ES2214227T3 - Una mezcla de caucho y otros varios ingredientes que contiene silice o silicato y sal de una amina. - Google Patents
Una mezcla de caucho y otros varios ingredientes que contiene silice o silicato y sal de una amina.Info
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Abstract
Mezcla de caucho y otros varios ingredientes que comprende: (A) al menos un componente de caucho seleccionado de entre los miembros del grupo que consta de caucho natural y cauchos sintéticos de dieno, (B) una carga inorgánica que como componente principal comprende al menos una carga seleccionada de entre los miembros del grupo que consta de sílice y silicato, (C) una sal de adición de una amina representada por la **fórmula** donde R1 representa un grupo alquilo saturado o insaturado que tiene de 8 a 24 átomos de carbono, un grupo arilo que tiene de 6 a 24 átomos de carbono o un grupo aralquilo que tiene de 7 a 24 átomos de carbono, R2 y R3 representan cada uno independientemente un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo saturado o insaturado que tiene de 1 a 12 átomos de carbono, un grupo arilo que tiene de 6 a 12 átomos de carbono, un grupo aralquilo que tiene de 7 a 12 átomos de carbono o un grupo representado por cualquiera de las fórmulas generales: -(CH2O)pH, -(CH2CH2O)pH, -CH(CH3CH2O)pH y -(CH2CH2CH2O)pH donde un total de p representa un entero de 1 a 4 cuando al menos uno de R2 y R3 representa cualquiera de los grupos anteriormente indicados, y R4 representa un grupo alquilo saturado o insaturado que tiene de 6 a 24 átomos de carbono, un grupo arilo que tiene de 6 a 24 átomos de carbono o un grupo aralquilo que tiene de 7 a 24 átomos de carbono.
Description
Una mezcla de caucho y otros varios ingredientes
que contiene sílice o silicato y sal de una amina.
La presente invención se refiere a una mezcla de
caucho y otros varios ingredientes y a una cubierta neumática
producida usando la mezcla de caucho y otros varios ingredientes.
Más en particular, la invención se refiere a una mezcla de caucho y
otros varios ingredientes que comprende, en calidad de carga de
refuerzo, una carga inorgánica que como componente principal
comprende sílice y/o silicato, presentando dicha mezcla de caucho y
otros varios ingredientes propiedades mejoradas en materia de
consumo de combustible, trabajabilidad y productividad en la
vulcanización, y a una cubierta neumática producida usando la
mezcla de caucho y otros varios ingredientes.
Hasta la fecha ha venido siendo usando en general
negro de carbón en calidad de refuerzo para las mezclas de caucho y
otros varios ingredientes porque el negro de carbón puede
proporcionar más refuerzo y mejor resistencia a la abrasión en
comparación con otras cargas.
En los últimos años constituye una exigencia
social que sea reducido el consumo de energía de los automóviles
para así lograr ahorros de energía. Para disminuir la acumulación
de calor de una mezcla de caucho y otros varios ingredientes para
cubiertas con esta finalidad, el negro de carbón puede ser usado en
menor cantidad, o bien puede usarse negro de carbón que tenga un
mayor diámetro de partículas. Es sabido, sin embargo, que se
deterioran inevitablemente la propiedad de refuerzo y la resistencia
a la abrasión y al derrape sobre piso mojado cuando se usa
cualquiera de los métodos anteriormente mencionados.
La sílice hídrica (sílice precipitada) ha venido
siendo conocida como carga que puede servir para lograr tanto una
menor acumulación de calor como una mejorada resistencia al derrape
sobre piso mojado. El uso de sílice precipitada está descrito en
muchas solicitudes de patente tales como las Copias Impresas de las
Piezas de las Solicitudes de Patente Japonesa Distribuidas al
Público Núms. Heisei 3(1991)-252431, Heisei
6(1994)-248116, Heisei
7(1995)-70369, Heisei
7(1995)-188466, Heisei
7(1995)-196850, Heisei
8(1996)-225684, Heisei
8(1996)-245838 y Heisei
8(1996)-33687.
Las partículas de sílice, sin embargo, tienden a
agregarse en virtud de la formación de enlaces de hidrógeno por
parte de un grupo silanol que es un grupo funcional que está
presente en la superficie de una partícula de sílice, y este
fenómeno ocasiona inconvenientes. Por ejemplo, es necesario que sea
incrementado el tiempo de mezcla para mejorar la dispersión de la
sílice en el caucho, la viscosidad Mooney de una mezcla de caucho y
otros varios ingredientes que contiene sílice aumenta debido a la
insuficiente dispersión de la sílice en el caucho, y deviene mala
la trabajabilidad en las operaciones de elaboración tales como las
de extrusión.
Además, puesto que la superficie de una partícula
de sílice es ácida, la sustancia básica que es usada como
acelerador de la vulcanización es adsorbida en dicha superficie.
Esto ocasiona una vulcanización insuficiente, lo cual da lugar a un
bajo valor del módulo en contra de lo deseado.
Para superar los problemas anteriormente
expuestos, ha sido desarrollado un agente de acoplamiento de
silano. Sin embargo, sigue siendo insuficiente la dispersión de la
sílice en el caucho, y en particular resulta difícil lograr una
dispersión de la sílice que resulte satisfactoria a escala
industrial.
En las circunstancias anteriormente descritas,
los presentes inventores propusieron una mezcla de caucho y otros
varios ingredientes que comprendía una específica amina terciaria
en combinación con sílice (Publicación de Patente Internacional Nº
97-35461). En esta mezcla de caucho y otros varios
ingredientes está mejorada la dispersión de la sílice, la
viscosidad del caucho no vulcanizado es baja, la acumulación de
calor disminuye, y está mejorada la resistencia a la abrasión. Sin
embargo, la mezcla de caucho y otros varios ingredientes no resulta
suficientemente satisfactoria con respecto a la propiedad en materia
de vulcanización prematura durante la elaboración y al tiempo de
vulcanización.
