Каучуковая композиция, способ ее получения и покрышка
Изобретение относится к каучуковой композиции, способу получения каучуковой композиции и покрышке. Каучуковая композиция содержит: каучуковый компонент (А), включающий по меньшей мере 50% (масс.) по меньшей мере одного каучука на изопреновой основе, выбранного из группы, состоящей из натурального каучука и синтетического изопренового каучука; термопластическую смолу (В) и наполнитель (С), включающий по меньшей мере 70% (масс.) диоксида кремния. Термопластическая смола (В) содержится в количестве 5 - 40 массовых частей по отношению к 100 массовым частям каучукового компонента (А). Каучуковая композиция характеризуется значением tan δ при 0°С, не большим 0,5, и разностью между значением tan δ при 30°С и значением tan δ при 60°С, не большей 0,070. Модуль накопления каучуковой композиции при 1%-ной динамической деформации и 0°С, не больше 20 МПа. Обеспечивается улучшение топливной эффективности покрышки при окружающих средах с низкой температурой при одновременном обеспечении получения надлежащих эксплуатационных характеристик покрышки на мокрой дороге. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 табл.
Область техники, к которой относится изобретение
Данное раскрытие изобретения относится к каучуковой композиции, способу получения каучуковой композиции и покрышке.
Уровень техники
Спрос на транспортные средства с более низким потреблением топлива продолжает расти благодаря глобальному движению в направлении сокращения выбросов двуокиси углерода в результате увеличения в последнее время интереса к экологическим вопросам. Чтобы ответить на этот спрос, необходимо также улучшить эксплуатационные характеристики покрышки за счет снижения сопротивления качению.
При разработке каучуковой композиции для использования в протекторе покрышки, который вносит свой вклад в сопротивление качению покрышки, в общем случае эффективным является использование тангенса потерь (tan δ) при температуре около 60°С в качестве индикатора с учетом того, что температура покрышки во время обычной езды достигает приблизительно 60°С. Говоря конкретно, в случае использования в протекторном каучуке каучуковой композиции, характеризующейся низким значением tan δ при приблизительно 60°С, может быть подавлен разогрев при деформировании (тепловыделение) в покрышке, может быть уменьшено сопротивление качению, и в результате может быть улучшена топливная эффективность покрышки (ИПЛ 1).
В целях достижения возможности более безопасной езды транспортного средства также важно обеспечивать получение тормозных характеристик на поверхности мокрой дороги (ниже в настоящем документе называемых просто «тормозными характеристиками на мокрой дороге»). В соответствии с этим, имеет место потребность в улучшении топливной эффективности покрышки при одновременном обеспечении также и тормозных характеристик покрышки на мокрой дороге.
В целях удовлетворения данной потребности в источнике ИПЛ 2 раскрывается методика улучшения тормозных характеристик на мокрой дороге, при которой значение tan δ для каучуковой композиции протектора покрышки (шины) задается составляющим по меньшей мере 0,95 при 0°С.
Перечень цитирования
Источники патентной литературы
ИПЛ 1: JP 2012-092179 A
ИПЛ 2: JP 2014-9234 A
Сущность изобретения
Техническая проблема
Однако исследования, проведенные изобретателем, показали, что хотя покрышка, в которой используется каучуковая композиция, характеризующаяся низким значением tan δ при приблизительно 60°С и высоким значением tan δ при приблизительно 0°С, обладает превосходной топливной эффективностью во время езды при окружающих средах с нормальной (обычной) температурой и превосходными характеристиками на мокрой дороге, все еще остается резерв для дальнейшего совершенствования данной покрышки с точки зрения топливной эффективности во время езды при окружающих средах с низкой температурой.
В ответ на это возможным может оказаться улучшение топливной эффективности покрышки при окружающих средах с низкой температурой в результате уменьшения тангенса потерь (tan δ) при 60°С и менее для каучуковой композиции, использующейся в протекторном каучуке.
Однако, простое использование каучуковой композиции, характеризующейся низким значением tan δ при 60°С и менее, для протекторного каучука также приводит к уменьшению и значения tan δ при температуре около 0°С, которое соотносится с коэффициентом трения (μ) для покрышки на поверхности мокрой дороги. Это приводит к появлению проблемы, связанной с покрышкой, характеризующейся уменьшенным коэффициентом трения (μ) на поверхности мокрой дороги и, таким образом, демонстрирующей ухудшенные эксплуатационные характеристики на мокрой дороге.
Одна цель раскрытия изобретения заключается в том, чтобы решить проблемы, с которыми сталкиваются обычные методики, изложенные выше, путем предоставления каучуковой композиции, которая может сохранять топливную эффективность покрышки в условиях нормальной температуры при одновременном уменьшении разности между топливной эффективностью покрышки при окружающих средах с нормальной температурой и топливной эффективностью покрышки при окружающих средах с низкой температурой, и которая может обеспечить получение надлежащих эксплуатационных характеристик на мокрой дороге.
Еще одна цель раскрытия изобретения заключается в предложении покрышки, которая может сохранять свою топливную эффективность в окружающих средах с нормальной температурой при одновременном уменьшении разности между своей топливной эффективностью в окружающих средах с нормальной температурой и своей топливной эффективностью в окружающих средах с низкой температурой, и которая может обеспечивать получение надлежащих эксплуатационных характеристик на мокрой дороге.
Решение проблемы
Как это обнаружил изобретатель в результате кропотливого исследования, проведенного для достижения представленных выше целей, топливная эффективность покрышки при окружающих средах с низкой температурой может быть улучшена при одновременном обеспечении надлежащих эксплуатационных характеристик на мокрой дороге для покрышки при использовании в протекторном каучуке покрышки каучуковой композиции, которая содержит конкретный каучуковый компонент (А), термопластическую смолу (В) и наполнитель (С), и которая характеризуется значением tan δ при 0°С, которое является не большим, чем конкретное значение, и разностью между значением tan δ при 30°С и значением tan δ при 60°С, которая является не большей, чем конкретное значение. Данное открытие привело к получению настоящего раскрытия изобретения.
Говоря конкретно, каучуковая композиция, раскрытая в настоящем документе, содержит:
каучуковый компонент (А), включающий по меньшей мере 50% (масс.), по меньшей мере одного каучука на изопреновой основе, выбранного из группы, состоящей из натурального каучука и синтетического изопренового каучука;
термопластическую смолу (В); и
наполнитель (С), включающий по меньшей мере 70% (масс.) диоксида кремния, где
термопластическая смола (В) содержится в количестве в диапазоне от 5 массовых частей до 40 массовых частей по отношению к 100 массовым частям каучукового компонента (А),
значение tan δ для каучуковой композиции при 0°С является не большим, чем 0,5,
разность между значением tan δ для каучуковой композиции при 30°С и значением tan δ для каучуковой композиции при 60°С является не большей, чем 0,070, и
модуль накопления (E’) каучуковой композиции при 1%-ной динамической деформации и 0°С является не большим, чем 20 МПа.
Использование каучуковой композиции, раскрытой в настоящем документе, в протекторном каучуке покрышки может привести к улучшению топливной эффективности покрышки при окружающих средах с низкой температурой при одновременном обеспечении получения надлежащих эксплуатационных характеристик на мокрой дороге для покрышки.
Кроме того, поскольку каучуковая композиция, раскрытая в настоящем документе, характеризуется высокой гибкостью при низких температурах, использование этой каучуковой композиции в протекторном каучуке покрышки может привести к улучшению эксплуатационных характеристик на грунте для протекторного каучука и может привести к улучшению эксплуатационных характеристик на мокрой дороге для покрышки.
Каучуковая композиция, раскрытая в настоящем документе, предпочтительно характеризуется пределом прочности при растяжении (Tb), составляющим по меньшей мере 20 МПа. В данном случае использование каучуковой композиции в протекторном каучуке приводит к увеличению жесткости для протекторного каучука в целом и может привести к улучшению эксплуатационных характеристик на мокрой дороге для покрышки вследствие наличия протекторного каучука, характеризующегося достаточным объемом деформации.
Разность между значением tan δ для каучуковой композиции, раскрытой в настоящем документе, при 0°С и значением tan δ для каучуковой композиции, раскрытой в настоящем документе, при 30°С предпочтительно является не большей, чем 0,30, а более предпочтительно находится в диапазоне от 0,14 до 0,30. В данном случае использование каучуковой композиции в протекторном каучуке покрышки может привести к улучшению эксплуатационных характеристик на мокрой дороге для покрышки при одновременном уменьшении температурной зависимости топливной эффективности покрышки.
Разность между значением tan δ для каучуковой композиции, раскрытой в настоящем документе, при 0°С и значением tan δ для каучуковой композиции, раскрытой в настоящем документе, при 60°С предпочтительно является не большей, чем 0,35. В данном случае использование каучуковой композиции в протекторном каучуке покрышки может привести к уменьшению температурной зависимости топливной эффективности покрышки.
