ES2297863T3 - Composicion de caucho y neumatico realizado con esta composicion. - Google Patents
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Abstract
LA PRESENTE INVENCION SE REFIERE A UNA COMPOSICION DE CAUCHO QUE INCLUYE CAUCHO NATURAL Y/O CAUCHOS SINTETICOS DE TIPO DIENO, SILICE EN UNA CANTIDAD DE ENTRE 10 Y 85 PARTES, EN PESO, POR CADA 100 PARTES, EN PESO, DE CAUCHO, UN AGENTE DE ACOPLAMIENTO DE SILANO ESPECIFICO, ES DECIR, UN POLISULFURO DE BIS(ALCOXISILILALQUILO) QUE PRESENTA UNA ESTRUCTURA DE POLISULFURO EN LA QUE LA DISTRIBUCION DE AZUFRE ESTA ESPECIFICADA, EN UNA CANTIDAD DE ENTRE EL 1 Y EL 20 %, RESPECTO AL PESO DE LA SILICE, Y SE REFIERE TAMBIEN A UN NEUMATICO FABRICADO MEDIANTE EL EMPLEO DE LA COMPOSICION DE CAUCHO. EL NEUMATICO PRESENTA UNAS EXCELENTES PROPIEDADES DE FORMACION CON UN CALOR REDUCIDO, ESCASA RESISTENCIA AL FORJAMIENTO Y UN BUEN REFORZAMIENTO.
Description
Composición de caucho y neumático realizado con
esta composición.
La presente invención se refiere a una
composición de caucho y un neumático incluyendo sílice y un agente
de acoplamiento de silano, y más en concreto, a una composición de
caucho y un neumático en el que se suprime la gelación de un
polímero debido a un agente de acoplamiento de silano durante la
mezcla a altas temperaturas de 150ºC o más de tal manera que la
reacción de sílice y el agente de acoplamiento de silano prosiga
eficientemente sin deterioro de la manejabilidad.
Hasta ahora, se ha utilizado negro de carbón
como un relleno de refuerzo para caucho porque el negro de carbón
proporciona un refuerzo más alto y mejor resistencia a la abrasión
que otros rellenos. Recientemente, a causa de los requisitos
sociales de ahorrar energía y recursos, en particular de reducir el
consumo de carburante de automóviles, también se requiere una
disminución de la acumulación de calor de los cauchos
compuestos.
Para disminuir la acumulación de calor de un
caucho compuesto usando negro de carbón, se considera la utilización
de una pequeña cantidad de negro de carbón o la utilización de un
negro de carbón que tiene un tamaño grande de partícula. Sin
embargo, es bien conocido que, en ambos métodos, disminuir la
acumulación de calor está en relación de contradicción con mejorar
el refuerzo y resistencia a la abrasión de una composición de
caucho.
Por otra parte, la sílice es conocida como un
relleno que proporciona menor acumulación de calor de un caucho
compuesto, y hasta ahora se han solicitado muchas patentes, por
ejemplo, la publicación de la solicitud de patente japonesa número
Hei-3-252431.
Sin embargo, las partículas de sílice tienden a
unirse conjuntamente debido a unión de hidrógeno de grupos silanol
que son grupos funcionales en las superficies de las partículas de
sílice. Para mejorar la dispersión de partículas de sílice a
caucho, hay que incrementar el tiempo de mezcla. Cuando la
dispersión de partículas de sílice en el caucho es insuficiente,
surge el problema de que la procesabilidad en procesos tal como
extrusión y análogos se deteriora debido al aumento en la
viscosidad Mooney.
Además, las superficies de las partículas de
sílice son ácidas. Por lo tanto, surgen los problemas de que las
sustancias básicas usadas como aceleradores de vulcanización son
adsorbidas de tal manera que la vulcanización no se lleve a cabo
suficientemente, y no se obtiene un módulo de elasticidad
suficiente.
