ШИНА
AIR TIRE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к шине, в частности шине, которая способна к снижению температуры боковины шины, с усиливающим слоем боковины, который легко повреждается, и которая обладает превосходной способностью шины выполнять свои функции в спущенном состоянии.
Уровень техники
Увеличение температуры пневматической шины не является предпочтительным с точки зрения долговечности, потому что увеличение температуры ускоряет изменения во времени, такие как изменение физических свойств материала, или отвечает за, например, разрушение протектора во время высокоскоростного движения. В частности, снижение температуры шины для улучшения долговечности было большой проблемой для радиальной шины для бездорожья (ORR), которая предназначена для использования с большой нагрузкой, радиальной (TBR) шины грузовика/автобуса, или шины, способной к пробегу в спущенном состоянии (так называемой «самонесущей» или «беспрокольной шины» (Run-flat)), при езде при проколе (во время движения с внутренним давлением 0 кПа). Например, при езде на шине, способной к пробегу в спущенном состоянии, с серповидным усиливающим каучуком, при движении при проколе деформация шины в радиальном направлении концентрируется на усиливающем каучуке, и температура части, на которой концентрируется деформация, достигает чрезвычайно высокого значения, что значительно влияет на ее долговечность.
В качестве средства снижения температуры пневматической шины раскрыта технология, включающая предложение усиливающего элемента для снижения и подавления деформации каждого составляющего элемента (в частности, например, слой каркаса, размещенный в боковине или борте) пневматической шины для максимального предотвращения повышения температуры из-за деформации шины (см., например, патентную литературу 1).
Однако в вышеуказанной обычной пневматической шине создание усиливающего элемента может привести к появлению непредусмотренного нового недостатка, такого как увеличение веса шины или отделение усиливающего элемента. В результате возникает следующая проблема. Характеристики при обычном движении, такие как устойчивость при маневрировании или комфортность езды, ухудшаются. В частности, при езде на шине, способной к пробегу в спущенном состоянии, возникают следующие проблемы. Вертикальная эластичность (эластичность в вертикальном направлении шины) во время движения с нормальным внутренним давлением увеличивается, что ухудшает характеристики при обычном движении. Соответственно требуется подход, который не ухудшает характеристики при обычном движении.
Размещение большого количества гребней на защитном ободе спущенной пневматической шины, снабженной защитным ободом, было известно как другое средство снижения температуры пневматической шины. Технология ускорения теплоизлучения вышеуказанной пневматической шины включает увеличение площади поверхности шины для ускорения теплоизлучения. Однако просто увеличение площади поверхности шины не может привести к эффективному теплоизлучению потому, что на внешней стороне пневматической шины размещен каучуковый материал с низкой теплопроводностью.
В другом варианте было предложено использование различных резиновых смесей, каждая из которых содержала модифицированный сополимер сопряженный диен - ароматический винил, присадку для улучшения термостойкости и т.п. в усиливающем слое боковины и бортовом наполнителе (см. патентную литературу 2).
Кроме того, было предложено использование резиновой смеси, содержащей определенный полимер на основе сопряженного диена и смолу на основе фенола в усиливающем слое боковины и бортовом наполнителе (см. патентную литературу 3). Каждый из этих литературных источников направлен на увеличение модуля упругости резиновой смеси, используемой в усиливающем слое боковины и бортовом наполнителе и подавление снижения модуля упругости при высоких температурах. Хотя существенное улучшение долговечности при пробеге на шине, способной к пробегу в спущенном состоянии, достигается любым указанным литературным источником, сопротивление качению при нормальном движении значительно ухудшается.
В этой связи ранее было разработано большое количество технологий, относящихся к модифицированному каучуку для резиновой смеси, используя диоксид кремния или технический углерод в качестве наполнителя, чтобы было возможно получить резиновую смесь с низким тепловыделением. Среди них был предложен в качестве эффективного способа, в частности, способ, включающий модифицирование полимера на основе диена с активными для полимеризации концевыми группами, который получается анионной полимеризацией с литиевым соединением, с производным алкоксисилана, содержащим функциональную группу, которая взаимодействует с наполнителем (см., например, патентную литературу 4 или 5).
Кроме того, был раскрыт следующий способ изготовления модифицированного полимера (см. патентную литературу 6). Проводят такую реакцию модификации, в которой гидрокарбилоксисилановое соединение приводят во взаимодействие с металлоорганическим активным центром полимера с активным центром в его молекуле, и вещество, ускоряющее конденсацию, добавляют к реакционной системе во время и/или после завершения реакции. Резиновая смесь с использованием модифицированного полимера, приготовленная вышеуказанным способом, показывает существенное улучшение эффекта низкого уровня потерь с наполнителем на основе диоксида кремния. Однако нельзя сказать, что композиция проявляет достаточный эффект низкого уровня потерь с наполнителем в виде технического углерода.
Поэтому существует потребность в резиновой смеси, способной к одновременному улучшению долговечности во время пробега со спущенной шиной и сопротивления качению во время нормального движения, подходящей для усиливающего слоя боковины или бортового наполнителя и с превосходным низким тепловыделением.
Список цитируемой литературы
Патентная литература [Патентная литература 1] JP 2006-76431 А
[Патентная литература 2] WO 02/02356
[Патентная литература 3] JP 2004-74960 A
[Патентная литература 4] JP 06-53763 В
[Патентная литература 5] JP 06-57767 В
[Патентная литература 6] WO 03/087171
Раскрытие изобретения
Техническая проблема
Исходя из вышесказанного настоящее изобретение выполнено для решения вышеуказанных проблем и целью настоящего изобретения является создание такой шины, долговечность которой может быть улучшена так, что может быть достигнуто снижение температуры боковины шины эффективным теплоизлучением и долговечность при пробеге со спущенной шиной и сопротивление качению при нормальном движении могут быть одновременно улучшены за счет используемой резиновой смеси.
Решение проблемы
Авторы настоящего изобретения провели обширные исследования для достижения цели и в результате установили, что цель настоящего изобретения достигается: созданием на поверхности боковины шины определенных гребней, создающих турбулентный поток, которые проходят от внутренней стороны окружности до внешней стороны окружности, с промежутками в кольцевом направлении шины; и использованием в шине резиновой смеси, содержащей модифицированный полимер на основе сопряженного диена, который превосходно взаимодействует с техническим углеродом, имеющим определенную удельную площадь поверхности, определенную по адсорбции азота, причем указанная смесь получена модификацией концевых групп полимера на основе сопряженного диена, полученного полимеризацией в органическом растворителе, определенным модификатором. Настоящее изобретение было сделано на основе такого исследования.
2
Таким образом, настоящее изобретение предлагает пневматическую шину, включающую гребни, создающие турбулентный поток, проходящие от внутренней стороны окружности до внешней стороны окружности, находящиеся на поверхности боковины шины с промежутками в направлении окружности шины, причем каждый гребень, создающий турбулентный поток, имеет краевой участок в проекции поперечного сечения в радиальном направлении, и поверхность их передних стенок, на которые попадает поток воздуха, каждая передняя стенка образует угол 70-110° относительно поверхности шины; и резиновую смесь, полученную компаундированием 100 частей масс. каучуковых компонентов, содержащих 10% масс. или более модифицированного полимера на основе сопряженного диена, который получен введением первичной аминогруппы или предшественника, способного давать первичную аминогруппу при гидролизе, в концевую группу полимера на основе сопряженного диена реакцией модификации между концевой группой и алкоксисилановым соединением с первичной аминогруппой или предшественником, способным давать первичную аминогруппу при гидролизе, и добавлением вещества ускоряющего конденсацию в реакционную систему модификации во время и/или после завершения реакции модификации, с 10-100 частями масс. технического углерода с удельной площадью поверхности, определенной адсорбцией азота, 20-90 м/г, использованную в усиливающем боковину каучуке, входящем в структуру боковины шины.
Положительные эффекты изобретения
Согласно настоящему изобретению могут быть достигнуты следующие эффекты:
(1) осуществляется эффективное теплоизлучение созданием на боковой поверхности гребней, создающих турбулентный поток, и в результате надежно достигается снижение температуры боковины шины и улучшение долговечности;
(2) также может быть создана такая шина, в которой подавляется тепловыделение усиливающим слоем боковины при использовании резиновой смеси с низким сопротивлением качения в усиливающим боковину каучуке, температура шины может быть дополнительно снижена комбинацией использования вышеуказанных гребней, создающих турбулентный поток, и долговечность во время пробега со спущенной шиной и низкое сопротивление качению при нормальном движении могут быть улучшены одновременно.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 является частичным разрезом шины, способной к пробегу в спущенном состоянии, согласно осуществлению настоящего изобретения.
Фиг.2 является поперечным сечением основной части шины, способной к пробегу в спущенном состоянии, согласно осуществлению настоящего изобретения.
Фиг.3 является частичным видом сбоку шины, способной к пробегу в спущенном состоянии, согласно осуществлению настоящего изобретения.
Фиг.4 является перспективным видом, представляющим режим, в котором турбулентный поток создается гребнем, создающим турбулентный поток.
Фиг.5 является видом сбоку, представляющим режим, в котором турбулентный поток создается гребнем, создающим турбулентный поток.
Фиг.6 является видом сбоку, детально иллюстрирующим турбулентный поток.
Фиг.7 является сечением гребня, создающего турбулентный поток, согласно первому модифицированному примеру.
Фиг.8 является сечением гребня, создающего турбулентный поток, согласно второму модифицированному примеру.
Фиг.9 является сечением гребня, создающего турбулентный поток, согласно третьему модифицированному примеру.
Фиг.10 является сечением гребня, создающего турбулентный поток, согласно четвертому модифицированному примеру.
1/2
Фиг.11 является графиком, представляющим показатель улучшения коэффициента теплопередачи относительно h/R, когда p/h равняется 12.
Осуществление изобретения
Далее осуществление настоящего изобретения описывается со ссылками на фигуры. Фиг.1-6 каждая иллюстрирует осуществление настоящего изобретения. Фиг.1 является частичным разрезом шины, способной к пробегу в спущенном состоянии, фиг.2 является поперечным сечением основной части шины, способной к пробегу в спущенном состоянии, фиг.3 является частичным видом сбоку шины, способной к пробегу в спущенном состоянии, фиг.4 является проекцией, представляющей режим, в котором турбулентный поток создается гребнем, создающим турбулентный поток, фиг.5 является видом сбоку, представляющим режим, в котором турбулентный поток создается гребнем, создающим турбулентный поток и фиг.6 является видом сбоку, детально представляющим турбулентный поток.
