ES2295135T3

ES2295135T3 - Composicion de caucho para revestimiento interno.

Info

Publication number: ES2295135T3
Application number: ES01908151T
Authority: ES
Inventors: Ichiro Wada; Masashi Ohara; Osamu Bridgestone Corporation UCHINO; Toshiaki Bridgestone Corporation KOURA; Naofumi Bridgestone Corporation EZAWA; Motoaki Bridgestone Corporation KANOH; Yasuyoshi Kawaguchi; Shun Nakamura
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2000-02-28
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2008-04-16
Anticipated expiration: 2021-02-28
Also published as: WO2001062846A1; US7019063B2; EP1195402A4; EP1195402B1; US20020151636A1; DE60130956D1; EP1195402A1; DE60130956T2

Abstract

Una composición de caucho para un revestimiento interno de un neumático, en la que se obtiene la composición de caucho mediante la incorporación de un componente de caucho y de negro de carbón, caracterizada porque al componente de caucho se le ha incorporado una arcilla en capas o discoide que tiene una proporción de entre 3 o más y 30 o menos, en la que el componente de caucho comprende del 40 al 100% en peso de al menos un caucho seleccionado de entre el grupo que consiste en un caucho basado en butilo y el 60% en peso o menos de un caucho de dienos, y una cantidad A incorporada en función del peso de la arcilla en capas o discoide por 100 partes en peso del componente de caucho que satisface la siguiente Fórmula I: 1 < A × D < 200 (I) representando D un grosor (mm) de una capa de revestimiento interno de caucho; y en la que están incorporadas además de 10 a 50 partes en peso de la arcilla en capas o discoide y de 10 a 60 partes en peso de negro de carbón por 100 partes en peso del componente de caucho que comprende al menos un caucho basado en butilo.

Description

Composición de caucho para revestimiento interno.

La presente invención versa acerca de una composición de caucho para un revestimiento interno de un neumático. Más específicamente, la presente invención versa acerca de una composición de caucho que proporciona un revestimiento interno que tiene una resistencia a la permeabilidad al aire excelente y una manejabilidad mejorada debido a su formulación de compuesto específica que contiene un caucho basado en butilo, y acerca de un neumático que ve reducido su peso utilizando la composición del caucho.

Para evitar la pérdida de aire y mantener constante la presión del aire de un neumático, normalmente se proporciona un revestimiento interno de caucho de menor permeabilidad al aire como el caucho butílico y un caucho butílico halogenado en la pared interna de un neumático. Sin embargo, dado que la resistencia de un caucho no vulcanizado se ve reducida al incrementar el contenido de caucho butílico, una lámina de caucho no vulcanizado es susceptible de tener alguna rotura y defecto de agujeros. Particularmente, cuando un revestimiento interno es de un calibre menor, sale fácilmente del revestimiento interno durante la construcción del neumático un cordón proporcionado dentro del neumático.

Un neumático de avión a veces está expuesto a una atmósfera que llega a alcanzar los -65ºC. También, a veces, un vehículo pesado, como un camión o un autobús, se encuentra aparcado en regiones extremadamente frías, exponiendo por lo tanto sus neumáticos a una baja temperatura que puede llegar a -50ºC. Por lo tanto, si el revestimiento interno de un neumático de un vehículo pesado está compuesto principalmente de caucho butílico o de un caucho butílico halogenado, teniendo cada uno una temperatura de transición vítrea elevada, es probable que se raje el revestimiento interno.

Para satisfacer la reciente demanda social de ahorrar energía, se han propuesto distintos métodos para reducir el calibre del revestimiento interno para reducir el peso del neumático. Por ejemplo, las solicitudes hechas públicas de patentes japonesas con números 7-40702 y 7-81306 proponen utilizar una capa de película de nailon o una capa de cloruro de polivinilideno en lugar del caucho butílico. La solicitud hecha pública de patente japonesa con número 10-24607 propone utilizar una película de una composición que comprenda una resina termoplástica, como las resinas poliamidas y las resinas de poliéster mezcladas con un elastómero.

