ES2384181T3 - Método para producir una mezcla madre de caucho-carga - Google Patents
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- B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
- B60C15/00—Tyre beads, e.g. ply turn-up or overlap
- B60C15/06—Flipper strips, fillers, or chafing strips and reinforcing layers for the construction of the bead
- B60C2015/0614—Flipper strips, fillers, or chafing strips and reinforcing layers for the construction of the bead characterised by features of the chafer or clinch portion, i.e. the part of the bead contacting the rim
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2321/00—Characterised by the use of unspecified rubbers
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- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
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- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
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- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/34—Silicon-containing compounds
- C08K3/346—Clay
Abstract
Un método para producir una mezcla madre de caucho-carga, que comprende mezclar una solución de caucho, obtenida disolviendo un caucho basado en un dieno en un disolvente orgánico, con una suspensión obtenida previamente dispersando en agua negro de carbono, sílice y/o por lo menos una carga inorgánica representada por la siguiente fórmula general (1) nM1·SiOy·zH2O (1) en la que M1 representa por lo menos un miembro seleccionado del grupo que consiste en metales que son aluminio, magnesio, titanio, calcio y circonio, óxidos e hidróxidos de dichos metales, hidratos de estos compuestos y carbonatos de dichos metales, y "n", "x", "y" y "z" representan respectivamente un número entero de 1 a 5, un número entero de 0 a 10, un número entero de 2 a 5 y un número entero de 0 a 10, solución en la que:(1)(i) la distribución del tamaño de las partículas de la carga en la suspensión dispersa en agua es tal que el diámetro medio en volumen de las partículas es 25 μm o menos y el diámetro de las partículas en el 90% del volumen de todas las partículas (D90) es 30 μm o menos, y (ii) la absorción 24M4 de la carga recuperada de la suspensión dispersa en agua mediante secado conserva el 93% o más de la absorción 24M4 antes de dispersarla en agua, (2) la suspensión dispersa en agua y la solución de caucho se mezclan agitando, (3) la mezcla fluida obtenida por el mezclado se calienta a la temperatura azeotrópica o a una temperatura mayor para coagular el caucho en agua y eliminar el disolvente orgánico, y (4) el caucho coagulado se deshidrata y después se seca aplicando una fuerza mecánica de cizalladura.
Description
Metodo para producir una mezcla madre de caucho-carga
Campo tecnico
La presente invenci6n se refiere a un metodo para producir una mezcla madre de caucho-carga. Mas particularmente, la presente invenci6n se refiere a un metodo para producir una mezcla madre de caucho-carga que proporciona una dispersi6n excelente de la carga y propiedades ffsicas excelentes del caucho.
Antecedentes
En el campo de composiciones de caucho se sabe actualmente que, para mejorar la dispersi6n de una carga, se puede usar un metodo de producir una mezcla madre humeda.
Como metodo de producir una mezcla madre humeda, se ha utilizado ampliamente el metodo que comprende mezclar un latex que contiene caucho disperso en agua y una suspensi6n de una carga, seguido de la obtenci6n de un coagulado (vease la referencia de patente 1).
Se ha descrito un metodo en el que una soluci6n de un polfmero producido mediante polimerizaci6n en soluci6n, etc. en un disolvente organico se mezcla con una suspensi6n de una carga de modo que la estructura molecular del caucho se puede seleccionar segun se desee. Por ejemplo, se conoce un metodo para producir, en forma de partfculas finas, un polvo de caucho fluido de un material compuesto de caucho/negro de carbono, que se caracteriza porque una soluci6n de caucho que contiene un polfmero producido mediante un proceso de polimerizaci6n en soluci6n disuelto en un disolvente organico se introduce, agitando, en una suspensi6n de negro de carbono calentada a una temperatura que es aproximadamente el punto de ebullici6n del disolvente organico, el disolvente se elimina por destilaci6n a presi6n atmosferica o en vacfo durante la introducci6n, la temperatura de la mezcla de reacci6n se mantiene a una temperatura que permite la vaporizaci6n del disolvente suministrando energfa termica durante la destilaci6n, la transferencia del caucho a la suspensi6n acuosa de negro de carbono y la formaci6n del material compuesto de caucho/carga se realizan en agua por eliminaci6n de la fase organica por destilaci6n y despues se realiza la deshidrataci6n y secado (vease la referencia de patente 2).
Sin embargo, como en este metodo no se tiene en cuenta la distribuci6n del tamafo de las partfculas de negro de carbono en la suspensi6n de negro de carbono, la propiedad de dispersi6n de la carga varfa dependiendo del estado de coagulaci6n y es diffcil obtener una estado excelente de dispersi6n con estabilidad.
