Каучуковая композиция для протектора шины
Изобретение относится к каучуковой композиции для протектора шины, способу изготовления ее, а также к нешипованной шине. Каучуковая композиция содержит диеновый каучук, от 1 до 20 весовых частей вальцуемого кремнекаучукового компаунда, от 0,2 до 20 весовых частей термически расширяемых микрокапсул и от 10 до 100 весовых частей наполнителей, содержащих кремнезем и углеродную сажу, на 100 весовых частей диенового каучука. Композиция также содержит от 3 до 15 вес.% силанового связывающего агента относительно общего количества кремнезема, введенного в вулканизированную каучуковую композицию. При этом вальцуемый кремнекаучуковый компаунд содержит кремнезем, а твердость каучука вальцуемого кремнекаучукового компаунда составляет от 10 до 50. Изобретение обеспечивает улучшенные характеристики трения шин на льду, превосходя обычные показатели. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 5 табл., 25 пр.
Область техники
[0001]
Настоящее изобретение относится к каучуковой композиции для протекторов шин, при этом каучуковая композиция содержит термически расширяемые микрокапсулы и улучшает характеристику трения шин на льду, превосходя обычные показатели.
Предпосылки создания изобретения
[0002]
В качестве способа создания структуры пневматической шины для использования на обледеневших и заснеженных дорогах (нешипованной шины) известно улучшение характеристики на льду посредством многократно выполняемой процедуры, включающей образование воздушных пузырьков в резине протектора, обеспечение возможности поглощения и впитывания воздушными пузырьками водяной пленки на поверхности льда при вхождении протектора в контакт с поверхностью льда и последующее удаление поглощенной воды под действием центробежной силы при прекращении контакта протектора с поверхностью льда.
[0003]
В патентном документе 1 предлагается смешивание термически расширяемых микрокапсул в каучуковой композиции для протекторов шин в качестве метода образования таких воздушных пузырьков. Термически расширяемые микрокапсулы расширяются посредством нагревания на этапе вулканизации пневматической шины и образуют множество воздушных пузырьков, покрытых оболочками микрокапсул, расширенных в резине протектора вулканизированной шины (полые частицы).
[0004]
Однако в последние годы потребителям стал необходим более высокий уровень характеристик нешипованных шин на льду, вследствие чего стало необходимо обеспечить дополнительное улучшение характеристики трения на льду.
Список библиографических ссылок
Патентная литература
[0005]
Патентный документ 1: JP-B-4046678
Сущность изобретения
Техническая проблема
[0006]
Цель настоящего изобретения заключается в обеспечении каучуковой композиции для протекторов шин, при этом каучуковая композиция содержит термически расширяемые микрокапсулы и улучшает характеристику трения шин на льду, превосходя обычные показатели.
Решение проблемы
[0007]
Каучуковая композиция для протекторов шин настоящего изобретения, которая достигает описанной выше цели, представляет собой каучуковую композицию, содержащую диеновый каучук, от 1 до 20 весовых частей вальцуемого кремнекаучукового компаунда и от 0,2 до 20 весовых частей термически расширяемых микрокапсул на 100 весовых частей диенового каучука, при этом вальцуемый кремнекаучуковый компаунд содержит кремнезем, а твердость каучука вальцуемого кремнекаучукового компаунда составляет от 10 до 50.
[0008]
Способ изготовления каучуковой композиции для протекторов шины настоящего изобретения включает получение маточной смеси посредством предварительного смешивания вальцуемого кремнекаучукового компаунда и термически расширяемых микрокапсул и последующего смешивания этой маточной смеси с диеновым каучуком.
Полезные эффекты изобретения
[0009]
Поскольку каучуковая композиция для протекторов шин настоящего изобретения содержит как вальцуемый кремнекаучуковый компаунд, так и термически расширяемые микрокапсулы, воздушные пузырьки, получаемые посредством расширения термически расширяемых микрокапсул (оболочек полых частиц), образуются на поверхности пятна контакта шины с грунтом, содержащей вальцуемый кремнекаучуковый компаунд поверхности протектора, после выполнения формовой вулканизации. Поскольку гидрофобный кремнийсодержащий каучук придает поверхности пятна контакта шины с грунтом водоотталкивающие свойства, водяная пленка на поверхности льда легко впитывается воздушным пузырьком при вхождении протектора в контакт с поверхностью льда. В результате улучшается характеристика отведения воды поверхностью протектора, а характеристику трения на льду можно улучшить так, чтобы соответствовать обычным показателям или превосходить эти показатели.
[0010]
В каучуковой композиции для протекторов шин весовое отношение (X/Y) количества (X) вальцуемого кремнекаучукового компаунда в смеси к количеству (Y) термически расширяемых микрокапсул в смеси составляет предпочтительно от 20/80 до 90/10. Кроме того, предпочтительно включение поперечно сшивающего агента на основе перекиси, поскольку при этом можно обеспечить еще более высокую характеристику трения на льду.
