ITRM20130071A1 - Mescola ad elevata rigidezza per pneumatici - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
“MESCOLA AD ELEVATA RIGIDEZZA PER PNEUMATICI”
La presente invenzione è relativa ad una mescola ad elevata rigidezza per pneumatici.
In particolare la presente invenzione si riferisce ad una mescola per un componente strutturale del pneumatico quale TREAD UNDERLAYER, TREAD BASE, BEADFILLER, ABRASION GUM STRIP o SIDEWALL.
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 “agenti di vulcanizzazione” si intende indicare quei composti quali lo zolfo e l’accelerante atti a provocare la reticolazione della base polimerica.
Con il termine resina “donatore di metilene” si intende una resina in grado di reticolare tramite ponti di metilene in presenza di un composto “accettore di metilene”.
Come è noto, nella industria dei pneumatici è fortemente sentita l’esigenza di disporre di mescole le cui composizioni siano tali da realizzare componenti del pneumatico in grado di presentare una isteresi sempre più bassa e, quindi, una sempre migliore resistenza al rotolamento, senza per questo compromettere altre caratteristiche come ad esempio la rigidezza, i cui effetti si ripercuotono nelle prestazioni di handling del pneumatico.
Una procedura spesso utilizzata per intervenire sulle caratteristiche dei singoli componenti riguarda la quantità e la tipologia di nero di carbonio che vengono utilizzate nelle rispettive mescole.
Il nero di carbonio è stato indicizzato secondo la normativa ASTM D1765 in funzione della sua area superficiale.
In base alla norma ASTM D1765, il nero di carbonio è indicato con le sigle N1, N2, N3, N5 e N6. In particolare, N1 indica un area superficiale compresa tra 121 e 150 m<2>/g; N2 indica un area superficiale compresa tra 100 e 120 m<2>/g; N3 indica un area superficiale compresa tra 70 e 99 m<2>/g; N5 indica un area superficiale compresa tra 40 e 49 m<2>/g; N6 indica un area superficiale compresa tra 33 e 39 m<2>/g. Come è noto ad un tecnico del settore, l’utilizzo di un nero di carbonio ad elevata area superficiale migliora le caratteristiche relative alla rigidezza, mentre aumenta l’isteresi peggiorando, così, la resistenza al rotolamento. Differentemente, l’utilizzo di un nero di carbonio a bassa area superficiale diminuisce l’isteresi migliorando la resistenza al rotolamento, mentre peggiora le caratteristiche relative alla rigidezza.
Una prassi comune per ottenere una mescola che possa in qualche modo soddisfare sia l’esigenza di una buona resistenza al rotolamento sia di una buona handling, è quella di utilizzare un nero di carbonio a caratteristiche intermedie (N3), oppure quella di combinare due neri di carbonio indicizzati in maniera differente per ottenere un bilanciamento degli effetti relativi alle caratteristiche legate alla rigidezza e alla isteresi. Entrambe queste soluzioni, nonostante garantiscano di non compromettere le caratteristiche legate all’isteresi e alla rigidezza, tuttavia non consentono di ottenere valori particolarmente interessanti delle suddette caratteristiche.
Era quindi sentita l’esigenza di realizzare una mescola in gomma con elevati valori di rigidezza senza per questo comprometterne la resistenza al rotolamento.
Oggetto della presente invenzione è una mescola per un componente strutturale di un pneumatico comprendente una base polimerica a catena insatura reticolabile, una carica rinforzante e degli agenti di vulcanizzazione; la detta mescola essendo caratterizzata dal fatto di comprendere una miscela di due resine di rinforzo comprese nel gruppo costituito da resine Acriliche, Alchidiche, Amminiche, Ammidiche, Maleimmidiche, Maleiche, Idrazidiche, Epossidiche, Furaniche, Fenoliche, Fenolo-Formaldeide, Poli-immidiche, Poli-estere, Uretaniche, Viniliche, Vinil-Estere, Ciano-Estere, Ciano-Acriliche, Siliconiche, Silossaniche, Arilzene, Melamminiche, Urea-Formaldeide, Fumariche e dal fatto che la detta carica rinforzante è costituta da una miscela composta da 20 a 80% in peso di nero di carbonio avente una area superficiale misurata mediante assorbimento di idrogeno (N2SA) compresa tra 100 and 150 m<2>/g e dal 80 al 20% in peso di nero di carbonio misurata mediante assorbimento di idrogeno (N2SA) compresa tra 33 and 49 m<2>/g.
