DE112011103471B4 - Kautschukzusammensetzung, Verwendung der Kautschukzusammensetzung zur Herstellung luftgefüllter Gummireifen und vulkanisierte Kautschukzusammensetzung - Google Patents

Abstract

Kautschukzusammensetzung, enthaltend einen Dien-basierten Kautschuk, Siliziumdioxid, ein Schwefel enthaltendes Silankopplungsmittel und eine Aminverbindung, wobeidie Aminverbindung eine Verbindung ist, die in der folgenden Formel (I) und/oder in der folgenden Formel (II) dargestellt ist;der Anteil des Siliziumdioxids 20 bis 120 Massenteile, bezogen auf 100 Massenteile des Dien-basierten Kautschuks, ausmacht;der Anteil des Schwefel enthaltenden Silankopplungsmittels 3 bis 15 Massenteile, bezogen auf 100 Massenteile des Siliziumdioxids, ausmacht; undder Anteil der Aminverbindung 0,5 bis 20 Massenteile, bezogen auf 100 Massenteile des Siliziumdioxids, ausmacht:(in denen X1und X2ein Kohlenstoffatom darstellen, X1ein Stickstoffatom darstellt und X2ein Kohlenstoffatom darstellt, oder X1ein Kohlenstoffatom darstellt und X2ein Stickstoffatom darstellt, R1bis R3jeweils unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe, eine Alkoxycarbonylgruppe oder eine Phenylgruppe, die einen Substituenten aufweisen kann, darstellen, R4bis R7jeweils unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom, ein Fluoratom, ein Chloratom, eine Alkylgruppe oder eine Alkoxygruppe darstellen, wobei, wenn X1ein Stickstoffatom ist, R2fehlt; wenn X2ein Stickstoffatom ist, R3fehlt).

Description

• Technisches Gebiet
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kautschukzusammensetzung, die Verwendung der Kautschukzusammensetzung zur Herstellung eines luftgefüllten Gummireifens sowie eine vulkanisierte Kautschukzusammensetzung.
• Stand der Technik
• Als Verfahren zum Verbessern des Verhaltens eines Reifens bei feuchten Verhältnissen und zum Reduzieren des Rollwiderstands desselben ist die Verwendung einer Kautschukzusammensetzung, die Siliziumdioxid enthält, bekannt. Im Hinblick auf eine weitere Verbesserung der Eigenschaften ist ferner eine Kautschukzusammensetzung bekannt, die zusammen mit dem Siliziumdioxid ein Silankopplungsmittel enthält.
• Wenn ein Silankopplungsmittel mit einer Zusammensetzung, die Siliziumdioxid enthält, gemischt wird, können folgende Probleme auftreten: eine unzureichende Kopplungsreaktion (Silanisierung) zwischen dem Siliziumdioxid und dem Silankopplungsmittel würde eine günstige Verteilung des Siliziumdioxids stören; und eine übermäßig starke Kopplungsreaktion würde aufgrund einer Anvulkanisation die Qualität (insbesondere die verstärkenden Eigenschaften) verschlechtern.
• In Anbetracht der vorstehend beschriebenen Probleme hat die vorliegende Anmelderin in der Patentschrift 1 die folgende Kautschukzusammensetzung vorgeschlagen. Dabei geht es darum, dass die Kautschukzusammensetzung 5 bis 30 Gewichtsteile Calciumcarbonat mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 1 bis 100 nm, bezogen auf 100 Gewichtsteile eines Dien-basierten Kautschuks, der einen Styrol-Butadien-Copolymer-Kautschuk enthält, wobei die Gesamtmenge des Calciumcarbonats und des Siliziumdioxids 30 bis 120 Gewichtsteile ausmachen; 1 bis 15 Gew.-% eines Schwefel enthaltenden Silankopplungsmittels, bezogen auf die Gesamtmenge des Siliziumdioxids und des Calciumcarbonats; und 1 bis 15 Gew.-% eines sekundären oder tertiären aliphatischen Amins, bezogen auf die Gesamtmenge des Siliziumdioxids und des Calciumcarbonats, enthält.
• Des Weiteren hat die vorliegende Anmelderin in der Patentschrift 2 die folgende Kautschukzusammensetzung vorgeschlagen. Dabei geht es darum, dass die Kautschukzusammensetzung 100 Gewichtsteile eines Dien-basierten Kautschuks; 20 bis 120 Gewichtsteile Siliziumdioxid; neben dem Siliziumdioxid 3 bis 15 Gew.-% eines Schwefel enthaltenden Silankopplungsmittels; 1,5-Diazabicyclo[4,3,0]nonen-5 (DBN) mit der Formel (I):

  

  und/oder das Salz davon enthält.
• Die vorliegende Anmelderin hat in der Patentschrift 3 ferner die folgende Kautschukzusammensetzung vorgeschlagen. Dabei geht es darum, dass die Kautschukzusammensetzung 100 Gewichtsteile eines Dien-basierten Kautschuks; 20 bis 120 Gewichtsteile Siliziumdioxid; 3 bis 15 Gew.-% eines Schwefel enthaltenden Silankopplungsmittels zum Gewicht des Siliziumdioxids; 0,1 bis 3,0 Gewichtsteile einer Verbindung mit einem Rückgrat aus Piperidin, das durch die Formel (I) dargestellt ist (oder das Salz davon) und/oder durch die Formel (II) dargestellt ist:

  

  (in der n 3 oder 5 ist).

