DE69033919T2

DE69033919T2 - Luftreifen

Info

Publication number: DE69033919T2
Application number: DE69033919T
Authority: DE
Inventors: Keiji Asatsuma; Yasuhito Inoue; Akitoshi Kondo
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1989-12-27
Filing date: 1990-12-27
Publication date: 2002-09-19
Anticipated expiration: 2010-12-28
Also published as: DE69033919D1; US5187223A; ES2170049T3; EP0436389A1; EP0436389B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Luftreifen, und insbesondere auf einen Luftreifen, der infolge Herstellung des Laufflächenbereichs aus einer speziellen Gummizusammensetzung einen verbesserten Rollwiderstand und eine verbesserte Abnutzungsfestigkeit hat.
Es ist gut bekannt, daß Reifen für Autos während des Laufs die Erzeugung von Eigenwärme innerhalb des Reifens hervorrufen. Eine solche Erzeugung von innerer Wärme erhöht den Rollwiderstand des Reifens. In der letzten Zeit wurde gefordert, den Rollwiderstand des Reifens im Hinblick auf die Einsparung von Energie und Ressourcen zu verringern, und folglich ist das Bedürfnis nach Gummizusammensetzungen, die eine niedrige Wärmeerzeugung haben, stärker geworden.
Um eine Gummizusammensetzung für Reifenlaufflächen oder dergleichen, die eine hohe Bruchfestigkeit haben, zu verwirklichen, wird im allgemeinen gewünscht, einen Ruß zu verwenden, der eine große spezifische Oberfläche hat. Die spezifische Oberfläche wird gewöhnlich durch Berechnung aus der Adsorption von Stickstoffgasmolekülen (nachstehend als N&sub2;SA bezeichnet) bestimmt.
Wenn jedoch ein Ruß, der eine so große spezifische Oberfläche hat, daß die N&sub2;SA ungefähr 120 m²/g übersteigt, als Füllstoff verwendet wird, um das Elastomer, wie Gummi oder dergleichen zu verstärken, ergibt sich keine wechselseitige Beziehung zwischen der spezifischen Oberfläche und der Verstärkungswirkung, und die Verstärkungswirkung bleibt auf einem Niveau, das niedriger als ein erwarteter Wert ist. Wenn die N&sub2;SA 140 m²/g übersteigt, nimmt außerdem die Verstärkungswirkung in einigen Fällen rasch ab.
Dies wird darauf zurückgeführt, daß dann, wenn die spezifische Oberfläche groß wird, das Dispersionsvermögen von Ruß in die Elastomerphase sich verschlechtert, und die mit dem zugemischten Ruß von Natur aus verbundene Verstärkungswirkung sich nicht genügend entwickeln kann, und daher der wirksame Bindungsstand mit Gummi nicht gebildet werden kann.
Wenn die Gummizusammensetzung einer Verformung, wie bei einer Reifenlauffläche oder dergleichen wiederholt unterworfen wird, ist es außerdem gleichzeitig erforderlich, daß sie einen mit der wiederholten Verformung verbundenen Hystereseverlust oder eine geeignete dynamische Viskoelastizität zusammen mit der obenerwähnten Abnutzungsfestigkeit hat.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben bereits herausgefunden, daß das Dispersionsvermögen in Gummi ohne Verschlechterung der Verstärkungswirkung verbessert wird, wenn das Verhältnis des Iodadsorptionswertes zu der N&sub2;SA, und ein bestehendes Verhältnis eines relativ großen Bereichs der Aggregatgröße bei Rußen, die eine sehr große spezifische Oberfläche (N&sub2;SA): 200-280 m²/g) haben, spezifiziert werden, was früher zum Patent angemeldet wurde (ausgelegtes japanisches Patent Nr. 61-34072).
Um eine Gummizusammensetzung, die eine niedrige Wärmeerzeugung hat, zu erhalten, wurde andererseits bisher versucht, die Menge eines Weichmachers, wie Öl oder dergleichen zu verringern, oder ein Verstärkungsmittel, wie Ruß oder dergleichen zu wechseln oder die Menge zu verringern.
Der obenerwähnte Ruß, der von den Erfindern vorgeschlagen wurde, hat jedoch den Nachteil, daß der Verwendungsbereich sehr beschränkt ist, weil die spezifische Oberfläche diejenige des herkömmlichen, abnutzungsfesten Rußes weit übersteigt. Außerdem ist das Dispersionsvermögen verbessert, aber die Verbesserung der dynamischen Viskoelastizität ist noch unbefriedigend.
