ES2225157T3 - Neumatico de baja resistencia al rodamiento para automoviles. - Google Patents
Neumatico de baja resistencia al rodamiento para automoviles.Info
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Abstract
Neumático de baja resistencia a la rodadura (1) para vehículos, que comprende una estructura de cintura (12) que se extiende coaxialmente alrededor de una estructura de carcasa (2) y una banda de rodadura (9), que se extiende coaxialmente alrededor de la estructura de cintura (12) y que está externamente provista de una superficie de rodadura (9a) diseñada para entrar en contacto con el suelo, comprendiendo dicha banda de rodadura (9) una base de polímero vulcanizado que incluye por lo menos un primer relleno de refuerzo basado en sílice, caracterizado por el hecho de que dicho primer relleno de refuerzo basado en sílice tiene: - un área proyectada promedio de agregados medida antes de la incorporación en la base de polímero menor de 20.000 nm2; - un índice de dispersión en la base de polímero vulcanizado de la banda de rodadura (9) no inferior al 97%; y - un área proyectada de agregados después de la incorporación a la base de polímero comprendida entre 8500 y 18000 nm 2 .
Description
Neumático de baja resistencia al rodamiento para
automóviles.
La presente invención se refiere a un neumático
para vehículos provisto de una banda de rodadura que tiene una baja
resistencia a la rodadura.
La invención también se refiere a una banda de
rodadura premoldeada, en particular para cubrir neumáticos
desgastados, que tiene una baja resistencia a la rodadura, así como
a un procedimiento para reducir la resistencia a la rodadura de
neumáticos de vehículos.
Como es conocido, en el campo de la fabricación
de neumáticos de vehículos, la investigación se ha dirigido cada vez
más a encontrar cómo reducir lo máximo posible la resistencia a la
rodadura de los neumáticos.
Para este propósito, se ha propuesto en la
técnica usar composiciones de caucho que tienen un bajo contenido de
negro de carbón en la fabricación de la banda de rodadura del
neumático.
En estas composiciones de caucho, el negro de
carbón se reemplaza total o parcialmente mediante los llamados
rellenos de refuerzo inorgánicos "blancos", tales como yeso,
talco, kaolín, bentonita, dióxido de titanio, varios tipos de
silicatos, y en particular sílice, tal como se describe, por
ejemplo, en la patente europea EP 0 501 227.
En particular, para reducir la resistencia a la
rodadura del neumático sin afectar de manera significativa su
resistencia al desgaste y su resistencia a derrapar en mojado, la
enseñanza constante de la técnica anterior en este campo es usar
sílice que tiene una llamada alta área de superficie, es decir,
sílice que tiene un área de superficie BET generalmente mayor de 130
m^{2}/g.
Según la enseñanza continua de la técnica
anterior, de hecho, el uso de sílices que tienen una alta área de
superficie permite mejorar las propiedades mecánicas de la banda de
rodadura, tal como por ejemplo la resistencia a la tracción, la
elongación, la resistencia al desgarro, y en particular la
resistencia a la abrasión.
A pesar de estos efectos ventajosos, sin embargo,
el uso de rellenos de refuerzo basados en sílice implica varios
inconvenientes substancialmente asociados a la pobre afinidad de los
mismos con la base de polímero de las composiciones de caucho
empleadas en la fabricación de los neumáticos. Esta pobre afinidad
requiere, de hecho, el uso de agentes de acoplamiento adecuados que
puedan unir químicamente sílice con la matriz de polímero.
Sin embargo, la necesidad de usar estos agentes
de acoplamiento posee un límite a la temperatura máxima que puede
conseguir durante las etapas de mezcla y trabajo
térmico-mecánico de la composición de caucho, bajo
una degradación térmica irreversible del agente de acoplamiento.
Pero el respeto de la restricción de temperatura
citada anteriormente implica, a su vez, una reducción marcada en la
acción de mezcla muy mecánica que es esencial -cuando se usa sílice
que tiene un alta área de superficie- para una óptima dispersión del
sílice en la matriz de polímero, tal como se indica en la patente
europea EP 0 501 227 citada anteriormente.
Según las enseñanzas de esta patente, de hecho,
es posible conseguir una dispersión uniforme en la base de polímero
del sílice que tiene una alta área de superficie solamente cuando la
composición de caucho está sometida a un trabajo
térmico-mecánico que es capaz de reducir el área
proyectada de agregados de sílice desde un valor inicial mayor de
8500 nm^{2}, mostrado por sílice por sí mismo, a un valor final
comprendido entre 7000 y 8400 nm^{2}, después de un trabajo
térmico-mecánico adecuado.
Por otro lado, la insuficiente dispersión de
sílice en la composición de caucho que seguiría debido a un trabajo
térmico-mecánico insuficiente por sí mismo incapaz
de cumplir con la restricción citada anteriormente del área
proyectada de los agregados de sílice, podría causar, a su vez, el
empeoramiento de las propiedades muy mecánicas de la banda de
rodadura, y en primer lugar la resistencia a la rodadura y la
resistencia a la abrasión, que se ha de mejorar o mantener.
El problema técnico de la presente invención es
el de proporcionar un neumático para vehículos provisto de una banda
de rodadura que incluye sílice como relleno de refuerzo, que tiene
una resistencia a la rodadura reducida, mientras se mantiene la
resistencia al desgaste y la resistencia al derrape en mojado
substancialmente inalteradas, que permite al mismo tiempo superar
las restricciones de la planta y el proceso asociadas con la
necesidad de reducir el área proyectada de los agregados por debajo
de 8400 nm^{2} para conseguir la dispersión homogénea deseada de
sílice, según las enseñanzas de la técnica anterior citada
anteriormente.
Según la invención, el solicitante ha encontrado
sorprendentemente que es posible conseguir el compromiso óptimo
deseado entre la resistencia a la rodadura, la resistencia al
desgaste y la resistencia al derrape en mojado incluso usando un
relleno de refuerzo basado en sílice que tenga una baja área de
superficie gracias a una combinación particular de área proyectada
promedio de los agregados medidos antes de su incorporación en la
base de polímero y la dispersabilidad de la misma en la base de
polímero de la banda de rodadura.
Más específicamente, el solicitante ha encontrado
que un relleno de refuerzo de base de sílice que tiene una baja área
de superficie puede dispersarse completamente en la base de polímero
vulcanizada de la banda de rodadura de un neumático de vehículo,
mientras que también muestra un área proyectada de los agregados que
supera los 8500 nm^{2}, es decir, mayor -considerando un margen
promedio en la medida experimental de la misma de \pm 100
nm^{2}- que el límite máximo citado anteriormente de 8400 nm^{2}
descrito en la técnica anterior.
Además, el solicitante ha encontrado
sorprendentemente que estos rellenos de refuerzo basados en sílice
que tienen una baja área de superficie se pueden dispersar
homogéneamente en la base de polímero vulcanizada de la banda de
rodadura, alcanzado el valor anterior del índice de dispersión
también en ausencia de un trabajo térmico-mecánico
extremadamente alto de las composiciones de caucho.
Según un primer aspecto de la invención, el
problema técnico citado anteriormente se soluciona mediante un
neumático de baja resistencia a la rodadura para vehículos tal como
se define en la reivindicación 1 adjunta.
En la siguiente descripción y en las
reivindicaciones adjuntas, el término: "índice de dispersión"
se usa para indicar el porcentaje de partículas de sílice dispersas
respecto al número total de partículas de sílice incluidas en la
base de polímero de la banda de rodadura. Convencionalmente, el
sílice se considera como disperso cuando está presente en agregados
en partícula que tienen un diámetro menor de 7 \mum.
