ES2210142T3 - Neumatico de vehiculo a motor con una banda antiabrasiva que puede reducir la resistencia a la rodadura. - Google Patents
Neumatico de vehiculo a motor con una banda antiabrasiva que puede reducir la resistencia a la rodadura.Info
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Abstract
Neumático de vehículo a motor (100) que tiene una resistencia a la rodadura reducida, comprendiendo dicho neumático (100) por lo menos una tela de carcasa (101) cuyos bordes laterales opuestos están doblados externamente para formar pliegues de carcasa (101a) alrededor de respectivos alambres de talón derecho e izquierdo (102), estando cada alambre de talón encajado en un talón (103) respectivo, también comprendiendo cada talón un respectivo relleno de talón (104) y una banda antiabrasiva (105) colocada en una posición axialmente externa al pliegue de carcasa, consistiendo dicha banda antiabrasiva (105) en un compuesto elastomérico vulcanizado que comprende por lo menos un caucho natural o sintético.
Description
Neumático de vehículo a motor con una banda
antiabrasiva que puede reducir la resistencia a la rodadura.
La presente invención se refiere a un neumático
de vehículo a motor con una banda antiabrasiva que puede reducir la
resistencia a la rodadura (R.R).
Uno de los requerimientos más urgentes en la
parte de los constructores de vehículos a motor respecto a las
calidades de rendimiento de los neumáticos es la de una baja
R.R.
Como resultado de este requerimiento, los
constructores de neumáticos han hecho hasta ahora enérgicos
esfuerzos para reducir la R.R. sin afectar negativamente otras
características importantes tales como la manejabilidad, el confort
y la durabilidad.
Entre los varios componentes que constituyen un
neumático, el que influencia más en la R.R. es claramente la banda
de rodadura, ya que es el componente que está en contacto directo
con el suelo.
De esta manera, en los años recientes, los
esfuerzos de los expertos en el campo se han concentrado en
modificaciones del compuesto de la banda de rodadura. En particular,
se ha buscado modificar las propiedades de histéresis de los
compuestos de la banda de rodadura, en particular variando el factor
de pérdida, que está definido como tan \delta = E''/E', en el que
E' = módulo de almacenamiento y E'' = módulo de pérdida. Esto es
porque se piensa que un compromiso óptimo entre una baja R.R. y un
buen agarre a la carretera del neumático sobre superficies mojadas
se obtendría con un compuesto que tiene un valor bajo de tan
\delta a moderadas temperaturas (50-70ºC) y un
alto valor de tan \delta a bajas temperaturas
(0-10ºC).
En este contexto, se obtuvo un cambio
particularmente significativo en el comportamiento de histéresis de
los compuestos mediante el reemplazo total o parcial de los rellenos
de refuerzo convencionales basados en negro de carbón con llamados
"rellenos blancos", y en particular con sílice (ver, por
ejemplo, la patente EP-501 227).
Además de esto, se han hecho intentos para
mejorar la R.R. modificando el compuesto usado para la capa inferior
de la banda de rodadura y para las telas de carcasa o para los
flancos del neumático.
La patente US-A-4
319 619 describe un neumático radial en el que la porción de caucho
de por lo menos una tela de carcasa y de la capa inferior de la
banda de rodadura están hechos de un caucho que tiene una propiedad
viscoelástica tan \delta \leq 0,2 y un módulo de almacenamiento
\geq 120 Kg/cm^{2}. En este neumático, la R.R. se reduciría sin
degradar la manejabilidad en términos de frenado, estabilidad,
confort y resistencia al desgaste.
La patente EP 0 964 028 describe un neumático
según el preámbulo de la reivindicación 1.
Según la patente
US-A-5 929 157, la R.R. de un
neumático se puede reducir sin reducir la resistencia al desgaste o
la manejabilidad sobre suelo mojado y sin aumentar la resistencia
eléctrica del neumático en conjunto si el compuesto para el flanco
del neumático se produce usando, como relleno de refuerzo, un tipo
particular de negro de carbón, reemplazando parte del negro de
carbón con un tipo particular de sílice y, particularmente, usando
una cantidad específica de un silano como agente de acoplamiento
(col. 1, líneas 32-39).
Se percibe comúnmente que las propiedades de
histéresis de las otras partes del neumático no tienen una
influencia particularmente significativa sobre la R.R. conjunta del
neumático. Esta vista se confirma mediante cálculos sobre modelos
producidos mediante el análisis de los componentes acabados [ver,
por ejemplo, J.L. Locatelli y Y. De Puydt en "Tire Technology
Internacional" (Junio 1999, pp. 50-55)].
