Silika enthaltende
Kautschukzusammensetzung beim Fahren eine Verringerung der Kautschuksteifigkeit
resultierend in einer beträchtlichen Verringerung
der Griffeigenschaft aufzeigt. Wenn die Dispersion von Silikapartikeln
in dem Kautschuk unzureichend ist, erhöht sich des Weiteren die Mooney-Viskosität der Kautschukzusammensetzung,
was dahingehende Probleme verursacht, dass die Verarbeitbarkeit,
wie beispielsweise die Extrusion, schlecht ist.
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Um
diese Probleme zu lösen,
sind bisher verschiedene Vorschläge
unterbreitet worden. Beispielsweise gibt es eine Kautschukzusammensetzung,
welche durch Einmischen von gesintertem Ton in einen Dienkautschuk
erhalten wird, eine Zusammensetzung, welche durch Einmischen von
einen Dienkautschuk und Kaolinit enthaltendem vulkanisierten Kautschukpulver
in einen bestimmten Dienkautschuk erhalten wird, eine Kautschukzusammensetzung,
welche durch Einmischen eines anorganischen Füllstoffs mit einer bestimmten
Zusammensetzung und von Ruß in
eine bestimmte Menge an Styrol enthaltenden SBR erhalten wird, sowie
eine Kautschukzusammensetzung, welche durch Einmischen von Kaolinit
enthaltendem Ton als ein Hauptbestandteil in einen Dienkautschuk,
dessen 1,2-Bindungsgehalt in dem Butadienteil innerhalb eines bestimmten
Bereiches liegt, erhalten wird. Es ist nunmehr bekannt, dass diese
Kautschukzusammensetzung einen Effekt bezüglich der Verbesserung der
Griffleistung aufweist.
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Allerdings
ist bisher keine Kautschukzusammensetzung hergestellt worden, welche
eine exzellente Nassgriffeigenschaft aufweist, während geringe wärmebildende
Eigenschaften ohne Verringerung der Verarbeitbarkeit und der Abrasionsbeständigkeit
aufrechterhalten werden.
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Des
Weiteren sind sowohl die Griffleistung als auch der Rollwiderstand
(Treibstoffeffizienz) Eigenschaften, welche mit dem Hystereseverlust
eines Kautschuks verbunden sind. Je größer der Hystereseverlust ist,
desto höher
ist im Allgemeinen die Griffleistung und desto verbesserter ist
die Steuerbarkeit; allerdings wird zugleich der Rollwiderstand erhöht, was
zu einem Anstieg des Treibstoffverbrauchs führt.
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Auf
diese Weise sind die Griffleistung und der Rollwiderstand nicht
kompatibel und daher sind verschiedene Kautschukzusammensetzungen
für einen
Reifen vorgeschlagen worden, um die beiden Eigenschaften simultan
zu erreichen. Beispielsweise ist es versucht worden, weil Polymere
und Ruß einen
besonderen Einfluss auf diese beiden Eigenschaften in der Kautschukzusammensetzung
für einen
Reifen aufweisen, sowohl den Rollwiderstand als auch die Griffleistung
durch geeignetes Auswählen
des kombinierten Anteils von Styrol und des 1,2-Bindungsgehalts
des Butadienteils, wenn ein Styrolbutadienkautschuk als Polymer eingesetzt
wird, zu verbessern. Auch in dem Fall von Ruß wird die Menge an Ruß verringert
oder wird der Partikeldurchmesser von Ruß vergrößert. Bei diesem Verfahren
ist es allerdings schwierig, eine Kompatibilität zwischen niedrig wärmeerzeugenden
Eigenschaften und der Verstärkungseigenschaft
sowie der Abrasionsbeständigkeit
zu erreichen. Dementsprechend wird zur Zeit Ruß, dessen Aktivitätsgrad der
Partikeloberfläche
optimiert wird, eingesetzt.
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Andererseits
gibt es viele Berichte bezüglich
eines Verfahrens der Verwendung von Silika und eines Silankupplungsmittels,
um niedrige wärmeerzeugende
Eigenschaften zu erreichen. Allerdings ist es herausgefunden worden,
dass die Silika enthaltende Kautschukzusammensetzung beim Fahren
eine Verringerung der Kautschuksteifigkeit aufzeigt, was zu einer
beträchtlichen
Verschlechterung der Griffleistung führt. Wenn die Dispersion der
Silikapartikel in dem Kautschuk unzureichend ist, weist die Silika
enthaltende Kautschukzusammensetzung des Weiteren eine erhöhte Mooney-Viskosität auf, was
ein dahingehendes Problem verursacht, dass die Verarbeitbarkeit,
wie beispielsweise die Extrusion, schlecht ist.
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Zum Überwinden
dieser Probleme sind bisher verschiedene Vorschläge unterbreitet worden. Beispielsweise
offenbaren die ungeprüften
japanischen Patentveröffentlichungen
Nr. 133375/1995 und
311245/1996 eine
Kautschukzusammensetzung, welche durch Einmischen von gesintertem
Ton in einen Dienkautschuk erhalten wird, offenbart die ungeprüfte
japanische Patentveröffentlichung
Nr. 3373/1996 eine Kautschukzusammensetzung, welche durch
Einmischen eines vulkanisierten Kautschukpulvers enthaltend einen Dienkautschuk
und Kaolinit in einen bestimmten Dienkautschuk erhalten wird, und
beschreiben den Effekt bezüglich
der Verbesserung der Griffleistung und dergleichen. Des Weiteren
offenbaren die ungeprüften
japanischen Patentveröffentlichungen
Nr. 59893/1996 und
59894/1996 eine
Kautschukzusammensetzung, welche durch Einmischen eines anorganischen
Füllstoffes
einer bestimmten Zusammensetzung und von Ruß in eine bestimmte Menge an
Styrol enthaltenden SBR erhalten wird, wohingegen die ungeprüften
japanischen Patentveröffentlichungen
Nr. 149954/1995 und
31250/1997 eine
Kautschukzusammensetzung offenbaren, welche durch Einmischen von
Kaolinit enthaltendem Ton als Hauptbestandteil in einen Dienkautschuk,
dessen 1,2-Bindungsgehalt in dem Butadienteil innerhalb eines bestimmten
Bereiches liegt, erhalten wird, und es wird ein ähnlicher Effekt beschrieben.
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Trotz
dieser Bemühungen
weisen die Oberflächeneigenschaften
von anorganischen Füllstoffen,
wie Silika, einen beträchtlichen
Einfluss auf die Kautschukzusammensetzung auf und verhindern oftmals,
dass die beabsichtigte Eigenschaft bis zu einem beträchtlichen
Ausmaß erreicht
wird. Weil eine Silanolgruppe, d.h. die funktionelle Oberflächengruppe
von Silika, eine Wasserstoffbindung ausbildet, besteht beispielsweise
eine dahingehende Tendenz, dass Silikapartikel miteinander koagulieren,
was Probleme verursacht, wie beispielsweise das Verringern der mechanischen
Festigkeit und die Schwächung
der Materialien sowie eine beträchtliche Verringerung
der Bearbeitbarkeit.
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Um
diese Probleme zu überwinden,
ist es versucht worden, verschiedene Kupplungsmittel, Dispersionsmittel
und Oberflächenmodifizierungsmittel
einzusetzen. Beispielsweise ist es in Erwägung gezogen worden, dass ein
Silankupplungsmittel an der Silikaoberfläche mit Silanolgruppen kombiniert,
um zu vermeiden, dass die Silikapartikel miteinander koagulieren,
was zu einer Verbesserung der Verarbeitbarkeit führt. Allerdings sind Silankupplungsmittel
teuer und können
aufgrund der Eigenschaften ihrer funktionellen Gruppe an einige
wenige Arten von anorganischen Verbindungen, wie beispielsweise
Silika, Glasfaser und Aluminiumoxid, kombinieren und es besteht
ein dahingehendes Problem, dass das Silankupplungsmittel für gering
reaktive Verbindungen, wie beispielsweise Titanoxid, Calciumcarbonat,
Ruß und
Graphit, nicht wirksam ist.
