КОМПОЗИЦИИ, СОДЕРЖАЩИЕ ПОЛУЧЕННЫЙ НЕ ИЗ ГЕВЕИ ОЧИЩЕННЫЙ КАУЧУК, И СООТВЕТСТВУЮЩИЕ СПОСОБЫ ОЧИСТКИ
COMPOSITIONS CONTAINING NON-HEVEA PURIFIED RUBBER AND RELEVANT PURIFYING METHODS

Перекрестная ссылка на родственную заявку
Настоящая заявка испрашивает приоритет и любое другое преимущество на основании предварительной заявки на патент США №61/647778, поданной 16 мая 2012 г. и озаглавленной ((COMPOSITIONS CONTAINING PURIFIED NON-HEVEA RUBBER AND RELATED PURIFICATION METHODS», полное описание которой включено в настоящее описание посредством ссылки.
Уровень техники
Растение или дерево гевея (Hevea) (также называемое Hevea brasiliensis или каучуконосным деревом) представляет собой хорошо известный источник природного каучука (также называемого полиизопреном). Источники каучука, такие как Hevea brasiliensis, Ficus elastic (индийское каучуконосное дерево) и Cryptostegia grandiflora (мадагаскарский каучуконос), вырабатывают природный каучук в форме сока, в котором каучук суспендирован в водном растворе, обладающего свободной текучестью и извлекаемого путем надрезания растений. Кроме того, известно, что различные не относящиеся к гевее растения содержат природный каучук, но содержащийся в них каучук хранится внутри отдельных клеток растения (например, стеблей, корней или листьев) и его невозможно извлечь путем надрезания, но к нему можно получить доступ только при разрушении клеточных стенок с помощью физических или других средств. Таким образом, способы удаления каучука из растений, не относящихся к гевее, являются, в общем, более сложными и ограниченными, чем способы сбора каучука из деревьев гевеи.
Краткое описание изобретения
В настоящей заявке предложены основанные на органических растворителях способы выделения очищенного природного каучука из растений, не относящихся к гевее. В частности, указанные способы применимы в случае растительного материала, содержащего по меньшей мере 90 мас.% корней, полученных из Taraxacum kok-saghyz (кок-сагыза), Scorzonera tau-saghyz (тау-сагыза), Scorzonera uzbekistanica и их комбинаций. Такие способы также подходят для дополнительной очистки не относящегося к гевее полуочищенного растительного материала (т.е. растительного материала, из которого удалена большая часть растительного материала целлюлозного типа, но который все еще содержит определенное количество растительного материала целлюлозного типа наряду с другими примесями вместе с полученным не из гевеи каучуком).
В настоящей заявке также описан продукт на основе полученного не из гевеи очищенного каучука с заданной степенью чистоты, содержащий 100  мас.ч. на 100  мас.ч. каучука (м.ч. на 100 м.ч. каучука, phr) каучука, полученного из Taraxacum kok-saghyz, Scorzonera tau-saghyz, Scorzonera uzbekistanica и их комбинаций. Кроме того, также предложены способные к серной вулканизации каучуковые смеси и вулканизированные серой каучуковые смеси, содержащие от 10 до 100  мас.ч. на 100  мас.ч. каучука полученного не из гевеи каучука с заданной степенью чистоты, полученного из Taraxacum kok-saghyz, Scorzonera tau-saghyz, Scorzonera uzbekistanica и их комбинаций. Продукт на основе полученного не из гевеи очищенного каучука, способные к серной вулканизации каучуковые смеси и вулканизированные серой каучуковые смеси, все они основаны на обнаружении того факта, что в полученном не из гевеи каучуке могут присутствовать до 3,5% суммарного количества примесей и применение указанного каучука в качестве полной или частичной замены природного каучука, полученного из гевеи, приведет к сравнимым или даже улучшенным механическим свойствам.
Способы выделения очищенного природного каучука из растительного материала, полученного не из гевеи, включают получение собранного растительного материала, содержащего по меньшей мере 90 мас.% корней, полученных из Taraxacum kok-saghyz, Scorzonera tau-saghyz, Scorzonera uzbekistanica и их комбинаций. Указанный собранный растительный материал смешивают с по меньшей мере одним растворяющим каучук органическим растворителем при массовом отношении от 2:100 до 20:100, с получением, тем самым, определенного количества растворенного каучука и определенного количества твердой фазы. Твердая фаза представляет собой нерастворимый растительный материал на основе целлюлозы вместе с примесями, которые не растворимы в по меньшей мере одном растворяющем каучук органическом растворителе. После смешивания растворенный каучук отделяют от твердой фазы с получением фракции растворенного каучука, содержащей не более 2 мас.% твердой фазы в пересчете на общую массу фракции растворенного каучука. Затем, по меньшей мере один растворяющий каучук растворитель удаляют из фракции растворенного каучука с получением твердой каучуковой массы. Твердую каучуковую массу смешивают с по меньшей мере одним нерастворяющим каучук органическим растворителем при массовом отношении от 2:100 до 20:100, растворяя, тем самым, определенное количество примесей, содержащихся в твердой каучуковой массе, и затем оставшуюся твердую каучуковую массу отделяют от по меньшей мере одного нерастворяющего каучук органического растворителя с получением очищенного природного каучука. Очищенный природный каучук содержит не более 3,5 мас.% суммарного количества примесей в пересчете на общую массу полученного очищенного природного каучука.
Продукт на основе полученного не из гевеи очищенного каучука, описанный в настоящей заявке, содержит 100  мас.ч. на 100  мас.ч. каучука каучука, выделенного из Taraxacum kok-saghyz, Scorzonera tau-saghyz, Scorzonera uzbekistanica и их комбинаций и не более 3,5 мас.% суммарного количества примесей (в пересчете на общую массу полученного не из гевеи очищенного каучука). Из суммарного количества примесей, составляющих не более 3,5 мас.%, не более 2 мас.% представляют собой летучие вещества, не более 1 мас.% представляют собой остатки и не более 0,5 мас.% представляют собой горючие вещества. Другими словами, полученный не из гевеи очищенный каучук содержит до 2 мас.% летучих примесей, до 1 мас.% остаточных примесей и до 0,5 мас.% горючих примесей. Полученный не из гевеи очищенный каучук можно очистить согласно описанным ранее способам очистки с помощью органических растворителей или с применением других способов, при условии, что содержание примесей попадает в заданный диапазон.
Способная, к серной вулканизации каучуковая смесь, описанная в настоящей заявке, содержит от 10 до 100  мас.ч. на 100  мас.ч. каучука полученного не из гевеи очищенного природного каучука, выделенного из Taraxacum kok-saghyz, Scorzonera tau-saghyz, Scorzonera uzbekistanica и их комбинаций, при этом указанный полученный не из гевеи очищенный природный каучук содержит не более 3,5 мас.% суммарного количества примесей, из которых не более 2 мас.% составляют летучие вещества, не более 1 мас.% составляет остаток и не более 0,5 мас.% составляют горючие вещества; от 0 до 90  мас.ч. на 100  мас.ч. каучука по меньшей мере одного синтетического полимера или сополимера на основе диена с сопряженными двойными связями; и от 20 до 200  мас.ч. на 100  мас.ч. каучука по меньшей мере одного армирующего наполнителя, выбранного из группы, состоящей из технического углерода, диоксида кремния, карбоната кальция, глины, талька, барита, волластонита, слюды, осажденных силикатов и диатомита. Полученный не из гевеи очищенный природный каучук, используемый в способной к серной вулканизации каучуковой смеси, можно очистить согласно описанным ранее способам очистки с помощью органических растворителей или с применением других способов, при условии, что содержание примесей попадает в заданный диапазон.
Вулканизированная серой каучуковая смесь, описанная в настоящей заявке, содержит от 10 до 100  мас.ч. на 100  мас.ч. каучука полученного не из гевеи очищенного природного каучука, выделенного из Taraxacum kok-saghyz, Scorzonera tau-saghyz, Scorzonera uzbekistanica и их комбинаций, при этом указанный полученный не из гевеи очищенный природный каучук содержит не более 3,5 мас.% суммарного количества примесей, из которых не более 2 мас.% составляют летучие вещества, не более 1 мас.% составляет остаток и не более 0,5 мас.% составляют горючие вещества; от 0 до 90  мас.ч. на 100  мас.ч. каучука по меньшей мере одного синтетического полимера или сополимера на основе диена с сопряженными двойными связями; от 20 до 200  мас.ч. на 100  мас.ч. каучука по меньшей мере одного армирующего наполнителя, выбранного из группы, состоящей из технического углерода, диоксида кремния, карбоната кальция, глины, талька, барита, волластонита, слюды, осажденных силикатов и диатомита; от 0,5 до 6  мас.ч. на 100  мас.ч. каучука серы; и по меньшей мере один ускоритель. Полученный не из гевеи очищенный природный каучук, используемый в вулканизированной серой каучуковой смеси, можно очистить согласно описанным ранее способам очистки с помощью органических растворителей или с применением других способов, при условии, что содержание примесей попадает в заданный диапазон.
Подробное описание изобретения
Способы выделения очищенного природного каучука из растительного материала, полученного не из гевеи, включают получение собранного растительного материала, содержащего по меньшей мере 90 мас.% корней, полученных от Taraxacum kok-saghyz, Scorzonera tau-saghyz, Scorzonera uzbekistanica и их комбинаций. Указанный собранный растительный материал смешивают с по меньшей мере одним растворяющим каучук органическим растворителем при массовом отношении от 2:100 до 20:100 с получением, тем самым, определенного количества растворенного каучука и определенного количества твердой фазы. Твердая фаза представляет собой нерастворимый растительный материал на основе целлюлозы вместе с примесями, которые не растворимы в по меньшей мере одном растворяющем каучук органическом растворителе. После смешивания растворенный каучук отделяют от твердой фазы с получением фракции растворенного каучука, содержащей не более 2 мас.% твердой фазы в пересчете на общую массу фракции растворенного каучука. Затем по меньшей мере один растворяющий каучук растворитель удаляют из фракции растворенного каучука с получением твердой каучуковой массы. Твердую каучуковую массу смешивают с по меньшей мере одним нерастворяющим каучук органическим растворителем при массовом отношении от 2:100 до 20:100, растворяя, тем самым, определенное количество примесей, содержащихся в твердой каучуковой массе, и затем оставшуюся твердую каучуковую массу отделяют от по меньшей мере одного нерастворяющего каучук органического растворителя с получением очищенного природного каучука. Очищенный природный каучук содержит не более 3,5 мас.% суммарного количества примесей в пересчете на общую массу полученного очищенного природного каучука.
Продукт на основе полученного не из гевеи очищенного каучука описанный в настоящей заявке, содержит 100  мас.ч. на 100  мас.ч. каучука, полученного из Taraxacum kok-saghyz, Scorzonera tau-saghyz, Scorzonera uzbekistanica и их комбинаций, и не более 3,5 мас.% суммарного количества примесей (в пересчете на общую массу полученного не из гевеи очищенного каучука). Из суммарного количества примесей, составляющих не более 3,5 мас.%, не более 2 мас.% представляют собой летучие вещества, не более 1 мас.% представляют собой остатки и не более 0,5 мас.% представляют собой горючие вещества. Другими словами, полученный не из гевеи очищенный каучук содержит до 2 мас.% летучих примесей, до 1 мас.% остаточных примесей и до 0,5 мас.% горючих примесей. Полученный не из гевеи очищенный каучук можно очистить согласно описанным ранее способам очистки с помощью органических растворителей или с применением других способов, при условии, что содержание примесей попадает в заданный диапазон.
