DE602005000321T2 - Kautschukmischung für Reifenlaufflächen und Luftreifen, welche diese verwenden - Google Patents

Kautschukmischung für Reifenlaufflächen und Luftreifen, welche diese verwenden Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche sowie auf einen Luftreifen unter Verwendung der Kautschukzusammensetzung.
  • In den letzten Jahren sind die Bedenken bezüglich des Anstiegs des Ölpreises aufgrund von Lieferschwierigkeiten und der Erschöpfung des Öls gestiegen. Auch im Hinblick auf Umweltprobleme, wie beispielsweise die Ressourcensicherung, und die verschärften Regularien zur Vermeidung von Kohlendioxidabgasen werden natürliche Ressourcen neu überdacht. Die Reifenindustrie ist keine Ausnahme und Naturkautschuk hat als ein alternatives Material zu synthetischem Kautschuk Aufmerksamkeit erlangt. Naturkautschuk weist eine hohe mechanische Festigkeit sowie einen exzellenten Abrasionswiderstand auf und wird daher häufig für große Reifen, wie beispielsweise Lkw/Bus-Reifen, eingesetzt. Weil allerdings Naturkautschuk lediglich Methylgruppen mit einem geringen Molekulargewicht in den Seitenketten aufweist und eine niedrige Glasübergangstemperatur (Tg) von –60 °C aufweist, besteht ein dahingehendes Problem, dass die Griffeigenschaft schlecht ist. Weil Naturkautschuk eine natürliche Ressource ist, besteht auch das Problem, dass der Ozonwiderstand, der Hitzealterungswiderstand und die Wetterbeständigkeit schlecht sind.
  • Um diese Probleme zu lösen, werden Derivate von Naturkautschuk, wie beispielsweise zyklisierter Naturkautschuk, chlorierter Naturkautschuk und epoxidierter Naturkautschuk, eingesetzt. Beispielsweise schlagen die JP-A-6-220254, die JP-A-7-90123, die JP-A-7-149955, die US 2001/0009932, die EP 0 644 235 A1 , die US 5,489,628 , die US 2004/0045650 sowie die JP-A-2001-233995 ein Verfahren des Verwendens von epoxidiertem Naturkautschuk als Reifenmaterial vor. Hier bezieht sich epoxidierter Naturkautschuk auf Naturkautschuk, in dem die ungesättigten Doppelbindungen hiervon epoxidiert sind. Epoxidierter Naturkautschuk weist eine höhere Glasübergangstemperatur (Tg) als Naturkautschuk auf und ist in seiner mechanischen Festigkeit, seinem Abrasionswiderstand und seiner Gasdurchlässigkeit überlegen, weil sich die molekulare kohäsive Kraft aufgrund der Epoxygruppen, welche polare Gruppen sind, erhöht. Insbesondere von Reifenzusammensetzungen, welche Silica enthalten, ist es bekannt, dass Silanolgruppen der Silicaoberfläche und Epoxygruppen des epoxidierten Naturkautschuks interagieren und als ein Ergebnis hiervon eine mechanische Festigkeit und ein Abrasionswiderstand erhalten werden kann, welche zu den durch eine Verbindung, in der Ruß enthalten ist, erhaltenen äquivalent ist.
  • Obwohl epoxidierter Naturkautschuk einen großen Hystereseverlust sowie eine exzellente Nassgriffeigenschaft aufweist, besteht allerdings das Problem, dass der Rollwiderstand ansteigt (die Rollwiderstandseigenschaften nehmen ab), selbst wenn Silica enthalten ist. Ferner tendiert Silica in einer Verbindungsmischung von epoxidiertem Naturkautschuk und anderem Dienkautschuk dazu, auf der Seite des epoxidierten Naturkautschuks vorzuliegen und als ein Ergebnis hiervon besteht das Problem, dass nicht nur die Verarbeitbarkeit abnimmt, sondern ebenfalls die Härte zunimmt und der Abrasionswiderstand und der Hitzealterungswiderstand abnimmt, weil die Wechselwirkung zwischen Silica und epoxidiertem Naturkautschuk stark ist.
  • In der EP 0 733 673 A1 wird eine Kautschukzusammensetzung offenbart, welche eine Kautschukkomponente, beispielsweise epoxidierten Naturkautschuk, ein aromatisches Öl, Stearinsäure, Schwefel, Silica, ein Kupp lungsmittel und ein Tensid enthält, wobei das Tensid ein nicht ionisches Tensid oder ein Phosphorsäuretriester ist.
