DE69413143T2 - Kautschukmischung für Innenschichten von Reifen - Google Patents
Kautschukmischung für Innenschichten von ReifenInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kautschukmischung, die für Innerliner von Luftreifen geeignet ist, und insbesondere die Bereitstellung von Innerliner, die eine verbesserte Undurchlässigkeit für Gase haben und zur Verwendung in Reifen geeignet sind, die den Reifeninnendruck sehr gut halten müssen, wie Gürtelreifen für Personenwagen, Diagonalreifen für Personenwagen, Reifen für Motorräder, Reifen für Lastkraftwagen und Reifen für Busse.
- Wegen der Energieeinsparung und der Ressourceneinsparung sind bei Autoreifen Materialien mit niedrigem Hystereseverlust verwendet worden, und man hat sich bemüht, das Gewicht zu verringern, um einen niedrigen Treibstoffverbrauch zu erreichen. Außerdem erwartet man, daß es in Zukunft mit der allgemeinen Verbreitung von elektrischen Fahrzeugen wichtiger werden wird, Reifen zu entwickeln, die zum niedrigen Treibstoffverbrauch beitragen.
- Bei der Gewichtsreduzierung von Reifen ist vorgeschlagen oder tatsächlich gemacht worden: (1) Verkleinerung der Tiefe der Profilrillen in der Lauffläche und der Breite der Lauffläche zusammen mit einer Verbesserung der Abriebfestigkeit des Laufflächenkautschuks, (2) Ersatz der Stahlmaterialien durch Fasermaterialien, wie Kevlar (Aramidfaser), (3) Verringerung der Größe oder Dicke der Seitenwand mit einer Verbesserung der Schnittfestigkeit oder (4) Verringerung der Größe des Innerliner zusammen mit einer Verbesserung der Aufrechterhaltung des Innendrucks. Es ist jedoch eine weitere Verbesserung wünschenswert, was die Aufrechterhaltung des Innendrucks betrifft, da in neuerer Zeit versucht wurde, den Innendruck von Reifen zu erhöhen, um einen niedrigen Rollwiderstand der Reifen zu erreichen.
- Der Innerliner ist auf der Innenseite einer Reifenkarkasse angebracht, die im allgemeinen durch ein Textil- oder Stahldraht gewebe verstärkt ist. Es ist wichtig, daß der Innerliner den Reifeninnendruck gut hält, um die Luftmigration von der Luftkammer in die Karkassenstruktur des Reifens möglichst gering zu halten. Die Parameter, die das Halten des Innendrucks des Innerliner bestimmen, sind seine Luftdurchlässigkeit und seine Größe. Im allgemeinen ist der Innerliner aus einem Kautschuk vom Butyltyp, wie Butylkautschuk oder einem halogenierten Butylkautschuk, hergestellt, da Kautschuk vom Butyltyp eine gute Luftundurchlässigkeit hat. Eine weitere Verbesserung der Luftundurchlässigkeit des Innerliner auf Basis von Kautschuk vom Butyltyp ist jedoch erforderlich, um eine Gewichtsverminderung der Reifen durch Verringerung seiner Größe zu erreichen oder um die Forderung der Erhöhung des Reifeninnendrucks zu erfüllen. Ein Innerliner auf Basis von Kautschuk vom Butyltyp hat auch den Nachteil, daß er sich schlecht mit anderen Dienkautschuken covulkanisieren läßt, so daß seine Haftung an einer Reifenkarkasse schlecht ist.
- Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kautschukmischung für Innerliner zu schaffen, die eine hohe Luftundurchlässigkeit besitzt.
- Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kautschukmischung zu schaffen, die Innerliner liefert, die eine Gewichtsverminderung des Reifens erreichen können oder die die Forderung der weiteren Erhöhung des Reifeninnendrucks erfüllen können.
- Diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich.
- Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Reifen- Innerliner geschaffen, der aus einer Reifenmischung hergestellt ist, die einen Kautschuk und 5 bis 60 Gewichtsteile eines thermoplastischen Acrylnitrilharzes je 100 Gewichtsteile des Kaut schuks enthält, wobei das thermoplastische Acrylnitrilharz wenigstens ein Glied ist aus der Gruppe eines Pfropfcopolymers von Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, Acrylnitril und wenigstens einem Acrylmonomer aus der Gruppe Acrylsäure, Methacrylsäure und deren Alkylestern, eines Acrylnitril-Styrol-Copolymers und eines Acrylnitril-Butadien-Styrol-Harzes.
