каучуковая композиция для арматуры гребня пневматической шины

Формула изобретения

1. Пневматическая шина для тяжелого транспортного средства или для дорожно-строительной машины, имеющая арматуру гребня, содержащую каучуковую композицию, сшитую или поддающуюся сшиванию и имеющую уменьшенный гистерезис в сшитом состоянии, причем эта каучуковая композиция имеет в своем составе:

изготовленную из эластомера матрицу, содержащую натуральный каучук или синтетический полиизопреновый каучук в качестве основного материала, и

усиливающий наполнитель, содержащий газовую сажу,

характеризующаяся тем, что эта газовая сажа удовлетворяет одновременно следующим условиям:

(i) 45 удельная поверхность СТАВ, выраженная в м ²/г (в соответствии с нормой ASTM D3765-80) 70,

(ii) 45 удельная поверхность BET, выраженная в м ²/г (в соответствии с нормой ASTM D4820-93) 70,

(iii) 45 показатель поглощения йода IA, выраженный в мг/г (в соответствии с нормой ASTM D 1510-81) 70,

(iv) отношение (поверхность ВЕТ/показатель IA) 1,07,

(v) 115 структурное число DBP, выраженное в мл/100 г (в соответствии с нормой ASTM D2414-93) 170,

(vi) 85 нм диаметр Stokes dst, выраженный в нм, 145,

где dst представляет собой диаметр агрегатов, соответствующий максимальной частоте имеющихся диаметров Stokes в распределении агрегатов, и

(vii) D50/dst 0,0090.СТАВ+0,19,

где D50 представляет собой различие в распределении агрегатов между диаметрами Stokes двух агрегатов, соответствующих одной и той же частоте, составляющей 50% от максимальной частоты диаметров Stokes, причем величины dst и D50 измеряются при помощи центробежной фотоседиментометрии,

причем композиция также содержит другие компоненты, обычно используемые в производстве шин.

2. Пневматическая шина по п.1, отличающаяся тем, что указанная газовая сажа дополнительно удовлетворяет следующему условию:

(viii) 80 структурное число DBPC, выраженное в мл/100 г (в соответствии с нормой ASTM D3493-91), 130,

причем величина DBPC измеряется после 4 сжатий в условиях 24000 psi.

3. Пневматическая шина по п.2, отличающаяся тем, что указанное условие (viii) имеет следующий вид:

(viii) 85 структурное число DBPC в мл/100 г 125.

4. Пневматическая шина по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что указанные условия с (i) no (iii) имеют следующий вид:

(i) 50 удельная поверхность СТАВ в м²/г 65,

(ii) 50 удельная поверхность BET в м²/г 65,

(iii) 50 показатель поглощения йода IA в мг/г 65.

5. Пневматическая шина по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что указанное условие (iv) принимает следующий вид:

(iv) отношение (поверхность ВЕТ)/(показатель IA) 1,05.

6. Пневматическая шина по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что указанное условие (v) принимает следующий вид:

(v) 120 структурное число DBP в мл/100 г 165.

7. Пневматическая шина по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что указанное условие (vi) принимает следующий вид:

(vi) 90 нм диаметр Stokes dst в нм 140.

8. Пневматическая шина по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что указанное условие (vii) принимает следующий вид:

(vii) D50/dst 0,0092.CTAB+0,21.

9. Пневматическая шина по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что изготовленная из эластомера матрица образована натуральным каучуком или синтетическим полиизопреновым каучуком.

10. Пневматическая шина по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что упомянутая выше изготовленная из эластомера матрица содержит смесь натурального каучука или синтетического полиизопренового каучука с, по меньшей мере, одним функциональным или не функциональным диеновым эластомером, принадлежащим к группе, образованной полибутадиенами, сополимерами стирола и бутадиена, приготовленными в растворе или в эмульсии, сополимерами бутадиена и изопрена и терполимерами стирола, бутадиена и изопрена, причем натуральный каучук или синтетический полиизопреновый каучук представлены в упомянутой композиции в количестве, превышающем 70 pce (где pce - число весовых частей на сто весовых частей эластомера).

