Настоящее изобретение относится к шине для большегрузных транспортных средств.
В частности, настоящее изобретение относится к шине для транспортных средств большой грузоподъемности, таких как грузовые автомобили, автобусы, содержащих брекерный конструктивный элемент и, по меньшей мере, две вставки, изготовленные из сшитого эластомерного материала и расположенные вблизи наружных по оси краев брекерного конструктивного элемента.
Как известно, шина обычно содержит каркасную конструкцию по существу тороидальной формы, имеющую противоположные боковые края, соединенные с соответствующими правым и левым бортовыми конструктивными элементами; брекерный конструктивный элемент, наложенный радиально снаружи по отношению к каркасной конструкции; протекторный браслет, наложенный в радиальном направлении поверх брекерного конструктивного элемента; две боковины, наложенные сбоку с противоположных сторон относительно каркасной конструкции.
Хорошо известно, что брекерный конструктивный элемент может оказывать очень важное влияние как на эксплуатационные характеристики шины (например, с точки зрения немедленной реакции на рулевое управление и стабильности сохранения направления), так и на ее эксплуатационную долговечность, в частности на скорость и равномерность износа протекторного браслета. Действительно, неравномерный износ оказывает отрицательное влияние на поведение шины при движении, вызывая вибрации и постоянные отклонения транспортного средства от его траектории.
Например, в заявке на Европейский патент ЕР 572906 раскрыта шина, выполненная с каркасом радиального типа, имеющая брекерный конструктивный элемент, содержащий два наложенных друг на друга в радиальном направлении слоя металлического материала, армированного кордами, расположенными под углом к окружному направлению шины и пересекающимися друг с другом, и усилительное кольцо на каждом конце указанных двух слоев, содержащее, по меньшей мере, одну ленту из прорезиненной ткани, армированную металлическими полосами, характеризующимися большим относительным удлинением и направленными по окружности. В вулканизованной шине, снятой с транспортного средства и надутой до рабочего давления, указанные кольца находятся на одной и той же цилиндрической поверхности, коаксиальной с шиной, в то время как промежуточная часть брекера (брекерного пояса), видимая в перпендикулярном сечении, имеет профиль, выпуклый наружу. Считается, что вышеупомянутая шина имеет повышенную равномерность износа протекторного браслета и отдачу на километр и улучшенные эксплуатационные характеристики. Кроме того, считается, что вышеупомянутая шина особенно пригодна для грузовых автомобилей.
В заявке на Европейский патент ЕР 785096 раскрыта шина для автомобилей, в частности шина для большегрузных автомобилей, содержащая каркасную конструкцию, протекторный браслет, проходящий по окружности вокруг каркасной конструкции, брекерный конструктивный элемент, расположенный по окружности между каркасной конструкцией и протекторным браслетом и содержащий, по меньшей мере, одну пару наложенных друг на друга в радиальном направлении брекерных лент, проходящих по оси по существу на такую же ширину, как указанный протекторный браслет, из которых первая брекерная лента обращена к каркасной конструкции и имеет множество кордов, ориентированных наклонно по отношению к экваториальной плоскости шины, в то время как вторая брекерная лента проходит по окружности вокруг указанной первой брекерной ленты и имеет корды, ориентированные наклонно по отношению к экваториальной плоскости в направлении, противоположном ориентации кордов в первой брекерной ленте, и пару боковых лент, каждая из которых расположена рядом с соответствующим боковым краем второй брекерной ленты и содержит множество витков корда, намотанных по окружности на второй брекерной ленте в двух наложенных друг на друга в радиальном направлении слоях, образованных из нескольких витков, расположенных по оси бок о бок, при этом первая брекерная лента, обращенная к слою каркаса, имеет максимальную ширину, превышающую ширину второй брекерной ленты. Считается, что вышеупомянутая шина имеет повышенную равномерность износа в особенности в критических зонах шины, таких как плечевые зоны протектора.
В заявке на Европейский патент ЕР 937589 раскрыта радиальная шина, выполненная с металлическим брекерным поясом, содержащим две несущие нагрузку ленты, соответственно первую ленту и вторую ленту, с усилительными элементами, наклоненными в противоположных направлениях в двух лентах относительно экваториальной плоскости, и пару боковых лент, наложенных друг на друга в радиальном направлении на концах второй ленты. Вторая лента имеет осевую ширину, которая меньше ширины первой ленты, и имеет края, смещенные по оси внутрь по отношению к краям первой ленты. Каждая лента содержит один слой из окружных металлических усилительных (или армирующих) элементов, и ее наружный по оси край смещен в осевом направлении внутрь по отношению к краю второй ленты. Третья лента с наклонными усилительными элементами расположена на брекерном поясе снаружи в самом дальнем от центра положении и закрывает, по меньшей мере, две трети ширины каждой ленты. Пара лент закрывает, по меньшей мере, частично два конца второй ленты, при этом они расходятся относительно двух концов первой ленты. Считается, что вышеупомянутая шина обеспечивает повышенную комфортность и имеет хорошие эксплуатационные характеристики. Кроме того, считается, что вышеупомянутая шина особенно пригодна для транспортных средств большой грузоподъемности, таких как грузовые автомобили, автобусы.
Согласно изобретению создана шина, в частности, для транспортных средств большой грузоподъемности, таких как грузовые автомобили, автобусы, имеющая как повышенную конструктивную целостность брекерного конструктивного элемента, так и повышенную равномерность износа протекторного браслета.
Следует отметить, что иногда во время использования шины, в особенности вблизи наружных по оси краев брекерного конструктивного элемента, может происходить преждевременное и опасное отделение слоев брекерного конструктивного элемента друг от друга и от каркаса, что приводит к тому, что шина становится негодной к использованию. Кроме того, в особенности в плечевой зоне шины, которая обычно подвергается непрерывному микроскольжению по асфальту, может иметь место преждевременный износ, что приводит к неравномерному износу протекторного браслета.
