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TECHNISCHES GEBIET:
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kautschukzusammensetzung für eine Hochleistungs-Reifenlauffläche, insbesondere
eine Kautschukzusammensetzung für
eine Reifenlauffläche
mit verbesserter Trocken-/Nassgriffigkeit, ohne die Temperaturabhängigkeit
der Härte
zu erhöhen.
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HINTERGRUND:
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In
der Vergangenheit war als Technik zur Verbesserung der Trockengriffigkeit
eines Reifens bekannt, einen Kautschuk mit einem niedermolekulargewichtigen
SBR zu mischen (japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung
(Kokai)
Nr. 6-279620 usw.).
Wenn allerdings ein Kautschuk mit einem niedermolekulargewichtigen SBR
gemischt wird, erhöht
sich normalerweise die Tg der Kautschukzusammensetzung als Ganzes,
und im Ergebnis erhöht
sich die Temperaturabhängigkeit
der Härte,
und die Nassgriffigkeit verringert sich. Falls ferner ein Weichmacher
zugemischt wurde oder die Tg des niedermolekulargewichtigen SBR
verringert wurde, um die Temperaturabhängigkeit der Härte zu verringern,
bestand das Problem der Verringerung der Trockengriffigkeit. Deshalb
war es im Stand der Technik bei der Beimischung von niedermolekulargewichtigem
SBR nicht möglich,
ein hohes Mass an Ausgewogenheit der Trocken-/Nassgriffigkeit zu
erreichen.
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EP 0 585 012 A1 offenbart
eine Kautschukzusammensetzung, von der behauptet wird, dass sie
Abriebbeständigkeit
und geeignete Brucheigenschaften, sowie rutschmindernde Eigenschaften
bei Nässe
und Eis und Trockengriffigkeit aufweist. Sie wird bereitgestellt
durch Hinzufügen
von mindestens 30 Gew.% eines Kautschukbestandteils, der aus 100
Gew.-Teilen eines speziellen verzweigten Styrol-Butadien-Copolymers (A) und 15 bis 100
Gew.-Teilen eines niedermolekulargewichtigen Butadienpolymers (B)
mit einer Mooney-Viskosität
von 30 bis 100 besteht. Beispiel 9 dieses Dokuments enthält 80 Teile
einer Vormischung aus 50 Teilen eines hochmolekulargewichtigen SBR-Copolymers
und 30 Teilen eines niedermolekulargewichtigen SBR-Copolymers sowie
50 Teile eines Emulsions-polymerisierten SBR.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG:
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Folglich
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kautschukzusammensetzung
für eine Reifenlauffläche bereitzustellen,
die ein hohes Mass an Ausgewogenheit der Trocken-/Nassgriffigkeit
in der Kautschukzusammensetzung für die Reifenlauffläche aufweist,
ohne die Temperaturabhängigkeit
der Härte
zu erhöhen.
In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung wird eine Kautschukzusammensetzung
für eine Reifenlauffläche bereitgestellt,
umfassend (A) 60 bis 90 Gew.-Teile einer Kautschukkomponente (A),
die zusammengesetzt ist aus SBR mit einem Styrolgehalt (St) von
nicht mehr als 40 Gew.%, einem Vinylgehalt (Vn) im Polybutadienrest
von 20 bis 70 Gew.% und einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht (Mw)
von 60.000 bis 3.000.000, (B) 10 bis 40 Gew.-Teile einer Kautschukkomponente,
die zusammengesetzt ist aus einem Styrol-Butadien-Copolymerkautschuk
(SBR) mit einer Tg von nicht mehr als –45°C, und (C) 5 bis 200 Gew.-Teile, bezogen
auf 100 Gew.-Teile der Kautschukkomponente (A), einer Kautschukkomponente,
die zusammengesetzt ist aus niedermolekulargewichtigem SBR mit einem
St von 1 bis 60 Gew.%, einem Vn von 20 bis 80 Gew.% und einem Mw
von 2.000 bis 50.000, wobei die Gesamtmenge der Kautschukkomponente
(A) und der Kautschukkomponente (B) 100 Gew.-Teile ist, und wobei
Tg(A) ≥ Tg(B)
+ 20°C.
