MX2011006731A - Superficies de rodamiento/cubrellantas para vehiculos pesados. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a superficies de rodamiento y/o cubrellantas de llantas para vehículo pesado constituidas al menos en parte de una composición de caucho que comprende entre 80 y 100 phr de un caucho natural y entre 0 y 20 phr de un caucho de poliisopreno sintético, una sustancia de relleno de refuerzo que comprende a) entre 30 y 50 phr de una sílice dispersable altamente y b) un negro de humo en una cantidad de entre (0.75)C phr y (1.25) C phr como se determina por la ecuación C=-0.8Si+44.3, en donde Si es la cantidad de la sílice dispersable altamente, un agente de acoplamiento silano y un sistema de curado de azufre que comprende entre 1.5 y 3 phr de azufre libre y entre (0.9)A phr y (1.1)A phr de un acelerador de sulfenamida, en donde A se determina por la fórmula que es una función de la cantidad de azufre y la fracción en peso de sílice de la sustancia de relleno de refuerzo total.

Description

SUPERFICIES DE RODAMIENTO/CUBRELLANTAS PARA VEHICULOS PESADOS Campo de la Invención Esta invención se refiere generalmente a superficies de rodamiento de llantas y más específicamente, a superficies de rodamiento de llantas de vehículos pesados que tienen un contenido alto de sílice.

Antecedentes de la Invención El desgaste de las llantas es de interés para aquellos que adquieren llantas debido a que a mayor desgaste de las llantas, es más costoso operar un vehículo debido al gasto para reemplazar las llantas gastadas. Esto es de mayor interés para aquellos que operan grandes flotas de vehículos tales como flotas de camiones o líneas de autobuses.

El mejoramiento del desgaste de la llanta es a veces una transacción que se debe hacer contra otra propiedad física valiosa de una llanta tal como, por ejemplo, resistencia al rodamiento. Entre mayor sea la resistencia al rodamiento de una llanta, más alto será el consumo de combustible y más altos serán los costos de operación.

La selección de materiales de refuerzo puede tener un impacto en las propiedades físicas de la llanta. El negro de humo se ha usado durante muchos años como una sustancia de relleno de refuerzo de selección. Sílice y otras llamadas sustancias de relleno blancas se han usado también, a veces Ref.:220523 proporcionando características más deseadas que lo que se puede lograr con negro de humo. Un ejemplo de uso de sílice como una sustancia de relleno se describe en la Patente de E.U.A. No. 5,227,425.

Hay una necesidad de materiales mejorados para proveer una combinación óptima del desempeño de las llantas.

Breve Descripción de la Invención Modalidades particulares de la presente invención proveen una llanta para vehículos pesados que tienen una superficie de rodamiento y una cubrellanta, la superficie de rodamiento, la cubrellanta o ambas estando constituidas al menos en parte de un material basado en una composición de caucho. Otras modalidades incluyen una superficie de rodamiento de la llanta del vehículo pesado con base en la composición de caucho. Otras modalidades incluyen una superficie de rodamiento de la llanta. Otras modalidades incluyen una banda de rodamiento de la llanta para unirse a una llanta pulida durante un proceso de recauchutado, la banda de rodamiento constituida al menos en parte de material basado en la composición de caucho.

Modalidades particulares de la presente composición de caucho pueden comprender, por 100 partes en peso de caucho, entre 80 y 100 phr de un caucho natural y entre 0 y 20 phr de un caucho de poliisopreno sintético. El caucho además puede comprender una sustancia de relleno de refuerzo que comprende a) entre 30 y 50 phr de un sílice dispersable altamente y b) un negro de humo en una cantidad de entre (0.75) C phr y (1.25)C phr como se determina por la ecuación C=-0.8SÍ+44.3 en donde Si es la cantidad del dispersable altamente .

Otros componentes pueden incluir un agente de acoplamiento silano y un sistema de curado de azufre que comprende entre 1.5 y 3 phr de azufre libre y entre (0.9) A phr y (1.1) A phr de un acelerador de sulfenamida, en donde A se determina por la fórmula A= (0.0059S"1'45 + 0.0045Y) (PM) , en donde S es la cantidad (phr) del azufre libre, Y es una fracción en peso de la sustancia de relleno de refuerzo de sílice con base en el peso total de la sustancia de relleno de refuerzo y PM es un peso molecular del acelerador de sulfenamida.

Los objetivos anteriores y otros aspectos y ventajas de la invención serán aparentes a partir de las siguientes descripciones más detalladas de las modalidades particulares de la invención.

Descripción Detallada de la Invención Modalidades particulares de la presente invención incluyen composiciones de caucho, artículos, incluyendo superficies de rodamiento de llantas y cubrellantas y especialmente superficies de rodamiento de llantas de vehículos pesados y cubrellantas y métodos para elaborar y usar las composiciones de caucho y los artículos. Las composiciones de caucho incluyen un caucho natural con sílice y negro de humo como la sustancia de relleno de refuerzo. Otras modalidades además pueden incluir un caucho de poliisopreno sintético. Las composiciones de caucho se curan o son curables con un sistema de vulcanización basado en azufre usando un acelerador de sulfenamida y un agente de acoplamiento de silano. Los inventores han descubierto que al ajustar la proporción de azufre al acelerador y la proporción de sílice al negro de humo, la propiedad de uso de superficies de rodamiento de llantas y/o cubrellantas para vehículos pesados elaboradas de la composición de caucho resultante se puede casi mantener mientras se mejora la resistencia al rodamiento de la llanta.

