DE60130956T2

DE60130956T2 - Kautschukzusammensetzung für innenauskleidung

Info

Publication number: DE60130956T2
Application number: DE60130956T
Authority: DE
Inventors: Ichiro Wada; Masashi Ohara; Toshiaki Kodaira-shi KOURA; Naofumi Kodaira-shi Ezawa; Motoaki Kodaira-shi Kanoh; Yasuyoshi Kawaguchi; Shun Nakamura; Osamu Kodaira-shi UCHINO
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2000-02-28
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2008-07-24
Anticipated expiration: 2021-03-01
Also published as: US7019063B2; EP1195402A1; WO2001062846A1; US20020151636A1; EP1195402B1; EP1195402A4; DE60130956D1; ES2295135T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gummizusammensetzung für eine Innenauskleidung eines Luftreifens. Noch spezifischer betrifft die vorliegende Erfindung eine Gummizusammensetzung, die eine Innenauskleidung mit einer ausgezeichneten Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit und eine verbesserte Verarbeitbarkeit aufgrund ihrer spezifischen Compoundierrezeptur, die einen Gummi auf Butylbasis enthält, bereitstellt, und einen Luftreifen, dessen Gewicht durch Verwendung der Gummizusammensetzung reduziert wird.
Um das Entweichen von Luft zu verhindern und den Luftdruck eines Reifens konstantzuhalten, wird im Allgemeinen eine Innenauskleidung, die aus einem weniger luftdurchlässigen Gummi wie Butylgummi und einem halogenierten Butylgummi hergestellt ist, an der Innenwand eines Luftreifens bereitgestellt. Da jedoch die Festigkeit eines nicht vulkanisierten Gummis mit steigendem Gehalt an Butylgummi reduziert wird, neigt eine nicht vulkanisierte Gummiplatte zum Brechen und zu Lochdefekten. Insbesondere dann, wenn eine Innenauskleidung eine geringere Dicke aufweist, löst sich ein im Inneren des Reifens bereitgestellter Kord während der Reifenherstellung leicht aus der Innenauskleidung heraus.
Ein Flugzeugreifen wird oft einer Atmosphäre ausgesetzt, die bei nur –65°C liegt. Auch wird ein schweres Fahrzeug, wie beispielsweise ein Lastkraftwagen oder ein Bus, gelegentlich in einer äußerst kalten Region geparkt, wodurch sein Reifen einer niedrigen Temperatur von bis zu –50°C ausgesetzt wird. Aus diesem Grund ist, wenn die Innenauskleidung eines Reifens eines schweren Fahrzeugs hauptsächlich aus Butylgummi oder einem halogenierten Butylgummi besteht, die jeweils eine hohe Glasübergangstemperatur besitzen, es wahrscheinlich, dass eine Rissbildung in der Innenauskleidung erfolgt.
Um die Erfordernissen der Gesellschaft in letzter Zeit bezüglich der Energieeinsparung zu erfüllen, sind verschiedene Methoden zum Reduzieren der Dicke der Innenauskleidung vorgeschlagen worden, um das Gewicht eines Reifens zu reduzieren. Beispielsweise schlagen die offengelegten Japanischen Patentanmeldungen Nr. 7-40702 und 7-81306 die Verwendung einer Nylonfilmschicht oder einer Poly(vinylidenchlorid)schicht anstatt Butylgummi vor. Die offengelegte Japanische Patentanmeldung Nr. 10-26407 schlägt die Verwendung eines Films aus einer Zusammensetzung umfassend ein thermoplastisches Harz, wie beispielsweise Polyamidharze und Polyesterharze, vor, die mit einem Elastomer gemischt sind.
Die vorgeschlagenen Methoden unter Anwendung der obigen Filme sind bis zu einem Grad bezüglich des Reduzierens des Gewichts des Reifens erfolgreich. Jedoch sind aufgrund der Tatsache, dass die Matrix jedes Films aus einem kristallinen Harz besteht, die Rissbildungsresistenz und die Biegewechselbeanspruchungsfestigkeit besonders dann schlecht, wenn sie bei Temperaturen unter 5°C verwendet wird, im Vergleich mit einer Schicht, die allgemein verwendet wird und aus einer Zusammensetzung besteht, die mit Butylgummi Compoundiert wird. Außerdem macht die Verwendung eines kristallinen Matrixharzes das Verfahren zum Herstellen eines Reifens kompliziert.
Ebenfalls bekannt sind eine Methode zum Compoundieren von flachem Glimmer als Füllstoff für eine Gummizusammensetzung (offengelegte Japanische Patentanmeldung Nr. 11-140234 ) und eine Methode zum Compoundieren eines Tons (offengelegte Japanische Patentanmeldung Nr. 5-017641 ). Bei diesen Methoden wird jedoch der Füllstoff während einer Gummiknetung nicht gleichförmig dispergiert, wenn die Menge an Füllstoff erhöht wird, wodurch die Biegewechselbeanspruchungsfestigkeit und die Dauerhaftigkeit bei niederer Temperatur aufgrund ungenügender Dispersion dazu neigen, reduziert zu werden.
Es wird die Aufmerksamkeit des Lesers auf eine Offenbarung der JP-A-10086604 gezogen.
Angesichts des obigen Stands der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gummizusammensetzung für eine Innenauskleidung bereitzustellen, die eine ausgezeichnete Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit und eine verbesserte Verarbeitbarkeit vor der Vulkanisation aufweist. Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Luftreifen bereitzustellen, der eine Innenauskleidung aufweist, deren Dicke durch Verwendung der Gummizusammensetzung dünner gemacht wird, während die Fähigkeit des Beibehaltens des inneren Reifendrucks aufrechterhalten wird und eine gute Widerstandsfähigkeit gegen Rissbildung (Dauerfestigkeit bei niederer Temperatur) und eine Biegewechselbeanspruchungsfestigkeit während der Verwendung unter Bedingungen niederer Temperaturen aufweist.
Aufgrund umfangreicher Studien bezüglich der Entwicklung einer Gummizusammensetzung mit den obigen überlegenen Eigenschaften haben die Erfinder gefunden, dass die obigen Aufgaben durch Verwendung einer spezifischen Gummizusammensetzung erfüllt werden, die mit einem schichtförmigen oder plattenähnlichen Material Compoundiert wird. Die vorliegende Erfindung ist auf der Basis dieses Ergebnisses erreicht worden.
Die vorliegende Erfindung bietet eine Gummizusammensetzung für eine Innenauskleidung eines Luftreifens, wobei die Gummizusammensetzung durch Compoundieren einer Gummikomponente und von Ruß erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Gummikomponente mit einem in Lagen angeordneten oder plättchenförmigen Ton compoundiert wird, der ein Reifenquerschnittsverhältnis von 3 oder mehr und weniger als 30 aufweist,
wobei die Gummikomponente 40 bis 100 Gew.-% mindestens eines Gummis umfasst ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Gummi auf Butylbasis und 60 Gew.-% oder weniger eines Diengummis und eine Compoundiermenge A des in Lagen angeordneten oder plättchenförmigem Tons, auf Gewichtsbasis, pro 100 Gewichtsteile der Gummikomponente folgender Formel I entspricht: 1 < A × D < 200 (I)wobei D eine Dicke (mm) einer Innenauskleidungsgummischicht darstellt; und
wobei 10 bis 50 Gewichtsteile des in Lagen angeordnet oder plättchenähnlichen Tons und 10 bis 60 Gewichtsteile eines Rußes des Weiteren pro 100 Gewichtsteile der Gummikomponente, die mindestens einen Gummi auf Butylbasis umfasst, compoundiert werden.
In der Gummizusammensetzung umfasst die Gummikomponente 40 bis 100 Gew.-% mindestens eines Gummis ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Gummi auf Butylbasis und 60 Gew.-% oder weniger eines Diengummis und eine Compoundiermenge A, auf Gewichtsbasis, des in Lagen angeordneten oder plättchenförmigen Tons, pro 100 Gewichtsteile der Gummikomponente entspricht der folgenden Formel I: 1 < A × D < 200 (I)wobei D eine Dicke (mm) einer Innenauskleidungsgummischicht darstellt.
Die vorliegende Erfindung bietet des Weiteren einen Luftreifen, der eine Innenauskleidung aufweist, die aus der obigen Gummizusammensetzung hergestellt ist.
Die Erfindung wird des Weiteren unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei
1 eine schematische Veranschaulichung zum Erklären des Reifenquerschnittsverhältnisses ist;
2 eine schematische Veranschaulichung zum Aufzeigen des in Lagen angeordneten oder plättchenförmigen Tons, der in der erfindungsgemäßen Innenauskleidung enthalten ist, ist; und
3 eine Querschnittsansicht ist, die eine linke Hälfte des erfindungsgemäßen Luftreifens zeigt.
In der Gummizusammensetzung für eine erfindungsgemäße Innenauskleidung wird ein in Lagen angeordneter oder plättchenförmigen Ton mit einem Reifenquerschnittsverhältnis von 3 oder mehr und weniger als 30 mit der Gummikomponente compoundiert.
Als Gummikomponente der erfindungsgemäßen Gummizusammensetzung wird ein Gummi auf Butylbasis verwendet. Der Gummi auf Butylbasis enthält bevorzugt einen halogenierten Butylgummi, wie beispielsweise chlorierte Butylgummiarten, bromierte Butylgummiarten und modifizierte Produkte derselben. Beispielsweise steht „Enjay Butyl HT10-66" (Handelsmarke, von Enjay Chemical Co., Inc., hergestellt) für den chlorierten Butylgummi zur Verfügung und „Bromobutyl 2255" (Handelsmarke, von Exxon Company hergestellt) steht für den bromierten Butylgummi zur Verfügung. Als modifizierter Gummi verwendbar ist ein chloriertes oder bromiertes Produkt eines Copolymers von Isomonoolefin und p-Methylstyrol, das als „Expro 50" (Handelsmarke, von Exxon hergestellt) zur Verfügung steht. Ein Diengummi, der wahlweise mit einem derartigen halogenierten Butylgummi gemischt werden soll, ist beispielsweise Naturgummi, synthetischer Isoprengummi (IR), Poly(cis-1,4-butadien) (BR), syndiotaktisches Poly(1,2-butadien) (1,2BK), Styrol-Butadiengummi (SBK), Acrylnitril-Butadien-Gummi (NBK) oder Chloroprengummi (CK). Diese Diengummis können als solche oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden.
Angesichts der Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit umfasst die Gummikomponente 40 bis 100 Gew.-% des Gummis auf Butylbasis und 60 Gew.-% oder weniger des Diengummis. Die Gummizusammensetzung, die eine derartige Gummikomponente umfasst, ist für einen Reifen eines Motorrads, PKWs, Lastwagens oder Busses geeignet.