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BESTER AUSFÜHRUNGSMODUS DER ERFINDUNG:
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Gemäss der vorliegenden
Erfindung fanden die Erfinder, dass durch Kombination eines niedermolekulargewichtigen
SBR, der eine spezifische Mikrostruktur besitzt, und eines auf Dien
basierenden Kautschuks, der eine Tg von nicht mehr als –45°C besitzt,
eine Kautschukzusammensetzung für
eine Reifenlauffläche
erhalten wird, die eine Verbesserung der Trocken-/Nassgriffigkeit
erreicht, ohne die Temperaturabhängigkeit
der Härte
zu erhöhen.
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Als
Kautschukkomponente (A), die für
die Kautschukzusammensetzung für
die erfindungsgemässe Reifenlauffläche verwendet
wird, wird SBR mit einem Styrolgehalt (St) von nicht mehr als 40
Gew.%, vorzugsweise 5 bis 37 Gew.%, einem Vinylgehalt (Vn) im Polybutadienabschnitt
von 20 bis 70 Gew.%, vorzugsweise 30 bis 70 Gew.%, und einem gewichtsgemittelten
Molekulargewicht (Mw) von 60.000 bis 3.000.000, vorzugsweise 70.000
bis 2.000.000, in einer Menge von 60 bis 90 Gew.-Teilen, bezogen
auf 100 Gew.-Teile der Summe der Kautschukkomponenten (A) und (B),
zugemischt. Wenn die Mengen an St und Vn der Komponente (A) ausserhalb
der oben genannten Bereiche liegen, werden die Temperaturabhängigkeit
der Härte
der Kautschukzusammensetzung und die Ausgewogenheit der Trocken-/Nassgriffigkeit
nachteilig beeinflusst. Wenn die Menge der Kautschukkomponente (A),
die zugemischt wird, kleiner als 60 Gew.-Teile ist, ist die griffigkeitserhöhende Wirkung
gering.
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Ferner
ist die Kautschukkomponente (B) ein auf Dien basierender Kautschuk,
der eine Glasübergangstemperatur
(Tg) von nicht mehr als –45°C, vorzugsweise –105 bis –45°C, besitzt,
und in einer Menge von 10 bis 40 Gew.-Teilen, basierend auf 100 Gew.-Teilen
der Summe der Kautschukkomponenten (A) und (B), verwendet wird.
Als auf Dien basierende Kautschukkomponente (B) können z.B.
verschiedene Typen von Styrol-Butadien-Copolymerkautschuk (SBR)
verwendet werden. Wenn allerdings ein SBR-Kautschuk für die erfindungsgemässe Reifenlauffläche verwendet
wird, ist es notwendig, einen SBR-Kautschuk zu verwenden, der eine
Glasübergangstemperatur
(Tg) von nicht mehr als –45°C als Durchschnittswert
aufweist, um sowohl Griffigkeit als auch Abriebbeständigkeit
zu erreichen, und die Temperaturabhängigkeit der Härte zu verringern, was
Aufgaben der vorliegenden Erfindung sind. Falls die Tg der Kautschukkomponente
(B) höher
als –45°C ist, wird
die Temperaturabhängigkeit
der Härte
grösser.
Falls die zugemischte Menge geringer als 10 Gew.-Teile des Gesamtgewichts
der Kautschukkomponenten (A) und (B) ist, ist die Wirkung der Verbesserung
der Temperaturabhängigkeit
der Härte
gering, wohingegen bei einer Menge von mehr als 40 Gew.-Teilen sich
die Griffigkeit verringert. Die Tg der Kautschukkomponente (A) – der Tg
der Kautschukkomponente (B) ist 20°C oder mehr, stärker bevorzugt
25 bis 60°C.