Con el fin de resolver estos problemas, se han
desarrollado varios tipos de agentes de acoplamiento de silano. Por
ejemplo, el uso de un agente de acoplamiento de sílice como un
material de refuerzo se describe en la solicitud de patente
japonesa publicada número Sho50-29741. Sin embargo,
el uso de un agente de acoplamiento de sílice como un material de
refuerzo todavía es insuficiente para mejorar las propiedades de
fractura, manejabilidad, y procesabilidad de una composición de
caucho según estándares altos. Se describen composiciones de caucho
en las que se utiliza una combinación de sílice y un agente de
acoplamiento de silano como un material de refuerzo, en la
publicación de la solicitud de patente japonesa número
Sho-51-20208 y otras. Sin embargo,
este método de usar una combinación de sílice y un agente de
acoplamiento de silano como un material de refuerzo tiene el
inconveniente de que el flujo del caucho compuesto no curado es
marcadamente inferior y la manejabilidad y la procesabilidad se
deterioran, aunque el refuerzo del caucho compuesto se puede mejorar
considerablemente y se mejoran las propiedades de fractura.
Los inconvenientes de las tecnologías
convencionales en las que se utilizan agentes de acoplamiento de
silano, surgen debido al mecanismo siguiente. Cuando la temperatura
de la mezcla de caucho es baja, el grupo silanol en la superficie
de la sílice no reacciona suficientemente con el agente de
acoplamiento de silano, y como resultado, no se obtiene el efecto
de refuerzo. La dispersión de la sílice al caucho también es
inferior, y esto produce deterioro de la propiedad de baja
acumulación de calor que es el punto fuerte de una composición de
caucho conteniendo sílice. Además, parte del alcohol formado por la
reacción del grupo silanol en la superficie de la sílice y el
agente de acoplamiento de silano no se vaporiza completamente
durante la mezcla a causa de la baja temperatura de la mezcla, y el
alcohol residual en el caucho se vaporiza durante un proceso de
extrusión con el fin de formar vesículas.
Por otra parte, cuando la mezcla se lleva a cabo
a altas temperaturas de 150ºC o más, el grupo silanol en la
superficie de la sílice y el agente de acoplamiento de silano
reaccionan suficientemente uno con otro, y como resultado, se
mejora la propiedad de refuerzo. Dado que la dispersión de la sílice
al caucho también se mejora, se obtiene un caucho mezclado que
tiene una buena propiedad de baja acumulación de calor, y se evita
la formación de vesículas en un proceso de extrusión. Sin embargo,
en este rango de temperatura, la gelación del polímero producido
por el agente de acoplamiento de silano tiene lugar simultáneamente,
y la viscosidad Mooney se incrementa considerablemente. Así, el
procesado en etapas posteriores es realmente imposible.
Por lo tanto, cuando se utiliza un agente de
acoplamiento de silano en combinación con sílice, hay que realizar
una mezcla polietápica a una temperatura inferior a 150ºC, y es
inevitable una marcada disminución de la productividad.
También se hace notar EP-0819694
A que describe un uso de organosilane polisulfano en el que su
porción polisulfano se compone principalmente de S_{2}; y
US-4076550 A que describe un método de producir
disulfuro silano o tetrasulfuro silano con alta pureza.
La presente invención resuelve los problemas
anteriores de la técnica convencional y proporciona una composición
de caucho en la que se evita la gelación de un polímero debido a un
agente de acoplamiento de silano durante la mezcla a altas
temperaturas de 150ºC o más de tal manera que la reacción de sílice
y el agente de acoplamiento de silano prosiga eficientemente sin
deterioro de la procesabilidad y un neumático preparado usando la
composición de caucho.
Como resultado de amplios estudios realizados
por los autores de la presente invención en composiciones de caucho
incluyendo sílice con el fin de resolver los problemas anteriores,
se halló que, cuando se especifica la distribución de azufre unido
en cada componente contenido en un agente de acoplamiento de silano,
se puede evitar un aumento de la viscosidad Mooney de un caucho
compuesto incluso cuando la composición de caucho se mezcla a altas
temperaturas de 150ºC o más alto, y se puede obtener una composición
de caucho que tiene una excelente propiedad de baja acumulación de
calor y procesabilidad. La presente invención se realizó en base a
este conocimiento.