  • In der JP-A-11-71479 wird ein Verfahren zum Einmischen eines spezifischen Stearinsäurederivats beschrieben. Durch Verwenden eines spezifischen Stearinsäurederivats als Verarbeitungshilfe für Kautschukkomponenten, wie beispielsweise Naturkautschuk und Isoprenkautschuk, wird der Kautschuk erweicht und die Dispergierbarkeit von Silica und den anderen zugesetzten Agenzien werden vorteilhaft. Als ein Ergebnis hiervon werden die Verarbeitbarkeit und der Abrasionswiderstand verbessert. Allerdings wird epoxidierter Naturkautschuk bei diesem Verfahren nicht als Kautschukkomponente eingesetzt und die Verarbeitbarkeit und der Abrasionswiderstand sind unzureichend.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche bereitzustellen, bei der die Verarbeitbarkeit, der Abrasionswiderstand, die Rollwiderstandseigenschaften und die Nassgriffeigenschaft in einer ausgewogenen Weise verbessert sind.
  • Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche enthaltend 5 bis 150 Gewichtsteile Silica mit einer mit Stickstoffadsorption gemessenen spezifischen Oberfläche zwischen 100 und 300 m2/g basierend auf 100 Teilen einer Kautschukkomponente enthaltend 5 bis 100 Gew.-% eines epoxidierten Naturkautschuks, sowie 1 bis 20 Gewichtsteile eines Silankupplungsmittels und 0,1 bis 20 Gewichtsteile eines anionischen Tensids, basierend auf 100 Gewichtsteilen des Silicas.
  • Die Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche enthält des Weiteren bevorzugt 1 bis 50 Gewichtsteile eines aus Pflanzen abgeleiteten Öls basierend auf 100 Gewichtsteilen der Kautschukkomponente.
  • Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche enthaltend 5 bis 150 Gewichtsteile Silica mit einer durch Stickstoffadsorption gemessenen spezifischen Oberfläche zwischen 100 und 300 m2/g und 1 bis 10 Gewichtsteile eines Metallsalzes von Stearinsäure basierend auf 100 Teilen einer Kautschukkomponente enthaltend 5 bis 100 Gew.-% eines epoxidierten Naturkautschuks, sowie 1 bis 20 Gewichtsteile eines Silankupplungsmittels basierend auf 100 Gewichtsteilen des Silicas, wobei das Metallsalze von Stearinsäure ein Erdalkalimetallsalz ist.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Luftreifen, welcher die Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche gemäß der ersten oder der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält.
  • Die Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält eine Kautschukkomponente, Silica, ein Silankupplungsmittel und ein anionisches Tensid.
  • Die Kautschukkomponente enthält epoxidierten Naturkautschuk. Als epoxidierter Naturkautschuk kann kommerziell erhältlicher epoxidierter Naturkautschuk eingesetzt werden oder es kann Naturkautschuk epoxidiert und dann eingesetzt werden. Das Verfahren zum Epoxidieren von Naturkautschuk ist nicht besonders beschränkt und die Epoxidierung kann unter Einsatz von Verfahren, wie beispielsweise dem Chlorhydrinverfahren, dem direkten Oxidationsverfahren, dem Wasserstoffperoxidver fahren, dem Alkylhydroperoxidverfahren und dem Persäureverfahren, durchgeführt werden. Ein Beispiel ist das Verfahren des Reagierens von Naturkautschuk mit organischer Persäure, wie beispielsweise Peressigsäure oder Perameisensäure.
  • Der Epoxidierungsgrad des epoxidierten Naturkautschuks beträgt vorzugsweise wenigstens 5 Mol-% und besonders bevorzugt wenigstens 10 Mol-%. Wenn der Epoxidierungsgrad weniger als 5 Mol-% beträgt, ist der Effekt des Modifizierens der Kautschukzusammensetzung gering. Ferner beträgt der Epoxidierungsgrad vorzugsweise maximal 80 Mol-% und besonders bevorzugt maximal 60 Mol-%. Wenn der Epoxidierungsgrad mehr als 80 Mol-% beträgt, geliert die Polymerkomponente, was folglich unvorteilhaft ist.
  • Der Gehalt des epoxidierten Naturkautschuks beträgt in der Kautschukkomponente wenigstens 5 Gew.-% und vorzugsweise wenigstens 10 Gew.-%. Wenn der Gehalt an epoxidierten Naturkautschuk weniger als 5 Gew.-% beträgt, kann eine ausreichende Griffeigenschaft nicht erreicht werden, was folglich unvorteilhaft ist. Ferner beträgt Gehalt an epoxidiertem Naturkautschuk maximal 100 Gew.-%, vorzugsweise maximal 95 Gew.-% und besonders bevorzugt maximal 90 Gew.-%.