Referencia de patente 1: solicitud de patente japonesa sometida a informaci6n publica numero 2004-99625.
Referencia de patente 2: solicitud de patente japonesa sometida a informaci6n publica numero 2003-26816.
Oescripci6n de la invenci6n
La presente invenci6n se ha desarrollado para resolver el problema antes descrito y tiene el objeto de proporcionar un metodo para producir una mezcla madre de carga-caucho que presenta propiedades ffsicas excelentes por conseguir un estado excelente de dispersi6n de la carga con estabilidad.
Como resultado de intensos estudios para conseguir el objeto antes descrito, se ha encontrado que se puede producir una mezcla madre de caucho-carga que proporciona un estado excelente de dispersi6n y propiedades ffsicas excelentes del caucho usando una suspensi6n dispersa en agua que tiene una distribuci6n especffica del tamafo de partfculas y realizando el secado aplicando una fuerza mecanica de cizalladura en la etapa de secado. La presente invenci6n se ha completado basandose en estos conocimientos.
La presente invenci6n proporciona un metodo para producir una mezcla madre de caucho-carga, que comprende mezclar una soluci6n de caucho, obtenida disolviendo un caucho basado en un dieno en un disolvente organico, con una suspensi6n obtenida dispersando previamente en agua negro de carbono, sflice y/o por lo menos una carga inorganica representada por la siguiente f6rmula general (1)
nM1 Si y z 2 (1)
en la que M1 representa por lo menos un miembro seleccionado del grupo que consiste en metales que son aluminio, magnesio, titanio, calcio y circonio, 6xidos e hidr6xidos de dichos metales, hidratos de estos compuestos y carbonatos de dichos metales, y "n", "x", "y" y "z" representan respectivamente un numero entero de 1 a 5, un numero entero de 0 a 10, un numero entero de 2 a 5 y un numero entero de 0 a 10,
soluci6n en la que:
(1) (i) la distribuci6n del tamafo de las partfculas de la carga en la suspensi6n dispersa en agua es tal que el diametro medio en volumen (Omv) de las partfculas es 25 Im o menos y el diametro de las partfculas en el 90% del volumen de todas las partfculas (O90) es 30 Im o menos, y
(ii) a absorci6n 24M4 de la carga recuperada de la suspensi6n dispersa en agua mediante secado conserva el 93% o mas de la absorci6n 24M4 antes de dispersarla en agua,
- (2)
- la suspensi6n dispersa en agua y la soluci6n de caucho se mezclan agitando,
- (3)
- la mezcla fluida obtenida por el mezclado se calienta a la temperatura azeotr6pica o a una temperatura mayor para coagular el caucho en agua y eliminar el disolvente organico, y
- (4)
- el caucho coagulado se deshidrata y despues se seca aplicando una fuerza mecanica de cizalladura.
Modo mas preferido para realizar la invenci6n
En la presente invenci6n, en la etapa de mezclado en la que una soluci6n de caucho obtenida disolviendo un caucho basado en un dieno se mezcla con una suspensi6n obtenida dispersando una carga en agua, la distribuci6n del tamafo de las partfculas de la carga es tal que el diametro medio en volumen de las partfculas (Omv) es 25 Im o menos, preferiblemente 20 Im o menos, y el diametro de las partfculas en el 90% del volumen de todas las partfculas (O90) es 30 Im o menos, preferiblemente 25 Im o menos, puesto que un tamafo excesivamente grande de las partfculas origina una disminuci6n de la dispersi6n de la carga en el caucho y existe la posibilidad de que disminuyan la propiedad de reforzamiento y la resistencia a la abrasi6n.
Cuando se aplica a la suspensi6n una fuerza de cizalladura en exceso para disminuir el tamafo de las partfculas, se destruye la estructura de la carga y se origina una disminuci6n de la propiedad de reforzamiento. Por lo tanto, es importante que la absorci6n 24M4 de la carga recuperada de la suspensi6n dispersa en agua mediante secado sea 93% o mayor, preferiblemente 96% o mayor que la absorci6n 24M4 antes de dispersarla en agua.
En la etapa antes descrita de mezclado, la mezcla fluida se calienta a la temperatura azeotr6pica o a una temperatura mayor para que el disolvente organico de la soluci6n de caucho se elimine rapidamente por destilaci6n. En este caso, la suspensi6n dispersa en agua se puede calentar previamente y afadirla a la soluci6n de caucho. Es preferible que la temperatura de calentamiento sea 100°C o menos.
