DE69610228T2

DE69610228T2 - Verfahren zur Herstellung von Luftreifen

Info

Publication number: DE69610228T2
Application number: DE69610228T
Authority: DE
Inventors: Shunji Araki; Kazuhiro Yanagisawa
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1995-01-13
Filing date: 1996-01-12
Publication date: 2001-02-22
Anticipated expiration: 2016-01-13
Also published as: EP0721971A1; EP0721971B1; ES2151635T3; DE69610228D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Gummizusammensetzung, die insbesondere zur Verwendung bei der Lauffläche eines Luftreifens bestimmt ist. Mittels der Erfindung können Luftreifen erhalten werden, die gleichzeitig eine ausgezeichnete Abnutzungsfestigkeit und einen niedrigen Rollwiderstand haben.
Ruß wurde lange als ein Füllstoff zur Verstärkung von Gummierzeugnissen verwendet, weil Ruß im Vergleich zu anderen Füllstoffen ein hohes Verstärkungsvermögen und eine hohe Abnutzungsfestigkeit hat. Gleichzeitig wird angesichts der gesellschaftlichen Forderung nach Einsparung von Energie und Rohstoffen in der letzten Zeit gefordert, die Wärmeentwicklung von Verbundgummi zu verringern, um den Kraftstoffverbrauch eines Autos zu reduzieren.
Wenn beabsichtigt wird, die Wärmeentwicklung des Verbundgummis durch den Ruß zu verringern, wird erwogen, eine kleine Menge Ruß zuzugeben, oder Ruß mit einer großen Partikelgröße zu verwenden. Es ist bekannt, daß selbst in diesem Fall die Verringerung der Wärmeentwicklung im Widerspruch zu dem Verstärkungsvermögen und der Abnutzungsfestigkeit steht.
Andererseits ist Silika als ein weiterer Verstärkungsfüllstoff zur Verringerung der Wärmeentwicklung bei dem Verbundgummi bekannt und wird bis heute in vielen Patenten, wie in JP-A-3- 252431, erwähnt.
Die Silika neigt jedoch dazu, durch Hydrogenbindung der Silanolgruppe als eine Oberflächen- Funktionsgruppe Partikelanhäufungen zu bilden, so daß es notwendig ist, die Knetzeit zu verlängern, um die Dispergierung der Silikapartikel in den Gummi zu verbessern. Wenn die. Dispergierung der Silikapartikel in den Gummi ungenügend ist, wird die Mooney-Viskosität des Verbundgummis groß, und die Verarbeitbarkeit, wie zum Beispiel die Extrusion oder dergleichen, ist schlecht.
Da die Oberfläche der Silikapartikel sauer ist, adsorbiert sie eine basische Substanz, die bei der Vulkanisation einer Gummizusammensetzung als ein Vulkanisationsbeschleuniger verwendet wird, und daher ist die Vulkanisation nicht genügend und der Elastizitätsmodul des vulkanisierten Gummis ist nicht erhöht.
Um diese Probleme zu lösen, wurden Silan-Haftvermittler zu der Gummizusammensetzung zugegeben, aber die Dispergierung der Silika hat noch nicht ein genügendes Niveau erreicht, und es ist insbesondere schwierig, mittels industrieller Verfahren eine gute Dispergierung der Silika in dem Gummi zu erhalten.
In JP-A-5-51484 wird die Verwendung eines silylierenden Mittels zur Verbesserung der Dispergierung von Silika beschrieben. In diesem Fall sollte man die Silika beim Kneten während kurzer Zeit mit dem silylierenden Mittel reagieren lassen, so daß die Reaktionswirksamkeit nicht genügend ist. Weiterhin hat das silylierende Mittel einen niedrigen Siedepunkt, und es verdampft während des Knetens, so daß die Reaktion nicht genügend ist.
In JP-B-63-2886 und JP-A-6-17825 wird die Verwendung einer hydrophoben, ausgefällten Silika beschrieben. Da die ausgefällte Silika einer vollständigen Hyrophobisierungsbehandlung unterworfen wird, ist die Silanolgruppe, die mit dem Silan-Haftvermittler reagieren soll, auf der Oberfläche der Silika überhaupt nicht vorhanden, so daß die Verstärkung des Gummis nicht in genügender Weise erreicht wird.
Es ist daher ein Ziel der Erfindung, die obenerwähnten Probleme der herkömmlichen Techniken zu lösen, und durch Verbesserung der Dispergierung von Silika in den Laufflächengummi Gummizusammensetzungen zu verwirklichen für die Verwendung bei Laufflächen von Luftreifen, die eine verbesserte Abnutzungsfestigkeit und einen niedrigen Rollwiderstand haben.