Каучуковая композиция, раскрытая в настоящем документе, кроме того, предпочтительно содержит от 1 массовой части до 5 массовых частей мягчителя (D) по отношению к 100 массовым частям каучукового компонента. Это может облегчать замешивание каучуковой композиции при одновременном обеспечении получения достаточно жесткой каучуковой композиции.
Мягчитель (D) предпочтительно является мягчителем минерального происхождения или нефтяного происхождения. Это дополнительно облегчает замешивание каучуковой композиции.
В одном предпочтительном примере каучуковой композиции, раскрытой в настоящем документе, диоксид углерода содержится в количестве в диапазоне от 40 массовых частей до 70 массовых частей по отношению к 100 массовым частям каучукового компонента. В данном случае использование каучуковой композиции в протекторном каучуке покрышки может привести к улучшению топливной эффективности покрышки во время обычной езды и может привести к улучшению эксплуатационных характеристик на мокрой дороге для покрышки.
В еще одном предпочтительном примере каучуковой композиции, раскрытой в настоящем документе, наполнитель (С), кроме того, включает технический углерод, и технический углерод содержится в количестве в диапазоне от 1 массовой части до 10 массовых частей по отношению к 100 массовым частям каучукового компонента. В данном случае использование каучуковой композиции в протекторном каучуке покрышки может обеспечить получение покрышки, демонстрирующей баланс высоких уровней топливной эффективности и эксплуатационных характеристик на мокрой дороге.
В каучуковой композиции, раскрытой в настоящем документе, термопластическая смола (В) предпочтительно является, по меньшей мере, одной смолой, выбранной из группы, состоящей из С5 смолы, С9 смолы, С5-С9 смолы, дициклопентадиеновой смолы, канифольной смолы, алкилфенольной смолы и терпенфенольной смолы. Использование вышеупомянутой каучуковой композиции в протекторном каучуке покрышки может привести к дополнительному улучшению эксплуатационных характеристик на мокрой дороге для покрышки.
Раскрытый в настоящем документе способ получения каучуковой композиции является способом получения описанной выше каучуковой композиции и включает:
замешивание каучукового компонента (А), включающего по меньшей мере 50% (масс.) по меньшей мере одного каучука на изопреновой основе, выбранного из группы, состоящей из натурального каучука и синтетического изопренового каучука, термопластической смолы (В) и наполнителя (С), включающего по меньшей мере 70% (масс.) диоксида кремния, при температуре в диапазоне от 150°С до 165°С в отсутствие вулканизирующей добавки для составления композиции (здесь и далее называемой также вулканизирующим агентом компаундирования), включающей вулканизатор и ускоритель вулканизации.
Раскрытый в настоящем документе способ получения каучуковой композиции делает возможным гомогенное диспергирование в каучуковом компоненте (А) добавок для составления композиции (компаундирования), отличных от вулканизирующего агента компаундирования, делает возможным для каждой из добавок для составления композиции в достаточной степени проявлять ее эффект компаундирования и может привести к уменьшению значения tan δ для каучуковой композиции при 0°С при одновременном уменьшении разности между значением tan δ для каучуковой композиции при 30°С и значением tan δ для каучуковой композиции при 60°С.
Покрышка, раскрытая в настоящем документе, включает протекторный каучук, в котором используется описанная выше каучуковая композиция. Покрышка, раскрытая в настоящем документе, демонстрирует превосходную топливную эффективность в окружающих средах с низкой температурой и превосходные эксплуатационные характеристики на мокрой дороге в результате включения протекторного каучука, в котором используется описанная выше каучуковая композиция.
Достигаемый эффект
В соответствии с настоящим раскрытием изобретения возможным является предложение каучуковой композиции, которая может привести к улучшению топливной эффективности покрышки при окружающих средах с низкой температурой при одновременном обеспечении получения надлежащих эксплуатационных характеристик покрышки на мокрой дороге. Кроме того, в соответствии с настоящим раскрытием изобретения возможным является предложение способа получения данной каучуковой композиции. Кроме того, в соответствии с настоящим раскрытием изобретения возможным является предложение покрышки, демонстрирующей превосходную топливную эффективность в окружающих средах с низкой температурой и превосходные эксплуатационные характеристики на мокрой дороге.
Подробное описание изобретения
Каучуковая композиция
В следующем далее изложении предлагается подробное описание изобретения раскрытой в настоящем документе каучуковой композиции на основании ее одного варианта осуществления.
Каучуковая композиция, раскрытая в настоящем документе, содержит: каучуковый компонент (А), включающий по меньшей мере 50% (масс.) по меньшей мере одного каучука на изопреновой основе, выбранного из группы, состоящей из натурального каучука и синтетического изопренового каучука; термопластическую смолу (В); и наполнитель (С), включающий по меньшей мере 70% (масс.) диоксида кремния, где термопластическая смола (В) содержится в количестве в диапазоне от 5 массовых частей до 40 массовых частей по отношению к 100 массовым частям каучукового компонента (А), значение tan δ для каучуковой композиции при 0°С является не большим, чем 0,5, разность между значением tan δ для каучуковой композиции при 30°С и значением tan δ для каучуковой композиции при 60°С является не большей, чем 0,070, и модуль накопления (E’) для каучуковой композиции при 1%-ной динамической деформации и 0°С является не большим, чем 20 МПа.
Тангенс потерь (tan δ) раскрытой в настоящем документе каучуковой композиции при низких температурах (в частности, при 0°С) уменьшается вследствие наличия уровня содержания каучука на изопреновой основе в каучуковом компоненте (А) каучуковой композиции, составляющего по меньшей мере 50% (масс.), и в результате наличия значения tan δ при 0°С не большего, чем 0,5, улучшается топливная эффективность при низких температурах для покрышки, в которой используется каучуковая композиция.
Кроме того, значение tan δ для раскрытой в настоящем документе каучуковой композиции при 60°С уменьшается благодаря содержанию диоксида кремния в использованном при составлении композиции наполнителе (С), составляющего по меньшей мере 70% (масс.), что приводит к улучшению топливной эффективности покрышки, в которой используется данная каучуковая композиция, во время обычной езды.
Кроме того, температурная зависимость значения tan δ для каучуковой композиции, раскрытой в настоящем документе, уменьшается вследствие наличия разности между значением tan δ при 30°С и значением tan δ при 60°С, не большей, чем 0,070, что делает возможным улучшение топливной эффективности покрышки, в которой используется данная каучуковая композиция, в широком температурном диапазоне.
В каучуковой композиции, раскрытой в настоящем документе, составление композиции (компаундирование) при использовании термопластической смолы (В) в предписанном количестве может привести к уменьшению модуля упругости в области больших деформаций при подавлении снижения модуля упругости в области малых деформаций. Следовательно, в случае использования каучуковой композиции, раскрытой в настоящем документе, в протекторном каучуке покрышки, может быть обеспечено получение жесткости в части протекторного каучука, которая является удаленной от пятна контакта колеса с поверхностью дороги, которая является частью, в которой деформация во время езды является малой, при одновременном увеличении объема деформации протекторного каучука поблизости от пятна контакта колеса с поверхностью дороги, где деформация во время езды является большой.
Коэффициент трения (μ) на поверхности мокрой дороги пропорционален произведению жесткости протекторного каучука в целом, величины деформации протекторного каучука и тангенса потерь (tan δ) протекторного каучука. Поэтому коэффициент трения (μ) на поверхности мокрой дороги покрышки, включающей протекторный каучук, в котором используется каучуковая композиция, раскрытая в настоящем документе, может быть в достаточной степени сохранен при компенсации уменьшения тангенса потерь (tan δ) при низких температурах увеличением величины деформации протекторного каучука при обеспечении жесткости протекторного каучука в целом. Таким образом, покрышка, включающая протекторный каучук, в котором используется каучуковая композиция, раскрытая в настоящем документе, характеризуется высокой топливной эффективностью при низких температурах вследствие наличия низкого тангенса потерь (tan δ) при низких температурах и может обеспечивать получение надлежащих эксплуатационных характеристик на мокрой дороге из-за высокого коэффициента трения (μ) на поверхности мокрой дороги.
С точки зрения улучшения топливной эффективности при низких температурах значение tan δ для раскрытой в настоящем документе каучуковой композиции при 0°С является не большим, чем 0,5, предпочтительно не большим, чем 0,45, а более предпочтительно не большим, чем 0,4. Несмотря на отсутствие у значения tan δ для каучуковой композиции при 0°С какого-либо конкретного нижнего предельного значения, значение tan δ при 0°С обычно составляет по меньшей мере 0,15. В случае значения tan δ для каучуковой композиции при 0°С большего, чем 0,5, невозможным будет достаточное улучшение топливной эффективности покрышки при низких температурах.
Кроме того, значение tan δ для раскрытой в настоящем документе каучуковой композиции при 30°С предпочтительно является не большим, чем 0,4, а более предпочтительно не большим, чем 0,35 и обычно составляет по меньшей мере 0,1. Кроме того, значение tan δ для раскрытой в настоящем документе каучуковой композиции при 60°С предпочтительно является не большим, чем 0,35, а более предпочтительно не большим, чем 0,3 и обычно составляет по меньшей мере 0,05. Это делает возможным улучшение топливной эффективности покрышки в широком температурном диапазоне.
