Шипованная шина и каучуковая композиция для шины
Изобретение относится к автомобильной промышленности. Шипованная шина включает в себя шиповые шпильки, встроенные в поверхность участка протектора, контактирующую с дорожным покрытием, причем участок протектора сформирован из бегового слоя и подпротектора. Твердость каучука бегового слоя при 20°C - Hc, твердость каучука подпротектора - Hu, напряжение растяжения (МПа) бегового слоя при удлинении 300% при 23°C - Sc, напряжение растяжения (МПа) подпротектора при удлинении 300% при 23°C - Su; и удовлетворены соотношения (1)-(4): Hc ≤ 60 ∙∙∙ (1), Hu - Hc ≥ 8 ∙∙∙ (2), Sc ≥ 5,5 ∙∙∙ (3), и Su/Sc ≥ 2,0 ∙∙∙ (4). Технический результат - повышенная способность к удержанию шиповых шпилек и улучшение эксплуатационных характеристик при езде по снегу и льду. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 табл., 1 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к шипованной шине с шиповыми шпильками, встроенными в участок протектора, и к каучуковой композиции для шипованной шины, и в частности к шипованной шине с улучшенной способностью к удержанию шиповой шпильки и к каучуковой композиции для протектора шипованной шины.
Уровень техники
В регионах с суровой зимой, таких как Северная Европа и Россия, шипованные шины применяют главным образом в качестве зимних шин. В предшествующем уровне техники шипованная шина имеет такую конструкцию, что в участке протектора предусмотрено множество установочных отверстий для установки шиповых шпилек, и шиповые шпильки устанавливают в установочные отверстия. Эксплуатационные качества шипованной шины обеспечивают за счет шиповых шпилек, встроенных в участок протектора; однако при отпадении или выпадении шиповых шпилек эксплуатационные характеристики при езде по снегу и льду значительно ухудшаются. Поэтому важной проблемой является принятие мер против выпадения шпилек. В качестве меры предотвращения выпадения шпилек часто используют шиповую шпильку с двойным фланцем (см., например, публикацию JP 2010-70052 A).
В последние годы, в связи с распространением на рынке знаний о технике безопасности, помимо эксплуатационных характеристик при езде по снегу и льду, крайне востребованными для шипованных шин являются характеристики на мокром покрытии и сухом покрытии (ходовые характеристики на не обледеневших и не заснеженных дорожных покрытиях). Поэтому существует потребность в предотвращении отпадения шиповых шпилек, т. е. в большем улучшении эксплуатационных характеристик при езде по снегу и льду, характеристик на мокром покрытии и характеристик на сухом покрытии по сравнению с обычными уровнями за счет улучшения способности к удержанию шпилек.
Техническая задача
Целью настоящего изобретения является обеспечение шипованной шины с улучшенной способностью к удержанию шиповых шпилек и более улучшенными по сравнению с обычным уровнем эксплуатационными характеристиками при езде по снегу и льду, а также каучуковой композиции для шипованной шины.
Решение задачи
Шипованная шина в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, достигающая вышеуказанной цели, представляет собой шипованную шину, включающую в себя шиповые шпильки, встроенные в поверхность участка протектора, контактирующую с дорожным покрытием. Участок протектора сформирован из бегового слоя и подпротектора. Твердость каучука бегового слоя при 20°C - Hc, твердость каучука подпротектора при 20°C - Hu, напряжение растяжения (МПа) бегового слоя при удлинении 300% при 23°C - Sc, и напряжение растяжения (МПа) подпротектора при удлинении 300% при 23°C - Su; при этом удовлетворены формулы соотношений (1)-(4):
Hc ≤ 60 ∙∙∙ (1);
Hu - Hc ≥ 8 ∙∙∙ (2);
Sc ≥ 5,5 ∙∙∙ (3);
Su/Sc ≥ 2,0 ∙∙∙ (4);
где Hc и Hu обозначают соответственно твердость каучука бегового слоя при 20°C и твердость каучука подпротектора при 20°C, а Sc и Su обозначают соответственно напряжение растяжения (МПа) бегового слоя при удлинении 300% при 23°C и напряжение растяжения (МПа) подпротектора при удлинении 300% при 23°C.
Каучуковая композиция для шины в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения для достижения вышеуказанной цели содержит 100 частей по массе каучукового компонента, включающего в себя натуральный каучук и бутадиен-стирольный каучук. Каучуковый компонент содержит от 5 до 35 частей по массе углеродной сажи, имеющей удельную площадь поверхности по адсорбции азота от 50 до 120 м2/г, и от 40 до 100 частей по массе кремнезема, имеющего удельную площадь поверхности по адсорбции ЦТАБ от 80 до 190 м2/г. 100% по массе наполнителя, содержащего углеродную сажу и кремнезем, содержит 70% по массе или более кремнезема, средняя температура стеклования каучукового компонента составляет -50°С или ниже, твердость каучука при -20°С - HcM20, а напряжение растяжения (МПа) при удлинении 300% при 23°С - Sc; и удовлетворено соотношение (5):
9,0 < HcM20/Sc < 10,5 ∙∙∙ (5),
где HcM20 обозначает твердость каучука каучуковой композиции для шины при -20°C, а Sc обозначает напряжение растяжения (МПа) каучуковой композиции для шины при удлинении 300% при 23°C).
Преимущества изобретения
Шипованная шина в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения включает в себя участок протектора, сформированный из бегового слоя и подпротектора. Твердость Hc каучука бегового слоя составляет 60 или менее, а напряжение Sc растяжения бегового слоя при удлинении 300% составляет 5,5 МПа или более. Поскольку соотношение между твердостью Hu каучука подпротектора и твердостью Hc каучука бегового слоя удовлетворяет условию Hu - Hc ≥ 8, а соотношение между напряжением растяжения Su подпротектора при удлинении 300% и напряжением Sc растяжения при удлинении 300% удовлетворяет условию Su/Sc ≥ 2,0, можно повысить способность к удержанию шиповых шпилек и больше улучшить эксплуатационные характеристики при езде по снегу и льду и характеристики на сухом покрытии по сравнению с обычными уровнями в предшествующем уровне техники.
Каучуковая композиция для шины в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения включает в себя резиновый компонент, включающий в себя натуральный каучук и бутадиен-стирольный каучук. Резиновый компонент, имеющий среднюю температуру стеклования -50°C или ниже, содержит особую углеродную сажу и кремнезем. В составе присутствует 70% по массе или более кремнезема. Твердость каучука каучуковой композиции при -20°C - HcM20, напряжение растяжения (МПа) каучуковой композиции при удлинении 300% при 23°C - Sc, а значение отношения Sc к HcM20 устанавливают выше 9,0 и ниже 10,5. Таким образом, можно повысить способность к удержанию шиповых шпилек и больше улучшить эксплуатационные характеристики при езде по снегу и льду и характеристики на мокром покрытии по сравнению с обычными уровнями.
Каучуковую композицию для шины можно обеспечивать таким образом, что 100 частей по массе каучукового компонента содержат от 2 до 20 частей по массе терпеновой смолы, модифицированной ароматическими группами, имеющей температуру размягчения от 60 до 150°С. В состав включают терпеновую смолу, модифицированную ароматическими группами, за счет чего можно дополнительно улучшать эксплуатационные характеристики на мокром покрытии.
100 частей по массе каучукового компонента могут дополнительно содержать от 5 до 30 частей по массе жидкого полимера. В состав включают жидкий полимер, за счет чего можно дополнительно снижать твердость каучука при низкой температуре и дополнительно улучшать эксплуатационные характеристики при езде по снегу и льду.