Der in Lagen angeordnete oder plättchenförmige Ton, der bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann entweder natürlicher Ton oder synthetischer Ton und nicht spezifisch beschränkt sein, solange das Reifenquerschnittsverhältnis desselben 3 oder mehr und weniger als 30 betragt. Kaolinton wird bevorzugt. Die Teilchengröße des in Lagen angeordneten oder plättchenförmigen Tons ist bevorzugt 0,2 bis 2 μm und das Reifenquerschnittsverhältnis ist bevorzugt 5 oder mehr und weniger als 30, noch bevorzugter 8 bis 20. Wenn das Reifenquerschnittsverhältnis 3 oder mehr beträgt, wird eine ausreichende Verbesserung der Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit erhalten. Durch Beschränken des Reifenquerschnittsverhältnisses auf weniger als 30 kann die Verarbeitbarkeit am Verschlechtern gehindert werden. Bei der vorliegenden Erfindung bedeutet das Reifenquerschnittsverhältnis ein Verhältnis von a/b, wobei a ein durchschnittlicher Hauptdurchmesser und b ein durchschnittlicher geringerer Durchmesser von 50 Mineralteilchen, die willkürlich ausgewählt werden, durch Beobachtung unter dem Mikroskop bestimmt, ist. In 1 sind der Hauptdurchmesser und der geringere Durchmesser eines Einheitsteilchens schematisch veranschaulicht.
Die Compoundiermenge A, auf Gewichtsbasis, des in Lagen angeordneten oder plättchenförmigen Tons pro 100 Gewichtsteile der Gummikomponente entspricht der folgenden Formel I: 1 < A × D < 200 (I)wobei D eine Dicke (mm) einer Innenauskleidungsgummischicht darstellt. Durch Regulieren der Compoundiermenge innerhalb des obigen Bereichs wird eine ausgezeichnete Verbesserung der Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit erhalten.
Die Compoundiermenge des in Lagen angeordneten oder plättchenförmigen Tons beträgt 10 bis 50 Gewichtsteile, auf 100 Gewichtsteile der Gummikomponente bezogen; und die Menge an Ruß, die in der Gummizusammensetzung verwendet werden soll, beträgt 10 bis 60 Gewichtsteile, auf 100 Gewichtsteile der Gummikomponente bezogen.
Die Gesamtmenge des in Lagen angeordneten oder plättchenförmigen Tons und des Rußes beträgt bevorzugt 50 Gewichtsteile oder mehr.
Der Typ des Rußes ist nicht spezifisch beschränkt und kann geeigneterweise unter denjenigen ausgewählt werden, die herkömmlicherweise als Verstärkungsfüllstoff von Gummizusammensetzungen verwendet werden, wie beispielsweise FEF, SRF, HAF, ISAF und SAF. Unter diesen Rußarten sind diejenigen bevorzugt, die einen spezifischen Oberflächenbereich, durch Stickstoffadsorption (N₂SA) bestimmt, von 26 m²/g bis 170 m²/g aufweisen, wenn sie ASTM D3037-88 gemäß gemessen wird. Der Ruß weist bevorzugt eine Iodadsorption (IA) von 40 mg/g oder weniger, wenn sie ASTM D1510-95 gemäß gemessen wird, und eine Dibutylphthalatadsorption von 100 ml/100 g oder weniger, wenn sie ASTM D2414-97 gemäß gemessen wird, auf.
Als Beispiel einer bevorzugten Gummizusammensetzung kann eine Gummizusammensetzung zur Verwendung in einer Innenauskleidung erwähnt werden, die 100 Gewichtsteile der Gummikomponente, die mindestens einen Gummi auf Butylbasis umfasst ausgewählt unter Butylgummi und einem halogenierten Gummi, 10 bis 50 Gewichtsteile Ton und 10 bis 60 Gewichtsteile des Rußes umfasst, wobei der gesamte Ton und der Ruß 50 Gewichtsteile oder mehr ausmachen.
Die erfindungsgemäße Gummizusammensetzung kann des Weiteren mit einem Erweichungsmittel wie beispielsweise einem Öl auf Naphtenbasis, einem Öl auf Paraffinbasis, einem aromatischen Öl und einem geblasenen Asphaltöl Compoundiert werden. Die Compoundiermenge ist nicht spezifisch beschränkt und wird geeigneterweise je nach den Anwendungen ausgewählt. Beispielsweise kann, wenn die Gesamtmenge des Rußes und des in Lagen angeordneten oder plättchenförmigen Tons bis zu etwa 100 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Gummikomponente beträgt, das Erweichungsmittel als ein Gewichtsteil oder mehr, bevorzugt 3 bis 20 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile der Gummikomponente Compoundiert werden. Der Prozentsatz an C_N des Öls auf Naphtenbasis betragt 30 oder mehr und der Prozentsatz an C_P des Öls auf Paraffinbasis beträgt 60 oder mehr, wenn er durch Ringanalyse (n-d-M-Methode) bestimmt wird.
Um die Dispergierbarkeit des in Lagen angeordneten oder plättchenförmigen Minerals durch die Gummizusammensetzung hindurch zu verbessern, kann ein Dispersionsverbesserungsmittel, wie Silankopplungsmittel, Dimethylstearylamin und Trimethanolamin, falls erwünscht, in einer Menge von 0,1 bis 5 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile der Gummikomponente zugegeben werden.
Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Gummizusammensetzung mit organischen kurzen Fasern, die aus einem organischen Polymerharz bestehen, Compoundiert werden. Durch Compoundieren organischer kurzer Fasern werden die darunterliegenden Korde auf wirksame Weise daran gehindert, an der Oberfläche einer Innenauskleidung während der Herstellung eines Reifens, der eine Innenauskleidung mit einer geringen Dicke aufweist, bloßgelegt zu werden. Die organische kurze Faser weist bevorzugt einen durchschnittlichen Durchmesser von 1 bis 100 μm und eine durchschnittliche Länge von etwa 0,1 bis 0,5 mm auf. Die organische kurze Faser kann als Verbundstoff Compoundiert werden, der durch Kneten der organischen kurzen Faser und einer nicht vulkanisierten Gummikomponente (im Folgenden als „FRR" bezeichnet) hergestellt wird.
Die Compoundiermenge der organischen kurzen Faser beträgt bevorzugt 0,3 bis 5 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile der Gummikomponente. Durch Compoundieren von 0,3 Gewichtsteilen oder mehr wird das Bloßlegen der darunterliegenden Korde an der Oberfläche der Innenauskleidung auf effektive Weise verhindert. Durch Beschränken der Compoundiermenge auf 5 Gewichtsteile oder weniger wird die Verarbeitbarkeit nicht negativ beeinflusst. Die Materialien der organischen kurzen Faser können ein Polyamid, wie beispielsweise Nylon 6 und Nylon 66, ein syndiotaktisches Poly(1,2-butadien), ein isotaktisches Polypropylen und Polyethylen umfassen, sind jedoch nicht spezifisch darauf beschränkt, wobei das Polyamid bevorzugt wird.
Wenn die organische kurze Faser Compoundiert wird, so kann ein Gummi-an-Faser-Haftungsverbesserungsmittel, wie beispielsweise Hexamethylentetramin und Resorcin, des Weiteren Compoundiert werden, um den Modul einer so gebildeten Gummizusammensetzung zu erhöhen.
Zusätzlich zu den obigen Compoundierbestandteilen kann die erfindungsgemäße Gummizusammensetzung des Weiteren mit anderen Zusatzmitteln Compoundiert werden, die im Stand der Gummitechnik als Vulkanisationsmittel, Vulkanisationsbeschleuniger, Antioxidationsmittel, Scorchverzögerungsmittel, Zinkweiß und Stearinsäure in einer Menge verwendet werden, die die Wirkung der vorliegenden Erfindung nicht negativ beeinflusst.
Die erfindungsgemäße Gummizusammensetzung kann durch eine bekannte Methode, nämlich durch Kneten der Gummikomponente, des in Lagen angeordneten oder plättchenförmigen Tons und wahlweise des Füllstoffs oder des Compoundierbestandteils hergestellt werden.
Wenn der in Lagen angeordnete oder plättchenförmige Ton und Ruß in insgesamt einer größeren Menge, beispielsweise insgesamt mehr als 100 Gewichtsteilen, Compoundiert werden, so wird vorgezogen, die Gummikomponente, den in Lagen angeordneten oder plättchenförmigen Ton, den Ruß und einen anderen Compoundierbestandteil mit Ausnahme des Vulkanisationsmittels zuerst ausreichend bei hoher Temperatur zu kneten und dann nach Zusetzen des Vulkanisationsmittels bei niederer Temperatur noch weiter zu kneten. Das Kneten bei hoher Temperatur kann, falls erwünscht, in zwei oder mehr Stufen durchgeführt werden.
Wenn der in Lagen angeordnete oder plättchenförmige Ton und der Ruß in insgesamt einer geringeren Menge, beispielsweise insgesamt 100 Gewichtsteilen oder weniger Compoundiert werden, so kann der elektrische Strom, der verbraucht werden soll, zum Verbessern der Produktivität reduziert werden, indem ein Schritt (a) für das Vorkneten der Gummikomponente angewendet wird. Im darauffolgenden Knetschritt (b) für das Kneten der vorgekneteten Gummikomponente, des in Lagen angeordneten oder plättchenförmigen Tons und der anderen Compoundierbestandteile, wird es vorgezogen, alle Compoundierbestandteile gleichzeitig zuzugeben und dann das Kneten durch eine einzige Stufe durchzuführen, weil die Produktivität noch werter verbessert werden kann.
Im Vorknetschritt (a) wird nur die Gummikomponente in einer Knetvorrichtung wie beispielsweise in einer Burberry-Mischvorrichtung mastifiziert. Die Mastifizierung wird erfindungsgemäß für 10 sec oder länger durchgeführt. Mit Mastifizierung für 10 sec oder länger kann eine mögliche Agglomeration des in Lagen angeordneten oder plättchenförmigen Tons an der Oberfläche eines Rotors im darauffolgenden Knetschritt verhindert werden, wodurch eine gute Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit und Biegewechselbeanspruchungsfestigkeit der dabei gebildeten vulkanisierten Gummizusammensetzung sichergestellt wird. Da eine lange Mastifizierung wahrscheinlicherweise die Produktivität reduziert, wird die Durchführung der Mastifizierung für 10 bis 60 sec bevorzugt. Wenn das Kneten durch eine einzige Stufe durchgeführt wird, während der Vorknetschritt unterlassen wird, agglomeriert sich der in Lagen angeordnete oder plättchenförmige Ton wahrscheinlicherweise an der Oberfläche des Rotors, wodurch in einigen Fällen keine ausreichende Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit und Biegewechselbeanspruchungsfestigkeit der dabei gebildeten vulkanisierten Gummizusammensetzung erhalten wird.
