РЕЗИНОВАЯ КОМПОЗИЦИЯ И ПНЕВМОШИНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УКАЗАННОЙ КОМПОЗИЦИИ В ПРОТЕКТОРЕ Российский патент 2008 года по МПК C08L21/00 C08K3/36 B60C1/00 

Настоящее изобретение относится к резиновой композиции и пневмошине.

В последние годы возросли социальные требования к эффективности низкого потребления топлива, что связано с экологическими проблемами, такими как глобальное потепление, и в связи с повышенными требованиями к низкому потреблению топлива автомобилем возникла необходимость в разработке колеса с пониженным сопротивлением качению, которое способствовало бы низкому потреблению топлива.

Однако в общем случае резиновая композиция, понижающая сопротивление качению путем уменьшения механического напряжения и потерь на гистерезис при малом удлинении при растяжении (при малой деформации) шины, таком как при движении с низкой скоростью, уменьшает механическое напряжение и потери на гистерезис также при большом удлинении при растяжении (при большой деформации) шины, таком как при резком торможении, при этом невозможно улучшить сцепление с сухим дорожным покрытием. В результате было трудно одновременно понизить сопротивление качению и улучшить сцепление шины с сухим дорожным покрытием.

В качестве способа, уменьшающего сопротивление шины качению, известна методика замещения техуглерода на диоксид кремния. Однако известно также, что при использовании резиновой композиции, в состав которой входит диоксид кремния, сцепление шины с сухим дорожным покрытием ухудшается, и при увеличении пробега сцепление шины с сухим дорожным покрытием еще больше ухудшается вследствие уменьшения жесткости резины. Помимо этого, так как силанольная группа, которая является функциональной группой на поверхности диоксида кремния, образует водородную связь, диоксид кремния имеет склонность к коагуляции, и возникает следующая проблема: вязкость резиновой смеси по Муни становится высокой, что ухудшает переработку, например экструдирование, так как распределение частиц диоксида кремния в резине становится недостаточно однородным.

Для преодоления этих трудностей диоксид кремния использовали в сочетании с различными связующими агентами, диспергирующими агентами, модификаторами поверхности и подобными веществами. Например, силановый связующий агент предположительно предотвращает коагуляцию частиц диоксида кремния, так как он образует связи с силанольными группами на поверхности диоксида кремния, и улучшает перерабатываемость резиновой смеси. Однако до сих пор в практическом использовании не было резиновой композиции, которая помимо пониженного сопротивления качению обладала бы улучшенным сцеплением с сухим дорожным покрытием.

В JP-A-8-337687 описана резиновая композиция с пониженным сопротивлением качению благодаря включению в ее состав диоксида кремния в виде частиц и силана в качестве связующего агента, однако эта резиновая композиция не обеспечивает достаточного сцепления и с влажным, и с сухим дорожным покрытием, что, таким образом, вызывает необходимость ее дальнейшего улучшения.

Задачей настоящего изобретения является резиновая композиция, обладающая улучшенными характеристиками сцепления как с сухим, так и с влажным дорожным покрытием при сохранении сопротивления качению, а также пневмошина с использованием этой резиновой композиции.

Настоящее изобретение относится к резиновой композиции, включающей от 15 до 100 массовых частей золя цепочечного диоксида кремния, диспергированного в изопропаноле, обладающего средним аспектным отношением L₁/D между разветвленными частицами А-А, содержащими разветвленные частицы А, в интервале от 3 до 30, от 1 до 20 массовых частей силанового связующего агента на 100 массовых частей каучукового компонента, содержащего диеновый каучук; вулканизующий агент, такой как сера, и ускорители вулканизации, где L₁ представляет собой среднее расстояние между разветвленными частицами А-А, содержащими разветвленные частицы А, и D представляет собой средний диаметр первичной частицы, причем указанная разветвленная частица А представляет собой частицу, с которой контактируют по меньшей мере три другие частицы.

Предпочтительно, чтобы средний диаметр первичных частиц диоксида кремния составлял от 5 до 1000 нм.

