ES2215860T3 - Una mezcla de caucho y otros varios ingredientes que contienen polimaleimida y una cubierta. - Google Patents
Una mezcla de caucho y otros varios ingredientes que contienen polimaleimida y una cubierta.Info
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Abstract
Mezcla vulcanizable de caucho y otros varios ingredientes que comprende al menos un ingrediente de caucho seleccionado de entre los miembros del grupo que consta de caucho natural y cauchos sintéticos, y una polimaleimida que es sintetizada a base de hacer que al menos uno de los miembros del grupo que consta de ácido maleico anhidro y ácido citracónico anhidro reaccione con metilenopolianilina representada por la siguiente fórmula general (I): donde n es un entero de 1 o más.
Description
Una mezcla de caucho y otros varios ingredientes
que contiene polimaleimida y una cubierta.
Esta invención se refiere a una mezcla de caucho
y otros varios ingredientes que contiene polimaleimida y a una
cubierta en la que se usa un elemento de caucho hecho de tal mezcla
de caucho y otros varios ingredientes.
Es perfectamente sabido que el módulo de
elasticidad de una mezcla vulcanizada de caucho y otros varios
ingredientes, y en particular el módulo de almacenamiento dinámico
(E'), resulta mejorado al ser incorporada a una mezcla de caucho y
otros varios ingredientes bismaleimida porque la bismaleimida actúa
como un agente reticulante o como un agente similar en el componente
de caucho. Además, la reticulación de la bismaleimida es
térmicamente estable, por lo cual se ve simultáneamente mejorada la
resistencia al calor.
A tal efecto, se mejoran varias características
funcionales de una cubierta usando en un elemento de caucho para una
cubierta una mezcla de caucho y otros varios ingredientes que
contiene bismaleimida, aprovechando las características de tal
mezcla de caucho y otros varios ingredientes.
Por ejemplo, cuando se forma una mezcla de caucho
y otros varios ingredientes mezclando bismaleimida con caucho de
copolímero de estireno-butadieno (SBR) y cuando
dicha mezcla de caucho y otros varios ingredientes es aplicada a una
banda de rodadura para una cubierta, se ven mejoradas la estabilidad
direccional, la durabilidad en condiciones de rodadura a alta
velocidad, las características funcionales en condiciones de marcha
con alto nivel de exigencias y la resistencia al calor. Asimismo,
cuando es incorporada sílice a una mezcla de caucho y otros varios
ingredientes de este tipo, se ven mejoradas las características
funcionales en materia de derrape sobre piso mojado y la resistencia
a la rodadura.
Cuando se hace una mezcla de caucho y otros
varios ingredientes a base de mezclar bismaleimida con caucho
natural (NR) y cuando dicha mezcla de caucho y otros varios
ingredientes es aplicada a un elemento constitutivo del cuerpo de la
cubierta, puesto que el módulo de elasticidad es alto, esta mezcla
de caucho y otros varios ingredientes actúa como material reforzador
y contribuye a reducir el peso de la cubierta, a reprimir la
acumulación de calor y a mejorar la resistencia a la rodadura, la
propiedad de adherencia entre el caucho y el hilo de acero y la
durabilidad a la fatiga.
Sin embargo, cuando es incorporada a la mezcla
una gran cantidad de bismaleimida, se ve obstaculizada la reacción
de vulcanización y se requiere un largo tiempo de vulcanización, y
por consiguiente la productividad disminuye en contra de lo deseado
en ciertos casos. Es asimismo ocasionado un inconveniente que es el
consistente en el hecho de que empeora la facilidad de formación de
burbujas en el caucho.
Es por consiguiente un objetivo de la invención
mejorar adicionalmente el módulo de elasticidad sin que empeore la
productividad, a fin de mejorar adicionalmente las características
funcionales de la cubierta.
Puesto que la bismaleimida es costosa a escala
industrial, su incorporación en gran cantidad a la mezcla de caucho
y otros varios ingredientes resulta problemática tomando en
consideración el coste del producto final, por lo cual la invención
persigue lograr el mejoramiento del módulo de elasticidad a base de
incorporar a la mezcla de caucho y otros varios ingredientes una
pequeña cantidad de un compuesto basado en maleimida.
Según la invención, se aporta una mezcla de
caucho y otros varios ingredientes que comprende al menos un
ingrediente de caucho seleccionado de entre los miembros del grupo
que consta de caucho natural y cauchos sintéticos, y una
polimaleimida que es sintetizada a base de hacer que al menos uno de
los miembros del grupo que consta de ácido maleico anhidro y ácido
citracónico anhidro reaccione con metilenopolianilina representada
por la siguiente fórmula general (I):
donde n es un entero de 1 o
más.
Además, la invención consiste en una cubierta en
la que se usa un elemento de caucho hecho a base de la mezcla de
caucho y otros varios ingredientes anteriormete indicada. En este
caso, un gas a introducir en la cubierta puede ser aire, nitrógeno o
un gas similar.
En general, la bismaleimida se enlaza a una
cadena molecular de caucho a través de un enlace doble de una unidad
de maleimida terminal para llevar a cabo la reticulación, o bien las
de una pluralidad de bismaleimidas se polimerizan entre sí a través
del enlace doble. En este último caso, puesto que la bismaleimida es
resinificada, el enlace doble está situado tan sólo en ambos
terminales del polímero resultante, por lo cual disminuye
considerablemente el número de puntos de reacción con la cadena
molecular de caucho.
Por el contrario, según la invención es usada la
polimaleimida que tiene tres o más puntos de reacción, por lo cual
incluso después de la resinificación sigue quedando un gran número
de puntos de reacción con la cadena molecular de caucho, pudiendo
ello contribuir adicionalmente a la reticulación. A estos efectos,
el incremento del módulo de elasticidad es considerable en
comparación con el sistema que contiene solamente bismaleimida.
Cuando la polimaleimida es mezclada con la bismaleimida, el punto de
fusión desciende en comparación con el uso de la bismaleimida
solamente, con lo cual puede ser mejorada la dispersabilidad de
ambas maleimidas en el caucho.