Cambiar otras partes del neumático para reducir
la R.R. también se desaconseja por el hecho de que se obtiene
solamente una modesta mejora en la R.R. y ocasiona que se corra el
riesgo de comprometer otras características importantes y, así, de
perjudicar las cualidades de rendimiento conjunto del neumático.
Esto es particularmente cierto para la banda
antiabrasiva, que ha de tener propiedades que están en oposición
directa con los cambios que se puede prever para reducir la R.R. La
razón para esto es que, tal como es conocido, la banda antiabrasiva
es un componente hecho de material elastomérico que forma parte del
talón del neumático, y está colocada en una posición axialmente
externa al pliegue de la carcasa. Una vez se ha montado el neumático
sobre la llanta de la rueda, la banda antiabrasiva se coloca
entonces entre el pliegue de la carcasa y la llanta, y sirve
principalmente para proteger el pliegue de la carcasa de las
tensiones de deformación y fricción continuas ejercidas por la
llanta sobre el talón.
Considerando su posición y su función, consiste
convencionalmente en un compuesto cuyo módulo de almacenamiento es
lo suficientemente alto para hacerlo un componente mecánicamente
heterogéneo respecto al talón. Al mismo tiempo, este compuesto
también debe tener valores de resistencia al desgaste y resistencia
a la fatiga que sean tales que permitan que la banda antiabrasiva
ejerza la función de protección mencionada anteriormente de una
manera eficiente.
En general, un compuesto de la banda antiabrasiva
comprende 30-70 phr de caucho natural,
30-70 phr de BR (polibutadieno),
0-20 phr de SBR (copolímero estireno/butadieno), por
lo menos 80 phr de negro de carbón, una gran cantidad de azufre (por
lo menos 2 phr) y una gran cantidad de aceite (unos 15 phr). El uso
combinado de grandes cantidades de negro de carbón y azufre
proporciona al compuesto valores de alto módulo de almacenamiento E'
a altas temperaturas (70 y 100ºC).
En el transcurso de la presente descripción y en
las reivindicaciones adjuntas, la expresión phr (por cien de caucho)
significa que los pesos de los varios componentes del compuesto son
relativos a 100 partes de caucho.
Típicamente, un compuesto de banda antiabrasiva
convencionalmente tiene las siguientes propiedades físicas: módulo
E' a 70ºC = 7,5-8,5; tan \delta a 70ºC =
0,15-0,20; abrasión DIN \leq 30 mm^{3}.
El solicitante ha encontrado ahora que es posible
realizar cambios en el compuesto de la banda antiabrasiva que
reducen la R.R. de un neumático sin comprometer las cualidades de
rendimiento típicas de este componente estructural del
neumático.
El solicitante también ha encontrado que el
objetivo mencionado anteriormente se puede conseguir mediante un
compuesto con un factor de pérdida (tan \delta = E''/E') a 70ºC
\leq 0,130 y un módulo de almacenamiento E' a 70ºC \geq 6
MPa.
En un primer aspecto, la presente invención se
refiere así a un neumático de vehículo a motor que tiene una
resistencia a la rodadura reducida, comprendiendo dicho neumático
por lo menos una tela de carcasa cuyos bordes laterales opuestos
están doblados externamente para formar pliegues de carcasa
alrededor de respectivos alambres de talón derecho e izquierdo,
estando cada alambre de talón encajado en un talón respectivo,
también comprendiendo cada talón un respectivo relleno de talón y
una banda antiabrasiva colocada en una posición axialmente externa
al pliegue de carcasa, consistiendo dicha banda antiabrasiva en un
compuesto elastomérico vulcanizado que comprende por lo menos un
caucho natural o sintético, caracterizado por el hecho de que dicho
compuesto tiene un factor de pérdida (tan \delta = E''/E') a 70ºC
\leq 0,130 y un módulo de almacenamiento E' a 70ºC \geq 6
MPa.
En un segundo aspecto, la presente invención
también se refiere a una banda antiabrasiva para un neumático que
tiene una baja resistencia a la rodadura, consistiendo dicha banda
en un compuesto elastomérico vulcanizado que comprende por lo menos
un caucho natural o sintético, caracterizada por el hecho de que
dicho compuesto tiene un factor de pérdida (tan \delta = E''/E') a
70ºC \leq 0,130 y un módulo de almacenamiento E' a 70ºC \geq 6
MPa.
Preferiblemente, el valor de dicho factor de
pérdida a 70ºC está comprendido entre 0,05 y 0,120, e incluso más
preferiblemente entre 0,08 y 0,110.