Настоящее изобретение также относится к пневмошине, протектор которой включает эту резиновую композицию.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - схематическое иллюстративное изображение разветвленной частицы А.

Фиг.2 - схематическое иллюстративное изображение среднего диаметра первичных частиц и средней длины между разветвленными частицами А-А, содержащими разветвленные частицы А.

Предлагаемая резиновая композиция включает каучуковый компонент и золь цепочечного диоксида кремния, диспергированный в изопропаноле.

Каучуковый компонент содержит диеновый каучук, так как он может улучшить сцепление шины с влажным дорожным покрытием и повысить сопротивление изнашиванию (истиранию). Примерами диенового каучука являются каучуки, которые обычно используют в резиновой промышленности, такие как натуральный каучук (НК), бутадиен-стирольный каучук (БСК), бутадиеновый каучук (БДК), изопреновый каучук (ИК), бутилкаучук (изобутилен-изопреновый каучук - ИИК), бутадиен-акрилонитрильный каучук (БАК), этилен-пропилен-диеновый каучук (ЭПДК) и хлоропреновый каучук (ХК), причем число примеров не ограничено перечисленными каучуками, и их можно использовать по отдельности или в комбинации, включающей по меньшей мере два типа каучуков. Среди них с точки зрения наличия адекватной прочности и превосходного сопротивления изнашиванию предпочтителен по меньшей мере один вид каучука, выбранный из группы, состоящей из НК, БСК и БДК, и более предпочтителен БСК.

Суммарное количество стирола в БСК предпочтительно составляет по меньшей мере 20 мас.%, более предпочтительно - по меньшей мере 21 мас.%. Если суммарное количество стирола составляет менее 20 мас.%, это может привести к тому, что нельзя будет получить достаточное улучшение характеристик сцепления с дорожным покрытием. Кроме того, предпочтительно, чтобы суммарное количество стирола составляло не более 60 мас.%, более предпочтительно - не более 50 мас.%. Когда суммарное количество стирола составляет более 60 мас.%, каучук становится жестким, и сцепление с мокрым дорожным покрытием имеет тенденцию понижаться.

Когда каучуковый компонент содержит БСК, то количество БСК предпочтительно составляет по меньшей мере 3 мас. части, более предпочтительно - по меньшей мере 5 мас. частей с точки зрения получения удовлетворительного сцепления с дорожным покрытием. В частности, наиболее предпочтительно, чтобы количество БСК составляло 100 мас. частей.

Хотя резиновая композиция, содержащая обычный диоксид кремния, может улучшить сцепление шины с влажным дорожным покрытием, она не может обеспечить как снижение сопротивления качению, так и улучшение сцепления с сухим дорожным покрытием; однако в соответствии с предлагаемым изобретением можно добиться как снижения сопротивления качению, так и улучшения сцепления с сухим дорожным покрытием следующим образом: содержащийся в резиновой композиции диоксид кремния должен представлять собой диоксид кремния с цепочечной структурой (ниже называемый структурированным диоксидом кремния), комбинирующей несколько типов диоксида кремния. Что касается снижения сопротивления качению при низком удлинении при растяжении (при малой деформации), таком как качение при низком коэффициенте скольжения, поскольку структурированный диоксид кремния имеет превосходную диспергируемость, то количество окклюдированного каучука (каучук, который обернут диоксидом кремния и не может быть деформирован), который образуется при коагуляции обычных частиц диоксида кремния, снижается, и локальные концентрации напряжения уменьшаются. А именно, так как механическое напряжение распространяется на всю матрицу резины, местная деформация становится малой, и потери на гистерезис в целом уменьшаются, и тем самым сопротивление качению может быть уменьшено. Кроме того, что касается сцепления шины с сухим дорожным покрытием при высоком удлинении при растяжении (при большой деформации), таком как при резком торможении и крутом повороте, то во время ориентации структурированного диоксида кремния по направлению вдоль окружности протектора возникает сопротивление по отношению к резине, резина вблизи структурированного диоксида кремния экспоненциально деформируется, при этом растут потери на гистерезис, и таким образом может быть улучшено сцепление шины с сухим дорожным покрытием.

