DE102014100210A1

DE102014100210A1 - Kautschukzusammensetzung für faserkordgummierung und luftreifen

Info

Publication number: DE102014100210A1
Application number: DE201410100210
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Miyazaki
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2013-01-21
Filing date: 2014-01-10
Publication date: 2014-07-24
Also published as: US9334393B2; JP5788916B2; US20140206809A1; CN103937043A; CN103937043B; JP2014139282A

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine Kautschukzusammensetzung für eine Faserkordgummierung zur Verfügung, welche die Stabilität im Fahrverhalten, die Kraftstoffökonomie, die Bruchdehnung, die Anhaftung an Faserkorde, die Verarbeitbarkeit und die Reifenhaltbarkeit in einer ausgeglichenen Weise verbessern kann, und stellt auch einen Luftreifen zur Verfügung, der aus der Kautschukzusammensetzung gebildet ist. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kautschukzusammensetzung für eine Faserkordgummierung, welche, jeweils bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente der Kautschukzusammensetzung, eine, als Nettoschwefel in dem unlöslichen Schwefel berechnete, Menge an unlöslichem Schwefel mit einem Eisengehalt von nicht mehr als 30 ppm von 1,0 bis 3,5 Massenteilen, einen Gesamtnettoschwefelgehalt von 2,0 bis 3,5 Massenteilen und einen Zinkoxidgehalt von 1,5 bis 6,0 Massenteilen aufweist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kautschukzusammensetzung für eine Faserkordgummierung und auf einen aus dieser Kautschukzusammensetzung gebildeten Luftreifen.
TECHNISCHER HINTREGRUND
Kautschukzusammensetzungen für Faserkordgummierungen werden benötigt, um Eigenschaften, wie die Stabilität im Fahrverhalten, die Kraftstoffökonomie, die Bruchdehnung, die Anhaftung an Faserkorden und die Verarbeitbarkeit, in einer ausgeglichenen Weise zu verbessern.
Als ein Verfahren zur Verbesserung dieser Eigenschaften offenbart zum Beispiel die Patentliteratur 1 die Verwendung eines vernetzbaren Harzes, wie eines modifizierten Resorcinharzes. Jedoch gibt es im Hinblick auf die Kosten und Umweltbedenken eine zunehmende Nachfrage nach der Entwicklung einer Technik, welche die Verwendung von vernetzbaren Harzen reduzieren kann. Bisher reduziert eine verringerte Verwendung von vernetzbaren Harzen unglücklicherweise die Anhaftung an Faserkorde und verringert daher die Reifenhaltbarkeit.
Derweil beinhalten gewöhnliche Kautschukzusammensetzungen für Faserkordgummierungen unlöslichen Schwefel, wobei 80 Massen-% oder mehr des unlöslichen Schwefels auch nach dem Kautschukknetprozess nicht zu löslichem Schwefel umgesetzt werden. Solcher unlöslicher Schwefel liegt in der Form von Partikeln, welche in der Kautschukzusammensetzung suspendiert sind, vor oder in einer Form von an Substanzen, wie Zinkoxidpartikeln, Ruß und Silica, adsorbiert. Andererseits würde die Umsetzung einer großen Menge an unlöslichem Schwefel zu löslichem Schwefel vor der Vulkanisation unglücklicherweise Schwefel-Ausblühungen an der Oberfläche von Faserkordgummierungskautschuk verursachen, wodurch die Aufbauklebrigkeit abnimmt, wodurch sich die Verarbeitbarkeit (Extrusionsverarbeitbarkeit) und die Anhaftung an Faserkorde (in neuem Zustand und nach Abbau infolge von Nasshitze) verschlechtert, und auch ein Ausbeulen und eine Trennung in dem Reifen verursachen, wodurch sich die Reifenhaltbarkeit verringert. Daher ist es wichtig, Schwefel-Ausblühungen zu verhindern, um die oben genannten Eigenschaften in ausgeglichener Weise zu verbessern. Dabei bezieht sich Ausblühung auf ein Phänomen, bei welchem Schwefel an die Oberfläche einer Kautschukzusammensetzung migriert und sich dort wie blühende Blumen abscheidet.
Gewöhnlich ist eine Technik angewendet worden, welche große Mengen an Zinkoxid verwendet, um solche Ausblühungen von Schwefel zu verhindern. Jedoch sind gegen das in Kautschukzusammensetzungen für Reifen enthaltene Zinkoxid in letzter Zeit Bedenken im Hinblick auf die Umweltverschmutzung (insbesondere Hemmung des Pflanzenwachstums) aufgekommen und daher ist die Verwendung einer geringeren Menge an Zinkoxid wünschenswert.
Wie oben beschrieben, besteht eine Nachfrage nach einer Technik, welche die Stabilität im Fahrverhalten, die Kraftstoffökonomie, die Bruchdehnung, die Anhaftung an Faserkorde, die Verarbeitbarkeit und die Reifenhaltbarkeit in einer ausgeglichenen Weise mit einer geringeren Menge an vernetzbarem Harz und Zinkoxid verbessern kann.
ZITATLISTE
PATENTLITERATUR

Patentliteratur 1: JP-A 2006-328194

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHE AUFGABE
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die oben genannten Probleme zu lösen und eine Kautschukzusammensetzung für eine Faserkordgummierung zur Verfügung zu stellen, welche die Stabilität im Fahrverhalten, die Kraftstoffökonomie, die Bruchdehnung, die Anhaftung an Faserkorden, die Verarbeitbarkeit und die Reifenhaltbarkeit in einer ausgeglichenen Weise verbessern kann, sowie einen aus der Kautschukzusammensetzung gebildeten Luftreifen zur Verfügung zu stellen.
LÖSUNG DER AUFGABE
Der vorliegende Erfinder hat eifrig Techniken untersucht, um eine Hochleistungskautschukzusammensetzung für eine Faserkordgummierung mit geringeren Mengen an vernetzbaren Harzen und Zinkoxid zu erhalten. Als ein Ergebnis fand der vorliegende Erfinder heraus, dass der Eisengehalt im unlöslichen Schwefel mit den obigen Eigenschaften zusammenhängt. Der vorliegende Erfinder hat auch herausgefunden, dass die oben genannten Eigenschaften durch die Verwendung einer spezifischen Menge an unlöslichem Schwefel mit einem niedrigen Eisengehalt und gleichzeitige Begrenzung des Gesamtnettoschwefelgehalts und des Gehalts an Zinkoxid auf spezifische Mengen besser geeignet verbessert werden können. Dadurch wurde die vorliegende Erfindung vervollständigt.
Im Speziellen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Kautschukzusammensetzung für eine Faserkordgummierung, welche, jeweils bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente der Kautschukzusammensetzung, eine, als Nettoschwefel in dem unlöslichen Schwefel berechnete, Menge an unlöslichem Schwefel mit einem Eisengehalt von nicht mehr als 30 ppm von 1,0 bis 3,5 Massenteilen, einen Gesamtnettoschwefelgehalt von 2,0 bis 3,5 Massenteilen und einen Zinkoxidgehalt von 1,5 bis 6,0 Massenteilen aufweist.
Die Kautschukzusammensetzung für eine Faserkordgummierung weist bevorzugt einen Gesamtgehalt an Resorcinharzen, Phenolharzen und Alkylphenolharzen zusammengenommen von nicht mehr als 1,99 Massenteilen und besonders bevorzugt von nicht mehr als 1,0 Massenteilen, bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente, auf. Ganz besonders bevorzugt ist die Kautschukzusammensetzung im Wesentlichen frei von Resorcinharzen, Phenolharzen und Alkylphenolharzen.
Die Kautschukzusammensetzung für eine Faserkordgummierung weist bevorzugt einen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente bezogenen Weichmachergehalt von nicht mehr als 1,99 Massenteilen auf.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf einen Luftreifen, der eine aus der Kautschukzusammensetzung gebildete gummierte Faserkordkomponente beinhaltet.
Die gummierte Faserkordkomponente ist bevorzugt wenigstens eine von einer Karkasse, einem Endlosgürtel und einem aus Kanvasgewebe gebildetem Wulstband.
VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält die Kautschukzusammensetzung für eine Faserkordgummierung, jeweils bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente der Kautschukzusammensetzung, eine, als Nettoschwefel in dem unlöslichen Schwefel berechnete, Menge an unlöslichem Schwefel mit einem Eisengehalt von nicht mehr als 30 ppm von 1,0 bis 3,5 Massenteilen, einen Gesamtnettoschwefelgehalt von 2,0 bis 3,5 Massenteilen und einem Zinkoxidgehalt von 1,5 bis 6,0 Massenteilen. Dadurch kann die vorliegende Erfindung die Stabilität im Fahrverhalten, die Kraftstoffökonomie, die Bruchdehnung, die Anhaftung an Faserkorde, die Verarbeitbarkeit und die Reifenhaltbarkeit in einer ausgeglichenen Weise verbessern und kann einen Luftreifen zur Verfügung stellen, in welchem die Stabilität im Fahrverhalten, die Kraftstoffökonomie, die Bruchdehnung, die Anhaftung an Faserkorde und die Reifenhaltbarkeit in einer ausgeglichenen Weise verbessert sind.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Kautschukzusammensetzung für eine Faserkordgummierung der vorliegenden Erfindung weist, jeweils bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente der Kautschukzusammensetzung, einen, als Nettoschwefel in dem unlöslichen Schwefel berechneten, Gehalt an unlöslichem Schwefel mit einem Eisengehalt von nicht mehr als 30 ppm von 1,0 bis 3,5 Massenteilen, einen Gesamtnettoschwefelgehalt von 2,0 bis 3,5 Massenteilen und einen Zinkoxidgehalt von 1,5 bis 6,0 Massenteilen auf.
Die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine spezifische Menge unlöslichen Schwefel mit einem niedrigen Eisengehalt. Dies ermöglicht es, die Kraftstoffökonomie, die Bruchdehnung (in neuem Zustand und nach Trockenhitzeabbau (oxidativ)), die Anhaftung an Faserkorde (in einem neuen Zustand und nach Feuchthitzeabbau), die Verarbeitbarkeit (Extrusionsverarbeitbarkeit) und die Reifenhaltbarkeit in einer ausgeglichenen Weise, unter Beibehaltung einer guten Stabilität im Fahrverhalten (E*), zu verbessern. Die Kautschukzusammensetzung kann zusätzlich zu dem unlöslichen Schwefel mit einem niedrigen Eisengehalt löslichen Schwefel (zum Beispiel gemahlenes Schwefelpulver, ölbehandelten Schwefel, mit Zinkoxid behandelten Schwefel und andere übliche mit Antistreueigenschaften ausgestattete Schwefelprodukte) und unlöslichen Schwefel mit einem Eisengehalt außerhalb des obigen Bereichs enthalten. Weiterhin muss der Gesamtgehalt dieser Schwefel, einschließlich des unlöslichen Schwefels mit einem niedrigen Eisengehalt, d. h. der Gesamtnettoschwefelgehalt, auf eine spezifische Menge begrenzt sein. Die Kautschukzusammensetzung beinhaltet auch eine spezifische Menge an Zinkoxid. Somit kann die Kautschukzusammensetzung einen Luftreifen zur Verfügung stellen, in welchem die Stabilität im Fahrverhalten, die Kraftstoffökonomie, die Bruchdehnung, die Anhaftung an Faserkorde und die Reifenhaltbarkeit in einer ausgeglichenen Weise verbessert sind.
Die Anhaftung von einem Faserkordgummierungskautschuk an Faserkorde ist, im Vergleich zu der Anhaftung eines Stahlkordgummierungskautschuks an Stahlkorde, relativ leicht zu erzielen. Unter den Faserkorden beinhalten jeweils Nylon und Aramid eine N-C=O Gruppe und sind im weitesten Sinne als Polyamide definiert und zeigen eine hohe Anhaftungsreaktvität zu Kautschuk. Derweil wird Polyester (PE) durch Eintauchen in eine wässrige Eintauchlösung, welche ein Mittel (z. B. Isocyanate) zur Begünstigung der Anhaftung beinhaltet, behandelt, um die Reaktionsaktivität der Faseroberfläche zu erhöhen. Jedoch hat solch ein oberflächenbehandeltes PE im Vergleich zu Polyamiden immer noch eine schlechte Reaktivität mit Kautschuk. Dadurch kommt es, aufgrund einer Abnahme der Anhaftung, leicht zu einer Trennung im Reifen, hervorgerufen durch Faktoren wie Wärmeaufbau, Formänderung und oxidativem Abbau während des Fahrens sowie Migration von Schwefel zwischen den Faserkordgummierungskautschuk und benachbarte Komponenten (insbesondere Abriebstreifenkautschuk, Breakerpolsterkautschuk und Seitenwandkautschuk).
Aus diesem Grund enthalten konventionelle Kautschukzusammensetzungen für Faserkordgummierungen vernetzbare Harze, um eine gute Anhaftung an Faserkorde sicherzustellen. Im Gegensatz dazu stellt die vorliegende Erfindung, aufgrund der oben beschriebenen Struktur, eine gute Anhaftung an Faserkorde mit einem geringeren Gehalt an vernetzbaren Harzen sicher und stellt einen Luftreifen zu Verfügung, in welchem die Stabilität im Fahrverhalten, die Kraftstoffökonomie, die Bruchdehnung, die Anhaftung an Faserkorde, die Verarbeitbarkeit und die Reifenhaltbarkeit in einer ausgeglichenen Weise verbessert sind.
Beispiele für Kautschuke, welche als Kautschukkomponente in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, schließen Dienkautschuke, wie isoprenbasierte Kautschuke, Butadienkautschuk (BR), Styrol-Butadienkautschuk (SBR) und Styrol-Isopren-Butadienkautschuk (SIBR), ein. Diese Kautschuke können alleine oder in Mischung aus zwei oder mehreren verwendet werden. Unter diesen sind in Anbetracht der Verbesserung der Stabilität im Fahrverhalten, der Kraftstoffökonomie, der Bruchdehnung, der Anhaftung an Faserkorde, der Verarbeitbarkeit und des Reversionswiderstandes in einer ausgeglichenen Weise isoprenbasierte Kautschuke und SBR bevorzugt. Eine gemeinsame Verwendung von einem isoprenbasierten Kautschuk und SBR ist besonders bevorzugt.
Beispiele für isoprenbasierten Kautschuk schließen Isoprenkautschuk (IR), Naturkautschuk (NR) und epoxidierten Naturkautschuk (ENR) ein. Unter diesen ist in Anbetracht der Erzielung exzellenter Eigenschaften, wie Reifenhaltbarkeit und Anhaftung an Faserkorde, NR bevorzugt. Es kann gewöhnlich in der Reifenindustre verwendeter NR, wie SIR20, RSS#3 und TSR20, verwendet werden. Es kann jeder gewöhnlich in der Reifenindustrie verwendete IR verwendet werden.
Der Gehalt an isoprenbasiertem Kautschuk, bezogen auf 100 Massen-% der Kautschukkomponente, beträgt bevorzugt nicht weniger als 40 Massen-% und besonders bevorzugt nicht weniger als 60 Massen-%. Falls der Gehalt weniger als 40 Massen-% beträgt, könnten die Bruchdehnung, Kraftstoffökonomie, Anhaftung an Faserkorde, Verarbeitbarkeit und Reifenhaltbarkeit ungenügend sein.
Ferner beträgt der Gehalt an isoprenbasiertem Kautschuk bevorzugt nicht mehr als 90 Massen-% und besonders bevorzugt nicht mehr als 80 Massen-%. Falls der Gehalt mehr als 90 Massen-% beträgt, könnten die Stabilität im Fahrverhalten und der Reversionswiderstand ungenügend sein.
Es kann jeder für gewöhnlich in der Reifenindustrie verwendete SBR, wie emulsionspolymerisierter Styrol-Butadienkautschuk (E-SBR) und lösungspolymerisierter Styrol-Butadienkautschuk (S-SBR), verwendet werden.
Der auf 100 Massen-% der Kautschukkomponente bezogene Gehalt an SBR beträgt bevorzugt nicht weniger als 10 Massen-% und besonders bevorzugt nicht weniger als 20 Massen-%. Falls der Gehalt weniger als 10 Massen-% beträgt, könnten die Stabilität im Fahrverhalten und der Reversionswiderstand ungenügend sein.
Ferner beträgt der Gehalt an SBR bevorzugt nicht mehr als 60 Massen-% und besonders bevorzugt nicht mehr als 40 Massen-%. Falls der Gehalt mehr als 60 Massen-% beträgt, könnten die Bruchdehnung, die Kraftstoffökonomie, die Verarbeitbarkeit und die Reifenhaltbarkeit ungenügend sein.