Aquellas modalidades que incluyen "superficies de rodamiento y/o cubrellantas de llantas de vehículos pesados" son particularmente adecuadas para usarse en "vehículos pesados" tales como, por ejemplo, llantas de camiones, llantas de autobuses, llantas de trenes del metro, tractores, camiones de remolque, llantas de aeroplanos, agrícolas, transporte de tierra y otras llantas todoterreno (OTR) . Las "superficies de rodamiento de llantas y/o cubrellantas de vehículos pesados" como se usa aquí pueden incluir aquellas de nuevas llantas, aquellas en llantas que se han recauchutado y las bandas de superficie de rodamiento (curadas o no curadas) que se pueden aplicar a llantas pulidas durante el proceso de recauchutado. Por lo tanto modalidades particulares de la presente invención no se refieren a llantas para autos de pasajeros y otras llantas de trabajo ligero. Las cubrellantas como se usa aquí se definen como la composición elastomérica localizada entre el empaque de correa y la superficie de rodamiento.

Las llantas de vehículos pesados a veces se pueden clasificar en cuanto a su uso. Por ejemplo, las llantas de camiones se pueden clasificar como llantas para rueda motriz (aquellas que son accionadas por el motor del camión) y llantas guiadas (aquellas que se usan para orientar el camión) . Las llantas en el camión de remolque de un equipo tractor-camión de remolque también se clasifican separadamente. Aunque modalidades de la presente invención se reconocen como adecuadas para cada tipo de llantas de vehículos pesados, otras modalidades son adecuadas especialmente y limitadas a las llantas para rueda motriz de un tractor como se usa en un equipo de tractor-camión.

Modalidades particulares de la presente invención incluyen superficies de rodamiento y/o cubrellantas de llantas para vehículos pesados constituidas al menos en parte de un material basado en una composición de caucho reforzada con sílice y negro de humo. El término "con base en" como se usa aquí reconoce que las superficies de rodamiento u otros artículos de caucho se elaboran de composiciones de caucho vulcanizado o curado que son, en el momento de su montaje, no curado. La composición de caucho curado es por lo tanto "con base en" la composición de caucho no curado. En otras palabras, la composición de caucho entrelazado se basa en la composición de caucho entrelazable .

Se reconoce que en modalidades particulares de la presente invención la superficie de rodamiento completa y/o cubrellantas completa se puede constituir de la composición de caucho descrita aquí mientras en otras modalidades sólo porciones de la superficie de rodamiento y/o porciones del cubrellantas se pueden constituir de la composición de caucho o sus combinaciones. Por ejemplo, en modalidades particulares solo una porción de bloques de superficie de rodamiento en una superficie de rodamiento se pueden elaborar de la composición de caucho descrita mientras en otras modalidades solo porciones de bloques individuales de superficie de rodamiento se pueden elaborar de la composición de caucho descrita. Los bloques de superficie de rodamiento de la superficie de rodamiento pueden ser de la composición y/o en otras modalidades sólo la base de superficie de rodamiento se puede hacer de la composición. La cubrellanta puede ser de la composición descrita o en otras modalidades no de la composición descrita.

Modalidades particulares de la composición de caucho descrita aquí tienen una composición elastomérica que incluye caucho natural o una combinación de caucho natural y un caucho de poliisopreno sintético. El poliisopreno sintético incluye, por ejemplo, cis-1 , 4-poliisopreno sintético, que se puede caracterizar por poseer enlaces cis-1.4 en más de 90% en mol o alternativamente, en más de 98% en mol. Modalidades particulares de la presente invención tienen un contenido de caucho natural de entre 80 y 100 partes en peso por cien partes en peso del elastómero total (phr) o alternativamente al menos 85 phr de caucho natural, al menos 90 phr de caucho natural, al menos 95 phr de caucho natural o 100 phr de caucho natural.

Modalidades particulares de la composición de caucho descrita aquí no incluyen otros elastómeros dieno insaturados altamente diferentes del caucho natural y/o caucho de poliisopreno sintético. Otras modalidades pueden no incluir otros elastómeros dieno insaturados y/o cualquier otro elastómero dieno saturado esencialmente. Elastómeros dieno o caucho se refieren a aquellos elastómeros que resultan al menos en parte (es decir, un homopolímero o un copolímero) de monómeros dieno (monómeros que tienen dos enlaces dobles carbono-carbono, ya sea conjugado o no) . Esencialmente elastómeros dieno insaturados se entienden que se refieren a aquellos elastómeros dieno que resultan al menos en parte de monómeros dieno conjugado, que tienen un contenido de miembros o unidades de origen dieno (dienos conjugados) que son mayores de 15% en mol.