Como se ha mencionado anteriormente, en la
polimaleimida según la invención el porcentaje de incremento del
módulo de elasticidad es mayor que el de la bismaleimida, por lo
cual cuando la polimaleimida es usada en la misma cantidad como en
el caso en el que se usa bismaleimida, es más incrementado el efecto
de mejorar el módulo de elasticidad, y por consiguiente cuando es
aplicada a la cubierta la mezcla de caucho y otros varios
ingredientes que contiene polimaleimida son más mejoradas la
estabilidad direccional y la durabilidad. En otras palabras, incluso
cuando se disminuye la cantidad de polimaleimida que es incorporada
a la mezcla para reducir la mala influencia que es ejercida en la
productividad o en aspectos similares, es posible mantener el módulo
de elasticidad y las características funcionales de la cubierta a un
nivel igual o superior al correspondiente a la bismaleimida, lo cual
contribuye a reducir el coste.
No está particularmente limitado el método de
producción que puede ser utilizado para producir la polimaleimida
que es usada en la invención. Por ejemplo, la polimaleimida puede
ser producida fácilmente por el método que está descrito en el
documento
JP-A-7-61969. Esto
significa que dicha polimaleimida puede ser producida mediante
reacción por adicción de poliamina con ácido maleico anhidro en un
disolvente orgánico y añadiendo ácido acético anhidro como agente
deshidratante al ácido polimaleámico resultante sin aislamiento para
llevar a cabo la reacción de cierre del anillo por
deshidratación.
Es favorable que la mezcla de caucho y otros
varios ingredientes según la invención contenga la polimaleimida en
una cantidad de 0,1-10 partes en peso sobre la base
de 100 partes en peso del ingrediente de caucho. Cuando la cantidad
es de menos de 0,1 partes en peso, puede no ser suficientemente
obtenido el efecto que se logra mediante la incorporación de la
polimaleimida a la mezcla, mientras que cuando dicha cantidad es de
más de 10 partes en peso tiene lugar en ciertos casos en extremo el
curado del caucho, y por consiguiente disminuyen en contra de lo
deseado la resistencia a la fractura y la productividad.
En la mezcla de caucho y otros varios
ingredientes según la invención, es favorable que la
metilenopolianilina contenga un 30-95% en peso de un
componente binuclídico y un 5-70% en peso de
componentes trinuclídicos o más altamente nuclídicos (componentes
con n = 1 o más en la fórmula (I)). Cuando los componentes
trinuclídicos o más altamente nuclídicos constituyen menos de un 5%
en peso, resulta difícil obtener el suficiente efecto de
mejoramiento, mientras que cuando los mismos constituyen más de un
70% en peso empeora la trabajabilidad, pero son también mayores en
ciertos casos los inconvenientes en materia de costes. Más
preferiblemente, la metilenopolianilina contiene un
60-90% en peso del componente binuclídico y un
10-40% en peso del componente trinuclídico o de los
componentes más altamente nuclídicos.
En la mezcla de caucho y otros varios
ingredientes según la invención, es favorable que el ingrediente de
caucho contenga no menos de un 50% en peso de copolímero de
estireno-butadieno (SBR) y/o contenga no menos de un
50% en peso de caucho natural. Cuando el ingrediente de caucho
contiene no menos de un 50% en peso de SBR o caucho natural, se
logra claramente el efecto de mejoramiento que es ejercido por la
poliamaleimida y que se persigue con la invención.
En calidad del caucho sintético que se usa en la
invención es preferible un caucho diénico, lo cual incluye, por
ejemplo, cis-1,4-poliisopreno,
copolímero de estireno-butadieno,
cis-1,4-polibutadieno con bajo
isomerismo cis,
cis-1,4-polibutadieno con alto
isomerismo cis, terpolímero de
etileno-propileno-dieno, cloropreno,
caucho butilo halogenado, caucho de
acrilonitrilo-butadieno y cauchos similares.
En calidad del ingrediente de caucho, es
favorable usar caucho natural,
cis-1,4-poliisopreno, copolímero de
estireno-butadieno y polibutadieno. Además, el
caucho natural y el caucho sintético pueden ser usados en solitario
o en una mezcla de dos o más.
En la invención puede usarse como carga
reforzadora al menos uno de los miembros del grupo que consta de
negro de carbón, sílice, un compuesto inorgánico en polvo
representado por una fórmula general (II) de mM_{1}
\cdotxSiOy\cdotzH_{2}O (donde M_{1} es al menos un metal
seleccionado de entre los miembros del grupo que consta de Al, Mg,
Ti y Ca, o un óxido o un hidróxido de tal metal, y m, x, y y z son
enteros de 1 a 5, de 0 a 10, de 2 a 5 y de 0 a 10, respectivamente)
y materiales similares. De entre ellos son favorables el negro de
carbón y la sílice.
En la fórmula (II), cuando x y z son ambos cero,
el compuesto inorgánico es al menos uno seleccionado de entre los
miembros del grupo que consta de Al, Mg Ti y Ca o un óxido o un
hidróxido de tal metal.
En calidad del compuesto inorgánico representado
por la fórmula (II), puede hacerse mención de alúmina
(Al_{2}O_{3}), hidróxido de aluminio
(Al(OH)_{3}), hidróxido de magnesio
(Mg(OH)_{2}), óxido de magnesio (MgO_{2}), talco
(3MgO\cdot4Si
O_{2}\cdotH_{2}O), attapulgita (5MgO\cdot8SiO_{2}\cdot9H_{2}O), blanco de titanio (TiO_{2}), negro de titanio (TiO_{2n-1}), óxido de calcio (CaO), hidróxido cálcico (Ca(OH)_{2}), óxido de aluminio y magnesio (MgO\cdotAl_{2}O_{3}), arcilla (Al_{2}O_{3}\cdot2SiO_{2}), caolín (Al_{2}O_{3}\cdot2
SiO_{2}\cdot2H_{2}O), pirofilita (Al_{2}O_{3}\cdot4SiO\cdot2H_{2}O), bentonita (Al_{2}O_{3}\cdot4SiO_{2}\cdot2H_{2}O), silicato de aluminio (por ejemplo, Al\cdotSiO_{5}, Al_{4}\cdot3SiO_{4}\cdot5H_{2}O), silicato magnésico (por ejemplo, Mg_{2}SiO_{4}, MgSiO_{3}), silicato cálcico (por ejemplo, Ca_{2}\cdotSiO_{4}), silicato de calcio y aluminio (por ejemplo, Al_{2}O_{3}\cdotCaO\cdotSiO_{2}), silicato de calcio y magnesio (CaMgSiO_{4}), etc.