Andererseits bewirkt die Verringerung der Menge des Weichmachers eine beträchtliche Erhöhung der Viskosität der Gummizusammensetzung, was eine Verschlechterung der Verarbeitbarkeit, wie des Knetens oder dergleichen zur Folge hat. Weiterhin bewirkt die Verringerung der Menge des Verstärkungsmittels, oder der Übergang zu einem Verstärkungsmittel, das eine geringe Verstärkung hat, eine unerwünschte Abnahme des Elastizitätsmoduls, der Ermüdungsfestigkeit, und insbesondere der Abnutzungsfestigkeit des Gummis.
Folglich gibt es gegenwärtig keine Technik, mit der gleichzeitig und in genügender Weise Eigenschaften, wie eine niedrige Wärmeerzeugung, eine gute Abnutzungsfestigkeit und eine gute Verarbeitbarkeit erhalten werden.
Die Erfinder haben kolloidale Eigenschaften, sowie Oberflächen-Funktionsgruppen von Ruß untersucht, um die obigen Nachteile zu beseitigen, und sie haben herausgefunden, daß das Ziel erreicht wird, wenn eine Gummizusammensetzung verwendet wird, die einen bestimmten Ruß in der Reifenlauffläche enthält, und als Ergebnis wurde die Erfindung gemacht.
Gemäß der Erfindung wird ein Luftreifen verwirklicht, aufweisend einen Laufflächenbereich, zwei Seitenwandbereiche und zwei Wulstbereiche, wobei der Laufflächenbereich eine Gummizusammensetzung aufweist mit (A) 100 Gewichtsteilen von mindestens einem Gummi, der aus natürlichem Gummi, und synthetischen Gummis der Dien-Serie ausgewählt ist, und (B) 30-70 Gewichtsteilen von pulverförmigem Ruß, der eine spezifische Oberfläche der Stickstoffadsorption (N&sub2;SA) von 125-250 m²/g und eine DBP- Absorptionszahl der komprimierten Probe (24M4DBPA) von 80-140 ml/100 g hat, und Oberflächen- Funktionsgruppen enthält, wobei der Anteil der Funktionsgruppen, die mit Essigsäureanhydrid acetyliert wurden (ACF), und der Anteil der Funktionsgruppen, die mit Hydroxyamin zur Reaktion gebracht wurden, um Oxim zu bilden (OXF), die Beziehung erfüllen, die durch die folgende Gleichung (1)
ACF ≥ 0,125 + 2 · OXF (1)
wiedergegeben wird, wobei ACF und OXF in Milliäquivalenten pro 1 g Ruß (mäq/g) gemessen werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfüllen die Wasserstoffionenkonzentration des Rußes in einer Aufschlämmung (pH), und die p-Acidität (TA), zu deren Berechnung eine wässerige Natriumhydroxidlösung und pulverförmiger Ruß einer Neutralisationsreaktion unterworfen wurden, die Beziehung, die durch die folgende Gleichung (2)
pH ≥ 4,5 + 100 · TA (2)
wiedergegeben wird, wobei TA in Milliäquivalenten pro 1 g Ruß (mäq/g) gemessen wird.
Gemäß der Erfindung ist es wesentlich, daß die Mengen der Acetylations-Funktionsgruppe und der Oxim bildenden Funktionsgruppe die Gleichung (1) und vorzugsweise auch die Gleichung (2) erfüllen, um gleichzeitig die Abnutzungsfestigkeit und die dynamische Viskoelastizität zu erhalten.
Wenn die obige Bedingung nicht erfüllt wird, wird selbst dann, wenn das Rußpulver keiner Behandlung nach dem Granulierungsprozeß unterworfen wird, so daß die Oberflächen-Funktionsgruppen nicht beeinträchtigt werden, der verbessernde Effekt der Abnutzungsfestigkeit klar erkannt, aber der große verbessernde Effekt bei der niedrigen Wärmeerzeugung wird nicht entwickelt. Außerdem ist die ACF aus dem berechneten Wert vorzugsweise 0,05 mäq/g oder mehr.
Die bei den grundlegenden Eigenschaften des pulverförmigen Rußes definierten Bereiche sind notwendig, um eine gute Abnutzungsfestigkeit und eine gute Verstärkung zu entwickeln. Wenn die N&sub2;SA kleiner als 125 m²/g ist, tendiert die Abnutzungsfestigkeit des Gummis dazu, abzunehmen, während dann, wenn sie 250 m²/g übersteigt, der verbessernde Effekt der Abnutzungsfestigkeit sich kaum entsprechend der Zunahme der spezifischen Oberfläche entwickelt, so daß bei der Erfindung die N&sub2;SA auf einen Bereich von 125-250 m²/g begrenzt ist. Wenn andererseits die 24M4DBPA kleiner als 80 ml/100 g ist, tendiert die Abnutzungsfestigkeit auch dazu, abzunehmen, während dann, wenn sie 140 ml/100 g übersteigt, die Wärmeerzeugung beim Kneten groß wird, und die Viskosität der unausgehärteten Zusammensetzung größer wird, wodurch die Verarbeitbarkeit wesentlich abnimmt, so daß die 24M4DBPA auf einen Bereich von 80- 140 ml/100 g begrenzt ist.