El solicitante ha encontrado sorprendentemente
que incorporando y dispersando homogéneamente en la base de polímero
una sílice que tiene una combinación particular de área de
superficie, área proyectada promedio de los agregados medidos antes
y después de la incorporación en la base de polímero, es posible por
un lado reducir más la resistencia a la rodadura del neumático sin
afectar adversamente a la resistencia al desgaste y la resistencia
al derrape en mojado y, por otro lado, reducir el trabajo
térmico-mecánico que se imparte a la composición de
caucho para obtener una buena dispersión de dicho relleno.
El solicitante, de hecho, ha encontrado que para
conseguir los efectos ventajosos citados anteriormente no es
necesario emplear -tal como se sugiere constantemente en la técnica
anterior- partículas que tiene una alta área de superficie y
caracterizadas por un reducido tamaño de partículas y, como tal,
difíciles de dispersarse de manera homogénea en la base de polímero
de la banda de rodadura, sino que es posible usar de manera efectiva
sílices que tienen un tamaño mayor comparado con sílices que tienen
una alta área de superficie, y que requieren respecto a estas
últimas un trabajo térmico-mecánico inferior para
conseguir un nivel de dispersión adecuado en la base de polímero de
la banda de rodadura.
Además, como durante la etapa de incorporación
del sílice que tienen una baja área de superficie en la base de
polímero se produce un aumento de la temperatura que es inferior al
alcanzado por los procesos y aparatos de la técnica anterior, se
reducen ventajosamente los riesgos de degradar térmicamente el
agente de acoplamiento del sílice, mientras se imparte una fuerte
acción térmica-mecánica en la etapa de incorporación
de sílice en la base de políme-
ro.
ro.
Preferiblemente, el relleno de refuerzo de base
de sílice tiene las siguientes propiedades:
- un área proyectada promedio de los agregados
medidos antes de la incorporación en la base de polímero comprendida
entre 9000 y 18000 nm^{2} y, todavía más preferiblemente, entre
10000 y 15000 nm^{2};
- un índice de dispersión no inferior al 99% y,
todavía más preferiblemente, no inferior al 99,5%;
- un área proyectada promedio de los agregados
medidos después de la incorporación en la base de polímero
comprendida entre 9000 y 15000 nm^{2} y, todavía más
preferiblemente, entre 10000 y 12000 nm^{2};
- un área de superficie BET (medida según el
estándar ISO 5794/1) no mayor de 130 m^{2}/g y, todavía más
preferiblemente, no mayor de 110 m^{2}/g, un área de superficie
medida mediante absorción CTAB según el estándar ISO 6810
comprendido entre 80 y 130 m^{2}/g y, todavía más preferiblemente,
comprendido entre 90 y 120 m^{2}/g;
- un tamaño de agregados medio medido mediante
espectroscopia de correlación de fotones inferior a 350 nm, más
preferiblemente entre 120 y 250 nm, y todavía más preferiblemente
entre 160 y 200 nm.
Para los propósitos de la invención, el relleno
de refuerzo con base de sílice que tiene una baja área de superficie
comprende sílice obtenida mediante precipitación, tal como se
describe, por ejemplo, en la patente europea EP 0 157 703. La sílice
puede ser posiblemente aluminio dopado, tal como se describe, por
ejemplo, en la solicitud de patente europea EP 0 735 088.
El relleno de refuerzo basado en sílice que tiene
una baja área de superficie de la invención, además, puede ser en
forma de polvo, gránulos, extrusionados o cuentas esféricas.
El solicitante ha encontrado que el relleno de
refuerzo basado en sílice fácilmente dispersable de uso preferido
son sílices que tienen una forma física particular, es decir,
sílices en forma de cuentas substancialmente esféricas.
En la siguiente descripción y en las
reivindicaciones adjuntas, el término: sílice en forma de cuentas
substancialmente esféricas se usa para indicar una sílice
esencialmente constituida por partículas esferoides obtenidas
mediante precipitación. Este tipo de sílice también se puede
designar en la técnica mediante el término microperlas o MP.
Sílices adecuadas de este tipo están disponibles
en el mercado y un proceso de precipitación adecuado para obtener
sílices que tienen la forma física requerida se describen, por
ejemplo, en la solicitud de Patente Europea EP 0 520 862.
Preferiblemente, la sílice en forma de cuentas
substancialmente esféricas tiene un tamaño de partícula medio de por
lo menos 80 micrones, más preferiblemente entre 80 y 300 micrones y
todavía más preferiblemente, entre 100 y 250 micrones.
Según una realización alternativa de la
invención, la base de polímero comprende una cantidad predeterminada
de un segundo relleno de refuerzo con base de sílice.
Para los propósitos de la invención, este segundo
relleno de refuerzo con base de sílice puede ser sílice que tiene
una alta área de superficie de un tipo conocido por sí mismo, tal
como se describe, por ejemplo, en la solicitud de Patente Europea
EP-A-0 501 227.
Preferiblemente, el segundo relleno de refuerzo
con base de sílice tiene un área de superficie BET (medida según el
estándar ISO 5794/1) comprendido entre 130 y 200 m^{2}/g, todavía
más preferiblemente entre 150 y 180 m^{2}/g, un área de superficie
medida mediante absorción CTAB según el estándar ISO 6810
comprendido entre 130 y 200 m^{2}/g, todavía más preferiblemente
entre 140 y 170 m^{2}/g.
Según la invención, la cantidad total de relleno
de refuerzo basado en sílice está comprendido entre 20 y 120 partes
en peso por 100 partes en peso de base de polímero.
Preferiblemente, la cantidad total de relleno de
refuerzo basado en sílice está comprendida entre 30 y 100 partes en
peso por 100 partes en peso de base de polímero, todavía más
preferiblemente comprendido entre 50 y 90 partes en peso por 100
partes en peso de base de polímero.
Según la invención, si la base de polímero
comprende los dos tipos de rellenos de refuerzo basados en sílice -a
saber, baja y alta área de superficie- la cantidad mínima de sílice
que tiene una baja área de superficie es preferiblemente de por lo
menos el 50% en peso de la cantidad total de relleno de refuerzo
basado en sílice.
Preferiblemente, la base de polímero de la banda
de rodadura también comprende un relleno de refuerzo adicional
seleccionada entre las comúnmente usadas en el campo, tales como por
ejemplo: negro de carbón, alúmina, aluminosilicatos, carbonato de
calcio, kaolín, y similares.
Los tipos de negro de carbón usados de manera
convencional en la técnica y que se pueden usar en la banda de
rodadura de neumático de la invención, comprenden los designados
mediante los estándares ASTM como NZ10, N121, N220, N231, N234,
N242, N239, N299, N315, N236, N330, N332, N339, N347, N351, N358 y
N375.
Preferiblemente, el relleno de refuerzo basado en
negro de carbón tiene un valor de absorción medido según el estándar
ISO 4656-1 de unos 80 ml/100 g, y un área de
superficie, medida mediante absorción CTAB según el estándar ISO
6810, no mayor de 80 m^{2}/g.
Para los propósitos de la invención, este relleno
de refuerzo basado en negro de carbón está preferiblemente
comprendido entre 0 y 100 partes en peso por 100 partes en peso de
base de polímero, más preferiblemente, entre 0 y 40 partes en peso
por 100 partes en peso de base de polímero. La relación de peso
entre la cantidad tota de relleno de refuerzo basado en sílice y la
cantidad de relleno de refuerzo adicional ha de ser tal que asegure
la deseada baja resistencia a la rodadura; en particular, esta
relación está preferiblemente comprendida entre 0,5 y 15 y, todavía
más preferiblemente, entre 1 y 10.
