BRPI0809100A2 - Processo para produzir composição de borracha para a banda de rodagem de pneu. - Google Patents
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Description
PROCESSO PARA PRODUZIR COMPOSIÇÃO DE BORRACHA PARA A BANDA DE RODAGEM DE PNEU
CAMPO TÉCNICO
A presente invenção se refere a um processo para produzir uma composição de borracha para bandas de rodagem de pneu que aumenta a resistência à abrasão dos pneus e também aperfeiçoa, em elevado grau, a trabalhabilidade no processo para produzir elementos de banda de rodagem de pneus.
FUNDAMENTOS DA TÉCNICA
Recentemente, à medida que as normas sobre emissão de dióxido de carbono são otimizadas mundialmente devido ao crescente interesse em problemas ambientais, exige-se cada vez mais que o custo de combustível dos automóveis seja diminuído. Para estar de acordo com a exigência, é exigido para o desempenho dos pneus que a resistência ao rolamento dos pneus seja diminuída. Corno método para diminuir a resistência ao rolamento dos pneus, até o presente, o uso de uma composição de borracha exibindo desenvolvimento inferior de calor como composição de borracha aplicada aos pneus é mais amplamente conduzido, embora otimização da estrutura dos pneus também seja estudada.
Como método para obter a composição de borracha exibindo baixo desenvolvimento de calor, o método de utilizar sílica como a carga é conhecido.
Em geral, um agente de acoplamento de silano é usado na composição de borracha compreendendo sílica de modo que a propriedade de reforço da sílica é otimizada, a propriedade de apresentar baixo desenvolvimento de calor é seguramente obtida, e a resistência à abrasão é aumentada. Contudo, quando a reação do agente de acoplamento de silano com a sílica é insuficiente, a resistência à abrasão é diminuída uma vez que a propriedade de reforço da sílica não é otimizada. Além disso, o agente de acoplamento de silano permanecendo não-reagido na etapa de mistura da
composição de borracha reage na etapa de extrusão seguinte à etapa de mistura e causa um problema em que muitos poros e furos são formados no produto extrudado da composição de borracha para diminuir a exatidão da dimensão e o peso do produto extrudado e para deteriorar a processabilidade.
Embora a reação de sílica e do agente de acoplamento de silano na etapa de mistura possa ser conduzida completamente mediante aumento do número de etapas na fase de mistura, a produtividade da fase de mistura é diminuída em elevado grau.
Na Referência de Patente 1, é proposto que, na etapa de mistura preliminar de borracha e sílica, um dissulfeto de organosilano tendo uma pureza relativamente grande seja usado como o agente de acoplamento de silano, e (1) enxofre elementar e (2) pelo menos uma das substâncias
doadoras de enxofre que são compostos orgânicos à base de polissulfeto tendo enxofre e exibem a propriedade de tal modo que pelo menos uma porção do enxofre é descarregada em uma temperatura na faixa de aproximadamente 140 0C a aproximadamente 190 0C são usadas como ativadores da reação
de sílica e agente de acoplamento de silano.
Tentou-se também que uma porção do grupo alcoxi no agente de acoplamento de silano fosse substituída com um grupo alquil de modo que o teor dos componentes de álcool volátil, tal como etanol seja diminuído (consultar as
Referências de Patente 2 a 5).
Contudo, deseja-se que a resistência à abrasão dos pneus seja aumentada e que a processabilidade e a produtividade na etapa de mistura e na etapa de extrusão sejam aperfeiçoadas adicionalmente.
[Referência de Patente 1] Pedido de Patente Japonesa, Aberto à Inspeção Pública N0 Heisei 8 (1996)259739
[Referência de Patente 2] Pedido de Patente Japonesa, Aberto à Inspeção Pública N0 2002-275311
[Referência de Patente 3] Pedido de Patente Japonesa (como uma fase nacional sob PCT), Aberto à Inspeção Pública N0 2004-525230
[Referência de Patente 4] Um panfleto para Pedido de Patente Internacional, Aberto à Inspeção Pública N0 WO 2004/000930
[Referência de Patente 5] Pedido de Patente Japonesa, Aberto à Inspeção Pública N0 2006-169538
REVELAÇÃO DA INVENÇÃO
A presente invenção tem um objetivo de superar os problemas descritos acima e prover uma composição de borracha para bandas de rodagem de pneu que aumenta a resistência à abrasão e também melhora a processabilidade e
a produtividade na etapa de mistura e na etapa de extrusão.
Como resultado de estudos intensivos pelos presentes inventores para alcançar o objetivo mencionado acima, descobriu-se que o objetivo poderia ser alcançado mediante mistura de um composto promovendo a reação de
silica e um agente de acoplamento de silano na etapa de mistura de lote mestre na etapa de mistura. A presente invenção foi concluida com base no conhecimento.
A presente invenção provê um processo para produzir uma composição de borracha para bandas de rodagem
de pneu que compreende uma etapa de mistura de lote mestre compreendendo de 20 a 150 partes, em massa, de sílica (B), de 1 a 30 partes, em massa, de um agente de acoplamento de silano (C) e um composto promovendo a reação de silica e um agente de acoplamento de silano (D) com 100 partes em massa de um componente de borracha (A) compreendendo ao menos uma de borracha natural e borrachas sintéticas à base de dieno; e uma etapa de mistura final compreendendo misturar um lote mestre obtido na etapa de mistura de lote mestre, um agente de vulcanização e um acelerador de vulcanização.
De acordo com a presente invenção, a composição de borracha que aumenta a resistência à abrasão e também aperfeiçoa a processabilidade e a produtividade na etapa de mistura e na etapa de extrusão pode ser provida.
A MODALIDADE MAIS PREFERIDA PARA REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO
A presente invenção será descrita especificamente no que se segue. A presente invenção provê um processo para produzir uma composição de borracha para bandas de rodagem de pneu que compreende uma etapa de mistura de lote mestre compreendendo mistura de 20 a 150 partes em massa de silica (B) , de 1 a 30 partes em massa de um agente de acoplamento de silano (C) e um composto promovendo a reação de sílica e um agente de acoplamento de silano (D) com 100 partes em massa de um componente de borracha (A) compreendendo ao menos uma de borracha natural e borrachas sintéticas à base de dieno; e uma etapa de mistura final compreendendo misturar um lote mestre obtido na etapa de mistura de lote mestre, um agente de vulcanização e um acelerador de vulcanização.
A quantidade de sílica do Componente (B) é limitada conforme descrito acima uma vez que o efeito de diminuir a resistência de rolamento de pneu e melhorar o controle de direção em superfícies de rodovias molhadas é insuficiente quando a quantidade de sílica é menor do que partes em massa, e a processabilidade e a trabalhabilidade são diminuídas no processo para produzir o pneu para causar uma diminuição na resistência de rolamento quando a quantidade de sílica exceder 150 partes em massa.
A quantidade do agente de acoplamento de silano do Componente (C) é limitada conforme descrito acima uma vez que o pneu não pode exibir garantidamente a resistência à abrasão exigida quando a quantidade do agente de acoplamento de silano do Componente (C) for menor do que uma parte em massa; e a processabilidade na etapa de extrusão no processo para produzir o pneu deteriora devido à formação de poros quando a quantidade do agente de acoplamento de silano excede 30 partes em massa.
Como borracha sintética à base de dieno no componente de borracha do Componente (A) usado no processo para produzir uma composição de borracha para bandas de rodagem de pneu da presente invenção, podem ser usados os copolímeros de estireno-butadieno (SBR), borracha de polibutadieno (BR), borracha de poliisopreno (IR), borracha de butila (IIR) e terpolímeros de etileno-propileno-dieno (EPDM). Borracha natural e borracha sintética à base de dieno podem ser usadas individualmente ou como uma mistura de dois ou mais.
A sílica do Componente (B) usado no processo para produzir uma composição de borracha para bandas de borracha do pneu da presente invenção pode ser qualquer uma entre sílica úmida e sílica seca. Entre essas sílicas, a sílica úmida é preferível. É preferível que a área de superfície específica BET da sílica seja de 40 a 350 m2/g. Quando a área de superfície específica BET da sílica está nessa faixa, obtém-se uma vantagem em que são exibidas simultaneamente: a propriedade para reforçar a borracha, e a propriedade para dispersão no componente de borracha. A partir desse ponto de vista, é mais preferível que a área de superfície específica BET da sílica seja de 80 a 300 m2/g. Como a silica descrita acima, produtos comerciais tal como "NIPSIL AQ" e "NIPSIL KQ" fabricados por TOSO SILICA Co., Ltd. e "ULTRASIL VN3" fabricado pela DEGUSSA Company podem ser usados.
A sílica do Componente (B) pode ser usada individualmente ou em combinação com negro de fumo ou outras cargas inorgânicas.
