ES2953856T3 - Composición de caucho y neumático que comprende recursos sostenibles y métodos relacionados - Google Patents
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Abstract
En una composición de caucho se incorporan elementos reciclados y/o recursos renovables, tales como negro de humo reciclado o negro de humo reciclado y caucho en partículas reciclado. La composición de caucho se puede utilizar para fabricar neumáticos o diversos componentes de neumáticos, incluidas las subbandas de neumáticos. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Composición de caucho y neumático que comprende recursos sostenibles y métodos relacionados
Campo técnico
La presente descripción se refiere a composiciones de caucho para neumático y neumáticos que usan las mismas y, más particularmente, a diversas composiciones para material de subbanda de rodadura, en donde las diversas composiciones incluyen uno o más recursos materiales renovables. La invención se expone en el conjunto de reivindicaciones adjuntas.
Antecedentes
Se utilizan diversos compuestos y/o aditivos en la preparación de composiciones de caucho reforzado para aplicaciones de neumático.
El documento US 2013/289183 A1 hace referencia a la preparación de un elastómero de estireno/butadieno preparado por polimerización en solución con disolvente orgánico extendido en triglicéridos de estireno/butadieno preparado por polimerización en solución con disolvente, particularmente un elastómero de estireno/butadieno no curado de alto peso molecular (alta viscosidad de Mooney).
El documento EP 2733170 A1 hace referencia a un neumático con una composición de banda de rodadura de caucho circunferencial compuesta por una composición de caucho reforzado con sílice que contiene polímeros a base de dieno en combinación con resina(s) de tracción y aceite vegetal, particularmente aceite de soja.
El documento US 2011/166263 A1 hace referencia a compuestos elastoméricos que contienen materiales reciclados y sílice.
El documento WO 2011/038578 A hace referencia a un método de preparación de una composición compleja para productos de caucho y un producto obtenido a partir de la misma.
Descripción detallada
Las diversas realizaciones ilustrativas no limitantes presentadas en el presente documento se refieren a la utilización de recursos materiales renovables en composiciones de caucho para neumático. En un aspecto, aunque un componente de subbanda de rodadura puede no utilizarse en cada neumático, una subbanda de rodadura puede ser una composición de caucho de menor histéresis, que puede rebotar y liberar energía rápidamente después de experimentar deformación. La composición, el tamaño y/o la colocación de un componente de subbanda de rodadura en una construcción de neumático pueden ajustarse para facilitar el control de tales características de neumático como manipulación, ruido de rodadura, calidad de conducción, propagación de grietas, etc. Se divulgan varias realizaciones en el presente documento para facilitar la incorporación de materiales reciclables en componentes de subbanda de rodadura que son rentables y también tienen una degradación nula o mínima en las propiedades del material en comparación con los componentes formados a partir de recursos no renovables.
Al preparar las composiciones de caucho para neumático en el presente documento, puede usarse cualquiera de los materiales reciclados descritos en el presente documento. La composición de la composición de caucho para neumático de la presente invención es según la reivindicación 1. Se pueden usar cauchos, tales como cauchos vulcanizables, para producir las composiciones de caucho para neumático de la presente divulgación. Los cauchos (o elastómeros) adecuados incluyen, aunque sin limitación, cauchos naturales, cauchos sintéticos y mezclas de los mismos. Los elastómeros sintéticos se derivan normalmente de la polimerización de monómeros de dieno conjugados, donde los monómeros de dieno conjugados pueden copolimerizarse con otros monómeros tales como monómeros aromáticos de vinilo. Otros elastómeros de tipo caucho se pueden obtener mediante la polimerización de etileno con una o más alfa-olefinas y, de forma opcional, con uno o más monómeros de dieno.
El término “vulcanizable” , como se usa en el presente documento, significa que puede someterse a una reacción con un agente de vulcanización, por ejemplo, un agente de vulcanización que forma un puente sulfídico como parte de un enlace cruzado entre dos cadenas poliméricas. El puente sulfídico puede incluir de 2 a 8 átomos de azufre, tal como de 2 a 4, o un promedio de aproximadamente 2,5 a aproximadamente 4,5.
Como se usa en el presente documento, la expresión “ caucho natural” o “ CN” significa caucho de origen natural tal como puede cosecharse de fuentes tales como árboles de caucho Hevea y fuentes no obtenibles de Hevea(p. ej., arbustos de guayule y dientes de león (p. ej., TKS)). En otras palabras, la expresión “ caucho natural” no debe interpretarse como que incluye poliisopreno.
Como se usa en el presente documento, el término “ poliisopreno” significa poliisopreno sintético y poliisopreno natural. En otras palabras, el término es usado para indicar un polímero que se fabrica a partir de monómeros de isopreno, y
no debe interpretarse como que incluye caucho de origen natural (p. ej., caucho natural de Hevea, caucho natural obtenido de guayule o caucho natural procedente de diente de león). El término poliisopreno también se usa indistintamente con la expresión “ caucho de poliisopreno” y la abreviatura “ IR” . Un subconjunto de poliisopreno es poliisopreno natural que comprende un polímero fabricado a partir de una fuente natural de monómero de isopreno.
Como se usa en el presente documento, el término “ phr” significa partes por cien partes de caucho.
Para los fines de esta divulgación, cualquier referencia a una cantidad porcentual de un componente en la composición de caucho significa un porcentaje en peso, salvo que se especifique lo contrario. De manera similar, cualquier referencia a relaciones de cantidades de componentes en la composición de caucho significa las relaciones en peso, a menos que se especifique lo contrario.
Elastómeros útiles que tienen propiedades de caucho (es decir, elastómeros de caucho) incluyen caucho natural (p. ej., caucho de Hevea, caucho de guayule), poliisopreno, polibutadieno, poliisobutileno-co-isopreno, neopreno, poli(etileno-co-propileno), poli(estireno-co-butadieno), poli(estireno-co-isopreno), poli(estireno-co-isopreno-cobutadieno), poli(isopreno-co-butadieno), poli(etileno-co-propileno-co-dieno (p. ej., EPDM)), caucho de polisulfuro, caucho acrílico, caucho de uretano, caucho de silicona, caucho de epiclorhidrina, polietileno reticulado, caucho de butilo, caucho de halobutilo, caucho de nitrilo, caucho de polietileno clorado, caucho termoplástico y mezclas de los mismos, tal como se emplean tales términos en The Vanderbilt Rubber Handbook, Decimotercera edición, (1990). Cualquiera de los elastómeros mencionados anteriormente pueden tener innumerables estructuras macromoleculares, incluidas forma lineal, ramificada y de estrella. En una realización, la composición de caucho para neumático comprende al menos un elastómero de caucho como se indica a continuación: incluye caucho natural, isopreno, copolímeros de estireno-butadieno y caucho de polibutadieno, siempre que el elastómero de caucho comprenda al menos 50 phr de caucho natural o poliisopreno natural. Un elastómero de caucho puede seleccionarse individualmente, así como en combinación con al menos otro elastómero de caucho en función de al menos en parte de las propiedades viscoelásticas finales deseadas de un compuesto de caucho formado a partir del elastómero o elastómeros.