11. Пневматическая шина по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что указанная газовая сажа представлена в качестве преобладающего материала в упомянутом усиливающем наполнителе.

12. Пневматическая шина по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что она содержит смесь указанной газовой сажи и неорганического усиливающего наполнителя, такого, как двуокись кремния.

13. Пневматическая шина по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что она содержит указанную газовую сажу в количестве от 30 pce до 70 pce.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение касается каучуковой композиции, имеющей уменьшенный гистерезис, которая может быть использована в арматуре гребня пневматической шины, предназначенной для выдерживания больших нагрузок, такой, например, как покрышка пневматической шины для тяжелого транспортного средства или колесной дорожно-строительной машины. Предлагаемое изобретение также касается такой арматуры гребня и такой пневматической шины.

Пневматические шины с радиальным каркасом, предназначенные для механических транспортных средств, несущих тяжелую нагрузку, в частности для тяжелых транспортных средств, содержат арматуру, которая образована силовыми элементами или слоями металлических проволок, имеющих покрытие из эластомерных материалов. Говоря более конкретно, эти пневматические шины содержат в их нижней зоне одно или несколько бортовых колец, причем арматура каркаса проходит от одного бортового кольца до другого, и содержат в их гребне арматуру гребня, содержащую по меньшей мере два слоя гребня.

Эти пневматические шины для тяжелых транспортных средств разработаны таким образом, чтобы они могли быть восстановлены один или несколько раз в том случае, когда беговая дорожка протектора покрышки достигает критической степени износа после продолжительного качения, что требует для каждой подлежащей восстановлению покрышки пневматической шины, беговая дорожка протектора которой достигла этой критической степени износа, такого каркаса, арматура гребня которого не подвергается в этих условиях существенным повреждениям.

Поэтому арматура гребня должна быть как можно более цельной для того, чтобы противостоять механическим воздействиям, возникающим в процессе качения, то есть она должна представлять повышенную жесткость по отношению к малым деформациям, поскольку эта арматура гребня должна существенным образом содействовать приданию жесткости гребню пневматической шины и ее гистерезис должен быть возможно меньшим для того, чтобы минимизировать нагрев внутренней зоны гребня в процессе качения и ограничить также термохимические и, возможно, термоокислительные изменения внутренних каучуковых композиций. Таким образом, следует минимизировать хрупкость или ломкость покрышки пневматической шины и задержать появление повреждений в ней, главным образом, на концах слоев гребня, то есть в так называемых плечевых зонах пневматической шины.

Специалист в данной области техники знает, что использование в предназначенной для арматуры гребня каучуковой композиции в количестве примерно 50 рсе (то есть количество весовых частей на сто весовых частей одного или нескольких эластомеров) относительно структурированной газовой сажи типа сажи 300, такой, например, как газовая сажа марки N347, позволяет улучшить цельность, стойкость и гистерезис этой каучуковой композиции, что приводит к повышению срока службы арматуры гребня и, следовательно, соответствующей пневматической шины.

Известно также, что крупнозернистые сорта газовой сажи, например сажа марки N539, придают достаточную цельность каучуковой композиции арматуры гребня только в том случае, если эта сажа представлена в данной каучуковой композиции в очень большом количестве, что оказывает нежелательное влияние на гистерезис этой каучуковой композиции.

В японском патентном документе JP-A-04/274901 описано использование специфической газовой сажи, распределенной в по меньшей мере трех каучуковых композициях, соответствующих различным зонам одной и той же пневматической шины уменьшенного веса, для того чтобы придать этой пневматической шине стойкость по отношению к качению и увеличенную прочность по сравнению с аналогичными свойствами пневматической шины, в которой те же самые зоны имеют в своем составе каучуковые композиции, каждая из которых содержит газовую сажу типа 300.