Каучуковая композиция для шины в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения может предпочтительно формировать участок протектора пневматической шины, в частности участок протектора шипованной шины. Можно дополнительно повышать способность к удержанию шипованных шпилек шипованной шины и дополнительно улучшать эксплуатационные характеристики шипованной шины при езде по снегу и льду и характеристики на мокром покрытии.
Краткое описание чертежа
На ФИГ. 1 представлен увеличенный вид в поперечном сечении, схематически иллюстрирующий шиповую шпильку, встроенную в участок протектора шипованной шины, являющейся примером варианта осуществления в соответствии с настоящим изобретением.
Описание вариантов осуществления
Шипованная шина в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения включает в себя установочные отверстия для шиповых шпилек на участке протектора, сформированном путем размещения бегового слоя на внешней окружности подпротектора, и шиповые шпильки устанавливают в установочные отверстия. При расширенном состоянии установочных отверстий шиповые шпильки вставляют в установочные отверстия, после чего установочные отверстия высвобождают из расширенного состояния, и, таким образом, шиповые шпильки устанавливают в установочные отверстия.
На ФИГ. 1 представлен вид в поперечном сечении, схематически иллюстрирующий состояние, в котором шиповая шпилька 4 установлена в установочном отверстии на участке 1 протектора. Участок 1 протектора имеет такую конструкцию, что беговой слой 2 расположен на внешней окружности (наружной стороне в радиальном направлении шины) подпротектора 3. В приведенном примере в качестве шиповой шпильки описана шиповая шпилька с двойным фланцем. В альтернативном варианте осуществления в качестве шиповой шпильки шипованной шины в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения можно использовать шиповую шпильку с одним фланцем.
Как показано на ФИГ. 1, шиповая шпилька 4 включает в себя цилиндрический участок корпуса, фланцевую часть на стороне поверхности, контактирующей с дорожным покрытием, фланцевую часть на нижней стороне и верхушечный участок. Фланцевую часть на стороне поверхности, контактирующей с дорожным покрытием, формируют на стороне поверхности, контактирующей с дорожным покрытием (наружная сторона в радиальном направлении шины), участка корпуса таким образом, что диаметр фланцевой части на стороне поверхности, контактирующей с дорожным покрытием, превышает диаметр участка корпуса. Верхушечный участок изготовлен из более твердого материала, чем материалы других компонентов, и выступает из фланцевой части на стороне поверхности, контактирующей с дорожным покрытием, в осевом направлении шпильки. Фланцевую часть на нижней стороне формируют на нижней стороне (внутренняя сторона в радиальном направлении шины) участка корпуса таким образом, что диаметр фланцевой части на нижней стороне превышает диаметр участка корпуса.
Каучуковую композицию для шины в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения применяют подходящим образом для формирования участка протектора пневматической шины, в частности участка протектора шипованной шины. Каучуковую композицию для шины можно использовать для любого из бегового слоя 2 и подпротектора 3 участка 1 протектора, но она может надлежащим образом формировать беговой слой 2.
Шипованная шина в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения включает в себя участок 1 протектора, сформированный из бегового слоя 2 и подпротектора 3, причем беговой слой 2 и подпротектор 3 определенным образом соотнесены. Другими словами, если твердость каучука бегового слоя при 20°C - Hc, напряжение растяжения (МПа) бегового слоя при удлинении 300% при 23°C - Sc, а твердость каучука подпротектора при 20°C - Hu и напряжение растяжения (МПа) подпротектора при удлинении 300% при 23°C - Su, удовлетворены соотношения (1)-(4):
Hc ≤ 60 ∙∙∙ (1);
Hu - Hc ≥ 8 ∙∙∙ (2);
Sc ≥ 6,0 ∙∙∙ (3);
Su/Sc ≥ 2,0 ∙∙∙ (4);
(в этих соотношениях Hc и Hu обозначают соответственно твердость каучука бегового слоя при 20°C и твердость каучука подпротектора при 20°C, а Sc и Su обозначают соответственно напряжение растяжения (МПа) бегового слоя при удлинении 300% при 23°C и напряжение растяжения (МПа) подпротектора при удлинении 300% при 23°C.
Твердость Hc каучука бегового слоя при 20°C составляет 60 или менее и предпочтительно составляет от 50 до 58. Если твердость Hc каучука бегового слоя превышает 60, эксплуатационные характеристики при езде по снегу и льду ухудшаются. В настоящем описании твердость Hc каучука бегового слоя и твердость Hu каучука подпротектора относятся к твердости каучука, измеренной в соответствии с методом JIS K6253 с использованием дюрометра типа A при температуре 20°C.
Кроме того, напряжение растяжения Sc бегового слоя при удлинении 300% при 23°C составляет 5,5 МПа или более и предпочтительно составляет от 5,8 МПа до 7,5 МПа. При напряжении растяжения Sc бегового слоя менее 5,5 МПа способность шины к удержанию шиповых шпилек снижается, а характеристики на сухом покрытии ухудшаются. В настоящем описании напряжение растяжения Sc бегового слоя при удлинении 300% при 23°C и напряжение растяжения Su подпротектора при удлинении 300% при 23°C соответствуют напряжению растяжения при деформации 300% при измерении в ходе испытания на растяжение при 23°C и 500 мм/мин в соответствии с методом JIS K6251.
Шипованная шина в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения выполнена таким образом, что твердость Hc каучука бегового слоя при 20°C и твердость Hu каучука подпротектора при 20°C удовлетворяют соотношению (2) ниже:
Hu - Hc ≥ 8 ∙∙∙ (2);
(в этом соотношении Hc и Hu обозначают соответственно твердость каучука бегового слоя при 20°C и твердость каучука подпротектора при 20°C).
При разности между твердостью Hc каучука бегового слоя и твердостью Hu каучука подпротектора менее 8 эксплуатационные характеристики при езде по снегу и льду и/или характеристики на сухом покрытии ухудшаются. Разница твердости каучука (Hu - Hc) предпочтительно составляет от 10 до 16.
Кроме того, напряжение растяжения Sc бегового слоя при удлинении 300% при 23°C и напряжение растяжения Su подпротектора при удлинении 300% при 23°C удовлетворяют соотношению (4) ниже:
Su/Sc ≥ 2,0 ∙∙∙ (4);
(в этом соотношении Sc и Su обозначают соответственно напряжение растяжения бегового слоя при удлинении 300% при 23°C и напряжение растяжения подпротектора при удлинении 300% при 23°C).
Если отношение Su/Sc напряжения растяжения Su подпротектора при удлинении 300% при 23°C к напряжению растяжения Sc бегового слоя при удлинении 300% при 23°C составляет менее 2,0, эксплуатационные характеристики шины при езде по снегу и льду ухудшаются. Отношение Su/Sc напряжения растяжения подпротектора при удлинении 300% при 23°C к напряжению растяжения бегового слоя при удлинении 300% при 23°C предпочтительно составляет от 2,2 до 3,0.
Шипованная шина в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения выполнена таким образом, что толщина Tc бегового слоя и толщина Tu подпротектора не имеют конкретного ограничения; однако толщина Tc бегового слоя предпочтительно составляет от 2,0 до 10,0 мм и более предпочтительно от 3,0 до 9,0 мм. Толщину Tc бегового слоя задают в пределах такого диапазона; поэтому шина способна обеспечить эксплуатационные характеристики при езде по снегу и льду, сохраняя при этом сопротивление качению. Толщина Tu подпротектора предпочтительно составляет от 2,5 до 10,0 мм и более предпочтительно от 3,0 до 9,0 мм. Толщину Tu подпротектора задают в пределах такого диапазона. Таким образом, шина может обеспечивать устойчивость к выпадению шпилек, сохраняя при этом сопротивление качению.