Im Knetschritt (b) wird die mastifizierte Gummikomponente mit dem in Lagen angeordneten oder plättchenförmigen Ton, Ruß und den anderen Compoundierbestandteilen geknetet. Wenn dieser Knetschritt durch eine einzige Stufe durchgeführt wird, wird die Knetzeit bevorzugt ein bis 4 Minuten betragen. Wenn die Knetzeit weniger als eine Minute beträgt, wird der Füllstoff wahrscheinlicherweise ungenügend dispergiert. Wenn das Kneten mehr als 4 Minuten lang durchgeführt wird, beginnt teilweise die Vulkanisation während des Knetens unter Verursachen der Reduktion der Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit und Biegewechselbeanspruchungsfestigkeit der dabei gebildeten vulkanisierten Gummizusammensetzung.
Wenn der Knetschritt durch eine einzige Stufe durchgeführt wird, wird vorgezogen, die Temperatur der Gummizusammensetzung am Ende des Knetens auf 130°C oder weniger zu regulieren. Wenn 130°C überschritten werden, wird die Gummizusammensetzung wahrscheinlicherweise während des Knetens vulkanisiert und dadurch wird die Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit und Biegewechselbeanspruchungsfestigkeit der dabei gebildeten vulkanisierten Gummizusammensetzung verschlechtert.
Da die Füllstoffe durch Befolgen der obigen erfindungsgemäßen Herstellungsmethode gut dispergiert werden, kann eine Gummizusammensetzung mit ausgezeichneter Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit, Biegewechselbeanspruchungsfestigkeit und Dauerhaftigkeit bei niedriger Temperatur mit guter Produktivität hergestellt werden.
Der Typ der Knetmaschine ist nicht spezifisch beschränkt und kann geeigneterweise unter denjenigen ausgewählt werden, die im Stand der Gummitechnik angewendet werden, wie beispielsweise eine geschlossene Mischvorrichtung, wie eine Banbury-Mischvorrichtung, und eine Intermisch- und eine Walzenmischvorrichtung, wobei die geschlossene Mischvorrichtung bevorzugt wird.
Die erfindungsgemäße Gummizusammensetzung, die durch die obige Methode hergestellt wird, wird geeigneterweise als Innenauskleidungsgummizusammensetzung für Reifen verwendet. Die Gummizusammensetzung weist nach dem Vulkanisieren einen dynamischen elastischen Modul von bevorzugt 800 MPa oder weniger, noch bevorzugter 600 MPa bei –20°C unter einem Dehnungsausschlag von 0,1% oder weniger auf.
Der erfindungsgemäße Luftreifen wird durch eine bekannte Methode unter Bildung der Innenauskleidung durch die obige Gummizusammensetzung hergestellt. Die erfindungsgemäße Gummizusammensetzung, wahlweise mit dem oben erwähnten Zusatzmittel compoundiert, wird nämlich extrudiert, geformt und zu einem Innenauskleidungsteil verarbeitet, bevor sie der Vulkanisation unterzogen wird. Durch Bilden einer Innenauskleidung aus der erfindungsgemäßen Gummizusammensetzung kann die Dicke der Innenauskleidung reduziert werden, wodurch es leichter gemacht wird, einen Reifen mit einer Innenauskleidung geringer Dichte herzustellen.
2 ist eine schematische teilweise Querschnittsansicht, die einen Reifen mit einer Innenauskleidung zeigt, der aus der erfindungsgemäßen Gummizusammensetzung besteht. Die Teilchen 12 des in Lagen angeordneten oder plättchenförmigen Tons, der in einer Innenauskleidung 11 dispergiert ist, sind so orientiert, dass die Oberfläche derselben die Dickenrichtung der Innenauskleidung durchquert, d. h. die Oberfläche derselben liegt parallel oder fast parallel zur Oberfläche der Innenauskleidungsschicht. Der Pfeil zeigt den Strömungsdurchgang von Luft von der Innenseite des Reifens zu einer Karkassenschicht, wenn eine Luftentweichung erfolgt. Wie in der Figur gezeigt, wird Luft durch den in Lagen angeordneten oder plättchenförmigen Ton daran gehindert, direkt vorwärts zu strömen und gezwungen, um den in Lagen angeordneten oder plättchenförmigen Ton herumzuströmen, wodurch ein langer Weg für das Hindurchgehen durch die Innenauskleidung eingeschlagen wird.
So kann angenommen werden, dass eine geringe Luftdurchdringung der Innenauskleidung, die aus der erfindungsgemäßen Gummizusammensetzung besteht, durch Verhindern, dass Luft innerhalb eines Reifens durch die Innenauskleidung hindurchgeht, aufgrund der Orientierung der Teilchen des in Lagen angeordneten oder plättchenförmigen Tons, der mit der Gummizusammensetzung in der gleichen Richtung compoundiert ist, erreicht wird. Im Gegensatz dazu ist ein Ton, der ein hohes Reifenquerschnittsverhältnis aufweist und auf herkömmliche Weise zu einem Innenauskleidungsgummi compoundiert worden ist, schwierig gleichförmig durch den Knetvorgang in einem Gummi zu dispergieren und bildet ein Agglomerat. Das Agglomerat wirkt als Bruchstelle in einer vulkanisierten Gummizusammensetzung, um den Biegewiderstand und die Dauerhaftigkeit bei niedriger Temperatur einer Innenauskleidung zu reduzieren, wodurch die Dauerhaftigkeit eines Reifens reduziert wird. Durch Verwendung des in Lagen angeordneten oder plättchenförmigen Tons mit einem begrenzten Reifenquerschnittsverhältnis von 3 oder mehr und weniger als 30 gelingt es der vorliegenden Erfindung, die Luftdurchlässigkeit der Innenauskleidung ohne Reduzieren der Biegefestigkeit und der Dauerhaftigkeit bei niederer Temperatur zu reduzieren. Außerdem kann durch gleichzeitige Verwendung von Ruß als Verstärkungsfüllstoff während jede Compoundiermenge und die gesamte Compoundiermenge innerhalb der spezifischen Bereiche reguliert werden, die Wirkung des in Lagen angeordneten oder plättchenförmigen Tons noch weiter verbessert werden.
3 ist eine teilweise Querschnittsansicht, die einen erfindungsgemäßen Luftreifen zeigt, wobei der Reifen eine Karkassenschicht 2 aufweist, die eine Karkassenlage, die sich um einen Wulstkern 1 erstreckt und sich radial ausdehnende Korde aufweist, eine Innenauskleidung 3, die von der Karkassenschicht radial nach innen angeordnet ist, einen Gürtelabschnitt, der zwei Gürtelschichten 4 umfasst, die von einem Zenitabschnitt der Karkassenschicht radial nach außen angeordnet sind, einen Profilabschnitt 5, der vom Gürtelabschnitt radial nach außen angeordnet ist, und einen Seitenwandabschnitt 6, der an der rechten und linken Lateralseite des Profilabschnitts angeordnet ist, umfasst. Die Innenauskleidung 3 des Luftreifens der obigen Struktur besteht aus der erfindungsgemäßen Gummizusammensetzung. Die Dicke D der Innenauskleidung 3 kann je nach der Reifengröße variiert werden und beträgt im Allgemeinen 0,2 bis 2,5 mm, bevorzugt 0,2 bis 1,2 mm bei einem Reifen für einen Personenwagen, 0,8 bis 2,5 mm bei einem Reifen eines Lastwagens oder eines Busses und 1 bis 2 mm bei einem Reifen eines Flugzeugs. Das Gas für das Aufblasen des Reifens kann Luft oder Stickstoff sein.
Die vorliegende Erfindung wird in weiteren Einzelheiten unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele beschrieben. Jedoch sollte man beachten, dass nur die Beispiele 29, 32, 33 bis 36, 38 bis 41 und 43 innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung, wie nun definiert, liegen.
In den Beispielen 1 bis 28 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 6 wurden die Eigenschaften durch folgende Methoden gemessen.
(1) Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit einer vulkanisierten Gummizusammensetzung
Dem Verfahren A (Druckunterschiedsmethode) von JIS K7126-1987 „Test auf Gasdurchlässigkeit von Kunststofffolien und -platten" gemäß, wird die Luftdurchlässigkeitskonstante jedes Prüfstücks gemessen. In den Tabellen 1 bis 3 ist die jeweilige Zahl der Luftdurchlässigkeitskonstante durch die Indexzahl angegeben, wobei der Wert der Vergleichsbeispiele 1, 3 oder 5 als 100 angenommen wird. Je höher die Indexzahl, desto besser ist die Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit.
(2) Biegewechselbeanspruchungsfestigkeit einer vulkanisierten Gummizusammensetzung
Dem Mattia-Test von JIS K6260-1999 gemäß wurde die Anzahl der wiederholten Biegungszyklen bis zum Brechen des Prüfstücks bei Raumtemperatur unter einem Hub von 40 mm gemessen. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 1 bis 3 durch Indexzahl angegeben, wobei das Ergebnis der Vergleichsbeispiele 1 bis 5 als 100 angenommen wird. Je höher die Indexzahl, desto besser ist die Biegewechselbeanspruchungsfestigkeit.
(3) Dauerhaftigkeit bei niederer Temperatur einer vulkanisierten Gummizusammensetzung
Dem Schlagkaltsprödigkeitstest bei niederer Temperatur von JIS K6301-1995 gemäß wurde die Sprödigkeitstemperatur gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 durch die Indexzahl angegeben, wobei das Ergebnis des Vergleichsbeispiels 3 als 100 angenommen wird. Je höher die Indexzahl, desto besser ist die Dauerhaftigkeit bei niederer Temperatur.
(4) Dynamischer Speichermodul (–20°C) einer vulkanisierten Gummizusammensetzung
Der dynamische Speichermodul eines Prüfstücks einer Dicke von 2,0 mm, einer Breite von 5,0 mm und einer Länge von 20 mm wurde bei –20°C mit Hilfe eines Spektrometers, das von Toyo Seiki Seisakysho Co., Ltd., hergestellt wird, unter den Bedingungen einer statischen Anfangsbelastung von 150 g, einen durchschnittlichen Dehnungsausschlag von 0,1% und einer Frequenz von 32 Hz gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben.
(5) Modul einer nicht vulkanisierten Gummizusammensetzung
Die Zugspannung bei einer Dehnung von 50% M₅₀ eines Prüfstücks JIS Nr. 5 gemäß (Ringprüfstück) wurde JIS K6301-1995 gemäß bei einer Zuggeschwindigkeit von 100 ± 5 mm/min gemessen. Die Ergebnisse sind durch die Indexzahlen in den Tabellen 1 und 2 angegeben, wobei das Ergebnis der Vergleichsbeispiele 1 oder 3 als 100 angenommen wird. Je höher die Indexzahl, desto höher ist der Modul.
BEISPIELE 1 BIS 13 UND VERGLEICHSBEISPIELE 1 UND 2

