ES2787385T3 - Neumáticos para vehículos - Google Patents

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Abstract

Neumático para vehículos, que comprende zonas de talón (1) con núcleos (2) del talón a base de alambres de núcleo (3) y al menos un revestimiento de goma (4) del alambre de núcleo, estando rodeado cada uno de los alambres de núcleo (3) al menos por un revestimiento de goma (4) del alambre de núcleo, caracterizado por que el revestimiento de goma (4) del alambre de núcleo comprende al menos una mezcla de cauchos, que contiene 5 a 100 % en peso de al menos un negro de carbono de pirólisis y 0 a 95 % en peso de al menos un negro de carbono industrial, en cada caso referido a la cantidad total a base de negro de carbono de pirólisis y negro de carbono industrial, estando fabricado el negro de carbono de pirólisis mediante pirólisis a partir de neumáticos usados y/o de residuos de la producción vulcanizados procedentes de la fabricación de neumáticos y/o mangueras vulcanizadas.

Description

DESCRIPCIÓN
Neumáticos para vehículos
Es conocido que los neumáticos para vehículos, en particular llantas neumáticas para vehículos, presentan zonas de talón que están realizadas de modo que el neumático puede ser aplicado por encima sobre una llanta. Con el fin de mantener al neumático sobre la llanta y otorgar al neumático una estabilidad suficiente, la zona del talón abarca alambres de núcleo que habitualmente están hechos de un acero estratificado y que están envueltos por un revestimiento de goma del alambre de núcleo. El revestimiento de goma del alambre de núcleo es habitualmente una mezcla de cauchos y se denomina también mezcla de revestimiento de goma. El revestimiento de goma del alambre de núcleo rodea en este caso a los alambres de núcleo, pudiendo estar aplicados entre el alambre y el revestimiento de goma también uno o varios sistemas adherentes químicos.
Para la durabilidad es extraordinariamente importante que los alambres de núcleo se adhieran a la mezcla de revestimiento de goma. La mezcla de revestimiento de goma debe satisfacer al mismo tiempo los requisitos mecánicos y, para ello, presentar en particular una dureza y rigidez suficientes.
En el estado de la técnica es conocido que mezclas de cauchos de este tipo del revestimiento de goma del alambre de núcleo presentan un grado de carga relativamente elevado (más de 70 phr) de carga de refuerzo, en particular negro de carbono industrial.
Sin embargo, los negros de carbono industriales presentan una elevada proporción de hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAK). Los hidrocarburos aromáticos policíclicos son nocivos para la salud.
Por lo tanto, la presente invención tiene por misión proporcionar un neumático para vehículos que comprenda zonas de talón con núcleos del talón a base de alambres de núcleo y al menos un revestimiento de goma del alambre de núcleo, estando rodeado cada uno de los alambres de núcleo al menos por un revestimiento de goma del alambre de núcleo que, en comparación con el estado de la técnica, sea menos nocivo para la salud y, a saber, sin que se perjudiquen negativamente la durabilidad y la estabilidad. El neumático debe estar optimizado desde un punto de visto ecológico y económico con una misma durabilidad y estabilidad. Al mismo tiempo, el neumático o bien la mezcla del revestimiento de goma del alambre de núcleo debe poder continuar siendo bien procesable.
El problema se resuelve de acuerdo con la invención debido a que al menos un revestimiento de goma del alambre de núcleo comprende al menos una mezcla de cauchos que contiene un sistema de carga con 5 a 100 % en peso de al menos un negro de carbono de pirólisis y 0 a 95 % en peso de al menos un negro de carbono industrial, en cada caso referido a la cantidad total del negro de carbono de pirólisis y negro de carbono industrial.
Sorprendentemente, en el revestimiento de goma del alambre de núcleo del neumático para vehículos de acuerdo con la invención puede emplearse negro de carbono de pirólisis en lugar de negros de carbono industriales “habituales”, sin que empeoren las propiedades, en particular la adherencia a los alambres de núcleo para una durabilidad suficiente así como dureza y rigidez para una estabilidad suficiente. Además, mediante el empleo de negro de carbono de pirólisis y, con ello, de un material reciclado resultan ventajas ecológicas. Con ello, el revestimiento de goma del alambre de núcleo o bien el neumático para vehículos es relativamente económico y no contaminante. En este caso, el revestimiento de goma del alambre de núcleo se puede tratar todavía también con una elevada proporción de negro de carbono de pirólisis, de modo que el neumático para vehículos pueda continuar siendo fabricado bien.
Por “neumáticos para vehículos” de acuerdo con la invención se entienden en el marco de la presente invención todos los neumáticos con una zona de talón que presentan una construcción a base de alambres de núcleo y revestimientos de goma del alambre de núcleo.
En particular, bajo esta expresión quedan abarcados todos los neumáticos para vehículos tales como, en particular, neumáticos para turismos, neumáticos para camiones, neumáticos para vehículos de dos ruedas.
