Резиновая смесь для бортовой ленты
Резиновая смесь для бортовых лент, которая содержит каучуковый компонент, включающий бутадиеновый каучук, содержащий диспергированный в нем синдиотактический поли(1,2-бутадиен), имеющий средний диаметр первичной частицы не более 100 нм. Эффектом изобретения является повышенная долговечность бортовой части и может быть замедлено расщепление бортовой ленты во время отделения от обода. 1 табл.
Настоящее изобретение относится к резиновой смеси для бортовой ленты.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Высокую долговечность рассматривают как особенно важную характеристику шины для большой нагрузки для грузового автомобиля, автобуса и т.д., и среди частей шины необходимо повысить долговечность брекерного пояса (брекерной части), составляющего шину, и бортовой части, находящейся в контакте с ободом. Так как для бортовой части особенно требуется достаточная долговечность, между ободом и бортовой частью размещают бортовую ленту в качестве участка твердой резины с целью подавления деформации бортовой части.
Известно, что для повышения твердости бортовой ленты в состав резиновой смеси для бортовой ленты вводили технический углерод в качестве армирующего наполнителя, однако не смогли получить достаточные значения твердости и удлинения при разрыве, требуемые для бортовой ленты.
В JP-A-2004-106796 описана резиновая смесь для шины, в состав которой входит бутадиеновый каучук, в котором диспергирован синдиотактический 1,2-полибутадиен. Однако, поскольку синдиотактический 1,2-полибутадиен в бутадиеновом каучуке имеет большой средний диаметр первичной частицы и не диспергирован в достаточной степени, твердость и удлинение при разрыве резиновой смеси не достаточны.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является получение резиновой смеси для бортовой ленты, предоставляющей возможность подавлять образование трещин в бортовой ленте при монтаже на обод или снятии с обода, а также повышающей долговечность бортовой части вследствие достаточного повышения твердости и удлинения при разрыве.
Настоящее изобретение относится к резиновой смеси для бортовой ленты, которая включает каучуковый компонент, содержащий бутадиеновый каучук, в котором диспергирован синдиотактический 1,2-полибутадиен, имеющий средний диаметр первичной частицы не более 100 нм; при этом твердость указанной резиновой смеси, определенная по японскому промышленному стандарту JIS-A, составляет от 75 до 85 единиц, а удлинение при разрыве, измеренное в испытании на растяжение, составляет не менее 180%.
Предпочтительно, чтобы резиновая смесь для бортовой ленты включала не менее 30 мас.% натурального каучука в каучуковом компоненте.
Настоящее изобретение также относится к шине, имеющей бортовую ленту, которая включает описанную выше резиновую смесь для бортовой ленты.
ЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Резиновая смесь для бортовой ленты по настоящему изобретению включает каучуковый компонент, а данный каучуковый компонент содержит бутадиеновый каучук (БК, содержащий СПБ), в котором диспергирован синдиотактический 1,2-полибутадиен.
Резиновая смесь для бортовой ленты по настоящему изобретению содержит БК, содержащий СПБ, имеющий средний диаметр первичной частицы не более 100 нм, в качестве каучукового компонента, таким образом, предоставляя возможность сохранения значения удлинения при разрыве резины, наряду с дополнительным повышением высокой твердости, требуемой для бортовой ленты.
Что касается БК, содержащего СПБ, то синдиотактический 1,2-полибутадиен (СПБ) достаточно тонко диспергирован в БК, который представляет собой матрицу, а средний диаметр первичной частицы СПБ, содержащегося в БК, крайне мал.
В БК, содержащем СПБ, средний диаметр первичной частицы СПБ, содержащегося в БК, составляет не более 100 нм, предпочтительно не более 80 нм, более предпочтительно не более 50 нм. Когда средний диаметр первичной частицы СПБ превышает 100 нм, СПБ не диспергирован в матрице в достаточной мере, и твердость бортовой ленты, включающей резиновую смесь по настоящему изобретению, не достигает достаточного значения, таким образом, снижается долговечность борта. Средний диаметр первичной частицы СПБ, содержащегося в БК, определяли как среднее значение абсолютного максимума длины, полученного анализом изображения на фотографиях, сделанных с помощью просвечивающего электронного микроскопа.
