РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ И ШИНА Российский патент 2019 года по МПК C08L9/00 C08J9/00 C08J9/08 C08K3/26 C08K5/98 C08K5/21 B60C1/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к резиновой смеси и шине.

Известный уровень техники

Обычно органический вспенивающий агент в основном используется в качестве пенообразователя, входящего в резиновую смесь. Если в дополнение к органическому пенообразователю неорганический пенообразователь (например, см. JP 2014-520174 A (PTL 1)) может быть использован в качестве вспенивающего агента, включённого в резиновую смесь, даже компаундирующий агент, который снижает характеристики улучшения эффекта при использовании в сочетании с органическим вспенивающим агентом, может быть использован в резиновой смеси в сочетании с неорганическим вспенивающим агентом. Это может расширить диапазон вариантов сочетания пенообразующих агентов и компаундирующих агентов в резиновой смеси.

Список цитированных источников

Патентная литература

PTL 1: JP 2014-520174 A

Краткое изложение существа изобретения

Техническая проблема

Однако в случае, когда неорганический пенообразователь, такой как пищевая сода, используется в качестве вспенивающего агента, трудно обеспечить баланс между скоростью вулканизации и скоростью вспенивания.

Поэтому было бы полезно создать резиновую композицию и шину, которые могут обеспечить баланс между скоростью вулканизации и скоростью вспенивания.

Решение проблемы

Резиновая композиция в соответствии с настоящим изобретением включает: компонент на основе диенового каучука; пенообразователь, образующий диоксид углерода; соль металла жирной кислоты; и мочевину, причём содержание пенообразователя составляет 0,1 - 20 частей масс. на 100 частей масс. компонента на основе диенового каучука, общее содержание соли металла жирной кислоты и мочевины составляет 0,1 - 20 частей масс. на 100 частей масс. компонента на основе диенового каучука, и массовое отношение соли жирной кислоты и мочевины составляет 1:0,5 - 1:3,9.

Положительный эффект

В результате проведения тщательного исследования заявители установили, что в случае использования пенообразователя, который образует диоксид углерода, баланс между скоростью вулканизации и скоростью вспенивания может быть обеспечен за счёт присутствия соли металла жирной кислоты и мочевины при заданном соотношении.

В соответствии с настоящим изобретением можно создать резиновую смесь и шину, которые могут обеспечить баланс между скоростью вулканизации и скоростью вспенивания.

Подробное описание

Резиновая композиция и шина в соответствии с одним из раскрытых осуществлений подробно описаны ниже.

Резиновая композиция

Резиновая композиция в соответствии с одним из раскрытых осуществлений (далее также обозначаемая «иллюстративной резиновой композицией») включает, по меньшей мере, на основе компонент диенового каучука, пенообразователь, соль металла жирной кислоты и мочевину и необязательно включает другие компоненты.

В дополнение к компоненту на основе диенового каучука, пенообразующему агенту, соли металла жирной кислоты и мочевине иллюстративная резиновая композиция может дополнительно содержать компаундирующие агенты, обычно используемые в резиновой промышленности, которые могут быть подходящими, не влияя при этом на настоящее изобретение. В качестве этих компаундирующих агентов могут быть использованы коммерчески доступные продукты. Резиновая композиция в соответствии с осуществлением может быть получена путём смешивания при необходимости смеси компонента на основе диенового каучука, пенообразователя, соли металла жирной кислоты и мочевины с подходящими компаундирующими агентами и пластифицирования, нагрева, экструзии и т.д., смеси.

Компонент на основе диенового каучука

Компонент на основе диенового каучука не ограничен и он может быть выбран в зависимости от цели. Примеры включают натуральный каучук (NR) и синтетический диеновый каучук, такой как бутадиеновый каучук (BR), стирол-бутадиеновый каучук (SBR), изопреновый каучук (IR) и хлоропреновый каучук (CR). «Диеновый каучук», указанный в описании, также включает соответствующие модифицированные продукты этих каучуков. Они могут быть использованы по отдельности или в комбинации двух или более.

Из них природный каучук (NR) и бутадиеновый каучук (BR) являются предпочтительными с точки зрения обеспечения гибкости на льду (низкой температурной гибкости) резиновой смеси или шины.

Пенообразователь

Пенообразователь не ограничен, если он образует диоксид углерода, и может быть выбран в зависимости от цели. Примеры включают неорганические пенообразующие агенты, такие как пищевая сода, карбонат натрия, гидрокарбонат кальция, карбонат кальция, гидрокарбонат аммония и карбонат аммония. Они могут быть использованы по отдельности или в комбинации двух или более.

Из них предпочтительной является пищевая сода с точки зрения баланса между скоростью вулканизации и скоростью вспенивания.

