РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ШИНЫ И ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА
RUBBER MIXTURE FOR TYRES AND PNEUMATIC TYRE

Область техники
Настоящее изобретение относится к резиновой смеси, применяемой для шины, и более конкретно к резиновой смеси для протектора пневматической шины, резиновой смеси для подканавочного слоя протектора, резиновой смеси для наполнителя борта, резиновой смеси для обжимной части и резиновой смеси для внутренней прокладки. Настоящее изобретение также относится к пневматической шине, включающей резину протектора, резину подканавочного слоя протектора, резину наполнителя борта, резину обжимной части или резину внутренней прокладки, состоящую из указанной резиновой смеси.
Уровень техники
В общем, приготовление резиновой смеси для шины заметно зависит от исходных материалов, получаемых из нефтяных ресурсов. Например, обычная шина для легкового автомобиля, представленная на рынке в настоящее время, содержит примерно 20% синтетического каучука, примерно 20% сажи, пластификатор, синтетическое волокно и т.п., по отношению к общей массе шины. Другими словами, по меньшей мере 50% от всей шины составляют исходные материалы, полученные из нефтяных ресурсов.
Например, синтетический каучук, такой как бутадиеновый каучук (БК), сажу и т.д. используют в резиновой смеси для протектора шины, чтобы улучшить характеристику сцепления шины с дорожным покрытием и сопротивление абразивному износу. Сажу, предназначенную для получения низкого сопротивления качению (НСК), вводят в состав резиновой смеси для подканавочного слоя протектора шины в дополнение к натуральному каучуку (НК), проявляющему отличное сопротивление качению. Поскольку жесткость резины наполнителя борта необходимо улучшать для того, чтобы получить шину, имеющую высокую стабильность вождения, большое количество сажи обычно вводят в резиновую смесь для наполнителя борта, чтобы улучшить ее жесткость.
Синтетический каучук и сажу также добавляют в резину обжимной части, чтобы получить шину, проявляющую хорошо сбалансированные характеристики превосходной стабильности вождения и растяжимости при движении.
Дополнительно, бутиловый каучук, галогенированный бутиловый каучук или подобные каучуки, имеющие превосходное сопротивление проникновению воздуха, применяют для резины внутренней прокладки, а также в эту резину добавляют сажу, чтобы улучшить сопротивление растрескиванию при изгибе. Как синтетические каучуки, такие как бутиловый каучук или галогенированный бутиловый каучук, так и сажу получают из нефтяных ресурсов.
Однако в последние годы особое внимание уделяют экологическим аспектам, и выбросы диоксида углерода строго ограничены. Более того, запасы нефти ограничены и, следовательно, исходные материалы, получаемые из нефтяных ресурсов, нельзя использовать неограниченно. Такое осознание экологических проблем также влияет на шинную промышленность, приводя к потребности в резиновой смеси для шин, изготавливаемой с частичной или полной заменой используемых в настоящее время исходных материалов, получаемых из нефтяных ресурсов, исходными материалами, получаемыми из ресурсов, отличных от нефтяных. Заменяющие исходные материалы, получаемые из ресурсов, отличных от нефтяных, должны сохранять по меньшей мере эквивалентные характеристики, или проявлять более высокие характеристики, по сравнению с характеристиками исходных материалов, полученных из нефтяных ресурсов.
В опубликованном японском патенте №2003-63206 (Патентный документ 1) описана резиновая смесь для протектора, в которой применяют натуральный каучук или эпоксидированный натуральный каучук, диоксид кремния и т.д., в качестве исходных материалов, полученных из ресурсов, отличных от нефтяных, для уменьшения зависимости от нефтяных ресурсов. Однако в этой резиновой смеси для протектора не принимают во внимание сопротивление абразивному износу, и таким образом, характеристика сцепления с дорожным покрытием все еще является недостаточной.
2
В опубликованном японском патенте №2003-55505 (Патентный документ 2) описана резиновая смесь, содержащая от 0,1 до 20 массовых частей оксида цинка, имеющего удельную площадь поверхности по меньшей мере 10 м/г и, предпочтительно, средний диаметр частиц по меньшей мере 1 мкм, на 100 массовых частей диенового каучукового компонента. Однако эта резиновая смесь все еще является неудовлетворительной по характеристике сцепления с дорожным покрытием и сопротивлению абразивному износу.
Таким образом, не известна резиновая смесь для применения в качестве материала протектора, имеющая превосходные характеристики сцепления с дорожным покрытием и сопротивления абразивному износу, которая была бы получена с исходными материалами, получаемыми из ресурсов, отличных от нефтяных и заменяющих материалы, получаемые из нефтяных ресурсов.
В то время как подканавочный слой протектора шины должен иметь превосходное сопротивление качению и долговечность при высоких скоростях, такие свойства не рассматривали в связи с резиновой смесью, описанной в вышеупомянутом Патентном документе 1.
В опубликованном японском патенте №2003-12866 (Патентный документ 3) описана резиновая смесь для подканавочного слоя протектора, содержащая каучуковый компонент, сажу, характеризующуюся специфической адсорбцией йода, диоксид кремния и серу. Однако в связи с этой резиновой смесью также не рассматривали долговечность при высоких скоростях.
Таким образом, резиновая смесь, имеющая превосходные низкое сопротивление качению (НСК) и долговечность при высоких скоростях, в достаточной степени применимая для резины подканавочного слоя протектора, изготавливаемая путем замены исходных материалов из нефтяных ресурсов, на материалы из ресурсов, отличных от нефтяных, еще не известна.
В опубликованном японском патенте №2002-37929 (Патентный документ 4) описана резиновая смесь для наполнителя борта, усиленная бывшей в употреблении бумагой, такой как старые газеты, с учетом сохранения ресурсов и защиты окружающей среды. Однако резиновая смесь, описанная в Патентном документе 4, содержит в качестве наполнителя для усиления, наряду со старой бумагой, большое количество сажи, получаемой из нефтяных ресурсов, в качестве наполнителя для усиления, и, следовательно, сохранение ресурсов и защиту окружающей среды не учитывают в достаточной степени. Хотя жесткость наполнителя борта можно улучшить благодаря большому количеству сажи, шина легко нагревается при движении и, следовательно, долговечность шины ухудшается из-за снижения динамической усталостности. Более того, сопротивление качению шины неблагоприятно увеличивается из-за увеличения тангенса угла потерь (tanδ).
В опубликованном японском патенте №2005-247984 (Патентный документ 5) описана резиновая смесь для обжимной части, содержащая технический углерод, включающий диоксид кремния, и сажу. Однако резиновую смесь для обжимной части, имеющую другие свойства, нельзя применять для наполнителя борта как таковую, так как в этой резиновой смеси не учитывают прочность при растяжении и сопротивление растрескиванию при изгибе.
Резиновый элемент обжимной части размещают в области контакта с ободом по боковине и борту шины и располагают на участке, трущемся об обод, когда шину устанавливают на ободе. Резиновый элемент обжимной части шины должен иметь высокую жесткость и высокое сопротивление тепловому старению, чтобы передавать движущую силу от обода к шине и выдерживать нагрузку на шину при движении. Более того, резиновый элемент обжимной части должен иметь высокое сопротивление абразивному износу, чтобы препятствовать абразивному износу, возникающему при трении об обод вследствие повторяющейся деформации шины при движении. К тому же, жесткость, твердость и прочность резинового элемента обжимной части заметно влияет на стабильность вождения при движении.
Резиновый элемент обжимной части также должен иметь большое удлинение при разрыве (растяжимость), чтобы предотвратить отслаивание нижнего края шины, которое часто происходит при замене шины.
В опубликованном японском патенте №7-118444 (1995: Патентный документ 6) предложена твердая резиновая смесь, в которой применяют полибутадиеновый каучук, содержащий по меньшей мере 5% масс. синдиотактических кристаллов, в качестве резиновой смеси, применяемой для резинового элемента обжимной части, который должен обладать превосходными свойствами. В опубликованном японском патенте №7-81335 (1995: Патентный документ 7) описан резиновый элемент бортовой ленты, состоящий из композиционной резиновой ленты, приготовленной путем связывания нескольких типов каучуковых компонентов, обладающих различными соотношениями смесей и характеристиками по отношению друг к другу. Однако при изготовлении многослойного резинового элемента обжимной части или бортовой ленты стадии производства усложняются, что приводит к высокой стоимости.
В опубликованном японском патенте №2000-198883 (Патентный документ 8) описана резиновая смесь для протектора шины, в которой совместно достигают низкого сопротивления качению и высокого сопротивления абразивному износу путем добавления определенного количества материала на основе сажи, содержащего диоксид кремния. Если эту технологию применяют для резинового элемента обжимной части, для которого необходимы высокая жесткость и высокая твердость, стабильность вождения и растяжимость нельзя улучшить хорошо сбалансированным образом. В вышеупомянутом Патентном документе 5 описана резиновая смесь для обжимной части, содержащая технический углерод, включающий диоксид кремния, и сажу. Однако эта резиновая смесь все еще не обладает достаточной прочностью при растяжении и сопротивлением абразивному износу.
Внутренняя прокладка представляет собой резиновый элемент, образующий внутреннюю поверхность пневматической шины, в частности бескамерной шины, для удерживания внутреннего давления шины. Хотя резиновый элемент внутренней прокладки должен иметь превосходное сопротивление проникновению воздуха и сопротивление растрескиванию при изгибе, ни сопротивление проникновению воздуха, ни сопротивление растрескиванию при изгибе не рассматривали в связи с вышеупомянутой резиновой смесью согласно патентному документу 1.
В опубликованном японском патенте №2005-26114 (Патентный документ 9) описана резиновая смесь, изготовленная путем диспергирования определенного количества оксида цинка в каучуковом компоненте, содержащем галогенированный бутиловый каучук и/или галогенид сополимера изобутилена и п-метилстирола, и формования из этой резиновой смеси внутренней прокладки, а также описано, что калибр резиновой смеси для внутренней прокладки или подобного изделия можно сохранять тонким, и массу шины можно уменьшать без снижения вязкости. Однако не рассматривали способы совместного достижения сопротивления проникновению воздуха и сопротивления растрескиванию при изгибе резины внутренней прокладки.
Таким образом, в связи с резиновой смесью, приготавливаемой из исходных материалов, получаемых из ресурсов, отличных от нефтяных, заменяющих материалы, получаемые из нефтяных ресурсов, пока не известна резиновая смесь, имеющая превосходное сопротивление проникновению воздуха и сопротивление растрескиванию при изгибе, в достаточной степени применимая в качестве материала для внутренней прокладки.
Патентный документ 1: опубликованный японский патент №2003-63206
Патентный документ 2: опубликованный японский патент №2003-55505
Патентный документ 3: опубликованный японский патент №2003-12866
Патентный документ 4: опубликованный японский патент №2002-37929
Патентный документ 5: опубликованный японский патент №2005-247984
Патентный документ 6: опубликованный японский патент №7-118444
Патентный документ 7: опубликованный японский патент №7-81335
Патентный документ 8: опубликованный японский патент №2000-198883
Патентный документ 9: опубликованный японский патент №2005-264114
Описание изобретения
Задачи изобретения
Настоящее изобретение предложено для решения вышеупомянутых проблем, и поэтому его целью является обеспечение резиновой смеси для шины, имеющей высокое содержание исходных материалов, полученных из ресурсов, отличных от нефтяных, с существенным учетом, по сравнению с предшествующим уровнем техники, соображений сохранения ресурсов и защиты окружающей среды, и проявляющей превосходные рабочие характеристики и удовлетворяющей характеристикам, требующимся для каждой части, применяют ли ее для протектора, подканавочного слоя протектора, наполнителя борта, обжимной части или внутренней прокладки.
Другой целью настоящего изобретения является обеспечение пневматической шины, включающей резину протектора, резину подканавочного слоя протектора, резину наполнителя борта, резину обжимной части или резину внутренней прокладки, состоящую из указанной резиновой смеси.
Средства решения задач изобретения
Настоящее изобретение обеспечивает резиновую смесь для шины, содержащую от 0,1 до 10 массовых частей частиц оксида цинка, имеющих средний диаметр не более 200 нм, на 100 массовых частей каучукового компонента. Резиновую смесь для шины по настоящему изобретению подходящим образом применяют для изготовления резины протектора, резины подканавочного слоя протектора, резины наполнителя борта, резины обжимной части и резины внутренней прокладки шины.
Если резиновая смесь по настоящему изобретению представляет собой резиновую смесь, применяемую для изготовления резины протектора (здесь и далее называемую резиновой смесью для протектора), каучуковый компонент предпочтительно содержит эпоксидированный натуральный каучук (ЭНК). Резиновая смесь для протектора по настоящему изобретению предпочтительно дополнительно содержит от 60 до 90 массовых частей диоксида кремния на 100 массовых частей каучукового компонента.
Если резиновая смесь по настоящему изобретению представляет собой резиновую смесь, применяемую для изготовления резины подканавочного слоя протектора (здесь и далее называемую резиновой смесью для подканавочного слоя протектора), каучуковый компонент предпочтительно содержит натуральный каучук (НК). Резиновая смесь для подканавочного слоя протектора по настоящему изобретению предпочтительно дополнительно содержит от 30 до 50 массовых частей диоксида кремния на 100 массовых частей каучукового компонента.
Если резиновая смесь по настоящему изобретению представляет собой резиновую смесь, применяемую для изготовления резины наполнителя борта (здесь и далее называемую резиновой смесью для наполнителя борта), каучуковый компонент предпочтительно содержит по меньшей мере натуральный каучук и предпочтительно по существу состоит только из натурального каучука. Резиновая смесь для наполнителя борта по настоящему изобретению предпочтительно дополнительно содержит от 15 до 90 массовых частей диоксида кремния на 100 массовых частей натурального каучука.
Если резиновая смесь по настоящему изобретению представляет собой резиновую смесь, применяемую для изготовления резины обжимной части (здесь и далее называемую резиновой смесью для обжимной части), каучуковый компонент предпочтительно содержит от 30 до 90% масс. натурального каучука и от 10 до 70% масс. эпоксидированного натурального каучука. Резиновая смесь для обжимной части по настоящему изобретению предпочтительно дополнительно содержит от 15 до 90 массовых частей диоксида кремния на 100 массовых частей каучукового компонента.
Если резиновая смесь по настоящему изобретению представляет собой резиновую смесь, применяемую для изготовления резины внутренней прокладки (здесь и далее называемую резиновой смесью для внутренней прокладки), каучуковый компонент предпочтительно содержит эпоксидированный натуральный каучук (ЭНК). Резиновая смесь для внутренней прокладки по настоящему изобретению предпочтительно дополнительно содержит от 30 до 50 массовых частей диоксида кремния на 100 массовых частей каучукового компонента.
Настоящее изобретение также обеспечивает пневматическую шину, включающую резину протектора, резину подканавочного слоя протектора, резину наполнителя борта, резину обжимной части или резину внутренней прокладки, состоящую из указанной резиновой смеси.
Технический результат изобретения
Настоящее изобретение обеспечивает резиновую смесь для шины, имеющую высокое содержание материалов, получаемых из ресурсов, отличных от нефтяных ресурсов, по сравнению с предшествующим уровнем техники, с учетом в значительной степени соображений сохранения ресурсов и охраны окружающей среды, и проявляющую превосходные рабочие характеристики, удовлетворяющую характеристикам, требующимся для каждой части, применяют ли ее для протектора, подканавочного слоя протектора, наполнителя борта, обжимной части или внутренней прокладки, а также изобретение обеспечивает пневматическую шину, включающую резину протектора, резину подканавочного слоя протектора, резину наполнителя борта, резину обжимной части или резину внутренней прокладки, состоящие из указанной резиновой смеси.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 представлен схематический вид в разрезе примера пневматической шины по настоящему изобретению.
Описание обозначений
1 - шина; 2 - протектор; 2а - беговая дорожка протектора; 2b - подканавочный слой протектора; 3 - боковина; 4 - борт; 5 - сердечник борта; 6 - каркас; 7 - брекерный пояс; 8 - резина наполнителя борта; 9 - резина внутренней прокладки; 3G - резина боковины; 4G - резина обжимной части.
Лучший способ реализации изобретения
Резиновая смесь для шины по настоящему изобретению содержит от 0,1 до 10 массовых частей частиц оксида цинка, имеющих средний диаметр не более 200 нм, на 100 массовых частей каучукового компонента. Резиновую смесь для шины по настоящему изобретению подходящим образом применяют в качестве резиновой смеси для протектора, резиновой смеси для подканавочного слоя протектора, резиновой смеси для наполнителя борта, резиновой смеси для обжимной части и резиновой смеси для внутренней прокладки. Эти резиновые смеси далее описаны более подробно.