De esta manera, por ejemplo, elastómeros dieno tales como cauchos de butilo, cauchos de nitrilo o copolímeros de dienos y de alfa-olefinas del tipo terpolímero dieno de etileno-propileno (EPDM) o el tipo de copolímero etileno-acetato de vinilo no caen dentro de la definición precedente, y se pueden describir en particular como elastómeros dieno "esencialmente saturados" (contenido bajo o muy bajo de unidades de origen de dieno, es decir, menos de 15% en mol) . Modalidades particulares de la presente invención incluyen elastómeros dieno no saturados esencialmente .

Dentro de la categoría de elastómeros dieno insaturados esencialmente están los elastómeros dieno insaturados altamente, que se entienden en particular como elastómeros dieno que tienen un contenido de unidades de origen dieno (dienos conjugados) que es mayor de 50% en mol.

Modalidades particulares de la composición de caucho descrita aquí incluyen negro de humo y sílice como sustancias de relleno de refuerzo. De hecho, se ha determinado que la proporción de sílice al negro de humo es una variable importante para lograr las propiedades de desgaste de superficies de rodamiento de llantas para vehículos pesados elaboradas de las composiciones de caucho sin sacrificar otras propiedades importantes tales como resistencia al rodamiento. La sílice se puede agregar a la composición de caucho en una cantidad de entre 30 y 50 phr o alternativamente entre 30 y 45 phr, 35 y 45 phr o 40 y 45 phr. El sílice agregado en cantidades fuera de estas cantidades impactan negativamente las propiedades físicas (resistencia al desgaste y/o rodamiento) de superficies de rodamiento y/o cubrellantas de llantas para vehículos pesados elaboradas de la composición de caucho descrita.

La sílice usada en modalidades particulares de la composición de caucho puede ser cualquier sílice de refuerzo conocida por uno con experiencia en la técnica, en particular cualquier precipitado o sílice pirogénica que tiene un área superficial BET y un área superficial CTAB específica, las cuales son menores de 450 m/g o alternativamente, entre 30 y 400 m2/g. Modalidades particulares incluyen una sílice que tiene un CTAB de entre 80 y 200 m2/g, entre 100 y 190 m2/g, entre 120 y 190 m2/g o entre 140 y 180 m2/g. El área superficial específica de CTAB es el área superficial externa determinada de acuerdo con AFNOR-NFT-45007 estándar de noviembre de 1987.

Modalidades particulares de las composiciones de caucho que constituyen las superficies de rodamiento y/o cubrellantas de llantas para vehículos pesados tienen un área superficial BET de entre 60 y 250 m2/g o alternativamente, de entre 80 y 200 m2/g. El área superficial específica BET se determina de una manera conocida, de acuerdo con el método de Brunauer, Emmet y Teller descrito en "The Journal of the American Chemical Society" , vol . 60, página 309, febrero de 1938, y correspondiente con AFNOR-NFT-45007 estándar (noviembre de 1987) .

La sílice usada en modalidades particulares se puede caracterizar además por tener un valor de absorción de dibutilftalato (DBP) de entre 100 y 300 ml/100 g o alternativamente entre 150 y 250 ml/100 g.

Sílices altamente dispersables precipitadas (referidas como "HDS" ) se usan exclusivamente en modalidades particulares de la composición de caucho descrita, en donde "sílice altamente dispersable" se entiende que significa cualquier sílice que tiene una capacidad sustancial para disgregarse y dispersarse en una matriz elastomérica . Las determinaciones se pueden observar de una manera conocida por medio de microscopía electrónica u óptica en secciones delgadas. Ejemplos de sílices dispersables altamente conocidas incluyen, por ejemplo, Perkasil KS 430 de Akzo, la sílice BV3380 de Degussa, la sílices Zeosil 1165 MP y 1115 MP de Rhodia, la sílice Hi-Sil 2000 de PPG y las sílices Zeopol 8741 o 8745 de Huber.

El negro de humo, que es una sustancia de relleno orgánica, es bien conocida por aquellos que tienen experiencia en la técnica en el campo de formación de compuestos de caucho. Como se observa anteriormente, la composición de caucho descrita aquí incluye sílice y negro de humo como sustancia de relleno de refuerzo. El negro de humo incluido en la composición de caucho descrita aquí se añade en una cantidad de entre (0.75)C phr y (1.25)C phr como se determina por la siguiente ecuación (1) : C = -0.8SÍ+4 .3. (1) en donde Si es la cantidad (phr) de sílice altamente dispersable. Alternativamente, el negro de humo se puede añadir en una cantidad de entre 0.8C y 1.20C, 0.85C y 1.15C phr, 0.9C y 1.1C phr, 0.95C phr y 1.05C phr, entre 0.97C phr y 1.03C phr o en la cantidad de C phr.