En la etapa de secado del metodo para producir una mezcla madre de caucho-carga de la presente invenci6n, es importante realizar el secado aplicando una fuerza mecanica de cizalladura para mejorar mas la dispersi6n de la carga. Mediante este tratamiento se pueden mejorar mas las propiedades ffsicas del caucho despues de ser vulcanizado. Para el metodo de secado aplicando una fuerza mecanica de cizalladura, es preferible usar un mezclador continuo desde el punto de vista de la productividad en la producci6n industrial. Es mas preferible usar una extrusora de varias helices que tenga helices girando en el mismo sentido o en sentidos opuestos para mejorar la dispersi6n de la carga.
En la etapa de secado aplicando una fuerza mecanica de cizalladura, es preferible que el contenido de agua en la mezcla madre antes de la etapa de secado sea 10% o mas. Cuando el contenido de agua es menor que 10%, existe la posibilidad de que disminuya el grado de mejora de la dispersi6n de la carga en la etapa de secado.
En la presente invenci6n, es preferible que la sflice sea una sflice seleccionada de sflice humeda, sflice seca y sflice coloidal.
Es preferible seleccionar la carga inorganica representada por la f6rmula general anterior (1) del grupo que consiste en alumina (Al2 3), alumina monohidrato (Al2 3 2 ), hidr6xido de aluminio [Al( )3], carbonato de aluminio [Al2(C 3)3], hidr6xido magnesico [Mg( )2], 6xido magnesico (Mg ), carbonato magnesico (MgC 3), talco (3Mg 4Si 2 2 ), atapulgita (5Mg 8Si 2 9 2 ), blanco de titanio (Ti 2), negro de titanio (Ti 2n-1), 6xido calcico (Ca ), hidr6xido calcico [Ca( )2], 6xido alumfnico-magnesico (Mg Al2 3), arcilla (Al2 3 2Si 2), caolfn (Al2 3 2Si 2 2 2 ), pirofilita (Al2 3 4Si 2 2 ), bentonita (Al2 3 4Si 2 2 2 ), silicatos de aluminio (Al2Si 5, Al4 3Si 4 5 2 , etc.), silicatos magnesicos (Mg2Si 4, MgSi 3, etc.), silicatos calcicos (Ca2Si 4, etc.), silicatos alumfnico-calcicos (Al2 3 Ca 2Si 2, etc.), silicato magnesico-calcico (CaMgSi 4), carbonato calcico (CaC 3), 6xido de circonio (Zr 2), hidr6xido de circonio [Zr( )2 n 2 ], carbonato de circonio [Zr(C 3)2] y aluminosilicatos cristalinos.
En la f6rmula general anterior (1), es preferible desde el punto de vista de mejora de la propiedad de reforzamiento que M1 represente por lo menos un miembro seleccionado del grupo que consiste en metal aluminio, 6xido e hidr6xido de aluminio, hidratos de estos compuestos y carbonato de aluminio.
El caucho basado en un dieno usado en la presente invenci6n no esta limitado particularmente. Se prefieren caucho de estireno-butadieno (SBR) preparado mediante polimerizaci6n en soluci6n, caucho de butadieno (BR), caucho de butilo, caucho de butilo halogenado y cauchos formados por terpolfmeros de etileno-propileno-dieno (EPOM). Cuando se desee, a la mezcla madre de caucho-carga se pueden afadir diversos aditivos, como tensioactivos, agentes de vulcanizado, antioxidantes, agentes colorantes y dispersantes, ademas del negro de carbono, sflice y/o la carga inorganica anterior representada por la f6rmula general (1).
La mezcla madre de caucho-carga producida por el metodo de la presente invenci6n se puede procesar para formar diversas composiciones de caucho mediante etapas de mezclado en seco. A las composiciones de caucho se pueden afadir diversos productos qufmicos usados convencionalmente en la industria del caucho, como agentes de vulcanizado, aceleradores de la vulcanizaci6n y antioxidantes, siempre que no afecten negativamente al objeto de la presente invenci6n.
La composici6n de caucho de la presente invenci6n se usa para diversos tipos de neumaticos y diversos productos industriales de caucho, como cintas transportadoras y mangueras.
Ejemplos
A continuaci6n se describira mas especfficamente la presente invenci6n con referencia a los siguientes ejemplos. Sin embargo, la presente invenci6n no esta limitada a estos ejemplos.
Las mediciones en los ejemplos y ejemplos comparativos se realizaron de acuerdo con los siguientes metodos.