Резиновая смесь для протектора
Резиновая смесь для протектора по настоящему изобретению содержит от 0,1 до 10 массовых частей частиц оксида цинка, имеющих средний диаметр не более 200 нм, на 100 массовых частей каучукового компонента. Эта резиновая смесь для протектора по настоящему изобретению придает шине отличную характеристику сцепления с дорожным покрытием и сопротивление абразивному износу.
Каучуковый компонент
По меньшей мере один каучуковый компонент, выбранный из натурального каучука (НК), эпоксидированного натурального каучука (ЭНК), депротеинизированного натурального каучука (ДПНК) и другого каучука на натуральной основе, а также синтетический каучук на основе диена, введены в состав резиновой смеси для протектора по настоящему изобретению.
Если резиновая смесь для протектора по настоящему изобретению содержит натуральный каучук (НК), содержание натурального каучука (НК) в каучуковом компоненте не ограничивают особым образом, и оно может составлять, например, по меньшей мере примерно 5% масс. Если резиновая смесь содержит в качестве каучукового компонента каучук на натуральной основе, отличный от НК, содержание натурального каучука может составлять менее по меньшей мере примерно 5% масс. Если в качестве каучукового компонента присутствует каучук на натуральной основе, отличный от НК, резиновая смесь может не содержать НК. С другой стороны, если резиновая смесь для протектора содержит только НК в качестве каучукового компонента на натуральной основе, содержание НК в каучуковом компоненте составляет предпочтительно по меньшей мере 90% масс., более предпочтительно, по меньшей мере 95% масс. Если содержание НК составляет менее 90% масс., в резиновой смеси снижается доля ресурсов, отличных от нефтяных.
Натуральный каучук (НК) может быть получен, например, из материалов сортов RSS#3, TSR20 или SIR20, обычно применяемых в резиновой промышленности.
Резиновая смесь для протектора по настоящему изобретению предпочтительно содержит эпоксидированный натуральный каучук (ЭНК) в качестве каучукового компонента. Эпоксидированный натуральный каучук (ЭНК) приготавливают путем эпоксидирования ненасыщенных двойных связей натурального каучука, и сцепление его молекул улучшается благодаря эпоксидным группам, которые являются полярными группами. Поэтому эпоксидированный натуральный каучук имеет более высокую температуру стеклования (Тстк), чем натуральный каучук, и обладает отличными механической прочностью, сопротивлением абразивному износу и сопротивлением проникновению воздуха. В частности, когда в состав резиновой смеси введен диоксид кремния, можно достигнуть механической прочности и прочности на истирание, по существу равных этим величинам для резиновой смеси, содержащей сажу, благодаря реакциям между силанольными группами на поверхности диоксида кремния и эпоксидными группами эпоксидированного натурального каучука.
Эпоксидированный натуральный каучук (ЭНК) можно получить из промышленно выпускаемого материала или путем эпоксидирования натурального каучука (НК). Способ эпоксидирования НК не ограничен особым образом, и можно применять хлоргидриновый синтез, прямое окисление, способ с использованием пероксида водорода, способ с использованием алкилгидропероксида, перкислотный способ или подобные способы. В качестве перкислотного способа можно применять способ взаимодействия органической перкислоты, такой как перуксусная кислота или пермуравьиная кислота, с натуральным каучуком.
Степень эпоксидирования эпоксидированного натурального каучука (ЭНК) предпочтительно составляет по меньшей мере 5% мол., более предпочтительно по меньшей мере 10% мол. Если степень эпоксидирования ЭНК составляет менее 5% мол., эффект улучшения характеристики сцепления с дорожным покрытием уменьшается. Более того, степень эпоксидирования эпоксидированного натурального каучука (ЭНК) составляет предпочтительно не более 60% мол., более предпочтительно не более 55% мол. Если степень эпоксидирования ЭНК превышает 60% мол., прочность получаемой резины протектора является недостаточной и способность к соединению с резиной общего назначения снижается. В этом описании степень эпоксидирования эпоксидированного натурального каучука (ЭНК) выражают в виде следующего соотношения: (количество эпоксидированных двойных связей)/(количество неэпоксидированных двойных связей)×100%.
Если резиновая смесь для протектора по настоящему изобретению содержит эпоксидированный натуральный каучук (ЭНК), содержание ЭНК в каучуковом компоненте можно устанавливать, например, по меньшей мере примерно 5% масс. Если резиновая смесь содержит в качестве каучукового компонента каучук на натуральной основе, отличный от ЭНК, содержание ЭНК может составлять менее примерно 5% масс. С другой стороны, если резиновая смесь для протектора содержит только ЭНК в качестве каучукового компонента на натуральной основе, содержание ЭНК в каучуковом компоненте составляет предпочтительно по меньшей мере 90% масс., более предпочтительно по меньшей мере 95% масс. Если содержание ЭНК составляет менее 90% масс., то доля ресурсов, отличных от нефтяных, в резиновой смеси уменьшается.
Доля ЭНК в каучуковом компоненте на натуральной основе, вводимом в резиновую смесь, предпочтительно выше, и может составлять, например по меньшей мере 50% масс., более предпочтительно, по меньшей мере 70% масс., еще более предпочтительно по меньшей мере 90% масс. Эффект улучшения характеристики сцепления с дорожным покрытием можно дополнительно улучшить путем увеличения доли ЭНК в каучуковой компоненте на натуральной основе. Резиновая смесь для протектора по настоящему изобретению может содержать только ЭНК в качестве каучукового компонента. Таким образом улучшают силу сцепления с дорожным покрытием протектора и можно получить превосходную стабильность вождения.
Резиновая смесь для протектора по настоящему изобретению может содержать депротеинизированный натуральный каучук (ДПНК) в качестве каучукового компонента. Как правило, натуральный каучук (НК) содержит примерно от 5 до 10% масс. некаучуковых составляющих, таких как белок и липид. Эти некаучуковые составляющие, в особенности белок, считают ответственными за переплетение молекулярных цепей, приводящее к гелеобразованию. Для того, чтобы решить эту проблему, депротеинизированный натуральный каучук (ДПНК), полученный путем устранения некаучуковых составляющих из натурального каучука, с особым успехом вводят в резиновую смесь.
Средняя молекулярная масса (определенная с помощью гельпроникающей хроматографии (ГПХ) в показателях полистирола) депротеинизированного натурального каучука (ДПНК) предпочтительно составляет по меньшей мере 1400000. Если средняя молекулярная масса составляет менее 1400000, прочность сырого каучука уменьшается. Содержание азота в депротеинизированном натуральном каучуке (ДПНК) предпочтительно составляет не более 0,1% масс., более предпочтительно не более 0,08% масс., еще более предпочтительно не более 0,05% масс. Если содержание азота превышает 0,1% масс., это вызывает неблагоприятное гелеобразование. Содержание азота в депротеинизированном натуральном каучуке (ДПНК) измеряют посредством способа ИИКМ (Института Исследования Каучука Малайзии).
Если резиновая смесь для протектора по настоящему изобретению содержит депротеинизированный натуральный каучук (ДПНК), содержание депротеинизированного натурального каучука (ДПНК) в каучуковом компоненте не ограничено особым образом, однако его может составлять, например, по меньшей мере примерно 5% масс. Если резиновая смесь содержит в качестве каучукового компонента каучук на натуральной основе, отличный от ДПНК, содержание ДПНК может составлять менее примерно 5% масс. Если в качестве каучукового компонента присутствует каучук на натуральной основе, отличный от ДПНК, резиновая смесь может не содержать ДПНК. С другой стороны, если резиновая смесь для протектора содержит только ДПНК в качестве каучукового компонента на натуральной основе, содержание ДПНК в каучуковом компоненте предпочтительно составляет по меньшей мере 90% масс., более предпочтительно по меньшей мере 95% масс. Если содержание ДПНК составляет менее 90% масс., доля ресурсов, отличных от нефтяных, в резиновой смеси уменьшается, и сопротивление абразивному износу снижается.
Депротеинизированный натуральный каучук (ДПНК) можно получить путем депротеинизирования натурального каучука (НК). Натуральный каучук (НК) можно депротеинизировать, например, любым из следующих способов.
(1) Способ разложения белка путем добавления протеолитического фермента или бактерий к натуральному каучуковому латексу.
(2) Способ разложения белка путем добавления щелочи к натуральному каучуковому латексу и нагревания смеси.
(3) Способ высвобождения белка, адсорбированного натуральным каучуковым латексом, с помощью поверхностно-активного вещества.
Натуральный каучуковый латекс, применяемый для депротеинизирующей обработки, не ограничен особым образом, и можно использовать млечный сок, латекс, стабилизированный аммиаком, или подобные материалы.
Хотя протеолитический фермент, применяемый в вышеупомянутом способе (1), можно получить из хорошо известного материала, и он не ограничен особым образом, пригодны для применения, например, протеаза или подобные ферменты. Протеазу можно получать либо из бактерий, либо из дрожжей, при этом протеаза, полученная из бактерий, является предпочтительной. Более того, можно также применять другие ферменты, такие как липаза, эстераза, амилаза, лакказа или целлюлаза.
Если применяют щелочную протеазу в качестве протеолитического фермента, ее активность предпочтительно составляет от 0,1 до 50 АПЕд./г (активность протеазы, единиц на грамм), более предпочтительно от 1 до 25 АПЕд./г. Активность протеолитического фермента измеряют путем разновидности гемоглобинового способа Ансона (Anson, M.L., J. Gen. Physiol., 22, 79 (1938)). Осуществляют реакцию протеолитического фермента в растворе, подобранном таким образом, что конечная концентрация денатурированного мочевиной гемоглобина, применяемого в качестве субстрата, составляет 14,7 мг/мл при температуре 25°С и рН 10,5 в течение 10 минут, и после этого добавляют к прореагировавшему раствору трихлоруксусную кислоту так, что конечная концентрация составляет 31,25 мг/мл. Затем растворимую часть трихлоруксусной кислоты окрашивают фенольным реагентом, при этом активность в расчете на 10-минутную реакцию получают посредством калибровочной кривой, устанавливающей степень окрашивания 1 моля тирозина в качестве 1 АПЕд., и полученную активность приводят на 1 минуту. 1 АПЕд. соответствует количеству протеазы, обеспечивающему такую же степень окрашивания растворимой части трихлоруксусной кислоты, как и для 1 моля тирозина, окрашенного фенольным реагентом.
Содержание протеолитического фермента, надлежащим образом устанавливаемого в соответствии с активностью фермента, обычно составляет от 0,0001 до 20 массовых частей, предпочтительно от 0,001 до 10 массовых частей на 100 массовых частей твердого вещества натурального каучукового латекса. Существует возможность, что белок, содержащийся в натуральном каучуковом латексе, не будет разлагаться в достаточной степени, если содержание протеолитического фермента составляет менее 0,0001 массовых частей, в то время как активность фермента уменьшается и стоимость увеличивается, если содержание превышает 20 массовых частей.
Время обработки протеолитическим ферментом не ограничено особым образом, и его можно надлежащим образом установить в соответствии с активностью фермента. В общем, время обработки предпочтительно составляет от нескольких минут до примерно одной недели. В течение обработки протеолитическим ферментом натуральный каучуковый латекс можно либо перемешивать, либо не осуществлять перемешивание. Более того, если это необходимо, можно регулировать температуру обработки, и надлежащая температура обработки составляет от 5 до 90°С, предпочтительно от 20 до 60°С. Фермент быстро теряет активность, если температура обработки превышает 90°С, в то время как реакция фермента протекает медленно, если температура обработки составляет менее 5°С.
Например, по меньшей мере одно или два анионных поверхностно-активных вещества, неионное поверхностно-активное вещество и амфотерное поверхностно-активное вещество можно использовать в качестве поверхностно-активного вещества, применяемого в вышеупомянутом способе (3). Например, поверхностно-активное вещество на основе карбоновой кислоты, поверхностно-активное вещество на основе сульфоновой кислоты, на основе сульфата или на основе фосфата можно перечислить в качестве анионного поверхностно-активного вещества. Например, поверхностно-активное вещество на основе полиоксиалкиленового эфира, на основе полиоксиалкиленового сложного эфира, на основе многоатомного спирта и жирной кислоты, на основе эфира сложного сахарозы с жирной кислотой или на основе алкилполиглюкозида используют подходящим образом в качестве неионного поверхностно-активного вещества. Например, поверхностно-активное вещество аминокислотного типа, бетаинового типа или аминоксидного типа можно перечислить в качестве амфотерного поверхностно-активного вещества.
В вышеупомянутом способе (3) белок, адсорбированный натуральным каучуковым латексом, высвобождают путем промывания натурального каучукового латекса поверхностно-активным веществом. Натуральный каучуковый латекс можно промывать поверхностно-активным веществом либо в еще необработанном ферментом состоянии, либо в состоянии, полностью обработанном ферментом. Более конкретно натуральный каучуковый латекс, еще не обработанный или полностью обработанный ферментом, можно промывать путем добавления к нему поверхностно-активного вещества и его центрифугирования, или путем агрегирования и разделения частиц натурального каучукового латекса. Центрифугирование можно выполнять один или несколько раз. Как правило, депротеинизированный натуральный каучуковый латекс, из которого белок удален в высокой степени, можно получить путем одного центрифугирования. Центрифугирование можно выполнять после разбавления натурального каучукового латекса так, чтобы содержание каучукового компонента составляло от 5 до 40% масс., предпочтительно от 10 до 30% масс.
Содержание поверхностно-активного вещества составляет от 0,001 до 20 массовых частей, предпочтительно от 0,001 до 15 массовых частей на 100 массовых частей твердого вещества в натуральном каучуковом латексе.
Когда протеолитический фермент или поверхностно-активное вещество применяют в вышеупомянутом способе (1) или (3), можно вводить другие добавки, например, такие как регулятор рН, или диспергирующий агент.
Регулятор рН можно получить, например, из фосфата, такого как дигидрофосфат калия, гидрофосфат калия, дигидрофосфат натрия или гидрофосфат натрия; ацетата, такого как ацетат калия или ацетат натрия; кислоты, такой как серная кислота, уксусная кислота, соляная кислота, азотная кислота, лимонная кислота или янтарная кислота, или их солей; аммиака; гидроксида калия, гидроксида натрия; карбоната натрия или гидрокарбоната натрия. Обычно содержание регулятора рН, составляет от 0,01 до 0,5 массовых частей на 100 массовых частей твердого каучука в натуральном каучуковом латексе.
Диспергирующий агент можно получить, например, из сополимера стирола и сульфокислоты, продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формалина, лигносульфоновой кислоты, сополимера полициклического ароматического соединения и сульфоновой кислоты, акриловой кислоты, гомополимера или сополимера малеинового ангидрида или сополимера изобутилена и акриловой кислоты и изобутилена и малеинового ангидрида.
Депротеинизированный натуральный каучуковый латекс, полученный вышеупомянутым способом, можно коагулировать после удаления или без удаления некаучуковых компонентов путем центрифугирования или подобным образом. Способ коагуляции не ограничен особым образом, и депротеинизированный натуральный каучуковый латекс можно коагулировать хорошо известным способом. Вообще, депротеинизированный натуральный каучуковый латекс коагулируют способом лабилизации и коагуляции частиц каучукового латекса путем добавления кислоты, такой как муравьиная кислота или серная кислота, или соли, такой как хлорид натрия, или способом лабилизации и коагуляции частиц каучукового латекса посредством прохождения температуры помутнения поверхностно-активного вещества.
Содержание геля в депротеинизированном натуральном каучуке предпочтительно составляет не более 10% масс. Если содержание геля превышает 10% масс., вязкость невулканизированного каучука уменьшается и технологичность снижается. Содержание геля измеряют как фракцию, нерастворимую в толуоле.
Резиновая смесь для протектора по настоящему изобретению может дополнительно содержать другой модифицированный натуральный каучук, отличный от приведенных выше, или синтетический каучук на основе диена. Синтетический каучук на основе диена можно получить, например, из бутадиенстирольного каучука (БСК), бутадиенового каучука (БК), изопренстирольного сополимерного каучука, изопренового каучука (ИК), изобутиленизопренового каучука (ИИК), хлоропренового каучука (ХК), акрилонитрилбутадиенового каучука (НБР), галогенированного изобутиленизопренового каучука (Г-ИИК) или галогенида сополимера изобутилена и п-метилстирола.
Если резиновая смесь для протектора по настоящему изобретению содержит синтетический каучук на основе диена, содержание синтетического каучука на основе диена в каучуковом компоненте предпочтительно устанавливают не более 10% масс. Резиновая смесь для протектора по настоящему изобретению более предпочтительно не содержит синтетического каучука на основе диена, чтобы увеличить содержание ресурсов, отличных от нефтяных, из соображений сохранения ресурсов и защиты окружающей среды.
