ES2199715T3 - Neumatico con la pared lateral de caucho reforzado. - Google Patents
Neumatico con la pared lateral de caucho reforzado.Info
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Abstract
Neumático de caucho (1) que tiene una carcasa con una banda de rodadura circunferencial de caucho y paredes laterales asociadas, en el que dicha banda de rodadura (2) y una parte de dichas paredes laterales (6) tienen una configuración de saliente (4) y ranura (5) diseñada para entrar en contacto con el suelo; en el que dicha configuración de saliente (4) y ranura (5) se extiende desde dicha banda de rodadura al menos por un 30% de la pared lateral del neumático (6), adyacente a dicha banda de rodadura, caracterizado por el hecho de que la mayor parte de dicha porción en configuración de saliente y ranura en dicha pared lateral está hecha de una composición de caucho que comprende, en base a en 100 partes en peso de caucho (ppc), (A) elastómeros en una gama entre (i) 40 y 80 ppc de caucho natural cis-1, 4-poliisopreno con una temperatura de transición vítrea en una gama de -65ºC a -70ºC y (ii) y de 20 a 60 ppc de caucho cis-1, 4-polibutadieno con una temperatura de transición vítrea en unagama de -100ºC a -106ºC, (B) de 55 a 80 ppc de un relleno de refuerzo compuesto por negro de carbón y sílice precipitado, que comprende entre (i) de 5 a 40 ppc de negro de carbón con un índice de yodo de 35 a 85 g/kg y un valor de absorción del dibutilftalato (DBP) de 70 a 130 cm3/100g y (ii) de 10 a 70 ppc de sílice precipitado con un área de superficie BET de 125 a 200 m2/g; donde la proporción en peso de sílice respecto al negro de carbón está en una gama de 0.3/1 a 3/1, y (C) un agente de acoplamiento que tiene un grupo reactivo con los grupos de silanol en dicho sílice y otro grupo interactivo con dichos elastómeros.
Description
Neumático con la pared lateral de caucho
reforzado.
Esta invención se refiere a un neumático de
caucho que tiene una pared lateral de caucho con una configuración
de saliente y ranura diseñada para entrar en contacto con el suelo.
Este tipo de configuración de la pared lateral es de una
composición de caucho que comprende una mezcla de caucho natural y
caucho cis 1,4-polibutadieno, conteniendo negro de
carbón y sílice, así como un agente de acoplamiento.
Normalmente los neumáticos de caucho están
compuestos por una carcasa toroidal con una banda de rodadura
circunferencial y paredes laterales adyacentes.
Normalmente la banda de rodadura está diseñada
para entrar en contacto con el suelo, por lo tanto, por este
motivo, está hecha de una composición de caucho apropiada, y tiene
una configuración apropiada. Por ejemplo, esta banda de rodadura
tiene propiedades que mejoran una buena tracción y la resistencia
al desgaste. Los neumáticos pueden tener una banda de rodadura con
una configuración de saliente y ranura diseñada para entrar en
contacto con el suelo.
En contraste, las paredes laterales asociadas no
están normalmente diseñadas para entrar en contacto con el suelo y,
con el objetivo de prestar un soporte apropiado a la banda de
rodadura, normalmente están compuestas por una composición de
caucho que no está diseñada para la tracción y la resistencia al
desgaste, sino que, por el contrario, están compuestas por una
composición de caucho con una histéresis baja para proporcionar una
baja acumulación de calor y es más blanda para proporcionar una
mayor flexibilidad que la que se obtiene con el caucho de la banda
de rodadura.
Como resultado, este tipo de composiciones de
caucho más blandas para la pared lateral, normalmente tienen una
menor resistencia a objetos punzantes, a la abrasión y al desgaste
por fricción con las curvas de la carreteras u otros objetos.
No obstante, algunos neumáticos están destinados
a ser utilizados en condiciones extremadamente duras, por ejemplo
en carreteras accidentadas o en trayectos sin carreteras, o en
vehículos especiales que pueden estar diseñados para circular con
neumáticos de inflado bajo en los que la pared lateral del neumático
puede entrar en contacto con el suelo. Estas circunstancias se
pueden dar, por ejemplo, durante diferentes operaciones en minas,
para transportes de troncos, o cuando el neumático se utiliza en un
terreno accidentado con una presión de inflado baja. En estas
condiciones, se considera importante, la resistencia a la
propagación de fisuras o cortes y también la resistencia a la
punción en la pared lateral.
Para este tipo de usos, una ayuda importante para
la composición de caucho de la pared lateral es una composición de
caucho híbrido, con la que se obtiene una resistencia adecuada a la
punción y a la abrasión, asociada normalmente a las composiciones
de caucho para la banda de rodadura, mientras se mantienen las
propiedades de fatiga a la flexión y de histéresis normalmente
asociadas a las composiciones de caucho de la pared lateral.
