Пневматическая шина Российский патент 2022 года по МПК B60C11/00 B60C1/00 

Область техники

Настоящее изобретение относится к пневматической шине, включающей протектор, состоящий из резиновой смеси, содержащей каучуковый компонент и заданное количество тонкодисперсных частиц диоксида кремния.

Уровень техники

В последние годы, по мере роста спроса на рынке, существует потребность в увеличении срока службы и долговечности шины, а также в повышении сопротивления абразивному износу резины протектора.

В то же время, с другой стороны, также существует потребность в снижении сопротивления качению шины, вследствие требования низкого расхода топлива, и обычно диоксид кремния используют в качестве армирующего наполнителя высококачественной шины для легкового автомобиля.

Кроме того, в JP 2010-76744 описано, что можно обеспечить высококачественную нешипованную шину, которая имеет как хорошее тормозное усилие, так и стабильность рулевого управления на обледенелом и заснеженном дорожном покрытии, при использовании для протектора резиновой смеси, содержащей от 0,5 до 5,0 масс. ч. жирной кислоты и/или ее производного и при формовке протектора с определенной формой поверхности контакта с грунтом.

Краткое описание изобретения

В сущности, для повышения сопротивления абразивному износу, может быть выбран способ повышения жесткости резины путем увеличения удельной площади поверхности армирующего наполнителя и увеличения количества центров связывания с полимером. Однако этого все еще недостаточно.

Кроме того, в JP 2010-76744, сопротивление абразивному износу особенно не улучшено, и следовательно, все еще существует возможность для улучшения.

Следовательно, целью настоящего изобретения является обеспечение пневматической шины с улучшенным сопротивлением абразивному износу протектора.

При рассмотрении вышеуказанной проблемы было обнаружено, что сопротивление абразивному износу можно дополнительно повысить путем придания поверхности контакта с грунтом определенной формы в заданном диапазоне с целью регулирования потребляемой резиной энергии при качении шины и, в то же время, путем увеличения удельной площади поверхности армирующего наполнителя (в частности, диоксида кремния) и, таким образом, настоящее изобретение было реализовано.

То есть, настоящее изобретение относится к:

1) пневматической шине, включающей протектор, состоящий из резиновой смеси, содержащей от 30 до 120 масс, ч., предпочтительно от 40 до 100 масс, ч., более предпочтительно от 50 до 90 масс. ч. диоксида кремния, имеющего удельную площадь поверхности по БЭТ от 180 до 280 м²/г, предпочтительно от 190 до 260 м²/г, более предпочтительно от 200 до 250 м²/г, еще более предпочтительно от 235 до 250 м²/г, на 100 масс. ч. каучукового компонента,

при этом, в нормальном состоянии без нагрузки, когда шина установлена на стандартный обод и накачена до нормального внутреннего давления, форма поверхности контакта с грунтом, к которой приложена нормальная нагрузка, и протектор прижат к плоской поверхности, удовлетворяет следующему уравнению (1):

0,95≤SL0/SL80≤1,6 (предпочтительно 1,00≤SL0/SL80≤1,55, более предпочтительно 1,05≤SL0/SL80≤1,50, еще более предпочтительно 1,05≤SL0/SL80≤1,45) (1)

(где SL0 представляет собой длину контакта с грунтом в продольном направлении шины по экватору шины, a SL80 представляет собой длину контакта с грунтом в продольном направлении шины в позиции на расстоянии от экватора шины в аксиальном направлении шины, составляющем 80% от половины ширины контакта протектора с грунтом.);

2) пневматической шине по п. 1, в которой резиновая смесь дополнительно содержит сажу;

3) пневматической шине по п. 1 или 2, в которой резиновая смесь дополнительно содержит силановый связующий агент, и

4) пневматической шине по любому из пп. 1-3, в которой протектор имеет твердость А по стандарту JIS от 55 до 80, предпочтительно от 56 до 80, более предпочтительно от 56 до 77, еще более предпочтительно от 60 до 75, особенно предпочтительно от 65 до 70.

В соответствии с настоящим изобретением, может быть обеспечена пневматическая шина с улучшенным сопротивлением абразивному износу путем использования протектора, состоящего из резиновой смеси, содержащей от 30 до 120 масс. ч. диоксида кремния, имеющего удельную площадь поверхности от 180 до 280 м²/г, на 100 масс. ч. каучукового компонента, и имеющего форму поверхности контакта с грунтом, удовлетворяющую приведенному выше уравнению (1).

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлен схематический вид, демонстрирующий форму поверхности контакта с грунтом, где протектор прижат к плоской поверхности.

Пневматическая шина по настоящему изобретению включает протектор, состоящий из резиновой смеси, содержащей от 30 до 120 масс. ч. диоксида кремния, имеющего удельную площадь поверхности от 180 до 280 м ²/г, на 100 масс. ч. каучукового компонента, причем в нормальном состоянии без нагрузки, когда пневматическая шина установлена на стандартный обод и накачена до нормального внутреннего давления, форма поверхности контакта с грунтом, к которой приложена нормальная нагрузка, и протектор прижат к плоской поверхности, удовлетворяет приведенному выше уравнению (1).

