ITRM20120606A1 - Mescola adesiva a base acquosa - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
"MESCOLA ADESIVA A BASE ACQUOSA"
La presente invenzione è relativa ad una mescola adesiva a base acquosa per la produzione di pneumatici.
Generalmente, nella produzione di pneumatici le mescole adesive, comunemente chiamate cementi, sono a base di solventi organici. Tali mescole adesive mostrano una elevata efficienza di adesione ed una grande facilità di utilizzo. Tali caratteristiche sono dovute principalmente alla solubilità delle gomme nei solventi organici e, quindi, alla loro capacità di fondersi con un'altra gomma formando quasi un unico pezzo una volta che il solvente organico è evaporato.
Per motivi di carattere ambientale, recenti decisioni in ambito europeo hanno limitato drasticamente l'uso dei solventi organici nell'industria dei pneumatici, costringendo, così, i produttori a trovare soluzioni alternative per poter garantire comunque la necessaria adesione degli strati di gomma.
Una soluzione da tempo presa in considerazione è relativa alle mescole adesive a base acquosa.
Perché tale soluzione possa essere praticabile, va necessariamente risolto il problema della dispersione e della stabilità dei vari ingredienti della mescola nel solvente acqua.
Relativamente alla dispersione degli ingredienti della mescola in acqua, la Richiedente ha trovato una classe di emulsionanti in grado di disperdere in acqua una vasta gamma di ingredienti superando, così, il problema di dover utilizzare differenti tipologie di emulsionanti per i differenti ingredienti da disperdere. Infatti, è stato sperimentalmente dimostrato che l'uso di differenti tipologie di emulsionanti può compromettere il potere adesivo della mescola. I suddetti emulsionanti ad efficacia universale sono descritti e rivendicati nella domanda di brevetto W02009/071562 a nome della Richiedente.
Per una corretta valutazione della problematica relativa alla stabilità delle mescole adesive in base acquosa, va considerata l'esigenza per finalità produttive di poter utilizzare mescole adesive a base acquosa con una elevata percentuale di solido. Infatti, a parità di quantità di mescola asciutta depositata, maggiore è la percentuale di solido nella mescola a base acquosa, minore è sia il tempo di asciugatura necessario sia il numero di applicazioni richieste.
Come può risultare immediato ad un tecnico del ramo, la stabilità di una mescola in base acquosa è tanto più critica quanto maggiore è la sua quantità di solido che deve essere tenuta in dispersione.
Un'altra esigenza particolarmente sentita è relativa alle caratteristiche adesive della mescola a basse temperature. Tale esigenza deriva dal fatto che va assicurata la produzione dei pneumatici indipendentemente dal clima in cui è situato l'impianto di produzione. Attualmente, molte mescole adesive a base acquosa mostrano una drastica diminuzione del loro potere adesivo già a temperature minori di 15°C.
È stato sorprendentemente ed inaspettatamente trovato da parte della Richiedente che l'utilizzo di una particolare classe di resine è in grado di garantire alla mescola adesiva a base acquosa sia un elevato potere adesivo anche a basse temperature sia una elevata stabilità anche ad elevate percentuali di solido.
Oggetto della presente invenzione è una mescola adesiva a base acquosa comprendente acqua come solvente, una base polimerica a catena insatura reticolabile, una carica rinforzante, un emulsionante di formula generale (I) e una resina adesiva; detta mescola adesiva a base acquosa essendo caratterizzata dal fatto che detta resina adesiva è una resina alchilfenol-formaldeide;
R1CONR2CHR3COOX (I)
in cui:
Ri è un gruppo alifatico C6-C23
R2è H oppure un gruppo alifatico C1-C8
R3è H oppure un gruppo alifatico o aromatico C1-C8, e X è un catione.
Preferibilmente, il gruppo alifatico Ri comprende un doppio legame.
Preferibilmente, l'emulsionante di formula generale (I) è CH3 (CH2) 9CON (CH3)CH2COONa
Preferibilmente, il gruppo alchilico dell'alchilfenolo costituente la resina è un gruppo alifatico C3-C10.
Preferibilmente, 1'alchilfenolo costituente la resina è p-fenolo-2-pentil-2,4,4-trimetri.
