СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОТЕКТОРОВ ШИН, РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ, КОРОННАЯ ЗОНА И ЗИМНЯЯ ШИНА
METHOD OF TIRE TREADS OBTAINING, RUBBER MIXTURE, CROWN ZONE AND WINTER TIRE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу производства протектора шины.
Уровень техники
Один из давно используемых способов улучшения сцепления шины на мокрой дороге и в зимних условиях заключается в формировании пористой поверхности на протекторе. Поры увеличивают площадь контакта протектор - дорога, что позволяет также отводить водный слой, который образуется между протектором и поверхностью дороги.
В резиновой промышленности обычная практика для получения протектора с пористой поверхностью заключается в добавлении к смеси, при ее приготовлении, специальных химических реагентов, которые на стадии отверждения обусловливают протекание химических реакций с выделением газов, образующих поры.
Данное решение имеет как стоимостные, так и технологические недостатки, первый ввиду химических реагентов, добавляемых к смеси, а последний в результате наличия постоянного контроля температуры смеси при ее переработке с целью предотвращения взаимодействия реагентов до стадии отверждения.
С учетом вышесказанного, имеется необходимость в способе изготовления протектора с заданной пористостью при одновременном исключении недостатков известного уровня техники.
Заявитель неожиданно обнаружил, что использование определенных количеств вторичной резины в форме гранул заданного размера приводит к получению протекторов шин с требуемой степенью пористости, но без сопряжения с недостатками известного уровня техники.
Более конкретно, заявитель разработал способ получения коронных зон, способных приобретать требуемую пористость поверхности в реальных условиях применения.
Один из первоначальных аспектов настоящего изобретения, в действительности, состоит в получении протектора заданной пористости с использованием стратегии, полностью отличающейся от стратегии, принятой на данный момент. То есть, в противоположность изготовлению коронной зоны с требуемой пористостью зимних шин изначально, в настоящем изобретении предлагается изготовление коронной зоны, которая приобретает требуемую пористость при фактическом применении, что исключает таким образом использование химических реагентов для формирования пор на стадии отверждения.
Раскрытие изобретения
2
Согласно настоящему изобретению предлагается способ получения резиновой смеси для коронной зоны, выполненной с возможностью формирования пористой поверхности с площадью пор от 75 до 800 мкм в процессе использования; при этом упомянутый способ включает в себя первую стадию смешивания, на которой полимерную основу, вторичную резину и диоксид кремния смешивают вместе, и вторую стадию смешивания, на которой систему для отверждения добавляют и подмешивают к смеси, поступающей с первой стадии смешивания; причем указанный способ отличается тем, что на упомянутой первой стадии смешивания добавляют от 5 до 20 м.ч. указанной вторичной резины на 100 м.ч. основы; указанная вторичная резина имеет размер частиц от 75 до 800 мкм и подвергнута предварительной криогенной обработке; а упомянутая полимерная основа выбрана из стирол-бутадиенового каучука (СБК), бутадиенового каучука (БК), натурального каучука (НК) и их смесей.
Обнаружено, что использование свыше 20 м.ч. вторичной резины на 100 м.ч. основы приводит к получению излишне пористой коронной зоны в такой степени, что подвергается риску ее применение.
К тому же, вторичной резине, подвергнутой обработке, отличной от криогенной, не удается обеспечивать достижение требуемой пористости, вероятно, в результате, чрезмерного взаимодействия с полимерной основой.
Здесь и далее в настоящем документе подразумевается, что термин «система для отверждения» означает сочетание ингредиентов, заключающее в себе, по меньшей мере, серу и ускорители, которые добавляют к смеси на конечной стадии смешивания для активирования отверждения полимерной основы сразу по достижении смесью температуры отверждения.
Здесь и далее в настоящем документе подразумевается, что термин «сшиваемая полимерная основа с ненасыщенной цепью» обозначает любой, натуральный или синтетический, несшитый полимер, способный приобретать все физико-химические и механические характеристики, обычно достигаемые эластомерами, отвержденными с помощью систем на основе серы.
Вторичную резину добавляют к смеси предпочтительно необработанной, т.е. в форме без каких-либо полимерных основ.
Подразумевается, термин «необработанная» означает, что вторичную резину добавляют в том виде, как она имеется, а не в форме, предварительно смешанной с полимерной основой. Если вторичную резину предварительно смешивают с частью полимерной основы, достигаемая в процессе применения пористость протектора оказывается неудовлетворительной. Это можно объяснить избыточным взаимодействием между вторичной резиной и полимерной основой.
Размер частиц упомянутой вторичной резины предпочтительно находится в диапазоне от 100 до 200 мкм.
Вторичная резина предпочтительно представляет собой шинную резину.
2
Дополнительным объектом настоящего изобретения является резиновая смесь для изготовления коронной зоны, выполненной с возможностью формирования пористой поверхности с площадью пор от 75 до 800 мкм в процессе использования; при этом упомянутая смесь отличается присутствием в своем составе полимерной основы, диоксида кремния и от 5 до 20 м.ч. вторичной резины на 100 м.ч. основы; указанная вторичная резина имеет размер частиц от 75 до 800 мкм и подвергнута предварительной криогенной обработке; а упомянутая полимерная основа выбрана из СБК, БК, НК и их смесей.
