HU224420B1

HU224420B1 - Gumiabroncs-futófelület gyártására alkalmas gumikészítmények

Info

Publication number: HU224420B1
Application number: HU9902977A
Authority: HU
Inventors: Francis G. Bomo; Ronald A. Swor; James M. Watson
Original assignee: Columbian Chemicals Company
Priority date: 1996-05-16
Filing date: 1997-05-16
Publication date: 2005-08-29
Also published as: US6608132B1; BR9709311A; WO1997043349A1; HUP9902977A3; ES2253777T3; BR9709311B1; EP0948573B1; DE69735235D1; DE69735235T2; EP0948573A4; AU3071097A; EP0948573A1

Abstract

A találmány tárgya gumiabroncsfutófelület-gyártásra alkalmasgumikészítmény, melyre jellemző, hogy a) 16,0–19,0 nm szemcseméretűkormot tartalmaz, amelynek b) 100–115 cm3/100 g dibutil-ftalát-abszorpcióértéke van, és c) a korom 14-nél nagyobb tömegszázalékellipszoidális aggregátumot tartalmaz.

Description

A találmány tárgya gumiabroncsfutófelület-gyártásra alkalmas gumikészítmény, melyre jellemző, hogy

a) 16,0-19,0 nm szemcseméretű kormot tartalmaz, amelynek

b) 100-115 cm³/100 g dibutil-ftalát-abszorpcióértéke van, és

c) a korom 14-nél nagyobb tömegszázalék ellipszoidális aggregátumot tartalmaz.

HU 224 420 Β1

A leírás terjedelme 36 oldal (ezen belül 23 lap ábra)

HU 224 420 Β1

A találmány tárgya gumiabroncs-futófelület gyártására alkalmas gumikészítmények.

A találmány tárgya

Közelebbről, a találmány szerinti gumikészítményekben alkalmazott korom a gumiabroncs felületének jobb abroncskopást, kisebb gördülési ellenállást, kisebb hőfejlődést és jobb felület-ellenállást kölcsönöz. A javított korom N 100 minőségű, és a gumiban egyesíti az N 121 minőség javított abroncskopásának és kis hőfejlődésének előnyét az N 115 minőség nagy felület-ellenállási tulajdonságaival. A jelen találmányt különösen acélhuzalos, radiál tehergépkocsi- és autóbusz-gumiabroncsoknál alkalmazzuk, különösen autópályákon történő használati körülmények között, valamint nagy teljesítményű személygépkocsi abroncsainál.

A találmány háttere

Amint a tehergépkocsin történő szállítás és egyéb tehergépkocsiabroncs-felhasználás világszerte nő, a tehergépkocsi-radiálabroncs technológiai designok egyre nagyobb befolyást gyakorolnak a világ számos gazdaságára. Az utóbbi években sok javítás történt számos tehergépkocsiradiálabroncs-tulajdonság tekintetében. Az abroncsdesignban és a kompaundált anyagok fejlesztése tekintetében azonban további fejlesztésekre van szükség, hogy meggátoljuk a túl korai elhasználódást és nehéz üzemeltetési körülmények között fellépő, felgyorsult felületi kopást. A szakterületen felismerték, hogy régen fennálló, de meg nem oldott igény mutatkozik az elhasználódással szembeni ellenállás és egyéb hatásfokbeli tulajdonságok javítására e kompaundok esetében, ezek közé tartozik a hosszabb kopási idő, a kisebb mértékű felmelegedés és a kisebb gördülési ellenállás biztosítása [lásd például Μ. B. Rodgers és S. M. Mezynski, Kautschuk Gummi Kunst., 46/9., 718, (1993); valamint B. Lambillote és G. S. Eiber, Rubber World, 209/1, 27, (1993)].

A kormot, az elemi szénnek ezt a formáját elteijedten használják a gumiabroncsok komponenseként mind természetes és szintetikus gumik, mind természetes gumi-szintetikus polimer keverékek esetében. A korom fizikai tulajdonságai, mint annak szemcsemérete és szerkezete a gumikompaundok különféle tulajdonságait, így az abroncs felületének kopását, a gördülési ellenállását, hőfejlődését és felületi ellenállását befolyásolják.

A jelen találmány szerinti gumikeverékekben egy újfajta korom (amelyet ,A korom”-nak nevezünk) szerepel alkotórészként, amelyet úgy terveztünk, hogy az javítsa a gumiabroncs minőségét, ezen belül biztosítson jobb kopási tulajdonságokat, kisebb gördülési ellenállást, kisebb mértékű felmelegedést és jobb szakadási ellenállást. A javított minőségű korom az N 100-as csoportba tartozik, és kaucsukban az N 121 minőségű koromnak a hosszú idejű felületkopási és kis hőfejlődési előnyeit kombinálja az N 115 minőségű kaucsuk nagy szakadással szembeni ellenállásával. A találmány szerinti készítményekben alkalmazott korom különösen alkalmas acélhuzalos, tehergépkocsik és autóbuszok, valamint nagy teljesítményű személygépkocsik radiál-gumiabroncsai (TBS/RT) tulajdonságainak javítására. A közepes vagy nagy terhelésű, acélhuzalos tehergépkocsi- és autóbuszabroncsok (TBS/RT) egy sor piaci területet foglalnak magukban, amelyeket mint autópályás tehergépkocsi- vagy autóbusz-, építőipari/mezőgazdasági, vegyes minőségű utakon használatos, városi és speciálisan üzemanyag-gazdaságos abroncsoknak minősítünk.

A TBS/RT-kben jelenleg (az ASTM D 1765 szabványnak megfelelő) N 100 és N 200 sorozatba tartozó kormok és ezek újra felhasznált kompaundjai használatosak. Ezeket a futófelületi kormokat nagyjából úgy jellemezzük, hogy nagy felületük és bonyolult szerkezetük van.

Egy koromnak a szerkezetét a szemcsék aggregáltsági foka jellemzi, olyan értelemben, hogy a bonyolult szerkezetű koromban több szemcse van aggregálódva véletlenszerű szerkezetté, mint egy egyszerű szerkezetű koromban. A korom szerkezete az n-dibutil-ftalát-abszorpciószámmal (DBPA) definiálható. Minél nagyobb a DBPA, annál bonyolultabb a korom szerkezete. A felület a jódabszorpciós számmal (jódszám) mérhető. A jódszám szerinti felület és a szemcseméret között fordított arány áll fenn, minél nagyobb a jódszám, annál kisebb a szemcseméret.

A korom szemcsemérete és szerkezete a kormot tartalmazó guminak különböző tulajdonságait befolyásolja, így a gumiabroncs felületi kopását, a futófelület gördülési ellenállását, a futófelületen fellépő hőfejlődést és a felületszakadási ellenállását. Ennek megfelelően, a különböző felületekben az abroncsok speciális üzemelési követelményeitől függő, különféle kormokat használunk fel.

így például az autópályás tehergépkocsi-üzemeltetés az abroncsokat viszonylag sima utakon nagy terhelésnek teszi ki, nagy sebességek mellett.

Ilyen alkalmazás céljára mind Európában, mind Észak-Amerikában főként N 121, N 110 és N 234 minőségű kormokat használnak. Itt a hatásfok elsősorban a hosszabb és egyenletesebb futófelület-kopásra vonatkozik.

Azonban a gördülési ellenállás egyre nagyobb fontosságú lesz világszerte. A TBS/RT-kben a futófelület játssza a legfontosabb szerepet a gördülési ellenállás szabályozásánál.

Az említett háromféle futófelületi koromnak (N 121, N 110 és N 234) viszonylag nagy hiszterézisjellemzői vannak (magasabb hőmérsékletek lépnek fel és nagyobb gördülési ellenállás, mint a durvább N 121 és N 300 minőségű korom esetében), ahol a legnagyobb hiszterézisű az N 110 minőség, ezt követi az N 121 és N 234 minőség. Egymáshoz képest a legnagyobb futófelület-kopási sebessége az N 121 minőségűnek van, ezt követi az N 234, majd az N 110 futófelület kopási sebessége. Ilyen futófelületi korom alkalmazások közé tartozik az új és az újra felhasznált futófelületi kompaundok alkalmazása.