Эта специфическая газовая сажа имеет удельную поверхность N₂ SA (измеренную в соответствии с нормой ASTM D3037 от 1984 г.), варьирующую в диапазоне от 60 до 84 м²/г, причем структурное число "DBP" (измеренное в соответствии с нормой JIS К 6221) имеет величину в диапазоне от 120 до 200 мл/100 г, и эта сажа имеет такие поверхностные химические свойства, что отношение "N₂SA/IA" этой удельной поверхности к показателю поглощения йода "IA" (также измеренному в соответствии с нормой JIS К 6221) равно или превышает 1, 10.

В японском патентном документе JP-A-02/103268 представлено использование газовой сажи для улучшения гистерезисных свойств ипрочности каучуковых композиций для арматуры каркаса пневматической шины или в целом предназначенной для поглощения вибраций.

Такая газовая сажа имеет удельную поверхность СТАВ (измеренную в соответствии с нормой ASTM D3765-80) от 50 до 75 м²/г и структурное число "DBR" (измеренное в соответствии с нормой JIS К 6221), имеющее величину, равную или превышающую 105 мл/100 г, и эта сажа имеет такие поверхностные химические свойства, что отношение "N₂ SA/IA" удельной поверхности "N₂ SA" (измеренной в соответствии с нормой ASTM D3037-86) к показателю поглощения йода "IA" (измеренному в соответствии с нормой JIS К 6221) равно или превышает 1,10.

В двух этих последних документах не описаны составы каучуковых композиций, специально предназначенных для использования в арматуре гребня пневматической шины, предназначенной для несения больших нагрузок.

Заявитель недавно обнаружил удивительным образом, что соединение с изготовленной из эластомера матрицей, содержащей натуральный каучук или синтетический полиизопреновый каучук в качестве основного материала, усиливающего наполнителя, представляющего собой газовую сажу, удовлетворяющую одновременно следующим условиям:

(i) 45 удельная поверхность СТАВ, выраженная в м ²/г (в соответствии с нормой ASTM D3765-80) 70,

(ii) 45 удельная поверхность ВЕТ, выраженная в м ²/г (в соответствии с нормой ASTM D4820-93) 70,

(iii) 45 показатель поглощения йода IA, выраженный в мг/г (в соответствии с нормой ASTM D1510-81) 70,

(iv) отношение (поверхность ВЕТ/показатель IA) 1,07,

(v) 115 структурное число DBR, выраженное в мл/100 г (в соответствии с нормой ASTM D2414-93) 170,

(vi) 85 мм диаметр Stokes dst, выраженный в нм, 145,

где dst представляет собой диаметр агрегатов, соответствующий максимальной частоте имеющихся диаметров Stokes в распределении агрегатов, и

(vii) D50/dst 0,0090.СТАВ+0,19,

где D50 представляет собой различие в распределении агрегатов между диаметрами Stokes двух агрегатов, соответствующих одной и той же частоте, составляющей 50% от максимальной частоты диаметров Stokes, причем величины dst и D50 измеряются при помощи центробежной фотоседиментометрии,

позволяет получить сшитую или поддающуюся сшиванию каучуковую композицию, которая пригодна для использования в арматуре гребня пневматической шины, предназначенной для тяжелых транспортных средств или колесных дорожно-строительных машин, и которая имеет в сшитом состоянии улучшенные гистерезисные свойства при высоких деформациях по сравнению с гистерезисными свойствами известных каучуковых композиций, имеющих в своем составе газовую сажу типа 300 и имеющих тот же модуль относительного удлинения при малых деформациях.

Здесь следует отметить, что газовая сажа, пригодная для использования в каучуковых композициях арматуры гребня в соответствии с предлагаемым изобретением, отличается, в частности, от сажи, используемой в настоящее время в этих каучуковых композициях, относительно малой величиной отношения (поверхность ВЕТ/показатель IA) и отношением D50/dst, величина которого увеличивается вместе с удельной поверхностью СТАВ, причем эти отношения соответственно придают саже по данному изобретению специально адаптированные химические свойства поверхности и специфическую морфологию.

Изготовленная из эластомера матрица каучуковой композиции в соответствии с предлагаемым изобретением в предпочтительном варианте реализации может быть образована натуральным каучуком или синтетическим полиизопреновым каучуком, или же смесью натурального каучука или синтетического полиизопренового каучука с одним или несколькими диеновыми эластомерами.