Пневматическая шина по настоящему изобретению содержит заданное количество диоксида кремния в форме частиц с заданной удельной площадью поверхности в резиновой смеси для протектора, а также имеет поверхность контакта с грунтом заданной формы, благодаря чему возможно максимально повысить сопротивление абразивному износу диоксида кремния в форме частиц с заданной удельной площадью поверхности, поскольку в пневматической шине можно контролировать подвод механической энергии, которую резина на поверхности шины потребляет в оптимальном состоянии.

Каучуковый компонент

В качестве каучукового компонента предпочтительно используют каучук на основе диена. В качестве каучука на основе диена можно использовать натуральный каучук (НК), синтетический каучук на основе диена или т.п. Примеры синтетического каучука на основе диена включают изопреновый каучук (ИК), бутадиеновый каучук (БК), бутадиен-стирольный каучук (БСК), бутадиен-акрилонитрильный каучук (БАК), хлоропреновый каучук (ХК), бутиловый каучук (ИИК) и т.д. Из них предпочтительными являются НК, БК и БСК, поскольку они показывают хорошо сбалансированные характеристики эффективности использования топлива и сцепления с влажным дорожным покрытием и более предпочтительно БК и БСК используют в сочетании.

Бутадиен-стирольный каучук (БСК)

Примеры БСК включают, но не ограничены особым образом, полимеризуемый в эмульсии БСК (Э-БСК), полимеризуемый в растворе БСК (Р-БСК) и т.д. Также можно использовать каучук, получаемый модифицированием таких БСК с помощью модификатора (модифицированный БСК), эти БСК с добавленным водородом (гидрированный БСК) и т.д. Из них Р-БСК является предпочтительным. Такие БСК можно использовать отдельно или в сочетании из двух или более.

Кроме того, модифицированный БСК может представлять собой каучук, в котором главная цепь и/или концевая группа модифицированы модификатором, например каучук модифицированный полифункциональным модификатором, таким как тетрахлорид олова и тетрахлорид кремния для получения частично разветвленной структуры. Среди них особенно предпочтительным является каучук, модифицированный модификатором и содержащий функциональную группу, в которой основная цепь и/или концевая группа в БСК взаимодействует с диоксидом кремния. При использовании бутадиен-стирольного каучука модифицированного таким модификатором и содержащего функциональную группу, взаимодействующую с диоксидом кремния, можно улучшить характеристики эффективности использования топлива и сцепления на влажном дорожном покрытии при улучшенном балансе.

Когда резиновая смесь, составляющая протектор, содержит БСК, содержание БСК в 100 масс. % каучукового компонента предпочтительно составляет 40 масс. % или более, более предпочтительно 50 масс. % или более и еще более предпочтительно 60 масс. % или более. Когда содержание БСК составляет 40 масс. % или более, как правило, сохраняется характеристика сцепления с влажным дорожным покрытием, необходимая для резины протектора. Кроме того, содержание БСК в 100 масс. % каучукового компонента предпочтительно составляет 95 масс. % или менее, более предпочтительно 90 масс. % или менее и еще более предпочтительно 85 масс. % или менее. Когда содержание БСК составляет 95 масс. % или менее, сопротивление абразивному износу и сопротивление качению, как правило, улучшаются. Кроме того, если используют более одного БСК в сочетании, общее содержание всех типов БСК определяют как содержание БСК в каучуковом компоненте.

Бутадиеновый каучук (БК) Примеры БК включают, но не ограничены особым образом, такие каучуки, которые обычно используют в шинной промышленности, например БК с содержанием цис-1,4 связей менее 50% (БК с низким содержанием цис-звеньев), БК с содержанием цис-1,4 связей 90% или более (БК с высоким содержанием цис-звеньев), бутадиеновый каучук, синтезированный с использованием катализатора на основе редкоземельных элементов (БК на основе редкоземельных элементов), БК, содержащий синдиотактические кристаллы полибутадиена (содержащий СПБ БК), модифицированный БК (модифицированный БК с высоким содержанием цис-звеньев, модифицированный БК с низким содержанием цис-звеньев) и т.п.Среди них более предпочтительно использовать БК с высоким содержанием цис-звеньев, с точки зрения характеристики сопротивления абразивному износу.

Примеры БК с высоким содержанием цис-звеньев включают, например, БК с высоким содержанием цис-звеньев, производимый и продаваемый JSR Corporation, ZEON CORPORATION, Ube Industries, Ltd. и т.д. Среди БК с высоким содержанием цис-звеньев, БК, имеющий содержание цис-1,4 связей 95% и более, является еще более предпочтительным. Такие БК с высоким содержанием цис-звеньев можно использовать отдельно или в сочетании из двух или более. Когда каучуковый компонент содержит БК с высоким содержанием цис-звеньев, можно улучшить низкотемпературные характеристики и сопротивление абразивному износу. Содержание цис-1,4 связей в БК представляет собой значение, рассчитанное с помощью анализа спектра инфракрасного поглощения.

Когда резиновая смесь, составляющая протектор, содержит БК, содержание БК в 100 масс. % каучукового компонента предпочтительно составляет 5 масс. % или более, более предпочтительно 10 масс. % или более и еще более предпочтительно 15 масс. % или более. Когда содержание БК составляет 5 масс. % или более, баланс между сопротивлением абразивному износу и сопротивлением качению, как правило, улучшается. Кроме того, содержание БК в 100 масс. % каучукового компонента предпочтительно составляет 60 масс. % или менее, более предпочтительно 50 масс. % или менее и еще более предпочтительно 40 масс. % или менее. Когда содержание БК составляет 60 масс. % или менее, характеристика сцепления с влажным дорожным покрытием, как правило, улучшается.

