DE112011103060T5 - Kautschukzusammensetzung zum Gebrauch in Reifen und Luftreifen - Google Patents

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Abstract

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen, die eine Agglomeration von Silica oder einen Anstieg der Viskosität verhindern und einen Reifen mit hervorragender Nassleistung und hervorragendem Rollwiderstand herstellen kann, sowie einen Luftreifen, der diese Kautschukzusammensetzung verwendet, bereitzustellen. Die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist eine Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen, die einen Dienkautschuk, Silica, einen schwefelhaltigen Silan-Haftverbesserer und Triethoxysilan, das eine Alkylgruppe mit einer vorgeschriebenen Anzahl von Kohlenstoffatomen enthält, enthält, wobei 50 Massenprozent oder mehr des vorstehend genannten Dienkautschuks ein Styrol-Butadien-Copolymer-Kautschuk sind, der vorstehend genannte schwefelhaltige Silan-Haftverbesserer eine Mercaptogruppe aufweist, der Gehalt des vorstehend genannten Silicas 5 bis 150 Massenteile pro 100 Massenteile des vorstehend genannten Dienkautschuks ausmacht, der Gehalt des vorstehend genannten schwefelhaltigen Silan-Haftverbesserers 3 bis 15 Massenprozent ausmacht, bezogen auf den Gehalt des vorstehend genannten Silicas, und der Gehalt des vorstehend genannten Alkyltriethoxysilans 0,1 bis 20 Massenprozent ausmacht, bezogen auf den Gehalt des vorstehend genannten Silicas.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen und einen Luftreifen.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Die Verwendung von silicahaltigen Kautschukzusammensetzungen ist als Mittel zur Verbesserung der Nassleistung und Verringerung des Rollwiderstands von Reifen bekannt, und Kautschukzusammensetzungen, die neben Silica einen Silan-Haftverbesserer enthalten, um die Leistung zu verbessern, sind ebenfalls bekannt.
  • In Patentdokument 1 z. B. schlägt der Anmelder der vorliegenden Anmeldung „eine silicahaltige Kautschukzusammensetzung, die ein durch Formel (I) dargestelltes Alkoxysilan (I) und einen schwefelhaltigen Silan-Haftverbesserer enthält.
  • Figure 00020001
  • (In der Formel ist R1 eine Methyl-, Vinyl- oder Phenylgruppe, R2 ist eine Kohlenwasserstoffgruppe oder eine Etherbindung enthaltende Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen und n ist 1 bis 6)” vor (siehe Anspruch 1).
  • Dokumente des Stands der Technik
  • Patentdokumente
    • Patentdokument 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. H10-182885A
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Durch die Erfindung zu lösendes Problem
  • Infolge von weiteren Untersuchungen der in Patentdokument 1 offenbarten Kautschukzusammensetzung wurde jedoch dem Erfinder der vorliegenden Erfindung klar, dass es eventuell nicht möglich ist, einen Effekt einer Verbesserung der Nassleistung und des Rollwiderstands für einen Reifen aufgrund der Agglomeration von Silica oder eines Anstiegs der Viskosität der nicht vulkanisierten Kautschukzusammensetzung in Abhängigkeit von den Typen oder Zusammensetzungen des Dienkautschuks, Silicas und Silan-Haftverbesserers, die in der Kautschukzusammensetzung gemischt wurden, auf angemessene Weise zu erzielen.
  • Demzufolge besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen, die eine Agglomeration von Silica oder einen Anstieg der Viskosität verhindern und einen Reifen mit hervorragender Nassleistung und hervorragendem Rollwiderstand herstellen kann, und einen Luftreifen, der diese Kautschukzusammensetzung verwendet, bereitzustellen.
  • Mittel zum Lösen des Problems
  • Infolge gewissenhafter Forschungen zur Lösung der vorstehend erwähnten Probleme hat der Erfinder der vorliegenden Erfindung festgestellt, dass es möglich war, eine Agglomeration von Silica oder einen Anstieg der Viskosität zu verhindern und einen Reifen herzustellen, der eine hervorragende Nassleistung und einen hervorragenden Rollwiderstand aufweist, indem ein Silan-Haftverbesserer mit einer Mercaptogruppe und ein spezifisches Alkyltriethoxysilan mit einem vorher festgelegten Dienkautschuk und Silica gemischt wurden, und schloss die vorliegende Erfindung ab.
  • Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung die folgenden (1) bis (4) bereit.
    • (1) Eine Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen, die einen Dienkautschuk, Silica, einen schwefelhaltigen Silan-Haftverbesserer und ein durch die Formel (I) unten dargestelltes Alkyltriethoxysilan enthält, wobei 50 Massenprozent oder mehr des vorstehend erwähnten Dienkautschuks ein Styrol-Butadien-Copolymer-Kautschuk sind, der oben erwähnte schwefelhaltige Silan-Haftverbesserer eine Mercaptogruppe aufweist, der Gehalt des oben erwähnten Silicas 5 bis 150 Massenteile pro 100 Massenteile des oben erwähnten Dienkautschuks ausmacht, der Gehalt des oben erwähnten schwefelhaltigen Silan-Haftverbesserers 3 bis 15 Massenprozent ausmacht, bezogen auf den Gehalt des oben erwähnten Silicas, und der Gehalt des oben erwähnten Alkyltriethoxysilans 0,1 bis 20 Massenprozent ausmacht, bezogen auf den Gehalt des oben erwähnten Silicas.