Consiguientemente, la presente invención
proporciona:
(1) una composición de caucho que incluye un
componente de caucho incluyendo al menos un elemento seleccionado
del grupo que consta de caucho natural y cauchos sintéticos de
dieno; sílice en una cantidad de 10 a 85 partes en peso por 100
partes en peso del componente de caucho; negro de carbón en una
cantidad de 25 a 80 partes en peso por 100 partes en peso del
componente de caucho; y en una cantidad de 1 a 20% en peso de la
cantidad de sílice, un agente de acoplamiento de silano
representado por la fórmula general siguiente:
(C_{n}H_{2n+1}O)_{3}Si-(CH_{2})_{m}-S_{y}-(CH_{2})_{m}-Si(C_{n}H_{2n+1}O)_{3}
donde n representa un entero de 1 a
3, m representa un entero de 1 a 9, y representa un número positivo
de 1 o más que tiene una distribución, y la distribución de
-S_{y}- satisface la
relación:
(S_{1}-S_{2} +
S_{3} + S_{4})/(S_{5} + S_{6} + S_{7} + S_{8} + S_{9})
\geq
0,85;
(2) Una composición de caucho como la descrita
en (1), donde la distribución de -S_{y}- satisface la
relación:
(S_{1} +
S_{2} + S_{3})/(componente(s) S que tienen 4 o más
azufres) \geq
0,45
Y el contenido de componente S_{3} es 20% o
más en base a una cantidad total del agente de acoplamiento de
silano.
(3) Una composición de caucho como la descrita
en (1), donde la distribución de -S_{y}- satisface la
relación:
(S_{1} +
S_{2} + S_{3})/(componente(s) S que tienen 4 o más
azufres) \geq
0,55
Y el contenido de componente S_{3} es más de
30% o más en base a una cantidad total del agente de acoplamiento de
silano
(4) Una composición de caucho como la descrita
en cualquiera de los puntos anteriores (1) a (3) donde la cantidad
de negro de carbón como un relleno de refuerzo es 25 a 60 partes en
peso por 100 partes en peso del componente de caucho;
(5) Un método de producir una composición de
caucho como la descrita en cualquiera de los puntos anteriores (1)
a (4), donde sulfuro de sodio anhidro (Na2S) y azufre (S) reaccionan
uno con otro en una relación molar en un rango de 1:1 a 1:2,5 en
una atmósfera de gas inerte en un solvente polar para obtener
polisulfuro de sodio, el polisulfuro de sodio obtenido se hace
reaccionar en una atmósfera de un gas inerte con un
halogenoalcoxisilano representado por la fórmula general
siguiente:
\vskip1.000000\baselineskip
donde cada R^{1} y R^{2}
representa un grupo alquilo que tiene de 1 a 3 átomos de carbono,
R^{3} representa un grupo hidrocarbono divalente que tiene de 1 a
9 átomos de carbono, X representa un átomo de halógeno, y k
representa un entero de 1 a 3, y el compuesto obtenido se utiliza
como el agente de acoplamiento de silano;
y
(6) Un neumático que se fabrica usando la
composición de caucho descrita en cualquiera de los puntos (1) a (4)
para el caucho de su banda de rodadura.
A continuación se describen en detalle
realizaciones para implementar la presente invención.
Como el componente de caucho en la presente
invención, se puede utilizar caucho natural (NR) y cauchos
sintéticos por separado o como una mezcla de dos o más cauchos. Los
ejemplos del caucho sintético incluyen caucho de poliisopreno
sintético, caucho de polibutadieno (BR), caucho de
estireno-butadieno (SBR), caucho de butilo, y caucho
de butilo halogenado.
La sílice usada en la presente invención es una
sílice sintética producida por un proceso de precipitación. Los
ejemplos específicos de la sílice incluyen NIPSIL AQ fabricado por
NIPPON SILICA INDUSTRIAL Co., Ltd.; ULTRASIL VN3 y BV3370GR
fabricado por DEGUSSA AG., una compañía alemana; RP1165MP, ZEOSIL
165GR, y ZEOSIL 175MP fabricado por RHONE-POULENC
Co.; y HISIL233, HISIL210, y HISIL255 fabricado por PPG Co. (todos
nombres comerciales). Sin embargo, la sílice usada en la presente
invención no se limita a estos ejemplos.