Gemäß der Erfindung liegt die zugegebene Menge des pulverförmigen Rußes innerhalb des Bereichs von 30-70 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Gummi. Wenn die Menge des Rußes kleiner als 30 Gewichtsteile ist, wird keine genügende Abnutzungsfestigkeit erhalten, und wenn sie 70 Gewichtsteile übersteigt, wird keine genügende Dispersion des pulverförmigen Rußes erhalten, und eine genügende Verbesserung der Abnutzungsfestigkeit entsprechend der zugegebenen Menge wird nicht erhalten, und auch die Wärmeerzeugung verschlechtert sich wesentlich.
Bei der Erfindung erfüllt der pulverförmige Ruß vorzugsweise die Beziehung zwischen der p- Acidität (TA) und der Wasserstoffionenkonzentration in der Aufschlämmung (pH), die durch die folgende Gleichung wiedergegeben wird:
pH ≥ 45 + 100 · TA.
Außerdem ist es wünschenswert daß der pH aus dem berechneten Wert von TA 1,0 oder größer ist.
Außerdem ist der bei der Erfindung verwendbare Gummi mindestens ein Gummi, der aus natürlichem Gummi, und synthetischem Gummis der Dien-Serie ausgewählt ist, und vorzugsweise eine Gummi-Grundmasse, die aus natürlichem Gummi und Styrol-Butadien-Gummi (SBR) besteht, wobei der Styrol-Butadien-Gummi einen Gehalt an gebundenem Styrol von nicht weniger als 20% bei einem Mischungsverhältnis von 100 : 0-10 : 90 Gewichtsteilen, oder eine Gummi-Grundmasse ist, die aus natürlichem Gummi und Butadiengummi (BR) besteht, wobei der Butadiengummi einen Cis-1,4-Bindungs- Gehalt von nicht weniger als 80% bei einem Mischungsverhältnis von 100 : 0-30 : 70 Gewichtsteilen hat. In dem Fall von zum Beispiel Reifen für Lastwagen und Busse wird bei Verwendung des obigen Gummis die Abnutzungsfestigkeit und die niedrige Wärmeerzeugung verbessert. Außerdem wird die Schnittfestigkeit verbessert, und eine ungleichmäßige Abnutzungsfestigkeit bei einem auf einem Vorderrad angebrachten Reifen kann durch Zumischen von SBR bei dem obigen Mischverhältnis verbessert werden. Außerdem wird die Abnutzungsfestigkeit bei einem auf einem Hinterrad angebrachten Reifen durch Zumischen von BR bei dem obigen Mischverhältnis wesentlich verbessert.
Wenn die obigen Bedingungen erfüllt werden, können Luftreifen verwirklicht werden, die eine Abnutzungsfestigkeit und eine niedrige Wärmeerzeugung haben, die wesentlich besser sind als bei einem Reifen, der aus einer Gummizusammensetzung mit herkömmlichem Ruß besteht.
Die physikalischen und chemischen Eigenschaften des bei der Erfindung verwendeten Rußes werden wie folgt gemessen:
(i) DBP-Absorptionszahl der komprimierten Probe (24M4DBPA)
Sie wurde gemäß einer Methode von ASTM D3493-88 gemessen, und durch die in 100 g Ruß nach Kompressionsbehandlung absorbierten ml Dibutylphthalat (DBP) (ml/100 g) wiedergegeben.
(ii) Spezifische Oberfläche der Stickstoffadsorption (N&sub2;SA)
Sie wurde gemäß einer Methode von ASTM D3037-88 B gemessen, und durch die Oberfläche pro 1 g Ruß (m²/g) wiedergegeben.
(iii) Wasserstoffionenkonzentration (pH)
Sie wurde gemäß einer Methode von ASTM D1512-84 A gemessen.
(iv) p-Acidität (TA)
Ungefähr 1 g Ruß wurde genau abgewogen und in einen Kolben gegeben, und dann wurden 50 ml einer wässerigen Lösung von 1/250-normalem Natriumhydroxid hinzugegeben und durch eine Ultraschallbehandlung darin genügend dispergiert. Danach wurde der Kolben mit einem Rückflußkühler versehen, der auf einen Mantelerhitzer aufgesetzt wurde, und das Gemisch wurde während 2 Stunden gekocht. Nach Beendigung der Reaktion ließ man das Produkt auf Raumtemperatur abkühlen, und dann wurde das Produkt in einen graduierten 100 ml-Kolben umgefüllt, und es wurde destilliertes Wasser bis zu einem Volumen von 100 ml zugegeben. Danach wurde die sich ergebende Lösung mittels eines Membranfilters mit einer Porengröße von 0,2 um filtriert, und das Filtrat wurde einer Neutralisationstitration mit einer wässerigen Lösung von 1/500-normaler Salzsäure mit einem getrennt gemessenen Titerwert unterworfen, wobei ein Gemisch von Methylrot und Bromkresolgrün als Indikator zugegeben wurde, während ein Titrationswert (der a ml war) abgelesen wurde. Getrennt davon wurde auf die gleiche Weise, wie oben beschrieben, ein Blindtest ohne Verwendung von Ruß ausgeführt, um einen Titrationswert (b ml) zu messen.
