Резиновая смесь для шины, элемент шины, резиновая смесь для основы протектора, основа протектора и шина
Изобретение относится к резиновым смесям для производства шин. Резиновая смесь для шины включает каучуковый компонент, содержащий по меньшей мере один из каучуков, выбранных из натурального каучука и эпоксидированного натурального каучука, диоксид кремния, воск растительного происхождения и силановый связующий агент. Содержание диоксида кремния составляет от 10 масс.ч. до 110 масс.ч. на 100 масс.ч. каучукового компонента. Содержание воска составляет от 1,2 до 2 масс.% исходя из общей массы резиновой смеси для шины. Также обеспечивают протектор (2), боковину (3), обжимную часть (4) и шину (1), выполненные с применением этой смеси. Кроме того, обеспечивают резиновую смесь для применения в изготовлении основы (12b) протектора шины (11), которая включает 100 масс.ч. каучукового компонента, содержащего диеновый каучук, 20-70 масс.ч. диоксида кремния, 2-15 масс.ч. воска растительного происхождения и силановый связующий агент. Также обеспечивают основу (12b) протектора и шину (11), выполненные с применением этой резиновой смеси. Результатом является снижение количества компонентов, получаемых из нефтяных ресурсов. Резиновые смеси обладают отличной озоностойкостью и стойкостью к выцветанию. Использование резиновой смеси для основы протектора шины позволяет снизить потребление горючего транспортным средством. 8 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл., 25 пр.
Настоящее изобретение относится к резиновой смеси для шины, элементу шины и шине, в частности к резиновой смеси для шины, которая позволяет снизить используемое количество компонентов, получаемых из нефтяных ресурсов, а также обладает улучшенными характеристиками озоностойкости и стойкости к выцветанию, а также к элементу шины и шине, в которых используют эту резиновую смесь для шины.
Настоящее изобретение также относится к резиновой смеси для основы протектора, основе протектора и шине, в частности к основе протектора, которая позволяет снизить используемое количество компонентов, получаемых из нефтяных ресурсов, и позволяет достичь высокой озоностойкости, требуемой для шин, и снижение потребления горючего транспортным средством, а также к основе протектора и шине, получаемым с использованием резиновой смеси для основы протектора.
Обычно требуется, чтобы элементы шины, составляющие внешнюю поверхность шины, такие как протекторы и боковины шины, обладали озоностойкостью. Поэтому, как описано, например, в опубликованном патенте Японии №2004-269684 (Патентный документ 1), в резиновые смеси, из которых формируют протекторы и боковины шины, добавляют воск, который получают с использованием нефти в качестве исходного материала (например, см. опубликованный патент Японии №2004-269684 (Патентный документ 1), параграф [0021]), чтобы улучшить озоностойкость протектора и боковины шины.
С другой стороны, необходимо, чтобы резина, из которой формируют внешнюю периферийную поверхность шин, например протектор и боковины шины, обладала не только отличной озоностойкостью, но также стойкостью к выцветанию, так что воски, добавляемые в смесь для улучшения озоностойкости, предохраняют от выцветания на поверхности резины.
Патентный документ 1: опубликованный патент Японии №2004-269684.
Половина или более от общей массы промышленно выпускаемых шин состоит из компонентов, получаемых из нефтяных ресурсов. Однако так как количество нефтяных ресурсов ограничено и запасы нефти снижаются год от года, прогнозируют резкий подъем цен на нефть, и существует ограничение на использование таких компонентов, как нефтяной воск, получаемый из нефтяных ресурсов.
Таким образом, необходимо развитие технологий, которые снизили бы количество компонентов, получаемых из нефтяных ресурсов, но позволили бы использовать компоненты, получаемые не из нефтяных ресурсов (компоненты, получаемые из ресурсов, отличных от нефтяных ресурсов), а также позволили бы получать шины с высокой озоностойкостью.
Более того, в последние годы проблемы охраны окружающей среды относят к наиважнейшим, и контроль за выбросами CO2 усиливается. Поэтому возникает потребность в снижении потребления горючего транспортным средством. Таким образом, также возникает потребность в развитии технологий, используемых для получения шин, позволяющих достичь низкого потребления горючего транспортным средством.
В свете вышеупомянутых обстоятельств, целью настоящего изобретения является обеспечение резиновой смеси для шины, которая может снизить используемое количество компонентов, получаемых из нефтяных ресурсов, и обладает отличной озоностойкостью и стойкостью к выцветанию, а также элемента шины и шины, в которых используют такую смесь.
Также еще одной целью настоящего изобретения является обеспечение резиновой смеси для основы протектора, которая может снизить используемое количество компонентов, получаемых из нефтяных ресурсов, и может обеспечить высокую озоностойкость, требуемую для шин, и низкое потребление горючего транспортным средством, а также обеспечение основы протектора и шины, получаемых с использованием такой резиновой смеси для основы протектора.
Настоящее изобретение обеспечивает резиновую смесь для шины, включающую каучуковый компонент, содержащий по меньшей мере один из каучуков, выбранных из натурального каучука и эпоксидированного натурального каучука, диоксид кремния и воск на натуральной основе, где содержание диоксида кремния составляет 10 масс.ч. или более на 100 масс.ч. каучукового компонента и содержание воска на натуральной основе составляет 1,2 масс.% или более, но 2 масс.% или менее, исходя из общей массы резиновой смеси для шины.
В резиновой смеси для шины по настоящему изобретению воск на натуральной основе предпочтительно выбран из группы, состоящей из карнаубского воска, канделильского воска, рисового воска и японского воска.
Также резиновая смесь для шины по настоящему изобретению может включать сажу в количестве 5 масс.ч. или менее на 100 масс.ч. каучукового компонента.
Также резиновая смесь по настоящему изобретению предпочтительно содержит силановый связующий агент.
Также настоящее изобретение обеспечивает протектор, состоящий из любой вышеуказанной резиновой смеси для шины.
Также настоящее изобретение обеспечивает боковину, состоящую из любой вышеуказанной резиновой смеси для шины.
Также настоящее изобретение обеспечивает обжимную часть, состоящую из любой вышеуказанной резиновой смеси для шины.
Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает шину, выполненную с применением по меньшей мере одного элемента, выбранного из группы, состоящей из протектора, боковины и обжимной части.
Также настоящее изобретение обеспечивает резиновую смесь для основы протектора, используемую для формирования основы протектора шины и включающую каучуковый компонент, состоящий из каучука на основе диена, диоксид кремния в количестве 20 масс.ч. или более на 100 масс.ч. каучукового компонента, состоящего из каучука на основе диена, и воск на натуральной основе в количестве 2 масс.ч. или более, но 15 масс.ч. или менее на 100 масс.ч. каучукового компонента, состоящего из каучука на основе диена.
В резиновой смеси для основы протектора по настоящему изобретению воск на натуральной основе предпочтительно представляет собой карнаубский воск.
Также резиновая смесь для основы протектора по настоящему изобретению может содержать сажу в количестве 5 масс.ч. или менее на 100 масс.ч. каучукового компонента, состоящего из каучука на основе диена.
Также резиновая смесь для основы протектора по настоящему изобретению предпочтительно содержит силановый связующий агент.
Также настоящее изобретение включает основу протектора, сформированную из любой вышеуказанной резиновой смеси для основы протектора.
Также настоящее изобретение включает шину, выполненную с применением вышеуказанной основы протектора.
В соответствии с настоящим изобретением обеспечивают резиновую смесь для шины, которая может снизить используемое количество компонентов, получаемых из нефтяных ресурсов, и обладает превосходной озоностойкостью и стойкостью к выцветанию, а также обеспечивают элемент шины и шину, в которых используют эту смесь.
В соответствии с настоящим изобретением обеспечивают резиновую смесь для основы протектора, которая может снизить используемое количество компонентов, получаемых из нефтяных ресурсов, и обеспечивает высокую озоностойкость, требуемую для шин, и низкое потребление горючего автомобилем, а также обеспечивают основу проектора и шину, получаемые с применением этой резиновой смеси для основы протектора.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 представлено схематическое поперечное сечение верхней левой половины приведенной в качестве примера шины, полученной с применением резиновой смеси для шины в соответствии с настоящим изобретением.
На Фиг.2 представлено схематическое поперечное сечение верхней левой половины приведенной в качестве примера шины, полученной с использованием резиновой смеси для основы протектора в соответствии с настоящим изобретением.
Описание обозначений
1 и 11 - шина, 2 - протектор, 3 и 13 - боковина, 4 и 14 - обжимная часть, 5 и 15 - бортовое кольцо, 6 и 16 - слой каркаса, 7 и 17 - брекерный пояс, 8 и 18 - резина наполнителя борта, 9 и 19 - внутренняя прослойка, 12а - беговая дорожка протектора, 12b - основа протектора.
Наилучший вариант осуществления изобретения
Ниже описаны воплощения настоящего изобретения. На чертежах настоящего изобретения одинаковые обозначения представляют одинаковые элементы или соответствующие элементы.