Die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung beinhaltet unlöslichen Schwefel mit einem Eisengehalt von nicht mehr als 30 ppm. Dies verbessert die Kraftstoffökonomie, die Bruchdehnung (in neuem Zustand und nach Trockenhitze (oxidativem) Abbau), die Anhaftung an Faserkorde (in neuem Zustand und nach Feuchthitzeabbau), die Verarbeitbarkeit (Extrusionsverarbeitbarkeit) und die Reifenhaltbarkeit in einer ausgeglichenen Weise, während eine gute Stabilität im Fahrverhalten (E*) beibehalten wird. Dadurch können die Effekte der vorliegenden Erfindung geeignet erzielt werden.
Der Eisengehalt in dem unlöslichen Schwefel beträgt nicht mehr als 30 ppm, bevorzugt nicht mehr als 25 ppm und besonders bevorzugt nicht mehr als 20 ppm. Falls der Gehalt mehr als 30 ppm beträgt, können die Effekte der vorliegenden Erfindung nicht ausreichend erzielt werden. Die untere Grenze für den Eisengehalt ist nicht besonders beschränkt. Ein geringerer Eisengehalt ist besonders bevorzugt.
Es sei angemerkt, dass sich der Eisengehalt im unlöslichen Schwefel, falls Öl mit dem unlöslichen Schwefel gemischt ist (d. h. in dem Fall von ölbehandeltem unlöslichen Schwefel), auf die Menge von Eisen bezogen auf die Gesamtmasse enthaltend unlöslichen Schwefel und Öl (d. h. bezogen auf die Masse von ölbehandeltem unlöslichen Schwefel) bezieht. Der Eisengehalt im unlöslichen Schwefel kann durch ein induktiv gekoppeltes Plasma-(ICP-)Emissionsspektrometer gemessen werden.
Die Menge an unlöslichem Schwefel, bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente, beträgt nicht weniger als 1,0 Massenteile, bevorzugt nicht weniger als 1,5 Massenteile, besonders bevorzugt nicht weniger als 2,0 Massenteile, ganz besonders bevorzugt nicht weniger als 2,5 Massenteile und höchst bevorzugt nicht weniger als 2,7 Massenteile. Falls die Menge weniger als 1,0 Massenteile beträgt, können die Effekte der vorliegenden Erfindung nicht ausreichend erzielt werden. Ferner beträgt die Menge an unlöslichem Schwefel nicht mehr als 3,5 Massenteile und bevorzugt nicht mehr als 3,3 Massenteile. Falls die Menge mehr als 3,5 Massenteile beträgt, werden die Bruchdehnung (insbesondere die Bruchdehnung nach Trockenhitzeabbau) und die Reifenhaltbarkeit abnehmen.
Die Menge an unlöslichem Schwefel bezieht sich hier auf die Gesamtnettoschwefelgehalt in dem unlöslichen Schwefel. Falls ölbehandelter unlöslicher Schwefel verwendet ist, bezieht sich die Menge an unlöslichem Schwefel auf die Gesamtnettoschwefelgehalt in dem ölbehandelten unlöslichen Schwefel (d. h. auf die Menge an Schwefel in dem ölbehandelten unlöslichen Schwefel ausschließlich der Menge an Öl).
Wie oben beschrieben, darf die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung zusätzlich zu dem unlöslichem Schwefel mit einem niedrigen Eisengehalt löslichen Schwefel (zum Beispiel pulverförmigen Schwefel, ölbehandelten Schwefel, mit Zinkoxid behandelten Schwefel und andere übliche mit Antistreueigenschaften versehene Schwefelprodukte) und unlöslichen Schwefel mit einem Eisengehalt außerhalb der oben genannten Spanne beinhalten. In diesem Fall (und in dem Fall, bei welchem nur unlöslicher Schwefel mit einem niedrigen Eisengehalt verwendet wird) muss der Schwefelgehalt wie unten beschrieben sein.
Der Gesamtgehalt an Schwefel, bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente, beträgt nicht weniger als 2,0 Massenteile, bevorzugt nicht weniger als 2,2 Massenteile, besonders bevorzugt nicht weniger als 2,5 Massenteile, ganz besonders bevorzugt nicht weniger als 2,7 Massenteile und höchst bevorzugt nicht weniger als 2,8 Massenteile. Falls der Gehalt weniger als 2,0 Massenteile beträgt, werden die Stabilität im Fahrverhalten, die Kraftstoffökonomie, die Anhaftung an Faserkorde und die Reifenhaltbarkeit abnehmen. Ferner beträgt der Gesamtgehalt an Schwefel nicht mehr als 3,5 Massenteile und bevorzugt nicht mehr als 3,3 Massenteile. Falls der Gehalt mehr als 3,5 Massenteile beträgt, wird der Schwefel leicht ausblühen und somit die Kraftstoffökonomie, die Bruchdehnung (insbesondere Bruchdehnung nach Trockenhitzeabbau) und die Reifenhaltbarkeit verringern.
Der Gesamtgehalt an Schwefel bezieht sich hier auf den Gesamtnettoschwefelgehalt (gesamten Nettogehalt an Schwefel) in den Schwefeln, und zwar einschließlich des unlöslichen Schwefels mit einem niedrigen Eisengehalt. Der Nettogehalt an Schwefel ist hier wie folgt definiert: Falls ölbehandelter unlöslicher Schwefel verwendet wird, ist er der Nettogehalt an Schwefel in dem ölbehandelten unlöslichen Schwefel (d. h. der Gehalt an Schwefel in dem ölbehandelten unlöslichen Schwefel ausschließlich dem Gehalt an Öl).
Die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung beinhaltet Zinkoxid. Dies verbessert die Anhaftung an Faserkorde, die Stabilität im Fahrverhalten, die Kraftstoffökonomie, die Bruchdehnung und den Reversionswiderstand. Zinkoxid adsorbiert auch temporär (während des Knetens) Schwefel in der gekneteten Kautschukzusammensetzung und dient daher als ein Speicher für Schwefel, was Ausblühungen von Schwefel verringert. Beispiele für Zinkoxid beinhalten die, welche konventionell in der Kautschukindustrie verwendet werden. Spezifische Beispiele hierfür beinhalten zinc oxide #1 und zinc oxide #2, erhältlich von MITSUI MINING & SMELTING CO., LTD.
Der Gehalt an Zinkoxid pro 100 Massenteile der Kautschukkomponente beträgt nicht weniger als 1,5 Massenteile, bevorzugt nicht weniger als 1,6 Massenteile, besonders bevorzugt nicht weniger als 2,0 Massenteile, ganz besonders bevorzugt nicht weniger als 2,2 Massenteile, insbesondere bevorzugt nicht weniger als 2,5 Massenteile und höchst bevorzugt nicht weniger als 2,7 Massenteile. Falls der Gehalt weniger als 1,5 Massenteile beträgt, wird Schwefel leicht ausblühen, was die Stabilität im Fahrverhalten, die Kraftstoffökonomie, die Bruchdehnung, das Anhaften an Faserkorde, den Reversionswiderstand und die Reifenhaltbarkeit verringert. Ferner beträgt der Zinkoxidgehalt nicht mehr als 6,0 Massenteile, bevorzugt nicht mehr als 5,5 Massenteile, besonders bevorzugt nicht mehr als 5,0 Massenteile, ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 4,5 Massenteile, insbesondere bevorzugt nicht mehr als 4,0 Massenteile und höchst bevorzugt nicht mehr als 3,5 Massenteile. Falls der Gehalt mehr als 6,0 Massenteile beträgt, hat dies eine negative Auswirkung auf die Umwelt.
Das Verhältnis von Zinkoxidgehalt zum Gesamtnettoschwefelgehalt beträgt bevorzugt nicht weniger als 0,50, besonders bevorzugt nicht weniger als 0,70, ganz besonders bevorzugt nicht weniger als 0,80 und insbesondere bevorzugt nicht weniger als 0,90. Falls das Verhältnis weniger als 0,50 ist, wird der Schwefel leicht ausblühen, wodurch die Verarbeitbarkeit (Extrusionsverarbeitbarkeit), die Anhaftung an Faserkorde (insbesondere nach Feuchthitzeabbau), die Bruchdehnung (insbesondere nach Trockenhitzeabbau) und die Reifenhaltbarkeit verringert wird.