(Схема конструкции шины работоспособной в спущенном состоянии (run-flat))
Как показано на фиг.1 и 2, шина 1 работоспособная в спущенном состоянии включает протектор 2, который контактирует с дорожной поверхностью, боковину 3 на каждой из обеих сторон шины, и борт 4, расположенный вдоль края каждой из боковин 3 шины.
Борт 4 шины включает сердечник 6А борта шины и бортовой наполнитель 6В, выполненные так, чтобы проходить вдоль края основания борта боковины 3. Бортовую проволоку или подобное, в частности, используют в качестве сердечника 6А борта.
Установленные с внутренней стороны протектора 2 пара боковин 3, и пара бортов 4 представляют собой слой 7 каркаса, служащий основой шины. Усиливающий боковину слой 8 для усиления боковины 3 расположен внутри (по ширине шины) слоя 7 каркаса, размещенного в боковине 3 шины. Усиливающий боковину слой 8 серповидной формы сформирован из резиновой смеси по ширине шины. Шина настоящего изобретения может вызывать любые эффекты, как описано выше, при использовании в усиливающем боковину слое 8 резиновой смеси настоящего изобретения, содержащей модифицированный полимер на основе сопряженного диена, который превосходно взаимодействует с техническим углеродом и имеет низкое сопротивление качению.
С внутренней стороны протектора 2 и снаружи слоя 7 каркаса в радиальном направлении шины расположены несколько слоев брекера (усиливающие слои стального брекера 9А и 9В и в направлении окружности усиливающий слой 9С). Внешняя поверхность 3а поверхности каждой боковины 3 шины снабжена гребнями 10, создающими турбулентный поток, которые проходят от внутренней стороны окружности до внешней стороны окружности через равные интервалы в направлении окружности шины.
Следует отметить, что строение каждого гребня, создающего турбулентный поток и т.п., подробно описано после дальнейшего описания модифицированного полимера на основе сопряженного диена.
(Модифицированный полимер на основе сопряженного диена)
Модифицированный полимер на основе сопряженного диена, компаундируемый в резиновую смесь, которая будет использована в усиливающем боковину слое 8 шины настоящего изобретения, обладает следующими характеристиками.
Полимер получают: введением первичной аминогруппы или предшественника, способного давать первичную аминогруппу при гидролизе, в концевую группу полимера на основе сопряженного диена реакцией модификации между концевой группой и алкоксисилановым соединением с первичной аминогруппой или предшественником, способным давать первичную аминогруппу при гидролизе; и добавлением вещества, ускоряющего конденсацию, к реакционной системе модификации во время и/или после завершения реакции модификации. Первичная аминогруппа получается, как описано далее. Предшественник, способный давать первичную аминогруппу при гидролизе, вводят в состоянии до гидролиза (то есть защищенном состоянии) в концевую группу реакцией модификации и подвергают, например, обработке десольватации или обработке водой, включающей использование пара, например перегонку с паром после завершения реакции модификации, или целенаправленным гидролизом для создания первичной аминогруппы. Следует отметить, что, даже когда предшественник, способный давать первичную аминогруппу при гидролизе, присутствует в модифицированном полимере на основе сопряженного диена негидролизованным, предшественник, способный давать первичную аминогруппу, может не быть гидролизованным на стадии перед перемешиванием модифицированного полимера на основе сопряженного диена по следующей причине. Защитная группа, которой первичная аминогруппа защищена во время перемешивания, удаляется так, что может быть получена первичная аминогруппа.
Хотя модифицированный полимер на основе сопряженного диена, модифицированный алкоксисилановым соединением, не содержащим первичных аминогрупп в значительной степени, взаимодействует с диоксидом кремния, полимер обладает низкими усиливающими свойствами на техническом углероде, потому что полимер в незначительной степени взаимодействует с ним. С другой стороны, модифицированный полимер на основе сопряженного диена, модифицированный алкоксисилановым соединением с первичной аминогруппой, обладает высокими усиливающими свойствами на техническом углероде, потому что первичная аминогруппа и технический углерод в значительно степени взаимодействуют друг с другом.
Кроме того, молекулы модифицированного полимера на основе сопряженного диена, модифицированного алкоксисилановым соединением, обычно реагируют друг с другом для увеличения молекулярной массы, что повышает вязкость невулканизированной резиновой смеси, что ухудшает ее эксплуатационные характеристики. Напротив, такой модифицированный полимер на основе сопряженного диена, модифицированный алкоксисилановым соединением с первичной аминогруппой согласно настоящему изобретению, к которому добавлено вещество для ускорения конденсации в реакционную систему во время и/или после завершения реакции модификации, и реакция конденсации осуществляется в присутствии пара или воды, не увеличивает вязкость невулканизированной резиновой смеси до ухудшения ее технологических характеристик, потому что предотвращено чрезмерное увеличение молекулярной массы модифицированного полимера на основе сопряженного диена.
Резиновая смесь согласно настоящему изобретению должна содержать 10% масс. или более модифицированного полимера на основе сопряженного диена на 100 частей масс. каучуковых компонентов. При содержании модифицированного полимера на основе сопряженного диена на 100 частей масс. каучуковых компонентов 10% масс. или более проявляются свойства низкого тепловыделения резиновой смеси и, следовательно, улучшены долговечность при пробеге на шине, способной к пробегу в спущенном состоянии, и сопротивление качению во время нормального движения. Для дополнительного улучшения низкого тепловыделения резиновой смеси содержание модифицированного полимера на основе сопряженного диена более предпочтительно составляет 52% масс. или более, особенно предпочтительно 55% масс. или более на 100 частей масс. каучуковых компонентов.
Полимер на основе сопряженного диена согласно настоящему изобретению получают полимеризацией одного сопряженного диенового соединения или сополимеризацией сопряженного диенового соединения и ароматического винильного соединения. Способ получения полимера особенно не ограничен и может быть использован любой из способа полимеризации в растворе, способа полимеризации в паровой фазе и способа полимеризации в массе. Из них особенно предпочтителен способ полимеризации в растворе. Кроме того, полимеризация может быть и периодической, и непрерывной. Из них желательной является периодическая, чтобы распределение молекулярной массы могло быть узким.
Кроме того, температура стеклования полимера на основе сопряженного диена предпочтительно составляет -30°С или менее.
Сопряженное диеновое соединение включает, например, 1,3-бутадиен, изопрен, 1,3-пентадиен, 2,3-диметил-1,3-бутадиен, 2-фенил-1,3-бутадиен, 1,3-гексадиен и т.п. Они могут быть использованы отдельно или в комбинации двух или более их видов. Из них 1,3-бутадиен является особенно предпочтительным.
Кроме того, ароматическое винильное соединение, используемое при сополимеризации с сополимером сопряженного диена, включает, например, стирол, α-метилстирол, 1-винилнафталин, 3-винилтолуол, этилвинилбензол, дивинилбензол, 4-циклогексилстирол и 2,4,6-триметилстирол. Они могут быть использованы отдельно или в комбинации двух или более их видов. Из них особенно предпочтительным является стирол.
Далее описана реакционная система полимеризации. Чтобы ввести первичную аминогруппу или предшественник, способный давать первичную аминогруппу при гидролизе реакцией между концевой группой живого полимера на основе сопряженного диена таким образом, что реакция полимеризации не закончена (которая далее может называться как "активная концевая группа"), и модификатором, используемый полимер, предпочтительно таков, что, по меньшей мере, 10% его полимерной цепи обладают живыми свойствами или псевдоживыми свойствами. Реакция полимеризации с такими живыми свойствами является, например, реакцией, в которой одно сопряженное диеновое соединение или сопряженное диеновое соединение и ароматическое винильное соединение подвергают анионной полимеризации в органическом растворителе с соединением щелочного металла в качестве инициатора, или реакцией, в которой одно сопряженное диеновое соединение, или сопряженное диеновое соединение и ароматическое винильное соединение подвергают координационной анионной полимеризации с катализатором, содержащим соединение редкоземельного элемента подгруппы лантана.
Литиевое соединение предпочтительно используют в качестве соединения щелочного металла, применяемого в качестве инициатора анионной полимеризации, описанной выше. Отсутствуют определенные ограничения на литиевое соединение и предпочтительно используются гидрокарбиллитиевые и амидные литиевые соединения. При использовании гидрокарбиллития получается полимер на основе сопряженного диена с гидрокарбильной группой в инициирующей полимеризацию концевой группе и активным участком полимеризации в другой концевой группе. Кроме того, при использовании амидного литиевого соединения получается полимер на основе сопряженного диена с азотсодержащей группой в инициирующей полимеризацию концевой группе и активным участком полимеризации в другой концевой группе.
Гидрокарбилитий предпочтительно является соединением с гидрокарбильной группой с 2-20 атомами углерода. Его примеры включают этиллитий, n-пропиллитий, изопропиллитий, n-бутиллитий, втор-бутиллитий, трет-октиллитий, n-дециллитий, фениллитий, 2-нафтиллитий, 2-бутилфениллитий, 4-фенилбутиллитий, циклогексиллитий, циклопентиллитий и продукт реакции диизопропилбензола с бутиллитием. Из них особенно подходящим является n-бутиллитий.
С другой стороны, амидные соединения лития включают, например, литий гексаметиленимид, литий пирролидид, литий пиперидид, литий гептаметиленимид, литий додекаметиленимид, литий диметиламид, литий диэтиламид, литий дипропиламид, литий дибутиламид, литий дигексиламид, литий дигептиламид, литий диоктиламид, литий ди-2-этилгексиламид, литий дидециламид, литий-N-метилпиперазид, литий этилпропиламид, литий этилбутиламид, литий метилбутиламид, литий этилбензиламид, литий метилфенэтиламид, N-литиоморфолин, N-метил-N'-литиогомопиперазин, N-этил-N'-литиогомопиперазин и N-бутил-N'-литиогомопиперазин. Из них предпочтительными являются циклические литиевые амиды, такие как литий гексаметиленимид, литий пирролидид, литий пиперидид, литий гептаметиленимид, и литий додекаметиленимид, и литий гексаметиленимид и литий пирролидид являются особенно предпочтительными.
В предпочтительном осуществлении амидное литиевое соединение получают заранее в присутствии такого растворителя (SOL), как раскрыт в JP 06-206920 А, или в отсутствие любого растворителя, как раскрыто в JP 06-199922 А, и затем соединение может быть использовано как инициатор полимеризации. Альтернативно, как раскрыто в JP 06-199921 А, амидное литиевое соединение получают в системе полимеризации (на месте) без предварительной подготовки, и соединение может быть использовано как инициатор полимеризации. Кроме того, количество используемого инициатора полимеризации предпочтительно выбрано в диапазоне 0,2-20 ммоль на 100 г мономера.