Каучуковый компонент в резиновой смеси для шины
В резиновой смеси для шины по настоящему изобретению в качестве каучукового компонента используют один из таких каучуков, как натуральные каучуки или эпоксидированные натуральные каучуки, или смесь каучуков, приготовленную смешиванием натурального каучука и эпоксидированного натурального каучука.
Используемое количество компонентов, получаемых из нефтяных ресурсов, может быть снижено при использовании каучукового компонента, содержащего по меньшей мере один из каучуков, выбранных из натурального каучука и эпоксидированного натурального каучука.
Здесь в качестве натурального каучука можно использовать традиционно известный. Обычно в шинной промышленности используют, например, каучук марки KR7, RSS или TSR.
В качестве эпоксидированного натурального каучука можно использовать традиционно известный. Например, можно использовать промышленно выпускаемый эпоксидированный натуральный каучук или каучук, получаемый эпоксидированием натурального каучука.
Здесь в качестве промышленно выпускаемого эпоксидированного натурального каучука можно использовать продукты, выпускаемые Kumplan Guthrie Berhad, такие как ENR 25 со степенью эпоксидирования 25% и ENR 50 со степенью эпоксидирования 50%.
В качестве способа эпоксидирования натурального каучука можно использовать хлоргидриновый способ, способ прямого окисления, алкилгидропероксидный способ или пероксидный способ. Здесь в качестве пероксидного способа можно использовать способ, в котором натуральный каучук приводят во взаимодействие с органической перкислотой, такой как перуксусная кислота или пермуравьиная кислота.
Здесь, когда резиновую смесь для шины по настоящему изобретению используют для формирования протектора и/или боковины, степень эпоксидирования эпоксидированного натурального каучука предпочтительно составляет 5 мол.% или более и более предпочтительно 10 мол.% или более. Если степень эпоксидирования составляет 5 мол.% или более, в частности 10 мол.% или более, характеристика сцепления с дорогой протектора, полученного с использованием резиновой смеси для шины по настоящему изобретению, улучшается, и сопротивление распространению трещин боковины, полученной с использованием резиновой смеси для шины по настоящему изобретению, также становится лучше.
Также степень эпоксидирования эпоксидированного натурального каучука предпочтительно составляет 60 мол.% или менее и более предпочтительно 55 мол.% или менее. Когда степень эпоксидирования эпоксидированного натурального каучука составляет 60 мол.% или менее, в частности 55 мол.% или менее, снижается способность к перевулканизации.
Здесь степень эпоксидирования означает отношение (мол.%) числа эпоксидированных двойных связей каучука к общему числу двойных связей каучука перед эпоксидированием.
Также, если боковину формируют с использованием резиновой смеси для шины по настоящему изобретению, в которой используют в качестве каучукового компонента смешанный каучук, полученный смешиванием натурального каучука и эпоксидированного каучука, содержание натурального каучука предпочтительно составляет 20 масс.% или более и более предпочтительно 25 масс.% или более, исходя из массы каучукового компонента, состоящего из натурального каучука и эпоксидированного натурального каучука. Когда содержание натурального каучука составляет 20 масс.% или более, в частности 25 масс.% или более, исходя из массы каучукового компонента, сопротивление развитию трещин боковины, полученной с использованием резиновой смеси для шины по настоящему изобретению, улучшается.
В настоящем изобретении по меньшей мере один из других каучуков, таких как бутадиеновый каучук (БК), бутадиен-стирольный каучук (БСК), изопреновый каучук (ИК) и бутиловый каучук (ИИК), может быть включен в каучуковый компонент, при условии, что в смеси содержится по меньшей мере один из таких каучуков, как натуральный каучук и эпоксидированный натуральный каучук.
Диоксид кремния в резиновой смеси для шины
Содержание диоксида кремния в резиновой смеси для шины по настоящему изобретению составляет 10 масс.ч. или более на 100 масс.ч. вышеуказанного каучукового компонента. Такой состав позволит снизить количество сажи, используемой в качестве наполнителя, и таким образом позволит не только снизить используемое количество компонентов, получаемых из нефтяных ресурсов, но также получить достаточное усиливающее действие диоксида кремния. В качестве диоксида кремния можно использовать традиционно известный диоксид кремния, например безводный диоксид кремния и/или водный диоксид кремния или т.п.
Содержание диоксида кремния предпочтительно составляет 15 масс.ч. или более и более предпочтительно 20 масс.ч. или более на 100 масс.ч. вышеуказанного каучукового компонента, с точки зрения улучшения усиливающей способности.
Кроме того, содержание диоксида кремния предпочтительно составляет 110 масс.ч. или менее и более предпочтительно 100 масс.ч. или менее на 100 масс.ч. вышеуказанного каучукового компонента, с точки зрения улучшения обрабатываемости.
Воск на натуральной основе в резиновой смеси для шины
В резиновой смеси для шины по настоящему изобретению содержание воска на натуральной основе составляет 1,2 масс.% или более, но менее 2 масс.%, исходя из общей массы резиновой смеси для шины по настоящему изобретению. Это обеспечивает достижение удовлетворительной озоностойкости и стойкости к выцветанию элемента шины, получаемого с использованием резиновой смеси для шины по настоящему изобретению, а также количество воска, получаемого при использовании нефти в качестве исходного материала, может быть снижено, что означает, что количество исходных веществ, получаемых из нефтяных ресурсов, может быть снижено.
Когда количество воска на натуральной основе составляет менее 1,2 масс.%, исходя из общей массы резиновой смеси для шины по настоящему изобретению, озоностойкость недостаточна, а когда количество воска на натуральной основе превосходит 2 масс.%, исходя из общей массы резиновой смеси для шины по настоящему изобретению, резиновая смесь приобретает белый налет.
В настоящем изобретении в качестве воска на натуральной основе можно использовать любой воск, при получении которого исходным материалом не является нефть, без особых ограничений. Из таких восков предпочтительно используют по меньшей мере один из восков, выбранных из группы, состоящей из карнаубского воска, канделильского воска, рисового воска и японского воска.
В качестве карнаубского воска можно использовать традиционно известный и, например, можно использовать воск, получаемый с использованием листьев растений, принадлежащих к пальмовым, которые произрастают в северных районах Бразилии.
Также в качестве канделильского воска можно использовать традиционно известный и, например, можно использовать воск, выделяемый из цветков канделиллы, произрастающей на мексиканском плато.
Также в качестве рисового воска можно использовать традиционно известный и, например, можно использовать воск, который получают из масла рисовых отрубей, при рафинировании масла рисовых отрубей, экстрагированного из рисовых отрубей
Также в качестве японского воска можно использовать традиционно известный и, например, можно использовать воск, выделяемый из семян японского воскового дерева.
Содержание воска на натуральной основе предпочтительно составляет 1,3 масс.% или более, исходя из общей массы резиновой смеси для шины по настоящему изобретению.
Также содержание воска на натуральной основе предпочтительно составляет 1,9 масс.% или менее, исходя из общей массы резиновой смеси для шины по настоящему изобретению.
Силановый связующий агент в резиновой смеси для шины
Также резиновая смесь для шины настоящего изобретения предпочтительно содержит силановый связующий агент. В настоящем изобретении в качестве силанового связующего агента можно использовать традиционно известные вещества. Примеры силанового связующего агента включают связующие агенты на сульфидной основе, такие как бис(3-триэтоксисилилпропил)тетрасульфид, бис(2-триэтоксисилилэтил)тетрасульфид, бис(3-триметоксисилилпропил)тетрасульфид, бис(2-триметоксисилилэтил)тетрасульфид, бис(3-триэтоксисилилпропил)трисульфид, бис(3-триметоксисилилпропил)трисульфид, бис(3-триэтоксисилилпропил)дисульфид, бис(3-триметоксисилилпропил)дисульфид, 3-триметоксисилилпропил-N,N-диметилтиокарбамоилтетрасульфид, 3-триэтоксисилилпропил-N,N-диметилтиокарбамоилтетрасульфид, 2-триэтоксисилилэтил-N,N-диметилтиокарбамоилтетрасульфид, 2-триметоксисилилэтил-N,N-диметилтиокарбамоилтетрасульфид, 3-триметоксисилилпропилбензотиазолилтетрасульфид, 3-триэтоксисилилпропилбензотиазолтетрасульфид, 3-триэтоксисилилпропилметакрилатмоносульфид и 3-триметоксисилилпропилметакрилатмоносульфид; связующие агенты на основе меркаптанов, такие как 3-меркаптопропилтриметоксисилан, 3-меркаптопропилтриэтоксисилан, 2-меркаптоэтилтриметоксисилан и 2-меркаптоэтилтриэтоксисилан; связующие агенты на основе винила, такие как винилтриэтоксисилан и винилтриметоксисилан; связующие агенты на основе аминогруппы, такие как 3-аминопропилтриэтоксисилан, 3-аминопропилтриметоксисилан, 3-(2-аминоэтил)аминопропилтриэтоксисилан и 3-(2-аминоэтил)аминопропилтриметоксисилан; связующие агенты на основе глицидоксигруппы, такие как γ-глицидоксипропилтриэтоксисилан, γ-глицидоксипропилтриметоксисилан, γ-глицидоксипропилметилдиэтоксисилан и γ-глицидоксипропилметилдиметоксисилан; связующие агенты на основе нитрогруппы, такие как 3-нитропропилтриметоксисилан и 3-нитропропилтриэтоксисилан; и связующие агенты на основе хлора, такие как 3-хлорпропилтриметоксисилан, 3-хлорпропилтриэтоксисилан, 2-хлорэтилтриметоксисилан и 2-хлорэтилтриэтоксисилан. Вышеперечисленные связующие агенты можно использовать по отдельности или в сочетании из двух или более видов.