Como o negro de fumo, qualquer produto comercial pode ser usado. Entre tais negros de fumo, negros de fumo da classe SAF, da classe ISAF, da classe IISAF, da classe HAF e da classe FEF são preferíveis, e negros de fumo da classe HAF, da classe IISAF, da classe ISAF e da classe SAF são preferíveis. É preferível que a absorção de DBP do negro de fumo seja de 80 cm3/100g ou superior, mais preferivelmente de 100 cm3/g ou superior, e mais preferivelmente de 110 cm3/g ou superior. É preferível que a área de superfície específica mediante adsorção de nitrogênio seja de 85 m2/g, ou superior, mais preferivelmente de 100 m2/g, ou superior, e mais preferivelmente de 110 m2/g, ou superior.
Exemplos de outra carga inorgânica incluem argila (Al2O3·2Si02) , caulim (Al2O3 · 2Si02 · 2H20) , pirofilita (Al2O3·4Si02-H2O), bentonita (Al2O3-4Si02 · 2H20) , silicato de alumínio (Al2SiO5, Al4·3Si04·5H20 etc.), silicato de magnésio (Mg2SiO4, MgSiO3 etc.), silicato de cálcio (Ca2SiO4 etc.), silicato de alumínio-cálcio (Al2O3■ CaO-2Si02 etc.), silicato de magnésio-cálcio (CaMgSiO4), e hidróxido de alumínio.
É preferível que o agente de acoplamento de silano do Componente (C) usado para o processo para produzir uma composição de borracha para bandas de rodagem de pneu da presente invenção seja ao menos um composto selecionado do grupo consistindo em compostos representados pelas fórmulas gerais (I) a (V) a seguir.
A composição de borracha para bandas de rodagem de pneu produzidas de acordo com a presente invenção exibe excelente trabalhabilidade no processamento da borracha e provê um pneumático exibindo excelente resistência à abrasão devido ao uso do agente de acoplamento de silano do Componente (C) descrito acima.
Fórmulas gerais (I) a (V) serão descritas sucessivamente.
(R10)j^(R2)pSi-R3-Sa-R3-Si(OR1)3-r(R2)r · · ■ (I)
Na fórmula geral (I) acima, uma pluralidade de R1 pode representar o mesmo grupo ou diferentes grupos e cada um representa um grupo alquil linear, cíclico ou ramificado tendo de 1 a 8 átomos de carbono ou um grupo alcoxialquil linear ou ramificado tendo de 2 a 8 átomos de carbono. Uma pluralidade de R2 pode representar o mesmo grupo ou diferentes grupos e cada um representa um grupo alquil linear, cíclico ou ramificado tendo de 1 a 8 átomos de carbono. Uma pluralidade de R3 pode representar o mesmo grupo ou diferentes grupos e cada um representar um grupo de alquileno linear ramificado tendo de 1 a 8 átomos de carbono, a representa um número de 2 a 6 como um valor médio, e p e r podem representar o mesmo número ou diferentes números e cada um representar um número de O a 3 como um valor médio excluindo o caso em que ambos, per, representam 3.
Exemplos de agente de acoplamento de silano representados pela fórmula geral (I) acima incluem bis(3- trietoxisililpropil) tetrassulfeto, bis (3-
trimetoxisililpropil) tetrassulfeto, bis (3-
metildimetoxisilil- propil) tetrassulfeto, bis(2- trietoxisililetil) tetrassulfeto, bis (3-trietoxisililpropil) dissulfeto, bis(3-trimetoxisililpropil)
dissulfeto, bis(3-metil- dimetoxisililpropil) dissulfeto, bis(2-trietoxisililetil) dissulfeto, bis (3-
trietoxisililpropil) trissulfeto, bis (3-
trimetoxisililpropil) trissulfeto, bis (3-
metildimetoxisililpropil) trissulfeto, bis(2-trietoxisililetil) trissulfeto, bis(3-monoetoxidimetilsililpropil) tetrassulfeto, bis(3-monoetoxidimetilsililpropil)
trissulfeto, bis(3-monoetoxi- dimetilsililpropil)
dissulfeto, bis(3-monometoxidimetilsililpropil)
tetrassulfeto, bis(3-monometoxidimetilsililpropil)
trissulfeto, bis(3- monometoxidimetilsililpropil)
dissulfeto, bis(2-monoetoxidimetil- sililetil)
tetrassulfeto, bis(2-monoetoxidimetilsililetil) trissulfeto e bis (2-monoetoxidimetilsililetil) dissulfeto.
R5
Na fórmula geral (II) acima, R4 representa um átomo ou um grupo monovalente selecionado a partir de -Cl,
9 9 9 10 9 10 9 10
-Br, RO-, R C (=0)0-, RR C=NO-, RR CNO-, RRN- e
. 9 10 9 10 τι 9 10 11
(OSxR R )h(0SiR R R11) (R , R e R representando o mesmo
átomo ou grupo ou átomos diferentes ou grupos e cada um representando átomo de hidrogênio ou um grupo de hidrocarboneto monovalente tendo de 1 a 18 átomos de carbono, e h representando um número de 1 a 4 como um valor médio). R5 representa um átomo ou um grupo representado por R4 átomo de hidrogênio ou um grupo de hidrocarboneto monovalente tendo de 1 a 18 átomos de carbono. R6 representa um átomo ou um grupo representado por R5 ou R5, 12 12
atomo de hidrogênio ou -[0(R 0)j]Q 5 (R representando um grupo alquileno tendo de 1 a 18 átomos de carbono, e j representando um número inteiro de I a 4). R7 representa um grupo de hidrocarboneto bivalente tendo de 1 a 18 átomos de carbono. R8 representa um grupo de hidrocarboneto monovalente tendo de 1 a 18 átomos de carbono, x, y e z representam números satisfazendo as relações de x+y+2z=3, 0<x<3, 0^y^2 e O^z^l.
Na fórmula geral (II) acima, R8, R9, R10 e R11 podem representar o mesmo grupo ou diferentes grupos e preferivelmente cada um deles representa um grupo selecionado a partir de grupos alquil, lineares, cíclicos ou ramificados, tendo de 1 a 18 átomos de carbono; grupos alquenil, grupos aril e grupos aralquil. Quando R5 representa um grupo de hidrocarboneto monovalente, tendo de
1 a 18 átomos de carbono, é preferível que R5 represente um grupo selecionado a partir de grupos alquil linear cíclico ou ramificado, grupos alquenil, grupos aril e grupos aralquil. É preferível que R12 represente um grupo alquileno linear, cíclico ou ramificado, e mais preferivelmente um grupo alquileno linear. Exemplos do grupo representado por R7 incluem grupos alquileno tendo de
1 a 18 átomos de carbono, grupos alquenileno tendo de 2 a 18 átomos de carbono, grupos cicloalquileno tendo de 5 a 18 átomos de carbono, grupos cicloalquilalquileno tendo de 6 a 18 átomos de carbono, grupos arileno tendo de 6 a 18 átomos de carbono e grupos aralquileno tendo de 7 a 18 átomos de carbono. O grupo alquileno e o grupo alquenileno podem ser quaisquer dos grupos lineares e grupos ramificados. O grupo cicloalquileno, o grupo cicloalquilalquileno, o grupo arileno e o grupo aralquileno podem ter substituintes tais como grupos alquil inferior no anel. Como o grupo representado por R7, grupos alquileno tendo de 1 a 6 átomos de carbono são preferíveis, e grupos alquileno lineares tais como grupo metileno, grupo etileno, grupo trimetileno, grupo tetrametileno, grupo pentametileno e grupo hexametileno são mais preferíveis.
Exemplos do grupo hidrocarboneto monovalente tendo de 1 a 18 átomos de carbono representados por R5, R8,
Q -IQ -1-1
R , R e R na formula geral (II) acima incluem grupo metil, grupo etil, grupo n-propil, grupo isopropil, grupo n-butil, grupo isobutil, grupo sec-butil, grupo tert-butil,
grupo pentil, grupo hexil, grupo octil, grupo decil, grupo dodecil, grupo ciclopentil, grupo ciclohexil, grupo vinil, grupo propenil, grupo alil, grupo hexenil, grupo octenil, grupo ciclopentenil, grupo ciclohexenil, grupo fenil, grupo tolil, grupo xilil, grupo naftil, grupo benzil, grupo
fenetil e grupo naftilmetil.
Exemplos do grupo representado por R2 na fórmula geral (II) acima incluem grupo metileno, grupo etileno, grupo trimetileno, grupo tetrametileno, grupo
pentametileno, grupo hexametileno, grupo octametileno,
grupo decametileno e grupo dodecametileno.