Se sabe que algunos neumáticos comercialmente
disponibles pueden presentar a veces paredes laterales diseñadas
para ser resistentes a la propagación de cortes, las cuales están
compuestas por composiciones elastoméricas reforzadas con negro de
carbón que comprenden caucho natural y caucho cis
1,4-polibutadieno.
También se sabe que el negro de carbón que
refuerza las composiciones de caucho para la pared lateral del
neumático tiene convencionalmente un tamaño de partícula apreciable
mucho más grande que el que se usa habitualmente en el negro de
carbón para las bandas de rodadura de los neumáticos, ya que la
resistencia a la acumulación del calor es mucho más importante que
la resistencia a la abrasión para las paredes laterales de los
neumáticos.
Como ejemplo de dicho negro de carbón, éste puede
tener un valor de yodo (número) (ASTM D1510) en una gama de 35 a 85
g/kg, en lugar de un valor de yodo más alto, de al menos 105, que
sería más representativo del negro de carbón que se usa normalmente
en las composiciones de caucho para bandas de rodadura.
Aquí, no obstante, el objetivo es proporcionar un
neumático nuevo con una para pared lateral de caucho hecha de una
composición compuesta por caucho natural y
cis-1,4-polibutadieno, de la cual
una parte importante está diseñada para entrar ocasionalmente en
contacto con el suelo y, por lo tanto, debe tener una resistencia a
la punción y a la abrasión, más típica de las composiciones de
caucho para la banda de rodadura del neumático, pero manteniendo
sustancialmente la flexibilidad y una histéresis baja, necesarias
normalmente en una pared lateral de neumático.
Se podría pensar fácilmente en aumentar la
cantidad de caucho natural en la composición para la pared lateral
con el objetivo de aumentar la resistencia a la rotura. No
obstante, la cantidad de
cis-1,4-polibutadieno quedaría
reducida de forma correspondiente, lo que de ese modo provocaría
supuestamente de forma no deseable una reducción de la resistencia a
la abrasión y un aumento de la histéresis (como se esperaría
comprobar por una reducción de sus propiedades de rebote).
En consecuencia, lo que se pretende aquí es
proporcionar una pared lateral de neumático con una composición de
caucho que contiene un refuerzo de negro de carbón con un tamaño de
partícula grande, normal en las composiciones para la pared
lateral, y compuesta de caucho natural y de elastómeros cis
1,4-polibutadieno, también bastante comunes en
muchas composiciones para paredes laterales que, no obstante,
tienen una resistencia relativa a la abrasión y a la punción, y
también una gran resistencia a la rotura más habitual de las
composiciones de caucho para bandas de rodadura de los
neumáticos.
En la descripción de esta invención, el término
"ppc" se refiere a partes en peso de un ingrediente por cada
100 partes en peso de caucho.
Los términos "caucho" y "elastómero" se
utilizan de forma intercambiable.
El término "Tg" se refiere a la temperatura
de transición vítrea de un elastómero, normalmente determinada por
medio de un calorímetro con escáner diferencial (DSC) con un
aumento de la temperatura de 10ºC por minuto.
De acuerdo con la invención, se proporciona un
neumático de caucho con una carcasa con una banda de rodadura de
caucho circunferencial y paredes laterales asociadas, donde dicha
banda de rodadura y una parte de dichas paredes laterales tienen
una configuración de saliente y ranura diseñada para entrar en
contacto con el suelo, donde dicha configuración de saliente y
ranura se extiende desde dicha banda de rodadura hasta al menos un
30, y preferiblemente al menos un 50% de la pared lateral del
neumático adyacente a dicha banda de rodadura, e incluso
preferiblemente más, al menos hasta una anchura de sección máxima
del neumático, y donde la mayor parte de dicha porción con la
configuración de saliente y ranura de dicha pared lateral es de una
composición de caucho que comprende, en base a 100 partes en peso de
caucho (ppc), (A) elastómeros compuestos por entre (i) de 40 a 80,
preferiblemente de 45 a 70 ppc, de caucho natural
cis-1,4-poliisopreno y (ii) de 20 a
60, preferiblemente de 30 a 55 ppc, de caucho
cis-1,4-polibutadieno; (B) de 55 a
80 ppc de relleno de refuerzo compuesto por negro de carbón y sílice
precipitado en una gama de (i) 5 a 40 ppc de negro de carbón con un
valor de yodo de 35 a 85 g/kg y un valor de dibutilftalato (DBP) de
70 a 130 cm^{3}/100g y (ii) de 10 a 70 ppc de sílice precipitado
con un área de superficie BET de 125 a 200 m^{2}/g; donde la
proporción en peso del sílice comparado con el negro de carbón está
en una gama de 0.3/1 a 3/1, preferiblemente de 0.8/1 a 1.5/1 y (C)
un agente de acoplamiento que tiene una parte reactiva con los
grupos de silanol de dicho sílice y otra parte interactiva con
dichos elastómeros.