Способная к серной вулканизации каучуковая смесь, описанная в настоящей заявке, содержит от 10 до 100  мас.ч. на 100  мас.ч. каучука полученного не из гевеи очищенного природного каучука, выделенного из Taraxacum kok-saghyz, Scorzonera tau-saghyz, Scorzonera uzbekistanica и их комбинаций, при этом указанный полученный не из гевеи очищенный природный каучук содержит не более 3,5 мас.% суммарного количества примесей, из которых не более 2 мас.% составляют летучие вещества, не более 1 мас.% составляет остаток и не более 0,5 мас.% составляют горючие вещества; от 0 до 90  мас.ч. на 100  мас.ч. каучука по меньшей мере одного синтетического полимера или сополимера на основе диена с сопряженными двойными связями; и от 20 до 200  мас.ч. на 100  мас.ч. каучука по меньшей мере одного армирующего наполнителя, выбранного из группы, состоящей из технического углерода, диоксида кремния, карбоната кальция, глины, талька, барита, волластонита, слюды, осажденных силикатов и диатомита. Полученный не из гевеи очищенный природный каучук, используемый в способной к серной вулканизации каучуковой смеси, можно очистить согласно описанным ранее способам очистки с помощью органических растворителей или с применением других способов, при условии, что содержание примесей попадает в заданный диапазон.
Вулканизированная серой каучуковая смесь, описанная в настоящей заявке, содержит от 10 до 100  мас.ч. на 100  мас.ч. каучука полученного не из гевеи очищенного природного каучука, выделенного из Taraxacum kok-saghyz, Scorzonera tau-saghyz, Scorzonera uzbekistanica и их комбинаций, при этом указанный полученный не из гевеи очищенный природный каучук содержит не более 3,5 мас.% суммарного количества примесей, из которых не более 2 мас.% составляют летучие вещества, не более 1 мас.% составляет остаток и не более 0,5 мас.% составляют горючие вещества; от 0 до 90  мас.ч. на 100  мас.ч. каучука по меньшей мере одного синтетического полимера или сополимера на основе диена с сопряженными двойными связями; от 20 до 200  мас.ч. на 100  мас.ч. каучука по меньшей мере одного армирующего наполнителя, выбранного из группы, состоящей из технического углерода, диоксида кремния, карбоната кальция, глины, талька, барита, волластонита, слюды, осажденных силикатов и диатомита; от 0,5 до 6  мас.ч. на 100  мас.ч. каучука серы; и по меньшей мере один ускоритель. Полученный не из гевеи очищенный природный каучук, используемый в вулканизированной серой каучуковой смеси, можно очистить согласно описанным ранее способам очистки с помощью органических растворителей или с применением других способов, при условии, что содержание примесей попадает в заданный диапазон.
Определения
В настоящей заявке термин «горючие вещества» или «горючие примеси» означает такие примеси, которые будут выгорать при термогравиметрическом анализе в диапазоне температур от 600 до 750°С.
В настоящей заявке подразумевают, что термин «не относящееся к гевее» или «не относящееся к гевее растение» включает растения, содержащие природный каучук внутри отдельных клеток растения.
В настоящей заявке термин «растительный материал» означает материал, полученный из не относящегося к гевее растения.
В настоящей заявке термин «остатки» или «остаточные примеси» означает такие примеси, которые будут гореть при термогравиметрическом анализе в диапазоне температур более 750°С; указанные примеси будут оставаться в виде золообразного материала при завершении 850°С цикла нагрева.
3
1/2
В настоящей заявке термин «растворяющий каучук органический растворитель» означает органический растворитель с параметром растворимости, достаточно схожим с параметром растворимости природного каучука, так что природный каучук, содержащийся внутри не относящегося к гевее растительного материала, будет растворяться в указанном растворителе. Более конкретно, параметр растворимости растворяющего каучук растворителя будет составлять от 7,3 до 9,2 (кал/см). Некоторые растворяющие каучук растворители будут представлять собой неполярные органические растворители.
3
1/2
В настоящей заявке термин «нерастворяющий каучук органический растворитель» означает органический растворитель с параметром растворимости, который в достаточной мере отличается от параметра растворимости природного каучука, так что природный каучук из не относящегося к гевее растительного материала не будет растворяться в указанном растворителе. Более конкретно, параметр растворимости нерастворяющего каучук растворителя будет составлять от 9,3 до 24 (кал/см). Некоторые нерастворяющие каучук растворители будут представлять собой полярные органические растворители.
В настоящей заявке термин «суммарное количество примесей» означает сумму летучих веществ, горючих веществ и остатков.
В настоящей заявке термин «летучие вещества» или «летучие примеси» означает такие примеси, которые будут выгорать при термогравиметрическом анализе при температуре менее 250/275°С; указанные примеси включают такие вещества, как смолы, терпены и органические вещества с небольшой массой.
Способы
Согласно некоторым вариантам реализации изобретения способы, описанные в настоящей заявке, позволяют получить очищенный природный каучук, содержащий не более 3 мас.% суммарного количества примесей. Согласно другим вариантам реализации изобретения способы, описанные в настоящей заявке, позволяют получить очищенный природный каучук, содержащий не более 2,5 мас.% суммарного количества примесей.
Как указано ранее, согласно способам, описанным в настоящей заявке, собранный растительный материал смешивают с по меньшей мере одним растворяющим каучук органическим растворителем при отношении массы к объему от 2:100 до 20:100. Другими словами, 2 г собранного растительного материала к 100 мл общего количества растворяющего каучук органического растворителя и 20 г собранного растительного материала к 100 мл общего количества растворяющего каучук органического растворителя. Указанные отношения можно также представить как отношения массы к объему, составляющие от 1:50 до 10:50. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения собранный растительный материал смешивают с по меньшей мере одним растворяющим каучук органическим растворителем при отношении массы к объему от 3:100 до 10:100. Другими словами, 3 г собранного растительного материала к 100 мл общего количества растворяющего каучук органического растворителя и 10 г собранного растительного материала к 100 мл общего количества растворяющего каучук органического растворителя. Относительные количества собранного растительного материала и общее количество растворяющего каучук растворителя, которые используют в конкретных способах, могут зависеть от продолжительности перемешивания, которую можно использовать для перемешивания смеси собранного растительного материала и по меньшей мере одного растворяющего каучук органического растворителя, сродства растворителя (растворителей) в отношении природного каучука и количества времени, в течение которого смесь оставляют в контакте перед отделением растворенного каучука от твердой фазы.
Согласно некоторым вариантам реализации способов, описанных в настоящей заявке, по меньшей мере один растворяющий каучук органический растворитель представляет собой один или более растворяющих каучук органических растворителей.
Согласно некоторым вариантам реализации способов, описанных в настоящей заявке, при смешивании собранного растительного материала и по меньшей мере одного растворяющего каучук растворителя может быть предпочтительным применять определенный тип перемешивания для смешивания указанной смеси, чтобы способствовать растворению каучука, содержащегося в растительном материале. Можно использовать различные типы перемешивания, в том числе, непрерывное или прерывистое смешивание с применением различных типов аппаратуры, включая, но не ограничиваясь ими, магнитные мешалки, пропеллерные мешалки, отбойники, устройства для обработки ультразвуком и т.п.
Согласно способам, описанным в настоящей заявке, смеси собранного растительного материала и по меньшей мере одного растворяющего каучук органического растворителя оставляют в контакте на протяжении различных промежутков времени, которые могут потребоваться для растворения требуемого количества каучука, содержащегося в собранном растительном материале. Фактическое количество времени, в течение которого смесь оставляют в контакте, может зависеть от различных факторов, включая присутствие и продолжительность перемешивания и относительные количества собранного растительного материала и растворителя. Согласно некоторым вариантам реализации способов, описанных в настоящей заявке, смеси собранного растительного материала и по меньшей мере одного растворяющего каучук органического растворителя оставляют в контакте в течение от 4 до 24 ч. Согласно другим вариантам реализации способов, описанных в настоящей заявке, более короткое время контакта, такое как от 30 мин до 12 ч или даже от 30 мин до 6 ч, можно обеспечить на основе применения растворителя или растворителей, проявляющих особое сродство в отношении природного каучука, перемешивания и/или относительно большего количества растворителя (растворителей). Согласно предпочтительным вариантам реализации способов, описанных в настоящей заявке, смеси собранного растительного материала и по меньшей мере одного растворяющего каучук органического растворителя оставляют в контакте в течение от 6 до 12 ч.
Согласно способам, описанным в настоящей заявке, после того, как смесь собранного растительного материала и по меньшей мере одного растворяющего каучук органического растворителя оставляют в контакте в течение количества времени, достаточного для растворения требуемого количества каучука, по меньшей мере один растворяющий каучук растворитель удаляют из фракции растворенного каучука с получением твердой каучуковой массы, содержащей не более 2 мас.% твердой фазы в пересчете на общую массу фракции растворенного каучука. Согласно другим вариантам реализации изобретения твердая каучуковая масса содержит не более 1 мас.% твердой фазы в пересчете на общую массу фракции растворенного каучука. Твердая фаза относится ко всему материалу, который не растворим в по меньшей мере одном нерастворяющем органическом растворителе и может включать целлюлозу, грязь, золу и другой растительный материал. Для отделения фракции растворенного каучука от твердой фазы можно использовать различные способы. Указанные способы включают, но не ограничиваются ими, флотацию, фильтрацию и центрифугирование. Согласно предпочтительным вариантам реализации способов, описанных в настоящей заявке, фракцию растворенного каучука отделяют от твердой фазы, используя способ центрифугирования
Как описано ранее, по меньшей мере один растворяющий каучук растворитель удаляют из фракции растворенного каучука с получением твердой каучуковой массы. Удаление по меньшей мере одного растворяющего каучук растворителя можно осуществить с помощью различных типов установок, в том числе, но не ограничиваясь ими, путем испарения растворителя под вакуумом, испарения растворителя за счет умеренного нагревания, путем коагуляции каучука при добавлении других растворителей и коагуляции путем вымораживания. Понятно, что термин «твердая каучуковая масса» включает как твердую, так и полутвердую каучуковые массы, содержащие небольшое количество остаточного растворителя (например, до 5 мас.%, предпочтительно, 2 мас.% или менее, в пересчете на общую массу твердой каучуковой массы).
