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Dokumentenidentifikation DE602004002892T2 15.03.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001482006
Titel Kautschukzusammensetzung für Reifenlaufflächen und pneumatischer Reifen auf der Basis derselben
Anmelder Sumitomo Rubber Industries Ltd., Kobe, Hyogo, JP
Erfinder Nishioka, c/o Sumitomo Rubber Ind., Kazuyuki, Kobe-shi Hyogo-ken, JP;
Kishimoto, c/o Sumitomo Rubber Ind.,Ltd., Hiroyuki, Kobe-shi Hyogo-ken, JP;
Mabuchi, c/o Sumitomo Rubber Ind., Takahiro, Kobe-shi Hyogo-ken, JP;
Muraoka, c/o Sumitomo Rubber Ind., Kiyoshige, Kobe-shi Hyogo-ken, JP
Vertreter Manitz, Finsterwald & Partner GbR, 80336 München
DE-Aktenzeichen 602004002892
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 30.04.2004
EP-Aktenzeichen 040103202
EP-Offenlegungsdatum 01.12.2004
EP date of grant 25.10.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.03.2007
IPC-Hauptklasse C08K 3/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse C08K 3/04(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   C08K 3/08(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   C08K 3/22(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   C08K 3/30(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   C08K 3/34(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen sowie auf einen Reifen unter Verwendung derselben. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen, welche die Griffeigenschaft eines Reifens verbessert, sowie auf einen Reifen unter Verwendung der Kautschukzusammensetzung.

Herkömmlicherweise wurden verschiedene Studien durchgeführt, um die in einem Reifen erforderliche Griffeigenschaft zu verbessern. Um die Griffeigenschaft zu verbessern, ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Menge an Styrol und Vinyl in Styrolbutadienkautschuk (SBR) erhöht wird, um die Glasübergangstemperatur anzuheben. Allerdings nimmt bei diesem Verfahren der Abrasionswiderstand ab. Des Weiteren ist ein Verfahren zum Verbessern der Griffeigenschaft durch Verwenden einer großen Menge an Öl bekannt, aber der Abrasionswiderstand nimmt auch in diesem Fall ab. Ferner ist ein Verfahren des Verwendens feiner Rußpartikel bekannt, aber, wenn eine große Menge an Ruß eingesetzt wird, ist die Dispersion von Ruß schlecht und der Abrasionswiderstand nimmt ab.

Um diese Probleme zu überwinden, wurden ein Verfahren der Zugabe einer anorganischen Verbindung, wie beispielsweise Wolfram (JP-A-2000-3194 47), ein Verfahren der Zugabe von Acrylharz (JP-2002-80642) sowie ein Verfahren der Zugabe von Urethanpartikeln (JP-A-2002-97303) zu der Kautschukzusammensetzung vorgeschlagen.

Die US 5,723,529 offenbart einen Reifen mit einer Reifenlauffläche umfassend eine Kautschukzusammensetzung enthaltend 100 Gewichtsteile wenigstens eines auf Dien basierenden Elastomers, 5 bis 100 Gewichtsteile eines Aggregats, das Siliziumdioxid enthaltende Partikel enthält, sowie ein Silikakupplungsmittel mit einem mit Siliziumdioxid reaktiven Rest und mit einem mit dem Elastomer reaktiven Rest.

In der EP 1 072 488 A2 wird ein Wischblatt offenbart, das aus einem elastischen, Turmalin enthaltenden Rohmaterial gefertigt ist.

Allerdings existiert bis jetzt keine Kautschukzusammensetzung, welche eine ausreichende Griffeigenschaft aufweist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Reifenlauffläche, die aus einer Kautschukzusammensetzung mit einer verbesserten Griffeigenschaft gefertigt ist.

Das heißt, die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche enthaltend 1 bis 150 Gewichtsteile eines piezoelektrischen Materials, bezogen auf 100 Gewichtsteile eines Naturkautschuks und/oder eines synthetischen Dienkautschuks.