Кроме того, отношение Tc / (Tc+Tu) толщины Tc бегового слоя к сумме толщины Tc бегового слоя и толщины Tu подпротектора предпочтительно составляет от 0,35 до 0,85, более предпочтительно от 0,40 до 0,80, еще более предпочтительно от 0,45 до 0,75. Отношение толщин Tc / (Tc+Tu) задают в пределах такого диапазона. Таким образом, шина способна соответствующим образом обеспечивать эксплуатационные характеристики при езде по снегу и льду, а также устойчивость к выпадению шпилек, сохраняя при этом сопротивление качению.
Каучуковая композиция для шины, образующая беговой слой (в дальнейшем будет именоваться «каучуковая композиция для бегового слоя»), включает в себя в качестве каучукового компонента по меньшей мере что-то одно, выбранное из натурального каучука, бутадиен-стирольного каучука и бутадиенового каучука, и содержит главным образом эти каучуки. Тот факт, что каучуковая композиция содержит главным образом каучуки, означает, что 100% по массе каучукового компонента содержит в общей сложности 50% по массе или более натурального каучука, и/или бутадиен-стирольного каучука, и/или бутадиенового каучука. Каучуковая композиция содержит главным образом каучуки; поэтому можно повышать способность к удержанию шиповых шпилек и улучшать эксплуатационные характеристики при езде по снегу и льду и характеристики на мокром покрытии.
В 100% по массе каучукового компонента предпочтительно содержится от 35 до 85% по массе, более предпочтительно от 45 до 75% по массе натурального каучука. Содержание натурального каучука задают в пределах такого диапазона. Таким образом, можно улучшать предельную прочность каучуковой композиции при растяжении.
Из 100% по массе каучукового компонента общее содержание бутадиен-стирольного каучука и бутадиенового каучука предпочтительно составляет от 15 до 65% по массе и более предпочтительно от 25 до 55% по массе. Отношение WSBR/WBR содержания WSBR бутадиен-стирольного каучука к содержанию WBR бутадиенового каучука составляет предпочтительно от 2/8 до 6/4 и более предпочтительно от 3/7 до 5/5. При отношении WSBR/WBR содержания бутадиен-стирольного каучука к содержанию бутадиенового каучука менее 2/8 способность к удержанию шиповых шпилек и характеристики на мокром покрытии ухудшаются. Кроме того, если отношение WSBR/WBR содержания бутадиен-стирольного каучука к содержанию бутадиенового каучука превышает 6/4, эксплуатационные характеристики при езде по снегу и льду ухудшаются.
Каучуковая композиция для бегового слоя может содержать каучуковые компоненты, отличные от натурального каучука, бутадиен-стирольного каучука и бутадиенового каучука. Примеры других каучуковых компонентов могут включать в себя, например, изопреновый каучук, бутадиен-акрилонитрильный каучук, бутилкаучук, этилен-α-олефиновый каучук, хлоропреновый каучук и т. п. Содержание других каучуковых компонентов предпочтительно составляет от 0 до 50% по массе и более предпочтительно от 0 до 30% по массе в 100% по массе каучукового компонента.
Каучуковую композицию для бегового слоя задают таким образом, что температура стеклования (Tg) каучукового компонента из натурального каучука, бутадиен-стирольного каучука и бутадиенового каучука составляет -50°C или выше, предпочтительно от -100°C до -50°C и более предпочтительно от -90°C до -60°C. Температуру стеклования (Tg) каучукового компонента задают на уровне -50°C или ниже; таким образом, шипованная шина может обеспечивать гибкость в состоянии, когда участок протектора находится при низкой температуре, и можно улучшать эксплуатационные характеристики при езде по снегу и льду и характеристики на мокром покрытии.
В настоящем описании температура стеклования (Tg) каучукового компонента представляет собой сумму значений, полученных путем умножения температуры стеклования составляющих каучуковых компонентов на массовые доли каучуковых компонентов (среднемассовое значение температуры стеклования). Для общего содержания массовых долей всех каучуковых компонентов дополнительно задают значение 1. Кроме того, температура стеклования (Tg) каждого из каучуковых компонентов представляет собой температуру стеклования каучукового компонента, не содержащего маслонаполненного компонента (масла). Для температуры стеклования (Tg) посредством дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC) измерена термогравиметрическая кривая при скорости роста температуры 20°C/мин., и в качестве температуры стеклования определена температура в средней точке переходной области.
Каучуковую композицию, формирующую участок протектора, можно получать путем включения в состав от 5 до 50 частей по массе, предпочтительно от 5 до 35 частей по массе углеродной сажи, имеющей удельную площадь поверхности по адсорбции азота от 50 до 120 м2/г, и от 5 до 100 частей по массе, предпочтительно от 40 до 100 частей по массе кремнезема, имеющего удельную площадь поверхности по адсорбции ЦТАБ от 80 до 190 м2/г, в 100 частей по массе вышеупомянутого каучукового компонента. Кроме того, в 100% по массе наполнителя, содержащего углеродную сажу и кремнезем, 70% по массе или более занимает кремнезем.
Удельная площадь поверхности углеродной сажи по адсорбции азота составляет от 50 до 120 м2/г, предпочтительно от 70 до 110 м2/г. При удельной площади поверхности углеродной сажи по адсорбции азота менее 50 м2/г устойчивость к выпадению шпилек ухудшается. Может дополнительно ухудшаться тормозная способность на сухом покрытии. При удельной площади поверхности углеродной сажи по адсорбции азота более 120 м2/г может ухудшаться тепловыделение каучукового компонента. В данном описании удельную площадь поверхности по адсорбции азота углеродной сажи измеряют на основании стандарта JIS K6217-2.
От 5 до 50 частей по массе, предпочтительно от 5 до 35 частей по массе и более предпочтительно от 5 до 30 частей по массе углеродной сажи включают в состав в 100 частей по массе каучукового компонента. При количестве углеродной сажи в смеси менее 5 частей по массе невозможно получать каучуковую композицию желательного черного цвета. При количестве углеродной сажи в смеси более 50 частей по массе ухудшается тепловыделение каучуковой композиции.
Удельная площадь поверхности кремнезема по адсорбции ЦТАБ составляет от 80 до 190 м2/г, предпочтительно от 100 до 180 м2/г. При удельной площади поверхности кремнезема по адсорбции ЦТАБ менее 80 м2/г могут ухудшаться эксплуатационные характеристики на мокром покрытии и тормозная способность на сухом покрытии. При удельной площади поверхности кремнезема по адсорбции ЦТАБ более 190 м2/г может ухудшаться тепловыделение каучуковой композиции. В данном описании удельную площадь поверхности по адсорбции ЦТАБ кремнезема измеряют на основании стандарта JIS K6217-3.
От 5 до 10 частей по массе, предпочтительно от 40 до 100 частей по массе и более предпочтительно от 45 до 95 частей по массе кремнезема включают в состав в 100 частей по массе каучукового компонента. При количестве кремнезема в смеси менее 40 частей по массе может уменьшаться твердость каучуковой композиции. При количестве кремнезема в смеси менее 5 частей по массе может ухудшаться тепловыделение. При количестве кремнезема в смеси более 100 частей по массе ухудшается экструдируемость каучуковой композиции.
Кроме того, 100% по массе наполнителя, включающего в себя углеродную сажу и кремнезем, может содержать предпочтительно 70% по массе или более, более предпочтительно от 70 до 95% по массе, еще более предпочтительно от 72 до 93% по массе и особенно предпочтительно от 74 до 90% по массе кремнезема. При содержании кремнезема в 100% по массе наполнителя менее 70% по массе могут ухудшаться характеристики на мокром покрытии.
