RU2597311C2 - Пневматическая шина с каучуковым компонентом, содержащим композитный материал из термопластичного полимера и наполнителя - Google Patents

Пневматическая шина с каучуковым компонентом, содержащим композитный материал из термопластичного полимера и наполнителя Download PDF

Info

Publication number
RU2597311C2
RU2597311C2 RU2014144629/05A RU2014144629A RU2597311C2 RU 2597311 C2 RU2597311 C2 RU 2597311C2 RU 2014144629/05 A RU2014144629/05 A RU 2014144629/05A RU 2014144629 A RU2014144629 A RU 2014144629A RU 2597311 C2 RU2597311 C2 RU 2597311C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rubber
composite material
parts
bis
filler
Prior art date
Application number
RU2014144629/05A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014144629A (ru
Inventor
Изабелль Леа Луиз Мария ЛАМБЕРТ
Нихат Али ИСИТМАН
МЕХИЯ Луйса Фернанда МУНОС
Original Assignee
Дзе Гудйеар Тайр Энд Раббер Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дзе Гудйеар Тайр Энд Раббер Компани filed Critical Дзе Гудйеар Тайр Энд Раббер Компани
Publication of RU2014144629A publication Critical patent/RU2014144629A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2597311C2 publication Critical patent/RU2597311C2/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/10—Encapsulated ingredients
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C1/00—Tyres characterised by the chemical composition or the physical arrangement or mixture of the composition
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C1/00—Tyres characterised by the chemical composition or the physical arrangement or mixture of the composition
    • B60C1/0016—Compositions of the tread
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/22—Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques
    • C08J3/226—Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques using a polymer as a carrier
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/36—Silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/08—Ingredients agglomerated by treatment with a binding agent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L7/00—Compositions of natural rubber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L9/00—Compositions of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L9/00—Compositions of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
    • C08L9/06—Copolymers with styrene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2309/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2423/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
    • C08J2423/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
    • C08J2423/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08J2423/06—Polyethene
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T152/00—Resilient tires and wheels
    • Y10T152/10—Tires, resilient
    • Y10T152/10495—Pneumatic tire or inner tube

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Tires In General (AREA)

Abstract

Изобретение относится к пневматической шине, содержащей, по меньшей мере, один компонент, который содержит каучуковую композицию. Каучуковая композиция содержит: эластомер на диеновой основе и от 5 до 10 мас.ч. на 100 мас.ч. эластомера композитного материала в виде частиц, содержащего ультравысокомолекулярный полиэтилен, диоксид кремния и сеть взаимосвязанных пор, пронизывающих объем композитного материала в виде частиц, причем поры составляют, по меньшей мере, 35% по отношению к объему композитного материала. Изобретение позволяет повысить коэффициент трения без увеличения износа шинного протектора. 5 з.п. ф-лы, 1 ил., 7 табл., 3 пр.