Как указано ранее, в способах, описанных в настоящей заявке, используют по меньшей мере один нерастворяющий каучук органический растворитель, который смешивают с твердой каучуковой массой для растворения растворимых примесей и удаления их из твердой каучуковой массы. Твердую каучуковую массу смешивают с по меньшей мере одним нерастворяющим каучук органическим растворителем при отношении массы к объему от 2:100 до 20:100. Другими словами, 2 г твердой каучуковой массы к 100 мл общего количества нерастворяющего каучук органического растворителя и 20 г твердой каучуковой массы к 100 мл общего количества нерастворяющего каучук органического растворителя. Указанные отношения можно также представить как отношения массы к объему, составляющие от 1:50 до 1:5. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения твердую каучуковую массу смешивают с по меньшей мере одним нерастворяющим каучук органическим растворителем при отношении массы к объему от 5:100 до 10:100. Другими словами, 5 г собранного растительного материала к 100 мл общего количества нерастворяющего каучук органического растворителя и 10 г собранного растительного материала к 100 мл общего количества нерастворяющего каучук органического растворителя. Относительные количества собранного растительного материала и общее количество нерастворяющего каучук растворителя, которые используют согласно конкретному варианту реализации способов, описанных в настоящей заявке, могут зависеть от продолжительности перемешивания, которую можно использовать для перемешивания смеси твердой каучуковой массы и по меньшей мере одного нерастворяющего каучук органического растворителя, а также количества времени, в течение которого смесь оставляют в контакте перед отделением приведенной твердой каучуковой массы от по меньшей мере одного нерастворяющего каучук органического растворителя.
Согласно некоторым вариантам реализации способов, описанных в настоящей заявке, по меньшей мере один нерастворяющий каучук органический растворитель представляет собой один или более нерастворяющих каучук органических растворителей.
Согласно некоторым вариантам реализации способов, описанных в настоящей заявке, при смешивании твердой каучуковой массы и по меньшей мере одного нерастворяющего каучук органического растворителя может быть предпочтительным применять определенный тип перемешивания для смешивания указанной смеси, чтобы более эффективно способствовать растворению каучука, содержащегося в растительном материале. Можно использовать различные типы перемешивания, в том числе непрерывное или прерывистое смешивание с применением различных типов аппаратуры, включая, но не ограничиваясь ими, магнитные мешалки, пропеллерные мешалки, отбойники, устройства для обработки ультразвуком и т.п.
Согласно способам, описанным в настоящей заявке, смеси твердой каучуковой массы и по меньшей мере одного нерастворяющего каучук органического растворителя оставляют в контакте на протяжении различных промежутков времени, которые могут потребоваться для растворения требуемого количества растворимых примесей, содержащихся в твердой каучуковой массе. Фактическое количество времени, в течение которого смесь оставляют в контакте, может зависеть от различных факторов, в том числе наличия и продолжительности перемешивания и относительных количеств твердой каучуковой массы и растворителя. Согласно некоторым вариантам реализации способов, описанных в настоящей заявке, смеси твердой каучуковой массы и по меньшей мере одного нерастворяющего каучук органического растворителя оставляют в контакте в течение от 8 до 12 ч. Согласно другим вариантам реализации способов, описанных в настоящей заявке, более короткое время контакта, такое как от 30 мин до 12 ч или даже от 30 мин до 6 ч, можно обеспечить путем применения растворителя или растворителей, которые проявляют особое сродство в отношении природного каучука, перемешивания и/или относительно большего количества растворителя (растворителей). Согласно предпочтительным вариантам реализации способов, описанных в настоящей заявке, смеси собранного растительного материала и по меньшей мере одного нерастворяющего каучук органического растворителя оставляют в контакте в течение от 4 до 6 ч.
Как описано ранее, в способах, описанных в настоящей заявке, используют не относящийся к гевее растительный материал, содержащий по меньшей мере 90 мас.% корней, полученных из Taraxacum kok-saghyz, Scorzonera tau-saghyz, Scorzonera uzbekistanica и их комбинаций. Другими словами, собранный растительный материал содержит 10% или менее растительного материала из источников, не относящихся к корням растения Taraxacum kok-saghyz, Scorzonera tau-saghyz и Scorzonera uzbekistanicai (или их комбинаций). Такой другой материал может включать кроны от этих же растительных источников. Используемый растительный материал может принимать различные физические формы, описанные далее в настоящей заявке. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения растительный материал содержит нарезанные корни, полученные из Taraxacum kok-saghyz, Scorzonera tau-saghyz, Scorzonera uzbekistanica и их комбинаций. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения растительный материал наряду с корневым материалом также включает материал крон, при этом все указанные материалы подвергались механическому измельчению. Согласно предпочтительным вариантам реализации изобретения все или почти все (т.е. 98 мас.% или более или даже 99 мас.% или более грязи) остатки грязи, которые могли быть прикреплены к корням, были удалены. Можно использовать различные способы удаления грязи, в том числе одну или более промывку водой, встряхивание, сжатый воздух и вакуум. При применении для удаления грязи любого типа водной промывки после промывки предпочтительно высушить корни для удаления остаточной воды.
Согласно некоторым вариантам реализации изобретения растительный материал разрезают на куски. Рубку или измельчение можно осуществить в одну или более чем одну стадию. Грубое измельчение можно осуществить перед необязательным удалением листьев и почвы (например, путем встряхивания растения или воздействия на него сильными струями воздуха) или после него, но, предпочтительно, после удаления большей части листьев и почвы с собранного растительного материала. Рубку или измельчение на куски со средним размером 1,5'' или менее или 1'' или менее можно осуществить различными физическими способами. Один из типичных способов получения нарезанного растительного материала со средним размером 1,5'' или менее или 1'' или менее состоит в подаче сырого растительного материала (или возможно грубо измельченного растительного материала) в измельчитель, гранулятор, молотковую мельницу или вальцовую мельницу. Гранулятор представляет собой хорошо известное устройство, предназначенное для измельчения или дробление материала на куски различных размеров. Большинство грануляторов содержит множество ножей (часто стальных ножей) и одно или более сит (иногда взаимозаменяемых) с отверстиями различных диаметров для установления размера конечного продукта. Существуют грануляторы различных размеров и их можно применять для нарезания растительного материала, например, грану ляторы, содержащие отверстия размером 3/8'', ¼'' и 1/8''. Молотковую мельницу можно, в целом, описать как стальной барабан, содержащий вертикальный или горизонтальный вращающийся стержень, или барабан, на который установлены молотки; молотки "растирают" материал, проходящий через мельницу. Существуют молотковые мельницы различных размеров и их можно применять при нарезании растительного материала, например, мельницы, содержащие отверстия размером 3/8'', ¼'' и 1/8''. Вальцовую мельницу/дробилку можно, в общем, описать как устройство с двумя или более валиками, каждый из которых содержит продольные канавки, которые способствуют дальнейшему измельчению материала, загружаемого через мельницу. Существуют вальцовые мельницы различных размеров и их можно применять при нарезании растительного материала, например, мельницы, содержащие отверстия размером 3/8'', ¼'' и 1/8''. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения в способах, описанных в настоящей заявке, растительный материал подвергают обработке в по меньшей мере одном из устройств, выбранном из измельчителя, гранулятора, молотковой мельницы, вальцовой мельницы и плющильной мельницы, с получением нарезанного растительного материалы со средним размером 1'' или менее. Согласно другим вариантам реализации изобретения в способах, описанных в настоящей заявке, растительный материал подвергают обработке в по меньшей мере двух устройствах, выбранных из измельчителя, гранулятора, молотковой мельницы, вальцовой мельницы и плющильной мельницы с получением нарезанного растительного материала со средним размером 1'' или менее.
Согласно некоторым вариантам реализации способов, описанных в настоящей заявке, растительный материал был не только нарезан или измельчен (например, путем обработки в измельчителе, вальцовой мельнице, молотковой мельнице и/или грануляторе), но также подвергнут обработке в плющильной мельнице/плющильном станке для получения хлопьев и/или другой механической обработке, способной разрушить стенки клеток, содержащих природный каучук. Плющильную мельницу или плющильный станок можно, в целом, описать как устройство с двумя или более валиками, имеющими гладкую поверхность и обычно работающими с различными скоростями, при этом между валиками, в основном обеспечивающими дополнительное разрушение стенок растительных клеток, имеется заданный и регулируемый зазор. Перечисленные виды механической обработки обычно позволяют увеличить количество природного каучука, которое, в конечном счете, можно извлечь из растительного материала. Согласно некоторым вариантам реализации способов, описанных в настоящей заявке, нарезанный растительный материал подвергают обработке, как путем вальцевания, так и расплющивания с получением хлопьев. Согласно указанным вариантам реализации изобретения, в которых после нарезания растительного материала используют по меньшей мере один из способов, выбранных из вальцевания или измельчения с помощью молотков, нарезания в измельчителе или грануляторе и расплющивания с получением хлопьев, нарезанный растительный материал предпочтительно, обрабатывают по меньшей мере одним противоокислителем (количество противоокислителя выбирают согласно описанию противоокислителей, приведенному в настоящей заявке).
Согласно некоторым предпочтительным вариантам реализации способов, описанных в настоящей заявке, растительный материал, подвергаемый процессу очистки с применением органических веществ для выделения очищенного природного каучука, был наполовину очищен для удаления большей части растительного материала целлюлозного типа. Такой полуочищенный растительный материал наряду с полученным не из гевеи каучуком будет все еще содержать определенное количество растительного материала целлюлозного типа вместе с другими примесями. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения по меньшей мере 50 мас.% растительного материала целлюлозного типа было удалено с получением полуочищенного растительного материала. Согласно другим вариантам реализации изобретения по меньшей мере 75% или даже по меньшей мере 80% растительного материала целлюлозного типа было удалено с получением полуочищенного растительного материала.
Согласно некоторым предпочтительным вариантам реализации способов, описанных в настоящей заявке, собранный растительный материал содержит по меньшей мере 90 мас.% корней, полученных из Taraxacum kok-saghyz. Понятно, что когда указывают массовый процент растительного материала, подразумевают, что указанный процент включает любые остатки грязи или другое вещество, связанное с растительным материалом, которые добавляют в растворитель вместе с растительным материалом. Согласно другим предпочтительным вариантам реализации способов, описанных в настоящей заявке, собранный растительный материал содержит по меньшей мере 95 мас.% корней, полученных из Taraxacum kok-saghyz.
Согласно любым изложенным выше вариантам реализации способов, описанных в настоящей заявке, по меньшей мере один растворяющий каучук органический растворитель может содержать неполярный органический растворитель. Подходящие неполярные органические растворители можно выбрать из группы, состоящей из алканов, содержащих от 4 до 9 атомов углерода (например, пентана, гексана, гептанов, нонана и т.п.); циклоалканов и алкилциклоалканов, содержащих от 5 до 10 атомов углерода (например, циклогексана, циклопентана и т.п.); ароматических соединений и алкилзамещенных ароматических соединений, содержащих от 6 до 12 атомов углерода (например, бензола, толуола, ксилола и т.п.); и их комбинаций. Согласно некоторым предпочтительным вариантам реализации способов, описанных в настоящей заявке, по меньшей мере растворяющий каучук растворитель или по меньшей мере один неполярный органический растворитель представляет собой толуол. Согласно любому из вариантов реализации способов, описанных в настоящей заявке, можно использовать смеси двух или более неполярных органических растворителей.