Es sabido que la retardación de la vulcanización
puede ser evitada a base de añadir a una mezcla de caucho y otros
varios ingredientes que contiene sílice un activador tal como
polietilenglicol, dietilenglicol, trietanolamina y una sal de ácido
graso hidroxílico de trietanolamina. Sin embargo, cuando es añadido
un activador se registra una tendencia a que tenga lugar una
vulcanización prematura de la mezcla de caucho y otros varios
ingredientes durante la elaboración de la misma, tienen lugar
fenómenos no deseables tales como un deterioro de la
trabajabilidad, y además no se observa mejoramiento alguno de la
propiedad de baja acumulación de calor.
Se llama también la atención acerca de las
descripciones de los documentos EP-0857752A, RU
2037503, WO 84/04530 y Eur. Pol. J. Vol. 33, 1-6
(1992).
La presente invención persigue el objetivo de
aportar una mezcla de caucho y otros varios ingredientes que
presente una excelente dispersión de una carga inorgánica que como
componente principal contenga al menos una carga seleccionada de
entre los miembros del grupo que consta de sílice y silicatos, y
que, como resultado de la excelente dispersión, pueda presentar una
reducida viscosidad del caucho no vulcanizado, una excelente
trabajabilidad, un mejorado consumo de combustible, un reducido
tiempo de vulcanización y una productividad mejorada en la
vulcanización, y una cubierta neumática producida usando la mezcla
de caucho y otros varios ingredientes.
Como resultado de los intensivos estudios
llevados a cabo por los presentes inventores para alcanzar el
objetivo anteriormente expuesto, se descubrió que el objetivo
anteriormente expuesto puede ser alcanzado usando una mezcla de
caucho y otros varios ingredientes que comprenda una específica sal
de adición de una amina y opcionalmente un agente de acoplamiento
en combinación con una carga inorgánica que como componente
principal contenga sílice y/o silicato. La presente invención ha
sido llevada a cabo sobre la base de los conocimientos
anteriormente expuestos.
La presente invención aporta:
(1) Una mezcla de caucho y otros varios
ingredientes que comprende (A) al menos un componente de caucho
seleccionado de entre los miembros del grupo que consta de caucho
natural y cauchos sintéticos de dieno, (B) una carga inorgánica que
como componente principal comprende al menos una carga seleccionada
de entre los miembros del grupo que consta de sílice y silicato,
(C) una sal de adición de una amina representada por la fórmula
general (I):
R^{1}---
\melm{\delm{\para}{R ^{3} }}{N}{\uelm{\para}{R ^{2} }}
\cdot
R^{4}COOH
donde R^{1} representa un grupo alquilo
saturado o insaturado que tiene de 8 a 24 átomos de carbono, un
grupo arilo que tiene de 6 a 24 átomos de carbono o un grupo
aralquilo que tiene de 7 a 24 átomos de carbono, R^{2} y R^{3}
representan cada uno independientemente un átomo de hidrógeno, un
grupo alquilo saturado o insaturado que tiene de 1 a 12 átomos de
carbono, un grupo arilo que tiene de 6 a 12 átomos de carbono, un
grupo aralquilo que tiene de 7 a 12 átomos de carbono o un grupo
representado por cualquiera de las fórmulas
generales:
-(CH_{2}O)_{p}H,
-(CH_{2}CH_{2}O)_{p}H,
-CH(CH_{3}CH_{2}O)_{p}H
y
-(CH_{2}CH_{2}CH_{2}O)_{p}H
donde un total de p representa un entero de 1 a 4
cuando al menos uno de R^{2} y R^{3} representa cualquiera de
los grupos anteriormente indicados, y R^{4} representa un grupo
alquilo saturado o insaturado que tiene de 6 a 24 átomos de
carbono, un grupo arilo que tiene de 6 a 24 átomos de carbono o un
grupo aralquilo que tiene de 7 a 24 átomos de carbono, y,
opcionalmente, (D) un agente de acoplamiento en una cantidad de un 1
a un 20% en peso del componente (B);
y
(2) Una cubierta neumática producida usando la
mezcla de caucho y otros varios ingredientes anteriormente
indicada.
En la mezcla de caucho y otros varios
ingredientes de la presente invención, es usado o son usados como
componente (A) un caucho o varios cauchos seleccionado o
seleccionados de entre los miembros del grupo que consta de caucho
natural y caucho sintético de dieno. Los ejemplos de los cauchos
sintéticos de dieno incluyen el caucho de poliisopreno (IR), el
caucho de polibutadieno (BR), el caucho de
estireno-butadieno (SBR), el caucho de
acrilonitrilo-butadieno (NBR), el caucho de
cloropreno (CR) y el caucho butilo (IIR) y el caucho butilo
halogenado.
Pueden ser usados en solitario o en combinación
de dos o más cualesquiera de los cauchos consistentes en el caucho
natural y el caucho sintético de dieno del componente (A).
En la mezcla de caucho y otros varios
ingredientes de la presente invención es usada como componente (B)
una carga inorgánica que como componente principal comprende sílice
y/o silicato.