Отсутствуют определенные ограничения на способ получения полимера на основе сопряженного диена анионной полимеризацией с использованием литиевого соединения, служащего инициатором полимеризации, и могут быть использованы любые обычные известные способы. В частности, в органическом растворителе, инертном в реакции, например растворителе на основе углеводорода, включая алифатические, ацикличные и ароматические углеводородные соединения, сопряженное диеновое соединение или смесь сопряженного диенового соединения и ароматического винильного соединения подвергают анионной полимеризации в присутствии литиевого соединения, служащего инициатором полимеризации и рандомизатора, используемого при необходимости, получая таким образом искомый полимер на основе сопряженного диена с активной концевой группой.
Кроме того, в случае когда используют литиевое соединение как инициатор полимеризации, не только, полимер на основе сопряженного диена с активной концевой группой, но также и сополимер сопряженного диенового соединения с активной концевой группой и ароматического винильного соединения может быть получен с более высокой эффективностью, чем в случае, когда используется вышеописанный катализатор, содержащий редкоземельный элемент подгруппы лантана.
Растворитель на основе углеводорода предпочтительно является углеводородом с 3-8 атомами углерода. Его примеры включают пропан, n-бутан, изобутан, n-пентан, изопентан, n-гексан, циклогексан, пентан, 1-бутен, изобутен, транс-2-бутен, цис-2-бутен, 1-пентен, 2-пентен, 1-гексен, 2-гексен, бензол, толуол, ксилол, этилбензол, метилциклопентан и метилциклогексан. Они могут быть использованы отдельно или в комбинации их двух или более видов.
Кроме того, концентрация мономера в растворителе предпочтительно составляет 5-50% масс., более предпочтительно 10-30% масс. Следует отметить, что, когда сополимеризацию выполняют с сопряженным диеновым соединением и ароматическим винильным соединением, содержание ароматического винильного соединения в смеси загруженных мономеров находится предпочтительно в диапазоне около 55% масс. или менее.
Кроме того, рандомизатор, который может быть при необходимости использован, представляет собой соединение, которое способно регулировать микроструктуру полимера на основе сопряженного диена, например, увеличивая количество 1,2-связей бутадиена в сополимере стирол-бутадиен или 3,4-связей в изопреновом полимере, или регулировать распределение состава блоков мономера в сополимере сопряженное диеновое соединение - ароматическое винильное соединение, например, разупорядочивая блоки бутадиена и блоки стирола в сополимере стирол-бутадиен. Отсутствуют определенные ограничения на тип рандомизатора, и соответственно может быть использовано любое известное соединение, обычно применяемое как рандомизатор. Определенные примеры рандомизатора включают эфиры и третичные амины, такие как диметоксибензол, тетрагидрофуран, диметоксиэтан, дибутиловый эфир диэтиленгликоля, диметиловый эфир диэтиленгликоля, олигомеры оксоланилпропана [в частности, те, которые включают 2,2-бис(2-тетрагидрофурил)-пропан], триэтиламин, пиридин, N-метилморфолин, N,N,N',N'-тетраметилендиамин, и 1,2-пиперидиноэтан. Кроме того, также могут быть использованы соли калия, такие как t-амилат калия и t-бутоксид калия, и соли натрия, такие как t-амилат натрия.
Такие рандомизаторы могут быть использованы по одному или в виде комбинации из двух или более их видов. Используемое количество рандомизатора предпочтительно выбирают в диапазоне от 0,01 до 1000 моль-эквивалентов на моль литиевого соединения.
Температура реакции полимеризации предпочтительно выбрана в диапазоне 0-150°С, более предпочтительно 20-130°С. Реакция полимеризации может быть выполнена при заданном давлении, но обычно ее выполняют под таким давлением, чтобы мономер фактически был жидкой фазой. Таким образом, при необходимости может быть использовано более высокое давление, хотя в зависимости от полимеризуемых индивидуальных веществ и используемых растворителя полимеризации и температуры полимеризации. Такое давление может быть получено соответствующим способом, например созданием давления в реакторе при помощи газа, инертного в реакции полимеризации.
В настоящем изобретении модификатор, который будет описан далее, предпочтительно добавляют к полученному таким образом полимеру с активной концевой группой, в стехиометрическом количестве или количестве, превышающем количество относительно активной концевой группы полимера так, чтобы модификатор мог быть введен во взаимодействие с активной концевой группой, связанной с полимером.
Алкоксисилановое соединение, содержащее предшественник, способный давать первичную аминогруппу при гидролизе, используется как модификатор для эффективного введения первичной аминогруппы в активную концевую группу.
Примеры такого соединения могут включать N,N-бис(триметилсилил)аминопропилметилдиметоксисилан, 1-триметилсилил-2,2-диметокси-1-аза-2-силациклопентан, N,N-бис(триметилсилил)аминопропилтриметоксисилан, N,N-бис(триметилсилил)аминопропилтриэтоксисилан, N,N-бис(триметилсилил)аминопропилметилдиэтоксисилан, N,N-бис(триметилсилил)аминоэтилтриметоксисилан, N,N-бис(триметилсилил)аминоэтилтриэтоксисилан, N,N-бис(триметилсилил)аминоэтилметилдиметоксисилан, и N,N-бис(триметилсилил)аминоэтилметилдиэтоксисилан. Из них, N,N-бис(триметилсилил) аминопропилметилдиметоксисилан, N,N-бис(триметилсилил)аминопропилметилдиэтоксисилан или 1 -триметилсилил-2,2-диметокси-1-аза-2-силациклопентан являются предпочтительными.
Один вид таких модификаторов может быть использован отдельно, или два или более их видов могут быть использованы в комбинации. Кроме того, модификатор может быть продуктом частичной конденсации.
В вышеуказанном случае продуктом частичной конденсации является соединение, полученное превращением части (не полностью) SiOR в модификаторе в связь SiOSi конденсацией.
В реакции модификации с модификатором используемое количество модификатора предпочтительно составляет 0,5-200 ммоль/кг (полимера на основе сопряженного диена). Используемое количество более предпочтительно составляет 1-100 ммоль/кг (полимера на основе сопряженного диена), особенно предпочтительно 2-50 ммоль/кг (полимера на основе сопряженного диена). Единица величины количества "полимера на основе сопряженного диена" означает массу полимера, не содержащего добавки, такого как ингибитор старения, добавленный во время или после получения. Регулированием используемого количества модификатора, находящегося в пределах диапазона, может быть достигнута превосходная диспергируемость наполнителей и могут быть улучшены характеристики сопротивления разрушению и низкое тепловыделение после вулканизации.
Следует отметить, что отсутствуют определенные ограничения способа добавления модификатора, и одноразовое добавление, добавление по частям, непрерывное добавление или подобное может быть использовано. Из них предпочтительным является одноразовое добавление.
Кроме того, модификатор может быть связан с любой концевой группой, инициирующей полимеризацию, любой концевой группой, обрывающей цепь, или кроме них, основной цепью полимера и боковой цепью полимера. С точки зрения улучшения свойств низкого тепловыделения, предотвращения потерь энергии за счет концевой группы полимера модификатор предпочтительно вводят в концевую группу, инициирующую полимеризацию или концевую группу, обрывающую цепь.
В настоящем изобретении определенное вещество, ускоряющее конденсацию, предпочтительно используется для ускорения реакции конденсации, в которую включено алкоксисилановое соединение, имеющее предшественник, способный давать первичную аминогруппу при гидролизе, который используется в качестве модификатора.
Соединение, содержащее третичную аминогруппу, или органическое соединение, содержащее один или более элементов, каждый принадлежащий любой из групп 3, 4, 5, 12, 13, 14 и 15 периодической таблицы (длиннопериодная форма), может быть использовано в качестве вещества, ускоряющего конденсацию. Кроме того, вещество, ускоряющее конденсацию предпочтительно является алкоксидом, карбоксилатом, триалкилсилоксаном или ацетилацетонатной комплексной солью, содержащей, по меньшей мере, один вид металла, выбранного из группы, состоящей из титана (Ti), циркония (Zr), висмута (Bi), алюминия (Al) и олова (Sn).
Вещество, ускоряющее конденсацию, используемое в вышеуказанном случае, может быть добавлено к реакционной системе до реакции модификации. Однако вещество предпочтительно добавляют к реакционной системе модификации во время и/или после завершения реакции модификации. Когда вещество добавлено до реакции модификации, в некоторых случаях вещество реагирует непосредственно с активной концевой группой, что не позволяет ввести гидрокарбилоксигруппу, имеющую предшественник, способный давать первичную аминогруппу при гидролизе, в активную концевую группу.
Время, в которое обычно добавляют вещество, ускоряющее конденсацию, составляет от 5 минут до 5 часов после инициирования реакции модификации, предпочтительно от 15 минут до 1 часа после инициирования реакции модификации.
Определенные примеры предпочтительно используемого вещества ускоряющего конденсацию, включают алкоксид, карбоксилат, и ацетилацетонатную комплексную соль титана (Ti).
Определенные примеры вещества, ускоряющего конденсацию, включают тетракис(2-этил-1,3-гександиолато)титан, тетракис(2-метил-1,3 -гександиолато)титан, тетракис(2-пропил-1,3-гександиолато)титан, тетракис(2-бутил-1,3-гександиолато)титан, тетракис(1,3-гександиолато)титан, тетракис(1,3-пентандиолато)титан, тетракис(2-метил-1,3-пентандиолато)титан, тетракис(2-этил-1,3-пентандиолато)титан, тетракис(2-пропил-1,3-пентандиолато)титан, тетракис (2-бутил-1,3-пентандиолато)титан, тетракис(1,3-гептандиолато)титан, тетракис(2-метил-1,3-гептандиолато)титан, тетракис(2-этил-1,3-гептандиолато)титан, тетракис(2-пропил-1,3-гептандиолато)титан, тетракис(2-бутил-1,3-гептандиолато)титан, тетракис(2-этилгексокси)титан, тетраметоксититан, тетраэтоксититан, тетра-n-пропоксититан, тетраизопропоксититан, тетра-n-бутоксититан, олигомер тетра-n-бутоксититана, тетраизобутоксититан, тетра-втор-бутоксититан, тетра-трет-бутоксититан, бис(олеато)бис(2-этилгексаноато) титан, титан дипропоксибис(триэтаноламинат), титан дибутоксибис(триэтаноламинат), титан трибутоксистерат, титантрипропоксистерат, титантрипропоксиацетилацетонат, титан дипропоксибис(ацетилацетонат), титан трипропокси(этилацетоацетат), титан пропоксиацетилацетонатбис(этилацетоацетат), титан трибутоксиацетилацетонат, титан дибутоксибис(ацетилацетонат), титан трибутоксиэтилацетоацетат, титан бутоксиацетилацетонатбис(этилацетоацетат), титан тетракис(ацетилацетонат), титан диацетилацетонатбис(этилацетоацетат), бис(2-этилгексаноато)оксид титана, бис(лаурато)оксид титана, бис(нафтеноато)оксид титана, бис(стеарато)оксид титана, бис(олеато)оксид титана, бис(линолато)оксид титана, тетракис(2-этилгексаноато)титан, тетракис(лаурато)титан, тетракис(нафтеноато)титан, тетракис(стеарато)титан, тетракис(олеато)титан, тетракис(линолато)титан, титан ди-n-бутоксид(бис-2,4-пентадионат), бис(стеарат)оксид титана, бис(тетраметилгептанионат)оксид титана, бис(пентадионат)оксид титана и титан тетра(лактат). Из них предпочтительньши являются тетракис(2-этил-1,3-гександиолато)титан, тетракис(2-этилгексокси)титан и титан ди-n-бутоксид(бис-2,4-пентадионат).