Los elastómeros usados en el presente documento pueden prepararse, por ejemplo, por polimerización en emulsión, en solución o a granel según métodos adecuados conocidos. Las composiciones de caucho para neumático pueden componerse o mezclarse usando un equipo de mezclado y procedimientos empleados convencionalmente en la técnica, tales como amasadoras, molinos de rodillos y extrusoras.
En determinadas realizaciones, se utiliza una mezcla de más de un elastómero de caucho en las composiciones de caucho para neumático, las relaciones (expresadas en términos partes por cien partes de caucho (phr) de tales mezclas de elastómero de caucho pueden ajustarse según las propiedades viscoelásticas finales deseadas para la composición de caucho para neumático. El elastómero de caucho comprende al menos 50 phr de caucho natural o poliisopreno natural. Por ejemplo, en determinadas realizaciones, el caucho natural o poliisopreno puede comprender aproximadamente 50 phr a aproximadamente 85 phr. En determinadas realizaciones, el caucho natural comprende de aproximadamente 50 a aproximadamente 100 phr, de 50 a 100 phr, de aproximadamente 70 phr a aproximadamente 100 phr, de 70 a 100 phr, de aproximadamente 75 phr a aproximadamente 100 phr, o de 75 a 100 phr; con uno o más cauchos sintéticos comprendiendo las restantes phr. En determinadas realizaciones, el caucho natural o poliisopreno natural comprende de aproximadamente 50 a aproximadamente 100 phr, de 50 a 100 phr, de aproximadamente 70 phr a aproximadamente 100 phr, de 70 a 100 phr, de aproximadamente 75 phr a aproximadamente 100 phr o de 75 a 100 phr; con uno o más cauchos sintéticos y el caucho del caucho particulado reciclado comprendiendo las phr restantes, si las hubiera. En determinadas realizaciones, el caucho de polibutadieno o caucho de poli(estirenobutadieno) puede comprender aproximadamente 50 phr a aproximadamente 15 phr. En determinadas realizaciones, uno de los cauchos de origen natural y renovables anteriores, tal como caucho natural, que incluye caucho de Hevea y/o de guayule, o poliisopreno natural se selecciona y comprende todo el componente de caucho.
En determinadas realizaciones, el elastómero de caucho tiene un peso molecular promedio en número (Mn) de aproximadamente 100.000 a aproximadamente 1.000.000, tal como de aproximadamente 150.000 a aproximadamente 600.000, o de aproximadamente 250.000 a aproximadamente 500.000. En determinadas realizaciones, la polidispersidad del elastómero de caucho (Mw/Mn) varía de aproximadamente 1,5 a aproximadamente 6, incluyendo de 1,5 a 6, de aproximadamente 2 a aproximadamente 5, de 2 a 5, de aproximadamente 3 a aproximadamente 4, y de 3 a 4.
Un componente de carga de refuerzo se incorpora en la composición de caucho para neumático, donde la carga de refuerzo puede seleccionarse del grupo que consiste en negro de carbón, sílice y mezclas de los mismos, siempre que dicho componente de carga de refuerzo comprenda de 1 a 80 phr de un negro de carbón reciclado y de que dicho negro de carbón reciclado sea al menos un 75 % en peso del componente de carga de refuerzo. Además, la composición no contiene más de 5 phr de cualquier negro de carbón distinto del negro de carbón reciclado. En un aspecto, los negros de carbón tradicionalmente se forman a partir de combustión incompleta de materia prima de hidrocarburo. Estos productos de reacción pueden considerarse negro de carbón virgen. Como una carga alternativa o adicional, como se presenta en el presente documento, el negro de carbón puede provenir de un material reciclado. Dicho material reciclado puede incluir caucho vulcanizado recuperado o reciclado, por lo que el caucho vulcanizado
se vuelve a recuperar de forma típica a partir de artículos fabricados tales como una llanta neumática, una cinta transportadora industrial, una cinta de transmisión de potencia y una manguera de caucho. El negro de carbón reciclado puede obtenerse mediante un proceso de pirólisis u otros métodos conocidos para obtener negro de carbón reciclado. En un aspecto, un negro de carbón reciclado puede formarse a partir de combustión incompleta de materia prima de caucho reciclado o artículos de caucho. Los negros de carbón utilizados en la preparación de composiciones elastoméricas vulcanizables pueden estar en forma granulada o en forma de una masa floculante no aglomerada.
También se puede incorporar uno o más de una pluralidad de negros de carbón vírgenes en una composición de caucho para neumático, siempre que la composición no contenga más de 5 phr de cualquier negro de carbón distinto del negro de carbón reciclado, donde tales negros de carbón pueden ser, por ejemplo, negro de horno, negros de canal y negros de lámpara. Más específicamente, algunos ejemplos de negros de carbón útiles incluyen negros de horno de superabrasión (SAF), negros de horno de abrasión elevada (HAF), negros de horno de extrusión rápida (FEF), negros de horno finos (FF), negros de horno de superabrasión intermedia (ISAF), negros de horno de semirrefuerzo (SRF), negros del canal de procesamiento medio, negros de canal de procesamiento duro y negros de canal conductores. Otros negros de carbón que se pueden utilizar incluyen negros de acetileno. Los negros de carbón ilustrativos incluyen, aunque sin limitación: N-110, N-220, N-339, N-330, N-352, N-550 y N-660, como se denominan mediante la norma ASTM D-1765-82a.
Como se ha analizado anteriormente, se utiliza negro de carbón reciclado en las composiciones de caucho para neumático en una cantidad de 1 a 80 phr. Se puede utilizar uno o más de un negro de carbón reciclado para comprender 1 a 80 phr. En determinadas realizaciones, el negro de carbón (reciclado, o reciclado virgen) puede estar presente en cantidades que varían de 1 a 80 phr, de 1 a 45 phr, de aproximadamente 5 a aproximadamente 60 phr, de 5 a 60 phr, de aproximadamente 35 a aproximadamente 45 phr, o de 35 a 45 phr, siempre que la composición no contenga más de 5 phr de cualquier negro de carbón distinto del negro de carbón reciclado. Además, una combinación de negro de carbón convencional y negro de carbón reciclado puede estar presente en cantidades que varían de 1 a 45 phr de negro de carbón reciclado y de 1 a 30 phr de negro de carbón convencional, de aproximadamente 20 a aproximadamente 45 phr de negro de carbón reciclado y de aproximadamente 10 a aproximadamente 30 phr de negro de carbón convencional, de 20 a 45 phr de negro de carbón reciclado y de 10 a 30 phr de negro de carbón convencional, de aproximadamente 35 a aproximadamente 42 phr de negro de carbón reciclado y de aproximadamente 1 a aproximadamente 10 phr de negro de carbón convencional, o de 35 a 42 phr de negro de carbón reciclado y de 1 a 10 phr de negro de carbón convencional, siempre que la composición no contenga más de 5 phr de cualquier negro de carbón distinto del negro de carbón reciclado.