В состав каучуковой композиции для бегового слоя можно включать силановый связывающий агент. В состав включают силановый связывающий агент, за счет чего можно улучшать диспергируемость кремнезема в каучуковом компоненте и повышать армирующее свойство для каучука.
Можно включать в состав от 3 до 15% по массе силанового связывающего агента относительно количества кремнезема в смеси и более предпочтительно можно включать в состав от 5 до 10% по массе силанового связывающего агента относительно количества кремнезема в смеси. При количестве силанового связывающего агента в смеси менее 3% по массе относительно количества кремнезема в смеси нельзя достаточно улучшить диспергируемость кремнезема. При количестве силанового связывающего агента в смеси более 15 частей по массе относительно количества кремнезема в смеси можно получать требуемые твердость, прочность или износостойкость.
Тип силанового связывающего агента не имеет конкретных ограничений при условии, что силановый связывающий агент можно использовать в содержащей кремнезем каучуковой композиции. Примеры типа силанового связывающего агента могут включать в себя серосодержащие силановые связывающие агенты, такие как бис(3-триэтоксисилилпропил)тетрасульфид, бис(3-триэтоксисилилпропил)дисульфид, 3-триметоксисилилпропил бензотиазол тетрасульфид, γ-меркаптопропил триэтоксисилан и 3-октаноилтиопропил триэтоксисилан.
Каучуковая композиция для бегового слоя также может содержать и другие наполнители, отличные от углеродной сажи и кремнезема, при условии, что каучуковая композиция не препятствует достижению цели настоящего изобретения. Примеры других наполнителей включают в себя глину, слюду, тальк, карбонат кальция, гидроксид алюминия, оксид алюминия и оксид титана.
В настоящем изобретении, если твердость каучука каучуковой композиции для шины при -20°C - HcM20, а напряжение растяжения (МПа) каучуковой композиции для шины при удлинении 300% при 23°C - Sc, удовлетворено соотношение (5).
9,0 < HcM20/Sc < 10,5 ∙∙∙ (5)
(В этом соотношении HcM20 обозначает твердость каучука каучуковой композиции для шины при -20°C, а Sc обозначает напряжение растяжения (МПа) каучуковой композиции для шины при удлинении 300% при 23°C).
Если отношение HcM20/Sc твердости HcM20 каучука при -20°C к напряжению Sc растяжения при удлинении 300% при 23°C составляет 9 или менее, эксплуатационные характеристики при езде по снегу и льду ухудшаются. Кроме того, если отношение HcM20/Sc составляет 10,5 или более, устойчивость к выпадению шпилек ухудшается. Отношение HcM20/Sc предпочтительно составляет от 9,3 до 10,3 и более предпочтительно от 9,5 до 10,0.
Твердость HcM20 каучука каучуковой композиции для шины при -20°C не имеет конкретных ограничений при условии, что твердость HcM20 каучука удовлетворяет приведенному выше соотношению (5); однако твердость HcM20 каучука предпочтительно составляет от 48 до 65 и более предпочтительно от 51 до 62. Твердость HcM20 каучука находится в пределах такого диапазона; поэтому можно на высоком уровне обеспечивать эксплуатационные характеристики при езде по снегу и льду и характеристики на сухом покрытии. В настоящем описании твердость HcM20 каучука относится к твердости каучука, измеренной при температуре 20°С с использованием дюрометра типа A в соответствии с методом JIS K6253.
Напряжение растяжения Sc каучуковой композиции для шины при удлинении 300% при 23°С не имеет конкретных ограничений при условии, что напряжение растяжения Sc удовлетворяет приведенному выше соотношению (5); однако напряжение растяжения Sc предпочтительно составляет от 5,0 до 8,0 МПа и более предпочтительно от 5,5 до 7,5 МПа. Напряжение растяжения Sc находится в пределах такого диапазона; поэтому шина способна обеспечивать отличные эксплуатационные характеристики при езде по снегу и льду, гарантируя при этом устойчивость к выпадению шпилек. В настоящем описании напряжение Sc растяжения при удлинении 300% при 23°С относится к напряжению растяжения при деформации 300% при проведении испытания на растяжение при 23°С и 500 мм/мин в соответствии с методом JIS K6251.
Каучуковая композиция для бегового слоя может содержать терпеновую смолу, модифицированную ароматическими группами, имеющую температуру размягчения от 60 до 150°C; поэтому можно предпочтительно дополнительно улучшать характеристики на мокром покрытии. Это может быть связано с улучшением за счет терпеновой смолы, модифицированной ароматическими группами, диспергируемости наполнителя, такого как кремнезем, углеродная сажа и т. п., а также совместимости наполнителя и каучукового компонента.
В качестве терпеновой смолы, модифицированной ароматическими группами, можно применять терпеновую смолу, модифицированную ароматическими группами, имеющую температуру размягчения предпочтительно от 60 до 150°C, предпочтительно от 80 до 130°C. При температуре размягчения терпеновой смолы, модифицированной ароматическими группами, ниже 60°C эффект улучшения эксплуатационных характеристик на мокром покрытии может быть недостаточным. При температуре размягчения выше 150°C тепловыделение ухудшается, и в результате возрастает сопротивление качению. В настоящем описании температуру размягчения терпеновой смолы, модифицированной ароматическими группами, измеряют в соответствии с методом JIS K6220-1 (способ кольца и шара).
Терпеновая смола, модифицированная ароматическими группами, предпочтительно представляет собой терпеновую смолу, модифицированную ароматическими группами, полученную путем полимеризации терпена, например α-пинен, β-пинен, дипентен или лимонен, и по меньшей мере одного ароматического соединения из стирола, α-метилстирола или винилтолуола.
Содержание терпеновой смолы, модифицированной ароматическими группами, может составлять от 2 до 20 частей по массе и более предпочтительно от 5 до 15 частей по массе на 100 частей по массе каучукового компонента. При содержании терпеновой смолы, модифицированной ароматическими группами, менее 2 частей по массе эффект улучшения характеристик на мокром покрытии может быть недостаточным. При содержании терпеновой смолы, модифицированной ароматическими группами, более 20 частей по массе могут ухудшаться эксплуатационные характеристики при езде по снегу и льду.
Каучуковая композиция для шины в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения предпочтительно включает в себя жидкий полимер, за счет чего можно дополнительно уменьшать твердость каучука при низкой температуре и дополнительно улучшать эксплуатационные характеристики при езде по снегу и льду. Примеры жидкого полимера могут включать в себя, например, жидкий полибутен, жидкий полиизобутен, жидкий полиизопрен, жидкий полибутадиен, жидкий поли-α-олефин, жидкий изобутилен, жидкий сополимер этилена и α-олефина, жидкий сополимер этилена и бутилена и т. п. Жидкий полимер также может представлять собой модифицированный продукт вышеупомянутого жидкого полимера (модификация малеиновой кислотой, модификация концевых групп изоцианатом, эпоксидная модификация или т. п.).
Содержание жидкого полимера может составлять предпочтительно от 3 до 30 частей по массе и более предпочтительно от 5 до 25 частей по массе на 100 частей по массе каучукового компонента. При содержании жидкого полимера менее 3 частей по массе эффект улучшения эксплуатационных характеристик при езде по снегу и льду может быть недостаточным. При содержании жидкого полимера более 30 частей по массе может ухудшаться предельная прочность при растяжении.