Общее содержание БСК и БК в 100 масс. % каучукового компонента предпочтительно составляет 80 масс. % или более, более предпочтительно 90 масс. % или более и еще более предпочтительно 100 масс. %. Когда общее содержание БСК и БК составляет 80 масс. % или более, можно поддерживать хороший баланс между характеристиками сцепления с влажным дорожным покрытием и сопротивления абразивному износу, и низким тепловыделением.

Диоксид кремния

Примеры диоксида кремния включают, но не ограничены особым образом, например, диоксид кремния, полученный сухим способом (безводный диоксид кремния), диоксид кремния, полученный влажным способом (водный диоксид кремния) и т.п. Среди них предпочтительным является диоксид кремния, полученный влажным способом, поскольку он содержит много силанольных групп и имеет много центров взаимодействия с силановым связующим агентом. В настоящем изобретении используют диоксид кремния с удельной площадью поверхности (N₂SA) от 180 до 280 м²/г.Диоксид кремния может быть использован отдельно или в сочетании из двух или более.

Диоксид кремния имеет удельную площадь поверхности по БЭТ 180 м²/г или более, предпочтительно 190 м²/г или более, более предпочтительно 200 м²/г или более и еще более предпочтительно 235 м²/г. Когда удельная площадь поверхности по БЭТ диоксида кремния составляет менее 180 м²/г, невозможно обеспечить функцию армирования каучука наполнителем, требуемую для шины, и невозможно сохранить сопротивление абразивному износу. Кроме того, удельная площадь поверхности по БЭТ диоксида кремния составляет 280 м²/г или менее, предпочтительно 260 м²/г или менее, и более предпочтительно 250 м²/г или менее. Когда удельная площадь поверхности по БЭТ превышает 280 м²/г, ухудшается технологичность и обработка становится затруднительной. При этом, удельная площадь поверхности по БЭТ диоксида кремния в настоящем описании представляет собой значение, измеренное методом БЭТ в соответствии со стандартом ASTM D3037-81.

Содержание диоксида кремния на 100 масс. ч. каучукового компонента составляет 30 масс. ч. или более, предпочтительно 40 масс. ч. или более и более предпочтительно 50 масс. ч. или более. Когда содержание диоксида кремния составляет менее 30 масс, ч., невозможно получить армирующий эффект, требуемый для шины. Кроме того, содержание диоксида кремния на 100 масс. ч. каучукового компонента составляет 120 масс. ч. или менее, предпочтительно 100 масс. ч. или менее и более предпочтительно 90 масс. ч. или менее. Когда содержание диоксида кремния превышает 120 масс. ч., технологичность ухудшается и обработка становится затруднительной.

Силановый связующий агент

Предпочтительно использовать силановый связующий агент для того, чтобы обеспечить удерживание диоксида кремния. Примеры силанового связующего агента включают, например, силановые связующие агенты на основе сульфидов, такие как бис(3-триэтоксисилилпропил)дисульфид и бис (3-триэтоксисилилпро пил)тетрасульфид; силановые связующие агенты на основе меркаптогруппы, такие как 3-меркаптопропилтриметоксисилан и 3-меркаптопропилтриэтоксисилан; силановые связующие агенты на основе простых тиоэфиров, такие как 3-октаноилтио-1-пропилтриэтоксисилан, 3-гексаноилтио-1-пропилтриэтоксисилан и 3-октаноилтио-1-пропилтриметоксисилан; силановые связующие агенты на основе винила, такие как винилтриэтоксисилан; силановые связующие агенты на основе аминогруппы, такие как 3-аминопропилтриэтоксисилан; силановые связующие агенты на основе глицидоксигруппы, такие как γ-глицидоксипропилтриэтоксисилан; силановые связующие агенты на основе нитрогруппы, такие как 3-нитропропилтриметоксисилан, и силановые связующие агенты на основе хлора, такие как 3-хлорпропилтриметоксисилан. Такие силановые связующие агенты можно использовать отдельно или в сочетании из двух или более. Из них силановые связующие агенты на основе сульфидов, особенно бис (3-триэтоксисилилпропил) тетрасульфид и 3-триметоксисилилпропилбензотиазолилтетрасульфид, являются предпочтительными, с точки зрения более простого регулирования температуры реакции с диоксидом кремния и повышения эффекта армирования резиновой смеси.

При добавлении силанового связующего агента, содержание силанового связующего агента предпочтительно составляет 1 масс. ч. или более и более предпочтительно 2 масс. ч. или более на 100 масс. ч. диоксида кремния. При содержании силанового связующего менее 1 масс, ч., вязкость невулканизированной резиновой смеси становится высокой, и технологичность может ухудшаться. Кроме того, содержание силанового связующего агента на 100 масс. ч. диоксида кремния предпочтительно составляет 20 масс. ч. или менее и более предпочтительно 15 масс. ч. или менее. Когда содержание силанового связующего агента превышает содержание 20 масс. ч., эффект добавления силанового связующего агента, соответствующий его содержанию, не может быть получен, и стоимость повысится.