Используемый в данном изобретении структурированный диоксид кремния содержит частицу, с которой находятся в контакте по меньшей мере 3 частицы (здесь и далее эта частица называется "разветвленной частицей А"). Структура частиц, находящихся в контакте с разветвленной частицей А, называется "разветвленной структурой". Разветвленная частица А обозначает частицу А среди частиц, как изображено на фиг.1, где представлено схематическое иллюстративное изображение разветвленной частицы, которая находится в контакте по меньшей мере с тремя частицами. Кроме того, структурированный диоксид кремния включает диоксид кремния, обладающий разветвленной структурой (см., например, фиг.2), и диоксид кремния, не обладающий разветвленной структурой, однако поскольку структурированный диоксид кремния, не обладающий разветвленной структурой, быстро коагулирует, то такой диоксид кремния по существу не присутствует.

Средний диаметр первичной частицы (D, см. фиг.2, которая представляет собой схематическое иллюстративное изображение структурированного диоксида кремния, содержащего разветвленные частицы) структурированного диоксида кремния предпочтительно составляет по меньшей мере 5 нм, более предпочтительно - по меньшей мере 7 нм. Когда D составляет менее 5 нм, удельная площадь поверхности возрастает, и даже при малой области удлинения при растяжении может возрасти механическое напряжение, распределенное по поверхности раздела между резиной и диоксидом кремния, то есть потери на гистерезис могут увеличиться, и сопротивление качению тоже. Кроме того, предпочтительно, чтобы D составлял не более 1000 нм, и наиболее предпочтительно - не более 800 нм. Когда D составляет более 1000 нм, то, поскольку механическое напряжение не возрастает в достаточной мере в области высокого удлинения при растяжении, и потери на гистерезис не растут, сцепление шины с сухим дорожным покрытием не может быть увеличено.

Среднее расстояние между разветвленными частицами А-А, содержащими разветвленные частицы А (L₁ на фиг.2) структурированного диоксида кремния, предпочтительно составляет по меньшей мере 15 нм, и более предпочтительно - по меньшей мере 20 нм. Когда L₁ составляет менее 15 нм, то не происходит увеличения потерь на гистерезис вследствие ориентации диоксида кремния в области высокого удлинения при растяжении, и при этом невозможно увеличить сцепление шины с сухим дорожным покрытием. Кроме того, предпочтительно, чтобы L₁ составляло не более 100000 нм, и более предпочтительно - не более 80000 нм. Когда L₁ превышает 100000 нм, то, поскольку механическое напряжение увеличивается в области низкого удлинения при растяжении, потери на гистерезис возрастают, при этом сопротивление качению может увеличиться.

Среднее аспектное отношение между разветвленными частицами А-А, содержащими разветвленные частицы А (L₁/D) структурированного диоксида кремния, составляет по меньшей мере 3, предпочтительно по меньшей мере 4. Когда L₁/D составляет менее 3, то, поскольку механическое напряжение недостаточно повышается в области высокого удлинения при растяжении и потери на гистерезис не возрастают, нельзя улучшить сцепление шины с сухим дорожным покрытием. Кроме того, L₁/D составляет не более 30. Когда L₁/D составляет более 30, то, поскольку механическое напряжение возрастает в области низкого удлинения при растяжении, повышаются потери на гистерезис, и характеристики сопротивления качению ухудшаются.

В соответствии с настоящим изобретением D, L₁ и L₁/D можно измерить путем наблюдения, при помощи трансмиссионного электронного микроскопа, диоксида кремния, диспергированного в вулканизированной резиновой композиции. Например, если частицы представляют собой идеальные сферы, как показано на фиг.2, то L₁/D равно 5.