      Figure 00050001
      (In der Formel ist R1 eine Alkylgruppe mit 7 bis 20 Kohlenstoffatomen.)
    • (2) Die in (1) oben beschriebene Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen, wobei die CTAB-adsorptionsspezifische Oberfläche des oben erwähnten Silicas größer als 160 m2/g ist.
    • (3) Die in (1) oder (2) oben beschriebene Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen, wobei das massegemittelte Molekulargewicht des oben erwähnten Styrol-Butadien-Kautschuks 900.000 bis 2.000.000 beträgt.
    • (4) Ein Luftreifen, der die in einem von (1) bis (3) oben beschriebene Kautschukzusammensetzung verwendet.
  • Wirkung der Erfindung
  • Wie im Folgenden erläutert, kann die vorliegende Erfindung eine Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen, die eine Agglomeration von Silica oder einen Anstieg der Viskosität verhindern und einen Reifen mit hervorragender Nassleistung und hervorragendem Rollwiderstand herstellen kann, und einen Luftreifen, der diese Kautschukzusammensetzung verwendet, bereitstellen.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnung
  • 1 ist eine schematische Teilschnittansicht eines Reifens, der eine Ausführungsform des Luftreifens der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Bester Weg zum Ausführen der Erfindung
  • Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen
  • Die Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen der vorliegenden Erfindung (hierin im Folgenden auch einfach als ”die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung” bezeichnet) ist eine Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen, die einen Dienkautschuk, Silica, einen schwefelhaltigen Silan-Haftverbesserer und ein durch die Formel (I) oben dargestelltes Alkyltriethoxysilan enthält, wobei 50 Massenprozent oder mehr des oben erwähnten Dienkautschuks ein Styrol-Butadien-Copolymer-Kautschuk sind, der oben erwähnte schwefelhaltige Silan-Haftverbesserer eine Mercaptogruppe aufweist, der Gehalt des oben erwähnten Silicas 5 bis 150 Massenteile pro 100 Massenteile des oben erwähnten Dienkautschuks ausmacht, der Gehalt des oben erwähnten schwefelhaltigen Silan-Haftverbesserers 3 bis 15 Massenprozent ausmacht, bezogen auf den Gehalt des oben erwähnten Silicas, und der Gehalt des oben erwähnten Alkyltriethoxysilans 0,1 bis 20 Massenprozent ausmacht, bezogen auf den Gehalt des oben erwähnten Silicas.
  • Die in der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthaltenen Bestandteile werden nun ausführlicher erläutert.
  • <Dienkautschuk>
  • 50 Massenprozent oder mehr des in der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthaltenen Dienkautschuks sind ein Styrol-Butadien-Copolymer-Kautschuk (SBR).
  • Hier kann ein Ende des oben erwähnten SBR durch eine Hydroxygruppe, eine Polyorganosiloxangruppe, eine Carbonylgruppe, eine Aminogruppe und dergleichen modifiziert sein.
  • Darüber hinaus ist das massegemittelte Molekulargewicht des oben erwähnten SBR nicht besonders eingeschränkt, sondern beträgt vorzugsweise 900.000 bis 2.000.000 und mehr bevorzugt 1.000.000 bis 1.800.000, um den Effekt der Verhinderung des Anstiegs der Viskosität zu steigern.
  • Außerdem macht der Gehalt (Anteil) des oben erwähnten SBR vorzugsweise 50 bis 90 Massenprozent und mehr bevorzugt 60 bis 80 Massenprozent des oben erwähnten Dienkautschuks aus, um einen Reifen mit überlegener Nassleistung und überlegenem Rollwiderstand herstellen zu können.
  • In der vorliegenden Erfindung enthält der oben erwähnte SBR vorzugsweise 30 bis 50 Massenprozent eines aromatischen Vinyls (hierin im Folgenden als die ”Styrolmenge” bezeichnet) und weist einen Vinylbindungsgehalt (hierin im Folgenden als ”Butadienmenge” bezeichnet) in dem konjugierten Dien von 30 bis 65 Massenprozent auf, um einen Reifen mit überlegener Nassleistung und überlegenem Rollwiderstand herstellen zu können.
  • In Fällen, in denen ein Dienkautschuk in der vorliegenden Erfindung enthalten ist, bei dem es sich nicht um den oben erwähnten SBR handelt, ist dieser Dienkautschuk nicht besonders eingeschränkt, solange der Dienkautschuk eine Doppelbindung in der Hauptkette aufweist. Zu spezifischen Beispielen davon zählen Naturkautschuke (NR), Isoprenkautschuke (IR), Butadienkautschuke (BR), Chloroprenkautschuke (CR), Acrylonitril-Butadienkautschuke (NBR), Ethylen-Propylen-Dien-Copolymer-Kautschuke (EPDM), Styrol-Isoprenkautschuke, Isopren-Butadienkautschuke, Nitrilkautschuke und hydrierte Nitrilkautschuke, und es ist möglich, einen oder zwei oder mehr Typen dieser Dienkautschuke zu verwenden.
