КАУЧУКОВАЯ КОМПОЗИЦИЯ И ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ПОКРЫШКА
RUBBER COMPOSITION AND PNEUMATIC TYRE

Область техники
Настоящее изобретение относится к каучуковой композиции и к пневматической покрышке, использующей данную композицию, а говоря более конкретно, к каучуковой композиции, которая демонстрирует превосходную перерабатываемость при переработке каучука и может обеспечить получение покрышки, демонстрирующей превосходные эксплуатационные характеристики по торможению и движению на дорожных поверхностях, имеющих покрытие изо льда и снега (превосходные эксплуатационные характеристики на льду), и превосходное сопротивление истиранию, и к пневматической покрышке, которую получают в результате использования каучуковой композиции при изготовлении протектора и которая демонстрирует описанные ранее эксплуатационные характеристики.
Уровень техники
С момента запрещения использования шипованных покрышек было проведено множество исследований, направленных на улучшение эксплуатационных характеристик по торможению и движению на дорожных поверхностях, имеющих покрытие изо льда и снега (здесь и далее в настоящем документе называемых эксплуатационными характеристиками на льду), а в частности множество исследований в отношении протектора покрышки. На дорожных поверхностях, имеющих покрытие изо льда и снега, наблюдается тенденция к образованию водяных пленок вследствие действия теплоты трения, высвобождающейся между дорожной поверхностью, имеющей покрытие изо льда и снега, и покрышкой, и образовавшиеся водяные пленки уменьшают коэффициент трения между покрышкой и дорожной поверхностью, имеющей покрытие изо льда и снега. Поэтому для улучшения эксплуатационных характеристик покрышки на льду необходимо усовершенствовать функцию протектора покрышки по удалению водяных пленок и улучшению воздействия кромок и воздействия выступов протектора покрышки.
Для придания протектору покрышки функции удаления водяных пленок на поверхности протектора, которая находится в контакте с дорожными поверхностями, формируют большое количество крошечных канавок для спуска воды (как глубина, так и ширина имеют приблизительно 100 мкм), и водяные пленки удаляются через канавки, что увеличивает коэффициент трения между покрышкой и дорожной поверхностью, имеющей покрытие изо льда и снега. Однако в данном способе возникает проблема, заключающаяся в том, что эксплуатационные характеристики на льду постепенно ухудшаются по мере прохождения истирания покрышки, хотя в начальный период использования покрышки эксплуатационные характеристики на льду могут и улучшаться. Для предотвращения ухудшения эксплуатационных характеристик на льду даже и в случае истирания покрышки в протекторе предусматривается формирование воздушных ячеек, так что реализация эффекта удаления крошечных водяных пленок становится возможной. Что касается воздушных ячеек в протекторе, то в дополнение к сферическим ячейкам могут быть предусмотрены также и цилиндрические ячейки, сформированные при использовании волокон из органической смолы.
Было предложено увеличить коэффициент трения с дорожной поверхностью, имеющей покрытие изо льда и снега, в результате добавления к органическим волокнам мелких частиц для дополнительного улучшения царапающего воздействия на дорожную поверхность (например, Японская выложенная патентная заявка №2003-201371 и Японская выложенная патентная заявка №2001-233993).
Эксплуатационные характеристики на льду могут быть улучшены вследствие улучшения эффекта спуска воды и царапающего воздействия в результате формирования в каучуковой композиции цилиндрических ячеек при использовании волокна из органической смолы или добавления к каучуковой композиции ячеистых материалов, имеющих удлиненную форму и содержащих мелкие частицы. Однако одновременной демонстрации превосходного сопротивления истиранию и превосходных эксплуатационных характеристик на льду в достаточной степени добиться не удавалось.
Что касается каучукового компонента, использующегося при изготовлении протектора, то использовали натуральный каучук и полибутадиен, характеризующийся высоким уровнем содержания цис-звеньев, которые имеют температуры стеклования, равные 60°С и менее. В частности, низкую температуру стеклования имеет полибутадиеновый каучук, характеризующийся высоким уровнем содержания цис-звеньев, и в результате увеличения в каучуковом компоненте относительного количества полибутадиена, характеризующегося высоким уровнем содержания цис-звеньев, эксплуатационные характеристики на льду улучшаются. Однако в случае увеличения относительного количества полибутадиенового каучука, характеризующегося высоким уровнем содержания цис-звеньев, возникает проблема, заключающаяся в ухудшении эксплуатационных характеристик на сухих дорожных поверхностях.
Что касается использующегося при изготовлении протектора компонента, образуемого наполнителем, то обычно используют технический углерод и диоксид кремния. Диоксид кремния используют в качестве компонента, который может улучшить эксплуатационные характеристики на мокрых дорожных поверхностях и экономию топлива. В общем случае при использовании диоксида кремния в комбинации с диоксидом кремния используют силановый аппрет для того, чтобы наверняка была бы обеспечена демонстрация армирующей способности наполнителя и способности диспергирования в каучуковом компоненте.
Для улучшения описанных ранее как проблемные характеристик на сухих дорожных поверхностях и сопротивления истиранию может быть предусмотрено увеличение количества армирующего наполнителя. Однако при простом увеличении количества эксплуатационные характеристики на льду и перерабатываемость неизбежно ухудшаются.
Описание изобретения
В вышеизложенных обстоятельствах настоящее изобретение имеет целью предложение каучуковой композиции, которая демонстрирует превосходную перерабатываемость при переработке каучука и может обеспечить получение покрышки, демонстрирующей превосходные эксплуатационные характеристики по торможению и движению на дорожных поверхностях, имеющих покрытие изо льда и снега (превосходные эксплуатационные характеристики на льду), и превосходное сопротивление истиранию, и пневматической покрышки, которую получают в результате использования каучуковой композиции при изготовлении протектора и которая демонстрирует описанные ранее эксплуатационные характеристики.
Как было установлено в результате проведения изобретателем настоящего изобретения интенсивных исследований, направленных на достижение вышеупомянутой цели, количество наполнителя могло бы быть увеличено без ухудшения перерабатываемости в результате использования каучуковой композиции, которая включает замкнутые ячейки и которую получают в результате добавления специального силанового аппрета, диоксида кремния и органического волокна к каучуковому компоненту, содержащему натуральный каучук и полимер на основе сопряженного диена, и цель настоящего изобретения могла бы быть достигнута. Настоящее изобретение было сделано на основании данных сведений.
Настоящее изобретение предлагает нижеследующее:
(1) Каучуковая композиция, которая включает замкнутые ячейки и содержит (А) по меньшей мере, один каучуковый компонент, выбираемый из натурального каучука и синтетических каучуков на диеновой основе, (В) диоксид кремния в количестве в диапазоне от 10 до 150 массовых частей при расчете на 100 массовых частей каучукового компонента, (С) органическое волокно в количестве в диапазоне от 0,02 до 20 массовых частей при расчете на 100 массовых частей каучукового компонента и (D) силановый аппрет, имеющий общую формулу (I):
1
6
6
6
7
6
7
6
7
6
7
5
6
7
6
7
2
1
3
1
2
8
8
4
5
m
a
где R является группой, представляющей собой RO-, RC(=O)O-, RRC=NO-, RRNCO-, RRN- или -(OSiRR)(OSiRRR) (при этом каждый из R и R независимо представляет собой атом водорода или одновалентную углеводородную группу, содержащую от 1 до 18 атомов углерода, a m представляет собой целое число в диапазоне от 0 до 10), R является атомом или группой, представляющими собой R, атом водорода или одновалентную углеводородную группу, содержащую от 1 до 18 атомов углерода, R является атомом или группой, представляющей собой R или R, или группой, представляющей собой -[O(RO)H] (при этом R представляет собой алкиленовую группу, содержащую от 1 до 18 атомов углерода, и а представляет собой целое число в диапазоне от 1 до 4), R представляет собой двухвалентную углеводородную группу, содержащую от 1 до 18 атомов углерода, R представляет собой одновалентную углеводородную группу, содержащую от 1 до 18 атомов углерода, и х, у и z представляют собой числа, удовлетворяющие соотношениям х+у+z=3,0≤х≤3,0≤у≤2 и 0≤z≤1; в количестве в диапазоне от 1 до 30% (масс.) при расчете на величину массы диоксида кремния из компонента (В);
(2) Каучуковая композиция, описанная в позиции (1), где компонент (С) представляет собой (F) органическое волокно, содержащее мелкие частицы, которое содержит (Е) мелкие частицы;
(3) Каучуковая композиция, описанная в любой одной из позиций (1) и (2), где компонент (F) содержит компонент (Е) в количестве в диапазоне от 5 до 90 массовых частей при расчете на 100 массовых частей материала исходного сырья, составляющего компонент (С);
(4) Каучуковая композиция, описанная в позиции (1), где волокно, использующееся при получении компонента (С), имеет диаметр в диапазоне от 0,01 до 0,1 мм и длину в диапазоне от 0,5 до 20 мм;
(5) Каучуковая композиция, описанная в позиции (2), где материал исходного сырья, составляющий компонент (С), представляет собой кристаллическую макромолекулу, включающую полиэтилен и/или полипропилен, и имеет температуру плавления, равную 190°С и менее;
(6) Каучуковая композиция, описанная в позиции (1), где компонент (Е) характеризуется твердостью по Мосу, равной 2 и более, и распределением частиц по диаметрам, таким, что диаметр частиц в диапазоне от 10 до 50 мкм соответствует частоте в распределении, равной 80% (масс.) и более, и средним диаметром частиц для мелких частиц в диапазоне от 10 до 30 мкм;
(7) Каучуковая композиция, описанная в позиции (1), где частота при пиковом значении в распределении частиц по диаметрам для компонента (Е) составляет 20 масс.% и более;
(8) Каучуковая композиция, описанная в позиции (1), где компонент (Е) характеризуется отношением, равным 1,1 и более, и имеет острые части;
(9) Каучуковая композиция, описанная в позиции (1), где компонент (Е) выбирают из неорганических мелких частиц и органических мелких частиц;
(10) Каучуковая композиция, описанная в позиции (1), которая дополнительно содержит (G) соединение, описывающееся следующей общей формулой (II):
НООС-СН=СН-СОО-А-ОС-СН=СН-СООН, (II)
9
10
11
12
11
9
10
11
13
13
13
12
s
2
2
t
u
где А является группой, представляющей собой -RO-, -(RO)-, -СНСH(OH)СНО- или -(ROOC-R-COO-)RO-, при этом R представляет собой двухвалентную углеводородную группу, содержащую от 2 до 36 атомов углерода, R представляет собой алкиленовую группу, содержащую от 2 до 4 атомов углерода, s представляет собой среднее число присоединения в молях, которое представляет собой число в диапазоне от 1 до 60, R представляет собой двухвалентную углеводородную группу, содержащую от 2 до 18 атомов углерода, или группу, представляющую собой -(RO)R- (при этом Rпредставляет собой алкиленовую группу, содержащую от 2 до 4 атомов углерода, а u представляет собой среднее число присоединения в молях, которое представляет собой число в диапазоне от 1 до 30), R представляет собой двухвалентную углеводородную группу, содержащую от 2 до 18 атомов углерода, a t представляет собой среднее число, которое находится в диапазоне от 1 до 30; в количестве в диапазоне от 0,3 до 7 массовых частей при расчете на 100 массовых частей каучукового компонента из компонента (А);
(11) Пневматическая покрышка, которая использует каучуковую композицию, описанную в позиции (1), на поверхности протекторной части, которая по существу находится в контакте с дорожными поверхностями; и
(12) Пневматическая покрышка, описанная в позиции (11), где степень вспенивания каучукового слоя в протекторной части, которая по существу находится в контакте с дорожными поверхностями, находится в диапазоне от 3 до 50%.
