IT201900001635A1 - Mescola per una porzione di carcassa di uno pneumatico - Google Patents
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Description
D E S C R I Z I O N E
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
“MESCOLA PER UNA PORZIONE DI CARCASSA DI UNO PNEUMATICO”
La presente invenzione è relativa ad una mescola per una porzione di carcassa di uno pneumatico.
Una bassa resistenza al rotolamento e una elevata resistenza alla propagazione delle cricche sono tra le caratteristiche più richieste ad uno pneumatico dal mercato.
Una maggiore resistenza alla propagazione delle cricche si traduce necessariamente in una maggiore durata dello pneumatico.
Generalmente, una delle possibili soluzioni per migliorare la resistenza alla propagazione delle cricche è quella di aumentare il quantitativo di riempitivo, quale il nero di carbonio e la silice, e/o di aumentarne l’area superficiale.
Tali soluzioni, nonostante riescano a migliorare la resistenza alla propagazione delle cricche, tuttavia possono risultare inconciliabili con altre rilevanti caratteristiche, prima fra tutte la resistenza al rotolamento. A tale riguardo, è importante sottolineare come una gran parte della ricerca nel campo degli pneumatici sia costantemente concentrata a trovare soluzioni che possano garantire una diminuzione della resistenza al rotolamento, in particolare modo degli pneumatici per passeggeri.
Per una più completa comprensione della problematica che la presente invenzione si prefigge di risolvere va ricordato che una diminuzione del contenuto di nero di carbonio nelle mescola delle porzioni degli pneumatici, mentre favorisce un miglioramento in termini di resistenza al rotolamento, tuttavia provoca un peggioramento in termini di durezza e di resistenza alla propagazione delle cricche.
Era, quindi, sentita l’esigenza di disporre di una soluzione che fosse in grado di garantire un miglioramento sia in termini di resistenza al rotolamento sia in termini di propagazione delle cricche delle porzioni di pneumatico.
Gli inventori della presente invenzione hanno sorprendentemente trovato che intervenendo sulle caratteristiche del riempitivo è possibile ottenere porzioni di pneumatico presentanti un miglioramento sia in termini di resistenza alla propagazione delle cricche sia in termini di resistenza al rotolamento.
Oggetto della presente invenzione è una mescola in gomma per porzioni di carcassa di pneumatici comprendente almeno una base polimerica a catena insatura reticolabile, un riempitivo composto da una miscela di nero di carbonio e silice ed un sistema di vulcanizzazione; detta mescola essendo caratterizzata dal fatto che detto riempitivo è presente in una quantità compresa tra 45 e 70 phr e che detto nero di carbonio costituisce da 65 a 95 % in peso di detto riempitivo; detto nero di carbonio avendo un’area superficiale specifica compresa tra 30 e 50 m<2>/gr e detta silice avendo un’area superficiale specifica compresa tra 240 e 260 m<2>/gr.
Le aree superficiali sono state misurate mediante assorbimento di azoto secondo la norma ASTM D6556.
Qui e nel seguito, con il termine “base polimerica a catena insatura reticolabile” si intende un qualsiasi polimero non reticolato naturale o sintetico in grado di assumere tutte le caratteristiche chimico-fisiche e meccaniche tipicamente assunte dagli elastomeri in seguito a reticolazione (vulcanizzazione) con sistemi a base di zolfo.
Qui e nel seguito, per “sistema di vulcanizzazione” si intende un complesso di ingredienti comprendente almeno zolfo e dei composti acceleranti, che nella preparazione della mescola vengono aggiunti in una fase finale di miscelazione, ed hanno lo scopo di promuovere la vulcanizzazione della base polimerica una volta che la mescola viene sottoposta ad una temperatura di vulcanizzazione.
Preferibilmente, il riempitivo è presente in una quantità compresa tra 55 e 65 phr.
Preferibilmente, il nero di carbonio costituisce da 75 a 85 % in peso del riempitivo.
Preferibilmente, detta mescola in gomma comprende una quantità compresa tra 0,2 e 2,0 phr di un agente disperdente compreso nella classe delle ammidi aromatiche avente una insaturazione atta ad interagire con la base polimerica a catena insatura reticolabile.
Preferibilmente, detto agente disperdente è compreso nella mescola in una quantità compresa tra 0,5 e 1,5 phr.
