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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Gummizusammensetzung für
eine Reifenlauffläche und einen Luftreifen, der mit einer
aus dieser Gummizusammensetzung hergestellten Lauffläche
ausgestattet ist. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung
eine mit Silica compoundierte Diengummizusammensetzung, die nach
der Vulkanisation eine gute Ausgewogenheit zwischen Trockengriffleistung,
Nassgriffleistung, geringem Rollwiderstand, Abriebbeständigkeit
und Leistung auf vereisten und verschneiten Straßen aufweist,
und einen Luftreifen, der mit einer Lauffläche ausgestattet
ist, die aus dieser Gummizusammensetzung hergestellt ist.
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In
den letzten Jahren wurden von Reifen sehr viele Leistungsattribute
von Reifen gefordert. Besonders erwünscht waren Verbesserungen
der Lenkstabilität während des Fahrens bei hoher
Geschwindigkeit, Verbesserungen der Bremsfähigkeit und
der Fahrstabilität auf trockenen und nassen Straßenoberflächen
(Trockengriffleistung und Nassgriffleistung) und reduzierter Rollwiderstand,
um eine größere Automobil-Kraftstoffeffizienz
zu ermöglichen. Als übliches Verfahren zum Verbessern
der Nassgriffleistung und zum Reduzieren des Rollwiderstands ist
das Compoundieren von Silica in einen Styrol-Butadien-Copolymergummi
(SBR) mit einer hohen Glasübergangstemperatur (Tg) als
bekannt. Da Silica jedoch leicht verklumpt und eine geringe Affinität zu
SBR hat, weist Silica eine ungenügende Dispersion auf.
Demzufolge besteht das Problem, dass aufgrund der geringen Dispersion
von Silica mit Silica compoundierte Gummis nach der Vulkanisierung
im Vergleich zu mit Ruß compoundierten Gummis ungenügende
Festigkeitseigenschaften wie z. B. Abriebbeständigkeit
und dergleichen aufweisen. In den Patentdokumenten 1 bis 8 unten
werden verschiedene Verfahren zum Erreichen einer höheren
Compoundierung und Dispersion von Silica in SBR vorgeschlagen, darunter
die Verwendung eines modifizierten SBR, die Verwendung einer Mischung
aus SBR und einem anderen Gummibestandteil und die Compoundierung
eines speziellen Kompatibilitätsbeschleunigers, eines Weichmachers
oder eines Silan-Haftverbesserers. Jedoch wird für Ganzjahresreifen
und Winterreifen zum Gebrauch auf vereisten und verschneiten Straßenoberflächen
zusätzlich zu Trockengriffleistung, Nassgriffleistung,
Abriebbeständigkeit und geringem Rollwiderstand (Kraftstoffeinsparung)
eine gute Leistung auf vereisten und verschneiten Straßen verlangt,
d. h. eine überlegene Bremsfähigkeit und Fahrstabilität
auf vereisten und verschneiten Straßen.
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Zum
Stand der Technik sind folgende Dokumente bekannt:
- Patentdokument
1: Japanisches Patent Nr. 3488926
- Patentdokument 2: Japanische
ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer
2000-273240
- Patentdokument 3: Japanische
ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer
2004-175993
- Patentdokument 4: Japanische
ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer
2005-248021
- Patentdokument 5: Japanische
ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer
2001-106830
- Patentdokument 6: Japanische
ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer
H11-181157
- Patentdokument 7: Japanische
ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer
2006-143811
- Patentdokument 8: Japanisches
Patent Nr. 4215810
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Diengummizusammensetzung
bereitzustellen, die nach der Vulkanisierung eine gute Ausgewogenheit
zwischen Trockengriffleistung, Nassgriffleistung, Abriebbeständigkeit,
geringem Rollwiderstand und Leistung auf vereisten und verschneiten
Straßen aufweist sowie einen Luftreifen mit einer Lauffläche,
die aus dieser Gummizusammensetzung hergestellt ist.
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Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung haben intensiv nach einer Lösung
für die vorstehenden Probleme gesucht und dabei festgestellt,
dass zusätzlich zu Trockengriffleistung, Nassgriffleistung,
Abriebbeständigkeit und geringem Rollwiderstand eine überlegene
Leistung auf vereisten und verschneiten Straßen erreicht werden
könnte, indem ein hydroxygruppenhaltiges aromatisches vinylkonjugiertes
Diencopolymer mit einer bestimmten Menge an Isopreneinheiten ein
Hoch-cis-Butadiengummi und Naturgummi in Kombination als Diengummibestandteil
einer Gummizusammensetzung für eine Reifenlauffläche
verwendet wird, die einen Diengummibestandteil und Silica und Ruß als
verstärkendes Füllmittel umfasst, und indem eine
solche Gummizusammensetzung in einer Reifenlauffläche verwendet
wird. Auf diese Weise wurde die vorliegende Erfindung getätigt.