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Ferner
wird als Kautschukkomponente (C) ein niedermolekulargewichtiger
SBR, der einen Styrolgehalt (St) von 1 bis 60 Gew.%, vorzugsweise
10 bis 50 Gew.%, einen Vinylgehalt (Vn) im Polybutadienteil von 20
bis 80 Gew.%, vorzugsweise 30 bis 70 Gew.%, und ein gewichtsgemitteltes
Molekulargewicht (Mw) von 2.000 bis 50.000, vorzugsweise 4.000 bis
50.000, besitzt, in einer Menge von 5 bis 200 Gew.-Teilen, vorzugsweise
5 bis 100 Gew.-Teilen, basierend auf 100 Gew.-Teilen der Kautschukkomponente
(A), beigemischt. Wenn die St- und Vn-Mengen der Kautschukkomponente
(C) ausserhalb des oben genannten Bereichs liegen, wird die Ausgewogenheit
der Trocken-/Nassgriffigkeit der Kautschukzusammensetzung ähnlich nachteilig
beeinflusst. Wenn die Menge der zugemischten Kautschukkomponente
(C) geringer als 5 Gew.-Teile,
bezogen auf 100 Gew.-Teile der Kautschukkomponente (A), ist, ist
die Wirkung der Griffigkeitszunahme gering, wohingegen die Verarbeitbarkeit
nachteilig beeinflusst wird, wenn die Menge grösser als 200 Gew.-Teile ist.
Die Menge der zugemischten Kautschukkomponente (C) ist besonders
bevorzugt 5 bis 50 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teilen des Kautschukbestandteils
(A). Wenn das gewichtsgemittelte Molekulargewicht (Mw) geringer
als 2.000 ist, werden die Brucheigenschaften der Kautschukzusammensetzung
nachteilig beeinflusst, wohingegen die Wirkung der Griffigkeitszunahme
gering ist, wenn das Molekulargewicht mehr als 50.000 ist.
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Die
Kautschukkomponenten (A) und (C); (B) und (C); (A), (B) und (C),
oder (A) und (B) können
durch Mischen der polymerisierten Kautschuke, gefolgt von Koagulieren
und Trocknen, oder durch Mischen der getrockneten Kautschuke erhalten
werden. Ferner können
die Kautschukkomponenten mit verschiedenen bekannten Additiven gemischt
werden.
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Vorzugsweise
kann die Kautschukkomponente (C) mit Komponente (A) gemischt und
dann koaguliert und getrocknet werden. Diese letztere Charge ist
einfacher zu handhaben.
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In
der Kautschukzusammensetzung für
eine erfindungsgemässe
Reifenlauffläche
ist es bevorzugt, Siliciumdioxid in einer Menge von mindestens 20
Gew.-Teilen, vorzugsweise 20 bis 135 Gew.-Teilen, stärker bevorzugt
20 bis 100 Gew.-Teilen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kautschukkomponenten
(A) und (B), zu verwenden. Bei Verwendung einer solchen Siliciumdioxidmenge
können
die Leistungsfähigkeit
bei Nässe
sowie Stabilität
bei hohen Fahrgeschwindigkeiten bei Trockenheit erreicht werden.
Wenn Siliciumdioxid zugemischt wird, kann die Temperaturabhängigkeit
der Härte
weiter verringert werden. Als Füllstoffe
können
ausser Siliciumdioxid im allgemeinen Russ oder mit Russ oberflächenbehandeltes
Siliciumdioxid in einer vorbestimmten Menge verwendet werden. Es
ist möglich,
irgendein Siliciumdioxid, das für
gewöhnlich
in Kautschukzusammensetzungen dieses Typs gemischt wird, als Siliciumdioxid
zu verwenden, z.B. nasses Siliciumdioxid, trockenes Siliciumdioxid,
oberflächenbehandeltes
Siliciumdioxid usw. Wenn diese Siliciumdioxide verwendet werden,
ist es bevorzugt, auch ein auf diesem technischen Gebiet bekanntes
Silan-Kupplungsmittel zu verwenden, um die Verstärkung des Kautschuks zu verbessern.
