Способ получения протекторов шин, резиновая смесь, коронная зона и зимняя шина
Изобретение относится к способу производства протектора шины, а именно к способу получения коронной зоны, которая в ходе своего использования образует пористую поверхность с площадью пор от 75 до 800 мкм2. Способ включает в себя первую стадию смешивания, на которой полимерную основу, вторичную резину и диоксид кремния смешивают вместе; и вторую стадию смешивания, на которой систему для отверждения добавляют и подмешивают к смеси, поступающей с первой стадии смешивания. На первой стадии смешивания добавляют от 5 до 20 м.ч. вторичной резины на 100 м.ч. основы. Вторичная резина имеет размер частиц от 75 до 800 мкм и подвергнута предварительной криогенной обработке. Причем вторичную резину добавляют на первой стадии смешивания без предварительного смешивания с какой-либо полимерной основой. Полимерная основа выбрана из стирол-бутадиенового каучука, бутадиенового каучука, натурального каучука и их смесей. Обеспечивается изготовление коронной зоны, которая приобретает требуемую пористость при фактическом применении, что исключает таким образом использование химических реагентов для формирования пор на стадии отверждения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу производства протектора шины.
Уровень техники
Один из давно используемых способов улучшения сцепления шины на мокрой дороге и в зимних условиях заключается в формировании пористой поверхности на протекторе. Поры увеличивают площадь контакта протектор - дорога, что позволяет также отводить водный слой, который образуется между протектором и поверхностью дороги.
В резиновой промышленности обычная практика для получения протектора с пористой поверхностью заключается в добавлении к смеси, при ее приготовлении, специальных химических реагентов, которые на стадии отверждения обусловливают протекание химических реакций с выделением газов, образующих поры.
Данное решение имеет как стоимостные, так и технологические недостатки, первый ввиду химических реагентов, добавляемых к смеси, а последний в результате наличия постоянного контроля температуры смеси при ее переработке с целью предотвращения взаимодействия реагентов до стадии отверждения.
С учетом вышесказанного, имеется необходимость в способе изготовления протектора с заданной пористостью при одновременном исключении недостатков известного уровня техники.
Заявитель неожиданно обнаружил, что использование определенных количеств вторичной резины в форме гранул заданного размера приводит к получению протекторов шин с требуемой степенью пористости, но без сопряжения с недостатками известного уровня техники.
Более конкретно, заявитель разработал способ получения коронных зон, способных приобретать требуемую пористость поверхности в реальных условиях применения.
Один из первоначальных аспектов настоящего изобретения, в действительности, состоит в получении протектора заданной пористости с использованием стратегии, полностью отличающейся от стратегии, принятой на данный момент. То есть, в противоположность изготовлению коронной зоны с требуемой пористостью зимних шин изначально, в настоящем изобретении предлагается изготовление коронной зоны, которая приобретает требуемую пористость при фактическом применении, что исключает таким образом использование химических реагентов для формирования пор на стадии отверждения.
Раскрытие изобретения
Согласно настоящему изобретению предлагается способ получения резиновой смеси для коронной зоны, выполненной с возможностью формирования пористой поверхности с площадью пор от 75 до 800 мкм2 в процессе использования; при этом упомянутый способ включает в себя первую стадию смешивания, на которой полимерную основу, вторичную резину и диоксид кремния смешивают вместе, и вторую стадию смешивания, на которой систему для отверждения добавляют и подмешивают к смеси, поступающей с первой стадии смешивания; причем указанный способ отличается тем, что на упомянутой первой стадии смешивания добавляют от 5 до 20 м.ч. указанной вторичной резины на 100 м.ч. основы; указанная вторичная резина имеет размер частиц от 75 до 800 мкм и подвергнута предварительной криогенной обработке; а упомянутая полимерная основа выбрана из стирол-бутадиенового каучука (СБК), бутадиенового каучука (БК), натурального каучука (НК) и их смесей.
Обнаружено, что использование свыше 20 м.ч. вторичной резины на 100 м.ч. основы приводит к получению излишне пористой коронной зоны в такой степени, что подвергается риску ее применение.
