ITTO20110525A1 - Metodo di vulcanizzazione con microonde di mescole di gomma - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
“METODO DI VULCANIZZAZIONE CON MICROONDE DI MESCOLE DI GOMMAâ€
La presente invenzione à ̈ relativa ad un metodo di vulcanizzazione con microonde di mescole di gomma.
In particolare, il metodo della presente invenzione si rivolge a mescole di gomma per la realizzazioni di pneumatici, a cui la descrizione fa esplicito riferimento senza per questo perdere in generalità .
Come à ̈ noto, la metodologia standard per la vulcanizzazione di mescole di gomma prevede che le reazioni di vulcanizzazione avvengano per mezzo di calore applicato alla mescola. Per quanto riguarda la produzione di pneumatici ad esempio, il semilavorato non vulcanizzato viene inserito all’interno di uno stampo, entro il quale la mescola viene scaldata.
Da tempo era sentita nel settore l’esigenza di disporre di metodologie di vulcanizzazione che prevedessero l’utilizzo di una forma di energia diversa da quella del calore.
Un esempio di una di queste nuove metodologie riguarda l’utilizzo delle microonde per favorire le reazioni di vulcanizzazione. L’energia delle microonde rappresenta una alternativa molto interessante sia per la comodità di applicazione sia per essere un sistema a basso contenuto energetico.
Tuttavia, prove di vulcanizzazione con microonde su mescole comprendenti i sistemi di vulcanizzazione convenzionalmente utilizzati, hanno dato risultati insoddisfacenti relativamente alle caratteristiche fisiche delle mescole una volta vulcanizzate.
Scopo della presente invenzione à ̈ quello di poter realizzare la vulcanizzazione di mescole in gomma mediante l’energia delle microonde, senza per questo soffrire degli svantaggi dell’arte nota.
È stato sorprendentemente ed inaspettatamente trovato dalla Richiedente che l’utilizzo di una particolare classe di composti in qualità di acceleranti di vulcanizzazione garantisce una corretta vulcanizzazione delle mescole di gomma sotto l’azione delle microonde.
Oggetto della presente invenzione à ̈ un metodo di vulcanizzazione di una mescola comprendente almeno una base polimerica a catena insatura reticolabile ed un sistema di vulcanizzazione; detto metodo essendo caratterizzato dal fatto di prevedere l’utilizzo di microonde come forma di energia per favorire le reazioni di vulcanizzazione e dal fatto che il detto sistema di vulcanizzazione comprende composti di formula generale (I);
([R1R2R3NR5(NR4R6R7)n]<(n+1)+>)y (n+1)X<y->(I)
in cui:
X Ã ̈ un atomo o un gruppo anionico
ognuno di R1, R2e R3, uguali o diversi tra loro, Ã ̈ CmH2m+1con m compreso tra 1 e 3, o CH2CHCH2o CHCHCH3
ognuno di R4, R6e R7, uguali o diversi tra loro, Ã ̈ CH2CHCH2o CHCHCH3
n à ̈ 0 o 1
y à ̈ 1 se n à ̈ 1; y à ̈ 1 o 2 se n à ̈ 0
R5à ̈ un gruppo alifatico C15-C22quando n à ̈ 0; à ̈ un gruppo alifatico C8-C16quando n à ̈ 1
quando n à ̈ 0, almeno uno tra R1, R2, R3e R5comprende un doppio legame.
Preferibilmente, i composti di formula generale (I) sono degli acceleranti di vulcanizzazione.
Preferibilmente, R1, R2e R3sono CH2CHCH2.
Preferibilmente, n à ̈ 1 e R5à ̈ un gruppo alifatico saturo.
In alternativa, preferibilmente, R5comprende un doppio legame e n à ̈ 0.
Preferibilmente, i composti di formula generale (I) sono scelti nel gruppo composto da:
[(CH3)3N(CH2)8CHCH(CH2)7CH3]<+>X-;
[(CH2CHCH2)3N(CH2)15CH3]<+>X-;
[(CH3)(CH2CHCH2)2N(CH2)15CH3]<+>X-;
[(CH2CHCH2)(CH3)2N(CH2)15CH3]<+>X-; e
[(CH2CHCH2)3N(CH2)12N(CH2CHCH2)3]2<+>2X-.
Preferibilmente, X<->Ã ̈ I<->o Br-.
Un altro oggetto della presente invenzione à ̈ un prodotto in gomma vulcanizzata caratterizzato dal fatto di essere realizzato con il metodo oggetto della presente invenzione.