[0011]
Твердость каучука вальцуемого кремнекаучукового компаунда предпочтительно на 5-40 ниже, чем твердость базового каучука, если исключить вальцуемый кремнекаучуковый компаунд и термически расширяемые микрокапсулы из каучуковой композиции.
[0012]
Способ изготовления каучуковой композиции для протекторов шин настоящего изобретения может дополнительно улучшать характеристику трения на льду, поскольку маточную смесь, в которой смешаны вальцуемый кремнекаучуковый компаунд и термически расширяемые микрокапсулы, смешивают с диеновым каучуком. Кроме того, более предпочтительно, если при получении маточной смеси используется поперечно сшивающий агент на основе перекиси.
[0013]
Пневматическая шина с использованием каучуковой композиции для протекторов шин настоящего изобретения на участке протектора проявляет превосходные характеристики в качестве нешипованной шины и может дополнительно улучшать характеристику трения на льду.
Краткое описание рисунков
[0014]
На ФИГ. 1 представлен вид в частичном поперечном сечении в меридиональном направлении шины, изображающий пример варианта осуществления пневматической шины, в котором применяется каучуковая композиция для протекторов шин настоящего изобретения.
Описание вариантов осуществления
[0015]
На ФИГ. 1 изображен пример варианта осуществления пневматической шины, в котором применяется каучуковая композиция для протекторов шин. Пневматическая шина включает участок 1 протектора, участки 2 боковой стенки и бортовые участки 3.
[0016]
На ФИГ. 1 два слоя каркасных слоев 4, образованных посредством размещения армирующих кордов, проходящих в радиальном направлении шины, в направлении вдоль окружности шины с заданным шагом, и встраивания этих армирующих кордов в резиновый слой, расположены проходящими между левым и правым бортовыми участками 3 пневматической шины. Оба конца выполнены так, чтобы создать прослойку из вкладыша 6 борта вокруг сердечника 5 борта, который встроен в бортовые участки 3 шины, и отогнуты назад в осевом направлении шины изнутри наружу. Гермослой 7 расположен внутри каркасных слоев 4. Два слоя слоев 8 брекера, образованных посредством размещения армирующих кордов, проходящих наклонно в направлении вдоль окружности шины, в осевом направлении шины с заданным шагом, и встраивания этих армирующих кордов в резиновый слой, расположены на внешней продольной стороне каркасных слоев 4 участка 1 протектора. Армирующие корды двух слоев 8 брекера наклонены относительно направления вдоль окружности шины, при этом корды различных слоев направлены так, что имеют противоположную ориентацию и пересекаются друг с другом. Защитный слой 9 брекера расположен снаружи слоев 8 брекера. Участок 1 протектора образован из резинового слоя 12 протектора на внешней продольной стороне защитного слоя 9 брекера. Резиновый слой 12 протектора предпочтительно состоит из каучуковой композиции для протекторов шин настоящей заявки. Боковой резиновый слой 13 расположен снаружи от каркасных слоев 4 в каждом участке 2 боковой стенки, а резиновый слой 14 бортовой ленты обеспечен снаружи от участка каждого каркасного слоя 4, который отогнут назад вокруг бортового участка 3. Необходимо отметить, что нешипованная шина не ограничивается вариантом осуществления пневматической шины, изображенной на ФИГ. 1 в качестве примера.
Описание вариантов осуществления
[0017]
В настоящем изобретении необходимо, чтобы применяемый диеновый каучук представлял собой диеновый каучук, который, как правило, образует участок протектора нешипованной шины. Его примеры включают натуральный каучук, изопреновый каучук, бутадиеновый каучук, различные виды бутадиен-стирольного каучука, бутилкаучук и этиленпропилендиеновый каучук. Среди этих примеров предпочтительными являются натуральные каучуки, бутадиеновые каучуки и бутадиен-стирольные каучуки, а более предпочтительно диеновый каучук образован из натурального каучука и/или бутадиенового каучука. При использовании натурального каучука и/или бутадиенового каучука при изготовлении пневматической шины можно обеспечить более высокую характеристику трения на льду.
[0018]
В настоящем изобретении средняя температура стеклования описанного выше диенового каучука составляет предпочтительно -50°C или ниже, а более предпочтительно от -60 до -100 °C. Если задать среднюю температуру стеклования диенового каучука на уровне -50°C или ниже, можно сохранить эластичность каучукового компаунда при низких температурах и обеспечить высокую силу сцепления с обледеневшими поверхностями и, таким образом, диеновый каучук можно использовать подходящим образом в участке протектора зимней шины. Необходимо отметить, что для температуры стеклования посредством дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC) получена термогравиметрическая кривая при скорости роста температуры 20 °C/мин, и в качестве температуры стеклования использовали температуру в средней точке переходной области. В случае диенового каучука, представляющего собой маслонаполненный продукт, температура стеклования представляет собой температуру стеклования диенового каучука, не содержащего компонента маслонаполнения (масла). Кроме того, средняя температура стеклования определяется посредством умножения весовых долей диеновых каучуков на соответствующие температуры стеклования диеновых каучуков и последующего суммирования полученных значений (взвешенное среднее значение температур стеклования). Суммарный весовой коэффициент всех диеновых каучуков устанавливают на уровне 1.