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Andere
kostengünstige
Dispersionsmittel oder Tenside für
anorganische Verbindungen schließen ein anionisches, kationisches
oder nicht ionisches niedrig molekulargewichtiges Tensid und Fettsäure ein;
aber es be steht ein dahingehendes Problem, dass die Bedeckungsfähigkeit
für die
anorganische Verbindung schlecht ist.
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Wie
zuvor erwähnt,
ist es eine Tatsache, dass zur Zeit keine Kautschukzusammensetzung
existiert, welche eine exzellente Nassgriffeigenschaft und eine
verbesserte Dispergierfähigkeit
von anorganischen Füllstoffen
aufweist, während
die Abrasionsbeständigkeit
sowie niedrige wärmeerzeugende
Eigenschaften aufrechterhalten werden, ohne dass die Bearbeitbarkeit
und die Verarbeitbarkeit verringert sind.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche enthaltend,
bezogen auf 100 Gewichtsteile eines Dienkautschuks (A), 5 bis 150
Gewichtsteile eines anorganischen Füllstoffs (B) wiedergegeben
durch die nachfolgende allgemeine Formel (I):
kM1·xSiOy·zH2O (I),worin
M
1 wenigstens ein Metall, ein Oxid hiervon
oder ein Hydroxid hiervon ist, wobei das Metall ausgewählt ist
aus der Gruppe bestehend aus Al, Mg, Ti und Ca, worin k eine ganze
Zahl zwischen 1 und 5 und ist, x eine ganze Zahl zwischen 0 und
10 ist, y eine ganze Zahl zwischen 2 und 5 ist und z eine ganze
Zahl zwischen 0 und 10 ist, wobei die Kautschukzusammensetzung ferner
5 bis 150 Gewichtsteile Ruß (C)
mit einer durch Stickstoffadsorption gemessenen spezifischen Oberfläche zwischen
70 und 300 m
2/g, ein Silankupplungsmittel
(D) und des Weiteren bezogen auf das Gewicht des anorganischen Füllstoffs
0,1 bis 150 Gew.-% einer Polyetherverbindung (F) enthält, welche
durch die nachfolgende Formel (III) wiedergegeben wird:
worin
R
1 ein Wasserstoffatom ist oder ein Substituent
ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus einer Kohlenwasserstoffgruppe mit 1
bis 50 Kohlenstoffatomen, einer Siloxysilylpropylgruppe mit 1 bis
50 Siliziumatomen und einer Gruppe wiedergegeben durch die Formel
-(AO)
m-R
2 und R
1 gleich oder verschieden sein können, und
worin in der Formel R
2 ein Wasserstoffatom
ist oder ein Substituent ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus einer Kohlenwasserstoffgruppe mit 1
bis 42 Kohlenstoffatomen und einer Siloxysilylpropylgruppe mit 1
bis 40 Siliziumatomen, A eine Alkylengruppe mit 2 bis 3 Kohlenstoffatomen
ist, m eine ganze Zahl zwischen 1 und 100 ist und A, dessen Anzahl
durch m wiedergegeben wird, gleich oder unterschiedlich sein kann.
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Es
ist bevorzugt, dass die Kautschukzusammensetzung des Weiteren 1
bis 15 Gewichtsteile Silika (E) mit einer durch Stickstoffadsorption
gemessenen spezifischen Oberfläche
zwischen 100 und 300 m2/g enthält.
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Es
ist ferner bevorzugt, dass die Menge des Silankupplungsmittels (D)
zwischen 1 und 20 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des anorganischen
Füllstoffes
(B) und des Silikas (E) beträgt.
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Zudem
ist es bevorzugt, dass die Kautschukzusammensetzung ferner 5 bis
100 Gewichtsteile Silika (E) mit einer durch Stickstoffadsorption
gemessenen spezifischen Oberfläche
zwischen 100 und 300 m2/g enthält.
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Es
ist bevorzugt, dass die Menge des Silankupplungsmittels (D) 1 bis
20 Gew.-% bezogen auf das Gewicht des Silikas (E) beträgt.
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Es
ist bevorzugt, dass das Silankupplungsmittel ein Silankupplungsmittel
ist, welches durch die nachfolgende Formel (II) wiedergegeben wird: (CnH2n+1O)3-Si-(CH2)m-S1-(CH2)m-Si-(OCnH2n+1)3 (II),worin
n eine ganze Zahl zwischen 1 und 3 ist, m eine ganze Zahl zwischen
1 und 4 ist und 1 die Anzahl der Schwefelatome in dem Polysulfidteil
ist, wobei der Durchschnitt von 1 zwischen 2,1 und 3,5 beträgt.
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Es
ist bevorzugt, dass die Kautschukzusammensetzung durch simultanes
Kneten bei einer Knettemperatur zwischen 120 und 200°C erhalten
wird.
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Ferner
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Luftreifen, welcher
durch Verwenden der Kautschukzusammensetzung für die Reifenlauffläche erhalten
wird.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend im Detail erläutert.
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Die
Kautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden
Erfindung enthält
(A) einen Dienkautschuk, (B) einen anorganischen Füllstoff,
(C) Ruß und
(D) ein Silankupplungsmittel.
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Als
Dienkautschuk kann ein synthetischer Dienkautschuk oder ein gemischter
Kautschuk, der eine Dienkautschukkomponente und Naturkautschuk enthält, eingesetzt
werden. Beispiele für
den synthetischen Dienkautschuk, welcher in der vorliegenden Erfindung
eingesetzt wird, schließen
Styrolbutadienkautschuk (SBR), Butadienkautschuk (BR), Isopren kautschuk
(IR), Ethylenpropylendienkautschuk (EPDM), Chloroprenkautschuk (CR),
Acrylnitrilbutadienkautschuk (NBR) und Butylkautschuk (IIR) ein.
Der Kautschuk kann alleine oder in Mischung von zwei oder mehr eingesetzt
werden.
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Im
Hinblick auf die Bearbeitbarkeit ist es bevorzugt, dass die Kautschukkomponente
SBR enthält.
Die Menge an SBR in der Kautschukkomponente beträgt vorzugsweise wenigstens
20 Gew.-% und besonders bevorzugt wenigstens 30 Gew.-%. Der Styrolbutadienkautschuk
kann durch jedes Polymerisationsverfahren, wie beispielsweise durch
Emulsionspolymerisation oder durch Lösungspolymerisation, hergestellt
werden.
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Es
ist bevorzugt, dass die Menge der Styroleinheiten, welche in dem
SBR enthalten sind, 20 bis 50 Gew.-% beträgt. Wenn die Menge der Styroleinheiten
weniger als 20 Gew.-% beträgt,
besteht eine dahingehende Tendenz, dass eine ausreichende Griffleistung
nicht erhalten werden kann. Wenn die Menge an Styroleinheiten mehr
als 50 Gew.-% beträgt,
besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Abrasionsbeständigkeit abnimmt.
Insbesondere beträgt
die obere Grenze für
den Gehalt an Styroleinheiten 40 Gew.-% und beträgt die untere Grenze 25 Gew.-%.