En particular, el uso del caucho natural, del
sílice y de un agente de acoplamiento en la composición del caucho
para la pared lateral está destinado a resistir a roturas o cortes,
punciones y a la abrasión, al tiempo que mantiene una histéresis
sustancial, o la propiedad física de rebote, en la composición de
caucho para la pared lateral.
En particular, el uso de caucho
cis-1,4-polibutadieno en la
composición de caucho para la pared lateral está destinado para
mejorar la resistencia a la abrasión y promover o mantener una
histéresis relativamente baja (propiedad de rebote relativamente
alta).
En un aspecto de la invención, la resistencia de
la composición de la pared lateral a la propagación del tamaño de
un pinchazo/fisura se atribuye a una relativa inmiscibilidad de la
fase de caucho cis-1,4-polibutadieno
con la fase del caucho natural. La inmiscibilidad relativa es
resultado principalmente de la importante disparidad de las
temperaturas de transición vítrea (Tg), es decir, éstas difieren en
al menos 30°C, el caucho
cis-1,4-polibutadieno (p. ej.: de
-100ºC a -106ºC) y el caucho natural (p. ej.: de -65ºC a -70ºC).
Este fenómeno de inmiscibilidad se debe a la disparidad de la Tg de
varios elastómeros que los expertos en la técnica conocen muy
bien.
Con el objetivo de incrementar dicha disparidad
de Tg en los elastómeros de la composición de caucho para la pared
lateral, se prefiere una composición de caucho para la pared
lateral que no incluya elastómero(s) que tengan una Tg
intermedia (entre) las Tg mencionadas del caucho natural y el
caucho cis-1,4-polibutadieno, es
decir, elastómeros con una Tg en una gama de -70ºC a -100ºC.
En consecuencia, con el fin de proporcionar dicha
composición de caucho de la pared lateral para la configuración de
saliente y ranura de la pared lateral diseñada para entrar en
contacto con el suelo, la cual es por lo tanto resistente a la
rotura y también a la abrasión, la mezcla de caucho natural y la
mezcla del caucho
cis-1,4-polibutadieno, con las Tg
separadas como se ha mencionado antes, es reforzada con una
combinación de negro de carbón de un tamaño relativamente grande,
un sílice granuloso y un agente de acoplamiento.
En particular, el negro de carbón de tamaño
grande es un negro de carbón utilizado de forma convencional en los
cauchos para paredes laterales, y contrasta con el tamaño
relativamente pequeño de algunos negros de carbón utilizados de
forma convencional en las composiciones de caucho para las bandas
de rodadura de los neumáticos. Se considera aquí que la aportación
de este negro de carbón de tamaño relativamente grande es necesaria
para incrementar la resistencia a la propagación de los cortes en
la composición de caucho de la pared lateral.
En esta invención se requiere, en particular, un
sílice precipitado para su uso en combinación con el negro de
carbón de tamaño grande como refuerzo de la composición de caucho
natural/cis-1,4-polibutadieno para
la pared lateral. Aquí se considera que, una aportación
significativa de sílice, cuando se usa junto con un agente de
acoplamiento, mejora el módulo (por ejemplo del 300%), aumenta la
resistencia a la punción, a la abrasión y a las fisuras, mientras
que sustancialmente se mantiene una histéresis relativamente baja en
la composición del caucho.
Por lo tanto, un aspecto importante de la pared
lateral de caucho de esta invención configurada con un diseño de
saliente y ranura para entrar en contacto con el suelo, es la
combinación única de caucho natural y de caucho
cis-1,4-polibutadieno en cantidades
específicas, con una Tg definida espacialmente y con un sistema de
refuerzo específico de sílice y negro de carbón con partículas
seleccionadas relativamente grandes, junto con un agente de
acoplamiento, con el fin de obtener una composición de caucho del
tipo que tiene una resistencia apropiada a la abrasión y a la
punción, al tiempo que mantiene, sustancialmente, las propiedades
de histéresis baja (propiedad física de rebote) y de flexión.
El caucho natural utilizado en esta invención es
habitualmente un caucho
cis-1,4-poliisopreno con un
contenido de cis-1,4 en una gama del 95 al 100% y
una Tg en una gama entre -65 y -70ºC. El
cis-1,4-polibutadieno utilizado en
esta invención tiene un contenido de cis-1,4 en una
gama del 95 al 99% preferiblemente, y una Tg en un margen de -00ºC
a -106ºC.