Das Verhältnis ist bevorzugt nicht größer als 4,00, besonders bevorzugt nicht größer als 3,00, ganz besonders bevorzugt nicht größer als 2,00, insbesondere bevorzugt nicht größer als 1,70 und höchst bevorzugt nicht größer als 1,50. Falls das Verhältnis größer als 4,00 ist, könnten, obwohl dann exzellente Eigenschaften bezüglich der besser geeigneten Unterdrückung von Ausblühungen von Schwefel vorliegen, Agglomerate von undispergiertem Zinkoxid, falls vorliegend, als Bruchbildungspunkte unter Spannung wirken und somit die Bruchdehnung verringern. In diesem Fall ist es auch unmöglich eine Reduktion des Zinkoxidgehalts zu erzielen, außerdem werden aufgrund der großen Menge an Zinkoxid, welches einen hohen Einheitspreis und eine hohe Dichte aufweist, die Kosten und das Gewicht des resultierenden Reifens zunehmen (Verschlechterung der Kraftstoffökonomie des Reifens).
Das Einhalten des obigen Verhältnisses kann verhindern, dass Zinkoxid als Bruchbildungspunkt dient, wodurch eine gute Bruchdehnung und Reifenhaltbarkeit zur Verfügung gestellt wird.
In der vorliegenden Erfindung wird eine spezifische Menge an unlöslichem Schwefel mit einem niedrigen Eisengehalt verwendet und zur gleichen Zeit ist der Gesamtnettoschwefelgehalt und der Zinkoxidgehalt auf spezifische Mengen beschränkt. Als ein Ergebnis ist eine gute Anhaftung an Faserkorde sichergestellt, auch wenn vernetzbare Harze in einer verringerten Menge verwendet werden oder überhaupt nicht verwendet werden, und dadurch wird ein Luftreifen zur Verfügung gestellt, in welchem die Stabilität im Fahrverhalten, die Kraftstoffökonomie, die Bruchdehnung, die Anhaftung an Faserkorde und die Reifenhaltbarkeit in einer ausgeglichenen Weise verbessert sind. Da die Menge an vernetzbaren Harzen reduziert werden kann ist es auch möglich, zu der Kosteneffizienz und Umweltschutz beizutragen.
Es kann jedes vernetzbare Harz verwendet werden. Beispiele hierfür umfassen jene, welche in der Reifenindustrie gewöhnlich verwendet werden, wie Resorcinharze, Phenolharze und Alkylphenolharze. Die vernetzbaren Harze können aus einer Vielzahl von verschiedenen Monomeren gebildet werden oder können modifizierte Enden haben.
Beispiele für Resorcinharze beinhalten Resorcin-Formaldehyd-Kondensate. Spezifische Beispiele beinhalten Resorcin, erhältlich von Sumitomo Chemical Co., Ltd. Die Resorcinharze können modifizierte Resorcinharze umfassen. Beispiele für modifizierte Resorcinharze beinhalten Resorcinharze, in welchen ein Teil der Wiederholungseinheiten alkyliert ist. Spezifische Beispiele hierfür umfassen Penacolite-Harze B-18-S und B-20, welches von INDSPEC Chemical Corporation erhätlich ist, Sumikanol 620, welches von Taoka Chemical Co., Ltd. erhätlich ist, R-6, welches von Uniroyal, Inc. erhätlich ist, SRF 1501, welches von Schenectady Chemicals erhätlich ist, und Arofene 7209, welches von Ashland Chemical Co erhätlich ist.
Beispiele für Phenolharze beinhalten jene, welche durch Reaktion von Phenol mit Aldehyden, wie Formaldehyd, Acetaldehyd und Furfural, in Gegenwart eines Säure- oder Basenkatalysators erhalten werden können. Beispiele beinhalten auch modifizierte Phenolharze, welche durch das Modifizieren von Phenolharzen mit Verbindungen, wie verschiedenen tierischen oder pflanzlichen Ölen (Cashewöl, Tallöl, Leinsamenöl etc.), ungesättigten Fettsäuren, Kolophonium, Alkylbenzolharzen, Anilin und Melamin, erhalten werden.
Beispiele für Alkylphenolharze beinhalten jene, welche durch Reaktion von Alkylphenolen mit Aldehyden in Gegenwart eines Säure- oder Basenkatalysators erhalten werden können. Beispiele beinhalten auch modifizierte Alkylphenolharze, welche durch Modifikation von Alkylphenolharz mit Verbindungen, wie Cashewöl, erhalten werden. Spezifische Beispiele für Alkylphenolharze beinhalten Cresolharz und Ocytlphenolharz.
Der Gehalt an vernetzbarem Harz (bevorzugt die Gesamtmenge an Resorcinharzen, Phenolharzen und Alkylphenolharzen zusammengenommen) beträgt, bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente, bevorzugt nicht mehr als 1,99 Massenteile, besonders bevorzugt nicht mehr als 1,0 Massenteile, ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 0,5 Massenteile, insbesondere bevorzugt nicht mehr als 0,1 Massenteile und höchst bevorzugt 0 Massenteile (im Wesentlichen kein Gehalt).
Wie oben beschrieben, kann der Gehalt an vernetzbarem Harz in der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung verringert werden. Daher kann auch die Menge an partiellen Kondensaten von Hexamethoxmethylmelamin (HMMM) und partiellen Kondensaten von Hexamethylolmelaminpentamethylether (HMMPME), welche Methyldonoren sind, reduziert werden.
Die Gesamtmenge von partiellen Kondensaten von HMMM und partiellen Kondensaten von HMMPME beträgt zusammengenommen, bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente, bevorzugt nicht mehr als 2,0 Massenteile, besonders bevorzugt nicht mehr als 1,0 Massenteile, ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 0,5 Massenteile, insbesondere bevorzugt nicht mehr als 0,1 Massenteile und höchst bevorzugt nicht 0 Massenteile (im Wesentlichen kein Gehalt).
Bevorzugt enthält die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung Ruß. Dieser bietet eine gute Verstärkung und kann synergistisch die Ausgeglichenheit der oben genannten Eigenschaften verbessern. Dadurch können die Effekte der vorliegenden Erfindung vorteilhaft erzielt werden.
Es kann jeder Ruß verwendet werden. Die Effekte der vorliegenden Erfindung (insbesondere die Effekte der Verbesserung der Stabilität im Fahrverhalten, der Kraftstoffökonomie und der Bruchdehnung) werden mit dem Einsatz von Ruß, welcher leicht Schwefel adsorbieren kann und dadurch in geeigneter Weise das Ausblühen von Schwefel verhindert, besser geeignet erzielt.
Der Ruß hat bevorzugt eine durch Stickstoffadsorption gemessene spezifische Oberfläche (N₂SA) von nicht weniger als 27 m²/g und besonders bevorzugt von nicht weniger als 70 m²/g. Falls die N₂SA weniger als 27 m²/g beträgt, können Bruchdehnung und Stabilität im Fahrverhalten unzureichend sein. Die N₂SA beträgt bevorzugt nicht mehr als 120 m²/g und besonders bevorzugt nicht mehr als 100 m²/g. Falls die N₂SA mehr als 120 m²/g beträgt, kann die Kraftstoffökonomie unzureichend sein.
Die N₂SA von Ruß wird hierin Übereinstimmung mit der JIS K 6217-2:2001 bestimmt.
Der Rußgehalt beträgt pro 100 Massenteile der Kautschukkomponente bevorzugt nicht weniger als 20 Massenteile, besonders bevorzugt nicht weniger als 30 Massenteile und ganz besonders bevorzugt nicht weniger als 40 Massenteile. Ferner beträgt der Rußgehalt bevorzugt nicht mehr als 70 Massenteile und besonders bevorzugt nicht mehr als 60 Massenteile. Wenn der Rußgehalt in dem spezifizierten Bereich liegt, können die obigen Eigenschaften vorteilhaft erzielt werden.
Die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält bevorzugt Silica. Dieses liefert eine gute Verstärkung und, da das Silica Schwefel adsorbiert, verhindert es auch entsprechend Ausblühungen von Schwefel. Als Ergebnis kann die Ausgeglichenheit der oben genannten Eigenschaften (insbesondere die Stabilität im Fahrverhalten, die Kraftstoffökonomie, die Bruchdehnung, die Anhaftung an Faserkorde und die Verarbeitbarkeit) synergistisch verbessert werden. Daher lassen sich die Effekte der vorliegenden Erfindung besser geeignet erzielen.