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Insbesondere
stellt die vorliegende Erfindung eine Gummizusammensetzung für
eine Reifenlauffläche bereit, die einen Diengummibestandteil
und Silica und Ruß enthält, sowie einen Luftreifen,
der mit einer Lauffläche versehen ist, die aus dieser Gummizusammensetzung
hergestellt ist,, wobei der Diengummibestandteil Folgendes enthält:
- (A) zu 30 bis 80 Gew.-% eines hydroxygruppenhaltigen
aromatischen vinylkonjugierten Diencopolymers, das 20 bis 30 Gew.-%
aromatische Vinyleinheiten und 0,1 bis 10 Gew.-% Isopreneinheiten
enthält und in einem konjugierten Dienteil Vinylbindungen
in einer Menge von 40 bis 60 Mol-% aufweist;
- (B) zu 10 bis 50 Gew.-% eines Hoch-cis-Butadiengummis mit cis-1,4-Bindungen
in einer Menge von 90 Mol-% oder mehr; und
- (C) zu 10 bis 50 Gew.-% Naturgummi wobei eine Gesamtmenge der
Silica und des Rußes zwischen 90 und 150 Gewichtsteilen
pro 100 Gewichtsteilen des Diengummibestandteils beträgt.
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Ein
hydroxygruppenhaltiges aromatisches vinylkonjugiertes Diencopolymer
(Gummibestandteil (A)) zum Gebrauch in einem Diengummibestandteil
der Gummizusammensetzung der vorliegenden Erfindung weist mindestens
eine Hydroxygruppe im Molekül auf. Das hydroxygruppenhaltige
aromatische vinylkonjugierte Diencopolymer (A) kann zum Beispiel
durch Copolymerisieren einer konjugierten Dienmonomereinheit und einer
aromatischen Vinylmonomereinheit hergestellt werden, die, wie vorstehend
erwähnt, eine Menge an aromatischen Vinyleinheiten, Isopreneinheiten
und Vinylbindungen sowie primäre, sekundäre oder
tertiäre Hydroxygruppen aufweisen. Alternativ kann das
hydroxygruppenhaltige aromatische vinylkonjugierte Diencopolymer (A)
durch Copolymerisieren der aromatischen Vinylmonomereinheit und
der konjugierten Dienmonomereinheit erlangt werden, um ein Diencopolymer
mit einem im Molekül gebundenen aktiven Metall zu bilden,
woraufhin das Diencopolymer mit einem Modifizierungsmittel, z. B.
einem Keton, einem Ester, einem Aldehyd oder einer Epoxygruppe umgesetzt
wird, um die primäre, sekundäre oder tertiäre
Hydroxygruppe in das Diencopolymer eingebracht wird. Das hydroxygruppenhaltige
aromatische vinylkonjugierte Diencopolymer (A) kann anhand eines
im
japanischen Patent Nr. 3488926 (Patentdokument
1) beschriebenen Verfahrens gebildet werden. Außerdem kann
als das hydroxygruppenhaltige aromatische vinylkonjugierte Diencopolymer
(A) auch ein Styrol-Butadien-Copolymer-Gummi verwendet werden, der
endständig mit einer Hydroxygruppe modifiziert ist (nachstehend „endständig
mit einer Hydroxygruppe modifizierter SBR”), der zum Beispiel
unter dem Namen NS530 vertriebene wird (hergestellt von Zeon Corporation).
Zu Beispielen für die aromatische Vinylmonomereinheit gehören
Styrol und substituierte Styrole wie α-Methylstyrol, 2-Methylstyrol,
3-Methylstyrol, 4-Methylstyrol und dergleichen. Unter diesen wird
Styrol bevorzugt. Zu Beispielen für die konjugierte Dienmonomereinheit gehören
1,3-Butadien und substituierte Butadiene wie 2-Methyl-1,3-butadien,
2,3-Dimethyl-1,3-butadien und dergleichen. Unter diesen wird 1,3-Butadiene
bevorzugt.
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Wenn
die Menge an aromatischen Vinyleinheiten, die in dem hydroxygruppenhaltigen
aromatischen vinylkonjugierten Diencopolymer (A) enthalten sind,
weniger als 20 Gew.-% beträgt, beeinträchtigt
dies die Trockengriffleistung und die Nassgriffleistung. Wenn die
enthaltene Menge an aromatischen Vinyleinheiten 30 Gew.-% übersteigt,
beeinträchtigt dies die Leistung bei niedrigen Temperaturen.