Краткое описание чертежей
Фигура 1 представляет собой диаграмму, схематически демонстрирующую секцию покрышки настоящего изобретения.
Фигуры 2(а) и 2(b) представляют собой диаграммы, схематически демонстрирующие секции протекторной части, вырезанные в направлении по окружности и в поперечном направлении, соответственно, из протекторной части покрышки настоящего изобретения.
Фигура 3 представляет собой диаграмму, описывающую принцип ориентирования органического волокна, содержащего мелкие частицы, в одном конкретном направлении.
На фигурах номера позиций обозначают нижеследующее:
1: Пара закраинных частей
2: Каркас
3: Брекер
4: Покрышка
5: Протектор
6: Часть, образуемая беговой дорожкой протектора
6А: Вулканизованный каучук
7: Подпротекторная часть
8: Ячейки, имеющие удлиненную форму
9: Вдавленная часть
10: Защитный слой
11: Сферическая ячейка
12: Вогнутая часть сферической ячейки
13: Мелкая частица
14: Органическое волокно, содержащее мелкие частицы
15: Каучуковая композиция
16: Металлический мундштук
17: Направление экструдирования
Наиболее предпочтительный вариант реализации изобретения
Каучуковая композиция настоящего изобретения включает замкнутые ячейки и содержит (А) по меньшей мере, один каучуковый компонент, выбираемый из натурального каучука и синтетических каучуков на диеновой основе, (В) диоксид кремния, (С) органическое волокно и (D) силановый аппрет, включающий защищенный меркаптосилан.
Каучуковую композицию, включающую описанные ранее замкнутые ячейки, в выгодном случае используют в качестве протекторного каучука, имеющего ячеистый слой, который по существу находится в контакте с дорожными поверхностями. Ячеистый каучуковой слой характеризуется степенью вспенивания в диапазоне от 3 до 50%, а предпочтительно в диапазоне от 15 до 40%.
В случае нахождения степени вспенивания в вышеупомянутом диапазоне могут быть продемонстрированы превосходные эксплуатационные характеристики на льду благодаря надежному сохранению объема вдавленных частей в протекторе при одновременном выдерживании сопротивления истиранию и эксплуатационных характеристик на сухих дорожных поверхностях.
Каучуковый компонент из компонента (А) может содержать один только натуральный каучук, один только полимер на основе сопряженного диена или их обоих. На полимер на основе сопряженного диена каких-либо конкретных ограничений не накладывают, и в соответствии с целью в подходящем случае он может быть выбран из обычно использующихся полимеров на основе сопряженного диена. Примеры полимера на основе сопряженного диена включают сополимеры стирола-бутадиена (СБК), полиизопрен (ИК) и полибутадиен (БК). В числе данных синтетических каучуков на основе сопряженного диена предпочтительным является цис-1,4-полибутадиен вследствие своих низкой температуры стеклования и большого эффекта в отношении эксплуатационных характеристик на льду, а более предпочтительным является цис-1,4-полибутадиен, характеризующийся уровнем содержания цис-звеньев, равным 90% и более.
В случае использования каучуковой композиции настоящего изобретения при изготовлении протектора покрышки в качестве каучукового компонента предпочтительным является каучук, имеющий температуру стеклования, равную 60°С и менее. Использование каучукового компонента, имеющего описанную ранее температуру стеклования, является выгодным, поскольку полученный протектор сохраняет достаточную эластичность каучука в низкотемпературных областях и демонстрирует превосходные эксплуатационные характеристики на льду.
В каучуковой композиции настоящего изобретения в качестве компонента (D) используют силановый аппрет, включающий защищенный меркаптосилан, описывающийся следующей общей формулой (I):
1
6
6
6
7
6
7
6
7
6
7
5
6
7
6
7
2
1
3
1
2
8
8
4
5
m
a
В общей формуле (I) R является группой, представляющей собой RO-, RC(=O)O-, RRC=NO-, RRNCO-, RRN- или -(OSiRR)(OSiRRR) (при этом каждый из R и R независимо представляет собой атом водорода или одновалентную углеводородную группу, содержащую от 1 до 18 атомов углерода, a m представляет собой целое число в диапазоне от 0 до 10), R является атомом или группой, представляющими собой R, атом водорода или одновалентную углеводородную группу, содержащую от 1 до 18 атомов углерода, R является атомом или группой, представляющей собой R или R или -[O(RO)H] (при этом R представляет собой алкиленовую группу, содержащую от 1 до 18 атомов углерода, и а представляет собой целое число в диапазоне от 1 до 4), R представляет собой двухвалентную углеводородную группу, содержащую от 1 до 18 атомов углерода, R представляет собой одновалентную углеводородную группу, содержащую от 1 до 18 атомов углерода, и х, у и z представляют собой числа, удовлетворяющие соотношениям х+у+z=3,0≤х≤3,0≤у≤2 и 0≤z≤1.
В продемонстрированной ранее общей формуле (I) примеры одновалентного углеводорода, содержащего от 1 до 18 атомов углерода, включают алкильные группы, содержащие от 1 до 18 атомов углерода, алкенильные группы, содержащие от 2 до 18 атомов углерода, арильные группы, содержащие от 6 до 18 углерода, и аралкильные группы, содержащие от 7 до 18 атомов углерода. Алкильная группа и алкенильная группа могут представлять собой любую группу, выбираемую из линейных групп, разветвленных групп и циклических групп. Арильная группа и аралкильная группа могут иметь в ароматическом кольце заместителей, таких как низшие алкильные группы.
Конкретные примеры одновалентной углеводородной группы, содержащей от 1 до 18 атомов углерода, включают метильную группу, этильную группу, н-пропильную группу, изопропильную группу, н-бутильную группу, изобутильную группу, втор-бутильную группу, трет-бутильную группу, пентильную группу, гексильную группу, октильную группу, децильную группу, додецильную группу, циклопентильную группу, циклогексильную группу, винильную группу, пропенильную группу, аллильную группу, гексенильную группу, октенильную группу, циклопентенильную группу, циклогексенильную группу, фенильную группу, толильную группу, ксилильную группу, нафтильную группу, бензильную группу, фенетильную группу и нафтилметильную группу.
8
В продемонстрированной ранее общей формуле (I) алкиленовая группа, содержащая от 1 до 18 атомов углерода, которая представляет собой R, может являться любой группой, выбираемой из линейной группы, разветвленной группы и циклической группы. В частности, предпочтительной является линейная группа.