Die Erfinder haben verschiedene Untersuchungen über die Dispergierung von Silika in Gummi gemacht und herausgefunden, daß die Abnutzungsfestigkeit und der niedrige Rollwiderstand des Reifens gleichzeitig verwirklicht werden können, wenn eine Gummizusammensetzung verwendet wird, die eine teilweise hydrophobisierte Silika in dem Laufflächengummi enthält, und als Ergebnis wurde die Erfindung erhalten.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Methode verwirklicht zum Herstellen einer Gummizusammensetzung durch teilweises Dispergieren von hydrophobisierter Silika in einen Gummibestandteil, der natürlichen Gummi und/oder synthetischen Diengummi aufweist, und zwar so, daß die Gummizusammensetzung auf 100 Gewichtsteile natürlichen Gummi und/oder synthetischen Diengummi 10-85 Gewichtsteile ausgefällte Silika aufweist, die einer Oberflächenbehandlung mit einer Organosilikonverbindung unterworfen wurde, und zwar so, daß ein durch die folgende Gleichung wiedergegebenes Hydrophobisierungsverhältnis (A) von 15% bis 65% erhalten wurde:
A = 100 - (DBA/DBA') · 100
wobei DBA die Di-n-butylamin-Adsorption von Silika nach der Oberflächenbehandlung ist, und DBA' die Di-n-butylamin-Adsorption von Silika vor der Oberflächenbehandlung ist, wobei die DBA- Adsorption gemäß R. Meyer: Kautschuk und Gummi, 7(8), 180-182 (1954) gemessen wird;
und wobei die Organosilikonverbindung mindestens eine Substanz ist, die aus Verbindungen ausgewählt ist, die durch die folgenden allgemeinen Formeln (1)-(5) und zyklisches Polysiloxan mit niedrigem Molekulargewicht repräsentiert werden:
R4-n-Si(OH)n (1)
R4-nSiCln (2)
(RO)4-n-SiRn (3)
R&sub3;-Si-S-S-Si-R&sub3; (5)
wobei n eine ganze Zahl von 1-3 ist, und R eine geradkettige oder verzweigtkettige, gesättigte oder ungesättigte, aromatische oder alizyklische Kohlenwasserstoffgruppe ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Methode zum Herstellen eines Luftreifens verwirklicht, bei der eine Gummizusammensetzung nach der Methode gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung hergestellt wird, und die Gummizusammensetzung bei der Lauffläche eines Luftreifens verwendet wird.
Der bei der Gummizusammensetzung für die Reifenlauffläche verwendete Gummibestandteil ist natürlicher Gummi und/oder synthetischer Diengummi.
Als synthetischer Diengummi kann synthetischer Polyisoprengummi, Polybutadiengummi und Styrol-Butadien-Copolymer-Gummi erwähnt werden.
Diese Gummibestandteile können allein oder als Gemisch verwendet werden.
Die teilweise hydrophobisierte Silika, die bei der nach der erfindungsgemäßen Methode hergestellten Gummizusammensetzung verwendet wird, hat ein Hydrophobisierungsverhältnis von 15-65%, vorzugsweise 30-60%. Wenn das Hydrophobisierungsverhältnis kleiner als 15% ist, ist es schwierig, eine genügende Abnutzungsfestigkeit zu erhalten, während dann, wenn das Hydrophobisierungsverhältnis größer als 65% ist, der Effekt einer genügenden Verbesserung der Dispergierung der Silika in den Gummi nicht erreicht wird, und die Abnutzungsfestigkeit und der niedrige Rollwiderstand nicht verbessert werden.
Bei einer solchen Silika liegt die Di-n-butylamin (DBA)-Adsorption nach der Oberflächenbehandlung vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 100-230 mmol/kg. Wenn die DBA- Adsorption kleiner als 100 mmol/kg ist, kann ein genügendes Verstärkungsvermögen nicht aufrechterhalten werden und die Abnutzungsfestigkeit ist ungenügend, während dann, wenn die DBA-Adsorption 230 mmol/kg übersteigt, die Viskosität der Gummizusammensetzung nicht bis auf ein zufriedenstellendes Niveau abnimmt, und daher die Dispergierung der Silika gering wird, wodurch die Abnutzungsfestigkeit verschlechtert wird.