Beträgt die enthaltene Menge an Isopreneinheiten weniger
als 0,1 Gew.-%, erhöht dies die Wärmeansammlung
und verschlechtert die Nassgriffeigenschaften und die Abriebbeständigkeit.
Wenn die enthaltene Menge an Isopreneinheiten 10 Gew.-% übersteigt,
verschlechtert dies die Nassgriffeigenschaften und die Abriebbeständigkeit.
Beträgt zudem die Menge an Vinylbindungen in dem konjugierten
Dienteil weniger als 40 Mol-%, werden die Trockengriffleistung und
die Nassgriffleistung beeinträchtigt. Wenn die Menge an
Vinylbindungen in dem konjugierten Dienteil 60 Mol-% übersteigt,
wird die Leistung bei niedrigen Temperaturen beeinträchtigt.
Beträgt der Anteil des hydroxygruppenhaltigen aromatischen
vinylkonjugierten Diencopolymers in dem Diengummibestandteil weniger
als 30 Gew.-%, beeinträchtigt dies die Trockengriffleistung
und die Nassgriffleistung. Wenn der Anteil des hydroxygruppenhaltigen
aromatischen vinylkonjugierten Diencopolymers in dem Diengummibestandteil
80 Gew.-% übersteigt, wird die Leistung bei niedrigen Temperaturen
beeinträchtigt.
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Die
in einem Hoch-cis-Butadiengummi (Gummibestandteil (B)) zum Gebrauch
in dem Diengummibestandteil enthaltene Menge an cis-1,4-Bindungen
beträgt 90 Mol-% oder mehr und vorzugsweise 95 Mol-% oder
mehr. Der Hoch-cis-Butadiengummi (B) wird durch Mischen eines hochmolekularen
Butadiengummis mit einem Molekulargewicht-Gewichtsmittel von 5,0 × 105 bis 1,0 × 106 und
vorzugsweise von 5,5 × 105 bis
9,0 × 105 und eines niedermolekularen
Butadiengummis mit einem Molekulargewicht-Gewichtsmittel von 6,0 × 103 bis 6,0 × 104 und
vorzugsweise von 1,0 × 104 bis
5,0 × 104 vor dem Compoundieren
der Gummizusammensetzung der vorliegenden Erfindung in einem Lösungsmittel
wie Cyclohexan hergestellt. Die enthaltene Menge des niedermolekularen
Butadiengummis, der den Hoch-cis-Butadiengummi (B) bildet, beträgt
zwischen 20 und 40 Gew.-% und vorzugsweise 25 und 35 Gew.-%. Wenn
die enthaltene Menge an cis-1,4-Bindungen weniger als 90 Mol-% beträgt,
wird es schwierig, nach der Vulkanisation eine ausreichende Leistung
bei niedrigen Temperaturen zu erreichen. Wenn der Anteil des Hoch-cis-Butadiengummis
im Diengummibestandteil weniger als 10 Gew.-% beträgt,
beeinträchtigt dies die Leistung bei niedrigen Temperaturen. Übersteigt
der Anteil des Hoch-cis-Butadiengummis im Diengummibestandteil 50
Gew.-%, werden die Trockengriffleistung und die Nassgriffleistung
beeinträchtigt. Enthält der Diengummibestandteil
einen bestimmten Anteil des Hoch-cis-Butadiengummis, der einen hochmolekularen
Bestandteil und einen niedermolekularen Bestandteil mit den vorstehend
spezifizierten Molekulargewicht-Gewichtsmitteln enthält,
kann ein Reifen mit ausgewogenen Reifenleistungsattributen gemäß der
vorliegenden Erfindung erzielt werden.
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Bei
der Gummizusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann jeder üblicherweise
im Stand der Technik benutzte Naturgummi als der Naturgummi (Gummibestandteil
(C)) zum Gebrauch in dem Diengummibestandteil verwendet werden.
Beträgt der Anteil des Naturgummis in dem Diengummibestandteil
weniger als 10 Gew.-%, nimmt die Festigkeit des Gummis ab. Übersteigt
der Anteil des Naturgummis in dem Diengummibestandteil 50 Gew.-%,
wird es schwierig, ausgewogene Reifenleistungsattribute gemäß der
vorliegenden Erfindung zu erreichen.
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Zu
Beispielen für die Silica, die in der vorliegenden Erfindung
verwendet werden kann, gehört jede beliebige Silica, die
im Stand der Technik zum Gebrauch in Gummizusammensetzungen bekannt
ist, wie z. B. trockene Silica, nasse Silica, kolloidale Silica,
ausgefällte Silica und dergleichen. Es kann eine einzelne
Silica allein oder eine Kombination von zwei oder mehr Silicas verwendet
werden. Von diesen wird vorzugsweise eine nasse Silica verwendet,
die als Hauptbestandteil wasserhaltige Kieselsäure aufweist.
