ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ПОКРЫШКА, ВКЛЮЧАЮЩАЯ ПРОТЕКТОР, ИМЕЮЩИЙ ПОРИСТУЮ ПОВЕРХНОСТЬ Российский патент 2023 года по МПК C08L9/00 C08L7/00 C08K5/92 C08K7/02 B60C1/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к составу для получения протектора, имеющего пористую поверхность.

Уровень техники

Исторически в целях обеспечения наличия сцепления пневматической покрышки на снегу или льду (в зимних условиях) рассматриваемый протектор снабжают захватывающими элементами, такими как шипы.

Данное решение, несмотря на его способность обеспечения наличия сцепления пневматической покрышки в зимних условиях, тем не менее, становится невыгодным в условиях, отличных от условий зимой, что, тем самым, стимулирует появление у пользователя потребности в замене пневматических покрышек в случае возникновения условий, больше уже не являющихся условиями зимы.

В целях предложения пневматических покрышек, которые были бы подходящими для использования как в зимних условиях, так и в других условиях (при отсутствии снега или льда), были введены протекторы, имеющие пористую поверхность. Присутствие пор делает возможными увеличение площади контактной поверхности между протектором и дорогой и создание маршрута вытекания для слоя воды, который формируется между протектором и дорогой, что, тем самым, делает протектор в особенности хорошо подходящим для использования также и в случае дождя.

В общем случае данный подход, используемый в резиновой отрасли промышленности в целях получения протектора, имеющего пористую поверхность, заключается во введении в получаемый состав специальных химических добавок (пенообразователей), которые способны приводить к возникновению химических реакций во время стадии вулканизации, которые вызывают высвобождение соединений в газовом состоянии, и которые являются ответственными за образование пор.

На сегодняшний день такому решению, к сожалению, свойственен недостаток в отношении как превращения пенообразователей, использующихся обычно, в соединения, опасные для здоровья работников и для окружающей среды, так и способности пор формировать механически слабые места в протекторе.

Поэтому ощущается потребность в наличии возможности предложения решения, которое гарантирует изготовление протектора, имеющего пористую поверхность, но не приводящего при реализации этого к возникновению недостатков предшествующего уровня техники.

Раскрытие изобретения

Цель настоящего изобретения представляет собой состав для изготовления протектора у пневматических покрышек, содержащий, по меньшей мере, одну включающую ненасыщенные цепи сшивающуюся полимерную основу, подходящую для использования при приобретении эластомером после сшивания химических/физических и механических характеристик и состоящую из смеси натурального каучука и полибутадиенового каучука, наполнитель, состоящий из смеси технического углерода и диоксида кремния, и вулканизационную систему, содержащую серу; где упомянутый состав характеризуется наличием системы для пористости, состоящей из соединения общей формулы (I), где R¹ и R² представляют собой Н, и армирующего волокна, состоящего из этиленвинилового спирта, покрытого полиэтиленом;

оба, и упомянутое соединение общей формулы (I), и упомянутое армирующее волокно присутствуют в составе в количестве между 2 и 10 ч./сто ч. каучука; упомянутое соединение общей формулы (I) и упомянутое армирующее волокно присутствуют в составе при выраженном в ч./сто ч. каучука соотношении в диапазоне между 1 и 5; упомянутая система для пористости пригодна для создания внутри протектора структурно армированных пор во время этапа вулканизации пневматической покрышки; упомянутая система для пористости добавляется к составу, приготовляемому на этапе продуктивного смешивания.

В данном случае и ниже в настоящем документе термин «система для пористости» обозначает комбинацию из соединений, подходящих для использования при изготовлении образования из структурно-армированных пор в протекторе во время стадии вулканизации для пневматической покрышки.

В данном случае и ниже в настоящем документе термин «включающая ненасыщенные цепи сшиваемая полимерная основа» относится к любому природному или синтетическому несшитому полимеру, способному приобретать все химическо-физические и механические характеристики, обычно приобретаемые эластомерами после сшивания (вулканизации) при использовании систем на основе серы.

В данном случае и ниже в настоящем документе термин «вулканизационная система» относится к комплексу из ингредиентов, включающих, по меньшей мере, серу и соединения-ускорители, которые при получении состава добавляются на стадии конечного смешивания и имеют своим назначением промотирование вулканизации полимерной основы сразу после воздействия на состав температуры вулканизации.