O_{2}\cdotH_{2}O), attapulgita (5MgO\cdot8SiO_{2}\cdot9H_{2}O), blanco de titanio (TiO_{2}), negro de titanio (TiO_{2n-1}), óxido de calcio (CaO), hidróxido cálcico (Ca(OH)_{2}), óxido de aluminio y magnesio (MgO\cdotAl_{2}O_{3}), arcilla (Al_{2}O_{3}\cdot2SiO_{2}), caolín (Al_{2}O_{3}\cdot2
SiO_{2}\cdot2H_{2}O), pirofilita (Al_{2}O_{3}\cdot4SiO\cdot2H_{2}O), bentonita (Al_{2}O_{3}\cdot4SiO_{2}\cdot2H_{2}O), silicato de aluminio (por ejemplo, Al\cdotSiO_{5}, Al_{4}\cdot3SiO_{4}\cdot5H_{2}O), silicato magnésico (por ejemplo, Mg_{2}SiO_{4}, MgSiO_{3}), silicato cálcico (por ejemplo, Ca_{2}\cdotSiO_{4}), silicato de calcio y aluminio (por ejemplo, Al_{2}O_{3}\cdotCaO\cdotSiO_{2}), silicato de calcio y magnesio (CaMgSiO_{4}), etc.
Asimismo, el hidróxido de aluminio anteriormente
mencionado incluye hidrato de aluminio
(Al_{2}O_{3}\cdot3H_{2}O).
Estos compuestos inorgánicos representados por la
fórmula (II) pueden ser usados en solitario o en una mezcla de dos o
más. De entre ellos, el hidróxido de aluminio es particularmente
preferible debido al hecho de que es notable su efecto de mejorar la
fuerza de agarre.
Se requiere que el compuesto inorgánico esté en
forma de polvo que tenga un tamaño de partículas de
0,01-10 \mum. Cuando el tamaño de partículas es de
menos de 0,01 \mum, empeora el rendimiento del trabajo de
amasadura sin que sea de esperar el mejoramiento de la fuerza de
agarre, mientras que cuando dicho tamaño de partículas es de más de
10 \mum disminuye extremadamente el módulo de elasticidad y no es
obtenida la suficiente fuerza de agarre incluso a expensas de la
resistencia al desgaste. A fin de obtener efectos ventajosos a un
alto nivel y de manera equilibrada, el tamaño de partículas es
preferiblemente de 0,05-5 \mum, y más en
particular de 0,1-3 \mum.
Es favorable que la cantidad de carga reforzadora
incorporada a la mezcla sea de 20-150 partes en peso
sobre la base de 100 partes en peso del ingrediente de caucho.
Cuando la cantidad es de menos de 20 partes en peso, pueden ser
insuficientes las propiedades en materia de resistencia a la
fractura, la resistencia al desgaste y propiedades similares del
vulcanizado resultante, mientras que cuando la cantidad es de más de
150 partes en peso pueden ser indeseables la trabajabilidad y
propiedades similares. Más preferiblemente, la cantidad es de
25-80 partes en peso.
En calidad del negro de carbón usado en la carga
reforzadora, puede hacerse mención de las variedades HAF, ISAF, SAF
y similares. Además, cuando se usan juntas dos o más de las cargas,
como por ejemplo negro de carbón y sílice, la proporción de mezcla
puede ser opcionalmente variada según el objetivo perseguido por la
mezcla.
La sílice que es usada en la invención no está
particularmente limitada e incluye sílice de tipo seco (anhídrido
silícico), sílice de tipo húmedo (hidrato silícico), etc. Es en
particular favorable la sílice de tipo húmedo. En calidad de la
sílice de tipo húmedo que es preferible pueden mencionarse la Nipsil
VN3, la AQ y productos similares (nombre comercial, fabricada por la
Nippon Silica Co., Ltd.). La sílice tiene una superficie específica
según determinación efectuada por el procedimiento de la adsorción
de nitrógeno (N_{2}SA) de 130-280 m^{2}/g.
Cuando la N_{2}SA es de menos de 130 m^{2}/g, no es obtenido el
suficiente módulo de elasticidad y empeora la resistencia al
desgaste, mientras que cuando dicha superficie específica es de más
de 280 m^{2}/g empeora el rendimiento del trabajo de amasadura sin
que sea de esperar un mejoramiento de la fuerza de agarre.
Además del ingrediente de caucho, de la carga
reforzadora y de la polimaleimida que se han mencionado
anteriormente, pueden ser incorporados a la mezcla de caucho y otros
varios ingredientes según la invención un agente de acoplamiento de
silano, un agente vulcanizante, un acelerador de la vulcanización,
un antioxidante, un agente antiozonizador, un aceite de elaboración,
blanco de zinc (ZnO), ácido esteárico e ingredientes similares, de
ser necesario.
En calidad del agente vulcanizante que es usado
en la invención, puede hacerse mención de azufre y agentes
similares. La cantidad de agente vulcanizante usada es como
contenido de azufre de 0,1-10 partes en peso sobre
la base de 100 partes en peso del ingrediente de caucho. Cuando la
cantidad es de menos de 0,1 partes en peso, son peores las
propiedades en materia de fractura y la resistencia al desgaste del
vulcanizado, mientras que cuando dicha cantidad es de más de 10
partes en peso tiende a perderse elasticidad del caucho. Más
preferiblemente, la cantidad es de 0,5-6,0 partes en
peso.