Die Compoundierbestandteile entsprechender Mengen, die in der Tabelle 1 gezeigt sind, nämlich 5,0 Gewichtsteile eines Spindelöls, 1,0 Gewichtsteile Zinkweiß, 0,5 Gewichtsteile eines Vulkanisationsbeschleunigers (Nocceler NS (Handelsmarke), von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd., hergestellt; N-tert-Butyl-2-benzothiazylsulfenamid) und 1,0 Gewichtsteile Schwefel wurden in einer Banbury-Mischvorrichtung durch ein Zweistufenverfahren von Hochtemperaturkneten und Niedertemperaturkneten geknetet. Der Modul einer der dabei gebildeten nicht vulkanisierten Gummizusammensetzungen wurde gemessen. Dann wurde die nicht vulkanisierte Gummizusammensetzung bei 180°C 10 min lang vulkanisiert und die vulkanisierte Gummizusammensetzung wurde bezüglich der Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit bei 60°C und der Biegewechselbeanspruchungsfestigkeit beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben. TABELLE 1-1

	Vergleichsbeispiele		(nicht erfindungsgemäße) Beispiele
	1	2	1	2	3
Rezeptur (Gewichtsteile)
Naturgummi RSS^#1	-	-	55	55	-
1,2-BK^*1	-	-	-	-	-
Chlorierter Butylgummi^*2	100	100	45	45	100
Modifizierter Butylgummi^*3	-	-	-	-	-
FRR^*4	-	-	-	-	-
Nylon 6-Kurzfaser^*5	-	-	-	-	-
Ruß GPF	55	10	10	20	20
Ruß SAF	-	-	-	-	-
Kronenton^*6	-	200	-	-	-
Flachton^*7	-	-	300	200	150
Kopplungsmittel Si69^*8	-	-	-	-	-
Dispersionsverbesserungsmittel^*9	-	3	5	3	2
Resorcinol	-	-	-	-	-
Hexamethylentetramin	-	-	-	-	-
Ergebnisse (nach Indexzahl)
Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit (60°C)	100	150	330	300	450
Biegewechselbeanspruchungsfestigkeit	100	90	90	110	150
Modul	100	110	190	180	150