Description

Уровень техники
Для обеспечения удовлетворительной эксплуатации на влажной дороге, покрытой льдом, требуются шины, имеющие особые характеристики.
Эксплуатация на покрытой льдом дороге может обеспечиваться несколькими различными способами. Один способ улучшения эксплуатации в таких условиях представляет собой использование более мягкого материала протектора, который увеличивает коэффициент трения между шиной и дорогой. Как правило, это производит неблагоприятные эффекты одновременного увеличения сопротивления качению и износа протектора.
По-прежнему существует потребность в шинном протекторе, который обеспечивает повышенный коэффициент трения с дорожной поверхностью без увеличения износа шинного протектора.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение относится к пневматической шине, содержащей, по меньшей мере, один компонент, причем, по меньшей мере, один компонент содержит каучуковую композицию, и каучуковая композиция содержит:
по меньшей мере, один эластомер на диеновой основе и
от 1 до 30 мас.ч. (на 100 мас.ч. эластомера) композитного материала с дисперсным наполнителем, содержащего ультравысокомолекулярный полиэтилен, неорганический наполнитель и сеть взаимосвязанных пор, пронизывающих объем композитного материала с дисперсным наполнителем, причем поры составляют, по меньшей мере, 35% по отношению к объему композитного материала с дисперсным наполнителем.
Краткое описание чертежа
Фиг. 1 представляет микрофотографии образцов каучука.
Описание
Описана пневматическая шина, содержащая, по меньшей мере, один компонент, причем, по меньшей мере, один компонент содержит каучуковую композицию, и каучуковая композиция содержит:
по меньшей мере, один эластомер на диеновой основе и
от 1 до 30 мас.ч. (на 100 мас.ч. эластомера) композитного материала в виде частиц, содержащего ультравысокомолекулярный полиэтилен, неорганический наполнитель и сеть взаимосвязанных пор, пронизывающих объем композитного материала с дисперсным наполнителем, причем поры составляют, по меньшей мере, 35% по отношению к объему композитного материала с дисперсным наполнителем.
Каучуковая композиция содержит композитный материал в виде частиц, содержащий ультравысокомолекулярный полиэтилен, диоксид кремния и сеть взаимосвязанных пор, пронизывающих объем композитного материала в виде частиц, причем поры составляют, по меньшей мере, 35% по отношению к объему композитного материала в виде частиц. В качестве подходящего композитного материала в виде частиц можно получить Teslin от компании PPG Industries.
Композитный материал в виде частиц можно изготавливать, например, согласно описанию в любом из документов, включающих патенты США №4861644 и №6114023, а также патентные заявки США №2008/0118738, №2008/0286593 и №2009/0311504. Как описано в этих документах, композитный материал в виде частиц содержит ультравысокомолекулярный полиэтилен и неорганический наполнитель. Ультравысокомолекулярный полиэтилен может характеризовать его характеристическая вязкость, которая хорошо известна специалистам в данной области техники. Молекулярная масса ультравысокомолекулярного полиэтилена связана с характеристической вязкостью уравнением М=5,37·104·[η|]1,37, где М представляет собой номинальную молекулярную массу и [η] представляет собой характеристическую вязкость в дл/г. Согласно одному варианту осуществления ультравысокомолекулярный полиэтилен имеет характеристическую вязкость, составляющую от 10 до 39 дл/г. Согласно одному варианту осуществления ультравысокомолекулярный полиэтилен имеет характеристическую вязкость, составляющую от 14 до 39 дл/г. Согласно одному варианту осуществления ультравысокомолекулярный полиэтилен имеет характеристическую вязкость, составляющую от 18 до 39 дл/г.
Композитный материал в виде частиц дополнительно содержит неорганический наполнитель. Наполнитель может содержать нерастворимые в воде силикатные материалы, оксиды металлов и/или соли металлов. Примеры подходящих силикатных материалов включают такие материалы, как диоксид кремния, слюда, монтмориллонит, включающий монтмориллонитовые наноглины, такие как глины, поставляемые под товарным наименованием CLOISITE® компанией Southern Clay Products, каолинит, асбест, тальк, диатомовая земля, вермикулит, природные и синтетические цеолиты, цемент, силикат кальция, силикат алюминия, алюмосиликат натрия, полисиликат алюминия, алюмосиликатные гели, а также частицы стекла. Часто используются диоксид кремния и глины. Что касается диоксида кремния, наиболее часто используются осажденный диоксид кремния, силикагель или тонкодисперсный диоксид кремния. Любые из вышеупомянутых силикатных материалов могут представлять собой обработанные (например, поверхностно обработанные или химически обработанные) силикатные материалы. Согласно одному варианту осуществления неорганический наполнитель включает диоксид кремния.
Можно использовать многочисленные различные типы осажденного диоксида кремния, но наиболее часто используются материалы, полученные посредством осаждения из водного раствора силиката натрия с использованием подходящей кислоты, такой как серная кислота, хлористоводородная кислота или диоксид углерода. Такие осажденные материалы на основе диоксида кремния известны сами по себе, и способы их изготовления подробно описаны в патентах США №2657149, №2940830 и №4681750. Типичные материалы на основе осажденного диоксида кремния могут включать материалы, у которых измеренная методом Брунауэра-Эммета-Теллера (BET) по пяти точкам удельная поверхность составляет от 20 до 500 м2/г, в том числе от 50 до 250 м2/г или от 100 до 200 м2/г.
Согласно одному варианту осуществления, по меньшей мере, 20 мас. %, в том числе, по меньшей мере, 50 мас. %, или, по меньшей мере, 65 мас. %, или, по меньшей мере, 75 мас. %, или, по меньшей мере, 85 мас. % наполнителя в композитном материале может представлять собой диоксид кремния. Согласно одному варианту осуществления диоксид кремния может составлять 100 мас. % наполнителя, присутствующего в композитном материале.
Массовое отношение наполнителя и ультравысокомолекулярного полиэтилена может составлять от 0,1 до 10, в том числе от 0,1 до 8,0, или от 0,1 до 5,0, или от 0,1 до 4,0, или от 0,1 до 3,0, или от 0,5 до 3,0, или от 1,0 до 2,0.
Полученный композитный материал имеет сеть взаимосвязанных пор, пронизывающих объем композитного материала в виде частиц. Согласно одному варианту осуществления поры составляют, по меньшей мере, приблизительно 35% объема композитного материала. Согласно одному варианту осуществления поры составляют, по меньшей мере, приблизительно 60% объема композитного материала. Согласно одному варианту осуществления поры составляют, по меньшей мере, от приблизительно 35% до приблизительно 95% объема композитного материала. Согласно одному варианту осуществления поры составляют от приблизительно 60% до приблизительно 7 5% объема композитного материала. При использовании в описании и формуле настоящего изобретения пористость (также известная как объем пустот) композитного материала, выраженная в объемных процентах, определяется согласно уравнению: пористость = 100·(1-d1/d2), где d1 представляет собой плотность образца, которая определяется по массе образца и объему образца на основании измерений размеров образца, и d2 представляет собой плотность твердой части образца, которая определяется по массе образца и объему твердой части образца. Объем твердой части образца определяют, используя стереопикнометр Quantachrome от компании Quantachrome Corp. в соответствии с прилагаемым руководством по эксплуатации.
Для использования в каучуковой композиции композитный материал превращается в мелкие частицы, что упрощает его смешивание и диспергирование в каучуке. Измельчение композитного материала можно осуществлять с использованием разнообразных способов, которые известны в технике, включая дробление, помол или резание. Композитный материал получается в форме хлопьев, у которых толщина составляет от 100 до 500 мкм, а поперечные размеры составляют от 0,4 до 3,0 см.
Каучуковая композиция содержит, по меньшей мере, один каучук на диеновой основе. Представительные синтетические полимеры представляют собой продукты гомополимеризации бутадиена и его гомологов и производных, например, таких как метилбутадиен, диметилбутадиен и пентадиен, а также сополимеры, такие как сополимеры, которые образуют бутадиен или его гомологи или производные с другими ненасыщенными мономерами. К числу последних относятся ацетилены, например винилацетилен; олефины, например изобутилен, который сополимеризуется с изопреном, образуя бутилкаучук; виниловые соединения, например акриловая кислота, акрилонитрил (который полимеризуется с бутадиеном, образуя NBR), метакриловая кислота и стирол, причем последнее соединение полимеризуется с бутадиеном, образуя SBR, а также сложные винилэфиры и разнообразные ненасыщенные альдегиды, кетоны и простые эфиры, например акролеин, метилизопропенилкетон и винилэтиловый эфир. Конкретные примеры синтетических каучуков включают неопрен (полихлоропрен), полибутадиен (в том числе цис-1,4-полибутадиен), полиизопрен (в том числе цис-1,4-полиизопрен), бутилкаучук, галобутилкаучук, такой как хлорбутилкаучук или бромбутилкаучук, каучук на основе сополимера стирола, изопрена и бутадиена, сополимеры 1,3-бутадиена или изопрена с мономерами, такими как стирол, акрилонитрил и метилметакрилат, а также тройные сополимеры на основе этилена и пропилена, также известные как каучук на основе сополимера этилена, пропилена и диенового мономера (EPDM), и, в частности, тройные сополимеры этилена, пропилена и дициклопентадиена. Дополнительные примеры каучуков, которые можно использовать, включают содержащие алкоксисилильные концы функционализированные полученные полимеризацией в растворе полимеры (SBR, PBR, IBR и SIBR), соединенные атомами кремния и соединенные атомами олова звездообразно-разветвленные полимеры. Предпочтительные каучуки или эластомеры представляют собой натуральный каучук, синтетический полиизопрен, полибутадиен и SBR. Согласно одному аспекту, каучук предпочтительно состоит, по меньшей мере, из двух каучуков на диеновой основе. Например, предпочтительным является сочетание двух или более каучуков, таких как цис-1,4-полиизопреновый каучук (натуральный или синтетический, хотя натуральный является предпочтительным), 3,4-полиизопреновый каучук, каучук на основе сополимера стирола, изопрена и бутадиена, каучуки, полученные сополимеризацией стирола и бутадиена в эмульсии и растворе, цис-1,4-полибутадиеновые каучуки и полученные эмульсионной сополимеризацией бутадиена и акрилонитрила каучуки.
Согласно одному аспекту настоящего изобретения можно использовать полученные эмульсионной сополимеризацией стирола и бутадиена каучуки (E-SBR), имеющие относительно традиционное содержание стирола, составляющее от приблизительно 20 до приблизительно 28% связанного стирола, или для некоторых приложений используются каучуки E-SBR, имеющие среднее или относительно высокое содержание связанного стирола, а именно содержание связанного стирола, составляющее от приблизительно 30 до приблизительно 45%.