Az autópályán, a tehergépkocsi üzemeltetése során az autópályáról letérve az abroncsok durvább utakon és élesebb kanyarokban futnak, nagy terheléssel és kisebb sebességgel, mint az autópályán történő közlekedésnél. Amikor azonban visszatérnek az autó2

HU 224 420 Β1 pályára, akkor ugyanazzal a nagy sebességgel és ugyanolyan hőmérsékleti körülmények között haladnak, mint az autópályák gumiabroncsai.

Európában és Észak-Amerikában az e célra általában felhasznált futófelületi kormok közé az N 110, N 115 és N 220 kormok tartoznak. A hatásfokuk inkább az üzemelési élettartamukra, mint a futófelület élettartamára vonatkozik. Minél szigorúbbak az abroncsüzemelési körülményeik, annál fontosabbá válik a meghibásodással szembeni ellenállás, különösen a futófelület-kompaund tekintetében. Ezeknek a minőségeknek kisebb a modulusa és jobb a szakadással szembeni ellenállása, mint az N 121 vagy N 234 minőségűeknek. AzN110ésN115 típusoknál magasabbak a felmelegedési hőmérsékletek és nagyobb a gördülési ellenállás szintje, mint az N 220 (vagy N 121 és N 234) típusé, nagyobb a szakadással szembeni ellenállásuk is.

Míg az N 115 és N 110 minőségű kormot Európában autópályára szolgáló futófelületekben használják, addig ezt Észak-Amerikában kevésbé alkalmazzák. Ez a két futófelületi korom főként abban különbözik egymástól, hogy az N 115 minőség színe sötétebb, jódszáma és nitrogénabszorbeáló felülete nagyobb, mint az N 110 minőségé. Ennek ellenére a gumiban hasonlóképpen viselkednek.

A TBS/RT abroncsok gyakran állnak olyan erősített polimer rendszerekből, amelyek többnyire természetes kaucsuk (NR) vagy NR és szintetikus polimer (emulziós sztirol-butadién kopolimer, SBR és polibutadién, BR kaucsuk) keverékek [lásd például Μ. B. Rodgers és S. M. Mezynski, Kautschuk Gummi Kunst., 46/9, 718, (1993) közleményét, amelyet itt hivatkozásként említünk],

A természetes kaucsuk (NR) egy latextermelő kaucsuknövényekből származó természeti termék, mely növények közül a Hevea Brasiliensis a legismertebb, és egy poliizoprén- (metil-butadién) elasztomer.

A butadiénkaucsuk (BR) egy szintetikus kaucsuk, amelyet butadiénnek többnyire lineárisan (előnyösen cisz-1,4-helyzetben, de bizonyos mértékben transz1,4-helyzetben is) kötött és 1,2-helyzetű addícióval kötött emulziós vagy oldatban végzett polimerizációjával állítanak elő.

A sztirol-butadién kaucsuk (SBR) egy olyan szintetikus kaucsuk, amelyet butadién és sztirol különböző arányban végzett emulziós vagy oldatban történő polimerizációja útján állítanak elő.

A jelen találmány céljára felhasználható kaucsukok bármilyen természetes gumik, szintetikus kaucsukok vagy természetes és szintetikus kaucsukok keverékei. Ezek közé tartoznak az úgynevezett diénelasztomerek, vagyis például olajjal kezelt természetes és szintetikus kaucsukok, epoxikaucsukok, a trisz-polipenténamer, halogénezett butilkaucsukok, a 2-klór-butadién- és polibutadiénkaucsukok. A szintetikus kaucsukok tipikus képviselői az átlátszó vagy olajjal nyújtott sztirol-butadién kaucsukok (SBR), az emulziós SBR kaucsukok és funkcionalizált oldatos SBR kaucsukok.

Alkalmasak továbbá az olyan kaucsukok, műanyagok és ezek keverékei, amelyek elasztomerek előállítása céljából kénnel és vulkanizálást gyorsító anyaggal (anyagokkal), valamint peroxiddal is térhálósíthatók. Ezek közé tartoznak az úgynevezett diénelasztomerek, például az olajjal nyújtott természetes és szintetikus kaucsukok, mint a természetes gumik; az etilén, propilén és nem konjugált diének terpolimerjei; az etilén-propilén kopolimerek; és a karboxilkaucsukok, epoxikaucsukok, a transz-polipentamer, a halogénezett butilkaucsukok, a 2-klór-butadién-kaucsukok, az etil/vinil-acetát kopolimerek, és adott esetben a természetes kaucsuk és a módosított természetes kaucsukok. A találmány céljára bármilyen vulkanizálható természetes vagy szintetikus kaucsuk felhasználható.

A kopolimerek egymagukban vagy legalább egy, másik diénelasztomerrel, különösen poliizoprénnel, természetes kaucsukkal vagy polibutadiénnel kevert formában használhatók. A keverékben használt elasztomer előnyös módon több mint 90% cisz-1,4-kötést tartalmazó polibutadién, amelyet ismert katalizálási módszerekkel, átmenetifémek katalízisével állítunk elő, mint ezt például az FP 1,436.706 számú francia szabadalmi irat leírja. Ez a másik diénelasztomer különböző mennyiségben lehet jelen az oldatban előállított kopolimerre számítva, előnyös módon 70 tömegrészig terjedő mennyiségben.

Konjugált diónként különösen az 1,3-butadién, az izoprén és a 2,3-dimetil-1,3-butadién alkalmas. Aromás vinilvegyületként különösen a sztirol, az orto-, méta- és para-metil-sztirol vagy a kereskedelmi „vinil-toluol” elegy alkalmas.

A konjugált dién és az oldatban előállított aromás vinilvegyület kopolimerjének összes sztiroltartalma 5 és 50 tömeg%, és másodrendű átalakulási hőmérséklete (Tg) differenciál-termálanal ízissei mérve 0 °C és -80 °C közötti kell legyen. A termális butadiénfrakcióban benne lévő vinilkötések száma 20-80% közötti, a transz-1,4-kötés-tartalom 20 és 80% közötti lehet, és a cisz-1,4-kötések száma 100%-ra egészíti ki a vinilkötés plusz a transz-1,4-kötés-tartalmat.

Az NR-rendszerek általában jobb szakítószilárdságot és felépítési lehetőségeket nyújtanak a szintetikus polimerkészítményekhez képest, annak következtében, hogy deformáció esetén az NR-nek kisebb a belső energiavesztesége. Továbbá a BR és NR használata jobb ellenállást nyújt a beszakadásterjedéssel és elfáradással szemben, valamint jobb a kopási ellenállása. Az SBR-t ezekben a keverékekben elsősorban a nedves vontatási teljesítmény javítása érdekében használjuk.

Kíméletesebb üzemelési körülmények között az NR szolgáltatja a jobb futófelület-kopási ellenállást az NR/BR keverékekhez képest. Erőteljesebb, autópályakörülmények között az NR/BR keverékek nyújtják a jobb futófelület-kopási ellenállást, különösen azok, amelyeknek nagy a BR-tartalma. Az NR-nek van teherautó-abroncsokban kisebb gördülési ellenállásnál a kisebb hiszterézise is.

A TBS/RT gumiabroncsok hatásfokát a futófelület-kopás javítása és a futófelületi kompaund hiszterézisének csökkentése tekintetében kell növelni. A hang3

HU 224 420 Β1 súly itt az üzemelés alatti futófelület-károsodás csökkentésén van, mely károsodást a hiszterézis, a futófelület-kopás és elszakadás okozza. Ezeknek az igényeknek a kielégítése érdekében az abroncskomponenseknek nagy kell legyen a beszakadást szilárdsága, a szakítószilárdsága, és csak kismértékben melegedhetnek fel. Ennek érdekében a szakterületen felismerték azt a régóta érzékelt, de meg nem oldott igényt, hogy a tehergépkocsi-abroncsok futófelületi kompaundjaiban egy jobban erősítő és kisebb hiszterézisű, N 100 minőségű futófelületi kormot használjanak fel [lásd például: Μ. B. Rodgers és S. M. Mezynski, Kautschuk Gummi Kunst., 46/9, 718, (1993)].