Es kann jedes Silica kann verwendet werden. Beispiele hierfür schließen trockenes Silica (Silicaanhydrid) und feuchtes Silica (hydriertes Silica) ein. Feuchtes Silica ist bevorzugt, da es viele Silanolgruppen aufweist.
Das Silica weist bevorzugt eine durch Stickstoffadsorption gemessene spezifische Oberfläche (N₂SA) von nicht weniger als 100 m²/g und besonders bevorzugt von nicht weniger als 110 m²/g auf. Falls die N₂SA weniger als 100 m²/g beträgt, besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Bruchdehnung abnimmt. Die N₂SA beträgt bevorzugt nicht mehr als 250 m²/g und besonders bevorzugt nicht mehr als 230 m²/g. Falls die N₂SA mehr als 250 m²/g beträgt, besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Kraftstoffökonomie und die Verarbeitbarkeit abzunehmen.
Die N₂SA von Silica ist ein Wert, welcher durch die BET-Methode in Übereinstimmung mit der ASTM D3037-93 bestimmt ist.
Der Silicagehalt, bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente, beträgt bevorzugt nicht weniger als 3 Massenteile. Falls der Gehalt weniger als 3 Massenteile beträgt, kann die Anhaftung an die Faserkorde (insbesondere nach Feuchthitzeabbau) reduziert sein. Ferner beträgt der Silicagehalt bevorzugt nicht mehr als 15 Massenteile und besonders bevorzugt nicht mehr als 10 Massenteile. Falls der Gehalt mehr als 15 Massenteile beträgt, kann die Stabilität im Fahrverhalten abnehmen und die Verarbeitbarkeit kann ebenfalls, aufgrund von Faktoren, wie einem Schrumpfen des kalandrierten Gewebes, abnehmen.
Der Rußanteil, basierend auf einem Gesamten von 100 Massen-% von Silica und Ruß, beträgt bevorzugt nicht weniger als 50 Massen-%, besonders bevorzugt nicht weniger als 60 Massen-% und ganz besonders bevorzugt nicht weniger als 80 Massen-%. Die obere Grenze für den Rußanteil ist nicht insbesondere limitiert. Der Rußanteil kann 100 Massen-% betragen und beträgt bevorzugt nicht mehr als 95 Massen-%. Es kann eine Kautschukzusammensetzung, welche die oben genannten Eigenschaften in einer besser ausgeglichenen Weise aufweist, erhalten werden, wenn der Rußanteil in einem Bereich, wie spezifiziert, liegt.
In der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung beträgt der Weichmachergehalt, bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente, bevorzugt nicht mehr als 15 Massenteile, besonders bevorzugt nicht mehr als 12 Massenteile, ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 10 Massenteile und insbesondere bevorzugt nicht mehr als 8 Massenteile. Falls der Gehalt mehr als 15 Massenteile beträgt, ist es wahrscheinlich, dass Faserkorde mit Öl überzogen werden, welches dazu tendiert die Anhaftung zwischen Faserkorden und Kautschuk zu verschlechtern. Die Stabilität im Fahrverhalten kann auch abnehmen. Außerdem kann der Überschuss an Weichmacher Ausblühungen von Schwefel hervorrufen. Die untere Grenze für den Weichmachergehalt ist nicht besonders limitiert. In dem Fall, in welchem die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung auf einen Endlosgürtel angewendet wird, beträgt der Weichmachergehalt bevorzugt nicht mehr als 1,99 Massenteile und besonders bevorzugt nicht mehr als 1,90 Massenteile, da die Effekte der vorliegenden Erfindung (insbesondere die Effekte der Verbesserung der Bruchdehnung, der Verhinderung von Schwefelausblühungen und der Reifenhaltbarkeit) dann besser geeignet erzielt werden können.
In der vorliegenden Erfindung bezieht sich der Weichmacher hier auf Prozessöle, C5-Petroleumharze und C9-Petroleumharze. Es sei angemerkt, dass in der vorliegenden Erfindung die oben beschriebenen vernetzbaren Harze (Resorcinharze, Phenolharze und Alkylphenolharze) und die später beschriebenen Kumaron-Inden-Harze nicht im Weichmacher enthalten sind.
Das Prozessöl bezieht sich auf Mineralöle, welche getrennt von der Kautschukkomponente und ähnlichem zugesetzt werden, um die Kautschukverarbeitbarkeit (wie Weichmachereffekt, Komponentendispergierungseffekt und Schmiereffekt) zu verbessern. Das Prozessöl beinhaltet nicht Öle, die in anderen Komponenten, wie in HMMPME, unlöslichem Schwefel und ölerweitertem Kautschuk, vorgemischt sind. Beispiele für Prozessöle beinhalten Paraffinöle, Naphthenöle und aromatische Öle.
Beispiele für C5-Petroleumharze beinhalten aliphatische Petroleumharze, und zwar hauptsächlich hergestellt aus Olefinen und Diolefinen in der durch Naphtha-Cracking erhaltenen C5-Fraktion. Beispiele für C9-Petroleumharze beinhalten aromatische Petroleumharze, und zwar hauptsächlich hergestellt aus Phenyltoluol, Inden und Methylinden in der durch Naphtha-Cracking erhaltenen C9-Fraktion.
Die C5- und C9-Petroleumharze weisen jeweils bevorzugt einen Erweichungspunkt von nicht weniger als 50°C, besonders bevorzugt von nicht weniger als 80°C auf. Der Erweichungspunkt liegt bevorzugt nicht über 150°C und besonders bevorzugt nicht über 130°C. Die oben genannten Eigenschaften können vorteilhaft erzielt werden, wenn der Erweichungspunkt in einem Bereich, wie spezifiziert, liegt.
Die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält bevorzugt Kumaron-Inden-Harz. Dieses stellt eine gute Anhaftung an Faserkorde, eine gute Bruchdehnung und eine gute Reifenhaltbarkeit bereit und kann dadurch synergistisch die Ausgeglichenheit der oben genannten Eigenschaften verbessern. Insbesondere Kumaron-Inden-Harze mit einem Erweichungspunkt im unten beschriebenen Bereich (flüssige Kumaron-Inden-Harze) bieten auch eine gute Kraftstoffökonomie. Dies ist vermutlich deshalb so, da eine moderate Polarität und Mobilität der Kumaron-Inden-Harze die Dispersion von Schwefel und Vulkanisationsbeschleunigern fördert, was wiederum die gleichmäßige Vernetzung von Schwefel fördert. Zusätzlich verursacht das Kumaron-Inden-Harz kein Ausblühen von Schwefel und wirkt auch als Mittel zur Reduktion der Oberflächenspannung, was zu einer besseren Anhaftung zwischen Faserkorden und dem Gummierungskautschuk führt.
Das Kumaron-Inden-Harz weist bevorzugt einen Erreichungspunkt von nicht unter –20°C, besonders bevorzugt von nicht unter 0°C auf. Der Erweichungspunkt liegt bevorzugt nicht über 60°C, besonders bevorzugt nicht über 35°C und ganz besonders bevorzugt nicht über 15°C. Die oben genannten Eigenschaften können vorteilhaft erzielt werden, wenn der Erweichungspunkt in einem Bereich wie spezifiziert liegt.
Der Erweichungspunkt von einem Kumaron-Inden-Harz, welcher, wie in JIS K6220-1:2001 beschrieben, mit einer Ring und Kugel-Erweichungspunktapparatur gemessen wird, ist die Temperatur, bei welcher die Kugel herunterfällt.
Der Gehalt an Kumaron-Inden-Harz beträgt, bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente, bevorzugt nicht weniger als 0,5 Massenteile und besonders bevorzugt nicht weniger als 1,5 Massenteile. Ferner beträgt der Gehalt bevorzugt nicht mehr als 10 Massenteile und besonders bevorzugt nicht mehr als 8 Massenteile. Die Effekte der vorliegenden Erfindung können vorteilhafter erzielt werden, wenn das Kumaron-Inden-Harzgehalt in einem Bereich, wie spezifiziert, liegt.
Die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung beinhaltet bevorzugt ein Antioxidationsmittel. Dieses unterdrückt sauerstoff- oder ozoninduzierten Polymerabbau auf der Oberfläche des kalandrierten Gewebes (Gummierungskautschuk) vor dem Aufbauen und Zusammensetzen. Dieses unterdrückt auch die Umsetzung von unlöslichen Schwefel zu löslichen Schwefel und verhindert somit Ausblühungen von Schwefel.