- (1)
- Medici6n de la distribuci6n del tamafo de partfculas de una carga [diametro medio en volumen (Omv) de las partfculas y diametro de las partfculas en el 90% en volumen de todas las partfculas (O90) en una suspensi6n]
Esta medici6n se realiz6 usando un analizador de tamafo de partfculas mediante difracci6n de rayos laser (tipo MICR TRAC FRA) en un medio acuoso (fndice de refracci6n 1,33). Como fndice de refracci6n de las partfculas, en todas las mediciones se us6 el valor 1,57. Se realiz6 la medici6n inmediatamente despues de preparar la dispersi6n para evitar reagrupamiento de la carga.
- (2)
- Absorci6n 24M4
La absorci6n 24M4 se midi6 de acuerdo con el metodo IS 6894.
- (3)
- Oispersi6n de una carga
La dispersi6n de una carga se midi6 usando un OISPERGRAOER 1000 fabricado por TEC PR Company, Estados Unidos. Como fndice se us6 el valor X del metodo RCB.
- (4)
- Resistencia a la rotura (ensayo de tracci6n)
El ensayo de tracci6n de una muestra de una composici6n de caucho vulcanizado se realiz6 de acuerdo con el metodo de la norma industrial japonesa K6251-1993 y se obtuvo la resistencia a la rotura (Tb) medida a 23°C. El resultado se expresa como fndice usando el resultado del ejemplo comparativo 1 como referencia que se fija en 100 para el ejemplo 1 y para los ejemplos comparativos 1 a 3 y usando el resultado del ejemplo comparativo 4 como referencia que se fija en 100 para el ejemplo 2 y para los ejemplos comparativos 4 a 6. Cuanto mayor sea el valor, mayor es la resistencia.
- (5)
- Resistencia a la abrasi6n
Usando un medidor de abrasi6n del tipo Lambourn, se midi6 la abrasi6n a una relaci6n de deslizamiento de 40% a temperatura ambiente. El inverso del valor obtenido se expresa como fndice usando el resultado del ejemplo comparativo 1 como referencia que se fija en 100 para el ejemplo 1 y para los ejemplos comparativos 1 a 3 y usando el resultado del ejemplo comparativo 4 como referencia que se fija en 100 para el ejemplo 2 y para los ejemplos comparativos 4 a 6. Cuanto mayor sea el valor, mayor es la resistencia a la abrasi6n.
Ejemplo de preparaci6n 1: Preparaci6n de una soluci6n de SBR
En un reactor de vidrio de 800 ml, resistente a la presi6n, que se habfa secado y purgado con nitr6geno se inyect6 una soluci6n de butadieno en ciclohexano (16% en masa) y una soluci6n de estireno en ciclohexano (21% en masa) en cantidades tales que la cantidad de mon6mero de butadieno fue 40 g y la cantidad de mon6mero de estireno fue 10 g. Oespues, se inyect6 0,24 mmol de 2,2-ditetrahidrofurilpropano. Oespues de afadir 0,48 mmol de n-butil-litio (BuLi), se subi6 la temperatura a 50°C y se dej6 transcurrir la polimerizaci6n durante 1,5 horas. La conversi6n de la polimerizaci6n fue aproximadamente 100%. Oespues, se afadi6 al sistema de polimerizaci6n 0,5 ml de una soluci6n de 5% en masa de 2,6-t-butil-p-cresol (B T) en isopropanol y se complet6 la reacci6n. En la tabla 1 se indican los resultados obtenidos por el analisis del polfmero obtenido.
Ejemplo de preparaci6n 2: Preparaci6n de una soluci6n de BR
En un reactor de vidrio de 800 ml, resistente a la presi6n, que habfa sido secado y purgado con nitr6geno se inyect6 una soluci6n de butadieno en ciclohexano (16% en masa) en una cantidad tal que la cantidad de mon6mero de butadieno fue 50 g. Oespues, se inyect6 0,44 mmol de 2,2-ditetrahidrofurilpropano. Oespues de afadir 0,48 mmol de n-butil-litio (BuLi), se subi6 la temperatura a 50°C y se dej6 transcurrir la polimerizaci6n durante 1,5 horas. La conversi6n de la polimerizaci6n fue aproximadamente 100%. Oespues, se afadi6 al sistema de polimerizaci6n 0,5
ml de una soluci6n de 5% en masa de 2,6-t-butil-p-cresol (B T) en isopropanol. En la tabla 1 se indican los resultados obtenidos por el analisis del polfmero obtenido.