A su vez, el valor de dicho módulo de
almacenamiento E' a 70ºC está preferiblemente comprendido entre 6,5
y 18 MPa, e incluso más preferiblemente entre 7 y 12 MPa.
Típicamente, la abrasión DIN del compuesto de la
banda antiabrasiva de la presente invención es menor de 70 mm^{3}.
Es preferiblemente menor de 60 mm^{3}.
En una realización preferida de la presente
invención, dichos bajos valores para el factor de pérdida se
obtienen añadiendo a un caucho natural y/o sintético una pequeña
cantidad de negro de carbón y una cantidad efectiva de un componente
capaz de aumentar el valor del módulo de almacenamiento E' a 70ºC
del compuesto vulcanizado.
Preferiblemente, dicha pequeña cantidad de negro
de carbón es \leq 60 phr, e incluso más preferiblemente \leq 50
phr.
Ventajosamente, dicho componente que es capaz de
aumentar el valor del módulo de almacenamiento E' a 70ºC es una
resina termoendurecible elegida entre el grupo que comprende resinas
de compuesto donante resorcinol/metileno, resinas epoxi, resinas
alquídicas y mezclas de las mismas.
La cantidad de resina termoendurecible que
proporciona al compuesto de una banda antiabrasiva las
características típicas de la presente invención varía entre un caso
y otro según parámetros que son bien conocidos por los técnicos en
la materia, tales como, por ejemplo, el número de grupos de
reticulado presentes en la resina termoendurecible usada y/o su
naturaleza (que contiene dos componentes o en forma precondensada).
Un técnico en la material será capaz, de esta manera, de determinar
la cantidad de resina termoendurecible requerida para los propósitos
de la presente invención, sobre una base caso por caso, mediante
simples pruebas experimentales de rutina.
Típicamente, la cantidad de resina
termoendurecible está comprendida entre 0,5 y 15 phr, o
preferiblemente entre 2 y 10 phr, e incluso más preferiblemente
entre 3 y 7 phr.
Preferiblemente, dicha resina termoendurecible es
del tipo: resorcinol + donador metileno o es en forma de dos
componentes que forman la resina termoendurecible in situ, o
está en forma precondensada (condensada antes de añadirse al
compuesto). Típicamente, el donador metileno es
hexametoximetilmelamina (HMMM) o hexametilenetetramina (HMT). En el
caso de HMMM, su relación en peso respecto a los rangos de
resorcinol está compredida entre 0,5 y 3.
Alternativamente, también se pueden usar resinas
termoendurecibles de otros tipos, tales como, por ejemplo,
epoxi/poliol, epoxi/diamina, epoxi/ácido carboxílico o
alcohol/diácido (resisnas alquil). También en este caso, los dos
componentes que condensan in situ se pueden añadir al
compuesto o a la resina precondensados separadamente.
Típicamente, el caucho sintético es un polímero
elastomérico diolefínico que se puede obtener mediante
polimerización, en solución o en emulsión, de uno o más monómeros de
dieno conjugados, opcionalmente mezclados con un hidrocarburo
vinilaromático, estando presente este último en el polímero en
cantidades generalmente no mayor del 50% en peso respecto al peso
total del polímero.
Preferiblemente, el polímero elastomérico de
dieno contiene entre el 30 y el 70% en peso, respecto al peso total
del polímero, de unidades diolefínicas de estructura 1,2.
Para los propósitos de la invención, el monómero
de dieno conjugado se elige preferiblemente entre el grupo que
comprende: 1,3-butadieno, isopreno,
2,3-dimetil-1,3-butadieno,
1,3-pentadieno, 1,3-hexadieno y
mezclas de los mismos, mientras que el hidrocarburo vinilaromático
se elige preferiblemente entre el grupo que comprende: estireno,
\alpha-metilestireno,
p-metilestireno, viniltolueno, vinilnaftaleno,
vinilpiridina y mezclas de los mismos.
En el transcurso de la presente descripción, la
expresión "unidades diolefínicas de estructura 1,2" se usa para
indicar la fracción de unidades derivada de la polimerización 1,2
del monómero de dieno conjugado. Por ejemplo, cuando el monómero de
dieno conjugado es 1,3-butadieno, las unidades
diolefínicas mencionadas anteriormente de estructura 1,2 tienen la
siguiente fórmula estructural:
Preferiblemente, el polímero elastomérico
diolefínico se elige entre el grupo que comprende copolímeros
estireno/1,3-butadieno (SBR),
poli(1,3-butadieno) (BR), copolímeros
estireno/isopreno y similares, o mezclas de los mismos.
