ITRM20130491A1 - Mescola adesiva a base acquosa per la produzione di pneumatici - Google Patents
Mescola adesiva a base acquosa per la produzione di pneumaticiInfo
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Description
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
“MESCOLA ADESIVA A BASE ACQUOSA PER LA PRODUZIONE DI PNEUMATICI”
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 pezzo unico 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 quindi 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.
A tal fine si utilizzano generalmente degli emulsionanti in grado di disperdere almeno parte degli ingredienti utilizzati in mescola. Uno dei problemi nella realizzazione di mescole a base acquosa riguarda le grandi quantità di emulsionante che spesso si ha la necessità di utilizzare in mescola. Infatti, è stato dimostrato sperimentalmente che l’uso in una mescola adesiva in base acquosa di elevate quantità di emulsionante o di differenti tipologie degli emulsionanti può compromettere il potere adesivo della mescola stessa.
Era perciò sentita l’esigenza di disporre di un emulsionante per mescole adesive in base acquosa le cui caratteristiche fossero tali da permetterne l’uso in quantità ridotte garantendo, al tempo stesso, prestazioni in termini di adesione paragonabili se non migliori di corrispondenti mescole adesive in base solvente.
La Richiedente ha sorprendentemente trovato che emulsionanti con specifiche caratteristiche chimico/fisiche rispondono in maniera soddisfacente alle esigenze di cui sopra.
Qui e nel seguito per CMC si intende il valore di concentrazione micellare critica di un emulsionante misurato in acqua, a 25 °C e a pressione atmosferica.
Qui e nel seguito per HLB si intende l’indice di bilanciamento tra le porzioni idrofila e idrofoba di un emulsionante secondo l’equazione (I) riportata in “J. T. Davies, A quantitative kintic theory of emulsion type, I, Physical chemistry of the emulsifying agent. Proceedings of 2nd International Congress Surface/Activity, Butterworths, London 1957”
(I)
Dove:
m indica il numero di gruppi idrofili nella molecola, Hh indica il valore dei gruppi idrofili
n indica il numero di gruppi lipofili
Hl indica il valore dei gruppi lipofili
Oggetto della presente invenzione è una mescola adesiva a base acquosa comprendente acqua come solvente, una base polimerica a catena insatura reticolabile e un emulsionante; la detta mescola essendo caratterizzata dal fatto che detto emulsionante ha un valore di CMC compreso fra 0,1 e 12 mmol/L e un valore di HLB compreso fra 1 e 45. Preferibilmente detto emulsionante ha formula generale (I)
(R1COO)n<n->X<n+>(I)
in cui:
R1è una catena idrocarburica alifatica lineare o ramificata contenente da 10 a 25 atomi di carbonio e almeno un’insaturazione,
n è 1 o 2, e
X è un catione metallico.
Preferibilmente, l’emulsionante di formula generale (I) ha un valore di CMC compreso tra 0,1 e 2 e HLB compreso fra 1 e 20.
Preferibilmente, detto emulsionante è il sodio oleato. Preferibilmente detto emulsionante ha formula generale (II):
(R1SO3)n<n->X<n+>(II)
in cui:
R1è una catena idrocarburica alifatica lineare o ramificata contenente da 10 a 25 atomi di carbonio e almeno un’insaturazione
n è 1 o 2, e
X è un catione metallico.
Preferibilmente, l’emulsionante di formula generale (II) ha un valore di CMC compreso tra 0,1 e 2 e HLB compreso fra 21 e 45.
Preferibilmente, detto emulsionante è sodio dodecil benzen solfonato o sodio lignosolfonato.
Preferibilmente, l’emulsionante è compreso nella mescola adesiva in una quantità compresa tra 0,1 e 5 phr.
Preferibilmente, la mescola adesiva a base acquosa comprende una resina alchilfenol-formaldeide di formula generale
R1CONR2CHR3COOX
in cui:
R1è un gruppo idrocarburico alifatico C6-C23
R2è H oppure un gruppo idrocarburico alifatico C1-C8R3è H oppure un gruppo idrocarburico alifatico o aromatico C1-C8, e
X è un catione.
Preferibilmente, l’alchilfenolo costituente la resina è p-fenolo-2-pentil-2,4,4-trimetil.
Un ulteriore oggetto della presente invenzione è l’uso in mescole adesive a base acquosa di emulsionante avente un valore di CMC compreso fra 0,1 e 12 mmol/L e un valore di HLB compreso fra 1 e 45.
Gli esempi che seguono servono a scopo illustrativo e non limitativo, per una migliore comprensione dell'invenzione.
ESEMPI
Sono state preparate tre mescole adesive in base acquosa secondo la presente invenzione (A, B, C), le quali si differenziano tra loro per l’emulsionante utilizzato.
Le mescole a base acquosa A-C sono state preparate disperdendo contemporaneamente tutti gli ingredienti riportati in un volume opportuno di acqua tale da realizzare una dispersione 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 dispersione acquosa.
La procedura sopra riportata di preparazione delle dispersioni acquose non rappresenta in alcun modo un aspetto limitativo della presente invenzione.