Кроме того, примеры вещества ускоряющего конденсацию включают трис(2-этилгексаноато)висмут, трис(лаурато)висмут, трис(нафтеноато)висмут, трис(стеарато)висмут, трис(олеато)висмут, трис(линолато)висмут, тетраэтоксицирконий, тетра-n-пропоксицирконий, тетра-изопропоксицирконий, тетра-n-бутоксицирконий, тетра-втор-бутоксицирконий, тетра-трет-бутоксицирконий, тетра(2-этилгексил)цирконий, цирконий трибутоксистерат, цирконий трибутоксиацетилацетонат, цирконий дибутоксибис(ацетилацетонат), цирконийтрибутоксиэтилацетоацетат, цирконий бутоксиацетилацетонатобис(этилацетоацетат), цирконий тетракис(ацетилацетонат), цирконий диацетилацетонатобис(этилацетоацетат), бис(2-этилгексаноато)оксид циркония, бис(лаурато)оксид циркония, бис(нафтеноато)оксид циркония, бис(стеарато)оксид циркония, бис(олеато)оксид циркония, бис(линолато)оксид циркония, тетракис(2-этилгексаноато)цирконий, тетракис(лаурато)цирконий, тетракис(нафтеноато)цирконий, тетракис(стеарато) цирконий, тетракис(олеато)цирконий и тетракис(линолато)цирконий.
Дальнейшие примеры включают триэтоксиалюминий, три-n-пропоксиалюминий, триизопропоксиалюминий, три-n-бутоксиалюминий, три-втор-бутоксиалюминий, три-трет-бутоксиалюминий, три(2-этилгексил)алюминий, алюминий дибутоксистерат, алюминий дибутоксиацетилацетонат, алюминий бутоксибис(ацетилацетонат), алюминий дибутоксиэтилацетоацетат, алюминий трис(ацетилацетонат), алюминий трис(этилацетоацетат), трис(2-этилгексаноато)алюминий, трис(лаурато)алюминий, трис(нафтеноато)алюминий, трис(стеарато)алюминий, трис(олеато)алюминий и трис(линолато)алюминий.
Кроме того, примеры вещества ускоряющего конденсацию на основе олова соответственно включают соли дикарбоновых кислот {в частности, соль двухвалентного олова бис(гидрокарбилкарбоновой кислоты)}, соли четырехвалентного олова дикарбоновых кислот (включая соль {бис(гидрокарбилкарбоновой кислоты)}) дигидрокарбилолова, бис(β-дикетонат), алкоксигалиды и гидроксиды солей монокарбоновой кислоты. В частности, бис(2-этилгексаноат)олово и т.п.
Из этих веществ, ускоряющих конденсацию, предпочтительньши являются соединения титана и особенно предпочтительными являются алкоксид титана, карбоксилат титана или комплексная соль ацетилацетоната титана.
Количество используемого вещества, ускоряющего конденсацию, предпочтительно таково, что мольное отношение соединений, описанных выше, к общему количеству гидрокарбилокси групп в реакционной системе составляет 0,1-10, особенно предпочтительно 0,5-5. Реакция конденсации эффективно осуществляется регулированием количества используемого вещества, ускоряющего конденсацию, в пределах указанного диапазона.
Реакция конденсации в настоящем изобретении проходит в присутствии вышеуказанного вещества, ускоряющего конденсацию, и пара или воды. В присутствии пара, например, выполняют десольватацию на основе отгонки с паром и реакция конденсации проходит во время отгонки с паром.
Кроме того, реакция конденсации может быть выполнена в системе, в которой вода диспергирована в органическом растворителе в виде капель, или в водном растворе при температуре реакции конденсации предпочтительно 20-180°С, более предпочтительно 30-170°С, еще более предпочтительно 50-170°С, особенно предпочтительно 80-150°С. Реакция конденсации может быть эффективно завершена регулированием температуры в пределах указанного диапазона во время реакции конденсации, посредством чего может быть предотвращено ухудшение качества и т.п. получаемого модифицированного полимера на основе сопряженного диена из-за протекания зависящей от времени реакции старения полимеров и т.п.
Следует отметить, что время реакции конденсации обычно составляет приблизительно от 5 минут до 10 часов, предпочтительно приблизительно от 15 минут до 5 часов. Реакция конденсации может быть успешно завершена регулированием времени реакции конденсации в пределах указанного диапазона.
Следует отметить, что давление в реакционной системе во время реакции конденсации обычно составляет 0,01-20 МПа, предпочтительно 0,05-10 МПа.
Отсутствуют определенные ограничения способа проведения реакции конденсации в водном растворе, и может быть использован реактор периодического действия. Альтернативно, реакция может быть выполнена непрерывно с использованием аппарата, такого как многосекционный реактор непрерывного действия. В ходе реакции конденсации одновременно может быть выполнена десольватация.
Первичная аминогруппа, полученная из модификатора, для каждого модифицированного полимера на основе сопряженного диена настоящего изобретения получена выполнением гидролиза, как описано выше. То есть, защитная группа на первичной аминогруппе превращается в свободную первичную аминогруппу гидролизом предшественника, способного давать первичную аминогруппу при гидролизе. В дополнение к вышесказанному десольватация, включающая использование пара, например отгонку с паром, гидролиз предшественника, способного давать первичную аминогруппу при гидролизе, полученный из модификатора (то есть снятие защиты первичной аминогруппы), могут быть выполнены на любой из стадий, начинающихся на стадии, включающей конденсацию, и заканчивающихся на стадии, включающей десольватацию, для получения при необходимости сухого полимера, при условии что предшественник, способный создавать первичную аминогруппу в модифицированном полимере на основе сопряженного диена, не может быть подвергнут гидролизу по вышеуказанной причине.
Модифицированный алкоксисиланом полимер на основе бутадиена, не подвергнутый вышеуказанной реакции конденсации, дает относительно большое количество VOC. Напротив, модифицированный алкоксисиланом полимер на основе бутадиена, полученный реакцией конденсации согласно заявке на изобретение, обладает такой хорошей технологичностью на стадии, как описано ниже, потому что образование летучих органических соединений (VOC) может быть снижено: на стадии экструзии поры едва образуются. В то же время полимер оказывает незначительное воздействие на окружающую среду.
Следует отметить, что обычный ингибитор старения (например, ингибитор старения на основе фенола, такой как N-(1,3-диметилбутил)-N'-фенил-p-фенилендиамин), может быть введен на любой стадии после модификации.
1+4
Вязкость по Муни (Mooney) (ML, 100°C) модифицированного полимера на основе сопряженного диена, полученного, как описано выше, предпочтительно составляет 10-150, более предпочтительно 15-100. Пока вязкость по Муни составляет 10 или более, физические свойства каучука, примером которых являются характеристики сопротивления разрушению, достигаются в полной мере. Пока вязкость по Муни составляет 150 или менее, технологичность дополнительно улучшается, что дополнительно облегчает размешивание полимера с компаундирующим агентом.
1+4
Кроме того, вязкость по Муни (ML, 130°С) невулканизированной резиновой смеси согласно настоящему изобретению, компаундированной с модифицированным полимером на основе сопряженного диена, предпочтительно составляет 10-150, более предпочтительно 15-100.
Отношение (Mw)/(Mn) среднемассовой молекулярной массы (Mw) относительно полистирола к среднечисленной молекулярной массе (Mn) модифицированного полимера на основе сопряженного диена, используемого в резиновой смеси согласно настоящему изобретению до модификации, измеренное гель-проникающей хроматографией, предпочтительно составляет 1,02-2,0, более предпочтительно 1,02-1,5.
Пока распределение молекулярной массы (Mw)/(Mn) модифицированного полимера на основе сопряженного диена до модификации находится в пределах диапазона, даже когда модифицированный полибутадиеновый каучук компаундирован с каучуковой композицией, технологичность резиновой смеси не снижается, их смешивание выполняется легко и физические свойства резиновой смеси могут быть улучшены в достаточной степени. Здесь, термин "до модификации" относится к случаю, когда отделение выполняют обычным способом до приведения во взаимодействие активной концевой группы немодифицированного полимера на основе сопряженного диена и агента, обрывающего цепь, или модификатора друг с другом. Кроме того, обычным способом является, например, способ, описанный далее. Немодифицированный полимер на основе сопряженного диена должен быть выделен из реакционной жидкости полимеризации только в количестве, необходимом для измерения.
Кроме того, среднечисленная молекулярная масса (Mn) модифицированного полимера на основе сопряженного диена, используемого в резиновой смеси согласно настоящему изобретению, до модификации составляет предпочтительно 100000-500000, более предпочтительно 120000-300000. Среднечисленная молекулярная масса модифицированного полимера на основе сопряженного диена до модификации в пределах указанного диапазона подавляет снижение модуля упругости вулканизированного продукта и увеличение потерь на гистерезис. В результате получают превосходную стойкость к разрушению. Кроме того, получают превосходную технологичность перемешивания резиновой смеси, содержащей модифицированный полимер на основе сопряженного диена.
Один вид модифицированного полимера на основе сопряженного диена может быть использован в резиновой смеси согласно настоящему изобретению, или может быть использована комбинация двух или более видов таких полимеров. Кроме того, каучуковый компонент, используемый в комбинации с модифицированным полимером на основе сопряженного диена, может представлять собой, например, натуральный каучук или любой другой диеновый синтетический каучук. Примеры другого синтетического диенового каучука включают сополимер бутадиен стирол (SBR), полибутадиен (BR), полиизопрен (IR), сополимер изопрен стирол (SIR), изобутилен-изопреновый каучук (IIR), галогенированный бутилкаучук, этилен-пропилен-диеновый терполимер (EPDM) и их смесь.