С точки зрения уменьшения температурной зависимости топливной эффективности, разность между значением tan δ для каучуковой композиции, раскрытой в настоящем документе, при 30°С и значением tan δ для каучуковой композиции, раскрытой в настоящем документе, при 60°С является не большей, чем 0,070, предпочтительно не большей, чем 0,060, более предпочтительно не большей, чем 0,055, а еще более предпочтительно не большей, чем 0,050. Разность между значением tan δ при 30°С и значением tan δ при 60°С не имеет какого-либо конкретного нижнего предельного значения и может составлять 0. В случае разности между значением tan δ для каучуковой композиции при 30°С и значением tan δ для каучуковой композиции при 60°С, большей, чем 0,070, невозможным будет достаточное уменьшение температурной зависимости топливной эффективности покрышки.
Кроме того, с точки зрения улучшения эксплуатационных характеристик на мокрой дороге и уменьшения температурной зависимости топливной эффективности, разность между значением tan δ для каучуковой композиции, раскрытой в настоящем документе, при 0°С и значением tan δ для каучуковой композиции, раскрытой в настоящем документе, при 30°С предпочтительно является не большей, чем 0,30, более предпочтительно находится в диапазоне от 0,14 до 0,30, еще более предпочтительно от 0,15 до 0,25, а в особенности предпочтительно от 0,16 до 0,20.
Кроме того, с точки зрения уменьшения температурной зависимости топливной эффективности разность между значением tan δ для каучуковой композиции, раскрытой в настоящем документе, при 0°С и значением tan δ для каучуковой композиции, раскрытой в настоящем документе, при 60°С предпочтительно является не большей, чем 0,35, более предпочтительно не большей, чем 0,24, а еще более предпочтительно не большей, чем 0,23 и может составлять 0.
С точки зрения эксплуатационных характеристик на мокрой дороге, модуль накопления (E’) для раскрытой в настоящем документе каучуковой композиции при 1%-ной динамической деформации и 0°С является не большим, чем 20 МПа, предпочтительно не большим, чем 18 МПа, а более предпочтительно не большим, чем 16 МПа и предпочтительно составляет по меньшей мере 3 МПа, а более предпочтительно по меньшей мере 5 МПа. Каучуковая композиция, раскрытая в настоящем документе, характеризуется высокой гибкостью при низких температурах в результате наличия модуля накопления при 1%-ной динамической деформации и 0°С, не большего, чем 20 МПа. Поэтому использование каучуковой композиции в протекторном каучуке покрышки может привести к улучшению эксплуатационных характеристик на грунте для протекторного каучука и может привести к улучшению эксплуатационных характеристик покрышки на мокрой дороге.
С точки зрения эксплуатационных характеристик на мокрой дороге предел прочности при растяжении (Tb) для каучуковой композиции, раскрытой в настоящем документе, предпочтительно составляет по меньшей мере 20 МПа, а более предпочтительно, по меньшей мере 23 МПа. Использование каучуковой композиции, характеризующейся пределом прочности при растяжении, составляющим по меньшей мере 20 МПа, в протекторном каучуке может привести к улучшению жесткости протекторного каучука в целом.
Каучуковый компонент (А) каучуковой композиции, раскрытой в настоящем документе, включает по меньшей мере один каучук на изопреновой основе, выбранный из группы, состоящей из натурального каучука и синтетического изопренового каучука, в количестве, составляющем, по меньшей мере 50% (масс.), предпочтительно, по меньшей мере 60% (масс.), а более предпочтительно, по меньшей мере 70% (масс.). Уровень содержания каучука на изопреновой основе в каучуковом компоненте (А) не имеет какого-либо конкретного верхнего предельного значения, и каучук на изопреновой основе может составлять всю совокупность каучукового компонента (А). Тангенс потерь (tan δ) для каучуковой композиции при низких температурах уменьшается в результате наличия уровня содержания каучука на изопреновой основе в каучуковом компоненте (А), составляющего по меньшей мере 50% (масс.). В соответствии с этим, использование каучуковой композиции в протекторном каучуке покрышки может привести к улучшению топливной эффективности покрышки при низких температурах.
Помимо натурального каучука (NR) и синтетического изопренового каучука (IR) каучуковый компонент (А) может содержать синтетический каучук на диеновой основе, такой как полибутадиеновый каучук (BR), стирол-бутадиеновый сополимерный каучук (SBR) или стирол-изопреновый сополимерный каучук (SIR) или может включать другой тип синтетического каучука. Каучуковый компонент (А) может относиться к одному типу или может представлять собой смесь из двух и более типов.
Каучуковая композиция, раскрытая в настоящем документе, содержит термопластическую смолу (В). Составление композиции при использовании термопластической смолы (В) в каучуковой композиции может привести к уменьшению модуля упругости в области больших деформаций при одновременном подавлении уменьшения модуля упругости в области малых деформаций. Следовательно, в случае использования в протекторном каучуке покрышки каучуковой композиции, содержащей термопластическую смолу (В), может быть обеспечена жесткость в части протекторного каучука, которая является удаленной от пятна контакта колеса с поверхностью дороги, которая является частью, в которой деформация во время езды является малой, при одновременном увеличении объема деформации протекторного каучука поблизости от пятна контакта колеса с поверхностью дороги, где деформация во время езды является большой. Это приводит к увеличению коэффициента трения (μ) на поверхности мокрой дороги и может привести к улучшению эксплуатационных характеристик на мокрой дороге для покрышки.
Количество термопластической смолы (В), которое используется при составлении композиции, по отношению к 100 массовым частям каучукового компонента (А), находится в диапазоне от 5 массовых частей до 40 массовых частей, предпочтительно от 8 массовых частей до 30 массовых частей, а более предпочтительно от 10 массовых частей до 20 массовых частей. Составление композиции при использовании по меньшей мере 5 массовых частей термопластической смолы (В) по отношению к 100 массовым частям каучукового компонента (А) может привести к уменьшению модуля упругости для каучуковой композиции в области больших деформаций, в то время как составление композиции при использовании не более чем 40 массовых частей термопластической смолы (В) по отношению к 100 массовым частям каучукового компонента (А), может привести к подавлению уменьшения модуля упругости каучуковой композиции в области малой деформации.
С точки зрения эксплуатационных характеристик на мокрой дороге, термопластическая смола (В) предпочтительно является С5 смолой, С9 смолой, С5-С9 смолой, дициклопентадиеновой смолой, канифольной смолой, алкилфенольной смолой или терпенфенольной смолой. Может быть использована одна из таких термопластических смол (В) индивидуально, или могут быть использованы две или более такие термопластические смолы (В) в комбинации.
Термин «С5 смола» относится к С5 синтетической нефтяной смоле. С5 смола может, например, являться алифатической нефтяной смолой, которую получают при использовании катализатора Фридела-Крафтса, такого как AlCl3 или BF3, для полимеризации С5 фракции, полученной в результате термического крекинга лигроина в нефтехимической промышленности. Вышеупомянутая С5 фракция обычно включает олефиновые углеводороды, такие как 1-пентен, 2-пентен, 2-метил-1-бутен, 2-метил-2-бутен и 3-метил-1-бутен; диолефиновые углеводороды, такие как 2-метил-1,3-бутадиен, 1,2-пентадиен, 1,3-пентадиен и 3-метил-1,2-бутадиен; и тому подобное. С5 смола может представлять собой коммерчески доступный продукт. Примеры включают продукты из серии «Escorez® 1000» (Escorez представляет собой зарегистрированную торговую марку в Японии, других странах или и в Японии, и в других странах), которые представляют собой алифатические нефтяные смолы производства компании ExxonMobil, и продукты «А100», «В170», «М100» и «R100» из серии «Quintone® 100» (Quintone представляет собой зарегистрированную торговую марку в Японии, других странах или и в Японии, и в других странах), которые представляют собой алифатические нефтяные смолы производства компании Nippon Zeon Co., Ltd..
С9 смола может быть, например, смолой, полученной в результате полимеризации ароматических соединений, характеризующийся числом атомов углерода 9, основные мономеры для которой представляют собой винилтолуол, алкилстиролы и инден из С9 фракции, которую получают в результате термического крекинга лигроина в нефтехимической промышленности в качестве побочного продукта для основных нефтехимических материалов исходного сырья, таких как этилен и пропилен. Конкретные примеры С9 фракции, полученной в результате термического крекинга лигроина, включают винилтолуол, α-метилстирол, β-метилстирол, γ-метилстирол, о-метилстирол, п-метилстирол, винилтолуол и инден. В дополнение к С9 фракции в качестве материала исходного сырья для С9 смолы могут быть использованы стирол и тому подобное из С8 фракции; метилинден, 1,3-диметилстирол и тому подобное из С10 фракции; и нафталин, винилнафталин, винилантрацен, п-трет-бутилстирол и тому подобное, и С9 смола может быть получена, например, при использовании катализатора Фриделя-Крафтса для сополимеризации смеси из данных С8-С10 фракций и тому подобного. Кроме того, С9 смола может быть модифицированной нефтяной смолой, полученной в результате модифицирования при использовании соединения, содержащего гидроксильную группу, ненасыщенного карбокислотного соединения и тому подобного. С9 смола может представлять собой коммерчески доступный продукт. Примеры коммерчески доступных немодифицированных С9 нефтяных смол включают продукты «Neopolymer L-90», «Neopolymer 120», «Neopolymer 130» и «Neopolymer 140» (производства компании JX Nippon Oil & Energy Corporation).