Die durchschnittliche Partikelgröße des piezoelektrischen Materials beträgt 0,01 bis 50 &mgr;m.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Reifenlauffläche, die aus der Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche gefertigt ist.

Die Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Kautschukkomponente sowie ein piezoelektrisches Material.

Die in der vorliegenden Erfindung eingesetzte Kautschukkomponente enthält Naturkautschuk und/oder synthetischen Dienkautschuk. Beispiele für den synthetischen Dienkautschuk sind Styrolbutadienkautschuk (SBR), Isoprenkautschuk (IR), Acrylnitrilbutadienkautschuk (NBR), Isubutylenisoprenkautschuk (IIR) und Chloroprenkautschuk (CR). Diese Kautschuke können allein oder zwei oder mehr Arten können zusammen eingesetzt werden.

Das in der vorliegenden Erfindung eingesetzte piezoelektrische Material hat die Funktion, Schwingungsenergie zu elektrischer Energie umzuwandeln. Als solch ein piezoelektrisches Material können piezoelektrische Keramiken sowie piezoelektrische Polymere eingesetzt werden. Spezifische Beispiele sind piezoelektrische Keramiken, wie beispielsweise BaTiO3, (Ba, Pb)TiO3, (Ba, Ca)TiO3, (K, Na)NbO3, (K, Li)NbO3, Pb(Zr, Ti)O3 (PZT), PZT enthaltendes Perovskitkomposit, PLZT (PZT dotiert mit La), Bi4Ti3O12, LiNbO3, LiTiO3, ZnO, AIN sowie PbTiO3, sowie piezoelektrische Polymere, wie beispielsweise Polyvinylidenfluorid, Copolymer aus Vinylidenfluorid und Trifluorethylen, Copolymer aus Vinylidencyanid und Vinylacetat, Polytetrafluorethylen, Polyvinylacetatiodid und Polyharnstoff.

Die Menge des piezoelektrischen Materials beträgt, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente, 1 bis 150 Gewichtsteile, vorzugsweise 5 bis 100 Gewichtsteile und besonders bevorzugt 10 bis 50 Gewichtsteile. Wenn die Menge weniger als 1 Gewichtsteil beträgt, ist der Effekt des Verbesserns der Griffeigenschaft eines Reifens unzureichend.

Wenn die Menge mehr als 150 Gewichtsteile beträgt, nimmt die Abrasionsbeständigkeit ab.

Die durchschnittliche Partikelgröße des piezoelektrischen Materials beträgt vorzugsweise 0,01 bis 50 &mgr;m und besonders bevorzugt 0,01 bis 10 &mgr;m. Wenn die durchschnittliche Partikelgröße weniger als 0,01 &mgr;m beträgt, kann der Effekt des Verbesserns der Griffeigenschaft eines Reifens nicht ausreichend sein. Wenn die durchschnittliche Partikelgröße mehr als 50 &mgr;n beträgt, tendiert die Abrasionsbeständigkeit dazu, abzunehmen. Die Form des piezoelektrischen Materials muss nicht kugelförmig sein und kann beispielsweise die Form von Platten, die Form eines dünnen Films oder irreguläre Formen aufweisen. In jedem Fall liegt die maximale Partikelgröße, wenn pulverisiert oder klein geschnitten, vorzugsweise innerhalb des vorstehend genannten Bereichs der durchschnittlichen Partikelgröße.

Die Curietemperatur des piezoelektrischen Materials beträgt vorzugsweise wenigstens 100°C. Wenn die Curietemperatur weniger als 100°C beträgt, kann der Effekt des Verbesserns der Griffeigenschaft aufgrund von piezoelektrischem Verlust nicht erreicht werden.

Die piezoelektrische Konstante (g33) des piezoelektrischen Materials beträgt vorzugsweise wenigstens 5 × 10–3 Vm/N. Wenn die piezoelektrische Konstante weniger als 5 × 10–3 Vm/N beträgt, kann der Effekt des Verbesserns der Griffeigenschaft nicht erreicht werden.