Preferibilmente, detto agente disperdente è (2Z)-4-[(4-aminophenyl)amino]-4-oxo-2-butenoic acid sodium salt.
Preferibilmente, detta base polimerica a catena insatura reticolante è costituita da un unico polimero; più preferibilmente tale polimero è gomma naturale.
Un ulteriore oggetto della presente invenzione è una porzione di pneumatico realizzata con la mescola oggetto della presente invenzione.
Ancora un ulteriore oggetto della presente invenzione è uno pneumatico comprendente una porzione realizzata con la mescola oggetto della presente invenzione.
Di seguito sono riportati degli esempi a puro scopo illustrativo e non limitativo.
Sono state realizzate quattro mescole di cui due sono mescole di confronto (A e B) e due sono mescole secondo l’invenzione.
In particolare, la prima mescola (Mescola A) costituisce un primo esempio di confronto e rappresenta una mescola standard utilizzata per realizzare una porzione di carcassa. La Mescola A comprende come riempitivo un nero di carbonio con una area superficiale di 83,2 m<2>/gr mentre non comprende né alcun tipo di silice né alcun tipo di agente plasticizzante. La seconda mescola (Mescola B) costituisce un altro esempio di confronto e si differenzia dalla Mescola A per il fatto di prevedere l’utilizzo di un diverso nero di carbonio avente un area superficiale di 34 m<2>/gr (rientra nei requisiti della presente invenzione come dalle rivendicazioni allegate). La terza mescola (Mescola C) rappresenta una mescola secondo l’invenzione e si differenzia dalla Mescola B per il fatto che il riempitivo è costituito anche da silice avente un area superficiale di 250 m<2>/gr (rientra nei requisiti della presente invenzione come dalle rivendicazioni allegate). La quarta mescola (Mescola D) rappresenta un ulteriore mescola secondo l’invenzione e si differenzia dalla Mescola C per il fatto di prevedere l’aggiunta di un agente disperdente che soddisfa i requisiti secondo la presente invenzione. La quinta mescola (mescola E) costituisce un esempio di confronto e differisce dalla Mescola D per il fatto che la silice usata ha un’area superficiale di 160 m<2>/gr (non rientra nei requisiti della presente invenzione come dalle rivendicazioni allegate). La sesta mescola (Mescola F) è un esempio di confronto e differisce dalla Mescola D per il fatto che la silice è utilizzata in una quantità maggiore a quella dell’invenzione come dalle rivendicazioni allegate.
Le mescole degli esempi sono state preparate secondo una procedura standard, la quale non risulta rilevante ai fini della presente invenzione.
- preparazione delle mescole -(1a fase di miscelazione)
In un miscelatore con rotori tangenziali e di volume interno compreso tra 230 e 270 litri sono stati caricati prima dell'inizio della miscelazione, la base polimerica reticolabile e il nero di carbonio e, quando previsto, l’agente disperdente, raggiungendo, così, un fattore di riempimento compreso tra 66-72%.
Il miscelatore è stato azionato ad una velocità compresa tra 40-60 giri/minuto, e la miscela formatasi è stata scaricata una volta raggiunta una temperatura compresa tra 140-160°C.
(2a fase di miscelazione)
La miscela ottenuta dalla precedente fase è stata nuovamente lavorata in miscelatore azionato ad una velocità compresa tra 40-60 giri/minuto e, successivamente, scaricata una volta raggiunta una temperatura compresa tra 130-150°C.
(fase finale di miscelazione)
Alla miscela ottenuta dalla precedente fase è stato aggiunto il sistema di vulcanizzazione, raggiungendo un fattore di riempimento compreso tra 63-67%.
Il miscelatore è stato azionato ad una velocità compresa tra 20-40 giri/minuto, e la miscela formatasi è stata scaricata una volta raggiunta una temperatura compresa tra 100-110°C.
Nella Tabella I sono riportate le composizioni in phr delle sei mescole sopra descritte.
TABELLA I
NR è una gomma 1,4-cis poliisoprene di origine naturale.
CB* è un nero di carbonio identificato con la sigla N326 la cui area superficiale è pari a 83,2 m<2>/gr.
CB** è un nero di carbonio identificato con la sigla N660 la cui area superficiale è pari a 34 m<2>/gr.
Le sigle N326 e N660 dei nero di carbonio si riferiscono alla classificazione secondo la normativa ASTM D1765.