Термин «С5-С9 смола» относится к С5-С9 синтетической нефтяной смоле. С5-С9 смола может представлять собой, например, твердый полимер, полученный при использовании катализатора Фриделя-Крафтса, такого как AlCl3 или BF3, для полимеризации С5-С11 фракции, произведенной из нефти. Конкретные примеры включают сополимеры, включающие в качестве основного компонента стирол, винилтолуол, α-метилстирол, инден и тому подобное. С точки зрения совместимости с каучуковым компонентом (А), предпочтительной С5-С9 смолой является смола, в которой количество компонентов С9 или более является небольшим. В настоящем документе фраза «количество компонентов С9 или более является небольшим» обозначает то, что компоненты С9 или более составляют менее чем 50% (масс.), а предпочтительно не более чем 40% (масс.), от совокупного количества смолы. С5-С9 смола может представлять собой коммерчески доступный продукт. Примеры включают продукт «Quintone® G100B» (производства компании Nippon Zeon Co., Ltd.) и продукт «ECR213» (производства компании ExxonMobil Chemical Company).
Дициклопентадиеновая смола является нефтяной смолой, которую получают при использовании дициклопентадиена, полученного в результате димеризации циклопентадиена в качестве основного материала исходного сырья. Дициклопентадиеновая смола может представлять собой коммерчески доступный продукт. Примеры включают продукты «1105», «1325» и «1340» из серии «Quintone® 1000», которые представляют собой алициклические нефтяные смолы производства компании Nippon Zeon Co., Ltd..
Канифольная смола может быть натуральной смолой, имеющей канифольную кислоту (например, абиетиновую кислоту, палюстровую кислоту или изопимаровую кислоту) в качестве основного компонента, или может быть модифицированной смолой или гидрированной смолой, полученными в результате того, что натуральную смолу, такую как упомянутая выше, подвергают модифицированию или гидрированию. Канифольную смолу получают в виде остатка после перегонки терпентина из собранной живицы, такой как сосновая смола, которая представляет собой сок от растения из семейства сосновых. Примеры включают канифоль натуральной смолы или ее заполимеризованную канифоль или частично гидрированную канифоль; глицериновый сложный эфир канифоли или его частично гидрированную канифоль, полностью гидрированную канифоль или заполимеризованную канифоль; и пентаэритритовый сложный эфир канифоли или его частично гидрированную канифоль или заполимеризованную канифоль. Канифоль натуральной смолы может быть, например, живичной канифолью, талловой канифолью или экстракционной канифолью, содержащимися в канифоли-сырце или талловом масле. Канифольная смола может представлять собой коммерчески доступный продукт. Примеры включают продукт «NEOTALL 105» (производства компании Harima Chemicals Group, Inc.), продукт «SN-TACK 754» (производства компании San Nopco Limited), продукты «Lime Resin No. 1», «PENSEL A» и «PENSEL AD» (производства компании Arakawa Chemical Industries, Ltd.), продукты «Poly-Pale» и «Pentalyn С» (производства компании Eastman Chemical Company) и продукт «Highrosin® S» (Highrosin представляет собой зарегистрированную торговую марку в Японии, других странах или и в Японии, и в других странах) (производства компании Taishamatsu essential oil Co., Ltd.).
Алкилфенольная смола может быть получена в результате проведения реакции конденсации алкилфенола и формальдегида в присутствии катализатора. Алкилфенольная смола может представлять собой коммерчески доступный продукт. Примеры включают продукт «Hitanol 1502P» (производства компании Hitachi Chemical Co., Ltd.), продукт «TACKIROL 201» (производства компании Taoka Chemical Co., Ltd.), продукт «TACKIROL 250-I» (бромированная алкилфенолоформальдегидная смола, степень бромирования 4%, производства компании Taoka Chemical Co., Ltd.), продукт «TACKIROL 250-III» (бромированная алкилфенолоформальдегидная смола, производства компании Taoka Chemical Co., Ltd.), продукты «R7521P», «SP1068», «R7510PJ», «R7572P» и «R7578P» (производства компании Schenectady) и продукт «R7510PJ» (производства компании SI Group, Inc.).
Терпенфенольная смола может быть получена в результате реакции между терпеном и различными фенолами при использовании катализатора Фриделя-Крафтса или в результате дальнейшего конденсирования получающегося в результате продукта с формалином. Несмотря на отсутствие каких-либо конкретных ограничений, накладываемых на терпен, использующийся в качестве материала исходного сырья, терпен предпочтительно представляет собой монотерпеновый углеводород, такой как α-пинен или лимонен, более предпочтительно включает α-пинен, а в особенности предпочтительно представляет собой α-пинен. Терпенфенольная смола может представлять собой коммерчески доступный продукт. Примеры включают продукты «TAMANOL 803L» и «TAMANOL 901» (производства компании Arakawa Chemical Industries, Ltd.) и продукты из серии «YS POLYSTER U», серии «YS POLYSTER Т», серии «YS POLYSTER S», серии «YS POLYSTER G», серии «YS POLYSTER N», серии «YS POLYSTER K» и серии «YS POLYSTER TH» (производства компании Yasuhara Chemical Co., Ltd.).
Каучуковая композиция, раскрытая в настоящем документе, содержит наполнитель (С). Наполнитель (С) включает диоксид кремния в количестве, составляющем по меньшей мере 70% (масс.), предпочтительно по меньшей мере 80% (масс.), а более предпочтительно по меньшей мере 90% (масс.). Уровень процентного содержания диоксида кремния в наполнителе (С) не имеет какого-либо конкретного верхнего предельного значения, и диоксид кремния может составлять весь наполнитель (С). В результате наличия уровня процентного содержания диоксида кремния в наполнителе (С), составляющего по меньшей мере 70% (масс.), уменьшается значение tan δ для каучуковой композиции при 60°С и улучшается топливная эффективность во время обычной езды для покрышки, в которой используется каучуковая композиция.
На диоксид кремния каких-либо конкретных ограничений не накладывают, и им может быть, например, влажный диоксид кремния (водный диоксид кремния), сухой диоксид кремния (безводный диоксид кремния), силикат кальция или силикат алюминия. В числе данных примеров предпочтительным является влажный диоксид кремния. Может быть использован один из данных типов диоксида кремния индивидуально, или могут быть использованы два или более данных типа диоксида кремния совместно.
Количество диоксида кремния, которое используется для составления композиции по отношению к 100 массовым частям каучукового компонента в каучуковой композиции, раскрытой в настоящем документе, предпочтительно находится в диапазоне от 40 массовых частей до 70 массовых частей, а более предпочтительно в диапазоне от 45 массовых частей до 60 массовых частей. Компаундирование при использовании по меньшей мере 40 массовых частей диоксида кремния по отношению к 100 массовым частям каучукового компонента может привести к уменьшению значения tan δ для каучуковой композиции при 60°С и улучшению топливной эффективности во время обычной езды для покрышки, в которой используется каучуковая композиция. С другой стороны, компаундирование при использовании не более 70 массовых частей диоксида кремния по отношению к 100 массовым частям каучукового компонента, приводит к увеличению гибкости каучуковой композиции таким образом, что использование каучуковой композиции в протекторном каучуке покрышки может привести к увеличению объема деформации для протекторного каучука и, тем самым, улучшению эксплуатационных характеристик на мокрой дороге для покрышки.
Наполнитель (С) каучуковой композиции, раскрытой в настоящем документе, предпочтительно, кроме того, включает технический углерод. Количество технического углерода, которое используется при составлении композиции по отношению к 100 массовым частям каучукового компонента, предпочтительно находится в диапазоне от 1 массовой части до 10 массовых частей, а более предпочтительно в диапазоне от 3 массовых частей до 8 массовых частей. Компаундирование при использовании, по меньшей мере, 1 массовой части технического углерода может привести к улучшению жесткости для каучуковой композиции, в то время как компаундирование при использовании не более 10 массовых частей технического углерода может привести к подавлению увеличения тангенса потерь (tan δ) таким образом, что использование каучуковой композиции в протекторном каучуке покрышки может привести к получению покрышки, демонстрирующей наличие баланса высоких уровней топливной эффективности и эксплуатационных характеристик на мокрой дороге.
На технический углерод каких-либо конкретных ограничений не накладывают, и им может быть, например, технический углерод марок GPF, FEF, HAF, ISAF или SAF. В числе данных примеров с точки зрения улучшения эксплуатационных характеристик на мокрой дороге для покрышки предпочтительным является технический углерод марок ISAF и SAF. Может быть использован один из данных типов технического углерода индивидуально, или могут быть использованы два или более данных типа технического углерода совместно.