  • Beispiele für die Kautschukkomponente, abgesehen von epoxidiertem Naturkautschuk, welche in der Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, sind Naturkautschuk und/oder synthetischer Dienkautschauk.
  • Beispiele für den synthetischen Dienkautschuk sind Styrolbutadienkautschuk (SBR), Polybutadienkautschuk (BR), Polyisoprenkautschuk (IR), Ethylenpropylendienkautschuk (EPDM), Chloroprenkautschuk (CR), Acrylnitrilbutadienkautschuk (NBR), Butylkautschuk (IIR) sowie halogenierter Butylkautschauk. Diese Kautschuke können alleine eingesetzt werden oder zwei oder mehr Arten können zusammen eingesetzt werden.
  • Beispiele des Silicas sind durch ein Nassverfahren oder ein Trockenverfahren hergestelltes Silica und diese sind nicht besonders beschränkt.
  • Die durch Stickstoffadsorption gemessene spezifische Oberfläche (N2SA) des Silicas beträgt wenigstens 100 m2/g und vorzugsweise wenigstens 120 m2/g. Wenn die N2SA des Silicas weniger als 100 m2/g beträgt, sind die Verstärkungseffekte, welche durch das Zumischen des Silicas erreicht werden, gering. Ferner beträgt die N2SA des Silicas maximal 300 m2/g und vorzugsweise maximal 280 m2/g. Wenn die N2SA des Silicas mehr als 300 m2/g beträgt, nimmt die Dispergierbarkeit des Silicas ab und die Wärmeerzeugung der Kautschukzusammensetzung nimmt zu, was folglich unvorteilhaft ist.
  • Der Gehalt an Silica beträgt vorzugsweise wenigstens 5 Gewichtsteile, vorzugsweise wenigstens 10 Gewichtsteile und bevorzugt wenigstens 15 Gewichtsteile, basierend auf 100 Gewichtsteilen der Kautschukkomponente. Wenn der Gehalt an Silica weniger als 5 Gewichtsteile beträgt, können niedrige Wärme erzeugende Eigenschaften und eine gute Nassgriffeigenschaft nicht zufrieden stellend erreicht werden. Ferner beträgt die Menge an Silica maximal 150 Gewichtsteile, vorzugsweise maximal 120 Gewichtsteile und besonders bevorzugt maximal 100 Gewichtsteile. Wenn der Gehalt an Silica mehr als 150 Gewichtsteile beträgt, wird die Verarbeitbarkeit und die Bearbeitbarkeit schlecht, was folglich unvorteilhaft ist.
  • Die Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ein Silankupplungsmittel. Das Silankupplungsmittel, welches in der vorliegenden Erfindung geeigneterweise eingesetzt werden kann, ist jedes Silankupplungsmittel, welches herkömmlicherweise zusammen mit einem Silica-Füllstoff eingesetzt wird. Spezifische Beispiele sind: Bis(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfid, Bis(2-triethoxysilylethyl)tetrasulfid, Bis(4-triethoxysilylbutyl)tetrasulfid, Bis(3-trimethoxysilylpropyl)tetrasulfid, Bis(2-trimethoxysilylethyl)tetrasulfid, Bis(4-trimethoxysilylbutyl)tetrasulfid, Bis(3-methyldiethoxysilylpropyl)tetrasulfid, Bis(2-methyldimethoxysilylethyl)tetrasulfid, Bis(4-methyldimethoxysilylbutyl)tetrasulfid, Bis(3-triethoxysilylpropyl)trisulfid, Bis(2-triethoxysilylethyl)trisulfid, Bis(4-triethoxysilylbutyl)trisulfid, Bis(3-trimethoxysilylpropyl)trisulfid, Bis(2-trimethoxysilylethyl)trisulfid, Bis(4-trimethoxysilylbutyl)trisulfid, Bis(3-triethoxysilylpropyl)disulfid, Bis(2-triethoxysilylethyl)disulfid, Bis(4-triethoxysilylbutyl)disulfid, Bis(3-trimethoxysilylpropyl)disulfid, Bis(2-trimethoxysilylethyl)disulfid, Bis(4-trimethoxysilylbutyl)disulfid, Bis(3-methyldiethoxysilylpropyl)disulfid, Bis(2-methyldiethoxysilylpropyl)disulfid, Bis(4-methyldiethoxysilylpropyl)disulfid, Bis(3-methyldimethoxysilylpropyl)disulfid, Bis(2-methyldimethoxysilylpropyl)disulfid, Bis(4-methyldimethoxysilylbutyl)disulfid, 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan, 3-Mercaptopropyltriethoxysilan, 2-Mercaptoethyltrimethoxysilan, 2-Mercaptotriethyltriethoxysilan, 3-Aminopropyltriethoxysilan, 3-Aminopropyltrimethoxysilan, 3-(2-Aminoethyl)aminopropyltriethoxysilan, 3-(2-Aminoethyl)aminopropyltrimethoxysilan, γ-Glycidoxypropyltriethoxysilan, γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, γ-Glycidoxypropylmethyldiethoxysilan und γ-Glycidoxypropylmethyldimethoxysilan.