En determinadas realizaciones, el negro de carbón reciclado es el componente de negro de carbón completo del compuesto, o la mayoría del componente de negro de carbón del compuesto, o al menos el 75 % del componente de negro de carbón del compuesto siempre que la composición no contenga más de 5 phr de cualquier negro de carbón distinto del negro de carbón reciclado. En determinadas realizaciones, el negro de carbón reciclado es todo el componente de carga del compuesto, o la mayoría del componente de carga del compuesto. El negro de carbón reciclado es al menos aproximadamente el 75 % del componente de carga del compuesto. La composición de caucho para neumático está esencialmente libre de cualquier negro de carbón distinto del negro de carbón reciclado. La composición de caucho para neumático está esencialmente libre de cualquier negro de carbón distinto del negro de carbón reciclado y cualquier negro de carbón proporcionado por el caucho particulado reciclado. Como se usa en el presente documento, la expresión “ esencialmente libre de cualquier negro de carbón distinto de ...” significa no más de 5 phr de otro negro de carbón, preferentemente no más de 1 phr de otro negro de carbón, que incluye 0 phr de otro negro de carbón.
Cualquiera de los dos, el negro de carbón convencional y el negro de carbón reciclado, puede tener un área superficial de al menos aproximadamente 20 m2/ g, incluyendo al menos aproximadamente 35 m2/g, al menos 35 m2/ g, hasta aproximadamente 300 m2/g, hasta 300 m2/g, de aproximadamente 50 m2/g a aproximadamente 200 m2/g, y de 50 m2/g a 200 m2/g, según lo determinado por la norma ASTM D-1765 usando la técnica de bromuro de cetiltrimetilamonio (CTAB). El negro de carbón convencional y el negro de carbón reciclado también pueden tener un área superficial de al menos aproximadamente 20 m 2/g, incluyendo al menos aproximadamente 35 m2/g, al menos 35 m2/g, hasta aproximadamente 300 m2/g, hasta 300 m2/g, de aproximadamente 50 m2/g a aproximadamente 200 m2/g, y de 50 m2/g a 200 m2/g, según lo determinado por N2SA. El diámetro de partícula promedio puede variar de 15 a 100 nm, tal como de 20 a 70 nm, o de 30 a 60 nm.
Ejemplos de cargas de sílice de refuerzo que pueden usarse incluyen sílice húmeda (ácido silícico hidratado), sílice seca (ácido silícico anhidro) y silicato de calcio. Entre estos, se prefieren sílices hidratadas precipitadas amorfas de procesos por vía húmeda. La carga de sílice puede emplearse en una cantidad de 1-5 phr. La sílice puede emplearse en una cantidad de aproximadamente 1 a aproximadamente 100 phr (que incluye de 1 a 100 phr), o en una cantidad de aproximadamente 5 a aproximadamente 80 phr (que incluye de 5 a 80 phr), o en una cantidad de aproximadamente 30 a aproximadamente 70 phr (que incluye de 30 a 70 phr), siempre que el componente de carga de refuerzo comprenda de 1 a 80 phr de un negro de carbón reciclado y que dicho negro de carbón reciclado sea al menos un 75 % en peso del componente de carga de refuerzo. El intervalo superior útil está limitado por la alta viscosidad conferida por las cargas de este tipo. Algunas de las sílices disponibles en el mercado que se pueden usar incluyen, aunque no de forma limitativa, Hi-Sil® 190, Hi-Sil® 210, Hi-Sil® 215, Hi-Sil® 233, Hi-Sil® 243, producidas por PPG
Industries (Pittsburgh, Pa.). También son comerciales una serie de calidades comerciales útiles de distintas sílices de DeGussa Corporation (p. ej., VN2, VN3), Rhone Poulenc (p. ej., Zeosil® 1165MP0), y J. M. Huber Corporation.
El área superficial de las sílices puede ser, por ejemplo, de aproximadamente 32 m 2/g a aproximadamente 400 m2/g, incluyendo de 32 m2/g a aproximadamente 400 m2/g, de 100 m2/g a aproximadamente 250 m2/g, de 100 m2/g m2/g, de aproximadamente 150 m2/g a aproximadamente 220 m2/g, de 150 m2/g a 220 m2/g, de aproximadamente 150 m2/g a aproximadamente 300 m2/g, o de 150 m2/g a 300 m2/g. El pH de la carga de sílice es generalmente de aproximadamente 5,5 a aproximadamente 7 o de aproximadamente 6 a aproximadamente 7,2, o de aproximadamente
5,5 a aproximadamente 6,8.
Si se usa sílice como carga, puede ser deseable usar un agente acoplador para acoplar la sílice a cualquiera de los cauchos o elastómeros utilizados. Se conocen numerosos agentes acopladores incluidos, aunque no de forma limitativa, organosulfuros polisulfuros. Se puede usar cualquier polisulfuro de organosilano. Polisulfuros de organosilano adecuados incluyen, aunque no de forma limitativa, 3,3'-bis(trimetoxisililpropil)disulfuro, 3,3'-bis(trietoxisililpropil)disulfuro, 3,3'-bis(trietoxisililpropil)tetrasulfuro, 3,3'-bis(trietoxisililpropil)octasulfuro, 3,3'-bis(trimetoxisililpropil)tetrasulfuro, 2,2'-bis(trietoxisililetil)tetrasulfuro, 3,3'-bis(trimetoxisililpropil)trisulfuro, 3,3'-bis(trietoxisililpropil)trisulfuro, 3,3'-bis(tributoxisililpropil)disulfuro, 3,3'-bis(trimetoxisililpropil)hexasulfuro, 3,3'-bis(trimetoxisililpropil)octasulfuro, 3,3'-bis(trioctoxisililpropil)tetrasulfuro, 3,3'-bis(trihexoxisililpropil)disulfuro, 3,3'-bis(tri-2” -etilhexoxisililpropil)trisulfuro, 3,3'-bis(triisooctoxisililpropil)tetrasulfuro, 3,3'-bis(tri-t-butoxisililpropil)disulfuro, 2,2'-bis(metoxidietoxisililetil)tetrasulfuro, 2,2'-bis(tripropoxisililetil)pentasulfuro, 3,3'-bis(tricicloneoxisililpropil)tetrasulfuro,
3,3'-bis(triciclopentoxisililpropil)trisulfuro, 2,2'-bis(tri-2” -metilciclohexoxisililetil)tetrasulfuro, bis(trimetoxisililmetil)tetrasulfuro, 3-metoxietoxipropoxisililo tetrasulfuro de 3'-dietoxibutoxi-sililpropilo, 2,2'-bis(dimetilmetoxisililetil)disulfuro, 2,2'-bis(dimetilsecbutoxisililetil) trisulfuro, 3,3'-bis(metilbutiletoxisililpropil)tetrasulfuro,
3,3'-bis(di t-butilmetoxisililpropil) tetrasulfuro, 2,2'-bis(fenilmetilmetoxisililetil)trisulfuro, 3,3'-bis(difenilisopropoxisililpropil)tetrasulfuro, 3,3'-bis(difenilciclohexoxisililpropil)disulfuro, 3,3'-bis(dimetiletilmercaptosililpropil)tetrasulfuro, 2,2'-bis(metildimetoxisililetil)trisulfuro, 2,2'-bis(metil etoxipro poxisililetil )tetrasulfu ro, 3,3'-bis(dietilmetoxisililpropil)tetrasulfuro, 3,3'-bis(etildi-secbutoxisililpropil)disulfuro,
3,3'-bis(propildietoxisililpropil) disulfuro, 3,3'-bis(butildimetoxisililpropil)trisulfuro, 3,3'-bis(fenildimetoxisililpropil)tetrasulfuro, 3'-trimetoxisililpropil tetrasulfuro, 4,4'-bis(trimetoxisililbutil)tetrasulfuro, 6,6'-bis(trietoxisililhexil)tetrasulfuro, 12,12'-bis(triisopropoxisilil dodecil)disulfuro, 18,18'-bis(trimetoxisililoctadecil)tetrasulfuro, 18,18'-bis(tripropoxisililoctadecenil)tetrasulfuro, 4,4'-bis(trimetoxisilil-buten-2-il)tetrasulfuro, 4,4'-bis(trimetoxisililciclohexilen)tetrasulfuro, 5,5'-bis(dimetoximetilsililpentil)trisulfuro, 3,3'-bis(trimetoxisilil-2-metilpropil)tetrasulfuro, 3,3'-bis(dimetoxifenilsilil-2-metilpropil)disulfuro y 3-octanoiltio-1-propiltrietoxisilano (NXT). Se pueden usar mezclas de diversos compuestos de tipo polisulfuro de organosilano.