A jelen találmány kielégíti ezt a régóta érzékelt, de ki nem elégített igényt, és egy olyan, az N 100-as minőségi csoportba tartozó kormot szolgáltat, amely a gumiabroncs futófelületi gumijának javított futófelületi kopást, kisebb gördülési ellenállást, kisebb mértékű felmelegedést és javított beszakadás! ellenállást biztosít. A javított minőségű korom az N 100 minőségi csoportba tartozik, és kombinálja a gumiban az N 121 minőségű korom hosszú futófelület-kopási idejét az N 115 minőségű korom nagy beszakadás! ellenállásával. A jelen találmány különösen tehergépkocsi és autóbusz acélhuzalos radiál gumiabroncs-futófelületeiben alkalmazható, különösen olyanokban, amelyeket autópálya-körülmények között használunk, valamint nagy teljesítményű személygépkocsi gumiabroncsaiban.

A találmány rövid összefoglalása

A jelen találmány tárgyát egy javított minőségű kormot tartalmazó gumikészítmény képezi. Közelebbről, a jelen találmány tárgyát egy javított minőségű kormot tartalmazó, olyan javított gumikészítmény képezi, ahol a korom a gumikészítménynek jobb futófelület-kopást, kisebb gördülési ellenállást, kisebb felmelegedést és jobb beszakadással szembeni ellenállást biztosit. A jelen, javított minőségű gumit különösen autópályákon történő használatra szánt acélhuzalos, tehergépkocsi és autóbusz radiálabroncs-futófelületein és nagy teljesítményű személygépkocsi abroncsaiban használjuk.

Közelebbről, a jelen találmány tárgya egy javított gumikészítmény, amely egy javított, az N 100 sorozatba tartozó kormot tartalmaz, a javított minőségű készítménynek a futófelület-kopási sebessége radiálabroncsú személygépkocsik esetében 107,2% az N koromminőség 100%-os értékéhez képest, és tg-delta hiszterézisértéke 0,131 az N 110 minőség 0,137 és az N 115 minőség 0,145 értékéhez képest. A javított minőségű készítmény nadrágszár-szakítási ellenállása 82,6 kN/m az N 115 minőség 81,3 és az N 121 minőség 49,3 kN/m értékéhez képest. Még közelebbről, a javított minőségű gumikészítmény kopási és hiszterézisjellemzője körülbelül 5-10%-kal nagyobb, illetve körülbelül 4-11%-kal kisebb az N 110 vagy N 115 minőség megfelelő jellemzőjénél, és beszakadást jellemzője azzal egyenértékű. Még közelebbről, a javított minőségű gumikészítmények javított kopásállósági (felületkopási) és hiszterézisjellemzői, a relatív futófelület-kopási és tg-delta-mérések alapján körülbelül 7-10%-kal, illetve 5-10%-kal alacsonyabbak.

Továbbá, a jelen találmány tárgya egy olyan, javított minőségű gumikészítmény, amely csökkentett, körülbelül 105-110 cm³/100 g DBPA-ban meghatározott szerkezetű javított kormot tartalmaz, és jobb a beszakítási ellenállása, az hasonló az N 110 és N 115 minőség körülbelül 80 és 85 kN/m közötti értékéhez.

Ezek az adatok egy új futófelületi koromnak, az A koromnak jellemzői, amelyet tehergépkocsik/autóbuszok acélhuzalos radiálabroncs-futófelületében történő alkalmazásra fejlesztettünk ki azért, hogy ezek az abroncsok kielégítsék a jobb futófelület-kopással, kisebb gördülési ellenállással, kisebb hőfejlődéssel és jobb beszakadás! ellenállással kapcsolatos igényeket. Ez a futófelületi korom a besorolás szerint N 100 finomságú, kicsiny a felületi mikroporozitása és DBPA-szerkezeti minősége hasonló az N 110 vagy N 115 minőségéhez.

Az alábbiakban leírt kísérletek során az A minőségű kormot a konvencionális N 100 és N 200 sorozatbeli kormokhoz képest két különböző tehergépkocsiabroncs-futófelületi receptorában, az NR- és NR/BR (65/35) receptúrában fejlesztettük ki. Az olajjal nem nyújtott NR-receptúra esetében az A kormot az N 110, N 115 és N 121 minőséggel 100-ra 50 tömegrész mennyiségben kompaundáltuk. Az olajjal nyújtott (100-ra 25 tömegrész) NR/BR receptúrában az A kormot 100-ra számított 60 rész mennyiségben kompaundáltuk az N 110, N 115, N 121 és N 234 minőségű korommal. A futófelületi kormot azonban előnyös módon nagyobbrészt (100-ra számított 49,5 rész mennyiségben) az NR-fázisban helyeztük el. Ezt az eloszlást értük el az előállítás és a különböző elasztomer mesterkeverékek ezt követő összekeverése során.

Mindkét futófelület-receptúrában az A korom (az N 110, N 115 és N 121 minőséghez viszonyítva) a megkívánt speciális hatást biztosította a jobb futófelületi ellenállás, a kisebb gördülési ellenállás, a kisebb hőfejlődés és kisebb Mooney-viszkozitás tekintetében, miközben elfogadható volt a feszültségnyúlásuk és keménységük.

A futófelület-kopási vizsgálat során az NR futófelület-receptúrában az A koromnak jobb volt a futófelület-kopása, mint az N 110 minőségnek, és azonos volt az N 121 minőségével. Az NR/BR futófelületi receptora esetében az A korom jobb fáradási és vágásterjedési ellenállást mutatott, mint az N 110, N 115, N 121 és N 234 minőségek. Az előre jelzett relatív nedves vontatási hatásfok tekintetében az A korom jobb volt, mint az N 110 minőségű, hasonló volt az N 115 és N 234 minőséghez, és teljesítményszintje közel állt az N 121 minőségéhez az NR/BR receptúrában. Az előre jelzett szárazvontatási hatásfoka jobb volt, mint az N 121 minőségé, hasonló volt az N 234 minőségéhez, és kisebb volt, mint az N 110 és az N 115 minőség hatásfoka.

Bár a jelen találmány NR-t vagy NR/BR-t tartalmazó futófelületi kompaundokra vonatkozik, az A minőségű korom szintetikus elasztomerekre történő felhasználása várhatóan ehhez hasonló hatásfokbeli javulást idéz elő. Az A koromminőség egyedülálló hatása az N 110, N 115 és N 121 minőséghez képest arra utal, hogy olyan tehergépkocsi-abroncsok futófelületében alkalmazható, ahol a tapasztalat szerint szigorúbbak

HU 224 420 Β1 az üzemelés körülményei, valamint a nem kiépített útvonalakon történő közlekedésnél használt abroncsok futófelületében is alkalmazható. Itt a futófelület jó hőfejlődése, kopási, fáradási, vágásnövekedési tulajdonságai javítani fogják a gumiabroncs hatásfokát.

Az A minőségű korom egyéb, megfelelő alkalmazási lehetősége annak nagy teljesítményű személygépkocsik, versenyautók és újrafutózott tehergépkocsi-gumiabroncsokban történő felhasználása.