TABELLE 1-2

	(nicht erfindungs-gemäße) Beispiele
	4	5	6	7	8
Rezeptur (Gewichtsteile)
Naturgummi RSS^#1	-	-	-	-	-
1,2-BK^*1	-	-	-	20	-
Chlorierter Butylgummi^*2	100	94	100	80	100
Modifizierter Butylgummi^*3	-	-	-	-	-
FRR^*4	-	4,5	-	-	-
Nylon 6-Kurzfaser^*5	-	-	-	-	-
Ruß GPF	20	20	-	20	10
Ruß SAF	-	-	20	-	-
Kronenton^*6	-	-	-	-	-
Flachton^*7	200	150	150	130	100
Kopplungsmittel Si69^*8	-	-	-	2	1
Dispersionsverbesserungsmittel^*9	3	2	2	-	1
Resorcinol	-	-	-	-	-
Hexamethylentetramin	-	-	-	-	-
Ergebnisse (nach Indexzahl)
Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit (60°C)	650	430	450	360	440
Biegewechselbeanspruchungsfestigkeit	100	135	145	100	140
Modul	170	220	160	170	190

TABELLE 1-3

	(nicht erfindungsgemäße) Beispiele
	9	10	11	12	13
Rezeptur (Gewichtsteile)
Naturgummi RSS^#1	-	20	-	-	-
1,2-BK^*1	-	-	-	-	-
Chlorierter Butylgummi^*2	100	80	100	100	-
Modifizierter Butylgummi^*3	-	-	-	-	86
FRR^*4	-	-	-	-	21
Nylon 6-Kurzfaser^*5	-	-	-	3	-
Ruß GPF	-	10	35	20	20
Ruß SAF	-	-	-	-	-
Kronenton^*6	-	-	-	-	-
Flachton^*7	100	100	150	130	150
Kopplungsmittel Si69^*8	1	-	-	-	-
Dispersionsverbesserungsmittel^*9	1	-	2	1	2
Resorcinol	-	-	-	2	-
Hexamethylentetramin	-	-	-	1,3	-
Ergebnisse (nach Indexzahl)
Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit (60°C)	100	150	330	300	450
Biegewechselbeanspruchungsfestigkeit	100	90	90	110	150
Modul	100	110	190	180	150

Anmerkungen

*1 Syndiotaktisches Poly(1,2-butadien) (von JSR Corporation hergestellt; JSR RB810, Handelsmarke)
*2 Enjay Butyl HT10-66 (Handelsmarke; von Enjay Chemical Co., Ltd., hergestellt)
*3 Halogeniertes Isobutylen-p-methylstyrolcopolymer (von Exxon hergestellt; EXPRO50, Handelsmarke)
*4 FRR (von Ube Industries, Ltd, hergestellt; HE 0100, Handelsmarke, Naturgummi: Nylonkurzfaser = 2:1 (auf das Gewicht bezogen))
*5 Nylon 6-Kurzfaser (von Unitika, Ltd., hergestellt; durchschnittlicher Durchmesser = 3,3 dtex, Durchschnittslänge = 1 mm)
*6 Kronenton (von Shiraishi Calcium Co., Ltd., hergestellt; Crown Clay-S Handelsmarke)
*7 Flachton (von J. M. Huber Co., Ltd. hergestellt; POLYFIL DL, Handelsmarke; Seitenverhältnis = 10). Flachton ist ein kaolinischer Ton mit einem hohen Seitenverhältnis
*8 Si69 (Handelsmarke, von Degussa Aktiengesellschaft hergestellt)
*9 Dispersionsverbesserungsmittel (Dimethylstearylamin; von Kao Corporation hergestellt; DM80, Handelsmarke)

Im Vergleich mit einer herkömmlichen Gummizusammensetzung für eine Innenauskleidung, die im Vergleichsbeispiel 1 verwendet wird, war jede Gummizusammensetzung der Beispiele 1 bis 13 bezüglich ihrer Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit stark verbessert, während sie ihre Biegewechselbeanspruchungsfestigkeit im Wesentlichen beibehielt und gleichzeitig eine starke Erhöhung des Moduls im nichtvulkanisierten Zustand aufwies.
BEISPIELE 14 BIS 21 UND VERGLEICHSBEISPIELE 3 UND 4
Die Compoundierbestandteile entsprechender Menge, die in der Tabelle 2 gezeigt wird, nämlich 10 Gewichtsteile eines Spindelöls, 1,5 Gewichtsteile Zinkweiß, 0,5 Gewichtsteile eines Vulkanisationsbeschleunigers (Nocceler NS (Handelsmarke), von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd., hergestellt; N-tert-Butyl-2-benzothiazylsulfenamid) und 1,0 Gewichtsteile Schwefel wurden in einer Banbury-Mischvorrichtung durch ein Zweistufenverfahren von Hochtemperaturkneten und Niedertemperaturkneten geknetet. Die so gebildete nicht vulkanisierte Gummizusammensetzung wurde bezüglich ihres Moduls beurteilt. Dann wurde die nicht vulkanisierte Gummizusammensetzung bei 180°C 10 min lang vulkanisiert und die wo gebildete vulkanisierte Gummizusammensetzung wurde bezüglich der Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit bei 60°C und der Biegewechselbeanspruchungsfestigkeit beurteilt.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben. TABELLE 2-1

	Vergleichs beispiele		(nicht erfindungsgemäße) Beispiele
	3	4	14	15	16
Rezeptur (Gewichtsteile)
Naturgummi RSS^#1	50	70	70	80	70
1,2-BK^*1	-	-	-	-	-
Bromierter Butylgummi^*11	50	30	30	20	30
Modifizierter Butylgummi^*3	-	-	-	-	-
FRR^*4	-	-	-	-	-
Nylon 6-Kurzfaser^*5	-	-	-	-	-
Ruß GPF	55	55	20	20	20
Ruß SAF	-	-	-	-	-
Kronenton^*6	-	-	-	-	-
Flachton^*7	-	-	80	80	100
Kopplungsmittel Si69^*8	-	-	-	-	-
Dispersionsverbesserungsmittel^*9	-	-	-	-	2
Resorcinol	-	-	-	-	-
Hexamethylentetramin	-	-	-	-	-
Ergebnisse (nach Indexzahl)
Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit (60°C)	100	70	130	130	220
Biegewechselbeanspruchungsfestigkeit	100	110	110	118	110
Modul	100	110	110	115	130

TABELLE 2-2

	(nicht erfindungsgemäße) Beispiele
	17	18	19	20	21
Rezeptur (Gewichtsteile)
Naturgummi RSS^#1	70–	70	50	70	64
1,2-BK^*1	-	-	20	-	-
Chlorierter Butylgummi^*2	30	-	30	30	30
Modifizierter Butylgummi^*3	-	30	-	-	-
FRR^*4	-	-	-	-	4,5
Nylon 6-Kurzfaser^*5	-	-	-	3	-
Ruß GPF	-	-	20	20	20
Ruß SAF	20	-	-	-	-
Kronenton^*6	-	-	-	-	-
Flachton^*7	100	200	100	100	100
Kopplungsmittel Si69^*8	-	-	-	-	-
Dispersionsverbesserungsmittel^*9	2	3	2	2	2
Resorcinol	-	-	-	2	-
Hexamethylentetramin	-	-	-	1,3	-
Ergebnisse (nach Indexzahl)
Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit (60°C)	215	330	230	250	250
Biegewechselbeanspruchungsfestigkeit	110	110	115	110	110
Modul	170	270	170	500	480