No está particularmente limitado el tipo de la
carga inorgánica anteriormente indicada. Los ejemplos de la carga
inorgánica incluyen la sílice precipitada, la sílice ahumada, el
silicato de aluminio tal como caolín y arcilla, el silicato
magnésico y el silicato cálcico. De entre estas cargas inorgánicas,
es preferible la sílice precipitada. Es preferible que la carga
inorgánica que como componente principal comprende sílice y/o
silicato tenga una superficie específica situada dentro de la gama
de superficies específicas que va desde 80 hasta 300 m^{2}/g
según medición efectuada por el método de porosimetría con
mercurio. Debido al hecho de que la superficie específica está
situada dentro de la gama de superficies específicas que va desde 80
hasta 300 m^{2}/g, resulta mejorada la dispersión de la carga
inorgánica en el caucho, y la mezcla de caucho y otros varios
ingredientes puede presentar una excelente trabajabilidad y
resistencia a la abrasión. Desde el punto de vista del equilibrio
entre la propiedad de refuerzo, la trabajabilidad y la resistencia
a la abrasión, es más preferible que la superficie específica esté
situada dentro de la gama de superficies específicas que va desde
100 hasta 250 m^{2}/g. La superficie específica S_{Hg} es
calculada según la ecuación siguiente: S_{Hg} (m^{2}/g) = 2V/r,
en la que se considera que los poros son cilindros, V (m^{3}/g)
representa el volumen total de los poros, y r (m) representa el
diámetro medio de los poros.
En la mezcla de caucho y otros varios
ingredientes de la presente invención, es preferible que el
contenido de la carga inorgánica del componente (B) que como
componente principal comprende sílice y/o silicato esté situado
dentro de la gama de contenidos que va desde 10 hasta 140 partes en
peso por cada 100 partes en peso de componente de caucho (A).
Debido al hecho de que el contenido de la carga inorgánica está
situado dentro de la gama de contenidos que va desde 10 hasta 140
partes en peso, el objetivo de la presente invención puede ser
alcanzado sin efectos adversos en la propiedad de refuerzo y en
otras propiedades físicas del caucho. Desde el punto de vista de la
propiedad de refuerzo y de las otras propiedades físicas, es más
preferible que el contenido esté situado dentro de la gama de
contenidos que va desde 20 hasta 90 partes en peso.
En la mezcla de caucho y otros varios
ingredientes de la presente invención es usada como componente (C)
una sal de adición de una amina representada por la siguiente
fórmula general (I):
R^{1}---
\melm{\delm{\para}{R ^{3} }}{N}{\uelm{\para}{R ^{2} }}
\cdot
R^{4}COOH
En la anterior fórmula general (I), R^{1}
representa un grupo alquilo saturado o insaturado que tiene de 8 a
24 átomos de carbono, un grupo arilo que tiene de 6 a 24 átomos de
carbono o un grupo aralquilo que tiene de 7 a 24 átomos de carbono.
El grupo alquilo anteriormente mencionado puede ser un grupo alquilo
lineal, un grupo alquilo ramificado o un grupo alquilo cíclico. Los
ejemplos de grupo alquilo incluyen varios tipos de grupos octilo
(tales como un grupo n-octilo, grupos octilo
ramificados y un grupo ciclooctilo; significando la expresión
"varios tipos" algo similar en lo expuesto de aquí en
adelante), varios tipos de grupos nonilo, varios tipos de grupos
decilo, varios tipos de grupos dodecilo, varios tipos de grupos
tetradecilo, varios tipos de grupos hexadecilo, varios tipos de
grupos octadecilo, varios tipos de grupos behenilo, varios tipos de
grupos octenilo, varios tipos de grupos decenilo y grupo oleilo. El
grupo arilo que tiene de 6 a 24 átomos de carbono puede tener un
adecuado sustituyente tal como un grupo alquilo inferior en el
anillo aromático. Los ejemplos de grupo arilo incluyen un grupo
fenilo, varios tipos de grupos tolilo, varios tipos de grupos
xililo, grupos \alpha- y \beta- naftilo, varios tipos de grupos
metilnaftilo y varios tipos de grupos dimetilnaftilo. El grupo
aralquilo que tiene de 7 a 24 átomos de carbono puede tener un
adecuado sustituyente tal como un grupo alquilo inferior en el
anillo aromático. Los ejemplos del grupo aralquilo incluyen un
grupo bencilo, varios tipos de grupos metilbencilo, un grupo
fenetilo, varios tipos de grupos metilfenilo, varios tipos de
grupos naftilmetilo y varios tipos de grupos
(metilnaftil)metilo.
R^{2} y R^{3} representan cada uno
independientemente un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo saturado
o insaturado que tiene de 1 a 12 átomos de carbono, un grupo arilo
que tiene de 6 a 12 átomos de carbono, un grupo aralquilo que tiene
de 7 a 12 átomos de carbono o un grupo representado por cualquiera
de las fórmulas siguientes:
-(CH_{2}O)_{p}H,
-(CH_{2}CH_{2}O)_{p}H, -CH(CH_{3}CH_{2}O)_{p}H
y
-(CH_{2}CH_{2}CH_{2}O)_{p}H
donde el total de p representa un entero de 1 a 4
cuando cualquiera de R^{2} y R^{3} representa uno de los grupos
anteriormente mencionados. Los grupos representados por R^{2} y
R^{3} pueden ser iguales o distintos uno de otro. El
anteriormente mencionado grupo alquilo saturado o insaturado que
tiene de 1 a 12 átomos de carbono puede ser un grupo alquilo
lineal, un grupo alquilo ramificado o un grupo alquilo cíclico. Los
ejemplos del grupo alquilo incluyen un grupo metilo, un grupo
etilo, un grupo n-propilo, un grupo isopropilo,
varios tipos de grupos butilo, varios tipos de grupos pentilo,
varios tipos de grupos hexilo, varios tipos de grupos octilo,
varios tipos de grupos decilo, varios tipos de grupos dodecilo, un
grupo propenilo, un grupo alilo, varios tipos de grupos pentenilo,
varios tipos de grupos hexenilo, varios tipos de grupos octenilo y
varios tipos de grupos decenilo. El grupo arilo que tiene de 6 a 12
átomos de carbono puede tener un adecuado sustituyente tal como un
grupo alquilo inferior en el anillo aromático. Los ejemplos del
grupo arilo incluyen un grupo fenilo, varios tipos de grupos
tolilo, varios tipos de grupos xililo, grupos \alpha- y
\beta-naftilo y varios tipos de grupos
metilnaftilo. El grupo aralquilo que tiene de 7 a 12 átomos de
carbono puede tener un adecuado sustituyente tal como un grupo
alquilo inferior en el anillo aromático. Los ejemplos del grupo
aralquilo incluyen un grupo bencilo, varios tipos de grupo
metilbencilo, un grupo fenetilo, varios tipos de grupo metilfenetilo
y varios tipos de grupos
naftilmetilo.