Die p-Acidität (TA) wurde gemäß der folgenden Gleichung berechnet:
TA = f&sub1; · (b-a) · 1/500 · (100-W/P)/(CxW)
wobei bedeutet:
f&sub1;: Titerwert der bei der Titration verwendeten, wässerigen Lösung von 1/500-normaler Salzsäure
W: Probengewicht (g)
P: Dichte des Rußes (1,86 g/cm³)
C: Filtratmenge (ml), die bei der Titration verwendet wurde
a: Titrationswert der Probe (ml)
b: Titrationswert des Blindtests (ml)
TA ist durch Milliäquivalent pro 1 g Ruß (mäq/g) wiedergegeben, und der hier verwendete Ausdruck bezieht sich auf den bei der oben beschriebenen Testmethode erhaltenen Wert.
(v) Quantitative Bestimmung der acetylierten Funktionsgruppe (ACF)
1 Herstellung von acetyliertem Ruß
In einen Erlenmeyerkolben, der ungefähr 2 g Ruß enthielt, wurden 20 ml Pyridin und 10 ml Essigsäureanhydrid gegeben, und ein mit einem Calciumchlorid-Rohr versehener Kondensator wurde in den Einlaß des Kolbens eingesetzt, und eine Sauerstoff-Entzugsvorrichtung wurde an das Rohr angeschlossen. Die Atmosphäre in der Vorrichtung wurde mittels einer Stickstoffgasströmung durch eine Stickstoffatmosphäre ersetzt.
Der Kolben wurde in ein auf 120ºC gehaltenes Ölbad gesetzt, um die Reaktion bei dieser Temperatur während 15 Stunden durchzuführen.
Nach der Beendigung der Reaktion wurden 100 ml destilliertes Wasser unter Kühlung zu dem Produkt zugegeben, um eine überschüssige Menge Essigsäureanhydrid zu zersetzen, und dann wurde der acetylierte Ruß durch Saugfiltration isoliert und mit ungefähr 300 ml destilliertem Wasser gewaschen.
Nach dem Waschen wurde der acetylierte Ruß in einen auf 105ºC gehaltenen Trockner gegeben und bis zu einem konstanten Gewicht getrocknet.
2 Ungefähr 1 g des acetylierten Rußes wurde genau abgewogen und in einen Becher gegeben, und danach wurde eine Lösung von 2 g Bariumhydroxid in 20 ml erwärmtem destilliertem Wasser zugegeben. Der Becher wurde in ein Wasserbad von 100ºC gestellt, um eine Hydrolyse während 5 Stunden durchzuführen. Das Produkt ließ man auf Raumtemperatur abkühlen, und dann wurde es durch Saugen mit einem Membranfilter filtriert. Danach wurden der Becher und das Filter mit einer kleinen Menge destilliertem Wasser gewaschen, und das Filtrat und die Waschflüssigkeit wurden zusammengegeben und durch eine Säule eines Kationenaustauschharzes, Amberite IR120 (Handelsbezeichnung, hergestellt von Organo Kabushiki Kaisha) geleitet, das mit Salzsäure aktiviert wurde, um die Essigsäure zu isolieren, und dann wurde die Säule gewaschen, bis die Acidität der Essigsäure nicht mehr beobachtet wurde.
30 ml des Eluats wurden mit einer wässerigen Lösung von 1/500-normalem Natriumhydroxid titriert, wobei ein gemischter Indikator aus Methylrot und Bromkresolgrün verwendet wurde.
Vor der Titration wurde mit einer Standardlösung aus 1/500-normaler Essigsäure (die einen getrennt gemessenen Titerwert hatte) eine Eichkurve aufgenommen, und dann wurde die Menge der Essigsäure unter Verwendung der Eichkurve aus dem titrierten Wert bestimmt.
Das Milliäquivalent der acetylierten Reaktions-Funktionsgruppe (ACF) pro 1 g Ruß wurde gemäß der folgenden Gleichung berechnet:
ACF (mäq/g) = Menge der Essigsäure aus der Eichkurve (ml) · f&sub2; · 2 · 10&supmin;²/Gewicht des acetylierten Rußes (g)
wobei f&sub2; ein Titerwert der Essigsäure-Standardlösung ist.
Der hier verwendete Ausdruck "ACF" bezieht sich auf den Wert, der nach der oben beschriebenen Testmethode bestimmt wurde.
(vi) Quantitative Bestimmung der oximierten Reaktions-Funktionsgruppe (OXF)
1) Herstellung von oximiertem Ruß
Es wurden zwei Erlenmeyerkolben genommen, in die jeweils 1,5 g Ruß gegeben wurde. Bei einem dieser Kolben wurde 1 g Hydroxylaminhydrochlorat, aufgelöst in 20 ml Pyridin, zugegeben, und bei dem anderen Kolben wurden 20 ml Pyridin zugegeben. Ein mit einem Calciumchlorid-Rohr versehener Kondensator wurde in den Einlaß von jedem der Kolben eingesetzt, und eine Sauerstoff-Entzugsvorrichtung wurde an das Rohr angeschlossen. Die Atmosphäre in der Vorrichtung wurde mittels einer Stickstoffgasströmung durch eine Stickstoffatmosphäre ersetzt.