  

  (in der R¹ CH oder N ist und R² H oder OH ist, wenn R¹ CH ist und H ist, wenn R¹ N ist);
  und ein Melaminderivat, das durch die Formel (III) dargestellt ist

  

  (in der R³ eine Methoxymethylgruppe (-CH₂OCH₃) oder eine Methylolgruppe (-CH2OH) ist und die Anzahl an Methoxymethylgruppen 3 bis 6 ist und die Anzahl an Methylolgruppen 0 bis 3 ist)
  und/oder ein Polymer- oder Copolymer-Harz derselben enthält.
• JP 2003-147126 A , JP 2004-307820 A und US 6014998 A beschreiben Kautschukzusammensetzungen für Reifen, die einen Dien-Kautschuk, Siliziumdioxid, ein schwefelhaltiges Silankopplungsmittel und eine Aminverbindung enthalten. US 2006/0128868 A1 offenbart Indol als funktionelle Gruppe in einem Dien-basierten Kautschuk.
• Liste der Zitierungen
• Patentschriften
• Patentschrift 1: JP 2007-099896 A
• Patentschrift 2: JP 2009-256439 A
• Patentschrift 3: JP 2009-263584 A
• Offenbarung der Erfindung
• Nachteile, die von der Erfindung gelöst werden sollen
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen bereitzustellen, mit welcher die Herstellung eines Reifens erreicht wird, der - in einer der Patentschriften 1 bis 3 ähnlichen Weise - eine verbesserte Dispergierbarkeit des Siliziumdioxids, ein ausgezeichnetes Verhalten bei feuchten Verhältnissen und einen ausgezeichneten Rollwiderstand aufweist und eine geringere Abnahme der verstärkenden Eigenschaften zeigt.
• Lösung der Nachteile
• Infolge gezielter Untersuchungen zur Lösung der vorstehend angegebenen Nachteile haben die vorliegenden Erfinder festgestellt, dass durch die Verwendung einer Kautschukzusammensetzung, die Indol, Indigo und Derivate derselben enthält, ein Reifen, der eine verbesserte Dispergierbarkeit des Siliziumdioxids, ein ausgezeichnetes Verhalten bei feuchten Verhältnissen und einen ausgezeichneten Rollwiderstand aufweist und eine geringere Abnahme der verstärkenden Eigenschaften zeigt, hergestellt werden kann und somit die vorliegende Erfindung vollendet werden kann.
• Das heißt, dass die vorliegende Erfindung die im Folgenden angegebenen Punkte (1) bis (6) bereitstellt:
• (1) Eine Kautschukzusammensetzung, die einen Dien-basierten Kautschuk, Siliziumdioxid, ein Schwefel enthaltendes Silankopplungsmittel und eine Aminverbindung enthält, wobei die Aminverbindung eine Verbindung ist, die durch die folgende Formel (I) und/oder die folgende Formel (II) dargestellt ist; der Anteil an Siliziumdioxid 20 bis 120 Massenteile, bezogen auf 100 Massenteile des Dien-basierten Kautschuks, ausmacht; der Anteil des Schwefel enthaltenden Silankopplungsmittels 3 bis 15 Massenteile, bezogen auf 100 Massenteile des Siliziumdioxids, ausmacht; und der Anteil der Aminverbindung 0,5 bis 20 Massenteile, bezogen auf 100 Massenteile des Siliziumdioxids, ausmacht.
  
  
  (in denen X¹ und X² ein Kohlenstoffatom darstellen, X¹ ein Stickstoffatom darstellt und X2 ein Kohlenstoffatom darstellt, oder X¹ ein Kohlenstoffatom darstellt und X² ein Stickstoffatom darstellt, R¹ bis R³ jeweils unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe, eine Alkoxycarbonylgruppe oder eine Phenylgruppe, die einen Substituenten aufweisen kann, darstellen, R⁴ bis R⁷ jeweils unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom, ein Fluoratom, ein Chloratom, eine Alkylgruppe oder eine Alkoxygruppe darstellen, wobei vorausgesetzt wird, dass, wenn X¹ ein Stickstoffatom ist, R² fehlt; und wenn X² ein Stickstoffatom ist, R³ fehlt).
• (2) Die Kautschukzusammensetzung nach dem vorstehend angegebenen Punkt (1), wobei die Verbindung, die in der vorstehend angegebenen Formel (I) dargestellt ist, eine Verbindung ist, die in einer der folgenden Formeln (I-a) bis (I-c) dargestellt ist:
  
• (3) Die Kautschukzusammensetzung nach den vorstehend angegebenen Punkten (1) oder (2), wobei die Verbindung, die in der vorstehend angegebenen Formel (II) dargestellt ist, eine Verbindung ist, die in der folgenden Formel (II-a) dargestellt ist:
  