  • Von diesen ist die Verwendung von BR bevorzugt, um einen Reifen mit guter Abriebbeständigkeit und überragendem Rollwiderstand herzustellen.
  • <Silica>
  • Das in der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthaltene Silica ist nicht besonders eingeschränkt und kann ein beliebiges herkömmliches, allgemein bekanntes Silica sein, das in Kautschukzusammensetzungen gemischt wird, die in Reifen und dergleichen verwendet werden.
  • Insbesondere kann das oben erwähnte Silica beispielsweise pyrogene Kieselsäure, kalzinierte Kieselsäure, ausgefälltes Siliciumdioxid, pulverförmiges Siliciumdioxid, geschmolzene Kieselsäure oder kolloidales Siliciumdioxid sein, und es ist möglich, einen oder zwei oder mehr dieser Silicatypen zu verwenden.
  • In der vorliegenden Erfindung ist die CTAB-adsorptionsspezifische Oberfläche des oben erwähnten Silicas vorzugsweise größer als 160 m2/g und mehr bevorzugt von 170 bis 230 m2/g, um den Effekt der Verhinderung der Agglomeration von Silica zu steigern. Hier wird die CTAB-adsorptionsspezifische Oberfläche gemäß dem in dem JIS (Japanischer Industriestandard) K 6217-3:2001 offenbarten CTAB-Adsorptionsverfahren gemessen.
  • In der vorliegenden Erfindung macht der Gehalt des oben erwähnten Silicas 5 bis 150 Massenteile pro 100 Massenteile des oben erwähnten Dienkautschuks aus und macht mehr bevorzugt 40 bis 100 Massenteile pro 100 Massenteile des oben erwähnten. Dienkautschuks aus, um dem erhaltenen Reifen eine überlegene Nassleistung und einen überlegenen Rollwiderstand und eine verbesserte Abriebbeständigkeit und Festigkeit zu verleihen.
  • <Schwefelhaltiger Silan-Haftverbesserer>
  • Der in der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthaltene schwefelhaltige Silan-Haftverbesserer ist nicht besonders eingeschränkt, solange der Silan-Haftverbesserer eine Mercaptogruppe enthält, und kann ein beliebiger herkömmlicher, allgemein bekannter Silan-Haftverbesserer sein, der in Kautschukzusammensetzungen gemischt wird, die in Reifen und dergleichen verwendet werden.
  • Insbesondere kann der oben erwähnte schwefelhaltige Silan-Haftverbesserer z. B. 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan, 3-Mercaptopropyltriethoxysilan oder Trimethoxysilylpropylmercaptobenzothiazoltetrasulfid sein, und es ist möglich, einen oder zwei oder mehr dieser Silan-Haftverbesserer zu verwenden.
  • In der vorliegenden Erfindung macht der Gehalt des oben erwähnten schwefelhaltigen Silan-Haftverbesserers 3 bis 15 Massenprozent aus, bezogen auf den Gehalt des oben erwähnten Silicas, und macht mehr bevorzugt 5 bis 10 Massenprozent aus, bezogen auf den Gehalt des oben erwähnten Silicas, um die physikalischen Eigenschaften, wie Zugfestigkeit und Dehnungsbrüche nach Vulkanisierung, der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung zu verbessern.
  • <Alkyltriethoxysilan>
  • Das in der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthaltene Alkyltriethoxysilan ist eine durch die Formel (I) unten dargestellte Silanverbindung.
    Figure 00110001
    (In der Formel ist R1 eine Alkylgruppe mit 7 bis 20 Kohlenstoffatomen.)
  • Insbesondere kann die Alkylgruppe mit 7 bis 20 Kohlenstoffatomen von R1 z. B. eine Heptylgruppe, eine Octylgruppe, eine Nonylgruppe, eine Decylgruppe, eine Undecylgruppe oder eine Dodecylgruppe sein.
  • Von diesen wird eine Alkylgruppe mit 8 bis 10 Kohlenstoffatomen bevorzugt und eine Octylgruppe oder eine Nonylgruppe wird mehr bevorzugt, um eine Verträglichkeit mit dem Dienkautschuk zu erzielen.
  • Durch Verwendung einer Kautschukzusammensetzung, die das oben erwähnte Alkyltriethoxysilan enthält, in der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Agglomeration von Silica oder einen Anstieg der Viskosität zu verhindern und einen Reifen mit hervorragender Nassleistung und hervorragendem Rollwiderstand herzustellen.
  • Eine genaue Ursache dafür ist nicht offenkundig, es wird jedoch angenommen, dass das oben erwähnte Alkyltriethoxysilan eine Reaktion (Silanisierung) zwischen dem oben erwähnten Silica und dem oben erwähnten Silan-Haftverbesserer erleichtert, die Dispergierbarkeit des oben erwähnten Silicas verbessert und eine Reaktion zwischen dem oben erwähnten Dienkautschuk (insbesondere einem SBR) und dem oben erwähnten Silan-Haftverbesserer abschwächt.