Típicos ejemplos de negro de carbón son los
identificados mediante las abreviaciones N110, N121, N134, N220,
N231, N234, N299, N330, N339, N347, N3451, N358 y N375 según los
estándares ASTM.
No es necesario decir que el compuesto de la
banda antiabrasiva según la presente invención también comprende
azufre y/o otros agentes de vulcanización de tipo convencional.
Además, el compuesto de la banda antiabrasiva de
la presente invención también puede comprender otros aditivos de
tipo convencional, tales como agentes de activación,
plastificadotes, antioxidantes, aceleradores y similar.
La viscosidad Mooney ML (1+4) a 100ºC a la que se
hace referencia en el transcurso de la presente descripción se
determinó según el estándar ISO 289/1.
Otras propiedades físicas de los compuestos a los
que se hace referencia en el transcurso de la presente descripción y
en las reivindicaciones se determinaron sobre muestras de compuesto
(vulcanizado de antemano a 151ºC durante 30 minutos) según los
siguientes estándares convencionales:
- dureza en grados IRHD: estándar ISO 48;
- valores de abrasión DIN (expresados como
pérdida volumétrica respecto a una composición estándar: ISO
4649.
Las propiedades elásticas se midieron bajo
condiciones dinámicas.
Más particularmente, los valores del módulo de
almacenamiento E', el módulo de pérdida E'' y tan \delta = E'/E''
se determinaron usando un aparato de Instron disponible
comercialmente.
Las determinaciones Instron dinámicas se
realizaron bajo las siguientes condiciones:
- muestra de prueba cilíndrica (25 mm de longitud
y 14 mm de diámetro),
- deformación previa: 20%,
- deformación impuesta: 7,5%,
- frecuencia: 100 Hz.
Las características del compuesto de la presente
invención no se pueden obtener simplemente modificando la cantidad
de los componentes del compuesto de la banda antiabrasiva de tipo
convencional citados anteriormente. La razón para esto es que no es
posible reducir la histéresis (tan \delta) reduciendo la cantidad
de aceite, ya que esto aumenta su viscosidad, comprometiendo así su
capacidad de procesamiento. Tampoco es posible reducir la cantidad
de negro de carbón presente en dicho compuesto convencional, ya que
esta reducción produce una reducción en el módulo de almacenamiento
E' que no se puede compensar aumentando la cantidad de azufre. De
hecho, la cantidad de azufre presente en este compuesto ya están al
máximo nivel permitido para evitar la reversión.
Las características y ventajas de la invención se
representarán ahora con referencia a una realización dada a modo de
ejemplo no limitativo en la figura 1 adjunta, que representa una
vista en sección transversal de una porción de un neumático hecha
según la invención.
"a" indica una dirección axial y "r"
indica una dirección radial.
Por simplicidad, la figura 1 representa solamente
una porción del neumático, siendo la porción restante no
representada idéntica y dispuesta simétricamente respecto a la
dirección radial "r".
El neumático (100) comprende por lo menos una
tela de carcasa (101), cuyos bordes laterales opuestos están
doblados externamente para formar los llamados pliegues de carcasa
(101a) alrededor de respectivos alambres de talón (102).
La tela de carcasa (101) es usualmente de tipo
radial, es decir, incorpora cuerdas de refuerzo dispuestas en una
dirección substancialmente perpendicular respecto a una dirección
circunferencial. Cada alambre de talón (102) está encerrado en un
talón (103) definido a lo largo de un borde circunferencial interno
del neumático (100), a través del cual el neumático está fijado a
una llanta (no representada en la figura 1) que forma parte de una
rueda de vehículo. El espacio definido mediante cada pliegue de
carcasa (101a) contiene un relleno de talón (104) en el que están
incrustados los alambres de talón (102). La banda antiabrasiva (105)
según la presente invención está colocada en una posición axialmente
externa respecto al pliegue de la carcasa (101a).
Una estructura de cintura (106) está aplicada a
lo largo de la circunferencia de la tela de carcasa (101). En la
realización específica en la figura 1, la estructura de cintura
(106) comprende dos bandas de cintura (106a, 106b) que incorporan
una pluralidad de cuerdas de refuerzo, típicamente hechas de metal,
que son paralelas entre sí en cada banda y se extienden
transversales a las de la banda adyacente, orientadas de tal manera
que forman un ángulo predeterminado respecto a una dirección
circunferencial. Por lo menos una capa de refuerzo (107) se puede
aplicar opcionalmente a cero grado respecto a la banda de cintura
radialmente más externa (106b), incorporando esta capa de refuerzo
generalmente una pluralidad de cuerdas de refuerzo, típicamente
cuerdas textiles, dispuestas según un ángulo de unos pocos grados
respecto a una dirección circunferencial.