Одна дополнительная цель настоящего изобретения представляет собой протекторный участок, изготавливаемый при использовании состава настоящего изобретения.

Еще одна дополнительная цель настоящего изобретения представляет собой пневматическую покрышку, включающую протекторный участок, изготовленный при использовании состава, представляющего собой цель настоящего изобретения.

Одна дополнительная цель настоящего изобретения представляет собой способ получения состава для изготовления протектора, имеющего пористую поверхность, для пневматических покрышек; при этом упомянутый способ включает (i) непродуктивную стадию смешивания, где друг с другом смешивают включающую ненасыщенные цепи сшивающуюся полимерную основу, подходящую для использования при приобретении эластомером после сшивания химико-физических и механических характеристик и состоящую из смеси натурального каучука и полибутадиенового каучука, и, по меньшей мере, один наполнитель, состоящий из смеси технического углерода и диоксида кремния, и (ii) продуктивную стадию смешивания, где к получаемому составу добавляют и примешивают вулканизационную систему, содержащую серу, и систему для пористости; причем упомянутая система для пористости состоит из соединения общей формулы (I), где R¹ и R² представляют собой Н, и армирующего волокна, состоящего из этиленвинилового спирта, покрытого полиэтиленом;

оба, и упомянутое соединение общей формулы (I), и упомянутое армирующее волокно присутствуют в составе в количестве между 2 и 10 ч./сто ч. каучука; упомянутое соединение общей формулы (I) и упомянутое армирующее волокно присутствуют в составе при выраженном в ч./сто ч. каучука соотношении в диапазоне между 1 и 5; упомянутая система для пористости пригодна для создания внутри протектора структурно армированных пор во время этапа вулканизации пневматической покрышки.

В данном случае и ниже в настоящем документе термин «непродуктивная стадия смешивания» относится к стадии смешивания, где к включающей ненасыщенные цепи сшиваемой полимерной основе добавляют и примешивают ингредиенты состава за исключением вулканизационной системы; в то время как термин «продуктивная стадия смешивания» относится к стадии смешивания, где к получаемому составу добавляют и примешивают вулканизационную систему.

Наилучший вариант осуществления изобретения

В целях лучшего понимания изобретения для иллюстративных и неограничивающих целей предлагаются следующие далее примеры.

ПРИМЕРЫ

Имели место два сравнительных состава (А и В) и состав изобретения (С). Первый сравнительный состав (А) является протекторным составом без использования системы для пористости, в то время как второй сравнительный состав (В) является протекторным составом, у которого система для пористости включает только лишь соединение, описывающееся общей формулой (I) и соответствующее определению изобретения в формуле изобретения, поэтому при отсутствии армирующего волокна, изготовленного из функционализованного полиэтилена, содержащего гидрофильные группы.

Составы из примеров получали в соответствии с представленной ниже методикой:

- получение составов -

(Стадия 1-ого смешивания)

До начала смешивания в смеситель, включающий тангенциальные роторы и имеющий внутренний объем в диапазоне между 230 и 270 литрами, загружали сшиваемую полимерную основу, диоксид кремния, силановую связующую добавку, технический углерод, смолу и технологическое масло, добиваясь достижения коэффициента заполнения в диапазоне 66-72 %.

Смеситель функционировал при скорости в диапазоне 40-60 оборотов/минута, и смесь, полученную таким образом, выгружали сразу после достижения температуры в диапазоне 140-160°С.

(Стадия 2-ого смешивания)

Смесь, полученную на предшествующей стадии, подвергали повторной обработке в смесителе, который функционировал при скорости в диапазоне 40-60 оборотов/минута, и после этого выгружали сразу после достижения температуры в диапазоне 130-150°С.

(Стадия конечного смешивания)

К смеси, полученной на предшествующей стадии, добавляли серу и вулканизационные добавки и только лишь для составов В и С систему для пористости и антиоксиданты, добиваясь достижения коэффициента заполнения в диапазоне 63-67 %.

Смеситель функционировал при скорости в диапазоне 20-40 оборотов/минута, и смесь, полученную таким образом, выгружали сразу после достижения температуры в диапазоне 100-110°С.

В таблице I демонстрируются композиции трех составов при выражении в ч./сто ч. каучука.