El neumático para vehículos de acuerdo con la invención comprende en este caso un núcleo del talón a base de alambres de núcleo y al menos un revestimiento de goma de los alambres de núcleo, estando rodeado cada uno de los alambres de núcleo al menos por un revestimiento de goma de los alambres de núcleo. Esto significa que, en principio, también pueden estar presentes dos o varios revestimientos de goma de alambres de núcleo diferentes a base de mezclas de cauchos distintas en una zona del talón.
Sin embargo, preferiblemente se trata de un revestimiento de goma del alambre de núcleo que comprende una mezcla de cauchos que es la misma para todos los alambres de núcleo en una zona del talón. Varios alambres de núcleo revestidos de goma están reunidos en una zona del talón para formar un núcleo del talón.
De acuerdo con una forma de realización preferida de la invención, el núcleo del talón a base de alambres de núcleo revestidos de goma está rodeado adicionalmente con una mezcla de revestimiento de goma, tratándose también aquí preferiblemente de la misma mezcla que la del revestimiento de goma de los alambres de núcleo.
Por encima del núcleo del talón se encuentran habitualmente y de manera preferida una o varias pestañas del núcleo del talón para la optimización de las propiedades del neumático.
En relación con los demás componentes del neumático, el neumático para vehículos de acuerdo con la invención está realizado según el tipo y los requisitos tal como se conoce en el estado de la técnica. En particular, presenta preferiblemente una banda de rodadura, paredes laterales, un paquete de cinturones, una carcasa y, eventualmente, una capa interna.
Al menos un revestimiento de goma del alambre de núcleo del neumático para vehículos de acuerdo con la invención comprende al menos una mezcla de cauchos que contiene un sistema de carga con 5 a 100 % en peso de al menos un negro de carbono de pirólisis y 0 a 95 % en peso de al menos un negro de carbono industrial, en cada caso referido a la cantidad total a base de negro de carbono de pirólisis y negro de carbono industrial.
En lo que sigue se explican con mayor detalle los componentes de esta al menos una mezcla de cauchos.
El negro de carbono de pirólisis está contenido en la mezcla de cauchos del revestimiento de goma del alambre de núcleo con 5 a 100 % en peso, referido a la cantidad total de negro de carbono de pirólisis y negro de carbono industrial.
El negro de carbono de pirólisis es conocido por el experto en la materia. Por ejemplo, tal como se describe en “Rubber Chemistry and Technology”, Vol. 85, N° 3, páginas 408 a 449 (2012), en particular en las páginas 438 y 440 y 442, se obtiene mediante descomposición térmica de materiales orgánicos a 550 hasta 800 °C bajo la exclusión de oxígeno o mediante pirólisis en vacío a temperaturas relativamente bajas en el intervalo de 500 °C.
En el marco de la presente invención, en el caso de los materiales orgánicos se trata de neumáticos usados y/o de residuos de la producción vulcanizados procedentes de la fabricación de neumáticos y/o mangueras vulcanizadas, es decir, todos los productos de desecho resultantes que deben ser desechados. La pirólisis y la obtención de negro de carbono de pirólisis a partir de la misma, el cual se añade de acuerdo con la invención de nuevo a mezclas para neumáticos, representan, por consiguiente, un proceso de reciclaje.
Un negro de carbono de pirólisis de este tipo se diferencia de negros de carbono conocidos, tales como negros de carbono industriales, en particular los negros de carbono ASTM tales como N660, entre otros, en un elevado contenido en cenizas y, al mismo tiempo, un bajo contenido en hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAK) tal como se puede deducir de la página web de la razón social BlackBear Carbon BV, http://www.blackblearcarbon.com/rfp-international/.
El negro de carbono de pirólisis se fabrica preferiblemente mediante pirólisis a partir de neumáticos usados y/o residuos de la producción vulcanizados procedentes de la fabricación de neumáticos y/o mangueras vulcanizadas.
De manera particularmente preferida, el negro de carbono de pirólisis se fabricó a partir de neumáticos usados y/o mangueras, de manera muy particularmente preferida a partir de neumáticos usados.
En el caso de residuos de la producción vulcanizados procedentes de la fabricación de neumáticos puede tratarse de todas las mezclas de cauchos vulcanizados imaginables para neumáticos de vehículos que incluyen mezclas de cauchos en asociación con soportes de resistencia.
En el marco de la presente invención, por la expresión “negro de carbono de pirólisis que se fabricó mediante pirólisis a partir de neumáticos usados y/o residuos de la producción vulcanizados procedentes de la fabricación de neumáticos y/o mangueras vulcanizadas” se entienden todos los negros de carbono de pirólisis conocidos por el experto en la materia procedentes de neumáticos usados y/o residuos de la producción vulcanizados procedentes de la fabricación de neumáticos y/o mangueras vulcanizadas.
Un negro de carbono de pirólisis adecuado puede obtenerse, por ejemplo, de la razón social BBC bajo el nombre comercial BBC500 o de la razón social Pyrolyx AG bajo el nombre comercial CB e 603.