  • Darüber hinaus macht der Gehalt des oben erwähnten Alkyltriethoxysilans in der vorliegenden Erfindung 0,1 bis 20 Massenprozent aus, bezogen auf den Gehalt des oben erwähnten Silicas, und macht vorzugsweise 0,5 bis 10 Massenprozent und mehr bevorzugt 1 bis 6 Massenprozent aus, bezogen auf den Gehalt des oben erwähnten Silicas, um ein Gleichgewicht zwischen der Vulkanisierungsrate der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung und der Härte und Verarbeitbarkeit der Kautschukzusammensetzung zu erzielen.
  • Neben den oben erwähnten Bestandteile kann eine Vielfalt von Zusatzstoffen, die gewöhnlich in Kautschukzusammensetzungen zur Verwendung in Reifen, wie Füllstoffe, bei denen es sich nicht um Silica handelt (z. B. Ruß und dergleichen), Vulkanisierungs- und Vernetzungsmittel, Vulkanisierungs- und Vernetzungsbeschleuniger, Zinkoxid, Öle, Alterungsverzögerer oder Weichmacher, in die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung gemischt werden. Mischanteile dieser Zusatzstoffe können in jeder üblichen Menge vorliegen, solange die Aufgabe der vorliegenden Erfindung nicht behindert wird.
  • Das Verfahren zur Herstellung der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist nicht besonders beschränkt und kann z. B. ein Verfahren sein, in dem die oben erwähnten Bestandteile unter Anwendung eines allgemein bekannten Verfahrens und eines allgemein bekannten Apparats (z. B. ein Banbury-Mischer, ein Kneter, eine Walze und dergleichen) geknetet werden.
  • Darüber hinaus kann die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung unter herkömmlichen, allgemein bekannten Vulkanisierungs- und Vernetzungsbedingungen vulkanisiert oder vernetzt werden.
  • Reifen
  • Der Luftreifen der vorliegenden Erfindung (hierin im Folgenden auch einfach als „der Reifen der vorliegenden Erfindung” bezeichnet) ist ein Luftreifen, der die oben erwähnte Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung verwendet.
  • 1 ist eine schematische Teilschnittansicht eines Reifens, der eine Ausführungsform des Luftreifens der vorliegenden Erfindung darstellt; der Reifen der vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die in 1 dargestellte Form beschränkt.
  • In 1 bezeichnet 1 einen Reifenwulstabschnitt, 2 bezeichnet einen Seitenwandabschnitt und 3 bezeichnet einen Reifenlaufflächenabschnitt. Darüber hinaus ist eine Karkassenschicht 4, in die ein Fasercord eingebettet ist, zwischen einem Paar von linken/rechten Reifenwulstabschnitten 1 eingebaut, und Enden der Karkassenschicht 4 werden gewickelt, indem sie um Reifenwulstkerne 5 und einen Wulstfüller 6 von einer Innenseite zu einer Außenseite des Reifens gefaltet werden.
  • In dem Reifenlaufflächenabschnitt 3 ist eine Gürtelschicht 7 entlang des gesamten Umfangs des Reifens auf der Außenseite der Karkassenschicht 4 vorgesehen.
  • Zusätzlich sind in den Teilen der Reifenwulstabschnitte 1, die an einer Felge anliegen, Felgenpolster 8 vorgesehen.
  • Der Reifen der vorliegenden Erfindung kann durch Vulkanisieren oder Vernetzen bei einer Temperatur hergestellt werden, die von den Typen und Mischmengen des Dienkautschuks, Vulkanisierungsmittels oder Vernetzungsmittels und Vulkanisierungsbeschleunigers oder Vernetzungsbeschleunigers abhängt, die in der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthalten sind, um einen Laufflächenabschnitt, einen Seitenwandabschnitt und dergleichen zu bilden.
  • In der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, einen Reifenlaufflächenabschnitt, in dem die Mischmenge von Silica höher als in den anderen Abschnitten ist, aus der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung zu bilden, um den Effekt der vorliegenden Erfindung umzusetzen, d. h. eine Agglomeration von Silica oder einen Anstieg der Viskosität zu verhindern und eine hervorragende Nassleistung und einen hervorragenden Rollwiderstand zu erzielen.
  • Beispiele
  • Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden unter Verwendung von Ausführungsbeispielen ausführlicher beschrieben. Sie ist jedoch in keiner Weise auf diese Beispiele beschränkt.
  • Ausführungsbeispiele 1 bis 6 und Vergleichsbeispiele 1 bis 9
  • Die in Tabelle 1 unten gezeigten Bestandteile wurden in den in Tabelle 1 unten gezeigten Anteilen (Massenteile) gemischt.
