DE69311517T2 - Kautschukmischung für Reifen und Lauffläche ohne Noppen - Google Patents

Kautschukmischung für Reifen und Lauffläche ohne Noppen

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DE69311517T2 DE1993611517 DE69311517T DE69311517T2 DE 69311517 T2 DE69311517 T2 DE 69311517T2 DE 1993611517 DE1993611517 DE 1993611517 DE 69311517 T DE69311517 T DE 69311517T DE 69311517 T2 DE69311517 T2 DE 69311517T2
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Youichi Ishida
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C11/00Tyre tread bands; Tread patterns; Anti-skid inserts

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Tires In General (AREA)

Description

  • Die varliegende Erfindung betrifft eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen und einen stollenlosen Reifen, wobei die Lauffläche davon die Kautschukzusammensetzung umfaßt.
  • Als eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen ist bisher eine Kautschukzusammensetzung bekannt gewesen, die ein faseriges Material umfaßt, das einen näherungsweisen Durchmesser von 0,001 bis 0,1 mm und eine Länge von ungefähr 0,02 bis 2 mm aufweist. Durch Verwenden einer solchen Kautschukzusammensetzung für einen Reifen kann ein Reifen erhalten werden, dessen Abriebswiderstand, Elastizität und Rutschwiderstand ausgezeichnet sind.
  • Wenn die obenerwähnte Kautschukzusammensetzung fur einen Reifen verwendet ist, um eine Lauffläche durch Extrusion herzustellen, entsteht jedoch aufgrund einer Ausrichtung des faserigen Materials bei der resultierenden Lauffläche Anisotropie, und dadurch ist der Effekt des Verleihens von Rutschwiderstand verringert.
  • Die obenerwähnte Anisotropie bedeutet, daß die Festigkeitseigenschaften eines Produkts, das ein faseriges Material umfaßt, aufgrund der Ausrichtung des faserigen Materials während des Extrudierens in der Extrusionsrichtung von denen in der anderen Richtung verschieden wird. Zum Beispiel bedeutet dies in dem Fall des Rutschwiderstands, daß sich der Antischlupfeffekt in einer Richtung, aber nicht in den anderen Richtungen zeigt.
  • Eine Reifenlaufflächenzusammensetzung, die eine in hohem Grad wasserabsorbierende Faser enthält, ist aus JP-A-3266705 bekannt. JP-A-3266704 offenbart eine Laufflächenkautschukzusammensetzung, die eine wasserlösliche anorganische Mischung und eine einzelne Faser enthält, und JP-A-3152140 offenbart eine Kautschukzusammensetzung, die dünne organische Fasern des Durchmessers 10-35µm umfaßt.
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen zu schaffen, die eine Lauffläche erzeugt, die eine geringe Ausrichtung des faserigen Materials und dementsprechend eine geringe Anisotropie aufweist, selbst wenn sie durch Extrusion produziert ist.
  • Dieses und andere Ziele der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen geschaffen, die 100 Gewichtsteile einer Kautschukkomponente umfaßt und durch 5 bis 20 Gewichtsteile Monofaserfragmente einer dicken organischen Faser gekennzeichnet ist, die aus Nylonfaser, Polyesterfaser und Vinylonfaser ausgewählt ist, die eine kleine Haftfähigkeit von 4,9N/cm (0,5kgf/cm) oder weniger zu den Kautschukkomponenten aufweist und einen Durchmesser von 0,1 bis 0,3 mm, eine Länge von 0,5 bis 3 mm und einen Wert des Verhältnisses von Durchmesser zu Länge (Durchmesser/Länge) von 0,06 bis 0,6 aufweist.
  • Die minimale Haftfestigkeit, die normalerweise für eine synthetische Faser benötigt ist, die bei Kautschuk verwendet ist, wird als 49N/cm (5kgf/1cm) angesehen (gemäß JIS K6301, Streifenprobe). Der Begriff "kleine Haftfähigkeit" bei dieser Spezifikation bedeutet, daß die Haftfestigkeit höchstens ein Zehntel der obenerwähnten minimalen Haftfestigkeit, d.h. 49N/cm (5kgf/1cm), mit anderen Worten höchstens 4,9N/cm (0, Skg/1cm) beträgt.
  • Wenn die Kautschukzusammensetzung für einen Reifen der vorliegenden Erfindung verwendet ist, um eine Lauffläche durch Extrusion herzustellen, ist das faserige Material kaum ausgerichtet und deshalb kann eine Lauffläche erhalten werden, die eine kleine Anisotropie aufweist. Dementsprechend kann ein stollenloser Reifen, der sowohl bei dem Rutschwiderstand als auch bei der Elastizität und der mechanischen Festigkeit ausgezeichnet ist, durch Verwenden der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung billig erhalten werden.
  • Die Kautschukzusammensetzung eines Reifens der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Kautschukkomponente und Monofaserfragmente einer organischen Faser. Für die Monofaserfragmente der organischen Faser sind Monof aserfragmente einer dicken organischen Faser verwendet. Wenn eine Lauffläche durch Extrusion der Kautschukzusammensetzung für einen Reifen gebildet ist, sind die Monofaserfragmente deshalb schwer auszurichten. Da die Monofaserfragmente nur eine geringe Haftfähigkeit zu der Kautschukkomponente aufweisen, ist außerdem die Anisotropie klein, selbst wenn etwas Ausrichtung auftritt.