R^{4} representa un grupo alquilo saturado o
insaturado que tiene de 6 a 24 átomos de carbono, un grupo arilo
que tiene de 6 a 24 átomos de carbono o un grupo aralquilo que
tiene de 7 a 24 átomos de carbono. El anteriormente mencionado
grupo alquilo saturado o insaturado que tiene de 6 a 24 átomos de
carbono puede ser un grupo alquilo lineal, un grupo alquilo
ramificado o un grupo alquilo cíclico. Los ejemplos del grupo
alquilo incluyen varios tipos de grupos hexilo, varios tipos de
grupos octilo, varios tipos de grupos nonilo, varios tipos de
grupos decilo, varios tipos de grupos dodecilo, varios tipos de
grupos tetradecilo, varios tipos de grupos hexadecilo, varios tipos
de grupos octadecilo, varios tipos de grupos behenilo, varios tipos
de grupos hexenilo, varios tipos de grupos octenilo, varios tipos de
grupos decenilo y un grupo oleilo. Cualesquiera de los miembros del
grupo que consta del grupo arilo que tiene de 6 a 24 átomos de
carbono y del grupo aralquilo que tiene de 7 a 24 átomos de carbono
pueden tener un adecuado sustituyente tal como un grupo alquilo
inferior en el anillo aromático. Los ejemplos del grupo arilo y del
grupo aralquilo son los mismos como los que han sido descritos
anteriormente como ejemplos de los grupos representados por
R^{1}.
Los ejemplos de la amina que constituye la sal de
adición de una amina representada por la fórmula general (I)
incluyen compuestos tales como decilamina, laurilamina,
miristilamina, palmitilamina, estearilamina, behenilamina,
oleilamina, monometildecilamina, monometillaurilamina,
monometimiristilamina, monometilpalmitilamina,
monometilestearilamina, monometiloleilamina, monoetildecilamina,
monoetillaurilamina, monoetilmiristilamina, monoetilpalmitilamina,
monoetilestearilamina, monometiloleilamina, monopropildecilamina,
monopropillaurilamina, monopropilmiristilamina,
monopropilpalmitilamina, monopropilestearilamina,
monopropiloleilamina, dimetildecilamina, dimetillaurilamina,
dimetilmiristilamina, dimetilpalmitilamina, dimetilestearilamina,
dimetiloleilamina, dietildecilamina, dietillaurilamina,
dietilmiristilamina, dietilpalmitilamina, dietilestearilamina,
dietiloleilamina, metiletildecilamina, metiletillaurilamina,
metiletilmiristilamina, metiletilpalmitilamina,
metiletilestearilamina, metiletiloleilamina,
di(hidroxietil)decilamina,
di(hidroxietil)laurilamina,
di(hidroxietil)miristilamina,
di(hidroxietil)palmitilamina,
di(hidroxietil)estearilamina y
di(hidroxietil)oleilamina. De entre estos compuestos,
son preferibles las alquilaminas terciarias en las cuales los grupos
representados por cada uno de los miembros del grupo que consta de
R^{2} y R^{3} son un grupo alquilo saturado o insaturado que
tiene de 1 a 8 átomos de carbono y el número total de átomos de
carbono en los grupos representados por R^{1}, R^{2} y R^{3}
es de 10 a 24.
En calidad del ácido carboxílico que forma la sal
de adición de una amina, son preferibles los ácidos grasos lineales
en los cuales el grupo representado por R^{4} tiene de 10 a 20
átomos de carbono. Los ejemplos del ácido carboxílico incluyen el
ácido cáprico, el ácido láurico, el ácido mirístico, el ácido
palmítico, el ácido esteárico, el ácido aráquico, el ácido behénico
y el ácido oleico.
Es preferible que la sal de adición de una amina
representada por la fórmula general (I) anteriormente descrita
tenga un peso molecular situado dentro de la gama de pesos
moleculares que va desde 400 hasta 800.
En la presente invención puede ser usada en
solitario o en combinación de dos o más la sal de adición de una
amina del componente (C). Es preferible que el componente (C)
satisfaga la siguiente ecuación (II):
(II)3x10^{5} \leq
B_{w}xC_{M}xS_{Hg}/C_{w} \leq
4x10^{6}
donde B_{w} es la cantidad en partes en peso de
componente (B), C_{w} es la cantidad de partes en peso de
componente (C), C_{M} es el peso molecular del componente (C), y
S_{Hg} (m^{2}/g) es la superficie específica del componente (B)
medida según un método de porosimetría con mercurio. Desde el punto
de vista de que se presente suficientemente el efecto de la
presente invención, es preferible que el valor de
(B_{w}xC_{M}xS_{Hg}/C_{w}) esté situado dentro de la gama
de valores anteriormente indicada, y más preferiblemente, dentro de
la gama de valores de 4 x 10^{5} a 2 x
10^{6}.