Согласно любым из изложенных выше вариантов реализации способов, описанных в настоящей заявке, по меньшей мере один нерастворяющий каучук органический растворитель может представлять собой полярный органический растворитель. Подходящие полярные органические растворители можно выбрать из группы, состоящей из спиртов, содержащих от 1 до 8 атомов углерода (например, этанола, изопропанола, этанола и т.п.); простых и сложных эфиров, содержащих от 2 до 8 атомов углерода; простых циклических эфиров, содержащих от 4 до 8 атомов углерода; и кетонов, содержащих от 3 до 8 атомов углерода (например, ацетона, метилэтилкетона и т.п.); и их комбинаций. Согласно некоторым предпочтительным вариантам реализации способов, описанных в настоящей заявке, по меньшей мере один нерастворяющий каучук органический растворитель или по меньшей мере один полярный органический растворитель представляет собой ацетон. Согласно любому из вариантов реализации способов, описанных в настоящей заявке, можно использовать смеси двух или более полярных органических растворителей.
Продукт на основе полученного не из гевеи очищенного каучука
Как описано ранее, полученный не из гевеи каучук, присутствующий в количестве 100 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука в продукте на основе полученного не из гевеи очищенного каучука, содержит полученный не из гевеи каучук, содержащий не более 3,5 мас.% суммарного количества примесей.
Согласно некоторым вариантам реализации изобретения полученный не из гевеи каучук, присутствующий в количестве 100 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука в продукте на основе полученного не из гевеи очищенного каучука, содержит не более 3 мас.% суммарного количества примесей. Согласно другим вариантам реализации изобретения полученный не из гевеи очищенный каучук, присутствующий в количестве 100  мас.ч. на 100  мас.ч. каучука в продукте на основе полученного не из гевеи очищенного каучука, содержит не более 2,5 мас.% суммарного количества примесей.
Полагают, что продукт на основе полученного не из гевеи очищенного каучука (содержащий ли не более 3,5 мас.% суммарного количества примесей, не более 3 мас.% суммарного количества примесей или не более 2,5 мас.% суммарного количества примесей), можно продавать в чистой форме (т.е. без дополнительных добавок). Кроме того, полагают, что указанный каучук можно смешать с одним или более другим каучуками или каучуковыми добавками и продавать в такой составной форме. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения один или более каучуков можно выбрать из группы, состоящей из полученного из гевеи природного каучука, синтетических полимеров и сополимеров на основе диена с сопряженными двойными связями. Неограничивающие примеры указанных каучуков включают, но не ограничиваются ими, полибутадиен, полиизопрен и сополимер стирола и бутадиена. Каучуковые добавки можно выбрать из одного или более обычных каучуковых добавок. Примеры включают, но не ограничиваются ими, наполнители, технологические масла, пластификаторы, противостарители (например, антиоксид анты и средства против оксонирования), отверждающие агенты и т.п.
Способная к серной вулканизации каучуковая смесь
Как описано ранее, способная к серной вулканизации каучуковая смесь содержит от 10 до 100 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука полученного не из гевеи каучука, выделенного из Taraxacum kok-saghyz, Scorzonera tau-saghyz, Scorzonera uzbekistanica и комбинаций, содержащего не более 3,5 мас.% суммарного количества примесей, из которых не более 2 мас.% составляют летучие вещества, не более 1 мас.% составляет остаток и не более 0,5 мас.% составляют горючие вещества.
Согласно некоторым вариантам реализации способной к серной вулканизации каучуковой смеси, полученный не из гевеи каучук, выделенный из Taraxacum kok-saghyz, Scorzonera tau-saghyz, Scorzonera uzbekistanica и их комбинаций представляет собой очищенный каучук, содержащий не более 3 мас.% суммарного количества примесей. Согласно другим вариантам реализации способной к серной вулканизации каучуковой смеси каучук, полученный из Taraxacum kok-saghyz, Scorzonera tau-saghyz, Scorzonera uzbekistanica и их комбинаций, представляет собой очищенный каучук, содержащий не более 2,5 мас.% суммарного количества примесей.
Согласно некоторым предпочтительным вариантам реализации способной к серной вулканизации каучуковой смеси каучук получают из Taraxacum кок-saghyz. Согласно некоторым из указанных вариантов реализации изобретения такой источник представляет собой растительный материал, содержащий по меньшей мере 90% или по меньшей мере 95 мас.% корней, полученных от Taraxacum kok-saghyz.
Как описано ранее, способная к серной вулканизации каучуковая смесь содержит от 0 до 90  мас.ч. на 100  мас.ч. каучука по меньшей мере одного синтетического полимера или сополимера на основе диена с сопряженными двойными связями. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения способная к серной вулканизации каучуковая смесь содержит от 10 до 90 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука по меньшей мере одного синтетического полимера или сополимера на основе диена с сопряженными двойными связями. Согласно еще другим вариантам реализации изобретения способная к серной вулканизации каучуковая смесь содержит от 40 до 90 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука по меньшей мере одного синтетического полимера или сополимера на основе диена с сопряженными двойными связями. Неограничивающие примеры синтетического полимера или сополимера на основе диена с сопряженными двойными связями включают полибутадиен, полиизопрен и сополимер стирола и бутадиена. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения способная к серной вулканизации смесь содержит от 0 до 90  мас.ч. на 100 мас.ч. каучука полученного из гевеи природного каучука. Согласно другим вариантам реализации изобретения способная к серной вулканизации смесь содержит от 10 до 60 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука полученного из гевеи природного каучука. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения от 0 до 90 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука полученного из гевеи природного каучука вместе с каучуком, полученным из Taraxacum kok-saghyz, Scorzonera tau-saghyz, Scorzonera uzbekistanica и их комбинаций, составляют 100 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука способной к серной вулканизации каучуковой смеси; согласно некоторым таким вариантам реализации изобретения, полученный не из гевеи каучук можно рассматривать как частичную замену каучука, полученного из гевеи. Альтернативно, согласно другим вариантам реализации изобретения, способная к серной вулканизации каучуковая смесь может содержать от 10 до 100 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука очищенного каучука, полученного из Taraxacum kok-saghyz, Scorzonera tau-saghyz, Scorzonera uzbekistanica и их комбинаций (содержащего не более 3 мас.% суммарного количества примесей, или не более 2,5 мас.% суммарного количества примесей); от 0 до 90 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука по меньшей мере одного синтетического полимера или сополимера на основе диена с сопряженными двойными связями; и от 0 до 90 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука полученного из гевеи природного каучука.
Как описано ранее, способная к серной вулканизации каучуковая смесь содержит от 20 до 200 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука по меньшей мере одного армирующего наполнителя, выбранного из группы, состоящей из технического углерода, диоксида кремния, карбоната кальция, глины, талька, барита, волластонита, слюды, осажденных силикатов и диатомита. Можно использовать различные комбинации армирующих наполнителей. Согласно предпочтительным вариантам реализации изобретения способная к серной вулканизации каучуковая смесь содержит по меньшей мере одно вещество, выбранное из диоксида кремния и технического углерода. Согласно предпочтительным вариантам реализации изобретения по меньшей мере один армирующий наполнитель присутствует в количестве от 5 до 100 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука.
2
2
2
Применяемый кремнезем (диоксид кремния) может включать изготовленный мокрыми способами, гидратированный кремнезем, полученный путем химической реакции в воде и осажденный в виде ультрамелких сферических частиц. Согласно некоторым из описанных выше вариантов реализации изобретения площадь поверхности диоксида кремния составляет от примерно 32 до примерно 400 м/г, согласно другому варианту реализации изобретения примерно от 100 до примерно 250 м/г и согласно еще одному варианту реализации изобретения от примерно 150 до примерно 220 м/г. рН кремнеземистого наполнителя согласно некоторым из описанных выше вариантов реализации изобретения составляет от примерно 5,5 до примерно 7 и согласно другому варианту реализации изобретения от примерно 5,5 до примерно 6,8. Коммерчески доступные кремнеземы включат Hi-Sil™ 215, Hi-Sil™ 233, Hi-Sil™ 255LD, и Hi-Sil™ 190 (PPG Industries; Питсбург, Пенсильвания), Zeosil™ 1165MP и 175GRPlus (Rhodia), Vulkasil™ (Bary AG), Ultrasil™ VN2, VN3 (Degussa) и HuberSil™ 8745 (Huber).
При применении диоксида кремния в качестве наполнителя может потребоваться использование связующего агента для связывания диоксида кремния с полимером. Известны многочисленные связующие агенты, в том числе, но не ограниченные ими, органосульфидные полисульфиды и органоалкоксимеркаптосиланы. В целом, можно использовать любой органосилановый полисульфид. Подходящие органосилановые полисульфиды включают, но не ограничиваются ими, 3,3'-бис(триметоксисилилпропил)дисульфид, 3,3'-бис(триэтоксисилилпропил)дисульфид, 3,3'-бис(триэтоксисилилпропил)тетрасульфид, 3,3'-бис(триэтоксисилилпропил)октасульфид, 3,3'-бис(триметоксисилилпропил)тетрасульфид, 2,2'-бис(триэтоксисилилэтил)тетрасульфид, 3,3'-бис(триметоксисилилпропил)трисульфид, 3,3'-бис(триэтоксисилилпропил)трисульфид, 3,3'-бис(трибутоксисилилпропил)дисульфид, 3,3'-бис(триметоксисилилпропил)гексасульфид, 3,3'-бис(триметоксисилилпропил)октасульфид, 3,3'-бис(триоктоксисилилпропил)тетрасульфид, 3,3'-бис(тригексоксисилилпропил)дисульфид, 3,3'-бис(три-2''-этилгексоксисилилпропил)трисульфид, 3,3'-бис(триизооктоксисилилпропил)тетрасульфид, 3,3'-бис(три-трет-бутоксисилилпропил)дисульфид, 2,2'-бис(метоксидиэтоксисилилэтил)тетрасульфид, 2,2'-бис(трипропоксисилилэтил)пентасульфид, 3,3'-бис(трициклонеоксисилилпропил)тетрасульфид, 3,3'-бис(трициклопентоксисилилпропил)трисульфид, 2,2'-бис(три-2''-метилциклогексоксисилилэтал)тетрасульфид, бис(триметоксисилилметил)тетрасульфид, 3-метоксиэтоксипропоксисилил 3'-диэтоксибутокси-силилпропил тетрасульфид, 2,2'-бис(диметилметоксисилилэтил)дисульфид, 2,2'-бис(диметил-втор-бутоксисилилэтил)трисульфид, 3,3'-бис(металбутилэтоксисилилпропил)тетрасульфид, 3,3'-бис(ди-трет-бутилметоксисилилпропил) тетрасульфид, 2,2'-бис(фенилметилметоксисилилэтил)трисульфид, 3,3'-бис(дифенилизопропоксисилилпропил)тетрасульфид, 3,3'-бис(дифенилциклогексоксисилилпропил)дисульфид, 3,3'-бис(диметилэтилмеркалтосилилпропил)тетрасульфид, 2,2'-бис(метилдиметоксисилилэтил)трисульфид, 2,2'-бис(метилэтоксипропоксисилилэтил)тетрасульфид, 3,3'-бис(диэтилметоксисилилпропил)тетрасульфид, 3,3'-бис(этилди-втор-бутоксисилилпропил)дисульфид, 3,3'-бис(пропилдиэтоксисилилпропил)дисульфид, 3,3'-бис(буталдиметоксисилилпропил)трисульфид, 3,3'-бис(фенилдиметоксисилилпропил)тетрасульфид, 3'-триметоксисилилпропил тетрасульфид, 4,4'-бис(триметоксисилилбутил)тетрасульфид, 6,6'-бис(тризтоксисилилгексил)тетрасульфид, 12,12'-бис(триизопропоксисилилдодецил)дисульфид, 18,18'-бис(триметоксисилилоктадецил)тетрасульфид, 18,18'-бис(трипропоксисилилоктадеценил)тетрасульфид, 4,4'-бис(триметоксисилил-бутен-2-ил)тетрасульфид, 4,4'-бис(триметоксисилилциклогексилен)тетрасульфид, 5,5'-бис(диметоксиметилсилилпентил)трисульфид, 3,3'-бис(триметоксисилил-2-метилпропил)тетрасульфид и 3,3'-бис(диметоксифенилсилил-2-метилпропил)дисульфид.