Hinsichtlich der spezifischen Oberfläche der Silica liegen
keine bestimmten Einschränkungen vor, doch beträgt
eine gemäß ASTMD3037 berechnete stickstoffspezifische
Oberfläche (N2SA) vorzugsweise
zwischen 100 m2/g und 200 m2/g
und insbesondere zwischen 110 m2/g und 180
m2/g. Vorzugsweise liegt die stickstoffspezifische
Oberfläche innerhalb dieses Bereichs, wodurch eine Gummizusammensetzung
mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften, Abriebbeständigkeit,
geringem Rollwiderstand und dergleichen erreicht werden kann.
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Zu
Beispielen für den Ruß, der in der vorliegenden
Erfindung verwendet werden kann, gehört jeder beliebige
Kohlenstoff, der im Stand der Technik zum Gebrauch in Gummizusammensetzungen
bekannt ist, wie z. B. Furnaceruß, Acetylenruß,
Thermalruß, Gasruß, Graphit und dergleichen. Es
kann ein Ruß allein oder eine Kombination von zwei oder
mehr Rußen verwendet werden. Von diesen wird vorzugsweise
Furnaceruß verwendet, um eine bessere Verstärkung
zu erreichen. Zu speziellen Beispielen gehören Güteklassen
wie SAF, ISAF, ISAF-HS, ISAF-LS, IISAF-HS, HAF, HAF-HS, HAF-LS,
FEF und dergleichen. Es liegen keine bestimmten Einschränkungen
hinsichtlich der spezifischen Oberfläche des Rußes
vor, doch beträgt eine gemäß ASTMD3037
berechnete stickstoffspezifische Oberfläche vorzugsweise
zwischen 70 m2/g und 150 m2/g
und insbesondere zwischen 80 m2/g und 140
m2/g. Vorzugsweise liegt die stickstoffspezifische
Oberfläche innerhalb dieses Bereichs, wodurch hervorragende
mechanische Eigenschaften, Abriebbeständigkeit, geringer Rollwiderstand
und dergleichen erreicht werden können. Obwohl keine bestimmten
Einschränkungen bezüglich der Menge an im Ruß adsorbiertem
Dibutylphthalat (DBP) vorliegen, beträgt die Menge zudem
vorzugsweise zwischen 70 m2/g und 150 m2/g und insbesondere zwischen 80 m2/g und 140 m2/g.
Vorzugsweise liegt die adsorbierte Menge an DBP innerhalb dieses
Bereichs, wodurch hervorragende mechanische Eigenschaften, Abriebbeständigkeit
und dergleichen erreicht werden können.
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Eine
Gesamtmenge an Silica und Ruß pro 100 Gewichtsteilen des
Diengummibestandteils beträgt in der Regel zwischen 90
und 150 Gewichtsteilen und vorzugsweise zwischen 100 und 140 Gewichtsteilen. Wenn
die Gesamtmenge an Silica und Ruß außerhalb dieses
Bereichs liegt, ist zu befürchten, dass die Reifenleistung
und die Verarbeitbarkeit beeinträchtigt werden. Eine Menge
an compoundierter Silica pro 100 Gewichtsteilen des Diengummibestandteils
beträgt in der Regel zwischen 70 und 100 Gewichtsteilen
und vorzugsweise zwischen 75 und 90 Gewichtsteilen. Wenn die Menge
an compoundierter Silica zu gering ist, wird es schwierig, eine
ausreichende Verbesserung in der Nassgriffleistung und im Rollwiderstand
zu erreichen. Wenn andererseits die Menge an compoundierter Silica
zu groß ist, werden die Abriebbeständigkeit und
die Verarbeitbarkeit beeinträchtigt. Ist die Menge an compoundiertem
Ruß zu gering, wird es schwierig, eine ausreichende Verbesserung
in der Abriebbeständigkeit zu erreichen. Ist andererseits
die Menge an compoundiertem Ruß zu groß, werden
der Rollwiderstand und die Verarbeitbarkeit beeinträchtigt.
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Wenn
in der Gummizusammensetzung für eine Reifenlauffläche
der vorliegenden Erfindung Silica als verstärkendes Füllmittel
enthalten ist, wird vorzugsweise ein Silan-Haftverbesserer zuzugeben,
um eine weitere Verbesserung im Rollwiderstand und in der Abriebbeständigkeit
zu erreichen. Zu Beispielen für verwendbare Silan-Haftverbesserer
gehören allgemein bekannte Mittel wie z. B. Alkoxysilane,
wie Vinyltriethoxysilan, s-(3,4-Epoxycyclohexyl), Ethyltrimethoxysilan,
N-(s-Aminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilan und dergleichen
sowie Sulfide wie Bis(3-[triethoxysilyl]propyl)tetrasulfid, Bis(3-[triethoxysilyl]propyl)disulfid, γ-Trimethoxysilylpropyldimethylthiocarbamyltetrasulfid, γ-Trimethoxysilylpropylbenzothiazyltetrasulfid
und dergleichen. Eine Menge an compoundiertem Silan-Haftverbesserer
im Verhältnis zur Silica beträgt 15 Gew.-% oder
weniger und vorzugsweise 5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht
der Silica.