К тому же, вторичной резине, подвергнутой обработке, отличной от криогенной, не удается обеспечивать достижение требуемой пористости, вероятно, в результате, чрезмерного взаимодействия с полимерной основой.
Здесь и далее в настоящем документе подразумевается, что термин «система для отверждения» означает сочетание ингредиентов, заключающее в себе, по меньшей мере, серу и ускорители, которые добавляют к смеси на конечной стадии смешивания для активирования отверждения полимерной основы сразу по достижении смесью температуры отверждения.
Здесь и далее в настоящем документе подразумевается, что термин «сшиваемая полимерная основа с ненасыщенной цепью» обозначает любой, натуральный или синтетический, несшитый полимер, способный приобретать все физико-химические и механические характеристики, обычно достигаемые эластомерами, отвержденными с помощью систем на основе серы.
Вторичную резину добавляют к смеси предпочтительно необработанной, т.е. в форме без каких-либо полимерных основ.
Подразумевается, термин «необработанная» означает, что вторичную резину добавляют в том виде, как она имеется, а не в форме, предварительно смешанной с полимерной основой. Если вторичную резину предварительно смешивают с частью полимерной основы, достигаемая в процессе применения пористость протектора оказывается неудовлетворительной. Это можно объяснить избыточным взаимодействием между вторичной резиной и полимерной основой.
Размер частиц упомянутой вторичной резины предпочтительно находится в диапазоне от 100 до 200 мкм.
Вторичная резина предпочтительно представляет собой шинную резину.
Дополнительным объектом настоящего изобретения является резиновая смесь для изготовления коронной зоны, выполненной с возможностью формирования пористой поверхности с площадью пор от 75 до 800 мкм2 в процессе использования; при этом упомянутая смесь отличается присутствием в своем составе полимерной основы, диоксида кремния и от 5 до 20 м.ч. вторичной резины на 100 м.ч. основы; указанная вторичная резина имеет размер частиц от 75 до 800 мкм и подвергнута предварительной криогенной обработке; а упомянутая полимерная основа выбрана из СБК, БК, НК и их смесей.
Дополнительным объектом настоящего изобретения является коронная зона, выполненная с возможностью формирования пористой поверхности с площадью пор от 75 до 800 мкм2 в процессе использования и отличающаяся тем, что изготовлена из смеси согласно данному изобретению.
Дополнительный объект настоящего изобретения представляет собой зимняя шина, содержащая коронную зону в соответствии с данным изобретением.
Краткое описание чертежей
Нижеследующее представляет собой лишь неограничивающие примеры для обеспечения возможности более четкого понимания данного изобретения с помощью фигур 1 и 2, на которых показаны фотографии подвергнутой криогенной обработке вторичной резины, используемой в данном изобретении (фигура 1), и вторичной резины, подвергнутой обработке при температуре окружающей среды (фигура 2). Фотографии фигур 1 и 2 были сняты с использованием цифрового микроскопа Hirox КН-7700 и объектива MX(G)-5040Z. Как отчетливо показано на фигурах 1 и 2, подвергнутая криогенной обработке вторичная резина обладает гладкой поверхностью и угловатой структурой частиц в отличие от вторичной резины, подвергнутой обработке при температуре окружающей среды, которая имеет более шероховатую поверхность и нерегулярную структуру. В связи с указанными поверхностями и структурными характеристиками вторичная резина, отображенная на фигуре 1, имеет меньшую площадь поверхности, чем вторичная резина, подвергнутая обработке при температуре окружающей среды, и, следовательно, меньшую площадь контакта с окружающей каучуковой матрицей при добавлении ее к смеси.
Наилучший вариант осуществления изобретения
Примеры
Приготовили шесть смесей (A-F) с использованием способа согласно настоящему изобретению, при этом единственные различия между ними заключались в размере частиц (550 или 150 мкм) и количестве (5, 10 или 20 м.ч. на 100 м.ч. основы) вторичной резины.
Смеси для воплощения примеров получали следующим образом:
- Приготовление смеси -
(Первая стадия смешивания)
Перед началом операции смешивания в 230-270-литровый, тангенциальный роторный смеситель загружали сшиваемую полимерную основу, вторичную резину, диоксид кремния, силановый связывающий агент и сажу до степени заполнения 66-72%.