В этом втором случае натуральный каучук или синтетический полиизопреновый каучук представлены в качестве преобладающего материала в матрице, то есть их количество превышает 50 рсе (то есть весовых частей на сто весовых частей эластомерного материала). Предпочтительным образом натуральный каучук или полиизопреновый каучук представлены в количестве, превышающем 70 рсе.

Среди диеновых эластомерных материалов, которые могут быть использованы в смеси с натуральным каучуком или с синтетическим полиизопреновым каучуком, можно упомянуть функциональные или нефункциональные диеновые эластомеры, принадлежащие к группе, образованной полибутадиенами, сополимерами стирола и бутадиена (SBR), приготовленными в виде раствора или в виде эмульсии, сополимерами бутадиена и изопрена (BIR) и терполимерами стирола, бутадиена и изопрена (SBIR).

Предпочтительным образом используемый полибутадиен содержит преобладающую часть рядных соединений типа цис-1,4 и используемый полимер SBR содержит преобладающую часть рядных соединений типа транс-1,4.

Эти эластомеры могут быть модифицированы в процессе полимеризации или после полимеризации путем использования разветвляющих агентов, таких как дивинилбензол, или агентов связывания или звездообразного соединения, таких как карбонаты, галогенированное олово, галогенированный кремний, или посредством агентов функционализации, приводящих к прививочной сополимеризации на полимерной цепи или в конце этой цепи гидроксильных групп, карбонила, карбоксила или же групп амина (например, посредством диметиламинобензофенона или диэтиламинобензофенона в качестве агента функционализации).

В соответствии с другой характеристикой предлагаемого изобретения упомянутая выше газовая сажа дополнительно удовлетворяет следующему условию:

(viii) 80 структурное число DBPC, выраженное в мл/100 г (в соответствии с нормой ASTM D3493-91) 130,

причем величина DBPC измеряется после 4 сжатий в условиях 24000 psi.

Предпочтительным образом упомянутое выше условие (viii) представляет собой условие следующего вида:

(viii) 85 структурное число DBPC в мл/100 г 125.

Газовая сажа, используемая в каучуковой композиции в соответствии с предлагаемым изобретением, предпочтительным образом является такой, что упомянутые выше условия (i)-(iii) принимают следующий вид:

(i) 50 удельная поверхность СТАВ в м²/г 65,

(ii) 50 удельная поверхность ВЕТ в м²/г 65,

(iii) 50 показатель поглощения йода IA в мг/г 65.

Также предпочтительным образом газовая сажа в соответствии с предлагаемым изобретением является такой, что упомянутое выше условие (iv) принимает следующий вид:

(iv) отношение (поверхность ВЕТ)/(показатель IA) 1,05.

Также предпочтительным образом газовая сажа в соответствии с предлагаемым изобретением является такой, что упомянутое выше условие (v) принимает следующий вид:

(v) 120 структурное число DBR в мл/100 г 165.

Также предпочтительным образом газовая сажа в соответствии с предлагаемым изобретением является такой, что упомянутое выше условие (vi) принимает следующий вид:

(vi) 90 нм диаметр Stokes dst в нм 140.

Также предпочтительным образом газовая сажа в соответствии с предлагаемым изобретением является такой, что упомянутое выше условие (vii) принимает следующий вид:

(vii) D50/dst 0,0092.СТАВ+0,21.

Упомянутые выше величины dst и D50 измеряют при помощи центробежного фотоседиментометра типа "DCP" (Disk Centrifuge Photosedimentometer), который выпускается фирмой Brookhaven Instruments. Эти измерения выполняются в соответствии со следующим эксплуатационным способом.

Просушивают испытательный образец газовой сажи в соответствии с нормой JIS К6221 (1975). Затем суспендируют 10 мг просушенной таким образом газовой сажи в 40 мл водного раствора 15% этанола и 0,05% неионного поверхностно-активного вещества (по объему).