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Zusätzlich
zu dem verstärkenden Füllmittel und dem Silan-Haftverbesserer
können durch allgemein bekannte Compoundierungsverfahren
in allgemein bekannten Gebrauchsmengen andere im Stand der Technik
bekannte Compoundierungsmittel und Zusatzstoffe, z. B. Vulkanisations-
oder Vernetzungsmittel, Vulkanisations- oder Vernetzungsbeschleuniger,
Zinkoxid, Stearinsäure, Alterungsverzögerungsmittel,
Verarbeitungshilfsmittel, Weichmacher und dergleichen zu der Gummizusammensetzung
der vorliegenden Erfindung zugegeben werden.
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Nach
der Vulkanisation weist die Gummizusammensetzung der vorliegenden
Erfindung vorzugsweise eine Glasübergangstemperatur in
einem Bereich von –60°C bis –40°C.
Liegt die Glasübergangstemperatur innerhalb dieses Bereichs,
kann ein ausgewogenes Verhältnis zwischen der Trockengriffleistung,
der Nassgriffleistung und der Leistung auf vereisten und verschneiten
Straßen in erzielt werden.
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Außerdem
weist die Gummizusammensetzung der vorliegenden Erfindung nach der
Vulkanisation bei 20°C vorzugsweise eine Durometerhärte
zwischen 55 und 68 auf. Liegt die Durometerhärte bei 20°C
innerhalb dieses Bereichs, kann ein ausgewogenes Verhältnis
zwischen der Trockengriffleistung, der Nassgriffleistung und der
Leistung auf vereisten und verschneiten erzielt werden.
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Die
Gummizusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann eine gute Ausgewogenheit
zwischen Trockengriffleistung, Nassgriffleistung, geringem Rollwiderstand,
Abriebbeständigkeit und Leistung auf vereisten und verschneiten
Straßen nach der Vulkanisation erreichen. Daher eignet
sie sich zur Herstellung von Laufflächenabschnitten für
Ganzjahresreifen und Winterreifen geeignet.
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Die
vorliegende Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf die folgenden
Beispiele 1 bis 3 und Vergleichsbeispiele 1 bis 6 detaillierter
erläutert werden. Es versteht sich jedoch von selbst, dass
der technische Umfang der vorliegenden Erfindung nicht von diesen
Beispielen eingeschränkt wird.
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Herstellung der Gummizusammensetzung
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Gemäß den
in Tabelle 1 unten dargestellten Formulierungen wurden die Bestandteile
mit Ausnahme von Schwefel und Vulkanisierungsbeschleuniger 5 Minuten
lang mit einem 1,7 Liter fassenden verschlossenen Banbury-Mischer
gemischt, bei 150°C aus dem Mischer entnommen und dann
auf Raumtemperatur abgekühlt. Danach wurden der Schwefel
und der Vulkanisierungsbeschleuniger mit einer offenen Walze beigemischt,
um die unvulkanisierten Gummizusammensetzungen der Vergleichsbeispiele
1 bis 6 und der Beispiele 1 bis 3 zu erlangen. Die unvulkanisierten
Gummizusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 1 bis 6 und der Beispiele 1
bis 3 wurden 30 Minuten lang bei 150°C in einer vorgegebenen
Form vulkanisiert, um Proben zu erlangen. Die erlangten Proben wurden
dann gemäß den folgenden Testmethoden bewertet.
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Testmethoden zur Bewertung
physikalischer Eigenschaften
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- (1) Härte (20°C): Die Durometerhärte
Typ A bei einer Temperatur von 20°C wurde gemäß der
japanischen Industrienorm (JIS) K6253 gemessen.
- (2) Leistung bei niedrigen Temperaturen: Die Durometerhärte
Typ A bei einer Temperatur von 20°C wurde gemäß der
japanischen Industrienorm (JIS) K6253 gemessen.
Aufgezeichnet wurden Indexwerte, wobei Vergleichsbeispiel 1 als
100 gilt. Ein kleinerer Indexwert weist auf eine geringere Härte
und bei Verwendung in einem Laufflächenabschnitt eines
Reifens auf überlegene Leistung bei niedrigen Temperaturen
hin.