Un flanco (108) está también aplicado
externamente sobre la tela de carcasa (101) y se extiende, en una
posición axialmente externa, desde el talón (103) a la extremidad de
la estructura de cintura (106).
Una banda de rodadura (109), cuyos bordes
laterales están conectados a los flancos (108), está aplicada
circunferencialmente en una posición radialmente externa a la
estructura de cintura (106). Externamente, la banda de rodadura
(109) tiene una superficie de rodadura (109a) diseñada para entrar
en contacto con el suelo. Esta superficie (109a) que, por propósitos
de simplicidad, se ha mostrado lisa en la figura 1, generalmente
comprende ranuras circunferenciales enlazadas mediante cortes
transversales (no representados) para definir una pluralidad de
bloques de varias formas y tamaños distribuidos sobre la superficie
de rodadura (109a).
Una banda de caucho (110) (indicada como
"mini-flanco") puede estar presente
opcionalmente en la zona de conexión entre los flancos (108) y la
banda de rodadura (109), esta banda de caucho que se obtiene
generalmente mediante coextrusión con la banda de rodadura, y
haciendo posible que se mejore la interacción mecánica entre la
banda de rodadura (109) y los flancos (108). Alternativamente, la
parte final del flanco (108) puede cubrir directamente el borde
lateral de la banda de rodadura (109). Una capa inferior (11) se
puede colocar opcionalmente entre la estructura de cintura (106) y
la banda de rodadura (109) para formar, con la banda de rodadura
(109), una estructura conocida como un "tapón y base".
En el caso de neumáticos sin una cámara de aire
(neumáticos sin tubo), una capa de cauchutado (112) -generalmente
indicada como "revestimiento"- también puede preverse en una
posición radialmente interna respecto a la tela de carcasa (101),
este revestimiento proporciona la impermeabilidad al aire requerida
para hinchar el neumático.
El neumático según la presente invención se puede
producir mediante cualquier proceso conocido en la técnica,
incluyendo por lo menos una etapa de fabricación del neumático en
crudo y por lo menos una etapa para su vulcanización.
Más particularmente, el proceso para producir el
neumático comprende las etapas de preparación previa y separada de
una serie de productos semiacabados correspondientes a las varias
partes del neumático (telas de carcasa, estructura de cintura,
alambres de talón, rellenos, flancos y banda de rodadura) que se
montan juntas a continuación mediante maquinaria de fabricación
adecuada. A continuación, la posterior etapa de vulcanización sella
los componentes semiacabados mencionados anteriormente juntos para
proporcionar un bloque monolítico, que es el neumático acabado.
No es necesario decir que la etapa de preparación
de los componentes semiacabados mencionados anteriormente está
precedida por una etapa de preparación y moldeado de los compuestos
relevantes que constituyen los citados componentes semiacabados,
según técnicas convencionales.
En particular, en los neumáticos de la invención,
la banda antiabrasiva se puede producir desde el correspondiente
compuesto como un compuesto separado y a continuación combinarse con
los otros componentes durante la etapa de fabricación.
Preferiblemente, la banda antiabrasiva se produce mediante
coextrusión junto con el flanco.
El neumático en crudo obtenido así se pone a
continuación a través de las etapas posteriores de moldeado y
vulcanización. Para este propósito, se usa un molde de vulcanización
que está diseñado para recibir el neumático que se procesa en el
interior de una cavidad de moldeo que tiene paredes de forma
complementaria que definen la superficie externa del neumático una
vez se ha completado la reticulación. El moldeado del neumático en
crudo se puede realizar mediante la inyección de un fluido
presurizado en el espacio definido por la superficie interna del
neumático, para presionar la superficie externa del neumático en
crudo contra las paredes de la cavidad de moldeo. En este punto, se
realiza la etapa de vulcanización del material elastomérico crudo
presente en el neumático. Para este propósito, la pared externa del
molde de vulcanización se coloca en contacto con un fluido de
calentamiento (generalmente vapor) de manera que la pared externa
alcanza una temperatura máxima generalmente entre 100ºC y 200ºC. Al
mismo tiempo, la superficie interna del neumático se lleva a la
temperatura de vulcanización usando el mismo fluido presurizado
usado para presionar el neumático contra las paredes de la cavidad
de moldeo. Una vez se ha completado la vulcanización, el neumático
se retira de la prensa de vulcanización.