La anteriormente mencionada sal de adición de una
amina representada por la fórmula general (I) puede contener de un
0,1 a un 10% de una sal inorgánica tal como una sal de ácido
fosfórico o una sal de ácido fosforoso a fin de mejorar la
resistencia de las escamas o de los granos y de impedir la
agregación que tiende a tener lugar a altas temperaturas en el
verano.
Cuando se desee y para aumentar adicionalmente el
efecto de la presente invención, la mezcla de caucho y otros varios
ingredientes de la presente invención puede comprender además un
agente de acoplamiento como componente (D).
Como agente de acoplamiento puede ser
seleccionado y usado cualquier agente de acoplamiento deseado de
entre los agentes de acoplamiento convencionales. Es en particular
preferible que el agente de acoplamiento a usar sea seleccionado de
entre los miembros del grupo que consta de:
compuestos representados por la fórmula general
(III):
(III)A_{m}B_{3-m}Si-X-S_{a}-X-SiA_{m}B_{3-m}
donde A representa C_{n}H_{2n+1}O,
representando n un entero de 1 a 3, o un átomo de cloro, B
representa un grupo alquilo que tiene de 1 a 3 átomos de carbono, X
representa un grupo alquileno saturado o insaturado que tiene de 1 a
9 átomos de carbono o un grupo arileno que tiene de 7 a 15 átomos
de carbono, m representa un entero de 1 a 3, a representa un entero
de 1 o más que puede tener una distribución, dos grupos
representados por B pueden ser iguales o distintos uno de otro
cuando m representa 1, y dos o tres grupos representados por A
pueden ser iguales o distintos unos de otros cuando m representa 2 ó
3,
respectivamente;
compuestos representados por la fórmula general
(IV):
(IV)A_{m}B_{3-m}Si-X-Y
donde A representa C_{n}H_{2n+1}O,
representando n un entero de 1 a 3, o un átomo de cloro, B
representa un grupo alquilo que tiene de 1 a 3 átomos de carbono, X
representa un grupo alquileno saturado o insaturado que tiene de 1 a
9 átomos de carbono o un grupo arileno que tiene de 7 a 15 átomos
de carbono, Y representa un grupo mercapto, un grupo vinilo, un
grupo amino, un grupo glicidoxi o un grupo epoxi, n representa un
entero de 1 a 3, dos grupos representados por B pueden ser iguales
o distintos uno de otro cuando m representa 1, y dos o tres grupos
representados por A pueden ser iguales o distintos unos de otros
cuando m representa 2 ó 3, respectivamente;
y
compuestos representados por la fórmula general
(V):
(V)A_{m}B_{3-m}Si-X-S_{a}-Z
donde A representa C_{n}H_{2n+1}O,
representando n un entero de 1 a 3, o un átomo de cloro, B
representa un grupo alquilo que tiene de 1 a 3 átomos de carbono, X
representa un grupo alquileno saturado o insaturado que tiene de 1 a
9 átomos de carbono o un grupo arileno que tiene de 7 a 15 átomos
de carbono, Z representa un grupo benzotiazolilo, un grupo
N,N-dimetiltiocarbamoilo, un grupo metacriloilo o un
grupo hidrocarbúrico saturado o insaturado que tiene de 1 a 15
átomos de carbono, m representa un entero de 1 a 3, a representa un
entero de 1 o más que puede tener una distribución, dos grupos
representados por B pueden ser iguales o distintos uno de otro
cuando m representa 1, y dos o tres grupos representados por A
pueden ser iguales o distintos unos de otros cuando m representa 2 ó
3, respec-
tivamente.
tivamente.
Los ejemplos del agente de acoplamiento
representado por la fórmula general (III) incluyen compuestos tales
como tetrasulfuro de
bis(3-trietoxisililpropilo), tetrasulfuro de
bis(3-trimetoxisililpropilo), tetrasulfuro
de bis(3-metildimetoxisililpropilo),
tetrasulfuro de bis(3-trietoxisililetilo),
disulfuro de bis(3-trietoxisililpropilo),
disulfuro de bis(3-trimetoxisililpropilo), y
trisulfuro de bis(3-trietoxisililpropilo).
Los ejemplos del agente de acoplamiento representado por la fórmula
general (IV) incluyen compuestos tales como
3-mercaptopropiltrimetoxisilano,
3-mercaptopropiltrietoxisilano, viniltrietoxisilano,
viniltrimetoxisilano, 3-aminopropiltrietoxisilano,
3-aminopropiltrimetoxisilano,
3-mercaptopropilmetildimetoxisilano,
\gamma-glicidoxipropiltrimetoxisilano y
\gamma-glicidoxipropilmetildietoxisilano. Los
ejemplos del agente de acoplamiento representado por la fórmula
general (V) incluyen compuestos tales como tetrasulfuro de
3-trimetoxisililpropil-N,N-dimetilcarbamoilo,
tetrasulfuro de
3-trimetoxisililpropilbenzotiazolilo, monosulfuro de
3-trimetoxisililpropilmetacriloilo y disulfuro de
3-trietoxisililpropil-n-octilo.
En la presente invención, el agente de
acoplamiento que es usado opcionalmente puede ser usado en
solitario o en combinación de dos o más. Preferiblemente, el
contenido del agente de acoplamiento en la mezcla de caucho y otros
varios ingredientes es seleccionado para que esté situado dentro de
la gama de contenidos que va desde un 1 hasta un 20% en peso del
componente (B) anteriormente descrito. Cuando el contenido es de
menos de un 1% en peso, no puede ser suficientemente desarrollado
el efecto del agente de acoplamiento. Cuando el contenido es de más
de un 20% en peso, el contenido puede ocasionar una desventaja
económica, mientras que el efecto puede no aumentar en la medida
que sería de esperar en atención al contenido. Desde el punto de
vista del efecto del agente de acoplamiento y de la economía, es más
preferible que el contenido del agente de acoplamiento del
componente (D) esté situado dentro de la gama de contenidos que va
desde un 3 hasta un 15% en peso.