Содержание силанового связующего агента предпочтительно составляет 4 масс.ч. или более и более предпочтительно 8 масс.ч. или более на 100 масс.ч. диоксида кремния. Когда содержание силанового связующего агента составляет 4 масс.ч. или более, в частности 8 масс.ч. или более, на 100 масс.ч. диоксида кремния, обрабатываемость смеси и диспергируемость диоксида кремния улучшаются.
Сажа в резиновой смеси для шины
Хотя резиновая смесь для шины по настоящему изобретению может содержать традиционно известную сажу, получаемую из нефтяных ресурсов, содержание сажи предпочтительно составляет 5 масс.ч. или менее на 100 масс.ч. вышеуказанного каучукового компонента, и наиболее предпочтительно отсутствие сажи, с точки зрения снижения используемого количества компонентов, получаемых из нефтяных ресурсов.
В качестве сажи можно использовать традиционно известные продукты, такие как SAF, ISAF, HAF и FEF.
Другие компоненты в резиновой смеси для шины
Резиновая смесь для шины по настоящему изобретению может соответственно включать, кроме вышеуказанных компонентов, другие различные компоненты, такие как антиоксидант, стеариновая кислота, оксид цинка, масло, сера или ускоритель вулканизации, которые обычно используют в шинной промышленности.
В качестве антиоксиданта можно использовать традиционно известные антиоксиданты и, например, можно использовать антиоксидант на фенольной основе, антиоксидант на основе имидазола или карбамат металла.
В качестве стеариновой кислоты можно использовать традиционно известные продукты и, например, можно использовать стеариновую кислоту, выпускаемую Nippon Oil & Fats Co., Ltd.
В качестве оксида цинка можно использовать традиционно известные продукты и, например, можно использовать оксид цинка, выпускаемый Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.
В качестве масла можно использовать традиционно известные масла и, например, можно использовать технологическое масло, растительное масло и жиры или их смеси. В качестве технологического масла можно использовать парафиновое технологическое масло, нафтеновое технологическое масло и ароматическое технологическое масло. В качестве растительного масла и жиров можно использовать касторовое масло, хлопковое масло, льняное масло, рапсовое масло, соевое масло, пальмовое масло, кокосовое масло, арахисовое масло, канифольное масло, сосновое масло, хвойную смолу, таловое масло, кукурузное масло, рисовое масло, сафлоровое масло, кунжутное масло, оливковое масло, подсолнечное масло, косточковое пальмовое масло, масло камелии, масло жожоба, масло австралийского ореха, сафлоровое масло или масло семян павловнии.
В качестве серы можно использовать традиционно известные продукты и, например, можно использовать серу, выпускаемую Tsurumi Chemical.
В качестве ускорителя вулканизации можно использовать традиционно известные ускорители вулканизации и, например, можно использовать материал, содержащий по меньшей мере одно из соединений, выбранных из группы, состоящей из ускорителей вулканизации на основе сульфенамида, на основе тиазола, на основе тиурама, на основе тиомочевины, на основе гуанидина, на основе дитиокарбаминовой кислоты, на основе альдегидамина или альдегидаммиака, на основе имидазолина и на основе ксантата. В качестве ускорителя вулканизации на основе сульфенамида можно использовать соединения на основе сульфенамида, например ЦБС (N-циклогексил-2-бензотиазилсульфенамид), ТББС (N-трет-бутил-2-бензотиазилсульфенамид), N,N-дициклогексил-2-бензотиазилсульфенамид, N-оксидиэтилен-2-бензотиазилсульфенамид и N,N-диизопропил-2-бензотиазолсульфенамид. В качестве ускорителя вулканизации на основе тиазола можно использовать соединения на основе тиазола, например МБТ (2-меркаптобензотиазол), МБТС (дибензотиазилсульфид), натриевые соли, цинковые соли, медные соли или циклогексиламиновые соли 2-меркаптобензотиазола, 2-(2,4-динитрофенил)меркаптобензотиазола или 2-(2,6-диэтил-4-морфолинтио)бензотиазола. В качестве ускорителя вулканизации на основе тиурама можно использовать соединения на основе тиурама, например ТМТД (тетраметилтиурамдисульфид), тетраэтилтиурамдисульфид, тетраметилтиураммоносульфид, дипентаметилентиурамдисульфид, дипентаметилентиураммоносульфид, дипентаметилентиурамтетрасульфид, дипентаметилентиурамгексасульфид, тетрабутилтиурамдисульфид или пентаметилентиурамтетрасульфид. В качестве ускорителя вулканизации на основе тиомочевины можно использовать соединения тиомочевины, например тиакарбамид, диэтилтиомочевина, дибутилтиомочевина, триметилтиомочевина или диортотолилтиомочевина. В качестве ускорителя вулканизации на основе гуанидина можно использовать соединения на основе гуанидина, например дифенилгуанидин, диортотолилгуанидин, трифенилгуанидин, ортотолилбигуанидин или дифенилгуанидинфталат. В качестве ускорителя вулканизации на основе дитиокарбаминовой кислоты можно использовать соединения на основе дитиокарбаминовой кислоты, например этилфенилдитиокарбамат цинка, бутилфенилдитиокарбамат цинка, диметилдитиокарбамат натрия, диметилдитиокарбамат цинка, диэтилдитиокарбамат цинка, дибутилдитиокарбамат цинка, диамилдитиокарбамат цинка, дипропилдитиокарбамат цинка, комплексная соль пентаметилендитиокарбамат цинка и пиперидина, гексадецил(или октадецил)изопропилдитиокарбамат цинка, дибензилдитиокарбамат цинка, диэтилдитиокарбамат натрия, пентаметилендитиокарбамат пиперидина, диметилдитиокарбамат селена, диэтилдитиокарбамат теллура или диамилдитиокарбамат кадмия. В качестве ускорителя вулканизации на основе альдегидамина или на основе альдегидаммиака можно использовать соединение на основе альдегидамина или альдегидаммиака, например продукты реакции ацетальдегида и анилина, продукты конденсации бутилальдегида и анилина, гексаметилентетрамин или продукты реакции ацетадьдегида и аммиака. В качестве ускорителя вулканизации на основе имидазолина можно использовать соединение на основе имидазолина, например 2-меркаптоимидазолин. В качестве ускорителя вулканизации на основе ксантата можно использовать соединения ксантата, например дибутилксантогенат. Эти ускорители вулканизации можно использовать по отдельности или в сочетании из двух или более видов.
Шина, полученная с использованием резиновой смеси для шины
Вышеописанную резиновую смесь для шины по настоящему изобретению обрабатывают, придавая ей заранее заданную форму в невулканизированном состоянии посредством экструзии или подобного процесса, таким образом формируя протектор, боковину или обжимную часть. Затем эти элементы шины размещают в установленном для каждого элемента положении с получением невулканизированной шины и затем резиновую смесь, составляющую каждый элемент невулканизированной шины, например, вулканизируют, чтобы получить шину в соответствии с настоящим изобретением.
На Фиг.1 представлено обычное поперечное сечение верхней левой половины приведенной в качестве примера шины, полученной с использованием резиновой смеси для шины в соответствии с настоящим изобретением. Здесь шина 1 снабжена протектором 2, который образует поверхность контакта с грунтом шины 1, парой боковин 3, проходящих внутрь в радиальном направлении шины с обеих сторон протектора 2, образуя каждую сторону шины 1, и бортовым кольцом 5, расположенным внутри каждой боковины 3. Также слой 6 соединяет бортовые кольца 5 и 5, и брекерный пояс 7, обладающий стягивающим эффектом и усиливающий протектор 2, расположен снаружи слоя 6 и с внутренней стороны протектора 2. Слой 6 может быть сформирован из листа резины, в который внедрены корды, образующие угол, например, от 70° до 90° относительно экватора СО шины (мнимая линия, получаемая полным оборотом по окружности шины 1 вдоль центра ширины окружной поверхности шины 1). Также слой 6 проходит от протектора 2 через боковину 3 к бортовому кольцу 5, вокруг которого он загнут с внутренней стороны науржу в направлении по оси шины, чтобы закрепить его.
Брекерный пояс 7 может быть сформирован, например, из листа резины, в который внедрены корды, образующие угол, например, 40° или менее относительно экватора СО шины.
Также шина 1, при необходимости, может быть снабжена бандажом (не показан), который предотвращает отслоение брекерного пояса 7. Здесь бандаж может быть сформирован из листа резины, в который внедрены корды, и может быть обеспечен посредством спиральной намотки снаружи брекерного пояса 7 практически параллельно экватору СО шины.