Оксид цинка
Резиновая смесь для протектора по настоящему изобретению содержит частицы оксида цинка, имеющие средний диаметр не более 200 нм. В настоящем изобретении средний диаметр частиц оксида цинка измеряют путем рассеяния лазерного луча, применяя установку, изготовленную Shimadzu Corporation, для измерения распределения диаметров наночастиц.
Оксид цинка вводят в состав резиновой смеси для протектора по настоящему изобретению в качестве дополнительного ускорителя вулканизации. Когда резиновая смесь для протектора по настоящему изобретению содержит частицы оксида цинка, имеющие средний диаметр частиц не более 200 нм, можно эффективно предотвращать образование трещин, вызываемое оксидом цинка, и можно улучшить характеристику сцепления с дорожным покрытием и сопротивление абразивному износу получаемой резины протектора. Если средний диаметр частиц оксида цинка превышает 200 нм, частицы могут служить в качестве исходных точек образования трещин, и характеристику сцепления с дорожным покрытием и сопротивление абразивному износу полученной резины протектора нельзя улучшить в достаточной степени. Чтобы дополнительно улучшить характеристику сцепления с дорожным покрытием и сопротивление абразивному износу, средний диаметр частиц оксида цинка предпочтительно составляет не более 150 нм, более предпочтительно не более 100 нм. Более того, средний диаметр частиц оксида цинка предпочтительно составляет по меньшей мере менее 1 нм, более предпочтительно по меньшей мере 10 нм. Если средний диаметр частиц оксида цинка составляет менее 1 нм, ухудшается диспергируемость оксида цинка в резиновой смеси.
Оксид цинка представляет собой ресурс, отличный от нефтяного, и резиновую смесь для шины, содержащую оксид цинка, можно рассматривать как экологически безопасную резиновую смесь с учетом сохранения ресурсов и защиты окружающей среды.
Содержание частиц оксида цинка, имеющих средний диаметр не более 200 нм, составляет по меньшей мере 0,1 массовых частей, предпочтительно по меньшей мере 0,5 массовых частей, более предпочтительно, по меньшей мере 1,0 массовую часть на 100 массовых частей каучукового компонента. Если содержание частиц оксида цинка, имеющих средний диаметр не более 200 нм, составляет менее 0,1 массовых частей, эффект оксида цинка, служащего дополнительным ускорителем вулканизации, становится труднодостижимым. Более того, содержание частиц оксида цинка, имеющих средний диаметр не более 200 нм, составляет не более 10 массовых частей, предпочтительно не более 2,5 массовых частей на 100 массовых частей каучукового компонента. Если содержание частиц оксида цинка, имеющих средний диаметр не более 200 нм, превышает 10 массовых частей, сопротивление абразивному износу уменьшается.
Резиновая смесь для протектора по настоящему изобретению может дополнительно содержать частицы оксида цинка, имеющие средний диаметр по меньшей мере 200 нм, наряду с частицами оксида цинка, имеющими средний диаметр не более 200 нм. Однако содержание частиц оксида цинка, имеющих средний диаметр по меньшей мере 200 нм, предпочтительно составляет не более 2,5 массовых частей, более предпочтительно не более 1,5 массовых частей на 100 массовых частей каучукового компонента. Если содержание частиц оксида цинка, имеющих средний диаметр по меньшей мере 200 нм, превышает 2,5 массовых частей, то сопротивление абразивному износу ухудшается. Если резиновая смесь для протектора по настоящему изобретению дополнительно содержит частицы оксида цинка, имеющие средний диаметр по меньшей мере 200 нм, отношение (массовое отношение) частиц оксида цинка, имеющих средний диаметр по меньшей мере 200 нм, к частицам оксида цинка, имеющим средний диаметр не более 200 нм, предпочтительно составляет не более 5, более предпочтительно не более 3. Если это отношение превышает 5, сопротивление абразивному износу ухудшается.
Диоксид кремния
Резиновая смесь для протектора по настоящему изобретению предпочтительно дополнительно содержит диоксид кремния. Диоксид кремния действует как усиливающий наполнитель, и сопротивление абразивному износу полученной резины протектора можно улучшить путем введения диоксида кремния в резиновую смесь для протектора.
Диоксид кремния можно получить либо мокрым, либо сухим способом.
2
2
2
2
2
2
Удельная площадь поверхности по БЭТ диоксида кремния предпочтительно составляет по меньшей мере 100 м/г, более предпочтительно, по меньшей мере 120 м/г. Если удельная площадь поверхности по БЭТ диоксида кремния составляет менее 100 м/г, усиливающий эффект является недостаточным. Более того, удельная площадь поверхности по БЭТ диоксида кремния предпочтительно составляет не более 300 м/г, более предпочтительно не более 280 м/г. Если удельная площадь поверхности по БЭТ диоксида кремния превышает 300 м/г, диспергируемость снижается и экзотермичность резины протектора увеличивается.
Если резиновая смесь для протектора по настоящему изобретению содержит диоксид кремния, содержание диоксида кремния предпочтительно составляет по меньшей мере 60 массовых частей, более предпочтительно по меньшей мере 70 массовых частей на 100 массовых частей каучукового компонента. Если содержание диоксида кремния составляет менее 60 массовых частей, невозможно достичь удовлетворительного сопротивления абразивному износу. Более того, содержание диоксида кремния предпочтительно составляет не более 90 массовых частей, более предпочтительно не более 80 массовых частей на 100 массовых частей каучукового компонента. Если содержание диоксида кремния превышает 90 массовых частей, невозможно достичь превосходного сопротивления качению.
Силановый связующий агент
Резиновая смесь для протектора по настоящему изобретению, если она содержит диоксид кремния, предпочтительно содержит силановый связующий агент наряду с диоксидом кремния. Силановый связующий агент можно приготовить из хорошо известного силанового связующего агента, такого как силановый связующий агент на основе сульфида, например,
бис(3-триэтоксисилилпропил)тетрасульфид,
бис(2-триэтоксисилилэтил)тетрасульфид,
бис(4-триэтоксисилилбутил)тетрасульфид,
бис(3-триметоксисилилпропил)тетрасульфид,
бис(2-триметоксисилилэтил)тетрасульфид,
бис(4-триметоксисилилбутил)тетрасульфид,
бис(3-триэтоксисилилпропил)трисульфид,
бис(2-триэтоксисилилэтил)трисульфид,
бис(4-триэтоксисилилбутил)трисульфид,
бис(3-триметоксисилилпропил)трисульфид,
бис(2-триметоксисилилэтил)трисульфид,
бис(4-триметоксисилилбутил)трисульфид,
бис(3-триэтоксисилилпропил)дисульфид,
бис(2-триэтоксисилилэтил)дисульфид, бис(4-триэтоксисилбутил)дисульфид,
бис(3-триметоксисилилпропил)дисульфид,
бис(2-триметоксисилилэтил)дисульфид,
бис(4-триметоксисилилбутил)дисульфид, 3-триметоксисилилпропил-N,N-диметилтиокарбамоилтетрасульфид, 3-триэтоксисилилпропил-N,N-диметилтиокарбамоилтетрасульфид, 2-триметоксисилилэтил-N,N-диметилтиокарбамоилтетрасульфид,
3-триметоксисилилпропилбензотиазолилтетрасульфид,
3-триэтоксисилилпропилбензотиазолтетрасульфид или
3-триметоксисилилпропилметакрилатмоносульфид; силановый связующий агент на основе меркаптана, например 3-меркаптопропилтриметоксисилан, 3-меркаптопропилтриэтоксисилан, 2-меркаптоэтилтриметоксисилан или 2-меркаптоэтилтриэтоксисилан; силановый связующий агент на основе винила, например винилтриэтоксисилан или винилтриметоксисилан; силановый связующий агент на аминовой основе, например 3-аминопропилтриэтоксисилан, 3-аминопропилтриметоксисилан, 3-(2-аминоэтил)аминопропилтриэтоксисилан или 3-(2-аминоэтил)аминопропилтриметоксисилан; силановый связующий агент, содержащий глицидокси-группу, например γ-глицидоксипропилтриэтоксисилан, γ-глицидоксипропилтриметоксисилан, γ-глицидоксипропилметилдиэтоксисилан или γ-глицидоксипропилметилдиметоксисилан; силановый связующий агент, содержащий нитрогруппу, например 3-нитропропилтриметоксисилан или 3-нитропропилтриэтоксисилан, или силановый связующий агент на основе хлора, например 3-хлорпропилтриметоксисилан, 3-хлорпропилтриэтоксисилан, 2-хлорэтилтриметоксисилан или 2-хлорэтилтриэтоксисилан. Такие силановые связующие агенты можно применять независимо друг от друга, или по меньшей мере два таких силановых связующих агента можно применять в сочетании.
В особенности, Si69 (бис(3-триэтоксисилилпропил)тетрасульфид) или Si266 (бис(3-триэтоксисилилпропил)дисульфид), выпускаемые Degussa GmbH, предпочтительно применяют, ввиду их превосходной технологичности.
Содержание силанового связующего агента предпочтительно составляет по меньшей мере 1 массовую часть, более предпочтительно по меньшей мере 2 массовых части на 100 массовых частей диоксида кремния. Если содержание силанового связующего агента составляет менее 1 массовая часть, эффект улучшения диспергируемости и т.д. становится недостаточным. Более того, содержание силанового связующего агента предпочтительно составляет не более 20 массовых частей, более предпочтительно не более 15 массовых частей на 100 массовых частей диоксида кремния. Если содержание силанового связующего агента превышает 20 массовых частей, не достигают достаточного связующего эффекта, и усиливающий эффект и сопротивление абразивному износу уменьшаются.
2
2
2
2
2
2
Резиновая смесь для протектора по настоящему изобретению может содержать сажу. Удельная площадь поверхности по БЭТ сажи предпочтительно составляет по меньшей мере 70 м/г, более предпочтительно по меньшей мере 80 м/г. Если удельная площадь поверхности по БЭТ сажи составляет менее 70 м/г, усиливающий эффект является недостаточным. Более того, удельная площадь поверхности по БЭТ сажи предпочтительно составляет не более 200 м/г, более предпочтительно не более 180 м/г. Если удельная площадь поверхности по БЭТ сажи превышает 200 м/г, усиливающий эффект уменьшается.
Масляное число сажи по дибутилфталату предпочтительно составляет по меньшей мере 70 мл/100 г, более предпочтительно от 80 до 160 мл/100 г. Если масляное число сажи по дибутилфталату составляет менее 70 мл/100 г, то усиливающий эффект уменьшается.
Если резиновая смесь для протектора по настоящему изобретению содержит сажу, содержание сажи предпочтительно составляет от 5 до 150 массовых частей, более предпочтительно от 10 до 120 массовых частей, еще более предпочтительно от 15 до 100 массовых частей на 100 массовых частей каучукового компонента. Существенного уменьшения экзотермичности и улучшения характеристики сцепления с дорожным покрытием в результате добавления сажи нельзя достичь, если содержание сажи составляет менее 5 массовых частей, в то время как технологичность и удобство использования уменьшаются, если содержание сажи превышает 150 массовых частей. Однако резиновая смесь для протектора по настоящему изобретению предпочтительно не содержит сажу, из соображений сохранения ресурсов и защиты окружающей среды.
Другие добавки
Резиновая смесь для протектора по настоящему изобретению может дополнительно содержать в дополнение к вышеупомянутым компонентам другие добавки, например, такие как вулканизирующий агент, ускоритель вулканизации, стеариновая кислота, стеарат металла, масло, отвержденная смола, воск, антиоксидант и подобные добавки, обычно используемые в резиновой промышленности.
В качестве вулканизирующего агента можно использовать, например, органический пероксид или вулканизирующий агент на основе серы. Органический пероксид можно получить, например, из бензоилпероксида, дикумилпероксида, ди-трет-бутилпероксида, трет-бутилкумилпероксида, метилэтилкетонпероксида, кумолгидропероксида, 2,5-диметил-2,5-ди(трет-бутилперокси)гексана, 2,5-диметил-2,5-ди(бензоилперокси)гексана, 2,5-диметил-2,5-ди(трет-бутилперокси)гексина-3 или 1,3-бис(бутилпероксипропил)бензола, ди-трет-бутилперокси-диизопропилбензола, трет-бутилпероксибензола, 2,4-дихлорбензоилпероксида, 1,1-ди-трет-бутилперокси-3,3,5-триметилсилоксана или н-бутил-4,4-ди-трет-бутилпероксивалерата. В частности, предпочтительными являются дикумилпероксид, трет-бутилпероксибензол или ди-трет-бутилперокси-диизопропилбензол. Вулканизирующий агент на основе серы можно получить, например, из серы или дисульфида морфолина. Особенно предпочтительной является сера. Такие вулканизирующие агенты можно применять независимо друг от друга, или по меньшей мере два вулканизирующих агента можно применять в сочетании. Серу можно обрабатывать маслом.
Ускоритель вулканизации может содержать по меньшей мере один из ускорителей вулканизации на основе сульфенамида, на основе тиазола, на основе тиурама, на основе тиомочевины, на основе гуанидина, на основе дитиокарбамата, на основе альдегидамина или на основе альдегидаммиака, на основе имидазолина и на основе ксантата. Ускоритель вулканизации на основе сульфенамида можно получить, например, из ЦВС (N-циклогексил-2-бензотиазилсульфенамида), ТББС (N-трет-бутил-2-бензотиазилсульфенамида), N,N-дициклогексил-2-бензотиазилсульфенамида, N-оксидиэтилен-2-бензотиазилсульфенамида или N,N-диизопропил-2-бензотиазолсульфенамида. Ускоритель вулканизации на основе тиазола можно получить, например, из соли натрия, соли цинка, соли меди или циклогексиламиновой соли МБТ (2-меркаптобензотиазола), MBTS (дибензотиазилдисульфида) или 2-меркаптобензотиазола, или соединения на основе тиазола, такого как 2-(2,4-динитрофенил)меркаптобензотиазол или 2-(2,6-диэтил-4-морфолинтио)бензотиазол. Ускоритель вулканизации на основе тиурама можно получить, например, из соединений на основе тиурама, таких как ТМТД (тетраметилтиурамдисульфид), тетраэтилтиурамдисульфид, тетраметилтиураммоносульфид, дипентаметилентиурамдисульфид, дипентаметилентиураммоносульфид, дипентаметилентиурамтетрасульфид, дипентаметилентиурамгексасульфид, тетрабутилтиурамдисульфид или пентаметилентиурамтетрасульфид. Ускоритель вулканизации на основе тиомочевины можно получить, например, из тиокарбамида, диэтилтиомочевины, дибутилтиомочевины, триметилтиомочевины или диортотолултиомочевины. Ускоритель вулканизации на основе гуанидина можно получить, например, из дифенилгуанидина, диортотолилгуанидина, трифенилгуанидина, ортотолилбигуанидина или дифенилгуанидинфталата. Ускоритель вулканизации на основе дитиокарбамата можно получить, например, из дитиокарбаматного соединения, такого как этилфенилдитиокарбамат цинка, бутилфенилдитиокарбамат цинка, диметилдитиокарбамат натрия, диметилдитиокарбамат цинка, диэтилдитиокарбамат цинка, дибутилдитиокарбамат цинка, диамилдитиокарбамат цинка, дипропилдитиокарбамат цинка, комплексная соль пентаметилендитиокарбамата цинка и пиперидина, гексадецил(или октадецил)изопропилдитиокарбамат цинка, дибензилдитиокарбамат цинка, диэтилдитиокарбамат натрия, пентаметилендитиокарбамат пиперидина, диметилдитиокарбамат селена, диэтилдитиокарбамат теллура или диамилдитиокарбамат кадмия. Ускоритель вулканизации на основе альдегидамина или альдегидаммиака можно получить, например, из соединения на основе альдегидамина или альдегидаммиака, такого как продукт реакции ацетальдегида и анилина, продукт конденсации бутилальдегида и анилина, гексаметилентетрамин или продукт реакции ацетальдегида и аммиака. Ускоритель вулканизации на основе имидазолина можно получить, например, из соединения на основе имидазолина, такого как 2-меркаптоимидазолин. Ускоритель вулканизации на основе ксантата можно получить, например, из соединения на основе ксантата, такого как дибутилксантат цинка. Такие ускорители вулканизации можно использовать независимо друг от друга, или по меньшей мере два типа ускорителей вулканизации можно использовать в сочетании.
Антиоксидант можно надлежащим образом выбирать из солей на основе амина, на основе фенола, на основе имидазола и на основе карбамата металла.
Резиновая смесь для протектора по настоящему изобретению может содержать стеарат металла. Стеарат металла можно получить из стеарат магния, 12-гидростеарата магния, стеарата кальция, 12-гидростеарата кальция, стеарата бария, 12-гидростеарата бария, стеарата цинка или 12-гидростеарата цинка. В частности, стеарат металла предпочтительно получают из стеарата щелочного или щелочно-земельного металла, более предпочтительно стеарата кальция, 12-гидростеарата кальция, стеарата бария или 12-гидростеарата бария, из соображений улучшения термостойкости и совместимости с эпоксидированным натуральным каучуком.