Получают дисперсию газовой сажи при помощи обработки полученного таким образом материала ультразвуком на протяжении 10 минут посредством ультразвукового излучателя мощностью 600 Вт. Для этого используют ультразвуковой излучатель под названием "Vibracell 1/2 pouce", выпускаемый фирмой Bioblock и отрегулированный на 60% его мощности (или на 60% максимальной амплитуды).

Подают в диск седиментометра, вращающегося со скоростью 8000 оборотов в минуту, градиент, состоящий из 15 мл воды (с добавлением 0,05% неионного поверхностно-активного вещества) и 1 мл этанола, затем подают 0,30 мл суспензии газовой сажи на поверхность этого градиента. Кривая массового распределения размеров объекта регистрируется на протяжении 120 минут. Специальное программное обеспечение позволяет получить упомянутые выше величины dst и D50, выраженные в нм.

Газовая сажа в соответствии с предлагаемым изобретением может быть использована в качестве усиливающего наполнителя самостоятельно или же в смеси с неорганическим усиливающим наполнителем. Используемое количество газовой сажи может составлять от 30 рсе до 70 рсе и предпочтительно от 35 рсе до 65 рсе.

В случае использования смеси с неорганическим усиливающим наполнителем газовая сажа представлена в качестве преобладающего элемента в усиливающем наполнителе (то есть представляет массовую долю, превышающую 50%). Предпочтительным образом массовая доля газовой сажи в используемом усиливающем наполнителе превышает 70%.

В предлагаемом описании заявки под выражением "неорганический усиливающий наполнитель" известным образом следует понимать неорганический или минеральный наполнитель независимо от его цвета и его происхождения (натуральный или синтетический), называемый также "белым" наполнителем или иногда "светлым" наполнителем в противоположность газовой саже, причем этот неорганический наполнитель может быть самостоятельно использован без другого средства, такого, например, как промежуточный агент связи, для усиления каучуковой композиции, предназначенной для изготовления пневматической шины, или, говоря другими словами, способен заменить в функции усиливающего наполнителя обычный усиливающий наполнитель, в качестве которого используется шинная газовая сажа.

Предпочтительным образом неорганический усиливающий наполнитель представляет собой полностью, или, по меньшей мере, в преобладающей части двуокись кремния (SiO₂). Используемая двуокись кремния может представлять собой любую усиливающую двуокись кремния, известную специалисту в данной области техники, в частности любую осажденную двуокись кремния, представляющую удельную поверхность ВЕТ, а также удельную поверхность СТАВ, каждая из которых имеет величину менее 450 м²/г, даже если предпочтение отдано хорошо поддающейся диспергированию осажденной двуокиси кремния.

Еще более предпочтительным образом упомянутая двуокись кремния имеет удельные поверхности ВЕТ или СТАВ, каждая из которых имеет величину в диапазоне от 70 до 250 м ²/г и предпочтительно в диапазоне от 80 до 240 м ²/г.

Удельная поверхность ВЕТ двуокиси кремния определяется известным образом в соответствии с методом Brunauer-Emmett-Teller, описанным в "The Journal of the American Chemical Society", том 60, стр.309, февраль 1938 г. и соответствующим норме AFNOR-NFT-45007 (ноябрь 1987); удельная поверхность СТАВ представляет собой наружную поверхность, определяемую в соответствии с той же самой нормой AFNOR-NFT-45007 от ноября 1987.

Под двуокисью кремния, хорошо поддающейся диспергированию, в данном случае следует понимать любую двуокись кремния, обладающую весьма значительной способностью к дезагломерации и к диспергированию в матрице из эластомерного материала, известным образом поддающейся визуальному наблюдению при помощи электронного или оптического микроскопа на тонких срезах. В качестве не являющихся ограничительными примеров таких предпочтительных хорошо поддающихся диспергированию двуокисей кремния можно упомянуть двуокись кремния марки Perkasil KS 430 фирмы Akzo, двуокись кремния марки BV 3380 и BV 3370GR фирмы Degussa, двуокись кремния марки Zeosil 1165 МР и 1115 МР фирмы Rhodia, двуокись кремния Hi-Sil 2000 фирмы PPG, двуокись кремния Zeopol 8741 или 8745 фирмы Huber, осажденная двуокись кремния, такая, например, как "легированная" алюминием двуокись кремния, описанная в европейском патентном документе ЕР-А-0735088.