Az ábrák rövid leírása

A jelen találmány természetének, tárgyainak és előnyeinek további megértése érdekében figyelembe kell venni a következő részletes leírást és ábrákat, ahol az egyes számok azonos elemeket jeleznek, és ahol:

az l.ábra az NR futófelület 300%-os modulusát (300% M) ábrázolja MPa-ban;

a 2. ábra az NR futófelület szakítási szilárdságát (TS) ábrázolja MPa-ban;

a 3. ábra az NR futófelület Shore-keménységét ábrázolja Shore-keménység-egységekben (SHU);

a 4. ábra az NR futófelület Mooney-viszkozitását (MV) (ML 1+4) ábrázolja 100 °C-on;

az 5. ábra a Goodyear-Healey-inga-visszapattanást (G-H PR) ábrázolja;

a 6. ábra az NR futófelület dinamikus tulajdonságait, rugalmassági modulusát (E) és viszkozitást modulusát (E”) ábrázolja;

a 7. ábra az NR futófelület előrejelzett gördülési ellenállása;

a 8. ábra az NR futófelület módosított Veith-féle nadrágszárszakadását (MVTT) ábrázolja kN/m-ben, mind beszakadást szilárdság (TS), mind csomós szakadási index (KTI) tekintetében;

a 9. ábra az NR futófelületnek az N 110 minőséghez viszonyított futófelület-kopási sebességét ábrázolja 100 (TRR/N 110-100) esetében;

a 10. ábra az NR/BR futófelület 300%-os modulusát (300% M) mutatja MPa-ban;

a 11. ábra az NR/BR futófelület szakítási szilárdságát (TS) ábrázolja MPa-ban;

a 12. ábra az NR/BR futófelület Shore-keménységét ábrázolja Shore-keménység-egységekben (SHV);

a 13. ábra az NR/BR futófelület Zwick-inga-visszapattanását ábrázolja (ZPR);

a 14. ábra az NR/BR futófelület Goodrich-féle felmelegedését (GHB) ábrázolja;

a 15. ábra az NR/BR futófelület gördülési ellenállását (PRR) ábrázolja;

a 16. ábra az NR/BR futófelület dinamikus rugalmassági modulusát (E’) és viszkózus modulusát (E”) ábrázolja;

a 17. ábra az NR/BR futófelület E”-n alapuló, előre jelzett relatívnedves-vontatását (RWT/E”) ábrázolja;

a 18. ábra az NR/BR futófelület D”-n alapuló, előre jelzett relatívszáraz-vontatását (RDT/D”) ábrázolja 1/MaP egységekben;

a 19. ábra az NR/BR futófelület fáradási szakadását „char-life” (FTF) ábrázolja KC-ben;

a 20. ábra az NR/BR futófelület vágásnövekedését ábrázolja 68%-os nyújtásnál (CG/68% S);

a 21. ábra az NR/BR futófelület nadrágszár-szakítási szilárdságát (TTS) ábrázolja;

a 22. ábra az NR/BR futófelület nadrágszár-szakítási csomós indexét (TTKI) ábrázolja; és a 23. ábra az N 115/N 110, N 121 az A korom relatív hiszterézistulajdonságainak, kopási ellenállás-tulajdonságainak, beszakítási ellenállás-tulajdonságainak és specifikusan tg-delta/futófelület besorolási arányát (TD/TRR) ábrázolja a módosított Veith-féle nadrágszár-szakadási szint (MVTTL) függvényében.

A találmány részletes leírása

Az 1-9. ábrák az erősítő tulajdonságokat ábrázolják NR futófelületben, a 10-22. ábrák az erősítőtulajdonságokat mutatják be NR/BR futófelületekben és a 23. ábra az A minőségű korom relatív hiszterézis (tg-delta) futófelület kopási-szakadási tulajdonságait (C. B. A.) ábrázolja N 110-/N 115- és N 121-tartalmú NR-receptúrában.

/. Az A minőségű korom gyártása

Az A korom előállítására 20,3 cm (8”)-ekvivalens fojtásátmérőjű CAT II reaktorokat használunk (lásd az US 4,927,607 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírást). A reaktort az US 4,927,607 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásnak megfelelően működtettük, a szakemberek által ismert levegősebességek és záró-permetező helyek alkalmazásával, amint ezt az 1. táblázat tünteti fel.

1. táblázat

Kemenceüzemelési körülmények C. B. A.* gyártásnál

Levegősebesség	290 kmóO)
Levegő-hőmérséklet	710,8 °C
Földgázfűtőérték	2587,6 Cal/m²(954 Btu/scf)
Oxigénáramlási sebesség	17,1 kmóO)
Olajáramlási sebesség	2593,5 kg/óra
Olajnyomás	11,25k/cm²
Szám	4
Elhelyezési²)
#1	-50,8 cm
#2	—40,6 cm
#3	-50,8 cm
#4	-40,6 cm
Szerkezetszabályozó adalék
Típus	K₂CO₃
Mennyiség olajban	48 ppm

HU 224 420 Β1

/. táblázat (folytatás)

Kemencenyomás	0,4148 k/cm²
Fojtás
Helyzeti²'	101,6 cm
Áramlási sebesség	10 g/perc
Reaktortérfogati³)	1,8 mi³)

* „A minőségű korom (¹) kmó=*28,3 m³/óra ⁽²> minden helyzetet a reaktor elzárókilépőjéhez képest mértünk. Az áramlás iránya pozitív.

(3) a reaktor térfogata az elzárókilépő és a fojtás helye között.

Az A korom esetében a kemenceberendezés hasonló volt ahhoz, amit az N 100 típusú kormok előállításánál használtunk (lásd a kemenceüzemelési körülmé10 nyeket). A szerkezet szabályozására használt szerkezet mennyiségét változtattuk, hogy kielégítsük az A minőségű korommal szemben támasztott DBPA-követelményeket. A kálium koncentrációja az olaj alapanyagban 48 ppm volt.

II. Az A minőségű korom kolloidális és elektronmikroszkópos tulajdonságai a konvencionális futófelületi kormokkal összehasonlítva

Az A korom kolloidális és elektronmikroszkópos (EM) morfológiai tulajdonságait a konvencionális futófelületi kormokhoz képest a 2. és 3. táblázatok tüntetik fel. Az A korom úgy minősíthető, hogy ez egy mérsékelten bonyolult szerkezetű N 100 sorozatba tartozó futófelületi korom, amely DBPA és 24M4 szerkezet alapú, és különböző felületű változatai vannak. Az EM-es morfológiai analízis alátámasztja ezt az N 100-as besorolást mind az átlagos átmérő, mind a felületi besorolás tekintetében.

2. táblázat

Kormok kolloid tulajdonságai

	A korom	N 110	N 115	N 121	N234	N220
Színárnyalat, ITRB %	124	120	123	121	123	115
DBPA	107	113	111	132	125	115
cm³/100 g	97	100	98	109	103	106
24M4	120	145	152	120	121	122
cm³/100 g	126	128	128	118	121	109
Jód szám, g/kg	125	131	147	123	122	118
CTAB, m²/g	122	117	126	118	113	109
NSA, m²/g^a	3	14	21	5	9	9
STSA, m²/g^b
NSA-STSA
m²/g^c						I

^a Az összfelület sok ponton végzett mérése (beleértve a mikropórusos teret). ^b Statisztikus vastagsági felület (külső felület). ^c Mikroporozitási szintre (felületporozitásra) utaló adat.

3. táblázat

Elektronmikroszkópos (EM) morfológiai tulajdonságok (ASTM D 3849 szerint) Szemcseanalízis CAB színezék Chip diszperziókkal

	C. B. A.*	N115	N121
Átlagos átmérő, nm	17,4	17,5	18,5
Súlyozott átlagátmérő, nm	26,8	28,1	28,8
Heterogenitási index	1,54	1,56	1,56
EM felület, m²/g	141	136	124
Aggregátumméret-analízis száraz állapotban
Átlagos átmérő, nm	71,3	63,0	84,2
Súlyozott átlagátmérő, nm	139	135	181
Heterogenitási index	1,95	2,14	2,16
V'/V intraaggregátum-abszorpció	1,85	2,12	2,50

HU 224 420 Β1

3. táblázat (folytatás)

	C. B. A.*	N115	N121
Vázzáalakítási analízis száraz állapotban
Átlagos aggregátumelágazások	11,2	11,6	26,2
Delta B 50* tömeg%	11,1	12,9	31,0
Alaktípusok tömegszázaléka
1 - szferoidos	0,8	0,6	0,4
2 - ellipszoidos	17,2	13,6	8,8
3 - lineáris	4,18	48,8	28,7
4 - elágazó	40,2	37,0	62,1

* A minőségű korom

Teljes szélesség az aggregátumágak eloszlása a maximum felénél, tömeg% alapon.