Подходящие органоалкоксимеркаптосиланы включают, но не ограничиваются ими, триэтоксимеркаптопропилсилан, триметоксимеркаптопропилсилан, метилдиметоксимеркаптопропилсилан, метилдиэтоксимеркаптопропилсилан, диметилметоксимеркаптопропилсилан, триэтоксимеркаптоэтилсилан, трипропоксимеркаптопропилсилан, этоксидиметоксимеркаптопропилсилан, этоксидиизопропоксимеркаптопропилсилан, этоксидидодецилоксимеркаптопропилсилан и этоксидигексадецилоксимеркаптопропилсилан. Указанные органоалкоксимеркаптосиланы можно блокировать с помощью блокирующей группы, т.е. атом водорода меркапто группы заменяют на другую группу. Типичный пример блокированного органоалкоксимеркаптосиланового связующего агента представляет собой жидкий 3-октаноилтио-1-пропилтриэтоксисилан, который можно приобрести как NXTTM Silane в компании Momentive Performance Materials Inc.
Можно использовать различные органосиланполисульфидные соединения и органоалкоксимеркаптосиланы.
2
2
Применяемый технический углерод (углероды) может включать любые широко доступные получаемые в промышленном масштабе виды технического углерода. Такие виды технического углерода включают сажи, площадь поверхности (EMSA) которых составляет по меньшей мере 20 м/г и согласно другим вариантам реализации изобретения по меньшей мере от 35 до 200 м/г или выше. Значения площади поверхности включают величины, определенные согласно испытанию ASTM D-1765 с применением метода на основе бромида цетилтриметиламмония (СТАВ). К применимым видам технического углерода относятся печная сажа, канальная сажа и ламповая сажа. Более конкретно, примеры технического углерода включают сверхизносостойкую печную сажу (SAF), износостойкую печную сажу (HAF), быстро экструдируемую печную сажу (FEF), высокодисперсную печную сажу (FF), промежуточную сверхизносостойкую печную сажу (ISAF), печную сажу со средней усиливающей способностью (SRF), канальную сажу средней трудности обработки, труднообрабатываемую канальную сажу и электропроводящую канальную сажу. Другие виды технического углерода, которые можно использовать, включают ацетиленовую сажу. Можно использовать смеси двух или более перечисленных выше видов сажи. Типичные виды технического углерода включает сажи, обозначаемые согласно ASTM как (D-1765-82a) N-110, N-220, N-339, N-330, N-351, N-550 и N-660. Согласно одному или более вариантам реализации изобретения технический углерод может включать окисленный технический углерод.
Согласно некоторым вариантам реализации способной к серной вулканизации каучуковой смеси к каучуковым композициям можно также добавлять другие общепринятые каучуковые добавки. Указанные добавки включают, например, технологические масла, пластификаторы, антидеграданты, такие как антиоксиданты и средства против оксонирования, отверждающие агенты и т.п.
Как правило, технологические масла добавляют для обработки каучуковых композиций в качестве размягчителя. Неограничивающие примеры технологических масел, применяемых в обработанных каучуковых композициях, описанных в настоящей заявке, включают парафиновые, нафтеновые и ароматические технологические масла и т.п. Согласно одному или более вариантам реализации изобретения в соответствии с первым до шестого вариантов реализации изобретения, описанных в настоящей заявке, технологическое масло представляет собой ароматическое технологическое масло. Согласно другим вариантам реализации изобретения технологическое масло представляет собой масло с низким содержанием полициклических ароматических соединений («с низким содержанием ПАС»), составляющим менее 2%. Другие применимые масла включают масла, содержащие менее 3% масс, менее 2% масс или менее 1% масс полициклических ароматических соединений (как измерено согласно IP346) («масла с низким содержанием ПАС»). Такие масла с низким содержанием ПАС используют все больше и больше с целью снижения количества полициклических ароматических соединений, присутствующих в каучуках, применяемых при изготовлении покрышек. Коммерчески доступные масла с низким содержанием ПАС включают различные нафтеновые масла, сольваты слабой экстракции (MES) и очищенные дистиллированные ароматические экстракты (TDAE).
Согласно некоторым вариантам реализации изобретения способная к серной вулканизации каучуковая смеси, в частности, применяемая при изготовлении протекторов покрышек, предпочтительно, содержит от 1 до 100 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука технологического масла. Согласно одному или более вариантам реализации изобретения количество технологического масла составляет от 2 до 100 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука; согласно другим вариантам реализации изобретения от 1 до 50 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука; согласно другим вариантам реализации от 2 до 50 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука. Согласно еще другим вариантам реализации изобретения количество технологического масла составляет от 1 до 20 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука; согласно другим вариантам реализации от 2 до 20 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука; согласно другим вариантам реализации от 1 до 10  мас.ч. на 100 мас.ч. каучука; согласно еще другим вариантам реализации от 2 до 10 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука.
При получении обработанной каучуковой композиции, в целом, все ингредиенты можно смешивать с помощью стандартного оборудования, такого как, например, смесители Бенбери или Брабендера. Как правило, смешивание осуществляют в две или более стадий. В ходе первой стадии (также известной как стадия получения маточного раствора), смешивание обычно начинают при температурах от примерно 100°С до примерно 130°С и увеличивают температуру до достижения так называемой температуры каплепадения, обычно составляющей примерно 165°С.
В случае, когда каучуковая композиция содержит наполнители, отличные от технического углерода (или совместно с ним), часто используют отдельную стадию доизмельчения для независимого добавления других наполнителей. Такую стадию часто выполняют при температурах, аналогичных, хотя часто несколько меньших, температурам, применяемым на стадии получения маточного раствора, т.е. линейно возрастающих от примерно 90°С до температуры каплепадения, составляющей примерно 150°С. Для целей настоящей заявки термин «маточный раствор» означает композицию, которая присутствует во время стадии получения маточного раствора, или композицию, как она существует при любой стадии доизмельчения, или и то и другое.
В целом, вулканизующие вещества, ускорители и т.п., добавляют на конечной стадии смешивания. Чтобы избежать нежелательного скорчинга и/или преждевременного начала вулканизации, такую стадию смешивания часто выполняют при более низких температурах, например, начиная от примерно 60°С до примерно 65°С и не доходя до температуры выше, чем примерно 105° - примерно 110°С.Для целей настоящей заявки, термин «конечная смесь» означает композицию, которая присутствует во время конечной стадии смешивания.
Впоследствии компаундированную смесь обрабатывают (например, измельчают в мельнице) с получением листов перед формированием из нее любого из разнообразных компонентов и затем подвергают вулканизации, которая обычно протекает при температуре на от примерно 5° до примерно 15°С выше, чем самые высокие температуры, применяемые во время стадий смешивания, чаще всего при примерно 170°С.
Согласно некоторым вариантам реализации способной к серной вулканизации каучуковой смеси tan δ смеси при 60°С, 10 Гц и 2% деформации будет составлять менее 0,2 после отверждения с помощью от 0,5 до 2 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука серы при температуре от 135 до 165°С в течение от 5 до 40 мин. Согласно некоторым предпочтительным вариантам реализации изобретения tan δ смеси будет составлять при 60°С, 10 Гц и 2% деформации менее 0,15 после отверждения с помощью от 0,5 до 2 мас.ч. на 100  мас.ч. каучука серы при температуре от 135 до 165°С в течение от 5 до 40 мин. Хотя способную к серной вулканизации каучуковую смесь можно продавать в вулканизированной или невулканизированной форме, tan δ можно измерить только для отвержденной смеси и, таким образом, были установлены типичные условия отверждения, которые следует использовать при измерении tan δ изучаемой смеси. Таким образом, понятно, что в настоящей заявке фраза «способная к серной вулканизации смесь» означает смесь, которая может быть вулканизирована серой, но которая необязательно была вулканизирована. Понятно, что смесь, которая уже была вулканизирована серой (т.е. отверждена), представляет собой способную к серной вулканизации смесь, поскольку указанная смесь была способна обработке вулканизацией.
Согласно некоторым вариантам реализации способной к серной вулканизации каучуковой смеси удлинение при разрыве указанной смеси при комнатной температуре (т.е. 23°С) будет составлять по меньшей мере 450 МПа после отверждения с помощью от 0,5 до 2 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука серы при температуре от 135 до 165°С в течение от 5 до 40 мин. Согласно некоторым предпочтительным вариантам реализации изобретения удлинение при разрыве указанной смеси при комнатной температуре будет составлять по меньшей мере 500 МПа после отверждения с помощью от 0,5 до 2 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука серы при температуре от 135 до 165°С в течение от 5 до 40 мин. Хотя способную к серной вулканизации каучуковую смесь можно продавать в вулканизированной или невулканизированной форме, удлинение при разрыве можно измерить только для отвержденной смеси и, таким образом, были установлены типичные условия отверждения, которые следует использовать при измерении удлинения при разрыве исследуемой смеси.
Вулканизированная серой каучуковая смесь
Как описано ранее, вулканизированная серой каучуковая смесь содержит от 10 до 100  мас.ч. на 100  мас.ч. каучука полученного не из гевеи каучука, выделенного из Taraxacum kok-saghyz, Scorzonera tau-saghyz, Scorzonera uzbekistanica и комбинаций, содержащего не более 3,5 мас.% суммарного количества примесей, из которых не более 2 мас.% составляют летучие вещества, не более 1 мас.% составляет остаток и не более 0,5 мас.% составляют горючие вещества.
Согласно некоторым вариантам реализации вулканизированной серой каучуковой смеси полученный не из гевеи каучук, выделенный из Taraxacum kok-saghyz, Scorzonera tau-saghyz, Scorzonera uzbekistanica и их комбинаций, представляет собой очищенный каучук, содержащий не более 3 мас.% суммарного количества примесей. Согласно другим вариантам реализации вулканизированной серой каучуковой смеси каучук, полученный из Taraxacum kok-saghyz, Scorzonera tau-saghyz, Scorzonera uzbekistanica и их комбинаций, представляет собой очищенный каучук, содержащий не более 2,5 мас.% суммарного количества примесей.