  • Insbesondere wurde ein Masterbatch erhalten, indem zunächst die in Tabelle 1 unten gezeigten Bestandteile, mit Ausnahme des Schwefels und des Vulkanisierungsbeschleunigers, für 3 bis 5 Minuten in einem geschlossenen 1,5-L-Mischer geknetet wurden und dann das geknetete Produkt abgelassen wurde, wenn die Temperatur 150 ± 5°C erreichte.
  • Als Nächstes wurde eine Kautschukzusammensetzung erhalten, indem der Schwefel und der Vulkanisierungsbeschleuniger mit dem erhaltenen Masterbatch unter Verwendung einer offenen Walze geknetet wurden.
  • <Mooney-Viskosität>
  • Die Mooney-Viskosität der hergestellten (nicht vulkanisierten) Kautschukzusammensetzung wurde gemäß dem JIS (Japanischer Industriestandard) K 6300-1:2001 unter Verwendung eines L-förmigen Rotors, einer Vorheizzeit von 1 Minute, einer Rotordrehzeit von 4 Minuten und einer Testtemperatur von 100°C gemessen.
  • Die Messwerte wurden in Tabelle 1 unten als ein Index aufgezeichnet, wobei der Wert für Vergleichsbeispiel 1 100 betrug. Ein kleinerer Index steht für eine niedrigere Viskosität und eine gute Verarbeitbarkeit.
  • <Payne-Effekt (Indikator der Silica-Dispergierbarkeit)>
  • Unter Verwendung eines Geräts zur Messung der Scherspannung unter Beanspruchung (RPA 2000, hergestellt durch Alpha Technologies) wurde die hergestellte (nicht vulkanisierte) Kautschukzusammensetzung für 20 Minuten bei 160°C vulkanisiert, wobei die Scherspannung (G') bei einer Beanspruchung von 0,28% und die Scherspannung (G') bei einer Beanspruchung von 30,0% gemessen wurden und die Differenz (G'0,28 (MPa)–G'30,0 (MPa)) als der Payne-Effekt berechnet wurde.
  • Die berechneten Ergebnisse wurden in Tabelle 1 unten als ein Index aufgezeichnet, wobei der Wert für Vergleichsbeispiel 1 100 betrug. Ein kleinerer Index steht für einen geringeren Payne-Effekt und eine überlegene Silica-Dispergierbarkeit.
  • <Härte>
  • Eine vulkanisierte Kautschukplatte wurde hergestellt, indem die hergestellte (nicht vulkanisierte) Kautschukzusammensetzung für 30 Minuten bei 160°C in einer Gießform (15 cm × 15 cm × 0,2 cm) vulkanisiert wurde.
  • Die Härte (Hs, 20°C) der hergestellten vulkanisierten Kautschukplatte wurde durch Messen gemäß dem JIS (Japanischer Industriestandard) K-6253:2006 beurteilt.
  • Die Messwerte wurden in Tabelle 1 unten als ein Index aufgezeichnet, wobei der Wert für Vergleichsbeispiel 1 100 betrug. Ein höherer Index steht für eine höhere und bessere Härte.
  • <tan δ (0°C) (Indikator der Nassleistung)>
  • Unter Verwendung eines Viskoelastizitätsspektrometers (hergestellt durch Toyo Seiki Manufacturing Co.) wurde der tan-δ-Wert der vulkanisierten Kautschukplatte, die für die Messung der Härte hergestellt worden war, gemäß dem JIS (Japanischer Industriestandard) K 6394:2007 bei einer anfänglichen Verformung von 10%, einer Amplitude von ± 2%, einer Frequenz von 20 Hz und einer Temperatur von 0°C gemessen.
  • Die erhaltenen Ergebnisse wurden in Tabelle 1 als ein Index aufgezeichnet, wobei der Wert für Vergleichsbeispiel 1 100 betrug. Ein größerer Indexwert weist auf einen größeren tan δ und eine überlegene Nassgriffleistung hin.
  • <tan δ (60°C) (Indikator des Rollwiderstands)>
  • Unter Verwendung eines Viskoelastizitätsspektrometers (hergestellt durch Toyo Seiki Manufacturing Co.) wurde der tan-δ-Wert der vulkanisierten Kautschukplatte, die für die Messung der Härte hergestellt worden war, gemäß dem JIS (Japanischer Industriestandard) K 6394:2007 bei einer anfänglichen Verformung von 10%, einer Amplitude von ± 2%, einer Frequenz von 20 Hz und einer Temperatur von 60°C gemessen.