Los negros de humo adecuados son cualquier negro de humo, en particular los negros de humo del tipo HAF, ISAF y SAF, que se usan convencionalmente en llantas, y particularmente en superficies de rodamiento. Ejemplos no limitativos de negros de humo incluyen, por ejemplo, los negros de humo N115, N134, N234, N299, N330, N339, N343, N347 y N375. Para superficies de rodamiento de llantas para vehículos pesados, las modalidades particulares de negros de humo adecuados se pueden limitar a aquellos en la serie N100 a N300 de negros de humo.

Además de la sílice añadida a la composición de caucho, una cantidad proporcional de un agente de acoplamiento de silano se añade también a la composición de caucho. El agente de acoplamiento de silano es un compuesto organosilicio que contiene azufre que reacciona con los grupos silanol de sílice durante el mezclado y con los elastómeros durante la vulcanización para proveer propiedades mejoradas de la composición de caucho curada. Un agente de acoplamiento adecuado es uno que es capaz de establecer un enlace químico y/o físico suficiente entre la sustancia de relleno inorgánica y el elastómero dieno; que es al menos bifuncional, que tiene, por ejemplo, la fórmula general simplificada "Y-T-X" , en donde: Y representa un grupo funcional (función "Y") que es capaz de unirse físicamente y/o químicamente con la sustancia de relleno inorgánica, tal como un enlace que es capaz de establecerse, por ejemplo, entre un átomo de silicio del agente de acoplamiento y los grupos hidroxilo superficiales (OH) de la sustancia de relleno inorgánica (por ejemplo, silanoles superficiales en el caso de sílice) ; X representa un grupo funcional (función "X") que es capaz de unirse físicamente y/o químicamente con el elastómero dieno, por ejemplo, por medio de un átomo de azufre; T representa un grupo orgánico divalente haciendo posible enlazar Y y X.

Cualquiera de los compuestos organosilicio que contienen azufre y se conocen bien por aquellos con experiencia en la técnica son útiles para practicar modalidades de la presente invención. Ejemplos de agentes de acoplamiento de silano adecuados que tienen dos átomos de silicio en la molécula silano incluyen 3,3'-bis (trietoxisililpropilo) disulfuro y 3 , 3 ' -bis (trietoxi-sililpropil) tetrasulfuro (conocido como Si69) . Ambos de estos están disponibles comercialmente de Degussa como X75-S y X50-S respectivamente, aunque no en forma pura. Degussa reporta que el peso molecular de X50-S es 532 g/mol y X75-S es 486 g/mol. Estos productos disponibles comercialmente incluyen el componente activo mezclado 50-50 en peso con un negro de humo N330. Otros ejemplos de agentes de acoplamiento de silano adecuados que tienen dos átomos de silicio en la molécula de silano incluyen 2,2'-bis (trietoxisililetiel) tetrasulfuro, 3,3' -bis (tri-t-butoxi-sililpropil) disulfuro y 3 , 3 ' -bis (di-t-butilmetoxisililpropil) tetrasulfuro. Ejemplos de agentes de acoplamiento de silano que tienen solo un átomo de silicio en la molécula de silano incluyen, por ejemplo, 3,3'- (trietoxisililpropil) disulfuro y 3 , 3 ' - (trietoxi-sililpropil ) tetrasulfuro . La cantidad de agente de acoplamiento de silano puede variar sobre un intervalo adecuado como es conocido por una persona que tiene experiencia ordinaria en la técnica. Usualmente la cantidad 1 añadida está entre 7% en peso y 15% en peso o alternativamente entre 8% en peso y 12 % en peso o entre 9% en peso y 11% en peso del peso total de sílice añadido a la composición de caucho.

La composición de caucho descrita aquí se entrelaza o es entrelazable usando un sistema de curado de azufre que incluye azufre libre y un acelerador de sulfenamida en una cantidad proporcional. Azufre libre adecuado incluye, por ejemplo, azufre pulverizado, azufre de marcador de caucho, azufre comercial, y azufre insoluble. La cantidad de azufre libre incluida en la composición de caucho puede variar entre 1.5 y 3 phr o alternativamente entre 1.6 y 2.8 phr, entre 1.6 y 2.5 phr, entre 1.75 y 3 phr o entre 2 y 2.6 phr.

El acelerador de sulfenamida se añade en una cantidad proporcional a la cantidad de azufre libre añadido en el sistema de curado. La adición de una cantidad de acelerador de sulfenamida y/o una cantidad de azufre libre fuera de los intervalos descritos aquí impactan negativamente las propiedades físicas (resistencia al desgaste y/o rodamiento) de superficies de rodamiento de llantas de vehículo pesado hechas de la composición de caucho. Modalidades particulares de la composición de caucho descritas aquí incluyen (0.9) A phr y (1.1) A phr de un acelerador de sulfenamida, en donde A se determina por la siguiente ecuación (2) : A= ( .0059S"1-45 + .0045Y) (PM) (2) en donde S es la cantidad (phr) del azufre libre, Y es la fracción en peso de la sustancia de relleno de refuerzo de sílice basada en el peso total de la sustancia de relleno de refuerzo y PM es el peso molecular del acelerador de sulfenamida. De manera alternativa, el acelerador de sulfenamida se puede añadir en una cantidad de entre 0.95A phr y 1.05A phr, entre 0.97A phr y 1.03A phr o en la cantidad de A phr. Se debe notar que los inventores han descubierto que a fin de obtener los resultados sorpresivos de resistencia al desgaste mejorada sin impactar significantemente otras propiedades físicas, la cantidad de acelerador de sulfenamida añadida a la composición de caucho es una función no solamente de la cantidad de azufre añadido a la composición sino también de la cantidad de sílice añadido a la composición como la fracción en peso de sílice del peso total de la sustancia de relleno de refuerzo.