- (3) 300-%-Modul: Es wurde ein hantelförmiges Teststück
Nr. 3 hergestellt, und die Zugspannung bei 300% Verlängerung
bei Raumtemperatur (20°C) wurde gemäß der
japanischen Industrienorm (JIS) K6251 berechnet.
Aufgezeichnet wurden Indexwerte, wobei Vergleichsbeispiel 1 als
100 gilt. Ein größerer Indexwert weist auf eine
höhere Härte hin.
- (4) Tan δ (0°C): Gemäß der
japanischen Industrienorm (JIS) K6301 wurde mithilfe
eines Viskoelastizitätsspektrometers (hergestellt von Toyo
Seiki Seisakusho, Co., Ltd.) ein Verlustfaktor (Tan δ (0°C))
bei einer Temperatur von 0°C berechnet, und zwar unter
den folgenden Bedingungen: Anfangsverzerrung = 10%, Amplitude = ±2%,
Frequenz = 20 Hz. Tan δ (0°C) ist allgemein als
Indikator für die Nassgriffleistung bekannt. Ein größerer
Indexwert weist auf eine überlegene Nassgriffleistung hin.
- (5) Tan δ (60°C): Gemäß der
japanischen Industrienorm (JIS) K6301 wurde mithilfe
eines Viskoelastizitätsspektrometers (hergestellt von Toyo
Seiki Seisakusho, Co., Ltd.) ein Verlustfaktor (Tan δ (60°C))
bei einer Temperatur von 60°C berechnet, und zwar unter
den folgenden Bedingungen: Anfangsverzerrung = 10%, Amplitude = ±2%,
Frequenz = 20 Hz. Tan δ (60°C) ist allgemein als
Indikator für den Rollwiderstand bekannt. Ein kleinerer
Indexwert weist auf einen geringeren Rollwiderstand hin.
- (6) Glasübergangstemperatur (Tg): Mit einem Differentialthermoanalysator
wurde gemäß der Schnittpunktmethode eine Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit
von 20°C/min berechnet.
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Testmethoden für
Reifenleistungsattribute
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- (1) Trockengriffleistung: Unter Verwendung
der Gummizusammensetzungen der Beispiele 1 bis 3 und der Vergleichsbeispiele
1 bis 6 in ihren jeweiligen Laufflächenabschnitten hergestellte
Reifen mit einer Größe von 205/55R16 wurden auf
ein Fahrzeug mit einem Hubraum von 2.000 cm3 und
ABS aufgezogen. Der Luftdruck sowohl des Vorder- als auch des Hinterreifens
wurde auf 220 kPa eingestellt. Der Bremsweg wurde auf einer trockenen
Asphalt-Straßenoberfläche bei einer Geschwindigkeit
von 100 km/h gemessen. Ein Bremsweg-Indexwert von Vergleichsbeispiel
1 wurde als 100 festgelegt, und die Indexwerte für Vergleichsbeispiele
2 bis 6 und Beispiele 1 bis 3 wurden aufgezeichnet. Ein größerer
Indexwert weist auf einen kürzeren Bremsweg und eine überlegene
Trockengriffleistung hin.
- (2) Nassgriffleistung: Unter Verwendung der Gummizusammensetzungen
der Beispiele 1 bis 3 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 6 in ihren
jeweiligen Laufflächenabschnitten hergestellte Reifen mit
einer Größe von 205/55R16 wurden auf ein Fahrzeug
mit einem Hubraum von 2.000 cm3 und ABS
aufgezogen. Der Luftdruck sowohl des Vorder- als auch des Hinterreifens
wurde auf 220 kPa eingestellt. Der Bremsweg wurde auf einer nassen
Asphalt-Straßenoberfläche mit einer Wassertiefe
von 2,0 bis 3,0 mm bei einer Geschwindigkeit von 100 km/h gemessen.
Ein Bremsweg-Indexwert von Vergleichsbeispiel 1 wurde als 100 festgelegt,
und die Indexwerte für Vergleichsbeispiele 2 bis 6 und
Beispiele 1 bis 3 wurden aufgezeichnet. Ein größerer
Indexwert weist auf einen kürzeren Bremsweg und überlegene Nassgriffleistung
hin.