Exemplos específicos do agente de acoplamento de silano do Componente (C) representado pela fórmula geral
(II) incluem 3-hexanoiltiopropil- trietoxisilano, 3- octanoiltiopropoiltrietoxisilano, 3-decanoiltio
propiltrietoxisilano, 3-lauroiltiopropiltrietoxisilano, 2- hexanoiltio- etiltrietoxisilano, 2-
octanoiltioetiltrietoxisilano, 2-decanoiltio
etiltrietoxisilano, 2-lauroiltioetiltrietoxisilano, 3- hexanoiltio- propiltrimetoxisilano, 3-
octanoiltiopropiltrimetoxisilano, 3-
decanoiltiopropiltrimetoxisilano, 3-
lauroiltiopropiltrimetoxisilano, 2- hexanoiltioetiltrimetoxisilano, 2- octanoiltioetiltrimetoxisilano, 2-
decanoiltioetiltrimetoxisilano e 2-lauroiltioetiltrimetoxisilano. Entre esses compostos, 3-
octanoiltiopropiltrietoxisilano (fabricado pela GENERAL ELECTRIC SILICONES Company; o nome comercial: NXT SILANE) é preferível.
(R130)3.s(R14)aShR15-Sk-R16-Sk-R15-Si{0R13)3.t(R14), ■ ■ ■ (D)
Na fórmula geral (III) acima, uma pluralidade de
13
R pode representar o mesmo grupo ou diferentes grupos e cada um representa um grupo alquil linear, cíclico ou ramificado tendo de 1 a 8 átomos de carbono ou um grupo alcoxialquil linear ou ramificado tendo de 2 a 8 átomos de carbono. Uma pluralidade de R14 pode representar o mesmo grupo ou diferentes grupos e cada um representar um grupo alquil linear, cíclico ou ramificado tendo de 1 a 8 átomos de carbono. Uma pluralidade de R15 pode representar o mesmo grupo ou diferentes grupos e cada um representar um grupo alquileno linear ou ramificado tendo de 1 a 8 átomos de carbono. R16 representa um grupo divalente representado por um de (-S-Rl7-S-), (-R18-Sml-R19-) e (-R20-Sin2-R21-Sm3-R22-)
(R17 a R22 representando o mesmo grupo ou diferentes grupos e cada um representando um grupo de hidrocarboneto divalente, um grupo aromático divalente ou um grupo orgânico divalente tendo hetero-elementos, diferentes de enxofre e oxigênio, cada um deles tendo de 1 a 20 átomos de carbono, e ml, m2 e m3 representando o mesmo número ou diferentes números e cada um representando um número de 1 ou maior e menor do que 4 como um valor médio) . Uma pluralidade de k pode representar o mesmo número ou diferentes números e cada um deles representar um número de I a 6 como um valor médio, e s e t podem representar o mesmo número ou diferentes números e cada um deles representar um número de 0 a 3 como um valor médio, excluindo o caso em que ambos, s e t, representam 3.
Exemplos preferíveis do agente de acoplamento de silano do Componente (C) representado pela fórmula geral
(III) acima incluem compostos expressos por: a fórmula média da composição:
(CH3CH2O)3Si-(CH2)3-S2-(CH2) 6-S2-(CH2) 3-Si(OCH2CH3)3 a fórmula média da composição:
(CH3CH2O)3Si-(CH2)3-S2-(CH2)I0-S2-(CH2)3-Si(OCH2CH3)3
a fórmula média da composição:
(CH3CH2O)3Si-(CH2)3-S3-(CH2)6-S3-(CH2)3-Si (OCH2CH3)3
a fórmula média da composição:
(CH3CH2O)3Si-(CH2)3-S4-(CH2)6-S4-(CH2)3-Si (OCH2CH3)3 a fórmula média da composição:
(CH3CH2O)3Si-(CH2)3-S-(CH2)6-S2-(CH2)6-S-(CH2)3-Si (OCH2CH3)3
a fórmula média da composição:
(CH3CH2O) 3Si- (CH2) 3-S- (CH2) 6-S3- (CH2) 6-S- (CH2) 3-Si (OCH2CH3) 3 a fórmula média da composição:
(CH3CH2O) 3Si- (CH2) 3-S- (CH2) 6-S4- (CH2) 6-S- (CH2) 3-Si (OCH2CH3) 3 a fórmula média da composição:
(CH3CH2O) 3Si- (CH2) 3-S- (CH2) KTs2- (CH2)10-S-(CH2)3- Si(OCH2CH3)3
a fórmula média da composição:
(CH3CH2O)3Si-(CH2) 3-S4-(CH2)6-S4-(CH2)6~S4- (CH2) 3- Si(OCH2CH3)3
a fórmula média da composição:
(CH3CH2O) 3SÍ-(CH2) 3-S2- (CH2) 6-S2- (CH2) g-S2- (CH2) 3- Si(OCH2CH3)3 a fórmula média da composição: (CH3CH2O)3Si-(CH2)3-S-(CH2)6-S2-(CH2)6-S2-(CH2)6-S- (CH2)3- Si(OCH2CH3)3.
R23R24R25Si-R26-SH ... (IV)
Na fórmula geral (IV) acima, R23 representa um grupo alquil linear, cíclico ou ramificado ou grupo alcoxil tendo de 1 a 8 átomos de carbono. R24 representa um grupo alcoxil linear, cíclico ou ramificado tendo de 1 a 8 átomos de carbono, ou -O-(Y-O)m4-X (Y representando um grupo de hidrocarboneto divalente saturado ou insaturado, linear, cíclico ou ramificado tendo de 1 a 20 átomos de carbono, X representando um grupo alquil linear, cíclico ou ramificado tendo de 1 a 9 átomos de carbono, e m4 representando um número de 1 a 40) . R25 representa um grupo alquil linear, cíclico ou ramificado tendo de 1 a 8 átomos de carbono ou um grupo representado por R24. R26 representa um grupo alquileno saturado ou insaturado, linear, cíclico ou ramificado, grupo cicloalquileno, grupo
cicloalquilalquileno, grupo alquenileno, grupo arileno ou grupo aralquileno, cada um tendo 1 a 12 átomos de carbono.
Exemplos do agente de acoplamento de silano do Componente (C) representado pela fórmula geral acima (IV) incluem 3-dimetil- etoxisililpropil mercaptana, 3- metildietoxisililpropil mercaptana, 3-
dietiletoxisililpropil mercaptana, 3-etildietoxisililpropil mercaptana, 3-dimetilmetoxisililpropil mercaptana, 3-metildimetoxisililpropil mercaptana, 3-dietilmetoxisililpropil mercaptana, 3-etildimetoxisililpropil mercaptana e 3- mercaptopropil- (trietoxisilano) (MPTES).
[R27-a=0)-S“a-SiZallZbvZ<5w]rn[HS™G™Si2euZbvZew]n ■ ■ · (V) -- A --B Na fórmula geral (V) acima, R27 representa um grupo alquil linear, cíclico ou ramificado tendo de 1 a 20 átomos de carbono. Uma pluralidade de G pode representar o mesmo grupo ou diferentes grupos e cada um representar um grupo alcandiil ou um grupo alquendiil cada um tendo de 1 a
9 átomos de carbono. Uma pluralidade de Za pode representar o mesmo grupo ou diferentes grupos e cada um representar um grupo que pode ser individualmente ligado a dois átomos de silício e é selecionado a partir de [-0-]o.5' [~0-G-]o.5 e [-O-G-O-]0.5 - Uma pluralidade de Zb pode representar o mesmo grupo ou diferentes grupos e cada um representar um grupo que pode ser individualmente ligado a dois átomos de silício e a um grupo funcional representado por [-0-G-0- ] q _ 5. Uma pluralidade de Zc pode representar o mesmo grupo ou diferentes grupos e cada um representar um grupo que pode ser individualmente ligado a dois átomos de silício e é um grupo funcional representado por -Cl, -Br, -0Ra, RaC(C=O)O-, RaRbC=NO-, RaRbN-, Ra- ou HO-G-O- (G sendo conforme definido acima), e Ra e Rb representando o mesmo grupo ou diferentes grupos e cada um representando um grupo alquil linear, cíclico ou ramificado tendo de 1 a 20 átomos de carbono, m, n, u, v e w podem representar o mesmo número ou diferentes números e representar números satisfazendo as relações de l<m<2 0, 0<n<2 0, 0<u<3, 0<v<2, 0<w<l e (u/2)+v+2w=2 ou 3. Quando há uma pluralidade de porção A, Zau, Zbv e Zcw na pluralidade da porção A podem ser idênticos ou diferentes entre si. Quando há uma pluralidade de porção B, B, Zau, Zbv e Zcw na pluralidade da porção B podem ser idênticos ou diferentes entre si.