Примеры линейной алкиленовой группы включают метиленовую группу, этиленовую группу, триметиленовую группу, тетраметиленовую группу, пентаметиленовую группу, гексаметиленовую группу, октаметиленовую группу, декаметиленовую группу и додекаметиленовую группу.
4
Примеры двухвалентной углеводородной группы, содержащей от 1 до 18 атомов углерода, которая представляет собой R, включают алкиленовые группы, содержащие от 1 до 18 атомов углерода, алкениленовые группы, содержащие от 2 до 18 атомов углерода, циклоалкиленовые группы, содержащие от 5 до 18 атомов углерода, циклоалкилалкиленовые группы, содержащие от 6 до 18 атомов углерода, ариленовые группы, содержащие от 6 до 18 атомов углерода, и аралкиленовые группы, содержащие от 7 до 18 атомов углерода. Алкиленовая группа и алкениленовая группа могут представлять собой любую группу, выбираемую из линейных групп, разветвленных групп и циклических групп. Циклоалкиленовая группа, циклоалкилалкиленовая группа, ариленовая группа и аралкиленовая группа могут иметь в кольце заместителей, таких как низшие алкильные группы.
4
Что касается группы, представляющей собой R, то предпочтительными являются алкиленовые группы, содержащие от 1 до 6 атомов углерода, и предпочтительными являются линейные алкиленовые группы, такие как метиленовая группа, этиленовая группа, триметиленовая группа, тетраметиленовая группа, пентаметиленовая группа и гексаметиленовая группа.
Примеры силанового аппрета, описывающегося общей формулой (I), включают 3-гексаноилтиопропилтриэтоксисилан, 3-октаноилтиопропилтриэтоксисилан, 3-деканоилтиопропилтриэтоксисилан, 3-лауроилтиопропилтриэтоксисилан, 2-гексаноилтиоэтилтриэтоксисилан, 2-октаноилтиоэтилтриэтоксисилан, 2-деканоилтиоэтилтриэтоксисилан, 2-лауроилтиоэтилтриэтоксисилан, 3-гексаноилтиопропилтриметоксисилан, 3-октаноилтиопропилтриметоксисилан, 3-деканоилтиопропилтриметоксисилан, 3-лауроилтиопропилтриметоксисилан, 2-гексаноилтиоэтилтриметоксисилан, 2-октаноилтиоэтилтриметоксисилан, 2-деканоилтиоэтилтриметоксисилан и 2-лауроилтиоэтилтриметоксисилан.
Благодаря использованию в качестве компонента (D) описанного ранее силанового аппрета каучуковая композиция настоящего изобретения будет демонстрировать превосходную перерабатываемость при переработке каучука вследствие уменьшения вязкости невулканизованного каучука, и становится возможным увеличение количества наполнителя. В результате может быть получена пневматическая покрышка, демонстрирующая превосходное сопротивление истиранию.
В настоящем изобретении могут быть использованы один вид силанового аппрета из компонента (D) или комбинация из двух и более видов. Количество выбирают в диапазоне от 2 до 30% при расчете на массу диоксида кремния из компонента (В). В случае нахождения количества силанового аппрета в вышеупомянутом диапазоне эффект от настоящего изобретения может быть продемонстрирован в достаточной степени. Предпочитается, чтобы данное количество находилось бы в диапазоне от 5 до 15 масс.%.
Предпочитается на конечной стадии перемешивания в качестве агента, удаляющего защищающего агента, добавлять донор протона, типичные примеры которого включают ДФГ (дифенилгуанидин), что обеспечит протекание реакции сочетания между полимером и силановым аппретом. Предпочтительно количество находится в диапазоне от 0,1 до 5,0 массовой части, а более предпочтительно от 0,2 до 3,0 массовой части, при расчете на 100 массовых частей каучукового компонента.
В каучуковой композиции настоящего изобретения примеры диоксида кремния, использующегося в качестве компонента (В), включают влажный диоксид кремния (водный диоксид кремния) и сухой диоксид кремния (безводный диоксид кремния). В числе данных диоксидов кремния предпочтительным является влажный диоксид кремния, поскольку в данном случае эффект улучшения характеристик разрушения демонстрируется наиболее заметно, и одновременно с этим наиболее заметно демонстрируются характеристики сцепления с мокрыми дорогами и небольшое сопротивление качению.
2
2
2
2
2
С точки зрения баланса между армирующей способностью, перерабатываемостью, характеристиками сцепления с мокрыми дорогами и сопротивлением истиранию предпочтительно влажный диоксид кремния характеризуется определяемой по адсорбции азота площадью удельной поверхности (NSA), полученной в соответствии с методом БЭТ, в диапазоне от 140 до 280 м/г, а более предпочтительно от 170 до 250 м/г. Примеры предпочтительного влажного диоксида кремния включают марки AQ, VN3, LP и NA, изготовленные в компании TOSO SILICA Co., Ltd., и марку ULTRASIL VN3 (NSA: 210 м/г), изготовленную в компании DEGUSSA Company.
Диоксид кремния из компонента (В) используют в количестве в диапазоне от 20 до 150 массовых частей, а предпочтительно в диапазоне от 40 до 90 массовых частей, при расчете на 100 массовых частей каучукового компонента из компонента (А). В случае количества диоксида кремния, меньшего чем 20 массовых частей, эффект улучшения армирующей способности и других физических свойств будет недостаточным. В случае превышения данным количеством 150 массовых частей перерабатываемость и сопротивление качению ухудшатся.
2
2
2
3
В каучуковой композиции настоящего изобретения в комбинации с описанным ранее диоксидом кремния по мере надобности может быть использован и технический углерод. С точки зрения армирующей способности, перерабатываемости и других свойств предпочтительно количество технического углерода находится в диапазоне от 30 до 160 массовых частей, а более предпочтительно от 50 до 100 массовых частей, при расчете на 100 массовых частей каучукового компонента из компонента (А). Примеры технического углерода включают марки HAF, N339, IISAF, ISAF и SAF. Предпочтительно технический углерод характеризуется определяемой по адсорбции азота площадью удельной поверхности (NSA; в соответствии с методом из документа Japanese Industrial Standard K 6217-2:2001) в диапазоне от 70 до 160 м/г, а более предпочтительно от 90 до 160 м/г. Предпочтительным является технический углерод, характеризующийся поглощением дибутилфталата (ДБФ; в соответствии с методом из документа Japanese Industrial Standard K 6217-4:2001) в диапазоне от 80 до 170 см/100 г. В результате использования описанного ранее технического углерода эффект улучшения различных свойств и, в частности, характеристик разрушения увеличивается. С точки зрения сопротивления истиранию предпочтительной является марка SAF, характеризующаяся очень малым диаметром частиц.
В той мере, в которой на цель настоящего изобретения не будет оказываться неблагоприятного воздействия, при необходимости в подходящих количествах могут быть использованы и неорганические наполнители, отличные от диоксида кремния. Примеры неорганического наполнителя, отличного от диоксида кремния, включают соединения, описывающиеся следующей общей формулой (III):
1
где М представляет собой, по меньшей мере, одного представителя, выбираемого из металлов, выбираемых из группы, состоящей из алюминия, магния, титана, кальция и циркония, оксидов и гидроксидов данных металлов, гидратов данных металлов и карбонатов данных металлов; и m, х, у и z представляют собой целое число в диапазоне от 1 до 5, целое число в диапазоне от 0 до 10, целое число в диапазоне от 2 до 5 и целое число в диапазоне от 0 до 10, соответственно. В случае равенства в приведенной ранее общей формуле как х, так и z 0 неорганическое соединение будет представлять собой, по меньшей мере, одно неорганическое соединение металлов, выбираемых из алюминия, магния, титана, кальция и циркония, и оксидов и гидроксидов данных металлов.
2
3
2
3
2
3
2
3
2
2
3
2
2
2
2
2
2n-1
2
2
3
2
3
2
2
3
2
2
2
3
2
2
2
3
2
2
2
5
4
4
2
2
4
3
2
4
2
3
2
4
3
2
2
2
3
2
1
В качестве неорганического наполнителя, описывающегося продемонстрированной ранее общей формулой, могут быть использованы оксид алюминия (AlO), такой как γ-оксид алюминия и α-оксид алюминия, гидраты оксида алюминия (AlO·НО), такие как бомит и диаспор, гидроксид алюминия [Al(ОН)], такой как гиббсит и биалит, карбонат алюминия [Al(СО)], гидроксид магния [Mg(OH)], оксид магния (MgO), карбонат магния (MgCO), тальк (3MgO·4SiO·HO), аттапульгит (5MgO·8SiO·9HO), титановый белый пигмент (TiO), титановый черный пигмент (TiO), оксид кальция (СаО), гидроксид кальция [Са(ОН)], оксид алюминия-магния (MgO·AlO), глина (AlO·2SiO), каолин (AlO·2SiO·2HO), пирофиллит (AlO·4SiO·HO), бентонит (AlO·4SiO·2HO), силикат алюминия (AlSiO, Al·3SiO·5HO и тому подобное), силикат магния (MgSiO, MgSiO и тому подобное), силикат кальция (Ca·SiO и тому подобное), силикат алюминия-кальция (AlO·СаО·2SiO и тому подобное), силикат магния-кальция (CaMgSiO), карбонат кальция (СаСО), оксид циркония (ZrO), гидроксид циркония [ZrO(OH)·nHO], карбонат циркония [Zr(СО)] и кристаллические алюмосиликаты, содержащие водород, щелочной металл или щелочноземельный металл для модифицирования электрического заряда, такие как различные типы цеолита. Предпочитается, чтобы М в общей формуле (III) представлял бы собой, по меньшей мере, одного представителя, выбираемого из металла или соединения, выбираемых из металлического алюминия, оксида алюминия и гидроксидов алюминия, гидратов металла и соединений и карбоната алюминия.