Также шина 1 сформирована с наполнителем 8 борта, проходящим наружу от бортового кольца 5 в радиальном направлении шины, и внутренней прослойкой 9, расположенной с внутренней стороны слоя 6. Внешняя сторона загнутой части слоя 6 покрыта боковиной 3 и обжимной частью 4, проходящей внутрь в радиальном направлении шины от боковины 3.
Шина 1, представленная на Фиг.1, является шиной для легковых автомобилей. Однако настоящее изобретение не ограничено данным примером и применимо для различных шин, предназначенных для легковых автомобилей, грузовиков, автобусов и большегрузных автомобилей.
Шина, имеющая вышеописанное строение, обладает превосходными характеристиками озоностойкости и стойкости к выцветанию, поскольку протектор 2, боковина 3 и обжимная часть 4 сформированы из резиновой смеси для шины по настоящему изобретению.
Также, поскольку шина 1 имеет указанный выше состав, в ней снижено используемое количество компонентов, получаемых из нефтяных ресурсов, и, следовательно, она может считаться экологической шиной, в которой учитывают соображения охраны окружающей среды и снижения потребности в нефти.
В вышеизложенном описании протектор 2, боковина 3 и обжимная часть 4 сформированы из резиновой смеси для шины по настоящему изобретению. Однако, в настоящем изобретении, требуется, чтобы только по меньшей мере часть внешней поверхности шины 1 была сформирована из резиновой смеси для шины по настоящему изобретению и, например, по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из протектора 2, боковины 3 и обжимной части 4, был сформирован из резиновой смеси для шины по настоящему изобретению.
Нет необходимости говорить о том, что элементы шины, отличные от протектора 2, боковины 3 и обжимной части 4, предпочтительно сформированы с использованием компонентов, отличных от компонентов, получаемых из нефтяных ресурсов, насколько это возможно, с точки зрения снижения используемого количества компонентов, получаемых из нефтяных ресурсов. Также, когда резиновую смесь для шины по настоящему изобретению используют для изготовления протектора 2, можно формировать из этой смеси по меньшей мере одну из частей протектора, а именно беговую дорожку протектора, которая является частью протектора, расположенной на внешней стороне в радиальном направлении шины 1, и основу протектора, которая является частью протектора, расположенной с внутренней стороны в радиальном направлении шины 1.
Резиновая смесь для основы протектора
Заявителями настоящего изобретения проведены серьезные исследования, чтобы получить шину, имеющую превосходную озоностойкость, при снижении используемого количества компонентов, получаемых из нефтяных ресурсов, на случай истощения запасов нефти в будущем, и в результате было установлено, что путем добавления определенного количества диоксида кремния в качестве наполнителя и определенного количества воска на натуральной основе к каучуковому компоненту, состоящему из каучука на основе диена, получают резиновую смесь для основы протектора согласно настоящему изобретению, которая обеспечивает превосходную озоностойкость шины и низкое потребления горючего транспортным средством.
Каучуковый компонент в резиновой смеси для основы протектора
В настоящем изобретении можно использовать традиционно известные каучуки на основе диена, по отдельности или в сочетании из двух или более типов, в качестве каучукового компонента, состоящего из каучука на основе диена. Например, можно использовать по меньшей мере один тип каучука на основе диена, выбранный из группы, состоящей из натурального каучука (НК), бутадиен-стирольного каучука (БСК) и бутадиенового каучука (БК).
Здесь в качестве натурального каучука можно использовать традиционно известный продукт и, например, можно использовать натуральный каучук (НК) марок KR7, RSS, TSR или SIR20, которые обычно используют в шинной промышленности. Также традиционно известные продукты могут быть использованы в качестве бутадиен-стирольного каучука (БСК) и бутадиенового каучука (БК), соответственно.
Диоксид кремния в резиновой смеси для основы протектора
Резиновая смесь для основы протектора согласно настоящему изобретению содержит диоксид кремния в количестве 20 масс.ч. или более, но 70 масс.ч. или менее на 100 масс.ч. каучукового компонента, состоящего из вышеуказанного каучука на основе диена. Такой состав позволяет обеспечить снижение используемого количества сажи, таким образом можно снизить используемое количество компонентов, получаемых их нефтяных ресурсов, а также может быть получено достаточное усиливающее действие диоксида кремния и достигнуто низкое потребление горючего транспортным средством.
Более конкретно, когда количество диоксида кремния составляет менее 20 масс.ч. на 100 масс.ч. каучукового компонента, состоящего из вышеуказанного каучука на основе диена, количество добавляемого в смесь диоксида кремния так мало, что не достигают усиливающего действия диоксида кремния. С другой стороны, когда количество диоксида кремния превосходит 70 масс.ч. на 100 масс.ч. каучукового компонента, состоящего из вышеуказанного каучука на основе диена, количество добавляемого в смесь диоксида кремния так велико, что, например, сопротивление качению возрастает, и, следовательно, не достигают снижения потребления горючего транспортным средством.
Содержание диоксида кремния предпочтительно составляет 20 масс.ч. или более и более предпочтительно 35 масс.ч. или более на 100 масс.ч. каучукового компонента, состоящего из вышеуказанного каучука на основе диена, с точки зрения упрочнения резины, чтобы обеспечить удовлетворительную долговечность шины.
Содержание диоксида кремния предпочтительно составляет 70 масс.ч. или менее и более предпочтительно 55 масс.ч. или менее на 100 масс.ч. каучукового компонента, состоящего из вышеуказанного каучука на основе диена, с точки зрения обеспечения низких экзотермических свойств, достаточных для удовлетворительного снижения сопротивления качению шины.
Удельная площадь поверхности диоксида кремния, определенная из адсорбции азота с помощью метода БЭТ (здесь и далее называемая "удельная площадь поверхности по БЭТ"), предпочтительно составляет 95 м2/г или более и более предпочтительно 110 м2/г или более. Когда удельная площадь поверхности по БЭТ составляет менее 110 м2/г и в особенности менее 95 м2/г, получают недостаточную способность упрочнения резины, и это может вызывать снижение долговечности шины.
Также удельная площадь поверхности по БЭТ диоксида кремния предпочтительно составляет 260 м2/г или менее и более предпочтительно 220 м2/г или менее. Когда удельная площадь поверхности по БЭТ диоксида кремния составляет более 220 м2/г и в особенности более 260 м2/г, может, например, возрасти вязкость по Муни, так что технологичность резиновой смеси для основы протектора по настоящему изобретению ухудшается и эффект снижения сопротивления качению шины ослабляется.
В качестве диоксида кремния можно использовать традиционно известный продукт, например можно использовать водный и/или безводный диоксид кремния или подобные продукты.
Воск на натуральной основе в резиновой смеси для основы протектора
Резиновая смесь для основы протектора по настоящему изобретению содержит воск на натуральной основе в количестве 2 масс.ч или более, но 15 масс.ч. или менее на 100 масс.ч. вышеуказанного каучука на основе диена. Данный состав гарантирует, что количество компонентов, получаемых из нефтяных ресурсов, может быть снижено, шина, в которой используется основа протектора, сформированная с использованием резиновой смеси для основы протектора по настоящему изобретению, проявляет превосходную озоностойкость и становится выше прочность (прочность при разрыве) основы протектора после вулканизации.
Более конкретно, когда содержание вышеуказанного воска на натуральной основе составляет менее 2 масс.ч. на 100 масс.ч. каучукового компонента, состоящего из вышеуказанного каучука на основе диена, количество добавляемого в смесь воска на натуральной основе слишком мало, и озоностойкость шины ухудшается, а когда количество воска на натуральной основе превосходит 15 масс.ч., прочность при разрыве основы протектора, изготовленной посредством вулканизации резиновой смеси для основы протектора в соответствии с настоящим изобретением, является низкой.
Обычно предполагают, что воск мигрирует в резиновой смеси за счет градиента концентрации. Воск выделяется на поверхности беговой дорожки протектора шины, обеспечивая озоностойкость. Воск, выделяющийся на поверхности беговой дорожки протектора, удаляется вследствие абразивного износа шины при движении транспортного средства, и в дождливую погоду при хранении транспортного средства, и при мойке транспортного средства, вследствие чего действие воска утрачивается. Удаление воска вызывает градиент концентрации воска между внутренней и внешней поверхностью резины протектора, так что воск, находящийся в глубине, последовательно мигрирует к поверхности, непрерывно обеспечивая озоностойкость. В конечном счете, весь воск, присутствующий в смеси, удаляется, приводя к потере озоностойкости, обеспечиваемой воском.
Теперь обнаружено, что скорость миграции воска к беговой дорожке протектора из основы протектора можно снизить, по сравнению со случаем, когда используют нефтяной воск, полученный из нефтепродуктов, путем введения карнаубского воска в качестве воска на натуральной основе в резиновую смесь для основы протектора при формировании основы протектора. Другими словами, миграция воска к поверхности из внутренней области шины может быть продлена на больший период времени, что делает возможным обеспечение более длительного эффекта озоностойкости шины.
Следовательно, по вышеуказанным причинам, предпочтительно использовать карнаубский воск в качестве вышеуказанного воска на натуральной основе. В качестве карнаубского воска можно использовать обычный карнаубский воск.
