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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kautschukmischung für eine Reifenlauffläche, welche niedrigen
Treibstoffverbrauch hat.
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In
neuerer Zeit wird ein niedriger Treibstoffverbrauch von Kraftfahrzeugen
sozial gefordert, und Reifen für
niedrigen Brennstoffverbrauch wurden weit verbreitet mit herabgesetztem
Abrollwiderstand entwickelt. Um den Abrollwiderstand herabzusetzen,
ist es üblich,
die Hysterese der Kautschukmischung der Reifenlauffläche zu erniedrigen.
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Es
gibt Vorschläge
zur Herabsetzung der Menge von Ruß in einer Kautschukmischung
für die
Reifenlauffläche
oder die Verwendung von Siliziumdioxid als ein Verstärkungsmittel.
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Jedoch
ist es nicht erwünscht,
die Menge von Ruß insbesondere
in Laufflächenmischungen
für einen Lastwagen-
oder Busreifen herabzusetzen, da der Abriebfestigkeit mit abnehmender
Menge von Ruß niedriger wird.
Hier gibt es ein weiteres Problem, hervorgerufen durch Verwendung
von Siliziumdioxid, da es eine schlechtere Abriebeigenschaft unter
schweren Fahrtbedingungen mit schwerer Last gibt.
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Andererseits
beschreibt beispielsweise die geprüfte japanische Patentveröffentlichung
Nr. 62093/1995 eine Kautschukmischung, welche hinsichtlich der Eigenschaften
wie Laufflächenschnittfestigkeit ohne
eine schlechte Abriebeigenschaft ausgezeichnet ist, wobei diese
ein besonderes Mischverhältnis
von Schwefel und einem Vulkanisationsbeschleuniger verwendet. Jedoch
hat die durch eine solche Technologie erhaltene Kautschukmischung
immer noch ein Problem des hohen Abrollwiderstandes und schlechter
Abriebeigenschaft.
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Die
US 5 002 829 beschreibt
eine Kautschukmischung für
einen Vibrationsisolator oder einen Reifen einschließlich ei ner
Diaminverbindung, welche N,N'-Bis(2-methyl-2-nitropropyl)-1,6-hexandiamin
ist, welches direkt zu den anderen Komponenten in flüssiger Form
zugesetzt wird. Dies dient nicht nur der Bereitstellung von hoher
Hitzefestigkeit und hoher Lebensdauer, sondern auch von exzellenten
dynamischen Federungseigenschaften. Jedoch ergibt dies große Schwierigkeiten
bei dem Erhalt von gleichförmiger
Dispersion der Diaminverbindung und nur sehr begrenzt Verbesserung
bei Eigenschaften des Kompounds, wenn er in einem Reifen verwendet
wird.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer
Kautschukmischung für
eine Reifenlauffläche,
wobei der Abrollwiderstand hiervon ohne Herabsetzung der Abriebfestigkeit
erniedrigt wird.
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Daher
liefert die vorliegende Erfindung eine Kautschukmischung, wie in
Anspruch 1 angegeben ist.
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Es
gibt keine besondere Beschränkung
für die
in der vorliegenden Erfindung verwendete Kautschukkomponente, so
lange sie konventionellerweise in Reifenlaufflächen verwendet wurde. Beispiele
hierfür
sind Naturkautschuk, Butadienkautschuk, Isoprenkautschuk und Styrol-Butadienkautschuk.
Diese können
einzeln oder in einer Kombination von zwei oder mehreren hiervon
verwendet werden.
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In
der vorliegenden Erfindung werden 0,5 bis 1 Gew.-Teil N,N'-Bis(2-methyl-2-nitropropyl)-1,5-hexandiamin,
bezogen auf 100 Gew.-Teile der Kautschukkomponente, gemischt und
wirken dazu, den Verlusttangens zu erhöhen und die Erwärmung herabzusetzen.
Unter dem Gesichtspunkt der Erniedrigung der Kosten werden bevorzugt
0,5 bis 0,8 Gew.-Teile hiervon eingemischt.