En calidad del aceite de elaboración usado en la
invención, puede hacerse mención de aceite parafínico, aceite
nafténico, aceite aromático y aceites similares. El aceite aromático
es usado en las aplicaciones en las que se toman más en
consideración las propiedades en materia de fractura y la
resistencia al desgaste, y el aceite nafténico o el aceite
parafínico es usado en las aplicaciones en las que se toman más en
consideración la escasa acumulación de calor y las propiedades a
bajas temperaturas. Es favorable que la cantidad de aceite de
elaboración usada sea de no más de 100 partes en peso sobre la base
de 100 partes en peso del ingrediente de caucho. Cuando la cantidad
es de más de 100 partes en peso, en ciertos casos empeoran
considerablemente las propiedades en materia de fractura y la escasa
acumulación de calor del caucho vulcanizado.
El acelerador de la vulcanización que es usado en
la invención no está particularmente limitado pero incluye, por
ejemplo, un acelerador basado en benzotiazol tal como MBT
(2-mercaptobenzotiazol), DM (disulfuro de
dibenzotiacilo), CBS
(N-ciclohexil-2-benzotiacilsulfenamida),
TBBS
(N-t-butil-2-benzotiacilsulfenamida),
TBSI
(N-t-butil-2-benzotiacilsulfenimida)
o compuestos similares; un acelerador basado en guanidina tal como
DPG (difenilguanidina) o compuestos similares; un acelerador basado
en tiouram tal como disulfuro de tetraoctiltiouram, disulfuro de
tetrabenciltiouram o compuestos similares; un acelerador tal como
dialquilditiofosfato de zinc o compuestos similares; etc. La
cantidad de acelerador de la vulcanización usada es de
0,1-5 partes en peso, y preferiblemente de
0,2-3 partes en peso sobre la base de 100 partes en
peso del ingrediente de caucho.
La invención es muy eficaz en la mezcla de caucho
y otros varios ingredientes a la que se incorpora un acelerador de
la vulcanización basado en benzotiazol y en la cubierta en la que se
usa dicha mezcla de caucho y otros varios ingredientes.
En la invención, la obstrucción de la reacción de
vulcanización puede ser reducida usando la polimaleimida en
comparación con la bismaleimida. Además, la propiedad relativa al
punto de espumación es adicionalmente mejorada usando un compuesto
consistente en una hidrazida y representado por la siguiente fórmula
general (III) o (IV) o un compuesto consistente en una amina y
representado por la siguiente fórmula general (V) o (VI):
En la fórmula (III) o (IV), R^{1} es un grupo
alifático acíclico que tiene un número de carbonos de
2-18, un grupo alifático cíclico que tiene un número
de carbonos de 5-20, un grupo aromático que tiene un
número de carbonos de 6-18 o un grupo
alquilaromático que tiene un número de carbonos de
7-24 y puede contener al menos un heteroátomo de O,
N y S, con la condición de que el grupo alifático acíclico puede
contener un grupo aromático en el mismo, y R^{2} es un átomo de
hidrógeno, un grupo hidroxi, un grupo amino o un grupo mercapto, y
cada R^{3} y R^{4} es un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo
que tiene un número de carbonos de 1-18, un grupo
ciclohexilo o un grupo aromático y puede ser igual o diferente y
puede contener al menos un heteroátomo de O, N y S, y s es un entero
de 1-3.
En la fórmula (V), R^{5} es un grupo alquilo
saturado o insaturado que tiene un número de carbonos de
8-24, un grupo arilo que tiene un número de carbonos
de 6-24 o un grupo aralquilo que tiene un número de
carbonos de 7-24, y cada uno de R^{6} y R^{7} es
un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo saturado o insaturado que
tiene un número de carbonos de 1-12, un grupo arilo
que tiene un número de carbonos de 6-12, un grupo
aralquilo que tiene un número de carbonos de 7-12,
-(CH_{2}O)_{p}H, -(CH_{2}CH_{2}O)_{p}H,
-(CH(CH_{3})CH_{2}O)_{p}H o
-(CH_{2}CH_{2}CH_{2}O)_{p}H, y un valor total de p en
R^{6} y R^{7} es un entero de 1-4.
En la fórmula (VI), R^{5} a R^{7} son iguales
como en la fórmula (V), y R^{8} es un grupo alquilo saturado o
insaturado que tiene un número de carbonos de 6-24,
un grupo arilo que tiene un número de carbonos de
6-24 o un grupo aralquilo que tiene un número de
carbonos de 7-24.