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Der
anorganische Füllstoff,
welcher in der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, wird durch
die nachfolgende Formel (I) wiedergegeben: kM1·xSiOy·zH2O (I),worin
M1 wenigstens ein Metall, ein Oxid hiervon
oder ein Hydroxid hiervon ist, wobei das Metall ausgewählt ist
aus der Gruppe bestehend aus Al, Mg, Ti und Ca, worin k eine ganze
Zahl zwischen 1 und 5 ist, x eine ganze Zahl zwischen 0 und 10 ist,
y eine ganze Zahl zwischen 2 und 5 ist und z eine ganze Zahl zwischen
0 und 10 ist.
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Beispiele
für durch
die Formel (I) wiedergegebene anorganische Füllstoffe sind Aluminiumoxid,
Aluminiumoxidhydrat, Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Magnesiumoxid,
Talk, weißes
Titan, schwarzes Titan, Calciumoxid, Calciumhydroxid, Magnesiumaluminiumoxid,
Ton, Kaolin, Pyrophillit, Bentonit, Aluminiumsilikat, Magnesiumsilikat,
Calciumsilikat, Calciumaluminiumsilikat und Calciummagnesiumsilikat.
Der anorganische Füllstoff
kann alleine oder in Mischung von zwei oder mehreren eingesetzt
werden. Unter diesen sind im Hinblick auf die Verbesserung der Griffleistung
Aluminiumhydroxid, Aluminiumoxid, Ton und Talk bevorzugt.
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Der
durchschnittliche Partikeldurchmesser des anorganischen Füllstoffs
beträgt
vorzugsweise 0,01 bis 100 μm.
Wenn der durchschnittliche Partikeldurchmesser weniger als 0,01 μm beträgt, besteht
eine dahingehende Tendenz, dass die Bearbeitbarkeit abnimmt. Wenn
der durchschnittliche Partikeldurchmesser mehr als 100 μm beträgt, besteht
eine dahingehende Tendenz, dass Eigenschaften, wie beispielsweise
die Abrasionsbeständigkeit,
abnehmen. Besonders bevorzugt beträgt die untere Grenze für den durchschnittlichen
Partikeldurchmesser 0,02 μm
und beträgt
die obere Grenze des durchschnittlichen Partikeldurchmessers 50 μm, insbesondere
10 μm und
besonders bevorzugt 8 μm.
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Die
Menge des anorganischen Füllstoffs
beträgt
5 bis 150 Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente.
Wenn die Menge weniger als 5 Gewichtsteile beträgt, ist der Effekt der Verbesserung
der Nassgriffleistung gering. Wenn die Menge mehr als 150 Gewichtsteile
beträgt,
kann eine ausreichende Nassgriffleistung nicht erreicht werden,
ob wohl die Abrasionsbeständigkeit
verringert wird. Vorzugsweise beträgt die untere Grenze für die Menge
des anorganischen Füllstoffs
10 Gewichtsteile und beträgt
die obere Grenze 120 Gewichtsteile und insbesondere 100 Gewichtsteile.
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In
dem Fall, bei dem die Kautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden
Erfindung Silika (E) enthält,
beträgt
die Menge des anorganischen Füllstoffs
10 bis 80 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge des anorganischen Füllstoffs
(B), des Rußes
(C) und des Silikas (E). Wenn die Menge des anorganischen Füllstoffs weniger
als 1,0 Gew.-% beträgt,
besteht eine dahingehende Tendenz, dass der Verbesserungseffekt
für die Nassgriffleistung
gering ist. Wenn die Menge des anorganischen Füllstoffs mehr als 80 Gew.-%
beträgt,
besteht eine dahingehende Tendenz, dass sich die Abrasionsbeständigkeit
verschlechtert.
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Der
in der vorliegenden Erfindung eingesetzte Ruß weist eine durch Stickstoffadsorption
gemessene spezifische Oberfläche
(N2SA) zwischen 70 und 300 m2/g
auf. Wenn die N2SA von Ruß weniger
als 70 m2/g beträgt, kann eine ausreichende
Verstärkungseigenschaft
und Abrasionsbeständigkeit
nicht erhalten werden. Wenn die N2SA von
Ruß mehr
als 300 m2/g beträgt, nimmt die Dispergierfähigkeit
ab und wird die Wärme
erzeugende Eigenschaft erhöht.
Die untere Grenze für
die N2SA von Ruß beträgt vorzugsweise 90 m2/g und besonders bevorzugt 100 m2/g. Die obere Grenze für N2SA
von Ruß beträgt vorzugsweise
280 m2/g und besonders bevorzugt 250 m2/g. Beispiele für den zuvor erwähnten Ruß sind HAF,
ISAF und SAF.
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Die
Menge des in der vorliegenden Erfindung eingesetzten Rußes beträgt 5 bis
150 Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente.
Wenn die Menge des Rußes
weniger als 5 Gewichtsteile beträgt, sind
die Verstärkungseigenschaft
und die Abrasionsbeständigkeit
verringert. Wenn die Menge mehr als 150 Gewichtsteile beträgt, ist
nicht nur die Dispergierfähigkeit
verringert, sondern können
auch die gewünschten
Eigenschaften nicht erreicht werden. Die untere Grenze für die Menge
des Rußes
beträgt
vorzugsweise 10 Gewichtsteile und besonders bevorzugt 15 Gewichtsteile.
Die obere Grenze für
die Menge des Rußes
beträgt
vorzugsweise 120 Gewichtsteile, besonders bevorzugt 100 Gewichtsteile
und ganz besonders bevorzugt 85 Gewichtsteile.
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In
dem Fall, bei dem die Kautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden
Erfindung Silika (E) enthält,
beträgt
die Menge an Ruß (C)
10 bis 80 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge des anorganischen Füllstoffs
(B), des Rußes
(C) und des Silikas (E). Wenn die Menge des anorganischen Füllstoffs
weniger als 10 Gew.-% beträgt,
besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Verstärkungseigenschaft
und die Abrasionsbeständigkeit
abnehmen. Wenn die Menge des anorganischen Füllstoffes mehr als 80 Gew.-%
beträgt,
besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Dispergierfähigkeit
abnimmt.
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Die
Kautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden
Erfindung kann ferner Silika enthalten. Beispiele für das Silika
sind nicht besonders beschränkt.
Das einzusetzende Silika wird geeigneterweise aus wasserfreiem Silika
oder nassem Silika, welche für
die Verstärkung
von Kautschuken herkömmlicherweise
eingesetzt worden sind, ausgewählt.
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Die
durch Stickstoffadsorption gemessene spezifische Oberfläche (N2SA) von Silika beträgt vorzugsweise 100 bis 300
m2/g. Wenn die N2SA
von Silika weniger als 100 m2/g beträgt, besteht
eine dahingehende Tendenz, dass der Verstärkungseffekt gering ist. Wenn
die N2SA von Silika mehr als 300 m2/g beträgt,
verschlechtert sich die Dispergierfähigkeit und es be steht eine
dahingehende Tendenz, dass sich die Wärme erzeugenden Eigenschaften
der Kautschukzusammensetzung erhöhen.
Besonders bevorzugt beträgt
die obere Grenze für
N2SA des Silikas 280 m2/g
und beträgt
die untere Grenze 130 m2/g.
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Die
Menge an Silika (E) beträgt
vorzugsweise 1 bis 15 Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile des
Dienkautschuks (A). Wenn die Menge an Silika weniger als 1 Gewichtsteil
beträgt,
besteht eine dahingehende Tendenz, dass der Vorteil des Einmischens
von Silika unzureichend ist. Wenn die Menge mehr als 15 Gewichtsteile
beträgt,
besteht eine dahingehende Tendenz, dass sich die Verarbeitbarkeit
verschlechtert. Die untere Grenze für die Menge an Silika beträgt besonders
bevorzugt 5 Gewichtsteile.