Другие добавляемые в смесь агенты Помимо вышеуказанных компонентов, резиновая смесь для шины может содержать подходящие каучуковые компоненты, отличные от каучуков на основе диена, и добавляемые в смесь агенты, обычно используемые в традиционной резиновой промышленности, например, армирующий наполнитель, отличный от диоксида кремния, различные мягчители, различные антиоксид анты, воск, оксид цинка, стеариновую кислоту, вулканизирующий агент, ускоритель вулканизации и т.п., по мере необходимости.

Армирующие наполнители, отличные от диоксида кремния В качестве армирующего наполнителя, помимо диоксида кремния, в резиновую смесь для шин можно добавлять такие компоненты, как сажа, карбонат кальция, оксид алюминия, глина и тальк.

Сажа

Сажа не ограничена особым образом, и можно использовать GPF, FEF, HAF, ISAF, SAF и т.п., отдельно или в сочетании из двух или более.

Удельная поверхность сажи, измеренная из адсорбции азота (N2SA), предпочтительно составляет 80 м²/г или более, более предпочтительно 100 м²/г или более и еще более предпочтительно 110 м²/г или более. Кроме того, N₂SA предпочтительно составляет 300 м²/г или менее, и более предпочтительно 250 м²/г или менее. При этом, N₂SA сажи измеряют в соответствии со стандартом JIS K6217, метод А.

Когда сажу добавляют в смесь, содержание сажи на 100 масс. ч. каучукового компонента предпочтительно составляет 1 масс. ч. или более и более предпочтительно 5 масс. ч. или более. Кроме того, содержание сажи на 100 масс. ч. каучукового компонента предпочтительно составляет 50 масс. ч. или менее и более предпочтительно 30 масс. ч. или менее. Когда содержание сажи находится в пределах указанного выше диапазона, можно получить хорошую эффективность использования топлива и сопротивление абразивному износу.

Мягчитель

Примеры мягчителя включают нефтяные мягчители, такие как технологическое масло, смазочное масло, парафин, жидкий парафин, нефтяной асфальт и вазелин, мягчители на основе жирных масел, таких как соевое масло, пальмовое масло, касторовое масло, льняное масло, рапсовое масло и кокосовое масло, талловое масло, фактис, воски, такие как пчелиный воск, карнаубский воск и ланолин, и жирные кислоты, такие как линолевая кислота, пальмитиновая кислота, стеариновая кислота и др., и лауриновая кислота, и т.д. Количество добавляемого в смесь мягчителя предпочтительно составляет 100 масс. ч. или менее на 100 масс. ч. каучукового компонента. В этом случае риск снижения характеристики сцепления с влажным дорожным покрытием невелик.

Масло

Примеры масла включают технологические масла, такие как парафиновое технологическое масло, ароматическое технологическое масло и нафтеновое технологическое масло.

Когда добавляют масло, содержание масла на 100 масс. ч. каучукового компонента предпочтительно составляет 10 масс. ч. или более и более предпочтительно 15 масс. ч. или более. Кроме того, содержание масла предпочтительно составляет 60 масс. ч. или менее и более предпочтительно 55 масс. ч. или менее на 100 масс. ч. каучукового компонента. Когда содержание масла находится в пределах указанного выше диапазона, эффекта присутствия масла достигают в достаточной степени, и можно получить хорошее сопротивление абразивному износу. Кроме того, в данном случае, содержание масла включает количество масла, содержащегося в маслонаполненном каучуке.

Жидкий полимер на основе диенов

Примеры жидкого полимера на основе диена включают жидкий бутадиен-стирольный сополимер (жидкий БСК), жидкий бутадиеновый полимер (жидкий БК), жидкий изопреновый полимер (жидкий ПК), жидкий сополимер стирола и изопрена (жидкий СИП) и т.п. Среди них предпочтительным является жидкий БСК, так как можно получить хорошо сбалансированные характеристики сопротивления абразивному износу и стабильности рулевого управления при движении. При этом, в данном случае жидкий полимер на основе диена представляет собой полимер на основе диена в жидком состоянии при нормальной температуре (25°С).

Среднемассовая молекулярная масса (Mw) жидкого полимера на основе диена в показателях полистирола, измеренная методом гель-проникающей хроматографии (ГПХ), предпочтительно составляет 1,0×10³ или более и более предпочтительно 3,0×10³ или более, с точки зрения сопротивления абразивному износу, сопротивления разрыву и долговечности. Кроме того, Mw предпочтительно составляет 2,0×10⁵ или менее, и более предпочтительно 1,5×10⁴ или менее, с точки зрения производительности. При этом, в данном случае Mw жидкого полимера на основе диена представляет собой значение в показателях полистирола, измеренное методом гель-проникающей хроматографии (ГПХ).

Когда добавляют жидкий полимер на основе диена, содержание жидкого полимера на основе диена на 100 масс. ч. каучукового компонента предпочтительно составляет 3 масс. ч. или более и более предпочтительно 5 масс. ч. или более. Кроме того, содержание жидкого полимера на основе диена предпочтительно составляет 30 масс. ч. или менее, и более предпочтительно 20 масс. ч. или менее. Когда содержание жидкого полимера на основе диена находится в пределах указанного выше диапазона, можно получить хорошую характеристику сцепления с влажным дорожным покрытием, и как правило, легко достигают эффектов настоящего изобретения.