Según la invención, la composición de caucho
empleada para fabricar la banda de rodadura de neumático de la
invención también puede incorporar un agente de acoplamiento
adecuado, capaz de interactuar con sílice y de unir este último con
la base de polímero durante la vulcanización de la misma.
Agentes de acoplamiento de uso preferido son los
basados en silano y que tienen la siguiente fórmula estructural:
(I)(R)_{3}-Si-C_{n}H_{2n}X
en la
que:
R es un alquil o grupo alcoxi que comprende de 1
a 4 átomos de carbono o un átomo de cloro, n es un entero entre 1 y
6, y X es un grupo seleccionado entre
-Si_{m}-C_{n}H_{2n}-Si-(R)_{3},
nitroso, mercapto, amino, epoxi, vinil, imido, un átomo de cloro,
uno o más átomos de azufre, o un grupo S_{m}Y, en el que Y se
selecciona entre los siguientes grupos funcionales:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
donde m y n son un entero comprendido entre 1 y
6, y R es un alquil o grupo alcoxi que comprende de 1 a 4 átomos de
carbono o un átomo de cloro.
Particularmente, se prefiere entre los mismos el
agente de acoplamiento de silano Si69
[bis(3-trietoxisilil-propil)tetrasulfato]
(DEGUSSA), como tal o en mezcla adecuada con una cantidad moderada
de relleno inerte (por ejemplo negro de carbón o el mismo sílice),
para facilitar su incorporación en la composición de caucho, o X50S
(Degussa) (50% negro de carbón, 50% silano).
Preferiblemente, la base de polímero usada para
la fabricación de la banda de rodadura de neumático incluye
polímeros o copolímeros de cadena insaturados, naturales o
sintéticos, obteniéndose estos últimos mediante polimerización en
solución o emulsión de dienos conjugados y/o monómeros de vinilo
alifáticos o aromáticos.
Más particularmente, la base de polímero citada
anteriormente comprende copolímeros obtenidos mediante
polimerización de por lo menos una diolefina conjugada con por lo
menos un hidrocarburo de vinilo aromático, teniendo dichos
copolímeros una temperatura de transición vítrea comprendida entre
0º y -80º y que incluye una cantidad total de hidrocarburo de vinilo
aromático comprendida entre el 5% y el 50% en peso basado en el peso
total del mismo.
Para los propósitos de la invención, la diolefina
conjugada de uso preferido se selecciona 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 de vinilo
aromático de uso preferido se selecciona entre el grupo que
comprende: estireno,
\alpha-metil-estireno,
p-metil-estireno,
vinil-tolueno, vinil-naftaleno,
vinilpiridina, y mezclas de los mismos.
Preferiblemente, los copolímeros citados
anteriormente se obtienen mediante polimerización en solución de la
poliolefina conjugada con el hidrocarburo de vinilo aromático.
Todavía más preferiblemente, los copolímeros citados anteriormente
se obtienen mediante polimerización en solución de
1,3-butadieno y estireno según técnicas conocidas
por sí mismas.
Para los propósitos de la invención, la base de
polímero citada anteriormente también puede comprender caucho
natural, polibutadieno, poliisopreno, policloropreno, posiblemente
copolímeros isopreno-isobuteno halogenados,
copolímeros butadieno-acrilonitrilo, terpolímeros
estireno-butadieno-isopreno, y
terpolímeros
etileno-propileno-dieno.
En una realización particularmente preferida, la
base de polímero incluye por lo menos un 30% en peso, más
preferiblemente entre un 45 y un 90% en peso de un copolímero
butadieno/estireno preparado en solución (S-SBR),
sobre el peso total en seco de la base de polímero.
En una realización particularmente preferida,
este copolímero butadieno/estireno es del tipo llamado "alto
vinilo", es decir, en el que por lo menos un 50% en peso de la
diolefina conjugada (butadieno) polimeriza en forma 1,2 con el
hidrocarburo de vinilo aromático (estireno) de tal manera que tenga
una cantidad de una fracción de una olefina que tenga una estructura
1,2 comprendida entre el 30% y el 70% en peso basado en el peso
total del mismo.
En la siguiente descripción y en las
reivindicaciones adjuntas, el término:
1,2-polimerización se usa para indicar un
procedimiento de polimerización esteroespecífico particular entre la
diolefina conjugada y el hidrocarburo aromático de vinilo mediante
el que se obtiene la formación de un copolímero en el que la
fracción de olefina comprende una cantidad prefijada de grupos de
vinilo de cadena lateral -CH=CH_{2} unidos la cadena de
polímero.
Los procedimientos de la
1,2-polimerización de las olefinas conjugadas son
bien conocidos en la técnica y se describen, por ejemplo, en las
patentes US-3.451.988 y
US-4.264.753.
En una realización, por lo menos uno de los
copolímeros citados anteriormente es un copolímero adecuadamente
modificado mediante grupos silano Si-O- que tienen
características químicas y estructurales, así como técnicas de
preparación conocidas por sí mismas, tales como por ejemplo las
descritas en la solicitud de patente europea
EP-A-0 447 066.
En esta realización de la invención, el
copolímero que incluye grupos silano tiene una temperatura de
transición vítrea no inferior a -50ºC, y se puede obtener mediante
polimerización en presencia de un iniciador de metal orgánico de
1,4-butadieno o un copolímero
1,4-butadieno/estireno con un compuesto de silano
que tiene la siguiente fórmula estructural:
(II)X_{i}-Si-(OR)_{j}-R'_{4-i-j}
en la que X es un átomo halógeno
seleccionado entre el grupo que comprende cloro, bromo y yodo, R y
R' son independientemente un grupo alquil, un grupo aril, un grupo
vinil o un grupo alquil halogenado que tiene entre 1 y 20 átomos de
carbono, j es un entero entre 1 y 4, i es un entero entre 0 y 2,
variando la suma de i y j entre 2 y
4.
Preferiblemente, el compuesto de silano citado
anteriormente comprende grupos OR no hidrolíticos, es decir, el
grupo OR es un grupo alcoxi, ariloxi o cicloalcoxi no hidrolítico
que tiene entre 4 y 20 átomos de carbono. Preferiblemente, el
radical R en el grupo OR es un residuo de hidrocarburo en el que 3
átomos de carbono se unen a un átomo de carbono en
\alpha-posición, un residuo de hidrocarburo que
tiene no más de un átomo de carbono que está unido en
\beta-posición a un átomo de carbono o un residuo
de hidrocarburo aromático, tal como por ejemplo un grupo fenil o
tolil.
Entre los compuestos de silano que comprenden
grupos alcoxi adecuados para los propósitos de la invención, los
preferidos son tetraquis (2-etiletoxi) silano,
tetrafenoxi silano, metiltris (2-etiletoxi) silano,
etiltris (2-etiletoxi) silano, etiltrisfenoxi
silano, viniltris (2-etilexiletoxi) silano,
viniltrifenoxi silano, metilvinilbis
(2-etilexiletoxi) silano, etilvinilbifenoxi silano,
monometiltrifenoxi silano, dimetildifenoxi silano, monoetiltrifenoxi
silano, dietildifenoxi silano, feniltrifenoxi silano,
difenildifenoxi silano, y similares.
Entre los compuestos de silano que comprenden
grupos ariloxi adecuados para los propósitos de la invención, los
preferidos son tetrafenoxi silano, etiltrifenoxi silano,
viniltrifenoxi silano, dimetildifenoxi silano, monoetiltrifenoxi
silano, dietildifenoxi silano, feniltrifenoxi silano,
difenildifenoxi silano, y similares.