Могут быть использованы один вид неорганического соединения, описывающегося вышеприведенной формулой, или комбинация из двух и более видов.
Что касается каучуковой композиции настоящего изобретения, то необходимо, чтобы композиция в качестве компонента (С) содержала бы органическое волокно. Предпочитается, чтобы компонент (С) и (F) органическое волокно, содержащее мелкие частицы, которое содержит (Е) мелкие частицы, использовались бы в комбинации.
В случае использования описанного ранее компонента (F) в ячеистом слое описанного ранее каучука может быть продемонстрирован превосходный эффект удаления воды с поверхности покрышки и увеличения трения поверхности покрышки, и могут быть улучшены эксплуатационные характеристики на льду. В случае использования в качестве компонента (Е), который используют в описанном далее компоненте (F), материала, характеризующегося относительно большой твердостью, данный материал в зависимости от диаметра органического волокна в каучуке будет оказывать неблагоприятное воздействие на состояние поверхности вулканизованного каучука и формованного продукта во время экструдирования, и это станет одним из факторов, ухудшающих перерабатываемость в производственной установке. Поэтому предпочитается, чтобы описанный ранее каучуковый слой в комбинации с компонентом (F) содержал бы специфическое количество компонента (С), который не содержит мелких частиц.
Что касается описанного ранее специфического количества, то предпочтительно соотношение между массовыми количествами компонента (С) и компонента (F) находятся в диапазоне от 98/2 до 2/98, а более предпочтительно в диапазоне от 95/5 до 5/95. Предпочтительно количество компонента (F) находится в диапазоне от 0,05 до 10 массовых частей, а более предпочтительно в диапазоне от 0,01 до 5 массовых частей, при расчете на 100 массовых частей каучукового компонента из компонента (А).
В каучуковой композиции настоящего изобретения предпочтительно сумма массовых количеств компонента (С) и компонента (F) находится в диапазоне от 1 до 20 массовых частей, а более предпочтительно от 1,5 до 15 массовых частей, при расчете на 100 массовых частей каучукового компонента из компонента (А).
В случае нахождения суммы данных количеств в пределах вышеупомянутого диапазона перерабатываемость при экструдировании улучшится, обеспечивая подавление формирования грубой оболочки, и эффект от использования волокна может быть получен в достаточной степени. В случае протектора покрышки формирование трещин будет подавлено, и может быть выявлено достаточное улучшение воздействия кромок или воздействия выступов и эксплуатационных характеристик на льду в соответствии с данным воздействием.
Что касается органических волокон, использующихся в случае компонента (С) и компонента (F), то не требуется, чтобы для обоих компонентов использовались бы волокна, характеризующиеся одним и тем же материалом исходного сырья, одной и той же формой, одним и тем же диаметром или одной и той же длиной, и могут быть использованы органические волокна, отличные друг от друга. Предпочтительным является использование для обоих компонентов органических волокон, обладающих свойствами, находящимися в диапазоне, описанном в последующем изложении.
На материал исходного сырья для органического волокна и органическое волокно, использующееся для компонента (F), каких-либо конкретных ограничений не накладывают, и в подходящем случае они могут быть выбраны в соответствии с целью. Однако исходя из взаимосвязи с описанным ранее каучуковым компонентом из компонента (А) в настоящем изобретении предпочтительным является использование смолы, составляющей волокно, которая демонстрирует характеристики вязкости, такие, что вязкость становится меньшей, чем вязкость каучуковой матрицы каучукового компонента из компонента (А), до того, как во время вулканизации температура каучуковой композиции достигнет максимальной температуры вулканизации. Другими словами, что касается смолы, составляющей органическое волокно, то смола демонстрирует теплофизические характеристики, такие, что смола расплавляется (в том числе размягчается) до того, как температура каучуковой композиции достигнет максимальной температуры вулканизации.
В случае наличия у описанной ранее смолы, составляющей органическое волокно, описанных ранее теплофизических характеристик в вулканизованном каучуке, полученном в результате вулканизации каучуковой композиции, могут быть легко сформированы описанные ранее ячейки, имеющие удлиненную форму, которые могут исполнять функцию крошечных канавок для спуска воды.
Максимальная температура вулканизации обозначает максимальную температуру, демонстрируемую каучуковой композицией во время вулканизации каучуковой композиции. Например, в случае вулканизации в форме максимальная температура вулканизации обозначает максимальную температуру, демонстрируемую каучуковой композицией в течение периода времени от момента размещения каучуковой композиции в форме до момента выемки каучуковой композиции из формы и охлаждения. Максимальная температура вулканизации может быть измерена, например, в результате внедрения в каучуковую композицию термопары. Вязкость каучуковой матрицы обозначает вязкость потока, которую измеряют, например, при использовании конического пластометра или капиллярного пластометра. Вязкость смолы, составляющей органическое волокно, обозначает вязкость расплава, которую измеряют, например, при использовании конического пластометра или капиллярного пластометра.
Поэтому примеры предпочтительной смолы, выбираемой в настоящем изобретении, включают кристаллические макромолекулярные смолы, имеющие температуру плавления, меньшую, чем максимальная температура вулканизации.
В случае описанной ранее кристаллической макромолекулы вязкость макромолекулы становится меньшей, чем вязкость каучуковой матрицы, раньше, если разность между температурой плавления макромолекулы и максимальной температурой вулканизации каучуковой композиции будет большей вследствие более быстрого плавления макромолекулы во время вулканизации каучуковой композиции. В случае плавления макромолекулы газы, присутствующие в каучуковой композиции, такие как газы, образующиеся из пенообразователя, примешанного к каучуковой композиции, будут собираться внутри макромолекулы, демонстрирующей меньшую вязкость, чем вязкость каучуковой матрицы. В результате в вулканизованном каучуке будут эффективно формироваться и не раздавливаться замкнутые ячейки, имеющие на межфазной границе с каучуковой матрицей слой смолы, содержащий мелкие частицы, то есть ячейки в виде капсул, имеющие удлиненную форму и покрытие из вышеупомянутой смолы.
В протекторном каучуке покрышки, который по существу находится в контакте с дорожными поверхностями, ячейки в виде капсул, имеющие удлиненную форму, располагаются на поверхности протектора. Канавки, сформированные в результате истирания поверхности, исполняют функцию крошечных канавок для спуска воды, и в комбинации с эффектом удаления водяных пленок будут в достаточной степени продемонстрированы и воздействие кромок, и воздействие выступов.
В противоположность этому, в случае близости температуры плавления смолы, составляющей органическое волокно, к максимальной температуре вулканизации каучуковой композиции смола не будет быстро расплавляться в начальный период вулканизации, а будет расплавляться в конечный период вулканизации. В случае расплавления смолы в конечный период вулканизации часть газов, присутствующих в каучуковой композиции, не будет собираться внутри расплавленной смолы, а будет отводиться в вулканизованную каучуковую матрицу. В результате ячейки, имеющие удлиненную форму, которые должны эффективно исполнять функцию крошечных канавок для спуска воды, эффективно формироваться не будут. В случае избыточно низкой температуры плавления смолы органического волокна во время примешивания органического волокна к каучуковой композиции между органическими волокнами будет наблюдаться адгезия в расплаве, и будет возникать неудовлетворительное диспергирование органического волокна. В данном состоянии ячейки, имеющие удлиненную форму, которые могут исполнять функцию крошечных канавок для спуска воды, эффективно формироваться не будут. Поэтому температуру плавления смолы органического волокна предпочитается выбирать в диапазоне таком, чтобы смола не расплавлялась бы и не размягчалась при температурах стадий, предшествующих вулканизации, а на стадии вулканизации происходило бы обращение вязкости смолы и вязкости каучуковой матрицы.
Верхний предел температуры плавления смолы, составляющей органическое волокно, в подходящем случае предпочитается выбирать с учетом вышеупомянутых соображений, хотя каких-либо ограничений на верхний предел не накладывают. Предпочтительно температура плавления является меньшей, чем максимальная температура вулканизации, более предпочтительно меньшей на 10°С и более, а наиболее предпочтительно меньшей на 20°С и более. Температура вулканизации каучуковой композиции в промышленном способе в общем случае на своем максимуме равна приблизительно 190°С. Например, в случае задания максимальной температуры вулканизации, равной температуре, превышающей данную температуру в 190°С, температуру плавления вышеупомянутой смолы выбирают в диапазоне 190°С и менее, предпочтительно в диапазоне 180°С и менее, а более предпочтительно в диапазоне 170°С и менее.