Anmerkungen

*10 Syndiotaktischer Poly(1,2-Butadien) (von JSR Corporation hergestellt; RB 100, Handelsmarke)
*11 Bromobutyl 2244 (Handelsmarke; von JSR Corporation hergestellt)
*2 bis *9: wie in Tabelle 1 definiert

Aus Tabelle 2 folgt Folgendes. Die Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit und die Kaltsprödigkeitswiderstandsfähigkeit (Dauerhaftigkeit bei niederer Temperatur) der vulkanisierten Gummizusammensetzung und der Modul der nicht vulkanisierten Gummizusammensetzung sind alle ausreichend, wenn die Gummizusammensetzung den in Lagen angeordneten oder plättchenförmigen Ton nicht enthält, jedoch 40 Gewichtsteile oder mehr Gummi auf Butylbasis wie im Vergleichsbeispiel 3 enthält. Wenn die Gummizusammensetzung den in Lagen angeordneten oder plättchenförmigen Ton nicht enthält, jedoch 40 Gewichtsteile oder weniger Gummi auf Butylbasis, wie im Vergleichsbeispiel 4, enthält, so sind die Kaltsprödigkeitswiderstandsfähigkeit und der Modul der nicht vulkanisierten Gummizusammensetzung im Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel 3 relativ gut, die Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit ist jedoch relativ schlecht. Im Gegensatz dazu sind in den erfindungsgemäßen Beispielen die Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit und die Kaltsprödigkeitswiderstandsfähigkeit des vulkanisierten Gummis und der Modul des nicht vulkanisierten Gummis verbessert und gut ausgeglichen.
BEISPIELE 22 BIS 28 UND VERGLEICHSBEISPIELE 5 UND 6
Die Compoundierbestandteile der jeweiligen in Tabelle 3 gezeigten Mengen, nämlich 2,0 Gewichtsteile Zinkweiß, 1,0 Gewichtsteil eines Vulkanisationsbeschleunigers DM (Dibenzothiazyldisulfid) und 1,0 Gewichtsteil Schwefel, wurden in einer Banbury-Mischvorrichtung durch ein Zweistufenverfahren eines Hochtemperaturknetens und eines Niedertemperaturknetens geknetet, wodurch eine nicht vulkanisierte Gummizusammensetzung hergestellt wurde.

Die nicht vulkanisierte Gummizusammensetzung wurde 10 min lang bei 180°C vulkanisiert und jedes so gebildete Prüfstück wurde bezüglich des Luftdurchdringungswiderstands bei 60°C, der Biegewechselbeanspruchungsfestigkeit und des dynamischen Speichermoduls bei –20°C beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. TABELLE 3-1

	Vergleichsbeispiele		(nicht erfindungsgemäße) Beispiele
	5	6	22	23
Rezeptur (Gewichtsteile)
Naturgummi RSS^#1	-	-	-	-
Bromierter Butylgummi^*11	100	100	100	100
Ruß GPF	70	10	10	10
Kronenton^*6	-	60	-	-
Flachton^*7	-	-	60	100
Dispersionsverbesserungsmittel^*9	-	-	1,0	1,0
Ergebnisse

Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit (60°C)	100	100	300	390
(nach Indexzahl)
Biegewechselbeanspruchungsfestigkeit	100	80	200	155
(nach Indexzahl)
Dynamischer Speichermodul (–20°C) (MPa)	540	450	460	550

TABELLE 3-2

	(nicht erfindungsgemäße) Beispiele
	24	25	26	27	28
Rezeptur (Gewichtsteile)
Naturgummi RSS^#1	-	-	15	-	-
Bromierter Butylgummi^*11	100	100	85	100	100
Ruß GPF	10	50	10	10	10
Kronenton^*6	-	-	-	-	-
Flachton^*7	170	60	60	60	170
Dispersionsverbesserungsmittel^*9	1,0	1,0	1,0	-	3,0
Ergebnisse
Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit (60°C)	430	380	110	300	430
(nach Indexzahl)
Biegewechselbeanspruchungsfestigkeit	100	160	260	150	330
(nach Indexzahl)
Dynamischer Speichermodul (–20°C) (MPa)	665	605	160	460	660

*6, *7 und *9: wie in Tabelle 1 definiert.
*11: wie in Tabelle 2 definiert.

Wie aus Tabelle 3 ersichtlich ist, sind die Beispiele 22 bis 28 den Vergleichsbeispielen bezüglich des Ausgleichs zwischen der Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit, der Biegewechselbeanspruchungsfestigkeit und dem dynamischen Speichermodul der vulkanisierten Gummizusammensetzungen überlegen.
In den folgenden Beispielen 29 bis 43 und in den Vergleichsbeispielen 7 bis 13 wurden die Eigenschaften durch folgende Methoden gemessen.
(1) Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit einer vulkanisierten Gummizusammensetzung
Der Methode A von JIS K7126-1987 gemäß wurde die Luftdurchlässigkeit mit Hilfe einer Luftdurchlässigkeitsmaschine gemessen. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 4 bis 6 durch die Indexzahlen gezeigt, wobei die Luftdurchlässigkeit der Vergleichsbeispiele 7, 10 oder 12 als 100 angenommen wurden. Je geringer die Indexzahl, desto geringer ist die Ludftdurchlässigkeit.
(2) Biegewechselbeanspruchungsfestigkeit einer vulkanisierten Gummizusammensetzung
Der Biegetestmethode von JIS K6260-1999 gemäß wurde jedes Prüfstück aus vulkanisiertem Gummi hergestellt, das dem Biegetest unterworfen wurde, um die Zeit zu messen, die erforderlich ist, bis eine 10 mm lange Rissbildung in dem Prüfstück erfolgte. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 4 bis 6 durch die Indexzahlen angegeben, wobei die gemessene Zeit der Vergleichsbeispiele 7, 10 oder 12 als 100 angenommen wurde. Je höher die Indexzahl, desto besser ist die Biegewechselbeanspruchungsfähigkeit.
(3) Dauerhaftigkeit bei niedriger Temperatur einer vulkanisierten Gummizusammensetzung
Dem Schlagsprödigkeitstest bei niedriger Temperatur von JIS K6301-1995 gemäß wurde jedes Prüfstück hergestellt und dem Schlagsprödigkeitstest bei niedriger Temperatur unterworfen, um die Schlagsprödigkeitstemperatur zu messen. Der Unterschied (°C) zwischen der gemessenen Schlagsprödigkeitstemperatur und derjenigen der Vergleichsbeispiele 10 oder 12 ist in Tabelle 5 und 6 angegeben. Je geringer der Unterschied, desto besser ist die Dauerhaftigkeit bei niedriger Temperatur.
(4) Festigkeit einer nicht vulkanisierten Gummizusammensetzung
Eine nicht vulkanisierte Gummizusammensetzung wurde durch Walzen von 8 Zoll ausreichend erwärmt, um eine 4 mm dicke Platte herzustellen, die dann durch einen Schneidestempel JIS Nr. 5 zu einem Prüfstück zugeschnitten wurde. Das Prüfstück wurde einem Festigkeitstest JIS K6251-1993 gemäß unterworfen, um die Bruchfestigkeit zu messen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 durch die Indexzahlen gezeigt, wobei die Bruchfestigkeit der Vergleichsbeispiele 7 als 100 angenommen wurde. Je höher die Indexzahl, desto höher ist die Festigkeit der nicht vulkanisierten Gummizusammensetzung.
(5) Agglomeratgehalt einer nicht vulkanisierten Gummizusammensetzung
Die Teilchengrößenverteilung von Teilchen mit einer maximalen Teilchengröße von 20 μm oder weniger wurde mit Hilfe des Dispergraders 1000 (von Optigrade Co., Ltd., hergestellt) gemessen. Durch Vergleichen des fotografischen Bilds jedes Prüfstücks mit einer Bezugsfotografie wurden die Ergebnisse eingestuft, wobei das Ergebnis des Vergleichsbeispiels 12 als 100 angenommen wurde. (Tabelle 6). Der Agglomeratgehalt drückt den Dispersionsgrad von Füllstoffen aus. Je höher die Einstufung, desto besser ist die Dispersion
BEISPIELE 29 BIS 32 UND VERGLEICHSBEISPIELE 7 BIS 9