[0019]
В вулканизированной каучуковой композиции настоящего изобретения от 0,2 до 20 весовых частей и предпочтительно от 1,0 до 18 весовых частей термически расширяемых микрокапсул смешивают со 100 весовыми частями описанного выше диенового каучука. Если количество термически расширяемых микрокапсул в смеси составляет менее 0,2 весовой части, объем полых частиц (оболочек микрокапсул), в котором термически расширяемые микрокапсулы расширяются во время вулканизации, является недостаточным, из-за чего становится невозможным достаточное улучшение фрикционных характеристик на льду. Если количество термически расширяемых микрокапсул в смеси превышает 20 весовых частей, происходит снижение износостойкости каучука протектора.
[0020]
Термически расширяемые микрокапсулы имеют структуру, в которой термически расширяемое вещество заключено в материал-оболочку, образованную из термопластичного каучука. Следовательно, когда микрокапсулы, диспергированные в каучуковой композиции, нагреваются во время формовой вулканизации невулканизированной шины, термически расширяемое вещество, заключенное в материал-оболочку, расширяется таким образом, что размер частиц материала-оболочки увеличивается с формированием в каучуке протектора множества полых частиц. В результате эффективно поглощается и удаляется водяная пленка, которая образуется на поверхности льда, и обеспечивается микрокраевой эффект, вследствие чего улучшаются характеристики на льду. Материал-оболочка микрокапсул тверже каучука протектора и, следовательно, может повысить износостойкость участка протектора. Для образования материала-оболочки термически расширяемых микрокапсул можно использовать полимер на основе нитрила.
[0021]
Термически расширяемое вещество, заключенное в материал-оболочку микрокапсул, обладает способностью испаряться или расширяться под воздействием тепла, и одним из его примеров является по меньшей мере один тип, который выбирают из группы, состоящей из углеводородов, таких как нормальные алканы и изоалканы. Примеры изоалканов включают изобутан, изопентан, 2-метилпентан, 2-метилгексан и 2,2,4-триметилпентан, а примеры нормальных алканов включают н-бутан, н-пропан, н-гексан, н-гептан и н-октан. Эти углеводороды можно использовать по отдельности или множество этих углеводородов можно использовать в комбинации. В качестве предпочтительной формы термически расширяемого вещества может применяться вещество, состоящее из углеводорода, который представляет собой газ при обычной температуре, который растворяют в углеводороде, который представляет собой жидкость при обычной температуре. В случае применения смеси таких углеводородов можно достичь достаточной степени расширения от области низких температур до области высоких температур в пределах области температур формовой вулканизации (от 150 до 190 °С) невулканизированной шины.
[0022]
В каучуковой композиции для протекторов шин настоящего изобретения вальцуемый кремнекаучуковый компаунд смешивают с описанными выше термически расширяемыми микрокапсулами. В результате поверхности пятна контакта с грунтом протектора шины придаются водоотталкивающие свойства, отталкиваемая вследствие этого вода легко впитывается воздушными пузырьками (оболочками микрокапсул), и можно обеспечить высокую характеристику трения на льду.
[0023]
Вальцуемый кремнекаучуковый компаунд представляет собой компаунд, содержащий вальцуемый кремнийсодержащий каучук и кремнезем. Кроме того, вальцуемый кремнийсодержащий каучук представляет собой кремнийсодержащий каучук, отличный от жидкого кремнийсодержащего каучука, который обладает пластичностью и отверждается при смешивании с поперечно сшивающим агентом и нагревании. Хотя средневзвешенная молекулярная масса вальцуемого кремнийсодержащего каучука не имеет конкретных ограничений, при условии, что кремнийсодержащий каучук обладает пластичностью, средневзвешенная молекулярная масса составляет предпочтительно от 400 000 до 900 000, а более предпочтительно от 450 000 до 850 000. В настоящем описании средневзвешенная молекулярная масса вальцуемого кремнийсодержащего каучука измеряется посредством гель-проникающей хроматографии, при этом средневзвешенная молекулярная масса была определена на основе калибровки с использованием полистирольного стандарта.
[0024]
Каучуку вальцуемого кремнекаучукового компаунда можно придать надлежащую прочность и твердость путем смешивания кремнезема и другого армирующего наполнителя, помимо кремнезема, диспергатора, стабилизатора и/или других компаундирующих агентов, с вальцуемым кремнийсодержащим каучуком.
[0025]
Количество вальцуемого кремнекаучукового компаунда в смеси составляет от 1 до 20 весовых частей, предпочтительно от 2 до 20 весовых частей, а более предпочтительно от 2 до 18 весовых частей на 100 весовых частей диенового каучука. Если количество вальцуемого кремнекаучукового компаунда в смеси составляет менее 1 весовой части, каучуковой композиции для протекторов шин невозможно придать достаточные водоотталкивающие свойства. Кроме того, если количество вальцуемого кремнекаучукового компаунда в смеси составляет более 20 весовых частей, происходит ухудшение прочности каучука каучуковой композиции и износостойкости.