  • Die Kautschukkomponente, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden soll, ist nicht besonders eingeschränkt, und irgendeine Kautschukkomponente kann verwendet sein, die im allgemeinen verwendet ist. Typische Beispiele der Kautschukkomponente sind, zum Beispiel, Naturkautschuk (NR), Dienkautschuke wie Isoprenkautschuk (IR), Butadien-Kautschuk (BR) und Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR). Diese Kautschuke können allein oder in einer Mischung daraus verwendet sein.
  • Für die Monofaserfragmente der dicken organischen Faser, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden soll, ist es bevorzugt eine synthetische Faser zu verwenden, so daß die Haftfähigkeit der organischen Faser zu der obenerwähnten Kautschukkomponente klein sein kann. Geeignete synthetische Fasern sind Nylon, Polyester und Vinylon. Diese organischen Fasern können allein oder in einer Beimischung davon verwendet sein.
  • Der Durchmesser der obenerwähnten Monofaserfragmente beträgt 011 bis 0,3 mm. Wenn der Durchmesser weniger als 0,1 mm beträgt, ist der Einfluß der Ausrichtung der Monofaserfragmente so groß, daß der Rutschwiderstand dazu neigt zu sinken. Wenn der Durchmesser mehr als 0,3 mm beträgt, neigt die mechanische Festigkeit des. Fertigreifens dazu zu sinken.
  • Die Länge der obenerwähnten Monofaserfragmente beträgt 0,5 bis 3 mm, mehr bevorzugt 015 bis 2 mm. Wenn die Länge weniger als 0,5 mm beträgt, werden die Monofaserfragmente bei dem Mischungsschritt leicht verstreut. Wenn die Länge mehr als 3 mm beträgt, wird E* der Viskoelastizität der sich ergebenden Kautschukzusammensetzung für einen Reifen so groß, daß der Rutschwiderstand dazu neigt schlecht zu sein.
  • Der Wert des Verhältnisses des Durchmessers (D) zu der Länge (l) (D/L) beträgt 0,06 bis 0,6, mehr bevorzugt 0,2 bis 0,6, um die Ausrichtung des faserigen Materials klein zu machen.
  • Die Menge der Monofaserfragmente beträgt 5 bis 20 Gewichtsteile, mehr bevorzugt 10 bis 20 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile der obenerwähnten Kautschukkomponente. Wenn die Menge weniger als 5 Gewichtsteile beträgt, kann der Rutschwiderstand nicht ausreichend verliehen werden. Wenn die Menge mehr als 20 Gewichtsteile beträgt, neigt die Zugfestigkeit des sich ergebenden Reifens dazu zu niedrig zu sein.
  • Zu der Kautschukzusammensetzung für einen Reifen der vorliegenden Erfindung können, wie notwendig, Zusatzstoffe hinzugefügt werden, zum Beispiel, vulkanisierende Mittel wie Schwefel, Vulkanisierungsaktivierungsmittel wie Zinkoxid und Stearinsäure, Vulkanisierungsbeschleuniger wie Thiazolbeschleuniger, z.B. 2-Mercaptobenzothiazol (MBT) und Dibenzothiazolyldisulfid (MBTS), und Sulfenamidbeschleuniger, z.B. N-t-Butyl-2-Benzothiazolylsulfenamid (TBBS) und N-Cyclohexyl-2- Benzothiazolylsulfenamid (CBS), Weichmacher wie Naphtenöl und Paraffinöl, Pigmente wie Ruß für Kautschuk (ISAF). Es ist notwendig die Mengen dieser Zusatzstoffe innerhalb von Bereichen passend zu ändern, die nicht das Erreichen der Ziele der vorliegenden Erfindung verhindern.
  • Die Kautschukzusammensetzung für einen Reifen der vorliegenden Erfindung kann durch das normalerweise verwendete Verfahren leicht erhalten werden, nämlich durch Mischen der Kautschukkomponente, der Monofaserfragmente, und wenn notwendig, der Zusatzstoffe.
  • Wie oben beschrieben ist, kann die Kautschukzusammensetzung für eine Lauffläche fur einen stollenlosen Reifen verwendet werden. Während der Herstellung der Lauffläche werden die Monofaserfragmente in der Luft kaum verteilt und verstreut, da das Gewicht der Monofaserfragmente aufgrund der großen Dicke jedes Monofaserfragments groß ist und die Monofaserfragmente weisen ein spezifisches D/L-Verhältnis auf. Deshalb gibt es in der Arbeitsumgebung kein Problem, da es nämlich kein Problem gibt, das durch Verstreuen der Monofaserfragmente während des Herstellungsverfahrens der Lauffläche bei der vorliegenden Erfindung verursacht ist.
  • Der Reifen der vorliegenden Erfindung kann durch das folgende Verfahren hergestellt werden. Aus der obenerwähnten Kautschukzusammensetzung wird durch Extrusion eine Platte geformt und dann wird die Platte mit Hilfe einer Kalanderwalze zu einer Lauffläche geformt, die die gewünschte Form aufweist. Die sich ergebende Lauffläche wird gemäß dem bekannten Verfahren auf eine Reifenkarkasse in der Umfangsrichtung aufgebracht, um einen Reifen zu erzeugen.
  • Bei dem herkömmlichen Reifen werden, wenn die Monofaserfragmente auf seiner Oberfläche freiliegend sind, sie nicht immer von der Lauffläche entfernt. Andererseits können bei dem stollenlosen Reifen der vorliegenden Erfindung die Monofaserfragmente von der Lauffläche leicht entfernt werden, wenn sie auf der Oberfläche der Lauffläche freiliegend sind, da die Monofaserfragmente verwendet sind, die einen spezifischen Wert des D/L-Verhältnisses aufweisen. Demzufolge werden bei dem Reifen der vorliegenden Erfindung Löcher auf der Oberfläche der Lauffläche erzeugt, und deshalb kann der Reifen sogar eine kleine Rauhheit auf der Straße sicher greifen. Außerdem weist der Reifen der vorliegenden Erfindung, der freiliegende Monofaserfragmente aufweist, bevor sie entfernt sind, einen "kratzenden Effekt" (in anderen Worten "Griffigkeit-auf-Eis") der Eisoberfläche und zeigt dementsprechend einen ausgezeichneten Rutschwiderstand auf, zum Beispiel, einer rutschigen, gefrorenen Straße.