Было установлено, что существует возможность создания шины, имеющей как повышенную конструктивную целостность брекерного конструктивного элемента, так и повышенную равномерность износа протекторного браслета, посредством применения, по меньшей мере, двух вставок, изготовленных из сшитого эластомерного материала, вблизи наружных по оси краев брекерного конструктивного элемента. В частности, указанные усовершенствования достигаются посредством использования сшитого эластомерного материала, имеющего динамический модуль упругости (Е'), измеренный при 70°С, составляющий менее 7 МПа, при этом сшитый эластомерный материал получают посредством сшивания сливаемой эластомерной композиции, содержащей, по меньшей мере, одну добавку, усиливающую адгезию.
Усиливающая адгезию добавка позволяет получить улучшенную адгезию между указанными вставками и брекерным конструктивным элементом. В частности, вблизи наружных по оси краев брекерного конструктивного элемента, где усилительные элементы (как правило, металлические корды) выходят из сшитого эластомерного материала, который обычно покрывает и обеспечивает сваривание их вместе, указанная улучшенная адгезия позволяет избежать коррозии усилительных элементов, которая может вызвать проблемы, связанные с нарушением конструктивной целостности брекерного конструктивного элемента. Кроме того, вблизи указанных наружных по оси краев брекерного конструктивного элемента указанная улучшенная адгезия позволяет избежать образования трещин во вставках, которые могут вызвать проблемы, связанные с нарушением конструктивной целостности, в особенности в плечевых зонах шины.
Кроме того, указанные вставки позволяют избежать преждевременного и опасного отделения слоев брекерного конструктивного элемента как друг от друга, так и от каркаса, в особенности вблизи наружных по оси краев брекерного конструктивного элемента. Кроме того, указанные вставки позволяют избежать неравномерного износа протекторного браслета.
В соответствии с первым объектом настоящего изобретения создана шина, содержащая:
каркасную конструкцию, содержащую, по меньшей мере, один слой каркаса и имеющую по существу тороидальную форму с противоположными боковыми краями, соединенными с соответствующими правым и левым бортовыми конструктивными элементами;
брекерный конструктивный элемент, наложенный радиально снаружи по отношению к каркасной конструкции и содержащий:
первый слой брекера, расположенный радиально внутри и имеющий усилительные элементы, параллельные друг другу и наклоненные относительно экваториальной плоскости шины;
второй слой брекера, наложенный в радиальном направлении на первый слой брекера и имеющий усилительные элементы, параллельные друг другу и наклоненные относительно экваториальной плоскости шины в направлении, противоположном направлению наклона усилительных элементов первого слоя брекера;
по меньшей мере, один усиливающий слой, наложенный в радиальном направлении на второй слой брекера и включающий в себя усилительные элементы, расположенные по существу в направлении по окружности;
протекторный браслет, наложенный в радиальном направлении на брекерный конструктивный элемент;
две боковины, каждая из которых наложена сбоку с противоположных сторон относительно каркасной конструкции;
по меньшей мере, две вставки, изготовленные из сшитого эластомерного материала, наложенного радиально снаружи относительно брекерного конструктивного элемента вблизи наружных по оси краев брекерного конструктивного элемента, при этом каждая вставка содержит:
внутреннюю по оси часть, которая расположена между брекерным конструктивным элементом и указанным протекторным браслетом и сужается по направлению к экваториальной плоскости шины; и
наружную по оси часть, которая расположена между указанной каркасной конструкцией и соответствующей боковиной и сужается по направлению к оси вращения шины;
при этом сшитый эластомерный материал имеет динамический модуль упругости (Е'), измеренный при 70°С, составляющий менее 7 МПа, предпочтительно составляющий от 2,5 МПа до 6,0 МПа, более предпочтительно - от 3,0 МПа до 5,0 МПа, и получен посредством сшивания сшиваемой эластомерной композиции, содержащей:
(а) по меньшей мере, один эластомерный полидиен;
(b) по меньшей мере, одну добавку, усиливающую адгезию;
(с) серу или ее производные в количестве, превышающем 3,0 части на 100 частей эластомерного полидиена, предпочтительно составляющем от 3,5 части до 6,0 частей на 100 частей эластомерного полидиена.
В целях настоящего описания и нижеследующей формулы изобретения термин "phr" означает «вес.частей заданного компонента сшиваемой эластомерной композиции на 100 вес. частей эластомерного полидиена».
Предпочтительно сшитый эластомерный материал имеет динамический модуль упругости (Е'), измеренный при 70°С, который меньше по отношению к динамическому модулю упругости (Е') протекторного браслета, измеренному при 70°С.
В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления указанный сшитый эластомерный материал имеет тангенс дельта, измеренный при 70°С, составляющий менее 0,080, предпочтительно составляющий от 0,030 до 0,070, более предпочтительно - от 0,040 до 0,065.
В соответствии с дополнительным предпочтительным вариантом осуществления указанный сшитый эластомерный материал имеет степень твердости резины по международной шкале, измеренную при 100°С, превышающую 45,0, более предпочтительно составляющую от 50,0 до 90,0, более предпочтительно - от 55,0 до 75,0.
Динамический модуль упругости (Е') и тангенс дельта могут быть измерены посредством использования динамического устройства Instron в режиме тяги-сжатия. Степень твердости резины по международной шкале единиц может быть измерена в соответствии со стандартом ИСО 48:1994. Дополнительные подробности, относящиеся к указанным способам измерений, будут приведены в нижеприведенных примерах.
В целях настоящего описания и нижеприведенной формулы изобретения за исключением рабочих примеров или за исключением тех случаев, где указано иное, все числа, выражающие степени, количества, процентные соотношения и т.д., следует понимать как видоизмененные во всех случаях посредством термина «приблизительно». Кроме того, все диапазоны включают в себя любую комбинацию раскрытых максимальных и минимальных значений и включают в себя любые промежуточные диапазоны, которые могут быть или не быть особо перечислены здесь.
В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления наружные по оси края первого слоя брекера смещены по оси внутрь относительно соответствующих наружных по оси краев второго слоя брекера.
В соответствии с дополнительным предпочтительным вариантом осуществления наружные по оси края первого слоя брекера смещены по оси наружу относительно соответствующих наружных по оси краев второго слоя брекера.
В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления указанный, по меньшей мере, один усиливающий слой содержит две боковые усилительные ленты, при этом наружный по оси край каждой ленты смещен по оси внутрь относительно соответствующего наружного по оси края второго слоя брекера.