[0026]
Кроме того, весовое отношение (X/Y) количества (X) вальцуемого кремнекаучукового компаунда в смеси к количеству (Y) термически расширяемых микрокапсул в смеси составляет от 20/80 до 90/10, а предпочтительно от 30/70 до 85/15. При весовом отношении (X/Y) менее 20/80 воздействие на характеристику на льду снижается, так как водоотталкивающий эффект слишком мал по сравнению с количеством воздушных пузырьков (оболочек полых частиц). При весовом отношении (X/Y) более 90/10 воздушным пузырькам становится труднее поглощать водяную пленку, так как водоотталкивающий эффект слишком велик для воздушных пузырьков (оболочек полых частиц).
[0027]
Твердость каучука вальцуемого кремнекаучукового компаунда составляет предпочтительно от 10 до 50, а более предпочтительно - от 15 до 45. Можно примешивать различные добавки, как правило, применяемые для вальцуемого кремнекаучукового компаунда.
[0028]
Твердость каучука вальцуемого кремнекаучукового компаунда предпочтительно ниже твердости базового каучука каучуковой композиции. Иными словами, базовый каучук представляет собой каучуковую композицию, если исключить вальцуемый кремнекаучуковый компаунд и термически расширяемые микрокапсулы из каучуковой композиции для протекторов шин настоящего изобретения. Твердость каучука вальцуемого кремнекаучукового компаунда предпочтительно ниже твердости базового каучука, при этом более предпочтительно твердость каучука вальцуемого кремнекаучукового компаунда ниже на 5-40, чем твердость базового каучука. В результате улучшается удерживаемость на дорожном покрытии, и лучше проявляются водоотталкивающие свойства.
[0029]
Каучуковая композиция для протекторов шин настоящего изобретения предпочтительно содержит перекисный вулканизирующий агент. За счет смешивания с перекисным вулканизирующим агентом можно обеспечить еще более высокую характеристику трения на льду. Количество перекисного вулканизирующего агента в смеси составляет предпочтительно от 0,5 до 5,0% вес. и более предпочтительно от 1,0 до 4,5% вес. относительно веса вальцуемого кремнийсодержащего каучука. При количестве перекисного вулканизирующего агента в смеси менее 0,5% вес. эффект перекисного вулканизирующего агента не может быть достигнут в достаточной степени. При количестве перекисного вулканизирующего агента в смеси более 5,0% вес. каучуковая композиция для протекторов шин становится хрупкой, происходит ухудшение износостойкости.
[0030]
Способ изготовления каучуковой композиции для протекторов шин, описанный выше, может быть реализован так же, как при производстве каучуковой композиции, с которой смешивают термически расширяемые микрокапсулы. Иными словами, каучуковую композицию для протекторов шин можно обеспечить путем получения перемешанного продукта, в котором компаундирующие агенты, исключая термически расширяемые микрокапсулы и компаундирующие агенты вулканизации, смешаны и перемешаны с диеновым каучуком, охлаждения перемешанного продукта для понижения температуры и последующего подмешивания к нему термически расширяемых микрокапсул и компаундирующего агента вулканизации и перемешивания. Примеры компаундирующего агента вулканизации включают вулканизирующие агенты, поперечно сшивающие агенты и ускорители вулканизации.
[0031]
Кроме того, для еще более эффективного изготовления каучуковой композиции для протекторов шин настоящего изобретения маточную смесь предпочтительно получают посредством предварительного смешивания вальцуемого кремнекаучукового компаунда и термически расширяемых микрокапсул и последующего смешивания этой маточной смеси с диеновым каучуком. Компаундирующий агент вулканизации может смешиваться одновременно со смешиванием маточной смеси и диенового каучука или после него.
[0032]
При получении маточной смеси вальцуемого кремнекаучукового компаунда и термически расширяемых микрокапсул весовое отношение (X/Y) количества (X) вальцуемого кремнекаучукового компаунда в смеси к количеству (Y) термически расширяемых микрокапсул в смеси можно задать таким же образом, как описано выше.
[0033]
Кроме того, перекисный вулканизирующий агент может смешиваться с маточной смесью. В результате возрастает прочность кремнийсодержащего каучука, и можно обеспечить еще более высокую характеристику трения на льду. Количество перекисного вулканизирующего агента в смеси можно задать таким же образом, как описано выше.
[0034]
Условия смешивания вальцуемого кремнекаучукового компаунда и термически расширяемых микрокапсул не имеют конкретных ограничений до тех пор, пока разрушение термически расширяемых капсул подавляется и не происходит тепловое расширение. Температуру, частоту вращения и т. п. можно надлежащим образом выбирать так, чтобы вальцуемый кремнекаучуковый компаунд и термически расширяемые микрокапсулы смешивались по существу равномерно.
[0035]
Перемешивающие машины, применяемые при смешивании вальцуемого кремнекаучукового компаунда и термически расширяемых микрокапсул, не имеют конкретных ограничений, при этом их примеры включают смеситель Бенбери, месильную машину и валковую машину.