Содержание пенообразователя на 100 частей масс. компонента на основе диенового каучука не ограничено, до тех пор, пока оно составляет 0,1 - 20 частей масс. и может быть выбрано соответствующим образом в зависимости от цели. Содержание предпочтительно составляет 5 частей масс. или более и более предпочтительно 5 - 15 частей масс.

Если содержание составляет менее 0,1 частей масс., не происходит вспенивания. Если содержание составляет более 20 частей масс., существует возможность снижения износостойкости. Если содержание находится в предпочтительном диапазоне или в более предпочтительном диапазоне, баланс между скоростью вулканизации и скоростью вспенивания может быть обеспечен более надёжно.

Соль металла жирной кислоты

Ограничения соли металла жирной кислоты не существует и она может быть выбрана соответствующим образом в зависимости от цели. Например, стеарат цинка и стеарат магния являются предпочтительными с точки зрения баланса между скоростью вулканизации и скоростью вспенивания. Они могут использоваться по отдельности или в комбинации двух или более.

Из них особенно предпочтительным является стеарат цинка.

Мочевина

Содержание мочевины на 100 частей масс. компонента на основе диенового каучука не ограничено, до тех пор пока общее содержание соли металла жирной кислоты и мочевины находится в диапазоне 0,1 - 20 частей масс. и может быть выбрано соответствующим образом в зависимости от цели. Содержание предпочтительно составляет 3 части масс. или более.

Если содержание находится в предпочтительном диапазоне или в более предпочтительном диапазоне, баланс между скоростью вулканизации и скоростью вспенивания может быть обеспечен более надёжно.

В случае, когда пенообразователем является пищевая сода, содержание мочевины предпочтительно составляет 1/2 или более содержания пищевой соды. Если содержание мочевины составляет 1/2 или более содержания соды в качестве пенообразователя, баланс между скоростью вулканизации и скоростью вспенивания может быть обеспечен более надёжно.

Общее содержание соли металла жирной кислоты и мочевины

Общее содержание соли металла жирной кислоты и мочевины на 100 частей масс. компонента диенового каучука не ограничено, до тех пор, пока оно находится в диапазоне 0,1 - 20 частей масс. и может быть выбрано в зависимости от цели. Общее содержание предпочтительно составляет 3 части масс. или более и более предпочтительно 5 частей масс. или более.

Если общее содержание находится в предпочтительном диапазоне или в более предпочтительном диапазоне, баланс между скоростью вулканизации и скоростью вспенивания может быть обеспечен более надёжно.

Массовое отношение соли металла жирной кислоты и мочевины

Массовое отношение соли металла жирной кислоты и мочевины не ограничено, до тех пор, пока оно находится в диапазоне 1: 0,5 - 1: 3,9 и может быть соответственно выбрано в зависимости от цели. Массовое отношение предпочтительно составляет 1: 0,7 - 1: 3,3 и более предпочтительно 1: 0,9 - 1: 2,7.

Если массовое отношение менее 1:0,5, пищевая сода не вспенивается. Если массовое отношение более 1:3,9, вулканизация чрезмерно быстрая, и вспенивание не происходит. Если массовое отношение находится в предпочтительном диапазоне или в более предпочтительном диапазоне, может быть обеспечен баланс между скоростью вспенивания и скоростью вулканизации.

Другие компоненты

Отсутствуют ограничения по другим компонентам, и они могут быть выбраны соответствующим образом в зависимости от предназначения. Примеры включают наполнитель, ингибитор старения, пластификатор, стеариновую кислоту, оксид цинка, ускоритель вулканизации, вулканизующий агент, масло и серу.

В резиновой композиции в соответствии с этим осуществлением предпочтительно соль металла жирной кислоты является, по меньшей мере, одной солью, выбранной из группы, состоящей из стеарата цинка и стеарата магния. Благодаря этой структуре баланс между скоростью вулканизации и скоростью вспенивания может быть надёжно обеспечен.

В резиновой композиции в соответствии с этим осуществлением более предпочтительно пенообразователем является пищевая сода. Благодаря этой структуре баланс между скоростью вулканизации и скоростью вспенивания может быть обеспечен более надёжно.

В резиновой композиции в соответствии с этим осуществлением более предпочтительно содержание мочевины составляет 3 части масс. или более на 100 частей масс. компонента на основе диенового каучука. Благодаря этой структуре баланс между скоростью вулканизации и скоростью вспенивания может быть обеспечен более надёжно.

В резиновой композиции в соответствии с этим осуществлением более предпочтительно общее содержание соли металла жирной кислоты и мочевины составляет 5 частей масс. или более на 100 частей масс. компонента на основе диенового каучука. Благодаря этой структуре баланс между скоростью вулканизации и скоростью вспенивания может быть обеспечен более надёжно.