Содержание стеарата металла составляет по меньшей мере 1 массовую часть, предпочтительно по меньшей мере 1,5 массовых частей на 100 массовых частей каучукового компонента. Если содержание стеарата металла составляет менее 1 массовой части, можно не достичь достаточных эффектов улучшения совместимости и термостойкости. Кроме того, содержание стеарата металла составляет не более 10 массовых частей, предпочтительно не более 8 массовых частей. Если содержание стеарата металла превышает 10 массовых частей, твердость и модули упругости снижаются, также снижается сопротивление к абразивному износу.
Резиновая смесь для подканавочного слоя протектора
Резиновая смесь для подканавочного слоя протектора по настоящему изобретению содержит от 0,1 до 10 массовых частей частиц оксида цинка, имеющих средний диаметр не более 200 нм, на 100 массовых частей каучукового компонента. Эта резиновая смесь для подканавочного слоя протектора по настоящему изобретению придает шине отличное низкое сопротивление качению (НСК) и долговечность при высоких скоростях.
Каучуковый компонент
По меньшей мере один каучуковый компонент, выбранный из натурального каучука (НК), эпоксидированного натурального каучука (ЭНК), депротеинизированного натурального каучука (ДПНК) и другого каучука на натуральной основе, а также синтетический каучук на основе диена, введены в состав резиновой смеси для подканавочного слоя протектора по настоящему изобретению. В частности, резиновая смесь для подканавочного слоя протектора по настоящему изобретению предпочтительно содержит натуральный каучук (НК) в качестве каучукового компонента. Когда резиновая смесь для подканавочного слоя протектора по настоящему изобретению содержит НК, низкое сопротивление качению (НК) может быть дополнительно понижено.
Если резиновая смесь для подканавочного слоя протектора по настоящему изобретению содержит натуральный каучук (НК), содержание НК в каучуковом компоненте может составлять, например, по меньшей мере 5% масс. Если резиновая смесь для подканавочного слоя протектора по настоящему изобретению содержит в качестве каучукового компонента каучук на натуральной основе, отличный от НК, содержание НК может составлять менее примерно 5% масс. С другой стороны, если резиновая смесь для подканавочного слоя протектора содержит только НК в качестве каучукового компонента на натуральной основе, содержание НК в каучуковом компоненте составляет предпочтительно по меньшей мере 90% масс., более предпочтительно по меньшей мере 95% масс. Если содержание НК составляет менее 90% масс., в резиновой смеси снижается доля ресурсов, отличных от нефтяных.
К тому же, содержание НК в каучуковом компоненте на натуральной основе, вводимом в резиновую смесь для подканавочного слоя протектора, предпочтительно более высокое, и может быть установлено, например, по меньшей мере 50% масс., более предпочтительно по меньшей мере 70% масс., еще более предпочтительно по меньшей мере 90% масс. Эффект снижения сопротивления качению можно дополнительно усилить путем увеличения доли НК в каучуковом компоненте на натуральной основе. Резиновая смесь для подканавочного слоя протектора по настоящему изобретению может содержать только НК в качестве каучукового компонента. Таким образом, низкое сопротивление качению дополнительно уменьшают, и можно достичь отличной стабильности вождения.
Натуральный каучук (НК) может быть получен, например, из материалов сортов RSS#3, TSR20 или SIR20, обычно применяемых в резиновой промышленности.
Резиновая смесь для подканавочного слоя протектора по настоящему изобретению может содержать вышеупомянутый эпоксидированный натуральный каучук (ЭНК) в качестве каучукового компонента. Если резиновая смесь для подканавочного слоя протектора содержит эпоксидированный натуральный каучук (ЭНК), содержание ЭНК в каучуковом компоненте не ограничено особым образом, и может быть установлено по меньшей мере примерно 5% масс. Однако, если резиновая смесь для подканавочного слоя протектора по настоящему изобретению содержит в качестве каучукового компонента каучук на натуральной основе, отличный от ЭНК, содержание ЭНК может составлять менее примерно 5% масс. С другой стороны, если присутствует в качестве каучукового компонента каучук на натуральной основе, отличный от ЭНК, резиновая смесь для подканавочного слоя протектора по настоящему изобретению может не содержать ЭНК. С другой стороны, если резиновая смесь для подканавочного слоя протектора по настоящему изобретению содержит только ЭНК в качестве каучукового компонента на натуральной основе, содержание ЭНК в каучуковом компоненте составляет предпочтительно по меньшей мере 90% масс., более предпочтительно по меньшей мере 95% масс. Если содержание ЭНК составляет менее 90% масс., то доля ресурсов, отличных от нефтяных, в резиновой смеси уменьшается.
Степень эпоксидирования эпоксидированного натурального каучука (ЭНК) предпочтительно составляет по меньшей мере 5% мол., более предпочтительно, по меньшей мере 10% мол. Если степень эпоксидирования ЭНК составляет менее 5% мол., эффект улучшения характеристики сцепления с дорожным покрытием имеет тенденцию к уменьшению. Более того, степень эпоксидирования эпоксидированного натурального каучука (ЭНК) составляет предпочтительно не более 60% мол., более предпочтительно не более 55% мол. Если степень эпоксидирования ЭНК превышает 60% мол., прочность получаемой резины подканавочного слоя протектора является недостаточной и способность к соединению с резиной общего назначения уменьшается.
Резиновая смесь для подканавочного слоя протектора по настоящему изобретению может содержать вышеупомянутый депротеинизированный натуральный каучук (ДПНК) в качестве каучукового компонента. Если резиновая смесь для подканавочного слоя протектора по настоящему изобретению содержит депротеинизированный натуральный каучук (ДПНК), содержание депротеинизированного натурального каучука (ДПНК) в каучуковом компоненте не ограничено особым образом, однако может составлять, например, по меньшей мере примерно 5% масс. Однако, если резиновая смесь для подканавочного слоя протектора по настоящему изобретению содержит в качестве каучукового компонента каучук на натуральной основе, отличный от ДПНК, содержание ДПНК может составлять менее примерно 5% масс. Если в качестве каучукового компонента присутствует каучук на натуральной основе, отличный от ДПНК, резиновая смесь для подканавочного слоя протектора по настоящему изобретению может не содержать ДПНК. С другой стороны, если резиновая смесь для подканавочного слоя протектора по настоящему изобретению содержит только ДПНК в качестве каучукового компонента на натуральной основе, содержание ДПНК в каучуковом компоненте предпочтительно составляет по меньшей мере 90% масс., более предпочтительно по меньшей мере 95% масс. Если содержание ДПНК составляет менее 90% масс., то доля ресурсов, отличных от нефтяных, в резиновой смеси уменьшается и сопротивление абразивному износу снижается. ДПНК получают вышеупомянутым способом.
Резиновая смесь для подканавочного слоя протектора по настоящему изобретению может дополнительно содержать другой модифицированный натуральный каучук, отличный от приведенных выше, или синтетический каучук на основе диена. Синтетический каучук на основе диена можно получить, например, из бутадиенстирольного каучука (БСК), бутадиенового каучука (БК), изопренстирольного сополимерного каучука, изопренового каучука (ИК), изобутиленизопренового каучука (ИИК), хлоропренового каучука (ХК), акрилонитрилбутадиенового каучука (НБР), галогенированного изобутиленизопренового каучука (Г-ИИК) или галогенида сополимера изобутилена и п-метилстирола.
Если резиновая смесь для подканавочного слоя протектора по настоящему изобретению содержит синтетический каучук на основе диена, содержание синтетического каучука на основе диена в каучуковом компоненте предпочтительно устанавливают не более 10% масс. Резиновая смесь для подканавочного слоя протектора по настоящему изобретению более предпочтительно не содержит синтетического каучука на основе диена, чтобы увеличить содержание ресурсов, отличных от нефтяных, из соображений сохранения ресурсов и защиты окружающей среды.
Оксид цинка
Резиновая смесь для подканавочного слоя протектора по настоящему изобретению содержит частицы оксида цинка, имеющие средний диаметр не более 200 нм. Оксид цинка вводят в состав резиновой смеси для подканавочного слоя протектора по настоящему изобретению в качестве дополнительного ускорителя вулканизации. Когда резиновая смесь для подканавочного слоя протектора по настоящему изобретению содержит частицы оксида цинка, имеющие средний диаметр частиц не более 200 нм, можно эффективно предотвращать разрыв резины, вызываемый оксидом цинка, и можно улучшить долговечность при высоких скоростях получаемой резины подканавочного слоя протектора. Дополнительно, когда резиновая смесь для подканавочного слоя протектора по настоящему изобретению содержит частицы оксида цинка, имеющие средний диаметр частиц не более 200 нм, можно улучшить сопротивление качению. Если средний диаметр частиц оксида цинка превышает 200 нм, частицы могут служить в качестве исходных точек образования трещин, и нельзя улучшить в достаточной степени долговечность при высоких скоростях и снизить сопротивление качению получаемой резины подканавочного слоя протектора. Чтобы дополнительно улучшить долговечность при высоких скоростях и снизить сопротивление качению, средний диаметр частиц оксида цинка предпочтительно составляет не более 150 нм, более предпочтительно не более 100 нм. Более того, средний диаметр частиц оксида цинка предпочтительно составляет по меньшей мере менее 1 нм, более предпочтительно по меньшей мере 10 нм. Если средний диаметр частиц оксида цинка составляет менее 1 нм, ухудшается диспергируемость оксида цинка в резиновой смеси.
Содержание частиц оксида цинка, имеющих средний диаметр не более 200 нм, составляет по меньшей мере 0,1 массовых частей, предпочтительно по меньшей мере 0,5 массовых частей, более предпочтительно, по меньшей мере 1,0 массовую часть на 100 массовых частей каучукового компонента. Если содержание частиц оксида цинка, имеющих средний диаметр не более 200 нм, составляет менее 0,1 массовых частей, эффект оксида цинка, служащего дополнительным ускорителем вулканизации, становится труднодостижимым. Более того, содержание частиц оксида цинка, имеющих средний диаметр не более 200 нм, составляет не более 10 массовых частей, предпочтительно не более 5 массовых частей на 100 массовых частей каучукового компонента. Если содержание частиц оксида цинка, имеющих средний диаметр не более 200 нм, превышает 10 массовых частей, сопротивление абразивному износу уменьшается.
Резиновая смесь для подканавочного слоя протектора по настоящему изобретению может дополнительно содержать частицы оксида цинка, имеющие средний диаметр по меньшей мере 200 нм, наряду с частицами оксида цинка, имеющими средний диаметр не более 200 нм. Однако содержание частиц оксида цинка, имеющих средний диаметр по меньшей мере 200 нм, предпочтительно составляет не более 2,5 массовых частей, более предпочтительно не более 1,5 массовых частей на 100 массовых частей каучукового компонента. Если содержание частиц оксида цинка, имеющих средний диаметр по меньшей мере 200 нм, превышает 2,5 массовых частей, то сопротивление абразивному износу ухудшается. Если резиновая смесь для подканавочного слоя протектора по настоящему изобретению дополнительно содержит частицы оксида цинка, имеющие средний диаметр по меньшей мере 200 нм, отношение (массовое отношение) частиц оксида цинка, имеющих средний диаметр по меньшей мере 200 нм, к частицам оксида цинка, имеющим средний диаметр не более 200 нм, предпочтительно составляет не более 5, более предпочтительно не более 3. Если это отношение превышает 5, сопротивление абразивному износу ухудшается.
Резиновая смесь для подканавочного слоя протектора по настоящему изобретению предпочтительно дополнительно содержит диоксид кремния. Диоксид кремния действует как усиливающий наполнитель, и сопротивление абразивному износу получаемой резины подканавочного слоя протектора можно улучшить путем введения диоксида кремния в резиновую смесь для подканавочного слоя протектора.
Диоксид кремния можно получить либо мокрым, либо сухим способом.
2
2
2
2
2
2
Удельная площадь поверхности по БЭТ диоксида кремния предпочтительно составляет по меньшей мере 100 м/г, более предпочтительно по меньшей мере 120 м/г. Если удельная площадь поверхности по БЭТ диоксида кремния составляет менее 100 м/г, усиливающий эффект является недостаточным. Более того, удельная площадь поверхности по БЭТ диоксида кремния предпочтительно составляет не более 300 м/г, более предпочтительно не более 280 м/г. Если удельная площадь поверхности по БЭТ диоксида кремния превышает 300 м/г, вяжущая способность каучука ухудшается и получаемая резина подканавочного слоя протектора склонна к образованию разрывов.
Если резиновая смесь для подканавочного слоя протектора по настоящему изобретению содержит диоксид кремния, содержание диоксида кремния предпочтительно составляет по меньшей мере 30 массовых частей, более предпочтительно по меньшей мере 33 массовые части на 100 массовых частей каучукового компонента. Если содержание диоксида кремния составляет менее 30 массовых частей, не достигают удовлетворительного эффекта улучшения долговечности при высоких скоростях. Более того, содержание диоксида кремния предпочтительно составляет не более 50 массовых частей, более предпочтительно не более 40 массовых частей на 100 массовых частей каучукового компонента. Если содержание диоксида кремния превышает 50 массовых частей, не достигают удовлетворительного эффекта улучшения сопротивления качению.
Если присутствует диоксид кремния, резиновая смесь для подканавочного слоя протектора по настоящему изобретению предпочтительно содержит силановый связующий агент, наряду с диоксидом кремния. Тип силанового связующего агента, применяемого в резиновой смеси для подканавочного слоя протектора по настоящему изобретению, и его содержание являются такими же, как тип и содержание силанового связующего агента, применяемого для резиновой смеси для протектора по настоящему изобретению.
2
2
2
2
2
2
Резиновая смесь для подканавочного слоя протектора по настоящему изобретению может содержать сажу. Удельная площадь поверхности по БЭТ сажи предпочтительно составляет по меньшей мере 60 м/г, более предпочтительно по меньшей мере 70 м/г. Если удельная площадь поверхности по БЭТ сажи составляет менее 60 м/г, усиливающий эффект является недостаточным. Более того, удельная площадь поверхности по БЭТ сажи предпочтительно составляет не более 200 м/г, более предпочтительно не более 180 м/г. Если удельная площадь поверхности по БЭТ сажи превышает 200 м/г, усиливающий эффект уменьшается.
Масляное число сажи по дибутилфталату предпочтительно составляет по меньшей мере 70 мл/100 г, более предпочтительно от 80 до 160 мл/100 г. Если масляное число сажи по дибутилфталату составляет менее 70 мл/100 г, то усиливающий эффект уменьшается.
Если резиновая смесь для подканавочного слоя протектора по настоящему изобретению содержит сажу, содержание сажи предпочтительно составляет от 5 до 150 массовых частей, более предпочтительно от 10 до 120 массовых частей, еще более предпочтительно от 15 до 100 массовых частей на 100 массовых частей каучукового компонента. Существенного улучшения сопротивления качению в результате добавления сажи нельзя достичь, если содержание сажи составляет менее 5 массовых частей, в то время как технологичность и удобство использования уменьшаются, если содержание сажи превышает 150 массовых частей. Однако резиновая смесь для подканавочного слоя протектора по настоящему изобретению предпочтительно не содержит сажу, из соображений сохранения ресурсов и защиты окружающей среды.
Резиновая смесь для подканавочного слоя протектора по настоящему изобретению может дополнительно содержать другие добавки, например, такие как вулканизирующий агент, ускоритель вулканизации, стеариновая кислота, стеарат металла, масло, отвержденная смола, воск, антиоксидант и подобные добавки, обычно используемые в резиновой промышленности, как это описано для резиновой смеси для протектора.
Резиновая смесь для наполнителя борта
Резиновая смесь для наполнителя борта по настоящему изобретению содержит от 0,1 до 10 массовых частей частиц оксида цинка, имеющих средний диаметр частиц не более 200 нм, на 100 массовых частей каучукового компонента. Эта резиновая смесь для наполнителя борта по настоящему изобретению придает шине превосходную жесткость, особенно превосходные прочность при растяжении и сопротивление растрескиванию при изгибе шины.
Каучуковый компонент
Резиновая смесь для наполнителя борта по настоящему изобретению содержит по меньшей мере натуральный каучук (НК) в качестве каучукового компонента. Содержание натурального каучука (НК) в каучуковом компоненте предпочтительно составляет по меньшей мере 50% масс., более предпочтительно, по меньшей мере 80% масс., еще более предпочтительно, по меньшей мере 90% масс. Содержание натурального каучука особенно предпочтительно составляет 100% масс., то есть резиновая смесь для наполнителя борта по настоящему изобретению особенно предпочтительно содержит только натуральный каучук в качестве каучукового компонента. Применение натурального каучука (НК) может обеспечить высокую жесткость, высокую долговечность, превосходное сопротивление усталости и превосходное сопротивление качению, и прочность при растяжении можно преимущественно увеличить по мере увеличения содержания натурального каучука (НК) в каучуковом компоненте.