Obwohl jedes Antioxidationsmittel verwendet werden kann, sind Chinolin-Antioxidationsmittel bevorzugt, da sie eine geringe Menge an Amin, welches Ausblühungen von Schwefel induziert, aufweisen. Auf Grundlage von Untersuchungen hat der vorliegende Erfinder auch herausgefunden, dass insbesondere das in einem Chinolin-Antioxidationsmittel enthaltene primäre Amin (d. h. unreagiertes Monomer) Ausblühungen von Schwefel induziert und dadurch die Anhaftung an Faserkorde, die Verarbeitbarkeit und die Reifenhaltbarkeit verringert. Daher beträgt der primäre Amingehalt, basierend auf 100 Massenteilen des Chinolin-Antioxidationsmittels, bevorzugt nicht mehr als 0,7 Massen-% und besonders bevorzugt nicht mehr als 0,65 Massen-%. Die untere Grenze des Gehalts ist nicht besonders beschränkt und der Gehalt beträgt im Sinne der Produktivität während der Herstellung bevorzugt nicht weniger als 0,2 Massen-%.
Der primäre Amingehalt in dem Antioxidationsmittel kann nach der folgenden Methode gemessen werden.
Es wird eine p-Dimethylaminbenzaldehyd-(DAB-)Lösung (10 g/L) mit einer von Anilinlösungen jeweils unterschiedlicher Konzentration gemischt. Nach 30 Minuten oder mehr wird die Extinktion der gemischten Lösung bei 440 nm gemessen. Zu dieser Zeit wird eine auf der Extinktion der Blindprobe basierende Kalibrierung durchgeführt. Dann werden die gemessenen Extinktionen (kalibrierte Extinktionen) gegen die Anilinkonzentrationen aufgetragen, um eine Standardkurve zu erhalten.
Anschließend wird ein Antioxidationsmittel (0,20 g) mit Chloroform (50 ml) und 7% Salzsäure (50 ml) gemischt. Die resultierende Mischung wird für etwa 10 Minuten geschüttelt und anschließend für etwa 1 Stunde ruhig stehen gelassen. Anschließend wird die obere Schicht (7% Salzsäure) von der gemischten Lösung abgetrennt und die abgetrennte Lösung wird mit der DAB-Lösung gemischt. Nach 30 Minuten oder länger wird die Extinktion der resultierenden Mischung bei 440 nm gemessen. Zu dieser Zeit wird eine auf der Extinktion der Blindprobe basierende Kalibrierung durchgeführt. Dann wird der primäre Amingehalt aus der kalibrierten Extinktion und der Standardkurve berechnet.
Der Gehalt an Antioxidationsmittel (bevorzugt Chinolin-Antioxidationsmittel), bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente, beträgt bevorzugt nicht weniger als 0,5 Massenteile und besonders bevorzugt nicht weniger als 0,7 Massenteile. Ferner beträgt der Gehalt bevorzugt nicht mehr als 3,0 Massenteile und bevorzugt nicht mehr als 2,0 Massenteile. Die Effekte der vorliegenden Erfindung können vorteilhaft erzielt werden, wenn der Antioxidationsmittelgehalt in einem Bereich, wie spezifiziert, liegt.
Die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält bevorzugt einen Vulkanisationsbeschleuniger. Beispiele für Vulkanisationsbeschleuniger schließen Guanidinverbindungen, Aldehyd-Aminverbindungen, Aldehyd-Ammoniumverbindungen, Thiazolverbindungen, Sulfenamidverbindungen, Thioharnstoffverbindungen, Thiuramverbindungen, Dithiocarbamatverbindungen und Xanthanverbindungen ein. Diese Vulkanisationsbeschleuniger können alleine oder in Mischung von zwei oder mehreren eingesetzt werden. Unter diesen sind in Anbetracht des Erzielens einer guten Anhaftung an Faserkorde die Sulfenamidvulkanisationsbeschleuniger bevorzugt (wie N-tert-Butyl-2-benzothiazolsulfenamid (TBBS), N-Cyclohexyl-2-benzothiazolsulfenamid (CBS), N,N-Dicyclhexyl-2-benzothiazolsulfenamid (DCBS) und N,N-Diisopropyl-2-benzothiazolsulfenamid (TBSI)), wobei TBBS und CBS besonders bevorzugt sind.
Der Gehalt an Vulkanisationsbeschleuniger, bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente, beträgt bevorzugt nicht weniger als 0,3 Massenteile, besonders bevorzugt nicht weniger als 0,5 Massenteile und ganz besonders bevorzugt nicht weniger als 0,8 Massenteile. Falls der Gehalt weniger als 0,3 Massenteile beträgt, könnten die Stabilität im Fahrverhalten und die Anhaftung an Faserkorde unzureichend sein. Der Gehalt beträgt bevorzugt nicht mehr als 4 Massenteile, besonders bevorzugt nicht mehr als 3 Massenteile, ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 2 Massenteile und insbesondere bevorzugt nicht mehr als 1,5 Massenteile. Falls der Gehalt mehr als 4 Massenteile beträgt, besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Anhaftung an Faserkorde (insbesondere nach Feuchthitzeabbau) abnimmt.
Die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann durch jede bekannte Methode, wie jene, bei welchen die oben genannten Komponenten durch Kneten unter Verwendung eines Kautschukkneters, wie einer offenen Walzenmühle oder einem Banbury-Mischer hergestellt werden, gefolgt von Vulkanisation.
Die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung wird als eine Kautschukzusammensetzung für eine Faserkordgummierung (Kautschukzusammensetzung für Gummierung) verwendet. Insbesondere kann die Kautschukzusammensetzung als Kautschukzusammensetzung für eine Karkassengummierung, eine Kautschukzusammensetzung für eine Endlosgürtelgummierung und eine Kautschukzusammensetzung für eine Gummierung für aus Kanvasgewebe gebildeten Wulstband geeignet sein.
Beispiele für Faserkorde beinhalten Korde, welche aus Fasern, wie Polyethylen, Nylon, Aramid, Glasfaser, Polyester, Rayon und Polyethylenterephthalat, gebildet sind. Hybridkorde aus einer Vielzahl von verschiedenen Fasern können ebenfalls verwendet werden. Beispiele für Hybridkorde beinhalten Nylon/Aramid-Hybridkorde.
Die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung beschichtet Faserkorde, um eine gummierte Faserkordkomponente zu bilden. Spezifisch die Kautschukzusammensetzung für eine Karkassengummierung, die Kautschukzusammensetzung für eine Endlosgürtelgummierung und die Kautschukzusammensetzung für eine Gummierung für ein aus Kanvasgewebe gebildetem Wulstband beschichten Faserkorde, um eine Karkasse, einen Endlosgürtel bzw. ein Karkassen-Wulstband (Wulstband, hergestellt aus einem gummierten Gewebe) zu bilden.
Die Karkasse ist üblicherweise aus Polyesterkorden gebildet, wohingegen der Endlosgürtel und das aus Kanvasgewebe gebildete Wulstband üblicherweise aus Nylonkorden gebildet sind. Der Endlosgürtel kann auch aus Aramidkorden oder aus Nylonaramidhybridkorden gebildet sein.
Die Karkasse ist eine aus einem Faserkord und einer Schicht aus Faserkordgummierungskautschuk gebildete Komponente. Spezifisch ist sie zum Beispiel eine wie in der 1 der JP-A 2008-75066 (welches durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit eingefügt wird) gezeigte Komponente.
Der Endlosgürtel ist eine aus Faserkorden und einer Faserkordgummierungskautschukschicht gebildete Komponente. Er ist auf der Außenseite eines Breakers in radialer Richtung des Reifens angeordnet, um ein Ablösen des Breakers von der Karkasse durch Zentrifugalkräfte des Reifens während dem Fahren eines Fahrzeugs zu verhindern. Spezifisch ist es eine Komponente, wie zum Beispiel in der 3 der JP-A 2009-007437 (welches durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit eingefügt wird) gezeigt.
Das aus Kanvasgewebe gebildete Wulstband ist eine aus Faserkorden und einer Schicht aus Faserkordgummierungskautschuk gebildete Komponente. Sie ist um eine Wulst angeordnet und kommt, wenn der Reifen auf eine Felge gezogen ist, mit der Felge in Kontakt. Spezifisch ist es zum Beispiel eine in den 1 bis 6 der JP-A 2010-52486 , 1 und 2 der JP-A 2009-127144 , 1 und 5 der JP-A 2009-160952 und 1 und 2 der JP-A 2007-238078 (welche durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit eingefügt werden) gezeigte Komponente.