El negro de carbono de pirólisis contenido de acuerdo con la invención presenta preferiblemente un contenido en cenizas de 5 a 30 % en peso, de manera particularmente preferida de 10 a 30 % en peso, de manera muy particularmente preferida de 10 a 20 % en peso. De acuerdo con una forma de realización preferida de la invención, el contenido en cenizas asciende a 15 a 20 % en peso.
El contenido en cenizas se refiere solo al negro de carbono de pirólisis y se determina mediante análisis termogravimétrico (TGA) de acuerdo con la Norma ASTM D 1506 del negro de carbono de pirólisis.
Con un contenido en cenizas de este tipo se resuelve particularmente el problema de que no se empeoren las propiedades, tales como, en particular, la durabilidad y estabilidad del neumático para vehículos de acuerdo con la invención y que, al mismo tiempo, se proporcione una alternativa no contaminante y amigable para la salud.
El negro de carbono de pirólisis contenido de acuerdo con la invención presenta, además, preferiblemente un contenido en azufre mayor que 1 % en peso, de manera particularmente preferida mayor que 2 % en peso, de manera muy particularmente preferida de 2 a 6 % en peso, de nuevo de manera muy particularmente preferida de 2 a 4 % en peso y, de nuevo, de manera muy particularmente preferida de 2,2 a 4 % en peso.
Con un contenido en azufre de este tipo se resuelve, en particular, el problema de que no se empeoren las propiedades, tales como, en particular, la durabilidad y estabilidad del neumático para vehículos de acuerdo con la invención y que al mismo tiempo se proporcione una alternativa no contaminante y amigable para la salud.
El contenido en azufre se refiere solo al negro de carbono de pirólisis y se determina mediante la Norma ASTM D4239 del negro de carbono de pirólisis.
El negro de carbono de pirólisis contenido de acuerdo con la invención presenta, además, preferiblemente un contenido en carbono de 64 a 87 % en peso, de manera particularmente preferida de 74 a 87 % en peso, de manera muy particularmente preferida de 78 a 87 % en peso.
El experto en la materia es conocedor de que las proporciones en peso del negro de carbono de pirólisis se componen de cenizas, azufre y predominantemente (> 50 % en peso) carbono contenidos.
El negro de carbono de pirólisis contenido de acuerdo con la invención presenta preferiblemente un índice de adsorción de yodo de acuerdo con la Norma ASTM D 1510 de 100 a 130 g/kg y un índice DBP conforme a la Norma ASTM D 2414 de 50 a 100 ml/100 g, de manera particularmente preferida de 75 a 95 ml/100 g.
Una ventaja esencial de la presente invención es, por consiguiente, que el negro de carbono de pirólisis es una alternativa a los negros de carbono industriales amigable para la salud y no contaminante y, además, económica. El sistema de carga comprende opcionalmente 0 a 95 % en peso de al menos un negro de carbono industrial.
En el marco de la presente invención, por la expresión “negros de carbono industriales” se entienden los negros de carbono conocidos para mezclas para neumáticos que no son negros de carbono de pirólisis, que conforme al Diccionario en Línea de Rompp © 2016 Georg Thieme Verlag KG (actualización 08.01.2016) presentan habitualmente un contenido en cenizas menor que 1 % en peso y, en particular, son los denominados negros de carbono de horno, negros de carbono de gas o negros de carbono de lámpara.
De acuerdo con una forma de realización preferida de la invención, el sistema de carga comprende al menos un negro de carbono industrial que presenta un índice DBP conforme a la Norma ASTM D 2414 de 60 a 130 ml/100 g y un índice de adsorción de yodo conforme a la Norma ASTM D 1510 de 25 a 60 g/kg.
El índice DBP de acuerdo con la Norma ASTM D 2414 determina el volumen de absorción específico de un negro de carbono mediante ftalato de dibutilo.
Negros de carbono adecuados son, en particular, N660 y N550, siendo particularmente preferido el negro de carbono N660 con un índice de adsorción de yodo conforme a la Norma ASTM D 1510 de 36 g/kg y un índice DBP conforme a la Norma ASTM D 2414 de 90 ml/100 g de acuerdo con una forma de realización ventajosa de la invención.
Para el caso de que el sistema de carga comprenda al menos un negro de carbono industrial, la proporción en peso asciende al menos a 0,1 % en peso, con lo cual la proporción en peso del al menos un negro de carbono de pirólisis asciende entonces de manera correspondiente a 99,9 % en peso.
Preferiblemente, la proporción del al menos un negro de carbono de pirólisis en el sistema de carga asciende a 15 hasta 100 % en peso o bien a 15 hasta 99,9 % en peso.
De acuerdo con una forma de realización preferida de la invención, la proporción del al menos un negro de carbono de pirólisis en el sistema de carga asciende a 15 hasta 55 % en peso. Con ello, se resuelve muy bien el problema planteado por la invención, mientras que el neumático puede ser fabricado al mismo tiempo de una forma optimizada en los costos.