Resulta particularmente importante en esta
invención el hecho de que el caucho
cis-1,4-poliisiopreno y el caucho
cis-1,4-polibutadieno que se
utilizan en esta invención tienen Tg separadas, es decir que las Tg
difieren al menos en 30°C de manera que los cauchos son
relativamente incompatibles o inmiscibles el uno con el otro, para
mejorar, por ejemplo, la resistencia a la propagación del
corte.
El tamaño relativamente grande del negro de
carbón utilizado en esta invención destaca por tener una índice de
yodo que está en una gama de 35 a 85 g/kg y un valor de
Dibutilftalato DBP en una gama de 70 a 130 cm^{3}/100g.
Ejemplos representativos de dichos negros de
carbón de tamaño grande son, por ejemplo, según las designaciones
ASTM: N550, N660 y N326, en lugar de los negros de carbón N110,
N121 y N299 que tienen un tamaño de partícula más pequeño y son
usados normalmente en las composiciones de caucho para bandas de
rodadura.
En consecuencia, los negros de carbón con un
índice de yodo (valor) de 105 g/kg o más no son deseables para el
relleno de refuerzo de negro de carbón.
El sílice utilizado en esta invención es
preferiblemente un sílice precipitado, que puede ser preparado
mediante precipitación acídica de silicato, o por coprecipitación
de silicato y aluminato, métodos que en general son muy conocidos
por los expertos en este campo. Normalmente, este tipo de sílice
tiene un área de superficie BET en una gama de 125 a 200
m^{2}/g.
Algunos ejemplos representativos de este tipo de
sílice son por ejemplo, Hi-Sil 210,
Hi-Sil 243 de PPG Industries, Zeosil 1165MP
de Rhodia Inc., VN3 de Degussa y Zeopol 8745 de
Huberer.
Para los objetivos de esta invención, las
composiciones de caucho "compuestas" se refieren a las
respectivas composiciones de caucho que han sido compuestas con
ingredientes de composición apropiados, como negro de carbón,
aceite, ácido esteárico, óxido de zinc, sílice, cera, agentes
conservadores, resina(s), sulfuro y
acelerador(es).
Para la práctica de esta invención, se utilizan
concentraciones relativamente altas (de 3 a 6 ppc por ejemplo) de
agentes conservadores en la composición de caucho para la pared
lateral, con el objetivo de favorecer la protección de la capa de
ozono y prevenir la oxidación.
En la práctica de esta invención, aunque la
composición de caucho de la pared lateral está diseñada para
comprender una combinación de caucho natural y caucho
cis-1,4-polibutadieno, se pueden
añadir hasta 15 ppc de elastómeros a la composición, especialmente
elastómeros seleccionados de cauchos copolímeros de
isopreno/butadieno, caucho sintético
cis-1,4-poliisopreno y caucho
copolímero de estireno/butadieno preparado por emulsión de
polimerización (E-SBR), aunque preferiblemente está
compuesta esencialmente por el caucho natural y el caucho
cis-1,4-polibutadieno anteriormente
mencionados.
En general, y en un aspecto, con el objetivo de
tener suficiente flexibilidad, es deseable que la composición de
caucho para la pared lateral no incluya
trans-1,4-polibutadieno,
3,4-poliisopreno, y elastómeros de polibutadieno de
vinilo (polibutadieno con un contenido en vinilo de más del
50%).
En la práctica de esta invención, se pueden
utilizar varios agentes de acoplamiento, de los cuales algunos
ejemplos representativos pueden ser por ejemplo polisulfuros de
bis-(3-trialcoxisililalquil) conteniendo de 2 a 8
átomos de azufre en un puente polisulfúrico, con un promedio de 3.5
a 4.5 átomos de azufre para un material polisulfuro y un promedio
de 2 a 2.6 para bisulfuro. Los grupos alquilo para los grupos
alcoxi están seleccionados preferiblemente de grupos metilo y
etilo, preferiblemente de etilo, y el grupo alquilo de dicho grupo
sililalquil está seleccionado de radicales de etilo, propilo y
butilo.
Preferiblemente, este tipo de agente de
acoplamiento es un material polisulfuro bis
(3-trietoxisililpropil).