Натуральный каучук (НК) можно получить, например, из материалов сортов RSS#3, TSR20 или SIR20, обычно применяемых в резиновой промышленности.
Резиновая смесь для наполнителя борта по настоящему изобретению может содержать каучуковый компонент, отличный от натурального каучука. Каучуковый компонент, отличный от натурального каучука, можно получить, например, из эпоксидированного натурального каучука (ЭНК), бутадиенстирольного каучука (БСК), бутадиенового каучука (БК), изопренстрирольного сополимерного каучука, изопренового каучука (ИК), изобутиленизопренового каучука (ИИК), хлоропренового каучука (ХК), акрилонитрилбутадиенового каучука (НБР), галогенированного изобутиленизопренового каучука (Г-ИИК) или галогенида сополимера изобутилена и п-метилстирола. В особенности ЭНК, БСК, БК или ИК способны обеспечивать высокую жесткость и долговечность, так же как превосходное сопротивление усталости, и сопротивление качению является предпочтительным, и ЭНК является более предпочтительным с точки зрения сохранения нефтяных ресурсов.
Если резиновая смесь для наполнителя борта содержит каучуковый компонент, отличный от натурального каучука, то содержание каучукового компонента, отличного от натурального каучука, в каучуковом компоненте устанавливают так, что содержание натурального каучука (НК) находится в вышеупомянутом предпочтительном диапазоне.
Если резиновая смесь для наполнителя борта по настоящему изобретению содержит эпоксидированный натуральный каучук (ЭНК), то степень эпоксидирования эпоксидированного натурального каучука (ЭНК) предпочтительно составляет по меньшей мере 5% мол., более предпочтительно по меньшей мере 10% мол. Если степень эпоксидирования ЭНК составляет менее 5% мол., температура стеклования ЭНК настолько низка, что эффекты улучшения жесткости, долговечности, сопротивления усталости и сопротивления качению становятся труднодостижимыми. Более того, степень эпоксидирования эпоксидированного натурального каучука (ЭНК) предпочтительно составляет не более 65% мол., более предпочтительно не более 60% мол. Если степень эпоксидирования ЭНК превышает 65% мол., жесткость чрезмерно возрастает и сопротивление растрескиванию при изгибе уменьшается.
Если резиновая смесь для наполнителя борта по настоящему изобретению содержит натуральный каучук (НК) и эпоксидированный натуральный каучук (ЭНК), общее содержание НК и ЭНК в каучуковом компоненте предпочтительно составляет по меньшей мере 50% масс., более предпочтительно, по меньшей мере 80% масс, еще более предпочтительно, по меньшей мере 90% масс. Если общее содержание НК и ЭНК в каучуковом компоненте составляет менее 50% масс., достаточная жесткость и долговечность, а также превосходное сопротивление усталости и сопротивление качению становятся труднодостижимыми. Общее содержание НК и ЭНК в каучуковом компоненте особенно предпочтительно устанавливают равным 100% масс., чтобы увеличить содержание ресурсов, отличных от нефтяных.
Оксид цинка
Резиновая смесь для наполнителя борта по настоящему изобретению содержит частицы оксида цинка, имеющие средний диаметр не более 200 нм. Когда оксид цинка вводят в состав резиновой смеси для наполнителя борта в качестве дополнительного ускорителя вулканизации, можно эффективно препятствовать образованию трещин из-за оксида цинка, и сопротивление растрескиванию при изгибе получаемой резины наполнителя борта можно улучшить, когда резиновая смесь для наполнителя борта по настоящему изобретению содержит частицы оксида цинка, имеющие средний диаметр частиц не более 200 нм. Если средний диаметр частиц оксида цинка превышает 200 нм, частицы могут служить исходными точками образования трещин и получаемая резина наполнителя борта имеет пониженное сопротивление растрескиванию при изгибе. Для того, чтобы дополнительно улучшить сопротивление растрескиванию при изгибе, средний диаметр частиц оксида цинка предпочтительно составляет не более 150 нм, более предпочтительно не более 100 нм. Более того, средний диаметр частиц оксида цинка предпочтительно составляет по меньшей мере 1 нм, более предпочтительно по меньшей мере 10 нм. Если средний диаметр частиц оксида цинка составляет менее 1 нм, ухудшается диспергируемость оксида цинка в резиновой смеси.
Содержание частиц оксида цинка составляет по меньшей мере 0,1 массовых частей, предпочтительно по меньшей мере 1 массовую часть, более предпочтительно, по меньшей мере 3 массовых части на 100 массовых частей каучукового компонента. Если содержание частиц оксида цинка составляет менее 0,1 массовой части, эффект оксида цинка, служащего дополнительным ускорителем вулканизации, становится труднодостижимым. Более того, содержание частиц оксида цинка составляет не более 10 массовых частей, предпочтительно не более 8 массовых частей на 100 массовых частей каучукового компонента. Если содержание частиц оксида цинка превышает 10 массовых частей, сопротивление растрескиванию при изгибе снижается. Содержание частиц оксида цинка наиболее предпочтительно составляет от 3 до 8 массовых частей на 100 массовых частей каучукового компонента, и можно получить резину наполнителя борта, с превосходной прочностью при растяжении и сопротивлением растрескиванию при изгибе, если содержание частиц оксида цинка находится в этом диапазоне.
Резиновая смесь для наполнителя борта по настоящему изобретению предпочтительно дополнительно содержит диоксид кремния. Диоксид кремния действует как усиливающий наполнитель, и сопротивление абразивному износу получаемой резины наполнителя борта можно улучшить путем введения диоксида кремния в резиновую смесь для наполнителя борта.
Диоксид кремния можно получить либо мокрым способом, либо сухим способом.
2
2
2
2
2
2
Удельная площадь поверхности по БЭТ диоксида кремния предпочтительно составляет по меньшей мере 70 м/г, более предпочтительно по меньшей мере 80 м/г. Если удельная площадь поверхности по БЭТ диоксида кремния составляет менее 70 м/г, не достигают удовлетворительной жесткости получаемой резины наполнителя борта. Более того, удельная площадь поверхности по БЭТ диоксида кремния предпочтительно составляет не более 200 м/г, более предпочтительно не более 180 м/г. Если удельная площадь поверхности по БЭТ диоксида кремния превышает 200 м/г, обрабатываемость резины ухудшается.
Если резиновая смесь для наполнителя борта по настоящему изобретению содержит диоксид кремния, содержание диоксида кремния составляет по меньшей мере 15 массовых частей, предпочтительно, по меньшей мере 30 массовых частей на 100 массовых частей каучукового компонента. Если содержание диоксида кремния составляет менее 15 массовых частей, не достигают удовлетворительной жесткости, в особенности удовлетворительной прочности при растяжении резины наполнителя борта. Более того, содержание диоксида кремния составляет не более 90 массовых частей, предпочтительно не более 80 массовых частей на 100 массовых частей каучукового компонента. Если содержание диоксида кремния превышает 90 массовых частей, обрабатываемость резины ухудшается и тепловыделение резины при движении увеличивается.
Если резиновая смесь для наполнителя борта по настоящему изобретению содержит диоксид кремния, она предпочтительно содержит силановый связующий агент, наряду с диоксидом кремния. Тип силанового связующего агента, пригодного для применения в резиновой смеси для наполнителя борта согласно настоящему изобретению, является аналогичным типу силанового связующего агента в резиновой смеси для протектора согласно настоящему изобретению.
Содержание силанового связующего агента предпочтительно составляет по меньшей мере 2 массовых части, более предпочтительно по меньшей мере 3 массовых части на 100 массовых частей диоксида кремния. Если содержание силанового связующего агента составляет менее 2 массовых частей, способность к смешиванию и экструдируемость резины уменьшается, и сопротивление растрескиванию при изгибе также уменьшается. Более того, содержание силанового связующего агента предпочтительно составляет не более 20 массовых частей, более предпочтительно не более 15 массовых частей на 100 массовых частей диоксида кремния. Если содержание силанового связующего агента превышает 20 массовых частей, то эффект улучшения способности к смешиванию и экструдируемости резины уменьшается, в то время как стоимость неэкономично возрастает. Если содержание силанового связующего агента превышает 20 массовых частей, то сопротивление растрескиванию при изгибе уменьшается.
Хотя резиновая смесь для наполнителя борта по настоящему изобретению может содержать сажу в качестве усиливающего наполнителя, содержание сажи предпочтительно минимизируют, из соображений сохранения ресурсов и защиты окружающей среды. Резиновая смесь для наполнителя борта по настоящему изобретению более предпочтительно не содержит сажу.
Резиновая смесь для наполнителя борта по настоящему изобретению может дополнительно содержать другие добавки, например, такие как вулканизирующий агент, ускоритель вулканизации, стеариновую кислоту, масло, отвержденную смолу, воск, антиоксидант и подобное, обычно используемые в резиновой промышленности, аналогичные используемым в резиновой смеси для протектора.
Отвержденную смолу, пригодную для применения в резиновой смеси для наполнителя борта по настоящему изобретению, можно получить из отвержденной смолы на основе фенола, отвержденной смолы на основе крезола или подобной смолы. Более предпочтительно применяют отвержденную смолу на основе фенола. Отвержденную смолу на основе фенола можно получить из алкилфенольной смолы, модифицированной маслом фенольной смолы, модифицированной кешью фенольной смолы или подобной смолы.
Содержание отвержденной смолы предпочтительно составляет от 1 до 20 массовых частей на 100 массовых частей каучукового компонента. Если содержание отвержденной смолы составляет менее 1 массовой части, можно не достичь удовлетворительной жесткости резины наполнителя борта. Если содержание отвержденной смолы превышает 20 массовых частей, невулканизированная резина имеет избыточную твердость, и ее обрабатываемость ухудшается.
Резиновая смесь для обжимной части
Резиновая смесь для обжимной части по настоящему изобретению содержит от 0,1 до 10 массовых частей частиц оксида цинка, имеющих средний диаметр частиц не более 200 нм, на 100 массовых частей каучукового компонента. Резиновая смесь для обжимной части согласно настоящему изобретению придает шине превосходные характеристики прочности при растяжении и сопротивления абразивному износу.
Каучуковый компонент
Резиновая смесь для обжимной части по настоящему изобретению содержит по меньшей мере натуральный каучук (НК) и эпоксидированный натуральный каучук.
Натуральный каучук (НК) можно получить, например, из материалов сортов RSS#3, TSR20 или SIR20, обычно применяемых в резиновой промышленности.
Содержание натурального каучука (НК) в каучуковом компоненте составляет по меньшей мере 30% масс., предпочтительно, по меньшей мере 40% масс. Если содержание НК составляет менее 30% масс., то прочность резины является неудовлетворительной. Более того, содержание натурального каучука (НК) в каучуковом компоненте составляет не более 90% масс., предпочтительно не более 80% масс. Если содержание НК превышает 90% масс., сопротивление абразивному износу недостаточно улучшается.
Содержание эпоксидированного натурального каучука (ЭНК) в каучуковом компоненте составляет по меньшей мере 10% масс., предпочтительно, по меньшей мере 20% масс. Если содержание ЭНК составляет менее 10% масс., сопротивление абразивному износу недостаточно улучшается. Более того, содержание эпоксидированного натурального каучука (ЭНК) в каучуковом компоненте составляет не более 70% масс., предпочтительно не более 50% масс. Если содержание ЭНК превышает 70% масс., прочность резины является неудовлетворительной.
Степень эпоксидирования эпоксидированного натурального каучука (ЭНК) предпочтительно составляет по меньшей мере 5% мол., более предпочтительно по меньшей мере 10% мол. Если степень эпоксидирования ЭНК составляет менее 5% мол., температура стеклования ЭНК является настолько низкой, что высокая твердость и долговечность, так же как и превосходные сопротивление усталости и сопротивление качению становятся труднодостижимыми. Более того, степень эпоксидирования эпоксидированного натурального каучука (ЭНК) предпочтительно составляет не более 65% мол., более предпочтительно не более 60% мол. Если степень эпоксидирования ЭНК превышает 65% мол., твердость резины становится неудовлетворительной.
Резиновая смесь для обжимной части по настоящему изобретению может содержать каучуковый компонент, отличный от натурального каучука и эпоксидированного натурального каучука. Каучуковый компонент, отличный от натурального каучука и эпоксидированного натурального каучука, можно получить, например, из бутадиенстирольного каучука (БСК), бутадиенового каучука (БК), изопренстрирольного сополимерного каучука, изопренового каучука (ИК), изобутиленизопренового каучука (ИИК), хлоропренового каучука (ХК), акрилонитрилбутадиенового каучука (НБР), галогенированного изобутиленизопренового каучука (Г-ИИК) или галогенида сополимера изобутилена и п-метилстирола. В частности, предпочтительными являются БСК, БК или ИК, способные обеспечивать высокие твердость и долговечность, так же как и превосходное сопротивление усталости и сопротивление качению.
Если резиновая смесь для обжимной части по настоящему изобретению содержит каучуковый компонент, отличный от натурального каучука и эпоксидированного натурального каучука, содержание каучукового компонента, отличного от натурального каучука и эпоксидированного натурального каучука, предпочтительно составляет не более 20% масс. Резиновая смесь для обжимной части по настоящему изобретению более предпочтительно не содержит каучуковый компонент, отличный от натурального каучука и эпоксидированного натурального каучука, чтобы увеличить содержание ресурсов, отличных от нефтяных, из соображений сохранения ресурсов и защиты окружающей среды.
Оксид цинка
Резиновая смесь для обжимной части по настоящему изобретению содержит частицы оксида цинка, имеющие средний диаметр не более 200 нм. Оксид цинка вводят в состав резиновой смеси для обжимной части по настоящему изобретению в качестве дополнительного ускорителя вулканизации. Когда резиновая смесь для обжимной части по настоящему изобретению содержит частицы оксида цинка, имеющие средний диаметр частиц не более 200 нм, можно эффективно препятствовать образованию трещин из-за оксида цинка, прочность и сопротивление абразивному износу получаемой резины обжимной части улучшается, и можно улучшить сопротивление растрескиванию при изгибе. Если средний диаметр частиц оксида цинка превышает 200 нм, частицы могут служить в качестве исходных точек образования трещин, сопротивление растрескиванию при изгибе получаемой резины обжимной части ухудшается, и прочность и сопротивление абразивному износу резины обжимной части улучшаются недостаточно. Чтобы дополнительно улучшить сопротивление растрескиванию при изгибе, средний диаметр частиц оксида цинка предпочтительно составляет не более 150 нм, более предпочтительно не более 100 нм. Более того, средний диаметр частиц оксида цинка предпочтительно составляет по меньшей мере менее 1 нм, более предпочтительно по меньшей мере 10 нм. Если средний диаметр частиц оксида цинка составляет менее 1 нм, ухудшается диспергируемость оксида цинка в резиновой смеси.
Содержание частиц оксида цинка составляет по меньшей мере 0,1 массовых частей, предпочтительно по меньшей мере 1 массовую часть, более предпочтительно по меньшей мере 3 массовой части на 100 массовых частей каучукового компонента. Если содержание частиц оксида цинка, составляет менее 0,1 массовых частей, эффект оксида цинка, служащего дополнительным ускорителем вулканизации, становится труднодостижимым. Более того, содержание частиц оксида цинка составляет не более 10 массовых частей, предпочтительно не более 8 массовых частей на 100 массовых частей каучукового компонента. Если содержание частиц оксида цинка превышает 10 массовых частей, сопротивление растрескиванию при изгибе уменьшается. Содержание частиц оксида цинка наиболее предпочтительно составляет от 3 до 8 массовых частей на 100 массовых частей каучукового компонента, и если содержание частиц оксида цинка находится в этом интервале, можно получить резину для обжимной части, имеющую отличную прочность при растяжении, сопротивление абразивному износу и сопротивление растрескиванию при изгибе.
Резиновая смесь для обжимной части согласно настоящему изобретению предпочтительно дополнительно содержит диоксид кремния. Диоксид кремния действует как усиливающий наполнитель, и прочность при растяжении получаемой резины обжимной части можно улучшить путем введения диоксида кремния в резиновую смесь для обжимной части.
Диоксид кремния можно получить либо мокрым способом, либо сухим способом.
2
2
2
2
2
2
Удельная площадь поверхности по БЭТ диоксида кремния предпочтительно составляет по меньшей мере 70 м/г, более предпочтительно по меньшей мере 80 м/г. Если удельная площадь поверхности по БЭТ диоксида кремния составляет менее 70 м/г, можно не достичь достаточной прочности резины обжимной части. Более того, удельная площадь поверхности по БЭТ диоксида кремния предпочтительно составляет не более 200 м/г, более предпочтительно не более 180 м/г. Если удельная площадь поверхности по БЭТ диоксида кремния превышает 200 м/г, обрабатываемость резины затрудняется.