Температура плавления описанной ранее смолы может быть измерена в соответствии с методом, широко известным самим по себе. Например, в качестве описанной ранее температуры плавления может быть использована пиковая температура плавления, измеренная при использовании измерительной аппаратуры метода ДСК.
Исходя из вышеизложенного описания изобретения, смола, составляющая органическое волокно, может быть сформирована кристаллической макромолекулой и/или аморфной макромолекулой. В соответствии с вышеизложенным описанием в настоящем изобретении предпочтительно смолу формирует органический материал исходного сырья, в большом количестве содержащий кристаллические макромолекулы, поскольку в данном случае вследствие фазового перехода при одной конкретной температуре быстро происходит изменение вязкости, и регулирование вязкости легко осуществить, а более предпочтительно смолу формируют одни только кристаллические макромолекулы.
Примеры описанной ранее кристаллической макромолекулы включают полимеры, характеризующиеся единственным составом, такие как полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП), полибутилен, полибутиленсукцинат, полиэтиленсукцинат, синдиотактический 1,2-полибутадиен (СПБ), поливиниловый спирт (ПВС) и поливинилхлорид (ПВХ). Также могут быть использованы и макромолекулы, имеющие температуру плавления, контролируемо выдерживаемую в подходящем для использования диапазоне благодаря проведению сополимеризации или перемешивания. Также могут быть использованы и материалы, полученные в результате добавления к данным смолам добавок. Могут быть использованы один вид кристаллической макромолекулы или комбинация из двух и более видов. В числе данных кристаллических макромолекул предпочтительными являются полиолефины и сополимеры полиолефинов, а более предпочтительными являются полиэтилен (ПЭ) и полипропилен (ПП), поскольку данные макромолекулы являются подходящими для общего использования и легкодоступны, а наиболее предпочтительным является полиэтилен (ПЭ) вследствие своих относительно низкой температуры плавления и удобства в обращении.
Примеры аморфной макромолекулы включают полиметилметакрилат (ММА), сополимеры акрилонитрила-бутадиена-стирола (АБС), полистирол (ПС), полиакрилонитрил, сополимеры данных полимеров и смеси данных полимеров. Могут быть использованы один вид аморфной макромолекулы или комбинация из двух и более видов.
Предпочтительно органическое волокно из компонента (С) и компонента (F), использующихся в настоящем изобретении, представляет собой короткое волокно, имеющее длину волокна в диапазоне от 0,5 до 20 мм, а более предпочтительно в диапазоне от 1 до 10 мм.
В случае присутствия в вулканизованном каучуке, образующем ячеистый каучуковый слой, органического волокна, имеющего описанную ранее длину, воздействие кромок и воздействие выступов будут продемонстрированы в достаточной степени, и в комбинации с описанным далее пенообразователем в достаточной степени становится возможным формирование ячеек, имеющих удлиненную форму, которые могут эффективно исполнять функцию крошечных канавок для спуска воды. В случае длины органического волокна, меньшей чем 0,5 мм, описанный ранее эффект в достаточной степени не демонстрируется.
В случае превышения длиной органического волокна 20 мм будет наблюдаться переплетение органических волокон, и способность диспергирования будет иметь тенденцию к ухудшению.
Предпочтительно органическое волокно имеет диаметр в диапазоне от 0,01 до 0,1 мм, а более предпочтительно в диапазоне от 0,015 до 0,09 мм. В случае диаметра, меньшего чем 0,01 мм, органическое волокно будет иметь тенденцию к разрезанию, и воздействие кромок или воздействие выступов в достаточной степени продемонстрированы быть не могут. В случае диаметра, превышающего 0,1 мм, возникнет проблема с перерабатываемостью.
Исходя из вышеизложенного описания изобретения, органическое волокно в компоненте (F), использующемся в настоящем изобретении, содержит компонент (Е). Примеры компонента (Е) включают неорганические мелкие частицы и органические мелкие частицы. Примеры неорганических мелких частиц включают мелкие частицы стекла, мелкие частицы гидроксида алюминия, мелкие частицы оксида алюминия и мелкие частицы железа, а примеры органических мелких частиц включают мелкие частицы (мет)акриловых смол и мелкие частицы эпоксидных смол. Могут быть использованы один вид мелких частиц или комбинация из двух и более видов. В числе данных мелких частиц предпочтительными являются неорганические мелкие частицы вследствие превосходного царапающего воздействия на лед.
Предпочтительно компонент (Е) характеризуется твердостью по Мосу, большей чем 2, а более предпочтительно большей чем 5. В случае равенства твердости по Мосу у компонента (Е) твердости льда (1~2) и более, то есть 2 и более, протектор может продемонстрировать более заметное царапающее воздействие на поверхностной части ячеистого каучука. Поэтому полученная покрышка демонстрирует большой коэффициент трения на дорожных поверхностях, имеющих покрытие изо льда и снега, и демонстрирует превосходные эксплуатационные характеристики на льду (превосходную способность плоскостных торможения и движения для покрышки на дорожных поверхностях, имеющих покрытие изо льда и снега).
Примеры компонента (Е), характеризующегося большой твердостью, включают гипс, кальцит, флюорит, ортоклаз, кварц и алмаз. Предпочтительные примеры компонента (Е) включают кварцевое стекло (твердость 6,5), кварц (твердость 7,0) и плавленый оксид алюминия (твердость 9,0), которые характеризуются твердостью по Мосу, равной 5 и более. В числе данных материалов кварцевое стекло и оксид алюминия (глинозем) являются недорогими и могут быть легко использованы.
Предпочтительно компонент (Е) характеризуется распределением частиц по диаметрам, таким, что диаметр частиц в диапазоне от 10 до 50 мкм соответствует частоте в распределении, равной 80%, а более предпочтительно 90% (масс.) и более, и средним диаметром частиц для мелких частиц в диапазоне от 10 до 30 мкм.
В случае включения диаметром частиц при вышеупомянутой частоте в распределении частиц по диаметрам диаметров, меньших чем 10 мкм, будут включаться частицы, имеющие тенденцию к агрегированию при получении компонента (F), и способность диспергирования мелких частиц будет иметь тенденцию к ухудшению. Покрышка, использующая такое волокно, не может продемонстрировать достаточных царапающего воздействия, воздействия кромок или воздействия выступов. В случае включения диаметром частиц при вышеупомянутой частоте диаметров, превышающих 50 мкм, во время получения компонента (F) зачастую будут возникать проблемы, такие как разрушение волокна, и желательный компонент (F) эффективно получен быть не может.
Предпочтительно частота при пиковом значении в распределении частиц по диаметрам для компонента (Е) составляет 20% (масс.) и более, более предпочтительно 25% (масс.) и более, а наиболее предпочтительно 30% (масс.) и более.
В случае равенства частоты при пиковом значении в распределении частиц по диаметрам для компонента (Е) 20% (масс.) и более кривая распределения частиц по размерам для компонента (Е) становится острой, и распределение частиц по диаметрам становится равномерным. Поэтому может быть получено превосходное волокно, которое подавляет разрушение волокна во время получения компонента (F), и покрышка, полученная при использовании данного волокна, будет демонстрировать стабильные эксплуатационные характеристики на льду. Чем большим будет диаметр частиц при нахождении диаметра частиц в пределах описанного ранее диапазона, тем более благоприятными будут эксплуатационные характеристики на льду.
Описанная ранее частота обозначает массовую долю частиц, присутствующих в выделенной части при делении распределения частиц по диаметрам для полной массы частиц (кривой распределения частиц по диаметрам) в соответствии с диаметром частиц на части, ширина каждой из которых составляет 2 мкм. Частота при пиковом значении обозначает частоту для части, содержащей максимальное пиковое значение в числе выделенных частей кривой распределения частиц по диаметрам.
Предпочитается, чтобы компонент (Е) характеризовался бы аспектным отношением, равным 1,1 и более, и имел бы угловатые части. Более предпочтительно аспектное отношение составляет 1,2 и более, а наиболее предпочтительно 1,3 и более. Наличие угловатой части обозначает то, что поверхность не является полностью сферической поверхностью или гладко искривленной поверхностью.
В качестве компонента (Е) могут быть использованы мелкие частицы, первоначально имеющие угловатые части. Мелкие частицы, имеющие на поверхности угловатые части, также могут быть получены в результате пульверизации даже при наличии у мелких частиц сферической формы, и в данном случае может быть сформирована часть, характеризующаяся большей угловатостью.
Форма компонента (Е) может быть подтверждена в результате наблюдения группы мелких частиц при помощи электронного микроскопа. Может быть подтверждена несферичность формы. В случае равенства аспектного отношения, которое представляет собой отношение между большой осью и малой осью, 1,1 и более угловатой части, сформированной на поверхности частиц, может быть придана достаточная степень угловатости. Поэтому для покрышки, полученной при использовании органического волокна, содержащего мелкие частицы, из компонента (F), который содержит компонент (Е), в достаточной степени могут быть улучшены царапающее воздействие или воздействие кромок и воздействие выступов.