Los métodos propuestos que utilizan las películas mencionadas anteriormente tienen, de algún modo, éxito en la reducción del peso del neumático. Sin embargo, dado que la matriz de cada película es una resina cristalina, la resistencia a rajarse y la resistencia a la fatiga de flexión son pobres, en particular, cuando se usan a temperaturas inferiores a 5ºC, en comparación con una de las capas utilizadas normalmente, que está hecha de una composición a base de caucho butílico. Además, el uso de una matriz de resina cristalina complica el proceso de producir un neumático.

También se conocen un método de compuesto de mica plana como relleno para una composición de caucho (solicitud hecha pública de patente japonesa con número 11-140234) y un método de compuesto de un tipo de arcilla (solicitud hecha pública de patente japonesa con número 5-017641). Sin embargo, en estos métodos el relleno no está dispersado de manera uniforme durante el amasado del caucho cuando se incrementa la cantidad de relleno, lo que tiende, por lo tanto, a reducir la resistencia a la fatiga de flexión y la durabilidad a bajas temperaturas, debido a la dispersión insuficiente.

También se quiere llamar la atención a un planteamiento de la solicitud de patente JP-A-10086604.

En vista del estado previo de la especialidad mostrado anteriormente, es un objeto de la presente invención proporcionar una composición de caucho para un revestimiento interno que tiene una excelente resistencia a la permeabilidad al aire y una manejabilidad mejorada antes de la vulcanización. Otro objeto de la presente invención es proporcionar un neumático que tiene un revestimiento interno cuyo calibre es más fino debido al uso de la composición de caucho, mientras que mantiene la capacidad de retener la presión interna del neumático, y muestra una buena resistencia al rajado (durabilidad a bajas temperaturas) y una buena resistencia a la fatiga de flexión durante el uso en condiciones de bajas temperaturas.

Como resultado del amplio estudio para desarrollar una composición de caucho que tenga las superiores propiedades descritas anteriormente, los inventores han encontrado que los objetos anteriores se consiguen utilizando una composición de caucho específica que incorpora un mineral en capas o discoide. La presente invención se ha conseguido sobre la base de este descubrimiento.

La presente invención proporciona una composición de caucho para un revestimiento interno de un neumático, en la que la composición de caucho se obtiene incorporando un componente de caucho y de negro de carbón, caracterizado porque el componente de caucho incorpora una arcilla en capas o discoide que tiene una proporción de 3 o más y de menos de 30,

en el que el componente de caucho comprende del 40 al 100% en peso de al menos un caucho seleccionado de entre un grupo que consiste en un caucho basado en el butilo y un 60% en peso o menos de un caucho de dienos, y una cantidad A incorporada en función del peso de la arcilla en capas o discoide por 100 partes en peso del componente de caucho que satisface la siguiente Fórmula I:

(I)1 < A \times D < 200

Representando D el grosor (mm) de una capa de revestimiento interno de caucho; y donde de 10 a 50 partes en peso de la arcilla en capas o discoide y se incorporan adicionalmente de 10 a 60 partes en peso de negro de carbón por 100 partes en peso del componente de caucho que comprende al menos un caucho a base de butilo.

La presente invención proporciona además un neumático que tiene un revestimiento interno hecho de la anterior composición de caucho.

Esta invención se describirá adicionalmente haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la Fig. 1 es una ilustración esquemática para explicar la proporción;

la Fig. 2 es una ilustración esquemática para mostrar la arcilla en capas o discoide contenida en el revestimiento interno de la presente invención; y

la Fig. 3 es una vista de corte transversal que muestra una mitad izquierda del neumático de la presente invención.

En la composición de caucho para un revestimiento interno de la presente invención, se incorpora una arcilla en capas o discoide que tiene una proporción de 3 o más y de menos de 30 con respecto al componente de caucho.