[0036]
Каучуковая композиция для протекторов шин может содержать наполнитель, такой как кремнезем и углеродная сажа. За счет примешивания наполнителя можно обеспечить высокую прочность каучука, посредством чего достигается превосходная характеристика износостойкости. Введенное в смесь количество наполнителя составляет предпочтительно от 10 до 100 весовых частей, а более предпочтительно от 20 до 90 весовых частей на 100 весовых частей диенового каучука. При количестве наполнителя в смеси менее 10 весовых частей характеристику износостойкости невозможно улучшить путем увеличения прочности каучука. При количестве наполнителя в смеси более 100 весовых частей происходит ухудшение сопротивления качению каучуковой композиции.
[0037]
При примешивании кремнезема к вулканизированной каучуковой композиции настоящего изобретения может примешиваться силановый связывающий агент. За счет примешивания силанового связывающего агента можно улучшить диспергируемость кремнезема в диеновом каучуке и улучшить армирование каучука.
[0038]
Количество силанового связывающего агента в смеси составляет предпочтительно от 3 до 15% вес., а более предпочтительно от 5 до 10% вес. относительно общего количества кремнезема, введенного в вулканизированную каучуковую композицию. Если количество силанового связывающего агента в смеси составляет менее 3% вес., повысить дисперсию кремнезема в достаточной степени не представляется возможным. При количестве силанового связывающего агента в смеси большем, чем 15% вес. введенного в смесь количества кремнезема, силановый связывающий агент конденсируется, и, таким образом, достижение требуемых эффектов не представляется возможным.
[0039]
Тип силанового связывающего агента не имеет конкретных ограничений при условии, что силановый связывающий агент может использоваться в каучуковой композиции, в которой смешивают кремнезем. Его примеры включают серосодержащие силановые связывающие агенты, такие как бис(3-триэтоксисилилпропил)тетрасульфид, бис(3-триэтоксисилилпропил)дисульфид, 3-триметоксисилилпропилбензотиазолтетрасульфид, γ-меркаптопропилтриэтоксисилан и 3-октаноилтиопропилтриэтоксисилан.
[0040]
Помимо кремнезема и углеродной сажи, в качестве наполнителя могут использоваться любые наполнители, применяемые в пневматических шинах. Примеры, представленные в настоящем документе, включают карбонат кальция, карбонат магния, тальк, глину, оксид алюминия, гидроксид алюминия, оксид титана и сульфат кальция.
[0041]
Помимо описанного выше наполнителя, каучуковая композиция для протекторов шин может также содержать различные добавки, которые обычно применяются в каучуковой композиции для шин. Их примеры включают вулканизирующие или поперечно сшивающие агенты, ускорители вулканизации, реагенты, предотвращающие старение, пластификаторы и вещества для улучшения технологических свойств. Эти добавки могут перемешиваться любым общеизвестным способом образования каучуковой композиции, который может применяться для вулканизации или поперечного сшивания. Количество данных добавок в смеси может соответствовать любому стандартному количеству при условии, что это не препятствует достижению цели настоящего изобретения. Такую каучуковую композицию можно изготовить путем смешивания описанных выше компонентов с использованием любой широко известной машины для перемешивания каучука, такой как смеситель Бенбери, месильная машина и валковая машина.
[0042]
Каучуковая композиция для протекторов шин настоящего изобретения подходит для образования участка протектора нешипованной шины. При наличии участка протектора, образованного в соответствии с представленным выше описанием, характеристику трения на льду можно улучшить так, чтобы соответствовать обычным показателям или превосходить эти показатели.
[0043]
Настоящее изобретение дополнительно описано ниже с помощью примеров. Однако объем настоящего изобретения не ограничен данными примерами.
Примеры
[0044]
Примеры 1-7 и сравнительные примеры 1-6, 10 и 11
Применяя диеновый каучук, наполнители и компаундирующие агенты, представленные в таблице 5 в качестве общих компонентов, составляющих 15 типов каучуковых композиций с композициями, показанными в таблицах 1 и 2 (примеры 1-7 и сравнительные примеры 1-6, 10 и 11), невулканизированные каучуковые композиции получали путем перемешивания компонентов, за исключением серы, ускорителя вулканизации, термически расширяемых микрокапсул и кремнекаучукового компаунда, в герметизированном смесителе объемом 1,8 л в течение 5 минут, выгружали и охлаждали, добавляли серу, ускоритель вулканизации, термически расширяемые микрокапсулы и кремнекаучуковый компаунд и смешивали компоненты при помощи открытого валка. Необходимо отметить, что введенные в смесь количества компаундирующих агентов, приведенные в таблицах 1 и 2, выражены в значениях весовых частей на 100 весовых частей диеновых каучуков в таблице 5.
[0045]
Примеры 8-20 и сравнительные примеры 7-9 и 12-14
Получали девятнадцать типов маточных смесей (MB-1-MB-19), приведенных в таблицах 1, 3 и 4. Компоненты взвешивали в соответствии с долей в смеси, приведенной в строках, показывающих сведения о количестве для каждой доли маточной смеси, и взвешенные материалы смешивали с использованием герметизированного смесителя Бенбери объемом 1,8 л при 100°C или ниже в течение 2,5 минуты для получения 19 маточных смесей.