Silice* è caratterizzata da un’area superficiale pari a 250 m<2>/gr.
Silice** è caratterizzata da un’area superficiale pari a 160 m<2>/gr.
Le mescole riportate in Tabella I, una volta vulcanizzate, sono state sottoposte a una misure di resistenza al rotolamento e di resistenza alla propagazione delle cricche.
I valori di resistenza al rotolamento sono strettamente correlati ai valori di TanD a 60°C (minore è il valore di TanD a 60°C, migliore risulta la resistenza al rotolamento). Tali valori sono stati misurati secondo la norma ISO 4664.
I valori di propagazione delle cricche sono stati ottenuti con test secondo lo standard 4664-1 ad una temperatura di -40°C.
In Tabella II sono riportati i risultati dei test di cui sopra.
Per evidenziare in maniera più immediata i vantaggi derivanti dalla presente invenzione, i valori di resistenza al rotolamento di Tabella II sono indicizzati ai rispettivi valori relativi alla mescola di confronto (Mescola A).
In particolare, minore è il valore relativo alla resistenza al rotolamento, migliore è tale caratteristica; mentre, maggiore è il valore relativo alla resistenza delle cricche, migliore è tale caratteristica.
TABELLA II
Come risulta immediato dai risultati riportati in Tabella II, la soluzione delle presente invenzione riesca a garantire un contemporaneo miglioramento in termini sia di resistenza al rotolamento sia di resistenza alla propagazione delle cricche. Infatti, solo la combinazione di nero di carbonio e di silice aventi determinate aree superficiali e secondo un determinato rapporto in quantità, è in grado di apportare miglioramenti sia in termini di resistenza al rotolamento sia di resistenza alla propagazione delle cricche.
In particolare, va evidenziato come la presenza dell’agente disperdente (mescola D) consenta di migliorare ulteriormente la resistenza al rotolamento senza per questo peggiorare la resistenza alla propagazione delle cricche.
Inoltre, i valori delle mescole di confronto E e F mostrano che se i requisiti di area superficiale della silice e/o di quantità della silice non sono soddisfatti, i vantaggi in termini di resistenza al rotolamento e di resistenza alla propagazione delle cricche non si possono ottenere.
Claims (10)
- R I V E N D I C A Z I O N I 1. Mescola in gomma per porzioni di carcassa di pneumatici comprendente almeno una base polimerica a catena insatura reticolabile, un riempitivo composto da una miscela di nero di carbonio e silice ed un sistema di vulcanizzazione; detta mescola essendo caratterizzata dal fatto che detto riempitivo è presente in una quantità compresa tra 45 e 70 phr e che detto nero di carbonio costituisce da 65 a 95 % in peso di detto riempitivo; detto nero di carbonio avendo un’area superficiale specifica compresa tra 30 e 50 m<2>/gr e detta silice avendo un’area superficiale specifica compresa tra 240 e 260 m<2>/gr.
- 2. Mescola in gomma secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto riempitivo è presente in una quantità compresa tra 55 e 65 phr.
- 3. Mescola in gomma secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che il nero di carbonio costituisce da 75 a 85 % in peso del riempitivo.
- 4. Mescola in gomma secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere una quantità compresa tra 0,2 e 2,0 phr di un agente disperdente compreso nella classe delle ammidi aromatiche avente una insaturazione atta ad interagire con la base polimerica a catena insatura reticolabile.
- 5. Mescola in gomma secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere una quantità compresa tra 0,5 e 1,5 phr di un agente disperdente compreso nella classe delle ammidi aromatiche avente una insaturazione atta ad interagire con la base polimerica a catena insatura reticolabile.
- 6. Mescola in gomma secondo la rivendicazione 4 o 5, caratterizzata dal fatto che detto agente disperdente è (2Z)-4-[(4-aminophenyl)amino]-4-oxo-2-butenoic acid sodium salt.
- 7. Mescola in gomma secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta base polimerica a catena insatura reticolabile è costituita da un singolo polimero.
- 8. Mescola in gomma secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che detta base polimerica a catena insatura reticolabile gomma naturale.
- 9. Porzione di pneumatico realizzata con la mescola in gomma secondo una delle rivendicazioni precedenti.
- 10. Pneumatico comprendente una porzione secondo la rivendicazione 9.
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