Los expertos en la técnica entenderán fácilmente
que las composiciones de caucho para la pared lateral están
elaboradas con métodos conocidos generalmente en la técnica de la
composición de caucho, por ejemplo la mezcla de cauchos
constituyentes vulcanizables con azufre con diferentes materiales
aditivos utilizados habitualmente, como medios de vulcanización,
por ejemplo, azufre, activadores, ralentizadores y aceleradores,
aditivos para el tratamiento, como aceites, resinas, incluyendo las
resinas aglutinadoras, sílices, plastificantes, productos de
relleno, pigmentos, ácidos grasos, óxido de zinc, ceras,
antioxidantes y antiozonantes, productos peptizantes y materiales
de refuerzo como, por ejemplo, el negro de carbón. Como saben los
expertos en la técnica, los aditivos anteriormente mencionados se
seleccionarán y se utilizarán normalmente en cantidades
convencionales dependiendo del uso que se vaya a dar al material
vulcanizable y vulcanizado con azufre (cauchos).
En caso de ser incluidas, las cantidades típicas
de las resinas aglutinadoras pueden estar entre 0.5 y 10 ppc,
normalmente entre 1 y 5 ppc. En caso de ser incluidos, las
cantidades típicas de los medios de procesamiento pueden estar
entre 1 y 10 ppc. Estos medios de procesamiento pueden incluir, por
ejemplo, aceites de tratamiento aromáticos, nafténicos, y/o
parafínicos. Algunos sílices representativos pueden ser, por
ejemplo, sílices amorfos hidratados. Las cantidades típicas de
antioxidantes se sitúan en una gama entre 1 y 3 ppc. Antioxidantes
representativos pueden ser, por ejemplo, el
difenilo-p-fenilenodiamina y otros,
como los que se describen en la publicación The Vanderbilt
Rubber Handbook (1978), p. 344-346. Cantidades
típicas de antiozonantes para la composición de la pared lateral
están entre 3 y 6 ppc. En caso de ser incluidos, las cantidades
típicas de ácidos grasos, como el ácido esteárico, están entre 0.5
y 3 ppc. Las cantidades típicas de óxido de zinc están entre 2 y 6
ppc. Las cantidades típicas de ceras se sitúan entre 1 y 5 ppc. A
menudo se usan ceras microcristalinas. Las cantidades típicas de
aditivos peptizantes están entre 0.1 y 1 ppc. Los aditivos
peptizantes típicos pueden ser, por ejemplo, pentaclorotiofenol y
bisulfuro dibenzamidodifenil.
Se considera que la presencia y las cantidades
relativas de los aditivos anteriores no representan un aspecto de
la presente invención, la cual se dirige principalmente al uso de
una mezcla específica de caucho natural y de caucho
cis-1,4-polibutadieno para las
paredes laterales de un neumático, con una superficie externa en
configuración de saliente y ranura diseñada para entrar en contacto
con el suelo, formada por una composición vulcanizable con azufre
reforzada con una combinación específica de negro de carbón con
partículas relativamente grandes junto con sílice precipitado y un
agente de acoplamiento.
La vulcanización se realiza en presencia de un
agente de vulcanización de azufre. Se pueden citar ejemplos de
agentes de vulcanización de azufre adecuados entre los que se
incluyen, el azufre elemental (azufre libre) o agentes
vulcanizantes donantes de azufre, por ejemplo, bisulfuro de amina,
polisulfuro polimérico o aductos de olefina de azufre. El agente de
vulcanización de azufre es preferiblemente un azufre elemental. Como
saben los expertos en este campo, los agentes de vulcanización de
azufre se utilizan en una cantidad que varía de 0.5 a 4 ppc, con
una gama preferida entre 0.5 y 2.25.
Los aceleradores, incluyendo opcionalmente
aceleradores primarios y secundarios, se utilizan para controlar el
tiempo y/o la temperatura requerida para la vulcanización y para
mejorar las propiedades del vulcanizado. A menudo se utilizan
aceleradores en una cantidad que varía entre 0.5 y 2.0 ppc. Dichos
aceleradores pueden ser, por ejemplo, aminas diversas, disulfuros,
guanidinas, tioureas, tiazoles, tiuramos, sulfenamidas,
ditiocarbamatos y xantatos. El acelerador primario es
preferiblemente una sulfonamida. Si se usa un segundo acelerador,
el acelerador secundario es preferiblemente un compuesto de
guanidina, ditiocarbamato o tiuramo. La presencia y las cantidades
relativas del agente de vulcanización de azufre y del acelerador no
se considera necesariamente un aspecto de esta invención.
Algunas veces la combinación de antioxidantes,
antiozonantes y ceras puede ser denominada en conjunto como
"agentes conservadores".
El neumático puede ser construido, formado,
moldeado y vulcanizado siguiendo diferentes métodos que los
expertos en la materia reconocerán fácilmente.
El neumático elaborado de esta invención está
fabricado de forma convencional y es vulcanizado por métodos
conocidos por los expertos en la materia.
Con el fin de entender mejor la invención, se
hace referencia a los dibujos anexos en los que la Figura 1 es una
vista en perspectiva de un neumático, la Figura 2 representa una
vista en corte de una banda de rodadura de un neumático y una
porción de las paredes laterales, y la Figura 3 es una sección
transversal del neumático.