La cantidad de sílice usada es de 10 a 85 partes
en peso, preferiblemente de 20 a 65 partes en peso, por 100 partes
en peso del componente de caucho anterior. Cuando la cantidad de
sílice usada es menos de 10 partes en peso, la propiedad de
refuerzo se deteriora. Por otra parte, cuando la cantidad de sílice
usada excede de 85 partes en peso, se deteriora la manejabilidad,
tal como la manejabilidad en calentamiento y la extrusión. Por lo
tanto, tales cantidades no son preferibles. Desde el punto de vista
de la propiedad de baja acumulación de calor y la manejabilidad, la
cantidad de sílice usada es preferiblemente de 20 a 65 partes en
peso.
El agente de acoplamiento de silano usado en la
presente invención es un agente de acoplamiento de silano
representado por la fórmula general siguiente:
(C_{n}H_{2n+1}O)_{3}Si-(CH_{2})_{m}-S_{y}-(CH_{2})_{m}-Si(C_{n}H_{2n+1}O)_{3}
donde n representa un entero de 1 a
3, m representa un entero de 1 a 9, y y representa un número
positivo de 1 o más que tiene una distribución. La distribución de
-S_{y}- debe satisfacer la
relación:
(S_{1} +
S_{2} + S_{3} + S_{4})/(S_{5} + S_{6} + S_{7} + S_{8}
+ S_{9}) \geq
0,85,
Preferiblemente la relación:
(S_{1} +
S_{2} + S_{3} + S_{4})/(S_{5} + S_{6} + S_{7} + S_{8}
+ S_{9}) \geq
1,0.
Cuando esta relación de distribución es menos de
0,85, no se obtiene el efecto de suprimir la gelación de un
polímero durante la mezcla a altas temperaturas de 150ºC o más alto,
y la viscosidad Mooney se incrementa considerablemente produciendo
una menor procesabilidad. Es preferible que la distribución de
-S_{y}- satisfaga la relación (S_{1} + S_{2} +
S_{3})/(componente(s) S que tienen 4 o más azufres) \geq
0,45, y el contenido del componente S_{3} es 20% o más. Es más
preferible que la distribución de -S_{y}- satisfaga la relación
(S_{1} + S_{2} + S_{3})/(componente(s) S que tienen 4 o
más azufres) \geq 0,55, y el contenido del componente S_{3} es
30% o más. Cuando la relación anterior es menos de 0,45, no se
obtiene suficientemente el efecto de suprimir la gelación de un
polímero durante la mezcla a altas temperaturas de 150ºC o más, y la
viscosidad Mooney se incrementa considerablemente a causa de la
menor productividad. Cuando el contenido del componente S_{3} es
20% o más, la propiedad de refuerzo se mejora más porque el
contenido de componentes S_{1} y S_{2} que no contribuyen a la
capacidad de acoplamiento es relativamente pequeño.
La cantidad del agente de acoplamiento de silano
usado es de 1 a 20% en peso, preferiblemente de 3 a 15% en peso, en
base a la cantidad de sílice. Cuando la cantidad del agente de
acoplamiento de silano usado es menos de 1% en peso, el efecto de
acoplamiento es pequeño. Por otra parte, cuando la cantidad del
agente de acoplamiento de silano excede de 20% en peso, tiene lugar
gelación del polímero. Por lo tanto, tales cantidades no son
preferibles.
El proceso para producir el agente de
acoplamiento de silano usado en la presente invención no está
limitado en particular a condición de que se pueda obtener el
agente de acoplamiento de silano que tiene la distribución de
azufre unido especificada anteriormente. Por ejemplo, el agente de
acoplamiento de silano se puede producir según el proceso
siguiente.