  • Insbesondere erfüllt das Silankupplungsmittel vorzugsweise die nachfolgende Formel (CnH2n+1O)3-Si-(CH2)m-S1-(CH2)m-Si-(CnH2n+1O)3.
  • In der Formel bedeutet 1 die Anzahl an Schwefelatomen in dem Polysulfidteil, ist n eine ganze Zahl zwischen 1 und 3, ist m eine ganze Zahl zwischen 1 und 4 und beträgt der Durchschnittswert von 12,1 bis 3,5. Wenn der Durchschnittswert von 1 weniger als 2,1 beträgt, ist die Reaktivität des Silankupplungsmittels und die der Kautschukkomponente schlecht, und, wenn der Durchschnittswert mehr als 3,5 beträgt, kann beim Verarbeiten die Gelierung beschleunigt sein.
  • Von den Silankupplungsmitteln, welche die vorgenannte Formel erfüllen, werden im Hinblick auf das Erreichen sowohl der Effekte der Zugabe des Kupplungsmittels als auch im Hinblick auf niedrige Kosten geeigneterweise Bis(3-txiethoxysilylpropyl)disulfid, Bis(3-trimethoxysilylpropyl)disulfid, Bis(3-methyldiethoxysilylpropyl)disulfid und Bis(3-methyldimethoxysilylpropyl)disulfid eingesetzt. Diese Kupplungsmittel können entweder alleine eingesetzt werden oder zwei oder mehr Arten können zusammen eingesetzt werden.
  • Die Menge des Silankupplungsmittels beträgt wenigstens 1 Gewichtsteil und vorzugsweise wenigstens 2 Gewichtsteile basierend auf 100 Gewichtsteilen des Silicas. Wenn der Gehalt an Silankupplungsmittel weniger als 1 Gewichtsteil beträgt, können die Effekte der Zugabe des Silankupplungsmittels, wie beispielsweise die Verbesserung der Dispergierbarkeit des Silicas, nicht zufrieden stellend erreicht werden.
  • Ferner beträgt die Menge an Silankupplungsmittel maximal 20 Gewichtteile und vorzugsweise maximal 15 Gewichtsteile. Wenn die Menge an Silankupplungsmittel mehr als 20 Gewichtsteile beträgt, kann der Kupplungseffekt nicht zufrieden stellend erreicht werden, obwohl die Kosten hoch sind und die Verstärkungseigenschaften und der Abrasionswiderstand abnehmen, was folglich unvorteilhaft ist. Im Hinblick auf den Dispersionseffekt und den Kupplungseffekt beträgt der Gehalt an Silankupplungsmittel vorzugsweise zwischen 2 und 15 Gewichtsteilen.
  • Das anionische Tensid ist nicht besonders beschränkt und anionische Tenside, welche herkömmlicherweise als Dispersionsmittel für Füllstoffe und Pigmente eingesetzt werden, können eingesetzt werden. Beispiele sind Fettsäuresalze, Alkylsulfat, Alkylbenzolsulfonat, Alkylnaphthalinsulfonat, Alkylsulfosuccinat, Alkyldiphenyletherdisulfonat, Natrium-2-naphthalinsulfonat-Formaldehyd-Kondensat und Tenside vom Polycarboxylatpolymertyp. Von diesen werden Natrium-2-naphthalinsulfonat-Formaldehyd-Kondensat und Tenside vom Polycarboxylatpolymertyp vorzugsweise eingesetzt.
  • Die Menge des anionischen Tensids beträgt wenigstens 0,1 Gewichtsteile und vorzugsweise wenigstens 0,5 Gewichtsteile, basierend auf 100 Gewichtsteilen des Silicas. Wenn die Menge des anionischen Tensids weniger als 0,1 Gewichtsteile beträgt, kann eine ausreichende Kompatibilität nicht erreicht werden. Ferner beträgt der Gehalt an anionischem Tensid maximal 20 Gewichtsteile und vorzugsweise maximal 15 Gewichtsteile. Wenn die Menge an anionischem Tensid mehr als 20 Gewichtsteile beträgt, nimmt die Härte und das Modul ab und die Verstärkungseigenschaften und der Abrasionswiderstand werden gering, was folglich unvorteilhaft ist.