En calidad del compuesto consistente en una
hidrazida de la fórmula (III) o (IV), puede hacerse mención de
compuestos tales como hidrazida de ácido
1-hidroxi-N'-(1-metiletilideno)-2-naftoico,
hidrazida de ácido
1-hidroxi-N'-(1-metilpropilideno)-2-naftoico,
hidrazida de ácido
1-hidroxi-N'-(1-metilbutilideno)-2-naftoico,
hidrazida de ácido
1-hidroxi-N'-(1,3-dimetilbutilideno)-2-naftoico,
hidrazida de ácido
1-hidroxi-N'-(2,6-dimetil-4-heptilideno)-2-naftoico,
hidrazida de ácido
1-hidroxi-N'-(2-furilmetileno)-2-naftoico,
hidrazida de ácido
3-hidroxi-N'-(1-metiletilideno)-2-naftoico,
hidrazida de ácido
3-hidroxi-N'-(1-metilpropilideno)-2-naftoico,
hidrazida de ácido
3-hidroxi-N'-(1-metilbutilideno)-2-naftoico,
hidrazida de ácido
3-hidroxi-N'-(1,3-dimetilbutilideno)-2-naftoico,
hidrazida de ácido
2-hidroxi-N'-(2,6-dimetil-4-heptilideno)-3-naftoico,
hidrazida de ácido
2-hidroxi-N'-(2-furilmetileno)-3-naftoico,
di(1-metiletilideno)hidrazida de ácido
isoftálico,
di(1-metilpropilideno)hidrazida de
ácido isoftálico,
di(1,3-dimetilbutilideno)hidrazida de
ácido isoftálico,
di(2,6-dimetil-4-heptilideno)hidrazida
de ácido isoftálico,
di(2-furilmetileno)hidrazida de ácido
isoftálico, (1-metiletilideno)hidrazida de
ácido isonicotínico,
(1-metilpropilideno)hidrazida de ácido
isonicotínico, (1-metilbutilideno)hidrazida
de ácido isonicotínico,
(2,6-dimetil-4-heptilideno)hidrazida
de ácido isonicotínico,
(1,3-dimetilbutilideno)hidrazida de ácido
isonicotínico, (2-furilmetileno)hidrazida de
ácido isonicotínico, hidrazida de ácido
N'-(1-metiletilideno)-salicílico,
hidrazida de ácido
N'-(1-metilpropilideno)-salicílico,
hidrazida de ácido
N'-(1-metilbutilideno)-salicílico,
hidrazida de ácido
N'-(1,3-dimetilbutilideno)-salicílico,
hidrazida de ácido
N'-(2,6-dimetil-4-heptilideno)-salicílico,
hidrazida o semicarbacida de ácido
N'-(2-furilmetileno)-salicílico,
carbohidrazida, dihidrazida de ácido oxálico, dihidrazida de ácido
malónico, dihidrazida de ácido succínico, dihidrazida de ácido
glutárico, dihidrazida de ácido adípico, dihidrazida de ácido
pimélico, dihidrazida de ácido subérico, dihidrazida de ácido
acelaico, dihidrazida de ácido sebácico, dihidrazida de ácido
1,12-dodecanodicarboxílico, dihidrazida de ácido
1,16-hexadecanodicarboxílico, dihidrazida de ácido
tereftálico, dihidrazida de ácido isoftálico, dihidrazida de ácido
2,6-naftoico, dihidrazida de ácido
1,4-naftoico, dihidrazida de
2,6-piridina, dihidrazida de
4,4'-bisbenceno, hidrazida de ácido salicílico,
hidrazida de ácido p-hidroxibenzoico, hidrazida de
ácido
1-hidroxi-2-naftoico,
hidrazida de ácido
2-hidroxi-3-naftoico,
hidrazida de ácido aminobenzoico, y así sucesivamente.
En calidad de la amina de la fórmula (V) o de la
amina que constituye la sal de adición de amina de la fórmula (VI),
puede hacerse mención de compuestos tales como decilamina,
laurilamina, miristilamina, palmitilamina, estearilamina,
behenilamina, oleilamina, monometildecilamina, monometillaurilamina,
monometilmiristilamina, monometilpalmitilamina,
monometilestearilamina, monometiloleilamina, monoetildecilamina,
monoetillaurilamina, monoetilmiristilamina, monoetilpalmitilamina,
monoetilestearilamina, monoetiloleilamina, 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,
di(hidroxietil)oleilamina, y así sucesivamente.
Por otro lado, el ácido carboxílico que
constituye la sal de adición de amina es un ácido alifático de
cadena recta saturado o insaturado que tiene un número de carbonos
de 10-20 en calidad de R^{8}. En calidad de tal
ácido carboxílico, puede hacerse mención de compuestos tales como
ácido cáprico, ácido laúrico, ácido mirístico, ácido palmítico,
ácido esteárico, ácido aráquico, ácido behénico, ácido oleico, y así
sucesivamente.
Asimismo, la adición de un acelerador basado en
tiouram contribuye al incremento de la velocidad de vulcanización.
Particularmente, el disulfuro de tetraoctiltiouram o el disulfuro de
tetrabenciltiouram resulta muy eficaz en una mezcla de caucho y
otros varios ingredientes en la que se use juntamente un acelerador
basado en benzotiazol.
En la mezcla de caucho y otros varios
ingredientes según la invención puede usarse convenientemente una
resina reforzadora de las que son usadas habitualmente en el caucho
para incrementar la dureza. En calidad de tal resina reforzadora, es
favorable una poliolefina modificada o resina fenólica tipo novolac.
Es preferible que la cantidad de resina reforzadora incorporada a la
mezcla sea de 0,5-10 partes en peso sobre la base de
100 partes en peso del ingrediente de caucho.
La resina fenólica tipo novolac incluye una
resina fenólica tipo novolac no modificada y una resina fenólica
tipo novolac modificada obtenida a base de modificar una resina
fenólica tipo novolac con un aceite animal o vegetal tal como aceite
de colofonia, aceite de resina, aceite de nuez de anacardo, aceite
de linaza o un aceite similar; un aceite insaturado tal como aceite
de ácido linólico, aceite de ácido oleico, aceite de ácido
linolénico o un aceite similar; o una resina hidrocarbúrica
aromática tal como xileno, mesitileno o una resina similar.
En caso de usar la resina fenólica tipo novolac,
es favorable usar adicionalmente un dador de metileno como agente de
curado. En calidad del dador de metileno puede usarse
hexametilenotetramina y un derivado de melamina metilolada que
incluye, por ejemplo, hexametilolmelamina, hexametoximetilmelamina,
hexaetoximetilmelamina, hexaquis-(metoximetil)melamina,
N,N',N''-trimetil-N,N',N''-trimetilolmelamina,
N,N',N''-trimetilolmelamina,
N-metilolmelamina,
N,N'-(metoximetil)melamina,
N,N',N''-tributil-N,N',N''-trimetilolmelamina,
etc.
Asimismo, la poliolefina modificada contiene uno
o varios grupos funcionales, y en calidad del grupo funcional es
favorable que contenga un grupo derivado de ácido maleico anhidro,
ácido acrílico, epóxido o algo similar. Como poliolefina modificada
puede usarse por ejemplo la POLYBOND 3009 ó 3109 (marca de fábrica,
fabricada por la Uniroyal Chemical Company).
Cuando la mezcla de caucho y otros varios
ingredientes según la invención es usada para un caucho del cuerpo
de una cubierta que recubre un elemento de acero, tal como es el
caso de un recubrimiento de alambre, un recubrimiento del talón o un
recubrimiento similar, es preferible que dicha mezcla de caucho y
otros varios ingredientes contenga un agente mejorador de la
adherencia.