Los aceleradores de sulfenamida son bien conocidos en la técnica. Ejemplos de aceleradores de sulfenamida adecuados incluyen n-ciclohexilo, 2 -benzotiazol sulfenamida (CBS) , N-terc-butil-2-benzotiazol sulfenamida (TBBS) , N-oxidietil-2-benztiazol sulfenamida (MBS) y N' -diciclohexil -2 -benzotiazol sulfenamida (DCBS) . Modalidades particulares utilizan CBS solamente como el acelerador de sulfenamida.

Por ejemplo, para determinar la cantidad de "A" de fórmula (1) en una modalidad que incluye CBS (PM de 264 g/mol) como el acelerador de sulfenamida y además incluye 2.3 prh de azufre libre,- 41.1 phr de sílice y 13.2 phr de negro de humo, "A" se puede calcular por ser [ ( .0059) (2.3) "1 45 + (.0045) (0.756) ] *264 = 1.36 phr en peso del acelerador de sulfenamida .

Modalidades particulares de la composición de caucho descrita aquí incluyen aceite no procesado. Los aceites son bien conocidos por una persona con experiencia en la técnica, son generalmente extraídos de petróleo, y se clasifican como aceites procesados tipo parafínico, aromático o naftérico y que incluyen aceites MES y TDAE . Algunas modalidades de la composición de caucho pueden incluir un elastómero, tal como un poliisopreno sintético, que se ha extendido con uno o más aceites de procesamiento pero el aceite se limita en la composición de caucho como que no es más de 10 phr del contenido elastomérico total de la composición de caucho o de manera alternativa, no más de 8 phr, no más de 6 phr o no más de 4 phr. Probablemente otras composiciones de caucho de modalidades particulares de acuerdo con la presente invención que no incluyen un elastómero extendido pueden incluir no más de la misma cantidad de aceites de procesamiento como debe contener en un elastómero extendido como se nota anteriormente.

Modalidades particulares de la composición de caucho descritas aquí incluyen resinas no plastificadas . Las resinas son bien conocidas por aquellos que tienen experiencia ordinaria en la técnica y son generalmente basadas en hidrocarburo, frecuentemente siendo basadas en petróleo. Sin embargo, la invención completa no es así limitada .

Otros aditivos se pueden añadir a la composición de caucho descrita aquí como es conocido en la técnica. Los aditivos pueden incluir, por ejemplo, algunos o todos de los siguientes anti -degradantes , antioxidantes, ácidos grasos, ceras, ácido esteárico, óxido de zinc y otros aceleradores. Ejemplos de anti-degradantes y antioxidantes incluyen 6PPD, 77PD, IPPD y TMQ y se pueden añadir a composiciones de caucho en una cantidad de 0.5 y 5 phr. Óxido de zinc se puede añadir en una cantidad de entre 1 y 6 phr o 2 y 4 phr. Ceras se pueden añadir en una cantidad de entre 1 y 5 phr.

Se usan aceleradores para controlar el tiempo y/o temperatura requeridos para vulcanización y para mejorar propiedades de composición de caucho curado. Como se nota anteriormente, el acelerador primario en la composición de caucho descrita aquí es una sulfenamida, que se añade en una cantidad que es proporcional a la cantidad de azufre añadido. Combinación de aceleradores son frecuentemente útiles para mejorar las propiedades de la composición de caucho curado y modalidades particulares pueden incluir la adición de un acelerador secundario.

Modalidades particulares incluyen el uso de un acelerador moderadamente rápido tal como, por ejemplo, difenilguanidina (DPG) , trifenil guanidina (TPG) , diortotolil guanidina (DOTG) , o-tolilbiguanida (OTBG) o hexametilen tetramina (HMTA) . Los aceleradores se pueden añadir en una cantidad de arriba de 4 phr, entre 0.5 y 3 phr, entre 0.5 y 2.5 phr o entre 1 y 2 phr. Modalidades particulares pueden excluir el uso de aceleradores rápidos y/o aceleradores ultra-rápidos tal como, por ejemplo, los aceleradores rápidos; disulfuros y benzotiazoles ; y los ultra-aceleradores; tiuramios, xantatos, ditiocarbamatos y ditiofosfatos .

La invención además se ilustra por los siguientes ejemplos, los cuales deben considerarse solamente como ilustraciones y no delimitan la invención en ninguna manera. Las propiedades de las composiciones descritas en los ejemplos se evalúan como se describe a continuación.