В соответствии с дополнительным предпочтительным вариантом осуществления две боковые усилительные ленты расположены по существу симметрично относительно экваториальной плоскости указанной шины.
В соответствии с дополнительным предпочтительным вариантом осуществления, по меньшей мере, один усиливающий слой представляет собой непрерывный слой, который проходит по оси брекерного конструктивного элемента.
В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления указанный брекерный конструктивный элемент дополнительно содержит третий слой брекера, наложенный в радиальном направлении на, по меньшей мере, один усиливающий слой, предусмотренный с усилительными элементами, расположенными параллельно друг другу и наклоненными относительно экваториальной плоскости шины.
В соответствии с дополнительным предпочтительным вариантом осуществления наружные по оси края третьего слоя брекера смещены по оси внутрь относительно соответствующих наружных по оси краев, по меньшей мере, одного усиливающего слоя.
В соответствии с дополнительным предпочтительным вариантом осуществления две боковые усилительные ленты, по меньшей мере, частично перекрываются третьим слоем брекера.
В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления, по меньшей мере, две вставки по существу симметрично расположены относительно экваториальной плоскости шины.
В соответствии с дополнительным предпочтительным вариантом осуществления каждая вставка расположена между самым дальним от центра слоем брекерного конструктивного элемента и протекторным браслетом.
В соответствии с дополнительным предпочтительным вариантом осуществления каждая вставка имеет толщину вставки, составляющую не менее 10%, предпочтительно составляющую от 20% до 60% от толщины протекторного браслета.
В целях настоящего описания и нижеприведенной формулы изобретения под формулировкой «толщина вставки» подразумевают толщину вставки, измеренную у линии пересечения, образованной радиальной плоскостью шины и плоскостью, параллельной экваториальной плоскости шины, при этом указанная параллельная плоскость проходит вдоль самого дальнего по оси от центра края брекерного конструктивного элемента.
В целях настоящего описания и нижеприведенной формулы изобретения под формулировкой «толщина протекторного браслета» подразумевают толщину протекторного браслета, измеренную у линии пересечения, образованной радиальной плоскостью шины и плоскостью, параллельной экваториальной плоскости шины, при этом указанная параллельная плоскость проходит вдоль самого дальнего по оси от центра края брекерного конструктивного элемента. Толщину протекторного браслета измеряют, принимая во внимание радиально наружный профиль протекторного браслета, то есть без учета рисунка протектора.
В соответствии с дополнительным предпочтительным вариантом осуществления указанные, по меньшей мере, две вставки, изготовленные из сшитого эластомерного материала, соединены вместе так, чтобы образовать непрерывный слой из сшитого эластомерного материала, при этом непрерывный слой расположен между самым дальним от центра слоем брекерного конструктивного элемента и протекторным браслетом.
В соответствии с дополнительным предпочтительным вариантом осуществления непрерывный слой проходит по оси между боковинами.
В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления эластомерный полидиен (а) может быть выбран из полидиенов, которые широко применяются в сшиваемых серой эластомерных композициях, которые особенно пригодны для изготовления шин, то есть из эластомерных полимеров или сополимеров с ненасыщенной цепью, имеющих температуру стеклования (Tg), как правило, составляющую менее 20°С, предпочтительно находящуюся в диапазоне от 0°С до -110°С. Данные полимеры или сополимеры могут иметь природное происхождение или могут быть получены посредством полимеризации в растворе, эмульсионной полимеризации или газофазной полимеризации одного или более сопряженных диолефинов, возможно, смешанных, по меньшей мере, с одним сомономером, выбранным из моновиниларенов и/или полярных сомономеров, в количестве, не превышающем 60% по весу.
Сопряженные диолефины, как правило, содержат от 4 до 12, предпочтительно от 4 до 8 атомов углерода и могут быть выбраны, например, из группы, состоящей из: 1,3-бутадиена, изопрена, 2,3-диметил-1,3-бутадиена, 1,3-пентадиена, 1,3-гексадиена, 3-бутил-1,3-октадиена, 2-фенил-1,3-бутадиена или их смесей. Особенно предпочтителен 1,3-бутадиен или изопрен.
Моновиниларены, которые, если требуется, могут быть использованы в качестве сомономеров, как правило, содержат от 8 до 20, предпочтительно от 8 до 12 атомов углерода и могут быть выбраны, например, из: стирола; 1-винилнафталина; 2-винилнафталина; различных алкилированных, циклоалкилированных, арилированных, алкиларилированных или арилалкилированных производных стирола, например, таких как α-метилстирол, 3-метилстирол, 4-пропилстирол, 4-циклогексилстирол, 4-додецилстирол, 2-этил-4-бензилстирол, 4-р-толилстирол, 4-(4-фенилбутил)стирол, или их смесей. Особенно предпочтителен стирол.
Полярные сомономеры, которые, если требуется, могут быть использованы, могут быть выбраны, например, из: винилпиридина, винилхинолина, сложных эфиров акриловой кислоты и алкилакриловой кислоты, нитрилов или их смесей, например, таких как метилакрилат, этилакрилат, метилметакрилат, этилметакрилат, акрилонитрил или их смеси.
Предпочтительно эластомерный полидиен (а) может быть выбран, например, из: цис-1,4-полизопрена (природного или синтетического, предпочтительно природного, каучука), 3,4-полиизопрена, полибутадиена (в частности, полибутадиена с высоким содержанием 1,4-цис), сополимеров, возможно, галогенизированного изопрена и изобутена, сополимеров 1,3-бутадиена и акрилонитрила, сополимеров стирола и 1,3-бутадиена, сополимеров стирола, изопрена и 1,3-бутадиена, сополимеров стирола, 1,3-бутадиена и акрилонитрила или их смесей.
В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления сшиваемая эластомерная композиция содержит, по меньшей мере, 10 вес.%, предпочтительно от 20 вес.% до 100 вес.% природного каучука, относительно общей массы, по меньшей мере, одного эластомерного полидиена (а).