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Die
Menge von Silika beträgt
vorzugsweise 1 bis 30 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge des anorganischen
Füllstoffs
(B), des Rußes
(C) und des Silikas (E). Wenn die Menge an Silika weniger als 1
Gew.-% beträgt,
besteht eine dahingehende Tendenz, dass der Vorteil des Einmischens
von Silika unzureichend wird. Wenn die Menge mehr als 30 Gew.-%
beträgt,
besteht eine dahingehende Tendenz, dass sich die Verarbeitbarkeit
verschlechtert.
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Ferner
beträgt
die Menge an Silika (E) vorzugsweise 5 bis 100 Gewichtsteile bezogen
auf 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente. Wenn die Menge an
Silika weniger als 5 Gewichtsteile beträgt, kann eine ausreichend Nassgriffleistung
nicht erreicht werden. Wenn die Menge mehr als 100 Gewichtsteile
beträgt, besteht
eine dahingehende Tendenz, dass sich die Bearbeitbarkeit verschlechtert.
Die untere Grenze beträgt vorzugsweise
10 Gewichtsteile und die obere Grenze beträgt vorzugsweise 80 Gewichtsteile
und besonders bevorzugt 75 Gewichtsteile.
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Bezüglich des
in der vorliegenden Erfindung eingesetzten Silankupplungsmittels
ist es möglich,
jedes herkömmliche
Silankupplungsmittel auszuwählen,
welches in dem Fall der Verwendung von Silika als Füllstoff eingesetzt
worden ist. Spezifische Beispiele hierfür sind Sulfidkupplungsmittel,
wie beispielsweise Bis(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfid, Bis(2-triethoxysilylethyl)tetrasulfid,
Bis(3-trimethoxysilylpropyl)tetrasulfid, Bis(2-trimethoxysilylethyl)tetrasulfid,
Bis(3-triethoxysilylpropyl)trisulfid, Bis(3-trimethoxysilylpropyl)trisulfid,
Bis(3-triethoxysilylpropyl)disulfid, Bis(3-trimethoxysilylpropyl)disulfid,
3-Trimethoxysilylpropyl-N,N-dimethylthiocarbamoyltetrasulfid, 3-Triethoxysilylpropyl-N,N-dimethylthiocarbamoyltetrasulfid,
2-Triethoxysilylethyl-N,N-dimethylthiocarbamoyltetrasulfid, 2-Trimethoxysilylethyl-N,N-dimethylthiocarbamoyltetrasulfid,
3-Trimethoxysilylpropylbenzothiazolyltetrasulfid, 3-Triethoxysilylpropylbenzothiazoltetrasulfid,
3-Triethoxysilylpropylmethacrylatmonosulfid und 3-Trimethoxysilylpropylmethacrylatmonosulfid,
Mercaptokupplungsmittel, wie beispielsweise 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan,
3-Mercaptopropyltriethoxysilan, 2-Mercaptoethyltrimethoxysilan und
2-Mercaptoethyltriethoxysilan,
Vinylkupplungsmittel, wie beispielsweise Vinyltriethoxysilan und
Vinyltrimethoxysilan, Aminokupplungsmittel, wie beispielsweise 3-Aminopropyltriethoxysilan,
3-Aminopropyltrimethoxysilan, 3-(2-Aminoethyl)aminopropyltriethoxysilan
und 3-(2-Aminoethyl)aminopropyltrimethoxysilan, Glycid-Kupplungsmittel,
wie beispielsweise γ-Glycidoxypropyltriethoxysilan, γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, γ-Glycidoxypropylmethyldiethoxysilan
und γ-Glycidoxypropylmethyldimethoxysilan,
Nitrokupplungsmittel, wie beispielsweise 3-Nitropropyltrimethoxysilan
und 3-Nitropropyltriethoxysilan; Chlorkupplungsmittel, wie beispielsweise
3-Chlorpropyltrimethoxysilan, 3-Chlorpropyltriethoxysilan, 2-Chlorethyltrimethoxysilan
und 2-Chlorethyltriethoxysilan. Von diesen werden besonders bevorzugt
Bis(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfid und 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan
eingesetzt. Das Silan kupplungsmittel kann alleine oder in Mischung
von zwei oder mehreren eingesetzt werden.
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Die
Menge des Silankupplungsmittels (D) beträgt 1 bis 20 Gew.-% bezogen
auf das Gesamtgewicht des anorganischen Füllstoffs (B) und des Silikas
(E) in dem Fall des Einmischens von 1 bis 15 Gewichtsteilen Silika
(E) bezogen auf 100 Gewichtsteile des Dienkautschuks (A). Wenn die
Menge des Silankupplungsmittels weniger als 1 Gew.-% beträgt, besteht
eine dahingehende Tendenz, dass der Vorteil des Einmischens des
Silankupplungsmittels unzureichend ist. Wenn die Menge mehr als
20 Gew.-% beträgt,
kann der Kupplungseffekt nicht erreicht werden und sind die Verstärkungseigenschaft
sowie die Abrasionsbeständigkeit
verschlechtert, obwohl die Kosten erhöht sind. Im Hinblick auf den
Dispersionseffekt und den Kupplungseffekt beträgt die obere Grenze für die Menge
des Silankupplungsmittels vorzugsweise 15 Gew.-% und beträgt die untere
Grenze vorzugsweise 2 Gew.-%.
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Die
Menge des Silankupplungsmittels beträgt 1 bis 20 Gew.-% bezogen
auf das Gewicht des Silikas (E) in dem Falle des Einmischens von
5 bis 100 Gewichtsteilen Silika (E) bezogen auf 100 Gewichtsteile
des Dienkautschuks (A). Wenn die Menge des Silankupplungsmittels
weniger als 1 Gew.-% beträgt,
besteht eine dahingehende Tendenz, dass der Vorteil des Einmischens
des Silankupplungsmittels unzureichend wird. Wenn die Menge mehr
als 20 Gew.-% beträgt,
kann der Kupplungseffekt nicht erhalten werden und die Verstärkungseigenschaft
sowie die Abrasionsbeständigkeit
sind, obwohl die Kosten erhöht
sind, verringert. Im Hinblick auf den Dispersionseffekt und den
Kupplungseffekt beträgt
die obere Grenze für
die Menge des Silankupplungsmittels vorzugsweise 15 Gew.-% und beträgt die untere
Grenze vorzugsweise 2 Gew.-%.
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Vorzugsweise
wird ein Silankupplungsmittel wiedergegeben durch die Formel (II)
eingesetzt: (CnH2n+1O)3-Si-(CH2)m-S1-(CH2)m-Si-(OCnH2n+1)3 (II),worin
n eine ganze Zahl zwischen 1 und 3 ist, m eine ganze Zahl zwischen
1 und 4 ist und 1 die Anzahl der Schwefelatome in dem Polysulfidteil
ist, wobei der Durchschnittswert für 1 zwischen 2,1 und 3,5 und
bevorzugt zwischen 2,1 und 3 beträgt. Wenn der Durchschnittswert
von 1 des Silankupplungsmittels größer als 3,5 ist, verringert
sich die Verarbeitbarkeit, wenn sich die Knettemperatur erhöht.