Если резиновая смесь для обжимной части по настоящему изобретению содержит диоксид кремния, содержание диоксида кремния предпочтительно составляет по меньшей мере 15 массовых частей, более предпочтительно по меньшей мере 30 массовых частей на 100 массовых частей каучукового компонента. Если содержание диоксида кремния составляет менее 15 массовых частей, не достигают удовлетворительной прочности, в частности удовлетворительной прочности при растяжении обжимной части. Более того, содержание диоксида кремния предпочтительно составляет не более 90 массовых частей, более предпочтительно не более 80 массовых частей на 100 массовых частей каучукового компонента. Если содержание диоксида кремния превышает 90 массовых частей, обрабатываемость резины снижается, и тепловыделение резины увеличивается во время движения.
Если присутствует диоксид кремния, резиновая смесь для обжимной части по настоящему изобретению предпочтительно содержит силановый связующий агент, наряду с диоксидом кремния. Тип силанового связующего агента, пригодного к применению в резиновой смеси для обжимной части по настоящему изобретению, является таким же, как тип силанового связующего агента, применяемого для резиновой смеси для протектора по настоящему изобретению.
Содержание силанового связующего агента предпочтительно составляет по меньшей мере 2 массовые части, более предпочтительно по меньшей мере 3 массовые части на 100 массовых частей диоксида кремния. Если содержание силанового агента составляет менее 2 массовых частей, прочность резины снижается. Более того, содержание силанового связующего агента предпочтительно составляет не более 20 массовых частей, более предпочтительно не более 18 массовых частей на 100 массовых частей диоксида кремния. Если содержание силанового связующего агента превышает 20 массовых частей, то эффект улучшения способности к смешиванию и экструдированию резины уменьшается, в то время как стоимость неэкономично возрастает. Если содержание силанового связующего агента превышает 20 массовых частей, прочность уменьшается.
Хотя резиновая смесь для обжимной части по настоящему изобретению может содержать сажу в качестве усиливающего наполнителя, содержание сажи предпочтительно минимизируют, из соображений сохранения ресурсов и защиты окружающей среды. Резиновая смесь для обжимной части по настоящему изобретению более предпочтительно не содержит сажу.
Резиновая смесь для обжимной части по настоящему изобретению может дополнительно содержать другие добавки, например, такие как вулканизирующий агент, ускоритель вулканизации, стеариновую кислоту, стеарат металла, масло, отвержденную резину, воск, антиоксидант и подобные добавки, обычно используемые в резиновой промышленности, аналогично резиновой смеси для протектора.
Резиновая смесь для внутренней прокладки
Резиновая смесь для внутренней прокладки по настоящему изобретению содержит от 0,1 до 10 массовых частей частиц оксида цинка, имеющих средний диаметр частиц не более 200 нм, на 100 массовых частей каучукового компонента. Резиновая смесь для внутренней прокладки по настоящему изобретению придает шине превосходные характеристики сопротивления проникновению воздуха и сопротивления растрескиванию при изгибе шины.
Каучуковый компонент
По меньшей мере один каучуковый компонент, выбранный из натурального каучука (НК), эпоксидированного натурального каучука (ЭНК), депротеинизированного натурального каучука (ДПНК) и другого каучука на натуральной основе, а также синтетический каучук на диеновой основе, вводят в состав резиновой смеси для внутренней прокладки согласно настоящему изобретению. В частности, резиновая смесь для внутренней прокладки по настоящему изобретению предпочтительно содержит эпоксидированный натуральный каучук (ЭНК) в качестве каучукового компонента.
Степень эпоксидирования эпоксидированного натурального каучука (ЭНК) предпочтительно составляет по меньшей мере 5% мол., более предпочтительно, по меньшей мере 10% мол. Если степень эпоксидирования ЭНК составляет менее 5% мол., свойство удерживания газа ухудшается. Более того, степень эпоксидирования эпоксидированного натурального каучука (ЭНК) предпочтительно составляет не более 60% мол., более предпочтительно не более 55% мол. Если степень эпоксидирования ЭНК превышает 60% мол., термостойкость и долговечность ухудшаются.
Если резиновая смесь для внутренней прокладки по настоящему изобретению содержит эпоксидированный натуральный каучук (ЭНК), то содержание ЭНК в каучуковом компоненте может составлять, например, по меньшей мере 5% масс. Однако, если резиновая смесь для внутренней прокладки по настоящему изобретению содержит в качестве каучукового компонента каучук на натуральной основе, отличный от НК, содержание ЭНК может составлять менее примерно 5% масс. С другой стороны, если резиновая смесь для внутренней прокладки по настоящему изобретению содержит ЭНК в качестве каучукового компонента на натуральной основе, содержание ЭНК в каучуковом компоненте предпочтительно составляет по меньшей мере 90% масс., более предпочтительно по меньшей мере 95% масс. Если содержание ЭНК составляет менее 90% масс., доля ресурсов, отличных от нефтяных, в резиновой смеси уменьшается.
Доля ЭНК в каучуковом компоненте на натуральной основе, вводимом в резиновую смесь, предпочтительно выше, и может составлять, например, по меньшей мере 50% масс., более предпочтительно по меньшей мере 70% масс, еще более предпочтительно по меньшей мере 90% масс. Свойство удерживания газа можно дополнительно улучшить путем увеличения доли ЭНК в каучуковом компоненте на натуральной основе. Резиновая смесь для внутренней прокладки по настоящему изобретению может содержать только ЭНК в качестве каучукового компонента. Таким образом, свойство удерживания газа можно дополнительно улучшить.
Резиновая смесь для внутренней прокладки по настоящему изобретению может содержать натуральный каучук (НК) в качестве каучукового компонента. Натуральный каучук (НК) можно получить, например, из материалов сортов RSS#3, TSR20 или SIR20, обычно применяемых в резиновой промышленности.
Если резиновая смесь для внутренней прокладки по настоящему изобретению содержит натуральный каучук (НК), то содержание НК в каучуковом компоненте особенно не ограниченно, и может составлять, например, по меньшей мере примерно 5% масс. Однако, если резиновая смесь для внутренней прокладки по настоящему изобретению содержит каучук на натуральной основе, отличный от НК, в качестве каучукового компонента, содержание НК может быть менее примерно 5% масс. Если в качестве каучука на натуральной основе присутствует каучук, отличный от НК, резиновая смесь для внутренней прокладки по настоящему изобретению может не содержать НК. С другой стороны, если резиновая смесь для внутренней прокладки по настоящему изобретению содержит только НК в качестве каучукового компонента на натуральной основе, содержание НК в каучуковом компоненте предпочтительно составляет по меньшей мере 90% масс., более предпочтительно по меньшей мере 95% масс. Если содержание НК составляет менее 90% масс., доля ресурсов, отличных от нефтяных, в резиновой смеси уменьшается.
Резиновая смесь для внутренней прокладки по настоящему изобретению может содержать вышеупомянутый депротеинизированный натуральный каучук (ДПНК) в качестве каучукового компонента. Если резиновая смесь для внутренней прокладки по настоящему изобретению содержит депротеинизированный натуральный каучук (ДПНК), содержание депротеинизированного натурального каучука (ДПНК) в каучуковом компоненте не ограничено особым образом, и может составлять, например, по меньшей мере примерно 5% масс. Однако, если резиновая смесь для внутренней прокладки по настоящему изобретению содержит в качестве каучукового компонента каучук на натуральной основе, отличный от ДПНК, содержание ДПНК может быть менее примерно 5% масс. Если в качестве каучука на натуральной основе присутствует каучук, отличный от ДПНК, то резиновая смесь для внутренней прокладки по настоящему изобретению может не содержать ДПНК. Если, с другой стороны, резиновая смесь для внутренней прокладки по настоящему изобретению содержит только ДПНК в качестве каучукового компонента на натуральной основе, содержание ДПНК в каучуковом компоненте предпочтительно составляет по меньшей мере 90% масс., более предпочтительно по меньшей мере 95% масс. Если содержание ДПНК составляет менее 90% масс., доля ресурсов, отличных от нефтяных, в резиновой смеси уменьшается. ДПНК получают вышеупомянутым способом.
Резиновая смесь для внутренней прокладки по настоящему изобретению может содержать другой модифицированный натуральный каучук, кроме приведенного выше, или синтетический каучук на основе диена. Синтетический каучук на основе диена можно получить, например, из бутадиенстирольного каучука (БСК), бутадиенового каучука (БК), изопренстирольного сополимерного каучука, изопренового каучука (ИК), изобутиленизопренового каучука (ИИК), хлоропренового каучука (ХК), акрилонитрилбутадиенового каучука (НБР), галогенированного изобутиленизопренового каучука (Г-ИИК) или галогенида сополимера изобутилена и п-метилстирола.
Если резиновая смесь для внутренней прокладки по настоящему изобретению содержит синтетический каучук на основе диена, то содержание синтетического каучука на основе диена в каучуковом компоненте предпочтительно устанавливают не более 10% масс. Резиновая смесь для внутренней прокладки по настоящему изобретению более предпочтительно не содержит синтетический каучук на основе диена, чтобы увеличить содержание ресурсов, отличных от нефтяных, из соображений сохранения ресурсов и защиты окружающей среды.
Оксид цинка
Резиновая смесь для внутренней прокладки по настоящему изобретению содержит частицы оксида цинка, имеющие средний диаметр не более 200 нм. Оксид цинка вводят в состав резиновой смеси для внутренней прокладки по настоящему изобретению в качестве дополнительного ускорителя вулканизации. Когда резиновая смесь для внутренней прокладки по настоящему изобретению содержит частицы оксида цинка, имеющие средний диаметр не более 200 нм, можно эффективно препятствовать разрушению резины из-за оксида цинка, и можно улучшить сопротивление проникновению воздуха получаемой резины внутренней прокладки. Более того, если резиновая смесь для внутренней прокладки по настоящему изобретению содержит частицы оксида цинка, имеющие средний диаметр частиц не более 200 нм, можно улучшить сопротивление растрескиванию при изгибе. Если средний диаметр частиц оксида цинка превышает 200 нм, частицы могут служить исходными точками разрушения резины, и сопротивление проникновению воздуха и сопротивление растрескиванию при изгибе получаемой резины внутренней прокладки нельзя значительно улучшить. Для того, чтобы дополнительно улучшить сопротивление проникновению воздуха и сопротивление растрескиванию при изгибе, средний диаметр частиц оксида цинка предпочтительно составляет не более 150 нм, более предпочтительно не более 100 нм. Более того, средний диаметр частиц оксида цинка предпочтительно составляет по меньшей мере 1 нм, более предпочтительно, по меньшей мере 10 нм. Если средний диаметр частиц оксида цинка составляет менее 1 нм, ухудшается диспергируемость оксида цинка в резиновой смеси.
Содержание частиц оксида цинка, имеющих средний диаметр частиц не более 200 нм, составляет по меньшей мере 0,1 массовой части, предпочтительно, по меньшей мере 0,5 массовых частей, более предпочтительно, по меньшей мере 1,0 массовую часть на 100 массовых частей каучукового компонента. Если содержание частиц оксида цинка, имеющих средний диаметр частиц не более 200 нм, составляет менее 0,1 массовой части, влияние оксида цинка, служащего дополнительным ускорителем вулканизации, становится труднодостижимым. Более того, содержание частиц оксида цинка, имеющих средний диаметр частиц не более 200 нм, составляет не более 10 массовых частей, предпочтительно не более 5 массовых частей на 100 массовых частей каучукового компонента. Если содержание частиц оксида цинка, имеющих средний диаметр частиц не более 200 нм, превышает 10 массовых частей, сопротивление растрескиванию при изгибе уменьшается.
Резиновая смесь для внутренней прокладки по настоящему изобретению может дополнительно содержать частицы оксида цинка, имеющие средний диаметр частиц по меньшей мере 200 нм, наряду с частицами оксида цинка, имеющими средний диаметр частиц не более 200 нм. Однако содержание частиц оксида цинка, имеющих средний диаметр частиц по меньшей мере 200 нм, предпочтительно составляет не более 2,5 массовых частей, более предпочтительно не более 1,5 массовых частей на 100 массовых частей каучукового компонента. Если содержание частиц оксида цинка, имеющих средний диаметр частиц по меньшей мере 200 нм, превышает 2,5 массовых части, сопротивление растрескиванию при изгибе ухудшается. Если резиновая смесь для внутренней прокладки по настоящему изобретению дополнительно содержит частицы оксида цинка, имеющие средний диаметр частиц по меньшей мере 200 нм, отношение (по массе) частиц оксида цинка, имеющих средний диаметр частиц по меньшей мере 200 нм, к частицам оксида цинка, имеющих средний диаметр частиц не более 200 нм, предпочтительно составляет не более 5, более предпочтительно не более 3. Если это отношение превышает 5, сопротивление растрескиванию при изгибе ухудшается.
Резиновая смесь для внутренней прокладки по настоящему изобретению предпочтительно дополнительно содержит диоксид кремния. Диоксид кремния действует в качестве усиливающего наполнителя, и сопротивление проникновению воздуха и сопротивление растрескиванию при изгибе получаемой резины внутренней прокладки можно дополнительно улучшить путем введения диоксида кремния в резиновую смесь для внутренней прокладки.
Диоксид кремния можно получить либо мокрым способом, либо сухим способом.
2
2
2
2
2
2
Удельная площадь поверхности по БЭТ диоксида кремния предпочтительно составляет по меньшей мере 150 м/г, более предпочтительно по меньшей мере 170 м/г. Если удельная площадь поверхности по БЭТ диоксида кремния составляет менее 150 м/г, нельзя достичь удовлетворительного сопротивления растрескиванию при изгибе. Более того, удельная площадь поверхности по БЭТ диоксида кремния предпочтительно составляет не более 200 м/г, более предпочтительно не более 180 м/г. Если удельная площадь поверхности по БЭТ диоксида кремния превышает 200 м/г, то вязкость невулканизированной резины избыточно возрастает.
Если резиновая смесь для внутренней прокладки по настоящему изобретению содержит диоксид кремния, содержание диоксида кремния предпочтительно составляет по меньшей мере 30 массовых частей, более предпочтительно по меньшей мере 33 массовых части на 100 массовых частей каучукового компонента. Если содержание диоксида кремния составляет менее 30 массовых частей, нельзя достичь достаточного эффекта улучшения сопротивления проникновению воздуха. Более того, содержание диоксида кремния предпочтительно составляет не более 50 массовых частей, более предпочтительно не более 40 массовых частей на 100 массовых частей каучукового компонента. Если содержание диоксида кремния превышает 50 массовых частей, сопротивление растрескиванию при изгибе уменьшается.
Если присутствует диоксид кремния, резиновая смесь для внутренней прокладки по настоящему изобретению предпочтительно содержит силановый связующий агент, наряду с диоксидом кремния. Тип силанового связующего агента, применяемого в резиновой смеси для внутренней прокладки по настоящему изобретению, аналогичен типу силанового связующего агента, применяемого для резиновой смеси для протектора по настоящему изобретению.
Содержание силанового связующего агента предпочтительно составляет по меньшей мере 1 массовую часть, более предпочтительно по меньшей мере 2 массовых части на 100 массовых частей диоксида кремния. Если содержание силанового связующего агента составляет менее 1 массовой части, не достигают в достаточной степени эффекта улучшения диспергируемости и т.д. Более того, содержание силанового связующего агента предпочтительно составляет не более 20 массовых частей, более предпочтительно не более 15 массовых частей на 100 массовых частей диоксида кремния. Если содержание силанового связующего агента превышает 20 массовых частей, не достигают достаточного связующего эффекта и способность к усилению и сопротивление абразивному износу уменьшаются.
2
2
2
2
2
2
Резиновая смесь для внутренней прокладки по настоящему изобретению может содержать сажу. Удельная площадь поверхности по БЭТ сажи предпочтительно составляет по меньшей мере 20 м/г, более предпочтительно по меньшей мере 25 м/г. Если удельная площадь поверхности по БЭТ сажи составляет менее 20 м/г, трудно достичь эффекта улучшения сопротивления растрескиванию при изгибе. Более того, удельная площадь поверхности по БЭТ сажи предпочтительно составляет не более 40 м/г, более предпочтительно не более 30 м/г. Если удельная площадь поверхности по БЭТ сажи превышает 40 м/г, сопротивление качению шины уменьшается.
Масляное число сажи по дибутилфталату предпочтительно составляет по меньшей мере от 70 до 100 мл/100 г, более предпочтительно от 80 до 90 мл/100 г. Вязкость невулканизированной резины является низкой и остаточный резиновый продукт ухудшается, если масляное число по дибутилфталату составляет менее 70 мл/100 г, в то же время, если масляное число по дибутилфталату превышает 100 мл/100 г, вязкость невулканизированного каучука настолько высока, что легко образуется пригар.