Tabla 1
- Ejemplo de preparaci6n 1
- Ejemplo de preparaci6n 2
- Polfmero
- SBR BR
- Contenido de unidades de estireno (% en masa) Contenido de estructura de vinilo (%) Oistribuci6n del peso molecular Peso molecular medio ponderal
- 20 58 1,1 220.000 -59 1,1 230.000
Ejemplo 1
Se afadi6 agua a sflice humeda (nombre comercial NIPSIL VN3; fabricada por NIPP N SILICA Co. Ltd.) en una cantidad tal que se prepar6 una suspensi6n del 5%. La mezcla obtenida se trat6 con un molino coloidal (diametro del rotor 50 mm) a 8.000 rpm durante 30 minutos y se obtuvo una suspensi6n uniforme. La suspensi6n obtenida de sflice tenfa los siguientes valores: Omv 10,6 Im; O90 21,0 Imyretenci6n de la absorci6n 24M4 OBP 97%.
La suspensi6n antes obtenida se transfiri6 a un dep6sito resistente a la presi6n equipado con un agitador. Mientras se calentaba el dep6sito a 80°C con vapor de agua, se afadi6 agitando la soluci6n de SBR en ciclohexano preparada en el ejemplo de preparaci6n 1 en una cantidad tal que la relaci6n de las cantidades en masa de SBR a sflice fue 2:1. Se realiz6 una destilaci6n por vapor de agua y se obtuvo un coagulado. Oespues de deshidratar el coagulado por centrifugaci6n hasta reducir el contenido de agua a aproximadamente 30%, el producto obtenido se sec6 mezclando en una extrusora de doble helice (KTX30; fabricada por K BE SEIK Co. Ltd) funcionando a una temperatura del tambor de 110°C con lo que se obtuvo la mezcla madre A de SBR.
Ejemplo comparativo 1
Se transfiri6 agua destilada a un dep6sito resistente a la presi6n equipado con un agitador y se calent6 a 80°C con vapor de agua. Agitando se afadi6 la soluci6n de SBR en ciclohexano preparada en el ejemplo de preparaci6n 1. Oespues de destilar con vapor de agua para obtener un coagulado, el producto se deshidrat6 y sec6 en vacfo obteniendose un caucho SBR que no contenfa carga.
Ejemplo comparativo 2
Se realiz6 el mismo procedimiento del ejemplo 1 hasta la etapa de centrifugaci6n. El producto se sec6 en vacfo sin tratamiento bajo fuerza mecanica de cizalladura obteniendose la mezcla madre B de SBR.
Ejemplo comparativo 3
Se afadi6 agua a sflice humeda (nombre comercial NIPSIL VN3; fabricada por NIPP N SILICA Co. Ltd.) en una cantidad tal que se prepar6 una suspensi6n del 5%. La mezcla obtenida se trat6 con un mezclador homogeneo a
4.000 rpm durante 30 minutos y se obtuvo una suspensi6n uniforme. La suspensi6n obtenida de sflice tenfa los siguientes valores: Omv 28,2 Im; O90 67,7 Im y retenci6n de la absorci6n 24M4 OBP 99%.
La suspensi6n antes obtenida se transfiri6 a un dep6sito resistente a la presi6n equipado con un agitador. Mientras se calentaba el dep6sito a 80°C con vapor de agua, se afadi6 agitando la soluci6n de SBR en ciclohexano preparada en el ejemplo de preparaci6n 1 en una cantidad tal que la relaci6n de las cantidades en masa de SBR a sflice fue 2:1. Se realiz6 una destilaci6n por vapor de agua y se obtuvo un coagulado. Oespues de deshidratar el coagulado por centrifugaci6n hasta reducir el contenido de agua a aproximadamente 30%, el producto obtenido se sec6 mezclando en una extrusora de doble helice (KTX39; fabricada por K BE SEIK Co. Ltd) funcionando a una temperatura del tambor de 110°C con lo que se obtuvo la mezcla madre C de SBR.
Se mezclaron cada una de las mezclas madre A, B y C de SBR y el caucho SBR preparado en el ejemplo de preparaci6n 1, que se habfan obtenido en el ejemplo 1 y en los ejemplos comparativos 1 a 3, en un mezclador Banbury de acuerdo con la formulaci6n indicada en la tabla 2 y se vulcanizaron. Se midieron la dispersi6n de la carga, resistencia a la tracci6n y resistencia a la abrasi6n. Los resultados se indican en la tabla 2.