Термин «полученный эмульсионной полимеризацией E-SBR» означает, что стирол и 1,3-бутадиен сополимеризуются в водной эмульсии. Это хорошо известно специалистам в данной области техники. Содержание связанного стирола может изменяться, составляя, например, от приблизительно 5% до приблизительно 50%. Согласно одному аспекту, каучук E-SBR может также содержать акрилонитрил, представляя собой каучук на основе тройного сополимера, такой как E-SBAR, причем содержание связанного акрилонитрила в таком тройном сополимере составляет от приблизительно 2 до приблизительно 30 мас. %.
Полученные эмульсионной сополимеризацией стирола, бутадиена и акрилонитрила каучуки, содержащие от приблизительно 2 до приблизительно 40 мас. % связанного акрилонитрила в сополимере, также рассматриваются в качестве каучуков на диеновой основе для использования согласно настоящему изобретению.
Полученные полимеризацией в растворе каучуки SBR (S-SBR), как правило, имеют содержание связанного стирола, составляющее от приблизительно 5% до приблизительно 50% и предпочтительно от приблизительно 9% до приблизительно 36%. Каучуки S-SBR можно удобным образом изготавливать, например, с использованием литийорганического катализатора в присутствии органического углеводородного растворителя.
Согласно одному варианту осуществления можно использовать цис-1,4-полибутадиеновый каучук (BR). Такой каучук BR можно изготавливать, например, посредством полимеризации 1,3-бутадиена в органическом растворителе. Каучук BR может соответствующим образом характеризовать, например, содержание, по меньшей мере, 90% цис-1,4-изомера.
Цис-1,4-полиизопрен и натуральный каучук на основе цис-1,4-полиизопрена хорошо известны специалистам в данной области техники.
Согласно одному варианту осуществления используется цис-1,4-полибутадиеновый каучук (BR). Подходящие полибутадиеновые каучуки можно изготавливать, например, посредством полимеризации 1,3-бутадиена в органическом растворителе. Каучук BR может соответствующим образом характеризовать содержание, по меньшей мере, 90% цис-1,4-изомера, температура стеклования Tg в интервале от -95°C до -105°C. Подходящие полибутадиеновые каучуки имеются в продаже, например, под наименованием Budene® 1207 от компании Goodyear и т.п.
Согласно одному варианту осуществления можно использовать синтетический или натуральный полиизопрен каучук. Термин «температура стеклования» (Tg) эластомера или эластомерной композиции, который используется в настоящем документе, представляет собой температуру стеклования соответствующего эластомера или эластомерной композиции в невулканизированном состоянии или, возможно, в вулканизированном состоянии в случае эластомерной композиции. Температуру стеклования можно надлежащим образом определять как среднюю температуру пика, которую регистрирует дифференциальный сканирующий калориметр (ДСК) при скорости увеличения температуры, составляющей 10°C в минуту.
Термин «мас.ч. на 100 мас.ч. каучука», который используется в настоящем документе, согласно традиционной практике, означает число массовых частей соответствующего материала на 100 массовых частей каучука или эластомера».
Каучуковая композиция может также содержать вплоть до 70 мас.ч. технологического масла на 100 мас.ч. каучука. Технологическое масло может содержаться в каучуковой композиции как масло для наполнения каучука, которое, как правило, используется для увеличения объема эластомеров. Технологическое масло можно также вводить в каучуковую композицию путем добавления масла непосредственно в процессе изготовления каучуковой композиции. Используемое технологическое масло может представлять собой как масло для наполнения каучука, которое присутствует в эластомерах, так и технологическое масло, добавляемое в процессе изготовления каучуковой композиции. Подходящие технологические масла представляют собой разнообразные масла, которые известны в технике, в том числе ароматические, парафиновые, нафтеновые, растительные масла, а также масла, имеющие низкое содержание полициклических ароматических углеводородов (PCA), такие как сольват слабой экстракции (MES), очищенный дистиллированный ароматический экстракт (TDAE), остаточный ароматический экстракт (SRAE) и масла с высоким содержанием нафтеновых углеводородов. Подходящие масла с низким содержанием полициклических ароматических углеводородов представляют собой масла, в которых содержание полициклических ароматических углеводородов составляет менее чем 3 мас.% при определении методом IP346. Описание метода IP346 представляет книга «Стандартные методы анализа и исследования нефти и нефтепродуктов и части британского стандарта 2000», 2003 г., 62 издание, опубликованное Институтом нефти Соединенного Королевства.
Каучуковая композиция может содержать от приблизительно 10 до приблизительно 150 мас.ч. диоксида кремния на 100 мас.ч. каучука, не включая диоксид кремния, содержащийся в композитном материале. Общеизвестные силикатные пигменты, которые можно использовать в каучуковой композиции, представляют собой традиционные силикатные пигменты на основе пирогенного и осажденного диоксида кремния. Согласно одному варианту осуществления используется осажденный диоксид кремния. Традиционные силикатные пигменты, используемые согласно настоящему изобретению, представляют собой пигменты на основе осажденного диоксида кремния, такие как, например, материалы, получаемые подкислением растворимого силиката, например силиката натрия.
Такие традиционные материалы на основе диоксида кремния может характеризовать, например, удельная поверхность, измеренная методом BET с использованием газообразного азота. Согласно одному варианту осуществления удельная поверхность по методу BET может составлять от приблизительно 40 до приблизительно 600 м2/г. Согласно другому варианту осуществления удельная поверхность по методу BET может составлять от приблизительно 80 до приблизительно 300 м2/г. Метод BET для измерения удельной поверхности описывает статья в Журнале Американского химического общества (Journal of American Chemical Society), 1930 г., т.60, с.304.
Традиционный диоксид кремния может также характеризовать величина абсорбции дибутилфталата (DBP), составляющая от приблизительно 100 до приблизительно 400 или, в качестве альтернативы, от приблизительно 150 до приблизительно 300.
Можно ожидать, что традиционный диоксид кремния имеет средний размер конечных частиц, составляющий, например, от 0,01 до 0,05 мкм при определении с помощью электронного микроскопа, хотя частицы диоксида кремния могут иметь меньший или, возможно, больший размер.
Можно использовать разнообразные имеющиеся в продаже материалы на основе диоксида кремния, такие как, например, но без ограничения, описанные в настоящем документе материалы на основе диоксида кремния, имеющиеся в продаже от компании PPG Industries под товарным знаком Hi-Sil с обозначениями 210, 243 и т.д.; материалы на основе диоксида кремния, имеющиеся в продаже от компании Rhodia, например, под обозначениями Z1165MP и Z165GR, и материалы на основе диоксида кремния, имеющиеся в продаже от компании Degussa AG, например, под обозначениями VN2 и VN3 и т.д.
В качестве традиционного наполнителя можно использовать общеизвестные материалы на основе технического углерода в количестве, составляющем от 10 до 150 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука. Представительные примеры таких материалов на основе технического углерода включают N110, N121, N134, N220, N231, N234, N242, N293, N299, N315, N326, N330, 20 N332, N339, N343, N347, N351, N358, N375, N539, N550, N582, N630, N642, N650, N683, N754, N762, N765, N774, N787, N907, N908, N990 и N991. Эти материалы на основе технического углерода имеют величины абсорбции йода, составляющие от 9 до 145 г/кг, и величины абсорбции дибутилфталата (DBP), составляющие от 34 до 150 cм3/100 г.
В каучуковой композиции можно использовать и другие наполнители, в том числе, но не ограничиваясь этим, тонкодисперсные наполнители, включая ультравысокомолекулярный полиэтилен (UHMWPE), сшитые тонкодисперсные полимерные гели, в том числе, но не ограничиваясь этим, материалы, описанные в патентах США №№ 6242534, 6207757, 6133364, 6372857, 5395891 или 6127488, а также наполнитель на основе пластифицированного крахмального композитного материала, в том числе, но не ограничиваясь этим, наполнитель, описанный в патенте США № 5672639. Такие другие наполнители можно использовать в количестве, составляющем от 1 до 30 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука.
Согласно одному варианту осуществления каучуковая композиция для использования в шинном компоненте может дополнительно включать содержащее серу кремнийорганическое соединение. Примеры подходящих содержащих серу кремнийорганических соединений представляют собой соединения формулы (I):
Figure 00000001
причем в этой формуле Z выбирают из группы, которую составляют
Figure 00000002
где R5 представляет собой алкильную группу, содержащую от 1 до 4 атомов углерода, циклогексильную или фенильную группу; R6 представляет собой алкоксильную группу, содержащую от 1 до 8 атомов углерода, или циклоалкоксильную группу, содержащую от 5 до 8 атомов углерода; Alk представляет собой двухвалентную углеводородную группу, содержащую от 1 до 18 атомов углерода, и n представляет собой целое число от 2 до 8.
Конкретные примеры содержащих серу кремнийорганических соединений, которые можно использовать согласно настоящему изобретению, включают: 3,3'-бис(триметоксисилилпропил)дисульфид, 3,3'-бис(триэтоксисилилпропил)дисульфид, 3,3'-бис(триэтоксисилилпропил)тетрасульфид, 3,3'-бис(триэтоксисилилпропил)октасульфид, 3,3'-бис(триметоксисилилпропил)тетрасульфид, 2,2'-бис(триэтоксисилилэтил)тетрасульфид, 3,3'-бис(триметоксисилилпропил)трисульфид, 3,3'-бис(триэтоксисилилпропил)трисульфид, 3,3'-бис(трибутоксисилилпропил)дисульфид, 3,3'-бис(триметоксисилилпропил)гексасульфид, 3,3'-бис(триметоксисилилпропил)октасульфид, 3,3'-бис(триоктоксисилилпропил)тетрасульфид, 3,3'-бис(тригексоксисилилпропил)дисульфид, 3,3-бис(три-2"-этилгексоксисилилпропил)трисульфид, 3,3'-бис(триизооктоксисилилпропил)тетрасульфид, 3,3'-бис(три-трет-бутоксисилилпропил)дисульфид, 2,2'-бис(метоксидиэтокси силилэтил)тетрасульфид, 2,2'-бис(трипропоксисилилэтил)пентасульфид, 3,3'-бис(трициклогексоксисилилпропил)тетрасульфид, 3,3'-бис(трициклопентоксисилилпропил)трисульфид, 2,2'-бис(три-2"-метилциклогексоксисилилэтил)тетрасульфид, бис(триметоксисилилметил)тетрасульфид, 3-метоксиэтоксипропоксисилил-3'-диэтоксибутоксисилилпропилтетрасульфид, 2,2'-бис(диметилметоксисилилэтил)дисульфид, 2,2'-бис(диметил-втор-бутоксисилилэтил)трисульфид, 3,3'-бис(метилбутилэтоксисилилпропил)тетрасульфид, 3,3'-бис(ди-трет-бутилметоксисилилпропил)тетрасульфид, 2,2'-бис(фенилметилметоксисилилэтил)трисульфид, 3,3'-бис(дифенилизопропоксисилилпропил)тетрасульфид, 3,3'-бис(дифенилциклогексоксисилилпропил)дисульфид, 3,3'-бис(диметилэтилмеркаптосилилпропил)тетрасульфид, 2,2'-бис(метилдиметоксисилилэтил)трисульфид, 2,2'-бис(метилэтоксипропоксисилилэтил)тетрасульфид, 3,3'-бис(диэтилметоксисилилпропил)тетрасульфид, 3,3'-бис(этил-ди-втор-бутоксисилилпропил)дисульфид, 3,3'-бис(пропилдиэтоксисилилпропил)дисульфид, 3,3'-бис(бутилдиметоксисилилпропил)трисульфид, 3,3'-бис(фенилдиметоксисилилпропил)тетрасульфид, 3-фенилэтоксибутоксисилил-3'-триметоксисилилпропилтетрасульфид, 4,4'-бис(триметоксисилилбутил)тетрасульфид, 6,6'-бис(триэтоксисилилгексил)тетрасульфид, 12,12'-бис(триизопропоксисилилдодецил)дисульфид, 18,18'-бис(триметоксисилилоктадецил)тетрасульфид, 18,18'-бис(трипропоксисилилоктадеценил)тетрасульфид, 4,4'-бис(триметоксисилилбутен-2-ил)тетрасульфид, 4,4'-бис(триметоксисилилциклогексилен)тетрасульфид, 5,5'-бис(диметоксиметилсилилпентил)трисульфид, 3,3'-бис(триметоксисилил-2-метилпропил)тетрасульфид, 3,3'-бис(диметоксифенилсилил-2-метилпропил)дисульфид.