- Da die erfindungsgemäße Kautschukmischung eine ausgezeichnete Luftundurchlässigkeit besitzt, ist es möglich, die Reifen leichter zu machen, indem die Dicke des Innerliner verringert wird und der Innerliner dennoch gut den Innendruck hält. Es ist auch möglich, einen Innerliner herzustellen, der die Erhöhung des Reifeninnendrucks ermöglicht, um den Rollwiderstand der Reifen zu verringern. Somit kann eine weitere Energieeinsparung erreicht werden.
- Beispiele für den erfindungsgemäß verwendeten Kautschuk sind zum Beispiel Naturkautschuk, ein synthetischer Dienkautschuk, zum Beispiel Styrol-Butadien-Copolymer-Kautschuk, Polybutadien oder Polyisopren, und ein Kautschuk vom Butyltyp, zum Beispiel Butylkautschuk oder ein Halogenbutylkautschuk, wie Chlorbutylkautschuk oder Brombutylkautschuk. Diese Kautschuke können allein oder in einer ihrer Mischungen verwendet werden.
- Beispiele für das thermoplastische Acrylnitrilharz, das in die Kautschukkomponente eingearbeitet ist, sind zum Beispiel ein Pfropfcopolymer, in dem Acrylnitril und ein Acrylmonomer auf einen Acrylnitril-Butadien-Kautschuk pfropfpolymerisiert sind, ein Acrylnitril-Styrol-Copolymer und ein Acrylnitril-Butadien- Styrol-Harz (ABS-Harz).
- Die Pfropfcopolymere von Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, Acrylnitril und einem Acrylmonomeren sind bevorzugt. Das zur Herstellung des Pfropfcopolymers verwendete Acrylmonomer umfaßt zum Beispiel diejenigen der Formel: CH&sub2;=CRCOOR¹, in der R ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe ist und R¹ ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe ist, insbesondere eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, zum Beispiel Acrylsäure, Methacrylsäure und ein Alkylacrylat oder -methacrylat mit einer C&sub1; bis C&sub4;-Alkylgruppe, wie die Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, Isopropyl-, n-Butyl-, Isobutyl- oder t-Butylgruppe. Der Acrylnitrilgehalt des Acrylnitril-Butadien-Kautschuks in den Pfropfcopolymeren beträgt gewöhnlich 20 bis 50 Gew.-%. Es ist bevorzugt, daß der Anteil-der Pfropfkomponente 75 bis 90 Gew.-%, bezogen auf den Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, beträgt. Der Gehalt des Acrylnitrils in der Pfropfkomponente beträgt gewöhnlich mehr als 2 Gew.-% bis weniger als 95 Gew.-%. Methylacrylat ist als Acrylmonomer bevorzugt.
- Das thermoplastische Acrylnitrilharz wird in einer Menge von 5 bis 60 Gewichtsteilen, bevorzugter 20 bis 40 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente verwendet. Wenn die Menge weniger als 5 Gewichtsteile beträgt, wird die Wirkung der Verbesserung der Luftundurchlässigkeit nicht erhalten. Wenn das thermoplastische Harz in einer Menge über 60 Gewichtsteilen verwendet wird, wird keine dem Mengenanstieg entsprechend große Verbesserung der Luftundurchlässigkeit erreicht und die mechanische Festigkeit wird ziemlich verringert.