En calidad del agente mejorador de la adherencia,
son favorables una sal metálica de un ácido orgánico, una sal
metálica de ácido bórico, un compuesto de triazina,
alquilenoditiosulfato sódico y compuestos similares. Es favorable
que la cantidad de agente mejorador de la adherencia incorporada a
la mezcla sea de 0,3-10 partes en peso sobre la base
de 100 partes en peso del ingrediente de caucho.
En la sal metálica del ácido orgánico puede
usarse como metal Co y Ni, y el ácido orgánico preferible incluye un
ácido carboxílico alicíclico o alifático que tenga un número de
carbonos de 6-30 tal como ácido esteárico, ácido
palmítico, ácido neodecanoico, ácido versático, ácido oleico, ácido
linólico, ácido linolénico, ácido ricinoleico, ácido nafténico o
ácidos similares; y ácido abiético y ácido de colofonia.
En calidad de la sal metálica de ácido bórico,
puede hacerse mención de compuestos representados por la siguiente
fórmula (VII).
donde M es Co o Ni, y cada uno de X, Y y Z es un
ácido monocarbóxilico que tiene un número de carbonos de
7-11. En calidad de tal sal metálica, hay el ácido
trineodecanoico de ácido bórico de cobalto (II), que está disponible
comercialmente como Manobond C22.5, que es la marca de fábrica de un
producto fabricado por Rhodia, o compuestos
similares.
Como ejemplo de un compuesto de triazina puede
citarse una sal metálica monoalcalina de tritiol de triazina, y como
ejemplo de alquilenoditiosulfato sódico puede citarse el dihidrato
de 1,6-hexametilenoditiosulfato sódico, que está
disponible comercialmente como Duralink HTS, que es la marca de
fábrica de un producto fabricado por Flexsys.
La mezcla de caucho y otros varios ingredientes
según la invención es obtenida a base de amasar el componente de
caucho, la polimaleimida, la carga reforzadora e ingredientes
similares de los anteriormente mencionados en una amasadora tal como
una amasadora de rodillos, una amasadora interna o una amasadora
similar, y dicha mezcla de caucho y otros varios ingredientes puede
ser usada no tan sólo en aplicaciones para cubiertas, tal como en
calidad de materiales de caucho para la banda de rodadura de una
cubierta, para la capa base aplicada bajo la banda de rodadura de
una cubierta, para los flancos de una cubierta o para las partes que
constituyen los talones de una cubierta, o en calidad de caucho de
recubrimiento para la carcasa y el cinturón, sino también en
aplicaciones para artículos industriales tales como aisladores de
caucho, mangueras de cinta y artículos similares al ser conformada y
vulcanizada la mezcla de caucho y otros varios ingredientes.
Los ejemplos siguientes se dan para ilustrar la
invención y no pretenden constituir limitaciones de la misma.
Los distintos componentes de mezcla que están
indicados en la Tabla 1 (para bandas de rodadura de cubiertas) y en
la Tabla 4 (para recubrir hilos de cubiertas) son amasados con un
masticador de laboratorio de 500 ml y rodillos de 3 pulgadas para
así obtener mezclas no curadas de caucho y otros varios ingredientes
(Ejemplos 1-10 y Ejemplos Comparativos
1-7). Con respecto a estas mezclas de caucho y otros
varios ingredientes son efectuados por los siguientes métodos (1) y
(2) el ensayo en el reómetro y el ensayo del punto de espumación, y
son efectuados por los siguientes métodos (3) y (4) el ensayo de
tracción y el ensayo viscoelástico dinámico tras la vulcanización de
la mezcla de caucho y otros varios ingredientes. Es además efectuado
por el siguiente método (5) el ensayo de adherencia con respecto a
las mezclas de caucho y otros varios ingredientes. Los resultados de
los ensayos están indicados en las Tablas 2 y 4.
Es medido un par torsor a 145ºC utilizando una
máquina de pruebas de materiales del tipo MDR 2000 fabricada por
Flexsys en EE.UU. T_{10} o T_{90} es el tiempo en el que el
incremento del par torsor debido a la reacción de vulcanización
alcanza el 10% o el 90% del total, respectivamente. Cada uno de los
datos es representado mediante un índice sobre la base de que el
índice del Ejemplo Comparativo 1 ó 5 es de 100.
Una propiedad relativa al punto de espumación es
evaluada a base de medir un tiempo transcurrido antes de la
formación de una espuma en la mezcla de caucho y otros varios
ingredientes durante los pasos de vulcanización. La medición es
efectuada a 170ºC con una energía de activación de 20 kcal
utilizando una máquina medidora del punto de espumación fabricada
por la Toyo Seiki Co., Ltd. Los datos son representados mediante un
índice sobre la base de que el índice del Ejemplo Comparativo 1 ó 5
es de 100. Cuanto mayor es el índice, tanto mayor es el valor del
punto de espumación, lo cual significa que se requiere un tiempo de
vulcanización más largo, y que empeora la productividad.
Después de la vulcanización a 145ºC por espacio
de un tiempo de vulcanización correspondiente a 1,5 veces el
T_{90} obtenido en el anterior punto (1), es efectuado el ensayo
de tracción (usando una probeta del Nº 3) según un método de la
norma JIS K6301-1975 (JIS = Normas Industriales
Japonesas) para medir el esfuerzo de tracción para un alargamiento
de un 50% (M_{50}). Los datos son representados mediante un índice
sobre la base de que el índice del Ejemplo Comparativo 1 ó 5 es de
100.
El E' (módulo de almacenamiento dinámico) y la tg
\delta (factor de pérdida) son medidos con una frecuencia de 52
Hz, una temperatura de medición de 30ºC y una deformación de un 1%
utilizando un espectrómetro (una máquina de ensayo para medir la
viscoelasticidad dinámica) fabricado por la Toyo Seiki Co., Ltd. Los
datos son representados mediante un índice sobre la base de que el
índice del Ejemplo Comparativo 1 ó 5 es de 100.