  • Die Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält vorzugsweise ein aus Pflanzen abgeleitetes Öl als Weichmacher.
  • Beispiele für aus Pflanzen abgeleitetes Öl sind Rizinusöl, Baumwollsamenöl, Leinsamenöl, Rapssaatöl, Sojabohnenöl, Palmöl, Kokosnussöl, Erdnussöl, japanisches Wachs, Kollophonium, Kiefernteer, Dipenten, Kiefernöl und Tallöl.
  • Weichmacher, welche herkömmlicherweise in Kautschukzusammensetzungen für Reifen eingesetzt werden, sind Mineralweichmacher, wie beispielsweise Prozessöl, Cooligomer von Ethylen und α-Olefin, Paraffinwachs, flüssiges Paraffin, Weißöl, Petrolatum, Petroleumsulfonat, Gilsonit, Petroleumasphalt und Petroleumharz. Im Hinblick auf Umweltprobleme sind jedoch Weichmacher pflanzlichen Ursprungs bevorzugter als Weichmacher mineralischen Ursprungs und insbesondere im Hinblick auf das Ausmaß des Einflusses auf die Verarbeitbarkeit und die Eigenschaften sind Baumwollsamenöl, Rapssaatöl und Sojabohnenöl bevorzugt.
  • Die Menge des aus Pflanzen abgeleiteten Öls beträgt vorzugsweise wenigstens 1 Gewichtsteil und besonders bevorzugt wenigstens 5 Gewichtsteile, basierend auf 100 Gewichtsteilen der Kautschukkomponente. Wenn die Menge des aus Pflanzen abgeleiteten Öls weniger als 1 Gewichtsteil beträgt, ist der Effekt des Plastifizierens des Kautschuks gering. Ferner beträgt die Menge des aus Pflanzen abgeleiteten Öls vorzugsweise maximal 50 Gewichtsteile und besonders bevorzugt maximal 45 Gewichtsteile. Wenn die Menge des aus Pflanzen abgeleiteten Öls mehr als 50 Gewichtsteile beträgt, nimmt die Kompatibilität ab, wird die Verarbeitbarkeit schlecht und ein Ausbluten des aus Pflanzen abgeleiteten Öls tritt auf, was folglich unvorteilhaft ist.
  • Abgesehen von der Kautschukkomponente, dem Silica, dem Silankupplungsmittel, dem anionischen Tensid und dem aus Pflanzen abgeleiteten Öl können der Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, falls erforderlich, üblicherweise in der Kautschukindustrie eingesetzte Hilfsstoffe, wie beispielsweise Verstärkungsmittel einschließlich Ruß, Antioxidationsmittel, Vulkanisierungsmittel, wie beispielsweise Schwefel, Vulkanisationsbeschleuniger und Vulkanisationsbeschleunigerhilfen zugemischt werden.
  • Die Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält eine Kautschukkomponente, Silica, ein Metallsalz von Stearinsäure, nämlich ein Erdalkalimetallsalz, sowie ein Silankupplungsmittel. Die Kautschukkomponente, das Silica und das Silankupplungsmittel sind dieselben wie die in der Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzten.
  • Beispiele für das Erdalkalimetallsalz von Stearinsäure sind Magnesiumstearat, Magnesium-12-hydroxystearat, Calciumstearat, Calcium-12-hydroxystearat, Bariumstearat und Barium-12-hydroxystearat. Von diesen sind im Hinblick auf die Effekte des Verbesserns der Wärmebeständigkeit und der Kompatibilität mit dem epoxidierten Naturkautschuk Calciumstearat, Calcium-12-hydroxystearat, Bariumstearat und Barium-12-hydroxystearat bevorzugt.
  • Die Menge des Erdalkalimetalls von Stearinsäure beträgt wenigstens 1 Gewichtsteil und vorzugsweise wenigstens 1,5 Gewichtsteile basierend auf 100 Gewichtsteilen der Kautschukkomponente. Wenn die Menge des Erd alkalimetallsalzes von Stearinsäure weniger als 1 Gewichtsteil beträgt, kann eine Kompatibilität und der Effekt des Verbesserns der Wärmebeständigkeit nicht ausreichend erreicht werden. Ferner beträgt die Menge des Erdalkalimetallsalzes von Stearinsäure maximal 10 Gewichtsteile und vorzugsweise maximal 8 Gewichtsteile. Wenn die Menge des Metallsalzes von Stearinsäure mehr als 10 Gewichtsteile beträgt, nehmen die Härte und das Modul ab und der Abrasionswiderstand wird schlecht, was folglich unvorteilhaft ist.