De acuerdo con otra forma de realización preferida de la invención, la proporción del al menos un negro de carbono de pirólisis en el sistema de carga asciende a 55 hasta 100 % en peso, de manera particularmente preferida a 70 hasta 100 % en peso.
Con estas cantidades de negro de carbono de pirólisis relativamente elevadas, el neumático se continúa optimizando en relación con el problema planteado, sin que resulten mermas en relación con la estabilidad y durabilidad. Además, la mezcla es todavía procesable con una cantidad elevada de negro de carbono de pirólisis.
El negro de carbono de pirólisis se incorpora, como el negro de carbono industrial, en la mezcla de cauchos del revestimiento de goma del alambre de núcleo. En función de la interpretación de las propiedades de la mezcla, podría preferirse utilizar algo más de negro de carbono de pirólisis en lugar de la cantidad reemplazada de negro de carbono industrial, con el fin de alcanzar una dureza equiparable.
El sistema de carga contenido de acuerdo con la invención en el revestimiento de goma del alambre de núcleo se refiere al o a los negros de carbono de pirólisis y, opcionalmente, al o a los negros de carbono industriales contenidos. En este caso, es imaginable que en la mezcla de cauchos del revestimiento de goma del alambre de núcleo estén contenidas cargas adicionales que, sin embargo, no tienen influencia alguna sobre las proporciones en peso de negro o negros de carbono de pirólisis y, opcionalmente, negro o negros de carbono industriales.
Como cargas adicionales pueden estar presentes todas las cargas imaginables en la industria del caucho, tales como, por ejemplo, ácido silícico (también denominado sílice), aluminosilicatos, caolín, greda, almidón, óxido de magnesio, dióxido de titanio o geles de caucho, así como fibras (tales como, por ejemplo, fibras de aramida, fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras de celulosa). Otras cargas eventualmente de refuerzo son, p. ej., nanotubitos de carbono (nanotubos de carbono (CNT), incluidos CNTs discretos, las denominadas fibras de carbono huecas (HCF) y CNT modificados que contienen uno o varios grupos funcionales, tales como grupos hidroxi, carboxi y carbonilo), grafito y grafenos, y las denominadas “cargas de carbono-sílice de fase dual”. El óxido de zinc no pertenece en el marco de la presente invención a las cargas.
Independientemente de que estén presentes eventualmente otras cargas, la mezcla de cauchos del revestimiento de goma de los alambres de núcleo contiene en total 80 a 160 phr del sistema de carga a base de negro de carbono de pirólisis y negro de carbono industrial y, con ello, un elevado grado de carga de “cargas basadas en negro de carbono” en comparación con otras mezclas de revestimiento de goma tal como un revestimiento de goma de los cinturones.
Sorprendentemente, en particular en el revestimiento de goma de los alambres de núcleo con un elevado grado de carga, es posible, a pesar de los elevados requisitos en relación con la durabilidad y la estabilidad, intercambiar una parte o incluso una gran parte (> 55 % en peso) del negro de carbono industrial por negro de carbono de pirólisis.
El dato phr (partes por cien partes de caucho en peso) utilizado en este documento es el dato cuantitativo habitual en la industria del caucho para recetas de mezcla. La dosificación de las partes en peso de las distintas sustancias se refiere en este caso siempre a 100 partes en peso de la masa total de todos los cauchos presentes en la mezcla.
De acuerdo con una forma de realización ventajosa de la invención, la mezcla de cauchos contiene 10 a 30 phr de al menos un negro de carbono de pirólisis y 70 a 130 phr, preferiblemente 90 a 110 phr de al menos un negro de carbono industrial.
De acuerdo con otra forma de realización ventajosa de la invención, la mezcla de cauchos contiene 30 a 70 phr, preferiblemente 45 a 70 phr de al menos un negro de carbono de pirólisis y 50 a 130 phr, preferiblemente 50 a 80 phr de al menos un negro de carbono industrial.
De acuerdo con otra forma de realización ventajosa de la invención, la mezcla de cauchos contiene 70 a 125 phr, preferiblemente 75 a 110 phr de al menos un negro de carbono de pirólisis y 35 a 80 phr, preferiblemente 35 a 60 phr de al menos un negro de carbono industrial.
De acuerdo con otra forma de realización ventajosa de la invención, la mezcla de cauchos contiene 70 a 150 phr, preferiblemente 75 a 140 phr de al menos un negro de carbono de pirólisis y 0 a 35 phr, preferiblemente 0 a 10 phr, de manera particularmente preferida 0 a 0,5 phr de al menos un negro de carbono industrial.
En el caso de todas las formas de realización, es también imaginable una mezcla de diferentes negros de carbono de pirólisis, refiriéndose las cantidades indicadas siempre a la cantidad total de negros de carbono de pirólisis contenidos.
La mezcla de cauchos del revestimiento de goma de alambres de núcleo contiene preferiblemente al menos un caucho de dieno.