Mezcla madre A de SBR Mezcla madre B de SBR Mezcla madre C de SBR SBR preparado en el ejemplo de preparaci6n 1 Sflice (NIPSIL VN3) Silano (agente de acoplamiento) (Si69) Acido estearico Antioxidante 6C Cera Oxido de cinc Acelerador de la vulcanizaci6n OPG Acelerador de la vulcanizaci6n NS Azufre
Tabla 2
Ejemplo 1 Ejemplo Comparativo
1 2 3
5 2 1 1 4 1 1,5 1,5
- Oispersi6n de la carga
- 8,2 5,5 6,8 6,5
- Resistencia a la rotura
- 111 100 103 99
- Resistencia a la abrasi6n
- 108 100 101 102
A continuaci6n se indican los nombres comerciales de los productos qufmicos organicos usados en la tabla 2.
Silano (agente de acoplamiento): Si 69 (fabricado por OEGUSSA Company
Antioxidante 6C: N CRAC 6C (fabricado por UC I S INK KAGAKU K GY Co. Ltd.
Cera: SUNN C (fabricada por UC I S INK KAGAKU K GY Ltd.
Oxido de cinc: 6xido de cinc numero 1 (fabricado por AKUSUI KAGAKU Co. Ltd.
Acelerador de la vulcanizaci6n OPG: N CCELER O (fabricado por UC I S INK KAGAKU K GY Co. Ltd.
Acelerador de la vulcanizaci6n NS: B CCELER NS (fabricado por UC I S INK KAGAKU K GY Co. Ltd.
Azufre: fabricado por KARUIZAWA SEIRENS Co. Ltd.
Como se indica en la tabla 2, la composici6n de caucho de la presente invenci6n (ejemplo 1) presentaba mejor dispersi6n de la carga, mejor resistencia a la rotura y mejor resistencia a la abrasi6n que la composici6n de caucho preparada por mezclado en seco (ejemplo comparativo 1), la composici6n de caucho obtenida de la mezcla madre obtenida secando en vacfo sin aplicar una fuerza mecanica de cizalladura (ejemplo comparativo 2) y la composici6n de caucho obtenida de la mezcla madre obtenida de una suspensi6n que presentaba una dispersi6n insuficiente (ejemplo comparativo 3).
Ejemplo 2
Se afadi6 agua a negro de carbono N234 (nombre comercial SIEST 7 M; fabricado por T KAI CARB N Co. Ltd.) en una cantidad tal que se prepar6 una suspensi6n del 5%. La mezcla obtenida se trat6 con un molino coloidal (diametro del rotor 50 mm) a 8.000 rpm durante 30 minutos y se obtuvo una suspensi6n uniforme. La suspensi6n obtenida de sflice tenfa los siguientes valores: Omv 12,5 Im; O90 24,2 Im y retenci6n de la absorci6n 24M4 OBP 97%.
La suspensi6n antes obtenida se transfiri6 a un dep6sito resistente a la presi6n equipado con un agitador. Mientras se calentaba el dep6sito a 80°C con vapor de agua, se afadi6 agitando la soluci6n de BR en ciclohexano preparada en el ejemplo de preparaci6n 2 en una cantidad tal que la relaci6n de las cantidades en masa de BR a sflice fue 2:1. Se realiz6 una destilaci6n por vapor de agua y se obtuvo un coagulado. Oespues de deshidratar el coagulado por centrifugaci6n hasta reducir el contenido de agua a aproximadamente 30%, el producto obtenido se sec6 mezclando en una extrusora de doble helice (KTX30; fabricada por K BE SEIK Co. Ltd) funcionando a una temperatura del tambor de 110°C con lo que se obtuvo la mezcla madre A de BR.
6
100 50 5 2 1 1 4 1 1,5 1,5 150
5 2 1 1 4 1 1,5 1,5 150
5 2 1 1 4 1 1,5 1,5
Mezcla madre A de BR Mezcla madre B de BR Mezcla madre C de BR Mezcla madre seca de caucho natural BR preparado en el ejemplo de preparaci6n 2 Negro de carbono N234 Acido estearico Antioxidante 6C Cera Oxido de cinc Acelerador de la vulcanizaci6n NS Azufre
Ejemplo comparativo 4
Se transfiri6 agua destilada a un dep6sito resistente a la presi6n equipado con un agitador y se calent6 a 80°C con vapor de agua. Agitando se afadi6 la soluci6n de BR en ciclohexano preparada en el ejemplo de preparaci6n 2. Oespues de destilar con vapor de agua para obtener un coagulado, el producto se deshidrat6 y sec6 en vacfo obteniendose un caucho BR que no contenfa carga.