Согласно одному варианту осуществления содержащие серу кремнийорганические соединения представляют собой 3,3'-бис(триметоксисисилилпропил)сульфид и 3,3'-бис(триэтоксисилилпропил)сульфид. Согласно одному варианту осуществления данные соединения представляют собой 3,3'-бис(триэтоксисилилпропил)дисульфид и 3,3'-бис(триэтоксисилилпропил)тетрасульфид. Таким образом, согласно одному варианту осуществления в приведенной выше формуле (I) Z представляет собой
Figure 00000003
где R6 представляет собой алкоксильную группу, содержащую от 2 до 4 атомов углерода, причем 2 атома углерода используются согласно одному варианту осуществления; Alk представляет собой двухвалентную углеводородную группу, содержащую от 2 до 4 атомов углерода, причем 3 атома углерода используются согласно одному варианту осуществления; и n представляет собой целое число от 2 до 5, причем числа 2 и 4 используются согласно одному варианту осуществления.
Количество содержащего серу кремнийорганического соединения приведенной выше формулы в каучуковой композиции изменяется в зависимости от уровня содержания других добавок, которые могут быть использованы. Вообще говоря, количество соединения приведенной выше формулы составляет от 0,5 до 20 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука. Согласно одному варианту осуществления данное количество составляет от 1 до 10 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука.
Для специалистов в данной области техники является очевидным и понятным, что каучуковая композиция может быть изготовлена общеизвестными способами в технике изготовления каучуковых композиций, такими как смешивание разнообразных вулканизируемых серой составляющих каучуков с разнообразными обычно используемыми вспомогательными материалами, такими как, например, доноры серы, вулканизирующие добавки, такие как активаторы и замедлители, а также технологические добавки, такие как масла, смолы, в том числе повышающие клейкость смолы и пластификаторы, наполнители, пигменты, жирные кислоты, оксид цинка, воски, антиоксиданты, а также антиозонанты и пептизаторы. Как известно специалистам в данной области техники, в зависимости от заданного использования вулканизируемых серой и вулканизированных серой материалов (каучуков), вышеупомянутые добавки обычно выбираются и используются в традиционных количествах. В число представительных примеров доноров серы включаются элементарная сера (свободная сера), аминдисульфид, полимерный полисульфид и аддукты серы и олефинов. Согласно одному варианту осуществления содержащее серу вулканизирующее вещество представляет собой элементарную серу. Содержащее серу вулканизирующее вещество можно использовать в количестве, составляющем от 0,5 до 8 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука или, в качестве альтернативы, составляющем от 1,5 до 6 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука. Типичные количества повышающих клейкость смол, если они используются, составляют от приблизительно 0,5 до приблизительно 10 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука, как правило, от приблизительно 1 до приблизительно 5 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука. Типичные количества технологических добавок составляют от приблизительно 1 до приблизительно 50 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука. Типичные количества антиоксидантов составляют от приблизительно 1 до приблизительно 5 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука. Примерные антиоксиданты могут представлять собой, например, дифенил-п-фенилендиамин и другие вещества, такие как, например, вещества, которые описывает каучуковый справочник Вандербильта (Vanderbilt Rubber Handbook), 1978 г., стр.344-346. Типичные количества антиозонантов составляют приблизительно от 1 до 5 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука. Типичные количества жирных кислот, если они используются, которые могут включать стеариновую кислоту, составляют от приблизительно 0,5 до приблизительно 3 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука. Типичные количества восков составляют от приблизительно 1 до приблизительно 5 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука. Часто используются микрокристаллические воски. Типичные количества пептизаторов составляют от приблизительно 0,1 до приблизительно 1 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука. Типичные пептизаторы могут представлять собой, например, пентахлортиофенол и дибензамидодифенилдисульфид.
Ускорители используются, чтобы регулировать время и/или температуру, которые требуются для вулканизации, и улучшать свойства вулканизата. Согласно одному варианту осуществления можно использовать систему, содержащую единственный ускоритель, т.е. первичный ускоритель. Первичный ускоритель (первичные ускорители) можно использовать в суммарных количествах, составляющих от приблизительно 0,5 до приблизительно 4 или, в качестве альтернативы, от приблизительно 0,8 до приблизительно 1,5 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука. Согласно другому варианту осуществления можно использовать в сочетаниях первичный и вторичный ускоритель, причем вторичный ускоритель используется в меньших количествах, составляющих, например, от приблизительно 0,05 до приблизительно 3 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука, чтобы активировать и улучшать свойства вулканизата. Можно ожидать, что в сочетаниях эти ускорители производят синергетический эффект на конечные свойства и в некоторой степени превосходят материалы, которые изготавливают с использованием только одного из этих ускорителей. Кроме того, можно использовать ускорители замедленного действия, на которые не влияют нормальные технологические температуры, но которые обеспечивают удовлетворительную вулканизацию при обычных температурах вулканизации. Можно также использовать замедлители вулканизации. Подходящие типы ускорителей, которые можно использовать согласно настоящему изобретению, представляют собой амины, дисульфиды, гуанидины, тиомочевины, тиазолы, тиурамы, сульфенамиды, дитиокарбаматы и ксантаты. Согласно одному варианту осуществления первичный ускоритель представляет собой сульфенамид. Если используется вторичный ускоритель, этот вторичный ускоритель может представлять собой гуанидиновое, дитиокарбаматное или тиурамное соединение. Подходящие гуанидины включают дифенилилгуанидин и т.п. Подходящие тиурамы включают тетраметилтиурамдисульфид, тетраэтилтиурамдисульфид и тетрабензилтиурамдисульфид.
Смешивание каучуковой композиции можно осуществлять способами, которые известны специалистам в области техники смешивания каучуков. Например, при смешивании ингредиентов осуществляются, как правило, по меньшей мере, две стадии, в том числе, по меньшей мере, одна непроизводительная стадия, после которой выполняется производительная стадия смешивания. Заключительные вулканизирующие вещества, включающие содержащие серу вулканизирующие вещества, как правило, смешиваются на заключительной стадии, которая традиционно называется термином «производительная стадия смешивания», на которой для смешивания используется, как правило, менее высокая температура или конечная температура, чем температура (температуры) на предшествующей непроизводительной стадии (предшествующих непроизводительных стадиях) смешивания. Термины «непроизводительный» и «производительный» в отношении стадии смешивания хорошо известны специалистам в области техники смешивания каучуков. Каучуковая композиция может направляться на стадию термомеханического смешивания. На стадии термомеханического смешивания, как правило, осуществляется механическая обработка в смесителе или экструдере в течение периода времени, подходящего для обеспечения температуры каучука в интервале от 140°C до 190°C. Надлежащая продолжительность термомеханической обработки изменяется в зависимости от технологических условий, а также от объема и природы компонентов. Например, продолжительность термомеханической обработки может составлять от 1 до 20 минут.
Каучуковая композиция может содержаться в разнообразных каучуковых компонентах шины. Например, в качестве каучукового компонента могут присутствовать протектор (в том числе верхняя часть протектора и основание протектора), боковина, верхушка, бортовая лента, вставка боковины, покрытие проволоки или внутреннее покрытие. Согласно одному варианту осуществления компонент представляет собой протектор.
Пневматическая шина согласно настоящему изобретению может представлять собой шину гоночного автомобиля, шину пассажирского автомобиля, шину воздушного судна, шину сельскохозяйственной машины, шину землеройной машины, шину для автомобиля повышенной проходимости, шину грузового автомобиля и т.д. Согласно одному варианту осуществления шина может представлять собой шину пассажирского или грузового автомобиля. Шина также может представлять собой шину с радиальным или диагональным расположением нитей корда.
Вулканизация пневматической шины согласно настоящему изобретению, как правило, осуществляется при традиционных температурах, составляющих приблизительно от 100°C до 200°C. Согласно одному варианту осуществления вулканизация осуществляется при температурах, составляющих приблизительно от 110°C до 180°C. Можно использовать любой из обычных процессов вулканизации, таких как нагревание в прессе или форме, нагревание перегретым водяным паром или горячим воздухом. Такие шины можно изготавливать, формовать, прессовать и вулканизировать, используя разнообразные способы, которые являются хорошо известными и очевидными для специалистов в данной области техники.
Далее настоящее изобретение иллюстрируют следующие неограничительные примеры.
Пример 1
Данный пример иллюстрирует изготовление и исследование каучуковых композиций, содержащих композитный материал из термопластичного полимера и наполнителя.
Образцы каучуковой композиции изготавливали с использованием трехстадийной процедуры смешивания согласно общей рецептуре, которая представлена в таблице 1, причем все количества приведены в массовых частях на 100 мас.ч. каучука. Кроме того, образцы содержали наполнитель, добавленный, как указано в таблице 2.