Die Compoundierbestandteile jeweiliger Mengen, die in Tabelle 4 gezeigt sind, nämlich 10 Gewichtsteile eines Prozessöls, 3,0 Gewichtsteile Zinkweiß, 2,0 Gewichtsteile Stearinsäure und 1,0 Gewichtsteile Schwefel wurden in einer Banbury-Mischvorrichtung durch ein Zweistufenverfahren eines Hochtemperaturknetens und eines Niedertemperaturknetens geknetet. Die so gebildete nicht vulkanisierte Gummizusammensetzung wurde bezüglich ihrer Festigkeit beurteilt. Dann wurde die nicht vulkanisierte Gummizusammensetzung 45 min lang bei 145°C vulkanisiert und jedes Prüfstück der so gebildeten vulkanisierten Gummizusammensetzung wurde bezüglich der Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit und der Biegewechselbeanspruchungsfestigkeit beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt. TABELLE 4-1

	Vergleichsbeispiele
	7	8	9
Rezeptur (Gewichtsteile)
Naturgummi RSS^#1	-	-	15
Bromierter Butylgummi^*11	100	100	85
Ruß A^*12	50	-	50
Ruß B^*13	-	80	-
Ton^*14	-	-	-
Ergebnisse
Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit	100	80	150
(nach Indexzahl)
Biegewechselbeanspruchungsfestigkeit	100	100	120
(nach Indexzahl)
Festigkeit von nicht vulkanisiertem Gummi (nach	100	80	150
Indexzahl)

TABELLE 4-2

	Beispiele
	29	30	31	32
Rezeptur (Gewichtsteile)
Naturgummi RSS^#1	-	-	15	-
Bromierter Butylgummi^*11	100	100	85	100
Ruß A^*12	30	20	20	50
Ruß B^*13	-	-	-	-
Ton^*14	40	80	80	30
Ergebnisse
Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit	67	50	85	66
(nach Indexzahl)
Biegewechselbeanspruchungsfestigkeit	390	280	400	125
(nach Indexzahl)
Festigkeit von nicht vulkanisiertem Gummi (nach	100	105	180	130
Indexzahl)

Anmerkungen

^*12Ruß A: DBP 85 ml/100 g, IA 35 mg/g.
^*13Ruß B: DBP 45 ml/100 g, IA 16 mg/g.
^*14Ton: Kaolinischer Ton mit einer Seitenansicht von 12,5
^*11: wie in Tabelle 2 definiert.

Die Ergebnisse von Tabelle 4 zeigen, dass die erfindungsgemäßen Gummizusammensetzungen eine ausgezeichnete Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit und Biegewechselbeanspruchungsfestigkeit nach dem Vulkanisieren und eine ausgezeichnete Festigkeit und Verarbeitbarkeit vor dem Vulkanisieren aufweisen. Die Beispiele 30 und 31 sind nicht erfindungsgemäß.
BEISPIELE 33 BIS 36 UND VERGLEICHSBEISPIELE 10 UND 11

Die in Tabelle 5 gezeigten Compoundierbestandteile wurden in einer Banbury-Mischvorrichtung durch ein Zweistufenverfahren eines Hochtemperaturknetens und eines Niedertemperaturknetens hergestellt, wodurch eine nicht vulkanisierte Gummizusammensetzung für eine Innenauskleidung hergestellt wurde. Die nicht vulkanisierte Gummizusammensetzung wurde 45 min lang bei 145°C vulkanisiert und jedes Prüfstück der so gebildeten vulkanisierten Gummikomponente wurde bezüglich der Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit, der Biegewechselbeanspruchungsfestigkeit und der Dauerhaftigkeit bei niedriger Temperatur beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt. TABELLE 5-1

	Vergleichsbeispiele
	10	11
Rezeptur (Gewichtsteile)
Bromierter Butylgummi^*11	100	100
Ruß^*15	60	50
Ton (Seitenverhältnis: 12,5)^*16	-	-
Ton (Seitenverhältnis: 38,0)^*17	-	30
Prozessöl	10	10
Zinkweiß	3	3
Stearinsäure	2	2
Schwefel	1	1
Ergebnisse
Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit	100	69
(nach Indexzahl)
Biegewechselbeanspruchungsfestigkeit	100	80
(nach Indexzahl)
Dauerhaftigkeit bei niedriger Temperatur	0	0
(Temperaturunterschied)

TABELLE 5-2

	Beispiele
	33	34	35	36
Rezeptur (Gewichtsteile)
Bromierter Butylgummi^*11	100	100	100	100
Ruß^*15	50	40	30	40
Ton (Seitenverhältnis: 12,5)^*16	30	20	40	30
Ton (Seitenverhältnis: 38,0)^*17	-	-	-	-
Prozessöl	10	10	10	10
Zinkweiß	3	3	3	3
Stearinsäure	2	2	2	2
Schwefel	1	1	1	1
Ergebnisse
Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit	66	81	59	70
(nach Indexzahl)
Biegewechselbeanspruchungsfestigkeit	125	355	390	255
(nach Indexzahl)
Dauerhaftigkeit bei niedriger Temperatur	–0,5	–2,5	–1	–1
(Temperaturunterschied)

Anmerkungen

^*15N660 (von Cabot Corporation hergestellt)
^*16Polyfil DL (Handelsmarke, von J. M. Huber Corporation hergestellt)
^*17Ton mit einem hohen Seitenverhältnis, der durch Sieben von im Handel erhältlichem Ton hergestellt wird.

Wie aus Tabelle 5 ersichtlich, weisen die Gummizusammensetzung für eine erfindungsgemäße Innenauskleidung eine ausgezeichnete Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit, Biegewechselbeanspruchungsfestigkeit und Dauerhaftigkeit bei niedriger Temperatur nach dem Vulkanisieren auf.
BEISPIELE 37 BIS 43 UND VERGLEICHSBEISPIELE 12 UND 13
Eine Gummikomponente (100 Gewichtsteile), die in Tabelle 6 gezeigt ist, ein Füllstoff oder Füllstoffe entsprechender Menge(n), die in Tabelle 6 gezeigt sind, nämlich 10 Gewichtsteile eines Prozessöls (Spindel Nr. 2, von Japan Oil Co., Ltd., hergestellt; geblasener Asphalt einer entsprechenden Qualität, von Japan Öl Co., Ltd., hergestellt), 3 Gewichtsteile Zinkweiß, 1 Gewichtsteil Vulkanisationsbeschleuniger (Nocceler DM-P, Handelsmarke, von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd., hergestellt) und 1 Gewichtsteil Schwefel wurden auf folgende Weise zum Herstellen einer nicht vulkanisierten Gummizusammensetzung Compoundiert.
Die in Tabelle 6 gezeigte Gummikomponente wurde in einer Banbury-Mischvorrichtung für eine in Tabelle 6 gezeigte Zeitspanne (Schritt (a)) mastifiziert. Dann wurde nach Zusetzen des Füllstoffs oder der Füllstoffe und der anderen Compoundierbestandteile, die in Tabelle 6 gezeigt sind, das Kneten in einer einzigen Stufe für eine Zeitspanne, die in Tabelle 6 gezeigt ist, durchgeführt, während das Kneten so gesteuert wurde, dass die in Tabelle 6 angegebene Temperatur (Ablasstemperatur) am Ende des Knetens (Schritt (b)) erreicht wurde. Mit Hilfe einer derartigen Knetmethode wurde der elektrische Stromverbrauch im Vergleich mit der Herstellung einer Gummizusammensetzung der gleichen Compoundierrezeptur durch Zweistufenkneten bei hoher Temperatur und niedriger Temperatur wesentlich stärker reduziert.