En particular, los dibujos ilustran un neumático
1 cuya carcasa tiene una banda de rodadura de caucho
circunferencial 2, con pequeños flancos en la banda de rodadura 3,
con una configuración de saliente 4 y ranura 5 y paredes laterales
conectadas 6.
De forma única, una porción de la banda de
rodadura 2, en configuración de saliente 4 y ranura 5, se extiende
sobre una anchura de sección máxima (SW) en posición 8 sobre una
porción de la pared lateral 6 adyacente a la banda de rodadura 2,
superior al 30 por ciento, aproximándose un 50% de la superficie de
la pared lateral 6.
En particular, la superficie externa de la pared
lateral 6 configurada, incluyendo su configuración de saliente 4 y
ranura 5 y extendiéndose hasta la región del talón del neumático 7,
está hecha con la composición de caucho de la invención, es decir,
con caucho natural y caucho
cis-1,4-polibutadieno con una Tg
separada en al menos 30°C junto con un refuerzo de negro de carbón
de partículas de gran tamaño y sílice más un agente de
acoplamiento.
La invención puede entenderse mejor en referencia
a los ejemplos siguientes en los que las partes y porcentajes están
expresados en peso a menos que se indique lo contrario.
Ejemplo de referencia
I
Las mezclas de caucho natural y caucho
cis-1,4-polibutadieno se preparan
con un refuerzo de negro de carbón granulado y se identifican aquí
como Muestras A, B y C, siendo la Muestra A un refuerzo de negro de
carbón de Control, y las Muestras B y C conteniendo un refuerzo de
sílice junto con un agente de acoplamiento.
Los ingredientes de las composiciones
elastoméricas se indican a continuación en la Tabla 1.
| Material | Partes de la | Partes de la | Partes de la |
| Muestra A | Muestra B | Muestra C | |
| (Control) | |||
| Mezcla no productiva | |||
| Caucho Natural^{1} | 35 | 50 | 50 |
| Cis-1,4-polibutadieno^{2} | 65 | 50 | 50 |
| Negro de carbón^{3} (tamaño de | 51 | 30 | 30 |
| partícula grande) | |||
| Sílice A^{4} | 0 | 30 | 0 |
| Sílice B^{5} | 0 | 0 | 30 |
| Compuesto de un agente de | 0 | 5 | 5 |
| acoplamiento^{6} | |||
| Aceite de tratamiento | 11 | 0 | 0 |
| (parafínico) | |||
| Antiozonante^{7} | 4 | 4 | 4 |
| Antioxidante^{8} | 0 | 2 | 2 |
| Mezcla productiva | |||
| Azufre | 2 | 1 | 1 |
| Aceleradores^{9} | 0.6 | 1.0 | 1.0 |
| Antioxidante^{10} | 1.25 | 0 | 0 |
Se utilizaron las cantidades convencionales de
los agentes conservadores, así como de los ácidos grasos (ácido
esteárico), el óxido de zinc, el azufre y los aceleradores.
1. Caucho natural
cis-1,4-poliisopreno con una Tg de
-65°C a -70°C.
2.
Cis-1,4-polibutadieno en forma de
BUDENE® 1207 de Goodyear Tire & Rubber Company,
con un contenido en cis-1,4 de 99 y una Tg de
-103°C.
3. N550 con un valor de yodo de 43 g/kg y un
valor de DBP de 121 cm^{3}/100g.
4. Sílice Hi-Sil 243 de PPG
Industries con un área de superficie BET (nitrógeno) de 150
m^{2}/g.
5. Sílice Zeopol 8745 de Huberer con un
área de superficie BET (nitrógeno) de 180 m^{2}/g.
6. Compuesto X50S de Degussa AG que es una
combinación de un agente de acoplamiento de tefrasulfuro bis
(3-trietoxiaililpropil) y de carbono en una
proporción de 50/50.
7. Antiozonante tipo
p-fenilenodiamina
8. Antioxidante tipo trimetil dihidroquinolina
polimerizada.