В качестве конкретных примеров структурированного диоксида кремния можно привести органокремневый золь IPA-ST-UP (производитель - Nissan Chemical Industries Ltd.), высокочистый органозоль (производитель - Fuso Chemical Co. Ltd.) и Fine Cataloid F-120 (производитель - Catalysts & Chemicals Industries Co. Ltd.).

Количество структурированного диоксида кремния составляет по меньшей мере 15 массовых частей на 100 массовых частей каучукового компонента. Если количество структурированного диоксида кремния составляет менее 15 массовых частей, то невозможно достичь адекватного улучшения характеристик сопротивления качению, сцепления с влажным и с сухим дорожным покрытием, обусловленного содержанием структурированного диоксида кремния. Кроме того, количество структурированного диоксида кремния должно составлять не более 100 массовых частей. Если количество структурированного диоксида кремния составляет более 100 массовых частей, то жесткость резиновой композиции возрастает, а перерабатываемость и сцепление с влажным дорожным покрытием снижаются.

В предлагаемой резиновой композиции силановый связующий агент смешан с структурированным диоксидом кремния. В отношении силанового связующего агента нет никаких особых ограничений, и в качестве такового можно использовать те, которые применяют в шинной промышленности вместе с диоксидом кремния, в качестве примеров можно привести бис-(3-триэтоксисилилпропил)полисульфид, бис-(2-триэтоксисилилэтил)полисульфид, бис-(3-триметоксисилилпропил)-полисульфид, бис-(2-триметоксисилилэтил)-полисульфид, бис-(4-триэтоксисилилбутил)полисульфид и бис-(4-триметоксисилилбутил)-полисульфид, причем эти силановые связующие агенты можно использовать по отдельности или комбинировать по меньшей мере по два. Среди них с точки зрения как добавления связующего агента, так и его цены лучше всего использовать бис-(3-триэтоксисилилпропил)-тетрасульфид.

Количество силанового связующего агента предпочтительно составляет по меньшей мере 1 массовую часть, и более предпочтительно - по меньшей мере 2 массовые части на 100 массовых частей структурированного диоксида кремния. Когда количество силанового связующего агента составляет менее 1 массовой части, то, поскольку структурированный диоксид кремния с трудом ориентируется в направлении вдоль окружности протектора при высоком удлинении при растяжении, и потери на гистерезис едва ли возрастают, сцепление шины с сухим дорожным покрытием может снизиться. Кроме того, количество силанового связующего агента предпочтительно составляет не более 20 массовых частей, а более предпочтительно - не более 15 массовых частей. Когда количество силанового связующего агента составляет более 20 массовых частей, невозможно получить эффекты улучшения вследствие добавления силанового связующего агента, и поэтому стоимость увеличивается.

Кроме вышеописанных каучукового компонента, структурированного диоксида кремния и силанового связующего агента в предлагаемую резиновую композицию можно ввести различные ингредиенты, обычно используемые в резиновой промышленности, такие как мягчители, различные антиоксиданты, стеариновую кислоту, оксид цинка, вулканизующие агенты, такие как сера, и различные ускорители вулканизации.

Что касается предлагаемой резиновой композиции, можно получить маточную резиновую смесь путем перемешивания химикатов - за исключением серы и ускорителей вулканизации - например, при помощи резиносмесителя Бенбери (стадия 1). Затем к маточной резиновой смеси добавляют серу и ускорители вулканизации и смесь перемешивают, используя, например вальцы, для получения невулканизированной резиновой композиции (стадия 2). Далее получают предлагаемую в настоящем изобретении резиновую композицию путем вулканизации невулканизированной резиновой композиции (стадия 3).

Что касается стадии 1, известен процесс смешивания химреактивов, отличающихся от серы и ускорителей вулканизации, в толуоле, который представляет собой превосходный растворитель для каучука; однако в случае использования этого процесса число частиц диоксида кремния, составляющих структурированный диоксид кремния, становится избыточно высоким, что приводит к увеличению сопротивления качению. В результате соотношение L₁/D структурированного диоксида кремния становится избыточно высоким, и сопротивление качению имеет тенденцию к росту.