Другие типы двуокиси кремния, которые не являются хорошо поддающимися диспергированию, такие, например, как двуокись кремния марки Perkasil КS404 фирмы Akzo и двуокись кремния марки Ultrasil VN2 или VN3, также могут быть использованы.

Физическое состояние, в котором находится неорганический усиливающий наполнитель, не имеет значения, и он может быть представлен в форме порошка, микрошариков, гранул или шариков. Разумеется, под неорганическим усиливающим наполнителем также следует понимать смеси различных неорганических подкрепляющих наполнителей, в частности различных типов двуокиси кремния, хорошо поддающихся диспергированию и описанных выше.

В качестве усиливающего неорганического наполнителя также можно использовать, в виде не являющегося ограничительным примера, различные марки гидроокиси алюминия (химическая формула Al₂О₃), такие, например, как гидроокись алюминия с высокой способностью к дисперсии, которая описана в европейском патентном документе ЕР-А-810258, или гидроокись алюминия типа той, которая описана в международном патентном документе WO-А-99/28376.

Для использования в качестве неорганического усиливающего наполнителя подходит также газовая сажа, модифицированная при помощи двуокиси кремния, например, не ограничительным образом, наполнители, распространяемые на рынке фирмой САВОТ под названием "CRX 2000", и которые описаны в международном патентном документе WO-А-96/37547.

Композиции в соответствии с предлагаемым изобретением могут быть сшиты под действием серы, перекисных соединений или бисмалеимидов с использованием или без использования серы. Эти композиции также могут иметь в своем составе другие компоненты, обычно используемые в каучуковых композициях, такие, например, как пластификаторы, пигменты, антиоксиданты, технологические агенты, ускорители сшивания, такие как производные бензотиазола, дифенилгуанидин, и в рассматриваемом здесь случае каучуковых композиций, предназначенных для арматуры гребня и предусмотренных для удовлетворительного сцепления с металлом, соль кобальта и/или ассоциация двуокиси кремния и смолы.

Каучуковые композиции в соответствии с предлагаемым изобретением могут быть приготовлены при помощи известных способов термомеханической обработки используемых компонентов, выполняемой в одну или в несколько стадий. Например, можно получить такие композиции при помощи механической обработки в смесителе внутреннего типа в одну стадию, которая продолжается в течение от 3 до 7 минут при скорости вращения лопастей 50 оборотов в минуту, или в две стадии, которые продолжаются соответственно от 3 до 5 минут и от 2 до 4 минут, после чего следует стадия доводки, осуществляемая при температуре примерно 80°С, на протяжении которой происходит внедрение серы и ускорителей вулканизации в случае каучуковой композиции, подвергающейся сшиванию с помощью серы.

Арматура гребня пневматической шины в соответствии с предлагаемым изобретением содержит каучуковую композицию, такую, которая была определена выше.

Пневматическая шина для тяжелого транспортного средства или для колесной дорожно-строительной машины в соответствии с предлагаемым изобретением выполнена таким образом, что она содержит эту арматуру гребня.

Упомянутые выше, а также другие характеристики и преимущества предлагаемого изобретения будут лучше поняты из приведенного ниже описания нескольких не являющихся ограничительными примеров осуществления этого изобретения.

В этих примерах осуществления свойства используемых каучуковых композиций оценивались по следующим параметрам:

Вязкость по Муни

Вязкость по Муни ML (1+4) измеряется в соответствии с нормой ASTM D 1646.

Твердость по Шору А

Твердость по Шору А измеряется в соответствии с нормой ASTM D 2240 (1997).

Модули относительного удлинения

Измеряют модули относительного удлинения на уровне 10% (М10) при температуре 23°С в соответствии с нормой ASTM D 412-98 на испытательных образцах ASTM С. Эти модули представляют собой истинные секущие модули, выраженные в МПа, то есть секущие модули, рассчитанные путем приведения к реальному поперечному сечению испытуемого образца при заданном относительном удлинении.