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Beispiele
für das
Silankupplungsmittel sind Bis(3-triethoxysilylpropyl)polysulfid,
Bis(2-triethoxysilylethyl)polysulfid, Bis(3-trimethoxysilylpropyl)polysulfid,
Bis(2-trimethoxysilylethyl)polysulfid, Bis(4-triethoxysilylbutyl)polysulfid
und Bis(4-trimethoxysilylbutyl)polysulfid. Das Silankupplungsmittel
kann alleine oder in Kombination von zwei oder mehreren eingesetzt
werden. Von diesen wird geeigneterweise Bis(3-triethoxysilylpropyl)polysulfid
eingesetzt und zwar im Hinblick darauf, dass der Effekt der Zugabe
des Kupplungsmittels mit den Kosten ausgewogen ist.
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Die
Kautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden
Erfindung enthält
bezogen auf das Gewicht des anorganischen Füllstoffs ferner 0,1 bis 150
Gew.-% einer Polyetherverbindung (F), welche durch die nachfolgende
Formel (III) wiedergegeben wird:
worin
R
1 ein Wasserstoffatom ist oder ein Substituent
ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus einer Kohlenwasserstoffgruppe mit 1
bis 50 Kohlenstoffatomen, einer Siloxysilylpropylgruppe mit 1 bis
50 Siliziumatomen und einer Gruppe wiedergegeben durch die Formel
-(AO)
m-R
2 und R
1 gleich oder verschieden sein kann, und
wobei in der Formel R
2 ein Wasserstoffatom
ist oder ein Substituent ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus einer Carboxylgruppe mit 1 bis 42 Kohlenstoffatomen
und einer Siloxysilylpropylgruppe mit 1 bis 40 Siliziumatomen, A
eine Alkylengruppe mit 2 bis 3 Kohlenstoffatomen ist, m eine ganze
Zahl zwischen 1 und 100 ist und A, dessen Anzahl durch m wiedergegeben
wird, gleich oder verschieden sein kann.
-
Wenn
R1 in der Formel (III) eine Kohlenwasserstoffgruppe
ist, sind bevorzugte Beispiele für
R1 eine Alkylgruppe oder eine Alkenylgruppe
mit 1 bis 42 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe mit 6 bis 42 Kohlenstoffatomen
oder eine Arylalkylgruppe oder Alkylarylgruppe mit 7 bis 43 Kohlenstoffatomen.
Besonders bevorzugte Beispiele hierfür sind eine Alkylgruppe mit
1 bis 30 Kohlenstoffatomen, wie beispielsweise eine Methylgruppe, eine
Ethylgruppe, eine n-Propylgruppe, eine Isopropylgruppe, eine n-Butylgruppe,
eine t-Butylgruppe, eine Octylgruppe, eine Decylgruppe, eine Dodecylgruppe,
eine Cetylgruppe oder eine Stearylgruppe, eine Alkenylgruppe mit
2 bis 30 Kohlenstoffatomen, wie beispielsweise eine Allylgruppe,
eine Arylgruppe mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen, wie beispielsweise
eine Phenylgruppe, eine Alkylarylgruppe mit 7 bis 31 Kohlenstoffatomen, wie beispielsweise
eine Nonylphenylgruppe. Wenn R1 zu viele
Kohlenstoffatome enthält,
besteht eine dahingehende Tendenz, dass der Dispersionseffekt und
der Oberflächenmodifikationseffekt
auf den anorganischen Füllstoff
abnehmen.
-
Wenn
R1 eine Siloxysilylpropylgruppe ist, sind
bevorzugte Beispiele für
R1 eine lineare oder eine verzweigte Siloxysilylpropylgruppe
mit 1 bis 30 und insbesondere mit 1 bis 20 Siliziumatomen. Der Alkylsubstituent,
welcher an die Siliziumatome der Siloxysilylpropylgruppe gebunden
ist, kann gleich oder verschieden sein und Beispiele hierfür sind eine
Methylgruppe, eine Butylgruppe, eine Vinylgruppe und eine Phenylgruppe.
-
In
der vorgenannten Formel (III) kann R1 einen
Substituenten aufweisen und Beispiele hierfür sind eine Hydroxygruppe,
eine Alkoxygruppe (mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen), eine Aminogruppe,
eine Dimethylaminogruppe, eine Diethylaminogruppe, eine Amidgruppe
(mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen), eine Trialkylammoniumgruppe (deren
Alkylgruppe 1 bis 30 Kohlenstoffatome aufweist), eine Dialkylammoniumgruppe
(deren Alkylgruppe 1 bis 30 Kohlenstoffatome aufweist), eine Alkylammoniumgruppe
(deren Alkylgruppe 1 bis 30 Kohlenstoffatome aufweist), eine Ammoniumgruppe,
eine Methylestergruppe, eine Ethylestergruppe, eine Carboxylgruppe,
eine Acylgruppe (mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen), eine Silylgruppe
und eine Siloxygruppe (nachfolgend bezeichnet als "Substituenten der
vorliegenden Erfindung").
-
Wenn
R1 eine Gruppe wiedergegeben durch die Formel
-(AO)m-R2 ist und
R2 eine Kohlenwasserstoffgruppe ist, sind
bevorzugte Beispiele für
R2 eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe,
eine n-Butylgruppe, eine t-Butylgruppe, eine Octylgruppe, eine Decylgruppe,
eine Dodecylgruppe, eine Cetylgruppe, eine Stearylgruppe, eine Phenylgruppe
und eine Nonylphenylgruppe.
-
Wenn
R2 eine Siloxysilylpropylgruppe ist, sind
bevorzugte Beispiele für
R2 eine Siloxysilylpropylgruppe mit 1 bis 20 Siliziumatomen. Der
Alkylsubstituent, welcher an das Siliziumatom der Siloxysilylpropylgruppe gebunden
ist, kann gleich oder verschieden sein und Beispiele hierfür sind eine
Methylgruppe, eine Butylgruppe, eine Vinylgruppe und eine Phenylgruppe.
-
R2 kann einen Substituenten aufweisen und
Beispiele hierfür
sind die Substituenten gemäß der vorliegenden
Erfindung.
-
Ferner
sind Beispiele für
A eine Ethylengruppe oder eine Propylengruppe. Vorzugsweise ist
m eine ganze Zahl zwischen 1 und 50 und besonders bevorzugt eine
ganze Zahl zwischen 5 und 10.
-
Die
Polyetherverbindung (III) der vorliegenden Erfindung wird durch
Polymerisieren einer durch die Formel (IV) wiedergegebenen Epoxyverbindung
alleine oder durch Copolymerisieren der Epoxyverbindung mit einem
anderen Monomer (X) erhalten. Das heißt, die Polyetherverbindung
(III) wird durch jede der nachfolgenden Reaktionsformeln erhalten:
worin
R
1 der gleiche Rest wie zuvor definiert
ist, X ein anderes Monomer wiedergibt, welches mit substituiertem Epoxid
(IV) copolymerisierbar ist, Y eine Polymerisationseinheit wiedergibt,
welche von dem Monomer X abgeleitet ist, und p sowie q Wiederholungen
jeder Polymerisationseinheit wiedergeben.
-
In
diesen Fällen
ist p vorzugsweise 5 bis 2.000.000. Wenn p kleiner als 5 ist, besteht
eine dahingehende Tendenz, dass die Polyetherverbindung (III) eine
verringerte Bedeckungsfähigkeit
für den
anorganischen Füllstoff
aufweist. Wenn p mehr als 2.000.000 beträgt, ist die Dispergierfähigkeit
der Polyetherverbindung selbst verringert und es besteht daher eine
dahingehende Tendenz, dass ihr Oberflächenmodifikationseffekt auf
den anorganischen Füllstoff
abnimmt. Besonders bevorzugt beträgt die untere Grenze für p 10 und
beträgt die
obere Grenze für
p 1.000.000 und insbesondere 100.000. In dem Fall der Verwendung
von X ist q nicht 0 und ist q vorzugsweise 1 bis 100.000.