Die Menge der teilweise hydrophobisierten Silika, die bei der nach der erfindungsgemäßen Methode hergestellten Gummizusammensetzung verwendet wird, beträgt 10-85 Gewichtsteile auf 100 Gewichtsteile des Gummibestandteils. Wenn die Menge kleiner als 10 Gewichtsteile ist, ist der Effekt der Verbesserung der Abnutzungsfestigkeit und des Rollwiderstandes durch die Dispergierung der Silika geringer, während dann, wenn die Menge 85 Gewichtsteile übersteigt, eine Verschlechterung der Verarbeitbarkeit in einer Trockenmühle ("roll burgy") oder dergleichen hervorgerufen wird.
Die für die Oberflächenbehandlung der teilweise hydrophobisierten Silika verwendete Organosilikonverbindung ist mindestens eine Substanz, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Verbindungen besteht, die durch die folgenden allgemeinen Formeln (1)-(5) und durch zyklisches Polysiloxan mit niedrigem Molekulargewicht repräsentiert werden:
R4-nSi(OH)n (1)
R4-nSiCln (2)
(RO)4-nSiRn (3)
R&sub3;-Si-S-S-Si-R&sub3; (5)
wobei n eine ganze Zahl von 1-3 ist, und R eine geradkettige oder verzweigtkettige, gesättigte oder ungesättigte, aromatische oder alizyklische Kohlenwasserstoffgruppe ist.
Als Organosilikonverbindung können Trimethylsilanol, Trimethylmonochlorosilan, Dimethyldimethoxysilan, Diphenyldimethoxysilan, Hexamethyldisilazan und Hexamethyldisilthian erwähnt werden.
Bei der Bildung der teilweise hydrophobisierten Silika nach der erfindungsgemäßen Methode ist die Methode zur Behandlung der Oberfläche der Silika mit der Organosilikonverbindung nicht besonders eingeschränkt, aber die Verwendung eines Hochgeschwindigkeits-Strömungsmischers, wie zum Beispiel eines Henschel-Mischers oder dergleichen, ist günstig, weil Gleichmäßigkeit bei der Behandlung leicht erreicht wird.
Die bei der Oberflächenbehandlung der Silika verwendete Menge der Organosilikonverbindung wird so eingestellt, daß das gewünschte Hydrophobisierungsverhältnis entsprechend den verwendeten Silika- und Organosilikonverbindungsarten erhalten wird. Der Wassergehalt der Silika während der Behandlung ist vorzugsweise ausreichend (ungefähr 3-10%), weil die Organosilikonverbindung eine Funktionsgruppe für die Hydrolyse hat. Nach der Oberflächenbehandlung kann die Silika einer Wärmebehandlung unterworfen werden.
Gemäß der Erfindung wird die Anzahl der auf der Oberfläche der Silika vorhandenen Silanolgruppen ausreichend verringert, ohne die Partikelgröße zu verändern, wenn die Silikaoberfläche mit der Organosilikonverbindung bei einem bestimmten Hydrophobisierungsverhältnis teilweise hydrophobisiert wird, wodurch die Anhäufung der Silika infolge der Wasserstoffbindung einer solchen Silanolgruppe gesteuert wird, um die Dispergierung der Silika in den Gummi zu verbessern, während die richtige Anzahl von Silanolgruppen auf der Silikaoberfläche zurückgehalten wird, um das Gummiverstärkungsvermögen bis zu einem gewissen Maße sicherzustellen. Folglich können eine gute Abnutzungsfestigkeit und eine niedrige Wärmeentwicklung der Gummizusammensetzung, die im Widerspruch zueinander stehen, nun gleichzeitig erreicht werden.
Außerdem ist die DBA-Adsorption ein Maß für den Grad der Hydrophobisierung bei der Silika. Die Adsorption wird durch Ionenbindung zwischen Aminogruppen bei dem DBA-Molekül und auf der Silikaoberfläche vorhandenen Silanolgruppen hervorgerufen. Eine große Adsorption zeigt, daß die Hydrophobisierung nicht richtig ausgeführt ist, oder die Anzahl der Silanolgruppen an der Silikaoberfläche groß ist, während eine kleine Adsorption zeigt, daß die Hydrophobisierung gefördert wird.
Gemäß der Erfindung kann Ruß als verstärkender Füllstoff verwendet werden, wenn dies notwendig ist. Die Art des verwendeten Rußes ist nicht besonders eingeschränkt, aber vorzugsweise kann SAF-Ruß, HAF-Ruß oder dergleichen verwendet werden. Auf jeden Fall hat der Ruß vorzugsweise eine Dibutylphthalat (DBP)-Öl-Absorption (ml/100 g), welche die folgende Gleichung erfüllt:
DBP-Öl-Absorption ≥ 0,19 · N&sub2;SA + 90