• (4) Eine Verwendung der Kautschukzusammensetzung nach einem der vorstehend angegebenen Punkte (1) bis (3) zur Herstellung eines luftgefüllten Gummireifens.
• (5) Eine Verwendung nach dem vorstehend angegebenen Punkt (4), wobei die Kautschukzusammensetzung gemäß einem der vorstehend angegebenen Punkte (1) bis (3) in einer Reifenlauffläche verwendet wird.
• (6) Eine vulkanisierte oder vernetzte Kautschukzusammensetzung, hergestellt durch Vulkanisieren oder Vernetzen der Kautschukzusammensetzung gemäß einem der vorstehend angegebenen Punkte (1) bis (3).
• Effekte der Erfindung
• Wie nachstehend beschrieben ist, kann die vorliegende Erfindung eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen bereitstellen, mit welcher ein Reifen hergestellt werden kann, der eine verbesserte Dispergierbarkeit des Siliziumdioxids, ein ausgezeichnetes Verhalten bei feuchten Verhältnissen und einen ausgezeichneten Rollwiderstand besitzt und eine geringere Abnahme der verstärkenden Eigenschaften zeigt.
• Aus der folgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Figuren werden die Aufgabe, die Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung deutlich.
• Figurenliste
• 1 zeigt in einer Schnittansicht schematisch einen Teil eines Reifens.
• Beschreibung von Ausführungsformen
• [Kautschukzusammensetzung für einen Reifen]
• Eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen gemäß der vorliegenden Erfindung (im Folgenden auch einfach als „Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung“ bezeichnet) enthält einen Dien-basierten Kautschuk, Siliziumdioxid, ein Schwefel enthaltendes Silankopplungsmittel und eine Aminverbindung. Die Aminverbindung ist eine Verbindung, die in der vorstehend angegebenen Formel (I) und/oder der vorstehend angegebenen Formel (II) dargestellt ist. Der Anteil an Siliziumdioxid macht 20 bis 120 Massenteile, bezogen auf 100 Massenteile des Dien-basierten Kautschuks, aus. Der Anteil des Schwefel enthaltenden Silankopplungsmittels macht 3 bis 15 Massenteile, bezogen auf 100 Massenteile des Siliziumdioxids, aus. Der Anteil der Aminverbindung macht 0,5 bis 20 Massenteile, bezogen auf 100 Massenteile des Siliziumdioxids, aus.
• Im Folgenden sind Einzelheiten zu den in der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthaltenen Bestandteilen beschrieben.
• <Dien-basierter Kautschuk>
• Hinsichtlich des in der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthaltenen Dien-basierten Kautschuks besteht keine besondere Einschränkung, solange eine Hauptkette desselben eine Doppelbindung umfasst. Spezielle Beispiele für den Dien-basierten Kautschuk schließen natürlichen Kautschuk (natural rubber, NR), Isoprenkautschuk (isoprene rubber, IR), Styrol-Butadien-Kautschuk (styrene-butadiene rubber, SBR), Butadienkautschuk (butadiene rubber, BR), Chloroprenkautschuk (chloroprene rubber), Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (acrylonitrile butadiene rubber, NBR), Ethylen-Propylen-Dien-Copolymer-Kautschuk (ethylene-propylene-diene copolymer rubber, EPDM), Styrol-Isopren-Kautschuk, Isopren-Butadien-Kautschuk, Nitrilkautschuk und hydrierten Nitrilkautschuk ein. Jede dieser Arten an Dien-basiertem Kautschuk kann allein verwendet werden oder es können zwei oder mehr Arten derselben in Kombination verwendet werden.
• Von diesen werden Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) oder Butadienkautschuk (BR) bevorzugt verwendet, da sie ein ausgezeichnetes Gleichgewicht zwischen den verstärkenden Eigenschaften und dem Verhalten des erhaltenen Reifens bei feuchten Verhältnissen aufweisen. Besonders bevorzugt werden Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) und Butadienkautschuk (BR) in Kombination verwendet.
• <Siliziumdioxid>
• Hinsichtlich des in der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthaltenen Siliziumdioxids besteht keine besondere Einschränkung. Es kann ein herkömmlich bekanntes Siliziumdioxid, das in einer Kautschukzusammensetzung zur Anwendung in Reifen oder dergleichen enthalten ist, verwendet werden.
• Spezielle Beispiele für das Siliziumdioxid schließen pyrogenes Siliziumdioxid, gebranntes Siliziumdioxid, ausgefälltes Siliziumdioxid, zerstoßenes Siliziumdioxid, geschmolzenes Siliziumdioxid und kolloidales Siliziumdioxid ein. Jede dieser Arten an Siliziumdioxid kann allein verwendet werden oder es können zwei oder mehr Arten derselben in Kombination verwendet werden.
• In der vorliegenden Erfindung macht der Anteil an Siliziumdioxid 20 bis 120 Massenteile, bezogen auf 100 Massenteile des Dien-basierten Kautschuks, aus. Zur Verbesserung der Festigkeit und der Abrieb- oder Verschleißfestigkeit des erhaltenen Reifens macht der Anteil an Siliziumdioxid besonders bevorzugt 40 bis 100 Massenteile aus.
• <Schwefel enthaltendes Silankopplungsmittel>
• Es besteht keine besondere Beschränkung bezüglich des in der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthaltenen, Schwefel enthaltenden Silankopplungsmittels. Als Schwefel enthaltendes Silankopplungsmittel kann ein herkömmlich bekanntes Silankopplungsmittel, das in einer Kautschukzusammensetzung zur Anwendung in Reifen oder dergleichen enthalten ist, verwendet werden.
• Spezielle Beispiele für das Silankopplungsmittel schließen 3-Trimethoxysilylpropyl-N,N-dimethylthiocarbamoyltetrasulfid, Trimethoxysilylpropylmercaptobenzthiazoltetrasulfid, Triethoxysilylpropylmethacrylatmonosulfid, Dimethoxymethylsilylpropyl-N,N-dimethylthiocarbamoyltetrasulfid, bis-[3-(Triethoxysilyl)propyl]tetrasulfid, bis-[3-(Trimethoxysilyl)propyl]tetrasulfid, bis-[3-(Triethoxysilyl)propyl]disulfid, 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan und 3-Mercaptopropyltriethoxysilan ein. Jedes dieser Silankopplungsmittel kann allein verwendet werden oder es können zwei oder mehr Arten derselben in Kombination verwendet werden.
• In der vorliegenden Erfindung macht der Anteil des Schwefel enthaltenden Silankopplungsmittels 3 bis 15 Massenteile, bezogen auf 100 Massenteile des Siliziumdioxids, aus. Zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung, wie beispielsweise der Zugfestigkeit nach der Vulkanisation und der Dehnung beim Reißen, macht der Anteil des Schwefel enthaltenden Silankopplungsmittels besonders bevorzugt 5 bis 10 Massenteile aus.
• <Aminverbindung>
• Die in der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthaltene Aminverbindung ist eine Mischhilfe, die im Hinblick darauf zugegeben wird, die Kopplungsreaktion (Silanisierung) zwischen dem vorstehend angegebenen Siliziumdioxid und dem Silankopplungsmittel zu fördern. Die Aminverbindung ist in der folgenden Formel (I) und/oder (II) dargestellt:
• 