-
In
den Polyetherverbindungen (V) und (VI) kann R1 unterschiedlich
sein. In diesem Falle kann die Sequenz hiervon in der Polyetherhauptkette
jede einer Blocksequenz, einer alternierenden Sequenz oder einer zufälligen Sequenz
sein. Die Sequenz der Polymerisationseinheit Y in der Verbindung
(VI) kann jede einer Blocksequenz, einer alternierenden Sequenz
oder einer zufälligen
Sequenz sein.
-
Beispiele
für das
Monomer X sind ein Ethylenoxid, ein substituiertes Epoxid verschieden
von dem substituierten Epoxid (IV) oder ein anionisches polymerisierbares
Monomer anders als Epoxid. Bevorzugte Beispiele hierfür sind Ethylenoxid,
Propylenoxid, Alkylenoxid mit 4 bis 22 Kohlenstoffatomen, 3-Perfluoralkyl-1,2-epoxypropan,
Lactone mit vier Ringen, sechs Ringen oder sieben Ringen, Carbonate
mit fünf
Ringen oder sechs Ringen, Lactame, Hexamethylcyclotrisiloxan, Octamethylcyclotetrasiloxan,
(Meth)acrylsäureester, wie
beispielsweise Methyl(meth)acrylat, Styrol, Butadien, Isopren und
Endolefine mit 5 bis 22 Kohlenstoffatomen.
-
Die
Menge der Polyetherverbindung, welche in der vorliegenden Erfindung
eingesetzt wird, beträgt
0,1 bis 150 Gew.-% bezogen auf das Gewicht des anorganischen Füllstoffs.
Wenn die Menge der Polyetherverbindung weniger als 0,1 Gew.-% beträgt, besteht
eine dahingehende Tendenz, dass ein ausreichender Dispersionseffekt
nicht erhalten werden kann. Wenn die Menge mehr als 150 Gew.-% beträgt, besteht
eine dahingehende Tendenz, dass ein Dispersionseffekt nicht erhalten
werden kann, obwohl die Kosten erhöht sind. Die untere Grenze
für die
Menge der Polyetherverbindung beträgt vorzugsweise 0,5 Gew.-%.
Die obere Grenze für
die Menge der Polyetherverbindung beträgt besonders bevorzugt 100
Gew.-% und ganz besonders bevorzugt 80 Gew.-%.
-
Die
Polyetherverbindung gemäß der vorliegenden
Erfindung kann alleine oder in Kombination von zwei oder mehreren
eingesetzt werden. Des Weiteren ist es möglich, bekannte Oberflächenmodifizierungsmittel,
Dispersionsmittel, Tenside und Kupplungsmittel einzusetzen.
-
Falls
erforderlich, können
andere als die zuvor genannten Agentien, nämlich alle Mittel, wie beispielsweise
Erweichungsmittel, Antioxidationsmittel, Vulkanisationsmittel, Vulkanisationsbeschleuniger
und Vulkanisationshilfsaktivatoren, welche in der normalen Kautschukindustrie
eingesetzt werden, zugegeben werden.
-
Es
ist bevorzugt, dass die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden
Erfindung durch gleichzeitiges Kneten des zuvor genannten Dienkautschuks,
des anorganischen Füllstoffs,
des Rußes,
des Silankupplungsmittels, falls erforderlich Silika, und der Polyetherverbindung
bei einer Knettemperatur von 120°C
bis 200°C
in einem Mischschritt erhalten wird. Wenn die Knettemperatur weniger
als 120°C
beträgt,
ist die Reaktivität
des Silankupplungsmittels gering und es besteht eine dahingehende
Tendenz, dass ausreichende Eigenschaften nicht erhalten werden können. Wenn
die Knettemperatur mehr als 200°C
beträgt,
besteht eine dahingehende Tendenz, dass der Kautschuk verbrannt
wird. Insbesondere beträgt
die obere Grenze für
die Knettemperatur 180°C
und beträgt
die untere Grenze hierfür
140°C. In
diesem Schritt ist es bevorzugt, dass Kneten oh ne Vulkanisationschemikalien
(das Vulkanisationsmittel und den Vulkanisationsbeschleuniger) durchzuführen.
-
Die
Knetzeit beträgt
in dem zuvor genannten Mischschritt vorzugsweise 4 bis 15 Minuten.
Wenn die Knetzeit kürzer
als 4 Minuten ist, besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Dispersion
von Chemikalien, wie beispielsweise Ruß, unzureichend wird. Wenn
die Knetzeit mehr als 15 Minuten beträgt, wird das Molekulargewicht
der Kautschukkomponente verringert und es besteht eine dahingehende
Tendenz, dass ausreichende Eigenschaften nicht erhalten werden.
-
Der
Reifen gemäß der vorliegenden
Erfindung wird durch ein normales Verfahren unter Verwendung der
Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung hergestellt.
Das heißt,
die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung, zu der
die zuvor genannten unterschiedlichen Chemikalien falls erforderlich
zugegeben werden, wird extrudiert und ohne Vulkanisation zu einem
Laufflächenmaterial
verarbeitet, das verarbeitete Material wird auf eine Reifenformmaschine
aufgebracht und in einer herkömmlichen
Weise laminiert, um einen unvulkanisierten Reifen herzustellen,
und der unvulkanisierte Reifen wird in einer Vulkanisiermaschine
presserhitzt, um einen Reifen herzustellen. Der so erhaltene Reifen
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist bezüglich
der Abrasionsbeständigkeit,
niedrigen Wärme
erzeugenden Eigenschaften und Nassleistungen exzellent.
-
Die
Kautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden
Erfindung weist verbesserte niedrige Wärme erzeugende Eigenschaften
und eine verbesserte Nassgriffleistung ohne Verringerung der Verarbeitbarkeit und
der Abrasionsbeständigkeit
auf und kann geeigneterweise als eine Kautschukzusammensetzung für eine Lauffläche eingesetzt
werden.
-
Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend auf Basis der nachfolgenden
Beispiele im Detail näher
erläutert.
-
Die
in den Beispielen und in den Vergleichsbeispielen eingesetzten Materialien
sind nachfolgend zusammengefasst.
SBR: SBR 1502 (Menge an Styroleinheiten:
23,5 Gew.-%) erhältlich
von JSR Corporation.
Ruß:
SHOBLACK N220 (N2SA: 125 m2/g)
erhältlich
von Showa Cabot Co., Ltd.
Aluminiumhydroxid: Higilite H-43
erhältlich
von Showa Denko K.K. (durchschnittlicher Partikeldurchmesser: 0,5
bis 2 μm).
Ton:
Crown Clay erhältlich
von South Eastern Inc. (durchschnittlicher Partikeldurchmesser:
maximal 2 μm).
Silika:
Ultrasil VN 3 erhältlich
von Degussa Co. (N2SA: 210 m2/g).
Silankupplungsmittel
A: Si69 erhältlich
von Degussa Co. (Durchschnitt von 1: ungefähr 3,8) (Bis(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfid).
Silankupplungsmittel
B: Si266 erhältlich
von Degussa Co. (Durchschnitt von 1: ungefähr 2,2) (Bis(3-triethoxysilylpropyl)disulfid).
Aromatisches Öl: JOMO
Process X140 erhältlich
von Japan Energy Corporation.
Antioxidationsmittel: Nocrac
6C erhältlich
von Ohuchi Shinko Kagaku Kogyo Co. Ltd. (N-(1,3-Dimethylbutyl)-N'-phenyl-p-phenylendiamin.