Los módulos de alargamiento (MPa) se miden en 10% (MA10) y 100% (MA 100) a una temperatura de 23°C basados en estándar ASTM D412 en piezas de prueba de muestra ciega. Las mediciones se toman en el segundo alargamiento, es decir, después de un ciclo de acomodación. Estas mediciones son módulos secantes en MPa, basados en la sección trasversal original de la pieza de prueba.

Las pérdidas de histéresis (HL) se miden en porcentaje por rebote a 60°C en el sexto impacto de acuerdo con la siguiente ecuación: HL (%) = 100 (Wo-Wi) / x, donde W0 es la energía suministrada y V¡ es la energía restituida.

Las características dinámicas de materiales se miden en un sistema de prueba de elastómero MTS 831 de acuerdo con ASTM D5992. La respuesta de una muestra de material vulcanizado (pieza de prueba cilindrica de un grosor de 4 mm y una sección de 400 mm2) sometida a un esfuerzo cortante sinusoidal sencillo de alternación, en una frecuencia de 10 Hz y a 80°C, se registra. La exploración se efectúa en una amplitud de deformación de 0.1 a 50% (ciclo exterior), entonces de 50% a 0.1% (ciclo de retorno). El valor máximo de la tangente de la pérdida de delta tan de ángulo (tan max 6) a 80°C se determina durante el ciclo de retorno .

Los índices de resistencia al desgarramiento se miden a 100 °C. La carga de ruptura (BL) en N/mm de grosor y el alargamiento en rompimiento (EB) en porcentaje se miden en una pieza de prueba de dimensiones 10 x 142 x 2.5 mm dentada con 3 dientes que cada uno tiene una profundidad de 3 mm. El índice de resistencia de desgarramiento después se provee por la siguiente ecuación (2).

TR = (BL*EB) /100 (2) Los resultados del análisis de llantas se proveen como índices de desempeño relativos, los resultados son en relación a un índice de referencia 100 que caracteriza una llanta "control" . Por lo tanto un índice de desempeño mayor de esta base 100 indica que un desempeño para una llanta particular es superior a la de la llanta "control" correspondiente .

La resistencia al rodamiento de cada una de las llantas analizadas se mide al correr en un tambor de prueba, a una temperatura ambiente de 25°C, bajo una carga de 2800 kg y a una velocidad de 90 km/h, la presión interna de la llanta es de 8.6 bar.

La resistencia al desgaste o resistencia de cada llanta se determina por medio de un índice de desgaste relativo que es una función de la altura del caucho restante, después de correr las llantas en el eje de dirección de un camión en un circuito de carriles sinuosos, para un total de 64516.12 Km. Este índice de desgaste relativo se obtiene al comparar la altura del caucho restante en una superficie de rodamiento de acuerdo con la invención con la altura de caucho restante en una superficie de rodamiento "control" , que por definición tiene un índice de desgaste de 100.

Se analiza la tracción al montar la llanta en un camión que tiene un eje de dirección instrumentado. Las llantas se analizan a condiciones de temperatura ambiente con 1.5 mm de profundidad de agua nominal en la superficie del camino. Las condiciones de la prueba están en concreto pulido en 32 y 64 Km/h y en asfalto en 32 y 97 km/h.

Durante cada prueba, una fuerza de frenado (Fx) se aplica y se mide bloqueando la rotación de la rueda, es decir, se detiene la rotación de la rueda. Ocurre desplazamiento cuando, en la huella, la velocidad angular de la llanta (0) es menor que su velocidad angular libre de rodamiento (Oo) . La relación de deslizamiento (SR) generalmente representa la diferencia entre las dos velocidades, y se pueden expresar como SR = (O/Oo) - (Oo/Oo) . Por ejemplo, cuando la llanta llega a ser bloqueada, la velocidad rotacional es cero y la relación de desplazamiento es -1.

Durante la prueba, los valores de Mu se calculan para velocidades angulares de llantas particulares (relaciones de deslizamiento) hasta que la llanta llega a ser bloqueada debido a fuerzas de frenado. Mu se determina al dividir la fuerza de frenado por la carga vertical constante aplicada a cada llanta. Usando el valor Mu promedio entre 5% y 45% de deslizamiento para cada llanta, los valores de Mu para cada una de las llantas se normalizan al dividir cada uno por el valor de Mu promedio para la llanta 1 índice.

EJEMPLO 1 Formulaciones elastoméricas se preparan usando los componentes mostrados en la tabla 1 y usando procedimientos bien conocidos para una persona con experiencia en la técnica. La cantidad de cada componente que produce las formulaciones elastoméricas mostradas en la tabla 1 se proveen en partes por cien partes en peso (phr) del elastómero. Los "otros" componentes enlistados en la tabla 1 para las formulaciones Fl hasta F3 incluyen componentes curativos y anti -degradantes tal como ZnO, ácido esteárico, 6PPD, TMQ, DPG y cera. Todos estos materiales se añaden en cantidades usuales como es conocido para aquellos que tienen experiencia ordinaria en la técnica. La llanta índice es una llanta de camión Michelin comercialmente disponible.