Ejemplo comparativo 5
Se realiz6 el mismo procedimiento del ejemplo 2 hasta la etapa de centrifugaci6n. El producto se sec6 en vacfo sin tratamiento bajo fuerza mecanica de cizalladura obteniendose la mezcla madre B de BR.
Ejemplo comparativo 6
Se afadi6 agua a negro de carbono N234 (nombre comercial SIEST 7 M; fabricado por T KAI CARB N Co. Ltd.) en una cantidad tal que se prepar6 una suspensi6n del 5%. La mezcla obtenida se trat6 con un molino coloidal (diametro del rotor 50 mm) a 8.000 rpm durante 30 minutos y se obtuvo una suspensi6n uniforme. La suspensi6n obtenida de sflice tenfa los siguientes valores: Omv 35,3 Im; O90 62,5 Im y retenci6n de la absorci6n 24M4 OBP 99%.
La suspensi6n antes obtenida se transfiri6 a un dep6sito resistente a la presi6n equipado con un agitador. Mientras se calentaba el dep6sito a 80°C con vapor de agua, se afadi6 agitando la soluci6n de BR en ciclohexano preparada en el ejemplo de preparaci6n 2 en una cantidad tal que la relaci6n de las cantidades en masa de BR a sflice fue 2:1. Se realiz6 una destilaci6n por vapor de agua y se obtuvo un coagulado. Oespues de deshidratar el coagulado por centrifugaci6n hasta reducir el contenido de agua a aproximadamente 30%, el producto obtenido se sec6 mezclando en una extrusora de doble helice (KTX30; fabricada por K BE SEIK Co. Ltd) funcionando a una temperatura del tambor de 110°C con lo que se obtuvo la mezcla madre C de BR.
Se mezclaron caucho natural RSS #3 y negro de carbono N234 en un mezclador Banbury en cantidades tales que la relaci6n de las cantidades en masa de caucho natural a negro de carbono fue 2:1 y se prepar6 una mezcla madre seca de caucho natural compuesta de 100 partes en masa de caucho natural y 50 partes en masa de negro de carbono.
Se mezclaron cada una de las mezclas madre A, B y C de BR y el caucho BR preparados en el ejemplo 2 y en los ejemplos comparativos 4 a 6 con la mezcla madre seca de caucho natural en un mezclador Banbury de acuerdo con las formulaciones indicadas en la tabla 2 y se vulcanizaron. Se midieron la dispersi6n de la carga, resistencia a la rotura y resistencia a la abrasi6n de los productos vulcanizados. Los resultados se indican en la tabla 2. Los nombres de los productos qufmicos organicos e inorganicos de la tabla 3 son los indicados en la tabla 2.
Tabla 3
Ejemplo 2 Ejemplo Comparativo
4 5 6
2 1 1 4 1,5 1,5
- Oispersi6n de la carga
- 8,8 5,8 6,3 6,6
- Resistencia a la rotura
- 109 100 98 99
- Resistencia a la abrasi6n
- 115 100 102 102
Como se indica en la tabla 3, la composici6n de caucho de la presente invenci6n (ejemplo 2) presentaba mejor dispersi6n de la carga, mejor resistencia a la rotura y mejor resistencia a la abrasi6n que la composici6n de caucho
90 40 20 2 1 1 4 1,5 1,5 60
2 1 1 4 1,5 1,5 60 90
2 1 1 4 1,5 1,5
preparada por mezclado en seco (ejemplo comparativo 4), la composici6n de caucho obtenida de la mezcla madre obtenida secando en vacfo sin aplicar una fuerza mecanica de cizalladura (ejemplo comparativo 5) y la composici6n de caucho obtenida de la mezcla madre obtenida de una suspensi6n que presentaba una dispersi6n insuficiente (ejemplo comparativo 6).
5 Aplicabilidad industrial
Oe acuerdo con el metodo para producir la mezcla madre de la presente invenci6n, se puede obtener un estado excelente de dispersi6n de la carga con estabilidad. Como la mezcla madre obtenida de caucho-carga proporciona las excelentes propiedades ffsicas del caucho vulcanizado, la mezcla madre se puede aplicar ventajosamente, como diversas composiciones de caucho, a artfculos tales como cauchos de rodadura, cauchos laterales y cauchos de
10 fricci6n de diversos neumaticos, como neumaticos radiales para vehfculos de pasajeros, neumaticos radiales para camiones y autobuses y neumaticos radiales para vehfculos fuera de la carretera, y a artfculos de productos industriales de caucho, como cintas transportadoras.