[0046]
Применяя диеновый каучук, наполнители и компаундирующие агенты, представленные в таблице 5 в качестве общих компонентов, составляющих 19 типов каучуковых композиций с композициями, показанными в таблицах 1, 3 и 4 (примеры 8-20 и сравнительные примеры 7-9 и 12-14), невулканизированные каучуковые композиции получали путем перемешивания компонентов, за исключением маточной смеси, серы и ускорителя вулканизации, в герметизированном смесителе объемом 1,8 л в течение 5 минут, выгружали и охлаждали смесь, к смеси добавляли маточную смесь, серу и ускоритель вулканизации и смешивали компоненты при помощи открытого валка. Необходимо отметить, что введенные в смесь количества компаундирующих агентов, приведенные в таблицах 1, 3 и 4, выражены в значениях весовых частей на 100 весовых частей диеновых каучуков в таблице 5.
[0047]
Полученные 44 типа каучуковых композиций вулканизировали под прессом при 170°C в течение 10 минут в заданной пресс-форме для получения опытных образцов вулканизированного каучука, образованных из каучуковых композиций для протекторов шин. Характеристики трения на льду полученных опытных образцов вулканизированного каучука оценивали описанным ниже способом.
[0048]
Характеристики трения на льду
Полученный опытный образец вулканизированного каучука закрепляли на каучуковой подложке в форме колонны с плоским основанием, а коэффициент трения на льду измеряли с помощью устройства для испытания трения на льду в барабане при температуре испытаний -1,5 °C, нагрузке 5,5 кг/см3 и скорости вращения барабана 25 км/ч. Полученный коэффициент трения на льду показан в строках «характеристика трения на льду» таблиц 1-4 со значением в сравнительном примере 1, выраженном в виде индекса 100. Большее индексное значение указывает на большую силу трения на льду и лучшую характеристику трения на льду.
[0049]
Для каучуковой композиции с общими компонентами, образованными из диенового каучука, наполнителей и компаундирующих агентов, приведенных в таблице 5, невулканизированную композицию базового каучука получали путем перемешивания компонентов, за исключением серы и ускорителя вулканизации, в герметизированном смесителе объемом 1,8 л в течение 5 минут, выгружали и охлаждали смесь, к смеси добавляли серу и ускоритель вулканизации и смешивали компоненты при помощи открытого валка. Полученную композицию базового каучука вулканизировали под прессом при 170°C в течение 10 минут в заданной пресс-форме для получения опытного образца вулканизированного каучука.
[0050]
Твердость опытного образца вулканизированного базового каучука измеряли в соответствии со стандартом JIS K6253 с помощью дюрометра типа A при температуре 23 °C, при этом твердость каучука составляла 50.
[0051]
[Таблица 1]
| Сравни- тельный пример 1 | Сравни- тельный пример 2 | Сравни- тельный пример 3 | Сравни- тельный пример 4 | Сравни- тельный пример 5 | Сравни- тельный пример 6 | Сравни- тельный пример 7 | Сравни- тельный пример 8 | Сравни- тельный пример 9 | |||
| Микрокапсулы | весовая часть | 5 | 5 | 5 | |||||||
| Кремнекау- чуковый компаунд 1 | весовая часть | 0,5 | 25 | 16 | |||||||
| Кремнекау- чуковый компаунд 2 | весовая часть | 16 | 16 | ||||||||
| Кремнекау- чуковый компаунд 3 | весовая часть | ||||||||||
| Кремнекау- чуковый компаунд 4 | весовая часть | ||||||||||
| Поперечно сшивающий агент на основе перекиси | весовая часть | 0,32 | |||||||||
| Маточная смесь | Тип (название маточной смеси) | MB-1 | MB-2 | MB-3 | |||||||
| Количество в смеси по сравнению с количеством диенового каучука | весовая часть | 30 | 30,75 | 30,75 | |||||||
| Подробные сведения о приведенном выше количестве в смеси | |||||||||||
| Микрокапсулы | (весовая часть) | (5) | (5) | (5) | |||||||
| Кремнекаучуковый компаунд 1 | (весовая часть) | (25) | (25) | ||||||||
| Кремнекаучуковый компаунд 2 | (весовая часть) | (25) | |||||||||
| Кремнекаучуковый компаунд 3 | (весовая часть) | ||||||||||
| Кремнекаучуковый компаунд 4 | (весовая часть) | ||||||||||
| Поперечно сшивающий агент на основе перекиси | (весовая часть) | (0,75) | (0,75) | ||||||||
| Сила трения на льду | Индексное значение | 100 | 101 | 98 | 90 | 92 | 93 | 101 | 102 | 100 |
[0052]
[Таблица 2]
| Пример 1 | Пример 2 | Пример 3 | Пример 4 | Пример 5 | Сравнительный пример 10 | Пример 6 | Пример 7 | Сравнительный пример 11 | ||
| Микрокапсулы | весовая часть | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| Кремнекаучуковый компаунд 1 | весовая часть | 3 | 16 | |||||||
| Кремнекаучуковый компаунд 2 | весовая часть | 3 | 16 | 3 | 16 | |||||
| Кремнекаучуковый компаунд 3 | весовая часть | 16 | ||||||||
| Кремнекаучуковый компаунд 4 | весовая часть | 16 | 16 | |||||||