Los negros de humo usados en las formulaciones son como sigue: índice, N299, Fl, ECORAX 1990 disponible de Evonik Industries; F2 , SR129 disponible de Sid Richardson Carbón Co. ; F3 , N234. Los sílices altamente dispersables usados en las formulaciones son como sigue: F2 , Zeosil Premium 200 MP disponible de Rhodia; Fl, F3 , Zeosil 1165 MP disponible de Rhodia. Zeosil 200 Premium MP se pueden caracterizar como sílices altamente dispersables que tienen el área superficial BET y un CTAB de 230 m2/g y 196 m2/g respectivamente. Zeosil 1165 MP se puede caracterizar como un sílice altamente dispersable que tienen el área superficial BET y un CTAB de 160 m2/g y 155 m2/g respectivamente.

TABLA 1 Propiedades físicas de formulaciones elastomericas Las formulaciones elastoméricas se preparan al mezclar el caucho, sílice, agente de acoplamiento y componentes DPG proporcionados en la tabla 1 en un mezclador Banbury que opera a 65-70 RPM por aproximadamente 45 segundos, después la adición de negro de humo y después se disminuye de 50-55 RPM por aproximadamente 1.8 minutos. La mezcla después se enfría y se transfiere a un molino que tiene dos cilindros que operan a una velocidad de 30 RPM. Los agentes de vulcanización se añaden y se continua mezclando hasta que los agentes de vulcanización son bien dispersados, que es por arriba de 10 minutos de tiempo de molido. En el caso de Fl y F2 solamente, la mezcla se añade nuevamente al mezclador Bunbury para procesamiento adicional. El mezclador Bunbury se opera a una velocidad de entre 20-40 RPM por aproximadamente 2.5 minutos durante esta segunda etapa de mezclado .

Las composiciones de caucho se enrollan en hojas y se curan durante 20 minutos a una temperatura de 150°C para todos los materiales excepto para el índice 1, que se cura a 150°C durante 25 minutos. Las hojas curadas después se cortan en piezas de análisis adecuadas para los métodos de prueba utilizados para determinar las características físicas de los ej emplos .

Para los análisis de llantas, las llantas se producen teniendo una superficie de rodadura hecha de compuestos de caucho mostrados en la tabla 1. El análisis se realizó como se describe anteriormente con los resultados de prueba mostrados en la tabla 1.

Los términos "que comprende" , "que incluye" y "que tiene" como se usan en las reivindicaciones y especificación aquí, se deben considerar como que indican un grupo abierto que puede incluir otros elementos no especificados. El término "que consiste esencialmente de" , como se usa en las reivindicaciones y especificación aquí, se debe considerar como que indica un grupo abierto parcialmente que puede incluir otros elementos no especificados, mientras que aquellos otros elementos no alteran materialmente las características básicas y novedosas de la invención reclamada. Los términos "un", "una", y las formas singulares de palabras se deben tomar para incluir la forma plural de las mismas palabras, tal que los términos significan que uno o más de algunos se provee. Los términos "al menos uno" y "uno o más" se usan de manera intercambiable. El término "uno" o "único" se debe usar para indicar que uno y solamente uno de algunos se destina. De manera similar, otros valores de números enteros específicos, tal como "dos" se usan cuando un número específico de cosas se destina. Los términos "preferiblemente", "preferido", "prefiere", "opcionalmente" , "puede" y términos similares se usan para indicar que un articulo, condición o etapa es referida a ser un aspecto opcional (no requerido) de la invención. Los intervalos que se describen como que son "entre a y b" son inclusive de los valores para "a" y "b" .

Se debe entender de la descripción anterior que varias modificaciones y cambios se pueden hacer a las modalidades de la presente invención sin desviarse de su esencia verdadera. La descripción anterior se provee para el propósito de ilustración solamente y no se debe construir en un sentido limitante. Solamente el lenguaje de las siguientes reivindicaciones debe limitar el alcance de esta invención.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (18)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1.- Una llanta para vehículo pesado caracterizada porque tiene una superficie de rodamiento y una cubrellanta, la superficie de rodamiento, la cubrellanta o ambas están constituidas al menos en parte de un material basado en una composición de caucho, la composición de caucho comprendiendo, por 100 partes en peso de caucho: entre 80 y 100 phr de un caucho natural ; entre 0 y 20 phr de un caucho de poliisopreno sintético; una sustancia de relleno de refuerzo que comprende a) una sílice dispersable altamente en una cantidad de entre 30 y 50 phr y b) un negro de humo en una cantidad de entre (0.75)C phr y (1.25) C phr como se determina por la ecuación C=-0.8Si+44.3, en donde Si es la cantidad (phr) de la sílice dispersable altamente; un agente de acoplamiento silano; y un sistema de curado de azufre que comprende entre 1.5 y 3 phr de azufre libre y entre (0.9)A phr y (l.l)A phr de un acelerador de sulfenamida, en donde A se determina por la fórmula A= (O .0059S"1-45 + O .0045Y) (PM) , en donde S es la cantidad (phr) del azufre libre, Y es una fracción en peso de la sustancia de relleno de refuerzo de sílice con base en el peso total de la sustancia de relleno de refuerzo y PM es un peso molecular del acelerador de sulfenamida.