Die nicht vulkanisierte Gummizusammensetzung wurde bezüglich ihres Agglomeratgehalts beurteilt. Dann wurde die nicht vulkanisierte Gummizusammensetzung 45 min lang bei 145°C vulkanisiert und das Prüfstück aus jeder vulkanisierten Gummizusammensetzung wurde bezüglich der Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit, der Biegewechselbeanspruchungsfestigkeit und der Dauerhaftigkeit bei niedriger Temperatur beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 gezeigt. TABELLE 6-1

	Vergleichsbeispiele		(nicht erfindungsgemäße) Beispiele
	12	13	37	38	39
Gummikomponente (Gewichtsteil)
Naturgummi RSS^#1	10	10	10	30	10
Bromierter Butylgummi^*11	90	90	90	70	90
Füllstoff (Gewichtsteil)
Ruß^*18	60	50	50	30	40
Kronenton^*6	-	20	-	-	-
Ton II^*20 (Seitenverhältnis: 15)	-	-	-	40	30
Ton III^*21 (Seitenverhältnis: 40)	-	-	20	-	-
Schritt (a)
Vorknetzeit (sec)	20	20	20	20	20
Schritt (b)
Knetzeit (sec)	180	180	180	180	200
Ablasstemperatur (°C)^*22	120	120	120	115	120
Eigenschaften der Gummizusammensetzung
Agglomeratgehalt (Einstufung)	100	90	90	155	140
Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit	100	95	89	59	70
(nach Indexzahl)
Biegewechselbeanspruchungsfestigkeit	100	90	70	370	240
(nach Indexzahl)
Dauerhaftigkeit bei niedriger Temperatur	0	0,8	2	–1	–0,5
(nach Indexzahl)

TABELLE 6-2

	Beispiele
	40	41	42	43
Gummikomponente (Gewichtsteil)
Naturgummi RSS^#1	-	20	20	20
Bromierter Butylgummi^*11	100	80	80	80
Füllstoff (Gewichtsteil)
Ruß^*18	40	35	40	60
Kronenton^*6	-	-	-	-
Ton II^*20 (Seitenverhältnis: 15)	30	35	70	10
Ton III^*21 (Seitenverhältnis: 40)	-	-	-	-
Schritt (a)
Vorknetzeit (sec)	10	30	50	60
Schritt (b)
Knetzeit (sec)	240	180	180	180
Ablasstemperatur (°C)	126	110	115	130
Eigenschaften der Gummizusammensetzung
Agglomeratgehalt (Einstufung)	163	135	159	128
Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit	68	72	76	80
(nach Indexzahl)
Biegewechselbeanspruchungsfestigkeit	200	270	140	240
(nach Indexzahl)
Dauerhaftigkeit bei niedriger Temperatur	–0,5	–0,5	–0,5	–0,5
(nach Indexzahl)

Anmerkungen

^*18Ruß: N660 (von Cabot Co., Ltd., hergestellt)
^*19Ton I (Kronenton mit einem Seitenverhältnis von 3)
^*20Ton II (Kaolinischer Ton mit einem Seitenverhältnis von 15)
^*21Ton III (Kaolinischer weicher Ton mit einem Seitenverhältnis von 40)
^*22Ablasstemperatur (Temperatur der Gummizusammensetzung, die aus einer Banbury-Mischvorrichtung nach dem Kneten herausgenommen wird)
^*11: Wie in Tabelle 2 definiert.

Wie aus Tabelle 6 ersichtlich ist, sind die Gummizusammensetzungen der Beispiele 37 bis 43 bezüglich der Dispersion des Füllstoffs gut, weisen eine ausgezeichnete Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit, Biegewechselbeanspruchungsfestigkeit und Beständigkeit bei niedriger Temperatur im Vergleich mit den Gummizusammensetzungen der Vergleichsbeispiele auf. Die Beispiele 37 und 42 sind nicht erfindungsgemäß.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Wie oben im Einzelnen beschrieben, weist die erfindungsgemäße Gummizusammensetzung für eine Innenauskleidung eine beachtlich verbesserte Luftdurchdringungswiderstandsfähigkeit und auch eine verbesserte Verarbeitbarkeit im Vergleich mit herkömmlichen Gummizusammensetzungen auf, die mit einem Butylgummi compoundiert sind, auf. Dadurch können die Rissbildungs- und Lochdefekte einer nicht vulkanisierten Platte während der Reifenherstellung vermieden werden. Durch Verwendung der Gummizusammensetzung kann die Dicke einer Innenauskleidung für einen Luftreifen reduziert werden, während der Innendruck eines Reifens beibehalten werden kann, wodurch das Gewicht eines Reifens reduziert wird. Außerdem bietet das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung eine Gummizusammensetzung, die mit dem in Lagen angeordneten oder plättchenförmigen Ton mit guter Produktivität ohne Beeinträchtigung der Eigenschaften compoundiert wird.

Claims

Gummizusammensetzung für eine Innenauskleidung eines Luftreifens, wobei die Gummizusammensetzung durch Compoundieren einer Gummikomponente und von Ruß erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Gummikomponente mit einem in Lagen angeordneten oder plättchenförmigen Ton compoundiert wird, der ein Reifenquerschnittsverhältnis von 3 oder mehr und weniger als 30 aufweist, wobei die Gummikomponente 40 bis 100 Gew.-% mindestens eines Gummis umfasst ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Gummi auf Butylbasis und 60 Gew.-% oder weniger eines Diengummis und einer Compoundiermenge A des in Lagen angeordneten oder plättchenförmigem Tons, auf Gewichtsbasis, pro 100 Gewichtsteile der Gummikomponente folgender Formel I entspricht: 1 < A × D < 200 (I)wobei D eine Dicke (mm) einer Innenauskleidungsgummischicht darstellt; und wobei 10 bis 50 Gewichtsteile des in Lagen angeordnet oder plättchenähnlichen Tons und 10 bis 60 Gewichtsteile eines Rußes des Weiteren pro 100 Gewichtsteile der Gummikomponente, die mindestens einen Gummi auf Butylbasis umfasst, compoundiert werden.
Gummizusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Gummi auf Butylbasis einen halogenierten Gummi umfasst.
Gummizusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der in Lagen angeordnete oder plättchenförmige Ton einen kaolinitischen Ton oder serizitischen Ton umfasst.
Gummizusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine gesamte Compoundiermenge des Tons und des Rußes 50 Gewichtsteile oder mehr beträgt.
Gummizusammensetzung nach Anspruch 2, wobei der halogenierte Gummi mindestens ein Gummi ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus bromierten Gummis und chlorierten Gummis.
Gummizusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei 0,3 bis 5 Gewichtsteile einer organischen Kurzfaser des Weiteren pro 100 Gewichtsteile der Gummikomponente compoundiert werden.
Gummizusammensetzung nach Anspruch 6, wobei die organische Kurzfaser eine Polyamidfaser ist.
Gummizusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei 0,1 bis 5 Gewichtsteile eines Dispergierverbesserungsmittels des Weiteren pro 100 Gewichtsteile der Gummikomponente compoundiert werden.
Gummizusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein dynamischer Elastizitätsmodul der Gummizusammensetzung nach dem Vulkanisieren bei –20°C unter einem Dehnungsausschlag von 0,1% oder weniger 800 MPa oder weniger beträgt.
Gummizusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Teilchengröße des in Lagen angeordneten oder plättchenförmigen Tons 0,2 bis 2 μm beträgt.
Luftreifen, der mit einer Innenauskleidung ausgestattet ist, die aus der Gummizusammensetzung wie in einem der Ansprüche 1 bis 10 definiert, besteht.
Luftreifen nach Anspruch 11, wobei der in Lagen angeordnete oder plättchenförmige Ton so orientiert ist, dass seine Oberfläche eine Dickenrichtung der Innenauskleidung durchquert.
Verfahren für die Herstellung der Gummizusammensetzung wie in einem der Ansprüche 1 bis 10 definiert, das einen Schritt des (a) Mastizierens der Gummikomponente und einen Schritt (b) des Knetens der mastizierten Gummikomponente mit dem in Lagen angeordneten oder plättchenförmigen Ton und der anderen Compoundierbestandteile umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Gummikomponente in einer Knetmaschine in einem Vorknetschritt mastiziert und dann eine Knetbehandlung in einer einzigen Stufe nach Zugabe des in Lagen angeordneten oder plättchenförmigen Tons und der anderen Compoundierbestandteile durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Gummikomponente im Vorknetschritt 10 sec lang oder länger mastifiziert und die Knetbehandlung dann eine bis vier Minuten lang durchgeführt wird, während eine Temperatur der Gummizusammensetzung auf 130°C oder weniger am Ende der Knetbehandlung eingestellt wird.