Композиция с высокой жесткостью для покрышки
TYRE HIGH-STIFFNESS COMPOUND

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к композиции с высокой жесткостью для покрышки.
Говоря более конкретно, настоящее изобретение относится к композиции элемента конструкции покрышки, такого как подстилающий слой протектора, подпротекторный слой, наполнительный шнур бортового крыла, противоабразивная резиновая ленточка или боковина.
Термин «сшиваемая полимерная основа с ненасыщенной цепью» предполагает обозначение любого несшитого природного или синтетического полимера, способного в случае сшивания (отверждения) при использовании систем на основе серы приобретать все химические, физические и механические характеристики, типичные для эластомеров.
Термин «отвердители» предполагает обозначение веществ, таких как сера и ускорители, способных сшивать полимерную основу.
Термин «смола «донора метилена»» предполагает обозначение смолы, способной сшиваться по метиленовым мостикам в присутствии соединения «акцептора метилена».
Уровень техники
Как известно, в шинной промышленности существует настоятельная потребность в соединениях, из которых будут изготавливать элементы покрышки, характеризующиеся низким гистерезисом и, поэтому, улучшенным сопротивлением качению, но при отсутствии ухудшения других характеристик, таких как жесткость, оказывающих воздействие на характеристики управляемости покрышки.
Характеристики отдельных элементов покрышки обычно подгоняют исходя из типа и количества технического углерода, использующегося в соответствующих композициях.
В документе ASTM Standard D1765 технический углерод классифицируют в соответствии с его удельной поверхностью.
2
2
2
2
2
Говоря более конкретно, в документе ASTM Standard D1765 технический углерод классифицируют по категориям N1, N2, N3, N5 и N6, где N1 указывает на удельную поверхность в диапазоне от 121 до 150 м/г; N2 - на удельную поверхность в диапазоне от 100 до 120 м/г; N3 - на удельную поверхность в диапазоне от 70 до 99 м/г; N5 - на удельную поверхность в диапазоне от 40 до 49 м/г; и N6 - на удельную поверхность в диапазоне от 33 до 39 м/г.
Как известно специалистам в данной области техники, технический углерод, характеризующийся высокой удельной поверхностью, улучшает характеристики жесткости, но также и увеличивает гистерезис и, следовательно, сопротивление качению. Тогда как технический углерод, характеризующийся низкой удельной поверхностью, уменьшает гистерезис и, следовательно, сопротивление качению, но ухудшает характеристики жесткости.
При получении композиции, способной обеспечить достижение как хорошего сопротивления качению, так и хороших характеристик управляемости, общепринятая практика заключается в использовании промежуточного класса технического углерода (N3) или в объединении двух различных классов технического углерода для достижения баланса между воздействием на жесткость и гистерезис от одного и соответствующим воздействием от другого. Хотя ни одно из данных двух решений не ухудшает гистерезис или жесткость, ни одно из них не приводит и к какому-либо значительному улучшению.
Поэтому существует потребность в каучуковой композиции, демонстрирующей превосходную жесткость, но при отсутствии ухудшения ее сопротивления качению.
Раскрытие изобретения
2
2
В соответствии с настоящим изобретением предлагается композиция для элемента конструкции покрышки, содержащая сшиваемую полимерную основу с ненасыщенной полимерной цепью, армирующий наполнитель и отвердители; при этом упомянутая композиция отличается тем, что она содержит смесь армирующих смол, в свою очередь содержащую (а) смолу акцептора метилена в сочетании с соединением донора метилена и (b) смолу, произведенную из гидразида, и тем, что упомянутый армирующий наполнитель содержит смесь от 20 до 80% (мас.) технического углерода, характеризующегося удельной поверхностью, измеряемой по абсорбции азота (N2SA) в диапазоне от 100 до 150 м/г, и от 80 до 20% (мас.) технического углерода, характеризующегося удельной поверхностью, измеряемой по абсорбции азота (N2SA) в диапазоне от 33 до 49 м/г.
Предпочтительно композиция содержит от 2 до 20 массовых частей на сто массовых частей каучука (далее - м.ч./сто м.ч. каучука) смеси из армирующих смол и от 20 до 70 м.ч./сто м.ч. каучука технического углерода в совокупности.
Предпочтительно смолой акцептора метилена является фенолоформальдегидная смола, а соединение донора метилена представляет собой гексаметоксиметилмеламин.
Предпочтительно смесь из армирующих смол содержит от 20 до 80% (мас.) фенолоформальдегидной смолы и от 20 до 80% (мас.) смолы, произведенной из гидразида.
Предпочтительно смолу, произведенную из гидразида, выбирают из группы, включающей гидразид 2-гидрокси-N'-(1-метилэтилиден)-3-нафтоевой кислоты, гидразид 2- гидрокси-N'-(1-метилпропилиден)-3-нафтоевой кислоты, гидразид 2-гидрокси-N'-(1-метилбутилиден)-3-нафтоевой кислоты, гидразид 2-гадрокси-N'-(1,3-диметилбутилиден)-3-нафтоевой кислоты, гидразид 2-гидрокси-N'-(2,6-диметил-4-гептилиден)-3-нафтоевой кислоты, гидразид N'-(l-метилэтилиден)салициловой кислоты, гидразид N'-(1-метилпропилиден)салициловой кислоты, гидразид N'-(1-метилбутилиден)салициловой кислоты, гидразид N'-(1,3-диметилбутилиден)салициловой кислоты и гидразид N'-(2,6-диметил-4-гептилиден)салициловой кислоты.