Exemplos do agente de acoplamento de silano do Componente (C) representado pela fórmula geral (V) acima incluem compostos representados pela fórmula geral (VIII), Nas fórmulas acima, uma pluralidade de L cada um representando independentemente um grupo alcandiil ou um grupo alquendiil cada um tendo de 1 a 9 átomos de carbono, x=m e y=n.
Como o agente de acoplamento de silano representado pela fórmula (VIII), "NXT LOW-V SILANE" (um nome comercial) fabricado pela MOMENTIVE PERFORMANCE MATERIALS Company está disponível como um produto comercial. Como o agente de acoplamento de silano representado pela fórmula (IX), "NXT ULTRA LOW-V SILANE" (um nome comercial) fabricado pela MOMENTIVE PERFORMANCE MATERIALS Company está disponível como um produto 5 comercial.
Como o agente de acoplamento de silano representado pela fórmula (X), "NXT_Z" (um nome comercial) fabricado pela MOMENTIVE PERFORMANCE MATERIALS Company está disponível como um produto comercial.
Como os agentes de acoplamento de silano os quais
são compostos representados pelas fórmulas gerais acima (II), (VIII) e (IX) têm um grupo mercapto protegido, vulcanização precoce (vulcanização prematura) durante o processamento nas etapas antes da etapa de vulcanização pode ser prevenida, e a processabilidade aperfeiçoada.
Como o agente de acoplamento de silano os quais são compostos representados pelas fórmulas gerais (VIII), (IX) e (X) acima tem um grande número de átomos de carbono no alcoxisilano, a formação de compostos voláteis VOC, (particularmente, alcoóis) é suprimida, e esses compostos
são preferíveis do ponto de vista do meio ambiente. Particularmente, o agente de acoplamento de silano representado pela fórmula geral (X) é mais preferível uma vez que um baixo desenvolvimento de calor pode ser obtido
2 5 como a performance do pneu.
Na presente invenção, o agente de acoplamento de silano do Componente (C) pode ser usado individualmente ou em combinação de dois ou mais.
Como o composto promovendo a reação de sílica e do agente de acoplamento do Componente (D) usado para o
processo para produzir uma composição de borracha para bandas de rodagem de pneu da presente invenção (em seguida, referido como o "Composto promovendo a reação" do Componente (D)), ao menos um composto selecionado a partir de um acelerador de vulcanização básico, compostos de amina terciária, hidratos de sais inorgânicos, 1,2-benzeno diol, compostos de imidazol, ácidos sulfônicos orgânicos e água são usados.
0 composto promovendo a reação do Componente (D) funciona como o catalisador para a reação de grupos alcoxil e promove a reação de sílica e do agente de acoplamento de silano na etapa de mistura de lote mestre. Alcoóis e outros componentes orgânicos voláteis gerados por essa reação são vaporizados durante a mistura, e a formação de poros na etapa de extrusão conduzida após a mistura é prevenida. A exatidão da dimensão e do peso do produto moldado obtido após a extrusão é aumentada, e a processabilidade e a produtividade na etapa de extrusão são aperfeiçoadas em elevado grau. Além disso, como a reatividade da sílica e do agente de acoplamento de silano é otimizada, a propriedade de reforço da sílica e a dispersão da sílica na composição de borracha do Componente (A) são aperfeiçoadas, e pode ser provido um aumento na resistência à abrasão do pneu.
Exemplos do acelerador de vulcanização básico incluem difenilguanidina, 1,3-di-o-tolilguanidina, l-otolilbiguanidina, dibutil-tiuréia e sal de di-otolilguanidina de dicatecol borato. Difenil-guanidina é preferível entre esses compostos. Quando o acelerador de vulcanização básico é usado como o composto promovendo a reação do Componente (D), é preferível que o acelerador de vulcanização básico em uma quantidade de 0,7 a 2,5 partes em massa e mais preferivelmente em uma quantidade de 0,8 a 1,5 partes em massa com base em 100 partes em massa do componente de borracha do Componente (A) seja misturado na etapa de mistura de lote mestre. Quando a quantidade do acelerador de vulcanização básico é de 0,7 partes em massa ou superior, o efeito de promover a reação de silica e do agente de acoplamento de silano pode ser provido. Quando a quantidade do acelerador de vulcanização básico é de 2,5 partes em massa ou menor, a propriedade da borracha nãovulcanizada na vulcanização prematura não é deteriorada.
Como o acelerador de vulcanização básico também é usado como o acelerador de vulcanização com enxofre, o acelerador de vulcanização básico pode ser adicionado em uma quantidade adequada ao lote mestre na etapa de mistura final.
R28-NCf * * ‘ CVD
R
Como o composto de amina terciária usada como o composto promovendo a reação do Componente (D) , compostos de amina terciária representados pela fórmula geral (VI) acima são preferíveis. Na fórmula geral acima, R28, R29 e R30 podem representar o mesmo grupo ou diferentes grupos e cada um representar um de grupo metil, um grupo alquil tendo de
2 a 36 átomos de carbono, um grupo alquenil tendo de 8 a 35 átomos de carbono; grupo ciclohexil e grupo benzil. É preferível que ao menos um de R28, R29 e R30 represente um grupo alquil tendo de 2 a 36 átomos de carbono, um grupo alquenil tendo de 8 a 36 átomos de carbono, um grupo ciclohexil ou um grupo benzil. É mais preferível que o composto de amina terciária seja uma dimetilalquilamina
OQ OG
representada pela fórmula geral (VI) na qual R e R na fórmula geral representam individualmente grupo metil, e R30 representa um grupo alquil tendo de 12 a 36 átomos de carbono. Exemplos da dimetilalquilamina incluem dime tiIestearilamina, dimetilmiristilamina,
dimetiloctadecenilamina, dimetilhexadecenilamina e
dimetildodecilamina. É preferível que o composto de amina terciária representado pela fórmula geral (VI) tenha um peso molecular de 180 ou superior uma vez que a reação pode ser conduzida na temperatura ambiente. Quando o peso molecular do composto de amina terciária é menor do que 180, a reação não pode ser conduzida na temperatura ambiente e a trabalhabilidade se torna insuficiente uma vez que o ponto de ebulição do composto está na temperatura ambiente ou inferior.
É preferível que o composto de amina terciária mencionada acima seja misturado em uma quantidade de 2 a 10 partes em massa e mais preferivelmente de 2 a 6 partes em massa com base em 100 partes em massa do componente de borracha do Componente (A) na etapa de mistura de lote mestre. Quando a quantidade do composto de amina terciária é de 2 partes em massa ou superior, o efeito de aperfeiçoar a propriedade de dispersão e a resistência à abrasão, o que é o objetivo do uso do composto de amina terciária, pode ser exibido. Quando a quantidade do composto de amina terciária é de 10 partes em massa ou menor, o efeito de melhorar a dispersão da sílica não é saturado, e a resistência à abrasão é seguramente obtida uma vez que o composto de amina terciária não funciona adversamente como um plastificante. Portanto, uma quantidade na faixa acima é preferível.
Como o hidrato de um sal inorgânico usado como o composto promovendo a reação do Componente (D), hidratos de borato de sódio (borato de sódio aquoso) são preferíveis, e borax (Na2B4O7 · IOH2O) é mais preferível. É preferível que o hidrato de um sal inorgânico descrito acima seja misturado em uma quantidade de 1 a 10 partes em massa e mais preferivelmente em uma quantidade de 1 a 4 partes em massa com base em 100 partes em massa de componente de borracha do Componente (A) na etapa de mistura de lote mestre. Quando a quantidade do hidrato de um sal inorgânico é de uma parte em massa ou superior, o efeito de aperfeiçoar a propriedade para dispersão e resistência à abrasão, que é o objetivo de usar o hidrato de um sal inorgânico, pode ser exibido. Quando a quantidade é de 10 partes em massa ou menos, a deterioração da trabalhabilidade na mistura devido à formação de água pode ser prevenida. Portanto, uma quantidade na faixa acima é preferível.
É preferível que 1,2-benzenodiol usado como o composto promovendo a reação do Componente (D) seja misturado em uma quantidade de 0,3 a 4 partes em massa e mais preferivelmente em uma quantidade de 0,5 a 2 partes em massa com base em 100 partes em massa do componente de borracha do Componente (A) na etapa de mistura de lote mestre. Quando a quantidade de 1,2-benzenodiol é de 0,3 partes em massa ou superior, o efeito de aperfeiçoar a propriedade para dispersão e resistência à abrasão, que é o objetivo de usar o 1,2-benzenodiol, pode ser exibido. Quando a quantidade é de 4 partes em massa ou menos, a taxa de vulcanização não é diminuída. Portanto, uma quantidade na faixa acima é preferível.