Здесь содержание карнаубского воска предпочтительно составляет 2 масс.ч. или более, но 15 масс.ч. или менее и более предпочтительно 5 масс.ч. или более, но 10 масс.ч. или менее на 100 масс.ч. каучукового компонента, состоящего из вышеуказанного каучука на основе диена. Когда содержание карнаубского воска составляет менее 2 масс.ч. на 100 масс.ч. каучукового компонента, состоящего из вышеуказанного каучука на основе диена, может быть получена неудовлетворительная озоностойкость, а когда содержание указанного воска превосходит 15 масс.ч., это может привести к существенному увеличению стоимости изделия и ухудшению прочности резины после вулканизации.
Силановый связующий агент в резиновой смеси для основы протектора
Также резиновая смесь для основы протектора по настоящему изобретению предпочтительно содержит силановый связующий агент. Здесь в качестве силанового связующего агента можно использовать традиционно известные агенты. Примеры силановых связующих агентов включают соединения на основе сульфида, такие как бис(3-триэтоксисилилпропил)тетрасульфид, бис(2-триэтоксисилилэтил)тетрасульфид, бис(3-триметоксисилилпропил)тетрасульфид, бис(2-триметоксисилилэтил)тетрасульфид, бис(3-триэтоксисилилпропил)трисульфид, бис(3-триметоксисилилпропил)трисульфид, бис(3-триэтоксисилилпропил)дисульфид, бис(3-триметоксисилилпропил)дисульфид, 3-триметоксисилилпропил-N,N-диметилтиокарбамоилтетрасульфид, 3-триэтоксисилилпропил-N,N-диметилтиокарбамоилтетрасульфид, 2-триэтоксисилилэтил-N,N-диметилтиокарбамоилтетрасульфид, 2-триметоксисилилэтил-N,N-диметилтиокарбамоилтетрасульфид, 3-триметоксисилилпропилбензотиазолилтетрасульфид, 3-триэтоксисилилпропилбензотиазолтетрасульфид, 3-триэтоксисилилпропилметакрилатмоносульфид и 3-триметоксисилилпропилметакрилатмоносульфид; связующие агенты на основе меркаптана, такие как 3-меркаптопропилтриметоксисилан, 3-меркаптопропилтриэтоксисилан, 2-меркаптоэтилтриметоксисилан и 2-меркаптоэтилтриэтоксисилан; связующие агенты на основе винила, такие как винилтриэтоксисилан и винилтриметоксисилан; связующие агенты на основе аминогруппы, такие как 3-аминопропилтриэтоксисилан, 3-аминопропилтриметоксисилан, 3-(2-аминоэтил)аминопропилтриэтоксисилан и 3-(2-аминоэтил)аминопропилтриметоксисилан; связующие агенты на основе глицидоксигруппы, такие как γ-глицидоксипропилтриэтоксисилан, γ-глицидоксипропилтриметоксисилан, γ-глицидоксипропилметилдиэтоксисилан и γ-глицидоксипропилметилдиметоксисилан; связующие агенты на основе нитрогруппы, такие как 3-нитропропилтриметоксисилан и 3-нитропропилтриэтоксисилан; и связующие агенты на основе хлора, такие как 3-хлорпропилтриметоксисилан, 3-хлорпропилтриэтоксисилан, 2-хлорэтилтриметоксисилан и 2-хлорэтилтриэтоксисилан. Вышеперечисленные силановые связующие агенты можно использовать по отдельности или в сочетании из двух или более видов.
Содержание силанового связующего агента предпочтительно составляет 4 масс.ч. или более и более предпочтительно 8 масс.ч. или более на 100 масс.ч. диоксида кремния. Когда содержание силанового связующего агента составляет 4 масс.ч. или более и в особенности 8 масс.ч. или более на 100 масс.ч. диоксида кремния, образуются химические связи между диоксидом кремния и силановым связующим агентом и способность к упрочнению резины можно обеспечить в достаточной степени.
Сажа в резиновой смеси для основы протектора
Хотя резиновая смесь для основы протектора по настоящему изобретению может содержать традиционно известную сажу, получаемую из нефтяных ресурсов, содержание сажи предпочтительно составляет 25 масс.ч. или менее и более предпочтительно 5 масс.ч. или менее на 100 масс.ч. вышеуказанного каучукового компонента на основе диена, и наиболее предпочтительно отсутствие сажи, с точки зрения снижения используемого количества компонентов, получаемых из нефтяных ресурсов.
В качестве сажи можно использовать традиционно известные продукты, такие как SAF, ISAF, HAF и FEF.
Другие компоненты в резиновой смеси для основы протектора
Резиновая смесь для основы протектора по настоящему изобретению может соответственно включать, кроме указанных выше компонентов, такие различные компоненты, как антиоксидант, масло, стеариновая кислота, оксид цинка, сера или ускоритель вулканизации, которые обычно используют в шинной промышленности.
В качестве вышеупомянутого антиоксиданта можно использовать традиционно известные антиоксиданты и, например, можно использовать антиоксидант на основе амина, антиоксидант на фенольной основе, антиоксидант на основе имидазола или карбамат металла.
В качестве вышеупомянутого масла можно использовать традиционно известные масла и, например, можно использовать технологическое масло, растительное масло и жиры или их смеси. В качестве технологического масла можно использовать парафиновое технологическое масло, нафтеновое технологическое масло и ароматическое технологическое масло. В качестве растительного масла и жиров можно использовать касторовое масло, хлопковое масло, льняное масло, рапсовое масло, соевое масло, пальмовое масло, кокосовое масло, арахисовое масло, канифольное масло, сосновое масло, хвойную смолу, таловое масло, кукурузное масло, рисовое масло, сафлоровое масло, кунжутное масло, оливковое масло, подсолнечное масло, косточковое пальмовое масло, масло камелии, масло жожоба, масло австралийского ореха, сафлоровое масло или масло павловнии.
В качестве стеариновой кислоты можно использовать традиционно известный продукт и, например, можно использовать стеариновую кислоту, выпускаемую Nippon Oil & Fats Co., Ltd.
В качестве оксида цинка можно использовать традиционно известный продукт и, например, можно использовать оксид цинка, выпускаемый Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.
В качестве вышеупомянутой серы можно использовать традиционно известный продукт и, например, можно использовать серу, выпускаемую Tsurumi Chemical.
В качестве ускорителя вулканизации можно использовать традиционно известные ускорители вулканизации и, например, можно использовать материал, содержащий по меньшей мере один ускоритель вулканизации, выбранный из группы, состоящей из ускорителей вулканизации на основе сульфенамида, на основе тиазола, на основе тиурама, на основе тиомочевины, на основе гуанидина, на основе дитиокарбаминовой кислоты, на основе альдегидамина или альдегидаммиака, на основе имидазолина и на основе ксантата. В качестве ускорителя вулканизации на основе сульфенамида можно использовать соединения на основе сульфенамида, такие как ЦБС (N-циклогексил-2-бензотиазилсульфенамид), ТББС (N-трет-бутил-2-бензотиазилсульфенамид), N,N-дициклогексил-2-бензотиазилсульфенамид, N-оксидиэтилен-2-бензотиазилсульфенамид и N,N-диизопропил-2-бензотиазолсульфенамид. В качестве ускорителя вулканизации на основе тиазола можно использовать соединения на основе тиазола, такие как МБТ (2-меркаптобензотиазол), МБТС (дибензотиазилсульфид), натриевые соли, цинковые соли, медные соли или циклогексиламиновые соли 2-меркаптобензотиазола, 2-(2,4-динитрофенил)меркаптобензотиазола или 2-(2,6-диэтил-4-морфолинтио)бензотиазола. В качестве ускорителя вулканизации на основе тиурама можно использовать соединения на основе тиурама, такие как ТМТД (тетраметилтиурамдисульфид), тетраэтилтиурамдисульфид, тетраметилтиураммоносульфид, дипентаметилентиурамдисульфид, дипентаметилентиураммоносульфид, дипентаметилентиурамтетрасульфид, дипентаметилентиурамгексасульфид, тетрабутилтиурамдисульфид или пентаметилентиурамтетрасульфид. В качестве ускорителя вулканизации на основе тиомочевины можно использовать соединения тиомочевины, такие как тиакарбамид, диэтилтиомочевина, дибутилтиомочевина, триметилтиомочевина или диортотолилтиомочевина. В качестве ускорителя вулканизации на основе гуанидина можно использовать соединения на основе гуанидина, такие как дифенилгуанидин, диортотолилгуанидин, трифенилгуанидин, ортотолилбигуанидин или дифенилгуанидинфталат.В качестве ускорителя вулканизации на основе дитиокарбаминовой кислоты можно использовать соединения на основе дитиокарбаминовой кислоты, такие как этилфенилдитиокарбамат цинка, бутилфенилдитиокарбамат цинка, диметилдитиокарбамат натрия, диметилдитиокарбамат цинка, диэтилдитиокарбамат цинка, дибутилдитиокарбамат цинка, диамилдитиокарбамат цинка, дипропилдитиокарбамат цинка, комплексную соль пентаметилендитиокарбамата цинка и пиперидина, гексадецил(или октадецил)изопропилдитиокарбамат цинка, дибензилдитиокарбамат цинка, диэтилдитиокарбамат селена, пентаметилендитиокарбамат пиперидина, диметилдитиокарбамат натрия, диэтилдитиокарбамат теллура или диамилдитиокарбамат кадмия. В качестве ускорителя вулканизации на основе альдегидамина или на основе альдегидаммиака можно использовать соединения альдегидамина или альдегидаммиака, такие как продукты реакции ацетальдегида и анилина, продукты конденсации бутилальдегида и анилина, гексаметилентетрамин и продукты реакции ацетадьдегида и аммиака. В качестве ускорителя вулканизации на основе имидазолина можно использовать соединения имидазолина, например 2-меркаптоимидазолин. В качестве ускорителя вулканизации на основе ксантата можно использовать соединения ксантата, такие как дибутилксантогенат. Эти ускорители вулканизации можно использовать по отдельности или в сочетании из двух или более видов.