Антиоксидант

Антиоксидант не ограничен особым образом, и например, такие антиоксиданты, как соединения на основе амина, фенола и имидазола, и также металлическая соль карбаминовой кислоты, можно выбирать подходящим образом и смешивать с резиновой смесью. Эти антиоксиданты можно использовать отдельно или в сочетании из двух или более. Среди них предпочтительны антиоксиданты на основе аминов из-за их высокого антиоксидантного эффекта, и более предпочтительными являются антиоксиданты на основе п-фенилендиамина, такие как N-(1,3-диметилбутил)-N'-фенил-п-фенилендиамин, N-изопропил-N'-фенил-п-фенилендиамин, N,N'-дифенил-п-фенилендиамин, N,N'-ди-2-нафтил-п-фенилендиамин, N-циклогексил-N'-фенил-п-фенилендиамин, N,N'-бис(1-метилгептил)-п-фенилендиамин, N,N'-бис(1,4-диметилпентил)-п-фенилендиамин, N,N'-бис(1-этил-3-метилпентил)-п-фенилендиамин, N-4-метил-2-пентил-N'-фенил-п-фенилендиамин, N,N'-диарил-п-фенилендиамин, затрудненный диарил-п-фенилендиамин, фенилгексил-п-фенилендиамин, и фенилоктил-п-фенилендиамин, и особенно пр ед по чтите льным является N-(1,3 -диметил бутил)-N'-фенил-п-фенилендиамин.

Когда добавляют антиоксидант, содержание антиоксиданта на 100 масс. ч. каучукового компонента предпочтительно составляет 0,5 масс. ч. или более и более предпочтительно 1 масс. ч. или более. Кроме того, содержание антиоксиданта на 100 масс. ч. каучукового компонента предпочтительно составляет 5 масс. ч. или менее и более предпочтительно 3 масс. ч. или менее. Когда содержание антиоксиданта находится в пределах указанного выше диапазона, можно получить эффект антиоксиданта в достаточной степени, и возможно ингибировать обесцвечивание из-за осаждения антиоксиданта на поверхности шины.

Кроме перечисленных выше компонентов, таких как стеариновая кислота, оксид цинка, воск и др., можно использовать такие компоненты, которые традиционно используют в резиновой промышленности,

Вулканизирующий агент

Резиновая смесь может содержать вулканизирующий агент.В качестве вулканизирующего вещества можно использовать органический пероксид или вулканизирующий агент на основе серы. В качестве органического пероксида можно использовать, например, бензоилпероксид, дикумилпероксид, ди-трет-бутилпероксид, трет-бутилкумилпероксид, метилэтилкетонпероксид, кумолгидропероксид, 2,5-диметил-2,5-ди(трет-бутилперокси)гексан, 2,5-диметил-2,5-ди(бензоилперокси)гексан, 2,5-диметил-2,5-ди(трет-бутилперокси)гексин-3, 1,3-бис(трет-бутилпероксипропил)бензол и т.п. Кроме того, в качестве вулканизирующего агента на основе серы можно использовать, например, серу, дисульфид морфолина и т.п. Среди них предпочтительной является сера.

При добавлении вулканизирующего агента, содержание вулканизирующего агента на 100 масс. ч. каучукового компонента составляет 0,5 масс. ч. или более и предпочтительно 1 масс. ч. или более. Кроме того, содержание вулканизирующего агента на 100 масс. ч. каучукового компонента составляет 5 масс. ч. или менее и предпочтительно 3 масс. ч. или менее. Когда содержание вулканизирующего агента находится в пределах вышеуказанного диапазона, достигают подходящего сопротивления разрыву, и сопротивление абразивному износу обычно улучшается.

Ускоритель вулканизации

Примеры ускорителя вулканизации включают, но не ограничены особым образом, например, ускорители вулканизации на основе сульфенамида, тиазола, тиурама, тиомочевины, гуанидина, дитиокарбамата, альдегидамина или альдегидаммиака, имидазолина и ксантогената. Среди них ускорители вулканизации на основе сульфенамида и гуанидина являются предпочтительными, поскольку можно лучше получить эффекты настоящего изобретения.

Примеры ускорителя вулканизации на основе сульфенамида включают ЦБС (N-циклогексил-2-бензотиазилсульфенамид), ТББС (М-трет-бутил-2-бензотиазилсульфенамид), N-оксиэтилен-2-бензотиазилсульфенамид, N,N'-диизопропил-2-бензотиазилсульфенамид, N,N-дициклогексил-2-бензотиазилсульфенамид и т.п. Примеры ускорителя вулканизации на основе тиазола включают 2-меркаптобензотиазол, дибензотиазолилдисульфид и т.п. Примеры ускорителя вулканизации на основе тиурама включают моносульфид тетраметилтиурама, дисульфид тетраметилтиурама, дисульфид тетрабензилтиурама (ТБзТД) и т.п. Примеры ускорителя вулканизации на основе гуанидина включают дифенилгуанидин (ДФГ), диортолилгуанидин, ортотолилбигуанидин и т.п. Эти ускорители вулканизации можно использовать отдельно или в сочетании из двух или более. Среди них, предпочтительно использовать сочетание ЦБС и ДФГ, поскольку можно лучше достичь эффектов настоящего изобретения.