El caucho de dieno se elige preferiblemente del grupo consistente en poliisopreno sintético (IR) y/o poliisopreno natural (NR) y/o caucho natural epoxidado (ENR) y/o copolímero de estireno-butadieno (SBR, también caucho de estirenobutadieno) y/o caucho de butadieno (BR) y/o copolímero de estireno-isopreno y/o terpolímero de estireno-isoprenobutadieno y/o caucho de etileno-propileno-dieno, pudiendo estar modificado el caucho de dieno.
En el caso de la modificación puede tratarse de aquellas con grupos hidroxi y/o grupos etoxi y/o grupos epoxi y/o grupos siloxano y/o grupos amino y/o aminosiloxano y/o grupos carboxi y/o grupos ftalocianina y/o grupos de silanosulfuro. Sin embargo, también pueden entrar en consideración otras modificaciones conocidas por la persona experta, denominadas también funcionalizaciones. Componente de funcionalizaciones de este tipo pueden ser átomos de metales.
De manera particularmente preferida, el al menos un caucho de dieno se elige del grupo consistente en poliisopreno natural (NR), poliisopreno sintético (IR), caucho de butadieno (BR), caucho de estireno-butadieno polimerizado en solución (SSBR) y caucho de estireno-butadieno polimerizado en emulsión (ESBR).
De acuerdo con una forma de realización ventajosa de la invención, la mezcla de cauchos contiene 2 a 20 phr de al menos un poliisopreno sintético y/o un poliisopreno natural, estando abarcados por ello también 2 a 20 phr de una mezcla a base de poliisopreno sintético y natural.
Preferiblemente, la mezcla de cauchos contiene en esta forma de realización 80 a 98 phr de al menos un caucho de estireno-butadieno, preferiblemente de al menos un caucho de estireno-butadieno polimerizado en emulsión.
De acuerdo con otra forma de realización ventajosa de la invención, la mezcla de cauchos contiene 22 a 80 phr de al menos un poliisopreno sintético y/o poliisopreno natural, estando abarcados por ello también 22 a 80 phr de una mezcla a base de poliisopreno sintético y natural.
Preferiblemente, la mezcla de cauchos contiene en esta forma de realización 20 a 78 phr de al menos un caucho de estireno-butadieno, preferiblemente de al menos un caucho de estireno-butadieno polimerizado en emulsión.
De acuerdo con otra forma de realización ventajosa de la invención, la mezcla de cauchos contiene 25 a 35 phr de al menos un poliisopreno sintético y/o poliisopreno natural, estando abarcados por ello también 25 a 35 phr de una mezcla a base de poliisopreno sintético y natural.
Preferiblemente, la mezcla de cauchos contiene en esta forma de realización 65 a 75 phr de al menos un caucho de estireno-butadieno, preferiblemente de al menos un caucho de estireno-butadieno polimerizado en emulsión.
De acuerdo con otra forma de realización ventajosa de la invención, la mezcla de cauchos contiene 65 a 75 phr de al menos un poliisopreno sintético y/o poliisopreno natural, estando abarcados por ello también 65 a 75 phr de una mezcla a base de poliisopreno sintético y natural.
Preferiblemente, la mezcla de cauchos contiene en esta forma de realización 25 a 35 phr de al menos un caucho de estireno-butadieno, preferiblemente al menos de un caucho de estireno-butadieno polimerizado en emulsión.
De acuerdo con otra forma de realización ventajosa de la invención, la mezcla de cauchos contiene 40 a 60 phr de al menos un poliisopreno sintético y/o poliisopreno natural, estando abarcados por ello también 40 a 60 phr de una mezcla a base de poliisopreno sintético y natural.
Preferiblemente, la mezcla de cauchos contiene en esta forma de realización 60 a 40 phr de al menos un caucho de estireno-butadieno, preferiblemente al menos de un caucho de estireno-butadieno polimerizado en emulsión.
En la mezcla de cauchos pueden estar presentes 0 a 100 phr, preferiblemente 0,1 a 70 phr, de preferencia 0,1 a 30 phr de al menos un plastificante. A ellos pertenecen todos los plastificantes conocidos por el experto en la materia, tales como plastificantes de aceites minerales aromáticos, nafténicos o parafínicos, p. ej., MES (siglas inglesas de solvato de extracción suave) o RAE (siglas inglesas de extracto aromático residual) o TDAE (siglas inglesas de extracto aromático destilado tratado) o aceites de caucho a líquido (RTL) o aceites de biomasa a líquido (BTL), preferiblemente con un contenido en compuestos aromáticos policíclicos menor que 3 % en peso de acuerdo con el método IP 346, o cauchos artificiales o resinas plastificantes o polímeros líquidos, cuyo peso molecular medio (determinación por GPC = cromatografía de permeación en gel, en base a la Norma BS ISO 11344:2004) se encuentra entre 500 y 20000 g/mol. Si en la mezcla de cauchos de acuerdo con la invención se emplean polímeros líquidos como plastificantes, estos no entran como caucho en el cálculo de la composición de la matriz polimérica.
El plastificante se elige preferiblemente del grupo consistente en los plastificantes arriba mencionados.