  

  (in denen X¹ und X² ein Kohlenstoffatom darstellen, X¹ ein Stickstoffatom darstellt und X² ein Kohlenstoffatom darstellt, oder X¹ ein Kohlenstoffatom darstellt und X² ein Stickstoffatom darstellt, R¹ bis R³ jeweils unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe, eine Alkoxycarbonylgruppe oder eine Phenylgruppe, die einen Substituenten aufweisen kann, darstellen, R⁴ bis R⁷ jeweils unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom, ein Fluoratom, ein Chloratom, eine Alkylgruppe oder eine Alkoxygruppe darstellen. Wenn X¹ ein Stickstoffatom ist, fehlt jedoch R²; wenn X² ein Stickstoffatom ist, fehlt R³).
• Als eines von R¹ bis R³ kann die Alkylgruppe eine lineare, verzweigte oder ringförmige Alkylgruppe mit einer Anzahl an Kohlenstoffatomen von 1 bis 6 sein. Genauer gesagt schließen Beispiele für die Alkylgruppe, eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine n-Propylgruppe, eine i-Propylgruppe, eine n-Butylgruppe, eine i-Butylgruppe, eine s-Butylgruppe, eine t-Butylgruppe, eine n-Pentylgruppe, eine i-Amylgruppe, eine sec-Amylgruppe, eine tert-Amylgruppe, eine Neopentylgruppe, eine Cyclopentylgruppe, eine n-Hexylgruppe und eine Cyclohexylgruppe ein.
• Spezielle Beispiele für die Alkoxycarbonylgruppe als eines von R¹ bis R³ schließen eine Methoxycarbonylgruppe, eine Ethoxycarbonylgruppe, eine n-Propyloxycarbonylgruppe, eine i-Propyloxycarbonylgruppe, eine n-Butoxycarbonylgrupe, eine sec-Butoxycarbonylgruppe und eine tert-Butoxycarbonylgruppe ein.
• Des Weiteren schließen spezielle Beispiele für die Phenylgruppe, die einen Substituenten aufweisen kann, als eines von R¹ bis R³ eine Phenylgruppe, eine 2-Fluorphenylgruppe, eine 3-Fluorphenylgruppe, eine 4-Fluorphenylgruppe, eine 2-Chlorphenylgruppe, eine 3-Chlorphenylgruppe, eine 4-Chlorphenylgruppe, eine 2-Bromphenylgruppe, eine 3-Bromphenylgruppe, eine 4-Bromphenylgruppe, eine 4-Iodphenylgruppe, eine 2,4-Dichlorphenylgrupe, eine 3,4-Dichlorphenylgruppe, eine 2,6-Difluorphenylgruppe, eine 2,6-Dichlorphenylgruppe, eine 2-Fluor-4-chlorphenylgruppe, eine 2,3,4,5,6-Pentafluorphenylgruppe, eine 2-Cyanophenylgruppe, eine 3-Cyanophenylgruppe, eine 4-Cyanophenylgruppe, eine 2-Methylphenylgruppe, eine 3-Methylphenylgruppe, eine 4-Methylphenylgruppe, eine 2,5-Dimethylphenylgruppe, eine 4-Methyl-2,3,5,6-tetrafluorphenylgruppe, eine 2-Methoxyphenylgruppe, eine 3-Methoxyphenylgruppe, eine 4-Methoxyphenylgruppe, eine 2,6-Dimethoxyphenylgruppe, eine 3,4-Dimethoxyphenylgruppe, eine 3,4,5-Trimethoxyphenylgruppe, eine 2-Chlor-4-methylphenylgruppe, eine 3-Brom-5-methylphenylgruppe, eine 2-Methyl-5-fluorphenylgruppe und eine 2-Chlor-3-cyanophenylgruppe ein.
• Zum anderen stellt eine Methylgruppe ein bevorzugtes Beispiel für die Alkylgruppe als eines von R⁴ bis R⁷ dar. Daneben stellt eine Methoxygruppe ein bevorzugtes Beispiel für die Alkoxygruppe als eines von R⁴ bis R⁷ dar.
• In der vorliegenden Erfindung ist eine Verbindung, die in einer der folgenden Formeln (I-a) bis (I-c) dargestellt ist, als bevorzugtes Beispiel für die Verbindung, die in der vorstehend angegebenen Formel (I) dargestellt ist, angegeben. Von diesen Verbindungen wird eine Verbindung (Indol), die in der folgenden Formel (I-a) dargestellt ist, die eine natürlich hergeleitete Verbindung ist, bevorzugt.

  
• In der vorliegenden Erfindung ist eine Verbindung, die in der folgenden Formel (II-a) dargestellt ist, ein bevorzugtes Beispiel für die Verbindung, die in der vorstehend angegebenen Formel (II) dargestellt ist, da diese Verbindung natürlich hergeleitet wurde.