Un ulteriore oggetto della presente invenzione à ̈ un pneumatico caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una parte in gomma realizzata con il metodo oggetto della presente invenzione
Gli esempi che seguono servono a scopo illustrativo e non limitativo, per una migliore comprensione dell'invenzione.
ESEMPI
Negli esempi sotto riportati sono stati utilizzati cinque differenti composti (a, b, c, d, e) compresi nella formula generale (I).
Di seguito sono descritti i cinque composti utilizzati:
- il composto (a) Ã ̈ di formula molecolare [(CH3)3N(CH2)8CHCH(CH2)7CH3]<+>I-.
- il composto (b) Ã ̈ di formula molecolare [(CH2CHCH2)(CH3)2N(CH2)15CH3]<+>I-.
- il composto (c) Ã ̈ di formula molecolare [(CH3)(CH2CHCH2)2N(CH2)15CH3]<+>I-.
- il composto (d) Ã ̈ di formula molecolare[(CH2CHCH2)3N(CH2)15CH3]<+>Br-.
- il composto (e) Ã ̈ di formula molecolare [(CH2CHCH2)3N(CH2)12N(CH2CHCH2)3]2<+>2Br-.
Sono state preparate cinque mescole (A-E), ognuna delle quali comprende un rispettivo composto (a)-(e).
Inoltre, per confronto à ̈ stata preparata una altra mescola F comprendente il sistema di vulcanizzazione dell’arte nota.
In Tabella I sono riportate le composizioni in phr delle mescole sopra menzionate.
TABELLA I
A B C D E F NR 100
N660 30
ZnO 2
S 2
comp.(a) 2 -- -- -- -- --comp.(b) -- 2 -- -- -- --comp.(c) -- -- 2 -- -- --comp.(d) -- -- -- 2 -- --comp.(e) -- -- -- -- 2 --TBBS -- -- -- -- -- 2 Acido -- -- -- -- -- 1 stearico
Come à ̈ riportato dalle formulazioni di Tabella I, in ognuna delle mescole A-E l’accelerante TBBS (N-terbutylbenzothiazolesulfenamide) à ̈ stato sostituito da un composto compreso nella formula generale (I).
Inoltre, le mescole A-E, differentemente dalla mescola F, non comprendono l’acido stearico.
Le mescole A-E sono state sottoposte ad una processo di vulcanizzazione in cui à ̈ stata utilizzata l’energia delle microonde.
A tale scopo à ̈ stato utilizzato un forno da laboratorio di tipo Microwave system CEM modello MDS-2100, il quale à ̈ fornito di controllo di temperatura di tipo PID il che ha permesso di condurre prove a temperatura costante.
In particolare, le principali caratteristiche del forno utilizzato sono:
- Intervallo di potenza da 0 a 1000 watt ± 50 watt con la possibilità di programmare incrementi percentuali dell’1%;
- Temperatura controllata tramite un sensore in fibra ottica (limite termico di utilizzo 185°C). Il controllo di temperatura di tipo PID Ã ̈ operato dal processore interno del forno.
Le prove sperimentali sotto riportate sono state realizzate utilizzando una potenza di microonde di 100 W per tempi di applicazione di 50 min.
Per poter disporre di un confronto significativo, la mescola di confronto F à ̈ stata sottoposta sia ad un processo di vulcanizzazione mediante l’energia delle microonde come sopra definito, sia ad un processo di vulcanizzazione convenzionale, mediante riscaldamento a 150°C per un tempo di 15 minuti.
Una volta vulcanizzate, le mescole sono state sottoposte a test relativi alle proprietà fisiche (TB, 100%, 300% e EB) in accordo con la norma ASTM D412C e ad un test relativo alla durezza (HD) in accordo con la norma ISO48.
In tabella II i valori relativi alle proprietà fisiche sono espressi in MPa, mentre i valori relativi alla durezza sono espressi in shore A.
TABELLA II
A B C D E FMWFTTB 12,1 12,5 12,8 13,5 28,5 11,3 29,0 100% 1,02 1,05 1,03 1,07 1,12 0,80 1,21 300% 3,98 4,02 4,23 4,32 5,80 1,30 6,59 EB 563 542 538 523 512 434 603 HD 38 39 40 40 43 30 45 I dati di Tabella II dimostrano chiaramente come la sostituzione dell’accelerante TBBS con i composti compresi nella formula generale (I) garantisce un più efficace processo di vulcanizzazione della mescola mediante l’utilizzo dell’energia delle microonde. Infatti, i valori sopra riportati dimostrano come la vulcanizzazione con microonde per le mescole A-E garantisca l’ottenimento di prodotti in gomma con accettabili proprietà fisiche, a differenza di quanto ottenuto con la vulcanizzazione con microonde della mescola di confronto F.