  • Die vorliegende Erfindung wird mit Hilfe der folgenden Beispiele genauer beschrieben und erklärt, bei denen alles Gewichtsteile sind, wenn nicht anderweitig angemerkt.
  • BEISPIEL 1 BIS 3 UND VERGLEICHSBEISPIEL 1
  • Die Komponenten, die in Tabelle 1 gezeigt sind, wurden mit Hilfe eines Mischers gemischt, um eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen zu erzeugen. Die Kautschukzusammensetzung verwendend, wurde ein stollenloser Reifen vom S100Z-Typ hergestellt, der eine Reifengröße von 175/70 R13 aufwies. Tests für den Reifen wurden auf einer gefrorenen Straße gemäß dem folgenden Verfahren durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammen mit den Komponenten der Kautschukzusammensetzung für einen Reifen gezeigt.
  • Bei der Vorbereitung der Kautschukzusammensetzungen und der Reifen wurde keine Verstreuung der Monofaserfragmente beobachtet.
  • (Reifentest auf gefrorener Straße)
  • Ort : gefrorener Straßentestkurs in Nayoro, Hokkaido, Japan
  • Lufttemperatur : -8ºC
  • Testfahrzeug . FF-Typ-1500cc- Passagierfahrzeug, in Japan hergestellt
  • Felge : 5J x 13 (Zoll)
  • Innendruck : 186,32kN/m² (1,9kg/cm²) Testverfahren : Der Reibungsfaktor wurde aus dem Bremsweg berechnet, der mit blockierendem Rad aus einer Geschwindigkeit von 30 km/h gemessen wurde, und die Ergebnisse wurden als ein zu dem gemessenen Wert relativer Wert dargestellt, der bei Vergleichsbeispiel 1 als 100 angesehen ist. Tabelle 1
  • [ANMERKUNG] 1 : CBS
  • Aus den Ergebnissen der Beispiele 1 bis 3 und des Vergleichsbeispiels 1, die in Tabelle 1 gezeigt sind, ist ersichtlich, daß der Rutschwiderstand auf einer gefrorenen Straße verbessert ist, indem Monofaserfragmente mit der Kautschukkomponente gemischt werden.
  • BEISPIELE 4 BIS 10 UND VERGLEICHSBEISPIELE 2 BIS 8
  • Die Komponenten, die in Tabelle 2 gezeigt sind, wurden mit Hilfe eines Mischers gemischt, um eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen zu erzeugen. Durch Verwenden der erhaltenen Kautschukzusammensetzung für einen Reifen wurde ein stollenloser Reifen auf die gleiche Weise vorbereitet, wie in den Beispielen 1 bis 3 und dem Vergleichsbeispiel 1 beschrieben ist.
  • Als Festigkeitseigenschaften des sich ergebenden stollenlosen Reifens wurden der Rutschwiderstand bei niedrigen Temperaturen, die Viskoelastizität, die Zugeigenschaft und die Kautschukhärte Hs gemäß den folgenden Verfahren untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammen mit den Komponenten der Kautschukzusammensetzung für einen Reifen gezeigt.
  • Bei der Vorbereitung der Kautschukmischungen und der Reifen wurde keine Verstreuung der Monofaserf ragmente beobachtet.
  • Rutschwiderstand bei niedrigen Temperaturen) Der Rutschwiderstand wurde bei einer Temperatur von -10º C mit Hilfe einer tragbaren Rutschwiderstandsprüfeinrichtung gemessen (Rutschwiderstandsprüfeinrichtung MODEL TR-300, im Handel von Tanifuji Machine Industries Co Ltd erhältlich).
  • Der Rutschwiderstand wurde als ein zu dem gemessenen Wert relativer Wert berechnet, der als 100 für den Reifen angesehen ist, der Monofaserfragmente nicht enthält.
  • (Viskoelastizität)
  • Ein Teststück, mit einer Breite von 4 mm, einer Länge von 30 mm in der Extrusionsrichtung (nämlich in der Umfangsrichtung des Reifens) und einer Dicke von 2 mm in der radialen Richtung des Reifens, wurde durch Schneiden der Lauffläche des Reifens vorbereitet. Die Viskoelastizität des Teststücks wurde unter den Bedingungen einer Frequenz von 10 Hz, einer Temperatur von 70ºC und einer dynamischen Verformung von 2 % mit Hilfe eines Viskoelastizitätsspektrometers VES-F-III gemessen, das im Handel von Iwamoto Seisakisho Co Ltd. erhältlich ist.
  • (Zugeigenschaft)
  • Die Zugfestigkeit (TH) und eine Zugdehnung (EB) wurden gemäß dem Verfahren gemessen, das in JIS K 6301 definiert ist.
  • (Kautschukhärte Hs)
  • Die Kautschukhärte HS (JIS-A) wurde bei 20ºC und -10ºC gemäß dem Verfahren gemessen, das in JIS K 6301 definiert ist. Tabelle 2 FORTGESETZT
  • Aus den Ergebnissen der Beispiele 4 bis 10 und der Vergleichsbeispiele 2 bis 8, die in Tabelle 2 gezeigt sind, ist klar, daß der Reifen, der die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung verwendet, verschiedene hervorragende Festigkeitseigenschaften wie hervorragenden Rut schwiderstand bei niedrigen Temperaturen, passende Viskoelastizität, hervorragende Zugeigenschaft und passende Kautschukhärte aufweist, die sich im Verhältnis zu der Veränderung der Temperaturen kaum verändert.
  • Zusätzlich zu den Bestandteilen, die bei den Beispielen verwendet sind, können andere Bestandteile bei den Beispielen verwendet werden, wie in der Spezifikation dargelegt ist, um die im wesentlichen gleichen Ergebnisse zu erhalten.