Die Orientierung der polaren Domänen kann durch Aussetzen des piezoelektrischen Materials einer Polungsbehandlung, bei der in heißem Siliziumöl eine hohe Spannung angelegt wird, koordiniert sein.

Die Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche gemäß der vorliegenden Erfindung kann ebenfalls einen verstärkenden Füllstoff enthalten. Der verstärkende Füllstoff kann alleine oder zwei oder mehr Arten können zusammen verwendet werden. Als verstärkender Füllstoff kann jeder Füllstoff eingesetzt werden, welcher herkömmlicherweise für eine konventionelle Kautschukzusammensetzung für einen Reifen ausgewählt werden kann, aber hauptsächlich ist Ruß bevorzugt.

Der Gehalt an Ruß liegt, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Dienkautschukkomponente, vorzugsweise zwischen 10 und 200 Gewichtsteilen und besonders bevorzugt zwischen 20 und 150 Gewichtsteilen. Wenn der Gehalt an Ruß weniger als 10 Gewichtsteile beträgt, tendiert die Abrasionsbeständigkeit dazu, abzunehmen. Wenn die Menge mehr als 200 Gewichtsteile beträgt, wird die Verarbeitbarkeit gering. Die durch Stickstoffadsorption gemessene spezifische Oberfläche des Ruß beträgt vorzugsweise 80 bis 280 m2/g und besonders bevorzugt 100 bis 200 m2/g. Wenn die durch Stickstoffadsorption gemessene spezifische Oberfläche weniger als 80 m2/g beträgt, tendieren die Griffeigenschaft und die Abrasionsbeständigkeit dazu, abzunehmen. Wenn die durch Stickstoffadsorption gemessene spezifische Oberfläche mehr als 280 m2/g beträgt, ist eine ausreichende Dispersion nur schwer zu erreichen und tendiert die Abrasionsbeständigkeit dazu, abzunehmen.

Abgesehen von den vorgenannten Komponenten kann die Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche gemäß der vorliegenden Erfindung des Weiteren Additive enthalten, welche üblicherweise in der Kautschukindustrie eingesetzt werden, wie beispielsweise ein Vulkanisierungsmittel, einschließlich Schwefel, unterschiedliche Vulkanisationsbeschleuniger, unterschiedliche Weichmacher, verschiedene Antioxidantien, Stearinsäure, ein Antiozonat sowie Zinkoxid.

Der Reifen gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch das herkömmliche Verfahren unter Einsatz der Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt. Das heißt, die Kautschukzusammensetzung für eine Reifenlauffläche gemäß der vorliegenden Erfindung, zu welcher die zuvor genannten Additive, sofern notwendig, zugefügt werden, wird vor der Vulkanisation in die Form eines jeden Bauteils des Reifens extrusionsgeformt und dann durch das herkömmliche Verfahren auf einer reifenformenden Maschine geformt, um einen unvulkanisierten Reifen zu erhalten. Der unvulkanisierte Reifen wird in einem Vulkanisator erhitzt und mit Druck beaufschlagt, um einen Reifen zu erhalten. Der auf diese Weise erhaltene Reifen gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine exzellente Griffeigenschaft auf.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung im Detail durch Beispiele erläutert; allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.

Die in den Beispielen und in den Vergleichsbeispielen eingesetzten Materialien sind nachfolgend beschrieben.

  • SBR: SBR1502 kommerziell erhältlich von Sumitomo Chemical Co., Ltd.
  • Ruß: N220 (mittels Stickstoffadsorption gemessene spezifische Oberfläche: 125 m2/g) kommerziell erhältlich von Showa Cabot Co., Ltd.
  • Piezoelektrisches Material 1: PZT (durchschnittliche Partikelgröße: 3,5 &mgr;m, Curietemperatur: 300°C, piezoelektrische Konstante: 2,2 × 10–2 Vm/N) kommerziell erhältlich von Tayca Corporation.
  • Piezoelektrisches Material 2: Polyvinylidenfluorid (durchschnittliche Partikelgröße: 5 &mgr;m, Curietemperatur: 120°C, piezoelektrische Konstante: 7,0 × 10–2 Vm/N) kommerziell erhältlich von Kureha Chemical Industry Co., Ltd.
  • Antioxidationsmittel: NOCRAC 6C kommerziell erhältlich von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.
  • Stearinsäure: Stearinsäure kommerziell erhältlich von NOF Corporation.
  • Zinkoxid: Zinkoxid vom Typ 1 kommerziell erhältlich von Mitsui Mining and Smelting Co., Ltd.
  • Schwefel: pulverförmiger Schwefel kommerziell erhältlich von Tsurumi Chemicals Co., Ltd.
  • Vulkanisationsbeschleuniger: Nocceler NS kommerziell erhältlich von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.