La mezcla de caucho y otros varios ingredientes
de la presente invención puede comprender además varios aditivos de
los que son usados convencionalmente en la industria del caucho,
tales como negro de carbón, un agente vulcanizante, un acelerador
de la vulcanización, un antioxidante, un retardador de la
vulcanización prematura durante la elaboración, un suavizador, óxido
de zinc y ácido esteárico, siempre que no se vea afectada
negativamente la consecución del objetivo de la presente
invención.
La mezcla de caucho y otros varios ingredientes
de la presente invención puede ser usada ventajosamente para el
caucho de la banda de rodadura o el caucho de la banda de rodadura
de base de las cubiertas.
La cubierta neumática de la presente invención
puede ser producida según un procedimiento convencional usando la
mezcla de caucho y otros varios ingredientes de la presente
invención. La mezcla de caucho y otros varios ingredientes de la
presente invención, que cuando es necesario comprende varios
aditivos anteriormente descritos, es extrusionada y elaborada para
obtener un elemento que constituye una banda de rodadura. El
elemento que constituye la banda de rodadura es laminado y moldeado
en una máquina de formar cubiertas según un método convencional, y
es así producida una cubierta no vulcanizada. La cubierta no
vulcanizada producida es tratada siendo sometida a la aplicación de
calor y presión en un vulcanizador, y es así producida una
cubierta.
La cubierta neumática de la presente invención
producida como se ha descrito anteriormente presenta una excelente
resistencia a la abrasión y un mejorado consumo de combustible.
Puede ser además obtenida una excelente productividad debido al
reducido tiempo de vulcanización.
En la presente invención, puesto que el
componente de amina de la sal de adición de una amina enmascara los
grupos silanol ácidos que están presentes en la superficie de la
sílice y/o del silicato, es impedida la agregación de la carga que
tiene lugar debido a la interacción entre los grupos silanol, y
resulta mejorada la dispersión de la carga. Por consiguiente,
disminuye la viscosidad del caucho y mejora el consumo de
combustible.
Para resumir las ventajas que son obtenidas
mediante la presente invención, la mezcla de caucho y otros varios
ingredientes de la presente invención presenta una excelente
dispersión de una carga inorgánica que como componente principal
contiene sílice o silicato, y como resultado de la excelente
dispersión puede presentar propiedades tales como una reducida
viscosidad y una excelente trabajabilidad del caucho no vulcanizado,
un mejorado consumo de combustible, un menor tiempo de
vulcanización y una productividad mejorada en la vulcanización. La
mezcla de caucho y otros varios ingredientes puede ser usada
ventajosamente para cubiertas neumáticas.
Se describe a continuación más específicamente la
presente invención haciendo referencia a ejemplos. Sin embargo, la
presente invención no queda limitada a los ejemplos.
Las propiedades físicas de las mezclas de caucho
y otros varios ingredientes que fueron obtenidas en los ejemplos
fueron medidas según los métodos siguientes:
La viscosidad Mooney [ML_{1+4}] fue medida
según el método de la Norma Industrial Japonesa
K6300-1994 a 125ºC. El resultado obtenido es
indicado como índice usando como referencia el resultado del
Ejemplo Comparativo 1 ó 5, que es considerado como un índice de
100. Cuanto menor es el valor, tanto mejor es la
trabajabilidad.
El tiempo transcurrido antes de que la
vulcanización llegase a ser del 90% (t_{c}(90)) fue medido
usando una máquina de pruebas de materiales de tipo vibratorio para
la determinación de la vulcanización según la Norma Industrial
Japonesa K6300-1994 a 150ºC. El resultado obtenido
es indicado como índice usando como referencia el resultado del
Ejemplo Comparativo 1 ó 5, que es considerado como un índice de
100. Cuanto menor es el valor, tanto más corto es el tiempo de
vulcanización, y tanto mejor es la productividad de la
vulcanización.
Fue vulcanizada una muestra a 150ºC por espacio
de 30 minutos, y la resiliencia fue medida a 25ºC usando una
máquina de pruebas de materiales para la determinación de la
resiliencia fabricada por la TOYO SEIKI SEISAKUSHO, Ltd. El
resultado obtenido es indicado como índice usando como referencia el
resultado del Ejemplo Comparativo 1 ó 5, que es considerado como un
índice de 100. Cuanto mayor es el valor, tanto mayor es la
resiliencia, y tanto mejor es el consumo de combustible.