Los aceites minerales son particularmente preferidos como plastificantes.
En el caso de utilizar aceite mineral, éste se elige preferiblemente del grupo consistente en DAE (siglas inglesas de extractos aromáticos destilados) y/o RAE (siglas inglesas de extracto aromático residual) y/o TDAE (siglas inglesas de extractos aromáticos destilados tratados) y/o MES (siglas inglesas de disolventes de extracción suave) y/o aceites nafténicos.
Además, la mezcla de cauchos de acuerdo con la invención puede contener sustancias aditivas habituales en partes en peso habituales. A estas sustancias aditivas pertenecen
a) agentes protectores frente al envejecimiento, tales como, p. ej., N-fenil-N’-(1,3-dimetilbutil)-p-fenilendiamina (6 PPD), N,N’-difenil-p-fenilendiamina (DPPD), N,N’-ditolil-p-fenilendiamina (DTPD), N-isopropil-N’-fenil-p-fenilendiamina (IPPD), 2,2,4-trimetil-1,2-dihidroquinolina (TMQ),
b) activadores, tales como, p. ej., óxido de zinc y ácidos grasos (p. ej., ácido esteárico),
c) ceras,
d) resinas, en particular resinas adhesivas que no son resinas plastificantes,
e) coadyuvantes de la masticación, tales como, p. ej., disulfuro de 2,2’-dibenzamidodifenilo (DBD) y
f) coadyuvantes de tratamiento, tales como, p. ej., sales de ácidos grasos, tales como, p. ej., jabones de zinc y ésteres de ácidos grasos y sus derivados.
En particular, a la mezcla de cauchos se añade, por norma general, además un sistema adhesivo adecuado, a menudo en forma de resinas pegajosas en unión con azufre.
Los sistemas adhesivos son conocidos por el experto en la materia.
La proporción cuantitativa de la cantidad total de aditivos adicionales asciende a 3 hasta 150 phr, preferiblemente a 3 hasta 100 phr y de manera particularmente preferida a 5 hasta 80 phr.
En la proporción cuantitativa total de las sustancias aditivas adicionales se encuentran todavía 0,1 a 10 phr, preferiblemente 0,2 a 8 phr, de manera particularmente preferida 0,2 a 4 phr de óxido de zinc (ZnO).
En este caso se puede tratar de todos los tipos de óxido de zinc conocidos por el experto en la materia, tales como, p. ej., granulado o polvo de ZnO. El óxido de zinc utilizado habitualmente presenta, por norma general, una superficie según BET menor que 10 m2/g. Sin embargo, también se puede utilizar un óxido de zinc con una superficie según BET de 10 a 100 m2/g, tal como, p. ej., los denominados “nano-óxidos de zinc”.
Es habitual añadir a una mezcla de cauchos para la reticulación con azufre con aceleradores de la vulcanización óxido de zinc como activador, la mayoría de las veces en combinación con ácidos grasos (p. ej., ácido esteárico). El azufre es activado luego mediante formación del complejo para la vulcanización.
La vulcanización se lleva a cabo eventualmente en presencia de azufre y/o donantes de azufre y con ayuda de aceleradores de la vulcanización, pudiendo actuar algunos aceleradores de la vulcanización al mismo tiempo como donantes de azufre y empleándose azufre y/o donantes de azufre, así como aceleradores de la vulcanización en las cantidades conocidas en el estado de la técnica.
Azufre y/o donantes de azufre, así como uno o varios aceleradores se añaden a la mezcla de cauchos en la última etapa de mezcladura en las cantidades mencionadas. En este caso el acelerador se elige del grupo consistente en aceleradores de tiazol y/o aceleradores de mercapto y/o aceleradores de sulfenamida y/o aceleradores de tiocarbamato y/o aceleradores de tiouram y/o aceleradores de tiofosfato y/o aceleradores de tiourea y/o aceleradores de xantogenato y/o aceleradores de guanidina.
Se prefiere el uso de al menos un acelerador de sulfenamida que se elige del grupo consistente en N-ciclohexil-2-benzotiazolsulfenamida (CBS) y/o N,N-diciclohexilbenzotiazol-2-sulfenamida (DCBS) y/o benzotiazil-2-sulfenmorfolida (MBS) y/o disulfuro de 2,2’-dibenzotiazilo (MBTS) y/o N-terc.-butil-2-benzotiazilsulfenamida (TBBS).
También pueden emplearse en la mezcla de cauchos otros sistemas formadores de redes tal como se pueden obtener, por ejemplo, bajo los nombres comerciales Vulkuren®, Duralink® o Perkalink®, o sistemas formadores de redes tal como se describen en el documento WO 2010/049216 A2. Este sistema contiene un agente de la vulcanización, el cual reticula con una funcionalidad mayor que cuatro y al menos un acelerador de la vulcanización.
Además, en la mezcla de cauchos pueden estar presentes retardantes de la vulcanización.