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In
der vorliegenden Erfindung werden 1 bis 1,5 Gew.-Teile von Schwefel, bezogen auf 100
Gew.-Teile der Kautschukkomponente, eingemischt, um die erforderlichen
Vernetzungspunkte zu liefern und Ausbluten auf der Oberfläche des
Kautschuks zu vermeiden bei Anwesenheit von nicht erforderlichem
Schwefel. Falls daher viele Polysulfidbindungen in einer Kautschukmischung
nach Vulkanisation vorliegen, können
sie sich in Monosulfidbindungen als Folge der Wärme des Ablaufens des Reifens
verändern,
und Veränderungen
der physikalischen Eigenschaften wie der Härte der resultierenden Lauffläche werden
gefördert.
Daher werden 1 bis 1,4 Gew.-Teile hiervon bevorzugt eingemischt,
um die Dauerhaltigkeit eines Reifens zu verbessern.
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Es
gibt keine besondere Beschränkung
für den
Vulkanisationsbeschleuniger. Beispiele hiervon sind beispielsweise
Sulfenamide, Thiazole, Thiurame, Guanidine, Dithiocarbamatsalze
und dergleichen.
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In
der vorliegenden Erfindung werden 1 bis 3 Gew.-Teile des Vulkanisationsbeschleunigers,
bezogen auf 100 Gew.-Teile der Kautschukmischung, unter dem Gesichtspunkt
der Steuerung der Änderung
der physikalischen Eigenschaft und der Erzielung von niedrigem Treibstoffverbrauch
eingemischt. Unter dem Gesichtspunkt der Ausgeglichenheit der zuvor
genannten Eigenschaften werden bevorzugt 1,5 bis 2,5 Gew.-Teile
hiervon eingemischt.
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In
diesem Fall werden, falls die Menge des Vulkanisationsbeschleunigers
zu gering ist, die Änderungen
der physikalischen Eigenschaft groß. Falls andererseits die Menge
zu groß ist,
werden Abriebeigenschaft und Laufflächenschnittfestigkeit gering.
Unter dem Gesichtspunkt dieser Gründe werden Schwefel und ein
Vulkanisationsbeschleuniger unter der Bedingung gemischt, daß eine Menge
von X Gew.-Teilen Schwefel und eine Menge von Y Gew.-Teilen eines
Vulkanisationsbeschleunigers die folgende Gleichung erfüllen: 2X – 1 < Y < 2X.
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In
der Kautschukmischung der vorliegenden Erfindung wird Ruß bevorzugt
wegen der Abriebfestigkeit, der Verstärkung und der niedrigen Kosten
zugemischt.
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Es
gibt keine besondere Beschränkung
für die
Art von Ruß,
so lange er konventionellerweise in Reifen verwendet wurde. Bevorzugt
beträgt
die spezifische Oberfläche
für Stickstoffadsorption
hiervon 30 bis 200 und die Adsorptionsmenge von eingepreßtem Dibutylphthalat
(DBP) beträgt
30 bis 150 ml/100g. Falls die spezifische Oberfläche für Stickstoffadsorption unterhalb
30 m2/g liegt oder die Adsorptionsmenge
des eingepreßten DBP
unterhalb 30 ml/100 ml liegt, ist er schlechter hinsichtlich der
Dispersionseigenschaft und der Verstärkung von Ruß bei einer
Kautschukmischung. Falls andererseits die spezifische Oberfläche für Stickstoffadsorption oberhalb
200 m2/g liegt oder die Adsorptionsmenge
von eingepreßtem
DBP oberhalb 150 ml/100 g liegt, ist er hinsichtlich der Dispersionseigenschaft
von Ruß bei
einer Kautschukmischung schlechter und eine Wärmemenge hiervon wird größer.
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Beispiele
der Art von Ruß sind
beispielsweise HAF, ISAF und SAF, jedoch gibt es keine spezielle
Beschränkung
für ihn.