- (3) Leistung auf vereisten und verschneiten Straßen:
Unter Verwendung der Gummizusammensetzungen der Beispiele 1 bis
3 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 6 in ihren jeweiligen Laufflächenabschnitten
hergestellte Reifen mit einer Größe von 205/55R16
wurden auf ein Fahrzeug mit einem Hubraum von 2.000 cm3 und
ABS aufgezogen. Der Luftdruck sowohl des Vorder- als auch des Hinterreifens
wurde auf 220 kPa eingestellt. Der Bremsweg wurde auf einer vereisten
und verschneiten Straßenoberfläche bei einer Geschwindigkeit
von 40 km/h gemessen. Ein Bremsweg-Indexwert von Vergleichsbeispiel
1 wurde als 100 festgelegt, und die Indexwerte für Vergleichsbeispiele
2 bis 6 und Beispiele 1 bis 3 wurden aufgezeichnet. Ein größerer Indexwert
weist auf einen kürzeren Bremsweg und überlegene
Leistung auf Eis und Schnee hin.
- (4) Abriebbeständigkeit: Unter Verwendung der Gummizusammensetzungen
der Beispiele 1 bis 3 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 6 in ihren
jeweiligen Laufflächenabschnitten hergestellte Reifen mit
einer Größe von 205/55R16 wurden auf ein Fahrzeug
mit einem Hubraum von 2.000 cm3 und ABS
aufgezogen. Der Luftdruck sowohl des Vorder- als auch des Hinterreifens
wurde auf 220 kPa eingestellt, und das Fahrzeug wurde für
5.000 km gefahren. Ein Indexwert für die Menge der Abriebbeständigkeit
von Vergleichsbeispiel 1 wurde als 100 festgelegt, und die Indexwerte
für Vergleichsbeispiele 2 bis 6 und Beispiele 1 bis 3 wurden aufgezeichnet.
Ein größerer Indexwert weist auf eine überlegene
Abriebbeständigkeit hin.
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Tabelle 1: Zusammensetzung der Gummizusammensetzung
(Gewichtsteile) und Testergebnisse
| Vergleichs bsp.
1 | Vergleichs bsp.
2 | Bsp.
1 | Bsp.
2 | Bsp.
3 |
Zusammensetzung | | | | | |
NR1 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
SBR
12 | 69 | 69 | - | - | - |
SBR
23 | - | - | 63 | 63 | 75 |
SBR
34 | - | - | - | - | - |
BR5 | 42 | 42 | 42 | 42 | 42 |
Ruß6 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 |
Silica7 | 70 | 80 | 70 | 80 | 70 |
Silan-Haftverbesserer8 | 7 | 8 | 7 | 8 | 7 |
Zinkoxid9 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
Stearinsäure10 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
Alterungsverzögerungsmittel11 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Verarbeitungshilfsmittel12 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
Aromatisches Öl13 | 10 | 20 | 19 | 26 | 17 |
Schwefel14 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
Vulkanisierungsbeschleuniger
115 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
Vulkanisierungsbeschleuniger
216 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Testergebnisse
für physikalische Eigenschaften | | | | | |
Härte
(20°C) | 68 | 67 | 65 | 64 | 65 |
Leistung
bei niedriger Temperatur | 100 | 98 | 95 | 94 | 98 |
300-%-Modul | 100 | 102 | 103 | 104 | 104 |
Tan δ (60°C) | 100 | 103 | 104 | 107 | 107 |
Tan δ (60°C) | 100 | 97 | 95 | 92 | 98 |
Tg | –60 | –60 | –57 | –57 | –55 |
Reifenleistung | | | | | |
Trockengriffleistung | 100 | 95 | 103 | 102 | 105 |
Nassgriffleistung | 100 | 105 | 107 | 110 | 112 |
Leistung
auf Eis und Schnee | 100 | 100 | 105 | 106 | 103 |
Abriebbeständigkeit | 100 | 95 | 103 | 102 | 102 |
Tabelle 1 (Fortsetzung)
| Vergleichs
bsp. 3 | Vergleichs
bsp. 4 | Vergleichs
bsp. 5 | Vergleichs
bsp. 6 |
Zusammensetzung | | | | |
NR1 | 20 | - | 20 | 20 |
SBR
12 | 83 | - | - | - |
SBR
23 | - | 110 | - | - |
SBR
34 | - | - | 50 | 40 |
BR5 | 42 | 30 | 42 | 56 |
Ruß6 | 25 | 25 | 25 | 25 |
Silica7 | 70 | 70 | 70 | 70 |
Silan-Haftverbesserer8 | 7 | 7 | 7 | 7 |
Zinkoxid9 | 2 | 2 | 2 | 2 |