La cantidad de agente acoplador en la composición se basa en el peso de la sílice en la composición. La cantidad de agente acoplador presente en la composición puede ser de aproximadamente 0,1 % a aproximadamente 20 % en peso de sílice, o de aproximadamente 1 % a aproximadamente 15 % en peso de sílice, o de aproximadamente 2 % a aproximadamente 10 % en peso de sílice. Por ejemplo, las cantidades típicas de agentes acopladores incluyen aproximadamente 4, 6, 8 y 10 phr; o en intervalos de aproximadamente 0 a aproximadamente 30 phr, y en otra realización, de aproximadamente 5 a aproximadamente 15 phr.
Cuando se emplea tanto negro de carbón como sílice en combinación como la carga de refuerzo, se pueden usar en una relación de negro de carbón-sílice de aproximadamente 10:1 a aproximadamente 1:4, incluyendo de 10:1 a 1:4, de aproximadamente 5:1 a aproximadamente 1:3, de 5:1 a 1:3, de aproximadamente 2:1 a aproximadamente 1:2, y de 2:1 a 1:2, siempre que el componente de carga de refuerzo comprenda de 1 a 80 phr de un negro de carbón reciclado y que dicho negro de carbón reciclado sea al menos un 75 % en peso del componente de carga de refuerzo.
En determinadas realizaciones, se puede usar negro de carbón reciclado en las mismas relaciones con sílice.
La composición de caucho para neumático comprende (incluye) además un caucho particulado reciclado en una cantidad de 1 phr a 75 phr. El caucho particulado reciclado se descompone normalmente y se recupera (o recicla) mediante cualquiera de una pluralidad de procesos, que pueden incluir descomposición física, trituración, descomposición química, desvulcanización, trituración criogénica, una combinación de los mismos, etc. La expresión caucho particulado reciclado puede referirse tanto a caucho vulcanizado como a desvulcanizado, donde el caucho reciclado o reciclado desvulcanizado (caucho recuperado) se refiere al caucho que se ha vulcanizado, molido en partículas y puede haber experimentado además desvulcanización sustancial o parcial. En determinadas realizaciones, el caucho en forma de partículas reciclado usado en la composición está esencialmente exento de desvulcanización. En una situación en la que el caucho vulcanizado contiene alambre o refuerzo de fibra textil, dicho alambre o refuerzo puede eliminarse mediante cualquier proceso adecuado tal como separación magnética, aspiración de aire y/o etapa de flotación por aire. En determinadas realizaciones, el “ caucho particulado reciclado” comprende curado, es decir, caucho vulcanizado (reticulado) que ha sido molido o pulverizado en materia particulada que tiene un tamaño medio de partícula promedio como se analiza a continuación.
El caucho particulado reciclado resultante es un material polimérico que puede tener diferencias en la estructura y propiedades diferentes en comparación con el caucho virgen. El caucho particulado reciclado puede comprender una mezcla o variedad de unidades poliméricas, donde dichas unidades poliméricas pueden comprender unidades de
caucho no vulcanizado o caucho vulcanizado. Además, el caucho particulado reciclado también puede ser una mezcla compleja de polímeros en gran parte desconocidos, de ingredientes de composición y trozos de fibra textil, mientras que un caucho no vulcanizado convencional tendrá un nivel de pureza mucho mayor. En algunos casos, la adición de azufre y acelerador al caucho particulado reciclado, y posterior revulcanización, puede dar lugar a propiedades físicas (p. ej., resistencia a la tracción, elongación, etc.) que son típicamente inferiores a las propiedades físicas correspondientes del caucho vulcanizado original a partir del cual se obtuvo el caucho particulado reciclado. Además, el caucho particulado reciclado puede presentar degradación de oxidación debido a una deficiencia de antidegradantes que normalmente habrían estado adecuadamente presentes en el caucho compuesto sin vulcanizar. Los antidegradantes se mezclan convencionalmente con el caucho utilizado en la fabricación de neumáticos para contrarrestar los efectos operativos. Los efectos operativos pueden incluir “ envejecimiento” que puede ser resultado de la erosión debido a las condiciones atmosféricas, agrietamiento por fatiga debido a la flexión continua del neumático en condiciones de funcionamiento, y abrasión del caucho debido al desgaste superficial. La erosión puede deberse a la exposición a luz ultravioleta, ozono, alta humedad, etc. El agrietamiento por fatiga puede ser resultado de una formación y propagación de una grieta a través de un componente de caucho (p. ej., una pared lateral del neumático) a lo largo del tiempo en función de la flexión continua del neumático durante la carga/descarga operativa.