Hilos de acero (cuya estructura es de 1x5 y cuyo
diámetro de filamento es de 0,25 mm) galvanoplastiados con un latón
(Cu: 63% en peso, Zn: 37% en peso) son dispuestos lado a lado a un
intervalo de 12,5 mm y son recubiertos con cada una de las mezclas
de caucho y otros varios ingredientes de arriba a abajo, y el
conjunto es vulcanizado a 160ºC por espacio de 20 minutos para así
preparar una muestra de 12,5 mm de anchura. La adherencia inicial,
la adherencia tras un envejecimiento en presencia de oxígeno y la
adherencia tras un envejecimiento efectuado en condiciones de
envejecimiento con vapor son evaluadas según la norma ASTM
D-2229 a base de arrancar de la muestra por tracción
el hilo de acero para así medir la fuerza de arrancamiento. Los
datos son representados por un índice sobre la base de que el índice
del Ejemplo Comparativo 1 es de 100, y cuanto mayor es el índice,
tanto mejor es la
adherencia.
adherencia.
La adherencia inicial es medida justo después de
la vulcanización. La adherencia tras el envejecimiento en presencia
de oxígeno es medida tras haber sido la muestra envejecida en aire a
120ºC por espacio de 7 días. La adherencia tras el envejecimiento
por calentamiento con humedad es medida tras haber sido la muestra
envejecida a 70ºC y con una humedad del 100% por espacio de 7
días.
Además, cada una de las mezclas de caucho y otros
varios ingredientes de los Ejemplos 1 y 3 y de los Ejemplos
Comparativos 1 y 2 es usada como caucho de la banda de rodadura para
preparar una cubierta neumática que tiene unas dimensiones de la
cubierta de 185/70R14 y una banda de rodadura cuya estructura consta
de una sola capa. Las características funcionales de la cubierta en
materia de conducción son evaluadas mediante una prueba de
marcha
real.
real.
La cubierta a probar es montada en un vehículo
que consiste en un automóvil de carrocería cerrada de 4 puertas y de
motor y tracción delanteros, y se hace que dicha cubierta ruede en
condiciones reales sobre una pista de pruebas que consiste en una
superficie de carretera asfaltada seca, y durante dicha prueba son
evaluadas globalmente como características funcionales en materia de
conducción por un conductor de pruebas profesional las
características funcionales en materia de tracción, las
características funcionales en materia de frenado, la capacidad de
respuesta a las maniobras de conducción y la controlabilidad de la
dirección según los siguientes cuatro niveles de evaluación siendo
la cubierta de control la cubierta del Ejemplo Comparativo 1.
+1: El mejoramiento de las características
funcionales en materia de conducción es levemente percibido por un
conductor de pruebas profesional en comparación con la cubierta de
control;
+2: El mejoramiento de las características
funcionales en materia de conducción es claramente percibido por un
conductor de pruebas profesional en comparación con la cubierta de
control;
+3: El mejoramiento de las características
funcionales en materia de conducción es percibido por un conductor
experto ordinario en comparación con la cubierta de control;
4+: El mejoramiento de las características
funcionales en materia de conducción es percibido por un conductor
ordinario en comparación con la cubierta de control.
Como se ve por las Tablas 1 y 2, cuando los
Ejemplos Comparativos 1 y 2 son comparados con los Ejemplos
Comparativos 3 y 4, el módulo de elasticidad (M_{50} y E') se ve
incrementado en gran medida mediante la adición de un compuesto
consistente en bismaleimida, pero el tiempo de vulcanización
(T_{10}, T_{90}) se ve prolongado, empeorando el resultado del
ensayo del punto de espumación, y por consiguiente disminuye la
productividad.
Cuando se usa una polimaleimida en una cantidad
igual a la de bismaleimida, es posible mejorar el módulo de
elasticidad y las características funcionales de la cubierta sin que
disminuya adicionalmente la productividad, como se ve por los
Ejemplos 1 y 5.
En caso de usar una polimaleimida, resulta menor
la cantidad de polimaleimida que es necesaria para lograr que el
módulo de elasticidad se mantenga al mismo nivel como en la mezcla
de caucho y otros varios ingredientes que contiene bismaleimida, y
por consiguiente es posible mejorar la productividad manteniendo el
buen módulo de elasticidad y las buenas características funcionales
de la cubierta (véanse los Ejemplos 2 y 6). Asimismo puede
disminuirse la cantidad de costosa polimaleimida añadida, lo cual da
lugar a la reducción del coste de producción.
Además es añadido un compuesto de hidrazida para
acelerar la reacción de vulcanización, con lo cual es posible
mejorar la propiedad relativa al punto de espumación (véanse los
Ejemplos 3 y 7).
Además es posible mejorar el módulo de
elasticidad y mantener la productividad usando juntamente una resina
reforzadora (véanse los Ejemplos 4 y 8). Además, la formulación de
mezcla con la que se logre preferentemente el mejoramiento del
módulo de elasticidad o el mantenimiento de la productividad vendrá
determinada por las características funcionales que se requieran
para la cubierta.
Como se ve por las Tablas 3 y 4, la adición del
compuesto de bismaleimida mejora el módulo de elasticidad pero
sacrifica la productividad (véanse los Ejemplos Comparativos 5 y
6).
Por otro lado, cuando se hace uso de la
característica de una polimaleimida que es la consistente en el
hecho de que es mejorado en gran medida el módulo de elasticidad,
aunque sea disminuida la cantidad de polimaleimida añadida, la
productividad resulta mejorada y al mismo tiempo se asegura el
mejoramiento del módulo de elasticidad, que se mantendrá al mismo
nivel como en el caso en el que se usa un compuesto de bismaleimida
(véase el Ejemplo 9). Es asimismo posible mejorar adicionalmente la
productividad usando juntamente una resina reforzadora (véase el
Ejemplo 10).
Como se ha mencionado anteriormente, según la
invención pueden ser mejoradas las características funcionales tales
como el módulo de elasticidad y características funcionales
similares sin perjudicar la productividad, y puede ser además
reducido el coste.
