ITRM20120645A1 - Mescola in gomma comprendente polibutadiene nella base polimerica - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
“MESCOLA IN GOMMA COMPRENDENTE POLIBUTADIENE NELLA BASE POLIMERICAâ€
La presente invenzione à ̈ relativa ad una mescola in gomma comprendente polibutadiene nella base polmerica.
In particolare la presente invenzione si riferisce ad una mescola per pneumatici e più in particolare ad una mescola per battistrada, a cui la descrizione farà esplicito riferimento senza per questo perdere in generalità .
Con il termine di “base polimerica a catena insatura reticolabile†si intende indicare un qualsiasi polimero non reticolato naturale o sintetico, in grado di assumere tutte le caratteristiche chimico-fisiche e meccaniche tipiche degli elastomeri in seguito a reticolazione (vulcanizzazione) con sistemi a base di zolfo.
Con il termine “sistema di vulcanizzazione†si intende indicare quei composti quali lo zolfo e l’accelerante atti a provocare la reticolazione della base polimerica.
Con il termine “composto donatore di metilene†si intende un composto in grado di funzionare come reticolante tramite ponti di metilene in presenza di un composto “accettore di metilene†.
Generalmente, la gomma polibutadiene viene utilizzata in una miscela di altre gomme per la preparazione di alcune porzioni del pneumatico. La presenza di polibutadiene comporta vantaggi in termini di resistenza all’usura, resistenza all’abrasione e resistenza al taglio.
Tuttavia, l’utilizzo in mescola di una base polimerica costituita da una miscela di gomme comprendenti polibutadiene, comporta un problema di dispersione non uniforme della carica, quale ad esempio nero di carbonio o silice, rinforzante nella stessa base polimerica. Infatti, la carica rinforzante nella gomma di polibutadiene si disperde meno che nelle altre gomme quali ad esempio la gomma naturale o la gomma stirene-butadiene.
Tale dispersione non uniforme della carica rinforzante porta necessariamente ad una difformità di caratteristiche tecniche della mescola risultante, con la conseguenza di produrre una porzione di pneumatico più facilmente soggetta a fenomeni di rottura.
Un approccio generalmente utilizzato per la soluzione di questo problema à ̈ di aumentare la carica rinforzante.
Anche se l’aumento della carica rinforzante permette un miglioramento in termini di resistenza all’abrasione, tuttavia provoca un peggioramento in termini di resistenza al rotolamento.
Una possibile soluzione a questo problema riguarda la funzionalizzazione della carica rinforzante per renderla più affine a polibutadiene. Come può risultare ovvio, tale soluzione risulta complessa e costosa e, quindi, poco interessante da un punto di vista industriale.
Un’altra possibile soluzione potrebbe essere quella di premiscelare separatamente la gomma polibutadiene con la carica rinforzante. Tale soluzione non à ̈ risultata soddisfacente a causa sia della bassa affinità della gomma polubutadiene con la carica rinforzante sia di un aumento della isteresi con conseguente diminuzione della resistenza al rotolamento.
Era quindi sentita l’esigenza di disporre di un metodo che permettesse l’utilizzo in mescola della gomma di polibutadiene in una miscela di basi polimeriche senza che questo comportasse una difformità di caratteristiche tecniche della mescola stessa o alternativamente un peggioramento nella resistenza al rotolamento.
La Richiedente ha sorprendentemente trovato una metodologia per cui à ̈ possibile eliminare il problema della difformità causato dalla bassa affinità della gomma di polibutadiene alla carica rinforzante e al tempo stesso migliora le caratteristiche in termini di resistenza al rotolamento.
Oggetto della presente invenzione à ̈ un metodo per la preparazione di mescole in gomma comprendenti una base polimerica reticolabile comprendente in parte polibutadiene; il detto metodo comprendendo una prima fase di miscelazione in cui la base polimerica reticolabile à ̈ miscelata con almeno una carica rinforzante; detto metodo essendo caratterizzato dal fatto di comprendere una fase preliminare di miscelazione precedente a detta prima fase di miscelazione, in cui il polibutadiene viene miscelato con una resina rinforzante.
Preferibilmente, in detta fase preliminare di miscelazione la resina rinforzante à ̈ compresa tra 1 e 70 parti rispetto a 100 parti di polibutadiene; più preferibilmente tra 10 e 40 parti.