Предпочтительно использовать предлагаемую резиновую композицию для производства шин, и в частности, при учете того, что можно сохранять сопротивление качению при низком удлинении при растяжении и можно улучшить сцепление шины с сухим дорожным покрытием при высоком удлинении при растяжении так же эффективно, как и сцепление шины с влажным дорожным покрытием, предлагаемую резиновую композицию предпочтительно использовать (среди других частей шины) для протектора, более предпочтительно - для протектора таких шин, как шины автобусов и большегрузных грузовиков, обычных автомобильных шин и шин для гоночных машин.

ПРИМЕРЫ

Настоящее изобретение подробно объясняется ниже на основе примеров, но оно не ограничено только ими.

Ниже приведены пояснения по поводу используемых в настоящем изобретении химических веществ:

Бутадиен-стирольный каучук (БСК): SBR1502 (суммарное количество стирола составляет 23,5 мас.%), производимый JSR Corporation.

Диоксид кремния А: органокремниевый золь IPA-ST-UP (золь цепочечного диоксида кремния, диспергированный в изопропаноле; количество диоксида кремния составляет 15 мас.%), производимый Nissan Chemical Industries, Ltd.

Диоксид кремния В: Ultrasil VN3 (диоксид кремния в виде частиц), производимый Degussa Co.

Силановый связующий агент: Si69 (бис-(3-триэтоксисилилпропил)-тетрасульфид), производимый Degussa Co.

Стеариновая кислота: стеариновая кислота, производимая NOF Corporation.

Оксид цинка: оксид цинка №1, производимый Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.

Сера: порошок серы, производимый Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd.

Ускоритель вулканизации ТББС: NOCELLER NS (N-трет-бутил-2-бензотиазолилсульфенамид), производимый Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.

Ускоритель вулканизации ДФГ: NOCELLER D (дифенилгуанидин), производимый Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.

ПРИМЕР 1 и СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР 1

В соответствии с заданным в таблице 2 составом все химические вещества, кроме серы и ускорителей вулканизации ТББС и ДФГ, перемешивали при 100°С в течение 5 минут при помощи резиносмесителя Бенбери, при этом получали маточную резиновую смесь. Затем к полученной маточной резиновой смеси добавляли серу и ускорители вулканизации ТББС и ДФГ, и смесь перемешивали при 50°С в течение 5 минут при помощи вальцев, получая при этом невулканизованные резиновые смеси (композиции). Полученные невулканизованные резиновые смеси вулканизировали в пресс-форме при 170°С в течение 20 минут, получая при этом вулканизованные резиновые композиции примера 1 и сравнительного примера 1 (первый способ получения).

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР 2

Сначала в толуоле смешивали только каучук и диоксид кремния, не перемешивая в резиносмесителе Бенбери, затем путем удаления толуола на бане с постоянной температурой 70°С готовили маточную смесь каучук/диоксид кремния, после чего получали вулканизованную резиновую композицию сравнительного примера 2 таким же образом, как и в первом способе получения, и помимо этого добавляли связующий агент, стеариновую кислоту и оксид цинка при перемешивании с помощью вальцев (второй способ получения).

Средний диаметр, средняя длина и аспектное отношение диоксида кремния

Что касается среднего диаметра первичной частицы (D), средней длины (L) и среднего аспектного отношения (L/D) диоксида кремния, то проводили наблюдение диспергированного в вулканизированной резиновой композиции диоксида кремния при помощи трансмиссионного электронного микроскопа, произвольно выбирали 30 частиц и измеряли их длинный диаметр и короткий диаметр, средние значения которых обозначали L и D, соответственно, и на основании L и D вычисляли L/D. Что касается средней длины и среднего аспектного отношения для оценки того, имеет ли использованный диоксид кремния цепочечную структуру или структуру коагулята, измеряли среднюю длину между разветвленными частицами А-А, содержащими разветвленные частицы А (L₁), среднюю длину между разветвленными частицами А-А, не содержащими разветвленных частиц A (L₂ на фиг.2), среднее аспектное отношение (L₁/D) разветвленных частиц А-А, содержащих разветвленные частицы А, и среднее аспектное отношение (L₂/D) разветвленных частиц А-А, не содержащих разветвленные частицы А.