  
• In der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Verwendung der Kautschukzusammensetzung, die die vorstehend angegebene Aminverbindung enthält, die Herstellung eines Reifens, der eine verbesserte Dispergierbarkeit des Siliziumdioxids, ein ausgezeichnetes Verhalten bei feuchten Verhältnissen und einen ausgezeichneten Rollwiderstand besitzt und eine geringere Abnahme der verstärkenden Eigenschaften zeigt.
• Es wird vermutet, dass dies daran liegt, dass die fortschreitende Hydrolyse des Schwefel enthaltenden Silankopplungsmittels die Kopplungsreaktion (Silanisierung) zwischen dem Silankopplungsmittel und dem Siliziumdioxid begünstigt.
• In der vorliegenden Erfindung macht der Anteil der Aminverbindung 0,5 bis 20 Massenteile, bezogen auf 100 Massenteile des Siliziumdioxids, aus. Um die Vulkanisationsgeschwindigkeit der zu erhaltenden Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung in günstiger Weise zu erhalten, macht der Anteil der Aminverbindung besonders bevorzugt 0,5 bis 10 Massenteile aus.
• Die Kautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung kann neben den vorstehend angegebenen Bestandteilen ein anderes Füllmaterial als Siliziumdioxid (wie beispielsweise Ruß) enthalten. Die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann verschiedene Arten an Zusätzen oder Additiven, die allgemein in Kautschukzusammensetzungen für einen Reifen verwendet werden, wie beispielsweise ein Vulkanisationsmittel oder ein Vernetzungsmittel, ein die Vulkanisation begünstigendes Mittel oder ein die Vernetzung begünstigendes Mittel, Zinkoxid, Öl, ein Anti-Alterungsmittel und einen Weichmacher enthalten. Die Menge dieser zufügbaren Additive kann eine herkömmlicherweise zuzufügende übliche Menge sein, ohne dabei von dem Zweck der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
• Ein Verfahren zum Herstellen der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist nicht besonders beschränkt. Zum Kneten der vorstehend beschriebenen Bestandteile ist ein bekanntes Verfahren, wie beispielsweise ein Verfahren zum Kneten der Bestandteile unter Verwenden einer Einrichtung (zum Beispiel eines Banbury-Mischers, einer Kneteinrichtung oder einer Walze) angegeben.
• In der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung muss die Aminverbindung hier vor Beginn der Kopplungsreaktion (Silanisierung) zwischen dem Siliziumdioxid und dem Silankopplungsmittel zugefügt werden. Die Zugabe der Aminverbindung erfolgt daher vorzugsweise zum gleichen Zeitpunkt wie die Zugabe des Siliziumdioxids und des Silankopplungsmittels.
• Zudem kann die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung unter den üblicherweise bekannten Vulkanisations- oder Vernetzungsbedingungen vulkanisiert oder vernetzt werden.
• [Reifen]
• Ein „luftgefüllter Gummireifen“ kann unter Verwendung der vorstehend angegebenen Kautschukzusammensetzung hergestellt werden.
• Die 1 zeigt schematisch eine Schnittansicht eines Teils eines Reifens.
• In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Wulst, das Bezugszeichen 2 bezeichnet eine Seitenwand und das Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Reifenlauffläche.
• Eine Karkasseschicht 4, die einen eingebetteten Faserstrang aufweist, erstreckt sich zwischen einem Paar rechter und linker Wülste 1. An einem Ende ist eine Karkasseschicht 4 so um einen Wulstkern 5 und eine Wulstfüllung 6 gewunden, dass das Ende vom Inneren zum Äußeren des Reifens hin aufgefaltet ist.
• In der Reifenlauffläche 3 ist an der Außenseite der Karkasseschicht 4 um den gesamten Umfang des Reifens herum eine Gürtelschicht 7 angeordnet.
• An einem Teil der Wulst 1, der in Kontakt mit einem Rand steht, ist ein Randpolster 8 angeordnet.
• Der Reifen kann zum Beispiel auf die folgende Weise hergestellt werden. Dabei geht es darum, dass die Vulkanisation oder die Vernetzung bei einer Temperatur entsprechend der Art und den Anteilen des Dien-basierten Kautschuks, des Vulkanisations- oder Vernetzungsmittels oder des die Vulkanisation begünstigenden oder die Vernetzung begünstigendes Mittels in der Mischung, die in der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthalten sind, durchgeführt werden, wodurch die Lauffläche, die Seitenwand und dergleichen gebildet werden.
• In der vorliegenden Erfindung wird unter dem Gesichtspunkt, sich den Effekt der vorliegenden Erfindung, die eine verbesserte Dispergierbarkeit des Siliziumdioxids, ein ausgezeichnetes Verhalten bei feuchten Verhältnissen und einen ausgezeichneten Rollwiderstand besitzt und eine Abnahme der verstärkenden Eigenschaften unterbindet, bereitstellt, zu Nutze zu machen, unter Verwenden des Kautschukbestandteils der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eine Reifenlauffläche, die mehr Siliziumdioxid als andere Bestandteile enthält, gebildet.
• [Beispiele]
• Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand von Beispielen beschrieben; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
• (Beispiele 1 bis 14 und Vergleichsbeispiele 1 bis 6)
• Die in der Tabelle 1 unten angegebenen Bestandteile wurden in den in Tabelle 1 unten angegebenen Anteilen (Massenteilen) miteinander vermischt.
• Insbesondere wurden zunächst die in Tabelle 1 angegebenen Bestandteile außer
• Schwefel und dem die Vulkanisation begünstigenden Mittel 9 Minuten lang mit Hilfe einer hermetisch abgedichteten Mischeinrichtung mit 1,5 Liter Fassungsvermögen geknetet und anschließend, wenn die Temperatur 150 °C erreichte, entnommen, so dass ein Masterbatch bereitgestellt wurde.
• Als nächstes wurde der erhaltene Masterbatch unter Verwenden einer offenen Walze mit Schwefel und dem die Vulkanisation begünstigenden Mittel geknetet, wodurch eine Kautschukzusammensetzung bereitgestellt wurde.
• Dann wurde die erhaltene Kautschukzusammensetzung in einer Form (15 cm × 15 cm × 0,2 cm) bei 160 °C 30 Minuten lang vulkanisiert, wodurch eine vulkanisierte Gummiplatte bereitgestellt wurde.
• <tan δ (0 °C) (Kennzahl des Verhaltens bei feuchten Verhältnissen)>
• Die erhaltene vulkanisierte Gummiplatte wurde unter Verwenden eines viskoelastischen Spektrometers (hergestellt von der Firma Toyo Seiki Seisaku-sho, Ltd.) gemäß JIS K6394:2007 unter den Bedingungen einer anfänglichen Verbiegung von 10 %, einer Amplitude von ± 2 %, einer Frequenz von 20 Hz und einer Temperatur von 0 °C einer Messung des tan δ unterzogen.
• Die erhaltenen Ergebnisse sind als Kennzahlen angegeben, wobei der Wert aus dem Vergleichsbeispiel 1 als 100 angenommen wird, und sind in der nachstehend angegebenen Tabelle 1 gezeigt. Je größer die Kennzahl ist, desto größer ist der tan δ. Anders ausgedrückt, ist das Haftvermögen bei feuchten Verhältnissen umso besser, je größer die Kennzahl ist.
• <tan δ (60 °C) (Kennzahl des Rollwiderstandes)>
• Die erhaltene vulkanisierte Gummiplatte wurde unter Verwenden eines viskoelastischen Spektrometers (hergestellt von der Firma Toyo Seiki Seisaku-sho, Ltd.) gemäß JIS K6394:2007 unter den Bedingungen einer anfänglichen Verbiegung von 10 %, einer Amplitude von ± 2 %, einer Frequenz von 20 Hz und einer Temperatur von 60 °C einer Messung des tan δ unterzogen.
• Die erhaltenen Ergebnisse sind als Kennzahlen angegeben, wobei der Wert aus dem Vergleichsbeispiel 1 als 100 angenommen wird, und sind in der nachstehend angegebenen Tabelle 1 gezeigt. Je kleiner die Kennzahl ist, desto kleiner ist der tan δ und desto ausgezeichneter (kleiner) ist der Rollwiderstand.
• <Zugfestigkeit beim Reißen (TS_B) (Kennzahl der verstärkenden Eigenschaften)>
• Ein hantelförmiges Versuchsstück gemäß JIS Typ 3 wurde erhalten, indem die erhaltene vulkanisierte Gummiplatte gestanzt wurde und die Zugbelastung beim Reißen (TS_B) [MPa] derselben wurde bei Raumtemperatur und in einer Weise, in der der Zugversuch gemäß JIS K6251:2004 bei einer Zuggeschwindigkeit von 500 mm/Minute durchgeführt wurde, gemessen.
• Die erhaltenen Ergebnisse sind als Kennzahlen angegeben, wobei der Wert aus dem Vergleichsbeispiel 1 als 100 angenommen wird, und sind in der nachstehend angegebenen Tabelle 1 gezeigt. Je größer die Kennzahl ist, desto größer ist die Belastung und desto ausgezeichneter sind die verstärkenden Eigenschaften.
• <Bound rubber („gebundener Kautschuk“) (Kennzahl der Dispergierbarkeit des Siliziumdioxids)>
• Der zum Zeitpunkt der Zubereitung der Kautschukzusammensetzung erhaltene Masterbatch wurde zerstückelt und 48 Stunden lang in Toluol eingetaucht. Nach dem Eintauchen wurde der Teil davon, der nicht in Toluol gelöst worden war, luftgetrocknet und die Masse dieses Teils wurde gemessen.
• Das Verhältnis (gebundener Kautschuk) zwischen der Masse des Kautschukanteils in dem Teil, der nicht in Toluol gelöst worden war (die Masse des Produkts, die erhalten wurde, indem das Siliziumdioxid von dem Teil, der nicht in Toluol gelöst worden war, abgezogen wurde), und der Masse des Kautschuks im Masterbatch (die Masse, die erhalten wurde, indem die Masse des Masterbatchs mit dem Anteil an Kautschuk multipliziert wurde) wurde berechnet.
• Die berechneten Ergebnisse sind als Kennzahlen in der Tabelle 1 unten angegeben, wobei der Wert aus dem Vergleichsbeispiel 1 als 100 angenommen wird. Je größer die Kennzahl ist, umso mehr wurde die Dispergierbarkeit verbessert. Der Grund hierfür ist, dass der Anteil an gebundenem Kautschuk umso größer ist, je größer die Kennzahl ist, da hier eine Aggregation des Siliziumdioxids verhindert wird.
  [Tabelle 1] Tabelle 1 (Nr. 1)