2
2
2
Технический углерод с удельной площадью поверхности, определенной по адсорбции азота, (N2SA) 20-90 м/г, используется как усиливающий наполнитель в резиновой смеси согласно настоящему изобретению. Примеры технического углерода включают GPF, FEF, SRF и HAF. Удельная площадь поверхности технического углерода, определенная по адсорбции азота, предпочтительно составляет 25-90 м/г, особенно предпочтительно 35-90 м/г. Такой технический углерод компаундируют в количестве 10-100 частей масс., предпочтительно 30-90 частей масс. на 100 частей масс. каучуковых компонентов. Использование технического углерода в таком количестве значительно улучшает различные физические свойства. Из них HAF и FEF являются особенно предпочтительными из-за их превосходных характеристик сопротивления разрушению и превосходных свойств низкого тепловыделения (свойство низкого расхода топлива).
В обычных случаях низкое тепловыделение (низкий расход топлива) композиции, содержащей технический углерод, улучшается при снижении удельной площади поверхности технического углерода, определенной по адсорбции азота. Однако в случае, когда технический углерод используется в комбинации с модифицированным полимером на основе сопряженного диена согласно настоящему изобретению, полученным введением первичной аминогруппы в активную концевую группу и добавлением вещества ускоряющего конденсацию в реакционную систему модификации во время и/или после завершения реакции модификации, получаются следующие характеристики. По сравнению со случаем, когда используется немодифицированный полимер на основе сопряженного диена, резиновая смесь согласно настоящему изобретению приобретает превосходные свойства низкого тепловыделения (низкий расход топлива) и характеристики сопротивления разрушению при снижении удельной площади поверхности, определенной по адсорбции азота, даже без учета влияния технического углерода.
Резиновая смесь согласно настоящему изобретению является сшиваемой серой и, следовательно, серу используют в качестве вулканизатора. Что касается ее использования, серу предпочтительно компаундируют в количестве 1-10 частей масс. на 100 частей масс. каучуковых компонентов. Это вызвано следующими причинами. Когда используется количество менее 1 части масс. число сшивок недостаточно, и следовательно в некоторых случаях ухудшаются характеристики сопротивления разрушения. Когда количество превышает 10 частей масс., может ухудшиться термостойкость композиции. С точки зрения вышеизложенного серу особенно предпочтительно компаундируют в количестве 2-8 частей масс.
Резиновая смесь согласно настоящему изобретению может дополнительно при необходимости содержать различные реагенты, обычно используемые в резиновой промышленности, пока не затрагиваются цели настоящего изобретения (пока они не оказывают влияния на достигаемый технический результат). Примеры реагентов включают вулканизатор, отличный от серы, ускоритель вулканизации, технологическое масло, ингибитор старения, замедлитель подвулканизации, оксид цинка, стеариновую кислоту, термореактивную смолу и термопластическую смолу.
Отсутствуют определенные ограничения на ускоритель вулканизации, который может быть использован в настоящем изобретении и может включать, например, ускорители вулканизации на основе тиазола, такие как М (2-меркаптобензотиазол), DM (дибензотиазилдисульфид) и CZ (N-циклогексил-2-бензотиазилсульфенамид), и ускорители вулканизации на основе гуанидина, такие как DPG (дифенилгуанидин). Его используемое количество предпочтительно составляет 0,1-6,0 частей масс., более предпочтительно 0,2-4,0 частей масс. на 100 частей масс. каучукового компонента.
Кроме того, технологическое масло, которое может быть использовано в качестве мягчителя в резиновой смеси согласно настоящему изобретению, включает, например, масло на основе парафинов, на основе нафтенов, на основе ароматических соединений. Масло на основе ароматических соединений используется в применениях, в которых в качестве важных рассматриваются предел прочности и сопротивление истиранию и масло на основе нафтенов или масло на основе парафинов используется в применениях, в которых важными считаются потери на гистерезис и характеристики при низкой температуре. Предпочтительно их используемое количество составляет 0-50 частей масс. на 100 частей масс. каучукового компонента, и когда количество составляет 50 частей масс. или менее, подавлено ухудшение предела прочности и низкого тепловыделения (низкий расход топлива) вулканизированного каучука.
Кроме того, ингибитором старения, который может быть использован в резиновой смеси согласно настоящему изобретению, является, например, 3С (N-изопропил-N'-фенил-р-фенилендиамин, 6С [N-(1,3-диметилбутил)-N'-фенил-p-фенилендиамин], AW (6-этокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин) или продукт высокотемпературной конденсации дифениламина и ацетона. Количество используемого ингибитора старения предпочтительно составляет 0,1-5,0 частей масс., более предпочтительно 0,3-4,0 части масс. на 100 частей масс. каучукового компонента.
(Строение гребня, создающего турбулентный поток)
Далее описано строение гребня, создающего турбулентный поток, со ссылкой на вышеописанные фигуры.
Как показано на фиг.3-6, каждый из гребней 10, создающих турбулентный поток, является таким, что форма поперечного сечения в направлении А, перпендикулярном направлению, в котором проходит гребень, является симметричной слева направо формой. У каждого гребня 10, создающего турбулентный поток, имеется краевой участок 10Е, представленный на разрезе в радиальном направлении. Кроме того, у каждого гребня 10, создающего турбулентный поток, имеется краевой участок 10F, представленный на разрезе в направлении вдоль окружности. Важно, чтобы угол передней стенки θ1 каждой поверхности передней стенки 10а гребней 10, создающих турбулентный поток, на которую набегает поток воздуха, относительно внешней поверхности 3а, представляющей собой поверхность шины, находился в пределах диапазона 70-110°. Следует отметить, что на каждой фигуре, иллюстрирующей гребни, создающие турбулентный поток, они имеют четырехугольную форму в разрезе и угол передней стенки 90°.
Угол задней стенки θ2 каждой поверхности задней стенки 10b гребней 10, создающих турбулентный поток, относительно внешней поверхности 3а предпочтительно равен углу передней стенки θ1, потому что поперечное сечение каждого гребня в направлении А, перпендикулярном направлению его прохождения, симметрично слева направо.
1/2
1/2
Предпочтительно, чтобы ширина нижней стороны w каждого гребня 19, создающего турбулентный поток в направлении, перпендикулярном направлению прохождения, находилась в пределах диапазона 0,5-5 мм. Когда высота каждого из гребней 10, создающих турбулентный поток (термин "высота" означает самую большую высоту, что справедливо и в дальнейшем), представлена h и радиус шины представлен R, предпочтительно выполняется соотношение 0,001≤h/R≤0,02 и более предпочтительно выполняется соотношение 0,0016≤h/R≤0,006.
Кроме того, гребни 10, создающие турбулентный поток, предпочтительно установлены как участки для создания условий протекания турбулентного потока через неработающие участки, гребни с такими размерами, когда высота, шаг и ширина нижней стороны каждого из гребней представлены h, p, и w соответственно, выполняются соотношения 1,0≤p/h≤50,0 и 1,0≤(p-w)/w≤100,0. Величина p/h предпочтительно находится в пределах диапазона 2,0≤p/h≤24,0, более предпочтительно находится в пределах диапазона 10,0≤p/h≤20,0. Величина (p-w)/w более предпочтительно находится в пределах диапазона 4,0≤(p-w)/w≤39,0. Кроме того, высота гребня h предпочтительно находится в пределах диапазона 0,5 мм≤h≤7 мм и ширина нижней стороны w предпочтительно находится в пределах диапазона 0,3 мм≤w≤4 мм.
Нахождение этих параметров в вышеуказанных диапазонах приводит к значительному улучшению эффективности теплопередачи.
Это вызвано следующей причиной. Когда диапазон p/h определен, как описано выше, вертикальный турбулентный поток воздуха может ориентировочно регулироваться p/h. В случае когда шаг p является чрезмерно мелким, поток воздуха не набегает в виде нисходящего потока на поверхность шины между гребнями, создающими турбулентный поток. Кроме того, случай, когда шаг р чрезмерно широк, идентичен случаю, когда отсутствуют гребни, создающие турбулентный поток.
Кроме того, (p-w)/w представляет отношение ширины w каждого из гребней, создающих турбулентный поток, к шагу р. Случай, когда отношение является чрезмерно низким, идентичен случаю, когда отношение площади поверхности гребней, создающих турбулентный поток, к площади поверхности равно единице, когда хотят улучшить теплоизлучение. Минимальное значение (p-w)/w определено равным 1,0, потому что каждый гребень, создающий турбулентный поток, сформирован из каучука и, следовательно, не может ожидаться эффект улучшения теплоизлучения от увеличения их площади поверхности.
Кроме того, угол наклона θ каждого гребня, создающего турбулентный поток, относительно радиального направления шины предпочтительно находится в пределах диапазона -70°≤θ≤70° (см. фиг.3). Когда диапазон θ определен, как описано выше, поток воздуха, созданный соответственно вращающейся шиной, надежно набегает на поверхность каждого гребня, создающего турбулентный поток, в направлении окружности и, следовательно, можно ожидать вышеуказанный эффект теплоизлучения за счет турбулентного потока. Более предпочтительно угол наклона θ находится в пределах диапазона -30°≤θ≤30°.
(Действие гребня, создающего турбулентный поток)
Когда шина 1, способная к пробегу в спущенном состоянии, вращается вышеуказанным образом, как показано на фиг.4 и 5, поток воздуха а, который течет по существу вдоль направления окружности шины, соответственно создается на внешней поверхности 3а боковины 3 шины, и поток воздуха превращается в турбулентный поток гребнями 10, создающими турбулентный поток, для протекания по внешней поверхности 3а так, чтобы мог проходить активный теплообмен с внешней поверхностью 3а.