Compuestos de silano adecuados comprende un átomo
halógeno y un grupo OR no hidrolítico con 4 átomos de carbono que
comprenden
tri-t-butoxi-monocloro
silano,
dicloro-di-t-butoxi
silano,
di-t-butoxi-diiodo
silano, y similares, mientras que compuestos de silano adecuados
comprende un átomo halógeno y un grupo OR no hidrolítico con 5
átomos de carbono comprenden trifenoximonocloro silano,
monoclorometildifenoxi silano,
monoclorometilbis(2-etilexiloxi) silano,
monobromoetildifenoxi silano, monobromovinildifenoxi silano,
monobromoisopropenilbis(2-etilexiloxi)
silano, ditoliloxidicloro silano, difenoxidiiodo silano,
metiltris(2-metilbutoxi) silano,
viniltris(2-metilbutoxi) silano,
viniltris(3-metilbutoxi) silano,
tetraquis(2-etilexiloxi) silano, tetrafenoxi
silano, metiltris(2-etilexiloxi) silano,
etiltrifenoxi silano, viniltris(2-etilexiloxi
silano), viniltrifenoxi silano,
metilvinilbis(2-etiexiloxi) silano,
etilvinildifenoxi silano, y similares.
Compuestos de silano adecuados que comprenden un
átomo halógeno y un grupo ariloxi OR incluyen trifenoximonocloro
silano, monoclorometildifenoxi silano, monobromoetildifenoxi silano,
ditolildicloro silano, difenoxidiiodo silano y similares.
Entre estos compuestos de silano, se prefieren
aquellos en los que i es 0 ó 1, en particular tetrafenoxi silano y
monometiltrifenoxi silano.
Para el propósito de la invención, los compuestos
de silano se pueden usar en solitario o en mezcla entre sí.
Además de los ingredientes descritos
anteriormente, se incorporan uno o más ingredientes de no
reticulación, conocidos por sí mismos y necesarios para impartir a
la composición las necesarias características mecánicas y de
capacidad de trabajo, en la composición de caucho usada para
fabricar la banda de rodadura de neumático de la invención.
En particular, estos ingredientes se seleccionan
entre el grupo que comprende plastificadotes, adyuvantes de trabajo,
antioxidantes, agentes retardantes de envejecimiento, etc.
Además, cada uno de estos ingredientes se
selecciona en cantidades e índices que se pueden determinar
fácilmente por parte de los técnicos en la materia.
La composición de caucho también se hace que se
pueda reticular mediante la adición e incorporación de un agente de
vulcanización adecuado, posiblemente y preferiblemente asociado con
activadores adecuados y aceleradores de vulcanización.
El agente de vulcanización de uso más ventajoso
es azufre o moléculas que contienen azufre (donadores de azufre),
con aceleradores y activadores bien conocidos por los técnicos en la
materia.
Se han probado que son particularmente efectivos
compuestos de zinc, y en particular ZnO, ZnCO_{3}, sales de zinc
de ácidos grasos, saturados o insaturados, que tienen de 8 a 18
átomos de carbono, tales como por ejemplo estearato de zinc,
directamente formado en la composición de caucho empezando a partir
de ZnO y ácido graso, así como BiO, PbO, Pb_{3}O_{4}, PbO_{2},
y mezclas de los mismos.
Según un segundo aspecto de la invención, se
proporciona una banda de rodadura para neumáticos de vehículos, en
particular una banda de rodadura premoldeada para cubrir neumáticos
gastados que tienen una baja resistencia a la rodadura tal como se
define en la reivindicación 13 adjunta.
Para los propósitos de la invención, esta banda
de rodadura comprende los ingredientes y tiene las características
descritas anteriormente con referencia al neumático según la
presente invención.
Esta banda de rodadura se puede obtener empezando
a partir de una composición de caucho que incluye la base de
polímero vulcanizada citada anteriormente, mediante procesos y
aparatos conocidos por sí mismos.
Según otro aspecto de la invención, se
proporciona un procedimiento para reducir la resistencia a la
rodadura de un neumático, estando provisto dicho neumático de una
estructura de cintura que se extiende coaxialmente alrededor de una
estructura de carcasa y una banda de rodadura, que se extiende
coaxialmente alrededor de la estructura de cintura y que está
provista externamente de una superficie de rodadura diseñada para
entrar en contacto con el suelo, que se caracteriza por el hecho de
que el neumático está provisto de una banda de rodadura que tiene
una baja resistencia a la rodadura tal como se ha definido
anteriormente.
Características y ventajas adicionales de la
invención se harán más fácilmente evidentes a partir de la siguiente
descripción de algunos ejemplos de neumáticos según la invención,
hecha -a modo de indicación no limitativa- con referencia al dibujo
adjunto, cuya única figura muestra una sección transversal de un
neumático según la presente invención.
Con referencia a esta figura, un neumático 1
comprende de manera convencional por lo menos una tela de carcasa 2
cuyos bordes laterales opuestos están doblados externamente
alrededor de alambres de talón 3, incorporados cada uno en un talón
4, definido a lo largo de un borde circunferencial interno del
neumático, en el que el propio neumático se acopla sobre una llanta
de rueda 5 de un vehículo.
A lo largo del desarrollo circunferencial de la
tela de carcasa 2 está aplicada una estructura de cintura 12 que
comprende una o más bandas de cintura 6 hechas de cuerdas textiles o
de metal incorporadas en una lámina de caucho.
Externamente a la tela de carcasa 2, en
respectivas porciones laterales opuestas de la misma, están
aplicados un par de flancos 7, cada uno de los cuales se extiende
desde el talón 4 hasta una llamada zona "lateral" 8 del
neumático, definida en los extremos opuestos de la estructura de
cintura 12.
Sobre la estructura de cintura 12 está aplicada
circunferencialmente una banda de rodadura 9 cuyos bordes laterales
acaban el los laterales 8, uniéndose con los flancos 7. La banda de
rodadura 9 tiene una superficie de rodadura externa 9a, adecuada
para entrar en contacto con el suelo, en la que se pueden obtener
ranuras circunferenciales 10, separadas mediante ranuras
transversales, no representadas en la figura adjunta, que definen
una pluralidad de bloques de la banda de rodadura 11 distribuidos de
manera variada a lo largo de dicha superficie de rodadura 9a.
El neumático 1 descrito anteriormente se puede
fabricar mediante un procedimiento que incluye una pluralidad de
etapas de producción, convencionales en sí mismas y conocidas en la
técnica.
Más particularmente, este procedimiento comprende
las etapas de preparar de manera preliminar e independiente varios
productos semiacabados correspondientes a las diferentes partes del
neumático (telas de carcasa, bandas de cintura, alambres de talón,
talones, rellenos, flancos y bandas de rodadura) que se montan
sucesivamente entre sí mediante una máquina de montaje adecuada.
La posterior etapa de vulcanización a
continuación suelda juntos los productos semiacabados anteriores
para formar un bloque monolítico, es decir, el neumático.
Claramente, la etapa de preparación de los
productos semiacabados anteriores está precedida por una etapa de
preparación y formación de las correspondientes composiciones de
caucho.
En los neumáticos de la invención, la banda de
rodadura 9 se produce mediante la formación de una composición de
caucho vulcanizable del tipo descrito anteriormente.
El tapado o cubrimiento de un neumático
desgastado también puede realizarse, de una manera conocida por sí
misma, según dos procedimientos diferentes como cubrimiento en
caliente o cubrimiento en frío.