В резиновой композиции в соответствии с этим осуществлением более предпочтительно содержание пенообразователя составляет 5 частей масс. или более на 100 частей масс. компонента на основе диенового каучука. Благодаря этой структуре баланс между скоростью вулканизации и скоростью вспенивания может быть обеспечен более надёжно.

Шина

Шина в соответствии с одним из раскрытых осуществлений (далее также называемая «иллюстративной шиной») включает протектор, в котором используется резиновая композиция в соответствии с этим осуществлением.

Способ изготовления иллюстративной шины может быть обычным способом. Например, элементы, обычно используемые для производства шин, такие как слой каркаса, слой брекера и слой протектора, содержащие невулканизированный каучук, последовательно собираются на барабане для формирования шины. Затем барабан удаляется, чтобы получить невулканизированную шину. Затем невулканизированную шину нагревают и вулканизируют обычным способом для получения требуемой шины (например, пневматической шины). Таким образом, способ изготовления образцовой шины включает, например, (i) стадию сборки и (ii) стадию нагрева и вулканизации.

Шина в соответствии с этим осуществлением включает протектор, в котором используется резиновая смесь в соответствии с этим осуществлением.

Шина в соответствии с этим осуществлением может обеспечить баланс между скоростью вулканизации и скоростью вспенивания. Следовательно, например, может быть получен эффект отвода воды, чтобы таким образом улучшить гарантированные характеристики, то есть характеристики на льду (около 0°C), который является наиболее скользким.

Примеры

Раскрытые способы описаны более подробно ниже, с использованием примеров, хотя настоящее раскрытие не ограничивается этими примерами.

Примеры 1- 13 и сравнительные примеры 1 - 10

Резиновые композиции примеров 1 - 13 и сравнительных примеров 1 - 10 готовят в соответствии с обычным способом на основе соответствующих рецептур, перечисленных в таблицах 1 и 2. В таблицах 1 и 2 единицами являются «части масс.», если не указано иное. Каждую полученную резиновую композицию вулканизируют в виде протектора (слой из вспененной резины), и радиальную шину испытательного пассажирского транспортного средства с размером шины 185/70R15 изготавливают в соответствии с обычным способом.

Измерение коэффициента пенообразования

Коэффициент пенообразования Vs обозначает общую степень пенообразования в протекторе и рассчитывается по следующей формуле с использованием образцов (n = 10), отобранных из каждого протектора:

Vs = ((ρ₀/ρ₁) - 1) × 100 (%),

где ρ₁ представляет плотность (г/см³) каучука (вспененного каучука) после вулканизации и ρ₀ представляет плотность (г/см³) твёрдой фазы в каучуке (вспененный каучук) после вулканизации. Например, плотность каучука (вспененного каучука) после вулканизации и плотность твёрдой фазы в каучуке (вспененном каучуке) после вулканизации рассчитывают путём измерения массы в этаноле и массы на воздухе. Результаты измерений и результаты оценки приведены в таблицах 1 и 2. Ниже приведены критерии оценки коэффициента пенообразования.

Критерии оценки коэффициента пенообразования

Отлично: 95% или более и менее 105% по сравнению с известным пенообразователем

Хорошо: 50% или более и менее 95% по сравнению с известным пенообразователем

Плохо: менее 50% по сравнению с известным пенообразователем

Измерение скорости вулканизации

Измерение проводят с использованием обычного реометра и количественно определяют скорость вулканизации T0.9. Результаты измерений и результаты оценки приведены в таблицах 1 и 2. Критерии оценки скорости вулканизации следующие.

Критерии оценки скорости вулканизации

Отлично: 90% или более по сравнению с известной скоростью вулканизации

Хорошо: 50% или более и менее 90% по сравнению с известной скоростью вулканизации

Плохо: менее 50% по сравнению с известной скоростью вулканизации

Оценка характеристики шины на льду

Четырьмя шинами, соответствующими каждой из вышеуказанных испытуемых шин (размер шины 185/70R15), снаряжают пассажирское транспортное средство, соответствующее внутреннему классу 1600CC и проверяют характеристики торможения на льду при температуре замерзания -1°C. Результат выражен индексом, рассчитываемым согласно следующей формуле, с использованием шины сравнительного примера 1 в качестве контроля. Более высокое значение указывает на более благоприятные характеристики на льду. Результаты оценки приведены в таблицах 1 и 2.