Так как резиновую смесь по настоящему изобретению применяют в бортовой ленте, она характеризуется крайне высоким содержанием БК по сравнению с другими частями шины.
Содержание СПБ в БК, содержащем СПБ, составляет не менее 8 мас.%, предпочтительно не менее 10 мас.%. Когда указанное содержание составляет менее 8 мас.%, трудно получить значение твердости, определенное по японскому промышленному стандарту JIS-А, не менее 75 единиц и невозможно достигнуть достаточной долговечности борта. Содержание СПБ в БК, содержащем СПБ, составляет не более 20 мас.%, предпочтительно не более 16 мас.%. Когда указанное содержание составляет более 20 мас.%, трудно получить значение удлинения при разрыве не менее 180% и при монтаже шины на обод или снятии шины с обода легко происходит растрескивание края бортовой ленты в бортовой части. Содержание СПБ в БК, содержащем СПБ, указывают через количество вещества, нерастворимого в кипящем н-гексане.
СПБ в БК, содержащем СПБ, представляет собой предпочтительно кристаллическое вещество, для того чтобы поддержать высокое значение твердости в интервале температур, в котором эксплуатируется шина.
Способ изготовления БК, содержащего СПБ, удовлетворяющий описанным выше условиям, не ограничен особым образом, и БК, содержащий СПБ, может быть изготовлен способом, описанным в JP-A-2005-247899.
В резиновой смеси для бортовой ленты содержание БК, содержащего СПБ, в каучуковом компоненте составляет предпочтительно не менее 40 мас.%, более предпочтительно не менее 50 мас.%. Когда указанное содержание составляет менее 40 мас.%, трудно получить значение твердости, определенное по японскому промышленному стандарту JIS-A, не менее 75 единиц и невозможно достигнуть достаточной долговечности борта. Содержание БК, содержащего СПБ, в каучуковом компоненте составляет предпочтительно не более 70 мас.%, более предпочтительно, не более 65 мас.%. Когда указанное содержание составляет более 70 мас.%, трудно получить значение удлинения при разрыве не менее 180% и при монтаже шины на обод или снятии шины с обода легко происходит растрескивание края бортовой ленты в бортовой части.
Предпочтительно, чтобы резиновая смесь для бортовой ленты дополнительно включала натуральный каучук (НК) в качестве каучукового компонента,
В резиновой смеси для бортовой ленты содержание НК в каучуковом компоненте предпочтительно составляет не менее 30 мас.%, более предпочтительно не менее 35 мас.%. Когда указанное содержание составляет менее 30 мас.%, трудно получить значение удлинения при разрыве не менее 180%, и при монтаже шины на обод или снятии шины с обода легко происходит растрескивание края бортовой ленты в бортовой части. Содержание НК составляет предпочтительно не более 60 мас.%, более предпочтительно не более 50 мас.%. Когда указанное содержание составляет более 60 мас.%, трудно получить значение твердости, определенное по японскому промышленному стандарту JIS-A, не менее 75 единиц, и невозможно достигнуть достаточной долговечности борта.
В добавление к описанным выше НК и диеновому каучуку, содержащему синдиотактический 1,2-полибутадиен, в качестве каучукового компонента в состав смеси может совместно входить бутадиен-стирольный каучук (БСК).
Предпочтительно, чтобы резиновая смесь для бортовой ленты содержала технический углерод в качестве армирующего наполнителя совместно с каучуковым компонентом.