Az átlag és tömeg szerinti átlagátmérőjű és szem- 20 cseméret-eloszlású A korom hasonló az N 100 sorozatba tartozó, konvencionális kormokhoz. Ezt a méreteloszlás-mérést a 3. táblázatban a heterogenitási index jellemzi, ami a tömeg szerinti átlagos átmérő és az átlagátmérő viszonyszáma (a nagyobb értékek széle- 25 sebb méreteloszlásra utalnak).

Az A, N 115 és N 121 minőségű kormok átlag és tömeg szerinti átlageloszlásuk tekintetében különböznek egymástól. Ezek a különféle aggregátumtulajdonságok az A minőségű korom esetében az N 115 és az N 30 121 minőség közöttiek. Ez az átlagos aggregátumméret kisebb, mint például az N 234 vagy N 220 típusnál tapasztalt. Az A minőségű koromnak továbbá olyanok az aggregátumai, amelyek kisebb befogadóképességűek, mint ezt a kisebb V’/V értékük mutatja. Ez az 35 aggregátumok képességének a mértéke abban a tekintetben, hogy védelmezik az elasztomert az aggregátumfajták között, ami befolyásolja az erősítő és kudarcbeli különbségeket.

A csontvázosítási mérések kissé alacsonyabb szá- 40 mú aggregátumágat mutatnak (tömegszázalékban), mint az N 115-nél, és sokkal alacsonyabbat, mint az N 121-nél. Az alaktípusok jellemzése továbbá azt mutatja, hogy az A minőségű koromnak nagyobb a kis befogadóképességű, ellipszoidális aggregátum százalék- 45 tartalma. A delta B 50 tekintetében az A minőségű korom kissé alacsonyabb, mint az N 115 minőségű korom, és mindkettő sokkal alacsonyabb, mint az N 121 minőségű korom.

III. Az A minőségű korom hatásfokbeli előnyei a konvencionális kormokhoz képest TBS/RT futófelületi kompaundokban

Annak érdekében, hogy bizonyítsuk az A minőségű korom előnyeit TBS/RT futófelületi kompaundokban a konvencionális minőségűekhez képest, két vizsgálatot 55 végeztünk. Az első vizsgálat abból állt, hogy egy A kormot tartalmazó NR tehergépkocsiabroncs-futófelületi receptúrát (4. táblázat) N 121, N 115 és N 110 minőségű kormokkal készült receptúrákkal hasonlítottuk össze, ahol a szokásos keverési technikát alkalmaztuk. 60

A futófelület koromtöltése 100 részre számítva 50 tömegrész volt. Ezt a futófelületi receptúrát nem nyújtottuk olajjal.

4. táblázat

1. vizsgálat - Természetes gumi futófelületi receptúra

Komponens	Rész/100 tömegrész
NR^a	100
Korom	50
Cink-oxid	4
Sztearinsav	1,5 I
Mikrokristályos viasz	1
Bomlásgátló anyag^b	2
Antioxidáns^c	1 j
Gyorsitószer⁰	1,6 j
Kén	^1,2 I
Összesen	162,3 \|

^a SMR-CV60;

^b N'-fenil-N-(1,3-dimetil-butil)-p-fenilén-diamin; ^c oktilezett difenil-amin ^d N-terc-butil-2-benzotiazil-szulfénamid

A második vizsgálat egy (65/35 arányú) NR/BR receptorán alapszik (5. táblázat), ahol mindegyik futófelü50 leti koromnak a polimer fáziseloszlását külön-külön BR és BR korom mesterkeverékek összekeverése útján végeztük, mint ezt az előzőekben leírtuk. Ennél a vizsgálatnál a futófelületi kormokat (az A, az N 110, N 115, N 121 és N 234 minőségű kormokat) nagyobb töltetben alkalmaztuk az NR-fázisban, ami a legjobb egyensúlyt alakította ki a szakadás, a fáradás, a hőfejlődés és a hiszterézistulajdonságok tekintetében az előző vizsgálatok során. A végső futófelületi korom- és olajtöltet-mennyiséget 60, illetve 25 rész per száz tömegrészre állítottuk be.

HU 224 420 Β1

5. táblázat

2. vizsgálat - NR/BR futófelületi receptúra

Komponens	Rész/100 tömegrész
NR^a	65
BR 1207	35
Korom	60
Aromás olaj^b	²⁵
Cink-oxid	3,75
Sztearinsav	2,5
Bomlásgátló szer¹¹	2
Gyorsítószer*¹	1,2
Kén	2,5
Összesen	196,95

^a SMR-CV60;

^b ASTM 102;

^c N-fenil-N’-(1,3-dirnetil-butil)-p-fenilén-diamin ^d 2-(morfolino-tio)-benzotiazol

Kompaundkészítmények

Az 1. és 2. vizsgálat során az összes NR- és NR/BR kompaundot mesterkeverékként egy (Farrell gyártmányú) BR Banbury keverőberendezésben állítottuk elő, az előzőekben leírt, W. M. Hees, P. C. Végvári és R. A. Swor-féle módszerrel, Rubber Chem. Technoi., 58, 350. (1985), melyet itt hivatkozásként említünk. A 2. vizsgálatnál az NR és BR különálló mesterkeverékeket a Banbury keverőben történt összekeverés előtt éjszakán át hűtöttük. A térhálósító szereket egy kéthengeres hengerszéken, a mesterkeverékek éjszakán át végzett hűtése után adtuk az elegyhez az 1. vizsgálat során, és ezután azonnal összekevertük a két mesterkeveréket a 2. vizsgálat céljára. Mindegyik kompaund esetében 95-nél nagyobb diszperziós indexet értünk el.

A 2. vizsgálatnál az NR mesterkeverék 76,2 rész per 100 tömegrész futófelületi kormot tartalmazott, és a BR mesterkeverék 30 rész per 100 tömegrész ugyanilyen futófelületi kormot. A mesterkeverékek előállítása korlátozza a futófelületi korom mozgását a keverés folyamán, ami csökkenti a futófelületi kormok fázisok közötti mozgását. A két mesterkeveréket megfelelő mennyiségű sztearinsavval és bomlásgátló szerrel 65/35 összetételű NR/BR blenddé kevertük össze, mielőtt a térhálósító szereket a keverékhez adtuk. A végső elasztomer keverékben a futófelületi koromeloszlás az NR-ben 49,5 rész per 100 tömegrész (82,5%) és a BR-ben 10,5 rész per 100 tömegrész (17,5%) volt.

Előre jelző dinamikus tulajdonságvizsgálat

Az 1. és a 2. vizsgálat szerinti futófelületi kompaundok relatív gördülési ellenállási és vontatási teljesítményének becsléséhez szükséges dinamikus tulajdonságbeli méréseket egy 1332 típusú, nem rezonáló Instron dinamikus erőmérő berendezéssel végeztük, amint ezt az előzőekben leírtuk, W. M. Hess és W. W. Klamp szerint, Rubber Chem. Technoi., 56, 390. (1983), amit itt hivatkozásként említünk (6. táblázat).

6. táblázat

Az abroncshatásfokot előre jelző dinamikus vizsgálat körülményei

	Abroncsgördülési ellenállás előrejelzési körülmények	Abroncsvontatási előrejelzési körülmények
Frekvencia, Hz	10	1
Hőmérséklet, °C	50	0
Feszültségamplitúdó	7,5	25
DSA, %	Tg-delta	(D”) veszteségi készség
Megfelel:		száraz vontatás veszteségi modulus (E”)nedves vontatás

A becsült gördülési ellenállás az 50 °C-on, kompresszió alatt mért tg-8-mérésen alapszik, amelyet az N 220 minőséghez viszonyítva értelmezünk és a 7., valamint 15. ábrákon tüntetünk fel az N 110 minőséghez viszonyítva. Az előre becsült relatívnedves- és -szárazvontatási válaszok a veszteségi modulus (E”) és veszteségi készség (D”) méréseken alapulnak 0 °C-on végzett kompressziónál, és azokat az N 110 minőséghez viszonyítva az 1. és 18. ábrák tüntetik fel.