En ambos casos, el neumático desgastado se
prepara retirando la banda de rodadura de la estructura de cintura
sobre la que se aplica una lámina de composición de caucho
adecuada.
En el cubrimiento en caliente, la banda de
rodadura está hecha de una composición de caucho en crudo y se
vincula de manera irreversible a la estructura de cintura en un
molde de vulcanización conformado de manera adecuada que también
tiene la función de generar el diseño de la banda de rodadura
deseado.
En el cubrimiento en frío, la banda de rodadura
está hecha de una composición de caucho ya vulcanizada y que ya
tiene el diseño de la banda de rodadura, y está vinculada de manera
irreversible a la estructura de cintura en un autoclave.
En los ejemplos siguientes, solamente dados a
modo de indicación no limitativa, se proporcionarán algunas
formulaciones de composiciones de caucho y neumáticos según la
invención y algunos ejemplos comparativos a los que se han sometido
los neumáticos de la invención y neumáticos convencionales.
En un mezclador de rotor cerrado (Banbury) modelo
11D de la compañía POMINI, que se le ha hecho girar a una velocidad
de unos 40 rpm, se cargaron en secuencia los siguientes
ingredientes:
- S-SBR-A =
copolímero butadieno/estireno extendido con aceite, preparado en
solución, que tiene un contenido de estireno del 20% en peso, un
contenido de aceite del 27,3% aproximadamente en peso y un contenido
de grupos vinilo del 60% en peso, comercialmente disponible bajo la
marca BUNA VSL^{TM} 5025-1 HM (Bayer);
- BR = polibutadieno, comercialmente disponible
bajo la marca EUROPRENE^{TM} NEOCIS (Enichem);
- SiO_{2} B = sílice en forma de cuentas
substancialmente esféricas comercialmente disponibles bajo la marca
Zeosil^{TM} 1115 MP (Rhône-Poulenc) que tiene un
tamaño agregado medio de 186 nm, medido mediante un espectroscopio
de correlación de fotones;
- agente de acoplamiento silano sólido que
incluye un 50% de negro de carbón, un 50% de
bis(3-trietoxisililpropil)tetrasulfato
= X50S (Degussa);
- ácido esteárico, aceite de tipo aromático como
plastificador, así como otros ingredientes de uso común en
cantidades más pequeñas.
Los ingredientes así cargados de la composición
de caucho se sometieron a continuación a una mezcla íntima de una
duración total de esta primera etapa de unos 5 minutos.
Durante la mezcla, el trabajo mecánico impartido
a la composición de caucho se controló para mantener su temperatura
a unos 150º-155ºC.
De esta manera, se obtuvo una composición de
caucho en la que el sílice resultó disperso de manera homogénea.
Después de enfriarse a temperatura ambiente, la
composición de caucho obtenida de esta manera se cargó en un
mezclador de rotor cerrado, modelo 11D de la compañía POMINI, junto
con los siguientes ingredientes:
- agentes retardantes de envejecimiento y
antioxidantes de un tipo conocido, en cantidades que se puede
determinar fácilmente por parte de un técnico en la materia;
- óxido de zinc.
También en este caso, los rotores del mezclador
se hicieron girar a unos 40 rpm, para someter la composición de
caucho y el agente de acoplamiento a un mezclado íntimo, manteniendo
la temperatura de la composición de caucho a un valor de unos
135ºC.
Después de unos 4 minutos de mezcla, la
composición de caucho se descargó y, después de enfriarse a
temperatura ambiente, se mezcló con un sistema de vulcanización que
comprende azufre y aceleradores de vulcanización conocidos por sí
mismos en la técnica [difenilguanidina DPG (Monsanto) y
SANTOCURE^{TM} NS (Monsanto)] en el mismo mezclador de rotor
cerrado (Banbury) modelo 11D de la compañía POMINI, que se hizo
girar a unas 20 rpm.
La composición de caucho se sometió a
continuación a una mezcla íntima para dispersar el sistema de
vulcanización.
Después de unos 4 minutos de mezcla, teniendo
cuidado de manera la temperatura de la composición de caucho en un
valor de unos 100ºC, se descargó una composición de caucho
vulcanizable que tenía la composición mostrada en la Tabla I
adjunta.
En esta Tabla, las partes de cada uno de los
ingredientes se indican en partes en peso por 100 partes en peso de
base de polímero (phr).
La Tabla II adjunta muestra, a su vez, las
características del área de superficie del sílice usado.
Según el procedimiento descrito en el Ejemplo 1
anterior, se preparó una composición de caucho que inclu-
ye:
ye:
- S-SBR-A =
copolímero butadieno/estireno extendido con aceite, preparado en
solución, que tiene un contenido de estireno del 20% en peso, un
contenido de aceite del 27,3% aproximadamente en peso y un contenido
de grupos vinilo del 60% en peso, comercialmente disponible bajo la
marca BUNA VSL^{TM} 5025-1 HM (Bayer);
- BR = polibutadieno, comercialmente disponible
bajo la marca EUROPRENE^{TM} NEOCIS (Enichem);
- SiO_{2} B = sílice en forma de cuentas
substancialmente esféricas comercialmente disponibles bajo la marca
Zeosil^{TM} 1115 MP (Rhône-Poulenc) que tiene un
tamaño agregado medio de 186 nm, medido mediante un espectroscopio
de correlación de fotones;
- negro de carbón N121 (Cabot);
- agente de acoplamiento silano sólido que
incluye un 50% de negro de carbón, un 50% de
bis(3-trietoxisililpropil)tetrasulfato
= X50S (Degussa);
- ácido esteárico, aceite de tipo aromático como
plastificador, óxido de zinc, azufre y aceleradores de vulcanización
conocidos en la técnica.
La composición resultante se muestra en la Tabla
I adjunta.
La Tabla II adjunta muestra, a su vez, las
características del área de superficie del sílice usado.
Según el procedimiento descrito en el Ejemplo 1
anterior, se preparó una composición de caucho que tiene la misma
composición de este ejemplo excepto para el tipo de sílice
utilizado.
En particular, se usó la siguiente sílice:
- SiO_{2} C = sílice en forma de cuentas
substancialmente esféricas comercialmente disponibles bajo la marca
Zeosil^{TM} 1135 MP (Rhône-Poulenc) que tiene un
tamaño agregado medio de 186 nm, medido mediante un espectroscopio
de correlación de fotones.
La composición resultante se muestra en la Tabla
I adjunta.
La Tabla II adjunta muestra, a su vez, las
características del área de superficie de la sílice usada.
Según las enseñanzas de la patente europea EP 0
501 227, se preparó una composición de caucho que contiene sílice
que tiene una alta área de superficie, y en particular se usó la
siguiente sílice:
- SiO_{2} A = Sílice comercialmente disponible
bajo la marca Zeosil^{TM} 1165 MP
(Rhône-Poulenc).
La composición resultante se muestra en la Tabla
I adjunta.
La Tabla II adjunta muestra, a su vez, las
características del área de superficie de la sílice usada.
Según el procedimiento descrito en el Ejemplo 1
anterior, se preparó una composición de caucho idéntica a la
composición del ejemplo 2 excepto por el tipo de sílice
utilizada.
En particular, se usó la siguiente sílice:
- SiO_{2} A = Sílice comercialmente disponible
bajo la marca Zeosil^{TM} 1165 MP
(Rhône-Poulenc).
La composición resultante se muestra en la Tabla
I adjunta.
La Tabla II adjunta muestra, a su vez, las
características del área de superficie de la sílice usada.