  	Beispiel							Vergleichsbeispiel
  	1	2	3	4	5	6	7	1	2	3	4
  Styrol- Butadien- Kautschuk (Gummianteil)	103,1 (75)	103,1 (75)	103,1 (75)	103,1 (75)	103,1 (75)	103,1 (75)	103,1 (75)	103,1 (75)	103,1 (75)	103,1 (75)	103,1 (75)
  Butadienkautschuk	25	25	25	25	25	25	25	25	25	25	25
  Siliziumdioxid	80	80	80	80	80	80	80	80	80	80	80
  Silankopplungsmittel (Menge bezogen auf 100 Massenteile des Siliziumdioxids)	6,4 (8,0)	6,4 (8,0)	6,4 (8,0)	6,4 (8,0)	6,4 (8,0)	6,4 (8,0)	6,4 (8,0)	6,4 (8,0)	6,4 (8,0)	6,4 (8,0)	6,4 (8,0)
  Aminverbindung 1 (Menge bezogen auf 100 Massenteile des Siliziumdioxids)	0,5 (0,6)	1,0 (1,3)	2,0 (2,5)	4,0 (5,0)	6,0 (7,5)	8,0 (10,0)	12,0 (15,0)	-	0,05 (0,06)	18,0 (22,5)	-
  Aminverbindung X (Menge bezogen auf 100 Massenteile des Siliziumdioxids)	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	2,0 (2,5)
  Öl	14,4	14,4	14,4	14,4	14,4	14,4	14,4	14,4	14,4	14,4	14,4
  Zinkoxid	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5
  Stearinsäure	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5
  Schwefel	1,4	1,4	1,4	1,4	1,4	1,4	1,4	1,4	1,4	1,4	1,4
  die Vulkanisation begünstigendes Mittel 1	1,7	1,7	1,7	1,7	1,7	1,7	1,7	1,7	1,7	1,7	1,7
  die Vulkanisation begünstigendes Mittel 2	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0
  tan δ (0 °C)	100	101	102	104	105	105	105	100	100	105	99
  tan δ (60 °C)	99	99	98	97	97	96	96	100	100	95	101
  Zugbelastung (TSB)	102	105	108	109	110	111	112	100	101	98	98
  Gebundener Kautschuk	101	102	103	104	104	104	104	100	101	104	96