La fabricación de la mezcla de revestimiento de goma y del revestimiento de goma y la disposición de los alambres de núcleo para formar un núcleo del talón tiene lugar del modo conocido por el experto en la materia, generándose primero en una o varias etapas de mezcladura base, preferiblemente en dos etapas de mezcladura base, una mezcla base. A continuación, se genera una mezcla final a una temperatura baja mediante la adición de los productos químicos de vulcanización.
Habitualmente, los alambres de núcleo se revisten con la mezcla de revestimiento de goma así obtenida.
La subsiguiente fabricación del neumático para vehículos de acuerdo con la invención tiene lugar asimismo del modo conocido por el experto en la materia, poniendo en contacto entre sí los distintos componentes, habitualmente en una máquina de fabricación de neumáticos, y la pieza en bruto del neumático resultante se vulcaniza a continuación.
La invención se ha de explicar ahora con mayor detalle con ayuda de ejemplos comparativos y de realización que están recopilados en la Tabla 1. Las mezclas caracterizadas con “E” son en este caso mezclas de acuerdo con la invención, mientras que en el caso de las mezclas caracterizadas con “V” se trata de mezclas comparativas.
Los valores indicados bajo V1 son, por consiguiente, valores de una mezcla comparativa del estado de la técnica. En el caso de todos los ejemplos de mezcla contenidos en la Tabla, los datos cuantitativos indicados son partes en peso que están referidas a 100 partes en peso del caucho total (phr). La cantidad del negro de carbono de pirólisis está indicada adicionalmente en % en peso, referido al sistema de carga como porción de la cantidad total de negros de carbono de pirólisis y negros de carbono industriales contenidos (% en peso del FSS).
La preparación de la mezcla tuvo lugar bajo condiciones habituales en tres etapas en un mezclador tangencial de laboratorio, añadiéndose primeramente, en función de las cantidades, una parte del negro de carbono industrial (40 phr en el caso de V1 a E3) o una parte del negro de pirólisis (45 phr en el caso de E4) a la segunda etapa de mezcladura base. A partir de todas las mezclas se fabricaron probetas mediante vulcanización y con estas probetas se determinaron las propiedades del material típicas para la industria del caucho. Para los ensayos arriba descritos en probetas, se utilizó el siguiente procedimiento de ensayo:
• dureza Shore-A a temperatura ambiente (TA) y 70 °C conforme a la Norma DIN ISO 7619-1
• resistencia a la tracción, alargamiento de rotura y valor de tensión a 50 % (módulo 50 o bien abreviado M50) y 100 % (modulo 100 o bien abreviado M100) de alargamiento estático a temperatura ambiente conforme a la Norma DIN 53504
• módulo de almacenamiento dinámico medio E’medio a 55 °C a partir de la medición dinámica-mecánica a 55 °C conforme a la Norma DIN 53513, barrido por deformación (en inglés “strain sweep”)
• viscosidad según Mooney conforme a la Norma ASTM D1646; p. ej., ML1+4 a 100 °C (unidades Mooney M.E.)
• comportamiento del chamuscado de Mooney a 130 °C conforme a la Norma ASTM D1546: tiempo t5ME hasta alcanzar 5 M. E., así como tiempo t35ME hasta alcanzar 35 M. E.
• adherencia del cordón de acero conforme a la Norma ASTM D1871 antes del envejecimiento a temperatura ambiente,
PFmedia = fuerza de extracción media (mean pull-ourt force)
PFstdv = desviación estándar de la fuerza de extracción
PFmin = fuerza de extracción mínima
PFmáx = fuerza de extracción máxima
longitud de embutición 12,5 mm, velocidad de extracción 125 mm/min, medición de la fuerza de extracción, alambre de núcleo con latón (acero) con un diámetro de 1,6 mm se vulcaniza entre dos placas a partir de una mezcla de cauchos.
Tal como se puede reconocer en la Tabla 1, las variantes E1 a E4 de acuerdo con la invención de la mezcla de revestimiento de goma del revestimiento de goma de alambres de núcleo con negro de carbono de pirólisis como parte del sistema de carga en comparación con V1 sin negro de carbono de pirólisis muestran propiedades equiparables. En particular, la fuerza de extracción importante para la durabilidad y, con ello, la adherencia a acero estratificado no se perjudica de forma negativa. Además, las propiedades importantes para la estabilidad, dureza y rigidez (E’, M50, M100) están a un nivel equiparable.
Las mezclas de cauchos E1 a E4 de acuerdo con la invención son bien procesables a pesar de un ligero aumento de la viscosidad de Mooney. En particular, no se perjudica negativamente el denominado comportamiento al chamuscado de Mooney.
Un ejemplo para un neumático para vehículos de acuerdo con la invención se representa esquemáticamente en las Figuras 1 y 2.