Согласно некоторым предпочтительным вариантам реализации вулканизированной серой каучуковой смеси каучук получают из Taraxacum kok-saghyz. Согласно некоторым из указанных вариантов реализации изобретения такой источник представляет собой растительный материал, содержащий по меньшей мере 90% или по меньшей мере 95 мас.% корней, полученных из Taraxacum kok-saghyz.
Как описано ранее, вулканизированная серой каучуковая смесь содержит от 0,5 до 6 мас.ч. на 100  мас.ч. каучука серы. Согласно предпочтительным вариантам реализации изобретения вулканизированная серой каучуковая смесь содержит от 1,2 до 4 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука серы. Серу можно добавить в форме элементарной серы, с помощью донора серы или посредством комбинации и того и другого способа.
Как описано ранее, вулканизированная серой каучуковая смесь содержит по меньшей мере один ускоритель. Конкретные ускоритель или ускорители вулканизации не имеют особых ограничений. Согласно предпочтительным вариантам реализации изобретения по меньшей мере один ускоритель содержит амин. Неограничивающие примеры по меньшей мере одного ускорителя включают: дифенилгуанидин (DPG), тетраметилтиурамдисульфид (TMTD), 4,4'-дитиодиморфолин (DTDM), тетрабутилтиурамдисульфид (TBTD), бензотиазилдисульфид (MBTS), 2-(морфолинотио)бензотиазол (MBS), Т-трет-бутил-2-бензотиазолсульфонамид (TBBS), N-циклогексил-2-бензотиазолсульфонамид (CBS) и их смеси. Количество ускорителя (ускорителей) вулканизации, применяемых в вулканизированной серой каучуковой смеси, может составлять от примерно 0,1 до примерно 10 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука или от примерно 1 до примерно 5  мас.ч. на 100 мас.ч. каучука.
Согласно некоторым вариантам реализации вулканизированной серой каучуковой смеси полученный не из гевеи каучук, выделенный из Taraxacum kok-saghyz, Scorzonera tau-saghyz, Scorzonera uzbekistanica и их комбинаций, представляет собой очищенный каучук, содержащий не более 3 мас.% суммарного количества примесей. Согласно другим вариантам реализации вулканизированной серой каучуковой смеси каучук, полученный из Taraxacum kok-saghyz, Scorzonera tau-saghyz, Scorzonera uzbekistanica и их комбинаций, представляет собой очищенный каучук, содержащий не более 2,5 мас.% суммарного количества примесей.
Согласно некоторым предпочтительным вариантам реализации вулканизированной серой каучуковой смеси каучук получают из Taraxacum kok-saghyz. Согласно некоторым из указанных вариантов реализации изобретения такой источник представляет собой растительный материал, содержащий по меньшей мере 90% или по меньшей мере 95 мас.% корней, полученных от Taraxacum kok-saghyz.
Как описано ранее, вулканизированная серой каучуковая смесь содержит от 0 до 90  мас.ч. на 100  мас.ч. каучука по меньшей мере одного синтетического полимера или сополимера на основе диена с сопряженными двойными связями. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения вулканизированная серой каучуковая смесь содержит от 10 до 90  мас.ч. на 100  мас.ч. каучука по меньшей мере одного синтетического полимера или сополимера на основе диена с сопряженными двойными связями. Согласно еще другим вариантам реализации изобретения вулканизированная серой каучуковая смесь содержит от 40 до 90  мас.ч. на 100 мас.ч. каучука по меньшей мере одного синтетического полимера или сополимера на основе диена с сопряженными двойными связями. Неограничивающие примеры синтетического полимера или сополимера на основе диена с сопряженными двойными связями включают полибутадиен, полиизопрен и сополимер стирола и бутадиена. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения вулканизированная серой смесь содержит от 0 до 90 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука полученного из гевеи природного каучука. Согласно другим вариантам реализации изобретения способная к серной вулканизации смесь содержит от 10 до 60 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука полученного из гевеи природного каучука. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения от 0 до 90  мас.ч. на 100  мас.ч. каучука полученного из гевеи природного каучука вместе с каучуком, полученным из Taraxacum kok-saghyz, Scorzonera tau-saghyz, Scorzonera uzbekistanica и их комбинаций, составляют 100 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука вулканизированной серой каучуковой смеси; согласно некоторым таким вариантам реализации изобретения полученный не из гевеи каучук можно рассматривать как частичную замену каучука, полученного из гевеи. Альтернативно, согласно другим вариантам реализации изобретения вулканизированная серой каучуковая смесь может содержать от 10 до 100 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука очищенного каучука, полученного из Taraxacum kok-saghyz, Scorzonera tau-saghyz, Scorzonera uzbekistanica и их комбинаций (содержащего не более 3 мас.% суммарного количества примесей, или не более 2,5 мас.% суммарного количества примесей); от 0 до 90 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука по меньшей мере одного синтетического полимера или сополимера на основе диена с сопряженными двойными связями; и от 0 до 90  мас.ч. на 100  мас.ч. каучука полученного из гевеи природного каучука.
Как описано ранее, вулканизированная серой каучуковая смесь содержит от 20 до 200 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука по меньшей мере одного армирующего наполнителя, выбранного из группы, состоящей из технического углерода, диоксида кремния, карбоната кальция, глины, талька, барита, волластонита, слюды, осажденных силикатов и диатомита. Можно использовать различные комбинации армирующих наполнителей. Согласно предпочтительным вариантам реализации изобретения вулканизированная серой каучуковая смесь содержит по меньшей мере одно вещество, выбранное из диоксида кремния и технического углерода. Согласно предпочтительным вариантам реализации изобретения по меньшей мере один армирующий наполнитель присутствует в количестве от 5 до 100 мас.ч. на 100 мас.ч. Каучука.
2
2
2
Применяемый кремнезем (диоксид кремния) может включать изготовленный мокрыми способами, гидратированный диоксид кремния, полученный путем химической реакции в воде и осажденный в виде ультрамелких сферических частиц. Согласно некоторым из описанных выше вариантов реализации изобретения площадь поверхности диоксида кремния составляет от примерно 32 до примерно 400 м/г, согласно другому варианту реализации изобретения примерно от 100 до примерно 250 м/г и согласно еще одному варианту реализации изобретения от примерно 150 до примерно 220 м/г. рН наполнителя диоксид кремния согласно некоторым из описанных выше вариантов реализации изобретения составляет от примерно 5,5 до примерно 7 и согласно другому варианту реализации изобретения от примерно 5,5 до примерно 6,8. Коммерчески доступные кремнеземы включат Hi-Sil™ 215, Hi-Sil™ 233, Hi-Sil™ 255LD, и Hi-Sil™ 190 (PPG Industries; Питсбург, Пенсильвания), Zeosil™ 1165MP и 175GRPlus (Rhodia), Vulkasil™ (Bary AG), Ultrasil™ VN2, VN3 (Degussa) и HuberSil™ 8745 (Huber).
При применении диоксида кремния в качестве наполнителя может потребоваться использование связующего агента для связывания диоксида кремния с полимером. Известны многочисленные связующие агенты, в том числе, но не ограниченные ими, органосульфидные полисульфиды и органоалкоксимеркаптосиланы. В общем, можно использовать любой органосилановый полисульфид. Подходящие органосилановые полисульфиды включают, но не ограничиваются ими, 3,3'-бис(триметоксисилилпропил)дисульфид, 3,3'-бис(триэтоксисилилпропил)дисульфид, 3,3'-бис(триэтоксисилилпропил)тетрасульфид, 3,3'-бис(триэтоксисилилпропил)октасульфид, 3,3'-бис(триметоксисилилпропил)тетрасульфид, 2,2'-бис(триэтоксисилилэтил)тетрасульфид, 3,3'-бис(триметоксисилилпропил)трисульфид, 3,3'-бис(триэтоксисилилпропил)трисульфид, 3,3'-бис(трибутоксисилилпропил)дисульфид, 3,3'-бис(триметоксисилилпропил)гексасульфид, 3,3'-бис(триметоксисилилпропил)октасульфид, 3,3'-бис(триоктоксисилилпропил)тетрасульфид, 3,3'-бис(тригексоксисилилпропил)дисульфид, 3,3'-бис(три-2''-этилгексоксисилилпропил)трисульфид, 3,3'-бис(триизооктоксисилилпропил)тетрасульфид, 3,3'-бис(три-трет-бутоксисилилпропил)дисульфид, 2,2'-бис(метоксидиэтоксисилилэтил)тетрасульфид, 2,2'-бис(трипропоксисилилэтил)пентасульфид, 3,3'-бис(трициклонеоксисилилпропил)тетрасульфид, 3,3'-бис(трициклопентоксисилилпропил)трисульфид, 2,2'-бис(три-2''-метилциклогексоксисилилэтил)тетрасульфид, бис(триметоксисилилметил)тетрасульфид, 3-метоксиэтоксипропоксисилил 3'-диэтоксибутокси-силилпропил тетрасульфид, 2,2'-бис(диметилметоксисилилэтил)дисульфид, 2,2'-бис(диметил-втор-бутоксисилилэтил)трисульфид, 3,3'-бис(метилбутилэтоксисилилпропил)тетрасульфид, 3,3'-бис(ди-трет-бутилметоксисилилпропил) тетрасульфид, 2,2'-бис(фенилметилметоксисилилэтил)трисульфид, 3,3'-бис(дифенилизопропоксисилилпропил)тетрасульфид, 3,3'-бис(дифенилциклогексоксисилилпропил)дисульфид, 3,3'-бис(диметилэтилмеркаптосилилпропил)тетрасульфид, 2,2'-бис(метилдиметоксисилилэтил)трисульфид, 2,2'-бис(метил этоксипропоксисилилэтил)тетрасульфид, 3,3'-бис(диэтилметоксисилилпропил)тетрасульфид, 3,3'-бис(этилди-втор-бутоксисилилпропил)дисульфид, 3,3'-бис(пропилдиэтоксисилилпропил)дисульфид, 3,3'-бис(бутилдиметоксисилилпропил)трисульфид, 3,3'-бис(фенилдиметоксисилилпропил)тетрасульфид, 3'-триметоксисилилпропил тетрасульфид, 4,4'-бис(триметоксисилилбутил)тетрасульфид, 6,6'-бис(триэтоксисилилгексил)тетрасульфид, 12,12'-бис(триизопропоксисилилдодецил)дисульфид, 18,18'-бис(триметоксисилилоктадецил)тетрасульфид, 18,18'-бис(трипропоксисилилоктадеценил)тетрасульфид, 4,4'-бис(триметоксисилил-бутен-2-ил)тетрасульфид, 4,4'-бис(триметоксисилилциклогексилен)тетрасульфид, 5,5'-бис(диметоксиметилсилилпентил)трисульфид, 3,3'-бис(триметоксисилил-2-метилпропил)тетрасульфид и 3,3'-бис(диметоксифенилсилил-2-метилпропил)дисульфид.