Stearinsäure: Stearinsäure erhältlich von
NOF Corporation
Zinkoxid: Zinkoxid Nr. 1 erhältlich von
Mitsui Mining and Smelting Co., Ltd.
Schwefel: Pulverförmiger Schwefel
erhältlich
von Tsurumi Chemicals Co., Ltd.
Vulkanisationsbeschleuniger
TBBS: Nocceler NS (N-tert-Butyl-2-benzothiazolylsulfenamid) erhältlich von Ohuchi
Shinko Kagaku Kogyo Co., Ltd.
Vulkanisationsbeschleuniger DPG:
Nocceler D (N,N'-Diphenylguanidin)
erhältlich
von Ohuchi Shinko Kagaku Kogyo Co. Ltd.
-
AUSFÜHRUNGSFORM
1
-
VERGLEICHSBEISPIELE 1 BIS 7
-
Probenkautschukzusammensetzungen
wurden durch Kneten und Einmischen basierend auf dem in der Tabelle
1 beschriebenen Einmischrezept erhalten. Die Verbindungen wurden
bei 170°C
für 20
Minuten pressvulkanisiert, um vulkanisierte Materialien zu erhalten.
Jedes der erhaltenen Materialien wurde den nachfolgenden Eigenschaftstests
unterworfen.
-
(Abrasionstest)
-
Unter
Verwendung eines Lambourne-Abrasionstestgerätes wurde die Lambourne-Abrasionsmenge unter
der Bedingung von 20°C,
einem Schlupfverhältnis
von 20% und einer Testzeit von 5 Minuten gemessen. Der Volumenverlust
jeder Verbindung wurde berechnet und als Index bezogen auf den Verlust
des Vergleichsbeispiels 1 als 100 gemäß der nachfolgenden Gleichung
(Abrasionsindex) wiedergegeben. Je größer der Index ist, desto exzellenter
ist die Abrasionsbeständigkeit. (Abrasionsindex) = (Verlust von Vergleichsbeispiel
1)/(Verlust von jeder Verbindung) × 100
-
(Rollwiderstandsindex)
-
Die
Verlusttangente (tanδ)
jeder Verbindung wurde durch Verwenden eines Viskoelastizitätsspektrometers
VES (hergestellt von Iwamoto Corporation) unter der Bedingung von
70°C, einer
anfänglichen
Last von 10% und einer dynamischen Belastung von 2% gemessen. Die
Verlusttangente wurde als Index zu tanδ von Vergleichsbeispiel 1 als
100 gemäß der nachfolgenden
Gleichung (Rollwiderstandsindex) wiedergegeben. Je größer der
Index ist, desto exzellenter ist der Rollwiderstand. (Rollwiderstandsindex)
= (tanδ von
Vergleichsbeispiel 1)/(tanδ jeder
Verbindung) × 100
-
(Nassrutschtest)
-
Die
Nassrutschbeständigkeit
wurde gemäß dem Verfahren
der ASTM E303-83 unter Verwendung eines von Stanley Inc. hergestellten
tragbaren Rutschtestgeräts
gemessen. Die Nassrutschbeständigkeit
wird als Index zu dem gemessenen Wert von Vergleichsbeispiel 1 als
100 basierend auf der nachfolgenden Gleichung (Nassrutschindex)
wiedergegeben. Je größer der
Index ist, desto exzellenter ist die Nassrutscheigenschaft. (Nassrutschindex) = (Nassrutschbeständigkeit
jeder Verbindung)/(Nassrutschbeständigkeit von Vergleichsbeispiel
1) × 100
-
(Mooney-Viskosität)
-
Die
Mooney-Viskosität
wurde bei 130°C
im Einklang mit dem Messverfahren der JIS K6300 gemessen. Die Mooney-Viskosität wird als
Index zu der Mooney-Viskosität
von Vergleichsbeispiel 6 (ML1+4) als 100 basierend
auf der nachfolgenden Gleichung (Mooney-Viskositätsindex) wiedergegeben. Je
größer der
Wert ist, desto geringer ist die Mooney-Viskosität und desto exzellenter ist
die Verarbeitbarkeit. (Mooney-Viskositätsindex)
= (ML1+4 von Vergleichsbeispiel 1)/(ML1+4 jeder Verbindung)
-
(Äußere Erscheinung
der Kautschukoberfläche)
-
Die
Blattbedingung jeder Verbindung wurde unmittelbar nach der Knetextrusion
visuell beobachtet und basierend auf den nachfolgenden Kriterien
beurteilt. Je schlechter die Blattbedingung ist, desto geringer
ist die Bearbeitbarkeit.
- O:
- Blattbedingung ist
exzellent
- Δ:
- Es wird eine Ungleichmäßigkeit
beobachtet
- x:
- Das Blatt ist beschädigt
-
Die
Ergebnisse sind in der Tabelle 1 dargestellt.
-
-
AUSFÜHRUNGSFORM
2
-
VERGLEICHSBEISPIELE 8 BIS 14
-
Anfänglich wurden
die Chemikalien ausgenommen Schwefel und Vulkanisationsbeschleuniger
geknetet und bei 150°C
für 4 Minuten
basierend auf dem in der Tabelle 2 beschriebenen Rezept zusammengemischt. Dann
wurden Schwefel und der Vulkanisationsbeschleuniger hinzugegeben
und das Kneten und das Einmischen wurden fortgesetzt, um die Kautschukprobenverbindungen
zu erhalten.
-
Die
Verbindungen wurden bei 170°C
für 20
Minuten pressvulkanisiert, um vulkanisierte Materialien zu erhalten.
Jedes der erhaltenen Materialien wurden den nachfolgenden Eigenschaftstests
unterworfen.
-
(Mooney-Viskosität)
-
Die
Evaluierung wurde auf die gleiche Weise wie für die Ausführungsform 1 durchgeführt, ausgenommen,
dass die Mooney-Viskosität
des Vergleichsbeispiels 13 (ML1+4) als 100
angenommen wurde.
-
(Abrasionstest)
-
Die
Evaluierung wurde auf die gleiche Weise wie für die Ausführungsform 1 vorgenommen, ausgenommen,
dass der Verlust des Vergleichsbeispiels 13 als 100 angenommen wurde.
-
(Rollwiderstandsindex)
-
Die
Evaluierung wurde auf dieselbe Weise wie für die Ausführungsform 1 vorgenommen, ausgenommen,
dass der tanδ des
Vergleichsbeispiels 13 als 100 angenommen wurde.
-
(Nassrutschtest)
-
Die
Evaluierung wurde auf dieselbe Weise wie für die Ausführungsform 1 vorgenommen, ausgenommen,
dass der gemessene Wert des Vergleichsbeispiels 13 als 100 angenommen
wurde.
-
-
AUSFÜHRUNGSFORM
3
-
Die
Polyetherverbindungen wurden gemäß den nachfolgenden
Herstellungsbeispielen synthetisiert. Das Molekulargewicht der synthetisierten
Polyetherverbindungen wurde gemäß GPC unter
Verwendung einer von Waters Inc. hergestellten Messmaschine Typ
150C und von zwei von Showa Denko K.K. erhältlichen Säulen Shodex HT-806 und Shodex
HT-803 (Säulentemperatur:
130°C, bewegliche
Phase: o-Dichlorbenzol) gemessen. Das Molekulargewicht der synthetisierten
Polyetherverbindung wurde als das zahlengemittelte Molekulargewicht
(nachfolgend als Mn bezeichnet) umgerechnet auf die Polystyrolbasis
bestimmt.