Предпочтительно уровень содержания компонента (Е) находится в диапазоне от 5 до 30 массовых частей, а более предпочтительно в диапазоне от 7 до 50 массовых частей, при расчете на 100 массовых частей смолы, составляющей компонент (F).
При нахождении количества компонента (Е) в пределах вышеупомянутого диапазона в достаточной степени будут продемонстрированы царапающее воздействие каучуковой композиции в каучуковом продукте и в случае протектора покрышки воздействие кромок и воздействие выступов, и компонент (F) может быть эффективно получен при незначительности проблем, таких как разрушение волокон в ходе получения компонента (F).
В настоящем изобретении перед получением ячеистого каучукового слоя к каучуковой композиции добавляют пенообразователь для того, чтобы после вулканизации были бы сформированы ячейки. В результате использования пенообразователя и описанного ранее волокна в описанном ранее ячеистом каучуковом слое, образующем вулканизованный каучук или протектор, благодаря наличию ячеек, имеющих удлиненную форму, формируются крошечные канавки для спуска воды, и функция удаления водяных пленок может быть обеспечена.
Примеры пенообразователя включают динитрозопентаметилентетраамин (ДНПТ); азодикарбонамид (АДКА); динитрозопентастиролтетраамин; производные бензолсульфонилгидразида; оксибисбензолсульфонилгидразид (ОБСГ); бикарбонат аммония, бикарбонат натрия и карбонат аммония, которые образуют диоксид углерода; и нитрозосульфонилазосоединения, N,N'-диметил-N,N-динитрофталамид, толуолсульфонилгидразид, п-толуолсульфонилсемикарбазид и п,п'-оксибис(бензолсульфонилсемикарбазид), которые образуют азот.
С точки зрения перерабатываемости при получении в числе данных пенообразователей предпочтительными являются динитрозопентаметилентетраамин (ДНПТ) и азодикарбонамид (АДКА), а более предпочтительным является азодикарбонамид (АДКА). Могут быть использованы один вид пенообразователя или комбинация из двух и более видов. Вулканизованный каучук благодаря действию пенообразователя становится ячеистым каучуком, характеризующимся большой степенью вспенивания.
Для того чтобы могло бы быть обеспечено прохождение эффективного пенообразования, в настоящем изобретении предпочтительным является использование в комбинации с описанным ранее пенообразователем промотора пенообразования. Примеры промотора пенообразования включают промоторы, обычно использующиеся при получении ячеистых продуктов, такие как мочевина, стеарат цинка, бензолсульфинат цинка и оксид цинка. В числе данных промоторов пенообразования предпочтительными являются мочевина, стеарат цинка и бензолсульфинат цинка. Могут быть использованы один вид промотора пенообразования или комбинация из двух и более видов.
Количество пенообразователя в подходящем случае может быть установлено в соответствии с целью. В общем случае предпочитается, чтобы данное количество находилось бы в диапазоне приблизительно от 1 до 10 массовых частей при расчете на 100 массовых частей каучукового компонента. Пенообразователь может быть примешан к каучуковой матрице или к каждому органическому волокну.
В каучуковой композиции в качестве компонента (G) используют соединение, описывающееся следующей общей формулой (II):
которое представляет собой полученный из многоатомного спирта сложный эфир малеиновой кислоты или сложный эфир фумаровой кислоты.
9
10
11
12
11
9
10
11
13
13
13
4
s
2
2
t
u
В общей формуле (II) А является группой, представляющей собой -RO-, -(RO)-, -СНСН(ОН)СНO- или -(ROOC-R-COO-)RO-. R представляет собой двухвалентную углеводородную группу, содержащую от 2 до 36 атомов углерода. Примеры двухвалентной углеводородной группы включают алкиленовые группы и алкениленовые группы, содержащие от 2 до 36 атомов углерода, и двухвалентную ароматическую углеводородную группу, содержащую от 6 до 18 атомов углерода. В числе данных двухвалентных углеводородных групп предпочтительными являются алкиленовые группы, содержащие от 2 до 18 атомов углерода, и фениленовая группа, а более предпочтительными являются алкиленовые группы, содержащие от 4 до 12 атомов углерода. R представляет собой алкиленовую группу, содержащую от 2 до 4 атомов углерода, а предпочтительно этиленовую группу или пропиленовую группу. s представляет собой среднее число присоединения в молях для оксиалкиленовой группы, которое представляет собой число в диапазоне от 1 до 60, предпочтительно от 2 до 40, а более предпочтительно от 4 до 30. R представляет собой двухвалентную углеводородную группу, содержащую от 2 до 18 атомов углерода. Примеры двухвалентной углеводородной группы включают алкиленовые группы и алкениленовые группы, содержащие от 2 до 18 атомов углерода, двухвалентные ароматические углеводородные группы, содержащие от 6 до 18 атомов углерода, и группы, представляющие собой -(RO)R-, где R представляет собой алкиленовую группу, содержащую от 2 до 4 атомов углерода, а u представляет собой среднее число присоединения в молях для оксиалкиленовой группы, которое представляет собой число в диапазоне от 1 до 30, предпочтительно от 1 до 20, а более предпочтительно от 2 до 15. Rпредставляет собой двухвалентную углеводородную группу, содержащую от 2 до 18 атомов углерода. Примеры двухвалентной углеводородной группы включают алкиленовые группы и алкениленовую группу, содержащие от 2 до 18 атомов углерода, и двухвалентные ароматические углеводородные группы, содержащие от 6 до 18 атомов углерода. В числе данных групп предпочтительными являются алкиленовые группы, содержащие от 2 до 12 атомов углерода, и фениленовая группа, а более предпочтительными являются алкиленовые группы, содержащие от 2 до 8 атомов углерода. t представляет собой среднее число, которое находится в диапазоне от 1 до 30, предпочтительно от 1 до 20, а более предпочтительно от 1 до 15.
Примеры соединения, описывающегося общей формулой (II), включают дималеаты алкилендиолов, такие как дималеат глицерина, дималеат 1,4-бутандиола и дималеат 1,6-гександиола; дифумараты алкилендиолов, такие как дифумарат 1,6-гександиола; дималеаты полиоксиалкиленгликолей, такие как дималеат ПЭГ200 и дималеат ПЭГ600 (при этом ПЭГ200 и ПЭГ600 представляют собой полиэтиленгликоли, имеющие средние молекулярные массы 200 и 600, соответственно); сложные полиэфиры, полученные из полиалкиленгликолей и малеиновой кислоты и относящиеся к типу с карбокислотными группами в обоих концевых положениях, такие как полибутиленмалеат, имеющий карбоксильную группу в обоих концевых положениях, и малеат поли(ПЭГ200), имеющий карбоксильную группу в обоих концевых положениях; полибутиленадипинат-малеат, имеющий карбоксильную группу в обоих концевых положениях; дифумараты полиоксиалкиленгликолей, такие как дифумарат ПЭГ600; и сложные полиэфиры, полученные из полиалкиленгликолей и фумаровой кислоты и относящиеся к типу с карбокислотными группами в обоих концевых положениях, такие как полибутиленфумарат, имеющий карбоксильную группу в обоих концевых положениях, и фумарат поли(ПЭГ200), имеющий карбоксильную группу в обоих концевых положениях.
С точки зрения свойств и экономики в числе данных соединений предпочтительными являются полиэтиленгликольдималеат и полиэтиленгликольдифумарат.
Предпочтительно молекулярная масса компонента (G) составляет 250 и более, более предпочтительно находится в диапазоне от 250 до 5000, а наиболее предпочтительно в диапазоне от 250 до 3000. В случае нахождения молекулярной массы в пределах вышеупомянутого диапазона соединение будет выгодным с точки зрения техники безопасности вследствие высокой температуры вспышки и производственных условий вследствие низкого дымообразования.
В настоящем изобретении могут быть использованы один вид компонента (G) или комбинация из двух и более видов. Количество компонента (G) выбирают в диапазоне от 0,3 до 7 массовых частей при расчете на 100 массовых частей каучукового компонента из компонента (А). В случае нахождения количества компонента (G) в пределах вышеупомянутого диапазона полученная покрышка будет сохранять характеристики сопротивления качению и демонстрировать улучшенную стабильность управления в сухих условиях. Предпочитается, чтобы уровень содержания компонента (G) находился бы в диапазоне от 0,5 до 5 массовых частей.
В той мере, в которой на эффект настоящего изобретения не будет оказываться неблагоприятного воздействия, в настоящем изобретении могут быть использованы и другие компоненты. Примеры других компонентов включают вулканизаторы, такие как сера, ускорители вулканизации, такие как дибензотиазилдисульфид, активаторы ускорителей, добавки, предотвращающие сульфирование, такие как N-циклогексил-2-бензотиазилсульфенамид и N-оксидиэтиленбензотиазилсульфенамид, противоозоностарители, красители, антистатики, диспергаторы, смазки, антиоксиданты, мягчители, неорганические наполнители, такие как технический углерод и диоксид кремния, и другие ингредиенты для составления смеси, обычно использующиеся в резиновой промышленности, которые используют при подходящем выборе в соответствии с целью. Могут быть использованы один вид других компонентов или комбинация из двух и более видов.