  • Abgesehen von der Kautschukkomponente, dem Silica, dem Silankupplungsmittel und dem Erdalkalimetallsalz von Stearinsäure können der Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, falls erforderlich, Hilfsmittel, welche üblicherweise in der Kautschukindustrie eingesetzt werden, wie beispielsweise Verstärkungsmittel einschließlich Ruß, Weichmacher, wie beispielsweise Öl, Antioxidationsmittel, Vulkanisierungsmittel, wie beispielsweise Schwefel, Vulkanisationsbeschleuniger und Vulkanisationsbeschleunigerhilfen zugemischt werden.
  • Die Kautschukzusammensetzung für einen Reifen gemäß der vorliegenden Erfindung enthält zusammen mit der Kautschukkomponente, dem Silica und dem Silankupplungsmittel vorzugsweise eine Kombination des anionischen Tensids gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und des Erdalkalimetallsalzes von Stearinsäure gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Durch eine Kombination dieser Komponenten können die Verarbeitbarkeit, der Abrasionswiderstand, die Rollwiderstandseigenschaften und die Nassgriffeigenschaft in einer ausgewogenen Weise verbessert werden.
  • Wenn das anionische Tensid und das Erdalkalimetallsalz von Stearinsäure, wie zuvor beschrieben, der Kautschukzusammensetzung für einen Reifen gemäß der vorliegenden Erfindung zusammen zugemischt werden, wird zudem vorzugsweise das aus Pflanzen abgeleitete Öl der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt als Weichmacher zugemischt.
  • Der Luftreifen gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch das übliche Verfahren unter Einsatz der Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche gemäß der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt. Das heißt, die Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche der vorliegenden Erfindung, zu welcher, falls erforderlich, die vorgenannten Additive zugefügt werden, wird in einem unvulkanisierten Zustand zu jedem Teil eines Reifens extrudiert und wird dann durch das herkömmliche Verfahren auf einer Reifenformmaschine zu einem Reifen geformt, um einen unvulkanisierten Reifen zu bilden. Der unvulkanisierte Reifen wird in einem Vulkanisator erhitzt und mit Druck beaufschlagt, um einen Reifen herzustellen.
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung mittels Beispielen im Detail erläutert, wobei die vorliegende Erfindung jedoch darauf nicht beschränkt ist.
  • Die unterschiedlichen, in den Beispielen eingesetzten Chemikalien werden nachfolgend beschrieben.
    • Naturkautschuk: RSS #3
    • Epoxidierter Naturkautschuk: ENR-50 (Epoxidierungsverhältnis: 50 Mol-%) erhältlich von Kumplan Guthrie Berhad (Malaysia)
    • Styrolbutadienkautschuk: SBR 1502 (Menge an Styroleinheiten: 23,5 Gew.-%) erhältlich von JSR Corporation
    • Silica: Ultrasil VN3 (N2SA: 210 m2/g) erhältlich von Degussa Co.
    • Silankupplungsmittel: Si266 (Bis(3-triethoxysilylpropyl)disulfid) (Durchschnittswert von 1: 2,2) erhältlich von Degussa Co.
    • Aromatisches Öl: JOMO Process X140 erhältlich von Japan Energy Corporation
    • Pflanzenöl: Raffiniertes Sojabohnenöl erhältlich von Nisshin Oillio, Ltd.
    • Anionisches Tensid 1: DEMOL EP (spezielles Tensid vom Polycarboxylatpolymertyp) erhältlich von KAO CORPORATION
    • Anionisches Tensid 2: DEMOL MS (Natriumarylsulfonat-Formaldehyd-Kondensat) erhältlich von KAO CORPORATION
    • Calciumstearat: GF200 erhältlich von NOF Corporation
    • Bariumstearat: Bariumstearat erhältlich von Sakai Chemical Industry Co., Ltd.
    • Antioxidationsmittel: NOCRAC 6C (N-(1,3-Dimethylbutyl)-N'-phenyl-p-phenylendiamin) erhältlich von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.
    • Stearinsäure: Stearinsäure erhältlich von NOF Corporation
    • Zinkoxid: Zinkoxid Typ 1 erhältlich von Mitsui Mining and Smelting Co., Ltd.
    • Schwefel: Pulverförmiger Schwefel erhältlich von Tsurumi Chemicals Co., Ltd.
  • Vulkanisierungsbeschleuniger TBBS: Nocceler-NS (N-t-Butyl-2-benzothiazolylsulfenamid) erhältlich von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.
  • Vulkanisationsbeschleuniger DPG: Nocceler-D (1,3-Diphenylguanidin) erhältlich von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.