Claims (13)
1. Mezcla vulcanizable de caucho y otros varios
ingredientes que comprende al menos un ingrediente de caucho
seleccionado de entre los miembros del grupo que consta de caucho
natural y cauchos sintéticos, y una polimaleimida que es sintetizada
a base de hacer que al menos uno de los miembros del grupo que
consta de ácido maleico anhidro y ácido citracónico anhidro
reaccione con metilenopolianilina representada por la siguiente
fórmula general (I):
donde n es un entero de 1 o
más.
2. Mezcla de caucho y otros varios ingredientes
según la reivindicación 1, en la que la polimaleimida es incorporada
a la mezcla en una cantidad de 0,1-10 partes en peso
sobre la base de 100 partes en peso del ingrediente de caucho.
3. Mezcla de caucho y otros varios ingredientes
según la reivindicación 1, en la que la metilenopolianilina contiene
un 30-95% en peso de un componente binuclídico y un
5-70% en peso de componentes trinuclídicos o más
altamente nuclídicos (componentes con n = 1 o más en la fórmula
(I)).
4. Mezcla de caucho y otros varios ingredientes
según la reivindicación 3, en la que metilenopolianilina contiene un
60-90% en peso del componente binuclídico y un
10-40% en peso de los componentes trinuclídicos o
más altamente nuclídicos.
5. Mezcla de caucho y otros varios ingredientes
según la reivindicación 1, en la que el ingrediente de caucho
contiene no menos de un 50% en peso de copolímero de
estireno-butadieno.
6. Mezcla de caucho y otros varios ingredientes
según la reivindicación 1, en la que el ingrediente de caucho
contiene no menos de un 50% en peso de caucho natural.
7. Mezcla de caucho y otros varios ingredientes
según la reivindicación 1, en la que la mezcla de caucho y otros
varios ingredientes contiene además al menos uno de los miembros del
grupo que consta de negro de carbón, sílice y un compuesto
inorgánico representado por una fórmula general (II) de
mM_{1}\cdotxSiOy\cdotzH_{2}O (donde M_{1} es al menos un
metal seleccionado de entre los miembros del grupo que consta de Al,
Mg, Ti y Ca, o un óxido o un hidróxido de tal metal, y m, x, y y z
son enteros de 1 a 5, de 0 a 10, de 2 a 5 y de 0 a 10,
respectivamente) como carga reforza-
dora.
dora.
8. Mezcla de caucho y otros varios ingredientes
según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que la mezcla
de caucho y otros varios ingredientes contiene al menos un compuesto
de hidrazida representado por la siguiente fórmula general (III) o
(IV):
donde R^{1} es un grupo alifático acíclico que
tiene un número de carbonos de 2-18, un grupo
alifático cíclico que tiene un número de carbonos de
5-20, un grupo aromático que tiene un número de
carbonos de 6-18 o un grupo alquilaromático que
tiene un número de carbonos de 7-24 y puede contener
al menos un heteroátomo de O, N y S, con la condición de que el
grupo alifático acíclico puede contener un grupo aromático en el
mismo, y R^{2} es un átomo de hidrógeno, un grupo hidroxi, un
grupo amino o un grupo mercapto, y cada R^{3} y R^{4} es un
átomo de hidrógeno, un grupo alquilo que tiene un número de carbonos
de 1-18, un grupo ciclohexilo o un grupo aromático y
puede ser igual o diferente y puede contener al menos un heteroátomo
de O, N y S, y s es un entero de
1-3.
9. Mezcla de caucho y otros varios ingredientes
según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que la mezcla
de caucho y otros varios ingredientes contiene al menos un compuesto
que constituye una amina y está representado por la siguiente
fórmula (V) o (VI):
donde R^{5} es un grupo alquilo saturado o
insaturado que tiene un número de carbonos de 8-24,
un grupo arilo que tiene un número de carbonos de
6-24 o un grupo aralquilo que tiene un número de
carbonos de 7-24, y cada uno de R^{6} y R^{7} es
un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo saturado o insaturado que
tiene un número de carbonos de 1-12, un grupo arilo
que tiene un número de carbonos de 6-12, un grupo
aralquilo que tiene un número de carbonos de 7-12,
-(CH_{2}O)_{p}
H, -(CH_{2}CH_{2}O)_{p}H, -(CH(CH_{3})CH_{2}O)_{p}H o -(CH_{2}CH_{2}CH_{2}O)_{p}H, y un valor total de p en R^{6} y R^{7} es un entero de 1-4, y R^{8} es un grupo alquilo saturado o insaturado que tiene un número de carbonos de 6-24, un grupo arilo que tiene un número de carbonos de 6-24 o un grupo aralquilo que tiene un número de carbonos de 7-24.
H, -(CH_{2}CH_{2}O)_{p}H, -(CH(CH_{3})CH_{2}O)_{p}H o -(CH_{2}CH_{2}CH_{2}O)_{p}H, y un valor total de p en R^{6} y R^{7} es un entero de 1-4, y R^{8} es un grupo alquilo saturado o insaturado que tiene un número de carbonos de 6-24, un grupo arilo que tiene un número de carbonos de 6-24 o un grupo aralquilo que tiene un número de carbonos de 7-24.
10. Mezcla de caucho y otros varios ingredientes
según la reivindicación 9, en la que la mezcla de caucho y otros
varios ingredientes contiene una resina de poliolefina
modificada.
11. Mezcla de caucho y otros varios ingredientes
según la reivindicación 9, en la que la mezcla de caucho y otros
varios ingredientes contiene además una resina fenólica.
12. Mezcla de caucho y otros varios ingredientes
según la reivindicación 9, en la que la mezcla de caucho y otros
varios ingredientes contiene además al menos un agente mejorador de
la adherencia seleccionado de entre los miembros del grupo que
consta de una sal metálica de un ácido orgánico, una sal metálica de
ácido bórico, un compuesto de triazina y alquilenoditiosulfato
sódico.
13. Cubierta en la que se usa un elemento de
caucho hecho a base de una mezcla de caucho y otros varios
ingredientes como la reivindicada en cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 12.
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