El área proyectada promedio de agregados de
sílice antes de su incorporación a la base de polímero se midió
según el Estándar ASTM D 3849 adaptado al carácter específico del
sílice, mediante desaglomeración del sílice mediante la rotura de
una pasta formada a partir de 100 mg de polvo de sílice seca y 0,5
ml de glicerina, y a continuación se diluyó esa pasta en 300 ml de
agua a un pH de 3.
Los resultados de dichas mediciones se muestran
en la Tabla II adjunta.
El área proyectada promedio de agregados de
sílice después de su incorporación en la base de polímero se midió
como sigue.
Una muestra de cada una de las composiciones de
caucho según los Ejemplos 1 a 5 se vulcanizó durante unos 10' a
170ºC mediante un molde de vulcanización conocido por sí mismo, y a
continuación a una prueba para medir el área proyectada de agregados
de sílice (APA) en la base de polímero vulcanizado.
También en este caso, la prueba se realizó según
el Estándar ASTM D 3849.
En particular, la sílice obtenida mediante
pirólisis a partir de cada muestra de composición de caucho se
dispersó según el procedimiento B de este estándar, y a continuación
se analizó mediante un microscopio electrónico. De una manera más
precisa, se recogieron tres muestras de cada dispersión y se
colocaron, una cada vez, sobe una rejilla de cobre de un microscopio
electrónico recubierta con una película polivinilformal.
El área proyectada promedio de agregados de
sílice para cada muestra de composición de caucho se determinó
mediante el acoplamiento de un microscopio electrónico de
transmisión con un escáner de imágenes, ambos convencionales por sí
mismos.
Los resultados de dichas pruebas se muestran en
las Tablas III y IV adjuntas, para las composiciones de caucho que
comprenden un 100% de sílice como relleno de refuerzo y para las
composiciones que comprenden sílice y negro de carbón,
respectivamente.
Estos resultados muestras que las composiciones
de caucho de la invención (Ejemplos 1 a 3) tienen valores APA más
altos de 9000 nm^{2}, mientras que las composiciones de caucho de
comparación de los Ejemplos 4 y 5 tienen valores APA inferiores a
8500 nm^{2}.
Una muestra de cada una de las composiciones de
caucho según los Ejemplos 1 a 5 anteriores se sometió a
vulcanización durante unos 10' a 170ºC mediante un molde de
vulcanización conocido por sí mismo, y a continuación a varias
pruebas, para evaluar las características de la homogeneidad de la
dispersión de los rellenos de refuerzo.
Esta evaluación se realizó analizando una fina
sección (espesor: 1 \mum) de cada una de las muestras de la
composición de caucho vulcanizado con un microscopio óptico POLYVAR
MET, provisto de una telecámara Sony mono-CCD.
El índice de dispersión (D%) del sílice se
determinó basado en el número de partículas de relleno disperso.
Convencionalmente, un relleno se considera como "disperso"
cuando se agrega en partículas que tienen un diámetro menor de 7
\mum.
El índice de dispersión se calculó según la
siguiente fórmula:
(1)D% = (1 -
0,4 * V/L) *
100
en la
que:
(2)V =
A/A_{tot} *
100
(3)L =
d_{c}/d_{f} *
F%
A = área total de partículas no dispersas;
A_{tot} = área total de la sección
examinada;
d_{c} = densidad de la composición de
caucho;
d_{f} = densidad del sílice;
F% = porcentaje en peso de sílice comprendido en
la composición.
El factor 0,4 en la fórmula (1) -usualmente
llamado "factor de hinchado"- es un parámetro empírico que
proporciona una medida de la cantidad de sílice que realmente está
comprendida en los agregados no dispersado, teniendo en cuenta que
algún polímero "atrapado" está presente en tales agregados. Si
el sílice no fuera por sí mismo fácilmente discernible de la matriz
de polímero que lo rodea, en particular cuando se utiliza un
microscopio óptico, puede añadirse al sílice una pequeña cantidad de
un agente de contraste adecuado.
Detalles adicionales de la determinación del
índice de dispersión del sílice que debe encontrarse como relleno de
refuerzo, por ejemplo, en B. R. Richmond, "Carbon Black
Dispersion Measurement, Part II, Influence of Dispersion on Physical
Properties", "Meeting of the Rubber Division", ACS,
Octubre 26-29, 1993.
Los valores del índice de dispersión de sílice se
muestran en las Tablas III y IV siguientes para las composiciones de
caucho que incluyen 100% sílice como relleno de refuerzo y para las
composiciones de caucho que incluyen tanto sílice como negro de
carbón, respectivamente.
Las pruebas realizadas probaron que para las
composiciones de caucho de los Ejemplos 1 a 3 (invención) y las
composiciones de caucho de los Ejemplos 4 y 5 (comparación) el
porcentaje de sílice que forma agregados de un tamaño mayor de 7
\mum era menor del 1%. Este resultado confirma, por lo tanto, que,
al contrario de las enseñanzas constantes de la técnica anterior, es
posible obtener una excelente dispersión de sílice en la base de
polímero también empleando sílice que tiene unas bajas áreas de
superficie, tal como para tener un valor APA mayor de 8500
nm^{2}.
Una muestra de cada una de las composiciones de
caucho según los Ejemplos 1 a 5 anteriores se sometió a
vulcanización durante unos 10' a 170ºC mediante un molde de
vulcanización conocido por sí mismo, y a continuación varias
pruebas, para evaluar las propiedades dinámicas de las mismas.
Más particularmente, se determinaron los valores
tan \delta según los procedimientos experimentales descritos a
continuación y usando aparatos comercialmente disponibles de la
compañía INSTRON.
Los valores tan \delta se determinaron
sometiendo una pieza de prueba cilíndrica de composición de caucho
vulcanizado que tiene una longitud de 25 mm y un diámetro de 14 mm,
sometido a precarga de compresión hasta una deformación longitudinal
del 25% de la altura original, y se mantiene a una temperatura
predeterminada (0ºC o 70ºC), a una deformación sinusoidal dinámica
que tiene una anchura máxima de \pm 3,50% de la altura bajo
precarga, con una frecuencia de 100 ciclos por segundo (100 Hz).
Considerando que -basado en las pruebas
realizadas- cuanto más alto es el valor de tan \delta medido a 0ºC
mejor es la resistencia a derrapes en mojado del neumático, y que,
cuando menor es el valor de tan \delta medido a 70ºC menor es la
resistencia a la rodadura, es fácil deducir a partir de los datos de
la Tabla III que las composiciones de caucho de la invención que
comprenden sílice como único relleno de refuerzo (Ejemplos 1 y 3)
consiguen:
a) por lo menos características aceptables de
resistencia al derrape en mojado, y
b) características mejoradas de resistencia a la
rodadura
respecto a la composición de caucho
de comparación del Ejemplo 4 y, a partir de los datos de la Tabla
IV, que la composición de caucho del Ejemplo 2, que comprende negro
de carbón y sílice que tiene una baja área de superficie, consigue
por lo menos unas características aceptables de resistencia al
derrape en mojado y características mejoradas de resistencia a la
rodadura respecto a la composición de caucho de comparación del
Ejemplo
5.
Una muestra de cada una de las composiciones de
caucho según los Ejemplos 1 a 5 anteriores se sometió a
vulcanización mediante un molde de vulcanización conocido por sí
mismo, y a continuación a varias pruebas, para evaluar las
características de abradibilidad de las mismas.
Las pruebas se realizaron según el estándar ISO
4649.
Después de la prueba de abradibilidad, la
cantidad, en mm^{3}, de material retirado se midió para cada
muestra obtenida de las composiciones de caucho de los Ejemplos 1 a
5.