Поток турбулентного потока, протекающего по внешней периферийной поверхности 3а, описан подробно. Поток воздуха а превращается в вертикальный турбулентный поток а1, который поднимается на месте каждого гребня 10, создающего турбулентный поток, и опускается на месте, где отсутствует гребень 10, создающий турбулентный поток. Здесь, как показано на фиг.6, когда угол θ1 передней стенки каждого гребня 10, создающего турбулентный поток, менее 70°, вертикальный турбулентный поток а1 захватывается углублением и часть поднимающегося потока будет небольшой. В результате угол отрыва β потока относительно гребня 10, создающего турбулентный поток, становится небольшим, и, следовательно, только умеренный нисходящий поток создается на ненапорной стороне гребня 10, создающего турбулентный поток. Кроме того, когда угол θ1 передней стенки каждого гребня 10, создающего турбулентный поток, превышают 110°, угол отрыва β вертикального турбулентного потока а1 относительно гребня 10, создающего турбулентный поток, и скорость потока становятся небольшими. Кроме того, скорость поднимающегося потока, становится низкой, и, следовательно, вертикальный теплообмен не может быть усилен. Поэтому эффективный теплообмен с внешней поверхностью 3а не может быть усилен.
Напротив, когда угол θ1 передней стенки каждого гребня 10, создающего турбулентный поток, находится в пределах диапазона 70°-110°, угол отрыва β вертикального турбулентного потока а1 относительно гребня 10, создающего турбулентный поток, является довольно большим, и, следовательно, поток поворачивает в виде энергичного нисходящего потока на ненапорную сторону гребня 10, создающего турбулентный поток, для натекания на внешнюю поверхность 3а. В результате происходит активный теплообмен с внешней поверхностью 3а. Как можно заметить из вышеизложенного, с гребнями 10, создающими турбулентный поток, расположенными на внешней поверхности 3а, может быть надежно достигнуто снижение температуры шины и может быть улучшена долговечность шины.
В этом осуществлении ширина w нижней стороны каждого гребня 10, создающего турбулентный поток, в направлении, перпендикулярном направлению его прохождения, находится в пределах диапазона 0,5-5 мм. Когда ширина w нижней стороны гребня 10, создающего турбулентный поток, составляет менее 0,5 мм, прочность гребня 10, создающего турбулентный поток, настолько низкая, что он вибрирует в потоке воздуха. Кроме того, когда ширина w нижней стороны гребня 10, создающего турбулентный поток, превышает 5 мм, количество тепла, накопленного в гребне 10, создающем турбулентный поток, становится чрезмерно большим. В свете вышесказанного, с шириной w нижней стороны гребня 10, создающего турбулентный поток, в пределах диапазона 0,5 мм-5 мм могут быть максимально улучшены характеристики теплоизлучения, устраняя недостаток, вызванный созданием на боковине 3 шины гребней 10, создающих турбулентный поток.
1/2
1/2
В этом осуществлении, когда высота каждого гребня 10, создающего турбулентный поток, представлена h и радиус шины представлен R, h/R находится в пределах диапазона 0,001≤h/R≤0,02. Когда высота h гребня 10, создающего турбулентный поток, меняется в соответствии с размером шины, гребень 10, создающий турбулентный поток, может проявлять заданные характеристики теплоизлучения в шине 1, способной к пробегу в спущенном состоянии, для шины любого размера.
1/2
1/2
Чтобы обеспечить достаточный эффект теплоизлучения каждым гребнем 10, создающим турбулентный поток, важно, чтобы высота гребня 10, создающего турбулентный поток, была сопоставима с толщиной динамического пограничного слоя (слой с низкой скоростью на поверхности стенки) на месте расположения гребня. В этом случае осуществляется достаточное смешивание потоков. Когда предполагается определенная скорость, толщина динамического пограничного слоя определяется корнем квадратным радиуса шины. Соответственно, отношение между корнем квадратным и высотой гребня может быть индикатором эффекта теплоизлучения. А именно, когда h/R ниже величины нижнего предела, то есть, 0,001, гребень 10, создающий турбулентный поток, заглублен в слое с медленной скоростью, и, следовательно, не может быть достаточно использована высокая скорость основного потока выше слоя. Соответственно, не может ожидаться активный теплообмен. С другой стороны, когда h/R превышает величину верхнего предела, то есть 0,02, увеличивается избыточная высота, что, отрицательно воздействует на накопление тепла в основании гребня 10, создающего турбулентный поток.
1/2
Фиг.11 представляет степень улучшения коэффициента теплопередачи относительно h/R, когда p/h равняется 12.
В этом осуществлении форма поперечного сечения каждого гребня 10, создающего турбулентный поток, в направлении А, перпендикулярном направлению его прохождения, симметричная слева направо. Поэтому гребень 10, создающий турбулентный поток, такой, что левое и правое расстояние от центрального положения формы поперечного сечения в направлении А, перпендикулярном направлению прохождения, до поверхности гребня 10, создающего турбулентный поток, становится одинаковым. Соответственно, накопление тепла в гребне 10, создающем турбулентный поток, может быть максимально снижено.
В этом осуществлении, когда высота, шаг и ширина нижней стороны каждого гребня 10, создающего турбулентный поток, представлены h, p и w, соответственно, h, p и w удовлетворяют соотношению 1,0≤p/h≤50,0 и 1,0≤(p-w)/w≤100,0. Это вызвано следующей причиной. Когда диапазон p/h определен, как описано выше, состояние турбулентного течения воздушного потока может быть примерно скоординировано с p/h. В случае когда шаг p является чрезмерно узким, поток воздуха не набегает в виде нисходящего потока на внешнюю поверхность 3а между гребнями 10, создающими турбулентный поток. Кроме того, случай, когда шаг p чрезмерно широк, идентичен случаю, когда отсутствуют гребни 10, создающие турбулентный поток.
Кроме того, (p-w)/w представляет отношение ширины основания w каждого из гребней 10, создающих турбулентный поток, к шагу р. Случай, когда отношение является чрезмерно низким, идентичен случаю, когда отношение площади поверхности гребней, создающих турбулентный поток, к площади поверхности равно единице, когда хотят улучшить теплоизлучение. Минимальное значение (p-w)/w определено равным 1,0, потому что каждый гребень 10, создающий турбулентный поток, сформирован из каучука и, следовательно, не может ожидаться эффект улучшения теплоизлучения от увеличения их площади поверхности.
В этом осуществлении угол наклона θ каждого гребня 10, создающего турбулентный поток, относительно радиального направления r шины находится в пределах диапазона -70°≤θ≤70°. Когда диапазон θ определен, как описано выше, поток воздуха, созданный соответственно вращающейся шиной, надежно набегает на поверхность каждого гребня 10, создающего турбулентный поток, в направлении окружности шины и, следовательно, можно ожидать вышеуказанный эффект теплоизлучении за счет турбулентного потока.
В этом осуществлении существующее изобретение применено для шины 1, способной к пробегу в спущенном состоянии, в которой боковина 3 шины снабжена усиливающим слоем 8 боковины с использованием резиновой смеси, содержащей вышеописанный модифицированный полимер на основе сопряженного диена, и гребнями, создающими турбулентный поток. Усиливающий слой 8 боковины позволяет двигаться на шине, способной к пробегу в спущенном состоянии, и шина, способная к пробегу в спущенном состоянии, снабженная и слоем, и гребнями, может максимально уменьшить повышение температуры до разрушения сердечника борта во время движения.
В частности, в этом осуществлении каждый гребень 10, создающий турбулентный поток, имеет краевой участок 10Е, представленный в разрезе в радиальном направлении. Соответственно, на поток воздуха, который течет совместно с вращением шины 1, способной к пробегу в спущенном состоянии, от внутренней части диаметра до внешней части диаметра действует сила отрыва за счет центробежной силы. Затем отделенный поток воздуха превращается в нисходящий поток, набегающий на боковину 3 шины, способствуя таким образом теплообмену. Кроме того, каждый гребень 10, создающий турбулентный поток, имеет краевой участок 10F, представленный в разрезе в направлении окружности. Соответственно, когда поток воздуха переваливает через каждый гребень 10, создающий турбулентный поток, совместно с вращением шины 1, способной к пробегу в спущенном состоянии, поток воздуха легко отрывается от боковины 3 шины. В результате поток воздуха, отделенный от боковины 3 шины, превращается в турбулентный поток, который резко опускается за счет отрицательного давления, образующегося на задней стороне (по ходу движения) гребня 10, создающего турбулентный поток, в направлении вращения шины для натекания на боковину 3 шины турбулентного потока, способствующего теплообмену с боковиной 3 шины.
(Модифицированные примеры гребней, создающих турбулентный поток)
Далее различные модифицированные примеры гребней, создающих турбулентный поток, описаны со ссылкой на фиг.7-10, Фиг.7 иллюстрирует гребень 10А, создающий турбулентный поток, в качестве первого модифицированного примера. Форма поперечного сечения гребня 10А, создающего турбулентный поток, в направлении А, перпендикулярном направлению его прохождения, является обратной трапециевидной формой, и угол передней стенки θ1 и угол задней стенки θ2, являются углами менее 90°.
Напротив, когда гребень 10А, создающий турбулентный поток, сформирован в трапециевидной форме с углом передней стенки θ1 и углом задней стенки θ2 углом, превышающим 90°, возникновение трещины из-за ухудшения угловой части гребня 10А, создающего турбулентный поток, может быть максимально предотвращено.
Фиг.8 иллюстрирует гребень 10В, создающий турбулентный поток, в качестве второго модифицированного примера. Форма поперечного сечения гребня 10В, создающего турбулентный поток, в направлении А, перпендикулярном направлению его прохождения, является треугольной формой. Когда гребень 10В, создающий турбулентный поток, сформирован в треугольной форме, по сравнению со случаем, когда гребень сформирован в четырехугольной форме, может быть снижено использование каучука при сохранении жесткости гребня 10В, создающего турбулентный поток, за счет ширины w основания.
Фиг.9 иллюстрирует гребень 10С, создающий турбулентный поток, в качестве третьего модифицированного примера. Форма поперечного сечения гребня 10С, создающего турбулентный поток, в направлении А, перпендикулярном направлению его прохождения, является ступенчатой формой. Когда гребень 10С, создающий турбулентный поток, снабжен ступенями по сравнению со случаем, когда гребень сформирован в четырехугольной форме, может быть снижено использование каучука при сохранении жесткости гребня 10С, создающего турбулентный поток, за счет ширины w основания.
Фиг.10 иллюстрирует гребень 10D, создающий турбулентный поток, в качестве четвертого модифицированного примера. Форма поперечного сечения гребня 10D, создающего турбулентный поток, в направлении А, перпендикулярном направлению его прохождения, является прямоугольной формой, и в гребне имеется сквозное отверстие 20 в направлении перпендикулярном направлению прохождения. Когда гребень 10D, создающий турбулентный поток, снабжен сквозным отверстием 20, поток воздуха течет в сквозное отверстие 20 и, следовательно, тепло в гребне 10D, создающем турбулентный поток, может быть излучено. Поэтому накопление тепла в гребне 10D, создающем турбулентный поток, может быть максимально снижено.