Площадь удельной поверхности технического углерода по адсорбции азота (N2УП) предпочтительно составляет от 70 до 150 м2/г. Когда значение N2УП составляет менее 70 м2/г, трудно получить значение твердости, определенное по японскому промышленному стандарту JIS-A, не менее 75 единиц и невозможно достигнуть достаточной долговечности борта. Когда значение N2УП составляет более 150 м2/г, трудно получить значение твердости, определенное по японскому промышленному стандарту JIS-A, не более 85 единиц и появляется тенденция к снижению удлинения при разрыве. Примерами технического углерода, удовлетворяющего такому интервалу значений N2УП, являются N330 и подобные ему.
Содержание технического углерода составляет предпочтительно от 50 до 70 мас. частей в расчете на 100 мас. частей каучукового компонента. Когда указанное содержание составляет менее 50 мас. частей, появляется тенденция к снижению твердости резиновой смеси. Когда указанное содержание составляет более 70 мас. частей, появляется тенденция к снижению удлинения при разрыве резиновой смеси.
В добавление к описанным выше каучуковому компоненту и техническому углероду в резиновую смесь для бортовой ленты можно вводить широко применяемые в резиновой промышленности вещества, такие как диоксид кремния, стеариновая кислота, антиоксидант, воск, оксид цинка, вулканизатор, такой как сера, и ускоритель вулканизации.
Содержание вулканизатора составляет предпочтительно не менее 1 мас. части, содержание ускорителя вулканизации составляет предпочтительно не менее 1 мас. части. Общее содержание вулканизатора и ускорителя вулканизации составляет предпочтительно от 2,5 до 4,5 мас. частей. Когда общее содержание вулканизатора и ускорителя вулканизации составляет менее 2,5 мас. частей, появляется тенденция к увеличению тепловыделения. Когда указанное содержание составляет более 4,5 мас. частей, трудно получить значение удлинения при разрыве не менее 180%.
Что касается содержания каждого компонента, для решения задачи настоящего изобретения наиболее предпочтительно, чтобы содержание БК, содержащего СПБ, в каучуковом компоненте составляло от 40 до 70 мас.%, содержание технического углерода составляло от 50 до 70 мас. частей в расчете на 100 мас. частей каучукового компонента, содержание вулканизатора составляло не менее 1 мас. части, содержание ускорителя вулканизации составляло не менее 1 мас. части, а общее содержание вулканизатора и ускорителя вулканизации составляло от 2,5 до 4,5 мас. частей.
Температура вулканизации при изготовлении резиновой смеси для бортовой ленты составляет предпочтительно от 145 до 155°С. Когда температура вулканизации составляет менее 145°С, время вулканизации становится чрезмерно длительным и появляется тенденция к снижению производительности. Когда температура вулканизации составляет более 155°С, трудно получить значение удлинения при разрыве не менее 180% и при монтаже шины на обод или снятии шины с обода легко происходит растрескивание края бортовой ленты в бортовой части.
Твердость резиновой смеси для бортовой ленты по настоящему изобретению, определенная по японскому промышленному стандарту JIS-A, составляет не менее 75 единиц, предпочтительно не менее 78 единиц. Когда твердость резиновой смеси, определенная по японскому промышленному стандарту JIS-A, составляет менее 75 единиц, невозможно достигнуть достаточной долговечности борта. Твердость резиновой смеси для бортовой ленты по настоящему изобретению, определенная по японскому промышленному стандарту JIS-A, составляет не более 85 единиц, предпочтительно не более 83 единиц. Когда твердость резиновой смеси, определенная по японскому промышленному стандарту JIS-A, составляет более 85 единиц, снижается удлинение резиновой смеси. Твердость измеряли при температуре 23°С твердомером согласно японскому промышленному стандарту JIS K6253.
Удлинение при разрыве резиновой смеси для бортовой ленты по настоящему изобретению в испытании на растяжение составляет не менее 180%, предпочтительно не менее 220%, более предпочтительно не менее 250%. Когда удлинение при разрыве составляет менее 180%, при монтаже шины на обод или снятии шины с обода легко происходит растрескивание края бортовой ленты в бортовой части. Удлинение при разрыве резиновой смеси для бортовой ленты по настоящему изобретению составляет предпочтительно не более 350%, более предпочтительно не более 300%. Когда удлинение при разрыве составляет более 350%, трудно получить значение твердости. определенное по японскому промышленному стандарту JIS-A, не менее 75 единиц, и невозможно достигнуть достаточной долговечности борта. Измерение удлинения при разрыве проводили согласно японскому промышленному стандарту JIS K6251 для испытания на растяжение, температура при измерении составляла 23°С.