Der Luftreifen der vorliegenden Erfindung kann aus der oben beschriebenen Kautschukzusammensetzung mittels jeder gewöhnlichen Methode hergestellt werden.
Spezifisch wird eine unvulkanisierte Kautschukzusammensetzung, welche die oben beschriebenen Komponenten beinhaltet, zu einer Platte geformt und die Platten werden an die obere Oberfläche bzw. an die untere Oberfläche von Faserkorden pressgebunden und dann gewalztt, um ein Gewebe mit Korden herzustellen (gummierte Faserkordkomponente (Gesamtdicke: etwa 1,00–2,00 mm, die Kordsorte, die Endenanzahl und der Kautschukgehalt variieren in Abhängigkeit der Anwendungen)). Das resultierende Gewebe wird mit anderen Reifenkomponenten auf gewöhnliche Weise in einer Reifenherstellungsmaschine angeordnet, um einen unvulkanisierten Reifen zu bilden. Dieser unvulkanisierte Reifen wird dann heißgepresst, um einen vulkanisierten Reifen zu erhalten. Die beschichtete Faserkordkomponente ist bevorzugt eine Karkasse, ein Endlosgürtel und/oder ein aus Kanvasgewebe gebildetes Wulstband.
Der Luftreifen der vorliegenden Erfindung kann geeigneter Weise als ein Reifen für PKW, ein Reifen für leichte LKW und als ein Reifen für Motorräder verwendet werden.
BEISPIELE
Die vorliegende Erfindung ist spezifischer unter Bezugnahme auf nicht limitierende Beispiele beschrieben.
Die bei der Herstellung der Beispiele und Vergleichsbeispiele verwendeten Chemikalien sind unten aufgelistet.

<NR>: TSR20
<IR>: IR2200, erhältlich von JSR CORPORATION
<SBR>: SBR1502 (Styrolgehalt: 23,5 Massen-%), erhältlich von Sumitomo Chemical Co., Ltd.
<Silica>: ULTRASIL VN3 (N₂SA: 175 m²/g), erhältlich von Degussa
<Ruß 1>: Diablack N326 (N₂SA: 84 m²/g, DBP: 74 ml/100 g, N₂SA/DBP = 1,14), erhältlich von Mitsubishi Chemical Corporation
<Ruß 2>: Diablack N220 (N₂SA: 115 m²/g, DBP: 114 ml/100 g, N₂SA/DBP = 1,01), erhältlich von Mitsubishi Chemical Corporation
<Ruß 3>: Diablack N330 (N₂SA: 78 m²/g, DBP: 102 ml/100 g, N₂SA/DBP = 0,76), erhältlich von Mitsubishi Chemical Corporation
<Antioxidationsmittel>: aufgereinigtes Nocrac 224 (Testprodukt (chinolinisches Antioxidationsmittel), primärer Amingehalt: 0,6 Massen-%), erhältlich von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.
<C5-Petroleumharz>: Marukarez T-100AS (C5-Petroleumharz: aliphatisches Petroleumharz, hergestellt hauptsächlich aus Olefinen und Diolefinen der durch Naphtha-Cracking erhältlichen C5-Fraktion) (Erweichungspunkt: 100°C), erhältlich von Maruzen Petrochemial Co., Ltd.
<TDAE-Öl>: Vivatec 500 (aromatisches Öl), erhältlich von H&R
<Mineralöl>: Process P-200 (Prozessöl), erhältlich von Japan Energy Corporation
<flüssiges Kumaron-Inden-Harz): NOVARES C10 (Kumaron-Inden-Harz, Erweichungspunkt: 5°C bis 15°C), erhältlich von Rutgers Chemicals
<Zinkoxid>: zinc Oxide #2, erhältlich von MITSUI MINING & SMELTING CO., LTD.
<Stearinsäure>: Tsubaki, erhältlich von NOF Corporation
<unlöslicher Schwefel A>: modifiziertes Crystex HSOT 20 (Testprodukt; unlöslicher Schwefel beinhaltend 80 Massen-% Schwefel und 20 Massen-% Öl, Eisengehalt: 15 ppm), erhältlich von Flexsys
<unlöslicher Schwefel B>: IS-HS-7520 (unlöslicher Schwefel beinhaltend 80 Massen-% Schwefel und 20 Massen-% Öl, Eisengehalt: 50 ppm), erhältlich von Shanghai Jinghai Chemical (China)
<unlöslicher Schwefel C>: IS-HS-7520 (andere Charge des unlöslichen Schwefels B, unlöslicher Schwefel beinhaltend 80 Massen-% Schwefel und 20 Massen-% Öl, Eisengehalt: 200 ppm), erhältlich von Shanghai Jinghai Chemical (China)
<gemahlener Schwefel>: 5% ölbehandelter gemahlener Schwefel, erhältlich von Hosoi Chemical Industry Co., Ltd.
<Vulkanisationsbeschleuniger>: Nocceler CZ (N-Cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamid), erhältlich von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.
<HMMPME>: Sumikanol 507A (modifiziertes verethertes Methylolmelaminharz (Partialkondensat von Hexamethylolmelaminpentamethylether (HMMPME)), (Gehalt aktiver Inhaltsstoffe: 65 Massen-%, Silica: 32 Massen-%, Paraffinöl: 3 Massen-%)), erhältlich von Sumitomo Chemical Co., Ltd.
<modifiziertes Resorcinharz>: Sumikanol 620 (modifiziertes Resorcinharz (modifiziertes Resorcin-Formaldehyd-Kondensat)), erhältlich von Taoka Chemical Co., Ltd.

In Übereinstimmung mit jeder der in den Tabellen 1 und 2 gezeigten Formulierungen (die Zahlen in den Klammern für den Schwefelgehalt geben jeweils den Nettoschwefelgehalt an) wurden die Chemikalien, ausgenommen Schwefel und Vulkanisationsbeschleuniger, unter Verwendung eines 1.7-L-Banbury-Mischers bei einer Entladungstemperatur von 150°C für 5 Minuten geknetet, um eine geknetete Mischung zu erhalten. Anschließend wurden der Schwefel und der Vulkanisationsbeschleuniger zugegeben und zusammen mit der Knetmischung in einer Walzenmühle bei einer maximalen Kautschuktemperatur von 105°C für 4 Minuten geknetet, um eine unvulkanisierte Kautschukzusammensetzung zu erhalten. Die unvulkanisierte Kautschukzusammensetzung wurde bei 170°C für 12 Minuten pressvulkanisiert, um eine vulkanisierte Kautschukzusammensetzung zu erhalten.
Die unvulkanisierte Kautschukzusammensetzung wurde separat benutzt, um Faserkorde zu beschichten, um eine Karkasse, einen Endlosgürtel und ein aus Kanvasgewebe gebildetes Wulstband zu bilden, welche dann zusammen mit anderen Reifenkomponenten zu einem unvulkanisierten Reifen zusammengesetzt wurden. Der unvulkanisierte Reifen wurde bei 170°C für 12 Minuten pressvulkanisiert, um einen Testreifen für kommerzielle LKWs zu erhalten (Reifengröße: 225/70R16 117/115).
Die unvulkanisierte Kautschukmasse wurde separat auch zu einer Kautschukplatte geformt (Dicke: 0,38 mm). Die Kautschukplatte wurde dann verwendet, um Faserkorde (Polyesterkorde) (Ausgangsmaterialien: Terephthalsäure und Ethylenglykol), erhältlich von TEIJIN LIMITED, 1670 dtex/2, Korddurchmesser: 0,66 mm) von der Oberseite und der Unterseite zu beschichten, und die beschichteten Fasern wurden bei 180°C für 40 Minuten pressvulkanisiert, um einen Prüfkörper für einen Abschälversuch zu erhalten.
Außerdem wurden die so erhaltenen vulkanisierten Kautschukzusammensetzungen und Prüfkörper für den Abschältest einem Feuchthitzeabbau bei einer Temperatur von 80°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 95% für 150 Stunden ausgesetzt, um die entsprechenden feuchthitzeabgebauten Produkte zu erhalten.
Die vulkanisierten Kautschukzusammensetzungen wurden separat in einem Trockenofen bei einer Temperatur von 80°C für 96 Stunden einem Trockenhitzeabbau ausgesetzt (luftoxidativer Abbau), um trockenhitzeabgebaute Produkte zu erhalten.