  • BEISPIELE 1 BIS 16 UND VERGLEICHSBEISPIELE 1 BIS 7
  • Die verschiedenen Chemikalien wurden gemäß den in den Tabellen 1 bis 5 gezeigten Zusammensetzungen geknetet und vermischt, um jeden Probenkautschuk zu erhalten. Die Zusammensetzungen wurden für 20 Minuten bei 160 °C pressvulkanisiert, um vulkanisierte Gegenstände zu erhalten, und mit den Gegenständen wurden die nachfolgenden Eigenschaftstests durchgeführt.
  • <Verarbeitbarkeitstest>
  • Die Mooney-Viskosität wurde bei 130 °C gemäß dem in der JIS K6300 definierten Verfahren zum Messen der Mooney-Viskosität gemessen. Die Verarbeitbarkeit wurde gemäß der nachfolgenden Formel als ein Index basierend auf der Mooney-Viskosität von Vergleichsbeispiel 1 (ML1+4) als 100 in den Tabellen 1 und 5 und basierend auf der Mooney-Viskosität von Vergleichsbeispiel 4 (ML1+4) als 100 in den Tabellen 2 bis 4 wiedergegeben. Je größer der Index, desto niedriger die Mooney-Viskosität und desto besser die Verarbeitbarkeit. (Mooney-Viskositätsindex) = (ML1+4 von Vergleichsbeispiel 1 oder 4)/(ML1+4 von jeder Zusammensetzung) × 100.
  • <Abrasionswiderstandstest>
  • Die Menge der Lambourn-Abrasion wurde unter den Bedingungen einer Temperatur von 20 °C, eines Schlupfverhältnisses von 20 % und einer Testzeit von 5 Minuten mit einem Lambourn-Abrasionstestgerät gemessen und es wurde der Volumenverlust jeder Zusammensetzung berechnet. Der Abrasionswiderstand wurde gemäß der nachfolgenden Formel als ein Index basierend auf dem Verlust von Vergleichsbeispiel 1 als 100 in den Tabellen 1 und 5 und basierend auf dem Verlust von Vergleichsbeispiel 4 als 100 in den Tabellen 2 bis 4 wiedergegeben. Je größer der Index, desto besser der Abrasionswiderstand. (Abrasionswiderstandsindex) = (Verlust von Vergleichsbeispiel 1 oder 4)/(Verlust jeder Zusammensetzung) × 100
  • <Rollwiderstandstest>
  • Der tan δ von jeder Zusammensetzung wurde unter den Bedingungen einer Temperatur von 70 °C, einer anfänglichen Belastung von 10 % und einer dynamischen Belastung von 2 % unter Einsatz eines Viskoelastizitätsspektrometers VES (hergestellt von Iwamoto Corporation) gemessen. Der Rollwiderstand wurde gemäß der nachfolgenden Formel als ein Index basierend auf einem tan δ von Vergleichsbeispiel 1 als 100 in den Tabellen 1 und 5 und basierend auf einem tan δ von Vergleichsbeispiel 4 als 100 in den Tabellen 2 bis 4 wiedergegeben. Je größer der Index, desto mehr ist der Rollwiderstand verringert und desto besser die Rollwiderstandseigenschaften. (Rollwiderstandsindex) = (tan δ von Vergleichsbeispiel 1 oder 4)/(tan δ von jeder Zusammensetzung) × 100
  • <Nassrutschfestigkeitstest>
  • Der Rutschfestigkeitswiderstand wurde gemäß dem Verfahren der ASTM E300-83 unter Einsatz eines tragbaren Rutschfestigkeitstestgeräts hergestellt von The Stanley London Division der Munro Group gemessen. Die Nassrutschfestigkeit wurde gemäß der nachfolgenden Formel als ein Index basierend auf dem gemessenen Wert von Vergleichsbeispiel 1 als 100 in den Tabellen 1 und 5 und basierend auf dem gemessenen Wert von Vergleichsbeispiel 4 als 100 in den Tabellen 2 bis 4 wiedergegeben. Je größer der Index, desto besser die Nassrutschfestigkeit. (Nassrutschfestigkeitsindex) = (Wert jeder Zusammensetzung)/(Wert von Vergleichsbeispiel 1 oder 4) × 100
  • Die entsprechenden Ergebnisse sind in den Tabellen 1 bis 5 gezeigt.
  • Figure 00180001
  • Aus den Ergebnissen der Tabelle 1 kann ersehen werden, dass die Rollwiderstandseigenschaften und die Nassgriffeigenschaft durch die Zugabe eines anionischen Tensids verbessert werden, ohne dass die Verarbeitbarkeit oder der Abrasionswiderstand abnimmt.