Preferibilmente, detta carica rinforzante comprende un composto accettore di metilene in combinazione con un composto donatore di metilene.
Preferibilmente, il composto accettore di metilene à ̈ una resina fenolo-formaldeide.
Preferibilmente, il composto donatore di metilene à ̈ esametossi-metil-melammina.
Preferibilmente, il rapporto in parti tra composto accettore di metilene e composto donatore di metilene à ̈ compreso tra 2 e 10.
Preferibilmente, la carica rinforzante comprende nero di carbonio.
Preferibilmente la base polimerica reticolabile comprende oltre al polibutadiene anche gomma naturale o gomma stirene-butadiene.
Un altro oggetto della presente invenzione à ̈ una mescola in gomma ottenuta con il metodo oggetto della presente invenzione.
Un ulteriore oggetto della presente invenzione à ̈ una porzione di pneumatico realizzato con una mescola ottenuta con il metodo oggetto della presente invenzione; più preferibilmente detta porzione à ̈ il battistrada.
Un ulteriore oggetto della presente invenzione un pneumatico comprendente una porzione realizzata con una mescola ottenuta con il metodo oggetto della presente invenzione.
Di seguito sono riportati degli esempi di realizzazione della presente invenzione a scopo illustrativo e non limitativo per una migliore comprensione dell’invenzione.
ESEMPI
Sono state preparate quattro mescole in gomma (A-D), delle quali la mescola A costituisce un primo esempio di confronto rappresentativo di una mescola comunemente utilizzata, la mescola B costituisce un secondo esempio di confronto in cui à ̈ stata aumentata la quantità di carica rinforzante per migliorare la resistenza all’abrasione, la mescola C costituisce un terzo esempio di confronto in cui à ̈ stata aggiunta una resina rinforzante nella prima fase di miscelazione, e la mescola D costituisce un esempio dell’invenzione in cui à ̈ stata introdotta una fase preliminare di miscelazione in cui il polibutadiene à ̈ miscelato con la resina rinforzante.
Le mescole A-D sono state preparate con il metodo sotto riportato:
- preparazione delle mescole -(fase preliminare di miscelazione – per la mescola D) 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 gomma polibutadiene e la resina rinforzante costituita da resina fenolo-formaldeide in combinazione con esametossi-metilmelammina.
Il miscelatore à ̈ stato azionato ad una velocità compresa tra 40-60 giri/minuto, e la miscela formatasi à ̈ stata scaricata una volta raggiunta una temperatura compresa tra 140-160°C.
(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 nel suo complesso (per la mescola D – compreso il polibutadiene proveniente dalla fase preliminare di miscelazione) il nero di carbonio, la silice, l’agente legante silanico e, solo per la mescola C, la resina rinforzante.
Il miscelatore à ̈ stato azionato ad una velocità compresa tra 40-60 giri/minuto, e la miscela formatasi à ̈ stata scaricata una volta raggiunta una temperatura compresa tra 140-160°C.
(2a fase di miscelazione)
Alla miscela ottenuta dalla prima fase di miscelazione precedente à ̈ stato aggiunto il sistema di vulcanizzazione ed il miscelatore à ̈ stato azionato ad una velocità compresa tra 20-40 giri/minuto. La miscela formatasi à ̈ stata scaricata una volta raggiunta una temperatura compresa tra 100-110°C.
In Tabella I sono riportate le composizioni in phr delle quattro mescole.
TABELLA I
A B C D
S-SBR 80
BR 20* 20** Nero di carbonio 7,5
Silice 55 75 55 55 Legante silanico 5,5 7,5 5,5 5,5 Composto accettore di -- -- 5,0* 5,0** metilene
Composto donatore di -- -- 1,67* 1,67** metilene
Zolfo 1,5
Accelerante 3,2
* aggiunti direttamente nella prima fase di miscelazione.
** usati nella fase preliminare di miscelazione
In Tabella I:
S-SBR Ã ̈ una gomma stirene-butadiene in soluzione con un peso molecolare medio compreso rispettivamente tra 800-1500x10<3>e tra 500-900x10<3>; un contenuto di stirene compreso tra 10 e 45%, un contenuto di vinile compreso tra 20 e 70% e un contenuto di olio tra 0 e 30%.