| Поперечно сшивающий агент на основе перекиси | весовая часть | 0,06 | 0,32 | 0,32 | ||||||
| Сила трения на льду | Индексное значение | 112 | 120 | 115 | 126 | 116 | 107 | 117 | 128 | 108 |
[0053]
[Таблица 3]
| Пример 8 | Пример 9 | Пример 10 | Пример 11 | Пример 12 | Пример 13 | Пример 14 | Сравни-тельный пример 12 | ||
| Маточная смесь | Тип (название маточной смеси) | MB-4 | MB-5 | MB-6 | MB-7 | MB-8 | MB-9 | MB-10 | MB-11 |
| Количество в смеси по сравнению с количеством диенового каучука | весовая часть | 8 | 21 | 8 | 21 | 4 | 26 | 21 | 21 |
| Подробные сведения о приведенном выше количестве в смеси | |||||||||
| Микрокапсулы | (весовая часть) | (5) | (5) | (5) | (5) | (2) | (10) | (5) | (5) |
| Кремнекаучуковый компаунд 1 | (весовая часть) | (3) | (16) | ||||||
| Кремнекаучуковый компаунд 2 | (весовая часть) | (3) | (16) | (2) | (16) | ||||
| Кремнекаучуковый компаунд 3 | (весовая часть) | (16) | |||||||
| Кремнекаучуковый компаунд 4 | (весовая часть) | (16) | |||||||
| Поперечно сшивающий агент на основе перекиси | (весовая часть) | ||||||||
| Сила трения на льду | Индексное значение | 117 | 126 | 121 | 133 | 104 | 140 | 120 | 109 |
[0054]
[Таблица 4]
| Пример 15 | Пример 16 | Пример 17 | Пример 18 | Пример 19 | Пример 20 | Сравни-тельный пример 13 | Сравни-тельный пример 14 | ||
| Маточная смесь | Тип (название маточной смеси) | MB-12 | MB-13 | MB-14 | MB-15 | MB-16 | MB-17 | MB-18 | MB-19 |
| Количество в смеси по сравнению с количеством диенового каучука | весовая часть | 8 | 21,32 | 4,04 | 26,32 | 8,06 | 21,32 | 8,06 | 21,32 |
| Подробные сведения о приведенном выше количестве в смеси | |||||||||
| Микрокапсулы | (весовая часть) | (5) | (5) | (2) | (10) | (5) | (5) | (5) | (5) |
| Кремнекаучуковый компаунд 1 | (весовая часть) | ||||||||
| Кремнекаучуковый компаунд 2 | (весовая часть) | (3) | (16) | (2) | (16) | ||||
| Кремнекаучуковый компаунд 3 | (весовая часть) | (3) | (16) | ||||||
| Кремнекаучуковый компаунд 4 | (весовая часть) | (3) | (16) | ||||||
| Поперечно сшивающий агент на основе перекиси | (весовая часть) | (0,06) | (0,32) | (0,04) | (0,32) | (0,06) | (0,32) | (0,06) | (0,32) |
| Сила трения на льду | Индексное значение | 124 | 136 | 106 | 145 | 113 | 123 | 107 | 111 |
[0055]
Ниже описаны типы применяемых исходных материалов, представленных в таблицах 1-4.
• Микрокапсулы: термически расширяемые микрокапсулы, производство Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd. (Microsphere F100)
• Кремнекаучуковый компаунд 1: компаунд, содержащий вальцуемый кремнийсодержащий каучук и кремнезем; KE-500-U, производство компании Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.; при отверждении путем нагревания с использованием перекисного вулканизирующего агента, твердость каучука: 23, отличие от твердости базового каучука: 27
• Кремнекаучуковый компаунд 2: компаунд, содержащий вальцуемый кремнийсодержащий каучук и кремнезем; KE-922-U, производство компании Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.; при отверждении путем нагревания с использованием перекисного вулканизирующего агента, твердость каучука: 25, отличие от твердости базового каучука: 25
• Кремнекаучуковый компаунд 3: компаунд, содержащий вальцуемый кремнийсодержащий каучук и кремнезем; KE-941-U, производство компании Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.; при отверждении путем нагревания с использованием перекисного вулканизирующего агента, твердость каучука: 43, отличие от твердости базового каучука: 7
• Кремнекаучуковый компаунд 4: компаунд, содержащий вальцуемый кремнийсодержащий каучук и кремнезем; KE-961-U, производство компании Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.; при отверждении путем нагревания с использованием перекисного вулканизирующего агента, твердость каучука: 63, отличие от твердости базового каучука: -13
• Перекисный вулканизирующий агент: C-8, производство компании Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.; продукт, содержащий приблизительно 25% 2,5-диметил-2,5-ди(трет-бутилперокси)гексана
[0056]
[Таблица 5]
| Общий состав каучуковых композиций | ||
| НК | 60 | весовая часть |
| БК | 40 | весовая часть |
| Углеродная сажа | 50 | весовая часть |
| Кремнезем | 15 | весовая часть |
| Силановый связывающий агент | 1,5 | весовая часть |
| Масло | 30,0 | весовая часть |
| Оксид цинка | 3,0 | весовая часть |
| Стеариновая кислота | 1,0 | весовая часть |
| Реагент 1, предотвращающий старение | 1,5 | весовая часть |
| Реагент 2, предотвращающий старение | 1,5 | весовая часть |
| Сера | 1,5 | весовая часть |
| Ускоритель вулканизации | 1,5 | весовая часть |
[0057]
Необходимо отметить, что ниже описаны типы применяемых исходных материалов, представленных в таблице 5.