2. - La llanta de vehículo pesado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la composición de caucho comprende 100 phr del caucho natural y 0 phr del caucho de poliisopreno sintético.

3. - La llanta de vehículo pesado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la composición de caucho comprende 100 phr del caucho natural y el caucho de poliisopreno sintético.

. - La llanta de vehículo pesado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el acelerador de sulfenamida es CBS.

5. - La llanta de vehículo pesado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la sustancia de relleno de refuerzo comprende entre 30 y 45 phr de la sílice dispersable altamente.

6. - La llanta de vehículo pesado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el sistema de curado de azufre comprende entre 1.6 y 2.8 phr de azufre libre.

7. - La llanta de vehículo pesado de conformidad con la "reivindicación 1, caracterizada porque el sistema de curado de azufre comprende entre 0.97A y 1.03A phr del acelerador de sulfenamida.

8. - La llanta de vehículo pesado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el negro de humo se añade en una cantidad de entre 0.9C y 1.1C phr de negro de humo .

9. - Una superficie de rodamiento de llanta caracterizada porque es para vehículo pesado constituida al menos en parte de un material basado en una composición de caucho, la composición de caucho comprendiendo, por 100 partes en peso de caucho: entre 80 y 100 phr de un caucho natural; entre 0 y 20' phr de un caucho de poliisopreno sintético ; una sustancia de relleno de refuerzo que comprende a) una sílice dispersable altamente en una cantidad de entre 30 y 50 phr y b) un negro de humo en una cantidad de entre (0.75)C phr y (1.25) C phr como se determina por la ecuación C=-0.8Si+44.3, en donde Si es la cantidad (phr) de la sílice dispersable altamente; un agente de acoplamiento silano; y un sistema de curado de azufre que comprende entre 1.5 y 3 phr de azufre libre y entre (0.9) A phr y (1.1) A phr de un acelerador de sulfenamida, en donde A se determina por la fórmula A= (0.0059S"1 5 + 0.0045Y) (PM) , en donde S es la cantidad (phr) del azufre libre, Y es una fracción en peso de la sustancia de relleno de refuerzo de sílice con base en el peso total de la sustancia de relleno de refuerzo y PM es un peso molecular del acelerador de sulfenamida.

10.- La superficie de rodamiento de llanta de vehículo pesado de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque la composición de caucho comprende 100 phr del caucho natural y 0 phr del caucho de poliisopreno sintético .

11.- La superficie de rodamiento de llanta de vehículo pesado de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque la composición de caucho comprende 100 phr del caucho natural y el caucho de poliisopreno sintético.

12. - La superficie de rodamiento de llanta de vehículo pesado de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque el acelerador de sulfenamida es CBS.

13. - La superficie de rodamiento de llanta de vehículo pesado de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque la sustancia de relleno de refuerzo comprende entre 30 y 45 phr de la sílice dispersable altamente .

14. - La superficie de rodamiento de llanta de vehículo pesado de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque el sistema de curado de azufre comprende entre 1.6 y 2.8 phr de azufre libre.

15. - La superficie de rodamiento de llanta de vehículo pesado de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque el sistema de curado de azufre comprende entre 0.97A y 1.03A phr del acelerador de sulfenamida.

16.- La superficie de rodamiento de llanta de vehículo pesado de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque el negro de humo se añade en una cantidad de entre 0.97C y 1.03C phr de negro de humo.

17. - La superficie de rodamiento de llanta de vehículo pesado de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque la superficie de rodamiento de la llanta es una banda de superficie de rodamiento para unirse a una llanta pulida durante un proceso de recauchutado .

18. - Una llanta para vehículo pesado caracterizada porque tiene una superficie de rodamiento y una cubrellanta, la superficie de rodamiento estando constituidas al menos en parte de un material basado en una composición de caucho, la composición de caucho comprendiendo, por 100 partes en peso de caucho : entre 80 y 100 phr de un caucho natural; entre O y 20 phr de un caucho de poliisopreno sintético; una sustancia de relleno de refuerzo que comprende a) una sílice dispersable altamente en, una cantidad de entre 30 y 50 phr y b) un negro de humo en una cantidad de entre (0.75) C phr y (1.25) C phr como se determina por la ecuación C=-0.8SÍ+44.3 , en donde Si es la cantidad (phr) de la sílice dispersable altamente; un agente de acoplamiento silano; y un sistema de curado de azufre que comprende entre 1.5 y 3 phr de azufre libre y entre (0.9) A phr y (1.1) A phr de un acelerador de sulfenamida, en donde A se determina por la fórmula A= (0.0059S"1'45 + 0.0045Y) (PM) , en donde S es la cantidad (phr) del azufre libre, Y es una fracción en peso de la sustancia de relleno de refuerzo de sílice con base en el peso total de la sustancia de relleno de refuerzo y PM es un peso molecular del acelerador de sulfenamida.