La Fig. 1 muestra en este caso una sección transversal del neumático, en el que se muestran esquemáticamente los componentes relevantes para la invención y demás componentes habituales. El neumático en la Fig. 1 presenta en cada lado una zona de talón 1. La zona de talón 1 está destacada, por motivos de claridad, mediante un recuadro, pero no está limitada estrictamente a la zona abarcada por el recuadro. La zona de talón comprende, en particular, un núcleo 2 del talón que está representado con mayor detalle en la Fig. 2, tal como se explica más adelante. En la Fig. 1 se representan esquemáticamente, además, una pestaña 5 del núcleo del talón, una carcasa 6 que circunda al núcleo 2 del talón, una capa interna 7, paredes laterales 8, paquete de cinturones 9 y una banda de rodadura 10.
De manera esencial para la invención, el núcleo 2 del talón comprende, tal como se puede reconocer en la Fig. 2, alambres de núcleo 3 que en cada caso están envueltos por un revestimiento de goma 4 de alambres de núcleo. En el caso de la mezcla de cauchos del revestimiento de goma de alambres de núcleo se trata, por ejemplo, de una de las mezclas E1 a E4 arriba mostradas.
En la Fig. 2 se puede reconocer también que no solo cada uno de los alambres 3 individuales está rodeado por el revestimiento de goma 4, sino que, adicionalmente, la estructura a base de alambres revestidos de goma está rodeada hacia fuera por el revestimiento de goma 4 de alambres de núcleo.
Por ejemplo, en este caso se trata de en cada caso la misma mezcla.
En las Figs. 1 y 2, los núcleos del talón están representados esquemáticamente y por motivos de simplicidad con una sección transversal casi cuadrada. La invención no se limita a esta forma de los núcleos del talón. En su lugar, de acuerdo con la invención, queda abarcada cualquier forma imaginable.
El neumático de acuerdo con la invención está optimizado de forma ecológica y económica con una durabilidad y estabilidad equiparables mediante el uso de negro de carbono de pirólisis como parte del sistema de carga (E1 a E3) o como única carga (E4), tal como se puede reconocer en los predictores para E1 a E4 como se muestran en la Tabla 1.
Tabla 1
Figure imgf000009_0001
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Lista de símbolos de referencia
(parte de la descripción)
1 zona de talón
2 núcleo de talón
3 alambres de núcleo
4 revestimiento de goma de los alambres de núcleo 5 pestaña del núcleo del talón
6 carcasa
7 capa interna
8 pared lateral
9 paquete de cinturones
10 banda de rodadura

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Neumático para vehículos, que comprende zonas de talón (1) con núcleos (2) del talón a base de alambres de núcleo (3) y al menos un revestimiento de goma (4) del alambre de núcleo, estando rodeado cada uno de los alambres de núcleo (3) al menos por un revestimiento de goma (4) del alambre de núcleo, caracterizado por que el revestimiento de goma (4) del alambre de núcleo comprende al menos una mezcla de cauchos, que contiene 5 a 100 % en peso de al menos un negro de carbono de pirólisis y 0 a 95 % en peso de al menos un negro de carbono industrial, en cada caso referido a la cantidad total a base de negro de carbono de pirólisis y negro de carbono industrial, estando fabricado el negro de carbono de pirólisis mediante pirólisis a partir de neumáticos usados y/o de residuos de la producción vulcanizados procedentes de la fabricación de neumáticos y/o mangueras vulcanizadas.
2. Neumático para vehículos según la reivindicación 1, caracterizado por que la mezcla de cauchos contiene al menos un caucho de dieno, el cual se elige del grupo consistente en poliisopreno natural (NR), poliisopreno sintético (IR), caucho de butadieno (BR), caucho de estireno-butadieno polimerizado en solución (SSBR) y caucho de estirenobutadieno polimerizado en emulsión (ESBR).
3. Neumático para vehículos según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el negro de carbono de pirólisis presenta un contenido en cenizas de 5 a 30 % en peso.
4. Neumático para vehículos según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el negro de carbono de pirólisis presenta un contenido en azufre mayor que 1 % en peso.
5. Neumático para vehículos según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el sistema de carga comprende al menos un negro de carbono industrial que presenta un índice DBP conforme a la Norma ASTM D 2414 de 60 a 130 ml/100 g y un índice de adsorción de yodo conforme a la Norma ASTM D 1510 de 25 a 60 g/kg.
6. Neumático para vehículos según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la proporción del al menos un negro de carbono de pirólisis en el sistema de carga asciende a 15 hasta 100 % en peso.
7. Neumático para vehículos según la reivindicación 6, caracterizado por que la proporción del al menos un negro de carbono de pirólisis en el sistema de carga asciende a 15 hasta 55 % en peso.
8. Neumático para vehículos según la reivindicación 6, caracterizado por que la proporción del al menos un negro de carbono de pirólisis en el sistema de carga asciende a 55 hasta 100 % en peso.
9. Neumático para vehículos según la reivindicación 8, caracterizado por que la proporción del al menos un negro de carbono de pirólisis en el sistema de carga asciende a 70 hasta 100 % en peso.
10. Neumático para vehículos según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la mezcla de cauchos del revestimiento de goma (4) de los alambres de núcleo contiene en total 80 a 160 phr del sistema de carga a base de negro de carbono de pirólisis y negro de carbono industrial.
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