Шина, полученная с использованием резиновой смеси для основы протектора
Резиновая смесь для основы протектора согласно настоящему изобретению может быть получена путем смешивания по меньшей мере каучукового компонента, состоящего из вышеуказанного каучука на основе диена, диоксида кремния и воска на натуральной основе.
Вышеуказанную резиновую смесь для основы протектора согласно настоящему изобретению обрабатывают в невулканизированном состоянии с помощью экструзии или подобного процесса, таким образом формируя основу протектора.
Затем элементы шины, включая основу протектора, полученную с использованием резиновой смеси для основы протектора по настоящему изобретению, размещают в установленном для каждого элемента положении с получением невулканизированной шины и затем резиновую смесь, составляющую каждый элемент невулканизированной шины, например, вулканизируют, чтобы получить шину в соответствии с настоящим изобретением.
На Фиг.2 представлено типичное поперечное сечение верхней левой половины приведенной в качестве примера шины, полученной с использованием резиновой смеси для основы протектора по настоящему изобретению. Здесь шина 11 снабжена беговой дорожкой 12а протектора, которая образует поверхность контакта шины 11 с грунтом, основой 12b протектора, расположенной на внутренней стороне беговой дорожки 12а протектора в радиальном направлении шины, парой боковин 13, проходящих внутрь в радиальном направлении шины от обеих сторон основы 12b протектора, образуя каждую сторону шины 11, и бортовым кольцом 15, расположенным внутри каждой боковины 13. Также слой 16 расположен между бортовыми кольцами 15 и 15, и брекерный пояс 17 расположен снаружи слоя 16 и с внутренней стороны основы 12b протектора.
Слой 16 может быть сформирован из листа резины, в который внедрены корды, образующие угол, например, от 70° до 90° относительно экватора СО шины (мнимая линия, получаемая полным оборотом по окружности шины 11 вдоль центра ширины окружной поверхности шины 11). Также слой 16 проходит от основы 12b протектора через боковины 13 к бортовому кольцу 15, вокруг которого он загнут, от внутренней стороны наружу в направлении к оси шины, чтобы закрепить его.
Брекерный пояс 17 может быть сформирован, например, из листа резины, в который внедрены корды, образующие угол, например, 40° или менее относительно экватора СО шины.
Также шина 11, при необходимости, может быть снабжена бандажом (не показан), который предотвращает отслоение брекерного пояса 17. Здесь бандаж может быть сформирован из листа резины, в который внедрены корды, и может быть обеспечен посредством спиральной намотки снаружи пояса 17 практически параллельно экватору СО шины.
Также шина 11 сформирована с наполнителем борта 18, проходящим наружу от бортового кольца 15 в радиальном направлении шины, и внутренней прослойкой 19, расположенной с внутренней стороны слоя 16. Наружная сторона загнутой части слоя 16 покрыта боковиной 13 и обжимной частью 14, проходящей внутрь в радиальном направлении шины от боковины 13.
Шина 11, представленная на Фиг.2, является шиной для легковых автомобилей. Однако настоящее изобретение не ограничено данным примером и применимо для различных шин, предназначенных для легковых автомобилей, грузовиков, автобусов и большегрузных автомобилей.
В резиновой смеси для основы протектора по настоящему изобретению диоксид кремния и воск на натуральной основе, такой как карнаубский воск, обладающий небольшой скоростью миграции в резине, добавляют в каучуковый компонент, состоящий из каучука на основе диена, в соответствующих количествах, указанных выше. Когда используют вышеописанную резиновую смесь для основы протектора по настоящему изобретению для формирования основы протектора шины, может быть обеспечена превосходная озоностойкость и транспортное средство будет укомплектовано шинами, которые позволят снизить потребление горючего. Поэтому резиновую смесь для основы протектора по настоящему изобретению предпочтительно используют для формирования основы протектора.
Также, поскольку основу 12b протектора, в которой ограничено используемое количество материалов, таких как сажа, получаемых из нефтяных ресурсов, используют в шине 11 с вышеописанной конструкцией, следовательно, она является экологической шиной, в которой учитывают соображения охраны окружающей среды, а также можно преодолеть будущую проблему сокращения запасов нефти.
Нет необходимости говорить о том, что элементы шины, отличные от основы 12b протектора, предпочтительно сформированы с использованием компонентов, отличных от компонентов, получаемых из нефтяных ресурсов, насколько это возможно, с точки зрения снижения используемого количества компонентов, получаемых из нефтяных ресурсов.
Пример 1
В соответствии с составами смесей, представленными в таблице 1, компоненты, за исключением серы и ускорителя вулканизации, перемешивали при температуре 130°С в течение 2 мин, используя смеситель Бенбери, с получением перемешанного продукта. Затем в перемешанный продукт добавляли серу и ускоритель вулканизации и перемешивали при температуре 95°С в течение 2 мин на открытых валках с получением невулканизированной резиновой смеси. Затем полученные невулканизированные резиновые смеси соответственно вулканизировали при температуре 150°С в течение 30 мин с получением вулканизированных резиновых листов образцов 1-15.
Каждая величина, представленная в столбцах, относящихся к содержанию компонентов, за исключением нефтяного воска, карнаубского воска и канделильского воска, показывает количество каждого входящего в состав смеси компонента, когда количество каучукового компонента равно 100 масс.ч.
Вулканизированные резиновые листы образцов 1-7 сформированы с целью применения в протекторе шины.
Вулканизированные резиновые листы образов 8-11 сформированы с целью применения в боковине шины.
Вулканизированные резиновые листы образов 12-15 сформированы с целью применения в обжимной части шины.
| (Примечание 1) Натуральный каучук: KR7, TSR | |
| (Примечание 2) Эпоксидированный натуральный каучук: MRB (степень эпоксидирования 50 мол. %) | |
| (Примечание 3) Сажа: "N220" (торговая марка, производитель Mitsubishi Chemical Co., Ltd.) | |
| (Примечание 4) Диоксид кремния: ZEOSIL-195GR (торговая марка, производитель Rhodia Japan (k.k.), удельная площадь поверхности по БЭТ: 180 м2/г), ZEOSIL-215GR (торговая марка, производитель Rhodia Japan (k.k.), удельная площадь поверхности по БЭТ: 248 м2/г) | |
| (Примечание 5) Силановый связующий агент: Si75 (торговая марка, производитель Degussa) | |
| (Примечание 6) Масло: Process 140, производитель Japan Energy | |
| (Примечание 7) Нефтяной воск: Sunnok Wax, производитель Ouchishinko Chemical Industry Ltd.) | |
| (Примечание 8) Карнаубский воск: продукт, выпускаемый Toa Kasei (k.k.) | |
| (Примечание 9) Канделильский воск: продукт, выпускаемый Toa Kasei (k.k.) | |
| (Примечание 10) Антиоксидант: Nосrас 6С (N-1,3-диметилбутил-N'-фенил-п-фенилендиамин, производитель Ouchishinko Chemical Industry Ltd.) | |
| (Примечание 11) Стеариновая кислота: продукт, выпускаемый Nippon Oil & Fats Co., Ltd. | |
| (Примечание 12) Оксид цинка: zinc white No. 1 (торговая марка, производитель Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.) | |
| (Примечание 13) Сера: Порошковая сера (производитель Tsurumi Chemical) | |
| (Примечание 14) Ускоритель вулканизации: "Nocceller NS" (торговая марка, производитель Ouchishinko Chemical Industry Ltd.) |
Вышеуказанный нефтяной воск представляет собой воск, полученный из нефтепродуктов, и воск нефтяного типа, состоящий из широкого распределения компонентов с числом атомов углерода от 5 до 55.
Вышеуказанный карнаубский воск представляет собой воск на натуральной основе, выделений из листьев растений, принадлежащих пальмовым, которые произрастают в северных районах Бразилии и содержат широкое распределение компонентов, содержащих от 28 до 38 атомов углерода, и узкое распределение (высокое содержание) компонентов, содержащих 50 атомов углерода.