En determinadas realizaciones, el caucho particulado reciclado tiene un tamaño medio de partícula promedio de 35 a 600 micrómetros, de aproximadamente 100 a aproximadamente 350 micrómetros, de 100 a 350 micrómetros, de aproximadamente 150 a aproximadamente 250 micrómetros y de 150 a 250 micrómetros. El tamaño de partícula promedio puede medirse mediante cualquier medio convencional conocido en la técnica incluyendo los métodos según la norma ASTM D5644. En determinadas realizaciones, el caucho particulado reciclado puede correlacionarse con un tamaño de malla de Estados Unidos de aproximadamente 400 a aproximadamente 25, incluyendo de 400 a 25, de aproximadamente 300 a aproximadamente 100, de 300 a 100, de aproximadamente 250 a aproximadamente 150 y de 250 a 150.
Como se analizó anteriormente, el caucho particulado reciclado se incorpora en un compuesto de subbanda de rodadura. En general, en dichas realizaciones y en las otras realizaciones divulgadas en el presente documento, el caucho particulado reciclado puede utilizarse junto con cualquiera de caucho natural, caucho de butadieno, caucho de estireno-butadieno, otros cauchos o elastómero anteriormente mencionados, o combinaciones de los mismos, siempre que la composición comprenda un elastómero de caucho que comprende al menos 50 phr de caucho natural o poliisopreno natural y un caucho particulado reciclado en una cantidad de 1 phr a 75 phr. Generalmente, el caucho particulado reciclado está presente en cantidades que varían de aproximadamente 1 a aproximadamente 75 phr, incluyendo de 1 a 75 phr, de aproximadamente 1 a aproximadamente 45 phr, de 1 a 45 phr, de aproximadamente 4 a aproximadamente 15 phr, de 4 a 15 phr, de aproximadamente 3 a aproximadamente 45 phr, de 3 a 45 phr, de aproximadamente 10 a aproximadamente 25 phr y de 10 a 25 phr.
En una composición ilustrativa adicional, puede procesarse una mezcla de caucho natural, caucho de butadieno y caucho particulado reciclado. En otras composiciones ilustrativas, el caucho de butadieno y el negro de carbón reciclado pueden combinarse con caucho natural en una cantidad que varía de aproximadamente 1 a aproximadamente 20 phr de caucho de butadieno, de aproximadamente 98 a aproximadamente 80 phr de caucho natural, con una cantidad de aproximadamente 1 a aproximadamente 20 phr de caucho particulado reciclado.
En una composición de caucho convencional, se puede incorporar un aceite aromático u otro aceite, tal como un aceite nafténico, donde dichos aceites pueden utilizarse para facilitar el procesamiento del caucho, así como afectar al rendimiento en carretera de un neumático. Los aceites o adyuvantes de procesamiento incluyen habitualmente una amplia categoría de sustancias que mejoran diversos aspectos del proceso de formación de composiciones vulcanizables y vulcanizados. Por ejemplo, los aceites o adyuvantes de procesamiento pueden evitar la aglomeración de cargas y reducir la viscosidad. Sin embargo, los aceites derivados del petróleo son poco recomendables en algunas aplicaciones y no son renovables, por consiguiente, la sustitución por un aceite de una fuente renovable, como el aceite vegetal, puede ser ventajosa si se pueden mantener las características de rendimiento. En consecuencia, se puede incorporar un aceite vegetal o grasa vegetal en una composición de subbanda de rodadura. En determinadas realizaciones, dichos componentes incluyen un triglicérido a base de plantas.
Diversos aceites vegetales son adecuados para su uso en las composiciones de caucho para neumático divulgadas en el presente documento. Se puede usar un aceite vegetal o más de uno. Los aceites vegetales adecuados incluyen, en una lista no exhaustiva, aceite de palma, aceite de semilla de soja (también denominado en el presente documento aceite de soja), aceite de colza, semilla de girasol, aceite de cacahuete, aceite de semilla de algodón, aceite producido a partir de palmiste, aceite de coco, aceite de oliva, aceite de maíz, aceite de semilla de uva, aceite de avellana, aceite producido a partir de cualquier nuez (p.ej., hayucos, anacardos, nueces de mongongo, nueces de macadamia, nueces de pino, avellanas, castañas, bellotas, almendras, pecanas, pistachos, nueces de nogal o nueces de Brasil), aceite de cáñamo, aceite de linaza, aceite de arroz, aceite de cártamo, aceite de sésamo, aceite de mostaza, aceite de lino y combinaciones de los mismos. El o los aceites respectivos pueden producirse mediante cualquier proceso adecuado, tal como extracción mecánica (p. ej., usando un molino de aceite), extracción química (p. ej., usando un disolvente, tal como hexano o dióxido de carbono), extracción de presión, destilación, lixiviación, maceración, purificación, refinado, hidrogenación, rociado, etc.
En determinadas realizaciones, el aceite de procesamiento total (p. ej., aceite vegetal, u otro compuesto) utilizado en un compuesto de caucho puede estar presente en un intervalo de aproximadamente 1 a aproximadamente 75 phr, en otra realización, de aproximadamente 5 a aproximadamente 40, y en otra realización de aproximadamente 2 a 8 phr, siempre que el componente oleoso comprenda de 1 a 8 phr de un aceite vegetal y que la composición no contenga más de 10 phr de cualquier aceite distinto del aceite vegetal. En determinadas realizaciones, el aceite vegetal es todo el componente oleoso del compuesto, o la mayoría del componente oleoso del compuesto, o al menos aproximadamente el 75 % del componente oleoso del compuesto, siempre que el componente oleoso comprenda de 1 a 8 phr de un aceite vegetal y que la composición no contenga más de 10 phr de cualquier aceite distinto del aceite vegetal. En determinadas realizaciones, el aceite usado tiene una cadena de carbono alifática de 4-24 átomos de carbono, tal como de 12 a 22, o de 16 a 18. En determinadas realizaciones, el aceite usado tiene de 0 a 3 puntos de insaturación, tal como de 1 a 2 puntos de insaturación. En determinadas realizaciones, la composición está exclusiva o sustancialmente libre de aceites con una cadena de carbono alifática de más de 24 átomos de carbono. La composición de caucho para neumático está esencialmente libre de cualquier aceite de procesamiento distinto del aceite vegetal. La composición de caucho para neumático está esencialmente libre de cualquier aceite de procesamiento o para extender el caucho distinto del proporcionado por el aceite vegetal. Como se usa en el presente documento, la expresión “ esencialmente libre de cualquier aceite distinto ... “ significa no más de 10 phr de otro aceite, preferentemente no más de 5 phr de otro aceite, que incluye 0 phr de otro aceite. En determinadas realizaciones, el otro aceite de proceso, otro aceite para extender el caucho o ambos se refiere a aceites a base de petróleo tales como aceites aromáticos, nafténicos, parafínicos, MES, TDEA y TRAE.