Claims (2)

1. Kautschukzusammensetzung für einen Reifen, die 100 Gewichtsteile einer Kautschukkomponente umfaßt, gekennzeichnet durch 5 bis 20 Gewichtsteile Monofaserfragmente einer dicken organischen Faser, die aus Nylonfaser, Polyesterfaser und Vinylonfaser ausgewählt ist, die eine kleine Haftfähigkeit zu der Kautschukkomponente von 4,9N/cm (0,5kgf/cm) oder weniger aufweist und einen Durchmesser von 0,1 bis 0,3 mm, eine Länge von 0,5 bis 3 mm und einen Wert des Verhältnisses von Durchmesser zu Länge (Durchmesser/Länge) von 0,06 bis 0,6 aufweist.
2. Stollenloser Reifen, der eine Lauffläche aufweist, die eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen umfaßt, die 100 Gewichtsteile einer Kautschukkomponente umfaßt, gekennzeichnet durch 5 bis 20 Gewichtsteile Monofaserfragmente einer dicken organischen Faser, die aus Nylonfaser, Polyesterfaser und Vinylonfaser ausgewählt ist, die eine kleine Haftfähigkeit von 4,9N/cm (0,5kgf/cm) oder weniger zu der Kautschukkomponente aufweist und einen Durchmesser von 0,1 bis 0,3 mm, eine Länge von 0,5 bis 3 mm und den Wert des Verhältnisses des Durchmessers zu der Länge (Durchmesser/Länge) von 0,06 bis 0,6 aufweist.
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