Когда добавляют ускоритель вулканизации, содержание ускорителя вулканизации на 100 масс. ч. каучукового компонента предпочтительно составляет 0,1 масс. ч. или более, более предпочтительно 0,3 масс. ч. или более, еще более предпочтительно 0,5 масс. ч. или более. Содержание ускорителя вулканизации на 100 масс. ч. каучукового компонента предпочтительно составляет 8 масс. ч. или менее, более предпочтительно 7 масс. ч. или менее и еще более предпочтительно 6 масс. ч. или менее. Когда содержание ускорителя вулканизации находится в пределах упомянутого выше диапазона, достигают подходящего сопротивления разрыву, и сопротивление абразивному износу обычно улучшается.

Твердость

Твердость А по стандарту JIS протектора, полученного с использованием вышеупомянутых резиновых смесей, предпочтительно составляет 80 градусов или менее, более предпочтительно 77 градусов или менее, еще более предпочтительно 75 градусов или менее и особенно предпочтительно 70 градусов или менее. Когда протектор имеет твердость А по стандарту JIS 80 градусов или менее, потребляемая шиной энергия уменьшается, и можно предотвратить снижение сопротивления абразивному износу. Кроме того, твердость А по стандарту JIS предпочтительно составляет 55 градусов или более, более предпочтительно 56 градусов или более, еще более предпочтительно 60 градусов или более, и особенно предпочтительно 65 градусов или более. Когда протектор имеет твердость А по стандарту JIS 55 градусов или более, можно сохранить жесткость резины, требуемую для резины протектора.

Форма поверхности контакта с грунтом

В пневматической шине по настоящему изобретению в нормальном состоянии без нагрузки, когда пневматическая шина установлена на стандартный обод и накачена до нормального внутреннего давления, форма поверхности контакта с грунтом, к которой приложена нормальная нагрузка, и протектор прижат к плоской поверхности, удовлетворяет уравнению (1). Таким образом, путем регулирования формы поверхности контакта с грунтом можно снизить количество потребляемой резиной энергии во время качения шины и более эффективно повысить сопротивление абразивному износу.

На Фиг. 1 показана форма поверхности контакта с грунтом (ОШ: отпечаток шины), когда протектор прижат к плоской поверхности, как описано выше. Форма поверхности контакта с грунтом предпочтительно удовлетворяет соотношению 0,95 SL SL0/SL80 (показатель формы поверхности контакта с грунтом) 1,6, где SL0 - это длина контакта с грунтом в продольном направлении шины (направление вращения шины) на экваторе шины по поверхности контакта с грунтом, ОШ, как показано на фиг.1, a SL80 - это длина контакта с грунтом в продольном направлении шины в положении, удаленном от экватора шины на расстояние в аксиальном направлении шины, составляющее 80% от половины ширины (а) контакта с грунтом протектора (0,8а).

«Половина ширины контакта с грунтом протектора» означает половину расстояния в аксиальном направлении шины между внешними краями контакта с грунтом в аксиальном направлении шины на поверхности контакта с грунтом.

Термин «стандартный обод» представляет собой обод, определенный для каждой шины стандартом, включенным в систему стандартов, на которые базируется шина, например, «стандартный обод» в стандарте JATMA (Японская ассоциация производителей автомобильных шин), «расчетный обод» в стандарте TRA (Ассоциация по ободам и покрышкам) или «мерный обод» в стандарте ETRTO (Европейская техническая организация по ободам и шинам).

Термин «нормальное внутреннее давление» представляет собой давление воздуха, определенное для каждой шины стандартом, т.е. «максимальное давление воздуха» в системе JATMA, максимальное значение давления, приведенное в таблице «Пределы нагрузок шин при различных давлениях холодной накачки» в системе TRA, и «давление накачки» в ETRTO.

Термин «нормальная нагрузка» представляет собой нагрузку, определяемую для каждой шины стандартом, т.е. «предельную грузоподъемность» в системе JATMA, максимальное значение грузоподъемности, приведенное в указанной выше таблице в системе TRA и «грузоподъемность» в ETRTO.

В данном случае форма поверхности контакта с грунтом указана без учета канавок протектора. Когда SL0/SL80 составляет менее 0,95, давление на грунт плечевой части возрастает, и потребляемая резиной энергия увеличиваются, и следовательно, эффекты повышения армирующего эффекта благодаря увеличению удельной поверхности диоксида кремния не могут быть получены. Когда SL0 / SL80 превышает 1,6, давление на грунт центральной части возрастает, и эффекты повышения армирующего эффекта благодаря увеличению удельной поверхности диоксида кремния не могут быть получены. Нижний предел SL0/SL80 более предпочтительно составляет 1,00 и еще более предпочтительно 1,05. С другой стороны, верхний предел SL0/SL80 предпочтительно составляет 1,55 или менее, более предпочтительно 1,50 или менее и еще более предпочтительно 1,45 или менее.