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Die
Menge von Ruß beträgt bevorzugt
25 bis 60 Gew.-Teile unter dem Gesichtspunkt der Ausgeglichenheit
zwischen Verstärkung
(Abriebfestigkeit) und niedrigem Treibstoffverbrauch, und mehr bevorzugt
beträgt
sie 30 bis 50 Gew.-Teile unter dem Gesichtspunkt von niedrigem Treibstoffverbrauch.
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Zu
der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung können geeigneterweise,
ausgenommen für
die oben genannten Komponenten, beispielsweise Füllstoffe, ein Zusatzstoff wie
ein Prozeßöl, ein Antioxidans,
Stearinsäure
oder Zinkoxid in solchen Mengen zugesetzt werden, daß sie das
Ziel der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigen. Es gibt keine besondere
Beschränkung
für Füllstoff.
Beispiele hierfür
sind beispielsweise Siliziumdioxid, Ton, Calciumcarbonat, Aluminiumhydroxid
und dergleichen. Es gibt keine besondere Beschränkung für ein Antioxidans. Beispiele
hiervon sind beispielsweise aromatisches Öl, Naphthenöl, Paraffinöl, Rizinusöl und dergleichen. Es gibt
keine besondere Beschränkung
für das
Antioxidans. Beispiele hierfür
sind beispielsweise Reaktionsprodukte von Aldehyd, Keton und Amin,
Aminen, Derivaten von Aminen, Imidazolen, Phenolen und dergleichen.
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Die
Kautschukzusammensetzung für
eine Reifenlauffläche
der vorliegenden Erfindung, welche hieraus erhalten wurde, kann
auf eine Reifenlauffläche
nach der konventionellen Methode aufgebracht werden.
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BEISPIELE
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Die
vorliegende Erfindung wird weiter in Einzelheiten, basierend auf
den konkreten Beispielen, erläutert,
sie ist jedoch nicht hierauf beschränkt. "Teile" in den Beispielen bedeuten "Gew.-Teile", falls nichts anderes angegeben
ist.
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BEISPIELE 1 BIS 5
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Die
Grundkombination ist die Zusammensetzung, welche 100 Teile eines
Naturkautschuks, 50 Teile Ruß,
3 Teile Prozeßöl, 2 Teile
eines Antioxidans, 2 Teile Stearinsäure, 1 Teil eines Wachses und
5 Teile Zinkoxid, bezogen auf 100 Teile des Kautschuks, umfaßt. Gemäß dem in
Tabelle 1 gezeigten Mischungsverhältnis würden die Komponenten mit Ausnahme
von Schwefel und einem Vulkanisationsbeschleuniger zuerst bei 150°C für 4 Minuten
unter Verwendung eines Banbury-Mischers gemischt. Zu dem erhaltenen
Gemisch wurden Schwefel und ein Vulkanisationsbeschleuniger zugesetzt,
und das Gemisch wurde dann bei 80°C
für 5 Minuten
unter Verwendung einer offenen Walze mit Zwillingsschnecken geknetet,
um die Kautschukmischungen 1 bis 5 für eine Reifenlauffläche der
vorliegenden Erfindung zu erhalten.
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Die
folgenden Materialien wurden in den Beispielen verwendet:
| Ruß – | Diablack
I (N220) der ISAF-Klasse, erhältlich
von Mitsubishi Chemical Corporation; |
| Prozeßöl – | Diana
process PS32, erhältlich
von Idemitsu Kosan Co., Ltd.; |
| Wachs – | Sannowax,
erhältlich
von Ohuchi Shinko Kagaku Kogyo Co., Ltd.; |
| Antioxidans – | Ozonone
6C, erhältlich
von Seiko Chemical Co., Ltd.; |
| Stearinsäure – | Kiri,
erhältlich
von NOF Corporation; |
| Zinkoxid – | Ginrei
R, erhältlich
von Toho Zinc Co., Ltd.; |
| Schwefel – | Schwefel,
erhältlich
von Tsurumi Chemical Co., Ltd.; |
| Beschleuniger – | NOCCELER
NS, erhältlich
von Ohuchi Shinko Kagaku Kogyo Co., Ltd.; und |
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Sumifine
1162, erhältlich
von Sumitomo Chemical Co., Ltd., umfassend kalzinierten Ton, welcher
33 Gew.-% N,N'-Bis(2-methyl-2-nitropropyl)-1,6-hexandiamin
enthält,
wurde als N,N'-Bis(2-methyl-2-nitropropyl)-1,6-hexandiamin
verwendet.