В последующем изложении варианты реализации и примеры будут описываться конкретно со ссылкой на чертежи.
Фигура 1 представляет собой диаграмму, схематически демонстрирующую секцию покрышки настоящего изобретения. Фигуры 2(а) и 2(b) представляют собой диаграммы, схематически демонстрирующие секции протекторной части в направлении по окружности и в поперечном направлении, соответственно, для протекторной части покрышки настоящего изобретения. Фигура 3 представляет собой диаграмму, описывающую принцип ориентирования органического волокна, содержащего мелкие частицы, в одном конкретном направлении.
Покрышка настоящего изобретения представляет собой покрышку, включающую ячеистый каучуковый слой, расположенный на поверхности, которая по существу находится в контакте с дорожными поверхностями, а говоря конкретно, пневматическую покрышку, включающую ячеистый каучуковый слой, включающий замкнутые ячейки, расположенные, по меньшей мере, на поверхности протектора покрышки, которая по существу находится в контакте с дорожными поверхностями, как это продемонстрировано на фигурах от 1 до 3.
Например, как это продемонстрировано на фигуре 1, покрышка обладает радиальной структурой, в которой последовательно располагаются пара закраинных частей 1, каркас 2 тороидальной формы, соединенный с парой закраинных частей 1, брекер 3, который связывает коронную часть каркаса 2 в качестве обода, и протектор 5, включающий два слоя - часть, образуемую беговой дорожкой протектора 6, и подпротекторную часть 7. Внутренние структуры помимо протектора 5 представляют собой то же самое, что и структуры обычно использующейся радиальной покрышки, и конкретное описание данных структур будет опущено.
Поверхностная часть описанного ранее протектора 5 представляет собой ячеистый каучуковый слой, полученный в результате вулканизации каучуковой композиции настоящего изобретения. На способ изготовления покрышки 4 каких-либо конкретных ограничений не накладывают. Например, покрышку изготавливают в результате формования и вулканизации в предписанной форме при предписанной температуре под предписанным давлением. В результате может быть получена покрышка 4, имеющая беговую дорожку протектора 6, образованную ячеистым каучуковым слоем настоящего изобретения, полученным в результате вулканизации невулканизованного протектора.
При получении ячеистого каучукового слоя покрышки настоящего изобретения каучуковую композицию, конкретно описанную ранее, перемешивают, нагревают и экструдируют в соответствии со способом, описанным в последующем изложении, в описанных в последующем изложении условиях.
Что касается перемешивания, то на условия, относящиеся к смесительной аппаратуре, такие как объем добавления в смесительную аппаратуру, скорость вращения ротора, температура перемешивания и время перемешивания, каких-либо конкретных ограничений не накладывают, и в подходящем случае они могут быть выбраны в соответствии с целью. В качестве смесительной аппаратуры выгодным может оказаться использование коммерческой смесительной аппаратуры.
Что касается нагревания и экструдирования, то на условия, такие как время нагревания, время экструдирования, аппаратура для нагревания и аппаратура для экструдирования, каких-либо конкретных ограничений не накладывают, и в подходящем случае они могут быть выбраны в соответствии с целью. В качестве аппаратуры для нагревания и аппаратуры для экструдирования выгодным может оказаться использование коммерческой аппаратуры. В случае присутствия пенообразователя температуру нагревания и температуру экструдирования в подходящем случае выбирают в диапазоне таком, чтобы пенообразование под действием пенообразователя не происходило. Предпочитается, чтобы температура экструдирования находилась бы в диапазоне приблизительно от 90 до 110°С.
В настоящем изобретении предпочитается, чтобы описанное ранее органическое волокно в ходе процесса экструдирования или подобного процесса ориентировалось бы в направлении экструдирования. Для эффективного обеспечения ориентирования текучесть каучуковой композиции контролируемо выдерживают в пределах ограниченного температурного диапазона. Говоря конкретно, вязкость каучуковой композиции изменяют, а текучесть улучшают в результате подходящего добавления к каучуковой композиции технологического модификатора. Примеры технологического модификатора включают пластификаторы, такие как ароматические масла, нафтеновые масла, парафиновые масла и масла на сложноэфирной основе, и жидкие полимеры, такие как жидкий полиизопреновый каучук и жидкий полибутадиеновый каучук.
В случае использования в настоящем изобретении органического волокна предпочитается, чтобы при получении ячеистого каучукового слоя в протекторе органическое волокно, содержащее мелкие частицы, из компонента (F) и органическое волокно из компонента (С) ориентировалось бы в направлении, параллельном поверхности протектора, которая находится в контакте с дорожными поверхностями, то есть в направлении по окружности покрышки. При данном ориентировании могут быть увеличены возможности для спуска воды на покрышке в направлении движения, и могут быть эффективно улучшены эксплуатационные характеристики на льду.
Что касается способа ориентирования описанных ранее органических волокон в ячеистом каучуковом слое, например, продемонстрированного на фигуре 3, то органическое волокно, содержащее мелкие частицы, и тому подобное 14 ориентируется в данном конкретном направлении в результате экструдирования каучуковой композиции 15, содержащей органическое волокно, содержащее мелкие частицы, и тому подобное 14, из мундштука 16 экструдера, в котором на участках, приближенных к выходному отверстию, площадь поперечного сечения в направлении потока уменьшается. В данном случае органическое волокно, содержащее мелкие частицы, и тому подобное 14 в каучуковой композиции 15 перед экструдированием постепенно ориентируются таким образом, чтобы продольное направление органического волокна, содержащего мелкие частицы, и тому подобного было бы ориентировано в направлении экструдирования (направлении, продемонстрированном стрелкой Р), и в случае экструдирования каучуковой композиции из мундштука 16 продольное направление волокна может быть приблизительно полностью ориентировано в направлении экструдирования (направлении, продемонстрированном стрелкой Р). Степень ориентирования волокна, содержащего мелкие частицы, и тому подобного 14 в каучуковой композиции 15 может быть изменена в результате регулирования степени уменьшения площади поперечного сечения в направлении потока, скорости экструдирования и вязкости каучуковой композиции 15 перед вулканизацией.
В настоящем изобретении на условия вулканизации каких-либо конкретных ограничений не накладывают, и в подходящем случае они могут быть выбраны в соответствии с типом каучукового компонента и тому подобного. В случае получения в качестве описанного ранее протектора ячеистого каучукового слоя предпочтительной является вулканизация в форме. Предпочтительно температуру вулканизации выбирают таким образом, чтобы максимальная температура вулканизации описанной ранее каучуковой композиции при вулканизации была бы той же самой или большей, что и температура плавления смолы, составляющей органическое волокно. В случае максимальной температуры вулканизации, меньшей, чем температура плавления смолы, волокно не расплавится так, как это описывалось ранее, и газы, образующиеся в результате пенообразования, не могут быть отведены в смолу. Поэтому в ячеистом каучуковом слое ячейки, имеющие удлиненную форму, эффективно сформированы быть не могут. На аппаратуру для вулканизации каких-либо конкретных ограничений не накладывают, и выгодным может оказаться использование коммерческого продукта.
В протекторе (ячеистом каучуковом слое) покрышки настоящего изобретения вдавленные части, имеющие удлиненную форму, образованную ячейками на поверхности протектора, ориентируются в одном конкретном направлении. Поэтому вдавленные части исполняют функцию канала для спуска воды, обеспечивающего эффективное удаление воды. Вдавленная часть демонстрирует превосходные характеристики, такие как сопротивление расщеплению, способность сохранения формы канала для спуска воды, сопротивление истиранию кромочной части канала для спуска воды и способность сохранения канала для спуска воды при приложении нагрузки, поскольку вдавленная часть имеет описанный ранее защитный слой и, в частности, защитный слой, в котором присутствуют мелкие частицы, как это описывалось ранее. Кроме того, описанные ранее превосходные характеристики демонстрируются покрышкой настоящего изобретения в течение всего периода времени от начального периода до конечного периода использования вследствие присутствия ячеек, имеющих удлиненную форму, во всех частях ячеистого слоя, и покрышка настоящего изобретения демонстрирует превосходные эксплуатационные характеристики на льду.
В настоящем изобретении предпочитается, чтобы средний диаметр (мкм) ячейки, имеющей удлиненную форму и сформированной в ячеистом каучуковом слое, находился бы в диапазоне приблизительно от 10 до 500 мкм. В случае описанного ранее среднего диаметра, меньшего чем 10 мкм, будет существовать возможность ухудшения способности крошечных канавок обеспечивать спуск воды. В случае превышения описанным ранее средним диаметром 500 мкм ухудшатся сопротивление разрезанию и сопротивление выкрашиванию кусков, и будет существовать возможность ухудшения сопротивления истиранию на сухих дорожных поверхностях.
Покрышка настоящего изобретения с выгодой может быть использована не только для легковых автомобилей, но также и для других различных транспортных средств, таких как грузовые автомобили и автобусы. Покрышка может быть использована на конструкциях, для которых требуется подавление проскальзывания на дорожных поверхностях, имеющих покрытие изо льда и снега. Протектор покрышки может быть использован, например, в случае протекторов, использующихся для восстановления протекторов покрышек и для покрышек с заполнением, в той мере, в которой будет требоваться описанное ранее подавление проскальзывания на дорожных поверхностях, имеющих покрытие изо льда. Если покрышкой является пневматическая покрышка, то в качестве газа для закачивания внутрь покрышки могут быть использованы воздух и инертный газ, такой как азот.