Como o composto de imidazol usado como o composto promovendo a reação do Componente (D) , compostos de imidazol representados pela fórmula geral acima (VII) são preferíveis. Na fórmula geral acima, R31, R32, R33 e R34 podem representar o mesmo átomo ou grupo ou diferentes átomos e grupos e cada um representar átomos de hidrogênio ou um grupo orgânico monovalente. Dois ou mais grupos representados por R31, R32, R33 e R34 podem ser ligados mutuamente e formar um anel. Exemplos do composto de imidazol descrito acima incluem imidazol, 4- etilaminoimidazol, 2-mercapto-l-metilimidazol, 1-
metilimidazol, 2,4,5-trifenilimidazol, 2-metilimidazol, 2- etil-4-metilimidazol e 2-heptadecilimidazol. Imidazol é preferível entre esses compostos.
É preferível que o composto de imidazol mencionado acima seja misturado em uma quantidade de 0,3 a 4 partes em massa e mais preferivelmente de 0,5 a 2 partes em massa com base em 100 partes em massa do componente de borracha do Componente (A) na etapa de mistura de lote mestre. Quando a quantidade do componente de imidazol é de 0,3 partes em massa ou superior, o efeito de aperfeiçoar a propriedade para dispersão e resistência à abrasão, que é o objetivo de usar o composto de imidazol, pode ser exibido. Quando a quantidade é de 4 partes em massa ou menos, a propriedade em vulcanização precoce não é deteriorada. Portanto, uma quantidade na faixa acima é preferível.
Exemplos do ácido sulfônico orgânico usado como o composto promovendo a reação do Componente (D) inclui ácido p-toluenosulfônico e ácido benzenosulfônico. É preferível que o ácido sulfônico orgânico mencionado acima seja misturado em uma quantidade de 0,3 a 4 partes em massa e mais preferivelmente 0,5 a 2 partes em massa com base em 100 partes em massa do componente de borracha do Componente (A) na etapa de mistura de lote mestre. Quando a quantidade do ácido sulfônico orgânico é de 0,3 partes em massa ou mais, o efeito de melhorar a propriedade de dispersão e a resistência à abrasão, que é o objetivo de usar o ácido sulfônico orgânico, pode ser exibido. Quando a quantidade é de 4 partes em massa ou menos, a taxa de vulcanização não é diminuída. Portanto, uma quantidade na faixa acima é preferível.
É preferível que a água usada como o composto promovendo a reação do Componente (D) seja misturada em uma quantidade de 0,5 a 8 partes em massa com base em 100 partes em massa do componente de borracha do Componente (A) na etapa de mistura de lote mestre. Quando a quantidade de água é de 0,5 partes em massa ou mais, o efeito de aperfeiçoar a propriedade para dispersão e a resistência à abrasão, que é o objetivo de usar água, pode ser exibido. Quando a quantidade é de 8 partes em massa ou menor, a eficiência da mistura por intermédio da máquina de mistura não é diminuída. Portanto, uma quantidade na faixa acima é preferível.
A composição de borracha para as bandas de rodagem de pneu é preparada mediante mistura em etapas separadas, isto é, a etapa de mistura de lote mestre como a etapa preliminar na qual o componente de borracha e as cargas são misturados principalmente, em geral, sem mistura de um agente de vulcanização ou de um acelerador de vulcanização, e a etapa de mistura final na qual um agente de vulcanização e um acelerador de vulcanização são misturados para preparar uma composição de borracha que pode ser vulcanizada. Onde necessário, uma etapa de mistura intermediária é ocasionalmente conduzida entre a etapa de mistura de lote mestre e a etapa de mistura final principalmente para diminuir a viscosidade do lote mestre. Quando a preparação do lote mestre é difícil em uma única etapa de mistura de lote mestre, a etapa de mistura de lote mestre é separada em duas etapas, e a primeira etapa de mistura de lote mestre, e a segunda etapa de mistura de lote mestre, são conduzidas ocasionalmente. Nesse caso, a etapa de mistura de lote mestre na presente invenção significa a primeira etapa de mistura de lote mestre e/ou a segunda etapa de mistura de lote mestre.
No processo para produzir uma composição de borracha para bandas de rodagem de pneu da presente invenção, o componente de borracha do Componente (A), sílica do Componente (B) , o agente de acoplamento de silano do Componente (C) e o composto promovendo a reação do Componente (D) são misturados na etapa de mistura de lote mestre de modo que os alcoóis tal como etanol formado pela reação de sílica e o agente de acoplamento e outras substâncias orgânicas voláteis são vaporizados durante a mistura. Portanto, substâncias voláteis, tais como alcoóis, não são geradas na etapa de extrusão após a etapa de mistura, e a formação de poros no produto de extrusão é prevenida. Conforme descrito acima, o efeito de aperfeiçoar a resistência à abrasão também é exibido. 0 efeito da presente invenção é exibido apenas quando o composto promovendo a reação do Componente (D) é misturado simultaneamente quando sílica do Componente (B) e o agente de acoplamento de silano do Componente (C) são misturados com o componente de borracha do Componente (A) .
No processo para produzir uma composição de borracha para bandas de rodagem de pneu da presente invenção, em geral, ativadores de vulcanização tal como ácido esteárico e óxido de zinco, antioxidantes e semelhantes, vários ingredientes de composição são misturados na etapa de mistura de lote mestre, na etapa de mistura final ou na etapa de mistura intermediária, descritas acima de acordo com a necessidade.
A composição de borracha para bandas de rodagem de pneu da presente invenção é produzida mediante a mistura utilizando um misturador Banbury, rolos ou um misturador intensivo. A composição de borracha produzida é, então, extrudada para formar um elemento para a banda de rodagem na etapa de extrusão. 0 elemento obtido é laminado e formado em um formador de pneu de acordo com o processo convencional, e um pneu verde é preparado. 0 pneu verde preparado é prensado sob aquecimento em uma máquina de
vulcanização, e um pneu é obtido.
A banda de rodagem do pneu na presente invenção significa uma banda de rodagem de cobertura constituindo a porção do pneu que é colocada em contato com as superfícies das rodovias e/ou uma banda de rodagem de base a qual é
disposta no interior da banda de rodagem de cobertura.
EXEMPLOS
A presente invenção será descrita mais especificamente com referência aos exemplos a seguir. Contudo, a presente invenção não é limitada aos exemplos.
A processabilidade na etapa de extrusão e a resistência à abrasão foram avaliadas de acordo com os métodos a seguir.
(1) Processabilidade na etapa de extrusão Após uma borracha obtida mediante mistura ter
sido extrudada a partir de uma extrusora para preparar uma banda de rodagem, a formação de poros foi examinada em uma seção da banda de rodagem mediante observação visual. O número de poros por área unitária em uma amostra para avaliação foi contado, e um índice foi obtido de acordo com
a seguinte equação:
(número de poros na amostra do Exemplo Comparativo 1)/(número de poros na amostra para avaliação) x 100 Quanto maior o índice, menor a formação de poros, e mais excelente é a processabilidade.
(2) Resistência à abrasão
Um pneu de amostra para avaliação foi montado em um automóvel de passageiros, e a diminuição na profundidade de uma estria no pneu de amostra foi medida após direção por 10.000 km. Um índice foi obtido de acordo com a seguinte equação:
(diminuição na profundidade da estria no pneu de amostra do Exemplo Comparativo 1)/(diminuição na profundidade da
estria no pneu de amostra para avaliação) x 100 Quanto maior o índice, mais excelente é a resistência à abrasão.
Exemplo 1 a 6 e Exemplo Comparativo 1
De acordo com as formulações e os processos para
mistura mostrados na Tabela 1, a mistura foi conduzida utilizando-se um misturador Banbury, e sete tipos de composições de borracha foram preparados. Utilizando os sete tipos das composições de borracha preparadas tanto para banda de rodagem de cobertura como para banda de
rodagem de base, sete tipos de pneus tendo um tamanho de 225/45R17 foram preparados de acordo com o processo convencional e foram avaliadas, a processabilidade na etapa de extrusão e a resistência à abrasão. Os resultados são mostrados na Tabela 1.