Показатели дробления

Эти показатели измеряются при температуре 100°С. При этом определяют способности к разрыву, напряжение разрыва, выраженное в МПа, и относительное удлинение при разрыве, выраженное в %, в соответствии с нормой ASTM D 412-98. Измерения осуществляются на испытуемых образцах ASTM С.

Показатели способности к разрыванию

Эти показатели измеряются при температуре 100°С. При этом определяют усилие разрыва (FRD), выраженное в Н/мм толщины, и относительное удлинение при разрыве (ARD), выраженное в процентах, на испытуемом образце с размерами 10×105×2,5 мм, имеющем надрез в его центре на глубину 5 мм.

Гистерезисные потери

Гистерезисные потери (РН) или гистерезис измеряются при помощи отскока при температуре 60°С в соответствии с нормой ISO R17667 и выражаются в %.

Динамические свойства

Динамические характеристики испытуемых материалов реализуются на испытательной машине Schenck в соответствии с нормой ASTM D 5992-96. При этом регистрируют реакцию образца из вулканизированного материала (цилиндрический испытуемый образец толщиной 4 мм и сечением 400 мм²), подвергающегося синусоидальному воздействию простого чередующегося сдвига с частотой 10 Гц и при температуре 60°С. Осуществляют сканирование по амплитуде деформации от 0,1% до 50% (прямой цикл), а затем от 50% до 0,1% (обратный цикл). В прямом цикле определяют максимальный модуль сдвига G*max, выраженный в МПа, и максимальную величину тангенса угла потерь tg del max.

ПРИМЕРЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПРЕДЛАГАЕМОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель описанных здесь примеров осуществления состоит в том, чтобы сравнить между собой композиции, выполненные на основе натурального каучука (далее он будет обозначен как NR), усиленного газовой сажей, в соответствии с количеством сажи в диапазоне от 52 рсе до 58 рсе. Состав этих композиций, выраженный в рсе, представлен в приведенной ниже таблице 1.

Так называемая контрольная композиция 1 является репрезентативной для известного состояния техники в данной области и она имеет в своем составе 52 рсе сажи марки N347 в качестве усиливающего наполнителя.

Композиции с 2 по 7 в соответствии с предлагаемым изобретением имеют в своем составе газовую сажу А для композиций с 2 по 5 или газовую сажу В для композиций 6 и 7.

Газовая сажа А выпускается под наименованием "CRX1416В" фирмой САВОТ, а газовая сажа В выпускается под наименованием "ЕХ 3-3" фирмой COLUMBIAN.

Композиция 5 отличается от композиции 4 тем, что она дополнительно имеет в своем составе вспомогательный технологический агент, выпускаемый фирмой RHEIN CHEMIE под вязкость "AFLUX 42" и предназначенный для того, чтобы понизить пластичность композиции 5 в ее несшитом состоянии.

Все эти каучуковые композиции способны к сшиванию в присутствии серы.

ТАБЛИЦА 1
	Комп.1	Комп.2	Комп.3	Комп.4	Комп.5	Комп.6	Комп.7
NR	100	100	100	100	100	100	100
Сажа N347	52	-	-	-	-	-	-
Сажа А	-	52	55	58	58	-	-
Сажа В	-	-	-	-	-	55	58
ZnO	9	9	9	9	9	-	-
Стеариновая кислота	0,65	0,65	0,65	0,65	0,65	0,65	0,65
Антиоксидант	1,50	1,50	1,50	1,50	1,503	1,50	1,50
"AFLUX 42"	-	-	-	-	0,20	-	-
Соль кобальта*	0,20	0,20	0,20	0,20	7,6	0,20	0,20
Нерастворимая сера	7,6	7,6	7,6	7,6	0,93	7,6	7,6
Ускоритель	0,93	0,93	0,93	0,93		0,93	0,93
* рсе металлического кобальта

Используемый в данном случае натуральный каучук (NR) представляет собой пластифицированный каучук, имеющий вязкость по Муни ML (1+4) при температуре 100°С, равную 60.