Резиновую смесь для бортовой ленты по настоящему изобретению предпочтительно применять для бортовой ленты шины. Особенно предпочтительно применять ее для шины для большой нагрузки для грузового автомобиля, автобуса и т.д.
ПРИМЕРЫ
Настоящее изобретение более точно объясняют примеры, но настоящее изобретение не ограничивается только ими.
Различные вещества, входящие в состав смеси, применяемые в настоящем изобретении, перечислены ниже.
HK: TSR20
БК1 (VCR412): VCR412 (БК, включающий диспергированный кристаллический синдиотактический 1,2-полибутадиен, содержание синдиотактического 1,2-полибутадиена 12 мас.%, средний диаметр первичной частицы кристаллического синдиотактического 1,2-полибутадиена 250 нм) имеется в наличии у компании Ube Industries, Ltd.
БК2 (прототип): прототип (БК, включающий диспергированный кристаллический синдиотактический 1,2-полибутадиен, содержание синдиотактического 1,2-полибутадиена 12 мас.%, средний диаметр первичной частицы кристаллического синдиотактического 1,2-полибутадиена 43 нм) имеется в наличии у компании Ube Industries, Ltd.
БК3 (прототип): прототип (БК, включающий диспергированный кристаллический синдиотактический 1,2-полибутадиен, содержание синдиотактического 1,2-полибутадиена 12 мас.%, средний диаметр первичной частицы кристаллического синдиотактического 1,2-полибутадиена 90 нм) имеется в наличии у компании Ube Industries, Ltd.
Технический углерод 1: N330 (N2УП: 82 м2/г) имеется в наличии у компании Mitsubishi Chemical Corporation.
Технический углерод 2: N550 (N2УП: 42 м2/г) имеется в наличии у компании Tokai Carbon Co., Ltd.
Оксид цинка: имеется в наличии у компании Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.
Стеариновая кислота: имеется в наличии у компании NOF Corporation.
Антиоксидант: 6С имеется в наличии у компании Flexsys Co.
Воск: воск OZOACE имеется в наличии у компании NIPPON SEIRO Co., Ltd.
Порошок серы: имеется в наличии у компании Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd.
Ускоритель вулканизации: TBBS имеется в наличии у компании Seiko Chemical Co., Ltd.
Средние диаметры первичной частицы VCR412 и прототипов VCR определяли как средние значения абсолютных максимумов длин, полученных анализом изображения на фотографиях, сделанных с помощью просвечивающего электронного микроскопа.
Площадь удельной поверхности по адсорбции азота (N2УП) технического углерода N330 и технического углерода N550 измеряли согласно способу определения площади удельной поверхности методом адсорбции азота по японскому промышленному стандарту JIS K 6217-2.