Предпочтительно сшиваемая полимерная основа с ненасыщенной цепью содержит от 40 до 80 м.ч./сто м.ч. натурального каучука и от 20 до 60 м.ч./сто м.ч. синтетического каучука, выбранного из группы, включающей бутадиеновый каучук, стиролбутадиеновый каучук и изопреновый каучук.
Композицию, соответствующую настоящему изобретению, предпочтительно используют для изготовления элементов, таких как подстилающий слой протектора, подпротекторный слой, наполнительный шнур бортового крыла, противоабразивная резиновая ленточка или боковина.
В соответствии с настоящим изобретением также предлагается элемент, изготовленный из композиции, соответствующей настоящему изобретению.
В соответствии с настоящим изобретением также предлагается покрышка, содержащая элемент, образованный из композиции, соответствующей настоящему изобретению.
Наилучший способ осуществления изобретения
Нижеследующее представляет собой неограничивающие примеры для более ясного понимания настоящего изобретения.
Примеры
Получали пять контрольных композиций (Контр. 1 - Контр. 5) и одну композицию, соответствующую настоящему изобретению (Композиция А). Говоря более конкретно, в контрольных композициях используют: смесь из двух классов технического углерода, соответствующую изобретению, при отсутствии смеси из смол, соответствующей изобретению (Контр. 1); смесь из смол, соответствующую изобретению, при наличии только одного класса технического углерода (Контр. 2 и Контр. 3); и смесь из классов технического углерода, соответствующую изобретению, при наличии только одной смолы (Контр. 4 и Контр. 5). Тогда как в композиции, соответствующей изобретению (Композиция А), используют как смесь из классов технического углерода, так и смесь из армирующих смол в соответствии с указанием в основном пункте формулы изобретения.
Получение композиции
(Первая стадия перемешивания)
В смеситель с тангенциальным ротором на 230-270 л перед перемешиванием загружали сшиваемую полимерную основу и часть технического углерода (от 50 до 75% от совокупного количества, использующегося в композиции) при коэффициенте заполнения 66-72%.
Смеситель функционировал при скорости 40-60 об/мин, и получающуюся в результате смесь выгружали при достижении температуры 140-160°C.
(Вторая стадия перемешивания)
К смеси с первой стадии добавляли остаток технического углерода, соединение акцептора метилена и смолу, произведенную из гидразина (по мере надобности). Смеситель функционировал при скорости 40-60 об/мин, и получающуюся в результате смесь выгружали при достижении температуры 130-150°C.
(Третья стадия перемешивания)
К смеси со второй стадии добавляли отвердители и при необходимости соединение донора метилена при коэффициенте заполнения 63-67%.
Смесь обрабатывали при скорости 40-60 об/мин, и получающуюся в результате смесь выгружали при достижении температуры 100-110°C.
В таблице I продемонстрированы составы в м.ч./сто м.ч. каучука для пяти контрольных композиций и композиции, соответствующей изобретению.
НК представляет собой натуральный каучук; БК представляет собой бутадиеновый каучук; смола акцептора метилена является фенолформальдегидной; соединение донора метилена представляет собой гексаметоксиметилмеламин; и гидразидная смола представляет собой гидразид 2-гидрокси-N'-(1,3-диметилбутилиден)-3-нафтоевой кислоты (ВМН).
Описанные выше композиции подвергали испытаниям в соответствии с документом ISO Standard 4664 для измерения модуля упругости Е' (30°C), значения TanD (60°C) и определения жесткости и сопротивления качению соответственно.
В таблице II продемонстрированы результаты по сопротивлению качению и жесткости, индексированные по отношению к результатам для композиции Контр. 1.
Как это ясно продемонстрировано результатами из таблицы II, композиция, соответствующая настоящему изобретению, обнаруживает преимущество в виде значительно улучшенной жесткости при отсутствии ухудшения сопротивления качению.
Было принято решение по индексации результатов по отношению к результатам для композиции Контр. 1, которая представляет собой обычно использующееся решение, применяющее в качестве наполнителя смесь из двух классов технического углерода, характеризующихся различными площадями удельной поверхности.
Как демонстрирует анализ результатов по контрольным композициям, вышеупомянутые преимущества получают только в результате использования как смеси из смол, так и смеси из классов технического углерода.
Говоря более конкретно, контрольные композиции Контр. 2 и Контр. 3 демонстрируют то, насколько использование смеси из смол, соответствующей изобретению, при наличии только одного класса технического углерода неспособно приводить к значительному улучшению жесткости; а контрольные композиции Контр. 4 и Контр. 5 демонстрируют то, насколько использование смеси из классов технического углерода при наличии только одной смолы приводит к улучшению жесткости, но только за счет резкого уменьшения сопротивления качению. Также важно отметить то, насколько улучшение жесткости контрольных композиций Контр. 4 и Контр. 5, тем не менее, является все еще меньшим, чем у композиции А, соответствующей изобретению.