Sulfuro de sodio anhidro (Na2S) y azufre (S)
reaccionan uno con otro en una relación molar en el rango de 1:1 a
1:2,5 en una atmósfera de un gas inerte en un solvente polar para
obtener polisulfuro de sodio, el polisulfuro de sodio obtenido se
hace reaccionar en una atmósfera de un gas inerte con un
halogenoalcoxisilano representado por la fórmula general
siguiente:
donde cada R^{1} y R^{2}
representa un grupo alquilo que tiene de 1 a 3 átomos de carbono,
R^{3} representa un grupo hidrocarbono divalente que tiene de 1 a
9 átomos de carbono, X representa un átomo de halógeno, y k
representa un entero de 1 a 3, y se puede obtener el agente de
acoplamiento de silano de la presente
invención.
Como el negro de carbón usado como un relleno de
refuerzo en la presente invención se utiliza preferiblemente un
negro de carbón del grado SAF, ISAF, o HAF. Sin embargo, el tipo de
negro de carbón no está limitado en particular.
La cantidad de negro de carbón usado es de 25 a
80 partes en peso por 100 partes en peso del componente de caucho.
Cuando la cantidad de negro de carbón excede de 80 partes en peso,
la propiedad de baja acumulación de calor se deteriora en gran
medida. Desde el punto de vista de la propiedad de refuerzo y la
propiedad de baja acumulación de calor, la cantidad es más
preferiblemente de 25 a 60 partes en peso.
A la composición de caucho de la presente
invención se puede añadir adecuadamente ingredientes de mezcla
generalmente usados en la industria del caucho, tales como
ablandantes, antioxidantes, agentes vulcanizantes, aceleradores de
vulcanización, y activadores de acelerador de vulcanización, según
sea necesario, además del componente de caucho, sílice, el agente
de acoplamiento de silano, y el negro de carbón que se han descrito
anteriormente.
Para exhibir efectivamente las características
de la composición de caucho de la presente invención, la temperatura
de la mezcla es preferiblemente 150ºC o más alto y 180ºC o más
baja. Cuando la temperatura de la mezcla es inferior a 150ºC, el
agente de acoplamiento de silano no reacciona suficientemente, y se
forman vesículas durante la extrusión. Cuando la temperatura excede
de 180ºC, tiene lugar gelación del polímero de tal manera que la
viscosidad Mooney aumenta. Por lo tanto, tales temperaturas no son
preferibles desde el punto de vista del procesado.
El mecanismo para evitar la gelación de un
polímero y mejorar la propiedad de baja acumulación de calor a una
temperatura de la mezcla de 150ºC o más alta se describe a
continuación en base a los resultados de estudios y consideraciones
de los resultados.
Un agente de acoplamiento de silano generalmente
usado en la industria de neumáticos (denominación comercial: Si69,
fabricado por DEGUSSA AG., una compañía alemana) se calentó en un
horno a 150ºC durante 2 horas y se enfrió. A continuación, el
agente de acoplamiento de silano tratado se analizó mediante
cromatografía de líquido de alto rendimiento. Por los resultados
del análisis quedó confirmado que los componentes que tienen cadenas
de azufre de -S_{6}- o más largas en la molécula disminuían en
comparación con el material original, y el azufre libre y
componentes que tienen cadenas de azufre de -S_{4}- o más corta en
la molécula aumentaron en comparación con el material original. En
otros términos, se pensó que los componentes que tienen cadenas de
azufre de -S_{6}- o más largas en la molécula se descomponían por
el calentamiento a una temperatura alta. Se puede suponer que la
gelación de un polímero tiene lugar durante la mezcla a una
temperatura alta porque se forman radicales durante la
descomposición del agente de acoplamiento de silano o porque los
productos formados por la descomposición funcionan como una fuente
de azufre. Por lo tanto, se consideró que la gelación de un
polímero se evita durante la mezcla a temperaturas de 150ºC o más
altas cuando el agente de acoplamiento de silano contiene
originalmente menores cantidades de los componentes que tienen
cadenas de azufre largas en la molécula. Como el resultado de
intensos estudios según la idea anterior, se halló que, cuando la
proporción de los componentes que tienen cadenas de azufre cortas
en la molécula entre los componentes que tienen cadenas de azufre
de varias longitudes en la molécula se incrementaba a un valor
específico o más, la gelación del polímero se evitaba realmente.