Таблица I A B C NR (натуральный каучук) 45 BR (бутадиеновый каучук) 55 CB 35 Диоксид кремния 42 Силановая связующая добавка 3,4 Смола 10 Масло 20 Система для пористости Соединение, описывающееся формулой (I) - 3 Армирующее волокно - - 4 Сера 1,8 Вулканизационные добавки 5,3 Антиоксидантные добавки 1,3

СВ представляет собой технический углерод, идентифицируемый буквенными символами N134.

Использованный диоксид кремния представляет собой продукт ULTRASIL 550, представленный на рынке компанией Evonik.

Использованная силановая связующая добавка представляет собой продукт Si75, представленный на рынке компанией Evonik.

Использованная смола представлена на рынке под наименованием Novares TD100 компанией Rutgers Novares GmbH.

Использованное технологическое масло представлено на рынке под наименованием Nytex 810 компанией Nynas.

Использованное соединение, описывающееся общей формулой (I), представляет собой малоновую кислоту (CO₂HCH₂CO₂H).

Использованное армированное волокно представляет собой полиэтилен, покрытый этиленвиниловым спиртом (EVOH) и представленный на рынке под наименованием Eval-PE conjugated fiber S833 компанией Kuraray.

Вулканизационные добавки состоят из MBTS и CBS.

Антиоксидантные добавки состоят из TMQ и 6PPD.

Как это было экспериментально подтверждено, составы В и С обеспечивают производство протекторных лент, характеризующихся пористостью при наличии пор, демонстрирующих среднюю площадь поверхности, равную 5 мм².

Из составов А-С отбирали соответствующие образцы, которые сразу после вулканизации подвергали испытаниям в целях получения возможности оценки силы сцепления покрышки с мокрой дорогой (сцепление покрышки с мокрым дорожным покрытием для IR), эксплуатационных характеристик зимой (зимние условия для IR), силы сцепления покрышки с сухой дорогой (сцепление покрышки с сухим дорожным покрытием для IR), сопротивления качению и сопротивления изнашиванию.

Составы А-Е, полученные выше, подвергали динамическому испытанию в соответствии с документом ASTM D5992 и испытанию на изнашивание, основанному на использовании машины для испытания на истирание DIN abrader в соответствии со стандартом ASTM 5963.

Как это известно на современном уровне техники, значения TanD при 0°С, E’ при - 20°С и E’ 30°С, соответственно, представляют собой показатели индекса сцепления покрышки с мокрым дорожным покрытием, индекса сцепления покрышки с дорожным покрытием в условиях льда и снега и индекса сцепления покрышки с сухим дорожным покрытием. Кроме того, значения TanD при 60°С строго коррелируются с сопротивлением качению (чем меньшим будет значение TanD при 60°С, тем большим будет сопротивление качению).

В таблице II регистрируются значения характеристик, нормализованные по отношению к характеристикам для состава А.

Таблица II A B C Сцепление покрышки с мокрым дорожным покрытием 100 109 107 Сила сцепления покрышки на сухой мостовой 100 107 107 Эксплуатационные характеристики зимой 100 104 108 Сопротивление качению 100 99 98 Сопротивление истиранию 100 95 105

Как это с очевидностью следует исходя из данных из таблицы II, в сопоставлении с первым сравнительным составом (составом А) состав, полученный при использовании соединения, которое представляет собой цель настоящего изобретения, (состав С) демонстрирует совокупное улучшение данных характеристик по отношению к силе сцепления покрышки с дорогой в различных ситуациях. Кроме того, исходя из сопоставления данных в отношении сравнительного состава В и состава изобретения С, представляется ясным то, как присутствие армирующего соединения оказывается фундаментальным моментом при получении дополнительного преимущества в отношении сопротивления качению.

В заключение, состав, который представляет собой цель настоящего изобретения, благодаря достижению пористости, полученной в результате участия армирующего волокна, способен обеспечить получение улучшенной силы сцепления покрышки с дорогой в различных условиях (в сухих условиях, в мокрых условиях и в зимних условиях) совместно с улучшенной стойкостью к истиранию.