En determinadas realizaciones, un componente de aceite y/o componente adyuvante de procesamiento de la composición consiste esencialmente en el aceite vegetal y un componente de negro de carbón consiste esencialmente en el negro de carbón reciclado. El “ componente de aceite” y el “ componente adyuvante de procesamiento” significan la cantidad completa de aceite o de adyuvantes de procesamiento, respectivamente, presentes en la composición, y el componente de negro de carbón significa la cantidad completa de negro de carbón presente en la composición. “ Que consiste esencialmente en” , en este caso, significa los materiales especificados y aquellos que no afectan materialmente a las características básicas y novedosas de la composición, por ejemplo, un material no especificado que no afecta materialmente a las características básicas y novedosas de la composición, en una cantidad de menos de aproximadamente el 5 %, menos de aproximadamente el 3 %, o menos de aproximadamente el 1 % puede estar abarcado por este término. En determinadas realizaciones, cualquier componente de aceite de la composición de caucho para neumático consiste esencialmente en el aceite vegetal y cualquier componente de negro de carbón consiste esencialmente en el negro de carbón reciclado.
Las composiciones de caucho para neumático pueden comprender ingredientes adicionales que son conocidos y convencionales en las composiciones de caucho, incluyendo materiales aditivos tales como, aunque sin limitación, agentes de curado (para una divulgación general de agentes vulcanizantes adecuados, puede consultarse Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 3a ed., Wiley Interscience, N.Y. 1982, Vol. 20, págs. 365-468, particularmente “ Vulcanization Agents and Auxiliary Materials” págs. 390-402 y A. Y. Coran, Vulcanization in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering (2a Ed. 1989), activadores, retardadores y aceleradores; aditivos de procesamiento, tales como resinas, que incluyen resinas adherentes, resinas de refuerzo, plastificantes, pigmentos, ácidos grasos, ceras, antioxidantes, antiozonantes, agentes peptizantes y agentes inhibidores de scorch. Los aditivos mencionados anteriormente pueden seleccionarse y usarse habitualmente en cantidades convencionales. Algunos de estos aditivos se describen con más detalle a continuación.
La cantidad de agente de vulcanización de azufre en una composición de caucho para neumático puede ser, por ejemplo, de aproximadamente 0 a aproximadamente 10 phr (incluyendo de 0 a 10 phr), en otra realización, de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 5 phr (incluyendo de 0,1 a 5 phr); y en otra realización, de aproximadamente 0,3 a aproximadamente 1,5 phr (incluyendo de 0,3 a 1,5 phr).
Durante la producción de un compuesto de caucho, la activación de la vulcanización de azufre puede facilitarse mediante ácido esteárico junto con un óxido metálico, tal como óxido de cinc (ZnO). En un aspecto, una operación de vulcanización realizada solamente con azufre puede ser un proceso lento. Sin embargo, la adición de ácido esteárico y/o ZnO puede actuar para aumentar la eficiencia de la reticulación que se produce durante el proceso de vulcanización, con el ZnO funcionando como un activador de la vulcanización de azufre. El ZnO puede estar presente en un compuesto de caucho de aproximadamente 0 a aproximadamente 10 phr (incluyendo de 0 a 10 phr), en otra realización, de aproximadamente 0,75 a aproximadamente 5 phr (incluyendo de 0,75 a 5 phr) y en otra realización de aproximadamente 2 a aproximadamente 5 phr (incluyendo de 2 a 5 phr). El ácido esteárico puede estar presente en un compuesto de caucho de aproximadamente 0 a aproximadamente 5 phr (incluyendo de 0 a 5 phr), en otra realización, de aproximadamente 0 a aproximadamente 3 phr (incluyendo de 0 a 3 phr) y en otra realización a aproximadamente 2 phr (incluyendo 2 phr).
En determinadas realizaciones, como se ha mencionado anteriormente, se puede utilizar un antidegradante para proteger el caucho de los efectos de oxidación del ozono atmosférico. Muchos antidegradantes son antidegradantes manchantes, es decir, provocan una disminución del aspecto visual de una composición de caucho para neumático. La cantidad de antidegradante o antidegradante manchante total en una composición de caucho para neumático puede ser, por ejemplo, de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 15 phr, incluyendo de 0,1 a 15 phr, de
aproximadamente 0,3 a aproximadamente 6 phr, de 0,3 a 6 phr, de aproximadamente 2 a aproximadamente 7 phr, y de 2 a 7 phr.
El antidegradante puede clasificarse como antiozonante o antioxidante, tal como los seleccionados de: N,N'-pfenilendiaminas disustituidas, tales como N-1,3-dimetilbutil-N'-fenil-p-fenilendiamina (6PPD), N,N'-Bis(1,4-dimetilpenti)-p-fenilendiamina (77PD), N-fenil-N-isopropil-p-fenilendiamina (IPPD) y N-fenil-N'-(1,3-dimetilbutil)-pfenilendiamina (HPPD). Otros ejemplos de antidegradantes incluyen el producto de condensación de acetona difenilamina, 2,4-trimetil-1,2-dihidroquinolina, difenilamina octilada y 2,6-di-t-butil-4-metil fenol. En determinadas realizaciones, la composición puede estar libre o esencialmente libre de antioxidantes o antiozonantes.
También se pueden utilizar determinadas cargas adicionales, incluyendo cargas minerales, tales como arcilla, talco, hidrato de aluminio, silicato de aluminio, silicato de aluminio hidratado, silicato de magnesio, hidróxido de aluminio, hidróxido de magnesio, almidón y mica. Las cargas adicionales anteriores son opcionales, y se pueden utilizar en la cantidad de aproximadamente 0,5 phr a aproximadamente 40 phr (incluyendo 0,5 a 40 phr). Además, unas o más cargas pueden estar presentes en volúmenes que varían de aproximadamente 0 a aproximadamente 150 phr (incluyendo de 0 a 150 phr), y en otra realización, de aproximadamente 30 a aproximadamente 80 phr (incluyendo de 30 a 80 phr).
En determinadas realizaciones, la composición comprende un tensioactivo. Los ejemplos de tensioactivos que pueden añadirse incluyen, aunque sin limitación, monoestearato de sorbitán polioxietilenado y tensioactivos de éter tioéter.
La cantidad de tensioactivo a mezclar en el compuesto de caucho vulcanizable depende del aspecto final deseado, así como de otras consideraciones ambientales, tales como la exposición esperada al ozono. La cantidad de tensioactivo varía, por ejemplo, de 0 a aproximadamente 10 phr, tal como de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 5 phr, o de aproximadamente 1 a aproximadamente 3 phr.
Los acelerantes que pueden usarse adecuadamente incluyen tiazoles, ditiocarbamatos, ditiofosfatos, guanidinas, sulfenamidas, sulfenimidas y tiurams. Los ejemplos específicos incluyen 2-mercaptobenzotiazol, dibenzotiazolil disulfuro, N-ciclohexil-2-benzotiazil-sulfenamida (CBS), N-terc-butil-2-benzotiazil sulfenamida (TBBS) y 1,3-difenilguanidina.
En resumen, sin limitación, un compuesto de componente de neumático contiene normalmente elastómeros, cargas, aceites/adyuvantes de procesamiento, antidegradantes, óxido de zinc, ácido esteárico, azufre, aceleradores y agentes acopladores, donde uno o más componentes de un compuesto de caucho incluye un componente renovable y/o reciclable.