- Ein Innerliner mit einer verbesserten hohen Luftundurchlässigkeit kann durch Zugabe des thermoplastischen Acrylnitrilharzes zu Kautschuken vom Butyltyp erhalten werden, die üblicherweise in dem Innerliner verwendet werden. Die Kautschukmischung, die das thermoplastische Acrylnitrilharz und einen Kautschuk vom Butyltyp, wie normalem Butylkautschuk, einem Halogenbutylkautschuk oder eine Mischung von ihnen, enthält, ist für die Herstellung der Innerliner sehr geeignet. Dienkautschuke, wie Naturkautschuk und Styrol-Butadien-Kautschuk, insbesondere Naturkautschuk, sind auch für Innerliner von Reifen anwendbar. In diesem Fall können Dienkautschuke allein oder in Kombination mit einem Kautschuk vom Butyltyp verwendet werden. Daher können Innerliner mit einer verbesserten Luftundurchlässigkeit in üblicher Weise aus einer Mischung hergestellt werden, die eine Kautschukkomponente bestehend aus 0 bis 100 Gew.-% eines Kautschuks vom Butyltyp und 100 bis 0 Gew.-% eines Dienkautschuks, vorzugsweise Naturkautschuk, und 5 bis 60 Gewichtsteile des thermoplastischen Acrylnitrilharzes je 100 Gewichtsteile Kautschukkomponente enthält.
- Die Luftundurchlässigkeit der Kautschuke kann durch Einarbeitung des thermoplastischen Acrylnitrilharzes verbessert werden. Wenn Naturkautschuk oder ein synthetischer Dienkautschuk als Kautschukkomponente verwendet wird, ist die erfindungsgemäße Kautschukmischung folglich auch als Gassperrschicht geeignet, die auch zur Verbesserung der Haftung zwischen einem üblichen Innerliner auf Basis von Kautschuk vom Butyltyp und der Reifenkarkasse dient. Der Luftreifen hat somit über seiner gesamten Oberfläche einen Innerliner, der aus einer inneren Schicht und einer Gassperrschicht besteht, die zwischen der inneren Schicht und der Reifenkarkasse angeordnet ist. Somit kann der erfindungsgemäße Innerliner aus zwei Schichten zusammengesetzt sein, wobei eine Schicht, die radial innenliegend zur Karkasse angeordnet ist, aus einer Kautschukmischung hergestellt ist, die Naturkautschuk oder einen synthetischen Dienkautschuk und das thermoplastische Acrylnitrilharz enthält, und wobei die andere Schicht aus einer Kautschukmischung hergestellt ist, die einen Kautschuk vom Butyltyp enthält, wie er üblicherweise zur Herstellung von Innerliner verwendet wird, zu der das thermoplastische Acrylnitrilharz zugegeben werden kann.
- Die erfindungsgemäße Kautschukmischung kann Additive für Kautschuke enthalten, wie sie üblicherweise bei der Reifenherstellung verwendet werden, zum Beispiel Ruß, Antioxidans, Weichmacher, Vulkanisationsmittel, wie Schwefel, Vulkanisationsbe schleuniger, Aktivator, wie Zinkoxid oder Stearinsäure, Füllstoff und andere bekannte Additive.
- Die erfindungsgemäße Kautschukmischung wird in üblicher Weise durch Mischen der Bestandteile hergestellt.
- Die erfindungsgemäße Kautschukmischung ist zur Herstellung von Innerliner von Reifen, wie Gürtelreifen und Diagonalreifen für Personenwagen, Reifen für Motorräder, Reifen für Lastkraftwagen und Reifen für Busse geeignet.
- Die vorliegende Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele näher beschrieben und erklärt, in denen alle % und Teile jeweils das Gewicht betreffen, wenn nichts anderes angegeben ist. Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die Beispiele eingeschränkt ist.
- Es wurde eine Kautschukmischung in üblicher Weise durch Mischen der in der folgenden Rezeptur genannten Bestandteile hergestellt.
- Bestandteile Menge (Teile)
- Naturkautschuk 50
- Styrol-Butadien-Kautschuk*1 50
- Ruß*2 40
- Stearinsäure 2
- Zinkoxid 4
- Antioxidans*3 2
- Tackifier*4 4
- Thermoplastisches Acrylnitrilharz*5 10
- Schwefel 1,2
- Vulkanisationsbeschleuniger*6 0,5
- (Anmerkungen)
- *1 Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR1500, herge7stellt-von Sumitomo Chemical Company Limited)
- *2 N330, hergestellt von Showa Cabot Kabushiki Kaisha
- *3 Poly(2,2,4-trimethyl-1,2-dihydrochinon)
- *4 Im Handel unter der Marke NONFLEX RD erhältlicher Tackifier, hergestellt von Seiko Kagaku Kabushiki Kaisha
- *5 Im Handel unter der Marke VALEX RESIN erhältliches Pfropfcopolymer von Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, Acrylnitril und Methylacrylat (Acrylnitrilgehalt etwa 75%, Butadiengehalt 13% und Methylacrylatgehalt 12%), hergestellt von Mitsui Toatsu Chemicals Inc.