(Другие осуществления)
Хотя в осуществлении гребни 10, создающие турбулентный поток, установлены по всей окружности боковины 3 шины, гребни, создающие турбулентный поток, могут быть установлены только в ограниченной области боковины 3 шины.
Хотя в осуществлении гребни 10, создающие турбулентный поток, установлены с равным интервалом в направлении окружности шины на боковине 3 шины, гребни 10, создающие турбулентный поток, могут быть установлены с неравными интервалами в направлении окружности шины.
Кроме того, углы направлений гребней 10, создающих турбулентный поток, относительно радиального направления могут быть постоянными, но скорость течения потока воздуха меняется в зависимости от положения гребня в радиальном направлении вращающейся пневматической шины. Соответственно, углы направлений гребней 10, создающих турбулентный поток, относительно радиального направления могут меняться для улучшения теплоизлучения.
Кроме того, направление, в котором проходит каждый гребень 10, создающий турбулентный поток, не ограничивается постоянным относительно радиального направления и может быть прерывистым. Когда направление выполнено прерывистым, сокращается часть боковины шины, где ухудшается теплоизлучение, и, следовательно, может быть улучшен средний коэффициент теплопередачи.
Кроме того, каждый гребень 10, создающий турбулентный поток, предпочтительно имеет вершину, по меньшей мере, в радиальном направлении. Это вызвано следующей причиной. Сформированная вершина отделяет поток воздуха для создания турбулентного потока, который уходит наружу в радиальном направлении шины в виде завихрений под действием центробежной силы и, следовательно, проявляется дополнительный эффект улучшения теплоизлучения боковиной шины.
Хотя в осуществлении гребнями 10, создающими турбулентный поток, обеспечена внешняя поверхность 3а боковины 3 шины, гребнями может быть обеспечена внутренняя поверхность боковины 3 шины.
Хотя пример, в котором настоящее изобретение применено в шине 1, способной к пробегу в спущенном состоянии, описанной в осуществлении, настоящее изобретение может быть применено в любой пневматической шине помимо шины 1, способной к пробегу в спущенном состоянии, особенно в шине с радиальным кордом для бездорожья (ORR), радиальной (TBR) шине грузовика/автобуса или подобной. Когда настоящее изобретение применено в большегрузной шине, может быть достигнуто снижение температуры слоя по краям корда или подобного бортовому кольцу и, следовательно, может быть достигнуто улучшение долговечности большегрузной шины.
(Шина, способная к пробегу в спущенном состоянии)
Резиновую смесь согласно настоящему изобретению получают перемешиванием согласно рецептуре компаундирования пластикатором, таким как смеситель Банбери (Banbury), вальцовый или закрытый резиносмеситель. Смесь формуют и затем вулканизируют. Продукт используют как усиливающий слой 8 боковины 8 шины на фиг.1.
Шина настоящего изобретения имеет гребни, создающие турбулентный поток, и производится обычным способом изготовления шины, способной к пробегу в спущенном состоянии, с использованием резиновой смеси согласно настоящему изобретению в усиливающем слое 8 боковины. То есть резиновая смесь согласно настоящему изобретению, в которую включены различные химикаты, как описано выше, перерабатывают в каждый элемент в невулканизированном состоянии и затем используют и формуют в шиноформовочной машине обычным способом. В результате формируют невулканизированную шину. Невулканизированную шину нагревают и подвергают давлению в вулканизаторе. Таким образом, получают шину.
Шина настоящего изобретения, полученная таким образом обладает превосходными долговечностью при пробеге в спущенном состоянии и сопротивлением качению во время нормального движения.
Примеры
Далее настоящее изобретение описано более детально со ссылкой на примеры. Однако настоящее изобретение никоим образом не ограничено этими примерами.
Следует отметить, что физические свойства немодифицированного или модифицированного полимера на основе сопряженного диена, технического углерода, и невулканизированной резиновой смеси, долговечность шины, способной к пробегу в спущенном состоянии, и сопротивление качению шины измеряют в соответствии со следующими методами.
«Физические свойства немодифицированного или модифицированного полимера на основе сопряженного диена »
<<Измерение среднечисленной молекулярной массы (Mn), средневесовой молекулярной массы (Mw) и распределение молекулярной массы (Mw/Mn)>>
Измерение выполняют при помощи GPC [произведенного TOSOH CORPORATION, HLC-8220] с рефрактометром в качестве детектора и результаты представляют относительно полистирола с монодисперсным полистиролом в качестве стандарта. Следует отметить, что колонкой служит GMHXL [произведенная TOSOH CORPORATION] и элюентом является тетрагидрофуран.
<Испаряемый объем летучего органического соединения (VOC)>
Образец обрабатывают реактивом для гидролиза силоксана, образованным из 0,2 N толуолсульфоновой кислоты и 0,24 N воды в растворителе, сформированном из 15% n-бутанола и 85% толуола, и затем стехиометрическое количество этанола из [EtOSi], остающегося в анализируемом модифицированном (со)полимере сопряженного диена, определяют хроматографией газовой фазы над жидкостью.
<Определение содержания первичных аминогрупп (ммоль/кг)>
Сначала полимер растворяют в толуоле и затем осаждают в большом количестве метанола так, чтобы отделить от каучука соединение, содержащее аминогруппу, не связанную с полимером. После этого остаток высушивают. Общее содержание аминогрупп в образце полимера, обработанного таким образом, определяют "способом определения общего содержания аминов", описанным в JIS К 7237. Затем содержание вторичных аминогрупп и третичных аминогрупп в образце полимера, обработанного таким образом, определяют "методом блокированного ацетилацетона". В качестве растворителя используют о-нитротолуол для растворения образца. Ацетилацетон добавляют к полученному раствору и затем проводят потенциометрическое титрование смеси раствором хлорной кислоты в уксусной кислоте. Содержание первичных аминогрупп (ммоль) определяют вычитанием содержания вторичных аминогрупп и третичных аминогрупп из общего содержания аминогрупп и затем делением на массу анализируемого полимера. Таким образом определяют содержание (ммоль/кг) первичных аминогрупп, связанных с полимером.
«Физические свойства технического углерода»
<Удельная площадь поверхности, определенная по адсорбции азота>
Измерение выполняют в соответствии с JIS К 6217-2:2001.
«Физические свойства невулканизированной резиновой смеси»
<вязкость По Муни>
1+4
Вязкость По Муни измеряют в соответствии с JIS К 6300-1:2001 при условии ML при 130°С.
«Оценка качества шины»
<долговечность шины при пробеге в спущенном состоянии>
Каждая анализируемая шина: размер шины 285/50R20
Используемый диск: 6JJ×20
Внутреннее давление: 0 кПа
Нагрузка: 9,8 кН
Скорость: 90 км/ч
Запас хода до времени отказа в испытании срока службы на барабане представляют в виде коэффициента. Долговечность шины при пробеге в спущенном состоянии, лучше при увеличении коэффициента.
Долговечность шины при пробеге в спущенном состоянии (коэффициент)=(пробег испытуемой шины/пробег шины сравнительного примера 1)×100
<Сопротивление качению>
Сопротивление качению пневматической радиальной шины измеряют в соответствии с SAE J2452 и затем представляют в виде коэффициента согласно следующему уравнению, принимая сопротивление качению шины сравнительного примера 1 или 7 за 100. Меньший коэффициент означает меньшее сопротивление качению, и шина лучше.
Сопротивление качению (коэффициент)=(сопротивление качению испытуемой шины/сопротивление качению шины сравнительного примера 1)×100.
Пример получения 1: получение полимера А
В атмосфере азота 1,4 кг циклогексана, 250 г 1,3 бутадиена и раствор 2,2-дитетрагидрофурилпропана (0,0285 ммоль) в циклогексане заливают в 5-л автоклав, заполненный азотом, и затем к смеси добавляют 2,85 ммоль n-бутиллития (BuLi). После этого выполняют полимеризацию при 50°С на горячей водной бане, оборудованной мешалкой, в течение 4,5 часов. Степень превращения 1,3 бутадиена в реакции составляет почти 100%. Раствор в метаноле, содержащий 1,3 г 2,6-ди-трет-бутил-p-крезола добавляют к раствору полимера для прекращения полимеризации. После этого выполняют десольватацию перегонкой с паром и затем остаток высушивают в барабанной сушилке при 110°С. Таким образом получают полимер А (полимер на основе сопряженного диена). Определяют молекулярную массу (Mw) и распределение молекулярной массы (Mw/Mn) полимера, выделенного до завершения полимеризации конечного полимера А. Результаты представлены в таблицах 1 и 2.
Пример получения 2: получение полимера В
Получение полимера до модификации выполняют так же, как получение полимера А. Затем температуру раствора полимера поддерживают равной 50°С при предотвращении дезактивации катализатора полимеризации и затем 1,129 мг N,N-бис(триметилсилил)аминопропилметилдиэтоксисилана с предшественником, способным давать первичную аминогруппу при гидролизе, добавляют к раствору так, чтобы реакция модификации проходила в течение 15 минут. Не добавляют вещества, ускоряющего конденсацию. Наконец, 2,6-ди-трет-бутил-p-крезол добавляют к раствору полимера после реакции. Затем проводят десольватацию перегонкой с паром и гидролиз предшественника, способного давать первичную аминогруппу, и затем каучук высушивают в нагретом барабане при заданной температуре 110°С. Таким образом получают полимер В (полимер на основе сопряженного диена). Определяют молекулярную массу (Mw) и распределение молекулярной массы (Mw/Mn) получаемого модифицированного полимера В до модификации и содержание первичных аминогрупп модифицированного полимера В. Результаты представлены в таблицах 1 и 2.
Пример получения 3: получение модифицированного полимера С
Получение полимера до модификации выполняют так же, как получение полимера А. Затем температуру раствора полимера поддерживают равной 50°С при предотвращении дезактивации катализатора полимеризации и затем 1,129 мг N,N-бис(триметилсилил)аминопропилметилдиэтоксисилана с предшественником, способным давать первичную аминогруппу при гидролизе, добавляют к раствору так, чтобы реакция модификации проходила в течение 15 минут. После этого 8,11 г тетракис(2-этил-1,3-гександиолато)титана в качестве вещества, ускоряющего конденсацию, добавляют к полученному продукту и затем смесь перемешивают в течение дополнительных пятнадцати минут. Наконец, 2,6-ди-трет-бугил-p-крезол добавляют к раствору полимера после реакции. Затем проводят десольватацию перегонкой с паром и гидролиз предшественника, способного давать первичную аминогруппу, и затем каучук высушивают в нагретом барабане при заданной температуре 110°С. Таким образом получают полимер С (полимер на основе сопряженного диена). Определяют молекулярную массу (Mw) и распределение молекулярной массы (Mw/Mn) получаемого модифицированного полимера С до модификации и содержание первичных аминогрупп модифицированного полимера С. Результаты представлены в таблицах 1 и 2.