  • Die erhaltenen Ergebnisse wurden in Tabelle 1 als ein Index aufgezeichnet, wobei der Wert für Vergleichsbeispiel 1 100 betrug. Ein niedrigerer Index steht für einen niedrigeren tan-δ-Wert und einen überlegenen (geringeren) Rollwiderstand. Tabelle1-1-I
    Vergleichsbeispiele
    1 2
    Styrol-Butadien-Kautschuk 1 (Kautschukbestandteil) 96,3 (70) 96,3 (70)
    Styrol-Butadien-Kautschuk 2 (Kautschukbestandteil)
    Butadienkautschuk 30 30
    Silica 1 70 70
    Silica 2
    Silan-Haftverbesserer 1 (Menge bezogen auf 100 Massenteile Silica) 7 (10) 7 (10)
    Silan-Haftverbesserer 2 (Menge bezogen auf 100 Massenteile Silica)
    Alkylsilan 1 (Menge bezogen auf 100 Massenteile Silica)
    Alkylsilan 2 (Menge bezogen auf 100 Massenteile Silica) 2 (2,9)
    Ruß 10 10
    Zinkoxid 3 3
    Stearinsäure 2 2
    Alterungsverzögerungsmittel 3 3
    Aromatisches Öl 10 10
    Schwefel 2 2
    Vulkanisierungsbeschleuniger 1 2 2
    Vulkanisierungsbeschleuniger 2 1 1
    Mooney-Viskosität 100 97
    Payne-Effekt 100 101
    Härte (Hs, 20°C) 100 95
    tan δ (0°C) 100 100
    tan δ (60°C) 100 100
    Tabelle 1-1-II
    Vergleichsbeispiele
    3 4
    Styrol-Butadien-Kautschuk 1 (Kautschukbestandteil) 96,3 (70)
    Styrol-Butadien-Kautschuk 2 (Kautschukbestandteil) 96,3 (70)
    Butadienkautschuk 30 30
    Silica 1 70
    Silica 2 70
    Silan-Haftverbesserer 1 (Menge bezogen auf 100 Massenteile Silica) 7 (10) 7 (10)
    Silan-Haftverbesserer 2 (Menge bezogen auf 100 Massenteile Silica)
    Alkylsilan 1 (Menge bezogen auf 100 Massenteile Silica)
    Alkylsilan 2 (Menge bezogen auf 100 Massenteile Silica) 2 (2,9)
    Ruß 10 10
    Zinkoxid 3 3
    Stearinsäure 2 2
    Alterungsverzögerungsmittel 3 3
    Aromatisches Öl 10 10
    Schwefel 2 2
    Vulkanisierungsbeschleuniger 1 2 2
    Vulkanisierungsbeschleuniger 2 1 1
    Mooney-Viskositat 90 140
    Payne-Effekt 101 90
    Härte (Hs, 20°C) 97 105
    tan δ (0°C) 100 105
    tan δ (60°C) 100 95
    Tabelle 1-1-III
    Vergleichsbeispiele
    5 6
    Styrol-Butadien-Kautschuk 1 (Kautschukbestandteil)
    Styrol-Butadien-Kautschuk 2 (Kautschukbestandteil) 96,3 (70) 96,3 (70)
    Butadienkautschuk 30 30
    Silica 1
    Silica 2 70 70
    Silan-Haftverbesserer 1 (Menge bezogen auf 100 Massenteile Silica) 7 (10) 7 (10)
    Silan-Haftverbesserer 2 (Menge bezogen auf 100 Massenteile Silica)
    Alkylsilan 1 (Menge bezogen auf 100 Massenteile Silica)
    Alkylsilan 2 (Menge bezogen auf 100 Massenteile Silica) 2 (2,9)
    Ruß 10 10
    Zinkoxid 3 3
    Stearinsäure 2 2
    Alterungsverzögerungsmittel 3 3
    Aromatisches Öl 10 10
    Schwefel 2 2
    Vulkanisierungsbeschleuniger 1 2 2
    Vulkanisierungsbeschleuniger 2 1 1
    Mooney-Viskosität 160 110
    Payne-Effekt 93 90
    Härte (Hs, 20°C) 108 106
    tan δ (0°C) 105 104
    tan δ (60°C) 93 92
    Tabelle 1-2-I
    Vergleichsbeispiele
    7 8 9
    Styrol-Butadien-Kautschuk 1 (Kautschukbestandteil)
    Styrol-Butadien-Kautschuk 2 (Kautschukbestandteil) 96,3 (70) 96,3 (70) 96,3 (70)
    Butadienkautschuk 30 30 30
    Silica 1
    Silica 2 70 70 70
    Silan-Haftverbesserer 1 (Menge bezogen auf 100 Massenteile Silica) 7 (10)
    Silan-Haftverbesserer 2 (Menge bezogen auf 100 Massenteile Silica) 7 (10) 7 (10)
    Alkylsilan 1 (Menge bezogen auf 100 Massenteile Silica) 2 (2,9) 2 (2,9)
    Alkylsilan 2 (Menge bezogen auf 100 Massenteile Silica)
    Ruß 10 10 10
    Zinkoxid 3 3 3
    Stearinsäure 2 2 2
    Alterungsverzögerungsmittel 3 q3 3
    Aromatisches Öl 10 10 10
    Schwefel 2 2 2
    Vulkanisierungsbeschleuniger 1 2 2 2
    Vulkanisierungsbeschleuniger 2 1 1 1
    Mooney-Viskosität 120 115 105
    Payne-Effekt 96 85 93
    Härte (Hs, 20°C) 106 90 89
    tan δ (0°C) 102 98 96