- *6 N-tert-Butyl-2-benzothiazylsulfenamid
- Die Kautschukmischung wurde bei 150ºC 30 Minuten vulkanisiert unter Bildung eines Fells mit einer Dicke von 0,2 mm. Die permeierten Mengen von Sauerstoff und Stickstoff wurden nach ASTM D 814-56T gemessen unter Verwendung des erhaltenen Fells mit einem Durchmesser von 90 mm und die Koeffizienten der Sauerstoffpermeabilität und Stickstoffpermeabilität (10 10 ml cm/cm² sec cmHg) wurden berechnet. Die Reißfestigkeit (KN/m) des Fells wurde nach JIS K 6301 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
- Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß das thermoplastische Acrylnitrilharz in einer Menge von 20 Teilen verwendet wurde.
- Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
- Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß das thermoplastsiche Acrylnitrilharz in einer Menge von 40 Teilen verwendet wurde.
- Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
- Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß kein thermoplastisches Acrylnitrilharz verwendet wurde.
- Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
- Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß das thermoplastische Acrylnitrilharz in einer Menge von 3 Teilen verwendet wurde.
- Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
- Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß das thermoplastische Acrylnitrilharz in einer Menge von 70 Teilen verwendet wurde.
- Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
- Man ersieht aus den in Tabelle 1 gezeigten Ergebnissen, daß die Luftundurchlässigkeit nicht verbessert wird, wenn die Menge des thermoplastischen Acrylnitrilharzes weniger als 5 Teile beträgt, und daß der Grad der Verbesserung bei der Luftundurchlässigkeit nicht so groß ist wie die Erhöhung der Menge und die mechanische Festigkeit ziemlich erniedrigt ist, wenn die Menge mehr als etwa 60 Teile beträgt.
- Es wurde eine Kautschukmischung in üblicher Weise durch Mischen der in der folgenden Rezeptur genannten Bestandteile hergestellt.
- Bestandteile Menge (Teile)
- Brombutylkautschuk*1 100
- Ruß*2 50
- Paraffinöl*3 10
- Stearinsäure 1
- Zinkoxid 5
- Thermoplastisches Acrylnitrilharz*4 10
- Schwefel 0,5
- Vulkanisationsbeschleuniger*5 1,25
- (Anmerkungen)
- *1 Brombutylkautschuk 2255, hergestellt von Exxon Chemical Co
- *2 N330, hergestellt von Showa Cabot Kakushiki Kaisha
- *3 Im Handel unter der Marke DIANA PROCESS PS 32 erhältliches Paraffinöl, hergestellt von Idemitsu Kosan Co Ltd.
- *4 Dasselbe Harz VALEX RESIN wie in Beispiel 1 verwendet
- *5 Benzothiazyldisulfid
- Die Kautschukmischung wurde vulkanisiert unter Bildung eines Fellsund dessen Luftundurchlässigkeit wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 gemessen.
- Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
- Das Verfahren von Beispiel 4 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß das thermoplastische Acrylnitrilharz in einer Menge von 40 Teilen verwendet wurde.
- Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
- Das Verfahren von Beispiel 4 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß kein thermoplastisches Acrylnitrilharz verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2
- Man ersieht aus den in Tabelle 2 gezeigten Ergebnissen, daß die Luftundurchlässigkeit eines Kautschuks vom Butyltyp, der bekanntlich eine gute Luftundurchlässigkeit besitzt und üblicherweise in Innerliner von Reifen verwendet wird, durch die Einarbeitung eines thermoplastischen Acrylnitrilharzes weiter verbessert wird.
- Zusätzlich zu den in den Beispielen verwendeten Bestandteilen können andere Bestandteile in den Beispielen verwendet werden, wie in der Beschreibung dargestellt, um im wesentlichen dieselben Ergebnisse zu erhalten.