Способ получения БК2
В сосуд из нержавеющей стали объемом 2 л, оборудованный мешалкой, при температуре, поддерживаемой равной 20°С, со скоростью 12,5 л/ч подавали смесь, включающую 32 мас.% бутадиена-1,3 и 68 мас.% дистиллята углеводородов, содержащих 4 атома углерода, содержащего в качестве основного компонента цис-бутен-2, растворенную в определенном количестве воды (содержание воды 2,09 ммоль/л) и содержащую 20 мг/л сероуглерода; одновременно подавали диэтилалюминийхлорид (10 мас.% раствор в н-гексане, 3,13 ммоль/л), так чтобы молярное отношение диэтилалюминийхлорид/вода в растворе в реакционном сосуде составляло 1,5. Полученный выдержанный раствор подавали в сосуд для цис-полимеризации из нержавеющей стали объемом 5 л, оборудованный мешалкой, при температуре, поддерживаемой равной 40°С. В данный сосуд для цис-полимеризации подавали октоат кобальта (0,0117 ммоль/л октоата кобальта, раствор в н-гексане) и бутадиен-1,2 (8,2 ммоль/л бутадиена-1,2, 1,535 моль/л раствор в н-гексане) в качестве регулятора молекулярной массы. Полученный в результате цис-полимеризации раствор подавали в сосуд для 1,2-полимеризации из нержавеющей стали объемом 5 л, оборудованный спирально-лопастной мешалкой, и подвергали его непрерывной полимеризации при 35°С в течение 10 ч. В данный сосуд для 1,2-полимеризации непрерывно подавали триэтилалюминий (10 мас.% раствор в н-гексане, 4,09 ммоль/л). Полученный в результате полимеризации раствор подавали в смеситель, оборудованный мешалкой, в который добавляли 2,6-ди-трет-бутил-п-крезол в количестве 1 мас. часть на 100 мас. частей каучука, а затем добавляли небольшое количество метанола. Затем, после завершения полимеризации, непрореагировавшие бутадиен-1,3 и дистиллят углеводородов, содержащих 4 атома углерода, удаляли перегонкой, после которой проводили вакуумную сушку при нормальной температуре и получали 8,3 кг БК2.
Способ получения БК3
БКЗ получали способом, аналогичным способу получения БК2, за исключением того, что содержание дистиллята углеводородов, содержащих 4 атома углерода, в смеси составляло 58 мас.%, а содержание циклогексана было изменено на 10 мас.%.
ПРИМЕРЫ 1-4 И СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ПРИМЕРЫ 1-9
Способ изготовления шины для испытаний
Перечисленные выше вещества, входящие в состав смеси, за исключением оксида цинка, серы и ускорителя вулканизации, смешивали в резиносмесителе типа Бенбери при температуре смешивания от 100 до 150°С и времени смешивания от 5 до 10 мин; содержание компонентов смеси приведено в таблице.
Затем добавляли оксид цинка, серу и ускоритель вулканизации и смесь смешивали с применением открытого вальца при температуре смешивания от 60 до 100°С и времени смешивания от 5 до 10 мин. Смешанный продукт экструдировали для получения листа резиновой смеси с применением экструдера.
Полученный лист резиновой смеси штамповали в форме бортовой ленты, ламинировали с другими частями шины и вулканизировали в течение 40 мин при 151°С, таким образом были изготовлены шины для испытаний из примеров 1-3 и сравнительных примеров 1-9 (размер шины 11R22,5), которые использовали для следующих измерительных испытаний.
Измерение твердости бортовой ленты
Измеряли твердость части бортовой ленты шины для испытаний, которая была изогнута к внутренней стороне шины на участке соединения с ободом. Твердомер соответствовал японскому промышленному стандарту JIS K6253, температура при измерении составляла 23°С.
Удлинение при разрыве бортовой ленты
Испытание на растяжение проводили с применением испытательных образцов резины, полученных из бортовой ленты шины для испытаний; измеряли удлинение при разрыве. Испытание на растяжение проводили согласно японскому промышленному стандарту JIS K6251, температура при измерении составляла 23°С.
Испытание долговечности борта
После того как протекторная часть шины для испытаний, находящаяся в контакте с поверхностью дороги, была подвергнута шлифованию до достижения глубины канавки в протекторе 4 мм, шину для испытаний соединяли с ободом размером 8,25 и проводили испытания в пробеге в течение 96 ч в режиме: внутреннее давление 800 кПа, скорость 20 км/ч, нагрузка 58 кН, а затем проводили другие испытания в пробеге в течение 96 ч в режиме: внутреннее давление 950 кПа, скорость 20 км/ч, нагрузка 68 кН. После этого измеряли время до образования дефекта на борте в режиме: внутреннее давление 1000 кПа, скорость 20 км/ч, нагрузка 77 кН. Если время до образования дефекта на борте составляло не менее 500 ч, вместо 450 ч в сравнительном примере 1, то данное время оценивали, для того чтобы продемонстрировать улучшающее воздействие. Испытание проводили при температуре 25°С.