Сшиваемая эластомерная композиция, если требуется, может содержать, по меньшей мере, один эластомерный полимер из одного или нескольких моноолефинов с олефиновым сомономером или их производных (а'). Моноолефины могут быть выбраны из: этилена и α-олефинов, как правило, содержащих от 3 до 12 атомов углерода, например, таких как пропилен, 1-бутен, 1-пентен, 1-гексен, 1-октен или их смеси. Предпочтительны нижеуказанные соединения: сополимеры этилена и α-олефина, возможно, с диеном; гомополимеры изобутена или его сополимеры с небольшими количествами диена, которые, возможно, по меньшей мере, частично галогенизированы. Возможно присутствующий диен, как правило, содержит от 4 до 20 атомов углерода и предпочтительно выбран из: 1,3-бутадиена, изопрена, 1,4-гексадиена, 1,4-цикло-гексадиена, 5-этилиден-2-норборнена, 5-метилен-2-норборнена, винилнорборнена или их смесей. Среди них особенно предпочтительны: сополимеры этилена и пропилена (этиленпропиленовые каучуки - EPR) или сополимеры этилена, пропилена и диена (тройные этиленпропиленовые каучуки с диеновым сомономером - EPDM); полиизобутен; бутилкаучуки; галоидобутилкаучуки, в особенности хлорбутилкаучуки или бромбутилкаучуки; или их смеси.
Также может быть использован эластомерный полидиен (а) или эластомерный полимер (а'), функционализированный посредством реакции с соответствующими агентами обрыва цепи или связующими веществами. В частности, эластомерные полидиены, полученные посредством анионной полимеризации в присутствии металлоорганического инициатора (в частности, органолитиевого инициатора), могут быть функционализированы посредством реакции остаточных металлоорганических групп, полученных из инициатора, с соответствующими агентами обрыва цепи или связующими веществами, например, такими как имины, карбодиимиды, алкилтингалоиды, замещенные бензофеноны, алкоксисиланы или арилоксисиланы (см., например, ЕР 451604 или US 4742124 и US 4550142).
В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления усиливающая адгезию добавка (b) может быть выбрана, например, из:
солей двухвалентного кобальта, которые могут быть выбраны из карбоксилированных соединений с формулой (R-CO-O)2Co, в которой R - алифатическая или ароматическая группа с С6-С24, например, такая как неодеканоат кобальта;
металлоорганического комплекса на основе бора и кобальта, при этом последние соединены вместе посредством кислорода (например, комплекса, известного под фирменным наименованием (торговым названием) Manobond(680C от группы OMG);
системы резорцин/гексаметоксиметиленмеламин (HMMM) или системы резорцин/гексаметилентетрамин (НМТ);
или их смесей.
Предпочтительно используется смесь металлоорганического комплекса на основе бора и кобальта с системой резорцин/гексаметоксиметиленмеламин (НМММ).
В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления указанная усиливающая адгезию добавка (b) присутствует в сшиваемой эластомерной композиции в количестве от 0,2 до 3 частей на 100 частей эластомерного полидиена, предпочтительно от 0,5 до 2,5 части на 100 частей эластомерного полидиена.
В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления указанная сера или ее производные (с) могут быть выбраны, например, из:
растворимой серы (кристаллической серы);
нерастворимой серы (полимерной серы);
серы, диспергированной в масле (например, 33%-ной серы, известной под торговым названием Crystex® (ОТ33 от компании Flexsys);
доноров серы, например, таких как тетраметилтиурамдисульфид (TMTD), тетрабензилтиурамдисульфид (TBzTD), тетраэтилтиурамдисульфид (TETD), тетрабутилтиурамдисульфид (TBTD), диметилдифенилтиурамдисульфид (MPTD), пентаметилентиурам тетрасульфид или гексасульфид (DPTT), морфолинобензотиазолдисульфид (MBSS), N-оксидиэтилендитиокарбамил-N'-оксидиэтилен-сульфенамид (OTOS), дитиодиморфолин (DTM или DTDM), капролактамдисульфид (CLD);
или их смесей.
По меньшей мере, один активный наполнитель предпочтительно может быть добавлен в сшиваемую эластомерную композицию, раскрытую выше, в количестве, как правило, составляющем от 10 до 120 частей на 100 частей эластомерного полидиена, предпочтительно от 20 до 90 частей на 100 частей эластомерного полидиена. Активный наполнитель может быть выбран из тех, которые широко применяются для изделий промышленного назначения, подвергнутых сшиванию, в частности для шин, например, из таких веществ, как сажа, диоксид кремния, оксид алюминия, алюмосиликаты, карбонат кальция, каолин или их смеси.
Типы сажи, которые могут быть предпочтительно использованы в соответствии с настоящим изобретением, могут быть выбраны из тех, которые обычно используются при производстве шин, как правило, имеющих площадь поверхности, составляющую не менее 20 м2/г (определенную посредством CTAB-абсорбции, как описано в стандарте ИСО 6810).
Диоксид кремния, который предпочтительно может быть использован в соответствии с настоящим изобретением, по существу может представлять собой пирогенный диоксид кремния или предпочтительно осажденный диоксид кремния с площадью поверхности в соответствии с теорией Брунауэра-Эммета-Теллера (измеренной в соответствии со стандартом ИСО 5794/1), составляющей от 50 м2/г до 500 м2/г, предпочтительно от 70 м2/г до 200 м2/г.
В том случае, когда присутствует активный наполнитель, содержащий диоксид кремния, сшиваемая эластомерная композиция предпочтительно может включать в себя связующее вещество, способное взаимодействовать с диоксидом кремния и обеспечивать образование связей между ним и эластомерным полидиеном во время вулканизации.
Связующие вещества, которые предпочтительно используются, представляют собой вещества на основе силана, которые могут быть идентифицированы, например, следующей структурной формулой (I):
(R)3Si-CnH2n-X (I)
в которой группы R, которые могут быть идентичными или разными, выбраны из: алкильных, алкоксильных или арилоксильных групп или из атомов галогенов при условии, что, по меньшей мере, одна из групп R представляет собой алкоксильную или арилоксильную группу; n - представляет собой целое число от 1 до 6 включительно; X представляет собой группу, выбранную из: нитросогруппы, меркаптогруппы, аминогруппы, эпоксидной, винильной, имидной, хлорогруппы, -(S)mCnH2n-Si-(R)3, в которой m и n представляют собой целые числа от 1 до 6 включительно, а группы R определены выше.