Claims (6)
1. Reifen-Innerliner, der aus einer Kautschukmischung
hergestellt ist, die einen Kautschuk und 5 bis 60 Gewichtsteile
eines thermoplastischen Acrylnitrilharzes je 100
Gewichtsteile des Kautschuks enthält, wobei das thermoplastische
Acrylnitrilharz wenigstens ein Glied ist aus der Gruppe eines
Pfropfcopolymers von Acrylnitril-Butadien-Kautschuk,
Acrylnitril und wenigstens einem Acrylmonomeren aus der Gruppe
Acrylsäure, Methacrylsäure und deren Alkylestern, eines
Acrylnitril-Styrol-Copolymers und eines
Acrylnitril-Butadien-Styrol-Harzes.
2. Innerliner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kautschuk wenigstens ein Glied aus der Gruppe Butylkautschuk,
Chlorbutylkautschuk und Brombutylkautschuk ist.
3. Innerliner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das thermoplastische Acrylnitrilharz ein Pfropfcopolymer
von Acrylnitril-Butadien-Kautschuk mit einem
Acrylnitrilgehalt von 20 bis 50 Gew.-%, Acrylnitril und einem
Acrylmonomeren der Formel: CH&sub2;=CRCOOR¹ ist, in der R ein
Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe ist und R1 eine Alkylgruppe mit
1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet, wobei der
Acrylnitrilgehalt in der Pfropfkomponente mehr als 2 Gew.-% bis weniger
als 95 Gew.-% beträgt.
4. Innerliner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das thermoplastische Acrylnitrilharz ein Pfropfcopolymer
von Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, Acrylnitril und
Methylacrylat ist.
5. Luftreifen, dadurch gekennzeichnet, daß er über seiner
ge
samten inneren Oberfläche einen Innerliner aufweist, der
aus einer Kautschukmischung hergestellt ist, die einen
Kautschuk und 5 bis 60 Gewichtsteile eines thermoplastischen
Acrylnitrilharzes je 100 Gewichtsteile des Kautschuks
enthält, wobei der Kautschuk wenigstens ein Glied aus der Gruppe
Butylkautschuk, Chlorbutylkautschuk und Brombutylkautschuk
ist und das thermoplastische Acrylnitrilharz wenigstens ein
Glied ist aus der Gruppe eines Pfropfcopolymers von
Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, Acrylnitril und wenigstens einem
Acrylmonomeren aus der Gruppe Acrylsäure, Methacrylsäure und
deren Alkylestern, eines Acrylnitril-Styrol-Copolymers und
eines Acrylnitril-Butadien-Styrol-Harzes.
6. Luftreifen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
thermoplastische Acrylnitrilharz ein Pfropfcopolymer von
Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, Acrylnitril und einem Acrylmonomer
der Formel: CH&sub2;=CRCOOR¹ ist, in der R ein Wasserstoffatom
oder eine Methylgruppe ist und R¹ eine Alkylgruppe mit 1 bis
4 Kohlenstoffatomen bedeutet.
7· Luftreifen, dadurch gekennzeichnet, daß er über seiner
gesamten inneren Oberfläche einen Innerliner aufweist, der aus
einer inneren Schicht und einer Gassperrschicht besteht, die
zwischen der inneren Schicht und einer Reifenkarkasse
angeordnet ist, wobei die innere Schicht aus einer
Kautschukmischung hergestellt ist, die wenigstens einen Kautschuk aus
der Gruppe Butylkautschuk und halogeniertem Butylkautschuk
enthält, und wobei die Gassperrschicht aus einer
Kautschukmischung hergestellt ist, die wenigstens einen Dienkautschuk
aus der Gruppe Naturkautschuk und synthetischem
Dienkautschuk und 5 bis 60 Gewichtsteile eines thermoplastischen
Acrylnitrilharzes je 100 Gewichtsteile des Dienkautschuks
enthält, wobei das thermoplastische Acrylnitrilharz
wenigstens ein Glied ist aus der Gruppe eines Pfropfcopolymers
von Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, Acrylnitril und
wenig
stens einem Acrylmonomeren aus der Gruppe Acrylsäure,
Methacrylsäure und deren Alkylestern, eines Acrylnitril-Styrol-
Copolymers und eines Acrylnitril-Butadien-Styrol-Harzes.
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