Помимо описанных выше диоксида кремния и технического углерода наполнитель (С) может включать гидроксид алюминия, оксид алюминия, глину, карбонат кальция и тому подобное.
Количество наполнителя (С), которое используется при составлении композиции по отношению к 100 массовым частям каучукового компонента в каучуковой композиции, раскрытой в настоящем документе, предпочтительно находится в диапазоне от 30 массовых частей до 100 массовых частей, а более предпочтительно от 40 массовых частей до 80 массовых частей. В случае попадания используемого при составлении композиции количества наполнителя (С) в каучуковой композиции в пределы любого из представленных выше диапазонов, использование каучуковой композиции в протекторном каучуке покрышки может привести к дополнительному улучшению топливной эффективности покрышки при окружающих средах с низкой температурой и эксплуатационных характеристик на мокрой дороге для покрышки.
С точки зрения перерабатываемости и функциональности, каучуковая композиция, раскрытая в настоящем документе, может, кроме того, содержать мягчитель (D). Количество мягчителя (D), которое используется при составлении композиции по отношению к 100 массовым частям каучукового компонента, предпочтительно находится в диапазоне от 1 массовой части до 5 массовых частей, а более предпочтительно в диапазоне от 1,5 массовой части до 3 массовых частей. Компаундирование при использовании по меньшей мере 1 массовой части мягчителя (D) приводит к облегчению замешивания каучуковой композиции, в то время как компаундирование при использовании не более чем 5 массовых частей мягчителя (D) может привести к подавлению уменьшения жесткости для каучуковой композиции.
Примеры мягчителя (D) включают минеральное масло минерального происхождения, ароматическое масло нефтяного происхождения, парафиновое масло и нафтеновое масло и пальмовое масло, произведенное из натурального продукта, в числе которых с точки зрения эксплуатационных характеристик на мокрой дороге для покрышки предпочтительными являются мягчители минерального происхождения и мягчители нефтяного происхождения.
Каучуковая композиция, раскрытая в настоящем документе, предпочтительно дополнительно содержит силановый аппрет для усиления эффекта компаундирования при использовании диоксида кремния. Примеры силановых аппретов, которые могут быть использованы, включают нижеследующее, но не ограничиваются конкретно только этим: бис(2-триэтоксисилилпропил)тетрасульфид, бис(2-триэтоксисилилпропил)трисульфид, бис(2-триэтоксисилилпропил)дисульфид, бис(2-триэтоксисилилэтил)тетрасульфид, бис(3-триметоксисилилпропил)тетрасульфид, бис(2-триметоксисилилэтил)тетрасульфид, 3-меркаптопропилтриметоксисилан, 3-меркаптопропилтриэтоксисилан, 2-меркаптоэтилтриметоксисилан, 2-меркаптоэтилтриэтоксисилан, 3-триметоксисилилпропил-N,N-диметилтиокарбамоилтетрасульфид, 3-триэтоксисилилпропил-N,N-диметилтиокарбамоилтетрасульфид, 2-триэтоксисилилэтил-N,N-диметилтиокарбамоилтетрасульфид, 3-триметоксисилилпропилбензотиазолилтетрасульфид, 3-триэтоксисилилпропилбензотиазолилтетрасульфид, 3-триэтоксисилилпропилметакрилатмоносульфид, 3-триметоксисилилпропилметакрилатмоносульфид, бис(3-диэтоксиметилсилилпропил)тетрасульфид, 3-меркаптопропилдиметоксиметилсилан, диметоксиметилсилилпропил-N,N-диметилкарбамоилтетрасульфид и диметоксиметилсилилпропилбензотиазолилтетрасульфид. Может быть использован один из таких силановых аппретов индивидуально, или могут быть использованы два и более таких силановых аппретов в комбинации.
Количество силанового аппрета, которое используется при составлении композиции по отношению к 100 массовым частям диоксида кремния, предпочтительно находится в диапазоне от 2 массовых частей до 20 массовых частей, а более предпочтительно в диапазоне от 5 массовых частей до 15 массовых частей. Компаундирование по меньшей мере 2 массовых частей силанового аппрета по отношению к 100 массовым частям диоксида кремния в достаточной степени увеличивает эффект компаундирования при использовании диоксида кремния, при этом компаундирование не более 20 массовых частей силанового аппрета по отношению к 100 массовым частям диоксида кремния приводит к уменьшению вероятности прохождения гелеобразования каучукового компонента.
Каучуковая композиция, раскрытая в настоящем документе, предпочтительно, кроме того, содержит металлическую соль жирной кислоты. Металл в металлической соли жирной кислоты может, например, представлять собой Zn, K, Ca, Na, Mg, Co, Ni, Ba, Fe, Al, Cu или Mn, а предпочтительно представляет собой Zn. С другой стороны, жирная кислота в металлической соли жирной кислоты может быть, например, насыщенной или ненасыщенной жирной кислотой, характеризующейся числом атомов углерода в диапазоне от 4 до 30 и обладающей линейной, разветвленной или циклической структурой, или может представлять собой смесь из таких жирных кислот. В числе данных жирных кислот предпочтительной является насыщенная или ненасыщенная линейная жирная кислота, характеризующаяся числом атомов углерода в диапазоне от 10 до 22. Примеры насыщенных линейных жирных кислот, характеризующихся числом атомов углерода в диапазоне от 10 до 22, включают лауриновую кислоту, миристиновую кислоту, пальмитиновую кислоту и стеариновую кислоту, а примеры ненасыщенных линейных жирных кислот, характеризующихся числом атомов углерода в диапазоне от 10 до 22, включают олеиновую кислоту, линолевую кислоту, линоленовую кислоту и арахидоновую кислоту. Может быть использована одна металлическая соль жирной кислоты индивидуально, или могут быть использованы две или более металлические соли жирных кислот в комбинации.
Количество металлической соли жирной кислоты, которое используется при составлении композиции по отношению к 100 массовым частям каучукового компонента (А), предпочтительно находится в диапазоне от 0,1 массовой части до 10 массовых частей, а более предпочтительно в диапазоне от 0,5 массовой части до 5 массовых частей.
Помимо описанных выше каучукового компонента (А), термопластической смолы (В), наполнителя (С), мягчителя (D), силанового аппрета и металлической соли жирной кислоты каучуковая композиция, раскрытая в настоящем документе, может содержать добавки для составления композиции (агенты компаундирования), обычно использующиеся в каучуковой промышленности, такие как стеариновая кислота, антиоксиданты, оксид цинка (цинковые белила), ускорители вулканизации и вулканизаторы, которые надлежащим образом выбирают так, чтобы не создавать помех для достижения целей настоящего раскрытия изобретения. В качестве данных добавок для составления композиции подходящим для использования образом могут быть применены коммерчески доступные продукты. Однако, с точки зрения уменьшения модуля накопления для раскрытой в настоящем документе каучуковой композиции при 1%-ной динамической деформации при 0°С, каучуковая композиция предпочтительно не содержит термоотверждающейся смолы, такой как фенольная смола, относящаяся к новолачному типу или резольному типу, или резорциновая смола.
Каучуковая композиция, раскрытая в настоящем документе, предпочтительно содержит три типа ускорителей вулканизации.
Каучуковая композиция, раскрытая в настоящем документе, может быть использована в покрышках и различных других каучуковых продуктах и является в особенности хорошо подходящей для использования в качестве протекторного каучука покрышки.
Способ получения каучуковой композиции
В следующем далее изложении предлагается подробное описание раскрытого в настоящем документе способа получения каучуковой композиции на основании его одного варианта осуществления.
Раскрытый в настоящем документе способ получения каучуковой композиции является способом получения описанной выше каучуковой композиции и включает замешивание каучукового компонента (А), включающего, по меньшей мере, 50% (масс.), по меньшей мере, одного каучука на изопреновой основе, выбранного из группы, состоящей из натурального каучука и синтетического изопренового каучука, термопластической смолы (В) и наполнителя (С), включающего по меньшей мере 70% (масс.) диоксида кремния, при температуре в диапазоне от 150°С до 165°С в отсутствие вулканизирующей добавки для составления композиции (вулканизирующего агента компаундирования), включающей вулканизатор и ускоритель вулканизации.
В результате замешивания, проводимого при температуре в диапазоне от 150°С до 165°С в отсутствие вулканизирующего агента компаундирования, в каучуковом компоненте (А) могут быть гомогенно диспергированы добавки для составления композиции, отличные от вулканизирующего агента компаундирования, при одновременном избегании прохождения преждевременной вулканизации (подвулканизации), и, таким образом, может быть в достаточной степени продемонстрирован эффект компаундирования при использовании каждой из добавок для составления композиции, и может быть уменьшено значение tan δ для каучуковой композиции при 0°С при одновременном уменьшении разности между значением tan δ для каучуковой композиции при 30°С и значением tan δ для каучуковой композиции при 60°С.