Der Kolben wurde in ein auf 100ºC gehaltenes Ölbad gesetzt, um die Reaktion während 16 Stunden durchzuführen.
Nach der Beendigung der Reaktion wurden 50 ml 3-normaler Salzsäure zu dem Produkt zugegeben, um die überschüssige Menge Hydroxylamin zu neutralisieren. Das Produkt wurde durch Absaugen filtriert, um den oximierten Ruß abzutrennen, der mit ungefähr 300 ml destilliertem Wasser gewaschen wurde. Das Produkt wurde auf ein Filterpapier Nr. SB gegeben, und nochmals mit 300 ml destilliertem Wasser gewaschen.
Nach dem Waschen wurde der oximierte Ruß in einen auf 105ºC gehaltenen Trockner gestellt und bis zu einem konstanten Gewicht getrocknet. (Eine ähnliche Prozedur wurde bei einer Blindprobe ausgeführt.)
2) Quantitative Bestimmung der Stickstoffmenge
1 Herstellung der Probe für die quantitative Bestimmung
Ungefähr 0,2 g des oximierten Rußes und des Vergleichsrußes wurden genau abgewogen und in eine Kjeldahl-Semimikro-Zersetzungsflasche gegeben, und danach wurden 2,6 g Kalziumsulfat und 0,02 g Quecksilberoxid, und schließlich 4 ml konzentrierte Schwefelsäure zugegeben.
Die Zersetzungsflasche wurde auf einer Kjeldahl-Semimikro-Zersetzungsvorrichtung angebracht, und das Gas wurde angezündet, während Wasser durch eine Saugflasche geleitet wurde, um das Abgas abzusaugen. Die Intensität der Flamme wurde zuerst schwach gemacht, damit der Reaktionspartner in der Flasche nicht siedet, und dann wurde sie allmählich so weit erhöht, daß der Reaktionspartner zum Sieden gebracht wurde, wenn sich weniger weißer Rauch in der Flasche bildete.
Als der Reaktionspartner in der Flasche vollständig durchsichtig war, wurde er während 1 Stunde weiterhin stark erhitzt. Das Gas wurde abgedreht, das Produkt wurde in Luft gekühlt, und dann wurde die Flasche von der Zersetzungsvorrichtung abmontiert, und ungefähr 10 ml destilliertes Wasser wurden allmählich zugegeben. Das Produkt wurde in einen Probenkolben einer Kjeldahl-Semimikro- Stickstoffdestillationsvorrichtung gegeben, und eine kleine Menge Wasser wurde mehrere Male zum Waschen zugegeben.
2 Bestimmung der Stickstoffmenge
Der Probenkolben wurde auf einer Destillationsvorrichtung angebracht, und ein Becher, der 5 ml 2%ige Borsäurelösung enthielt, wurde an einen Auslaß eines auf der Destillationsvorrichtung angebrachten Kondensators angeschlossen.
Von einer Alkali-Gießöffnung der Destillationsvorrichtung wurden 25 ml einer Lösung von Natriumhydroxid und Natriumthiosulfat (50%·5%) zugegeben, und dann wurden die Gießöffnung und die Destillationsöffnung verschlossen, um die Destillation während 9 Minuten durchzuführen. Eine Lösung von 2%iger Borsäure, die Ammoniak enthielt, wurde mit 1/100-normaler Salzsäure titriert.
Eine Eichkurve wurde auf die gleiche Weise, wie oben beschrieben, aufgenommen, wozu eine Lösung von Ammoniumsulfat mit einer bekannten Stickstoffmenge verwendet wurde, und dann wurde das Milliäquivalent des Stickstoffs aus der titrierten Menge der Probe und der Eichkurve bestimmt, und das Milliäquivalent der oximierten Reaktions-Funktionsgruppe (OXF) pro 1 g Ruß wurde gemäß der folgenden Gleichung berechnet:
OXF = (Stickstoffmenge des oximierten Rußes/Gewicht des oximierten Rußes) - (Stickstoffmenge des Vergleichsrußes/ Gewicht des Vergleichsrußes)
Der hier verwendete Ausdruck "OXF" bezieht sich auf den Wert, der nach der oben beschriebenen Testmethode bestimmt wurde.
Die Erfindung wird nun weiter beschrieben unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die Folgendes darstellen:
Die Fig. 1 ist ein Längsschnitt einer Ausführungsform eines Ofens, der zur Herstellung des Rußes für einen erfindungsgemäßen Luftreifen verwendet wurde.
Die Fig. 2 ist eine Querschnittansicht gemäß der Schnittlinie II-II der Fig. 1.
Die Fig. 3 ist eine Querschnittansicht gemäß der Schnittlinie III-III der Fig. 1.
Die folgenden Beispiele werden zur Veranschaulichung der Erfindung wiedergegeben und stellen keine Begrenzung der Erfindung dar.