Tabela 1
Exemplo 12 3 4 5 6
Exemplo Comparativo 1
Etapa de mistura de lote mestre
SBR-A *1 68.75 68.75 68.75 68.75 68.75 68.75 68.75
SBR-B *2 68.75 68.75 68.75 68.75 68.75 68.75 68.75
negro de fumo *3 io 10 10 10 10 10 10
sílica *4 80 80 80 80 80 80 80
agente de acoplamento 6.5 6.5 6.5
silano SÍ69 *5
agente de acoplamento - - -6.5 - silano Si75 *6 agente de acoplamento - - - - 6.5 - NXT *7 agente de acoplamento - - - - - LO > * 00 agente de acoplamento - - - - - - 6.5 B *9 óleo aromático 5 5 5 5 5 5 5 acelerador de CO 0 0 0 M 1.0 vulcanização DPG *10 O -1-1 -1-1 -1-1 O Etapa de mistura final ácido esteárico 2 . 0 2.0 2 . 0 2 . 0 2 . 0 O 2 . 0 OsJ antioxidante 6C *13 1.0 O 1.0 1.0 0 0 1.0 \---I -1-1 -1-1 óxido de zinco 3.0 O O 3.0 3.0 O CO CO CO CO O acelerador de 0 0.7 --- --- LD --- vulcanização DPG *10 1-1 O acelerador de 1. 5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1. 5 vulcanização CZ *14 acelerador de CO O OO CO OO OO CO vulcanização DM *15 O OO O O O O O enxofre 1.5 LD LD 1.5 1.5 1.5 1.5 1---I 1-1 Avaliação processabilidade na 100 102 115 116 118 118 125 etapa de extrusão (índice) resistência à abrasão 100 100 107 107 105 109 104 (índice) Observações: *1: Fabricado pela JSR . Co. , Ltd . ; SBR; o nome comercial: "#1712"
*2: Fabricado pela ASAHI KASEI Co., Ltd.; SBR; o nome comercial: "TUFDENE 3335"
*3: ISAF-HS; fabricado pela TOKAI CARBON Co., Ltd.; o nome comercial: "SEAST 7 HM"
*4: Fabricado pela TOSO SILICA Co., Ltd.; o nome
comercial: "NIPSIL AQ"
*5: bis (3-Trietoxisililpropil) tetrasulfeto; um agente de acoplamento de silano fabricado pela DEGUSSA Company;
o nome comercial: "Si69"
*6: bis(3-Trietoxisililpropil) dissulfeto; um agente de acoplamento de silano fabricado pela DEGUSSA Company; o nome comercial: "Si7 5"
*7: 3-(Octanoiltiopropiltriethoxisilano; fabricado pela
GENERAL ELECTRIC SILICONES Company; o nome comercial: "NXT SILANE"
*8: Fórmula da composição média:
(CH3CH2O)3-Si-(CH2)3-S-(CH2)6-S2.5-(CH2)6-S- (CH2)3- Si(OCH2CH3)3
* 9: Dimetiletoxisililpropilmercaptana
*10: Dipenilguanidina; fabricado pela OUCHI SHINKO KAGAKU KOGYO Co., Ltd.; o nome comercial: "NOCCELER D"
*13: N-(1,3-Dimetilbutil)-N' -fenil-p-fenilenodiamina;
fabricado pela OUCHI SHINKO KAGAKU KOGYO Co., Ltd.; o
nome comercial: "NOCRAC 6C"
*14: N- (Ciclohexi1-2-benzotiazolilsulfenamida; fabricado pela OUCHI SHINKO KAGAKU KOGYO Co., Ltd.; o nome comercial: "NOCCELER CZ"
*15: Disulfeto de dibenzotiazolil; fabricado pela OUCHI
SHINKO KAGAKU KOGYO Co., Ltd.; o nome comercial: "NOCCELER DM"
Exemplos 2 e 7 a 14 e Exemplo Comparativo 1
De acordo com as formulações e os processos para mistura mostrados na Figura 2, a mistura foi conduzida
utilizando-se um misturador Banbury, e 10 tipos de composições de borracha foram preparados. Utilizando os 10 tipos das composições de borracha preparadas para ambas, banda de rodagem de cobertura e banda de rodagem de base, 10 tipos de pneu tendo um tamanho de 225/45R17 foram preparadas de acordo com o processo convencional, e a
processabilidade na etapa de extrusão e a resistência à
abrasão foram avaliadas. Os resultados são mostrados na Tabela 2.
Tabela 2-1
Exemplo 2 7 8 9 Exemplo Comparativo 1 Etapa de mistura de lote mestre 68 .75 68 .75 68 .75 SBR-A *1 68.75 68.75 SBR-B *2 68.75 68.75 68 . 75 68.75 68.75 negro de fumo *3 10 10 10 10 10 silica 80 80 80 80 80 agente de acoplamento 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 de silano Si69 *5 5 5 5 5 óleo aromático 5 acelerador de 1.0 - - vulcanização DPG*10 _ 2.0 _ composto de amina terciária *11 _ _ 1.5 _ hidrato de borato de sódio *12 _ . 1.0 1,2-benzenodiol imidazol - - - ácido p-toluenosul- - - - fônico - - - água Etapa de mistura final
ácido esteárico 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 antioxidante 6C *13 χ.ο 1.0 1.0 O 1 . 0 1---I óxido de zinco 3.0 3. 0 3.0 3.0 3 . 0 acelerador de 1.0 - 1.0 1.0 1 . 0 vulcanização DPG *10 acelerador de 1.5 1.5 1.5 1.5 1 . 5 vulcanização CZ *14 acelerador de 0.8 0.8 0.8 0.8 0 . 8 vulcanização DM *15 enxofre 1. 5 1.5 1.5 1.5 1 . 5 Avaliação processabilidade na 100 115 110 118 100 etapa de extrusão (índice) resistência à abrasão 100 107 102 105 106 (índice) Tabela 2-2 Exemplo 10 11 12 13 14 Exemplo Comparativo Etapa de mistura de lote mestre SBR-A *1 68.75 68.75 68.75 68.75 68.75 SBR-B *2 68.75 68 . 75 68.75 68 .75 68 .75 negro de fumo *3 io 10 10 10 10 sílica *4 80 80 80 80 80 agente de acoplamento 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 de silano Si69 *5 óleo aromático 5 5 5 5 5 acelerador de - - 1.0 1.0 vulcanização DPG*10 composto de amina - - 2.0 terciária *11 hidrato de borato de --- --- --- sódio *12 1,2-benzenodiol - - - - 1.0 imidazol 1.0 - - - ácido p-toluenosul- - 1.0 - - fônico - - 1.0 - água Etapa de mistura final ácido esteárico 2.0 2.0 2.0 2.0 2 . 0 antioxidante 6C *13 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 óxido de zinco O O O O 3.0 CO CO CO CO acelerador de 0 1.0 1.0 - vulcanização DPG *10 1-1 acelerador de 1.5 1.5 1.5 1.5 LO vulcanização CZ:*14 1-1 acelerador de OO OO OO O OO vulcanização DM *15 O O O OO O enxofre 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 Avaliação processabilidade na 111 108 107 123 127 etapa de extrusão (índice) resistência à abrasão 104 103 104 109 109 (índice) Observações: *1, *2, *3, *4, *5, *10 , *13, *14 e *15: conforme descrito para a Tabela 1 *11: Dimetilestearilamina *12: Decahidrato de borato de sódio (Na2B4O7l0Ü2O)
Exemplos 15 a 18 e Exemplos Comparativos 2 e 3
De acordo com as formulações e os processos para mistura mostrados na Tabela 3, a mistura foi conduzida utilizando-se um misturador Banbury e 6 tipos de composições de borracha foram preparados. Utilizando-se os 6 tipos das composições de borracha preparadas para ambas, banda de rodagem de cobertura e banda de rodagem de base, seis tipos de pneus tendo um tamanho de 225/45R17 foram preparados de acordo com o processo convencional, e a processabilidade na etapa de extrusão e a resistência à
abrasão foram avaliadas. Os resultados são mostrados na Tabela 3.
Tabela 3
Exemplo 15 16 17 18
Exemplo Comparativo 2 3
Etapa de mistura de lote mestre
SBR-A *1 68.75 68.75 68.75 68.75 68.75 68.75
SBR-B *2 68.75 68.75 68.75 68.75 68.75 68.75
negro de fumo *3 10 10 10 10 10 10 sílica *4 80 80 80 80 80 80 agente de acoplamento de 0.8 1.0 15 22 30 32 silano NXT*7 óleo aromático 5 5 5 5 5 5 acelerador de vulcanização 1.0 1.0 1. 0 1.0 1.0 I. C DPG *10
Etapa de mistura final
ácido esteárico 2.0 2.0 2 . .0 2.0 2.0 2.0 antioxidante 6C *13 1.0 1.0 1, .0 1.0 1. 0 1.0 óxido de zinco 3.0 3.0 3, .0 3.0 3.0 3.0 acelerador de vulcanização 1.5 1.5 1, . 5 1.5 1. 5 1.5 CZ *14 acelerador de vulcanização 0.8 0.8 0 , . 8 0.8 0 . 8 0 . 8 DM *15 enxofre 1. 5 1.5 1, .5 1.5 1. 5 1.5 Avaliação
35
processabilidade na etapa 98 102 117 119 114 110
de extrusão (índice) resistência à abrasão 98 100 105 107 107 107
(indice)
Observações:
*1, *2, *3, *4, *7, *10, *13*, *14 e *15: conforme
descrito para a Tabela 1
Exemplo 19 a 23 e Exemplos Comparativos 4 e 5
De acordo com as formulações e os processos para mistura mostrados na Tabela 4, a mistura foi conduzida utilizando-se um misturador Banbury, e 7 tipos de
composições de borracha foram preparados. Utilizando-se os
7 tipos das composições de borracha preparadas para ambas, banda de rodagem de cobertura e banda de rodagem de base, 7 tipos de pneus tendo um tamanho de 225/45R17 foram preparados de acordo com o processo convencional, e a
processabilidade na etapa de extrusão, e a resistência à abrasão foram avaliadas. Os resultados são mostrados na Tabela 2.