wobei N&sub2;SA die spezifische Oberfläche (m²/g) der Stickstoffadsorption von Ruß ist. Außerdem wird ein absoluter Wert von N&sub2;SA bei dieser Gleichung angewandt. Wenn der Ruß die durch die obige Gleichung wiedergegebene Beziehung zwischen DBP und N&sub2;SA erfüllt, kann der Effekt der Verbesserung der Abnutzungsfestigkeit und des niedrigen Rollwiderstandes durch die Zugabe der Silika bei der erfindungsgemäßen Methode maximal entwickelt werden.
Die verwendete Rußmenge beträgt vorzugsweise nicht mehr als 80 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des Gummibestandteils. Wenn die Menge 80 Gewichtsteile übersteigt, wird der Rollwiderstand groß, und es ergibt sich eine geringe Dispergierung, wodurch die Abnutzungsfestigkeit verschlechtert wird.
Wenn die Silika zusammen mit dem Ruß verwendet wird, liegt das Mischungsverhältnis von Silika zu Ruß vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 90/10-10/90, noch besser innerhalb des Bereichs von 80/20-20/80. Wenn das Mischungsverhältnis der Silika niedrig ist, kann der Effekt der Verbesserung des niedrigen Rollwiderstandes nicht genügend entwickelt werden, während dann, wenn das Mischungsverhältnis zu groß ist, der Rollwiderstand verbessert ist, aber die Abnutzungsfestigkeit bei der praktischen Verwendung gering sein kann.
Bei der Erfindung wird vorzugsweise ein Silan-Haftvermittler verwendet zum Ankoppeln einer Silanolgruppe, die auf der Oberfläche der teilweise hydrophobisierten Silika zurückbleibt, an den Gummibestandteil, um eine Verstärkungsschicht zu bilden.
Die Menge des verwendeten Silan-Haftvermittlers liegt vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 1-15 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Silika. Wenn die Menge kleiner als 1 Gewichtsprozent ist, wird kein genügender Kopplungseffekt erhalten, während dann, wenn die Menge 25 Gewichtsprozent übersteigt, eine Gelbildung des Gummibestandteils hervorgerufen werden kann.
Als bei der Erfindung verwendeter Silan-Haftvermittler können Verbindungen, von denen gewöhnlich auf dem Gebiet des Gummis Gebrauch gemacht wird, ohne Einschränkung verwendet werden, aber vorzugsweise sollte mindestens eine Verbindung verwendet werden, die aus den Verbindungen ausgewählt ist, die durch die folgenden allgemeinen Formeln (6)-(9) repräsentiert werden:
[(RO)&sub3;SiCnH2n]&sub2;Sm (6)
(RO)&sub3;SiCnH2nX (7)
wobei R eine Alkylgruppe ist, die 1-3 Kohlenstoffatome hat, n eine ganze Zahl von 1-8 ist, m eine ganze Zahl von 1-6 ist, und X eine Mercaptogruppe oder eine Aminogruppe ist.
Speziell erwähnt werden Bi(3-trimethylsilylpropyl)-tetrasulfid, α-Mercaptopropyl-triethoxysilan, α-Aminopropyl-triethoxysilan, N-Phenyl-α-aminopropyl-trimethoxysilan, N-β-(Aminoethyl)-γ- aminopropyl-trimethoxysilan, 3-Trimethoxysilylpropyl-NN-dimethylthiocarbamoyl-tetrasulfid und 2- Benzothiazyl-3-trimethoxysilylpropyl-tetrasulfid.
Die nach der erfindungsgemäßen Methode hergestellte Gummizusammensetzung kann, wenn notwendig, mit geeigneten Mengen verschiedener Additive, die auf dem Gebiet des Gummis gewöhnlich verwendet werden, gemischt werden, wie ein weiterer verstärkender Füllstoff, ein Vulkanisiermittel, ein Vulkanisationsbeschleuniger, ein Antioxydationsmittel und ein Weichmacher.
Wenn die nach der erfindungsgemäßen Methode hergestellte Gummizusammensetzung bei einer Reifenlauffläche verwendet wird, können Luftreifen verwirklicht werden, die eine auf ausgewogene Weise verbesserte Abnutzungsfestigkeit und einen auf ausgewogene Weise verbesserten Rollwiderstand haben.
Die folgenden Beispiele werden zur Veranschaulichung der Erfindung wiedergegeben und stellen keine Begrenzung der Erfindung dar. Bei den Beispielen bedeuten die Teile und % Gewichtsteile und Gewichtsprozent, wenn nichts anderes spezifiziert ist.
Verschiedene Tests werden ausgeführt, nachdem ein radialer Luftreifen für Personenwagen, mit der Reifengröße 185/70R13 auf die übliche Weise hergestellt wurde.
Die Messung der Eigenschaften wird wie folgt ausgeführt:

1) DBA-Adsorption

Die DBA-Adsorption wird gemessen gemäß R. Meyer: Kautschuk und Gummi, 7(8), 180-182 (1954). Das heißt, die teilweise hydrophobisierten Silikapartikel werden bei 105ºC während 2 Stunden getrocknet, und dann wird eine Probe von 250 mg abgewogen. Dieser Probe werden 50 ml einer 1/500- normalen DBA-Petrolätherlösung zugegeben und danach wird die Probe bei 20ºC während 2 Stunden stehengelassen. Dann wird eine Probe von 25 ml der oben schwimmenden Flüssigkeit herausgenommen, und zu dieser Probe werden 5 ml Chloroform und 2-3 Tropfen eines Kristallviolett-Indikators zugegeben, der mit einer Essigsäureanhydridlösung einer 1/100-normalen Perchlorsäure titriert wird. Der titrierte Wert beim Farbübergang von violett nach blau ist A ml. Weiterhin ist der titrierte Wert bei einer Blindprobe B ml. Die DBA-Adsorption wird gemäß der folgenden Gleichung berechnet:
DBA-Adsorption (mmol/kg) = 80(B-A) · f
wobei f das Potential der 1/100-normalen Perchlorsäurelösung ist.

2) Stickstoffadsorption

Die Stickstoffadsorption wird gemäß der in ASTM D-3037-84 beschriebenen Methode B gemessen.

3) DBP-Öl-Absorption

Die DBP-Ölabsorption wird gemäß der unter Punkt 6.1.2 von JIS K6221 beschriebenen Methode A gemessen.