Образцы (для вязкоупругих и статических механических измерений) вулканизировали в течение десяти минут при 170°C и их физические свойства исследовали, как представлено в таблице 3. Определение взаимосвязи между напряжением и деформацией в статических условиях осуществляли с использованием универсальной испытательной системы (UTS) модели Zwick 1445.
Таблица 3 представляет непосредственное сравнение ультравысокомолекулярного полиэтилена (UHMWPE) и содержащего термопластичный полимер и наполнитель композитного материала при содержании 5 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука или 10 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука и добавлении на первой непроизводительной стадии смешивания (NP1). При обоих уровнях содержания сопротивление истиранию заметно улучшается в случае композитного материала по сравнению с UHMWPE. Кроме того, наблюдается улучшенное удлинение, которое способствует повышению сопротивления расщеплению и крошению, и это также повышает сопротивление истиранию. Другой показатель повышенного сопротивления истиранию представляет собой белая площадь поверхности (%), которую определяет измерение оптической дисперсии (измеритель дисперсии), где улучшенная дисперсия наполнителя в полимерной матрице способствует повышенному сопротивлению истиранию. Микрофотографии образцов 1, 4 и 5, которые представлены на фиг.1(a), 1(b) и 1(c), соответственно, свидетельствуют об улучшении дисперсии: видимый размер диспергированных частиц композитного материала оказывается меньше (не превышает 2 мкм), чем размер частиц UHMWPE.
По сравнению с UHMWPE, композитный материал, смешанный на стадии NP1, обеспечивает улучшенное взаимодействие полимера и наполнителя, о чем свидетельствует повышенное соотношение модулей (M300/M100) и пониженная твердость, как представлено в таблице 3.
Таблица 1
Стадия непроизводительного смешивания  
Полибутадиен1 45
Сополимер стирола и бутадиена2 55
Технический углерод 5
Стабилизатор3 2,5
Технологическое масло4 40
Стеариновая кислота 3
Воски6 1,5
Силанполисульфид5 6,5
Стадия непроизводительного смешивания  
Стабилизатор7 0,5
Оксид цинка 2,5
Сера 1,4
Ускорители8 4,1
1Полибутадиен с высоким содержанием цис-изомеров, поставляемый под наименованием Budene 1207 от Goodyear Tire & Rubber Company.
2Полимеризованный в растворе стирол-бутадиеновый каучук, содержащий приблизительно 30 мас. % стирола, поставляемый под наименованием SLF30H41 от Goodyear Tire & Rubber Company.
3Стабилизатор типа п-фенилендиамина.
4Масло с низким содержанием полициклических ароматических углеводородов (РСА).
550 мас. % на техническом углероде.
6 Воски парафинового и микрокристаллического типов.
7Смешанный стабилизатор типа п-фенилендиамина.
8Ускорители типов сульфенамида и гуанидина.
Таблица 2
Номер образца 1 2 3 4 5
Первая непроизводительная стадия смешивания
Диоксид кремния 105 100 100 90 90
Композитный материал из термопластичного полимера и наполнителя9 0 0 5 0 10
Ультравысокомолекулярный полиэтилен (UHMWPE)10 0 5 0 10 0
9Композитный материал, содержащий ультравысокомолекулярный полиэтилен, имеющий характеристическую вязкость в диапазоне от 10 до 39 дл/г, и диоксид кремния, имеющий площадь поверхности по БЭТ 150-165 м2/г, поставляется под наименованием Teslin® SP1400 компанией PPG, композитный материал имеет пористость от 60 до 65%, размер пор от 5 до 20 мкм, массовое соотношение диоксида кремния и полимера составляет 2,0, плотность составляет 683 кг/м3; материал измельчен в форме хлопьев, у которых номинальная толщина составляет 350 мкм, а поперечные размеры составляют от 0,4 до 2,0 см.
10Ультравысокомолекулярный полиэтилен, например GUR 4120 от компании Ticona.
Таблица 3
Номер образца 1 2 3 4 5
Деформационно-прочностные свойства (образцы, вулканизированные в течение 10 минут при 170°C)
Модуль кольцевого образца (ASTM D412)
Удлинение (%) 551 499 520 555 605
Модуль при удлинении 300% (МПа) 7 8,7 7,6 8,5 6,4
Соотношение модулей 4,7 4,1 4,5 3,6 4,1
Твердость типа А (ASTM D2240)
Твердость по Шору типа A при 23°C 63 67 64 68 61
Твердость по Шору типа A при -10°C 70 74 71 75 67
Истирание по Грошу (Grosch)1
Показатель 100 93 108 86 117
1Показатель истирания по Грошу измеряли, используя прибор для истирания LAT-100, и выражали в мг/км стертого каучука. Исследуемый каучуковый образец помещали под углом скольжения при постоянной нагрузке (в ньютонах) по мере его перемещения на заданное расстояние на вращающемся истирающем диске (диск от компании HB Schleifmittel GmbH). На практике исследование истирания низкой степени можно осуществлять, например, при нагрузке 20 Н, угле скольжения 2°, скорости диска 40 км/ч и расстоянии 7500 м; исследование истирания средней степени можно осуществлять, например, при нагрузке 40 Н, угле скольжения 6°, скорости диска 20 км/ч и расстоянии 1000 м; исследование истирания высокой степени можно осуществлять, например, при нагрузке 70 Н, угле скольжения 12°, скорости диска 20 км/ч и расстоянии 250 м; и исследование истирания сверхвысокой степени можно осуществлять, например, при нагрузке 70 Н, угле скольжения 16°, скорости диска 20 км/ч и расстоянии 500 м. См., например, работу K. A. Grosch, «Истирание каучука и износ шин», Rubber Chemistry and Technology (Химия и технология каучука), июль 2008 г., т.81, № 3, стр.470-505.
Пример 2
Данный пример дополнительно иллюстрирует изготовление и исследование каучуковых композиций, содержащих композитный материал из термопластичного полимера и наполнителя, причем данные композиции изготовлены с использованием основных веществ, представленных в таблице 4, и наполнителя, представленного в таблице 5.
Использовали две методики смешивания для получения различных состояний дисперсии композитного наполнителя в композиции, а именно композитный наполнитель добавляли на первой непроизводительной стадии смешивания (NP1) или на второй непроизводительной стадии смешивания (NP2). Стадия смешивания NP1 и NP2 различаются по максимальной температуре, достигаемой в процессе смешивания; эта температура на стадии NP1 составляет более чем 140°C, и на стадии NP2 она составляет менее чем 120°C. Выбранные максимальные температуры, достигаемые на стадиях NP1 и NP2, непосредственно определяют наличие или отсутствие плавления композитного наполнителя и UHMWPE в композиции.
Таблица 6 кратко представляет механические свойства исследованных композиций. Как свидетельствует повышенное соотношение модулей (M300/M100) и пониженная твердость по Шору (Shore) типа A, улучшенное взаимодействие полимера и наполнителя достигается в случае композитного наполнителя по сравнению с UHMWPE для композиций, смешиваемых на стадии NP1. Кроме того, композитный наполнитель обеспечивает пониженную вязкость (повышенную технологичность), повышенное удлинение при разрыве и повышенную прочность на разрыв.
Таблица 4
Непроизводительные стадии смешивания
Натуральный каучук 55
Полибутадиен1 30
Сополимер стирола и бутадиена2 15
Технический углерод 5
Стабилизатор3 2,5
Технологическое масло4 50
Стеариновая кислота 3
Воски6 1,5
Силанполисульфид5 5,6
Непроизводительная стадия смешивания
Стабилизатор7 0,5
Оксид цинка 2,5
Сера 1,6
Ускорители8 3,4
1Полибутадиен с высоким содержанием цис-изомера, поставляемый под наименованием Budene 1207 от Goodyear Tire & Rubber Company.
2Полимеризованный в эмульсии стирол стирол-бутадиеновый каучук, содержащий приблизительно 23 мас.% стирола.
3Стабилизатор типа п-фенилендиамина.
4Масло с низким содержанием полициклических ароматических углеводородов (PCA).
550 мас.% на техническом углероде.
6Воски парафинового и микрокристаллического типов.
7Смешанный стабилизатор типа п-фенилендиамина.
8Ускорители типов сульфенамида и гуанидина.
Таблица 5
Номер образца 6 7 8 9 10
Первая непроизводительная стадия смешивания
Диоксид кремния 90 85 85 85 85
Композитный материал из термопластичного полимера и наполнителя 0 5 0 0 0
Ультравысокомолекулярный полиэтилен (UHMWPE) 0 0 0 5 0
Вторая непроизводительная стадия смешивания
Композитный материал из термопластичного полимера и наполнителя9 0 0 5 0 0
Ультравысокомолекулярный полиэтилен (UHMWPE)10 0 0 0 0 5
Таблица 6
Номер образца 6 7 8 9 10
Деформационно-прочностные свойства (образцы, вулканизированные в течение 10 минут при 170°C)
Модуль кольцевого образца (ASTM D412)
Модуль при удлинении 300% (МПа) 6,0 6,0 6,2 6,7 6,9
Соотношение модулей 5,2 4,8 4,3 4,2 4,6
Удлинение [%] 603 624 480 598 555
Твердость по Шору типа A (ASTM D2240)
Твердость по Шору типа A при -10°С 55 58 57,1 62,8 57,1
Твердость по Шору типа A при 23°C 52,2 55,2 55,1 59,2 54,5
Истирание по DIN (ASTM D5963, DIN 53516)
Показатель 100 110 107 121 103
Прочность на разрыв1
Вулканизация в течение 10 минут при 170°C; исследование при 100°C, самоадгезия
Прочность на разрыв (Н/мм) 30,9 33,3 26,7 29,5 28,2
Вязкость по Муни (Mooney) (ML 1+4, 100°C, ASTM D1646, единицы Муни)
Исходная вязкость 25 29,2 26,2 35,9 23,7
1Использовали стандарт ASTM D4393, за исключением того, что ширина образца составляла 2,5 см, и между двумя исследуемыми образцами вставляли прозрачное окно из пластмассовой полиэтилентерефталатной пленки (Mylar) шириной 5 мм. Здесь измеряли адгезию на границе раздела (сила натяжения выражена в Н/мм) между двумя слоями одинаковой исследуемой композиции, которые были совместно вулканизированы со вставленным между ними окном из полиэтилентерефталатной пленки (Mylar). Цель вставки этой пленки заключается в том, чтобы разграничить область отслаивания.
Пример 3
Композиции примера 2 исследовали с использованием линейного трибометра, установленного в холодной камере. С подробным описанием исследования трения на ледяной поверхности в лабораторных условиях можно ознакомиться в литературе [Tibor Fülöp, Ari J. Tuononen, «Изменение ледяной поверхности при скольжении каучукового блока», Wear (Износ), сентябрь 2013 г., т.307, выпуски 1-2, стр.52-59]. Исследования осуществляют в двух различных исследуемых условиях, чтобы определить поведение композиций шинного протектора при движении на покрытых льдом дорогах.
Результаты исследования трения представлены в таблице 7. Композиция образца 7, которая содержит композитный наполнитель, смешанный на стадии NP1, превосходит по коэффициенту трения контрольную композицию образца 6 без композитного наполнителя и UHMWPE. Композитный наполнитель в композиции образца 7 проявляет улучшенные эксплуатационные характеристики по сравнению с UHMWPE в композициях образца 10 и образца 11. Следует отметить, что композиция, содержащая композитный наполнитель, не способна проявлять свойства трения при смешивании на стадии NP2, показывая морфологию, которая образуется при использовании определенных условий смешивания, несет ответственность за обнаруженное улучшение свойств трения.
Таблица 7
Номер образца 6 7 8 9 10
Средний коэффициент трения на ледяной поверхности
Условия исследования 1 0,202 0,209 0,140 0,160 0,197
Условия исследования 2 0,294 0,350 0,207 0,242 0,313
Хотя приведены определенные представительные варианты осуществления и подробные описания для цели иллюстрации настоящего изобретения, для специалистов в данной области техники является очевидным, что могут быть выполнены разнообразные изменения и модификации без отклонения от идеи и выхода за пределы объема настоящего изобретения.