Используемый в данном случае антиоксидант представляет собой N-(1,3-диметилбутил)-N'-фенил-n-фенилендиамин.

Характеристики используемой газовой сажи представлены в приведенной ниже таблице 2:

ТАБЛИЦА 2
	N347	Сажа А	Сажа В
СТАВ в м2/г	88	55	50
ВЕТ в м2/г	88	53	50
IA в мг/г	90	62	56
ВЕТ/IA	0,98	0,85	0,89
DBR в мл/100 г	124	134	130
DBPC в мл/100 г	100	94	88
dst в мм	77	131	133
D50 в мм	53	103	113
D50/dst	0,688	0,786	0,849

Эти композиции 1-7 получены путем смешивания всех упомянутых выше компонентов, кроме соли кобальта, серы и ускорителя, при помощи термомеханической обработки в смесителе внутреннего типа в одну стадию, которая продолжается примерно 4 минуты при скорости вращения лопастей 50 оборотов в минуту, вплоть до достижения падения температуры до уровня 170°С с последующей стадией доводки, осуществляемой при температуре 80°С, на протяжении которой встраиваются соль кобальта, сера и ускоритель вулканизации.

Сшивание осуществляется при температуре 150°С на протяжении времени, достаточного для того, чтобы достигнуть 99% максимального момента в реометре.

Было проведено сравнение между свойствами этих композиций 1-7 в сшитом состоянии и в несшитом состоянии. Результаты этого сравнения сведены в приведенную ниже таблицу 3.

ТАБЛИЦА 3
	Комп.1	Комп.2	Комп.3	Комп.4	Комп.5	Комп.6	Комп.7
ML(1+4) при 100°С	52	52	55	58	52	48	52
Твердость по Шору	80	78	80	81	81	77	79
М10 в МПа	9,13	7,67	8,03	8,94	9,49	8,27	8,92
по основанию 100	100	84	88	98	104	89	96
РН в %	22,85	17,13	17,13	18,05	18,96	16,85	18,00
по основанию 100	100	75	75	79	83	74	79
G max при 60°С	8,24	5,76	6,43	8,82	8,04	-	-
по основанию 100	100	70	78	107	97	-	-
Tg del max при 60°С	0,163	0,1308	0,132	0,142	0,139	-	-
по основанию 100	100	0	81	87	85	-	-
Дробление при 100°С FR в МПа	16,0	14,7	14,1	15,1	14,1	14	14
AR в %	360	360	326	323	308	359	364
Разрыв при 100°С FRD в Н/мм	30	33	38	34	25	36	29
ARD в %	97	84	87	87	77	88	85

Из приведенной таблицы можно видеть, что газовая сажа А или В придает каучуковым композициям 4, 5 и 7 в соответствии с предлагаемым изобретением гистерезисные свойства при высокой деформации (РН при температуре 60°С), которые усовершенствованы на уровне от 17% до 21% по отношению к гистерезисным свойствам "контрольной" композиции, имеющей в своем составе сажу марки N347, причем эти каучуковые композиции в соответствии с предлагаемым изобретением представляют в то же время модуль относительного удлинения при малой деформации (М10), который близок к модулю относительного удлинения упомянутой "контрольной" композиции, что делает эти каучуковые композиции в соответствии с предлагаемым изобретением особенно хорошо приспособленными для использования в арматуре гребня пневматических шин, предназначенных для несения тяжелых нагрузок.

Здесь также следует отметить, что другие свойства этих каучуковых композиций 4, 5 и 7 в соответствии с предлагаемым изобретением сопоставимы с соответствующими свойствами "контрольной" композиции.

Также следует отметить, что введение в каучуковую композицию 5 технологического агента придает этой композиции 5 вязкость в несшитом состоянии и, следовательно, пригодность для использования, которая аналогична такой способности "контрольной" композиции, и практически без негативного влияния на гистерезисные свойства этой композиции 5.