4) Rollwiderstand

Der Rollwiderstandsindex, der den Rollwiderstand angibt, wird gemäß der folgenden Gleichung berechnet, nachdem der Reifen auf einer Trommel mit 1,7 m Außendurchmesser, die mit einer bestimmten Geschwindigkeit rotierte, laufengelassen wurde und die Rotation der Trommel angehalten wurde, um das Trägheitsmoment des bis auf eine bestimmte Geschwindigkeit verlangsamten Reifens zu messen:
Rollwiderstandsindex = M/M' · 100
wobei M das Trägheitsmoment des Kontrollreifens ist, und M' das Trägheitsmoment des Testreifens ist. Je größer der Indexwert ist, desto niedriger ist der Rollwiderstand.

5) Abnutzungsfestigkeit

Der Abnutzungsfestigkeitsindex, der die Abnutzungsfestigkeit angibt, wird gemäß der folgenden Gleichung berechnet, nachdem der Reifen auf einer Straße über eine vorgegebene Entfernung tatsächlich gefahren wurde, und die restliche Rillentiefe an 10 Stellen gemessen wurde, um einen Mittelwert zu bestimmen:
Abnutzungsfestigkeitsindex = D'/D · 100
wobei D der Mittelwert der restlichen Rillentiefe des Kontrollreifens ist, und D' der Mittelwert der restlichen Rillentiefe des Testreifens ist. Je größer der Indexwert ist, desto besser ist die Abnutzungsfestigkeit.

HERSTELLUNG TEILWEISE HYDROPHOBISIERTER SILIKA

Eine kommerziell erhältliche, ausgefällte Silika wird mit der erforderlichen Menge eines Behandlungsmittels, wie zum Beispiel einer Organosilikonverbindung, in einem Henschelmischer während 7 Minuten gemischt und dann bei 150ºC während 30 Minuten heiß getrocknet, um die bei den Beispielen zu verwendende, vorgegebene Silika zu erhalten. Die Art des verwendeten, kommerziell erhältlichen Produktes, die Art des Behandlungsmittels und die Eigenschaften der sich ergebenden Silika sind in der Tabelle 1 wiedergegeben. TABELLE 1 (A)
* 1: hergestellt von Nippon Silica Kogyo K. K.
*2: hergestellt von The Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
*3: A (Hydrophobisierungsverhältnis) = 100 - (DBA nach Behandlung)/(DBA vor Behandlung) · 100 TABELLE 1 (B)
* 1: hergestellt von Nippon Silica Kogyo K. K.
*2: hergestellt von The Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
*3: A (Hydrophobisierungsverhältnis) = 100 - (DBA nach Behandlung)/(DBA vor Behandlung) · 100
Die Eigenschaften der bei den Beispielen verwendeten Rußarten sind in der Tabelle 2 wiedergegeben. TABELLE 2
*1: hergestellt von Tokai Carbon Co., Ltd.