Характеристики на льду = ((тормозной путь шины сравнительного примера 1)/(тормозной путь образца шины))×100

*1. Натуральный каучук (NR)

*2. Бутадиеновый каучук (BR): (изготовитель: JSR Corporation, торговое название: Полибутадиеновый каучук BR01)

*3. Газовая сажа (CB): (производства Asahi Carbon Co., Ltd., [N134 (N2SA: 146 м²/г)])

*4. Диоксид кремния: (производства Tosoh Cilica Corporation, торговая марка «Nipsil AQ»)

*5. Силановый связующий агент: (производства Evonik Degussa Japan Co., Ltd., торговая марка «Si69»)

*6. Масло: нафтеновое технологическое масло: (производства Idemitsu Kosan Co., Ltd., торговая марка “Diana Process Oil NS-24”, температура застывания: -30°C)

*7. Воск

*8. Ингибитор старения 6C: (N-фенил-N'-(1,3-диметилбутил)-p-фенилендиамин, производства Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd., «NOCRAC NS-6»)

*9. Антиоксидант RD: (производства Seiko Chemical Co., Ltd., «NONFLEX RD»)

*10. Ускоритель вулканизации CZ: (производства Sanshin Chemical Industry Co., Ltd., «Sanceler CZ»)

*11. Соль жирной кислоты: стеарат цинка: (производства NOF Corporation, «Стеарат цинка G»)

*12. Неорганический пенообразователь: пищевая сода: (производства Otsuka Chemical Co., Ltd., «С-5»): пенообразователь, образующий диоксид углерода

*13. Органический пенообразователь: динитрозопентаметилентетрамин (DPT): пенообразователь, не образующий диоксид углерода

*14. Органический пенообразователь: азодикарбонамид (ADCA): пенообразователь, не образующий диоксида углерода

Как показано в таблицах 1 и 2, резиновые композиции примеров 1 - 13, в которых (i) содержание пенообразователя составляет 0,1 - 20 частей масс. на 100 частей масс. компонента на основе диенового каучука, (ii) общее содержание соли металла жирной кислоты и мочевины составляет 0,1 - 20 частей масс. на 100 частей масс компонента на основе диенового каучука и (iii) массовое отношение соли металла жирной кислоты и мочевины составляет 1:0,5 - 1:3,9, могут обеспечить баланс между скоростью вулканизации и скоростью пенообразования по сравнению с резиновыми композициями сравнительных примеров 1 - 10, не соответствующих, по меньшей мере, одному из параметров (i) - (iii).

Кроме того, как показано в таблицах 1 и 2, шины, изготовленные из резиновых композиций примеров 1 - 13, соответствующих всем параметрам (i) - (iii), имеют улучшенные характеристики на льду и могут быть получены в заданном диапазоне времени вулканизации, по сравнению с шинами, полученными из резиновых композиций сравнительных примеров 1 - 10, не соответствующих, по меньшей мере, одному из параметров (i) - (iii).

Изобретение относится к резиновой композиция и шине. Резиновая композиция включает компонент на основе диенового каучука, мас.ч на 100 мас.ч. каучука: пенообразователь 0,1-20,0, образующий диоксид углерода; соль металла жирной кислоты и мочевина в сумме 0,1-2,0, и массовое отношение соли металла жирной кислоты и мочевины составляет 1:0,5 - 1:3,9. Изобретение обеспечивает баланс между скоростью вулканизации и скоростью вспенивания, что улучшает характеристики торможения шины на льду. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Резиновая композиция для шин, включающая:

компонент на основе диенового каучука;

пенообразователь, образующий диоксид углерода;

соль металла жирной кислоты; и

мочевину,

в которой содержание пенообразователя составляет 0,1 - 20 мас.ч. на 100 мас.ч. компонента на основе диенового каучука,

общее содержание соли металла жирной кислоты и мочевины составляет 0,1 - 20 мас.ч. на 100 мас.ч. компонента на основе диенового каучука и

массовое отношение соли металла жирной кислоты и мочевины составляет 1: 0,5 - 1: 3,9.

2. Резиновая композиция для шин по п. 1,

в которой соль металла жирной кислоты является, по меньшей мере, одной, выбранной из группы, состоящей из стеарата цинка и стеарата магния.

3. Резиновая композиция для шин по п. 1 или 2, в которой пенообразователем является пищевая сода.

4. Резиновая композиция для шин по любому из пп. 1 - 3, в которой содержание мочевины составляет 3 мас.ч. или более на 100 мас.ч. компонента на основе диенового каучука.

5. Резиновая композиция для шин по любому из пп. 1 - 4, в которой общее содержание соли металла жирной кислоты и мочевины составляет 5 мас.ч. или более на 100 мас.ч. компонента на основе диенового каучука.

6. Резиновая композиция для шин по любому из пп. 1 - 5, в которой содержание пенообразователя составляет 5 мас.ч. или более на 100 мас.ч. компонента на основе диенового каучука.

7. Шина, содержащая протектор, в котором использована резиновая композиция для шин по любому из пп. 1 - 6.