В настоящем изобретении каучуковая композиция для шины, которая формирует подпротектор (в дальнейшем будет именоваться «каучуковая композиция для подпротектора»), не имеет конкретных ограничений при условии использования каучуковой композиции в подпротекторе шипованной шины. От 50 до 100 частей по массе углеродной сажи предпочтительно включают в состав в 100 частей по массе каучукового компонента, включающего в себя от 15 до 85% по массе натурального каучука и/или изопренового каучука и от 15 до 85% по массе бутадиенового каучука и/или бутадиен-стирольного каучука. Углеродная сажа может дополнительно иметь удельную площадь поверхности по адсорбции азота (N2SA) предпочтительно от 25 до 120 м2/г.
Каучуковая композиция для бегового слоя и каучуковая композиция для подпротектора могут содержать различные компаундирующие агенты, такие как вулканизационный или сшивающий реагент, ускоритель вулканизации, реагент, предотвращающий старение, пластификатор, технологическая добавка, жидкий полимер и термореактивная смола, которые обычно используют в составе каучуковой композиции для протектора. Эти компаундирующие агенты можно замешивать обычным способом для получения композиции, которую затем можно использовать для вулканизации или поперечного сшивания. Эти компаундирующие агенты можно смешивать в типовых обычно применяемых количествах при условии, что это не будет препятствовать достижению цели настоящего изобретения. Каучуковую композицию для протектора можно получать посредством замеса и смешивания вышеупомянутых компонентов с использованием какой-либо известной замесочной машины, такой как смеситель Бенбери, меситель, валок или т. п. Полученную каучуковую композицию можно использовать в участке протектора шипованной шины и формовать с вулканизацией обычным способом.
Настоящее изобретение дополнительно описано ниже с помощью примеров. Однако объем настоящего изобретения не ограничен данными примерами.
Пример
Компоненты, за исключением серы и ускорителя вулканизации, шести типов каучуковых композиций (композиции A-F) для протектора шины, изготовленных из содержимого, указанного в таблице 1, замешивали в течение пяти минут с помощью герметичного смесителя объемом 1,8 л, после чего смесь выгружали и охлаждали. Затем к смеси добавляли серу и ускоритель вулканизации и замешивали смесь открытым валком. Таким образом, были получены шесть типов каучуковых композиций.
Полученные шесть типов каучуковых композиций вулканизировали под прессом при 170°C в течение 10 минут в предварительно заданной пресс-форме для получения опытных образцов, изготовленных из каучуковых композиций для протектора. Твердость каучука полученных опытных образцов при 20°C и напряжение растяжения опытных образцов при удлинении 300% при 23°C измеряли в соответствии с описанным ниже способом.
Твердость каучука
Твердость каучука каждого из опытных образцов измеряли в соответствии с методом JIS K6253 при температуре 20°С с использованием дюрометра типа A. Полученные результаты приведены в строке «Твердость Hc или Hu каучука» таблицы 1.
Напряжение растяжения при удлинении 300%
В соответствии с методом JIS K6251 из полученных опытных образцов вырезали гантелевидный опытный образец JIS № 3. Напряжение растяжения в момент деформации 300% измеряли путем испытания на растяжение, выполненного при 500 мм/мин при 23°C в соответствии с методом JIS K6251. Полученные результаты приведены в строке «Напряжение Sc или Su при удлинении 300%» таблицы 1.
Кроме того, шипованные шины формовали вулканизацией. Полученные шесть типов каучуковых композиций для бегового слоя и подпротектора комбинировали, как показано в таблице 2, для использования в беговом слое и подпротекторе каждой из шипованных шин. Шиповые шпильки устанавливали в установочные отверстия на участке протектора полученной шины. Полученные шипованные шины устанавливали на переднеприводной автомобиль с объемом двигателя 2000 куб. см и оценивали устойчивость шины к выпадению шпилек, тормозную способность на сухом покрытии и тормозную способность на льду и снегу следующими способами.
Устойчивость к выпадению шпильки
На автомобиле с установленными на нем шипованными шинами осуществляли пробег 20 000 км на сухих дорожных покрытиях, включая асфальтовое дорожное покрытие и бетонное дорожное покрытие. Подсчитывали количество шиповых шпилек, выпавших из протекторов пневматических шин после пробега указанного расстояния. Полученные результаты приведены в строке «Устойчивость к выпадению шпилек» таблицы 2 с расчетом обратной величины числа выпавших шиповых шпилек для представления в виде индексного значения, причем стандартному примеру 1 присваивали значение 100. Большее индексное значение указывает на меньшее количество выпавших шиповых шпилек и указывает на превосходную устойчивость к выпадению шпилек.
Тормозная способность на мокром покрытии
На автомобиле с установленными на нем шипованными шинами осуществляли езду по сухим дорожным покрытиям и измеряли длину тормозного пути, необходимую для полной остановки автомобиля путем торможения автомобиля, движущегося с начальной скоростью 30 км/час. Полученные результаты приведены в строке «Тормозная способность на сухом покрытии» таблицы 2 с расчетом обратной величины длины тормозного пути для представления в виде индексного значения, причем стандартному примеру 1 присваивали значение 100. Большее индексное значение указывает на более короткий тормозной путь во время движения на сухих дорожных покрытиях и превосходные характеристики на мокром покрытии.
Тормозная способность на льду
На автомобиле с установленными на нем шипованными шинами осуществляли езду по обледеневшим дорогам и измеряли длину тормозного пути, необходимую для полной остановки автомобиля путем торможения автомобиля, движущегося с начальной скоростью 30 км/час. Полученные результаты приведены в строке «Тормозная способность на льду» таблицы 2 с расчетом обратной величины длины тормозного пути для представления в виде индексного значения, причем стандартному примеру 1 присваивали значение 100. Большее индексное значение указывает на более короткий тормозной путь во время движения по обледеневшим дорогам и превосходные характеристики на льду.
Таблица 1
| Каучуковая композиция для бегового слоя | Каучуковая композиция для подпротектора | ||||||
| Композиция A | Композиция B | Композиция C | Композиция D | Композиция E | Композиция F | ||
| NR | Частей по массе | 40 | 40 | 40 | 30 | 30 | 30 |
| SBR | Частей по массе | 30 | 30 | 30 | 40 | 40 | 40 |
| BR | Частей по массе | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 |
| CB-1 | Частей по массе | 5 | 5 | 15 | |||
| CB-2 | Частей по массе | 60 | 60 | 50 | |||
| Кремнезем-1 | Частей по массе | 65 | 65 | 65 | |||
| Связывающий агент | Частей по массе | 5,2 | 5,2 | 5,2 | |||
| Технологическое масло | Частей по массе | 30 | 40 | 20 | 10 | 15 | 13 |
| Стеариновая кислота | Частей по массе | 2,0 | 2 | 2 | 1 | 1 | 1 |
| Оксид цинка | Частей по массе | 4,0 | 4 | 4 | 3 | 3 | 3 |
| Сера | Частей по массе | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 2,2 | 2,2 | 2,2 |
| Ускоритель вулканизации-1 | Частей по массе | 2,0 | 2 | 2 | |||
| Ускоритель вулканизации-2 | Частей по массе | 1,0 | 1 | 1 | |||
| Ускоритель вулканизации-3 | Частей по массе | 1 | 1,5 | 1,5 | |||
| Средняя Tg каучукового компонента | °C | (74) | (74) | (74) | (73) | (73) | (73) |
| Твердость Hc или Hu каучука | - | 55 | 51 | 62 | 65 | 64 | 63 |
| Напряжение Sc или Su при удлинении 300% | МПа | 6,5 | 5,3 | 7,4 | 11,8 | 14,0 | 13,7 |
Ниже описаны типы исходных материалов, представленных в таблице 1.