Preferibilmente, la resina alchilfenol-formaldeide è compresa nella mescola adesiva in una quantità compresa tra 0,5 e 25 phr.
Preferibilmente, la mescola adesiva a base acquosa comprende una porzione solida composta da 100 phr di base polimerica, da 0,5 a 5 phr di emulsionante di formula generale (I), da 0,5 a 15 phr di carica rinforzante, da 0,5 a 25 phr di resina alchilfenol-formaldeide.
Un ulteriore oggetto della presente invenzione è l'uso combinato di resina alchilfenol-formaldeide e di un emulsionante di formula generale (I) in mescole adesive a base acquosa per pneumatici ad elevata stabilità e ad elevato potere adesivo alle basse temperature.
Gli esempi che seguono servono a scopo illustrativo e non limitativo, per una migliore comprensione dell 'invenzione
ESEMPI
Sono state preparate quattro mescole adesive A, B, C e D. La mescola A è relativa ad una mescola adesiva a base solvente, la mescola B è relativa ad una mescola adesiva a base acquosa comprendente una resina C5-C9, la mescola C e la mescola D sono relative a due mescole adesive a base acquosa secondo la presente invenzione.
In particolare, la mescola D costituisce una preferita forma di realizzazione in quanto presenta ulteriori vantaggi intermini di processabilità.
Le mescole a base acquosa B-D sono state preparate disperdendo contemporaneamente tutti gli ingredienti riportati in Tabella I in un volume opportuno di acqua tale da realizzare una emulsione omogenea. La soluzione acquosa risultante è stata sottoposta ad agitazione meccanica per un tempo pari a 30 minuti e, successivamente, è stata sottoposta a sonicazione per un tempo pari a 15 min. ottenendo, così, una emulsione acquosa.
La procedura sopra riportata di preparazione delle emulsioni acquose non rappresenta in alcun modo un aspetto limitativo dell'invenzione oggetto della presente invenzione .
In Tabella I sono riportate le composizioni delle quattro mescole specificando le percentuali in peso del solvente (sia esso organico o acqua) e della parte solida, la cui composizione è riportata in phr.
TABELLA I
A B C D
% di solvente 30% 67% 55% 55% n- acqua acqua acqua eptan
o
% di parte solida 70% 33% 45% 45% Composizione Gomma 100
in phr naturale
Emulsionante* — 2 0,24 Resina* * 20 10 Nero di 10 2 carbonio
ZnO 1 — Zolfo 1 — TBBS 1 — L'emulsionante utilizzato nelle mescole a base acquosa B e C è CH3 (CH2) 9CON (CH3)CH2COONa.
** La resina utilizzata per la mescola A è butilfenolacetilene; la resina utilizzata nella mescola B è una resina C5-C9 commercializzata con il nome TACOLYN 100 dalla società Eastman, mentre la resina utilizzata nelle mescole C e D è una resina alchilfenol-formaldeide commercializzata con il nome HRJ-16231 dalla società SI Group ed in cui l'alchilfenolo costituente la resina è p-fenolo-2-pentil-2,4,4-trimetri .
Le mescole adesive della presente invenzione possono comprendere oltre alla gomma naturale una qualsiasi base polimerica a catena reticolabile ottenuta per polimerizzazione di dieni coniugati e/o monomeri vinilici alifatici o aromatici. Ad esempio, le basi polimeriche che possono essere utilizzate sono scelte nel gruppo costituito da gomma naturale, 1,4-cis poliisoprene, polibutadiene, copolimeri isoprene-isobutene eventualmente alogenati, copolimeri butadiene-acrilonitrile, copolimeri stirenebutadiene e terpolimeri stirene-butadiene-isoprene, ottenuti sia in soluzione che in emulsione, terpolimeri etilene-propilene-diene . Tali basi polimeriche possono essere utilizzate individualmente o in miscele tra loro.
Test di laboratorio
Ognuna delle mescole preparate è stata sottoposta ad un test di adesione su gomma non vulcanizzata a diverse temperature e un test di asciugatura a 40°C.
In particolare i test di laboratorio di cui sopra sono stati realizzati a parità di quantitativo di mescola asciutta, allo scopo di avere un confronto il più significativo possibile.