Tabela 4
20
Exemplo 19 20 21 22 23 Exemplo Comparativo 4 5 Etapa de mistura de lote mestre SBR-A *1 68 . 75 68 . 75 68 . 75 68 .75 68 .75 68.75 68 . 75 SBR-B *2 68 . 75 68 .75 68 .75 68 . 75 68 . 75 68 . 75 68 .75 negro de fumo *3 10 10 10 10 10 10 10 sílica *4 80 80 80 80 80 80 80 agente de acoplamento 0 . 8 1. 0 6.5 15 22 30 32 de silano NXT Z *8 óleo aromático 5 5 5 5 5 5 5 Acelerador de vulcaniza¬ 1. 0 1. 0 1.0 1. 0 1.0 1.0 1.0 ção DPG *10 Etapa de mistura final ácido esteárico 2 . 0 2 . 0 2.0 2.0 2 . 0 2.0 2.0 antioxidante 6C *13 1.0 1. 0 1.0 1.0 1. 0 1.0 1. 0 óxido de zinco 3. , 0 3. . 0 3. . 0 3.0 3.0 3. . 0 3. , 0 acelerador de vulcaniza¬ 1. . 5 1. . 5 1. . 5 1.5 1.5 1. . 5 1. . 5 ção CZ *14 acelerador de vulcaniza¬ 0. , 8 0 . . 8 0. . 8 O CO 0. . 8 0. .8 ção DM *15 CO O enxofre 1. , 5 1. . 5 1. , 5 1.5 1.5 1. . 5 1. . 5 Avaliação
processabilidade na 100
etapa de extrusão (índice)
resistência à abrasão 99
(índice)
Observações:
1*, 2*, 3*, 4*, *10, *13, *14 e *15: conforme descrito para a Tabela 1
*8 Um composto representado pela fórmula geral acima (X); fabricado pela MOMENTIVE PERFORMANCE MATERIAL Company; o nome comercial: "NXT_Z".
Conforme mostrado claramente nas Tabelas 1 e 2, as composições de borracha dos Exemplos 1 a 14 exibiram processabilidade mais excelente na etapa de extrusão e resistência à abrasão mais excelente do que aquelas da composição de borracha do Exemplo Comparativo 1.
Conforme mostrado claramente nas Tabelas 3 e 4, as composições de borracha dos Exemplos 15 a 18 exibiram processabilidade mais excelente na etapa de extrusão e resistência à abrasão mais excelente do que aquelas da composição de borracha do Exemplo Comparativo 2, e as composições de borracha dos Exemplos 19 a 23 exibiram processabilidade mais excelente na etapa de extrusão e resistência à abrasão mais excelente do que aquelas da composição de borracha do Exemplo Comparativo 4.
Conforme mostrado claramente pela comparação dos resultados dos Exemplos 17 e 18 com aqueles do Exemplo Comparativo 2 e também por intermédio da comparação dos
104 109 119 121 116 112 101 103 106 109 109 109 resultados dos Exemplos 22 e 23 com aqueles do Exemplo Comparativo 2, é preferível que o limite superior da quantidade de agente de acoplamento de silano do Componente (C) seja definido em 30 partes em massa uma vez que a
processabilidade na etapa de extrusão deteriorou quando o
agente de acoplamento de silano do Componente (C) foi usado em uma quantidade maior do que 30 partes em massa.
APLICABILIDADE INDUSTRIAI,
O processo para produzir uma composição de borracha para bandas de rodagem de pneu da presente
invenção pode ser usado vantajosamente como o processo para produzir elementos de banda de rodagem para vários pneumáticos e, particularmente, pneumáticos radiais para veículos tais como automóveis de passageiros, caminhões pequenos, automóveis leves de passageiros, caminhões leves
e veículos grandes (caminhões, ônibus, veículos de construção e semelhantes).
Claims (14)
1. Processo para produzir uma composição de borracha para bandas de rodagem de pneu que compreende: uma etapa de mistura de lote mestre compreendendo misturar de 20 a 150 partes em massa de sílica (B), de 1 a 30 partes em massa de um agente de acoplamento de silano (C) e um composto promovendo a reação de sílica e um agente de acoplamento de silano (D) com 100 partes em massa de um componente de borracha (A) compreendendo pelo menos uma de borracha natural e borrachas sintéticas à base de dieno; e uma etapa de mistura final compreendendo misturar um lote mestre obtido na etapa de mistura de lote mestre, um agente de vulcanização e um acelerador de vulcanização.
2. Processo para produzir uma composição de borracha para bandas de rodagem de pneu, de acordo com a reivindicação 1, em que o agente de acoplamento de silano de Componente (C) é pelo menos um composto selecionado do grupo consistindo em compostos representados pelas seguintes fórmulas gerais (I) a (V): <formula>formula see original document page 36</formula>em que uma pluralidade de R1 pode representar um mesmo grupo ou grupos diferentes e cada um representa um grupo alquil linear, cíclico ou ramificado tendo de 1 a 8 átomos de carbono ou um grupo alcoxialquil linear ou ramificado tendo de 2 a 8 átomos de carbono, uma pluralidade de R2 pode representar o mesmo grupo ou grupos diferentes e cada um representa um grupo alquil linear, cíclico ou ramificado tendo de 1 a 8 átomos de carbono, uma pluralidade de R3 pode representar o mesmo grupo ou grupos diferentes e cada um representa um grupo de alquileno linear ramificado tendo de 1 a 8 átomos de carbono, a representa um número de 2 a 6 como um valor médio, e p e r podem representar o mesmo número ou números diferentes e cada um representa um número de 0 a 3 como um valor médio excluindo o caso em que ambos, per, representam 3: <formula>formula see original document page 37</formula> em que R4 representa um átomo ou um grupo monovalente selecionado a partir de -Cl, -Br, R9O-, R9 C (=0)0-, R9R10 C=NO-, R9R 10CNO-, R9 R10 N- e -(OSiR9R10)h(OSiR9R10 R11) (R 9, R 10e R11 representando o mesmo atomo ou grupo ou atomos ou grupos diferentes e cada um representando átomo de hidrogênio ou um grupo de hidrocarboneto monovalente tendo de 1 a 18 átomos de carbono, e h representando um número de1a 4 como um valor médio) , R5 representa um átomo ou um grupo representado por R4, átomo de hidrogênio ou um grupo de hidrocarboneto monovalente tendo de 1 a 18 átomos de carbono, R6 representa um átomo ou um grupo representado por R4 ou R5 , átomo de hidrogênio ou -[0(R12 O)j ] 0.5 (R12 representando um grupo alquileno tendo de 1 a 18 átomos de carbono, e j representando um número inteiro de I a 4), R7 representa um grupo de hidrocarboneto bivalente tendo de 1 a 18 átomos de carbono, R8 representa um grupo de hidrocarboneto monovalente tendo de 1 a 18 átomos de carbono, e x, y e z representam números satisfazendo as relações de x + y + 2z = 3, 0 ≤ x ≤ 3, 0 ≤ y ≤ 2 e0 ≤ z ≤ 1; (R13O)3-s(R14)sSi-R15-Sk-R16-Sk-R15-Si(OR13)3-t(R14)t · · · (III) em que uma pluralidade de R13 pode representar um mesmo grupo ou grupos diferentes e cada um representa um grupo alquil linear, cíclico ou ramificado tendo de 1 a 8 átomos de carbono ou um grupo alcoxialquil linear ou ramificado tendo de 2 a 8 átomos de carbono, uma pluralidade de R14 pode representar um mesmo grupo ou grupos diferentes e cada um representa um grupo alquil linear, cíclico ou ramificado tendo de 1 a 8 átomos de carbono, uma pluralidade de R15 pode representar um mesmo grupo ou grupos diferentes e cada um representa um grupo alquileno linear ou ramificado tendo de 1 a 8 átomos de carbono, R16 representa um grupo divalente representado por um de (-S-R17-S-), (-R1S-Sml-R19-) e (-R20-Sm2-R21-Sm3-R22-) (R17 a R22 representando o mesmo grupo ou grupos diferentes e cada um representando um grupo de hidrocarboneto divalente, um grupo aromático divalente ou um grupo orgânico divalente tendo hetero-elementos diferentes de enxofre e oxigênio, cada um deles tendo de 1 a 20 átomos de carbono, e ml, m2 e m3 representando o mesmo número ou números diferentes e cada um representando um número de 1 ou maior e menor do que 4 como um valor médio) , k pode representar um mesmo número ou números diferentes e representar um número de 1 a 6 como um valor médio, e s e t podem representar um mesmo número ou números diferentes e cada um deles representar um número de 0 a 3 como um valor médio, excluindo o caso em que ambos, s e t, representam 3; R23R24R25SI-R26-SH · * * (IV) em que R23 representa um grupo alquil linear, cíclico ou ramificado ou grupo alcoxil tendo de 1 a 8 átomos de carbono, R24 representa um grupo alcoxil linear, cíclico ou ramificado tendo de 1 a 8 átomos de carbono, ou -O-(Y-O)m4-X (Y