Futófelület-kopási vizsgálat

A futófelület-kopási vizsgálatot csak az 1. vizsgálat szerinti NR futófelület-kompaundokkal végeztük. Ezt a vizsgálatot egy Texas tehergépkocsival hajtottuk végre egy N 110 minőségű kontrollanyaggal összehasonlításban. Egy futófelületi kompaunddal újrafutózott abroncsokat helyeztünk új radiál személygépkocsiabroncs-kerekekre (P 195-R75-14). A teljes kopási sebesség körülbelül 7,600 km/mm volt, és a köpenyeket 14,500 km-en vizsgáltuk. Bár ez nem tükrözi szükségszerűen a tehergépkocsi abroncskopásának sebességét, ezek a futófelület-kopási mérések lehetővé teszik ezeknek a futófelületi kormoknak a hatásfok szerinti osztályozását.

Beszakadásvizsgálat

A szakadási energia Rivlin és Thomas szerinti meghatározására egy módosított nadrágszár-szakítási vizsgálatot végeztünk, R. S. Rivlin és A. G. Thomas J. Polymer Sci., 10, 91. (1953) szerint. A minta előállítását és vizsgálati módját Hess és Chirico, W. W. Hess és V. E. Chirico, Rubber Chem. Technoi., 50, 301 (1977) írták le. Minden minta esetében 8 mintát vizsgáltunk 100 °C-on és 8,5 mm/s sebességgel.

Kétféle típusú szakadási ellenállást mértünk: a szakítás! szilárdságot és a csomós szakadási indexet. A szakítási szilárdságot úgy definiáljuk, hogy az az átlagos terhelés értéke, osztva a minta vastagságával. A csomós szakadási index az átlagos szakítóterhelés és annak az átlagos terhelésnek a különbsége, ahol a szakadás terjedése az előírt vonalon megszűnik.

HU 224 420 Β1

Fáradási/beszakadásnövekedési vizsgálat Ezeket a vizsgálatokat konstans feszültségciklussal egy Monsanto gyártmányú fárasztó-szakító berendezésen végeztük. A fárasztóvizsgálatot futófelület-kompaundokként (melyeknek nem volt középső bevágása) 5 8 súlyzós mintákon végeztük 0-90%-os feszültség mellett. A fáradási adatokat kilociklusokban adjuk meg a minták 63,2%-os elszakadása mellett (jellegzetes kifáradási idő), melyet a Weibull eloszlási függvény segítségével határoztunk meg. A vágásnövekedési vizs- 10 gálatnál futófelület-mintánként 8 fárasztósúlyzós mintadarabot használtunk, mindegyik mintának egy középső 0,5 mm-es vágása volt. Egy 0-68%-os nyújtást szolgáltató befogópofát (bütyköt) használtunk. A hatásfokot minden futófelület-kompaund esetében a nyolc da- 15 rab minta szakadásához szükséges kilociklusok átlagszáma alapján ítéltük meg.

1. NR futófelület vizsgálata

Az 1-9. ábrák és a 7. táblázat az A minőségű korom gumiban tapasztalt és becsült abroncshatásfokát mutatja a három konvencionális futófelülethez képest az NR futófelületben. AzN110ésN115 koromhoz képest az A minőségű korom a várt erősítő hatást szolgáltatja (ezekhez hasonló statikus és rugalmas modulusokat, szakítószilárdságot és keménységet). Az A korom esetében valamivel nagyobb visszaugrást és a becsültnél kisebb gördülési ellenállást tapasztaltunk az N 110 és N 115 minőséghez képest, ami arra utal, hogy az A koromnak előnyös módon kisebbek a hiszterézistulajdonságai.

7. táblázat

NR-futófelület-receptúrák tulajdonságai gumiban

	C. B. A.*	N 115	N 110	N 121
Feszültségnyúlás-tulajdonságok
300%-os modulus, MPa	14,4	13,4	14,0	16,5
Szakítószilárdság, MPa	32,5	31,8	31,5	32,3
Nyúlás, %	591	607	596	560
Shore-keménység	59	60	59	60
Mooney-viszkozitás
ML 1+4, 100 °C	69,6	76	70	73
Hiszterézistulajdonságok
Goodyear-HEALEY-visszapattanás, %	67,6	66,0	67,3	67,3
Dinamikus tulajdonságok - gördülési ellenállási körülmények
E’, MPa	8,27	9,13	8,20	8,53
E”, MPa	1,08	1,32	1,12	1,04
Becsült gördülési ellenállás	82,7	85,8	84,0	80,8
Tg-δ	0,131	0,145	0,137	0,122
Módosított Veith-féle nadrágszárszakítás
Szakítószilárdság, kN/M	82,6	81,3		49,3
Csomós szakítási index, kN/M	27,5	26,0		23,6 \|
Kopási tulajdonságok
Futófelület-kopási sebesség, % N 110	107,2		100	107,4 [

* A minőségű korom

A szakterületen kimutatták, hogy a tehergépkocsi-radiálabroncsok hőfejlődése elsősorban a veszteségi modulusokkal (E”) van összefüggésben [lásd például: P. Kainradl és G. Kaufmann, Rubber Chem. 55 Technoi., 49, 823 (1976) közleményét, amit itt hivatkozásként említünk]. Ezen az alapon az A minőségű korom becsült hőfejlődési tulajdonságai ennél a receptoránál hasonlóak az N 110 és N 121 minőségéhez, és valamivel rosszabbak, mint az N 115 minőségé 60 (6. ábra). Ezek az erősítő- és hiszterézisválaszok konzisztensek az A minőségű korom (szerkezet-finomság)-porozitás összefüggésével, amit korábban tárgyaltunk.

Ezeknek a futófelületi kormoknak a nyúlása 560-607%, az A minőségűé egyenlő az N 110 minőségével, 591%. Ennek a négy futófelületi koromnak a reométerrel mért térhálósodási sebessége (T90) 165 °C-on egyforma.

HU 224 420 Β1

Mooney-viszkozitási tulajdonságok tekintetében az A minőségű koromnak a legkisebb a viszkozitása (69,6 egység) ebben a receptúrában. Ez az alacsonyabb érték azt jelenti, hogy a futófelületi kompaund feldolgozási jellemzőit nem befolyásolja hátrányosan, 5 ha ezt az új futófelületi kormot valamelyik konvencionális típussal helyettesítjük.

Az N 121 minőséghez képest az A koromnak kisebb a (sztatikus és elasztikus) modulusa, hasonló a szakítási és kissé nagyobb a hiszterézisszintje, mint a 10 becsült érték. A keménysége szintén kisebb. Az A korom esetében tapasztalt további két releváns tulajdonság a gumikeverékekben a szakítási és kopási ellenállás. Az előbbi tulajdonság tekintetében az NR futófelületi receptúra az N 115 és N 121 minőséghez hasonló. 15

A 23. ábra, amelyet a 7. táblázat adatainak felhasználásával szerkesztettünk, vázlatosan hasonlítja össze az Ν 115/N 110, N 121 és A korom relatív hiszterézis, kopási ellenállási és szakadási ellenállási tulajdonságait.

A 8. ábra szerint az A minőségű korom szakadási 20 szilárdsága egyenértékű az N 115 minőségűével, és jelentősen nagyobb, mint az N 121 minőségűé. A csomós szakadási index tekintetében hasonló, de kevésbé kihangsúlyozott hatásfokot tapasztaltunk.

A futófelület-ellenállási tulajdonságokat illetően a 9. ábrán az A minőségű kormot az N 110 és N 121 minőségűekkel hasonlítjuk össze. Az A minőségű koromnak a futófelületi ellenállás tekintetében az N 121 minőségűvel egyenértékű a hatásfoka, és jelentősen nagyobb, mint az N 110 minőségűé.