HERSTELLUNGSBEISPIEL

Der bei der Erfindung verwendete Ruß wurde unter Verwendung des in den Fig. 1 bis 3 wiedergegebenen Ofens wie folgt hergestellt.
Für die Herstellung von Ruß wurde ein Ofen 1 verwendet, aufweisend eine zylindrische Verbrennungskammer 2 (innerer Durchmesser: 325 mm, Länge: 550 mm), und zwei erste Luftleitungen 5, 5', die in der vorderen Hälfte der Kammer 2 angeordnet sind, und einen Mittelpunkt bei einer Position in tangentialer Richtung der Kammer haben (innerer Durchmesser: 115 mm, Brennstoff kann eingeführt werden), sechs zweite Brennstoffleitungen (6, 6', 7, 7', 8, 8' (innerer Durchmesser: 23 mm), die unabhängig von den ersten Leitungen in der vorderen Hälfte radial angeordnet sind, einen Venturibereich 3, der an die Verbrennungskammer 2 axial angeschlossen ist, und einen kleinsten Durchmesser von 80 mm und eine Länge von 150 mm hat), vier Rohre 10, 10', 11, 11' (innerer Durchmesser 10 mm) zum Einführen von Ausgangsmaterial-Öl, die bei einer 80 mm unterhalb des stromaufwärts gelegenen Randes des Venturibereichs 3 gelegenen Position radial angeordnet sind, eine Reaktions-Fortsetzungs-Kammer und gleichzeitig Kühlkammer 4 (innerer Durchmesser: 160 mm, Länge: 2000 mm), die an den Venturibereich 3 axial angeschlossen ist, ein Kühlwasserleitungsrohr 12 (innerer Durchmesser: 10 mm), das von dem stromabwärts gelegenen Ende der Kammer 4 eingesetzt ist, und bei dem die Sprühposition des Wassers eingestellt werden kann, und ein Rauchzug 13, der unter einem Winkel von 90º an den hinteren Endbereich der Kammer 4 angeschlossen ist, wobei der ganze Ofen mit einem feuerfesten Material bedeckt ist.
Ruße mit verschiedenen spezifischen Oberflächen und verschiedenen chemischen Oberflächeneigenschaften wurden erhalten durch geeignete Auswahl der Bedingungen für die Zuführung von Luft und Brenngas (verflüssigtes Erdölgas) aus den ersten und zweiten Leitungen, der Bedingungen für die Zuführung von Ausgangsmaterial-Öl aus der einführenden Leitung, der Bedingung für den Druck während der Einführung des Ausgangsmaterial-Öls, und der Position des Kühlwasser-Leitungsrohrs, wobei die 24M4DBPA durch Verwendung eines gut bekannten Alkalimetall-Katalysators auf einem vorgegebenen Wert gehalten wurde.
Pulverförmiger Ruß kann bei dem Rußherstellungsprozeß bei irgendeiner Position zwischen dem Reaktionsofen und dem Einlaß eines Granulators erhalten werden. Bei diesem Beispiel wurde pulverförmiger Ruß aus dem Einlaßbereich des Granulators entnommen.
Die physikalischen und chemischen Eigenschaften des verwendeten Ausgangsmaterial-Öls sind in der Tabelle 1 wiedergegeben, und die Herstellungsbedingungen und die physikalischen und chemischen Eigenschaften der sich ergebenden Ruße sind in der Tabelle 2 wiedergegeben.