Le mescole B e C sono state applicate sulla superficie mediante la tecnica di spray o spalmatura.
In Tabella II sono riportati i valori dei test di adesione e di asciugatura realizzati.
TABELLA II
A B C D
Adesione a 25°C 1800 1400 1800 2000
gr a 10°C 900 200 1400 1600
Asciugatura sec <5, 0 17,3 13,2 13,3
cm<2>/mg
Dai valori riportati in Tabella II appare evidente come le mescole adesive a base acquosa secondo l'invenzione presentino un potere adesivo migliore oltre che della mescola a base acquosa di confronto anche della mescola adesiva a base solvente di confronto. In particolare va notato come la mescola adesiva a base acquosa secondo l'invenzione garantisca un elevato potere adesivo anche a temperature basse.
Claims (13)
- RIVENDICAZIONI 1. Mescola adesiva a base acquosa comprendente acqua come solvente, una base polimerica a catena insatura reticolabile, un emulsionante di formula generale (I) e una resina adesiva; detta mescola adesiva a base acquosa essendo caratterizzata dal fatto che detta resina adesiva è una resina alchilfenolformaldeide; R1CONR2CHR3COOX (I) in cui: Ri è un gruppo alifatico C6-C23 R2è H oppure un gruppo alifatico C1-C8 R3è H oppure un gruppo alifatico o aromatico C1-C8, e X è un catione metallico.
- 2. Mescola adesiva a base acquosa secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il gruppo alchilico dell'alchilfenolo costituente la resina è un gruppo alifatico C3-C10.
- 3. Mescola adesiva a base acquosa secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che l'alchilfenolo costituente la resina è p-fenolo-2-pentil-2,4,4-trimetil.
- 4. Mescola adesiva a base acquosa secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la resina alchilfenol-formaldeide è compresa nella mescola adesiva in una quantità compresa tra 0,5 e 25 phr.
- 5. Mescola adesiva a base acquosa secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che l'emulsionante di formula generale (I) è CH3(CH2)9CON (CH3)CH2COONa.
- 6. Mescola adesiva a base acquosa secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere una porzione solida comprendente 100 phr di base polimerica, da 0,5 a 5 phr di emulsionante di formula generale (I), da 0,5 a 25 phr di resina alchilfenol-formaldeide.
- 7. Mescola adesiva a base acquosa secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere almeno il 40% in peso di porzione solida.
- 8. Uso combinato di resina alchilfenol-formaldeide e di un emulsionante di formula generale (I) in una mescola adesiva a base acquosa per pneumatici; detta mescola avendo una elevata stabilità ed un elevato potere adesivo alle basse temperature; R1CONR2CHR3COOX (I) in cui: Ri è un gruppo alifatico C6-C23 R2è H oppure un gruppo alifatico Ci-Cs R3è H oppure un gruppo alifatico o aromatico C1-C8, e X è un catione.
- 9. Uso combinato di resina alchilfenol-formaldeide e di un emulsionante di formula generale (I) secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che il gruppo alchilico dell'alchilfenolo costituente la resina è un gruppo alifatico C3-C10.
- 10. Uso combinato di resina alchilfenol-formaldeide e di un emulsionante di formula generale (I) secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che l'alchilfenolo costituente la resina è p-fenolo-2-pentil-2,4,4-trimetil.
- 11. Uso combinato di resina alchilfenol-formaldeide e di un emulsionante di formula generale (I) secondo una delle rivendicazioni 8-10, caratterizzato dal fatto che l'emulsionante di formula generale (I) è CH3(CH2)9CON (CH3)CH2COONa.
- 12. Uso combinato di resina alchilfenol-formaldeide e di un emulsionante di formula generale (I) secondo una delle rivendicazioni 8-11, caratterizzato dal fatto che detto emulsionante di formula generale (I) è presente nella mescola in una quantità da 0,5 a 5 phr e la resina alchilfenolformaldeide è presente in mescola in una quantità da 0,5 a 25 phr.
- 13. Uso combinato di resina alchilfenol-formaldeide e di un emulsionante di formula generale (I) secondo una delle rivendicazioni 8-12, caratterizzato dal fatto che detta mescola comprende almeno il 40% in peso di parte solida.
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