Измеренные в соответствии с вышеописанным значения D, L₁, L₂, L₁/D и L₂/D диоксида кремния в вулканизированных резиновых композициях для примера 1 и сравнительных примеров 1 и 2 приведены в таблице 1.

Таблица 1 Пример 1Сравнит. пример 1Сравнит. пример 2Вид диоксида кремниядиоксид кремния Адиоксид кремния Вдиоксид кремния АСпособ получения резиновой композициипервыйпервыйвторойСредний диаметр первичной частицы (D, нм)132013Средняя длина между разветвленными частицами, не содержащими разветвленных частиц (L₂, нм)4224329Средняя длина между разветвленными частицами, содержащими разветвленные частицы (L₁, нм)5524430Среднее аспектное отношение разветвленных частиц, не содержащих разветвленных частиц (L₂/D)3,21,225,3Среднее аспектное отношение разветвленных частиц, содержащих разветвленные частицы (L₁/D)4,21,233,1

Физические свойства вулканизованной резиновой композиции

Сопротивление качению

Тангенс угла потерь (tanδ) полученных вулканизатов резиновых смесей измеряли при помощи эластовискозиметра-спектрометра VES-FIII2 от Iwamoto Seisakusho Co., Ltd. при следующих условиях: начальная деформация 10%, динамическая деформация 2%, частота 10 Гц и температура 70°С. Затем сопротивление качению соответствующих смесей было определено в виде показателя, вычисленного в соответствии с приведенным ниже уравнением при допущении, что показатель сопротивления качению в сравнительном примере 1 равен 100. Это означает, что чем больше показатель сопротивления качению, тем больше снижается сопротивление качению и тем лучше показатель низкой экзотермичности.

(Показатель сопротивления качению) = (Tanδ в сравнительном примере 1) / (tanδ соответствующих композиций) × 100

Сцепление с влажным дорожным покрытием

Из подготовленных вулканизованных резиновых композиций готовили образцы резины цилиндрической формы длиной 20 мм и диаметром 100 мм, испытывали их при помощи ленточного измерителя истираемости (FR5010), производимого Ueshima Seishakusho Co., Ltd., в следующих условиях: скорость 20 км/час, нагрузка 4 кгс, температура окружающего воздуха 30°С и температура воды 25°С и считывали максимальное значение коэффициента трения, который определяли в то время, когда относительное скольжение образца для влажного дорожного покрытия изменялось от 0 до 70%. Затем сцепление с влажным дорожным покрытием для примера 1 и сравнительных примеров 1 и 2 выражали в виде показателя, вычисляемого в соответствии с приведенным ниже уравнением, при допущении, что показатель сцепления с влажным дорожным покрытием в сравнительном примере 1 равен 100. Это означает, что чем выше показатель сцепления с влажным дорожным покрытием, тем лучше сцепление с влажным дорожным покрытием.

(Показатель сцепления шины с влажным дорожным покрытием) = (максимальный коэффициент трения соответствующих композиций) / (максимальный коэффициент трения в сравнительном примере 1) × 100.

Сцепление шины с сухим дорожным покрытием

Из подготовленных вулканизованных резиновых композиций готовили образцы резины цилиндрической формы длиной 20 мм и диаметром 100 мм, испытывали их при помощи ленточного измерителя истираемости (FR5010), производимого Ueshima Seishakusho Co., Ltd., в следующих условиях: скорость 20 км/час, нагрузка 4 кгс и температура окружающего воздуха 30°С, и считывали максимальное значение коэффициента трения, который определяли в то время, когда относительное скольжение образца для сухого дорожного покрытия изменялось от 0 до 50%. Затем сцепление с сухим дорожным покрытием для примера 1 и сравнительных примеров 1 и 2 выражали в виде показателя, вычисляемого в соответствии с приведенным ниже уравнением, при допущении, что показатель сцепления с сухим дорожным покрытием в сравнительном примере 1 равен 100. Это означает, что чем выше показатель сцепления с сухим дорожным покрытием, тем лучше сцепление с сухим дорожным покрытием.