Пример получения 4: получение модифицированного полимера D
3 килограмма циклогексана, 500 г мономера бутадиена и 0,2 ммоль дитетрагидрофурилпропана (DTHFP) заливают в 8-л реактор, работающий под давлением с терморегулирующей рубашкой, высушенный и заполненный азотом, и затем к смеси добавляют 4 ммоль n-бутиллития (BuLi). После этого выполняют полимеризацию при начальной температуре 40°С в течение 1 часа. Полимеризацию выполняют в условиях повышения температуры и температуру рубашки регулируют так, чтобы конечная температура не превышала 75°С. За время от начала полимеризации и до ее завершения в системе полимеризации отсутствует осадок и она однородно прозрачная. Степень превращения полимеризации составляет почти 100%. После добавления 0,8 мл тетрахлорида олова (1 моль/л раствор в циклогексане) в качестве модификатора концевых групп к системе полимеризации реакцию модификации проводят в течение 30 минут.
После этого 0,5 мл 5% масс.2,6-ди-1-бутил-p-крезола в изопропиловом спирте добавляют к системе полимеризации для завершения полимеризации и затем полимер высушивают обычным способом. Таким образом получают модифицированный полимер D. Определяют молекулярную массу (Mw) и распределение молекулярной массы (Mw/Mn) получаемого модифицированного полимера D до модификации. Результаты представлены в таблицах 1 и 2.
Пример получения 5: получение модифицированного полимера Е
Модифицированный полимер Е получают смешиванием растворов так, что массовое отношение (модифицированный полимер С/модифицированный полимер D) модифицированного полимера С, полученного в примере получения 3, к модифицированному полимеру D, полученному в примере получения 4, составляло 7/3. Определяют содержание первичных аминогрупп полученного модифицированного полимера Е. Результаты представлены в таблице 1.
Пример получения 6: синтез N,N-бис(триметилсилил)-аминопропилметилдиэтоксисилана
В атмосфере азота 36 г 3-аминопропилметилдиэтоксисилана (производимый Gelest, Inc), служащего аминосилановым фрагментом, добавляют к 400 мл дихлорэтана в качестве растворителя в стеклянной колбе, оборудованной мешалкой. После этого 48 мл триметилсиланхлорида (производимый Sigma-Aldrich, Inc) и 53 мл триэтиламина, каждый служит в качестве защитной группы, далее добавляют к раствору и затем смесь перемешивают при комнатной температуре в течение 17 часов. После этого реакционный раствор упаривают в испарителе так, чтобы был удален растворитель. Таким образом получают реакционную смесь. Далее полученную реакционную смесь дистиллируют при пониженном давлении 5 мм/Hg. Таким образом получают 40 г N,N-бис(триметилсилил)аминопропилметилдиэтоксисилана в виде фракции, кипящей при 130-135°С. N,N-бис(триметилсилил)аминопропилметилдиэтоксисилан, полученный таким образом, используют в каждом из примеров получения 2 и 3 (получение модифицированных полимеров В и С).
Примеры 1 и 2, и сравнительные примеры 1-3
Пять видов резиновых смесей готовят с немодифицированным полибутадиеновым каучуком А, полученным в примере получения 1 и модифицированными полибутадиеновыми каучуками В-Е, полученными в примерах получения 2-5, в соответствии с компаундируемыми рецептурами, представленными в таблице 1. Определяют вязкость по Муни этих пяти видов невулканизированных резиновых смесей. Результаты представлены в таблице 1.
Затем изготавливают шины, способные к пробегу в спущенном состоянии, каждую с размером шины 285/50R20, обычным способом, компаундированием любой из этих пяти видов резиновых смесей в усиливающий слой 8 боковины, показанный на фиг.1. Затем оценивают долговечность при пробеге в спущенном состоянии и сопротивление качению каждого из этих пяти видов шин. Результаты представлены в таблице 1.
1/2
Следует отметить, что используют следующие значения вышеуказанных параметров: w равно 2 мм, θ1 равен 90°, (p/h) равно 12, [(p-w)/w] равно 5 и (h/r) равно 0,0033.
Примеры 3-6 и сравнительные примеры 4-14
Готовят пятнадцать видов резиновых смесей с немодифицированным полибутадиеновым каучуком А, полученным в примере получения 1, и модифицированными полибутадиеновыми каучуками В-Е, полученными в примерах получения 2-5, в соответствии с компаундируемыми рецептурами, представленными в таблице 2. Определяют вязкость По Муни этих пятнадцати видов невулканизированных резиновых смесей. Результаты представлены в таблице 2.
Затем изготавливают шины, способные к пробегу в спущенном состоянии, каждую с размером шины 285/50R20, обычным способом, компаундированием любой из этих пятнадцати видов резиновых смесей в усиливающий слой 8 боковины, показанный на фиг.1. Затем оценивают долговечность при пробеге в спущенном состоянии и сопротивление качению каждого из этих пятнадцати видов шин. Результаты представлены в таблице 2
Как видно из таблиц 1 и 2, долговечность при пробеге на шине, способной к пробегу в спущенном состоянии, и сопротивление качению каждой шины примеров 1-6, представляющих настоящее изобретение, значительно улучшены по сравнению с каждой из шин сравнительных примеров 1-14 в результате: введения первичной аминогруппы в активную концевую группу используемого полимера на основе сопряженного диена и добавления вещества ускоряющего конденсацию в реакционную систему модификации во время и/или после завершения реакции модификации; и сочетания с техническим углеродом с низкой удельной площадью поверхности, определенной по адсорбции азота.
Кроме того, очевидно, что модифицированный полимер С, полученный в примере получения 3, таблица 1 (см. Пример 1), не только имеет хорошую технологичность, но также и оказывает небольшое воздействие на окружающую среду, потому что у полимера меньший объем испаряемого VOC, чем у модифицированного полимера В, полученного в примере получения 2 (см. Сравнительный пример 2).
Примеры 7-9 и сравнительные примеры 15-17
В каждом из примеров и сравнительных примеров проводят испытание срока службы в барабане при вышеуказанных условиях. Как показано в таблице 3, шины сравнительного примера 15 без гребней, создающих турбулентный поток, и сравнительных примеров 16 и 17 и примеров 7-9 таковы, что каждый гребень, создающий турбулентный поток, того же вида, что в вышеуказанном осуществлении, и с измененными углами передних стенок. Следует отметить, что таблица 3 представляет результат испытания срока службы в барабане (оценка долговечности), полученный представляя пробег до времени возникновения разрушения в виде коэффициента.
Следует отметить, что используют шину, способную к пробегу в спущенном состоянии, с размером шины 285/50R20, продукт компаундирования рецептуры, описанной в примере 1, как резиновая смесь с низкой способностью вальцевания, которая получена введением первичной аминогруппы в активную концевую группу полимера на основе сопряженного диена и добавлением вещества, ускоряющего конденсацию, к реакционной системе модификации во время и/или после завершения реакции модификации, используют как каучук для компаундирования в усиливающий слой 8 боковины в каждом из примеров, и продукт компаундирования рецептуры, описанной в сравнительном примере 1, используют как каучук в каждом из сравнительных примеров.
Таблица 3
Параметр
Сравнительный пример 15
Сравнительный пример 16
Сравнительный пример 17
Пример 7
Пример 8
Пример 9
w(мм)
-
2
2
2
2
2
θ1 (°)
-
60
120
70
90
110
p/h
-
12
12
12
12
12
(p-w)/w
-
5
5
5
5
5
h/г<sup>1/2</sup>
-
0,0033
0,0033
0,0033
0,0033
0,0033
Долговечность шины при пробеге в спущенном состоянии
100
105
103
138
150
140
Примеры 10-12, и сравнительные примеры 15, 18 и 19
1/2
Как показано в таблице 4, сравнительным примером 15 является шина без гребней, создающих турбулентный поток, и сравнительные примеры 19-21 и примеры 10-12 таковы, что каждый гребень, создающий турбулентный поток того же вида, что в вышеуказанном осуществлении с измененными величинами (p-w)/w и h/R. Следует отметить, что таблица 4 представляет результат испытания срока службы в барабане (оценка долговечности), представляя пробег до времени возникновения разрушения в виде коэффициента.
Следует отметить, что используют шину, способную к пробегу в спущенном состоянии, с размером шины 285/50R20, продукт компаундирования рецептуры, описанной в примере 1, как резиновую смесь с низкой способностью к вальцевания, которая получена введением первичной аминогруппы в активную концевую группу полимера на основе сопряженного диена и добавлением вещества, ускоряющего конденсацию, к реакционной системе модификации во время и/или после завершения реакции модификации, используют как каучук для компаундирования в усиливающий слой 8 боковины в каждом из примеров, и продукт компаундирования рецептуры, описанной в сравнительном примере 1, используют как каучук в каждом из сравнительных примеров.
Таблица 4
Параметр
Сравнительный пример 15
Сравнительный пример 18
Сравнительный пример 19
Пример 10
Пример 11
Пример 12
w(мм)
-
2
2
2
2
2
θ1(°)
-
90
90
90
90
90
p/h
-
12
12
12
12
12
(p-w)/w
-
1,2
89
3,6
5
71
h/r<sup>1/2</sup>
-
0,0006
0,0025
0,001
0,0033
0,02
Долговечность шины при пробеге в спущенном состоянии
100
100
101
125
150
130
Промышленная применимость
Согласно настоящему изобретению эффективное теплоизлучение осуществляют созданием на боковой поверхности гребней, создающих турбулентный поток, и в результате надежно достигается снижение температуры в боковине шины и улучшается долговечность. Кроме того, может быть создана такая шина, что подавлено тепловыделение усиливающим боковину каучуком с использованием резиновой смеси с низким сопротивлением качению в усиливающем боковину каучуке, температура шины может быть значительно снижена комбинацией использования вышеуказанных гребней, создающих турбулентный поток, и долговечность шины при пробеге в спущенном состоянии, и низкое сопротивление качению при нормальном движении могут быть улучшены одновременно.
Список ссылочных позиций
1 шина, способная к пробегу в спущенном состоянии (шина)
3 боковина шины
3а внешняя поверхность (поверхность шины),
8 Усиливающий боковину слой
10, 10А-10D гребень, создающий турбулентный поток
10а поверхность передней стенки