• NR: натуральный каучук, STR20 (производитель BON BUNDIT), температура стеклования: -65°C;
• BR: бутадиеновый каучук; Nipol BR1220 (производитель Zeon Corporation), температура стеклования: -110°C;
• SBR: бутадиен-стирольный каучук, Nipol 1502 (производитель ZEON CORPORATION), температура стеклования: -54°C;
• CB-1: углеродная сажа, Show Black N339 (производитель Cabot Japan K.K.), удельная площадь поверхности по адсорбции азота: 93 м2/г;
• CB-2: углеродная сажа, Cabot Japan 550 (производитель Cabot Japan K.K.), удельная площадь поверхности по адсорбции азота: 43 м2/г;
• Кремнезем-1: кремнезем, ZEOSIL 1165MP (производитель Solvay SA), удельная площадь поверхности по адсорбции ЦТАБ: 156 м2/г;
• Связывающий агент: силановый связывающий агент, Si 69 (производитель Evonik Degussa GmbH);
• Жидкий полимер: жидкий полибутадиен, Ricon130 (производитель Cray Varey SA);
• Технологическое масло: Extract No. 4S, производимое компанией Showa Shell Sekiyu K.K.
• Стеариновая кислота: стеариновая кислота 50S (производитель Nippon Oil & Fats Co., Ltd.);
• Оксид цинка: Zinc Oxide III, производства Seido Chemical Industry Co., Ltd.;
• Сера: промасленная сера (производитель Hosoi Chemical Industry Co., Ltd.);
• Ускоритель 1 вулканизации: Nocceler CZ-G (производитель Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.);
• Ускоритель 2 вулканизации: Soxinol D-G (производитель Sumitomo Chemical Co., Ltd.);
• Ускоритель 3 вулканизации: Nocceler NS-P (производитель Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.);
Таблица 2
| Стандартный пример 1 | Пример 1 | Сравнительный пример 1 | Сравнительный пример 2 | Сравнительный пример 3 | Сравнительный пример 4 | Сравнительный пример 5 | Сравнительный пример 6 | Сравнительный пример 7 | ||
| Беговой слой | Тип каучуковой композиции | Композиция A | Композиция A | Композиция A | Композиция B | Композиция B | Композиция B | Композиция C | Композиция C | Композиция C |
| Твердость каучука Hc | 56 | 56 | 56 | 51 | 51 | 51 | 62 | 62 | 62 | |
| Напряжение Sc при удлинении 300% (МПа) | 6,5 | 6,5 | 6,5 | 5,3 | 5,3 | 5,3 | 7,4 | 7,4 | 7,4 | |
| Подпротектор | Тип каучуковой композиции | Композиция D | Композиция E | Композиция F | Композиция D | Композиция E | Композиция F | Композиция D | Композиция E | Композиция F |
| Твердость каучука Hu | 65 | 64 | 63 | 65 | 64 | 63 | 65 | 64 | 63 | |
| Напряжение Su при удлинении 300% (МПа) | 11,8 | 14,0 | 13,7 | 11,8 | 14,0 | 13,7 | 11,8 | 14,0 | 13,7 | |
| Разница твердости каучука Hu - Hc | 9 | 8 | 7 | 14 | 13 | 12 | 3 | 2 | 1 | |
| Отношение напряжений Su/Sc при удлинении 300% | 1,8 | 2,2 | 2,1 | 2,2 | 2,6 | 2,6 | 1,6 | 1,9 | 1,9 | |
| Устойчивость к выпадению шпильки | (индексное значение) | 100 | 112 | 108 | 88 | 96 | 93 | 109 | 123 | 120 |
| Тормозная способность на сухом покрытии | (индексное значение) | 100 | 103 | 96 | 90 | 92 | 88 | 108 | 110 | 109 |
| Тормозная способность на льду | (индексное значение) | 100 | 100 | 100 | 108 | 107 | 108 | 89 | 88 | 89 |
Как видно из таблицы 2, было обнаружено, что шипованная шина в соответствии с примером 1 имеет высокую способность к удержанию шиповых шпилек и превосходные характеристики на сухом покрытии и эксплуатационные характеристики при езде по снегу и льду.
Каучуковая композиция сравнительного примера 1 такова, что разница твердости каучука Hu - Hc составляет менее 8; таким образом, тормозная способность на сухом покрытии является низкой.
Каучуковые композиции сравнительных примеров 2-4 таковы, что напряжение растяжения Sc при удлинении 300% при 23°C составляет менее 5,5 МПа; таким образом, устойчивость к выпадению шпилек и тормозная способность на сухом покрытии являются низкими.
Каучуковые композиции сравнительных примеров 5-7 таковы, что твердость Hc каучука бегового слоя превышает 60, разница твердости каучука Hu - Hc составляет менее 8, и отношение напряжений растяжения Su/Sc при удлинении 300% составляет менее 2,0; таким образом, эксплуатационные характеристики при езде по снегу и льду являются низкими.
Используя типичные количества компаундирующих агентов, указанные в таблице 5, компоненты, за исключением серы и ускорителя вулканизации, шестнадцати типов каучуковых композиций, указанных в таблицах 3 и 4 (примеры 2-9, стандартный пример 2 и сравнительные примеры 8-14), замешивали в течение пяти минут с помощью герметичного смесителя объемом 1,8 л, после чего смесь выгружали и охлаждали. Затем к смеси добавляли серу и ускоритель вулканизации и замешивали смесь открытым валком. Таким образом, были получены шестнадцать типов каучуковых композиций. Кроме того, количества компаундирующих агентов в смеси, указанные в таблице 5, выражены в виде частей по массе на 100 частей по массе каучукового компонента, указанного в таблицах 3 и 4.
Полученные шестнадцать типов каучуковых композиций вулканизировали под прессом при 170°C в течение 10 минут в предварительно заданной пресс-форме для получения опытных образцов, изготовленных из каучуковых композиций для шины. Твердость каучука (HcM20) при -20°C, напряжение растяжения (Sc (МПа)) при удлинении 300% при 23°C и тепловыделение (tanδ при 60°C) полученных опытных образцов измеряли в соответствии с описанными ниже способами.
Твердость каучука при -20°C
Твердость каучука опытных образцов измеряли в соответствии с методом JIS K6253 с использованием дюрометра типа A при температуре -20°C. Полученные результаты представлены в строках «Твердость каучука HcM20» таблиц 3 и 4.
Напряжение растяжения при удлинении 300% при 23°C
В соответствии с методом JIS K6251 из полученных опытных образцов вырезали гантелевидный опытный образец JIS № 3. Испытания на растяжение при 23°C и 500 мм/мин проводили в соответствии с методом JIS K 6251 и измеряли напряжение растяжения (Sc (МПа) при деформации 300%. Полученные результаты представлены в строках «Напряжение Su при удлинении 300%» таблиц 3 и 4.
Тепловыделение (tan δ при 60°C)
Динамическую вязкоупругость полученных опытных образцов измеряли при первоначальной деформации 10%, амплитуде ±2% и частоте 20 Гц с использованием вязкоупругого спектрометра производства компании Toyo Seiki Seisakusho, Ltd., и рассчитывали tan δ при температуре 60°C. Полученные результаты выражены индексными значениями, причем сравнительному примеру 2 присвоено значение 100, и приведены в строках «Тепловыделение» в таблицах 3 и 4. Меньшее индексное значение указывает на более низкое тепловыделение и превосходную эффективность расхода топлива при производстве шины.