(Показатель сцепления с сухим дорожным покрытием) = (максимальный коэффициент трения соответствующих композиций) / (максимальный коэффициент трения в сравнительном примере 1) × 100

Свойства пневмошины

Пневмошины в соответствии с примером 1 и сравнительными примерами 1 и 2 (размер шины: 195/65R15) изготавливали путем формования полученных невулканизированных резиновых композиций в форме протектора, соединения со слоями других частей шины и вулканизации при 170°С в течение 20 мин.

Сопротивление качению

Максимальный коэффициент трения, возникающий между контактной поверхностью и пневмошиной, измеряли при помощи барабанной испытательной установки путем вращения подготовленной пневмошины со скоростью 80 км/час при следующих условиях: давление воздуха в шине 2000 кПа и нагрузка 400 кгс, и сопротивление качению для примера 1 и сравнительных примеров 1 и 2 выражали в виде показателя, вычисленного в соответствии с приведенным ниже уравнением при допущении, что показатель сопротивления качению в сравнительном примере 1 равен 100. Это означает, что чем больше показатель сопротивления качению, тем больше снижается сопротивление качению.

(Показатель сопротивления качению) = (максимальный коэффициент трения в сравнительном примере 1) / (максимальный коэффициент трения для соответствующих композиций) × 100

Сцепление шины с влажным дорожным покрытием

Для тестирования подготовленные пневмошины устанавливали на автомобиль и совершали пробеги в реальных условиях на автодроме с влажным асфальтовым дорожным покрытием. В этом случае автомобиль вели со скоростью 40 км/час и измеряли максимальный коэффициент трения (μ) в течение периода времени между началом торможения и остановкой. Затем сцепление шины с влажным дорожным покрытием для примера 1 и сравнительных примеров 1 и 2 выражали в виде показателя, вычисляемого в соответствии с приведенным ниже уравнением, при допущении, что показатель сцепления шины с влажным дорожным покрытием в сравнительном примере 1 равен 100. Это означает, что чем выше показатель, тем лучше сцепление шины с влажным дорожным покрытием.

(Показатель сцепления шины с влажным дорожным покрытием) = (характеристика сцепления с влажным дорожным покрытием соответствующих композиций) / (характеристика сцепления с влажным дорожным покрытием в сравнительном примере 1) × 100

Сцепление шины с сухим дорожным покрытием

Для тестирования подготовленные пневмошины устанавливали на автомобиль и совершали пробеги в реальных условиях на автодроме с сухим асфальтовым дорожным покрытием. В этом случае автомобиль вели со скоростью 40 км/час и измеряли максимальный коэффициент трения (μ) в промежутке между началом торможения и остановкой.

Затем сцепление шины с сухим дорожным покрытием для примера 1 и сравнительных примеров 1 и 2 выражали в виде показателя, вычисляемого в соответствии с приведенным ниже уравнением, при допущении, что показатель сцепления с сухим дорожным покрытием в сравнительном примере 1 равен 100. Это означает, что чем выше показатель, тем лучше сцепление шины с сухим дорожным покрытием.

(Показатель сцепления шины с сухим дорожным покрытием) = (характеристика сцепления с сухим дорожным покрытием соответствующих композиций) / (характеристика сцепления с сухим дорожным покрытием в сравнительном примере 1) × 100

Результаты измерений, полученные в вышеописанных опытах, представлены в таблице 2.