Come può risultare immediato ad un tecnico del ramo i valori relativi alle proprietà fisiche possono essere migliorati con l’aggiunta di opportuni ingredienti.
Anche il confronto con i valori di Tabella II relativi alla mescola F vulcanizzata mediante energia termica (FT) dimostrano che à ̈ possibile sostituire la vulcanizzazione ottenuta con energia termica con una vulcanizzazione ottenuta con energia delle microonde senza compromettere completamente le proprietà fisiche del prodotto risultante, le quali come sopra riportato possono essere ulteriormente migliorate con l’introduzione di opportuni ingredienti.
Il metodo oggetto della presente invenzione consente di realizzare la vulcanizzazione delle mescole di gomma ottimizzando il consumo energetico e favorendo la vulcanizzazione di mescole in presenza di gomma già vulcanizzata senza per questo creare problemi a quest’ultima.
In tali situazioni, qualora si procedesse ad una vulcanizzazione di tipo convenzionale, si potrebbero verificare dei problemi di degradazione della mescola già vulcanizzata.
Un esempio delle situazioni di cui sopra à ̈ relativo alle mescole di riparazione, le quali vengono utilizzate per riparare parti del pneumatico già vulcanizzato. In tale situazione risulta importante che la mescola di riparazione, una volta applicata sulla parte da riparare, vulcanizzi senza sottoporre a prolungati stress termici la gomma già precedentemente vulcanizzata dello stesso pneumatico.
A tale riguardo va anche considerato che l’utilizzo delle microonde garantisce una elevata praticità di localizzazione dell’energia. Una tale vantaggio risulta particolarmente importante qualora si debbano applicare le condizioni di vulcanizzazione ad una sola mescola compresa in un prodotto in gomma più complesso, quale ad esempio un pneumatico.
Claims (9)
- RIVENDICAZIONI 1. Metodo di vulcanizzazione di una mescola comprendente una base polimerica a catena insatura reticolabile e un sistema di vulcanizzazione; detto metodo essendo caratterizzato dal fatto di comprendere l’utilizzo di microonde come forma di energia per favorire le reazioni di vulcanizzazione e dal fatto che il detto sistema di vulcanizzazione comprende dei composti di formula generale (I); ([R1R2R3NR5(NR4R6R7)n]<(n+1)+>)y (n+1)X<y->(I) in cui: X à ̈ un atomo o un gruppo anionico ognuno di R1, R2e R3, uguali o diversi tra loro, à ̈ CmH2m+1con m compreso tra 1 e 3, o CH2CHCH2o CHCHCH3 ognuno di R4, R6e R7, uguali o diversi tra loro, à ̈ CH2CHCH2o CHCHCH3 n à ̈ 0 o 1 y à ̈ 1 se n à ̈ 1; y à ̈ 1 o 2 se n à ̈ 0 R5à ̈ un gruppo alifatico C15-C22quando n à ̈ 0; à ̈ un gruppo alifatico C8-C16quando n à ̈ 1 quando n à ̈ 0, almeno uno tra R1, R2, R3e R5comprende un doppio legame.
- 2. Metodo di vulcanizzazione di una mescola di gomma secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti composti di formula generale (I) sono degli acceleranti di vulcanizzazione
- 3. Metodo di vulcanizzazione di una mescola di gomma secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che R1, R2e R3sono CH2CHCH2.
- 4. Metodo di vulcanizzazione di una mescola di gomma secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che n à ̈ 1 e R5à ̈ un gruppo alifatico saturo.
- 5. Metodo di vulcanizzazione di una mescola di gomma secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che R5comprende un doppio legame e n à ̈ 0.
- 6. Metodo di vulcanizzazione di una mescola di gomma secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i composti di formula generale (I) sono compresi nel gruppo composto da: [(CH3)3N(CH2)8CHCH(CH2)7CH3]<+>X-; [(CH2CHCH2)3N(CH2)15CH3]<+>X-; [(CH3)(CH2CHCH2)2N(CH2)15CH3]<+>X-; [(CH2CHCH2)(CH3)2N(CH2)15CH3]<+>X-; e [(CH2CHCH2)3N(CH2)12N(CH2CHCH2)3]2<+>2X-.
- 7. Metodo di vulcanizzazione di una mescola di gomma secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che X<->Ã ̈ I<->o Br-.
- 8. Prodotto in gomma vulcanizzata caratterizzato dal fatto di essere realizzato con il metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti.
- 9. Pneumatico caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una parte in gomma realizzata secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7.
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