La banda antiabrasiva (105) está formada a partir
de un compuesto según la invención, que tiene un factor de pérdida
de 70ºC (tan \delta = E''/E') = 0,103, un módulo de almacenamiento
a 70ºC E' = 7,65 y la composición dada en la Tabla I.
La Tabla I compara la composición de una banda
antiabrasiva de la invención (I) con la de una banda antiabrasiva
convencional (C). Los valores numéricos en la Tabla I indican las
cantidades de cada componentes, expresados en phr.
| C | I | |
| NR | 60 | 60 |
| BR | 40 | 40 |
| N375 | 82 | |
| N234 | 40 | |
| Ácido esteárico | 2 | 2 |
| ZnO | 3,5 | 3,5 |
| Resorcinol | 2 | |
| HMMM | 2,01 | |
| Aceite | 1,6 | |
| Antioxidantes | 2,9 | 2,9 |
| Aditivos proceso | 3 | 3 |
| Agentes aceleradores | 1,4 | 1,4 |
| Azufre | 2,51 | 2,51 |
Las características físicas de los dos compuestos
C e I se dan en la Tabla II adjunta.
| Banda C | Banda según la invención | |
| Viscosidad mooney ML (1+4) a 100ºC | > 200 | 68,7 |
| IRHD 23ºC | 80,1 | 79,3 |
| IRHD 100ºC | 73,9 | 73,4 |
| E' 23ºC (MPa) | 9,62 | 8,83 |
| E' 70ºC (MPa) | 8 | 7,65 |
| E' 100ºC (MPa) | 7,68 | 7,37 |
| tan \delta 23ºC | 0,239 | 0,139 |
| tan \delta 70ºC | 0,174 | 0,103 |
| tan \delta 100ºC | 0,147 | 0,09 |
| Abrasión DIN (mm^{3}) | 25,5 | 50,9 |
La Tabla II muestra que el módulo de
almacenamiento E' del compuesto de la banda de la invención (I) a
altas temperaturas es substancialmente igual al del compuesto
convencional (C), mientras que la histéresis (tan \delta) es mucho
menor.
El valor de abrasión sobre una muestra de prueba
de laboratorio, que parece que es muy negativo para el compuesto de
la invención (casi el doble porque se desgastaron muchos milímetros
cúbicos), no se encontró que fuera significativo en las pruebas de
fatiga realizadas en el neumático. Específicamente, se encontró que
ambos neumáticos, el de la invención y el neumático convencional,
superaron el límite de resistencia mínimo en las pruebas de fatiga
(>120 h). Incluso, las pruebas de fatiga descritas anteriormente
dieron un resultado de 155 horas para el neumático de la invención y
121 horas para el neumático de referencia. También debe indicarse
que, en ambos casos, el final de la prueba no fue como un resultado
de la resistencia de la banda antiabrasiva.
Las razones para esta diferencia sorprendente
entre el resultado de la prueba de abrasión y el de la prueba de
fatiga todavía no se han clarificado totalmente. Sin embargo, sin
estar limitado de ninguna manera por la siguiente hipótesis, los
inventores creen que los bajos valores de histéresis (tan \delta y
E'') de la banda antiabrasiva de la invención proporcionan una
reducción en el calentamiento al que se somete dicha banda durante
el ejercicio, con una consiguiente reducción en el fenómeno de
degradación térmica, para compensar ampliamente la resistencia
reducida al desgaste.
Además, otra ventaja del compuesto de la banda de
la invención (I) es que, aunque no contiene aceite, tiene una
viscosidad que se apreciablemente menor que la del compuesto de la
banda convencional (C) y, por lo tanto, tiene una capacidad de
trabajo mucho mejor, particularmente durante la etapa de
extrusión.
El neumático de la invención se comparó con un
neumático idéntico de tipo convencional, siendo la única diferencia
la composición del compuesto de la banda (Tabla I).
El tamaño de ambos neumáticos era de tipo 195/65
R15.
Los neumáticos se sometieron a una serie de
pruebas estándar para evaluar su resistencia a la rodadura,
resistencia a la fatiga y cualidades de rendimiento en la carretera:
manejabilidad suave (conducción bajo condiciones normales),
manejabilidad dura (conducción bajo condiciones extremas) y
confort.
La resistencia a la rodadura se evaluó según el
estándar ISO 8767 y en particular con el "Procedimiento de
Torsión" dado en el punto 7.2.2 de dicho estándar, usando
aparatos de laboratorio convencionales.