representando um grupo de hidrocarboneto divalente saturado ou insaturado, linear, cíclico ou ramificado tendo de 1 a 20 átomos de carbono, X representando um grupo alquil linear, cíclico ou ramificado tendo de 1 a 9 átomos de carbono, e m4 representando um número de 1 a 40), R25 representa um grupo alquil linear, cíclico ou ramificado tendo de 1 a 8 átomos de carbono ou um grupo representado por R24, R26 representa um grupo alquileno saturado ou insaturado, linear, cíclico ou ramificado, grupo cicloalquileno, grupo cicloalquilalquileno, grupo alquenileno, grupo arileno ou grupo aralquileno, cada um tendo 1 a 12 átomos de carbono; e <formula>formula see original document page 39</formula> em que R27 representa um grupo alquil linear, cíclico ou ramificado tendo de 1 a 20 átomos de carbono, uma pluralidade de G pode representar um mesmo grupo ou grupos diferentes e cada um representa um grupo alcandiil ou um grupo alquendiil cada um tendo de 1 a 9 átomos de carbono, uma pluralidade de Za pode representar um mesmo grupo ou grupos diferentes e cada um representa um grupo que pode ser individualmente ligado a dois átomos de silício e é selecionado a partir de [-O-]0-5, [-O-G-J0.5 e [-0-G-0-]0. 5, uma pluralidade de Zb pode representar um mesmo grupo ou grupos diferentes e cada um representa um grupo que pode ser individualmente ligado a dois átomos de silício e a um grupo funcional representado por [-0-G-0-]0.5, uma pluralidade de Zc pode representar o mesmo grupo ou grupos diferentes e cada um representa um grupo que pode ser individualmente ligado a dois átomos de silício e é um grupo funcional representado por -Cl, -Br, -ORa, RaC(C=O)O-, RaRbC=NO-, RaRbN-, Ra- ou H0-G-0- (G sendo conforme definido acima) , e Ra e Rb representando o mesmo grupo ou grupos diferentes e cada um representando um grupo alquil linear, cíclico ou ramificado tendo de 1 a 20 átomos de carbono, m, n, u, v e w podem representar o mesmo número ou números diferentes e representar números satisfazendo as relações de 1 ≤ m ≤20, 0 ≤ n ≤ 20, 0 ≤ u ≤ 3, 0 ≤ v ≤ 2,0 < w ≤ 1 e (u/2) + v + 2w = 2 ou 3, quando há uma pluralidade de porções A, Zau, Zbv e Zcw na pluralidade de porções A podem ser idênticos ou diferentes entre si, e quando há uma pluralidade de porções B, Zau, Zbv e Zcw na pluralidade de porções B podem ser idênticos ou diferentes entre si.
3.Processo para produzir uma composição de borracha para bandas de rodagem de pneu, de acordo com a reivindicação Ϊ, em que o agente de acoplamente de silano representado pela fórmula geral (V) de Componente (C) é um agente de acoplamento de silano expresso por uma da fórmula (VIII): <formula>formula see original document page 40</formula> em que uma pluralidade de L cada um independentemente representa um grupo alcandiil ou grupo alquendiil cada um tendo 1 a 9 átomos de carbono, x = m, e y = n.
4. Processo para produzir uma composição de borracha para bandas de rodagem de pneu, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3, em que o composto promovendo a reação de sílica e um agente de acoplamento de silano de Componente (D) é um acelerador de vulcanização básico, e 0,7 a 2,5 partes em massa do acelerador de vulcanização básico com base em 100 partes em massa do componente de borracha de Componente (A) são misturados na etapa de mistura do lote mestre.
5. Processo para produzir uma composição de borracha para bandas de rodagem de pneu, de acordo com a reivindicação 4, em que o acelerador de vulcanização básico é difenilguanidina.
6. Processo para produzir uma composição de borracha para bandas de rodagem de pneu, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3, em que o composto promovendo a reação de sílica e um agente de acoplamento de silano de Componente (D) é um composto de amina terciária representado pela seguinte fórmula geral (VI) : <formula>formula see original document page 41</formula> em que R , R e R podem representar um mesmo grupo ou grupos diferentes e cada um representa um de: grupo metil, um grupo alquil tendo de 2 a 36 átomos de carbono, um grupo alquenil tendo de 8 a 36 átomos de carbono, grupo ciclohexil e grupo benzil; e de 2 a 10 partes em massa do composto de amina terciária com base em 100 partes em massa do componente de borracha de Componente (A) são misturadas na etapa de mistura do lote mestre.
7. Processo para produzir uma composição de borracha para bandas de rodagem de pneu, de acordo com a reivindicação 6, em que o composto de amina terciária representado pela fórmula geral (VI) tem um peso molecular de 180 ou superior.
8. Processo para produzir uma composição de borracha para bandas de rodagem de pneu, de acordo com a reivindicação 6, em que o composto de amina terciária representado pela fórmula geral (VI) é uma dimetilalquilamina representada pela fórmula geral (VI) na qual R28 e R29 representam individualmente o grupo metil, e R30 representa um grupo alquil tendo de 12 a 36 átomos de carbono.
9. Processo para produzir uma composição de borracha para bandas de rodagem de pneu, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3, em que o composto promovendo a reação de silica e um agente de acoplamento de silano de Componente (D) é um hidrato de um sal inorgânico, e de 1 a 10 partes em massa do hidrato de um sal inorgânico com base em 100 partes em massa do componente de borracha de Componente (A) são misturadas na etapa de mistura do lote mestre.
10. Processo para produzir uma composição de borracha para bandas de rodagem de pneu, de acordo com a reivindicação 9, em que o hidrato de um sal inorgânico é um hidrato de borato de sódio.
11. Processo para produzir uma composição de borracha para bandas de rodagem de pneu, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3, em que o composto promovendo a reação de sílica e um agente de acoplamento de silano de Componente (D) é 1,2-benzenodiol, e de 0,3 a 4 partes em massa de 1,2-benzenodiol com base em .100 partes em massa do componente de borracha de Componente (A) são misturados na etapa de mistura do lote mestre.
12. Processo para produzir uma composição de borracha para bandas de rodagem de pneu, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3, em que o composto promovendo a reação de sílica e um agente de acoplamento de silano de Componente (D) é um composto de imidazol representado pela seguinte fórmula geral (VII): <formula>formula see original document page 43</formula> em que R31, R32, R33 e R34 podem representar um mesmo átomo ou grupo ou átomos ou grupos diferentes e cada um deles representa um átomo de hidrogênio ou um grupo orgânico monovalente, e dois ou mais grupos representados por R31, R32, R33 e R34 podem ser ligados entre si para formar um anel; e 0,3 a 4 partes em massa do composto de imidazol com base em 100 partes em massa do componente de borracha de Componente (A) são misturadas na etapa de mistura do lote mestre.
13. Processo para produzir uma composição de borracha para bandas de rodagem de pneu, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3, em que o composto promovendo a reação de sílica e um agente de acoplamento de silano de Componente (D) é um ácido sulfônico orgânico, e 0,3 a 4 partes em massa do ácido sulfônico orgânico com base em 100 partes em massa do componente de borracha de Componente (A) são misturadas na etapa de mistura do lote mestre.
14. Processo para produzir uma composição de borracha para bandas de rodagem de pneu, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3, em que o composto promovendo a reação de silica e um agente de acoplamento de silano de Componente (D) é água, e 0,5 a 8 partes em massa de água com base em 100 partes em massa do componente de borracha de Componente (A) são misturadas na etapa de mistura do lote mestre.
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