Также вышеуказанный канделильский воск представляет собой воск на натуральной основе, выделяемый из цветков канделиллы, произрастающей на мексиканском плато, и содержит узкое распределение компонентов, содержащих 31 атом углерода.
Испытания на озоностойкость в статическом режиме
Резиновые листы образцов 1-15, полученных вышеописанным способом, подвергали испытаниям на открытом воздухе в течение 3 месяцев в состоянии 20% растяжения и визуально наблюдали возникновение трещин. Результаты представлены в таблице 1.
В строке таблицы 1, относящейся к испытаниям на озоностойкость в статическом режиме, А показывает, что трещины не наблюдались, а В показывает, что наблюдались трещины.
Проверка выцветания
Поверхность каждого вулканизированного резинового листа после вышеописанного испытания на озоностойкость в статическом режиме осматривали визуально, чтобы определить, имеется ли на поверхности белый налет из-за миграции воска к поверхности. Результаты представлены в таблицы 1.
В строке таблицы 1, относящейся к проверке на выцветание, А показывает, что поверхность не побелела, а В показывает, что наблюдали белый налет на поверхности.
РЕЗУЛЬТАТЫ
(1) Применение в протекторе
Как показано в таблице 1, было подтверждено, что на вулканизированных резиновых листах образцов 1-3, каждый из которых изготовлен вулканизацией невулканизированной резиновой смеси, в которой содержание воска на натуральной основе, состоящего из карнаубского воска и/или канделильского воска, составляло 1,2 масс.% или более, но менее 2 масс.%, исходя из общей массы невулканизированной резиновой смеси, при испытании на озоностойкость в статическом режиме не возникали трещины и не обнаружен белый налет на поверхности при проверке на выцветание.
С другой стороны, на вулканизированном резиновом листе образца 5, изготовленного без использования воска на натуральной основе, возникли трещины при испытании на озоностойкость в статическом режиме. Таким образом подтверждено, что вулканизированные резиновые листы образцов 1-3 превосходят по озоностойкости вулканизированный резиновый лист образца 5.
На поверхности вулканизированного резинового листа образца 6, изготовленного вулканизацией резинового листа, в котором содержание воска на натуральной основе составляло 2,1 масс.%, исходя из общей массы невулканизированной резиновой смеси, наблюдали белый налет при проверке на выцветание. Таким образом подтверждено, что вулканизированные резиновые листы образцов 1-3 превосходят по стойкости к выцветанию воска вулканизированный резиновый лист образца 6.
На вулканизированном резиновом листе образца 7, изготовленном вулканизацией резинового листа, в котором содержание воска на натуральной основе составляло 0,86 масс.%, исходя из общей массы невулканизированной резиновой смеси, образовались трещины при испытаниях на озоностойкость в статическом режиме. Таким образом подтверждено, что вулканизированные резиновые листы образцов 1-3 превосходят по озоностойкости вулканизированный резиновый лист образца 7.
В случае вулканизированного резинового листа образца 4 было установлено, что трещины при испытаниях на озоностойкость в статическом режиме не возникали и поверхность резиновых листов не имела белого налета при проверке на выцветание. Однако так как в состав резинового листа образца 4 входит воск нефтяного типа, вулканизированные резиновые листы образцов 1-3, в состав которых входит только воск на натуральной основе, превосходят вулканизированный резиновый лист образца 4 в том, что используемое количество компонентов, получаемых из нефтяных ресурсов, снижено.
(2) Применение в боковине
Как показано в таблице 1, было подтверждено, что на вулканизированных резиновых листах образцов 8 и 9, каждый из которых изготовлен вулканизацией невулканизированной резиновой смеси, в которой содержание воска на натуральной основе составляло 1,2 масс.% или более, но менее 2 масс.%, исходя из общей массы невулканизированной резиновой смеси, трещины после испытания на озоностойкость в статическом режиме отсутствовали, и на поверхности не обнаружен белый налет при проверке на выцветание.
На вулканизированном резиновом листе образца 11, изготовленном вулканизацией резинового листа, в котором содержание воска на натуральной основе составляло 0,87 масс.%, исходя из общей массы невулканизированной резиновой смеси, возникли трещины при испытаниях на озоностойкость в статическом режиме. Таким образом подтверждено, что вулканизированные резиновые листы образцов 1-3 превосходят по озоностойкости вулканизированный резиновый лист образца 11.
В случае вулканизированного резинового листа образца 10 было установлено, что трещины при испытаниях на озоностойкость в статическом режиме не возникали, и на поверхности резинового листа не обнаружен белый налет при проверке на выцветание. Однако так как в состав резинового листа образца 10 входит воск нефтяного типа, вулканизированные резиновые листы образцов 8 и 9, в состав которых входит только воск на натуральной основе, превосходят вулканизированный резиновый лист образца 10 в том, что используемое количество компонентов, получаемых из нефтяных ресурсов, снижено.
(3) Применение в обжимной части
Как показано в таблице 1, было установлено, что на вулканизированных резиновых листах образцов 12 и 13, каждый из которых изготовлен вулканизацией невулканизированной резиновой смеси, в которой содержание воска на натуральной основе составляло 1,2 масс.% или более, но менее 2 масс.%, исходя из общей массы невулканизированной резиновой смеси, отсутствовали трещины после испытания на озоностойкость в статическом режиме, и на поверхности резиновых листов не обнаружен белый налет при проверке на выцветание.
На вулканизированном резиновом листе образца 15, изготовленном вулканизацией резинового листа, в котором содержание воска на натуральной основе составляло 0,78 масс.%, исходя из общей массы невулканизированной резиновой смеси, возникли трещины при испытаниях на озоностойкость в статическом режиме. Таким образом подтверждено, что вулканизированные резиновые листы образцов 1-3 превосходят по озоностойкости вулканизированный резиновый лист образца 15.
В случае вулканизированного резинового листа образца 14 было установлено, что трещины при испытаниях на озоностойкость в статическом режиме не возникали, и на поверхности резинового листа не обнаружен белый налет при проверке на выцветание. Однако так как в состав резинового листа образца 14 входит воск нефтяного типа, вулканизированные резиновые листы образцов 12 и 13, в состав которых входит только воск на натуральной основе, превосходят вулканизированный резиновый лист образца 14 в том, что используемое количество компонентов, получаемых из нефтяных ресурсов, снижено.
(4) Выводы
Вышеизложенные результаты подтверждают, что вулканизированные резиновые листы, каждый из которых изготовлен вулканизацией невулканизированной резиновой смеси, в которой содержание воска на натуральной основе составляло 1,2 масс.% или более, но менее 2 масс.%, исходя из общей массы невулканизированной резиновой смеси, обладают повышенной озоностойкостью и стойкостью к выцветанию, в отношении составов резины, используемых в протекторе, боковине и обжимной части.
Пример 2
Получение невулканизированной резиновой смеси
В соответствии с составом смеси, представленным в таблице 2, компоненты, за исключением серы и ускорителя вулканизации, перемешивали, используя смеситель Бенбери объемом 1,7 л при температуре на выходе 155°С, с получением перемешанного продукта. Затем в перемешанный продукт добавляли вышеупомянутые серу и ускоритель вулканизации и продукт перемешивали при температуре 90°С в течение 2 мин на открытых валках с получением невулканизированной резиновой смеси.
Каждая величина, представленная в столбцах, относящихся к содержанию компонентов, показывает количество (масс.ч.) каждого входящего в состав смеси компонента, когда количество каучука на основе диена, который является смесью натурального каучука (НК) и бутадиенового каучука (БК) (масса НК:масса БК=40:60), составляет 100 масс.ч.
| (Примечание 15) Натуральный каучук (НК): SIR20 | |
| (Примечание 16) Бутадиеновый каучук (БК): марки: бутадиеновый каучук, выпускаемый Ube Industries Ltd. | |
| (Примечание 17) Сажа: N339 (торговая марка, производитель Mitsubishi Chemical Co., Ltd.) | |
| (Примечание 18) Диоксид кремния VN3: диоксид кремния (производитель Degussa, удельная площадь поверхности по БЭТ: 175 м2/г) | |
| (Примечание 19) Силановый связующий агент Si266: силановый связующий агент (производитель Degussa) | |
| (Примечание 20) Карнаубский воск: продукт, выпускаемый Toa Kasei (k.k.) | |
| (Примечание 21) Нефтяной воск: Ozoace 0355 (торговая марка, производитель Nippon Seiro Co., Ltd.) | |
| (Примечание 22) Антиоксидант 6PPD (производитель Sumitomo Chemical Co., Ltd.) | |
| (Примечание 23) Технологическое масло: ароматическое масло (производитель JOMO) | |
| (Примечание 24) Стеариновая кислота: Camellia (производитель Nippon Oil & Fats Co., Ltd.) | |
| (Примечание 25) Оксид цинка (производитель Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.) | |
| (Примечание 26) Сера (производитель Tsurumi Chemical) | |
| (Примечание 27) Ускоритель вулканизации ТББС: ускоритель вулканизации (производитель Ouchishinko Chemical Industry Ltd.) |
Испытания на озоностойкость в статическом режиме
Невулканизированные резиновые листы образцов 16-25, полученные вышеописанным способом, использовали для изготовления основы протектора. Шины размером 195/65R15 для легковых автомобилей изготавливали с использованием каждой основы протектора для оценки ее по испытаниям на озоностойкость в статическом режиме. В случае шин для легковых автомобилей, изготовленных с использованием невулканизированных резиновых смесей образцов 16-25, резину одинакового состава использовали для беговой дорожки протектора шин для пассажирских автомобилей, так что использовали беговые дорожки протектора, изготовленные при одинаковых условиях.