TABELLE 1

Dichte (JIS K 2249 (15/4ºC)) 1,1310
Kinetische Viskosität (JIS K 2283) (cSt bei 50ºC) 16,8
BMCI (Korrelationsindex des Bureau of Mines) 160
Anfänglicher Siedepunkt (ºC) 202
Mittlerer Siedepunkt (ºC) 339 TABELLE 2

BEISPIEL

Die Abnutzungsfestigkeit und die Wärmeerzeugung von Luftreifen wurden bestimmt durch Messen der Lambourn-Abnutzung bzw. des tan δ bei verschiedenen Gummizusammensetzungen, die für Reifenlaufflächen verwendet werden.
Ein Teil der Gummizusammensetzungen wurde verwendet, um TBR-Reifen der Reifengröße 1000 R20 nach der Neuprofilierungsmethode rundzuerneuern. Diese Reifen wurden dann über eine Entfernung von 40.000 km auf der Straße tatsächlich gefahren. Danach wurde die Laufabnutzungsfestigkeit durch Messen der restlichen Rillentiefe bestimmt. In diesem Fall wurde die Abnutzungsfestigkeit durch einen Index wiedergegeben, auf der Basis eines Indexwertes 100 für das Vergleichsbeispiel 1.
Außerdem waren die Testbedingungen für die Gummieigenschaften wie folgt:
(1) Vulkanisationsbedingungen: 145ºC · 30 Minuten
(2) Test bezüglich der Abnutzungsfestigkeit: Sie wurde bei einem Schlupfverhältnis von 60% mittels eines Lambourn-Abriebtesters gemessen, und der Abnutzungsfestigkeitsindex wurde gemäß der folgenden Gleichung berechnet:
Abnutzungsfestigkeitsindex = (S/T) · 100 (%)
wobei 5 der Volumenverlust einer Probe des Vergleichsbeispiels 1 ist, und T der Volumenverlust einer Testprobe ist.
(3) Tan δ: Er wurde unter den folgenden Bedingungen mittels eines von Iwamoto Seisakusho hergestellten, viskoelastischen Spektrometers (Modell VE5F-III) gemessen:
Frequenz: 50 Hz
Dynamisches Dehnungsverhältnis: ±1%
Meßtemperatur: 25ºC ±1ºC
Anfängliche Last: 160 g
Er wurde durch einen Index wiedergegeben, auf der Basis eines Indexwertes 100 für den tan δ- Wert des Vergleichsbeispiels 1, wobei die Wärmeerzeugung um so niedriger ist, je kleiner der Indexwert ist.
Die Bestimmung wurde für die in der Tabelle 3 wiedergegebene Mischzusammensetzung gemacht, wobei die Kohlepulver die in der Tabelle 2 wiedergegebenen Eigenschaften haben.
Unter den Rußen der Tabelle 2 sind die Ruße Nr. 1 und 2 Beispiele, die die für erfindungsgemäße Reifen erforderlichen Eigenschaften nicht besitzen, und die Ruße Nr. 3 und 4 für erfindungsgemäße Reifen geeignete Ruße.
In der Tabelle 4 sind die Ergebnisse von Lauftests beim tatsächlichen Lauf von runderneuerten Reifen wiedergegeben. TABELLE 3
*1 BRO1, hergestellt von der Japan Synthetic Rubber Co,. Ltd. (Gehalt an Cis-1,4-Bindungen: 96%)
*2 Santoflex 13
*3 Je kleiner der Wert, desto niedriger die Wärmeerzeugung
*4 Indexwert auf der Basis eines Indexwertes 100 für das Vergleichsbeispiel 4 TABELLE 4
*1 BRO1, hergestellt von der Japan Synthetic Rubber Co,. Ltd. (Gehalt an Cis-1,4-Bindungen: 96%)
*2 Nr. 1500, hergestellt von der Japan Synthetic Rubber Co., Ltd. (Gehalt an gebundenem Styrol: 23,5%)
*3 Santoflex 13
Die Beispiele 1-6 in den Tabellen 3 und 4 sind erfindungsgemäße Luftreifen, während die Vergleichsbeispiele 1-6 Luftreifen sind, bei denen Rußpulver verwendet wird, das Oberflächen- Funktionsgruppen enthält, die außerhalb des Geltungsbereichs der Erfindung liegen. Wie aus den Ergebnissen der Tabellen 3 und 4 ersichtlich ist, sind bei den erfindungsgemäßen Luftreifen die Abnutzungsfestigkeit und der Rollwiderstand wesentlich verbessert.