Al preparar las composiciones de caucho para neumático, en una realización, se prepara una mezcla madre inicial que incluye el componente de caucho y las cargas de refuerzo, así como otros aditivos no curativos opcionales, tales como aceite de procesamiento y antioxidantes. Una vez preparada la mezcla madre, pueden aplicarse una o más etapas opcionales de segunda molienda en la que no se añade ningún ingrediente a la primera mezcla, ni tampoco se añade el resto de los ingredientes no curados, en una realización, para reducir la viscosidad del compuesto y mejorar la dispersión de la carga de refuerzo. La etapa final del proceso de mezclado es la adición de agentes vulcanizantes a la mezcla. En determinadas realizaciones, el proceso de mezcla madre puede tener condiciones de mezclado con una temperatura de 160 °C (320 °F) utilizando un mezclador Banbury a 65 rpm. Estas condiciones de mezclado se mantienen durante la cantidad de tiempo necesario para lograr una buena dispersión de la carga dentro del caucho. Según la invención, la composición de caucho se mezcla en una mezcla madre usando una amasadora, un molino de rodillos y/o una extrusora.
Para más detalles sobre el proceso de mezcla madre, la composición de caucho vulcanizable para neumático se puede preparar formando una composición de mezcla madre inicial que incluye elastómero y otros ingredientes. Para evitar la vulcanización prematura, esta composición inicial excluye generalmente cualquier agente vulcanizante.
Una vez que se procesa la composición de mezcla madre inicial, los agentes vulcanizantes se pueden introducir y mezclar en la mezcla madre inicial para formar una mezcla final. Se pueden añadir ingredientes adicionales, tales como aceleradores, a la mezcla final durante esta etapa. La mezcla final en una realización se prepara a bajas temperaturas que no inician el proceso de vulcanización.
De forma opcional, entre la etapa de mezclado y la etapa de mezclado final pueden emplearse etapas de mezclado adicionales. Las etapas adicionales de mezclado en las que no se añaden ingredientes adicionales pueden denominarse etapas de segunda molienda, mientras que las etapas de mezclado donde se añaden ingredientes se denominan etapas de mezcla maestra, y se pueden indicar adicionalmente mediante designaciones ordinales, tales como la segunda mezcla maestra y así sucesivamente.
Entre cada etapa de mezclado, la composición mezclada puede enfriarse hasta una temperatura superficial por debajo de la temperatura prevista para la siguiente etapa de mezclado. Esto puede lograrse descargando la composición
mixta, enfriando y recargando el mismo aparato mezclador o transfiriendo la composición a otro mezclador. Alternativamente, la composición mezclada puede enfriarse dentro del mezclador.
La etapa de mezclado final, durante la cual se añaden los agentes de curado y los aceleradores, se realiza a una temperatura por debajo de la temperatura de vulcanización. Más específicamente, las condiciones de mezcla son, en una realización, controladas para lograr una temperatura superficial de la composición de aproximadamente 98,8 °C (210 °F) utilizando un mezclador Banbury a, por ejemplo, una velocidad de aproximadamente 45 rpm. Estas condiciones se mantienen durante la cantidad de tiempo necesario para lograr una buena mezcla.
Los siguientes ejemplos se dan únicamente a título ilustrativo y no deben interpretarse de ninguna manera como una limitación del alcance de esta invención.
La viscosidad puede obtenerse usando la norma ASTM D 6204-12. La tracción puede determinarse por la norma ASTM-D412(1998) Método B, a 25 °C. El alargamiento puede determinarse por la norma ASTM-D412(1998) Método B, a 25 °C. El módulo de 50 % a 300 % puede determinarse por la norma ASTM-D412(1998) Método B, a 25 °C.
EJEMPLOS
La Tabla 1 presenta una composición de control M, para un componente de subbanda de rodadura, y seis composiciones A-F ilustrativas. Todas las composiciones, M y A-F se mezclaron en dos etapas.
Para la primera etapa de mezcla no productiva, los ingredientes enumerados en la Tabla 1 se mezclaron durante aproximadamente 240 segundos a una temperatura máxima de aproximadamente 160 °C (aproximadamente 320 °F) utilizando un mezclador Banbury (2,7 kg (6 lb)) que funcionaba a 65 rpm (revoluciones por minuto). El producto resultante se transfirió a un molino que funcionaba a una temperatura de aproximadamente 38 °C (aproximadamente 100 °F) donde acto seguido el producto se laminó y posteriormente se enfrió a temperatura ambiente) Las diversas formulaciones de cada operación de mezcla madre respectiva finalizaron. La finalización comprendió mezclar las composiciones de caucho respectivas de la primera etapa con azufre, agente de curado de azufre (ácido esteárico) y un acelerador (p. ej., N-ciclohexil-2-benzotiazolsulfenamida (CBS), con un mezclador Banbury que funciona hasta una temperatura máxima de aproximadamente 99 °C (aproximadamente 210 °F) a aproximadamente 40 rpm, durante aproximadamente 160 segundos. Las formulaciones finales de cada ejemplo se retiraron del mezclador, momento en el que la temperatura de la parte de formulación final era de aproximadamente 99 °C (aproximadamente 210 °F), a continuación las muestras de cada uno de los compuestos se vulcanizaron a una temperatura de aproximadamente 66 °C (aproximadamente 150 °F) durante aproximadamente 40 minutos. Las propiedades físicas medidas para las composiciones de caucho de subbanda de rodadura vulcanizado resultantes se muestran en la Tabla 2.
Tabla 1: Composición de control M y composiciones de ejemplo A-F, donde SBR = caucho de estireno butadieno (5 % de estireno, 26 % de vinilo, 38 % de trans (parte de butadieno), 30,4 % de cis (parte de butadieno) Tg -77 °C), BR = caucho de polibutadieno (alto contenido de cis (96 %), Tg -109 °C), CB = negro de carbón, AO = antioxidante, CBS = N-ciclohexil-2-benzotiazil-sulfenamida.
Como se muestra en la Tabla 1, las diversas composiciones A-F se formaron con los siguientes intervalos de compuesto: caucho natural = 85 a 100 phr, BR = 10 a 15 phr, negro de carbón reciclado = 35 a 42 phr, negro de carbón N550 = 0 a 10 phr, ZnO = 0,75 a 2 phr, aceite de soja = 5 a 8,5 phr, caucho molido (malla de 200) = 4,73 a 15,63 phr, azufre 1,5 phr, CBS 2 phr, ácido esteárico 2 phr.