Кроме того, шипованные шины, в которых полученные шестнадцать типов каучуковых композиций использовали в беговом слое, формовали вулканизацией, а шиповые шпильки устанавливали в установочные отверстия на участке протектора каждой из шин. Полученные шипованные шины устанавливали на переднеприводной автомобиль с объемом двигателя 2000 куб. см и оценивали устойчивость к выпадению шпилек, тормозную способность на мокром покрытии и тормозную способность на льду и снегу следующими способами.
Устойчивость к выпадению шпильки
На автомобиле с установленными на нем шипованными шинами осуществляли пробег 20 000 км на сухих дорожных покрытиях, включая асфальтовое дорожное покрытие и бетонное дорожное покрытие. Подсчитывали количество шиповых шпилек, выпавших из протекторов пневматических шин после пробега указанного расстояния. Полученные результаты приведены в строках «Устойчивость к выпадению шпилек» таблиц 3 и 4 с расчетом обратной величины числа выпавших шиповых шпилек для представления в виде индексного значения, причем стандартному примеру 2 присваивали значение 100. Большее индексное значение указывает на меньшее количество выпавших шиповых шпилек и указывает на превосходную устойчивость к выпадению шпилек.
Тормозная способность на мокром покрытии
На автомобиле с установленными на нем шипованными шинами осуществляли езду по дорожным покрытиям, покрытым водой, и измеряли длину тормозного пути, необходимую для полной остановки автомобиля путем торможения автомобиля, движущегося с начальной скоростью 30 км/час. Полученные результаты приведены в строках «Характеристика на мокром покрытии» таблиц 3 и 4 с расчетом обратной величины длины тормозного пути для представления в виде индексного значения, причем сравнительному примеру 2 присваивали значение 100. Большее индексное значение указывает на более короткий тормозной путь во время движения на мокрых покрытиях и превосходные характеристики на мокром покрытии.
Тормозная способность на льду
На автомобиле с установленными на нем шипованными шинами осуществляли езду по обледеневшим дорогам и измеряли длину тормозного пути, необходимую для полной остановки автомобиля путем торможения автомобиля, движущегося с начальной скоростью 30 км/час. Полученные результаты приведены в строках «Тормозная способность на льду» таблиц 3 и 4 с расчетом обратной величины длины тормозного пути для представления в виде индексного значения, причем сравнительному примеру 2 присваивали значение 100. Большее индексное значение указывает на более короткий тормозной путь во время движения по обледеневшим дорогам и превосходные характеристики на льду.
Таблица 3
| Стандартный пример 2 | Сравнительный пример 8 | Сравнительный пример 9 | Пример 2 | Пример 3 | Пример 4 | Пример 5 | Пример 6 | ||
| NR | Частей по массе | 40 | 70 | 40 | 40 | 40 | 40 | 30 | 50 |
| SBR | Частей по массе | 30 | 60 | 30 | 30 | 30 | 35 | 25 | |
| BR | Частей по массе | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 35 | 25 | |
| CB-1 | Частей по массе | 35 | 15 | 15 | 15 | 5 | 15 | 15 | 15 |
| CB-2 | Частей по массе | ||||||||
| CB-3 | Частей по массе | ||||||||
| Кремнезем-1 | Частей по массе | 35 | 55 | 55 | 55 | 65 | 55 | 55 | 55 |
| Кремнезем-2 | Частей по массе | ||||||||
| Связывающий агент | Частей по массе | 2,8 | 4,4 | 4,4 | 4,4 | 5,2 | 4,4 | 4,4 | 4,4 |
| Терпеновая смола, модифицированная ароматическими группами | Частей по массе | ||||||||
| Технологическое масло | Частей по массе | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 20 | 30 | 30 |
| Ускоритель вулканизации-1 | Частей по массе | 1,8 | 1,8 | 1,8 | 1,8 | 2,0 | 1,8 | 1,8 | 1,8 |
| Ускоритель вулканизации-2 | Частей по массе | 0,3 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 1,0 | 0,8 | 0,8 | 0,8 |
| Отношение кремнезема | (% по массе) | (50) | (79) | (79) | (79) | (93) | (79) | (79) | (79) |
| Средняя Tg каучукового компонента | °C | (74) | (77) | (58) | (74) | (74) | (74) | (76) | (73) |
| Напряжение Sc при удлинении 300% | МПа | 6,5 | 6,2 | 7 | 6,7 | 6,5 | 6,7 | 6,9 | 6,4 |
| Твердость каучука HcM20 | - | 61 | 60 | 63 | 60 | 59 | 61 | 62 | 60 |
| Отношение HcM20/Sc | - | 9,4 | 9,7 | 9,0 | 9,0 | 9,1 | 9,1 | 9,0 | 9,4 |
| Разогрев | Индексное значение | 100 | 91 | 108 | 96 | 94 | 97 | 98 | 96 |
| Устойчивость к выпадению шпильки | Индексное значение | 100 | 96 | 102 | 103 | 100 | 103 | 105 | 103 |
| Тормозная способность на мокром покрытии | Индексное значение | 100 | 94 | 110 | 108 | 111 | 115 | 112 | 110 |
| Тормозная способность на льду | Индексное значение | 100 | 102 | 93 | 103 | 105 | 102 | 101 | 100 |
Таблица 4
| Пример 7 | Пример 8 | Пример 9 | Сравнительный пример 10 | Сравнительный пример 11 | Сравнительный пример 12 | Сравнительный пример 13 | Сравнительный пример 14 | ||
| NR | Частей по массе | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 |
| SBR | Частей по массе | 36 | 24 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 |
| BR | Частей по массе | 24 | 36 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 |
| CB-1 | Частей по массе | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | ||
| CB-2 | Частей по массе | 15 | |||||||
| CB-3 | Частей по массе | 15 | |||||||
| Кремнезем-1 | Частей по массе | 55 | 55 | 55 | 55 | 55 | 55 | 55 | |
| Кремнезем-2 | Частей по массе | 55 | |||||||
| Связывающий агент | Частей по массе | 4,4 | 4,4 | 4,4 | 4,4 | 4,4 | 4,4 | 4,4 | 4,4 |
| Жидкий полимер | Частей по массе | 10 | |||||||
| Технологическое масло | Частей по массе | 30 | 30 | 20 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 |
| Ускоритель вулканизации-1 | Частей по массе | 1,8 | 1,8 | 1,8 | 1,8 | 1,8 | 1,8 | 1,8 | 1,8 |
| Ускоритель вулканизации-2 | Частей по массе | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | |
| Отношение кремнезема | (% по массе) | (79) | (79) | (79) | (79) | (79) | (79) | (79) | (79) |
| Средняя Tg каучукового компонента | °C | (71) | (77) | (74) | (74) | (74) | (74) | (74) | (74) |
| Напряжение Sc при удлинении 300% | МПа | 6,8 | 6,5 | 7 | 6,1 | 6,4 | 5,8 | 7,2 | 5,2 |
| Твердость каучука HcM20 | - | 62 | 60 | 63 | 60 | 62 | 57 | 63 | 58 |
| Отношение HcM20/Sc | - | 9,1 | 9,2 | 9,0 | 9,8 | 9,7 | 9,8 | 8,8 | 11,2 |
| Разогрев | Индексное значение | 98 | 95 | 94 | 100 | 106 | 92 | 94 | 100 |
| Устойчивость к выпадению шпильки | Индексное значение | 104 | 103 | 107 | 94 | 98 | 96 | 110 | 92 |
| Тормозная способность на мокром покрытии | Индексное значение | 113 | 106 | 114 | 113 | 109 | 100 | 110 | 102 |
| Тормозная способность на льду | Индексное значение | 100 | 107 | 103 | 102 | 100 | 107 | 94 | 108 |
Ниже описаны типы исходных материалов, представленных в таблицах 3 и 4.