Die unvulkanisierten Kautschukzusammensetzungen, die vulkanisierten Kautschukzusammensetzungen (neue Produkte, feuchthitzeabgebaute Produkte und trockenhitzeabgebaute Produkte), die Prüfkörper für den Abschältest (neue Prüfkörper und feuchthitzeabgebaute Prüfkörper) und die Testreifen für kommerzielle LKW's wurden wie unten beschrieben bewertet. Die Tabellen 1 und 2 zeigen die Ergebnisse.
(Reifenhaltbarkeit (Schwerlasthaltbarkeitstrommeltest))
Der Testreifen für kommerzielle LKW's wurde bei 230% der maximalen, in dem JIS spezifizierten Belastung (maximaler Innendruck) auf einer Trommel mit einer Geschwindigkeit von 20 km/h gefahren. Die Laufstrecke bis zur Erscheinung einer Ausbeulung in dem Wulst oder im Laufflächenabschnitt wurde gemessen und die Messung wurde als ein Index relativ zu dem des Vergleichsbeispiels 1 (= 100) ausgedrückt. Ein höherer Index deutet eine bessere Reifenhaltbarkeit an.
(Viskoelastizitätstest)
Das komplexe Elastizitätsmodul E* (MPa) und der Verlusttangens tan δ der vulkanisierten Kautschukzusammensetzung (neues Produkt) wurden unter Verwendung eines Viskoelastizitätsspektrometers VES, erhältlich von Iwamoto Seisakusho Co., Ltd., bei einer Temperatur von 70°C, einer Frequenz von 10 Hz, einer Anfangsdehnung von 10% und einer dynamischen Dehnung von 2% gemessen. Ein größeres E* kennzeichnet eine höhere Steifheit und eine bessere Stabilität im Fahrverhalten. Ein niedrigerer tan δ zeig einen geringeren Wärmeaufbau und eine bessere Kraftstoffökonomie an.
(Zugversuch)
Unter Verwendung von aus den vulkanisierten Kautschukzusammensetzungen hergestellten Nr. 3 Prüfhanteln (neue Produkte und trockenhitzeabgebaute Produkte) wurde ein Zugversuch bei Raumtemperatur in Übereinstimmung mit JIS K 6251 ”Rubber, vulcanized or thermoplastic – Determination of tensile stress-strain properties” durchgeführt und es wurde die Bruchdehnung EB (%)gemessen. Größere EB zeigen eine bessere Bruchdehnung an.
(Anhaftungstest (Bewertung der Kautschukbedeckung nach Abschälen): Anhaftung an Faserkorde)
Die Prüfkörper (Proben für den Abschältest (neue Proben und feuchthitzeabgebaute Proben)) wurden einem Hafttest ausgesetzt, um das Kautschukbedeckungsverhältnis nach dem Abschälen zu messen (Prozentsatz der abgeschälten Oberfläche, die nach dem Abschälen des Kautschuks von den Faserkorden mit Kautschuk bedeckt ist). Die Ergebnisse wurden auf einer 5-Punkte-Skala dargestellt. Eine Bewertung von 5 Punkten zeigt eine volle Bedeckung an und eine Bewertung von 0 Punkten zeigt keine Bedeckung an. Eine höhere Bewertung zeigt eine bessere Anhaftung an Faserkorde an.
(Verarbeitbarkeit (Extrusionsverarbeitbarkeit))
Jede der unvulkanisierten Kautschukzusammensetzungen wurde extrudiert und zu einer Platte geformt und die Platte wurde einer sensorischen Bewertung, visuell und durch Berühren, auf einer 5-Punkte-Skala bezüglich der fünf untenstehende genannten Anzeichen ausgesetzt. Ein höherer Wert zeigt eine bessere Extrusionsverarbeitbarkeit an.

(1) Klebrigkeit der Plattenoberfläche (bewertet während dem Zeitraum von direkt nach dem Herstellen der Platte bis nachdem die Platte für einen Tag bei Raumtemperatur stehen gelassen wurde)
(2) Weiße Ausblühungen, verursacht durch Ablagerungen wie Schwefel und Zinkstearat
(3) Anvulkanisation der Verbindung
(4) Flachheit
(5) Kantenprofil

Für das Kantenprofil wurden die geradesten und glattesten Kanten als gut betrachtet. Für die Anvulkanisation der Verbindungwurde jedes geformte Produkt geschnitten, um eine 15 cm² Platte mit einer Dicke von 2 mm herzustellen. Falls eine solche Platte keine Unregelmäßigkeiten aufgrund von vernetzten Stellen hatte, wurde sie als gut betrachtet. Bezüglich der Flachheit wurde es als gut betrachtet, wenn eine solche Platte flach genug war, um eng an einer flachen Platte zu haften.
(Kosten)
Die folgenden Materialien sind in der Reihenfolge von am teuersten zu am wenigsten teuer bezüglich ihres Einheitspreises aufgelistet: Metall (Zn) mit einer hohen Dichte, komplizierte organische Verbindungen (modifiziertes Resorcinharz und HMMPME), organische Verbindungen, welche in etwa fünf Stufen synthetisiert (Vulkanisationsbeschleuniger und Antioxidationsmittel) > organische Materialien (NR, SBR und C5-Petroleumharz) > Schwefel > Silica > Ruß > Öl. Eine verringerte Verwendung von Materialien, welche einen hohen Einheitspreis haben, führt zu geringeren Formlierungskosten. Die Formulierungskosten wurden wie folgt bewertet.
Am wenigsten teuer 5 4 3 2 1 am teuersten

Die Stabilität im Fahrverhalten, die Kraftstoffökonomie, die Bruchdehnung, die Haftung an Faserkorden, die Verarbeitbarkeit und die Reifenhaltbarkeit wurden in den Beispielen, in welchen die Kautschukzusammensetzung, jeweils bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente der Kautschukzusammensetzung, eine Menge an unlöslichem Schwefel, berechnet als Nettoschwefel in dem unlöslichen Schwefel, mit einem Eisengehalt von nicht mehr als 30 ppm von 1,0 bis 3,5 Massenteilen, einen Gesamtnettoschwefelgehalt von 2,0 bis 3,5 Massenteilen aufweist und einen Zinkoxidgehalt von 1,5 bis 6,0 Massenteilen enthält, in einer ausgeglichenen Weise verbessert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2008-75066 A [0081]
JP 2009-007437 A [0082]
JP 2010-52486 A [0083]
JP 2009-127144 A [0083]
JP 2009-160952 A [0083]
JP 2007-238078 A [0083]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

JIS K 6217-2:2001 [0051]
ASTM D3037-93 [0056]
JIS K6220-1:2001 [0066]
IS-HS-7520 [0088]
IS-HS-7520 [0088]
JIS K 6251 [0097]

Claims

Luftreifen, welcher eine Komponente aus gummiertem Faserkord umfasst, die aus einer Kautschukzusammensetzung für eine Faserkordgummierung gebildet ist, welche, jeweils bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente der Kautschukzusammensetzung, eine, als Nettoschwefel in dem unlöslichen Schwefel berechnete, Menge an unlöslichem Schwefel mit einem Eisengehalt von nicht mehr als 30 ppm von 1,0 bis 3,5 Massenteilen, einen Gesamtnettoschwefelgehalt von 2,0 bis 3,5 Massenteilen und einen Zinkoxidgehalt von 1,5 bis 6,0 Massenteilen aufweist.
Luftreifen nach Anspruch 1, wobei die Kautschukzusammensetzung eine, auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente bezogene Gesamtmenge von Resorcinharzen, Phenolharzen und Alkylphenolharzen zusammengenommen von nicht mehr als 1,99 Massenteilen aufweist.
Luftreifen nach Anspruch 1, wobei die Kautschukzusammensetzung eine, auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente bezogene Gesamtmenge von Resorcinharzen, Phenolharzen und Alkylphenolharzen zusammengenommen von nicht mehr als 1,0 Massenteilen aufweist.
Luftreifen gemäß Anspruch 1, wobei die Kautschukzusammensetzung im Wesentlichen frei von Resorcinharzen, Phenolharzen und Alkylphenolharzen ist.
Luftreifen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Kautschukzusammensetzung einen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente bezogenen Weichmachergehalt von nicht mehr als 1,99 Massenteilen aufweist.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die gummierte Faserkordkomponente wenigstens eine von einer Karkasse, einem Endlosgürtel und einem aus Kanvasgewebe gebildeten Wulstband ist.