En comparación con la composición de control M, las composiciones A-F tienen volúmenes respectivos de negro de carbón reciclado (p. ej., de aproximadamente 35 a aproximadamente 42) utilizado para compensar todo, o una parte del negro de carbón utilizado en la composición base M. Además, se ha incorporado aceite de soja en las composiciones A-F (p-ej., de aproximadamente 5 a aproximadamente 8) para actuar como reemplazo del aceite nafténico y/o el antioxidante/cera en la composición base. Por otra parte, las composiciones ilustrativas B-F también incluyen un volumen de caucho molido (p. ej., de aproximadamente 4,73 a aproximadamente 15,63). Las diversas propiedades medidas para las respectivas composiciones finales vulcanizadas A-F y la composición base M se muestran en la Tabla 2, a continuación.
TABLA 2: Propiedades físicas de la composición de control M, y las composiciones de ejemplo A-F.
A partir de los datos presentados en las Tablas 1 y 2, se pueden realizar las siguientes observaciones. Las observaciones se basan en la comparación de composiciones de ejemplo A-F con la composición de control M. La comparación revela de manera inesperada que es posible formar una composición de caucho para neumático
adecuada para componentes de subbanda de rodadura de neumático que incluyen materiales reciclados, renovables y/o respetuosos con el medio ambiente, por lo que dichos compuestos de subbanda de rodadura tienen propiedades comparables a, o una mejora en, compuestos de subbanda de rodadura existentes.
De la revisión de los datos de propiedad presentados en la Tabla 2, se desprenden las siguientes conclusiones. Los datos de tensión-deformación (p.ej., según se mide a temperatura ambiente) para los compuestos sostenibles (compuestos A-F) son superiores o equivalentes a los medidos para la composición de control M. Además, también los datos de tensión-deformación, según se mide a 100 °C y como también se obtienen para la temperatura ambiente en reposo, son comparables o mejorados para los compuestos sostenibles A-F. Además, los compuestos sostenibles tienen al menos propiedades equivalentes para la viscoelasticidad, por ejemplo, Tan A a 60 y E' a 30. Además, el tiempo de scorch se mejora para las composiciones A-F en comparación con la composición de control M.
Las viscosidades divulgadas en el presente documento son viscosidades dinámicas reales determinadas usando un instrumento RPA (Analizador de proceso de caucho) de Alpha Technologies que no tiene rotor. Las mediciones se realizaron siguiendo las directrices de la norma ASTM D 6204, aunque no estrictamente. De acuerdo con la norma ASTM D 6204, se llevó a cabo un barrido de frecuencia de tres puntos. Las composiciones de caucho se precalentaron durante 1 minuto a 130 °C. De acuerdo con el procedimiento de la norma ASTM, el barrido de deformaciones se llevó a cabo a 130 °C, se realizó una deformación al 100 por ciento y 1 Hz. Las viscosidades se notifican como viscosidades indexadas, calculadas dividiendo el control por el valor experimental, lo que proporciona una indicación de la disminución o aumento de la viscosidad al añadir el negro de carbón reciclado o negro de carbón reciclado y caucho particulado reciclado.
Se espera que las composiciones de caucho para neumático como se presentaron previamente, que incluían un aceite vegetal y negro de carbón reciclado, serán útiles en la preparación de llantas de neumático, componentes de neumáticos tales como bandas de rodadura, subbandas de rodadura, flancos, láminas de capa de recubrimiento, rellenos de talón, mangueras y correas.
El término “ o” pretende significar un “ o” inclusivo más que un “ o” exclusivo. Es decir, a menos que se especifique lo contrario, o se deduzca claramente del contexto. Además, como se usa en el presente documento, el término “ ilustrativo” significa “ que sirve como ilustración o ejemplo de algo” .
Los artículos “ un” , “ una” y “ el/la” deben interpretarse en el sentido de “ uno o más” , a menos que el contexto indique claramente lo contrario.
Claims (15)
1. Una composición de caucho para neumático que comprende:
un elastómero de caucho que comprende al menos 50 phr de caucho natural o de poliisopreno natural; un componente de carga de refuerzo y un componente de aceite;
comprendiendo dicho componente de carga de refuerzo de 1 a 80 phr de un negro de carbón reciclado;
comprendiendo dicho componente de aceite de 1 a 8 phr de un aceite vegetal;
y un caucho particulado reciclado en una cantidad de 1 phr a 75 phr;
en donde la composición no contiene más de 10 phr de cualquier aceite distinto del aceite vegetal y no más de 5 phr de cualquier negro de carbón distinto del negro de carbón reciclado, y en donde dicho negro de carbón reciclado es al menos el 75 % en peso del componente de carga de refuerzo.
2. La composición de caucho para neumático de la reivindicación 1, en donde el aceite vegetal comprende al menos uno de: aceite de soja, aceite de palma, aceite de colza, semilla de girasol, aceite de cacahuete, aceite de semilla de algodón, aceite producido a partir de semilla de palma, aceite de coco, aceite de oliva, aceite de maíz, aceite de semilla de uva, aceite de avellana, un aceite de nuez, aceite de cáñamo, aceite de linaza, aceite de arroz, aceite de cártamo, aceite de sésamo, aceite de mostaza, o aceite de lino.
3. La composición de caucho para neumático de la reivindicación 1 o 2, en donde al menos se cumple uno de los siguientes:
a. la composición de caucho comprende de 1 a 45 phr de negro de carbón reciclado;
b. el caucho particulado reciclado tiene un tamaño de partícula promedio de 35 a 600 micrómetros medido según la norma ASTM D5644; o
c. el caucho particulado reciclado está presente en una cantidad de 3 phr a 45 phr.
4. La composición de caucho para neumático de una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde el aceite vegetal consiste en aceite de soja.
5. La composición de caucho para neumático de la reivindicación 1, que comprende además 1-5 phr de carga de sílice.
6. La composición de caucho para neumático de la reivindicación 2, que comprende además 1-5 phr de carga de sílice.
7. La composición de caucho para neumático de la reivindicación 3, que comprende además 1-5 phr de carga de sílice.
8. La composición de caucho para neumático de la reivindicación 4, que comprende además 1-5 phr de carga de sílice.
9. La composición de caucho para neumático de la reivindicación 4, en donde la composición de caucho para neumático no contiene carga de sílice.
10. Un método para preparar una composición de caucho para neumático que comprende mezclar los ingredientes de composición de caucho según una cualquiera de las reivindicaciones 1-4 en una mezcla madre usando una amasadora, un molino de rodillos y/o una extrusora.
11. El método de la reivindicación 10, en donde la composición de caucho no contiene carga de sílice.
12. Una subbanda de rodadura de neumático que comprende:
la composición de caucho de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4.
13. La subbanda de rodadura de neumático de la reivindicación 12, que comprende además 1-5 phr de carga de sílice.
14. La subbanda de rodadura de neumático de la reivindicación 12, en donde el aceite vegetal está presente en una cantidad de 5 phr a 8 phr, el negro de carbón reciclado está presente en una cantidad de 32 phr a 45 phr, y caucho particulado reciclado está presente en una cantidad de 32 phr a 45 phr.
15. La subbanda de rodadura de neumático de la reivindicación 12, en donde la composición de caucho no contiene carga de sílice.
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