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Die
erfindungsgemässe
Kautschukzusammensetzung für
eine Reifenlauffläche
kann weiterhin verschiedene Mischungsbestandteile, die allgemein
einem Kautschuk zugemischt werden, sowie ein herkömmliches
Vulkanisations- oder
Vernetzungsmittel, einen Vulkanisations- oder Vernetzungsbeschleuniger,
verschiedene Arten von Ölen,
ein Antioxidans, einen Füllstoff,
ein plastifizierendes Mittel, einen Weichmacher, usw. enthalten.
Diese Mischungsbestandteile können
in üblichen
Mengen zugemischt werden, so lange das Erreichen der Aufgabe der
vorliegenden Erfindung nicht nachteilig beeinflusst wird.
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BEISPIELE
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Die
vorliegende Erfindung wird nun anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen
detailliert erklärt, aber
der technische Bereich der vorliegenden Erfindung ist natürlich nicht
auf diese Beispiele beschränkt.
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Die
Formulierungen (A) und (B) und die Mischungskomponenten der Beispiele
und Vergleichsbeispiele sind wie in den folgenden Tabellen I und
II gezeigt. TABELLE I Formulierung (A)
| Formulierungskomponente | Kommerziell
erhältliches
Produkt | Gew.-Teile |
| Kautschukkomponente | Kautschuk
A + B | 100,0 |
| Siliciumdioxid | Nipsil
AQ (hergestellt von Nippon Silica) | 80,0 |
| Silan-Kupplungsmittel | Si
69 (hergestellt von Degussa) | 6,4 |
| Antioxidans | Antigene
6C (N-Phenyl-N'-(1,3-dimethyl)-p-phenylendiamin)
(hergestellt von Sumitomo Chemical) | 2,0 |
| Zinkweiss | Zink
White No. 3 (hergestellt von Seido Kagaku) | 3,0 |
| Stearinsäure | (hergestellt
von NOC) | 2,0 |
| Aromatisches Öl | Process
Oil X-140 (hergestellt von Kyodo Sekiyu) | 20,0 |
| Vulkanisationsbeschleuniger
1 | Suncellar
D-G (Diphenylguanidin) (hergestellt von Sanshin Chemical) | 0,5 |
| Vulkanisationsbeschleuniger
2 | Noccelar
CZ (N-Cyclohexyl-2-benzothiazolyl-sulfenamid) (hergestellt
von Ouchi Shinko Chemical) | 1,5 |
| Schwefel | mit Öl gestreckter
Schwefel | 1,5 |
TABELLE II Formulierung (B)
| Formulierungskomponente | Kommerziell
erhältliches
Produkt | Gew.-Teile |
| Kautschukbestandteil | Kautschuk
A + B | 100,0 |
| Russ | Dia
Black A (hergestellt von Mitsubishi Kagaku) | 90,0 |
| Antioxidans | Antigene
6C (N-Phenyl-N'-(1,3-dimethyl)-p-phenylendiamin)
(hergestellt von Sumitomo Chemical) | 2,0 |
| Zinkweiss | Zink
White No. 3 (hergestellt von Seido Kagaku) | 3,0 |
| Stearinsäure | (hergestellt
von NOC) | 2,0 |
| Aromatisches Öl | Process
Oil X-140 (hergestellt von Kyodo Sekiyu) | 20,0 |
| Vulkanisationsbeschleuniger
1 | Suncellar
D-G (Diphenylguanidin) (hergestellt von Sanshin Chemical) | 0,5 |
| Vulkanisationsbeschleuniger
2 | Noccelar
CZ (N-Cyclohexyl-2-benzothiazolyl-sulfenamid) (hergestellt
von Ouchi Shinko Chemical) | 1,5 |
| Schwefel | mit Öl gestreckter
Schwefel | 1,5 |
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Herstellung der Testprobe:
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Die
Formulierungsbestandteile, mit Ausnahme des Vulkanisationsbeschleunigers
und des Schwefels, wurden in einem 1,8 l-Mischer vom geschlossenen
Typ 3 bis 5 Minuten lang gemischt. Zur resultierenden Vormischung
(Masterbatch) wurden der Vulkanisationsbeschleuniger und Schwefel
mit einer offenen 8 Zoll-Walze hinzugemischt, um eine Kautschukzusammensetzung
zu erhalten. Danach wurde diese Zusammensetzung bei 160°C 20 Minuten
lang in einer 15 × 15 × 0,2 cm-Form
druckvulkanisiert, um das gewünschte
Teststück (d.h.