Необходимо отметить, что значение tan δ для каучуковой композиции, разности между значениями tan δ для каучуковой композиции при различных температурах, модуль накопления (Е’) для каучуковой композиции и предел прочности при растяжении (Tb) для каучуковой композиции могут быть изменены, например, в результате регулирования описанной выше температуры замешивания; типа и доли в смеси каучукового компонента (А); типа и количества термопластической смолы (В); уровня содержания диоксида кремния и типа диоксида кремния в наполнителе (С); а также типов и количеств других добавок для составления композиции.
После проведения замешивания при температуре в диапазоне от 150°С до 165°С в раскрытом в настоящем документе способе получения каучуковой композиции может быть проведено дополнительное замешивание при другой температуре, которая является меньшей, чем 150°С.
В раскрытом в настоящем документе способе получения каучуковой композиции вулканизирующий агент компаундирования, включающий вулканизатор и ускоритель вулканизации, примешивают после того, как добавки для составления композиции, отличающиеся от вулканизирующего агента компаундирования, были гомогенно диспергированы в каучуковом компоненте (А) в достаточной степени, и предпочтительно его замешивают с каучуковой композицией при температуре, которая предотвращает прохождение преждевременной вулканизации (подвулканизации), такой как в диапазоне от 90°С до 120°С.
В раскрытом в настоящем документе способе получения каучуковой композиции время замешивания для замешивания при каждой температуре может быть задано надлежащим образом без каких-либо ограничений с учетом размера устройства для замешивания, объемов материалов исходного сырья, типов и состояний материалов исходного сырья и тому подобного.
Вулканизатор может представлять собой, например, серу.
Количество вулканизатора при выражении через уровень содержания серы, которое используется при составлении композиции по отношению к 100 массовым частям каучукового компонента (А), предпочтительно находится в диапазоне от 0,1 массовой части до 10,0 массовых частей, а более предпочтительно в диапазоне от 1,0 массовой части до 4,0 массовых частей. Составление композиции при использовании вулканизатора при уровне содержания серы, составляющем по меньшей мере 0,1 массовой части, обеспечивает получение прочности при разрушении, сопротивления износу и тому подобного для вулканизованного каучука, в то время как составление композиции при использовании вулканизатора при уровне содержания серы, не большем, чем 10,0 массовых частей, обеспечивает получение достаточной упругости для каучука. В частности, составление композиции при использовании вулканизатора при уровне содержания серы, не большем, чем 4,0 массовых частей, делает возможным дополнительное улучшение эксплуатационных характеристик на мокрой дороге для покрышки и является предпочтительным в отношении усиления достигаемого эффекта от раскрытых методик.
Примеры ускорителей вулканизации, которые могут быть использованы, включают нижеследующее, но не ограничиваются конкретно только этим: тиазольные ускорители вулканизации, такие как 2-меркаптобензотиазол (М), дибензотиазилдисульфид (DM) и N-циклогексил-2-бензотиазилсульфенамид (CZ), и гуанидиновые ускорители вулканизации, такие как 1,3-дифенилгуанидин (DPG). Каучуковая композиция, раскрытая в настоящем документе, предпочтительно содержит три типа ускорителей вулканизации, как описано выше.
Количество ускорителя вулканизации, которое используется при составлении композиции по отношению к 100 массовым частям каучукового компонента (А), предпочтительно находится в диапазоне от 0,1 массовой части до 5,0 массовых частей, а более предпочтительно в диапазоне от 0,2 массовой части до 3,0 массовых частей.
Каучуковая композиция, раскрытая в настоящем документе, может быть получена, например, при использовании смесителя Бэнбери, вальцев и тому подобного для проведения замешивания, как описано выше, каучукового компонента (А), термопластической смолы (В), наполнителя (С) и различных добавок для составления композиции, которые надлежащим образом выбирают по мере надобности, а после этого при проведении нагревания, экструдирования и тому подобного.
Покрышка
Покрышка, раскрытая в настоящем документе, включает протекторный каучук, в котором используется описанная выше каучуковая композиция. Покрышка, раскрытая в настоящем документе, демонстрирует превосходную топливную эффективность при окружающих средах с низкой температурой и превосходные эксплуатационные характеристики на мокрой дороге в результате включения протекторного каучука, в котором используется эта каучуковая композиция. Покрышка, раскрытая в настоящем документе, может быть применена в качестве покрышки для различных типов транспортных средств и является предпочтительной в качестве покрышки для пассажирского транспортного средства.
В зависимости от типа покрышки, в качестве которой должна быть использована покрышка, раскрытая в настоящем документе, покрышка, раскрытая в настоящем документе, может быть получена в результате профилирования невулканизованной каучуковой композиции, а после этого проведения вулканизации или может быть получена в результате профилирования полувулканизованного каучука, полученного в результате проведения подготовительной вулканизации и тому подобного, а после этого проведения основной вулканизации. Покрышка, раскрытая в настоящем документе, предпочтительно является пневматической покрышкой. Газ, заполняющий пневматическую покрышку, может представлять собой обычный воздух или воздух с отрегулированным парциальным давлением кислорода или может представлять собой инертный газ, такой как азот, аргон или гелий.
Примеры
В следующем далее изложении предлагается более подробное описание изобретения на основании примеров. Однако раскрытые методики никоим образом не ограничиваются следующими далее примерами.
Получение и оценка каучуковых композиций
Каждую из каучуковых композиций, полученных в соответствии с рецептурами в таблицах 1 - 4, использовали в протекторном каучуке для изготовления радиальной покрышки с размером 195/65R15 для пассажирского транспортного средства. Для оценки тангенса потерь (tan δ), модуля накопления (E’) и предела прочности при растяжении (Tb) использовали следующие далее методы. Результаты продемонстрированы в таблицах 1- 4.
(1) Тангенс потерь (tan δ) и модуль накопления (E’)
От протекторного каучука из изготовленной радиальной покрышки (размер 195/65R/15) для пассажирского транспортного средства отрезали лист каучука длиною в 50 мм, шириною в 5 мм и толщиною в 2 мм. Для измерения тангенса потерь (tan δ) при 0°С, 30°С и 60°С и модуля накопления (E’) при 0°С в отношении листа каучука использовали спектрометр производства компании Ueshima Seisakusho Co., Ltd. в условиях начальной нагрузки 160 мг, динамической деформации 1% и частоты 52 Гц.
(2) Предел прочности при растяжении (Tb)
От протекторного каучука из изготовленной радиальной покрышки (размер 195/65R/15) для пассажирского транспортного средства при использовании режущего устройства DIN-53504, S3A-type cutter отрезали лист каучука и в соответствии с документом JIS K6251-1993 измеряли предел прочности при растяжении (Tb) для листа каучука.
Изготовление и оценка покрышек
Каждую из каучуковых композиций, полученных в соответствии с представленным выше описанием изобретения, использовали в протекторном каучуке для изготовления пневматической радиальной покрышки с размером 195/65R15 для пассажирского транспортного средства. Для оценки топливной эффективности и эксплуатационных характеристик на мокрой дороге (эксплуатационных характеристик на поверхности мокрой дороги) в отношении покрышки использовали следующие далее методы. Результаты продемонстрированы в таблицах 1 - 4.
(3) Топливная эффективность
Образцы покрышек устанавливали на тестируемое транспортное средство и измеряли топливную эффективность в реальном испытании транспортного средства, проводимом в окружающей среде либо при температуре в диапазоне от 25°С до 30°С (нормальная температура), либо при температуре в диапазоне от 5°С до 10°С (низкая температура). Результаты выражали в виде значений индексов по отношению к топливной эффективности при низкой температуре для покрышки в сравнительном примере 1, которую задавали равной 100, и оценивали в соответствии со следующим далее индексом.
Значение индекса, составляющее, по меньшей мере, 130: АА
Значение индекса, составляющее, по меньшей мере, 120 и меньшее чем 130: А
Значение индекса, составляющее, по меньшей мере, 110 и меньшее чем 120: В
Значение индекса, составляющее, по меньшей мере, 100 и меньшее чем 110: С
Значение индекса, меньшее чем 100: D
Рассчитывали разность между значением индекса для топливной эффективности при нормальной температуре и значением индекса для топливной эффективности при низкой температуре, которую оценивали в соответствии со следующим далее индексом.
Разность между значением индекса для топливной эффективности при нормальной температуре и значением индекса для топливной эффективности при низкой температуре, не большая, чем 5: А
Разность между значением индекса для топливной эффективности при нормальной температуре и значением индекса для топливной эффективности при низкой температуре, большая, чем 5 и не большая, чем 10: В
Разность между значением индекса для топливной эффективности при нормальной температуре и значением индекса для топливной эффективности при низкой температуре, большая, чем 10 и не большая, чем 15: С
Разность между значением индекса для топливной эффективности при нормальной температуре и значением индекса для топливной эффективности при низкой температуре, большая, чем 15: D
(4) Эксплуатационные характеристики на мокрой дороге
Образцы покрышек устанавливали на транспортное средство для испытания и проводили испытание транспортного средства в реальных условиях на поверхности мокрой дороге, при котором водитель давал стабильности управляемости субъективную балльную оценку в испытании. Результаты выражали в виде значений индекса по отношению к субъективной балльной оценке для покрышки из сравнительного примера 1, которую задавали равной 100. Более высокое значение индекса указывает на лучшие эксплуатационные характеристики на мокрой дороге.