Además, la dispersión de sílice en el caucho se mejoró porque la
reacción del grupo silanol en la superficie de la sílice y el
agente de acoplamiento de silano tenía lugar suficientemente debido
a mezcla a una temperatura alta, y se podía obtener la propiedad de
baja acumulación de calor.
La presente invención se describe más
específicamente con referencia a los ejemplos siguientes. Solamente
los ejemplos 9, 10 y 11 caen dentro del alcance de la invención
definida.
La formulación básica usada en todos los
ejemplos y ejemplos comparativos se expone en la tabla 2. Se
prepararon varias composiciones de caucho según las formulaciones
expuestas en las tablas 3 y 4. Los agentes de acoplamiento de
silano usados en las formulaciones anteriores se expresan mediante
la fórmula siguiente:
(C_{2}H_{5}O)_{3}Si(CH_{2})_{3}-S_{y}-CH_{2})_{3}Si(C_{2}H_{5}O)_{3}
y S_{y} en esta fórmula tiene la
distribución expuesta en la tabla 1. Las distribuciones de varios
componentes de las cadenas de azufre (-S_{y}-) en los agentes de
acoplamiento de silano expuestos en la tabla 1 se obtuvo mediante
cálculo de zonas máximas (%) obtenidas por el análisis por
cromatografía de líquido de alto rendimiento (HPLC), que se
describe con detalle a
continuación.
(Condiciones de análisis por HPLC)
- HPLC: fabricado por TOSOH CORPORATION,
- HLC-8020
- Detector de UV: fabricado por TOSOH CORPORATION,
- UV-8010 (254 nm)
- Grabadora: fabricada por TOSOH CORPORATION,
- SUPER SYSTEM CONTROLLER SC-8010
- Columna: fabricada por TOSOH CORPORATION,
- TSK GEL ODS-80T_{M} CTR (diámetro interior: 4,6 mm, longitud: 10 cm)
- Temperatura al tiempo de la medición: 25ºC
- Concentración de la muestra: 6 mg/10 cc (6 mg por 10 cc de solución de acetonitrilo)
- Cantidad de muestra inyectada: 20 \mul
- Condición de elución: tasa de flujo de 1 cc/min.
\vskip1.000000\baselineskip
Se sometió una muestra a elución durante 2
minutos con una solución mezclada de acetonitrilo y agua que tenía
una composición fija de 1:1, y posteriormente con una solución
mezclada que tenía una composición variable con un gradiente tal
que la solución contenía 100% de acetonitrilo después de 18
minutos.
Cuando el agente de acoplamiento de silano de la
muestra A (Si69, fabricado por DEGUSSA AG., una compañía alemana)
expuesto en la tabla 1 se analizó en las condiciones anteriores,
aparecieron picos de azufre libre -S_{2}-, -S_{3}-, -S_{4}-,
-S_{5}-, -S_{6}-, -S_{7}-, -S_{8}-, y -S_{9}- en
posiciones alrededor de tiempos máximos de 17,5, 19,5, 20,6, 21,7,
22,8, 24,0, 25,4, 27,1, y 29,0 minutos, respectivamente. Los
valores de (S_{1} + S_{2} + S_{3} + S_{4}) y (S_{5} +
S_{6} + S_{7} + S_{8} + S_{9}) se obtuvieron a partir de la
medición de cada zona pico. El valor de (S_{1} + S_{2} + S_{3}
+ S_{4})/(S_{5} + S_{6} + S_{7} + S_{8} + S_{9}) se
calculó a partir de estos valores y se halló que era 0,73.