Preferibilmente, la mescola oggetto della presente invenzione comprende da 2 a 20 phr della miscela delle due resine di rinforzo e da 20 a 70 phr del totale di nero di carbonio.
Preferibilmente, la miscela di due resine di rinforzo è composta da una resina accettore di metilene in combinazione con un composto donatore di metilene ed una resina derivata dall’idrazide.
Preferibilmente, la resina accettore di metilene è la resina fenolformaldeide e il composto donatore di metilene è esametossimetilmelammina.
Preferibilmente, la miscela delle due resine di rinforzo comprende dal 20 al 80% in peso di resina fenolformaldeide e dal 20 al 80% in peso di resina derivata dall’idrazide.
Preferibilmente, la base polimerica a catena insatura reticolabile comprende da 40 a 80 phr di gomma naturale e da 20 a 70 phr di gomma sintetica compresa nel gruppo costituito da gomma butadiene, gomma stirene-butadiene e gomma isoprene.
Preferibilmente, la mescola oggetto della presente invenzione trova una preferita applicazione nella realizzazione dei componenti indicati con la dicitura inglese TREAD UNDERLAYER, TREAD BASE, BEADFILLER, ABRASION GUM STRIP o SIDEWALL.
Di seguito sono presentati degli esempi a scopo illustrativo e non limitativo per una migliore comprensione dell’invenzione.
ESEMPI
Sono state preparate cinque mescole di confronto (Conf.1-Conf.5) ed una mescola secondo la presente invenzione (Mescola A). In particolare, le mescole di confronto sono relative: all’utilizzo della miscela di due nero di carbonio secondo l’invenzione senza la presenza della miscela di resine secondo l’invenzione (Conf.1), all’utilizzo della miscela di resine secondo l’invenzione con la presenza di un solo nero di carbonio (Conf.2 e Conf.3) e all’utilizzo della miscela di nero di carbonio secondo l’invenzione con la presenza di una sola resina (Conf.4 e Conf.5). Differentemente, la mescola secondo l’invenzione (mescola A) prevede l’utilizzo contemporaneo della miscela di nero di carbonio e della miscela di resine di rinforzo come riportato nella rivendicazione principale.
- preparazione delle mescole -(1a fase di impasto)
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 ed una parte del nero di carbonio (tra il 50 e il 75% del totale utilizzato nella mescola) 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 impasto)
Alla miscela ottenuta dalla precedente fase è stata aggiunta la rimanente parte del nero di carbonio, il composto accettore di metilene e la resina derivata dall’idrazide quando richiesto. Il miscelatore è stato azionato ad una velocità compresa tra 40-60 giri/minuto e, successivamente, la miscela è stata scaricata una volta raggiunta una temperatura compresa tra 130-150°C.
(3a fase di impasto)
Alla miscela ottenuta dalla precedente fase sono stati aggiunti gli agenti di vulcanizzazione ed eventualmente il composto donatore di metilene 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.
In Tabella I sono riportate le composizioni in phr delle cinque mescole di confronto e della mescola dell’invenzione.
NR è la gomma naturale; BR è la gomma butadiene; la resina accettore di metilene è la fenolo-formaldeide; il composto donatore di metilene è esametossimetilmelammina; la resina idrazidica è 3-idrossi-,(1,3-dimetilbutilidene)idrazide (BMH); l’accelerante è TBBS.
Le mescole sopra descritte sono state sottoposte a test secondo la norma ISO 4664 per la misura del modulo elastico E’(30°C) e di Tanδ (60°C) per una valutazione rispettivamente della rigidezza e della resistenza al rotolamento.
In Tabella II sono riportati i risultati indicizzati alla mescola Conf.1 in termini di resistenza al rotolamento ed in termini di rigidezza.