  • TABELLE 2
    Figure 00190001
  • Figure 00200001
  • Aus den Ergebnissen der Tabelle 2 kann ersehen werden, dass durch das Einmischen eines Erdalkalimetallsalzes von Stearinsäure die Festigkeitseigenschaften gegenüber Zug, der Abrasionswiderstand und die nach Wärme alternden Eigenschaften verbessert werden.
  • TABELLE 3
    Figure 00200002
  • Figure 00210001
  • Aus den Ergebnissen der Tabelle 3 kann ersehen werden, dass durch das Einmischen eines Erdalkalisalzes von Stearinsäure zu einer Mischung von epoxdiertem Naturkautschuk und Naturkautschuk der Abrasionswiderstand und die Rollwiderstandseigenschaften beträchtlich verbessert werden. Ferner werden auch die nach Wärme alternden Eigenschaften verbessert und der Bereich der Verbesserung beim 100 % Modul ist besonders groß.
  • TABELLE 4
    Figure 00220001
  • Figure 00230001
  • Aus den Ergebnissen der Tabelle 4 kann ersehen werden, dass durch das Einmischen eines Erdalkalimetallsalzes von Stearinsäure zu einer Mischung von epoxidiertem Naturkautschuk und Styrolbutadienkautschuk der Abrasionswiderstand und die nach Wärme alternden Eigenschaften verbessert werden.
  • Figure 00240001
  • Aus den Ergebnissen der Tabelle 5 kann ersehen werden, dass durch das Zumischen sowohl eines Erdalkalimetallsalzes von Stearinsäure als auch eines anionischen Tensids zu einer Zusammensetzung enthaltend epoxidierten Naturkautschuk und Silica die Verarbeitbarkeit und der Abrasionswiderstand verbessert werden, ohne dass die Rollwiderstandseigenschaften und die Nassgriffeigenschaft verschlechtert werden, und dass die Ausgewogenheit der Eigenschaften verbessert wird.
  • Gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird durch das Vermischen von epoxidiertem Naturkautschuk, Silica, eines Silankupplungsmittels und eines anionischen Tensids eine Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche bereitgestellt, in der die Rollwiderstandseigenschaften und die Nassgriffeigenschaft, ohne Verringerung der Verarbeitbarkeit und des Abrasionswiderstandes, verbessert sind.
  • Auch gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird durch das Vermischen von epoxidiertem Naturkautschuk, Silica, eines Silankupplungsmittels und eines Erdalkalimetallsalzes von Stearinsäure eine Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche geschaffen, in welcher der Abrasionswiderstand und die Wärmebeständigkeit verbessert sind, ohne dass die Rollwiderstandseigenschaften und die Nassgriffeigenschaft verringert sind.
  • Ferner wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch das Zumischen einer Kombination eines anorganischen Tensids und eines Erdalkalimetallsalzes von Stearinsäure zu epoxidiertem Naturkautschuk, Silica und einem Silankupplungsmittel eine Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche geschaffen, in welcher die Verarbeitbarkeit, der Abrasionswiderstand, die Rollwiderstandseigenschaften und die Nassgriffeigenschaft in einer ausgewogenen Weise verbessert sind.

Claims (5)

  1. Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche enthaltend 5 bis 150 Gewichtsteile Silica mit einer durch Stickstoffadsorption gemessenen spezifischen Oberfläche zwischen 100 und 300 m2/g, basierend auf 100 Teilen einer Kautschukkomponente enthaltend 5 bis 100 Gew.-% eines epoxidierten Naturkautschuks, und 1 bis 20 Gewichtsteile eines Siliankupplungsmittels sowie 0,1 bis 20 Gewichtsteile eines anionischen Tensids, basierend auf 100 Gewichtsteilen des Silicas.
  2. Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche nach Anspruch 1, welche des weiteren 1 bis 50 Gewichtsteile eines aus Pflanzen abgeleiteten Öls basierend auf 100 Gewichtsteilen der Kautschukkomponente enthält.
  3. Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche enthaltend 5 bis 150 Gewichtsteile Silica mit einer durch Stickstoffadsorption gemessenen spezifischen Oberfläche zwischen 100 und 300 m2/g sowie 1 bis 10 Gewichtsteile eines Metallsalzes von Stearinsäure, basierend auf 100 Teilen einer Kautschukkomponente enthaltend 5 bis 100 Gew.-% eines epoxidierten Naturkautschuks, sowie 1 bis 20 Gewichtsteile eines Silankupplungsmittels, basierend auf 100 Gewichtsteilen des Silicas, wobei das Metallsalz der Stearinsäure ein Erdalkalimetallsalz ist.
  4. Luftreifen enthaltend die Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche nach Anspruch 1.
  5. Luftreifen enthaltend die Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche nach Anspruch 3.
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