También se obtuvieron los valores de (S_{1} +
S_{2} + S_{3}) y (S_{4} + S_{5} + S_{6} + S_{7} +
S_{8} + S_{9}). El valor de (S_{1} + S_{2} +
S_{3})/(S_{4} + S_{5} + S_{6} + S_{7} + S_{8} + S_{9})
se calculó a partir de estos valores y se halló que era 0,225. La
zona máxima de componente S_{3} era 15,9% del total. Estos
valores se obtuvieron con las muestras B a G como se expone en la
tabla 1.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
Las muestras B a F se sintetizaron según el
método descrito en la Solicitud de Patente japonesa publicada
número Hei-228588 a partir de sulfuro de sodio
anhidro y azufre en las relaciones molares siguientes:
Muestra B: 1:3
Muestra C: 1:2,5
Muestra D: 1:2
Muestra E: 1:1,5
Muestra F: 1:1
La muestra G se sintetizó según el método
descrito en la Patente europea 0 732 362 Al por oxidación de
\gamma-mercaptopropiltrietoxisilano usando
dióxido de manganeso como un catalizador.
Las composiciones de caucho obtenidas en los
ejemplos y los ejemplos comparativos se aplicaron a la banda de
rodadura de neumáticos del tamaño 185/60R14, y se prepararon varios
neumáticos.
Las composiciones de caucho obtenidas se
evaluaron con respecto a la viscosidad Mooney, la propiedad de
pérdida de histéresis (acumulación de calor), y la formación de
vesículas según los métodos de evaluación siguientes. También se
evaluó la resistencia de rodadura de los neumáticos preparados según
el método de evaluación siguiente.
La viscosidad Mooney se midió según el método de
la norma Industrial japonesa K6300 durante un tiempo de 4 minutos a
una temperatura de 130ºC después de precalentar durante 1 minuto. El
resultado obtenido se expresa como un índice con referencia a un
control. Cuanto menor es el índice, menor es la viscosidad Mooney y
mejor es la procesabilidad.
\vskip1.000000\baselineskip
La pérdida interna (tan \delta) se midió
usando un espectrómetro viscoelástico fabricado por IWAMOTO
SEISAKUSHO Co., Ltd. En las condiciones de una deformación dinámica
a la tracción de 1%, una frecuencia de 50 Hz, y una temperatura de
60ºC. Se utilizó un planchón de un grosor de aproximadamente 2 mm y
una anchura de 5 mm como la pieza de prueba. La distancia entre
fijaciones era 2 cm, y la carga inicial era 160 g. El valor obtenido
de tan \delta se expresa como un índice con referencia a un
control. Cuanto menor es el índice, menor es la pérdida de
histéresis y menor es la acumulación de calor.
\vskip1.000000\baselineskip
La formación de vesículas se examinó usando
RHEOGRAPH 2000 fabricado por GOTTFERT. Se utilizó un troquel con un
grosor de 2 mm y una salida de una forma rectangular de 9 mm x 2 mm,
y el examen se realizó a 120ºC. Se extrusionó una muestra a una
velocidad de extrusión del pistón de 10 mm/s después de precalentar
durante 3 minutos, y la formación de vesículas en el material
extrusionado se examinó visualmente.
\vskip1.000000\baselineskip
El neumático preparado anteriormente se montó en
una llanta 6JJ, se infló a una presión interior de 2,0 kg/cm^{2}
y, bajo una carga de 440 kg, se hizo contactar un tambor de un
diámetro exterior de 1,7 m, y se giró el tambor. La velocidad se
incrementó a 120 km/h, y posteriormente se dejó que el tambor girase
por inercia. El momento de inercia se midió cuando la velocidad
llegó a 80 km/h. La resistencia a la rodadura se evaluó a partir del
momento de inercia obtenido según la ecuación siguiente:
Índice =
[(momento de inercia del neumático de control)/(momento de inercia
del neumático de muestra)] x
100
El valor calculado se expresa como un índice,
poniéndose el valor de control a 100. Cuanto mayor es el índice,
mejor es la resistencia a la rodadura.
La resistencia a la tracción medida por una
prueba de tracción según el método de la norma industrial japonesa
K6251 usando una muestra de dumbbell número 3 a 25ºC se expresa como
un índice con referencia a un control. Cuanto mayor es el índice,
mayor es la resistencia a la tracción y mejor es la propiedad de
refuerzo.