Содержание сажи предпочтительно составляет от 0 до 10 массовых частей, более предпочтительно от 0 до 5 массовых частей, еще более предпочтительно от 0 до 1 массовой части на 100 массовых частей каучукового компонента. Если содержание сажи превышает 10 массовых частей, доля ресурсов, отличных от нефтяных, уменьшается. Резиновая смесь для внутренней прокладки по настоящему изобретению предпочтительно не содержит сажу, из соображений сохранения ресурсов и защиты окружающей среды.
Резиновая смесь для внутренней прокладки по настоящему изобретению может дополнительно содержать другие добавки, например, такие как вулканизирующий агент, ускоритель вулканизации, стеариновую кислоту, стеарат металла, масло, отвержденную смолу, воск, антиоксидант и подобные добавки, обычно используемые в резиновой промышленности, аналогично резиновой смеси для протектора.
Далее описана пневматическая шина по настоящему изобретению. Фиг.1 представляет собой схематический вид в разрезе примера пневматической шины по настоящему изобретению.
Пневматическая шина 1, показанная на Фиг.1, включает протектор 2, включающий беговую дорожку 2а протектора и подканавочный слой 2b протектора, пару боковин 3, проходящих радиально внутрь от обоих концов протектора 2, и борта 4, расположенные на внутренних концах боковин 3 соответственно. Каркас 6 расположен между бортами 4, в то время как брекерный пояс 7, обладающий эффектом стягивания для усиления протектора 2, расположен на внешней стороне каркаса 6 и внутренней стороне протектора 2.
Каркас 6 образован по меньшей мере одним слоем каркаса, полученным, например, путем расположения кордов каркаса под углом от 70° до 90° по отношению к экватору СО шины, и этот слой каркаса загнут наружу от внутренней стороны вдоль осевого направления шины вокруг сердечников 5 бортов 4 от протектора 2 через боковины 3.
Брекерный пояс 7 образован по меньшей мере двумя слоями брокера, полученными, например, путем расположения кордов брекера под углом не более 40° по отношению к экватору СО, и корды брокера наложены попеременно в противоположных направлениях с образованием пересечения между слоями.
Резина 8 наполнителя борта, радиально проходящая наружу от каждого сердечника 5 борта, расположена на каждом борте 4, в то время как резина 9 внутренней прокладки, образующая внутреннюю поверхность шины, примыкает к внутренней стороне каркаса 6, и внешняя сторона каркаса 6 защищена резиной 4G обжимной части и резиной 3G боковины.
В пневматической шине 1 по настоящему изобретению по меньшей мере один из следующих элементов: беговая дорожка 2а протектора, подканавочный слой 2b протектора, резина наполнителя борта 8, резина 4G обжимной части и резина 3G боковины, состоит из резиновой смеси по настоящему изобретению. По меньшей мере два из этих элементов предпочтительно состоят из резиновой смеси по настоящему изобретению и все эти элементы особенно предпочтительно состоят из резиновой смеси по настоящему изобретению.
Пневматическая шина по настоящему изобретению имеет высокое содержание материалов, состоящих из ресурсов, отличных от нефтяных, получена с учетом соображений сохранения ресурсов и защиты окружающей среды и показывает превосходные рабочие характеристики. Поэтому пневматическую шину по настоящему изобретению можно подходящим образом применять, например, для легкового автомобиля в качестве экологической «экошины».
Пневматическую шину по настоящему изобретению можно изготовить хорошо известным способом. Например, резиновую смесь для протектора по изобретению, содержащую вышеперечисленные компоненты, смешивают, экструдируют в невулканизированном состоянии соответственно форме беговой дорожки протектора шины и формуют в машине для формования шин обычным способом, наряду с другими элементами шины, с образованием невулканизированной шины. Пневматическую шину по настоящему изобретению можно получить нагреванием этой невулканизированной шины под давлением в вулканизаторе. Такую процедуру также применяют к резиновым смесям по изобретению для подканавочного слоя протектора, наполнителя борта, обжимной части и внутренней прокладки.
В то время как настоящее изобретение далее описано более подробно на основе примеров и сравнительных примеров, данное изобретение не ограничено этими примерами.
Примеры 1-5 и сравнительные примеры 1-5
В соответствии с составами смесей, представленными в таблице 1, компоненты, за исключением серы и ускорителей вулканизации, смешивали в смесителе Бенбери при условиях частоты вращения 80 об/мин и температуре 150°С в течение 3 минут. Затем к полученным смесям добавляли серу и ускоритель вулканизации в количестве, представленном в таблице 1, и смеси после этого смешивали в мельнице с открытыми валками при 80°С в течение 5 минут для получения невулканизированных резиновых смесей. Затем невулканизированные резиновые смеси (резиновые смеси для протекторов) вулканизировали при 150°С в течение 30 минут, приготавливая таким образом испытательные образцы вулканизированной резины согласно примерам 1-5 и сравнительным примерам 1-5, соответственно.
Таблица 1
Пример
Сравнительный пример
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
Содержание (масс. частей)
Эпоксидированный натуральный каучук
100
100
100
100
100
100
100
100
100
БСК
100
Диоксид кремния
72
72
72
72
72
72
72
72
72
Сажа
5
5
5
5
5
50
5
5
5
Силановый связующий агент
5,76
5,76
5,76
5,76
5,76
5,76
5,76
5,76
5,76
Соевое масло
4
4
4
4
4
4
4
4
4
Антиоксидант
2
2
2
2
2
5
2
2
2
2
Воск
2
2
2
2
2
3
2
2
2
2
Стеарат кальция
8
8
8
8
8
2
8
8
8
Стеариновая кислота
1
1
1
1
1
2
1
1
1
1
Частицы оксида цинка
2,4
3
1,5
0,5
0,5
Оксид цинка
1,5
1,9
2,5
3
3
3
2,4
3
Сера
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Ускоритель вулканизации
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
Доля ресурсов, отличных от нефтяных, % масс.
91,5
91,5
91,5
91,5
91,5
10,2
91,3
93,8
91,5
91,5
Резуль-тат оценки
Твердость
68
68
68
68
68
70
68
68
68
68
Испытание на абразивный износ по Lambourn
100
95
92
92
92
100
88
90
88
85
LAT испытание на абразивный износ
100
98
95
97
93
90
85
87
89
87
Испытание на характеристику сцепления с мокрым дорожным покрытием
100
103
99
98
95
120
98
95
97
99
Ниже более подробно описаны компоненты, использованные в примерах 1-5 и сравнительных примерах 1-5.
(1) Эпоксидированный натуральный каучук (ЭНК): "ENR25" (степень эпоксидирования 25% мол.), производитель Kumpulan Guthrie
(2) БСК: "SBR 1502" (бутадиенстирольный каучук, имеющий количество стирольных звеньев 23,5% масс.), производитель Sumitomo Chemical Co., Ltd.
2
(3) Диоксид кремния: "Z115Gr" (БЭТ: 110 м/г), производитель Rhodia
2
(4) Сажа (высокоизносостойкая печная сажа): "Dia Black I" (БЭТ: 114 м/г, масляное число по дибутилфталату 115 мл/100 г), производитель Mitsubishi Chemical Corporation
(5) Силановый связующий агент: "Si266" (бис(3-триэтоксисилилпропил)дисульфид), производитель Degussa GmbH
(6) Соевое масло: "Daizu Shirashimeyu", производитель The Nissin Oil Mills, Ltd.
(7) Антиоксидант: "Vulkanox4020" (N-1,3-диметилбутил-N'-фенил-п-фенилендиамин), производитель Bayer Ltd.
(8) Воск: "OZOACE-0355", производитель Nippon Seiro Co., Ltd.
(9) Стеарат кальция: "GF200", производитель Shiraishi Calcium Kaisha, Ltd.
(10) Стеариновая кислота: "Tsubaki", производитель Nippon Oil and Fats Co., Ltd.
(11) Частицы оксида цинка (оксид цинка, используемый в примерах 1-5): "Zincox Super F-2" (средний диаметр частиц 65 нм), производитель Hakusuitech Ltd.
(12) Оксид цинка (оксид цинка, используемый в примерах 3-5 и сравнительных примерах 1-5): оксид цинка "Nishu" (средний диаметр частиц 500 нм), производитель Mitsui Mining and Smelting Co., Ltd.
(13) Сера: порошок серы, обработанный 5% масла, производитель Tsurumi Chemical Co., Ltd.
(14) Ускоритель вулканизации: "Nocceler CZ" (N-циклогексил-2-бензотиазил-сульфенамид), производитель Ouchi Shinko Chemical Industrial.
Следующие испытания были проведены на испытательных образцах вулканизированной резины согласно примерам 1-5 и сравнительным примерам 1-5. В таблице 1 также представлены результаты.
Твердость
Уровни твердости были измерены с помощью твердомера типа А согласно JIS-K6253.
Испытание на абразивный износ по Lambourn
Потери объема испытательных образцов вулканизированной резины измеряли с помощью прибора для испытаний на абразивный износ по Lambourn (производитель Iwamoto Quartz GlassLab Co., Ltd) при следующих условиях: температура 20°С, время испытания 5 минут, окружная скорость испытания 80 м/мин, количество подаваемого песка 15 г/мин, нагрузка 3,0 кгс и коэффициент скольжения 20%. В таблице 1 показаны относительные значения по отношению к потере объема в примере 1, принимаемой за 100. Сопротивление абразивному износу улучшается при увеличении относительного значения.
Испытание на абразивный износ с помощью прибора LAT
Потери объема испытательных образцов вулканизированной резины измеряли с помощью прибора для испытаний на абразивный износ LAT (Laboratory Abrasion and Skid Tester) при следующих условиях: нагрузка 20 Н, скорость 20 км/ч и угол увода 5°. В таблице 1 показаны относительные значения по отношению к потере объема в примере 1, принятой за 100. Сопротивление абразивному износу улучшается с увеличением относительного значения.
Испытание на характеристику сцепления с мокрым дорожным покрытием
Характеристики сцепления с мокрым дорожным покрытием испытательных образцов вулканизированной резины измеряли портативным тестером скольжения колес, изготовитель Stanley Electric Co., Ltd, согласно ASTM Е303-83 (испытание на скольжение на влажном покрытии). В таблице 1 показаны относительные значения по отношению к потере объема в примере 1, принятой за 100. Характеристика сцепления с мокрым дорожным покрытием улучшается с увеличением относительного значения.
Примеры 6-10 и сравнительные примеры 6-10
В соответствии с составами смесей, представленными в таблице 2, компоненты, за исключением серы и ускорителей вулканизации, смешивали в смесителе Бенбери при условиях частоты вращения 80 об/мин и температуры 150°С в течение 3 минут. Затем к полученным смесям добавляли серу и ускоритель вулканизации в количестве, представленном в таблице 2, и смеси после этого смешивали в мельнице с открытыми валками при 80°С в течение 5 минут с получением невулканизированных резиновых смесей. Затем невулканизированные резиновые смеси (резиновые смеси для подканавочного слоя протекторов) вулканизировали при 150°С в течение 30 минут, приготавливая таким образом вулканизированные резиновые листы согласно примерам 6-10 и сравнительным примерам 6-10, соответственно.
Таблица 2
Пример
Сравнительный пример
6
7
8
9
10
6
7
8
9
10
Содержание (масс. частей)
Натуральный каучук (НК)
100
100
100
100
100
100
100
100
100
БСК
100
Диоксид кремния
35
35
35
35
35
35
35
35
35
Сажа
35
Соевое масло
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Силановый связующий агент
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
Антиоксидант
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
Воск
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
Стеариновая кислота
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Частицы оксида цинка
2,4
3
1,5
0,5
0,5
Оксид цинка
1,5
1,9
2,5
3,5
3,5
3,5
3
3,5
Сера
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Ускоритель вулканизации CZ
2,6
2,6
2,6
2,6
2,6
2,6
2,6
2,6
2,6
2,6
Ускоритель вулканизации DPG
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
Ускоритель вулканизации М
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
Ускоритель вулканизации DM
0,797
0,797
0,797
0,797
0,797
0,797
0,797
0,797
0,797
Доля ресурсов, отличных от нефтяных, % масс.
93,5
93,6
93,6
93,5
93,6
6,3
93,6
93,6
93,6
93,6
Результат оценки
Твердость
56
56
56
56
56
58
56
56
56
56
Сопротивление качению
100
95
92
92
92
65
88
90
88
87
Долговечность при высоких скоростях
А
В
В
В
В
D
С
С
С
С
Ниже более подробно описаны компоненты, использованные в примерах 6-10 и сравнительных примерах 6-10.
(1) Натуральный каучук (НК): "SIR25", изготовленный в Индонезии
(2) БСК: "SBR 1502" (бутадиенстирольный каучук, имеющий количество стирольных звеньев 23,5% масс.), производитель Sumitomo Chemical Co., Ltd.
2
(3) Диоксид кремния: "Z115Gr" (БЭТ: 110 м/г), производитель Rhodia
2
(4) Сажа: "Dia Black N351 Н" (БЭТ: 69 м/г, масляное число по дибутилфталату 136 мл/100 г), производитель Mitsubishi Chemical Corporation
(5) Соевое масло: "Daizu Shirashimeyu", производитель The Nissin Oil Mills, Ltd.
(6) Силановый связующий агент: "Si266" (бис(3-триэтоксисилилпропил)дисульфид), производитель Degussa GmbH
(7) Антиоксидант: "Vulkanox4020" (N-1,3-диметилбутил-N'-фенил-п-фенилендиамин), производитель Bayer Ltd.
(8) Воск: "OZOACE-0355", производитель Nippon Seiro Co., Ltd.
(9) Стеариновая кислота: "Tsubaki", производитель Nippon Oil and Fats Co., Ltd.
(10) Частицы оксида цинка (оксид цинка, используемый в примерах 1-5): "Zincox Super F-2" (средний диаметр частиц 65 нм), производитель Hakusuitech Ltd.
(11) Оксид цинка (оксид цинка, используемый в примерах 3-5 и сравнительных примерах 1-5): оксид цинка "Nishu" (средний диаметр частиц 500 нм), производитель Mitsui Mining and Smelting Co., Ltd.
(12) Сера: порошок серы, обработанный 5% масла, производитель Tsurumi Chemical Co., Ltd.
(13) Ускоритель вулканизации CZ: "Nocceler CZ" (N-циклогексил-2-бензотиазилсульфенамид), производитель Ouchi Shinko Chemical Industrial
(14) Ускоритель вулканизации DPG: "Perkacit DPG" (дифенилгуанидин), производитель Flexsys Limited
(15) Ускоритель вулканизации М: "Sanceler М" (меркаптобензотиазол), производитель Sanshin Chemical Industry
(16) Ускоритель вулканизации DM: "Sanceler DM" (дибензотиазилдисульфид), производитель Sanshin Chemical Industry.
Следующие испытания были проведены на испытательных образцах вулканизированной резины согласно примерам 6-10 и сравнительным примерам 6-10. В таблице 2 также представлены результаты.
Твердость
Уровни твердости были измерены с помощью твердомера типа А согласно JIS-K6253.
Испытания на сопротивление качению
Тангенс угла потерь (tanδ) вулканизированных резиновых листов по примерам 6-10 и сравнительным примерам 6-10 измеряли с помощью спектрометра для определения вязкоупругих свойств, изготовитель Ueshima Seisakusho Co., Ltd., при условиях: начальная деформация 10%, динамическая деформация 1%, частота 10 Гц и температура 60°С. В таблице 2 показаны относительные значения по отношению к тангенсу угла потерь в примере 6, принятому за 100. Сопротивление качению снижается и снижается экзотермичность при увеличении относительного значения.
Долговечность при высоких скоростях
Вначале невулканизированные резиновые смеси для подканавочного слоя протектора (элементы подканавочного слоя протектора) согласно примерам 6-10 и сравнительным примерам 6-10 скрепляли с другими элементами и вулканизировали под давлением при температуре 160°С в течение 20 мин, таким образом получая пневматические шины (размер: 215/60R16). Каждая пневматическая шина имела конструкцию, показанную на Фиг.1, подробно описанную ниже.
Конструкция пневматической шины
Каркас: выполнен из сложного полиэфира (1670 дтекс/2)
Брекерный пояс: выполнен из стальных кордов, имеет структуру 2+2×0,23 НТ и угол 22°×22°
Отношение толщины беговой дорожки протектора и подканавочного слоя протектора: 7/3
Значения долговечности при высоких скоростях вышеупомянутых пневматических шин были измерены на машине для определения долговечности при высоких скоростях, изготовитель Kobe Steel, Ltd., согласно ЕСЕ30. В таблице 2 показаны результаты. В этой таблице «А», «В», «С» и «D» обозначают, что уровни долговечности при высоких скоростях составляют по меньшей мере 250 км/ч, по меньшей мере 230 км/ч и менее 250 км/ч, по меньшей мере 210 км/ч и менее 230 км/ч, и менее 210 км/ч, соответственно.