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Die
Kautschukmischungen wurden dann auf Reifenrohlinge von 10.00R20
aufgebracht, um Reifen für einen
Lastwagen oder einen Bus mit unterteilter Lauffläche durch Vulkanisation bei
150°C für 45 Minuten
herzustellen.
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Die
erhaltenen Reifen wurden mittels der folgenden Tests (1) bis (4)
eingestuft.
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Einstufungstests
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(1) Verlusttangens (Viskoelastizitätstest)
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Der
Verlusttangens (tanδ (60°C)) wurde
bei der Temperaturbedingung von 60°C und einer dynamischen Spannung
von 1,0% unter Verwendung eines Viskoelastizitätsspektrometers VES, hergestellt
von Iwamoto Seisakusyo Co., Ltd., gemessen. Abriebwiderstand, eine
Treibstoffeffizienz, wird mit abnehmendem tanδ (60°C)) niedrig. Tanδ (20°C)), beschrieben
in dem zuvor genannten Stand der Technik, wurde als ein Index für Erwärmen verwendet,
jedoch zeigt die Temperaturbedingung gemäß der vorliegenden Erfindung
(60°C) höhere Korrelation
zwischen Treibstoffeffizienz und Erwärmen.
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(2) Härte (JIS-A)
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Ein
Lastzug von 10 Tonnen wurde mit den oben genannten Reifen ausgerüstet, und
der Lastzug wurde 150.000 km gefahren. Die Härte der Lauffläche vor
und nach dem Fahren wurde unter Verwendung eines Härtemeßgerätes JIS-A
gemessen, und die Zunahme (Veränderung)
der Härte
wurde verglichen. Falls die Veränderung
der Zunahme gering ist, wird die Veränderung der Eigenschaft gering,
und die Leistungsfähigkeit
wird ausgezeichnet.
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(3) Abriebfestigkeit
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Die
Abriebmenge der Reifenlauffläche
nach dem Fahren wurde gemessen, und die Ergebnisse wurden unter
Verwendung eines Index gezeigt, der auf der Abriebmenge der die
in dem folgenden Vergleichsbeispiel 1 erhaltene Kautschukmischung
umfassenden Lauffläche
umfaßte,
als 100. Je größer der
Index wird, um so ausgezeichneter wird die Abriebfestigkeit.
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(4) Laufflächenschnittfestigkeit
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Die
Anzahl von geschnittenen Teilen auf der Reifenlauffläche nach
dem Fahren wurde gemessen. Je kleiner die Anzahl wird, um so ausgezeichneter
war die Laufflächenschnittfestigkeit.
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Mooney-Anvulkanisationszeiten
(t10) (min) bei 130°C der erhaltenen Kautschukmischungen
1 bis 5 außer
den auf einen Reifen aufgebrachten Mischungen wurden unter Verwendung
eines Mooney-Viskosimeters entsprechend HIS K 6200 gemessen. Je
größer die
Zeit hierfür
wird, um so ausgezeichneter wird die Eigenschaft, da die Mischung
nicht früh
vulkanisiert wird.
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VERGLEICHSBEISPIELE 1
BIS 7
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Mit
Ausnahme der in Tabelle 1 gezeigten Menge wurden Vergleichskautschukmischungen
1 bis 7 erhalten und in derselben Weise wie in Beispiel 1 eingestuft.
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Durch
die vorliegende Erfindung kann eine Kautschukmischung für eine Reifenlauffläche geliefert
werden, welche den Abrollwiderstand ohne Herabsetzung der Abriebfestigkeit
herabsetzt.