Claims (6)

1. Пневматическая шина, содержащая, по меньшей мере, один компонент, причем, по меньшей мере, один компонент содержит каучуковую композицию, и каучуковая композиция содержит:
по меньшей мере, один эластомер на диеновой основе и от 5 до 10 мас.ч. (на 100 мас.ч. эластомера) композитного материала в виде частиц, содержащего ультравысокомолекулярный полиэтилен, диоксид кремния и сеть взаимосвязанных пор, пронизывающих объем композитного материала в виде частиц, причем поры составляют, по меньшей мере, 35% по отношению к объему композитного материала в виде частиц.
2. Пневматическая шина по п. 1, в которой ультравысокомолекулярный полиэтилен имеет характеристическую вязкость, составляющую от 10 до 39 дл/г.
3. Пневматическая шина по п. 1, в которой ультравысокомолекулярный полиэтилен имеет характеристическую вязкость, составляющую от 18 до 39 дл/г.
4. Пневматическая шина по п. 1, в которой массовое отношение диоксида кремния и ультравысокомолекулярного полиэтилена составляет от 0,5 до 3,0.
5. Пневматическая шина по п. 1, в которой поры составляют от приблизительно 60% до приблизительно 75% по отношению к объему композитного материала в виде частиц.
6. Пневматическая шина по п. 1, в которой каучуковая композиция дополнительно содержит от 10 до 150 мас.ч. диоксида кремния, не входящего в состав композитного материала.
RU2014144629/05A 2013-11-13 2014-11-05 Пневматическая шина с каучуковым компонентом, содержащим композитный материал из термопластичного полимера и наполнителя RU2597311C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/078,581 US8813802B1 (en) 2013-11-13 2013-11-13 Pneumatic tire with rubber component containing thermoplastic/filler composite
US14/078,581 2013-11-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014144629A RU2014144629A (ru) 2016-05-27
RU2597311C2 true RU2597311C2 (ru) 2016-09-10