Per confronto è stata realizzata una mescola adesiva a base solvente (D) comprendente la stessa composizione in phr delle mescole di cui sopra con l’eccezione, ovviamente, della presenza degli emulsionanti.
In Tabella I sono riportate le composizioni delle mescole adesive A-D in cui è anche specificata la percentuale in peso di solvente sia questo acqua o solvente organico.
Emulsionante (a) è il sodio oleato.
Emulsionante (b) è il sodio dodecilbenzensolfonato. Emulsionante (c) è il sodio lignosolfonato.
La resina utilizzata appartiene alla classe 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-trimetil.
L’accelerante utilizzato è MBTS.
Sono state preparate, sempre secondo la presente invenzione, altre tre mescole adesive in base acquosa (E, F, G), le quali differiscono dalle mescole A-C principalmente per l’assenza del sistema di vulcanizzazione. Le tre mescole sono state preparate con la procedura sopra riportata per le mescole A-C.
In Tabella II sono riportate le composizioni delle mescole adesive E-G in cui è anche specificata la percentuale in peso di acqua presente.
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 adesive A-G è stata sottoposta a test di adesione nelle medesime condizioni sperimentali. In particolare, ognuna delle mescole adesive è stata utilizzata per realizzare l’accoppiamento tra una mescola di connessione utilizzata per la ricostruzione dei pneumatici e una porzione del pneumatico da ricostruire. Nello specifico, è stato realizzato un test di appiccicosità relativo all’accoppiamento a 25°C tra la mescola di connessione non vulcanizzata e la porzione già vulcanizzata del pneumatico da ricostruire risultando, quindi, indicativo delle caratteristiche del pneumatico in fase di ricostruzione; e un test di peeling relativo all’accoppiamento tra la mescola di connessione vulcanizzata e la parte già vulcanizzata del pneumatico ricostruito risultando, quindi, indicativo delle caratteristiche del prodotto finito, ossia del pneumatico ricostruito.
Nelle Tabelle III e IV sono riportati i valori dei test di adesione.
Dai valori riportati nelle Tabelle III e IV appare evidente come le mescole adesive a base acquosa secondo l’invenzione presentino un potere adesivo paragonabile o migliore della mescola adesiva a base solvente di confronto.
In altre parole, le mescole adesive a base acquosa della presente invenzione, grazie all’utilizzo di emulsionati con determinate caratteristiche chimico/fisiche, riescono a garantire prestazioni di connessione tra porzioni in gomma paragonabili se non migliori delle corrispondente mescole adesive a base solvente.
Claims (12)
1. Mescola adesiva a base acquosa comprendente acqua come solvente, una base polimerica a catena insatura reticolabile e un emulsionante; la detta mescola essendo caratterizzata dal fatto che detto emulsionante ha un valore di CMC compreso fra 0,1 e 12 mmol/L e un valore di HLB compreso fra 1 e 45.
2. Mescola adesiva a base acquosa secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto emulsionante ha formula generale
(R1COO)n<n->X<n+>
in cui:
R1è una catena idrocarburica alifatica lineare o ramificata contenente da 10 a 25 atomi di carbonio e almeno un’insaturazione,
n è 1 o 2, e
X è un catione metallico.
3. Mescola adesiva a base acquosa secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detto emulsionante ha un valore di CMC compreso tra 0,1 e 2 e HLB compreso fra 1 e 20.
4. Mescola adesiva a base acquosa secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detto emulsionante è il sodio oleato.
5. Mescola adesiva a base acquosa secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto emulsionante ha formula generale
(R1SO3)n<n->X<n+>
in cui:
R1è una catena idrocarburica alifatica lineare o ramificata contenente da 10 a 25 atomi di carbonio e almeno un’insaturazione
n è 1 o 2, e
X è un catione metallico.
6. Mescola adesiva a base acquosa secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che detto emulsionante ha un valore di CMC compreso tra 0,1 e 2 e HLB compreso fra 21 e 45.
7. Mescola adesiva a base acquosa secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che detto emulsionante è sodio dodecil benzen solfonato o sodio lignosolfonato.
8. Mescola adesiva a base acquosa secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto emulsionante è compreso nella mescola adesiva in una quantità compresa tra 0,1 e 5 phr.
9. Mescola adesiva a base acquosa secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere una resina alchilfenol-formaldeide di formula generale R1CONR2CHR3COOX
in cui:
R1è un gruppo idrocarburico alifatico C6-C23
R2è H oppure un gruppo idrocarburico alifatico C1-C8R3è H oppure un gruppo idrocarburico alifatico o aromatico C1-C8, e
X è un catione.
10. Mescola adesiva a base acquosa secondo la rivendicazione 9, caratterizzata dal fatto che l’alchilfenolo costituente la resina è p-fenolo-2-pentil-2,4,4-trimetil.
11. Uso in mescole adesive a base acquosa di un emulsionante avente un valore di CMC compreso fra 0,1 e 12 mmol/L e un valore di HLB compreso fra 1 e 45.
12. Uso in mescole adesive a base acquosa di un emulsionante scelto nel gruppo composto da sodio oleato, dodecil benzen solfonato e sodio lignosolfonato.
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