BEISPIELE 1-13, VERGLEICHSBEISPIELE 1-4

Eine Gummizusammensetzung wird gemäß dem in der Tabelle 3 wiedergegebenen Mischrezept hergestellt und bei der Lauffläche eines Reifens verwendet. Die Eigenschaften des Reifens sind ebenfalls in der Tabelle 3 wiedergegeben. TABELLE 3(a)
* 1: hergestellt von Japan synthetic Rubber Co., Ltd.
*2: hergestellt von Tokai Carbon Co., Ltd., siehe Tabelle 2
*3: hergestellt von Degussa in Deutschland Bi-(3-trimethoxysilylpropyl)tetrasulfid
*4: hergestellt von The Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. γ-Mercaptopropyl-trimethoxysilan
5*: N-Phenyl-N'-isopropyl-P-phenylendiamin
6*: N-Oxydiethylen-2-benzothiazol-sulfenamid TABELLE 3(b)
* 1: hergestellt von Japan synthetic Rubber Co., Ltd.
*2: hergestellt von Tokai Carbon Co., Ltd., siehe Tabelle 2
*3: hergestellt von Degussa in Deutschland Bi-(3-trimethoxysilylpropyl)tetrasulfid
*4: hergestellt von The Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. γ-Mercaptopropyl-trimethoxysilan
5*: N-Phenyl-N'-isopropyl-P-phenylendiamin
6*: N-Oxydiethylen-2-benzothiazol-sulfenamid
In der Tabelle 3 ist der Luftreifen, dessen Laufflächengummi aus einer Gummizusammensetzung, die kommerziell erhältliche Silika enthält, hergestellt ist, als Vergleichsbeispiel 1 wiedergegeben. Wenn die Beispiele 1-3 mit dem Vergleichsbeispiel 1 verglichen werden, ist ersichtlich, daß der niedrige Rollwiderstand und die gute Abnutzungsfestigkeit bei den nach der erfindungsgemäßen Methode hergestellten Luftreifen gleichzeitig erreicht werden können. Wie aus dem Vergleich zwischen dem Beispiel 5 und dem Vergleichsbeispiel 1 ersichtlich ist, weist der sich ergebene Reifen weiterhin eine gute Abnutzungsfestigkeit und einen niedrigen Rollwiderstand auf, wenn die Gummizusammensetzung, welche die teilweise hydrophobisierte, ausgefällte Silika enthält, bei der Lauffläche verwendet wird, selbst wenn die Menge des verwendeten Silan-Haftvermittlers verringert wird.
Das Vergleichsbeispiel 2 gibt einen Luftreifen wieder, dessen Lauffläche aus der Gummizusammensetzung hergestellt ist, welche die teilweise hydrophobisierte Silika mit einem Hydrophobisierungsverhältnis A enthält, das kleiner als die bei der Erfindung definierte, untere Grenze ist, wobei dieses Vergleichsbeispiel, verglichen mit den Beispielen 1-3, eine schlechte Abnutzungsfestigkeit hat. Obwohl die Ursache nicht klar ist, wird angenommen, daß es einen synergistischen Effekt zwischen der hydrophobisierten Silika und dem Silan-Haftvermittler gibt. Das heißt, wenn das Hydrophobisierungsverhältnis zu klein ist, neigt der Elastizitätsmodul dazu, abzunehmen, und folglich verschlechtert sich die Abnutzungsfestigkeit des Reifens, obwohl die teilweise hydrophobisierte Silika verwendet wird.
Das Vergleichsbeispiel 3 gibt einen Luftreifen wieder, dessen Lauffläche aus der Gummizusammensetzung hergestellt ist, welche die teilweise hydrophobisierte Silika mit einem Hydrophobisierungsverhältnis A enthält, das größer als die bei der Erfindung definierte obere Grenze ist, wobei bei dem Vergleichsbeispiel 3, verglichen mit den Beispielen 1-3, der Rollwiderstand gut ist, aber die Abnutzungsfestigkeit wesentlich verschlechtert ist. Dies wird darauf zurückgeführt, daß infolge der extremen Förderung der Hydrophobisierung auf der Silikaoberfläche die Anzahl der auf der Silikaoberfläche vorhandenen Silanolgruppen sehr klein oder null ist, und daher die Verstärkung durch die Wechselwirkung mit dem Gummibestandteil nicht erhalten wird.
Selbst wenn die Zusammensetzung der synthetischen Diengummis bei der Gummizusammensetzung geändert wird, wie bei den Beispielen 6 und 7 gezeigt ist, sind der Rollwiderstand und die Abnutzungsfestigkeit verbessert.
Selbst wenn die Gummizusammensetzung, bei der Ruß, der eine größere DBP-Öl-Absorption in N&sub2;SA hat, zusätzlich zu der teilweise hydrophobisierten Silika bei der Lauffläche verwendet wird, wie bei den Beispielen 8 bis 13, sind die Abnutzungsfestigkeit und der Rollwiderstand verbessert.
Wie oben erwähnt wurde, können gemäß der Erfindung der niedrige Rollwiderstand und die gute Abnutzungsfestigkeit gleichzeitig verwirklicht werden, wenn die teilweise hydrophobisierte Silika bei der Gummizusammensetzung für die Reifenlauffläche verwendet wird, um die Dispergierung der Silika in den Gummi wesentlich zu verbessern, ohne das Gummiverstärkungsvermögen zu verschlechtern.