A fentiekből kitűnik, hogy az A minőségű koromnak a hatásfokbeli tulajdonságai előnyösebbek, mint a TBS/RT abroncsokhoz felhasznált konvencionális kormoké. Ez a hatásfokbeli javulás a jobb szakadási, kopási, felmelegedési és gördülési ellenállásra vonatkozik.

2. vizsgálat - NR/BR futófelület

A 10-22. ábrák és a 8. táblázat az A minőségű korom hatását és becsült hatását ábrázolja NR/BR futófelületben az N 110, N 115, N 121 és N 234 koromhoz képest. A 10-13. ábrákon látható erősítő- és visszapattanási tulajdonságok tekintetében az A minőségű korom tapasztalt hatásfokbeli előnyei egyeznek az 1. vizsgálat során az NR-receptúrában tapasztaltakkal. Mint ez várható, az A minőségű koromnak valamivel kisebb a modulusa és kissé nagyobb a szakítási szilárdsága és kisebb a visszapattanási értéke, mint az N 234 minőségű koromé.

8. táblázat

Gumitulajdonságok NR/BR receptúrában

	C. B. A.*	N 115	N 110	N 121	N234
Feszültségnyúlás-tulajdonságok
300%-os modulus, MPa	9,43	7,53	8,69	12,07	10,26
Szakítási szilárdság, MPa	23,11	21,66	21,61	22,83	22,06
Nyúlás, %	593	616	634	519	556
Shore-keménység	55	53	54	56	55
Hiszterézistulajdonságok
Zwick-visszapattanás, %	51,5	50,2	52,5	51,8	53,0
’C	49,5	52,2	50,6	49,4	48,3
Meghibásodási vizsgálat
Szakadásterjedés, kg	97,2	61,8	86,0	78,8	55,2
Fáradás, KC	706	636	673	607	692
Dinamikus tulajdonságok - gördülési ellenállás körülmények
E’, MPa	7,88	6,89	6,97	8,10	7,17
E”, MPa	1,25	1,18	1,19	1,25	1,10
Gördülési ellenállás, %	88,3	91,4	91,4	8,77	8,77
Tg-δ	0,159	0,171	0,171	0,154	0,153
Dinamikus tulajdonságok - vontatási körülmények
E”, MPa	1,29	1,23	1,18	1,32	1,26
D”, 1/MPa	0295	0325	0304	0257	0295
Módosított Veith-féle nadrágszár-szakadási tulajdonságok
Szakadási szilárdság, kN/M	62,3	56,6	57,0	39,0	61,1
Csomós szakadási index, kN/M	18,0	18,1	17,9	10,3	22,2

* A minőségű korom

HU 224 420 Β1

Ezeknek a futófelületi kormoknak a nyúlásértéke 519-634%, az A minőségű koromé kisebb, mint az N 110 és N 115 minőség 634% és 616%-os értéke (lásd a 8. táblázatot). Ebben a receptúrában ezeknek a futófelületi kormoknak hasonló reométerrel mért térhálósodási sebessége van. Ebben a futófelület-receptúrában a relatív hiszterézishatást, amit a hőfejlődési és becsült gördülési ellenállási értéke jelez, a 14. és 15. ábrák tüntetik fel. Az A minőségű korom kisebb hőfejlődési és becsült gördülési ellenállást mutat, mint az N 110 és N 115 minőségű, és ez az ellenállás azonos az N 121 minőségűével. Az N 234 minőségű korommal összehasonlítva az A koromminőségnek valamivel nagyobb a hőfejlődési értéke, de közel azonos a becsült gördülési ellenállás szintjük.

Az N 110 minőségű koromhoz képest az A korom rugalmassági modulusa ennél a receptúránál nagyobb, mint az 1. vizsgálat szerinti NR-futófelület-kompaundok esetében megfigyelt, és megközelíti az N 121 minőség hatásfokát (lásd a 6. és 16. ábrát). Az N 234 minőség E”-érték tekintetében közelebb áll az N 110 és N 115 minőséghez. Ezeknek a futófelületi kormoknak a viszkózusmodulus-értéke az NR/BR receptúrában jobban hasonlít egymáshoz, mint az NR-receptúrában, és az A koromnak kissé nagyobb az E”-értéke, mint az N 110 és N 115 minőségé. Ez az E”-érték hasonló az N 121 minőség E”-értékéhez, és nagyobb, mint az N 234 minőségé.

Az A minőségű korom becsült relatív vontatási tulajdonságait a 17. és 18. ábrák mutatják be. A nedvesvontatási hatásfok az N 121 minőségéhez hasonlítható, és kissé nagyobb, mint az N 110, N 115 vagy N 234 minőségé. A szárazvontatás tekintetében a becsült hatásfoka valamivel rosszabb, mint az N 110 és N 234 minőségé, rosszabb, mint az N 115 minőségé, és jobb, mint az N 121 minőségé.

A 2. vizsgálat során a vágásnövekedési méréseket a Monsanto gyártmányú szakadásig fárasztó berendezéssel végeztük (19. és 20. ábrák). A fárasztási élettartam adatok a futófelületi kormoknál nem felelnek meg a futófelületi kormok hiszterézis-hatásfokának. Az A minőségű korom az N 110 és N 234 minőségű koromhoz hasonló karakterisztikus élettartamot mutat, és jobbat, mint az N 115 és N 121 minőség. A 20. ábra azt mutatja, hogy az A minőségi korom hatásfoka jobb, mint az ennél a vizsgálatnál használt többi koromé a vágásnövekedési ellenállás tekintetében, és ezt követi az N 110 minőségű koromé.

A nadrágszár-szakítási tulajdonságok tekintetében az A minőségű korom valamivel nagyobb beszakítási szilárdságot mutat, mint az N 110 és N 115 minőség, és sokkal jobbat, mint az N 121 minőség (21. ábra). Hasonló trend figyelhető meg a csomós szakítási index tekintetében is (lásd a 22. ábrát).

A jelen találmány tárgyát egy új, megkülönböztetett alakú, gumiabroncs-felületben használható koromforma képezi. Ha a jelen találmány szerinti kormot gumiabroncs-futófelületek gyártására használjuk, akkor az az abroncs-futófelület gumijának javítja a kopási tulajdonságait, csökkenti a gördülési ellenállást, csökkenti a felmelegedést és beszakadással szembeni ellenállását. Közelebbről, a jelen találmány szerinti korom átlagos szemcsemérete 16,0-19,0 nm, és szerkezetminősége n-dibutil-ftalát-abszorpció- (DBPA) alapon mérve körülbelül 100 és 115 cm³/100/g között van. A jelen találmány szerinti korom továbbá nagy mennyiségű (körülbelül 17%) kis oklúziós ellipszoid aggregátumot tartalmaz. Ezeknek az aggregátumoknak körülbelül 1,85 az aggregátumok közti abszorpciós száma (az aggregátumoknak az a képessége, hogy elasztomert védjenek az aggregátum ágai között, V V). Ez a képességük befolyásolja erősítő és meghibásodási tulajdonságaikat.

A jelen találmány szerinti kormoknak ez az egyedülálló tulajdonsága eltér az N 100 és N 200 sorozatba tartozó konvencionális kormokétól. A konvencionális kormoknak nincs nagy százalékban olyan aggregátumuk, amelyeknek kicsiny az okludálókapacitása. így például az N 115 minőségű kormok ellipszoidális aggregátuma tömegszázaléka 13,6, míg az N 234 kormok ellipszoidális tömegszázaléka csupán 8,8. Továbbá a jelen találmány szerinti kormoknak előnyös hiszterézisük és az N 121 minőségű kormokhoz hasonlítható kopási tulajdonságaik vannak. Ezek a hiszterézis- és kopási tulajdonságok magukban foglalják a kis felmelegedést, a nagy Goodyear-Healey-visszapattanást és a jó kopásállóságot. Ezen túlmenően, a jelen találmány szerinti kormoknak az N 115 minőségű kormokra jellemző beszakadás! ellenállásuk van. A természetes gumi futófelületben a beszakadás! szilárdság a találmány szerinti korom felhasználása esetén 82,6 kN/m, szemben azzal, hogy N 115 minőségű korom esetében ez 81,3 kN/m, és A minőségű korom esetében jóval nagyobb, mint az N 121 minőségű korom esetében, ahol csupán 49,3 kN/m.