Las mediciones se tomaron a una velocidad
constante igual a 80 km/h, mientras que las pérdidas parasíticas se
midieron según el procedimiento de "Lectura de Rozamiento" dado
en el estándar ISO 8767 mencionado anteriormente.
Para comparar las cualidades de rendimiento del
neumático de la invención con las del neumático comparativo, se
asignó un índice de resistencia a la rodadura de 100 a la pérdida de
energía en kg/ton medida en el caso de los neumáticos de
referencia.
El índice del neumático de la invención se dio
entonces a un % de aumento correspondiente a la caída en la pérdida
de energía encontrada durante la prueba. En otras palabras, cuanto
mayor es el valor del índice, menor es la resistencia a la rodadura
del neumático bajo examen.
La resistencia a la fatiga se probó sobre un
neumático 195/65 R15 con una presión de hinchado de 2,5 bar, una
carga aplicada de 1135 kg y una velocidad de rotación de 60 km/h. La
prueba se detuvo cuando se encontraron roturas y/o desprendimiento
de por lo menos un componente del neumático.
Para el neumático de referencia, la prueba se
detuvo después de 121 horas, mientras que el neumático según la
invención soportó la prueba durante 155 horas. No se observó ninguna
producción de la banda antiabrasiva en ninguno de los dos
neumáticos.
La evaluación de las cualidades de rendimiento en
términos de confort, agarre a la carretera bajo condiciones normales
(manejabilidad suave) y bajo condiciones extremas (manejabilidad
dura) se realizó en la pista de pruebas en la localidad de Vizzola,
con los neumáticos montados en vehículos a motor Audi A3 de 1600
cm^{3}. El neumático convencional y el neumático de la invención
se probaron mediante un par de conductores de prueba independientes
que dieron a continuación una puntuación entre 0 y 10 basada en su
opinión subjetiva en lo que respecta al agarre a la carretera y
confort bajo condiciones de manejabilidad suave y manejabilidad
dura. En este contexto, la expresión "manejabilidad dura"
significa la ejecución, mediante el conducto de prueba, de todas las
maniobras que un conductor promedio podría estar forzado a realizar
en el caso de circunstancias no previstas y peligrosas: dirección
recta a alta velocidad, cambio súbito de carriles para evitar
obstáculos, frenada súbita y similar.
También en este caso, la puntuación total dada al
neumático convencional respecto a la manejabilidad suave,
manejabilidad dura y confort era igual a un índice de 100.
El índice del neumático de la invención dio
entonces un % de aumento correspondiente al rendimiento aumentado,
en términos de manejabilidad y confort, encontrado durante la
prueba. En otras palabras, cuando mayor es el valor del índice,
mejor son las cualidades de rendimiento ofrecidas por el neumático
de la invención.
Los resultados así obtenidos se dan en la Tabla
III.
| Neumático C | Neumático I | |
| Manejabilidad suave | 100 | 100 |
| Manejabilidad dura | 100 | 100 |
| Confort | 100 | 103 |
| R.R. | 100 | 104 |
Los datos en la Tabla III muestran que la R.R.
del neumático de la invención es menor, un 4% aproximadamente
comparada con la del neumático convencional, mientras que las
propiedades de agarre a la carretera son substancialmente
equivalentes.
Claims (24)
1. Neumático de vehículo a motor (100) que tiene
una resistencia a la rodadura reducida, comprendiendo dicho
neumático (100) por lo menos una tela de carcasa (101) cuyos bordes
laterales opuestos están doblados externamente para formar pliegues
de carcasa (101a) alrededor de respectivos alambres de talón derecho
e izquierdo (102), estando cada alambre de talón encajado en un
talón (103) respectivo, también comprendiendo cada talón un
respectivo relleno de talón (104) y una banda antiabrasiva (105)
colocada en una posición axialmente externa al pliegue de carcasa,
consistiendo dicha banda antiabrasiva (105) en un compuesto
elastomérico vulcanizado que comprende por lo menos un caucho
natural o sintético, caracterizado por el hecho de que dicho
compuesto tiene un factor de pérdida (tan \delta = E''/E') a 70ºC
\leq 0,130 y un módulo de almacenamiento E' a 70ºC \geq 6
MPa.
2. Neumático (100) según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicho compuesto tiene un
factor de pérdida (tan \delta) a 70ºC comprendido entre 0,05 y
0,120.
3. Neumático (100) según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicho compuesto tiene un
factor de pérdida (tan \delta) a 70ºC comprendido entre 0,08 y
0,110.
4. Neumático (100) según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores 1 a 3, caracterizado por el hecho
de que dicho compuesto tiene un valor de módulo de almacenamiento E'
a 70ºC comprendido entre 6,5 y 18 MPa.