Family

ID=51358404

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014144629/05A RU2597311C2 (ru) 2013-11-13 2014-11-05 Пневматическая шина с каучуковым компонентом, содержащим композитный материал из термопластичного полимера и наполнителя

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8813802B1 (ru)
EP (1) EP2878622B1 (ru)
JP (1) JP6460735B2 (ru)
RU (1) RU2597311C2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2806214C2 (ru) * 2018-05-25 2023-10-30 КАРБОНКС АйПи 4 Б.В. Применение содержащих углеродные нановолокна углеродных сеток

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7129764B2 (ja) * 2016-07-29 2022-09-02 株式会社ブリヂストン 更生タイヤ及び更生タイヤの製造方法
JP6240731B1 (ja) * 2016-09-30 2017-11-29 住友ゴム工業株式会社 スタッドレスタイヤ用キャップトレッドゴム組成物
JP6228335B1 (ja) 2017-04-13 2017-11-08 住友ゴム工業株式会社 スタッドレスタイヤ用キャップトレッドゴム組成物
JP7040130B2 (ja) * 2018-03-02 2022-03-23 住友ゴム工業株式会社 トレッド用ゴム組成物およびタイヤ

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0873884A2 (en) * 1994-03-25 1998-10-28 Bridgestone Corporation Pneumatic tire having foamed rubber
EP1145872A2 (en) * 1995-03-24 2001-10-17 The Yokohama Rubber Co., Ltd. Pneumatic tire
US20080118738A1 (en) * 2006-11-17 2008-05-22 Boyer James L Microporous materials and multi-layer articles prepared therefrom
EA201071070A1 (ru) * 2008-03-13 2011-04-29 Сосьете Де Текноложи Мишлен Резиновая смесь для протектора зимней пневматической шины
RU2466158C2 (ru) * 2007-05-15 2012-11-10 Сумитомо Раббер Индастриз, Лтд. Резиновая смесь для шины и пневматическая шина