Claims (9)
- REIVINDICACIONES1. Un metodo para producir una mezcla madre de caucho-carga, que comprende mezclar una soluci6n de caucho, obtenida disolviendo un caucho basado en un dieno en un disolvente organico, con una suspensi6n obtenida previamente dispersando en agua negro de carbono, sflice y/o por lo menos una carga inorganica representada por la siguiente f6rmula general (1)nM1 Si y z 2 (1)en la que M1 representa por lo menos un miembro seleccionado del grupo que consiste en metales que son aluminio, magnesio, titanio, calcio y circonio, 6xidos e hidr6xidos de dichos metales, hidratos de estos compuestos y carbonatos de dichos metales, y "n", "x", "y" y "z" representan respectivamente un numero entero de 1 a 5, un numero entero de 0 a 10, un numero entero de 2 a 5 y un numero entero de 0 a 10,soluci6n en la que:
- (1)
- (i) la distribuci6n del tamafo de las partfculas de la carga en la suspensi6n dispersa en agua es tal que el diametro medio en volumen de las partfculas es 25 Im o menos y el diametro de las partfculas en el 90% del volumen de todas las partfculas (O90) es 30 Im o menos, y
(ii) la absorci6n 24M4 de la carga recuperada de la suspensi6n dispersa en agua mediante secado conserva el 93% o mas de la absorci6n 24M4 antes de dispersarla en agua,- (2)
- la suspensi6n dispersa en agua y la soluci6n de caucho se mezclan agitando,
- (3)
- la mezcla fluida obtenida por el mezclado se calienta a la temperatura azeotr6pica o a una temperatura mayor para coagular el caucho en agua y eliminar el disolvente organico, y
- (4)
- el caucho coagulado se deshidrata y despues se seca aplicando una fuerza mecanica de cizalladura.
-
- 2.
- Un metodo para producir una mezcla madre de caucho-carga de acuerdo con la reivindicaci6n 1, en el que la sflice es una sflice seleccionada de sflice humeda, sflice seca y sflice coloidal.
-
- 3.
- Un metodo para producir una mezcla madre de caucho-carga de acuerdo con la reivindicaci6n 1, en el que la carga inorganica representada por la f6rmula general (1) es por lo menos una carga inorganica seleccionada del grupo que consiste en alumina (Al2 3), alumina monohidrato (Al2 3 2 ), hidr6xido de aluminio [Al( )3], carbonato de aluminio [Al2(C 3)3], hidr6xido magnesico [Mg( )2], 6xido magnesico (Mg ), carbonato magnesico (MgC 3), talco (3Mg 4Si 2 2 ), atapulgita (5Mg 8Si 2 9 2 ), blanco de titanio (Ti 2), negro de titanio (Ti 2n-1), 6xido calcico (Ca ), hidr6xido calcico [Ca( )2], 6xido alumfnico-magnesico (Mg Al2 3), arcilla (Al2 3 2Si 2), caolfn (Al2 3 2Si 2 2 2 ), pirofilita (Al2 3 4Si 2 2 ), bentonita (Al2 3 4Si 2 2 2 ), silicatos de aluminio (Al2Si 5, Al4 3Si 4 5 2 , etc.), silicatos magnesicos (Mg2Si 4, MgSi 3, etc.), silicatos calcicos (Ca2Si 4, etc.), silicatos alumfnico-calcicos (Al2 3 Ca 2Si 2, etc.), silicato magnesico-calcico (CaMgSi 4), carbonato calcico (CaC 3), 6xido de circonio (Zr 2), hidr6xido de circonio [Zr( )2 n 2 ], carbonato de circonio [Zr(C 3)2] y aluminosilicatos cristalinos.
-
- 4.
- Un metodo para producir una mezcla madre de caucho-carga de acuerdo con la reivindicaci6n 1, en el que, en la f6rmula general (1), M1 representa por lo menos un miembro seleccionado del grupo que consiste en metal aluminio, un 6xido y un hidr6xido de aluminio, hidratos de estos compuestos y carbonato de aluminio.
-
- 5.
- Un metodo para producir una mezcla madre de caucho-carga de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el secado se realiza usando un mezclador continuo.
-
- 6.
- Un metodo para producir una mezcla madre de caucho-carga de acuerdo con la reivindicaci6n 5, en el que el mezclador continuo es una extrusora de varias helices.
-
- 7.
- Una mezcla madre de caucho producida por un metodo para producir una mezcla madre de caucho-carga de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.
-
- 8.
- Una composici6n de caucho producida usando la mezcla madre de caucho de acuerdo con la reivindicaci6n 7.
-
- 9.
- Un neumatico producido usando la composici6n de caucho de acuerdo con la reivindicaci6n 8.
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