Ejemplos 1 a
8
Ejemplos Comparativos 1 a
4
Fueron mezcladas con 100 partes en peso de un
componente de caucho preparado a base de 20 partes en peso de
caucho natural y 110 partes en peso (el componente de caucho: 80
partes en peso; un aceite extensor: 30 partes en peso) de SBR 1712
[que es una marca de fábrica de un caucho de
estireno-butadieno fabricado por la JSR
Corporation] 20 partes en peso de negro de carbón [fabricado por la
TOKAI CARBON Co. Ltd.; SEAST KH, que es una marca de fábrica], 50
partes en peso de sílice precipitada [fabricada por la NIPPON
SILICA KOGYO Co., Ltd.; NIPSIL AQ, que es una marca de fábrica]
(S_{Hg} == 140 m^{2}/g), 4 partes en peso de un agente de
acoplamiento de silano "Si75" [marca de fábrica; fabricado por
la DEGUSSA AG.] (disulfuro de
bis-3-trietoxisililpropilo), una sal
de adición de una amina o una amina del tipo indicado en la Tabla 1
en una cantidad también indicada en la Tabla 1, 5 partes en peso de
un aceite aromático, 1 parte en peso de cera, 1 parte en peso de
ácido esteárico, 1 parte en peso de antioxidante 6PPD
(N-fenil-N'-(1,3-dimetilbutil)-p-fenilenodiamina),
3 partes en peso de óxido de zinc, 0,5 partes en peso de acelerador
de la vulcanización MBTS (disulfuro de dibenzotiacilo), 1 parte en
peso de acelerador de la vulcanización TBBS
(N-terbutil-2-benzotiacilsulfenamida)
y 1,5 partes en peso de azufre. Fueron preparadas de esta manera
mezclas de caucho y otros varios ingredientes. Las propiedades
físicas de las mezclas de caucho y otros varios ingredientes
obtenidas están indicadas en la Tabla 1.
Nota
Los números en las propiedades físicas en las
Tablas 1-1 y 1-2 están indicados
como índices usando como referencia el resultado del Ejemplo
Comparativo 1, que es considerado como un índice de 100. En los
Ejemplos Comparativos 2 a 4, C_{w} y C_{M} son la cantidad en
peso y el peso molecular de la amina o la sal de una amina añadida,
respectivamente.
Como se indica claramente en la Tabla 1, las
mezclas de caucho y otros varios ingredientes de los Ejemplos 1, 2
y 5 a 8 eran mejores que la mezcla de caucho y otros varios
ingredientes del Ejemplo Comparativo 1 con respecto a todas las
propiedades físicas. En las mezclas de caucho y otros varios
ingredientes de los Ejemplos 1, 2 y 5 a 8, el valor de
(B_{w}xC_{M}xS_{Hg}/C_{w}) estaba situado dentro de la
preferible gama de valores, y queda de manifiesto que la
resiliencia era mejor que la de los Ejemplos 3 y 4. La mezcla de
caucho y otros varios ingredientes del Ejemplo Comparativo 2, en el
cual es añadida una amina terciaria, presentaba un tiempo de
vulcanización considerablemente más largo que el de las mezclas de
caucho y otros varios ingredientes de los Ejemplos. Las mezclas de
caucho y otros varios ingredientes de los Ejemplos Comparativos 3 y
4, en los cuales fue añadida trietanolamina o una sal de ácido
graso de trietanolamina, presentaban una mala resiliencia.
Ejemplos 9 a
11
Ejemplo Comparativo
5
Fueron mezcladas con 100 partes en peso de un
componente de caucho preparado a base de 30 partes en peso de
caucho natural y 96,25 partes en peso (el componente de caucho: 70
partes en peso; un aceite extensor: 26,25 partes en peso) de SBR
1712 [que es la marca de fábrica de un caucho de
estireno-butadieno extendido con aceite y fabricado
por la JSR Corporation] 10 partes en peso de negro de carbón
[fabricado por la TOKAI CARBON Co., Ltd.; SEAST KH, marca de
fábrica], 40 partes en peso de sílice precipitada [fabricada por la
NIPPON SILICA KOGYO Co., Ltd.; NIPSIL E200A, marca de fábrica]
(S_{Hg} = 110 m^{2}/g), una sal de adición de una amina del tipo
indicado en la Tabla 2 en una cantidad también indicada en la Tabla
2, 1 parte en peso de cera, 1 parte en peso de ácido esteárico, 1
parte en peso de antioxidante 6PPD
(N-fenil-N'-(1,3-dimetilbutil)-p-fenilenodiamina),
3 partes en peso de óxido de zinc, 1 parte en peso de acelerador de
la vulcanización MBTS (disulfuro de dibenzotiacilo), 1 parte en
peso de acelerador de la vulcanización TBBS
(N-terbutil-2-benzotiacilsulfenamida)
y 1,5 partes en peso de azufre. Fueron preparadas de esta manera
mezclas de caucho y otros varios ingredientes. Las propiedades
físicas de las mezclas de caucho y otros varios ingredientes
obtenidas están indicadas en la Tabla 2.
Nota
Los números en las propiedades físicas están
indicados como índices usando como referencia el resultado del
Ejemplo Comparativo 5, que es considerado como un índice de
100.
Como se indica claramente en la Tabla 2, las
mezclas de caucho y otros varios ingredientes de los Ejemplos 9 y
10 eran mejores que la mezcla de caucho y otros varios ingredientes
del Ejemplo Comparativo 5 con respecto a todas las propiedades
físicas. En las mezclas de caucho y otros varios ingredientes de los
Ejemplos 9 y 10, el valor de (B_{w}xC_{M}xS_{Hg}/C_{w})
estaba situado dentro de la preferible gama de valores, y queda de
manifiesto que la resiliencia era mejor que la del Ejemplo 11.