Вышеуказанную форму поверхности контакта с грунтом можно получить посредством соответствующих способов регулирования, например, профиля пресс-формы, распределения размеров и конструкции. Однако этот способ не ограничен особым образом при условии достижения вышеуказанной формы поверхности контакта с грунтом. Например, регулируя распределение размеров протектора, например, регулируя толщину центральной части протектора или плечевой части протектора, можно регулировать показатель (SL0/SL80) формы поверхности контакта с грунтом. В частности, путем уменьшения толщины центральной части протектора показатель формы поверхности контакта с грунтом может быть доведен до малого значения. Однако способ регулирования показателя формы поверхности контакта с грунтом не ограничен особым образом.

Способ получения резиновой смеси для протектора Резиновая смесь для протектора может быть получена обычным способом. Она может быть получена, например, посредством вымешивания вышеуказанных компонентов, за исключением сшивающего агента и ускорителей вулканизации, с использованием обычной широко известной месильной машины, используемой в резиновой промышленности, такой как смеситель Бенбери, месильный аппарат и открытые валки (основная стадия вымешивания), затем добавления сшивающего агента и ускорителей вулканизации с последующим дальнейшим вымешиванием (конечная стадия вымешивания), и затем вулканизации смеси, или другими способами.

Способ получения пневматической шины

Пневматическая шина может быть изготовлена обычным способом с использованием вышеуказанной резиновой смеси для протектора. То есть, она может быть получена путем экструзии вышеуказанной резиновой смеси, которая получена путем вымешивания вышеуказанных добавляемых в смесь агентов с каучуковыми компонентами, включающими каучуковый компонент на основе диена, по потребности, в форме протектора и т.д., ламинирования полученного экструдированного продукта с другими элементами шины и формовки их на машине для формования шин обычным способом с получением невулканизированной шины, и нагревания под давлением этой невулканизированной шины в вулканизаторе. Протектор может быть получен способом ламинирования листов невулканизированной резиновой смеси с получением заданной формы или также способом введения невулканизированной резиновой смеси в два или более экструдеров для получения двух фаз на выходах головок экструдеров.

Пневматическую шину можно использовать в качестве обычной шины, такой как шина для легкового автомобиля, высококачественная шина для легкового автомобиля, тяжеловесная шина для грузовика, автобуса и т.д. и гоночная шина. Среди них наиболее предпочтительной является высококачественная шина, так как добавлен диоксид кремния.

Примеры

Далее настоящее изобретение описано посредством примеров, но оно не ограничено примерами.

Далее представлены различные химические вещества, используемые в примерах и сравнительных примерах, представленных ниже.

- БСК: Nipol NS616, выпускаемый ZEON CORPORATION (содержание стирола: 21 масс. %)

-БК: Nipol BR1220, выпускаемый ZEON CORPORATION (содержание цис-1,4 связей: 97%)

- Сажа: DIABLACK (зарегистрированная торговая марка) N220, выпускаемая Mitsubishi Chemical Corporation (удельная площадь поверхности из адсорбции азота(N₂SA): 115 м²/г)

- Диоксид кремния 1: ULTRASIL (зарегистрированная торговая марка) VN3, выпускаемый Evonik Degussa GmbH (удельная площадь поверхности по БЭТ: 175 м /г, средний размер первичных частиц: 18 нм)

- Диоксид кремния 2: ULTRASIL (зарегистрированная торговая марка) 9100GR, выпускаемый Evonik Degussa GmbH (удельная площадь поверхности по БЭТ: 235 м²/г, средний размер первичных частиц: 15 нм)

- Силановый связующий агент: Si69 (бис(3-триэтоксисилилпропил)тетрасульфид), выпускаемый Evonik Degussa GmbH

- Оксид цинка: Гидроцинкит №1, выпускаемый Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.

- Стеариновая кислота: Гранулированная стеариновая кислота "Tsubaki", выпускаемая NOF CORPORATION

- Масло: минеральное масло PW-380, выпускаемое компанией Idemitsu Kosan Co., Ltd.

- Антиоксидант: Antigen 6C (N-фенил-N'-(1,3-диметилбутил)-п-фенлендиамин), выпускаемый Sumitomo Chemical Co., Ltd.

- Воск: SUNNOC N, выпускаемый OUCHI SHINKO CHEMICAL INDUSTRIAL CO., LTD.

- Сера: порошкообразная сера, выпускаемая Karuizawa Iou Kabushiki Kaisha

- Ускоритель вулканизации 1: Nocceler CZ (№циклогексил-2-бензотиазолилсульфенамид), выпускаемый OUCHI SHINKO CHEMICAL INDUSTRIAL CO., LTD.

- Ускоритель вулканизации 2: Nocceler D (1,3-дифенилгуанидин), выпускаемый OUCHI SHINKO CHEMICAL INDUSTRIAL CO., LTD.