    tan δ (60°C) 100 84 84
    Tabelle 1-2-II
    Ausführungsbeispiele
    1 2 3
    Styrol-Butadien-Kautschuk 1 (Kautschukbestandteil) 96,3 (70)
    Styrol-Butadien-Kautschuk 2 (Kautschukbestandteil) 96,3 (70) 96,3 (70)
    Butadienkautschuk 30 30 30
    Silica 1
    Silica 2 70 70 70
    Silan-Haftverbesserer 1 (Menge bezogen auf 100 Massenteile Silica)
    Silan-Haftverbesserer 2 (Menge bezogen auf 100 Massenteile Silica) 7 (10) 7 (10) 7 (10)
    Alkylsilan 1 (Menge bezogen auf 100 Massenteile Silica)
    Alkylsilan 2 (Menge bezogen auf 100 2 (2,9) 5 (7,1) 2 (2,9)
    Massenteile Silica)
    Ruß 10 10 10
    Zinkoxid 3 3 3
    Stearinsäure 2 2 2
    Alterungsverzögerungsmittel 3 3 3
    Aromatisches Öl 10 10 10
    Schwefel 2 2 2
    Vulkanisierungsbeschleuniger 1 2 2 2
    Vulkanisierungsbeschleuniger 2 1 1 1
    Mooney-Viskosität 90 80 97
    Payne-Effekt 85 75 80
    Härte (Hs, 20°C) 102 100 96
    tan δ (0°C) 110 115 110
    tan δ (60°C) 85 75 75
    Tabelle 1-2-III
    Ausführungsbeispiele
    4 5 6
    Styrol-ButadienKautschuk 1 (Kautschukbestandteil)
    Styrol-Butadien-Kautschuk 2 (Kautschukbestandteil) 96,3 (70) 110 (80) 96,3 (70)
    Butadienkautschuk 30 20 30
    Silica 1 70
    Silica 2 70 80
    Silan-Haftverbesserer 1 (Menge bezogen auf 100 Massenteile Silica)
    Silan-Haftverbesserer 2 (Menge bezogen auf 100 Massenteile Silica) 7 (10) 7 (10) 8 (10)
    Alkylsilan 1 (Menge bezogen auf 100
    Massenteile Silica) Alkylsilan 2 (Menge bezogen auf 100 Massenteile Silica) 2 (2,9) 5 (7,1) 5.7 (7,1)
    Ruß 10 10 10
    Zinkoxid 3 3 3
    Stearinsäure 2 2 2
    Alterungsverzögerungsmittel 3 3 3
    Aromatisches Öl 10 10 10
    Schwefel 2 2 2
    Vulkanisierungsbeschleuniger 1 2 2 2
    Vulkanisierungsbeschleuniger 2 1 1 1
    Mooney-Viskosität 85 83 87
    Payne-Effekt 92 79 81
    Härte (Hs, 20°C) 99 100 105
    tan δ (0°C) 108 119 116
    tan δ (60°C) 90 80 89
  • Die Bestandteile in Tabelle 1 lauten wie folgt.
    • • Styrol-Butadien-Kautschuk 1: Nippol NS460 (Ölstreckmenge pro 100 Massenteile Kautschukbestandteil: 37,5 Massenteile (Kautschukgehalt pro 5 96,3 Massenteile: 70 Massenteile), massegemitteltes Molekulargewicht: 780.000, Styrolmenge: 25 Massenprozent, Butadienmenge: 63 Massenprozent, hergestellt durch Zeon Corporation)
    • • Styrol-Butadien-Kautschuk 2: E581 (Ölstreckmenge pro 100 Massenteile Kautschukbestandteil: 37,5 Massenteile (Kautschukgehalt pro 96,3 10 Massenteile: 70 Massenteile, Kautschukgehalt pro 110 Massenteile: 80 Massenteile), massegemitteltes Molekulargewicht: 1.260.000, Styrolmenge: 40 Massenprozent, Butadienmenge: 44 Massenprozent, hergestellt durch Asahi Kasei Corporation)
    • • Butadienkautschuk: Nippol BR 1220 (hergestellt durch Zeon Corporation)
    • • Silica 1: Zeosil 115GR (CTAB-adsorptionsspezifische Oberfläche: 125 m2/g, hergestellt durch Rhodia)
    • • Silica 2: Zeosil Premium 200MP (CTAB-adsorptionsspezifische Oberfläche: 200 m2/g, hergestellt durch Rhodia)
    • • Silan-Haftverbesserer 1: Si 69 (hergestellt durch Evonik Degussa)
    • • Silan-Haftverbesserer 2: 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan (KBM-803, hergestellt durch Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
    • • Alkylsilan 1: Dimethyldiethoxysilan (KBE-22, hergestellt durch Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
    • • Alkylsilan 2: Octyltriethoxysilan (KBE-3083, hergestellt durch Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
    • • Ruß: Seast 6 (N2SA: 119 m2/g, hergestellt durch Tokai Carbon Co., Ltd.)
    • • Zinkoxid: Zinkblume Typ 3 (hergestellt durch Seido Chemical Industry Ltd.)
    • • Stearinsäure: Stearinsäurekügelchen (hergestellt durch Nippon Oil & Fats Co., Ltd.)