Die Materialien werden geknetet und gemäß der in der Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzung vermischt, um jede Kautschukzusammensetzung zu erhalten. Diese Kautschukzusammensetzungen werden bei 170°C für 20 Minuten pressvulkanisiert, um einen vulkanisierten Gegenstand zu erhalten. Für die erhaltenen Kautschukzusammensetzungen wurden die nachfolgenden Evaluierungen der Eigenschaften durchgeführt.

BEISPIELE 1 BIS 4 UND VERGLEICHSBEISPIEL 1

Die Evaluierungsmethoden sind nachfolgend beschrieben.

(1) Griffeigenschaft (Gummi)

Die Verlusttangente (tan&dgr;) wurde unter einer dynamischen Dehnungsamplitude von 1%, einer Frequenz von 10 Hz und einer Temperatur von 40°C unter Einsatz eines von Ueshima Seisakusho hergestellten Spektrometers gemessen. Vergleichsbeispiel 1 wurde als 100 angenommen, um den tan&dgr;-Wert als einen Index wiederzugeben. Je größer der Wert ist, desto vorteilhafter ist die Griffeigenschaft.

(2) Griffeigenschaft (tatsächliche Maschine)

Ein Reifen mit einer Größe von 195/65R15 und mit einer die Kautschukzusammensetzung umfassenden Lauffläche wurde hergestellt und unter Verwendung dieses Reifens wurde ein Lauftest mit einer tatsächlichen Maschine auf einem Asphaltstraßentestkurs durchgeführt. Die Stabilität der Steuerungskontrolle wurde durch den Testfahrer anhand einer 5-Punkteskala evaluiert (5: gut, 4: ziemlich gut, 3: normal, 2: ziemlich schlecht, 1: schlecht).

Wie in der Tabelle 1 gezeigt, sind die, piezoelektrisches Material enthaltenden Kautschukzusammensetzungen der Beispiele 1 bis 4 verglichen mit denen des Vergleichsbeispiels 1 hinsichtlich der Griffeigenschaft des Gummis und der Griffeigenschaft auf einer tatsächlichen Maschine verbessert.

Die vorliegende Erfindung kann eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen, welche dazu befähigt ist, die Griffeigenschaft eines Reifens zu verbessern, sowie einen Reifen unter Einsatz der Kautschukzusammensetzung bereitstellen.


Anspruch[de]
Verwendung einer Kautschukzusammensetzung enthaltend 1 bis 150 Gewichtsteile eines piezoelektrischen Materials, basierend auf 100 Gewichtsteilen eines Naturkautschuks und/oder eines synthetischen Dienkautschuks, für eine Reifenlauffläche. Verwendung nach Anspruch 1, wobei das piezoelektrische Material eine durchschnittliche Partikelgröße in einem Bereich zwischen 0,01 und 50 &mgr;m aufweist. Reifenlauffläche, gefertigt aus einer Kautschukzusammensetzung enthaltend 1 bis 150 Gewichtsteile eines piezoelektrischen Materials, basierend auf 100 Gewichtsteilen eines Naturkautschuks und/oder eines synthetischen Dienkautschuks. Reifenlauffläche nach Anspruch 3, wobei das piezoelektrische Material eine durchschnittliche Partikelgröße in einem Bereich zwischen 0,01 und 50 &mgr;m aufweist.






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