Примеры 1- 5 и сравнительные примеры 1-5

В соответствии с составами смеси, представленными в таблице 1, все химические вещества, за исключением серы и ускорителей вулканизации, подавали в смеситель Бенбенри объемом 1,7 л, изготовитель Kobe Steel, Ltd., и вымешивали в течение пяти минут до температуры выхода 155°С, с получением вымешанного продукта. Затем добавляли серу и ускорители вулканизации в заданном количестве, показанном в таблице 1, к полученному вымешанному продукту и затем перемешивали в течение трех минут в условиях приблизительно 80°С с использованием открытых валков с получением невулканизированной резиновой смеси. Полученную невулканизированную резиновую смесь формовали с получением формы протектора, соединяли с другими элементами шины и вулканизировали при температуре 170°С в течение 15 мин с получением пневматических шин примеров 1-5 и сравнительных примеров 1-5 (размер 195/65R15). Кроме того, показатель (SL0/SL80) формы поверхности контакта с грунтом каждой шины доводили до значения, представленного в таблице 1, путем регулировки распределения размеров протектора, т.е. регулировки толщины центральной части протектора и/или плечевой части протектора.

Показатель (SL0/SL80) формы поверхности контакта с грунтом, твердость, вязкость по Муни и сопротивление абразивному износу каждой из пневматических шин, полученных в примерах и сравнительных примерах, оценивали приведенными ниже методами. Результаты приведены в таблице 1. Кроме того, среднее значение каждого показателя вязкости по Муни и показателя сопротивления абразивному износу показано в таблице 1 в строке «среднее значение».

Твердость

Твердость для каждой шины измеряли при температуре 25°С с помощью прибора для измерения твердости типа А в соответствии со стандартом JIS K 6253.

Показатель вязкости по Муни

Вязкость по Муни каждой невулканизированной резиновой смеси измеряли при температуре 130°С в соответствии со стандартом JIS K 6300, и на основе значения вязкости по Муни для сравнительного примера 1, принятого за 100, каждый показатель рассчитывали по приведенной ниже формуле. Чем больше показатель, тем ниже вязкость и проще обработка.

(показатель вязкости по Муни)=(вязкость по Муни в сравнительном примере 1)/(вязкость по Муни для каждой смеси)×100

Сопротивление абразивному износу

Каждую шину (размер 195/65R15) устанавливали на отечественное переднеприводное транспортное средство, а затем измеряли глубину канавки протектора шины после пробега 8000 км и рассчитывали пробег, когда глубина канавки уменьшалась на 1 мм, с получением показателя расчетного пробега по приведенному ниже уравнению.

(пробег до снижения глубины канавки на 1 мм)/(пробег до снижения глубины канавки в сравнительном примере 1 на 1 мм)×100

Чем больше показатель, тем лучше сопротивление абразивному износу. Расчетное значение показателя составляет 105 или более.

Показатель формы поверхности контакта с грунтом (SL0/SL80)

Показатель рассчитывали описанным выше методом. Чем больше величина, тем больше длина (по окружности) контакта с грунтом короны.

Из результатов, приведенных в таблице 1, можно видеть, что путем использования диоксида кремния с заданной удельной площадью поверхности по БЭТ в определенном количестве и протектора шины с заданным показателем формы поверхности контакта с грунтом (SL0/SL80), становится возможным повысить эффект армирования каучука наполнителем с использованием диоксида кремния и регулировать потребление энергии резиной, т.е. становится возможным улучшить как технологичность, так и характеристику сопротивления абразивному износу резины.

Изобретение относится к автомобильной промышленности. Пневматическая шина включает протектор, состоящий из резиновой смеси, содержащей от 30 до 120 масс. ч. диоксида кремния, имеющего удельную площадь поверхности по БЭТ от 180 до 280 м²/г на основе 100 масс. ч. каучукового компонента, где в нормальном состоянии без нагрузки, когда пневматическая шина установлена на стандартный обод и накачена до нормального внутреннего давления, форма поверхности контакта с грунтом, к которой приложена нормальная нагрузка, и протектор прижат к плоской поверхности, удовлетворяет следующему уравнению (1): 0,95≤L0/SL80≤1,6, где SL0 представляет собой длину контакта с грунтом в продольном направлении на экваторе шины, a SL80 представляет собой длину контакта с грунтом в продольном направлении в положении, удаленном от экватора шины на расстояние в аксиальном направлении шины, составляющее 80% от половины ширины контакта с грунтом протектора. Технический результат – улучшение сопротивлению абразивному износу протектора. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Пневматическая шина, включающая протектор, состоящий из резиновой смеси, содержащей от 30 до 120 масс. ч. диоксида кремния, имеющего удельную площадь поверхности по БЭТ от 180 до 280 м²/г, на 100 масс. ч. каучукового компонента,

где в нормальном состоянии без нагрузки, когда пневматическая шина установлена на стандартный обод и накачена до нормального внутреннего давления, форма поверхности контакта с грунтом, к которой приложена нормальная нагрузка, и протектор прижат к плоской поверхности, удовлетворяет следующему уравнению (1):

,

где SL0 представляет собой длину контакта с грунтом в продольном направлении шины на экваторе шины, a SL80 представляет собой длину контакта с грунтом в продольном направлении шины в положении, удаленном от экватора шины на расстояние в аксиальном направлении шины, составляющее 80% от половины ширины контакта с грунтом протектора.

2. Пневматическая шина по п. 1, в которой резиновая смесь дополнительно содержит сажу.

3. Пневматическая шина по п. 1 или 2, в которой резиновая смесь дополнительно содержит силановый связующий агент.

4. Пневматическая шина по любому из пп. 1-3, в которой протектор имеет твердость А по стандарту JIS от 55 до 80.