• НК: натуральный каучук; RSS № 3
• БК: бутадиеновый каучук: Nipol BR1220, производство компании Zeon Corporation
• Углеродная сажа: SEAST 6, производство компании Tokai Carbon Co., Ltd.
• Кремнезем: Nipsil AQ, производство компании Japan Silica Industry Co., Ltd.
• Силановый связывающий агент: серосодержащий силановый связывающий агент, Si69, производство компании Degussa
• Масло: Extract № 4S, производство компании Showa Shell Sekiyu K.K.
• Оксид цинка: оксид цинка № 3, производство компании Seido Chemical Co., Ltd.
• Стеариновая кислота: Beads Stearic Acid, производство компании NOF Corporation
• Реагент 1, предотвращающий старение: 6PPD, производство компании Flexsys
• Реагент 2, предотвращающий старение: NOCRAC 224, производство компании Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.
• Сера: промасленная сера в порошке Golden Flower, производство компании Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd.
• Ускоритель вулканизации: NOCCELER CZ-G, производство компании Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.
[0058]
Как видно из таблиц 2-4, было подтверждено, что каучуковые композиции для протекторов шин из примеров 1-25 улучшают характеристики трения на льду, достигая или превосходя обычные показатели.
[0059]
Каучуковая композиция из сравнительного примера 2 не позволяла в достаточной степени улучшить характеристику трения на льду, поскольку количество кремнийсодержащего компаунда 1 в смеси составляло менее 1 весовой части.
[0060]
У каучуковой композиции из сравнительного примера 3 снижалась характеристика трения на льду, поскольку количество кремнийсодержащего компаунда 1 в смеси составляло более 20 весовых частей.
[0061]
Каучуковые композиции из сравнительных примеров 4-6 привели к значительному ухудшению характеристики трения на льду, поскольку не содержали термически расширяемых микрокапсул.
[0062]
Каучуковые композиции из сравнительных примеров 7-9 не позволили в достаточной степени улучшить характеристику трения на льду, поскольку количество кремнийсодержащего компаунда 1 или 2 в смеси составляло более 20 весовых частей.
Перечень позиционных обозначений
[0063]
1 - участок протектора
12 - резиновый слой протектора
1. Каучуковая композиция для протектора шины, содержащая: диеновый каучук, от 1 до 20 весовых частей вальцуемого кремнекаучукового компаунда, от 0,2 до 20 весовых частей термически расширяемых микрокапсул и от 10 до 100 весовых частей наполнителей, содержащих кремнезем и углеродную сажу, на 100 весовых частей диенового каучука, а также от 3 до 15 вес.% силанового связывающего агента относительно общего количества кремнезема, введенного в вулканизированную каучуковую композицию, при этом вальцуемый кремнекаучуковый компаунд содержит кремнезем, а твердость каучука вальцуемого кремнекаучукового компаунда составляет от 10 до 50.
2. Каучуковая композиция для протектора шины по п. 1, в которой весовое соотношение (X/Y) количества (X) вальцуемого кремнекаучукового компаунда в смеси и количества (Y) термически расширяемых микрокапсул в смеси составляет от 20/80 до 90/10.
3. Каучуковая композиция для протектора шины по п. 1 или 2, дополнительно содержащая поперечно-сшивающий агент на основе перекиси.
4. Каучуковая композиция для протектора шины по любому из пп. 1-3, в которой твердость каучука вальцуемого кремнекаучукового компаунда ниже на 5-40, чем твердость базового каучука, если исключить вальцуемый кремнекаучуковый компаунд и термически расширяемую микрокапсулу из каучуковой композиции.
5. Способ изготовления каучуковой композиции для протектора шины согласно любому из пп. 1-4, включающий получение маточной смеси посредством предварительного смешивания вальцуемого кремнекаучукового компаунда и термически расширяемой микрокапсулы и смешивание маточной смеси с диеновым каучуком.
6. Способ изготовления каучуковой композиции для протектора шины по п. 5, в котором маточная смесь содержит поперечно-сшивающий агент на основе перекиси.
7. Нешипованная шина, содержащая участок протектора, образованный из каучуковой композиции для протектора шины согласно любому из пп. 1-4.