• NR: натуральный каучук, STR20 (производитель BON BUNDIT), температура стеклования: -65°C;
• BR: бутадиеновый каучук; Nipol BR1220 (производитель Zeon Corporation), температура стеклования: -110°C;
• SBR: бутадиен-стирольный каучук, Nipol 1502 (производитель ZEON CORPORATION), температура стеклования: -54°C;
• CB-1: углеродная сажа, Show Black N339 (производитель Cabot Japan K.K.), удельная площадь поверхности по адсорбции азота: 93 м2/г;
• CB-2: углеродная сажа, SEAST 9 (производитель Tokai Carbon Co., Ltd.), удельная площадь поверхности по адсорбции азота: 142 м2/г;
• CB-3: углеродная сажа, Show Black N550 (производитель Cabot Japan K.K.), удельная площадь поверхности по адсорбции азота: 43 м2/г;
• Кремнезем-1: кремнезем, ZEOSIL 1165MP (производитель Solvay SA), удельная площадь поверхности по адсорбции ЦТАБ: 156 м2/г;
• Кремнезем-2: кремнезем, ZEOSIL Premium 200MP (производитель Solvay SA), удельная площадь поверхности по адсорбции ЦТАБ: 197 м2/г;
• Связывающий агент: силановый связывающий агент, Si 69 (производитель Evonik Degussa GmbH);
• Терпеновая смола, модифицированная ароматическими группами: YS Resin TO-125 (производитель Yasuhara Chemical Co., Ltd.), температура размягчения: 125°C;
• Жидкий полимер: жидкий полибутадиен, Ricon130 (производитель Cray Varey SA);
• Технологическое масло: Extract No. 4S, производимое компанией Showa Shell Sekiyu K.K.
• Ускоритель 1 вулканизации: Nocceler CZ-G (производитель Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.);
• Ускоритель 2 вулканизации: Soxinol D-G (производитель Sumitomo Chemical Co., Ltd.).
Таблица 5
| Типичное количество, содержащееся в каучуковой композиции для шины | ||
| Стеариновая кислота | 2,0 | Частей по массе |
| Оксид цинка | 4,0 | Частей по массе |
| Сера | 1,5 | Частей по массе |
Ниже представлены типы сырья, использованного согласно таблице 5.
• Стеариновая кислота: стеариновая кислота 50S (производитель Nippon Oil & Fats Co., Ltd.);
• Оксид цинка: Zinc Oxide III, производства Seido Chemical Industry Co., Ltd.;
• Сера: промасленная сера (производитель Hosoi Chemical Industry Co., Ltd.);
Как видно из таблиц 3 и 4, было обнаружено, что шипованные шины в соответствии с примерами 2-9 имеют превосходную способность к удержанию шиповых шпилек и превосходные характеристики на мокром покрытии и эксплуатационные характеристики при езде по снегу и льду.
Как видно из таблицы 3, каучуковая композиция сравнительного примера 8 не содержит бутадиен-стирольного каучука; таким образом, устойчивость к выпадению шпилек и характеристики на мокром покрытии являются низкими.
Каучуковая композиция сравнительного примера 9 не содержит бутадиеновый каучук; таким образом, эксплуатационные характеристики при езде по снегу и льду являются низкими.
Как видно из таблицы 4, каучуковая композиция сравнительного примера 10 такова, что удельная площадь поверхности кремнезема-2 по адсорбции ЦТАБ превышает 190 м2/г; таким образом, устойчивость к выпадению шпилек является низкой.
Каучуковая композиция сравнительного примера 11 такова, что удельная площадь поверхности углеродной сажи по адсорбции азота превышает 120 м2/г; таким образом, тепловыделение является высоким, а устойчивость к выпадению шпилек является низкой.
Каучуковая композиция сравнительного примера 12 такова, что удельная площадь поверхности углеродной сажи по адсорбции азота составляет менее 50 м2/г; таким образом, устойчивость к выпадению шпилек является низкой.
Каучуковая композиция сравнительного примера 13 такова, что напряжение растяжения при удлинении 300% при 23°C чрезмерно увеличивается по мере увеличения количества ускорителя вулканизации, и отношение HcM20/Sc составляет 9,0 или менее; таким образом, эксплуатационные характеристики при езде по снегу и льду являются низкими.
Каучуковая композиция сравнительного примера 14 такова, что напряжение растяжения при удлинении 300% при 23°C чрезмерно уменьшается, и отношение HcM20/Sc составляет 10,5 или более; таким образом, устойчивость к выпадению шпилек является низкой.
Перечень ссылочных позиций
1 - участок протектора
2 - беговой слой
3 - подпротектор
4 - шиповая шпилька.
1. Шипованная шина, содержащая шиповые шпильки, встроенные в поверхность участка протектора, контактирующую с дорожным покрытием, причем участок протектора сформирован из бегового слоя и подпротектора,
при этом твердость каучука бегового слоя при 20°C - Hc, твердость каучука подпротектора при 20°C - Hu, напряжение растяжения (МПа) бегового слоя при удлинении 300% при 23°C - Sc, а напряжение растяжения (МПа) подпротектора при удлинении 300% при 23°C - Su; и удовлетворены соотношения (1)-(4):
Hc ≤ 60 ∙∙∙ (1);
Hu - Hc ≥ 8 ∙∙∙ (2);
Sc ≥ 5,5 ∙∙∙ (3);
Su/Sc ≥ 2,0 ∙∙∙ (4);
где Hc и Hu обозначают соответственно твердость каучука бегового слоя при 20°C и твердость каучука подпротектора при 20°C, а Sc и Su обозначают соответственно напряжение растяжения (МПа) бегового слоя при удлинении 300% при 23°C и напряжение растяжения (МПа) подпротектора при удлинении 300% при 23°C.
2. Каучуковая композиция для шины, содержащая:
100 частей по массе каучукового компонента, содержащего натуральный каучук и бутадиен-стирольный каучук, причем каучуковый компонент содержит от 5 до 35 частей по массе углеродной сажи, имеющей удельную площадь поверхности по адсорбции азота от 50 до 120 м2/г, и от 40 до 100 частей по массе кремнезема, имеющего удельную площадь поверхности по адсорбции ЦТАБ от 80 до 190 м2/г,
при этом 100% по массе наполнителя, содержащего углеродную сажу и кремнезем, содержит 70% по массе или более кремнезема, средняя температура стеклования каучукового компонента составляет -50°С или ниже, твердость каучука при -20°С - HcM20, а напряжение растяжения (МПа) при удлинении 300% при 23°С - Sc; и удовлетворено соотношение (5):
9,0 < HcM20/Sc < 10,5 ∙∙∙ (5),
где HcM20 обозначает твердость каучука каучуковой композиции для шины при -20°C, а Sc обозначает напряжение растяжения (МПа) каучуковой композиции для шины при удлинении 300% при 23°C.
3. Каучуковая композиция для шины по п. 2, в которой 100 частей по массе каучукового компонента содержат от 2 до 20 частей по массе терпеновой смолы, модифицированной ароматическими группами, имеющей температуру размягчения от 60 до 150°С.
4. Каучуковая композиция для шины по п. 2 или 3, в которой 100 частей по массе каучукового компонента дополнительно содержат от 5 до 30 частей по массе жидкого полимера.
5. Шипованная шина, содержащая участок протектора, содержащий каучуковую композицию для шины по любому из пп. 2-4.
6. Шипованная шина по п. 1, содержащая участок протектора, содержащий каучуковую композицию для шины по любому из пп. 2-4.