En particular, el volumen de material erosionado
de cada muestra se evaluó con una muestra obtenida de una
composición de caucho estándar. Esta composición de caucho estándar
se describe en la norma citada anteriormente.
La pérdida de volumen se calcula según la
siguiente relación:
(4)\Delta V =
Vt *
200/ms
en el
que:
Vt es el volumen, en mm^{3}, retirado de la
muestra de prueba,
ms es la pérdida de peso, en mg, de la
composición de caucho estándar,
200 es el valor de abrasión teórico, en mg, de la
composición de caucho estándar.
En otras palabras, cuanto mayor es el valor de la
abradibilidad de la prueba, menor es la resistencia a la abrasión de
la muestra probada de la composición de caucho respecto a la
composición de caucho estándar.
Los resultados de las pruebas realizadas se
muestran en las Tablas III y IV debajo de las composiciones de
caucho que incluyen un 100% de sílice como relleno de refuerzo y
para las composiciones de caucho que incluyen sílice y negro de
carbón, respectivamente.
Un examen de los datos indicados en dichas Tablas
muestra en particular que las composiciones de caucho de la
invención, en las que se usó sílice con una baja área de superficie
-es decir, sílice del tipo 1115 MP (Ejemplos 1 y 2)- muestran
mejores características de resistencia a la abrasión respecto a las
otras composiciones.
De esta manera, las composiciones de caucho de la
invención son adecuadas para cumplir con las propiedades de
abradibilidad más estrictas requeridas para una banda de rodadura
para neumáticos de vehículos.
Con las composiciones de caucho obtenidas según
los Ejemplos 1 a 5 anteriores, se produjeron varias bandas de
rodadura mediante retirada en aparatos convencionales. En
particular, las bandas de rodadura obtenidas empezando de
composiciones de caucho que comprenden sílice como único relleno de
refuerzo, se usaron posteriormente para montar neumáticos que tienen
el tamaño 205/65R15, mientras que las bandas de rodadura obtenidas
empezando a partir de composiciones de caucho que comprenden sílice
y negro de carbón como rellenos de refuerzo se usaron para montar
neumáticos que tienen el tamaño 175/65R14.
Los neumáticos así obtenidos se sometieron a
continuación a pruebas estándar, para evaluar su resistencia a la
rodadura, agarre a la carretera sobre suelos mojados y secos, y el
rendimiento quilométrico.
Esta evaluación se realizó sobre cada neumático
según los estándares ISO 8767 y en particular el llamado
"Procedimiento de Torsión", indicado bajo en punto 7.2.2 del
mismo, usando aparatos de laboratorio convencionales.
Las medidas se realizaron a una velocidad
constante de 80 km/h, mientras que las pérdidas parasíticas se
midieron según el procedimiento "Lectura por encima" indicado
bajo en punto 6.6.1 de los estándares ISO 8767 citados
anteriormente.
Para comparar las composiciones de caucho de la
invención con las de la técnica anterior, se atribuyó un índice de
resistencia a la rodadura de 100 a la pérdida de potencia en kg/t
medida para los neumáticos obtenidos empezando desde las
composiciones de caucho de los Ejemplos 4 y 5.
Posteriormente, se midieron las pérdidas de
potencia de los neumáticos obtenidos empezando desde las
composiciones de caucho de los Ejemplos 1 a 3, atribuyendo un
aumento en % en el índice cuando era menor la pérdida de potencia
medida durante la prueba.
En otras palabras, cuanto mayor es el valor del
índice, menor es la resistencia a la rodadura del neumático
examinado.
Los resultados de la prueba realizada se muestran
en las Tablas V y VI adjuntas para las composiciones de caucho que
incluyen un 100% de sílice como relleno de refuerzo y para la
composiciones de caucho que incluyen sílice y negro de carbón,
respectivamente.
Un examen de los datos indicados en dichas Tablas
muestra que los neumáticos de la invención (Ejemplos 1 a 3) tienen
una resistencia a la rodadura mejorada respecto a la mostrada por
los neumáticos de la técnica anterior (Ejemplos 4 y 5).
Esta evaluación se realizó en la pista de prueba
de Vizzola, montando los neumáticos sobre automóviles modelo BMW
328-i.
Durante las pruebas realizadas, los rendimientos
de los neumáticos obtenidos empezando a partir de composiciones de
caucho de los Ejemplos 1 a 3 se compararon con los de los neumáticos
de la técnica anterior (Ejemplos 4 y 5).
Los neumáticos se probaron mediante dos
conductores de prueba independientes, para evaluar, en particular,
el agarre en carretera sobre suelo mojado y seco y el rendimiento
quilométrico. Los resultados de las pruebas realizadas se muestran
en las Tablas V y VI adjuntas para las composiciones de caucho que
incluyen un 100% de sílice como relleno de refuerzo y,
respectivamente, para las composiciones de caucho que incluyen
sílice y negro de carbón, atribuyéndose un valor de 100 a los
resultados obtenidos con los neumáticos de comparación.
Tal como se puede deducir a partir de dichas
Tablas, los rendimientos de los neumáticos de la invención (Ejemplos
1 a 3) son totalmente comparables con los de los neumáticos de
comparación (Ejemplos 4 y 5).
- \text{*}
- = tal como se mide antes de la incorporación a la base de polímero
Claims (27)
1. Neumático de baja resistencia a la rodadura
(1) para vehículos, que comprende una estructura de cintura (12) que
se extiende coaxialmente alrededor de una estructura de carcasa (2)
y una banda de rodadura (9), que se extiende coaxialmente alrededor
de la estructura de cintura (12) y que está externamente provista de
una superficie de rodadura (9a) diseñada para entrar en contacto con
el suelo, comprendiendo dicha banda de rodadura (9) una base de
polímero vulcanizado que incluye por lo menos un primer relleno de
refuerzo basado en sílice, caracterizado por el hecho de que
dicho primer relleno de refuerzo basado en sílice tiene:
- un área proyectada promedio de agregados medida
antes de la incorporación en la base de polímero menor de 20.000
nm^{2};
- un índice de dispersión en la base de polímero
vulcanizado de la banda de rodadura (9) no inferior al 97%; y
- un área proyectada de agregados después de la
incorporación a la base de polímero comprendida entre 8500 y 18000
nm^{2}.
2. Neumático (1) según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicho primer relleno de
refuerzo basado en sílice tiene un área de superficie BET (medida
según el estándar ISO 5794/1) no mayor de 130 m^{2}/g, un área de
superficie medida mediante absorción CTAB según el estándar ISO 6810
comprendida entre 80 y 130 m^{2}/g.
3. Neumático (1) según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicho primer relleno de
refuerzo basado en sílice es un sílice en forma de cuentas
substancialmente esféricas.
4. Neumático (1) según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicho primer relleno de
refuerzo basado en sílice tiene un tamaño de agregados medio medido
mediante espectroscopia de correlación de fotones menor de 350
nm.
5. Neumático (1) según la reivindicación 1, en el
que la base de polímero también comprende una cantidad
predeterminada de un segundo relleno basado en sílice que tiene un
área de superficie BET (medida según el estándar ISO 5794/1)
comprendida entre 130 y 200 m^{2}/g, y un área de superficie
medida mediante absorción CTAB según el estándar ISO 6810
comprendido entre 130 y 200 m^{2}/g.
6. Neumático (1) según la reivindicación 1 ó 5,
en el que la cantidad total de relleno de refuerzo basado en sílice
está comprendida entre 20 y 120 partes en peso por 100 partes en
peso de base de polímero.