Таблица 2 Пример 1Сравнит. пример 1Сравнит. пример 2Количество (массовых частей)БСК100100100Оксид кремния А (первый способ получения)50--Оксид кремния В (первый способ получения)-50-Оксид кремния А (второй способ получения)--50Силановый связующий агент444Стеариновая кислота222Оксид цинка333Сера1,51,51,5Ускоритель вулканизации ТББС111Ускоритель вулканизации ДФГ0,50,50,5Результаты испытаний резиновой смесиПоказатель сопротивления качению10010095Показатель сцепления с влажным дорожным покрытием10310080Показатель сцепления с сухим дорожным покрытием108100103Результаты испытаний шины, полученной с использованием резиновой композицииПоказатель сопротивления качению10110090Показатель сцепления шины с влажным дорожным покрытием10510082Показатель сцепления шины с сухим дорожным покрытием110100105

При рассмотрении описанных вулканизованных резиновых композиций видно, что для композиции примера 1, содержащей диоксид кремния со значениями L₁/D в интервале от 3 до 100, как сама вулканизованная композиция, так и полученная с ее использованием пневмошина обладают улучшенными характеристиками сцепления и с влажным, и с сухим дорожным покрытием, при этом сопротивление качению не возрастает.

При рассмотрении описанных вулканизованных резиновых композиций видно, что для композиции сравнительного примера 1, содержащей диоксид кремния с малыми значениями L₁/D, как сама вулканизованная композиция, так и полученная с ее использованием пневмошина не обладают удовлетворительными характеристиками сцепления с влажным дорожным покрытием и сцепления с сухим дорожным покрытием.

При рассмотрении описанных вулканизованных резиновых композиций видно, что для композиции сравнительного примера 2, содержащей диоксид кремния с большими значениями L₁/D, как сама вулканизованная композиция, так и полученная с ее использованием пневмошина обладают улучшенными характеристиками сцепления с сухим дорожным покрытием, но ухудшенными характеристиками сопротивления качению и сцепления с влажным дорожным покрытием.

В настоящем изобретении предложены резиновая композиция, в которой характеристики сцепления с влажным и сухим дорожным покрытием могут быть улучшены, а сопротивление качению сохранено благодаря содержанию в резиновой композиции золя цепочечного диоксида кремния, диспергированного в изопропаноле и имеющего определенное среднее аспектное отношение между разветвленными частицами, содержащими разветвленные частицы, и пневматическая шина, в протекторе которой использована эта резиновая композиция.

Изобретение относится к резиновой композиции и пневмошине, протектор которой выполнен из этой резиновой композиции. Резиновая композиция включает от 15 до 100 массовых частей золя цепочечного диоксида кремния, диспергированного в изопропаноле, обладающего средним аспектным отношением L₁/D между разветвленными частицами А-А, содержащими разветвленные частицы А в интервале от 3 до 30, от 1 до 20 массовых частей силанового связующего агента на 100 массовых частей каучукового компонента, содержащего диеновый каучук, вулканизующий агент, такой как сера, и ускорители вулканизации, где L₁ представляет собой среднее расстояние между разветвленными частицами А-А, содержащими разветвленные частицы А, и D представляет собой средний диаметр первичной частицы. Причем указанная частица А представляет собой частицу, с которой контактируют по меньшей мере три другие частицы. Технический результат состоит в улучшении характеристик сцепления с влажным и с сухим дорожным покрытием при сохранении характеристики сопротивления качению. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.

1. Резиновая композиция, включающая

от 15 до 100 мас.ч. золя цепочечного диоксида кремния, диспергированного в изопропаноле, обладающего средним аспектным отношением L₁/D между разветвленными частицами А-А, содержащими разветвленные частицы А, в интервале от 3 до 30,

от 1 до 20 мас.ч. силанового связующего агента на 100 мас.ч. каучукового компонента, содержащего диеновый каучук,

вулканизующий агент, такой как сера, и

ускорители вулканизации,

где L₁ представляет собой среднее расстояние между разветвленными частицами А-А, содержащими разветвленные частицы А, и D представляет собой средний диаметр первичной частицы,

причем указанная разветвленная частица А представляет собой частицу, с которой контактируют по меньшей мере три другие частицы.