Результаты описанных выше измерительных испытаний показаны в таблице.
| Примеры | Сравнительные примеры | ||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| Количество, | |||||||||||||
| мас. частей | |||||||||||||
| НК (мас.% от | 40 | 30 | 60 | 40 | 40 | 30 | 61 | 29 | 40 | 40 | 40 | 30 | 60 |
| массы каучукового | (40) | (30) | (60) | (40) | (40) | (30) | (61) | (29) | (40) | (40) | (40) | (30) | (60) |
| компонента) | |||||||||||||
| БК1 (VCR412) | - | - | - | - | 60 | 70 | - | - | - | - | - | - | - |
| (мас.% от массы | (60) | (70) | |||||||||||
| каучукового | |||||||||||||
| компонента) | |||||||||||||
| БК 2 (прототип) | 60 | 70 | 40 | - | - | - | 39 | 71 | 60 | 60 | 60 | 70 | 40 |
| (мас.% от массы | (60) | (70) | (40) | (39) | (71) | (60) | (60) | (60) | (70) | (40) | |||
| каучукового компонента) | |||||||||||||
| БК 3 (прототип) | - | - | - | 60 | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| (мас.% от массы | (60) | ||||||||||||
| каучукового | |||||||||||||
| компонента) | |||||||||||||
| Технический углерод 1 | 70 | 65 | 70 | 70 | 70 | 70 | 70 | 50 | 49 | 71 | - | 70 | 68 |
| Технический углерод 2 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 50 | - | - | |
| Стеариновая кислота | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Антиоксидант | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| Воск | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 |
| Оксид цинка | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| Порошок серы | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1.5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 |
| Ускоритель вулканизации | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 |
| Результаты оценок | |||||||||||||
| Твердость резины | 80 | 85 | 75 | 77 | 74 | 78 | 74 | 77 | 73 | 81 | 75 | 86 | 74 |
| бортовой ленты | |||||||||||||
| Удлинение | |||||||||||||
| при разрыве бортовой ленты, % | 200 | 180 | 270 | 180 | 210 | 170 | 250 | 160 | 240 | 170 | 150 | 160 | 250 |
| Время образования дефекта на борте, ч | 530 | 580 | 500 | 520 | 450 | 510 | 460 | 540 | 450 | 540 | 500 | 600 | 460 |
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Согласно настоящему изобретению введение в состав резиновой смеси для бортовой ленты бутадиенового каучука, включающего синдиотактический 1,2-полибутадиен, имеющий малый средний диаметр первичной частицы, повышает твердость и удлинение при разрыве резиновой смеси, может подавить образование трещин в бортовой ленте при монтаже на обод или снятии с обода и повышает долговечность бортовой части.
Шина, имеющая бортовую ленту, которая включает резиновую смесь для бортовой ленты, причем указанная резиновая смесь включает каучуковый компонент, включающий бутадиеновый каучук, в котором диспергирован синдиотактический 1,2-полибутадиен, имеющий средний диаметр первичной частицы не более 100 нм, и имеет твердость, определенную по японскому промышленному стандарту JIS-A, от 75 до 85 единиц и удлинение при разрыве в испытании на растяжение не менее 180%,
причем указанный каучуковый компонент включает от 40 до 70 мас.%, бутадиенового каучука, содержащего синдиотактический 1,2-полибутадиен, и от 30 до 60 мас.% натурального каучука;
резиновая смесь включает от 50 до 70 мас.ч. технического углерода на 100 мас.ч. каучукового компонента и общее содержание вулканизатора и ускорителя вулканизации от 2,5 до 4,5 мас.ч. на 100 мас.ч. каучукового компонента, и содержание синдиотактического 1,2-полибутадиена в бутадиеновом каучуке составляет от 8 до 20 мас.%.