Настоящее изобретение относится к составу для получения протектора, имеющего пористую поверхность. Описан состав для изготовления протектора у пневматических покрышек, содержащий включающую ненасыщенные цепи сшивающуюся полимерную основу, подходящую для использования при приобретении эластомером после сшивания химических/физических и механических характеристик и состоящую из смеси натурального каучука и полибутадиенового каучука, наполнитель, состоящий из смеси технического углерода и диоксида кремния, и вулканизационную систему, содержащую серу. При этом упомянутый состав характеризуется наличием системы для пористости, состоящей из соединения общей формулы (I), где R¹ и R² представляют собой Н, и армирующего волокна, состоящего из этиленвинилового спирта, покрытого полиэтиленом; где оба, и упомянутое соединение общей формулы (I), и упомянутое армирующее волокно, присутствуют в составе в количестве между 2 и 10 ч./сто ч. каучука, упомянутое соединение общей формулы (I) и упомянутое армирующее волокно присутствуют в составе при выраженном в ч./сто ч. каучука соотношении в диапазоне между 1 и 5, упомянутая система для пористости пригодна для создания внутри протектора армированных пор во время этапа вулканизации пневматической покрышки упомянутая система для пористости добавляется к составу, приготовляемому на этапе продуктивного смешивания. Описан также участок протектора, изготавливаемый с использованием состава, пневматическая покрышка, включающая протекторный участок и способ получения состава для изготовления протектора. Технический результат - обеспечение улучшенной силы сцепления покрышки с дорогой в различных условиях (в сухих условиях, в мокрых условиях и в зимних условиях) совместно с улучшенной стойкостью к истиранию. 4 н.п. ф-лы, 2 табл., 3 пр.

1. Состав для изготовления протектора у пневматических покрышек, содержащий, по меньшей мере, одну включающую ненасыщенные цепи сшивающуюся полимерную основу, подходящую для использования при приобретении эластомером после сшивания химических/физических и механических характеристик и состоящую из смеси натурального каучука и полибутадиенового каучука, наполнитель, состоящий из смеси технического углерода и диоксида кремния, и вулканизационную систему, содержащую серу; где упомянутый состав характеризуется наличием системы для пористости, состоящей из соединения общей формулы (I), где R¹ и R² представляют собой Н, и армирующего волокна, состоящего из этиленвинилового спирта, покрытого полиэтиленом;

где

оба, и упомянутое соединение общей формулы (I), и упомянутое армирующее волокно, присутствуют в составе в количестве между 2 и 10 ч./сто ч. каучука; упомянутое соединение общей формулы (I) и упомянутое армирующее волокно присутствуют в составе при выраженном в ч./сто ч. каучука соотношении в диапазоне между 1 и 5; упомянутая система для пористости пригодна для создания внутри протектора структурно-армированных пор во время этапа вулканизации пневматической покрышки; упомянутая система для пористости добавляется к составу, приготовляемому на этапе продуктивного смешивания.

2. Участок протектора, изготавливаемый при использовании состава по п. 1.

3. Пневматическая покрышка, включающая протекторный участок по п. 2.

4. Способ получения состава для изготовления протектора, имеющего пористую поверхность, для пневматических покрышек; при этом упомянутый способ включает (i) непродуктивную стадию смешивания, где друг с другом смешивают включающую ненасыщенные цепи сшивающуюся полимерную основу, подходящую для использования при приобретении эластомером после сшивания химико-физических и механических характеристик и состоящую из смеси натурального каучука и полибутадиенового каучука, и, по меньшей мере, один наполнитель, состоящий из смеси технического углерода и диоксида кремния, и (ii) стадию продуктивную смешивания, где к получаемому составу добавляют и примешивают вулканизационную систему, содержащую серу, и систему для пористости; причем упомянутая система для пористости состоит из соединения общей формулы (I), где R¹ и R² представляют собой Н, и армирующего волокна, состоящего из этиленвинилового спирта, покрытого полиэтиленом;

оба, и упомянутое соединение общей формулы (I), и упомянутое армирующее волокно, присутствуют в составе в количестве между 2 и 10 ч./сто ч. каучука; упомянутое соединение общей формулы (I) и упомянутое армирующее волокно присутствуют в составе при выраженном в ч./сто ч. каучука соотношении в диапазоне между 1 и 5; упомянутая система для пористости пригодна для создания внутри протектора структурно-армированных пор во время этапа вулканизации пневматической покрышки.