  
  [Tabelle 2] Tabelle 1 (Nr. 2)

  	Beispiel							Vergleichsbeispiel
  	8	9	10	11	12	13	14	1	5	6
  Styrol- Butadien- Kautschuk (Gummianteil)	103,1 (75)	103,1 (75)	103,1 (75)	103,1 (75)	103,1 (75)	103,1 (75)	103,1 (75)	103,1 (75)	103,1 (75)	103,1 (75)
  Butadienkautschuk	25	25	25	25	25	25	25	25	25	25
  Siliziumdioxid	80	80	80	80	80	80	80	80	80	80
  Silankopplungsmittel (Menge bezogen auf 100 Massenteile des Siliziumdioxids)	6,4 (8,0)	6,4 (8,0)	6,4 (8,0)	6,4 (8,0)	6,4 (8,0)	6,4 (8,0)	6,4 (8,0)	6,4 (8,0)	6,4 (8,0)	6,4 (8,0)
  Aminverbindung 2 (Menge bezogen auf 100 Massenteile des Siliziumdioxids)	0,5 (0,6)	1,0 (1,3)	2,0 (2,5)	4,0 (5,0)	6,0 (7,5)	8,0 (10,0)	12,0 (15,0)	-	0,05 (0,06)	18,0 (22,5)
  Öl	14,4	14,4	14,4	14,4	14,4	14,4	14,4	14,4	14,4	14,4
  Zinkoxid	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5
  Stearinsäure	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5
  Schwefel	1,4	1,4	1,4	1,4	1,4	1,4	1,4	1,4	1,4	1,4
  die Vulkanisation begünstigendes Mittel 1	1,7	1,7	1,7	1,7	1,7	1,7	1,7	1,7	1,7	1,7
  die Vulkanisation begünstigendes Mittel 2	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0
  tan δ (0 °C)	101	102	103	104	105	105	105	100	101	105
  tan δ (60 °C)	99	95	90	88	87	86	86	100	100	85
  Zugbelastung (TSB)	102	105	109	111	112	113	113	100	101	97
  Gebundener Kautschuk	102	104	107	108	109	110	111	100	101	111