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2657149A (en) 1952-10-21 1953-10-27 Du Pont Method of esterifying the surface of a silica substrate having a reactive silanol surface and product thereof
US2940830A (en) 1955-08-23 1960-06-14 Columbia Southern Chem Corp Method of preparing silica pigments
GB1586882A (en) * 1977-06-15 1981-03-25 Winson Luxemburg Nv Moulded composite materials
US4681750A (en) 1985-07-29 1987-07-21 Ppg Industries, Inc. Preparation of amorphous, precipitated silica and siliceous filler-reinforced microporous polymeric separator
US4861644A (en) 1987-04-24 1989-08-29 Ppg Industries, Inc. Printed microporous material
JPH04292641A (ja) * 1991-03-20 1992-10-16 Unitika Ltd 複合シート及びその製造方法
JP3021801B2 (ja) * 1991-06-18 2000-03-15 株式会社ブリヂストン 空気入りタイヤ
DE4220563A1 (de) 1992-06-24 1994-01-13 Bayer Ag Kautschukmischungen enthaltend Polybutadien-Gel
US5672639A (en) 1996-03-12 1997-09-30 The Goodyear Tire & Rubber Company Starch composite reinforced rubber composition and tire with at least one component thereof
DE19701488A1 (de) 1997-01-17 1998-07-23 Bayer Ag SBR-Kautschukgele enthaltende Kautschukmischungen
US6114023A (en) 1998-07-20 2000-09-05 Ppg Industries Ohio, Inc. Printable microporous material
DE19834804A1 (de) 1998-08-01 2000-02-03 Continental Ag Kautschukmischung
DE19834803A1 (de) 1998-08-01 2000-02-03 Continental Ag Kautschukmischung
DE19834802A1 (de) 1998-08-01 2000-02-03 Continental Ag Kautschukmischung
DE19942620A1 (de) 1999-09-07 2001-03-08 Bayer Ag Mikrogelhaltige Kautschukmischungen mit verkappten bifunktionellen Mercaptanen und hieraus hergestellte Vulkanisate
JP4722482B2 (ja) 2002-07-09 2011-07-13 モーメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・インク 硬度の向上したシリカ−ゴム混合物
EP1505112B1 (en) * 2003-08-06 2011-08-24 Sumitomo Rubber Industries Limited Rubber composition for tire and pneumatic tire using the same
JP2005133091A (ja) * 2003-10-09 2005-05-26 Mitsui Chemicals Inc 超高分子量ポリエチレン発泡体、及びその製造方法
US7906602B2 (en) * 2004-12-30 2011-03-15 The Goodyear Tire & Rubber Company Tread cap composition
US7714041B2 (en) 2004-12-30 2010-05-11 The Goodyear Tire & Rubber Company Method of increasing plasticity of tread composition
JP2006241338A (ja) * 2005-03-04 2006-09-14 Yokohama Rubber Co Ltd:The 氷雪路向け重荷重タイヤのトレッド用ゴム組成物およびそれを用いた氷雪路用重荷重タイヤ
MX2008013321A (es) 2006-04-18 2009-02-12 Treadfx Llc Producción de un neumático con un polímero orgánico termoplástico imprimible.
US20090311504A1 (en) 2006-11-17 2009-12-17 Ppg Industries Ohio, Inc Microporous materials and multi-layer articles prepared therefrom
US8388878B2 (en) * 2008-03-31 2013-03-05 Ppg Industries Ohio, Inc. Method for producing microporous sheet
US8539999B2 (en) 2008-12-16 2013-09-24 The Goodyear Tire & Rubber Company Tire with chafer
US8143344B2 (en) * 2009-12-03 2012-03-27 The Goodyear Tire & Rubber Company Method of making a silica/elastomer composite
US8048941B2 (en) * 2009-12-03 2011-11-01 The Goodyear Tire & Rubber Company Silica/elastomer composite, rubber composition and pneumatic tire
US8435631B2 (en) * 2010-04-15 2013-05-07 Ppg Industries Ohio, Inc. Microporous material

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0873884A2 (en) * 1994-03-25 1998-10-28 Bridgestone Corporation Pneumatic tire having foamed rubber
EP1145872A2 (en) * 1995-03-24 2001-10-17 The Yokohama Rubber Co., Ltd. Pneumatic tire
US20080286593A1 (en) * 2005-09-23 2008-11-20 Ppg Industries Ohio, Inc. Multi-layer articles prepared from microporous materials
US20080118738A1 (en) * 2006-11-17 2008-05-22 Boyer James L Microporous materials and multi-layer articles prepared therefrom
RU2466158C2 (ru) * 2007-05-15 2012-11-10 Сумитомо Раббер Индастриз, Лтд. Резиновая смесь для шины и пневматическая шина
EA201071070A1 (ru) * 2008-03-13 2011-04-29 Сосьете Де Текноложи Мишлен Резиновая смесь для протектора зимней пневматической шины

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2806214C2 (ru) * 2018-05-25 2023-10-30 КАРБОНКС АйПи 4 Б.В. Применение содержащих углеродные нановолокна углеродных сеток

Also Published As

Publication number Publication date
JP6460735B2 (ja) 2019-01-30
EP2878622A1 (en) 2015-06-03
US8813802B1 (en) 2014-08-26
RU2014144629A (ru) 2016-05-27
EP2878622B1 (en) 2016-12-21
JP2015096605A (ja) 2015-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10336889B2 (en) Pneumatic tire
US7193004B2 (en) Pneumatic tire having a component containing low PCA oil
US8302643B2 (en) Pneumatic tire having tread with zoned cap layer
US7096903B2 (en) Pneumatic tire having a component containing a rubber triblend and silica
US7789119B2 (en) Runflat tire
US9126457B2 (en) Pneumatic tire having first tread cap zone and second tread cap zone
US6872772B2 (en) Pneumatic tire having a component containing high trans styrene-butadiene rubber
JP5149587B2 (ja) サイドウォールインサートを有するタイヤ
EP2194090B1 (en) Rubber composition and pneumatic tire with low zinc content
US20090048400A1 (en) Method for Making Tire with Black Sidewall and Tire Made by the Method
US20100186868A1 (en) Pneumatic tire
CA2316011A1 (en) Tire with silica-reinforced tread comprised of trans 1,4-polybutadiene, solution sbr, polyisoprene and defined amount of carbon black and amorphous silica
BRPI1106272A2 (pt) Pneu pneumatico com banda rodagem
RU2597311C2 (ru) Пневматическая шина с каучуковым компонентом, содержащим композитный материал из термопластичного полимера и наполнителя
US6758251B2 (en) Pneumatic tire having a component containing high trans styrene-butadiene rubber
KR102008579B1 (ko) 공압 타이어
US20110245371A1 (en) Pneumatic tire with rubber component containing alkylalkoxysilane and silicone resin
US20140336330A1 (en) Pneumatic tire with tread
US20060041071A1 (en) Pneumatic tire having a rubber component containing polyethylene terpolymer
US20140142214A1 (en) Rubber composition and tire
US6686420B1 (en) Pneumatic tire having a component containing high trans styrene-isoprene-butadiene rubber

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191106