9. De tipo sulfenamida y guanidina.
10. De tipo diaril fenilenodiamina mezclada.
Ejemplo de referencia
II
Las composiciones de caucho preparadas fueron
vulcanizadas a una temperatura de 150ºC durante 36 minutos, y las
muestras de caucho vulcanizadas obtenidas se evaluaron en función
de sus propiedades físicas, como se muestra a continuación en la
Tabla 2. Las Muestras A, B y C corresponden con las Muestras A, B y
C del Ejemplo I.
| Propiedades | Muestra A | Muestra B | Muestra C |
| (Control) | |||
| Reómetro^{1} (150ºC) | |||
| a. impulso rotativo Min. (dN-m) | 6.0 | 8.9 | 9.5 |
| b. impulso rotativo Máx. (dN-m) | 24.0 | 31.8 | 32.5 |
| Propiedades de deformación - tensión | |||
| a. Módulo 300% (MPa) | 4.6 | 7.6 | 8.0 |
| b. Tensión (MPa) | 13.7 | 17.4 | 17.0 |
| c. Alargamiento (%) | 714 | 641 | 645 |
| Desgarre^{2} (fuerza en Newtons) | 179 | 262 | 232 |
| (Strebler a 95ºC) | |||
| Rotura por fatiga^{3} | 1412 | 1386 | 1440 |
| (ciclos) (cam#18) | |||
| Abrasión DIN (10 Newtons), cm^{3} | 95 | 69 | 58 |
| perdidos | |||
| Rebote (100ºC) | 57.8 | 58.9 | 60 |
| Dureza, Shore A, 100ºC | 42.6 | 52.4 | 52.6 |
| Penetración de lámina (mm)^{4} | 1.6 | 1.3 | 1.3 |
| Energía de penetración^{5} (Julios) | 1.8 | 2.9 | 3.2 |
1. Impulso rotativo aplicado mediante un disco
oscilante a las muestras de caucho no vulcanizadas que van as ser
vulcanizadas durante la prueba.
2. Fuerza requerida para separar bandas de una
anchura de 5mm (180° de separación) como medida de adherencia en sí
misma.
3. Prueba dinámica realizada en las muestras de
caucho vulcanizadas en forma de halterio por flexión constante a un
Hertzio.
4. La prueba de penetración de lámina (a unos
25°C) puede ser descrita de forma general como un lámina de 5.3 g
unida a un péndulo de 105.4 cm liberado en un ángulo de 15° en
vertical donde la profundidad de penetración es medida. Es
preferible un valor bajo (Muestras B y C), ya que indica una mejor
resistencia a los objetos punzantes, lo que representa una
característica muy deseable para la pared lateral del neumático en
configuración de saliente y ranura de esta invención.
5. La prueba de Penetración de la Energía (a unos
25°C) puede ser descrita generalmente como un punzón de 18 g con un
ángulo de 45°, y un diámetro de 4.76 mm, transportado hacia un
bloque de muestra de caucho a una velocidad constante de 100
mm/min. Se registra la energía para la penetración a una
profundidad determinada. Es preferible obtener un valor alto
(Muestras B y C), lo cual indica una mejor resistencia a los objetos
punzantes y representa una característica muy deseable para la
pared lateral del neumático en configuración de saliente y ranura
de la invención.
Como se puede ver fácilmente a partir de la Tabla
2, el módulo del 300%, las propiedades resistencia a la tracción,
al desgarre, a la dureza, a la abrasión y a la penetración de las
Muestras B y C, son significativamente superiores a las de la
Muestra de control A, y se consideran indicativas de la mejora de
la resistencia a la penetración, al desgarre, a la abrasión y a los
objetos punzantes, que son propiedades deseables para la pared
lateral del neumático en configuración de saliente y ranura de la
invención, la cual está diseñada para entrar en contacto con el
suelo.
Además, como se puede ver en la Tabla 2, la
fuerza de tracción y las propiedades de resistencia contra el
desgarre de las Muestras B y C son significativamente superiores a
las de la Muestra de control A y se consideran como una mejora
relevante de la fuerza, la resistencia a los objetos punzantes y
una mejor resistencia a la rotura, las cuales son propiedades
deseables para la pared lateral del neumático en configuración de
saliente y de ranura según la invención.
Como se puede ver en la Tabla 2, también se
mejora de manera significativa la propiedad de resistencia a la
abrasión DIN de las Muestras B y C, (con una menor pérdida de
caucho) en comparación con la Muestra de control A, característica
deseable para la pared lateral del neumático en configuración de
saliente y ranura según la invención, diseñada para entrar en
contacto con el suelo, y que representa una resistencia superior al
desgaste por fricción y abrasión en aplicaciones con vehículos todo
terreno.
Otro aspecto significativo observado en las
propiedades indicadas en la Tabla 2 es que la histéresis, indicada
como los valores de rebote a 100ºC, fue sorprendentemente mantenida
sustancialmente a altas temperaturas (100ºC). Esto también
representa una característica apropiada para la pared lateral del
neumático en configuración de saliente y ranura de la invención,
donde es importante una acumulación relativamente ligera de calor
en condiciones operativas, así como la mejora de una buena economía
para las operaciones de transporte.