5. Neumático (100) según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores 1 a 3, caracterizado por el hecho
de que dicho compuesto tiene un valor de módulo de almacenamiento E'
a 70ºC comprendido entre 7 y 12 MPa.
6. Neumático (100) según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores 1 a 5, caracterizado por el hecho
de que dicho compuesto también comprende negro de carbón en una
cantidad menor o igual a 60 phr.
7. Neumático (100) según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores 1 a 5, caracterizado por el hecho
de que dicho compuesto también comprende negro de carbón en una
cantidad menor o igual a 50 phr.
8. Neumático (100) según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores 1 a 7, caracterizado por el hecho
de que dicho compuesto también comprende entre 0,5 y 15 phr de una
resina termoendurecible.
9. Neumático (100) según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores 1 a 8, caracterizado por el hecho
de que dicha resina termoendurecible se elige entre el grupo que
comprende resinas compuestas donantes resorcinol/metileno, resinas
epoxi, resinas alquídicas y mezclas de las mismas.
10. Neumático (100) según la reivindicación 9,
caracterizado por el hecho de que dicha resina
termoendurecible es una resina basada en resorcinol o en un donador
de metileno.
11. Neumático (100) según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores 8 a 10, caracterizado por el
hecho de que dicha resina termoendureciblese cura in
situ.
12. Neumático (100) según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores 9 a 11, caracterizado por el
hecho de que dicho donador de metileno es HMMM o HMT.
13. Banda antiabrasiva (105) para un neumático
(100) que tiene una baja resistencia a la rodadura, consistiendo
dicha banda (105) en un compuesto elastomérico vulcanizado que
comprende por lo menos un caucho natural o sintético,
caracterizada por el hecho de que dicho compuesto tiene un
factor de pérdida (tan \delta = E''/E') a 70ºC \leq 0,130 y un
módulo de almacenamiento E' a 70ºC \geq 6 MPa.
14. Banda antiabrasiva (105) según la
reivindicación 13, caracterizada por el hecho de que dicho
compuesto tiene un factor de pérdida (tan \delta) a 70ºC
comprendido entre 0,05 y 0,120.
15. Banda antiabrasiva (105) según la
reivindicación 13, caracterizada por el hecho de que dicho
compuesto tiene un factor de pérdida (tan \delta) a 70ºC
comprendido entre 0,08 y 0,110.
16. Banda antiabrasiva (105) según una cualquiera
de las reivindicaciones anteriores 13 a 15, caracterizada por
el hecho de que dicho compuesto tiene un valor de módulo de
almacenamiento E' a 70ºC comprendido entre 6,5 y 18 MPa.
17. Banda antiabrasiva (105) según una cualquiera
de las reivindicaciones anteriores 13 a 15, caracterizada por
el hecho de que dicho compuesto tiene un valor de módulo de
almacenamiento E' a 70ºC comprendido entre 7 y 12 MPa.
18. Banda antiabrasiva (105) según una cualquiera
de las reivindicaciones anteriores 13 a 17, caracterizada por
el hecho de que dicho compuesto también comprende negro de carbón en
una cantidad menor o igual a 60 phr.
19. Banda antiabrasiva (105) según una cualquiera
de las reivindicaciones anteriores 13 a 17, caracterizada por
el hecho de que dicho compuesto también comprende negro de carbón en
una cantidad menor o igual a 50 phr.
20. Banda antiabrasiva (105) según una cualquiera
de las reivindicaciones anteriores 13 a 19, caracterizada por
el hecho de que dicho compuesto también comprende entre 0,5 y 15 phr
de una resina termoendurecible.
21. Banda antiabrasiva (105) según una cualquiera
de las reivindicaciones anteriores 13 a 20, caracterizada por
el hecho de que dicha resina termoendurecible se elige entre el
grupo que comprende resinas compuestas donantes resorcinol/metileno,
resinas epoxi, resinas alquídicas y mezclas de las mismas.
22. Banda antiabrasiva (105) según la
reivindicación 21, caracterizada por el hecho de que dicha
resina termoendurecible es una resina basada en resorcinol o en un
donador de metileno.
23. Banda antiabrasiva (105) según una cualquiera
de las reivindicaciones anteriores 21 y 22, caracterizada por
el hecho de que dicha resina termoendureciblese cura in
situ.
24. Banda antiabrasiva (105) según una cualquiera
de las reivindicaciones anteriores 21 a 23, caracterizado por
el hecho de que dicho donador de metileno es HMMM o HMT.
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