Подходящие органоалкоксимеркаптосиланы включают, но не ограничиваются ими, триэтоксимеркаптопропилсилан, триметоксимеркаптопропилсилан, метилдиметоксимеркаптопропилсилан, метилдиэтоксимеркаптопропилсилан, диметилметоксимеркаптопропилсилан, триэтоксимеркаптоэтилсилан, трипропоксимеркаптопропилсилан, этоксидиметоксимеркаптопропилсилан, этоксидиизопропоксимеркаптопропилсилан, этоксидидодецилоксимеркаптопропилсилан и этоксидигексадецилоксимеркаптопропилсилан. Указанные органоалкоксимеркаптосиланы можно блокировать с помощью блокирующей группы, т.е. атом водорода меркапто группы заменяют на другую группу. Типичный пример блокированного органоалкоксимеркаптосиланового связующего агента представляет собой жидкий 3-октаноилтио-1-пропилтриэтоксисилан, который можно приобрести как NXTTM Silane в компании Momentive Performance Materials Inc.
Можно использовать различные органосиланполисульфидные соединения и органоалкоксимеркаптосиланы.
2
2
Применяемый технический углерод (углероды) может включать любые широко доступные получаемые в промышленном масштабе виды технического углерода. Такие виды технического углерода включают сажи, площадь поверхности (EMSA) которых составляет по меньшей мере 20 м/г и согласно другим вариантам реализации изобретения по меньшей мере от 35 до 200 м/г или выше. Значения площади поверхности включают величины, определенные согласно испытанию ASTM D-1765 с применением метода на основе бромида цетилтриметиламмония (СТАВ). К применимым видам технического углерода относятся печная сажа, канальная сажа и ламповая сажа. Более конкретно, примеры технического углерода включают сверхизносостойкую печную сажу (SAF), износостойкую печную сажу (HAF), быстро экструдируемую печную сажу (FEF), высокодисперсную печную сажу (FF), промежуточную сверхизносостойкую печную сажу (ISAF), печную сажу со средней усиливающей способностью (SRF), канальную сажу средней трудности обработки, труднообрабатываемую канальную сажу и электропроводящую канальную сажу. Другие виды технического углерода, которые можно использовать, включают ацетиленовую сажу. Можно использовать смеси двух или более перечисленных выше видов сажи. Типичные виды технического углерода включает сажи, обозначаемые согласно ASTM как (D-1765-82a) N-110, N-220, N-339, N-330, N-351, N-550 и N-660. Согласно одному или более вариантам реализации изобретения углеродная сажа может включать окисленную углеродную сажу.
Согласно некоторым вариантам реализации вулканизированной серой каучуковой смеси в каучуковые композиции можно также добавлять другие традиционные каучуковые добавки. Указанные добавки включают, например, технологические масла, пластификаторы, антидеграданты, такие как антиоксид анты и средства против оксонирования, отверждающие агенты и т.п.
Как правило, технологические масла добавляют для обработки каучуковых композиций в качестве размягчителя. Неограничивающие примеры технологических масел, применяемых в обработанных каучуковых композициях, описанных в настоящей заявке, включают парафиновые, нафтеновые и ароматические технологические масла и т.п. Согласно одному или более вариантам реализации изобретения в соответствии с вариантами реализации изобретения с первого по шестой, описанными в настоящей заявке, технологическое масло представляет собой ароматическое технологическое масло. Согласно другим вариантам реализации изобретения технологическое масло представляет собой масло с низким содержанием полициклических ароматических соединений («с низким содержанием ПАС»), составляющим менее 2%. Другие применимые масла включают масла, содержащие менее 3 мас.%, менее 2 мас.%, или менее 1 мас.%, полициклических ароматических соединений (как измерено согласно IP346) («масла с низким содержанием ПАС»). Такие масла с низким содержанием ПАС используют все чаще с целью снижения количества полициклических ароматических соединений, присутствующих в каучуках, применяемых при изготовлении покрышек. Коммерчески доступные масла с низким содержанием ПАС включают различные нафтеновые масла, сольваты слабой экстракции (MES) и очищенные дистиллированные ароматические экстракты (TDAE).
Согласно некоторым вариантам реализации изобретения вулканизированная серой каучуковая смесь, в частности, применяемая для изготовления протекторов покрышек, предпочтительно, содержит от 1 до 100 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука технологического масла. Согласно одному или более вариантам реализации изобретения количество технологического масла составляет от 2 до 100 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука; согласно другим вариантам реализации изобретения от 1 до 50 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука; согласно другим вариантам реализации от 2 до 50 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука. Согласно еще другим вариантам реализации изобретения количество технологического масла составляет от 1 до 20 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука; согласно другим вариантам реализации от 2 до 20 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука; согласно другим вариантам реализации от 1 до 10 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука; согласно еще другим вариантам реализации от 2 до 10 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука.
При получении обработанной каучуковой композиции, в целом, все ингредиенты можно смешивать с помощью стандартного оборудования, такого как, например, смесители Бенбери или Брабендера. Как правило, смешивание осуществляют в две или более стадий. В ходе первой стадии (также известной как стадия получения маточного раствора), смешивание обычно начинают при температурах от примерно 100°С до примерно 130°С и увеличивают температуру до достижения так называемой температуры каплепадения, обычно составляющей примерно 165°С.
В случае, когда каучуковая композиция содержит наполнители, отличные от технического углерода (или совместно с ним), часто используют отдельную стадию доизмельчения для независимого добавления других наполнителей. Такую стадию часто выполняют при температурах, аналогичных, хотя часто несколько меньших, температурам, применяемым на стадии получения маточного раствора, т.е. линейно возрастающих от примерно 90°С до температуры каплепадения, составляющей примерно 150°С. Для целей настоящей заявки термин «маточный раствор» означает композицию, которая присутствует во время стадии получения маточного раствора, или композицию, как она существует при любой стадии доизмельчения, или и то и другое.
В целом, вулканизующие вещества, ускорители и т.п., добавляют на конечной стадии смешивания. Чтобы избежать нежелательного скорчинга и/или преждевременного начала вулканизации, такую стадию смешивания часто выполняют при более низких температурах, например, начиная от примерно 60°С до примерно 65°С и не доходя до температуры выше, чем примерно 105° - примерно 110°С. Для целей настоящей заявки, термин «конечная смесь» означает композицию, которая присутствует во время конечной стадии смешивания.
Впоследствии компаундированную смесь обрабатывают (например, измельчают в мельнице) с получением листов перед формированием из нее любого из разнообразных компонентов и затем подвергают вулканизации, которая обычно протекает при температуре на от примерно 5° до примерно 15°С выше, чем самые высокие температуры, применяемые во время стадий смешивания, чаще всего при примерно 170°С.
Согласно некоторым вариантам реализации вулканизированной серой каучуковой смеси tan δ смеси при 60°С, 10 Гц и 2% деформации будет составлять менее 0,2 после отверждения с помощью от 0,5 до 2 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука серы при температуре от 135 до 165°С в течение от 5 до 40 мин. Согласно некоторым предпочтительным вариантам реализации изобретения tan δ смеси будет составлять при 60°С, 10 Гц и 2% деформации менее 0,15 после отверждения с помощью от 0,5 до 2 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука серы при температуре от 135 до 165°С в течение от 5 до 40 мин. Понятно, что фраза «вулканизированная серой каучуковая смесь» относится к смеси, которая была вулканизирована. Однако способ вулканизации не имеет особых ограничений и условия отверждения для tan δ были обеспечены только с целью установления условий, которые следует использовать во время проведения испытаний для определения, имеет ли конкретная смесь заданные свойства.
Согласно некоторым вариантам реализации вулканизированной серой каучуковой смеси удлинение при разрыве указанной смеси при комнатной температуре (т.е. 23°С) будет составлять по меньшей мере 450 МПа после отверждения с помощью от 0,5 до 2 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука серы при температуре от 135 до 165°С в течение от 5 до 40 мин. Согласно некоторым предпочтительным вариантам реализации изобретения удлинение при разрыве указанной смеси при комнатной температуре будет составлять по меньшей мере 500 МПа после отверждения с помощью от 0,5 до 2 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука серы при температуре от 135 до 165°С в течение от 5 до 40 мин. И в этом случае понятно, что фраза «вулканизированная серой каучуковая смесь» относится к смеси, которая была вулканизирована. Однако способ вулканизации особенно не ограничен и условия отверждения для удлинения при разрыве были обеспечены только с целью установления условий, которые следует использовать во время проведения испытаний для определения, имеет ли конкретная смесь заданные свойства.
Пример 1 (Очистка каучука от растительного материала TKS)
Как более подробно описано в настоящей заявке, каучук выделяли из образца собранного растительного материала TKS (Taraxacum kok-saghyz) и очищали согласно следующей процедуре. Неочищенный собранный растительный материал TKS добавляли к толуолу при комнатной температуре (растительный материал добавляли при отношении массы к объему 1:20 или 100 г собранного растительного материала к 2000 мл толуола), помещая как собранный растительный материал, так и толуол в колбу Эрленмейера при перемешивании (после добавления указанных материалов колбу закрывали пробкой для минимизирования испарения растворителя). Собранный растительный материал TKS, состоящий главным образом из корневого материала, полученного из растений Taraxacum kok-saghyz (на время сбора возраст растений составлял приблизительно 2-3 г.), собирали, тщательно промывали водой для удаления всей видимой грязи и высушивали. (Перед смешиванием с толуолом, промытые и высушенные корни измельчали в шаровой мельнице с галькой, просеивали и отделяли методом флотации с применением воды для отделения от каучука большей части целлюлозного растительного материала. Однако некоторое количество целлюлозного растительного материала и других примесей оставалось в собранном растительном материале TKS, и цель очистки состояла в отделении каучука от целлюлозного растительного материала и других примесей.) Собранный растительный материал TKS оставляли пропитываться в толуоле в течение от 6 до 12 ч.
В раствор толуола добавляли антиоксидант (Santoflex 13) в количестве 1 мас.% (в пересчете на общую массу растительного материала). После вымачивания в течение от 6 до 12 ч, раствор (содержащий как толуол, так и собранный растительный материал), центрифугировали с применением центрифуги IEC/EXD от компании Damon IEC при 4000 об/мин в течение 2 ч. После остановки центрифуги можно было наблюдать, что твердая фаза осела на дно контейнеров. Вязкую фазу толуола отделяли путем декантации от твердой фазы и выливали в алюминиевые лотки (примерно 15-17% твердой фазы в пересчете на исходную массу собранного растительного материала TKS, оставшегося в виде осадков/твердой фаз на дне колбы). Алюминиевые лотки помещали в вытяжное устройство и оставляли высушиваться на всю ночь (приблизительно 8-10 ч) при комнатной температуре. На следующее утро толуол испарился, при этом на лотках остались каучуковые листы. Указанные листы собирали путем отделения от лотка и разрезали на маленькие кусочки (размером приблизительно 1×1 см) и добавляли к ацетону. Каучук и ацетон присутствовали в количестве 5 мас.% каучука в пересчете на общий объем ацетонового растворителя (т.е. при отношении 5 г каучука к 100 мл ацетона). Смесь из кусочков каучука и ацетона оставляли пропитываться всю на ночь (приблизительно 8-10 ч) при 50°С (смесь помещали внутри закрытого контейнера, выполненного с возможностью протекания повторной конденсации любого испарившегося растворителя). На следующее утро ацетон (содержащий примеси, такие как терпены, смолы и жирные кислоты) отделяли от кусочков каучука путем декантации.