Claims

1. Methode zum Herstellen einer Gummizusammensetzung durch teilweises Dispergieren von hydrophobisierter Silika in einen Gummibestandteil, der natürlichen Gummi und/oder synthetischen Diengummi aufweist, und zwar so, daß die Gummizusammensetzung auf 100 Gewichtsteile natürlichen Gummi und/oder synthetischen Diengummi 10-85 Gewichtsteile ausgefällte Silika aufweist, die einer Oberflächenbehandlung mit einer Organosilikonverbindung unterworfen wurde, und zwar so, daß ein durch die folgende Gleichung wiedergegebenes Hydrophobisierungsverhältnis (A) von 15% bis 65% erhalten wurde:

A = 100 - (DBA/DBA') · 100

wobei DBA die Di-n-butylamin-Adsorption von Silika nach der Oberflächenbehandlung ist, und DBA' die Di-n-butylamin-Adsorption von Silika vor der Oberflächenbehandlung ist, wobei die DBA-Adsorption gemäß R. Meyer: Kautschuk und Gummi, 7(8), 180-182 (1954) gemessen wird;

und wobei die Organosilikonverbindung mindestens eine Substanz ist, die aus Verbindungen ausgewählt ist, die durch die folgenden allgemeinen Formeln (1)-(5) und zyklisches Polysiloxan mit niedrigem Molekulargewicht repräsentiert werden:

R4-nSi(OH)n (1)

R4-nSiCln (2)

(RO)4-nSiRn (3)

R&sub3;-Si-S-S-Si-R&sub3; (5)

wobei n eine ganze Zahl von 1-3 ist, und R eine geradkettige oder verzweigtkettige, gesättigte oder ungesättigte, aromatische oder alizyklische Kohlenwasserstoffgruppe ist.

2. Methode wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummizusammensetzung weiterhin auf 100 Gewichtsteile des Gummibestandteils nicht mehr als 80 Gewichtsteile Ruß als Aktivfüller enthält.

3. Methode wie in Anspruch 2 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß der Ruß eine Dibutylphthalat (DBP)-Ölabsorption hat, welche die folgende Gleichung erfüllt:

DBP-Ölabsorption ≥ 0,19 · N&sub2;SA + 90

wobei N&sub2;SA die spezifische Stickstoffadsorptionsoberfläche von Ruß ist, und gemäß der in ASTM D-3037- 84 beschriebenen Methode B gemessen wird; und wobei die DBP-Ölabsorption gemäß der in Abschnitt 6.1.2 von JIS K6221 beschriebenen Methode A gemessen wird.

4. Methode wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummizusammensetzung weiterhin 1-15 Gewichtsprozent eines Silan-Haftvermittlers, bezogen auf das Gewicht der Silika, enthält.

5. Methode wie in Anspruch 4 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß der Silan-Haftvermittler mindestens eine Verbindung ist, die aus den Verbindungen ausgewählt ist, die durch die folgenden allgemeinen Formeln (6)-(9) repräsentiert werden:

[(RO)&sub3;SiCnH2n]&sub2;Sm (6)

(RO)&sub3;SiCnH2nX (7)

wobei R eine Alkylgruppe ist, die 1-3 Kohlenstoffatome hat, n eine ganze Zahl von 1-8 ist, m eine ganze Zahl von 1-6 ist, und X eine Mercaptogruppe oder eine Aminogruppe ist.

6. Methode wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydrophobisierungsverhältnis (A) 30%-60% beträgt.

7. Methode zum Herstellen eines Luftreifens, bei der eine Gummizusammensetzung nach der in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6 beanspruchten Methode hergestellt wird, und die Gummizusammensetzung bei der Lauffläche eines Luftreifens verwendet wird.