-
HERSTELLUNGSBEISPIEL 1
-
(Polyetherverbindung 1)
-
50
g Stearylglycidylether wurde in Toluol für 12 Stunden bei 130°C unter Verwendung
von Samariumalkoxid-Methylalumoxan-Katalysator in einer Menge von
1 Mol-% (bezogen auf den Glycidylether und so weiter) polymerisiert.
Die Reaktionsmischung wurde durch Repräzipitation gereinigt und es
wurde die weiße
feste Polyetherverbindung 1 erhalten. Die erhaltene Verbindung war
ein Modifizierungsmittel mit einer höheren Alkylgruppe in der Seitenkette.
Die Verbindung wies ein Mn von 290.000 auf. Die Struktur der Verbindung
ist nachfolgend dargestellt:
-
HERSTELLUNGSBEISPIEL 2
-
(Polyetherverbindung 2)
-
Die
hellgelbe feste Polyetherverbindung 2 wurde auf die gleiche Weise
wie in dem Herstellungsbeispiel 1 erhalten, ausgenommen, dass 40
g Stearylglycidylether und 10 g Phenylglycidylether anstelle von
50 g Stearylglycidylether eingesetzt wurden. Die erhaltene Verbindung
war ein Modifizierungsmittel mit einer höheren Alkylgruppe und einer
Phenylgruppe in der Seitenkette. Die Verbindung wies ein Mn von
270.000 auf. Die Struktur der Verbindung ist nachfolgend dargestellt:
-
HERSTELLUNGSBEISPIEL 3
-
(Polyetherverbindung 3)
-
Die
weiße
feste Polyetherverbindung 3 wurde auf die gleiche Weise wie in dem
Herstellungsbeispiel 1 erhalten, ausgenommen, dass 40 g Stearylglycidylether
und 10 g Allylglycidylether anstelle von 50 g Stearylglycidylether
eingesetzt wurden. Die erhaltene Verbindung war ein Modifizierungsmittel
mit einer höheren Alkylgruppe
und einer Allylgruppe in der Seitenkette. Die Verbindung wies ein
Mn von 260.000 auf. Die Struktur der Verbindung ist nachfolgend
dargestellt:
-
HERSTELLUNGSBEISPIEL 4
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(Polyetherverbindung 4)
-
Ein
weißes
und transparentes weiches Polymer, d.h. die Polyetherverbindung
4, wurde auf die gleiche Weise wie in dem Herstellungsbeispiel 1
erhalten, ausgenommen, dass 40 g n-Butylglycidylether und 10 g Allylglycidylether
anstelle von 50 g Stearylglycidylether eingesetzt wurden. Die erhaltene
Verbindung war ein Modifizierungsmittel mit einer Butylgruppe und
einer Allylgruppe in der Seitenkette. Die Verbindung wies ein Mn von
130.000 auf. Die Struktur der Verbindung ist nachfolgend dargestellt:
-
BEISPIELE 1 BIS 8 UND VERGLEICHSBEISPIELE
15 BIS 24
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Durch
Kneten und durch Zusammenmischen basierend auf dem in den Tabellen
3 und 4 beschriebenen Rezept wurden Probenkautschukkomponenten erhalten.
Die Verbindungen wurden für
20 Minuten bei 170°C
pressvulkanisiert, um vulkanisierte Materialien zu erhalten. Jedes
der erhaltenen Materialien wurde den nachfolgenden Eigenschaftstests
unterworfen.
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(Abrasionstest)
-
Die
Evaluierung wurde auf die gleiche Weise wie für die Ausführungsform 1 vorgenommen, ausgenommen,
dass der Verlust des Vergleichsbeispiels 17 als 100 angenommen wurde.
-
(Rollwiderstandsindex)
-
Die
Evaluierung wurde auf die gleiche Weise wie für die Ausführungsform 1 vorgenommen, ausgenommen,
dass der tanδ von
Vergleichsbeispiel 17 als 100 angenommen wurde.
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(Nassrutschtest)
-
Die
Evaluierung wurde auf die gleiche Weise wie für die Ausführungsform 1 vorgenommen, ausgenommen,
dass der gemessene Wert von Vergleichsbeispiel 17 als 100 angenommen
wurde.
-
Die
Ergebnisse sind in den Tabellen 3 und 4 dargestellt.
-
-
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Die
Tabelle 3 zeigt, dass die Kautschukzusammensetzung des Vergleichsbeispiels
18, welche durch Einmischen von Silika anstelle eines Teils von
Ruß zusammen
mit einem Silankupplungsmittel erhalten worden ist, eine schlechtere
Verstärkungseigenschaft
und eine verringerte Abrasionsbeständigkeit aufweist, obwohl die
niedrigen Wärme
erzeugenden Eigenschaften und die Griffleistung hiervon verbessert
sind.
-
Es
ist herausgefunden worden, dass die Kautschukzusammensetzung von
Vergleichsbeispiel 19, welche durch Einmischen von Aluminiumoxid
anstelle eines Teils des Rußes
erhalten worden ist, sowie die Kautschukzusammensetzung von Vergleichsbeispiel
20, welche durch Einmischen von Aluminiumoxid anstelle eines Teils
von Ruß zusammen
mit einer Polyetherverbindung erhalten worden ist, eine schlechtere
Verstärkungseigenschaft
und eine verringerte Abrasionsbeständigkeit aufweist, obgleich
die niedrigen Wärme
erzeugenden Eigenschaften und die Griffleistung hiervon verbessert
sind.
-
Andererseits
wird mit den Kautschukzusammensetzungen der Beispiele 1 bis 4, welche
durch Einmischen von Silika und Aluminiumoxid anstelle eines Teils
des Rußes
zusammen mit einem Silankupplungsmittel und einer Polyetherverbindung
erhalten worden sind, eine Verbesserung der niedrigen Wärme erzeugenden Eigenschaften
und der Griffleistung ohne Verringerung der Abrasionsbeständigkeit
erreicht.
-
Die
Tabelle 4 zeigt, dass die Kautschukzusammensetzung des Vergleichsbeispiels
21, welche durch Einmischen von Ton anstelle eines Teils von Ruß erhalten
worden ist, die Kautschukzusammensetzungen der Vergleichsbeispiele
22 bis 24, welche durch Einmischen von Ton anstelle eines Teils
von Ruß zusammen
mit einem Silankupplungsmittel, einer Polyetherverbindung bzw. von
Silika und einem Silankupplungsmittel erhalten worden sind, eine
schlechtere Verstärkungseigenschaft
aufweisen sowie eine verringerte Abrasionsbeständigkeit aufweisen, obwohl
die niedrigen Wärme
erzeugenden Eigenschaften und die Griffleistung hiervon verbessert
sind.
-
Andererseits
wird mit den Kautschukzusammensetzungen der Beispiele 5 bis 8, welche
durch Einmischen von Silika und Ton anstelle eines Teils von Ruß zusammen
mit einem Silankupplungsmittel und einer Polyetherverbindung erhalten
worden sind, eine Verbesserung der niedrigen Wärme erzeugenden Eigenschaften
und der Griffleistung ohne Verringerung der Abrasionsbeständigkeit
erreicht.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
eine Kautschukzusammensetzung herzustellen, welche eine exzellente
Verarbeitbarkeit, Abrasionsbeständigkeit,
niedrige Wärme
erzeugende Eigenschaften, Rollwiderstand und Nassrutscheigenschaft
aufweisen, sowie einen Luftreifen unter Verwendung derselben herzustellen.
-
Des
Weiteren besteht kein Problem, dass die Mooney-Viskosität erhöht ist,
um die Verarbeitbarkeit selbst bei hohen Knettemperaturen zu verringern,
weil ein Silankupplungsmittel mit weniger Schwefelatomen in dem
Sulfidteil in die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung
eingemischt ist.