Кусочки каучука, оставшиеся после декантирования ацетона, высушивали под вакуумом при 23°С. Анализ "очищенного" каучука проводили с применением термогравиметрического анализа ("ТГА") и микроскопии для определения относительных количеств каучука и различных примесей. Для проведения ТГА использовали модель Q5000 от компании ТА Instruments при стандартном протоколе нагревания от комнатной температуры до 850°С.
Результаты приведены ниже в таблице 1.
Пример 2 - Получение каучуковых смесей с применением полученного из TKS природного каучука
Для оценки влияния содержания примесей на каучуковые смеси, были получены каучуковые смеси с применением полученного из TKS очищенного природного каучука с различными содержаниями примесей. (Аббревиатуру "TKS" используют для обозначения Taraxacum kok-saghyz.) В качестве контрольного образца использовали каучуковую смесь, содержащую коммерческий полученный из гевеи природный каучук. Полученный из TKS природный каучук, обозначенный ниже как ''компаундированный TKS", получали из образца собранного TKS, который был очищен с применением процедуры, описанной выше в примере 1. Полученный из TKS природный каучук, обозначенный ниже как «собранный TKS» представлял собой образец, обеспеченный Центром сельскохозяйственных исследований и развития штата Огайо, университет штата Огайо (Ohio State University Agricultural Research и Development Center); способ, применяемый для очистки собранного TKS, включал измельчение с помощью шаровой мельницы с галькой, просеивание и отделение методом флотации с применением воды (более точные сведения не были доступны). Как было обнаружено, каждый источник природного каучука содержал примеси в количествах, приведенных ниже в таблице 1. Каучуковые смеси получали с применением состава, приведенного в таблице 2.
Сначала получали маточный раствор в 65 г смесителе Брабендера, используя ингредиенты, перечисленные в таблице 2 в разделе "Маточный раствор". При времени = 0, весь полимер (т.е. полоски каучука) добавляли в смеситель при 110°С. Устанавливали скорость смесителя при 70 об/мин. При времени = 30 с весь технический углерод и ингредиенты маточного раствора добавляли в указанную смесь. После достижения общего времени перемешивания 4 мин или температуры каплепадения 145-150°С смешивание останавливали и указанную смесь удаляли из смесителя. Затем компаундированный каучук прокатывали через мельницу и нарезали на маленькие полоски для загрузки для приготовления конечной смеси. Далее добавляли дополнительные ингредиенты, перечисленные в таблице 5 в разделе «Конечная смесь». При времени = 0, весь полимер (т.е. полоски каучука) и ингредиенты конечной смеси последовательно добавляли в смеситель при 80°С. Скорость смесителя устанавливали при 50 об/мин. После достижения общего времени перемешивания 1 мин или температуры каплепадения 110°С смешивание прекращали и указанную смесь удаляли из смесителя. Затем компаундированный каучук прокатывали через мельницу и получали листы для отверждения.
Образец 1 представлял собой контрольный образец, содержащий 100 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука коммерчески доступного природного каучука, полученного из гевеи. Образцы 2-5 содержали 100 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука компаундированного TKS. Образцы 3-5 также содержали дополнительный ингредиент в количестве 5, 10 и 15 мас.ч. на 100  мас.ч. каучука, соответственно, который представлял собой примеси TKS. Примеси TKS представляли собой комбинацию золы, целлюлозы, смол и другого растительного материала, который обычно находят в полученном из TKS природном каучуке. Во время стадии получения маточного раствора к образцам 3-5 добавляли примеси TKS, которые выделяли из собранного растительного материала TKS на первой стадии очистки и осаждали на дно стакана/колбы (и затем высушивали при комнатной температуре для удаления растворителя толуола).
Каучуковые смеси, полученные как образцы 1-5, анализировали с помощью ТГА и полученные результаты приведены ниже в таблице 3. Результаты показали, что суммарные уровни примесей (летучих веществ + остатка) сравнимы в случае контрольного образца 1 и компаундированного TKS образца 2. Суммарные уровни примесей значительно выше для образцов 3-5 вследствие добавления примесей TSK в каучуковые смеси. Процентные содержания горючих веществ были исключены из расчета суммарного содержания примесей, поскольку они обусловлены главным образом присутствием в каучуковой смеси технического углерода.
После отверждения при 145°С в течение t90 × 1,5 мин (t90 представляет собой оптимальное время вулканизации, полученное с помощью реометра Monsanto для каучука), образцы 1-5 подвергали физическим испытаниям на различные динамические свойства и механические свойства при растяжении, полученные результаты приведены ниже в таблице 4. Значение, приведенное как t90, представляет собой меру времени (в мин), необходимого для завершения отверждения на 90%. Вязкоупругие свойства отвержденных каучуковых смесей были измерены с применением следующих способов. Первый способ представлял собой тест на текучесть под действием температуры (temperature sweep test), проводимый с применением улучшенного реометра системы реометрического расширения (ARES) от компании ТА Instruments. Образец для испытаний имел прямоугольную геометрию с длиной 47 мм, толщиной 2 мм и шириной 12,7 мм. Длина образца между зажимами на испытательной установке, т.е. зазор, составляла приблизительно 27 мм. Испытания проводили при частоте 3,14 рад/с. Начальная температура составляла -100°С и повышалась до 100°С. Деформация составляла 0,5% для диапазона температур от -100°С до -21°С и 2% для диапазона температур от -20°С до 100°С. Второе испытание на вязкоупругие свойства представляло собой тест на течение под действием натяжения (strain sweep conducted), проводимый с применением улучшенного реометра системы реометрического расширения (ARES) от компании ТА Instruments. Образец для испытаний имел геометрию цилиндрической кнопки с диаметром 9,27 мм и длиной 15,6 мм. Испытание проводили, используя частоту 3,14 рад/с. Температуру поддерживали постоянной на уровне требуемой температуры, т.е. 60°С. Деформация изменялась в диапазоне от 0,03% до 15%. Третье испытание на вязкоупругие свойства представляло собой динамические испытания на сжатие, выполненное с применением механического спектрометра Dynastat™ (Dynastatics Instruments Corp.; Олбани, Нью-Йорк) с использованием цилиндрического образца для испытаний (диаметром 9,27 мм × высотой 15,6 мм). Перед испытанием образец сжимали при статической нагрузке 2 кг. После достижения равновесного состояния испытание начинали с применения динамической сжимающей нагрузки 1,25 кг при частоте 1 Гц. Далее образец подвергали динамическому сжиманию и затем расширению и регистрировали получаемый в результате гистерезис (тангенс дельта).
Механические свойства при растяжении определяли согласно методическим указаниям, но не ограничивались ими, в стандартной методике, описанной в ASTM-D412, с применением кольцеобразных образцов шириной 1,27 мм толщиной 1,91 мм. Для испытания на растяжение использовали специфический образец с длиной 25,4 мм. Образцы деформировали при постоянной скорости и результирующую силу регистрировали как функцию расширения (деформации). Показания силы выражали как условное напряжение со ссылкой на исходную площадь поперечного сечения испытательного образца. Образцы испытывали при 23°С. Также приведены сопротивление разрыву/предел прочности на разрыв (Tb), удлинение при разрыве/характеристики удлинения (Eb), Tb×Eb и модуль при 23°С. Кроме того, проводили испытания на эти же механические свойства при растяжении при температуре 100°С.
Из анализа полученных данных можно сделать вывод, что контрольный образец 1 и компаундированный TKS без каких-либо дополнительных примесей (образец 2) проявляли сходные физические свойства. Время, необходимое для завершения отверждения на 90% (t90), очень похоже для обоих образцов 1 и 2. Добавление примесей (т.е. образцы 3-5) приводило к небольшому увеличению времени отверждения. Общие динамические свойства и механические свойства при растяжении образцов 1 и 2 были похожи и показывали, что компаундированный TKS без каких-либо дополнительных примесей имеет хорошие эксплуатационные качества, сравнимые с коммерческим природным каучуком из гевеи. Значения модуля упругости (G') образца 1 и образца 2 были почти идентичны в пределах оцениваемого диапазона температур. Однако компаундированный TKS демонстрировал лучшие (т.е. более низкие) гистерезисные потери (tan 5) при 60°С, которые, как, в общем, понятно, представляют собой параметр, прогнозирующий лучшее сопротивление качению. Хотя предел прочности на разрыв (Eb) полученного из гевеи природного каучука из образца 1 был аналогичен пределу прочности компаундированного TKS без каких-либо дополнительных примесей в образце 2, образец 2 проявлял лучшие характеристики удлинения (Eb) при комнатной температуре. В общем, понятно, что характеристики удлинения представляют собой параметр, прогнозирующий гибкость и высокотемпературные свойства. После добавления в образцы 3, 4 и 5 дополнительных количеств примесей TSK физические характеристики каучуковых смесей испытали негативное влияние, о чем свидетельствует снижение Tb×Eb и увеличение значений ΔG'. В целом, образцы 3 и 4 показывали ухудшенные упругие свойства (т.е. как при 50, так и 100°С, значения Tb и Eb, которые являются индикаторами прочности смеси TKS). Образец 5 (содержащий компаундированный TKS с 15 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука примесей) проявлял по существу ухудшенные механические характеристики по сравнению с образцом 1 и образцом 2, особенно с точки зрения удлинения и предела прочности на разрыв.
В случае, когда в описании или формуле изобретения используют термин «включает» или «включающий», подразумевают, что указанный термин является включительным, аналогичным термину «содержащий», как понимают указанный термин при применении л качестве переходного слова в любом пункте формулы изобретения. Более того, в случае, когда используют термин «или» (например, А или В), подразумевают, что указанный термин означает «А или В или оба». Когда заявители намереваются указать «только А или В, но не оба», то будет использован термин «только А или В, но не оба». Таким образом, применение в настоящей заявке термина «или» относится к включительной, а не исключительной трактовке. См., Bryan A. Garner, А Dictionary of Modern Legal Usage 624 (2d. Ed. 1995). Кроме того, в случае, когда в описании или формуле изобретения используют термин «в», подразумевают, что указанный термин дополнительно включает значение «на». Более того, когда в описании или формуле изобретения используют термин «соединять», подразумевают, что указанный термин означает не только «непосредственно связанный с», но также «опосредованно связанный с», например, связанный через другой компонент или компоненты.
Хотя настоящая заявка была проиллюстрирована путем описания вариантов реализации изобретения и хотя указанные варианты реализации были описаны достаточно подробно, заявители не имели намерения сузить или каким-либо образом ограничить объем прилагаемой формулы изобретения указанными подробностями. Специалистам в данной области техники будут вполне очевидны дополнительные преимущества и модификации. Таким образом, настоящая заявка, в ее более широких аспектах, не ограничена конкретными показанными и описанными деталями, типичной аппаратурой и иллюстративными примерами. Соответственно, от указанных деталей могут быть сделаны отклонения без отступления от существа и объема главной идеи изобретения, предложенной заявителями.