eine Kautschukplatte) herzustellen. An diesem wurden die Viskoelastizität bei Dehnung
tanδ (0°C und 60°C) und die
JIS-Härte
(0°C und
60°C) gemessen
und bewertet.
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Die
Verfahren zur Messung und Bewertung in den Beispielen waren wie
folgt:
- (1) Viskoelastizität bei Dehnung tanδ (0°C, 60°C): Ein "Rheolograph Solid" von Toyo Seiki Seisakusho
wurde verwendet, um die Viskoelastizität bei einer anfänglichen
Dehnung von 10 %, einer dynamischen Dehnung von ± 2 % und einer Frequenz von
20 Hz (Probenbreite: 5 mm) zu messen. Der tanδ-Wert (0°C) ist ein Indikator für die Nassgriffigkeit.
Je höher
der Wert, um so besser das Ergebnis. Ferner ist der tanδ-Wert (60°C) ein Indikator
für die
Trockengriffigkeit. Je höher
der Wert, um so besser das Ergebnis.
- (2) Δ-Härte: Die
JIS-Härten
(0°C) und
(60°C) wurden
gemäss
JIS K6301 Federzug-Härtetest
Typ A gemessen. Die Temperaturabhängigkeit der Härte wurde
mit der Differenz als Δ-Härte berechnet.
Je niedriger der Wert ist, um so geringer ist die Temperaturabhängigkeit
der Härte
und um so besser ist das Ergebnis.
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Spezifisch
ist es am Besten, wenn die ΔHs
geringer als 20 ist.
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BEISPIELE 1 BIS 10 UND VERGLEICHSBEISPIELE
1 BIS 8
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Die
Ergebnisse der Kautschukzusammensetzungen der Formulierungen (A)
und (B) in den Beispielen werden in der folgenden Tabelle III mit
Hinweis auf das Vergleichsbeispiel 1 gezeigt.
FORTSETZUNG
TABELLE III
| Anmerkungen: | (1)
Kautschuktyp I: SBR (Nipol 1502, hergestellt von Nippon Zeon)
(2)
Kautschuktyp II: Naturkautschuk
(3) Kautschuktyp III: SBR (Nipol
9526, hergestellt von Nippon Zeon)
(4) Kautschuktyp IV: SBR
(NS 112R, hergestellt von Nippon Zeon)
*1: Die Gewichtswerte
der Kautschukkomponenten (A) und (B) sind Gewichtswerte abzüglich des Ölzusatzes
im Fall von mit Öl
versetztem Kautschuk
*2: Die Gewichtswerte des Kautschukbestandteils
(C) sind Gew.-Teile, bezogen auf den Kautschuk des Kautschukbestandteils
(A) |
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GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT:
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Wie
aus den in Tabelle III gezeigten Ergebnissen hervorgeht, besitzt
die erfindungsgemässe
Kautschukzusammensetzung eine überlegene
Wirkung hinsichtlich der Trocken-/Nassgriffigkeit ohne die Temperaturabhängigkeit
der Härte
zu erhöhen,
und folglich ist die erfindungsgemässe Kautschukzusammensetzung nützlich als
Kautschukzusammensetzung für
eine Reifenlauffläche.