Смеситель приводили в движение со скоростью 40-60 об/мин и выгружали полученную смесь по достижении температуры 140-160°С.
(Вторая стадия смешивания)
Смесь, поступающую с первой стадии, снова смешивали в смесителе, работающем со скоростью 40-60 об/мин, и выгружали по достижении температуры 130-150°С. (Конечная стадия смешивания)
К смеси, поступающей со второй стадии, добавляли серу и отверждающие реагенты до степени заполнения 63-67%.
Смеситель приводили в движение со скоростью 20-40 об/мин и выгружали полученную смесь по достижении температуры 100-110°С.
В таблице I приведены составы шести смесей в единицах м.ч.
Используемая полимерная основа представляет собой составленную смесь каучуков СБК и БК в отношении 70-30.
Используемый диоксид кремния представляет собой продукт VN3, реализуемый на рынке фирмой Evonik.
Используемый силановый связывающий агент представляет собой продукт Si75.
Отверждающие реагенты составлены из ди-2-бензтиазилдисульфида (MBTS) и дифенилгуанидина (DPG).
Используемый антиоксидант представляет собой N-(1,3-диметилбутил)-N'-фенил-п-фенилендиамин (6PPD).
Вторичная резина (а) подвергнута криогенной обработке, вторичная шинная резина с размером частиц 150 мкм.
Вторичная резина (b) подвергнута криогенной обработке, вторичная шинная резина с размером частиц 550 мкм.
Из каждой вышеуказанной смеси изготовляли протектор; каждый протектор в одинаковых условиях подвергали износу, имитируя 10000 км пробега (эксплуатационное испытание на износ); и затем определяли долю площади поверхности пор с использованием метода анализа при помощи цифрового оптического микроскопа.
В таблице II приведены результаты определения доли площади поверхности пор.
Как ясно показано в таблице II, способ согласно настоящему изобретению позволяет заранее определять долю пор протектора на основе размера частиц и количества вторичной резины, используемой в смеси.
Более конкретно, в случае смеси F, густота пор протектора сравнима с таковой для протекторов, произведенных с использованием известных способов образования пор.
Способ согласно настоящему изобретению обладает преимуществами, заключающимися в переработке отхода, с очевидными экологическим и стоимостным положительными эффектами; предопределении пористости протектора; и, наконец, исключении элементов технологического контроля, вовлеченных в известные способы.
Важно подчеркнуть различие между подходом, в рамках которого вторичную шинную резину используют в способе согласно настоящему изобретению, и подходом, в рамках которого ее используют в известных способах. Вторичную резину используют в шинных смесях все больше и больше, но исключительно по экологическим причинам. И поскольку вторичная резина, как обнаружено, создает проблемы в аспекте механических характеристик шины, должны быть приняты меры в отношении состава смеси для возвращения механических характеристик шины к стандарту. С другой стороны, вторичная резина, используемая в способе согласно настоящему изобретению, не только обеспечивает достижение тех же положительных экологических эффектов, но и имеет стратегическое значение в достижении заданных целевых характеристик протектора.
1. Способ получения коронной зоны, которая в ходе своего использования образует пористую поверхность с площадью пор от 75 до 800 мкм2; причем указанный способ включает в себя фазу приготовления резиновой смеси, при этом:
- на первой стадии смешивания полимерную основу, выбранную из стирол-бутадиенового каучука (СБК), бутадиенового каучука (БК), натурального каучука (НК) и их смесей, от 5 до 20 м.ч. вторичной резины, имеющей размер частиц от 75 до 800 мкм, на 100 м.ч. основы и диоксид кремния смешивают вместе; и
- на второй стадии смешивания систему для отверждения добавляют и подмешивают к смеси, поступающей с первой стадии смешивания;
при этом указанный способ отличается тем, что упомянутая вторичная резина подвергнута предварительной криогенной обработке и ее добавляют на указанной первой стадии смешивания без предварительного смешивания с какой-либо полимерной основой.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что упомянутая вторичная резина имеет размер частиц от 100 до 200 мкм.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что упомянутая вторичная резина представляет собой шинную резину.