2
Дополнительным объектом настоящего изобретения является коронная зона, выполненная с возможностью формирования пористой поверхности с площадью пор от 75 до 800 мкм в процессе использования и отличающаяся тем, что изготовлена из смеси согласно данному изобретению.
Дополнительный объект настоящего изобретения представляет собой зимняя шина, содержащая коронную зону в соответствии с данным изобретением.
Краткое описание чертежей
Нижеследующее представляет собой лишь неограничивающие примеры для обеспечения возможности более четкого понимания данного изобретения с помощью фигур 1 и 2, на которых показаны фотографии подвергнутой криогенной обработке вторичной резины, используемой в данном изобретении (фигура 1), и вторичной резины, подвергнутой обработке при температуре окружающей среды (фигура 2). Фотографии фигур 1 и 2 были сняты с использованием цифрового микроскопа Hirox КН-7700 и объектива MX(G)-5040Z. Как отчетливо показано на фигурах 1 и 2, подвергнутая криогенной обработке вторичная резина обладает гладкой поверхностью и угловатой структурой частиц в отличие от вторичной резины, подвергнутой обработке при температуре окружающей среды, которая имеет более шероховатую поверхность и нерегулярную структуру. В связи с указанными поверхностями и структурными характеристиками вторичная резина, отображенная на фигуре 1, имеет меньшую площадь поверхности, чем вторичная резина, подвергнутая обработке при температуре окружающей среды, и, следовательно, меньшую площадь контакта с окружающей каучуковой матрицей при добавлении ее к смеси.
Наилучший вариант осуществления изобретения
Примеры
Приготовили шесть смесей (A-F) с использованием способа согласно настоящему изобретению, при этом единственные различия между ними заключались в размере частиц (550 или 150 мкм) и количестве (5, 10 или 20 м.ч. на 100 м.ч. основы) вторичной резины.
Смеси для воплощения примеров получали следующим образом:
- Приготовление смеси -
(Первая стадия смешивания)
Перед началом операции смешивания в 230-270-литровый, тангенциальный роторный смеситель загружали сшиваемую полимерную основу, вторичную резину, диоксид кремния, силановый связывающий агент и сажу до степени заполнения 66-72%.
Смеситель приводили в движение со скоростью 40-60 об/мин и выгружали полученную смесь по достижении температуры 140-160°С.
(Вторая стадия смешивания)
Смесь, поступающую с первой стадии, снова смешивали в смесителе, работающем со скоростью 40-60 об/мин, и выгружали по достижении температуры 130-150°С. (Конечная стадия смешивания)
К смеси, поступающей со второй стадии, добавляли серу и отверждающие реагенты до степени заполнения 63-67%.
Смеситель приводили в движение со скоростью 20-40 об/мин и выгружали полученную смесь по достижении температуры 100-110°С.
В таблице I приведены составы шести смесей в единицах м.ч.
Используемая полимерная основа представляет собой составленную смесь каучуков СБК и БК в отношении 70-30.
Используемый диоксид кремния представляет собой продукт VN3, реализуемый на рынке фирмой Evonik.
Используемый силановый связывающий агент представляет собой продукт Si75.
Отверждающие реагенты составлены из ди-2-бензтиазилдисульфида (MBTS) и дифенилгуанидина (DPG).
Используемый антиоксидант представляет собой N-(1,3-диметилбутил)-N'-фенил-п-фенилендиамин (6PPD).
Вторичная резина (а) подвергнута криогенной обработке, вторичная шинная резина с размером частиц 150 мкм.
Вторичная резина (b) подвергнута криогенной обработке, вторичная шинная резина с размером частиц 550 мкм.
Из каждой вышеуказанной смеси изготовляли протектор; каждый протектор в одинаковых условиях подвергали износу, имитируя 10000 км пробега (эксплуатационное испытание на износ); и затем определяли долю площади поверхности пор с использованием метода анализа при помощи цифрового оптического микроскопа.
В таблице II приведены результаты определения доли площади поверхности пор.
Как ясно показано в таблице II, способ согласно настоящему изобретению позволяет заранее определять долю пор протектора на основе размера частиц и количества вторичной резины, используемой в смеси.
Более конкретно, в случае смеси F, густота пор протектора сравнима с таковой для протекторов, произведенных с использованием известных способов образования пор.
Способ согласно настоящему изобретению обладает преимуществами, заключающимися в переработке отхода, с очевидными экологическим и стоимостным положительными эффектами; предопределении пористости протектора; и, наконец, исключении элементов технологического контроля, вовлеченных в известные способы.
Важно подчеркнуть различие между подходом, в рамках которого вторичную шинную резину используют в способе согласно настоящему изобретению, и подходом, в рамках которого ее используют в известных способах. Вторичную резину используют в шинных смесях все больше и больше, но исключительно по экологическим причинам. И поскольку вторичная резина, как обнаружено, создает проблемы в аспекте механических характеристик шины, должны быть приняты меры в отношении состава смеси для возвращения механических характеристик шины к стандарту. С другой стороны, вторичная резина, используемая в способе согласно настоящему изобретению, не только обеспечивает достижение тех же положительных экологических эффектов, но и имеет стратегическое значение в достижении заданных целевых характеристик протектора.