Továbbá, a jelen találmány szerinti koromnak a delta B 50-értéke kisebb, mint 12. Itt a delta B 50-érték az aggregátumnak a maximum felénél mért teljes eloszlásszélessége (FWHM), amit vázszerkezet-vizsgálattal (szkeletonizálás) mérünk. Ez a delta B 50-érték hasonló a delta D 50-értékhez, ami az aggregátumméret-eloszlás („D”) FWHM-értéke. A delta B 50-érték a vázszerkezet-vizsgálattal (szkeletonizálás) kapott aggregátumágazat-eloszlás.

A gumiabroncs-futófelületben történő felhasználásra alkalmas, jelen találmány szerinti kormok nagy százalékban tartalmaznak kis oklúziós ellipszoidális aggregátumokat, amelyek a guminak jobb hiszterézis- és kopási tulajdonságokat kölcsönöznek, és legalábbis megnövelt beszakadás! ellenállást.

A V’/V érték egy aggregátum oklúziós tényező, ami a V’ aggregátum üreges belső térfogat és a V aktuális koromaggregátum-térfogat hányadosán alapszik. Ezt a függvényt például A. I. Medalia, J. Colloid Interface Sci., 32/115, (1970), valamint C. R. Herd, G. C. McDonald és W. M. Hees. Rubbert Chem. Technoi. 65, 107 (1992) közleményei tisztázzák.

Ez a függvény a következő, Medalia által felállított, ekvivalensgömb-elven alapszik: V-Ves-Vagg, ahol Vés az ekvivalens gömb térfogata. Az ekvivalensgömb11

HU 224 420 Β1 térfogatot az átlagos Da-értéknek (ekvivalenskör-átmérőnek) és 8 Feret-mérés átlagos átmérőjének tekintjük. Az aggregátum térfogatát az ASTM 3489 szerint számítjuk ki, és az okludált térfogat meg az aggregátum V’/V térfogataránya egy dimenzió nélküli számot ad, ami jellemzi egy aggregátumnak azt a képességét, hogy polimert okludáljon (záijon magába).

A jelen találmány egy speciális méretű és felületű koromszemcsét foglal magában, amelynek az a tulajdonsága, hogy nagy százalékban tartalmaz kissé okludáló aggregátumokat. Ezek a kissé okludáló aggregátumok ellipszoid alakúak, és körülbelül 17 tömegszázalékot képeznek, és a koromnak biztosítják a megnövelt futófelület-kopási, kis felmelegedési és megnövelt beszakadás! ellenállás-tulajdonságait az ismert kormokhoz képest.

Minthogy az itt ismertetett találmányi elgondolásnak számos változó és különböző megvalósítása lehetséges, és az itt részletezett kiviteli alakoknak sokféle módosítása lehetséges, a leírás törvény tekintetében támasztott követelményeinek megfelelően figyelembe kell venni, hogy az itt leírt részletek szemléltető és nem korlátozó értelműek.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Gumiabroncsfutófelület-gyártásra alkalmas gumikészítmény, azzal jellemezve, hogy

a) 16,0-19,0 nm szemcseméretű kormot tartalmaz, amelynek

b) 100-115 cm³/100 g dibutil-ftalát-abszorpcióértéke van, és

c) a korom 14-nél nagyobb tömegszázalék ellipszoidális aggregátumot tartalmaz.
2. Az 1. igénypont szerinti gumikészítmény, azzal jellemezve, hogy a koromrészecskék átlagos szemcsemérete 17,0-18,0 mm.
3. Az 1. igénypont szerinti gumikészítmény, azzal jellemezve, hogy az ellipszoidális aggregátum tömegszázaléka 17,2.
4. Az 1. igénypont szerinti gumikészítmény, azzal jellemezve, hogy az aggregátumok

a) átlagátmérője 71,3 nm;

b) tömeg szerinti átlagátmérője 139 nm;

c) heterogenitási indexe 1,95; és

d) aggregátumok közötti abszorpciója 1,85.
5. A 4. igénypont szerinti gumikészítmény, azzal jellemezve, hogy ellipszoidális aggregátumtartalma 17,2.
6. Az 1. igénypont szerinti gumikészítmény, azzal jellemezve, hogy természetes gumit tartalmaz.
7. Az 1. igénypont szerinti gumikészítmény, azzal jellemezve, hogy természetes gumi és szintetikus polimer keveréket tartalmaz.
8. A 7. igénypont szerinti gumikészítmény, azzal jellemezve, hogy a szintetikus polimer sztirol-butadién gumi vagy butadiéngumi.
9. A 7. igénypont szerinti gumikészítmény, azzal jellemezve, hogy a természetes és szintetikus gumi olaj nyújtóanyagot tartalmaznak.
10. A 7. igénypont szerinti gumikészítmény, azzal jellemezve, hogy a gumik vulkanizálhatóak.
11. A 7. igénypont szerinti gumikészítmény, azzal jellemezve, hogy a gumi egy diénelasztomert is tartalmaz.
12. A 11. igénypont szerinti gumikészítmény, azzal jellemezve, hogy az elasztomer legalább egy, további második elasztomerrel van keverve, a következők közül: karboxilkaucsuk, epoxikaucsuk, transz-polipenténamer, halogénezett butilkaucsukok, 2-klór-butadién-kaucsukok, etilén, propilén, nem konjugált diének terpolimerei, etilén-, propilénkopolimerek, etil-acetát-, vinil-acetát-kopolimerek, aromás vinilvegyületek, poliizoprén-, természetes kaucsukok, konjugált diének és polibutadiéngumik.
13. A 11. igénypont szerinti gumikészítmény, azzal jellemezve, hogy a diénelasztomer a következő csoportból van kiválasztva: karboxilkaucsuk, epoxikaucsukok, transz-polipenténamer, halogénezett butilkaucsukok, 2-klór-butadién-kaucsukok, etilén, propilén, nem konjugált diénterpolimerek, etilén-, propilénkopolimerek, etil-acetát-, vinil-acetát-kopolimerek, aromás vinilvegyületek, poliizoprén, konjugált diének, természetes gumik és polibutadiéngumik.
14. A 12. igénypont szerinti gumikészítmény, azzal jellemezve, hogy a második diénelasztomer az első diénelasztomerhez viszonyítva legalább 70 tömegrész mennyiséget tesz ki.
15. A 14. igénypont szerinti gumikészítmény, azzal jellemezve, hogy a második diénelasztomer poliizoprén, ami több mint 90 százalék cisz-1,4-kötést tartalmaz.
16. A 13. igénypont szerinti gumikészítmény, azzal jellemezve, hogy a konjugált dién 1,3-butadién, izoprén vagy 2,3-dimetil-1,3-butadién.
17. A 13. igénypont szerinti gumikészítmény, azzal jellemezve, hogy az aromás vinilvegyület sztirol, orto-metil-sztirol, meta-metil-sztirol, para-metil-sztirol vagy vinil-toluol.
18. A 13. igénypont szerinti gumikészítmény, azzal jellemezve, hogy a konjugált dién és az aromás vinilvegyület tartalmaz még összesen 5-50 tömegszázalék sztirolt is, és másodrendű átalakulási hőmérséklete differenciál-termálanalízissel mérve 0 °C és -80 °C között van.

HU 224 420 B1

Int. Cl.⁷: C 09 C 1/48 . ábra

C.B. A N115 N121 N110

00 CO c\í (Bdw) W %00£

HU 224 420 B1

Int. Cl.⁷: C 09 C 1/48

2. ábra

C.B. A N115 N121 N110 iO 'Φ

ΓΌ ro

ΓΌ CM