Claims (8)
1. Mezcla de caucho y otros varios ingredientes
que comprende (A) al menos un componente de caucho seleccionado de
entre los miembros del grupo que consta de caucho natural y cauchos
sintéticos de dieno, (B) una carga inorgánica que como componente
principal comprende al menos una carga seleccionada de entre los
miembros del grupo que consta de sílice y silicato, (C) una sal de
adición de una amina representada por la fórmula general (I):
R^{1}---
\melm{\delm{\para}{R ^{3} }}{N}{\uelm{\para}{R ^{2} }}
\cdot
R^{4}COOHdonde R^{1} representa un grupo alquilo
saturado o insaturado que tiene de 8 a 24 átomos de carbono, un
grupo arilo que tiene de 6 a 24 átomos de carbono o un grupo
aralquilo que tiene de 7 a 24 átomos de carbono, R^{2} y R^{3}
representan cada uno independientemente un átomo de hidrógeno, un
grupo alquilo saturado o insaturado que tiene de 1 a 12 átomos de
carbono, un grupo arilo que tiene de 6 a 12 átomos de carbono, un
grupo aralquilo que tiene de 7 a 12 átomos de carbono o un grupo
representado por cualquiera de las fórmulas
generales:
-(CH_{2}O)_{p}H,
-(CH_{2}CH_{2}O)_{p}H,
-CH(CH_{3}CH_{2}O)_{p}H
y
-(CH_{2}CH_{2}CH_{2}O)
_{p}H
donde un total de p representa un entero de 1 a 4
cuando al menos uno de R^{2} y R^{3} representa cualquiera de
los grupos anteriormente indicados, y R^{4} representa un grupo
alquilo saturado o insaturado que tiene de 6 a 24 átomos de
carbono, un grupo arilo que tiene de 6 a 24 átomos de carbono o un
grupo aralquilo que tiene de 7 a 24 átomos de
carbono.
2. Mezcla de caucho y otros varios ingredientes
según la reivindicación 1, en la que la carga inorgánica es sílice
precipitada.
3. Mezcla de caucho y otros varios ingredientes
según la reivindicación 1 ó 2, en la que, en la fórmula general (I)
que representa la sal de adición de una amina del componente (C),
R^{2} y R^{3} representan cada uno independientemente un grupo
alquilo saturado o insaturado que tiene de 1 a 8 átomos de carbono,
y un número total de átomos de carbono en los grupos representados
por R^{1}, R^{2} y R^{3} es de 10 a 24.
4. Mezcla de caucho y otros varios ingredientes
según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende 10 a
140 partes en peso de componente (B) por cada 100 partes en peso de
componente (A).
5. Mezcla de caucho y otros varios ingredientes
según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que el
componente (C) satisface la siguiente ecuación (II):
(II)3x10^{5} \leq
B_{w}xC_{M}xS_{Hg}/C_{w} \leq
4x10^{6}
donde B_{w} es la cantidad en partes en peso de
componente (B), C_{w} es la cantidad en partes en peso de
componente (C), C_{M} es el peso molecular del componente (C) y
S_{Hg} (m^{2}/g) es la superficie específica del componente (B)
medida según un método de porosimetría con
mercurio.
6. Mezcla de caucho y otros varios ingredientes
según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende
además (D) un agente de acoplamiento en una cantidad de un 1 a un
20% en peso del componente (B).
7. Mezcla de caucho y otros varios ingredientes
según la reivindicación 6, en la que el agente de acoplamiento del
componente (D) es al menos un compuesto seleccionado de entre los
miembros del grupo que consta de:
compuestos representados por la fórmula general
(III):
(III)A_{m}B_{3-m}Si-X-S_{a}-X-SiA_{m}B_{3-m}
donde A representa C_{n}H_{2n+1}O,
representando n un entero de 1 a 3, o un átomo de cloro, B
representa un grupo alquilo que tiene de 1 a 3 átomos de carbono, X
representa un grupo alquileno saturado o insaturado que tiene de 1 a
9 átomos de carbono o un grupo arileno que tiene de 7 a 15 átomos
de carbono, m representa un entero de 1 a 3, a representa un entero
de 1 o más que puede tener una distribución, dos grupos
representados por B pueden ser iguales o distintos uno de otro
cuando m representa 1, y dos o tres grupos representados por A
pueden ser iguales o distintos unos de otros cuando m representa 2 ó
3,
respectivamente;
compuestos representados por la fórmula general
(IV):
(IV)A_{m}B_{3-m}Si-X-Y
donde A representa C_{n}H_{2n+1}O,
representando n un entero de 1 a 3, o un átomo de cloro, B
representa un grupo alquilo que tiene de 1 a 3 átomos de carbono, X
representa un grupo alquileno saturado o insaturado que tiene de 1 a
9 átomos de carbono o un grupo arileno que tiene de 7 a 15 átomos
de carbono, Y representa un grupo mercapto, un grupo vinilo, un
grupo amino, un grupo glicidoxi o un grupo epoxi, n representa un
entero de 1 a 3, dos grupos representados por B pueden ser iguales
o distintos uno de otro cuando m representa 1, y dos o tres grupos
representados por A pueden ser iguales o distintos unos de otros
cuando m representa 2 ó 3, respectivamente;
y
compuestos representados por la fórmula general
(V):
(V)A_{m}B_{3-m}Si-X-S_{a}-Z
donde A representa C_{n}H_{2n+1}O,
representando n un entero de 1 a 3, o un átomo de cloro, B
representa un grupo alquilo que tiene de 1 a 3 átomos de carbono, X
representa un grupo alquileno saturado o insaturado que tiene de 1 a
9 átomos de carbono o un grupo arileno que tiene de 7 a 15 átomos
de carbono, Z representa un grupo benzotiazolilo, un grupo
N,N-dimetiltiocarbamoilo, un grupo metacriloilo o un
grupo hidrocarbúrico saturado o insaturado que tiene de 1 a 15
átomos de carbono, m representa un entero de 1 a 3, a representa un
entero de 1 o más que puede tener una distribución, dos grupos
representados por B pueden ser iguales o distintos uno de otro
cuando m representa 1, y dos o tres grupos representados por A
pueden ser iguales o distintos unos de otros cuando m representa 2 ó
3,
respectivamente.
8. Cubierta neumática que es producida usando una
mezcla de caucho y otros varios ingredientes descrita en cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 7.
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