Примеры 11-13 и сравнительный пример 11
В соответствии с составами смесей, представленными в таблице 3, компоненты, за исключением серы и ускорителей вулканизации, загружали в смеситель Бенбери емкостью 1,7 л, изготовитель Kobe Steel, Ltd., так что степень заполнения составляла 58%, и смешивали при частоте вращения 80 об/мин в течение 3 минут до достижения температуры 150°С. Затем к полученным смесям добавляли серу и ускоритель вулканизации в количестве, представленном в таблице 3, и смеси после этого смешивали в мельнице с открытыми валками при 80°С в течение 5 минут с получением невулканизированных резиновых смесей (резиновых смесей для наполнителя борта). Затем невулканизированные резиновые смеси вулканизировали при 160°С в течение 20 минут, приготавливая таким образом вулканизированные резиновые смеси согласно примерам 11-13 и сравнительному примеру 11, соответственно.
Таблица 3
Пример 11
Пример 12
Пример 13
Сравнительный пример 11
Содержание (масс. частей)
Натуральный каучук
100
100
100
100
Диоксид кремния
65
65
65
65
Силановый связующий агент
2,5
2,5
2,5
2,5
Отвержденная смола
15
15
15
15
Стеариновая кислота
2
2
2
2
Оксид цинка
0
0
0
4
Частицы оксида цинка
0,1
5
10
0
Сера
3
3
3
3
Ускоритель вулканизации NS
2
2
2
2
Ускоритель вулканизации Н
1,5
1,5
1,5
1,5
Результат оценки
Показатель прочности резины
96
106
109
100
Сопротивление растрескиванию при изгибе (70%)
120
110
95
100
Ниже более подробно описаны компоненты, использованные в примерах 11-13 и сравнительном примере 11.
(1) Натуральный каучук (НК): TSR20
2
(2) Диоксид кремния: "Ultrasil VN3" (БЭТ: 175 м/г), производитель Degussa GmbH
(3) Силановый связующий агент: "Si266" (бис(3-триэтоксисилилпропил)дисульфид), производитель Degussa GmbH
(4) Отвержденная смола: отвержденная смола на основе фенола «Sumilite Resin PR12686», изготовитель Sumitomo Bakelite Co., Ltd.
(5) Стеариновая кислота: "Kiri", производитель Nippon Oil and Fats Co., Ltd.
(6) Оксид цинка (оксид цинка, используемый в сравнительном примере 1): оксид цинка (средний диаметр частиц 500 нм), производитель Mitsui Mining and Smelting Co., Ltd.
(7) Частицы оксида цинка (оксид цинка, используемый в примерах 1-3): "Zincox Super F-2" (средний диаметр частиц 65 нм), производитель Hakusuitech Ltd.
(8) Сера: порошок серы, производитель Tsurumi Chemical Co., Ltd.
(9) Ускоритель вулканизации NS: "Nocceler NS" (N-трет-бутил-2-бензотиазолилсульфенамид), производитель Ouchi Shinko Chemical Industrial
(10) Ускоритель вулканизации Н: "Sanceler Н" (гексаметилентетрамин), производитель Ogura-Sundine
Следующие испытания на прочность резины и испытание по методу Де Маттиа на устойчивость к растрескиванию при изгибе были проведены на испытательных образцах вулканизированных резиновых смесей согласно примерам 11-13 и сравнительному примеру 11. В таблице 3 также представлены результаты.
Испытания на прочность резины
Из вулканизированных резиновых смесей приготавливали образцы гантелеобразного типа №3, и испытание на прочность при растяжении проводили в соответствии с JIS-K6251 «Вулканизированная резина и термопластичная резина - метод определения характеристик растяжения» для определения значений предела прочности (ПП) и удлинения при разрыве (УР), соответственно. «Показатель прочности резины», представленный в таблице 3, указывает относительные значения, рассчитанные согласно нижеследующему уравнению, по отношению к показателю прочности резины сравнительного примера 11, принятому за 100. Предел прочности резины увеличивается с увеличением относительного значения.
Показатель прочности резины={(ПП*УР) для каждого примера}/{(ПП*УР) для сравнительного примера 11}*100
Испытание по методу Де Маттиа на устойчивость к растрескиванию при изгибе
Согласно JIS-K6260 «Испытания по методу Де Маттиа на устойчивость к растрескиванию при изгибе вулканизированной резины и термопластичной резины» число разрывов в 1 мм на каждом образце вулканизированной резины измеряли при условиях комнатной температуры 25°С. В таблице 3 представлены относительные значения по отношению к числу разрывов в сравнительном примере 11, принятому за 100. Показатель «70%» в таблице 3 обозначает удлинение по отношению к исходной длине каждого образца вулканизированной резины, выраженное в процентах.
Примеры 14-16 и сравнительный пример 12
В соответствии с составами смесей, представленными в таблице 4, компоненты, за исключением серы и ускорителей вулканизации, загружали в смеситель Бенбери емкостью 1,7 л, изготовитель Kobe Steel, Ltd. так, что степень заполнения составляла 58%, и смешивали при частоте вращения 80 об/мин в течение 3 минут до достижения температуры 140°С. Затем к полученным смесям добавляли серу и ускоритель вулканизации в количестве, представленном в таблице 4, и смеси после этого смешивали в мельнице с открытыми валками при 80°С в течение 5 минут с получением невулканизированных резиновых смесей (резиновых смесей для обжимной части). Затем невулканизированные резиновые смеси вулканизировали при 160°С в течение 20 минут, приготавливая таким образом вулканизированные резиновые смеси согласно примерам 14-16 и сравнительному примеру 12, соответственно.
Таблица 4
Пример 14
Пример 15
Пример 16
Сравнительный пример 12
Содержание (масс. частей)
Натуральный каучук
70
70
70
70
Эпоксидированный натуральный каучук
30
30
30
30
Диоксид кремния
65
65
65
65
Силановый связующий агент
2,5
2,5
2,5
2,5
Воск
1
1
1
1
Антиоксидант
2
2
2
2
Стеариновая кислота
2
2
2
2
Оксид цинка
0
0
0
3
Частицы оксида цинка
0,1
5
10
0
Сера
2
2
2
2
Ускоритель вулканизации NS
1
1
1
1
Результат оценки
Показатель прочности резины
95
105
108
100
Показатель сопротивления абразивному износу (пикоистирание)
96
103
97
100
Ниже более подробно описаны компоненты, использованные в примерах 14-16 и сравнительном примере 12.
(1) Натуральный каучук (НК): TSR20
(2) Эпоксидированный натуральный каучук (ЭНК): "ENR25" (степень эпоксидирования 25% мол.), производитель Kumpulan Guthrie
2
(3) Диоксид кремния: "Ultrasil VN3" (БЭТ: 175 м/г), производитель Degussa GmbH
(4) Силановый связующий агент: "Si266" (бис(3-триэтоксисилилпропил)дисульфид), производитель Degussa GmbH
(5) Воск: "OZOACE-0355", производитель Nippon Seiro Co., Ltd.
(6) Антиоксидант: "6С" (N-(1,3-диметилбутил)-N'-фенил-п-фенилендиамин), производитель Sumitomo Chemical Co., Ltd.
(7) Стеариновая кислота: "Kiri", производитель Nippon Oil and Fats Co., Ltd.
(8) Оксид цинка (оксид цинка, используемый в сравнительном примере 1): оксид цинка "Nishu" (средний диаметр частиц 500 нм), производитель Mitsui Mining and Smelting Co., Ltd.
(9) Частицы оксида цинка (оксид цинка, используемый в примерах 1-3): "Zincox Super F-2" (средний диаметр частиц 65 нм), производитель Hakusuitech Ltd.
(10) Сера: порошок серы, производитель Tsurumi Chemical Co., Ltd.
(11) Ускоритель вулканизации NS: "Nocceler NS" (N-трет-бутил-2-бензотиазолилсульфенамид), производитель Ouchi Shinko Chemical Industrial
Описанные ниже испытания на прочность резины и испытание на сопротивление абразивному износу (пикоистирание) были проведены на вулканизированных смесях согласно примерам 14-16 и сравнительному примеру 12. В таблице 4 также показаны результаты.
Испытания на прочность резины
Из вулканизированных резиновых смесей приготавливали образцы гантелеобразного типа №3, и испытание на прочность при растяжении проводили в соответствии с JIS-K6251 «Вулканизированная резина и термопластичная резина - метод определения характеристик растяжения» для определения значений предела прочности (ПП) и удлинения при разрыве (УР) образцов, соответственно. «Показатель прочности резины», представленный в таблице 4, указывает относительные значения, рассчитанные согласно нижеследующему уравнению, по отношению к показателю прочности резины сравнительного примера 12, принятому за 100. Предел прочности резины увеличивается с увеличением относительного значения.
Показатель прочности резины={(ПП*УР) для каждого примера}/{(ПП*УР) для сравнительного примера 12}*100
Испытание на сопротивление абразивному износу (пикоистирание).
В соответствии с JIS-K6264 «Вулканизированная резина и термопластичная резина - метод определения сопротивления абразивному износу» каждый образец вулканизированной резины подвергали истиранию при следующих условиях: окружная скорость 60 об/мин, нагрузка 4 кг и время испытаний 1 мин, изменение массы каждого образца вулканизированной резины до и после испытания измеряли с помощью пикотестера истирания (picoabrasion tester), изготовитель Ueshima Seisakusho Co., Ltd. «Показатель сопротивления абразивному износу (пикоистирание)» в таблице 4 показывает относительные значения, рассчитанные в соответствии с нижеследующим уравнением, относительно этого показателя для сравнительного примера 12, принятого за 100. Сопротивление высокоинтенсивному абразивному износу увеличивается с увеличением относительного значения.
Показатель сопротивления абразивному износу (пикоистирание)={изменение массы для каждого примера}/{изменение массы для сравнительного примера 12}*100
Примеры 17-21 и сравнительные примеры 13-17
В соответствии с составами смесей, представленными в таблице 5, компоненты, за исключением серы и ускорителей вулканизации, смешивали в смесителе Бенбери при условиях частоты вращения 80 об/мин и температуры 150°С в течение 3 минут. Затем к полученным смесям добавляли серу и ускоритель вулканизации в количестве, представленном в таблице 5, и смеси после этого смешивали в мельнице с открытыми валками при 80°С в течение 5 минут с получением невулканизированных резиновых смесей (резиновых смесей для внутренней прокладки). Затем невулканизированные резиновые смеси вулканизировали при 150°С в течение 30 минут, приготавливая таким образом вулканизированные резиновые листы согласно примерам 17-21 и сравнительным примерам 13-17, соответственно.
Таблица 5
Пример
Сравнительный пример
17
18
19
20
21
13
14
15
16
17
Содержа-ние (масс. частей)
Эпоксидированный натуральный каучук (ЭНК)
100
100
100
100
100
100
100
100
100
Хлорированный бутилкаучук
100
Диоксид кремния
35
35
35
35
35
35
35
35
35
Сажа
60
Силановый связующий агент
3,2
3,2
3,2
3,2
3,2
3,2
3,2
3,2
3,2
Антиоксидант
1
1
1
1
1
1,5
1
1
1
1
Стеарат кальция
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Стеариновая кислота
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
2
1,5
1,5
1,5
1,5
Частицы оксида цинка
1,8
2
1
0,8
0,5
Оксид цинка
1
1
1,3
3,5
3,5
3,5
3
3,5
Сера
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
2
2
2
2
2
Ускоритель вулканизации CZ
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
Ускоритель вулканизации DPG
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
1,25
0,25
0,25
0,25
0,25
Ускоритель вулканизации М
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
Ускоритель вулканизации DM
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
Доля ресурсов, отличных от нефтяных, % масс.
96,2
96,2
96,2
96,2
96,2
4,4
96,2
96,2
96,2
96,2
Резуль-тат оценки
Твердость
58
58
58
58
58
60
58
58
58
58
Сопротивление качению
100
95
92
92
92
125
88
90
88
90
Воздухопроницаемость
А
В
В
В
В
А
С
С
С
С
Сопротивление растрескиванию при изгибе
100
95
90
87
85
70
70
70
65
65
Ниже более подробно описаны компоненты, использованные в примерах 17-21 и сравнительных примерах 13-17.
(1) Эпоксидированный натуральный каучук (ЭНК): "ENR25" (степень эпоксидирования 25% мол.), производитель Kumpulan Guthrie
(2) Хлорированный бутилкаучук: "Chlorobutyl HT1066", производитель Exxon Chemical
2
(3) Диоксид кремния: "Ultrasil VN3" (БЭТ: 175 м/г), производитель Degussa GmbH
2
(4) Сажа: "Dia Black G" (БЭТ: 27 м/г, масляное число по дибутилфталату 87 мл/100 г), производитель Mitsubishi Chemical Corporation
(5) Силановый связующий агент: "Si266" (бис(3-триэтоксисилилпропил)дисульфид), производитель Degussa GmbH
(6) Антиоксидант: "Antioxidant FR" (очищенный продукт производного 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина), производитель Matsubara Industries, Inc.
(7) Стеарат кальция: "GF200", производитель Shiraishi Calcium Kaisha, Ltd.
(8) Стеариновая кислота: "Tsubaki", производитель Nippon Oil and Fats Co., Ltd.
(9) Частицы оксида цинка (оксид цинка, используемый в примерах 1-5): "Zincox Super F-2" (средний диаметр частиц 65 нм), производитель Hakusuitech Ltd.
(10) Оксид цинка (оксид цинка, используемый в примерах 3-5 и сравнительных примерах 1-5): оксид цинка "Nishu" (средний диаметр частиц 500 нм), производитель Mitsui Mining and Smelting Co., Ltd.
(11) Сера: порошок серы, обработанный 5% масла, производитель Tsurumi Chemical Co., Ltd.
(12) Ускоритель вулканизации CZ: "Nocceler CZ" (N-циклогексил-2-бензотиазилсульфенамид), производитель Ouchi Shinko Chemical Industrial
(13) Ускоритель вулканизации DPG: "Perkacit DPG" (1,3-дифенилгуанидин), производитель Flexsys Limited
(14) Ускоритель вулканизации М: "Sanceler М" (2-меркапто-бензотиазол), производитель Sanshin Chemical Industry
(15) Ускоритель вулканизации DM: "Sanceler DM" (дибензотиазилдисульфид), производитель Sanshin Chemical Industry.
Твердость
Уровни твердости были измерены с помощью твердомера типа А согласно JIS-K6253.
Испытания на сопротивление качению
Тангенс угла потерь (tanδ) вулканизированных резиновых листов по примерам 17-21 и сравнительным примерам 13-17 измеряли с помощью спектрометра для определения вязкоупругих свойств, изготовитель Ueshima Seisakusho Co., Ltd., при условиях: начальная деформация 10%, динамическая деформация 1%, частота 10 Гц и температура 60°С. В таблице 5 показаны относительные значения по отношению к тангенсу угла потерь в примере 17, принятому за 100. Сопротивление качению снижается и снижается экзотермичность при увеличении относительного значения.
Испытание на воздухопроницаемость
11
11
2
2
11
11
2
2
11
11
2
2
Значения воздухопроницаемости для вулканизированных резиновых листов по примерам 17-21 и сравнительным примерам 13-17 измеряли с помощью прибора для определения газопроницаемости, изготовитель Ueshima Seisakusho Co., Ltd., при условиях обычной температуры и обычного давления. В таблице 5 также представлены результаты. В таблице 5 «А», «В» и «С» обозначают коэффициенты проницаемости по меньшей мере 5·10 и менее 10·10см·см/см·c·см рт.ст., по меньшей мере 10·10 и менее 15·10см·см/см·c·см рт.ст. и по меньшей мере 15·10 и менее 20·10см·см/см·c·см рт.ст., соответственно.
Испытание на сопротивление растрескиванию при изгибе
Согласно JIS-K6260 «Испытания по методу Де Маттиа на устойчивость к растрескиванию при изгибе вулканизированной резины и термопластичной резины», число разрывов в 1 мм на каждом образце вулканизированной резины измеряли при условиях комнатной температуры 25°С. В таблице 5 представлены относительные значения по отношению к числу разрывов в сравнительном примере 17, принятому за 100. Показатель «70%» в таблице 5 обозначает удлинение по отношению к исходной длине каждого образца вулканизированной резины, выраженное в процентах.
Хотя настоящее изобретение было описано и проиллюстрировано подробно, следует понимать, что это было выполнено только с целью иллюстрации, и приведенные примеры не ограничивают область защиты настоящего изобретения, определенную в прилагаемой формуле изобретения.