Además, como se muestra en la Tabla 2,
sorprendentemente se descubrió que se conservaban las propiedades
de flexión en las composiciones de caucho con un módulo del 300% y
una fuerza de tracción sustancialmente superior. Normalmente se
considera que un experto en este campo esperaría en este caso que
la propiedad de flexión se hubiese visto influida
negativamente.
Aunque puede que no se haya entendido el
mecanismo en su totalidad, se cree que la resistencia a la
propagación de los cortes en las Muestras B y C se debe a una red
formada por la combinación del agente de acoplamiento de silano, el
sílice, el negro de carbón y la mezcla polimérica única.
Claims (10)
1. Neumático de caucho (1) que tiene una carcasa
con una banda de rodadura circunferencial de caucho y paredes
laterales asociadas, en el que dicha banda de rodadura (2) y una
parte de dichas paredes laterales (6) tienen una configuración de
saliente (4) y ranura (5) diseñada para entrar en contacto con el
suelo; en el que dicha configuración de saliente (4) y ranura (5)
se extiende desde dicha banda de rodadura al menos por un 30% de la
pared lateral del neumático (6), adyacente a dicha banda de
rodadura, caracterizado por el hecho de que la mayor parte de
dicha porción en configuración de saliente y ranura en dicha pared
lateral está hecha de una composición de caucho que comprende, en
base a en 100 partes en peso de caucho (ppc), (A) elastómeros en una
gama entre (i) 40 y 80 ppc de caucho natural
cis-1,4-poliisopreno con una
temperatura de transición vítrea en una gama de -65ºC a -70ºC y (ii)
y de 20 a 60 ppc de caucho
cis-1,4-polibutadieno con una
temperatura de transición vítrea en una gama de -100ºC a -106ºC,
(B) de 55 a 80 ppc de un relleno de refuerzo compuesto por negro de
carbón y sílice precipitado, que comprende entre (i) de 5 a 40 ppc
de negro de carbón con un índice de yodo de 35 a 85 g/kg y un valor
de absorción del dibutilftalato (DBP) de 70 a 130 cm^{3}/100g y
(ii) de 10 a 70 ppc de sílice precipitado con un área de superficie
BET de 125 a 200 m^{2}/g; donde la proporción en peso de sílice
respecto al negro de carbón está en una gama de 0.3/1 a 3/1, y (C)
un agente de acoplamiento que tiene un grupo reactivo con los
grupos de silanol en dicho sílice y otro grupo interactivo con
dichos elastómeros.
2. Neumático (1) según la reivindicación 1
caracterizado por el hecho de que dicha configuración de
saliente (4) y ranura (5) se extiende desde la citada banda de
rodadura (2) por al menos un 50% de la pared lateral del neumático
(6) adyacente a dicha banda de rodadura.
3. Neumático (1) según la reivindicación 1
caracterizado por el hecho de que dicha configuración de
saliente (4) y ranura (5) se extiende desde la citada banda de
rodadura (2) por la pared lateral del neumático (6) adyacente a
dicha banda de rodadura hasta al menos la anchura de sección máxima
(SW) del neumático.
4. Neumático (1) según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de
que la composición de caucho para la pared lateral no incluye
elastómeros con una Tg en una gama de -70ºC a -100ºC.
5. Neumático (1) según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes caracterizado por el hecho de
que el relleno de refuerzo de negro de carbón no incluye negro de
carbón con un índice de yodo de 105 g/kg o superior.
6. Neumático (1) según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de
que dicha composición de caucho para la pared lateral no incluye
trans-1,4-polibutadieno,
3,4-poliisopreno, ni un elastómero de polibutadieno
con un contenido elevado de vinilo, los cuales tienen un contenido
de vinilo superior al 50%.
7. Neumático (1) según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de
que dicha composición de caucho para la pared lateral contiene de 5
a 15 ppc de al menos un elastómero suplementario seleccionado de al
menos un caucho copolímero de isopreno/butadieno, un caucho
sintético cis-1,4-poliisopreno y un
caucho copolímero de estireno/butadieno preparado por
polimerización de emulsión.
8. Neumático (1) según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes caracterizado por el hecho de
que, para dicha composición de la pared lateral, dicho agente de
acoplamiento es un polisulfuro
bis-(3-trialcoxisililalquil) que tiene de 2 a 8
átomos de azufre, con una media de (i) 2 a 2.6 o (ii) 3.5 a 4.5, en
su puente polisulfúrico.
9. Neumático (1) según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de
que, para dicha composición de la pared lateral, dicho agente de
acoplamiento es un material polisulfuro
bis-(3-trietoxisililpropil).
10. Neumático (1) según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes caracterizado por el hecho de
que, para dicha composición de la pared lateral, dicho negro de
carbón es seleccionado de al menos uno de los negros de carbón
N550, N660, y N326.
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