В описанных ранее вариантах реализации в качестве примера используют протектор, обладающий двухслойной структурой. Однако на структуру протектора каких-либо конкретных ограничений не накладывают, и протектор может обладать однослойной структурой, многослойными структурами, включающими слои, расположенные в радиальном направлении покрышки, или структурами, в которых покрышка разделена на части в направлении по окружности или в поперечном направлении покрышки. Предпочитается, чтобы, по меньшей мере, часть поверхностного слоя протектора состояла бы из каучуковой композиции настоящего изобретения.
ПРИМЕРЫ
Настоящее изобретение в последующем изложении будет описываться более подробно со ссылкой на примеры. Однако настоящее изобретение примерами не ограничивается. Измерения для различных свойств проводили в соответствии с методами, описанными далее.
Примеры от 1 до 4 и сравнительные примеры от 1 до 6
Каучуковые композиции в примерах и сравнительных примерах получали в соответствии с рецептурами, продемонстрированными в таблице 1, в соответствии с обычно использующимся способом.
Температуру вулканизации во время вулканизации каждой каучуковой композиции измеряли при использовании термопары, внедренной в каучуковую композицию. До достижения максимальной температуры вулканизации температура превышала температуру плавления смолы органического волокна, а вязкость смолы была меньшей, чем вязкость матрицы во время вулканизации каучуковой композиции. В результате измерения вязкости каждой смолы органического волокна при максимальной температуре вулканизации (вязкости расплава) с использованием конического пластометра (измерение прекращали при достижении крутящим моментом для каучука максимального значения, и изменение крутящего момента и изменение давления при пенообразовании измеряли при использовании крутящего момента в качестве вязкости каучука) вязкость была определена равной 6. Для измерения вязкости описанной ранее каучуковой композиции при максимальной температуре вулканизации (вязкости потока) крутящий момент измеряли в зависимости от времени при приложении воздействия 100 циклов/минута, имеющего постоянную амплитуду, с использованием конического пластометра типа 1-С, изготовленного в компании MONSANTO Company, при одновременном изменении температуры, и минимальный крутящий момент, полученный в результате измерения, использовали в качестве вязкости (давление в задающей камере регулирующего клапана 0,59 МПа; давление выдерживания 0,78 МПа; давление закрытия 0,78 МПа; отклонение колебания ±5°). Вязкость была определена равной 11.
Используя полученную каучуковую композицию при изготовлении протектора (ячеистого каучукового слоя), для испытания в соответствии с обычным способом получали радиальную покрышку для пассажирских легковых автомобилей, имеющую размер 185/70R13.
<Измерение степени вспенивания>
Степень вспенивания, обозначаемая как Vs, представляет собой степень вспенивания для всего протектора. Величину Vs рассчитывали при использовании образцов, отобранных для каждого протектора (n=10), в соответствии со следующим уравнением:
0
1
Vs=(ρ/ρ-1)×100 (%)
1
0
3
3
В вышеприведенном уравнении ρ представляет собой плотность (г/см) вулканизованного каучука (ячеистого каучука), а ρ представляет собой плотность (г/см) твердофазной части вулканизованного каучука (ячеистого каучука). Плотность каучука после вулканизации (ячеистого каучука) и плотность твердофазной части каучука после вулканизации (ячеистого каучука) получали, например, в результате измерения массы в этаноле и массы в воздухе с последующим проведением вычисления на основании полученных значений. Результаты оценки продемонстрированы в таблице 1.
[Оценка невулканизованного каучука]
<Измерение вязкости по Муни>
Вязкость по Муни измеряли в соответствии с «методом получения данных по вязкости и времени подвулканизации при использовании вискозиметра Муни», описанным в документе Japanese Industrial Standard K 6300-1. Чем меньшей будет вязкость по Муни, тем лучшей будет перерабатываемость.
[Оценка свойств покрышки]
(Эксплуатационные характеристики на льду)
Четыре покрышки для испытания, полученные так, как это описывалось ранее (размер покрышки 185/70R13), устанавливали на пассажирском автомобиле класса 1600 куб. см, изготовленном в Японии, и характеристики торможения на льду измеряли при температуре льда -1°С. При использовании покрышки из сравнительного примера 1 в качестве контрольной покрышки эксплуатационные характеристики на льду рассчитывали следующим образом.
Эксплуатационные характеристики на льду = (тормозной путь у контрольной покрышки/тормозной путь у покрышки для испытания) × 100.
Чем большим будет значение, тем лучшим будут эксплуатационные характеристики на льду. Результаты оценки продемонстрированы в таблице 1.
<Сопротивление истиранию>
После установки покрышки для испытания на фактическом транспортном средстве и езды на нем по мощеным дорогам на расстояние 10000 км измеряли остаточную глубину канавки. В качестве относительной величины оценивали расстояние при езде для истирания протектора на 1 мм и ее выражали через показатель, использующий результат в сравнительных примерах в качестве эталона, который задавали равным 100 (что соответствует 8000 км/мм). Чем большим будет показатель, тем лучшим будет сопротивление истиранию. Результаты оценки продемонстрированы в таблице 1.
Примечания:
*1: цис-1,4-полибутадиеновый каучук (торговое наименование: UBEPOL 150L; изготовлен в компании UBE KOSAN Co., Ltd.).
2
2
*2: Технический углерод ([N134 (NSA: 146 м/г)]; изготовлен в компании ASAHI CARBON Co., Ltd.).
*3: Диоксид кремния (NIPSIL AQ; изготовлен в компании TOSO SILICA Co., Ltd.).
*4: Силановый аппрет (Si69; изготовлен в компании DEGUSSA Company).
*5: Силановый аппрет «NXT»; изготовлен в компании GENERAL ELECTRIC Company; химическое наименование: 3-октаноилтиопропилтриэтоксисилан.
*6: PEGM; сложный полиэфир, полученный из полиэтиленгликоля и малеиновой кислоты, относящийся к типу с карбокислотными группами в обоих концевых положениях и характеризующийся средней степенью полимеризации 4,5 (степень полимеризации в части, образованной сложным полиэфиром: 5).
*7: Антиоксидант; (N-изопропил-N'-фенил-п-фенилендиамин).
*8: Ускоритель вулканизации; (ДФГ; дифенилгуанидин).
*9: Ускоритель вулканизации; (MBTS; дибензотиазилдисульфид).
*10: Ускоритель вулканизации; (ЦБС; N-циклогексил-2-бензотиазолсульфенамид).
* 11: Пенообразователь; (ДНПТ; динитрозопентаметилентетраамин).
*12: Органическое волокно, содержащее мелкие частицы; смола, составляющая волокно: полиэтилен, имеющий температуру плавления 132°С; уровень содержания мелких частиц: 15 массовых частей; средний диаметр мелких частиц: 20 мкм; средний диаметр волокна: 32 мкм; средняя длина волокна: 2 мм.
*13: Органическое волокно; свойства смолы, составляющей волокно: те же самые, что и свойства у органического волокна, содержащего мелкие частицы.
Результаты в таблице 1 демонстрируют следующее. Несмотря на то, что совокупное количество наполнителя (диоксид кремния + технический углерод) в примерах от 1 до 4 составляло 70 массовых частей, а в сравнительных примерах от 1 до 5 - 60 массовых частей, что было меньше, чем в примерах от 1 до 4, на 10 массовых процентов, вязкость по Муни у невулканизованного каучука в примерах от 1 до 4 и сравнительных примерах от 1 до 5 была не намного различной.
Несмотря на то, что рецептуры в примере 2 и сравнительном примере 6 были идентичными за исключением использования в примере 1 силанового аппрета «NXT» и использования в сравнительном примере 6 обычного силанового аппрета, вязкость по Муни в сравнительном примере 6 была большей на 8,7, демонстрируя худшую перерабатываемость.
При сопоставлении эксплуатационных характеристик на льду и сопротивления истиранию для примера 2 и сравнительного примера 6 результаты были более привлекательными в примере 2 по обоим свойствам.
Можно продемонстрировать то, что в случае оценки сопротивления истиранию, исходя из эксплуатационных характеристик на льду, в общем случае более привлекательное сопротивление истиранию получали в примерах, а не в сравнительных примерах.
Применимость в промышленности
Настоящее изобретение может предложить каучуковую композицию, которая демонстрирует превосходную перерабатываемость при переработке каучука и может обеспечить получение покрышки, демонстрирующей превосходные эксплуатационные характеристики по торможению и движению на дорожных поверхностях, имеющих покрытие изо льда и снега (превосходные эксплуатационные характеристики на льду), и превосходное сопротивление истиранию, и пневматическую покрышку, которую получают в результате использования каучуковой композиции при изготовлении протектора и которая демонстрирует описанные ранее эксплуатационные характеристики. Настоящее изобретение с выгодой может быть использовано при изготовлении покрышек для легковых автомобилей.