Таблица 1
| Сравнительный пример 1 | Пример 1 | Пример 2 | Пример 3 | Сравнительный пример 2 | Сравнительный пример 3 | |||
| Рецептура | Натуральный каучук * 1 | Массовые части | 40 | 60 | 80 | 100 | 40 | 40 |
| Полибутадиеновый каучук * 2 | 60 | 40 | 20 | - | 60 | - | ||
| Стирол-бутадиеновый сополимерный каучук * 3 |
- | - | - | - | - | 60 | ||
| Технический углерод * 4 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | ||
| Диоксид кремния * 5 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | ||
| Силановый аппрет * 6 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | ||
| С9 смола * 8 | 2 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | ||
| Масло на нефтяной основе * 14 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | ||
| Антиоксидант * 16 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
| Стеариновая кислота | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
| Цинковые белила | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | ||
| Ускоритель вулканизации А * 17 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | ||
| Ускоритель вулканизации В * 18 | 1,1 | 1,1 | 1,1 | 1,1 | 1,1 | 1,1 | ||
| Ускоритель вулканизации С * 19 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
| Сера | 1,9 | 1,9 | 1,9 | 1,9 | 1,9 | 1,9 | ||
| Уровень процентного содержания каучука на изопреновой основе в каучуковом компоненте | % (масс.) | 40 | 60 | 80 | 100 | 40 | 40 | |
| Уровень процентного содержания диоксида кремния в наполнителе | 90,9 | 90,9 | 90,9 | 90,9 | 90,9 | 90,9 | ||
| Физические свойства | tan δ при 0°С | - | 0,31 | 0,325 | 0,339 | 0,360 | 0,424 | 0,680 |
| tan δ при 30°С | 0,17 | 0,174 | 0,178 | 0,190 | 0,205 | 0,169 | ||
| tan δ при 60°С | 0,12 | 0,129 | 0,133 | 0,149 | 0,163 | 0,111 | ||
| tan δ при 0°С – tan δ при 30°С | 0,137 | 0,152 | 0,161 | 0,169 | 0,219 | 0,511 | ||
| tan δ при 30°С – tan δ при 60°С | 0,05 | 0,044 | 0,045 | 0,042 | 0,042 | 0,078 | ||
| E’ при 0°С | МПа | 26,00 | 10,03 | 10,49 | 11,40 | 10,29 | 9,48 | |
| Tb | 30,73 | 26,80 | 26,62 | 25,41 | 27,10 | 24,26 | ||
| Результаты оценки | Топливная эффективность при нормальной температуре | Значение индекса | B | A | A | AA | B | B |
| Топливная эффективность при низкой температуре | C | A | A | A | B | C | ||
| Топливная эффективность при нормальной температуре – топливная эффективность при низкой температуре | B | A | A | A | A | C | ||
| Эксплуатационные характеристики на мокрой дороге | 100 | 130 | 136 | 143 | 114 | 123 |
Таблица 2
| Пример 4 | Пример 5 | Пример 6 | Пример 7 | Пример 8 | Пример 9 | |||
| Рецептура | Натуральный каучук * 1 | Массовые части | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Технический углерод * 4 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | ||
| Диоксид кремния * 5 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | ||
| Силановый аппрет * 6 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | ||
| С5 смола * 7 | 15 | - | - | - | - | - | ||
| С5-С9 смола * 9 | - | 15 | - | - | - | - | ||
| Дициклопентадиеновая смола * 10 | - | - | 15 | - | - | - | ||
| Канифольная смола * 11 | - | - | - | 15 | - | - | ||
| Алкилфенольная смола * 12 | - | - | - | - | 15 | - | ||
| Терпенфенольная смола * 13 | - | - | - | - | - | 15 | ||
| Масло на нефтяной основе * 14 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | ||
| Антиоксидант * 16 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
| Стеариновая кислота | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
| Цинковые белила | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | ||
| Ускоритель вулканизации А * 17 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | ||
| Ускоритель вулканизации В * 18 | 1,1 | 1,1 | 1,1 | 1,1 | 1,1 | 1,1 | ||
| Ускоритель вулканизации С * 19 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
| Сера | 1,9 | 1,9 | 1,9 | 1,9 | 1,9 | 1,9 | ||
| Уровень процентного содержания Каучука на изопреновой основе в каучуковом компоненте |
% (масс.) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
| Уровень процентного содержания диоксида кремния в наполнителе |
90,9 | 90,9 | 90,9 | 90,9 | 90,9 | 90,9 | ||
| Физические свойства | tan δ при 0°С | - | 0,357 | 0,364 | 0,382 | 0,28256 | 0,319 | 0,352 |
| tan δ при 30°С | 0,171 | 0,175 | 0,193 | 0,198 | 0,214 | 0,204 | ||
| tan δ при 60°С | 0,125 | 0,122 | 0,139 | 0,195 | 0,213 | 0,183 | ||
| tan δ при 0°С – tan δ при 30°С | 0,186 | 0,189 | 0,189 | 0,08456 | 0,10523 | 0,148 | ||
| tan δ при 30°С – tan δ при 60°С | 0,046 | 0,052 | 0,054 | 0,003 | 0,001 | 0,02138 | ||
| E’ при 0°С | МПа | 8,18 | 8,40 | 8,66 | 19,003 | 14,83 | 12,13 | |
| Tb | 27,43 | 27,04 | 27,25 | 25,49 | 26,94 | 28,14 | ||
| Результаты оценки | Топливная эффективность при нормальной температуре |
Значение индекса | A | A | A | B | A | B |
| Топливная эффективность при низкой температуре |
A | A | A | B | A | B | ||
| Топливная эффективность при нормальной температуре – топливная эффективность при низкой температуре |
A | A | A | A | A | A | ||
| Эксплуатационные характеристики на мокрой дороге |
157 | 157 | 150 | 140 | 137 | 164 |
Таблица 3
| Пример 10 | Пример 11 | Сравнительный пример 4 | Сравнительный пример 5 | |||
| Рецептура | Натуральный каучук * 1 | Массовые части | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Технический углерод * 4 | 5 | 5 | 5 | 5 | ||
| Диоксид кремния * 5 | 50 | 50 | 50 | 50 | ||
| Силановый аппрет * 6 | 4 | 4 | 4 | 4 | ||
| С9 смола * 8 | 8 | 30 | 2 | 45 | ||
| Масло на нефтяной основе * 14 | 2 | 2 | 2 | 2 | ||
| Антиоксидант * 16 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
| Стеариновая кислота | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
| Цинковые белила | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | ||
| Ускоритель вулканизации А * 17 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | ||
| Ускоритель вулканизации В * 18 | 1,1 | 1,1 | 1,1 | 1,1 | ||
| Ускоритель вулканизации С * 19 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
| Сера | 1,9 | 1,9 | 1,9 | 1,9 | ||
| Уровень процентного содержания каучука на изопреновой основе в каучуковом компоненте | % (масс.) | 100 | 100 | 100 | 100 | |
| Уровень процентного содержания диоксида кремния в наполнителе | 90,9 | 90,9 | 90,9 | 90,9 | ||
| Физические свойства | tan δ при 0°С | - | 0,329 | 0,425 | 0,327 | 0,548 |
| tan δ при 30°С | 0,178 | 0,218 | 0,232 | 0,227 | ||
| tan δ при 60°С | 0,138 | 0,172 | 0,148 | 0,208 | ||
| tan δ при 0°С – tan δ при 30°С | 0,152 | 0,206 | 0,095 | 0,321 | ||
| tan δ при 30°С – tan δ при 60°С | 0,040 | 0,046 | 0,083 | 0,019 | ||
| E’ при 0°С | МПа | 11,05 | 12,16 | 25,21 | 15,45 | |
| Tb | 26,61 | 22,83 | 24,95 | 24,95 | ||
| Результаты оценки | Топливная эффективность при нормальной температуре |
Значение индекса | A | B | B | C |
| Топливная эффективность при низкой температуре |
A | B | D | D | ||
| Топливная эффективность при нормальной температуре – топливная эффективность при низкой температуре | A | A | D | A | ||
| Эксплуатационные характеристики на мокрой дороге | 141 | 164 | 107 | 179 |
Таблица 4
| Пример 12 | Пример 13 | Пример 14 | Пример 15 | |||
| Рецептура | Натуральный каучук * 1 | Массовые части | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Технический углерод * 4 | 5 | 15 | 5 | 5 | ||
| Диоксид кремния * 5 | 50 | 60 | 50 | 50 | ||
| Силановый аппрет * 6 | 4 | 4,8 | 4 | 4 | ||
| С9 смола * 8 | 15 | 8 | 15 | 15 | ||
| Масло на нефтяной основе * 14 | - | - | 2 | 2 | ||
| Масло на основе натурального продукта * 15 | 2 | 17 | - | - | ||
| Антиоксидант * 16 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
| Стеариновая кислота | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
| Цинковые белила | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | ||
| Ускоритель вулканизации А * 17 | 0,8 | - | - | 0,8 | ||
| Ускоритель вулканизации В * 18 | 1,1 | - | - | 1,1 | ||
| Ускоритель вулканизации С * 19 | 1 | - | - | - | ||
| Ускоритель вулканизации D * 20 | - | 2,1 | 2,1 | 1 | ||
| Сера | 1,9 | 1,9 | 1,9 | 1,9 | ||