Среди связующих веществ, которые являются особенно предпочтительными, следует отметить бис(3-триэтоксисилилпропил)-тетрасульфид и бис(3-триэтоксисилилпропил)дисульфид. Указанные связующие вещества могут быть использованы как таковые или в качестве соответствующей смеси с инертным наполнителем (например, с сажей) с тем, чтобы способствовать их введению в сшиваемую, эластомерную композицию.
Сшиваемая эластомерная композиция, раскрытая выше, может быть вулканизована в соответствии с известными способами. С этой целью в сшиваемую эластомерную композицию после одной или нескольких операций термомеханической обработки серу или ее производные вводят вместе с активаторами и ускорителями вулканизации. На конечной операции обработки температуру, как правило, поддерживают ниже 120°С и предпочтительно ниже 100°С с тем, чтобы избежать любых нежелательных явлений преждевременного сшивания.
Активаторы, которые особенно эффективны, представляют собой соединения цинка и, в частности, ZnO, ZnCO3, цинковые соли насыщенных или ненасыщенных жирных кислот, содержащих от 8 до 18 атомов углерода, например, такие как стеарат цинка, которые предпочтительно образуются на месте в эластомерной композиции из ZnO и жирной кислоты, а также BiO, PbO, Pb3O4, PbO2, или их смеси.
Акселераторы, которые обычно используются, могут быть выбраны из: дитиокарбаматов, гуанидина, тиомочевины, тиазолей, сульфенамидов, тиурамов, аминов, ксантатов или их смесей.
Указанная сшиваемая, эластомерная композиция может содержать другие широко применяемые добавки, выбранные исходя из конкретного применения, для которого предназначена композиция. Например, к указанной поддающейся сшиванию эластомерной композиции могут быть добавлены следующие вещества: антиоксиданты, противостарители (стабилизаторы), пластификаторы, клеи, антиозонанты, модифицирующие смолы, волокна (например, волокнистая масса Kevlar®) или их смеси.
В частности, в целях дополнительного улучшения обрабатываемости пластификатор, как правило, выбранный из минеральных масел, растительных масел, синтетических масел или их смесей, таких как ароматическое масло, нафтеновое масло, фталаты, соевое масло или их смеси, может быть добавлен к сшиваемой эластомерной композиции. Количество пластификатора, как правило, находится в диапазоне от 0 до 70 частей на 100 частей эластомерного полидиена, предпочтительно от 5 до 30 частей на 100 частей эластомерного полидиена.
Сшиваемая эластомерная композиция, раскрытая выше, может быть приготовлена посредством смешивания вместе эластомерного полидиена, усиливающей адгезию добавки, серы или ее производных с усиливающим наполнителем и остальными добавками, возможно присутствующими в соответствии со способами, известными в данной области техники. Смешивание может быть выполнено, например, посредством использования открытого смесителя, подобного мельнице открытого типа, или закрытого смесителя такого типа, как закрытый смеситель с тангенциальными роторами (Banbury) или зацепляющимися роторами (Intermix), или в смесителях непрерывного действия типа Ko-Kneader (Buss) или в смесителях с двумя шнеками, вращающимися в одном направлении или в противоположных направлениях.
Дополнительные признаки и преимущества изобретения станут более очевидными из нижеприведенного описания некоторых предпочтительных вариантов осуществления шины согласно настоящему изобретению, при этом указанное описание выполнено на примере неограничивающего варианта осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые фиг.1-2, на которых:
фиг.1 - вид в сечении части шины в соответствии с настоящим изобретением; и
фиг.2 - вид в сечении части дополнительного варианта осуществления шины в соответствии с настоящим изобретением.
Для простоты на фиг.1 показана только часть шины, при этом непоказанная остальная часть идентична и расположена симметрично относительно экваториальной плоскости x-x шины. Шина 100 содержит, по меньшей мере, один слой 101 каркаса, противоположные боковые края которого соединены с соответствующими бортовыми конструктивными элементами, содержащими, по меньшей мере, один сердечник 108 борта шины и, по меньшей мере, один наполнитель 107 борта. Соединение между слоем 101 каркаса и сердечником 108 борта обеспечивается здесь посредством загибания противоположных боковых краев слоя 101 каркаса в обратную сторону вокруг сердечника 108 борта с тем, чтобы образовать так называемый сгиб 101а каркаса, как показано на фиг.1.
Альтернативно обычный сердечник 108 борта может быть заменен, по меньшей мере, одной кольцевой усилительной ленточкой, образованной из покрытых резиной проволок, расположенных в виде концентрических витков (не показано на фиг.1) (см., например, ЕР 928680 и ЕР 928702). В данном случае слой 101 каркаса не загибают в обратную сторону вокруг кольцевых усилительных ленточек, при этом соединение обеспечивается посредством второго слоя каркаса (не показано на фиг.1), наложенного снаружи поверх первого.
Слой 101 каркаса по существу состоит из множества усилительных элементов, расположенных параллельно друг другу и, по меньшей мере, частично покрытых слоем сшитого эластомерного материала. Данные усилительные элементы обычно выполнены из стальных проволок, скрученных вместе, покрытых металлическим сплавом (например, цинковомедным, марганцевоцинковым, цинковомолибденокобальтовым сплавами и т.п.), или из текстильных волокон, например, из гидратцеллюлозы, найлона или полиэтилентерефталата.
Слой 101 каркаса обычно представляет собой слой радиального типа, то есть он включает в себя усилительные элементы, расположенные по существу в перпендикулярном направлении относительно направления по окружности. Сердечник 108 борта заключен в борт 111, образованный вдоль внутреннего периферийного края шины 100, посредством которого шина входит в контакт с ободом (не показан на фиг.1), образующим часть колеса транспортного средства. В пространстве, ограниченном каждым сгибом 101а каркаса, содержится наполнитель 107 борта, обычно выполненный из сшитого эластомерного материала, в который заделан сердечник 108 борта.