Claims

1. Luftreifen, aufweisend einen Laufflächenbereich, zwei Seitenwandbereiche und zwei Wulstbereiche, wobei der Laufflächenbereich eine Gummizusammensetzung aufweist mit

(A) 100 Gewichtsteilen von mindestens einem Gummi, der aus natürlichem Gummi, und synthetischen Gummis der Dien-Serie ausgewählt ist, und

(B) 30-70 Gewichtsteilen von pulverförmigem Ruß, der eine spezifische Oberfläche der Stickstoffadsorption (N&sub2;SA) von 125-250 m²/g und eine DBP-Absorptionszahl der komprimierten Probe (24M4DBPA) von 80-140 ml/100 g hat, und Oberflächen-Funktionsgruppen enthält, wobei der Anteil der Funktionsgruppen, die mit Essigsäureanhydrid (ACF) acetyliert wurden, und der Anteil der Funktionsgruppen, die mit Hydroxyamin zur Reaktion gebracht wurden, um Oxim (OXF) zu bilden, die Beziehung erfüllen, die durch die folgende Gleichung (1)

ACF ≥ 0,125 + 2 · OXF

wiedergegeben wird, wobei ACF und OXF in Milliäquivalenten pro 1 g Ruß (mäq/g) gemessen werden.

2. Luftreifen wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserstoffionenkonzentration des Rußes in einer Aufschlämmung (pH), und die p-Acidität (TA), zu deren Berechnung eine wässerige Natriumhydroxidlösung und pulverförmiger Ruß einer Neutralisationsreaktion mit Salzsäure unterworfen wurden, die Beziehung erfüllen, die durch die folgende Gleichung (2)

pH ≥ 45 + 100 · TA

wiedergegeben wird, wobei TA in Milliäquivalenten pro 1 g Ruß (mäq/g) gemessen wird.

3. Luftreifen wie in Anspruch 2 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß der pH 1,0 oder größer ist.

4. Luftreifen wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß der Ruß der Gummizusammensetzung nicht-granulierter Ruß ist.

5. Luftreifen wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß ACF 0,05 mäq/g oder größer ist.

6. Luftreifen wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Gummi eine Gummi-Grundmasse ist, die aus natürlichem Gummi und Styrol-Butadien- Gummi besteht, wobei der Styrol-Butadien-Gummi einen Gehalt an gebundenem Styrol von nicht weniger als 20% bei einem Mischungsverhältnis von 100 : 0-10 : 90 Gewichtsteilen, oder eine Gummi-Grundmasse ist, die aus natürlichem Gummi und Butadiengummi besteht, wobei der Butadiengummi einen Cis-1,4- Bindungs-Gehalt von nicht weniger als 80% bei einem Mischungsverhältnis von 100 : 0-30 : 70 Gewichtsteilen hat.