BR à ̈ una gomma costituita da polibutadiene il cui contenuto di 1,4 cis à ̈ almeno pari al 40%.
La silice utilizzata à ̈ commercializzata con il nome VN3 dalla società EVONIK e presenta un area superficiale 170 m<2>/g.
Il legante silanico utilizzato ha una formula (CH3CH2O)3Si(CH2)3SS(CH2)3Si(OCH2CH3)3ed à ̈ commercializzato con il nome SI75 dalla società EVONIK.
Il composto accettore di metilene à ̈ la fenoloformaldeide.
Il composto donatore di metilene à ̈ esametossi-metilmelammina.
L’accelerante à ̈ costituito da una miscela di TBBS, MBTS e DPG.
Le mescole così realizzate sono state vulcanizzate e sottoposte a test per la valutazione della resistenza al rotolamento e della resistenza all’abrasione.
I valori di tanÎ ́ a 60°C per valutare la resistenza al rotolamento sono stati misurati in accordo con la norma ISO 4664. Come à ̈ noto ad un tecnico del ramo i valori di tanÎ ́ a 60°C sono strettamente correlati alla proprietà di resistenza al rotolamento. In particolare, minore à ̈ il valore di tanÎ ́ a 60°C migliore risulta la resistenza al rotolamento.
La resistenza all’abrasione à ̈ stata ottenuta in accordo con la norma DIN 53 516.
In Tabella II sono riportati i risultati indicizzati alla mescola di confronto A.
TABELLA II
A B C D tanÎ ́ a 60°C 100 120 100 95 Resistenza all’abrasione 100 107 100 111 Come appare dai dati riportati in Tabella II, la mescola D ottenuta con il metodo della presente invenzione mostra delle caratteristiche migliorate sia in termini di resistenza al rotolamento (minor tanÎ ́ a 60°C) sia, sorprendentemente, in termini di resistenza all’abrasione.
Da un confronto con la mescola C risulta che non à ̈ sufficiente l’utilizzo della resina rinforzante in mescola per ottenere i vantaggi ricercati, ma che la resina rinforzante deve essere premiscelata separatamente con la gomma di polibutadiene come da caratteristica essenziale della presente invenzione.
Claims (13)
- RIVENDICAZIONI 1. Metodo per la preparazione di mescole in gomma comprendenti una base polimerica reticolabile comprendente in parte polibutadiene; il detto metodo comprendendo una prima fase di miscelazione in cui la base polimerica reticolabile à ̈ miscelata con almeno una carica rinforzante; detto metodo essendo caratterizzato dal fatto di comprendere una fase preliminare di miscelazione precedente a detta prima fase di miscelazione, in cui il polibutadiene viene miscelato con una resina rinforzante.
- 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che in detta fase preliminare di miscelazione la resina rinforzante à ̈ compresa tra 1 e 70 parti rispetto a 100 parti di polibutadiene.
- 3. Metodo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che in detta fase preliminare di miscelazione la resina rinforzante à ̈ compresa tra 10 e 40 parti.
- 4. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta carica rinforzante comprende un composto accettore di metilene in combinazione con un composto donatore di metilene.
- 5. Metodo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che il composto accettore di metilene à ̈ una resina fenolo-formaldeide.
- 6. Metodo secondo la rivendicazione 4 o 5, caratterizzato dal fatto che il composto donatore di metilene à ̈ esametossi-metil-melammina.
- 7. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 4 a 6, caratterizzato dal fatto che il rapporto in parti tra composto accettore di metilene e composto donatore di metilene à ̈ compreso tra 2 e 10.
- 8. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la carica rinforzante comprende nero di carbonio.
- 9. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la base polimerica reticolabile comprende oltre al polibutadiene anche gomma naturale o gomma stirene-butadiene.
- 10. Mescola in gomma ottenuta con il metodo oggetto della presente invenzione.
- 11. Parte di pneumatico caratterizzato dal fatto di essere stato realizzato con una mescola secondo la rivendicazione 10.
- 12. Battistrada caratterizzato dal fatto di essere realizzato con una mescola secondo la rivendicazione 10.
- 13. Pneumatico comprendente una porzione secondo la rivendicazione 11 o 12.
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