Препятствующая абразивному износу лента 109 обычно размещена по оси снаружи относительно сгиба 101а каркаса.
Усиливающий слой 110, известный как «крыльевая лента борта шины», обычно намотан вокруг сердечника 108 и наполнителя (107) борта с тем, чтобы, по меньшей мере частично, охватить их.
Брекерный конструктивный элемент 105 наложен по периферии слоя 101 каркаса. В конкретном варианте осуществления на фиг.1 брекерный конструктивный элемент 105 содержит два слоя 105а и 105b брекера, которые наложены друг на друга в радиальном направлении и которые включают в себя множество усилительных элементов, как правило, металлических кордов, при этом усилительные элементы параллельны друг другу в каждом слое и пересекаются относительно соседнего слоя, при этом они наклонены предпочтительно симметрично относительно экваториальной плоскости x-x шины под углом от 10 до 40°, предпочтительно от 12(до 30°, и покрыты и сварены вместе посредством сшитого эластомерного материала.
Кроме того, брекерный конструктивный элемент 105 содержит боковую усилительную ленту 105d, широко известную как «расположенная под углом ноль градусов усилительная лента», наложенную в радиальном направлении сверху на второй слой 105b брекера. Усилительная лента 105d, как правило, включает в себя множество усилительных элементов, как правило, металлических кордов с относительным удлинением при разрыве, составляющим от 3% до 10%, предпочтительно от 3,5% до 7%, при этом указанные усилительные элементы ориентированы по существу в направлении по окружности, образующем угол, составляющий небольшое количество градусов (то есть 0°), относительно экваториальной плоскости x-x шины, и покрыты и сварены вместе посредством сшитого эластомерного материала. Альтернативно вместо двух боковых усилительных лент может быть предусмотрен непрерывный усиливающий слой (не показан на фиг.1), как правило, включающий в себя множество усилительных элементов такого же типа, как раскрытые выше, который проходит по оси брекерного конструктивного элемента.
Кроме того, брекерный конструктивный элемент 105 содержит третий слой 105 с брекера, наложенный в радиальном направлении на второй слой 105b брекера, предусмотренный с усилительными элементами, как правило, металлическими кордами, при этом указанные усилительные элементы расположены параллельно друг другу, наклонены относительно экваториальной плоскости x-x шины под углом от 10 до 70°, предпочтительно от 12 до 40°, и покрыты и сварены вместе посредством сшитого эластомерного материала. Предпочтительно усилительные элементы включают в себя, по меньшей мере, одну предварительно отформованную металлическую проволоку (см., например, ЕР 1141477). Указанный третий слой 105 с брекера служит в качестве защитного слоя, защищающего от камней или гравия, которые могут быть захвачены в канавках 106b протектора и которые могут вызвать повреждения слоев 105а и 105b брекера и даже слоя 101 каркаса.
В конкретном варианте осуществления согласно фиг.1 ширина брекерного конструктивного элемента 105 в осевом направлении соответствует осевой ширине L3 второго слоя 105b брекера, измеренной между его краями, параллельными оси вращения шины 100. Предпочтительно максимальная ширина брекерного конструктивного элемента 105 составляет 90% от общей осевой ширины протекторного браслета 106.
Первый слой 105а брекера имеет осевую ширину L2, которая меньше осевой ширины L3 второго слоя 105b брекера, так что его наружный по оси край смещен по оси внутрь на заданное расстояние относительно соответствующего наружного по оси края второго слоя 105b брекера. Обычно заданное расстояние составляет от 2 мм до 20 мм, предпочтительно от 5 мм до 10 мм.
Наружный по оси край боковой усилительной ленты 105d смещен по оси внутрь на заранее заданное расстояние относительно наружного по оси края второго слоя 105b брекера. Обычно заданное расстояние составляет от 2 мм до 30 мм, предпочтительно от 5 мм до 10 мм.
Третий слой 105 с брекера имеет осевую ширину L1, и наружный по оси край третьего слоя 105 с брекера смещен по оси внутрь относительно наружного по оси края усилительной ленты 105d. Предпочтительно третий слой 105 с брекера закрывает часть усилительной ленты 105d, составляющую, по меньшей мере, 3%, предпочтительно от 10% до 95% от усилительной ленты 105d.
Вставка 104 расположена у опорной зоны, то есть зоны, где боковой край протекторного браслета 106 соединен с боковиной 103. Обычно вставка 104 расположена между слоем 101 каркаса, брекерным конструктивным элементом 105, протекторным браслетом 106 и боковиной 103.
При более подробном рассмотрении можно видеть, что вставка 104 содержит внутреннюю по оси часть 104а, которая расположена между брекерным конструктивным элементом 105 и протекторным браслетом 106 и сужается по направлению к экваториальной плоскости x-x шины, и наружную по оси часть 104b, которая расположена между слоем 101 каркаса и соответствующей боковиной 103 и сужается по направлению к оси вращения шины.
Предпочтительно вставка 104 имеет толщину S1, которая составляет, по меньшей мере, 10%, предпочтительно от 20% до 60% от толщины S2.
Дополнительная вставка 112, выполненная из сшитого эластомерного материала, расположена между слоем 101 каркаса и вставкой 104.
Боковина 103 наложена снаружи на слой 101 каркаса, при этом данная боковина проходит по оси снаружи от борта 111 до конца брекерного конструктивного элемента 105.
Протекторный браслет 106, боковые края которого соединены с боковиной 103, наложен по окружности радиально снаружи на брекерный конструктивный элемент 105. Снаружи протекторный браслет 106 имеет поверхность 106а качения, предназначенную для входа в контакт с грунтом. Окружные канавки 106b, которые соединены поперечными канавками (не показаны на фиг.1) для образования рисунка протектора, который содержит множество блоков различных форм и размеров, распределенных по поверхности 106а качения, как правило, выполнены на поверхности 106а.
В случае бескамерных шин слой 102 резины, в общем известный как герметизирующий слой, который обеспечивает необходимую непроницаемость для воздуха, наполняющего шину, также может быть предусмотрен внутри по отношению к слою 101 каркаса.