• Es wurden die folgenden, in der Tabelle 1 oben angegebenen Bestandteile verwendet:
• • Styrol-Butadien-Kautschuk: VSL-5025 HM-1 (Ölverstreckt, 75 Massenteile Kautschukanteil in 103,1 Massenteilen Styrol-Butadien-Kautschuk, hergestellt von der Firma LANXCESS);
• • Butadienkautschuk: Nippol BR 1220 (hergestellt von der Firma ZEON CORPORATION);
• • Siliziumdioxid: Zeosil 1165 MP (hergestellt von der Firma Rhodia);
• • Silankopplungsmittel: Si69 (hergestellt von der Firma Degussa);
• • Öl: Process X-140 (hergestellt von der Firma Japan Energy Corporation);
• • Zinkoxid: drei Arten an Zinkblumen (hergestellt von der Firma Seido Chemical Industry Co., Ltd.);
• • Stearinsäure: Stearinsäurekügelchen YR (hergestellt von der Firma NOF CORPORATION);
• • Schwefel: ölverarbeiteter Schwefel (der Schwefelgehalt beträgt 1,1 Massenteile in 1,4 Massenteilen davon, hergestellt von der Firma Hosoi Chemical Industry Co., Ltd.);
• • die Vulkanisation begünstigendes Mittel 1: N-Cyclohexyl-2-benzthiazolylsulfenamid (Nocceler CZ-G, hergestellt von der Firma OUCHO SHINKO CHEMICAL INDUSTRIAL CO., LTD.);
• • die Vulkanisation begünstigendes Mittel 2: 1,3-Diphenylguanidin (Nocceler DPG, hergestellt von der Firma OUCHO SHINKO CHEMICAL INDUSTRIAL CO., LTD.);
• • Aminverbindung 1: Indol, welches in der vorstehend angegebenen Formel (I-a) dargestellt ist;
• • Aminverbindung 2: Indigo, welches in der vorstehend angegebenen Formel (II-a) dargestellt ist; und
• • Aminverbindung X: 2-Amino-3-(indolyl)propionat(tryptophan).
• Aus den in Tabelle 1 angegebenen Ergebnissen ist zu erkennen, dass - im Vergleich zu der Kautschukzusammensetzung gemäß dem Vergleichsbeispiel 1, das ohne Einmischen irgendeines weiteren Mittels zubereitet wurde, - mit den Kautschukzusammensetzungen gemäß den Beispielen 1 bis 14, die zubereitet wurden, indem eine festgelegte Menge an Indol oder Indigo eingemischt wurde, ein Reifen hergestellt werden kann, der eine verbesserte Dispergierbarkeit des Siliziumdioxids, ein ausgezeichnetes Verhalten bei feuchten Verhältnissen und einen ausgezeichneten Rollwiderstand besitzt und eine geringere Abnahme der verstärkenden Eigenschaften zeigt.
• Eine effektive Verbesserung in einem solchen Ausmaß wie bei der Kautschukzusammensetzung in Vergleichsbeispiel 1 wurden indessen in den Kautschukzusammensetzungen gemäß den Vergleichsbeispielen 2 und 5, die zubereitet wurden, indem eine kleine Menge an Indol oder Indigo eingemischt wurde, kaum beobachtet. Es wurde daher deutlich, dass die verstärkenden Eigenschaften der Kautschukzusammensetzungen aus den Vergleichsbeispielen 3 und 6, die zubereitet wurden, indem eine große Menge an Indol oder Indigo eingemischt wurde, schlechter waren als diejenigen der Kautschukzusammensetzung aus dem Vergleichsbeispiel 1.
• Ferner wurde bestätigt, dass keine effektive Verbesserung in den physikalischen Eigenschaften der Zusammensetzung aus dem Vergleichsbeispiel 4, die zubereitet wurde, indem Tryptophan als weitere Aminverbindung eingemischt wurde, auftrat. Es wurde entsprechend festgestellt, dass die in der vorliegenden Erfindung verwendete Aminverbindung, die eine ähnliche Struktur besitzt, nicht vorhersagbare Eigenschaften zeigte.
• Die Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2010-232602 , die am 15. Oktober 2010 von der vorliegenden Anmelderin beim japanischen Patentamt eingereicht wurde und auf deren gesamten Inhalt hiermit vollumfänglich Bezug genommen wird.
• Die vorstehend angegebene ausführliche Beschreibung der speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dient nur Veranschaulichungszwecken. Sie soll nicht als erschöpfende Darstellung oder als Einschränkung des hierin beschriebenen Gegenstands auf die exakt offenbarte Form verstanden werden. Fachleute werden erkennen, dass im Lichte des Inhalts der Beschreibung verschiedene Modifikationen oder Änderungen vorgenommen werden können.
• Bezugszeichenliste

1

WULST

2

SEITENWAND

3

REIFENLAUFFLÄCHE

4

KARKASSESCHICHT

5

WULSTKERN

6

WULSTFÜLLUNG

7

GÜRTELSCHICHT

8

RANDPOLSTER

Claims (6)

1. Kautschukzusammensetzung, enthaltend einen Dien-basierten Kautschuk, Siliziumdioxid, ein Schwefel enthaltendes Silankopplungsmittel und eine Aminverbindung, wobei die Aminverbindung eine Verbindung ist, die in der folgenden Formel (I) und/oder in der folgenden Formel (II) dargestellt ist; der Anteil des Siliziumdioxids 20 bis 120 Massenteile, bezogen auf 100 Massenteile des Dien-basierten Kautschuks, ausmacht; der Anteil des Schwefel enthaltenden Silankopplungsmittels 3 bis 15 Massenteile, bezogen auf 100 Massenteile des Siliziumdioxids, ausmacht; und der Anteil der Aminverbindung 0,5 bis 20 Massenteile, bezogen auf 100 Massenteile des Siliziumdioxids, ausmacht:

   

   

   (in denen X¹ und X² ein Kohlenstoffatom darstellen, X¹ ein Stickstoffatom darstellt und X² ein Kohlenstoffatom darstellt, oder X¹ ein Kohlenstoffatom darstellt und X² ein Stickstoffatom darstellt, R¹ bis R³ jeweils unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe, eine Alkoxycarbonylgruppe oder eine Phenylgruppe, die einen Substituenten aufweisen kann, darstellen, R⁴ bis R⁷ jeweils unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom, ein Fluoratom, ein Chloratom, eine Alkylgruppe oder eine Alkoxygruppe darstellen, wobei, wenn X¹ ein Stickstoffatom ist, R² fehlt; wenn X² ein Stickstoffatom ist, R³ fehlt).
2. Kautschukzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Verbindung, die in der vorstehend angegebenen Formel (I) dargestellt ist, eine Verbindung ist, die in einer der folgenden Formeln (I-a) bis (I-c) dargestellt ist:

   
3. Kautschukzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verbindung, die in der vorstehend angegebenen Formel (II) dargestellt ist, eine Verbindung ist, die in der folgenden Formel (II-a) dargestellt ist:

   
4. Verwendung der Kautschukzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Herstellung eines luftgefüllten Gummireifens.
5. Verwendung nach Anspruch 4, wobei die Kautschukzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 in einer Reifenlauffläche verwendet wird.
6. Vulkanisierte oder vernetzte Kautschukzusammensetzung, hergestellt durch Vulkanisieren oder Vernetzen der Kautschukzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3.

Images