Stearinsäure10 | 2 | 2 | 2 | 2 |
Alterungsverzögerungsmittel11 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Verarbeitungshilfsmittel12 | 2 | 2 | 2 | 2 |
Aromatisches Öl13 | 5 | 5 | 29 | 25 |
Schwefel14 | 2 | 2 | 2 | 2 |
Vulkanisierungsbeschleuniger
115 | 2 | 2 | 2 | 2 |
Vulkanisierungsbeschleuniger
216 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Testergebnisse
für physikalische Eigenschaften | | | | |
Härte
(20°C) | 68 | 68 | 67 | 67 |
Leistung
bei niedriger Temperatur | 105 | 130 | 110 | 103 |
300-%-Modul | 101 | 108 | 10 | 97 |
Tan δ (60°C) | 102 | 120 | 115 | 102 |
Tan δ (60°C) | 103 | 110 | 102 | 99 |
Tg | –56 | –38 | –50 | –55 |
Reifenleistung | | | | |
Trockengriffleistung | 102 | 110 | 103 | 97 |
Nassgriffleistung | 103 | 113 | 103 | 98 |
Leistung
auf Eis und Schnee | 96 | 80 | 90 | 100 |
Abriebbeständigkeit | 95 | 82 | 91 | 98 |
-
Anmerkungen zu Tabelle 1:
-
- 1: RSS Nr. 3
- 2: Nipol NS460 (37,5 ThK Ölstreckung) (hergestellt
von Zeon Corporation)
- 3: Nipol NS530 (endständig mit einer Hydroxygruppe
modifizierter SBR; 20,2 ThK Ölstreckung; Styrolgehalt: 29
Gew.-%; Isoprengehalt: 0,1 bis 1,0 Gew.-%; Vinylgehalt in Butadieneinheit:
60 Mol-%) (hergestellt von Zeon Corporation)
- 4: Nipol NS616 (endständig mit einer Hydroxygruppe
modifizierter SBR; nicht ölgestreckt; Styrolgehalt: 20 Gew.-%;
Isoprengehalt: nein; Vinylgehalt in Butadieneinheit: 61 Mol-%) (hergestellt
von Zeon Corporation)
- 5: BR X5000 (Gummiteil: 71,5 Gew.-%; Gehalt an cis-1,4-Bindungen:
96 Mol-%) (hergestellt von Zeon Corporation)
- 6: Ruß N234 (hergestellt von Cabot Corporation)
- 7: Zeosil 165GR (hergestellt von Rhodia)
- 8: Si69 (Bis(3-[triethoxysilyl]propyl)tetrasulfid) (hergestellt
von Ebonic Degussa)
- 9: Zinkoxid Nr. 3 (hergestellt von Seido Chemical Industry Co.,
Ltd.)
- 10: Stearinsäurekügelchen (hergestellt von
NOF Corporation)
- 11: 6PPD (hergestellt von Flexsys)
- 12: Actiplast ST (hergestellt von Rhein Chemie Rheinau GmbH)
- 13: Extrakt Nr. 4S (hergestellt von Showa Shell Sekiyu K. K.)
- 14: Ölbehandeltes Schwefelpulver „Golden Flower” (hergestellt
von Tsurumi Chemical)
- 15: Noccelar CZ-G (hergestellt von Ouchi Shinko Chemical Industrial
Co., Ltd.)
- 16: Soxinol DG (hergestellt von Sumitomo Chemical Co., Ltd.)
-
Bei
Betrachtung der Ergebnisse von Tabelle 1 zeigt ein Vergleich z.
B. der Vergleichsbeispiele 1 und 2 mit den Beispielen 1 und 2, dass
die Beispiele 1 und 2 eine bessere Trockengriffleistung, Nassgriffleistung und
Abriebbeständigkeit, einen geringen Rollwiderstand und
eine bessere Leistung auf vereisten und verschneiten Straßen
aufweisen als die Vergleichsbeispiele 1 und 2. Selbst bei einer
Erhöhung der Menge an compoundierter Silica nehmen zudem
die Trockengriffleistung und die Abriebbeständigkeit nicht
ab, und es sind ein geringerer Rollwiderstand und eine bessere Leistung
auf vereisten und verschneiten Straßen zu erkennen. Außerdem
zeigt ein Vergleich der Vergleichsbeispiele 1, 3 und 4 mit den Beispielen
1 und 3, dass die Beispiele 1 und 3 eine bessere Ausgewogenheit
zwischen Trockengriffleistung, Nassgriffleistung, Abriebbeständigkeit,
geringem Rollwiderstand und Leistung auf vereisten und verschneiten
Straßen aufweisen als die Vergleichsbeispiele 1, 3 und
4.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 3488926 [0003, 0007]
- - JP 2000-273240 [0003]
- - JP 2004-175993 [0003]
- - JP 2005-248021 [0003]
- - JP 2001-106830 [0003]
- - JP 11-181157 [0003]
- - JP 2006-143811 [0003]
- - JP 4215810 [0003]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - (JIS) K6253 [0020]
- - (JIS) K6253 [0020]
- - (JIS) K6251 [0020]
- - (JIS) K6301 [0020]
- - (JIS) K6301 [0020]