На фиг.2 показана шина 100, имеющая конструкцию, подобную описанной со ссылкой на фиг.1, в которой непрерывный слой из сшитого эластомерного материала 104' расположен между самым дальним от центра слоем брекерного конструктивного элемента 105, а именно третьим слоем 105 с брекера, и протекторным браслетом 106. Наружная по оси часть 104b непрерывного слоя 104' расположена между слоем 101 каркаса и соответствующей боковиной 103 и сужается по направлению к оси вращения шины.
Способ изготовления шины в соответствии с настоящим изобретением может быть реализован в соответствии со способами и посредством использования устройства, которые известны в данной области техники, как описано, например, в ЕР 199064 и США US 4872822 или US 4768937, при этом указанный способ включает в себя, по меньшей мере, одну операцию изготовления невулканизованной шины и, по меньшей мере, одну операцию вулканизации данной шины.
Более точно способ изготовления шины включает в себя операции подготовки заранее и отдельно друг от друга ряда полуфабрикатов, соответствующих различным конструктивным элементам шины (слоям каркаса, брекерному конструктивному элементу, бортовым проволокам, наполнителям, боковинам и протекторному браслету), которые затем соединяют вместе посредством использования соответствующей машины. Далее, последующая операция вулканизации обеспечивает сваривание упомянутых полуфабрикатов вместе для получения монолитного «блока», то есть готовой шины.
Операции подготовки упомянутых полуфабрикатов будет предшествовать операция подготовки и формования различных поддающихся сшиванию эластомерных композиций, из которых изготавливаются указанные полуфабрикаты, в соответствии с обычными способами.
Полученную таким образом невулканизованную шину затем подают на последующие операции формования и вулканизации. С этой целью используют вулканизационную пресс-форму, которая предназначена для размещения шины, подвергаемой обработке внутри формообразующей полости, имеющей стенки, которые имеют форму, обратную по отношению к форме наружной поверхности шины, для образования наружной поверхности шины, когда вулканизация будет завершена.
Альтернативные способы изготовления шины или частей шины без использования полуфабрикатов раскрыты, например, в упомянутых ЕР 928680 и ЕР 928702.
В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления указанные конструктивные элементы шины образуют посредством множества витков непрерывного удлиненного элемента. Указанный удлиненный элемент может быть получен, например, посредством экструзии сшиваемых эластомерных композиций, из которых их изготавливают. Предпочтительно указанные конструктивные элементы собирают на опоре.
В целях настоящего описания и нижеприведенной формулы изобретения термин «опора» используется для обозначения следующих устройств:
вспомогательного барабана, имеющего цилиндрическую форму и предпочтительно служащего опорой для брекерного конструктивного элемента;
формообразующего барабана, имеющего по существу тороидальную конфигурацию и предпочтительно служащего опорой, по меньшей мере, для одной каркасной конструкции с брекерным конструктивным элементом, собранными на нем;
жесткой опоры, которой предпочтительно придана форма, соответствующая внутренней конфигурации шины.
Дополнительные подробности, относящиеся к указанным устройствами и способам формования и/или размещения конструктивных элементов шины на опоре, описаны, например, в публикациях WO 01/36185, ЕР 976536, ЕР 968814, ЕР 1201414 и ЕР 1211057.
Невулканизованная шина может быть отформована посредством введения текучей среды под давлением в пространство, ограниченное внутренней поверхностью шины для поджатия наружной поверхности невулканизованной шины к стенкам формообразующей полости. В одном из способов формования, широко используемом на практике, вулканизационную камеру, образованную из эластомерного материала, наполненную паром и/или другой текучей средой под давлением, надувают внутри шины, закрытой внутри формообразующей полости. Таким образом, невулканизованную шину поджимают к внутренним стенкам формообразующей полости, в результате чего обеспечивают заданное формование. Альтернативно формование может быть выполнено без надуваемой вулканизационной камеры посредством обеспечения наличия внутри шины тороидальной металлической опоры, которой придана форма, соответствующая конфигурации внутренней поверхности шины, которая должна быть получена, как описано, например, в ЕР 1189744.
В данный момент выполняют операцию вулканизации невулканизованной шины. С этой целью наружную стенку вулканизационной пресс-формы размещают в контакте с нагревательной текучей средой (как правило, паром) таким образом, что наружная стенка достигает максимальной температуры, как правило, составляющей от 100°С до 230°С. Одновременно внутреннюю поверхность шины нагревают до температуры вулканизации посредством использования той же текучей среды под давлением, которая используется для поджима шины к стенкам формообразующей полости и которая нагрета до максимальной температуры от 100°С до 250°С. Время, необходимое для получения удовлетворительной степени вулканизации всей массы эластомерной композиции, может варьироваться в общем от 3 минут до 90 минут и зависит главным образом от размеров шины. Когда вулканизация будет завершена, шину извлекают из вулканизационной пресс-формы.
Настоящее изобретение будет дополнительно проиллюстрировано ниже посредством ряда примеров приготовления, которые приведены исключительно в иллюстративных целях и без какого-либо ограничения данного изобретения.
ПРИМЕР 1
Приготовление сшиваемой эластомерной композиции
Была приготовлена композиция, приведенная в таблице 1 (количества приведены в частях на 100 частей эластомерного полидиена).
NR: природный каучук;
BR: высоко-цис-1,4-полибутадиен (Europrene® (Neocis BR40 - Polimeri Europa);
Rhenogran Resorcinol® 80: 80%-ный резорцин на носителе из полимерного формообразующего (Rhein-Chemie);
N326: сажа;
TMQ: полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин (Vulcanox® 4020 - Bayer);
6-PPD: парафенилендиамин (Santoflex® (13 - Monsanto);
Manobond® 680C: комплекс на основе бора и кобальта (группа OMG);
33%-я нерастворимая сера: Crystex® OT33 (Flexsys);
СТР: циклогексилтиофталимид (Vulkalent® G - Bayer);
HMMM: гексаметоксиметиленмеламин (Cyrez® 963 - Cytec);
TBBS: N-t-бутил-1-2-бензотиазилсульфенамид (Vulkacit® NZ - Bayer).