Основная конструкция изготовленных шин для легковых автомобилей представлена ниже.
Слой
Угол корда: 90° в продольном направлении шины
Материал корда: полиэфирное волокно
Брекерный пояс
Угол корда: 25°×25° в продольном направлении шины
Материал корда: сталь (покрытие из латуни (покрытие медно-цинковым сплавом))
Бесшовный бандаж
Угол корда: 0° в продольном направлении шины
Материал корда: нейлон
Вышеописанные полученные шины для легковых автомобилей помещали в камеру 50 pphm в следующих условиях: обод 15×6JJ и внутреннее давлением 200 кПа, чтобы измерить количество суток до появления трещин на шине для легкового автомобиля. Результаты представлены в таблице 2.
Испытания на растяжение
Вышеупомянутые невулканизированные резиновые смеси образцов 16-25 соответственно вулканизировали при температуре 150°С в течение 30 мин, чтобы получить вулканизированные резиновые листы образцов 16-25.
Затем вулканизированные резиновые листы, полученные вышеуказанным способом, соответственно подвергали испытаниям на растяжение, используя испытательные образцы гантелеобразного типа №3, в соответствии со стандартом JIS K6251 "Способ определения свойств при растяжении вулканизированной резины и термопластичной резины" для определения прочности при растяжении (МПа) при разрыве образцов. Результаты представлены в таблице 2.
Сопротивление качению
Невулканизированные резиновые смеси образцов 16-25 использовали для получения основы протектора таким же образом, как и в случае испытания на озоностойкость в статическом режиме. Используя каждую основу проектора, изготавливали шины для легковых автомобилей, с такой же конструкцией, как в испытаниях на озоностойкость в статическом режиме. В случае шин для легковых автомобилей, полученных с использованием вулканизированных резиновых смесей образцов 16-25, резину одинакового состава использовали для беговой дорожки протектора шины для легковых автомобилей, таким образом, использовали беговые дорожки, полученные в одинаковых условиях.
Затем для проведения дорожного испытания использовали измерительный прибор для определения сопротивления качению, используя каждую шину для легковых автомобилей при следующих условиях: нагрузка 3,0 кН, внутреннее давление шины 200 кПа и скорость 80 км/ч, чтобы измерить сопротивление качению. Результаты представлены в таблице 2.
В строке таблицы 2, относящейся к сопротивлению качению, измеренное сопротивление качению представлено в виде относительного значения, когда сопротивление качению шины для легковых автомобилей с основой протектора, полученной с использованием невулканизированный резиновой смеси образца 21, принято за 100 (стандартное значение). Когда значение сопротивления качению в таблице 2 меньше, это означает, что сопротивление качению меньше, и потребление горючего для такой шины уменьшается в большей степени.
Оценка результатов
Как показано в таблице 2, установлено, что шины для легковых автомобилей, в которых основа протектора изготовлена с использованием невулканизированных резиновых смесей образцов 16-20, содержащих диоксид кремния в количестве 20 масс.ч. или более, но 70 масс.ч. или менее, и карнаубский воск в количестве 2 масс.ч. или более, но 15 масс.ч. или менее на 100 масс.ч. каучукового компонента, состоящего из каучука на основе диена, показывают хорошие результаты во всех испытаниях, включающих испытания на озоностойкость в статическом режиме, прочность на растяжение и сопротивление качению.
Шина для легковых автомобилей, в которой основа протектора изготовлена с использованием невулканизированной резиновой смеси образца 21, имеет недостаток в том, что не обеспечивает достаточного снижения используемого количества компонентов, получаемых из нефтяных ресурсов, так как в смесь добавляли нефтяной воск вместо карнаубского воска.
Шина для легкового автомобиля, в которой основа протектора изготовлена с использованием невулканизированной резиновой смеси образца 22, не показала хороших результатов по испытаниям на озоностойкость в статическом режиме, так как в состав смеси не входил воск.
Шина для легковых автомобилей, в которой основа протектора изготовлена с использованием невулканизированной резиновой смеси образца 23, показала пониженную прочность при растяжении, поскольку содержание карнаубского воска в смеси было слишком большим, а именно 18 масс.ч. на 100 масс.ч. каучука на основе диена.
Шина для легковых автомобилей, в которой основа протектора изготовлена с использованием невулканизированной резиновой смеси образца 24, показала пониженную прочность при растяжении, поскольку содержание диоксида кремния было слишком мало, а именно 10 масс.ч. на 100 масс.ч. каучука на основе диена.
Шина для легковых автомобилей, в которой основа протектора изготовлена с использованием невулканизированной резиновой смеси образца 25, показала повышенное сопротивление качению, поскольку содержание диоксида кремния было слишком большим, а именно 80 масс.ч. на 100 масс.ч. каучука на основе диена.
Вышеописанные результаты показали, что когда для получения основы протектора соответственно используют невулканизированные резиновые смеси образцов 16-20, содержащие диоксид кремния в количестве 20 масс.ч. или более, но 70 масс.ч. или менее, и карнаубский воск в количестве 2 масс.ч. или более, но 15 масс.ч. или менее на 100 масс.ч. каучука на основе диена, и полученную основу протектора применяют в шине, используемое количество компонентов, получаемых из нефтяных ресурсов, может быть снижено, а также могут быть достигнуты превосходная озоностойкость шины и низкое потребление горючего транспортным средством.
Поскольку данное изобретение может иметь различные воплощения без отклонения от сущности отличительных признаков изобретения, вышеизложенные воплощения приведены в качестве иллюстрации, и их не следует считать ограничением области защиты изобретения. Область защиты настоящего изобретения определяется не вышеизложенным описанием, а формулой изобретения, и все равноценные модификации, находящиеся в пределах признаков формулы изобретения, попадают в область защиты формулы изобретения.
Промышленная применимость
В соответствии с настоящим изобретением обеспечивают резиновую смесь для шины, которая позволит снизить используемое количество компонентов, получаемых из нефтяных ресурсов, и которая обладает улучшенным свойствами озоностойкости и стойкости к выцветанию, а также элемент шины и шину, выполненные с использованием данной смеси.
Также в соответствии с настоящим изобретением обеспечивают резиновую смесь для основы протектора, которая позволит снизить долю используемых компонентов, получаемых из нефтяных ресурсов, и получить шину с высокой озоностойкостью и низким потреблением горючего транспортным средством, а также основу протектора и шину, выполненные с использованием резиновой смеси для основы протектора.
1. Резиновая смесь для шины, включающая каучуковый компонент, содержащий по меньшей мере один из каучуков, выбранных из натурального каучука и эпоксидированного натурального каучука, диоксид кремния, воск растительного происхождения и силановый связующий агент, где
содержание указанного диоксида кремния составляет от 10 мас.ч. до 110 мас.ч. на 100 мас.ч. каучукового компонента и
содержание указанного воска растительного происхождения составляет 1,2 мас.% или более, но 2 мас.% или менее, исходя из общей массы указанной резиновой смеси для шины.
2. Резиновая смесь для шины по п.1, в которой указанный воск растительного происхождения выбран из группы, состоящей из карнаубского воска, канделильского воска, рисового воска и японского воска.
3. Резиновая смесь для шины по п.1, содержащая сажу в количестве 5 мас.ч. или менее на 100 мас.ч. указанного каучукового компонента.
4. Протектор (2) шины, включающий резиновую смесь для шины по п.1.
5. Боковина (3) шины, включающая резиновую смесь для шины по п.1.
6. Обжимная часть (4) шины, включающая резиновую смесь для шины по п.1.
7. Шина (1), выполненная с применением по меньшей мере одного элемента, выбранного из группы, состоящей из протектора (2) по п.4, боковины (3) по п.5 и обжимной части (4) по п.6.
8. Резиновая смесь для основы протектора, используемая для получения основы (12b) протектора шины (11), включающая: каучуковый компонент, состоящий из каучука на основе диена, диоксид кремния в количестве 20 мас.ч. или более, но 70 мас.ч. или менее на 100 мас.ч. указанного каучукового компонента, воск растительного происхождения в количестве 2 мас.ч. или более, но 15 мас.ч. или менее на 100 мас.ч. указанного каучукового компонента, силановый связующий агент.
9. Резиновая смесь для основы протектора по п.8, в которой указанный воск растительного происхождения представляет собой карнаубский воск.
10. Резиновая смесь для основы протектора по п.8, содержащая сажу в количестве 5 мас.ч. или менее на 100 мас.ч. указанного каучукового компонента.
11. Основа (12b) протектора шины, выполненная с применением резиновой смеси для основы протектора по п.8.
12. Шина (11), выполненная с применением основы (12b) протектора по п.11.