7. Neumático (1) según la reivindicación 5, en el
que la cantidad mínima del primer relleno de refuerzo basado en
sílice es por lo menos del 50% en peso de la cantidad total de
relleno de refuerzo basado en sílice.
8. Neumático (1) según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que también comprende un
relleno de refuerzo adicional seleccionado entre el grupo que
comprende: negro de carbón, alúmina, aluminosilicatos, carbonato de
calcio, kaolín y similares.
9. Neumático (1) según la reivindicación 8,
caracterizado por el hecho de que dicho relleno de refuerzo
basado en negro de carbón está comprendido entre 0 y 100 partes en
peso por 100 partes en peso de base de polímero.
10. Neumático (1) según la reivindicación 9,
caracterizado por el hecho de que la relación en peso entre
la cantidad de relleno de refuerzo basado en sílice y la cantidad de
relleno de refuerzo basado en negro de carbón está comprendida entre
0,5 y 15.
11. Neumático (1) según la reivindicación 1, en
el que la base de polímero incluye polímeros o copolímeros de cadena
insaturada, natural o sintética, obteniéndose dichos polímeros o
copolímeros sintéticos mediante polimerización de solución o
emulsión de dienos conjugados y/o monómeros de vinilo alifáticos o
aromáticos.
12. Neumático (1) según la reivindicación 11, en
el que la base de polímero incluye por lo menos un 30% en peso de un
copolímero de butadieno/estireno preparado en solución
(S-SBR), sobre el peso en seco total de la base de
polímero.
13. Neumático (1) según la reivindicación 11, en
el que por lo menos uno de dichos copolímeros es un copolímero que
comprende grupos silano que tienen una temperatura de transición
vítrea no inferior a -50ºC, que se puede obtener mediante
polimerización en presencia de un iniciador de metal orgánico
1,4-butadieno o un copolímero
1,4-butadieno/estireno con un compuesto de silano
que tiene la siguiente fórmula estructural:
(I)X_{i}-Si-(OR)_{j}-R'_{4-i-j}
en la que X es un átomo halógeno
seleccionado entre el grupo que comprende cloro, bromo y yodo, R y
R' son independientemente un grupo alquil, un grupo aril, un grupo
vinil o un grupo alquil halogenado que tiene entre 1 y 20 átomos de
carbono, j es un entero entre 1 y 4, i es un entero entre 0 y 2,
variando la suma de i y j entre 2 y
4.
14. Banda de rodadura (9) de baja resistencia a
la rodadura para neumáticos de vehículos, que comprende una base de
polímero vulcanizado que incluye por lo menos un primer relleno de
refuerzo basado en sílice, caracterizado por el hecho de que
dicho primer relleno de refuerzo basado en sílice tiene:
- un área proyectada promedio de agregados medida
antes de la incorporación en la base de polímero menor de 20.000
nm^{2};
- un índice de dispersión en la base de polímero
vulcanizado de la banda de rodadura (9) no inferior al 97%; y
- un área proyectada de agregados después de la
incorporación a la base de polímero comprendida entre 8500 y 18000
nm^{2}.
15. Banda de rodadura (9) según la reivindicación
14, caracterizado por el hecho de que dicho primer relleno de
refuerzo basado en sílice tiene un área de superficie BET (medida
según el estándar ISO 5794/1) no mayor de 130 m^{2}/g, un área de
superficie medida mediante absorción CTAB según el estándar ISO 6810
comprendida entre 80 y 130 m^{2}/g.
16. Banda de rodadura (9) según la reivindicación
14, caracterizado por el hecho de que dicho primer relleno de
refuerzo basado en sílice es un sílice en forma de cuentas
substancialmente esféricas.
17. Banda de rodadura (9) según la reivindicación
14, caracterizado por el hecho de que dicho primer relleno de
refuerzo basado en sílice tiene un tamaño de agregados medio medido
mediante espectroscopia de correlación de fotones menor de 350
nm.
18. Banda de rodadura (9) según la reivindicación
14, en el que la base de polímero también comprende una cantidad
predeterminada de un segundo relleno basado en sílice que tiene un
área de superficie BET (medida según el estándar ISO 5794/1)
comprendida entre 130 y 200 m^{2}/g, y un área de superficie
medida mediante absorción CTAB según el estándar ISO 6810
comprendido entre 130 y 200 m^{2}/g.
19. Banda de rodadura (9) según la reivindicación
14 ó 18, en el que la cantidad total de relleno de refuerzo basado
en sílice está comprendida entre 20 y 120 partes en peso por 100
partes en peso de base de polímero.
20. Banda de rodadura (9) según la reivindicación
18, en el que la cantidad mínima del primer relleno de refuerzo
basado en sílice es por lo menos del 50% en peso de la cantidad
total de relleno de refuerzo basado en sílice.
21. Banda de rodadura (9) según la reivindicación
14, caracterizado por el hecho de que también comprende un
relleno de refuerzo adicional seleccionado entre el grupo que
comprende: negro de carbón, alúmina, aluminosilicatos, carbonato de
calcio, kaolín y similares.
22. Banda de rodadura (9) según la reivindicación
21, caracterizado por el hecho de que dicho relleno de
refuerzo basado en negro de carbón está comprendido entre 0 y 100
partes en peso por 100 partes en peso de base de polímero.
23. Banda de rodadura (9) según la reivindicación
22, caracterizado por el hecho de que la relación en peso
entre la cantidad de relleno de refuerzo basado en sílice y la
cantidad de relleno de refuerzo basado en negro de carbón está
comprendida entre 0,5 y 15.
24. Banda de rodadura (9) según la reivindicación
14, en el que la base de polímero incluye polímeros o copolímeros de
cadena insaturada, natural o sintética, obteniéndose dichos
polímeros o copolímeros sintéticos mediante polimerización de
solución o emulsión de dienos conjugados y/o monómeros de vinilo
alifáticos o aromáticos.
25. Banda de rodadura (9) según la reivindicación
24, en el que la base de polímero incluye por lo menos un 30% en
peso de un copolímero de butadieno/estireno preparado en solución
(S-SBR), sobre el peso en seco total de la base de
polímero.
26. Banda de rodadura (9) según la reivindicación
24, en el que por lo menos uno de dichos copolímeros es un
copolímero que comprende grupos silano que tienen una temperatura de
transición vítrea no inferior a -50ºC, que se puede obtener mediante
polimerización en presencia de un iniciador de metal orgánico
1,4-butadieno o un copolímero
1,4-butadieno/estireno con un compuesto de silano
que tiene la siguiente fórmula estructural:
(I)X_{i}-Si-(OR)_{j}-R'_{4-i-j}
en la que X es un átomo halógeno
seleccionado entre el grupo que comprende cloro, bromo y yodo, R y
R' son independientemente un grupo alquil, un grupo aril, un grupo
vinil o un grupo alquil halogenado que tiene entre 1 y 20 átomos de
carbono, j es un entero entre 1 y 4, i es un entero entre 0 y 2,
variando la suma de i y j entre 2 y
4.
27. Procedimiento para reducir la resistencia a
la rodadura de un neumático (1), estando provisto dicho neumático
(1) de una estructura de cintura (12) que se extiende coaxialmente
alrededor de una estructura de carcasa (2) y una banda de rodadura
(9), que se extiende coaxialmente alrededor de la estructura de
cintura (12) y que está externamente provista de una superficie de
rodadura (9a) diseñada para entrar en contacto con el suelo,
caracterizado por el hecho de que el neumático (1) está
provisto de una banda de rodadura (9) según cualquiera de las
reivindicaciones 14 a 26.
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| EP99830337 | 1999-05-31 | ||
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