Динамические механические свойства были определены посредством использования динамического устройства Instron в режиме тяги-сжатия в соответствии со следующими способами. Предназначенный для испытаний образец упомянутой сшитой эластомерной композиции (вулканизованной при 170°С в течение 10 минут), имеющий цилиндрическую форму (длина=25 мм, диаметр=12 мм), предварительно подвергнутый воздействию сжимающего усилия до 10%-ной продольной деформации относительно исходной длины и выдерживаемый при предварительно заданной температуре (70°С) в течение всей продолжительности испытания, был подвергнут воздействию динамического синусоидального растягивающего напряжения, имеющего амплитуду ±3,5% относительно длины под предварительной нагрузкой, с частотой 100 Гц. Динамические механические свойства выражены в виде значений динамического модуля упругости (Е') и тангенса дельта (коэффициента потерь, тангенса угла потерь). Величину тангенса дельта рассчитывают как отношение коэффициента вязкости (Е") и модуля упругости (Е'). Полученные результаты приведены в таблице 2.
В таблице 2 также показана твердость в единицах твердости резины по международной шкале при 100°С в соответствии со стандартом ИСО 48:1994, которая была измерена для образцов из вышеупомянутой эластомерной композиции, подвергнутой вулканизации при 170°С в течение 10 минут. Полученные результаты приведены в таблице 2.
ПРИМЕР 2
Шина для грузового автомобиля в соответствии с изобретением (подобная показанной на фиг.1), размер 295/80R22,5, была изготовлена посредством использования эластомерной композиции в соответствии с примером 1 для вставки (104).
Вышеупомянутая шина была подвергнута испытанию на долговечность при высоких скоростях на лабораторной установке (лабораторному испытанию). С этой целью шину с внутренним давлением в шине, составляющим 5 бар, подвергнутую действию нагрузки 2600 кг, вращали на барабане с увеличивающейся скоростью до тех пор, пока шина не выходила из строя. Шина не выходила из строя в течение общей продолжительности испытания, составляющей 50 часов, при этом была достигнута максимальная скорость 110 км/ч.
Шина содержит, по меньшей мере, две вставки (104), изготовленные из сшитого эластомерного материала, наложенного радиально снаружи относительно брекерного конструктивного элемента вблизи наружных по оси краев брекерного конструктивного элемента. При этом каждая вставка содержит внутреннюю по оси часть, которая расположена между брекерным конструктивным элементом и протекторным браслетом и сужается по направлению к экваториальной плоскости шины, и наружную по оси часть, которая расположена между каркасной конструкцией и соответствующей боковиной и сужается по направлению к оси вращения шины. Сшитый эластомерный материал имеет динамический модуль упругости (Е'), измеренный при 70°С, составляющий менее 7 МПа. В результате повышается надежность и качество шины. 37 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.
каркасную конструкцию, содержащую, по меньшей мере, один слой каркаса и имеющую, по существу, тороидальную форму с противоположными боковыми краями, соединенными с соответствующими правым и левым бортовыми конструктивными элементами;
брекерный конструктивный элемент, наложенный радиально снаружи по отношению к каркасной конструкции и содержащий:
первый слой брекера, расположенный радиально внутри и имеющий усилительные элементы, параллельные друг другу и наклоненные относительно экваториальной плоскости шины;
второй слой брекера, наложенный в радиальном направлении на первый слой брекера и имеющий усилительные элементы, параллельные друг другу и наклоненные относительно экваториальной плоскости шины в направлении, противоположном направлению наклона усилительных элементов первого слоя брекера;
по меньшей мере, один усиливающий слой, наложенный в радиальном направлении на второй слой брекера и включающий в себя усилительные элементы, расположенные, по существу, в направлении по окружности;
протекторный браслет, наложенный в радиальном направлении на брекерный конструктивный элемент;
две боковины, каждая из которых наложена сбоку с противоположных сторон относительно каркасной конструкции;
по меньшей мере, две вставки, изготовленные из сшитого эластомерного материала, наложенного радиально снаружи относительно брекерного конструктивного элемента вблизи наружных по оси краев брекерного конструктивного элемента, при этом каждая вставка содержит:
внутреннюю по оси часть, которая расположена между брекерным конструктивным элементом и протекторным браслетом и сужается по направлению к экваториальной плоскости шины; и
наружную по оси часть, которая расположена между каркасной конструкцией и соответствующей боковиной и сужается по направлению к оси вращения шины;
при этом сшитый эластомерный материал имеет динамический модуль упругости (Е'), измеренный при 70°С, составляющий менее 7 МПа, и получен посредством сшивания сшиваемой эластомерной композиции, содержащей:
(а) по меньшей мере, один эластомерный полидиен;
(b) по меньшей мере, одну добавку, усиливающую адгезию;
(c) серу или ее производные в количестве, превышающем 3,0 части на 100 частей эластомерного полидиена.
солей двухвалентного кобальта, которые выбраны из карбоксилированных соединений с формулой (R-CO-O)2Co, в которой R алифатическая или ароматическая группа с С6-С24, такая как неодеканоат кобальта;
металлоорганического комплекса на основе бора и кобальта, при этом последние соединены вместе посредством кислорода;
системы резорцин/гексаметоксиметиленмеламин (НМММ) или системы резорцин/гексаметилентетрамин (НМТ);
или их смесей.
растворимой серы (кристаллической серы);
нерастворимой серы (полимерной серы);
серы, диспергированной в масле;
доноров серы, таких как тетраметилтиурамдисульфид (TMTD), тетрабензилтиурамдисульфид (TBzTD), тетраэтилтиурамдисульфид (TETD), тетрабутилтиурамдисульфид (TBTD), диметилдифенилтиурамдисульфид (MPTD), пентаметилентиурам тетрасульфид или гексасульфид (DPTT), морфолинобензотиазолдисульфид (MBSS), N-оксидиэтилендитиокарбамил-N'-оксидиэтилен-сульфенамид (OTOS), дитиодиморфолин (DTM или DTDM), капролактамдисульфид (CLD);
или их смесей.
| ЕР 0280442 А, 31.08.1988 | |||
| US 4373566 А, 15.02.1983 | |||
| Способ и приспособление для нагревания хлебопекарных камер | 1923 |
|
SU2003A1 |