En la evaluación anterior de (1), (2), (4) y
(5), la composición de caucho del ejemplo comparativo 1 se utilizó
como el control para los ejemplos 1 a 8 y los ejemplos comparativos
1 a 5, la composición de caucho del ejemplo comparativo 6 se
utilizó como el control para el ejemplo 9 y los ejemplos
comparativos 6 y 7, y la composición de caucho del ejemplo
comparativo 8 se usó como el control para los ejemplos 10 y 11 y el
ejemplo compa-
rativo 8.
rativo 8.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\newpage
Dado que la composición de caucho de la presente
invención usa un agente de acoplamiento de silano que tiene una
distribución específica de azufre, la formación de vesículas durante
la extrusión y la gelación de un polímero debido al agente de
acoplamiento de silano se evitan simultáneamente durante la mezcla a
altas temperaturas de 150ºC o más altas. La reacción de la sílice y
el agente de acoplamiento de silano se puede realizar sin una
disminución de la manejabilidad, y la dispersión de la sílice en el
caucho se mejora. Por lo tanto, la composición de caucho se utiliza
ampliamente para varios tipos de neumáticos que tienen una propiedad
excelente de baja acumulación de calor, baja resistencia a la
roduradura, y propiedad de refuerzo.
Claims (6)
1. Una composición de caucho que incluye un
componente de caucho incluyendo al menos un elemento seleccionado
del grupo que consta de caucho natural y cauchos sintéticos de
dieno; sílice en una cantidad de 10 a 85 partes en peso por 100
partes en peso del componente de caucho; negro de carbón en una
cantidad de 25 a 80 partes en peso por 100 partes en peso del
componente de caucho; y en una cantidad de 1 a 20% en peso de la
cantidad de sílice, un agente de acoplamiento de silano
representado por la fórmula general siguiente:
(C_{n}H_{2n+1}O)_{3}Si-(CH_{2})_{m}-S_{y}-(CH_{2})_{m}-Si(C_{n}H2_{n+1}O)_{3}
donde n representa un entero de 1 a
3, m representa un entero de 1 a 9, y representa un número positivo
de 1 o más que tiene una distribución, y la distribución de
-S_{y}- satisface la
relación:
(S_{1} +
S_{2} + S_{3} + S_{4})/(S_{5} + S_{6} + S_{7} + S_{8}
+ S_{9}) \geq
0,85.
2. Una composición de caucho según la
reivindicación 1, donde la distribución de -S_{y}- satisface la
relación:
(S_{1} +
S_{2} + S_{3})/(componente(s) S que tiene 4 o más
azufres)
0,45,
y el contenido de componente
S_{3} es 20% o más en base a la cantidad total del agente de
acoplamiento de
silano.
3. Una composición de caucho según la
reivindicación 1, donde la distribución de -S_{y}- satisface la
relación:
(S_{1} +
S_{2} + S_{3})/(componente(s) S que tiene 4 o más
azufres)
0,55,
y el contenido de componente
S_{3} es 30% o más en base a una cantidad total del agente de
acoplamiento de
silano.
4. Una composición de caucho según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 3, donde la cantidad de negro de carbón
como un relleno de refuerzo es 25 a 60 partes en peso por 100 partes
en peso del componente de caucho.
5. Un método de producir la composición de
caucho según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde sulfuro
de sodio anhidro (Na2S) y azufre (S) reaccionan uno con otro en una
relación molar en un rango de 1:1 a 1:2,5 en una atmósfera de un
gas inerte en un solvente polar para obtener polisulfuro de sodio,
el polisulfuro de sodio obtenido se hace reaccionar en una
atmósfera de un gas inerte con un halogenoalcoxisilano representado
por la fórmula general siguiente:
donde cada R^{1} y R^{2}
representa un grupo alquilo que tiene de 1 a 3 átomos de carbono,
R^{3} representa un grupo hidrocarbono divalente que tiene de 1 a
9 átomos de carbono, X representa un átomo de halógeno, y k
representa un entero de 1 a 3, y el compuesto obtenido se usa como
el agente de acoplamiento de
silano.
6. Un neumático fabricado utilizando la
composición de caucho según cualquiera de las reivindicaciones 1 a
4 para el caucho de la banda de rodadura.
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