    • • Alterungsverzögerer: N-Phenyl-N'-(1,3-dimethylbutyl)-p-phenylendiamin (Santoflex 6PPD, hergestellt durch Flexsys)
    • • Aromaöl: Extrakt 4S (hergestellt durch Showa Shell Sekiyu K. K.)
    • • Schwefel: mit Öl behandeltes Schwefelpulver ”Golden Flower” (hergestellt durch Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd.)
    • • Vulkanisierungsbeschleuniger 1: N-Cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamid (NOCCELER CZ-G, hergestellt durch Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.)
    • • Vulkanisierungsbeschleuniger 2: 1,3-Diphenylguanidin (Soxinol D-G, hergestellt durch Sumitomo Chemical Co., Ltd.)
  • Aus den in Tabelle 1 oben gezeigten Ergebnissen ist ersichtlich, dass bei Systemen, die einen schwefelhaltigen Silan-Haftverbesserer enthielten, der keine Mercaptogruppe aufwies (Vergleichsbeispiele 1 bis 7), jene Systeme, die nicht das vorgeschriebene Alkyltriethoxysilan enthielten, und jene Systeme, die Dimethyldiethoxysilan enthielten, eine gestiegene Viskosität zeigten (Vergleichsbeispiele 1, 4, 5 und 7), und es ist außerdem ersichtlich, dass sogar bei Systemen, die das vorgeschriebene Alkyltriethoxysilan enthielten, es nicht möglich war, sowohl die Agglomeration von Silica als auch einen Anstieg der Viskosität zu verhindern (Vergleichsbeispiele 2, 3 und 6).
  • Darüber hinaus ist ersichtlich, dass sogar in dem Fall von Systemen, die einen schwefelhaltigen Silan-Haftverbesserer mit einer Mercaptogruppe enthielten (Vergleichsbeispiele 8 und 9), es nicht möglich war, einen Anstieg der Viskosität in einem System, das nicht das vorgeschriebene Alkyltriethoxysilan enthielt (Vergleichsbeispiel 8), oder einem System, das Dimethyldiethoxysilan enthielt (Vergleichsbeispiel 9), in angemessener Weise zu verhindern.
  • Es ist jedoch ersichtlich, dass die Kautschukzusammensetzungen der Ausführungsbeispiele 1 bis 6, die jeweils einen schwefelhaltigen Silan-Haftverbesserer mit einer Mercaptogruppe und das vorgeschriebene Alkyltriethoxysilan enthielten, dazu in der Lage waren, die Agglomeration von Silica und einen Anstieg der Viskosität zu verhindern und Reifen mit hervorragender Nassleistung und hervorragendem Rollwiderstand herzustellen. Insbesondere ist ersichtlich, dass die Kautschukzusammensetzungen der Ausführungsbeispiele 1 und 2 und der Ausführungsbeispiele 5 und 6, die unter Verwendung des Styrol-Butadien-Kautschuks 2, der ein hohes massegemitteltes Molekulargewicht, eine Styrolmenge von 30 bis 50 Massenprozent und eine Butadienmenge von 30 bis 65 Massenprozent aufwies, und des Silicas 2, der eine CTAB-adsorptionsspezifische Oberfläche von mehr als 160 m2/g aufwies, hergestellt wurden, besser dazu in der Lage waren, die Agglomeration von Silica und einen Anstieg der Viskosität zu verhindern und eine bessere Nassleistung und einen besseren Rollwiderstand zu erzielen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Wulstabschnitt
    2
    Seitenwandabschnitt
    3
    Reifenlaufflächenabschnitt
    4
    Karkassenschicht
    5
    Reifenwulstkern
    6
    Wulstfüller
    7
    Gürtelschicht
    8
    Felgenpolster
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 10-182885 A [0004]

Claims (4)

  1. Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen, die einen Dienkautschuk, Silica, einen schwefelhaltigen Silan-Haftverbesserer und ein durch die Formel (I) unten dargestelltes Alkyltriethoxysilan enthält, wobei 50 Massenprozent oder mehr des Dienkautschuks ein Styrol-Butadien-Copolymer-Kautschuk sind, der schwefelhaltige Silan-Haftverbesserer eine Mercaptogruppe aufweist, der Gehalt des Silicas 5 bis 150 Massenteile pro 100 Massenteile des Dienkautschuks ausmacht, der Gehalt des schwefelhaltigen Silan-Haftverbesserers 3 bis 15 Massenprozent ausmacht, bezogen auf den Gehalt des Silicas, und der Gehalt des Alkyltriethoxysilans 0,1 bis 20 Massenprozent ausmacht, bezogen auf den Gehalt des Silicas
    Figure 00300001
    (In der Formel ist R1 eine Alkylgruppe mit 7 bis 20 Kohlenstoffatomen).
  2. Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen gemäß Anspruch 1, wobei eine CTAB-adsorptionsspezifische Oberfläche des Silicas größer als 160 m2/g ist.
  3. Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in Reifen gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei ein massegemitteltes Molekulargewicht des Styrol-Butadien-Kautschuks 900.000 bis 2.000.000 beträgt.
  4. Luftreifen, der die Kautschukzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 verwendet.
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