Come appare evidente da un confronto dei valori riportati in Tabella II la mescola secondo la presente invenzione presenta il vantaggio di riuscire a migliorare notevolmente le caratteristica relativa alla rigidezza senza per questo compromettere la caratteristica relativa alla resistenza al rotolamento.
Si è scelto di indicizzare i risultati alla mescola di confronto Conf.1, la quale rappresenta la soluzione comunemente adottata in cui come riempitivo viene utilizzata una miscela di due nero di carbonio aventi differente area superficiale.
Una analisi dei risultati relativi agli esempi di confronto evidenzia come sia proprio l’uso contemporaneo della miscela di resine unitamente alla miscela di nero di carbonio secondo l’invenzione che permette l’ottenimento dei vantaggi sopra esposti.
Infatti, gli esempi di confronto Conf.2 e Conf.3 mostrano come l’utilizzo della miscela di resine secondo l’invenzione in presenza di un solo nero di carbonio non riescono a garantire significativi miglioramenti in termini di rigidezza, mentre gli esempi di confronto Conf.4 e Conf.5 mostrano come l’utilizzo della miscela di nero di carbonio in presenza di una sola delle resine riescono a conferire miglioramenti in termini di rigidezza ma a scapito di una drastica diminuzione della resistenza al rotolamento. Va inoltre evidenziato come i miglioramenti in termini di rigidezza riportati per le mescole di confronto Conf.4 e Conf.5 sono comunque inferiori ai miglioramenti in termini di rigidezza riportati per la mescola dell’invenzione A
Claims (8)
- RIVENDICAZIONI 1. Mescola per un componente strutturale di un pneumatico comprendente una base polimerica a catena insatura reticolabile, una carica rinforzante e degli agenti di vulcanizzazione; la detta mescola essendo caratterizzata dal fatto di comprendere una miscela di due resine di rinforzo comprese nel gruppo costituito da resine Acriliche, Alchidiche, Amminiche, Ammidiche, Maleimmidiche, Maleiche, Idrazidiche, Epossidiche, Furaniche, Fenoliche, Fenolo-Formaldeide, Poliimmidiche, Poli-estere, Uretaniche, Viniliche, Vinil-Estere, Ciano-Estere, Ciano-Acriliche, Siliconiche, Silossaniche, Arilzene, Melamminiche, Urea-Formaldeide, Fumariche e dal fatto che la detta carica rinforzante è costituta da una miscela composta da 20 a 80% in peso di nero di carbonio avente una area superficiale misurata mediante assorbimento di idrogeno (N2SA) compresa tra 100 and 150 m<2>/g e dal 80 al 20% in peso di nero di carbonio misurata mediante assorbimento di idrogeno (N2SA) compresa tra 33 and 49 m<2>/g.
- 2. Mescola secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere da 2 a 20 phr della miscela delle due resine di rinforzo e da 20 a 70 phr del totale di nero di carbonio.
- 3. Mescola secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che la miscela di due resine di rinforzo è composta da una resina accettore di metilene in combinazione con un composto donatore di metilene ed una resina derivata dall’idrazide.
- 4. Mescola secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che la resina accettore di metilene è la resina fenolformaldeide e il composto donatore di metilene è esametossimetilmelammina.
- 5. Mescola secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che la miscela delle due resine di rinforzo comprende dal 20 al 80% in peso di resina fenolformaldeide e dal 20 al 80% in peso di resina derivata dall’idrazide.
- 6. Mescola secondo qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che la base polimerica a catena insatura reticolabile comprende da 40 a 80 phr di gomma naturale e da 20 a 70 phr di gomma sintetica compresa nel gruppo costituito da gomma butadiene, gomma stirene-butadiene e gomma isoprene.
- 7. Componente strutturale di un pneumatico ottenuto da una mescola in gomma secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di essere compreso nel gruppo costituito da TREAD UNDERLAYER, TREAD BASE, BEADFILLER, ABRASION GUM STRIP e SIDEWALL.
- 8. Pneumatico comprendente un componente strutturale secondo la rivendicazione 7.
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