| Уровень процентного содержания каучука на изопреновой основе в каучуковом компоненте | % (масс.) | 100 | 100 | 100 | 100 | |
| Уровень процентного содержания диоксида кремния в наполнителе | 90,9 | 80,0 | 90,9 | 90,9 | ||
| Физические свойства | tan δ при 0°С | - | 0,413 | 0,346 | 0,311 | 0,356 |
| tan δ при 30°С | 0,213 | 0,212 | 0,183 | 0,192 | ||
| tan δ при 60°С | 0,169 | 0,163 | 0,140 | 0,147 | ||
| tan δ при 0°С – tan δ при 30°С | 0,200 | 0,134 | 0,128 | 0,164 | ||
| tan δ при 30°С – tan δ при 60°С | 0,044 | 0,049 | 0,043 | 0,041 | ||
| E’ при 0°С | МПа | 13,22 | 10,70 | 9,84 | 11,29 | |
| Tb | 25,07 | 22,20 | 24,20 | 24,90 | ||
| Результаты оценки | Топливная эффективность при нормальной температуре | Значение индекса | B | B | A | B |
| Топливная эффективность при низкой температуре | B | B | A | B | ||
| Топливная эффективность при нормальной температуре – топливная эффективность при низкой температуре | A | A | A | A | ||
| Эксплуатационные характеристики на мокрой дороге | 133 | 137 | 136 | 141 |
* 1 Натуральный каучук: «SIR20», производства Индонезии
* 2 Полибутадиеновый каучук: производства компании JSR Corporation, наименование продукта «BR01»
* 3 Стирол-бутадиеновый сополимерный каучук: производства компании JSR Corporation, наименование продукта «#1500»
* 4 Технический углерод: N234 (ISAF), производства компании Asahi Carbon Co., Ltd., наименование продукта «#78»
* 5 Диоксид кремния: производства компании Tosoh Silica Corporation, наименование продукта «Nipsil AQ», площадь удельной поверхности согласно методу БЭТ = 205 м2/г
* 6 Силановый аппрет: бис(3-триэтоксисилилпропил)дисульфид, средняя длина серной цепочки = 2,35, силановый аппрет, производства компании Evonik Industries, наименование продукта «Si-75®» (Si-75 представляет собой зарегистрированную торговую марку в Японии, других странах или и в Японии, и в других странах)
* 7 С5 смола: производства компании ExxonMobil Chemical Company, наименование продукта «Escorez® 1102B»
* 8 C9 смола: производства компании JX Nippon Oil & Energy Corporation, наименование продукта «Nisseki Neopolymer® 140» (Nisseki Neopolymer представляет собой зарегистрированную торговую марку в Японии, других странах или и в Японии, и в других странах)
* 9 С5-С9 нефтяная смола: производства компании Nippon Zeon Co., Ltd., наименование продукта «Quintone® G100B»
* 10 Дициклопентадиеновая смола: производства компании Nippon Zeon Co. Ltd., наименование продукта «Quintone® 1105»
* 11 Канифольная смола: производства компании Taishamatsu essential oil Сo., Ltd., наименование продукта «Highrosin® S»
* 12 Алкилфенольная смола: производства компании SI Group, Inc., наименование продукта «R7510PJ»
* 13 Терпенфенольная смола: производства компании Yasuhara Chemical Co., Ltd., наименование продукта «YS POLYSTER® S145» (YS POLYSTER представляет собой зарегистрированную торговую марку в Японии, других странах или и в Японии, и в других странах)
* 14 Масло на нефтяной основе: производства компании Japan Energy Corporation, наименование продукта «Process X-140»
* 15 Масло на основе натурального продукта: производства компании The Nisshin OilliO Group, Ltd., наименование продукта «Refined Palm Oil J (S)»
* 16 Антиоксидант: N-(1,3-диметилбутил)-N’-фенил-п-фенилендиамин, производства компании Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd., наименование продукта «NOCRAC 6C»
* 17 Ускоритель вулканизации А: 1,3-дифенилгуанидин, производства компании Sumitomo Chemical Co., наименование продукта «SOXINOL® D-G» (SOXINOL представляет собой зарегистрированную торговую марку в Японии, других странах или и в Японии, и в других странах)
* 18 Ускоритель вулканизации B: дибензотиазилдисульфид, производства компании Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd., наименование продукта «NOCCELER® DM-P» (NOCCELER представляет собой зарегистрированную торговую марку в Японии, других странах или и в Японии, и в других странах)
* 19 Ускоритель вулканизации C: N-циклогексил-2-бензотиазилсульфенамид, производства компании Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd., наименование продукта «NOCCELER® CZ-G»
* 20 Ускоритель вулканизации D: производства компании Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd., наименование продукта «NOCCELER® NS»
Как это можно видеть из таблиц 1 - 4, покрышка, в которой используется каучуковая композиция, раскрытая в настоящем документе, характеризуется высокой эффективностью использования топлива при окружающих средах с низкой температурой и сохраняет надлежащие эксплуатационные характеристики на мокрой дороге.
Промышленная применимость
Каучуковая композиция, раскрытая в настоящем документе, может быть использована в протекторном каучуке покрышки. Кроме того, раскрытый в настоящем документе способ получения каучуковой композиции может быть использован для получения каучуковой композиции, раскрытой в настоящем документе. Кроме того, покрышка, раскрытая в настоящем документе, может быть применена в качестве покрышки для различных типов транспортных средств.
1. Каучуковая композиция, содержащая:
каучуковый компонент (А), включающий по меньшей мере 50% (масс.) по меньшей мере одного каучука на изопреновой основе, выбранного из группы, состоящей из натурального каучука и синтетического изопренового каучука;
термопластическую смолу (В); и
наполнитель (С), включающий по меньшей мере 70% (масс.) диоксида кремния, где
термопластическая смола (В) содержится в количестве в диапазоне от 5 массовых частей до 40 массовых частей по отношению к 100 массовым частям каучукового компонента (А),
значение tan δ для каучуковой композиции при 0°С является не большим чем 0,5,
разность между значением tan δ для каучуковой композиции при 30°С и значением tan δ для каучуковой композиции при 60°С является не большей чем 0,070, и
модуль накопления для каучуковой композиции при 1%-ной динамической деформации и 0°С является не большим чем 20 МПа.
2. Каучуковая композиция по п. 1, где
разность между значением tan δ для каучуковой композиции при 0°С и значением tan δ для каучуковой композиции при 30°С является не большей чем 0,30.
3. Каучуковая композиция по п. 1 или 2, где
разность между значением tan δ для каучуковой композиции при 0°С и значением tan δ для каучуковой композиции при 60°С является не большей чем 0,35.
4. Каучуковая композиция по одному из пп. 1 - 3, кроме того, содержащая
от 1 массовой части до 5 массовых частей мягчителя (D) по отношению к 100 массовым частям каучукового компонента.
5. Каучуковая композиция по п. 4, где
мягчитель (D) является мягчителем минерального происхождения или нефтяного происхождения.
6. Каучуковая композиция по одному из пп. 1 - 5, где
диоксид кремния содержится в количестве в диапазоне от 40 массовых частей до 70 массовых частей по отношению к 100 массовым частям каучукового компонента.
7. Каучуковая композиция по одному из пп. 1 - 6, где
наполнитель (С), кроме того, включает технический углерод, и технический углерод содержится в количестве в диапазоне от 1 массовой части до 10 массовых частей по отношению к 100 массовым частям каучукового компонента.
8. Каучуковая композиция по одному из пп. 1 - 7, где
термопластическая смола (В) является, по меньшей мере, одной смолой, выбранной из группы, состоящей из С5 смолы, С9 смолы, С5-С9 смолы, дициклопентадиеновой смолы, канифольной смолы, алкилфенольной смолы и терпенфенольной смолы.
9. Способ получения каучуковой композиции по одному из пп. 1 - 8, включающий
замешивание каучукового компонента (А), включающего по меньшей мере 50% (масс.) по меньшей мере одного каучука на изопреновой основе, выбранного из группы, состоящей из натурального каучука и синтетического изопренового каучука, термопластической смолы (В) и наполнителя (С), включающего по меньшей мере 70% (масс.) диоксида кремния, при температуре в диапазоне от 150°С до 165°С в отсутствие вулканизирующего агента компаундирования, включающего вулканизатор и ускоритель вулканизации.
10. Покрышка, содержащая протекторный каучук, в котором используется каучуковая композиция по любому из пп. 1 - 8.