Se utiliza un caucho a base de butilo como el componente de caucho de la composición de caucho de la presente invención. El caucho a base de butilo contiene preferiblemente un caucho butílico halogenado, como los cauchos butílicos clorados, cauchos butílicos bromados y productos modificados de los mismos. Por ejemplo, el "Enjay Butyl HT10-66" (marca registrada, fabricada por Enjay Chemical Co., Inc.) está disponible para el caucho butílico clorado, y el "Bromobutyl 2255" (marca registrada, fabricada por Exxon Company) está disponible para el caucho butílico bromado. Como caucho modificado, se puede utilizar un producto clorado o bromado de un copolímero de isomonoolefina y de p-metilestireno, que está disponible como "Expro 50" (marca registrada, fabricada por Exxon). Se puede mezclar opcionalmente un caucho de dienos con dicho caucho butílico halogenado, por ejemplo, caucho natural, caucho de isopreno sintético (isoprene rubber, IR), poli(cis-1,4-butadieno) (BR), poli(1,2-butadieno) sindiotáctico (1,2BR), caucho de estireno butadieno (styrene-butadiene rubber, SBR), caucho de acrilonitrilo butadieno (acrylonitrile-butadiene rubber, NBR) o caucho de cloropreno (chloroprene rubber, CR). Estos cauchos de dienos se pueden utilizar solos o en combinación de dos o más.

En vista de la resistencia a la permeabilidad al aire, el componente de caucho comprende del 40 al 100% en peso del caucho a base de butilo y del 60% en peso o menos del caucho de dieno. La composición de caucho que comprende dicho componente de caucho es apropiada para un neumático de una motocicleta, un vehículo de pasajeros, un camión o un autobús.

La arcilla en capas o discoide utilizada en la presente invención puede ser arcilla natural o bien arcilla sintética, y no está limitada específicamente siempre que la proporción de la misma se encuentre entre 3 o más y 30 y menos. Se prefiere la arcilla de caolín. El tamaño de la partícula de la arcilla en capas o discoide es preferiblemente de 0,2 a 2 \mum, y la proporción es preferiblemente de entre 5 o más y 30 o menos; más preferiblemente aún de entre 8 y 20. Cuando la proporción es de 3 o más, se obtiene una mejora suficiente en la resistencia a la permeabilidad al aire. Al limitar la proporción a menos de 30, se puede evitar que la manejabilidad se pueda deteriorar. En la presente invención, la proporción significa una relación de a/b, en la que a es un diámetro medio mayor y b es un diámetro medio menor de 50 partículas de mineral seleccionadas arbitrariamente, determinados por observación microscópica. En la Fig. 1, se ilustra de manera esquemática el diámetro mayor y el diámetro menor de una unidad de partícula.

La cantidad A incorporada en función del peso de la arcilla en capas o discoide por 100 partes en peso del componente de caucho satisface la siguiente Fórmula I:

(I)1 < A \times D < 200

representando D el grosor (mm) de una capa de revestimiento interno de caucho. Al regular la cantidad incorporada dentro del intervalo anterior, se obtiene una mejora en la excelente resistencia a la permeabilidad al aire.

La cantidad incorporada de arcilla en capas o discoide es de 10 a 50 partes en peso basado en 100 partes en peso del componente de caucho; y la cantidad de negro de carbón que vaya a ser utilizada en la composición de caucho es de 10 a 60 partes en peso, basado en 100 partes en peso del componente de caucho.

La cantidad total de la arcilla en capas o discoide y de negro de carbón es preferiblemente de 50 partes en peso o más.

El tipo de negro de carbón no está específicamente limitado y puede ser seleccionado convenientemente de entre aquellos utilizados de manera convencional como relleno de refuerzo de las composiciones de caucho, como FEF, SRF, HAF, ISAF y SAF. De entre estos negros de carbón, los preferidos son aquellos que tienen un área de superficie específica determinada por la adsorción de nitrógeno (N_{2}SA) de 26 m^{2}/g hasta 170 m^{2}/g cuando se mide en conformidad con ASTM D3037-88. Se prefiere que el negro de carbón tenga una adsorción de yodo (iodine adsorption, IA) de 40 mg/g o menos cuando se mide en conformidad con ASTM D1510-95, y una adsorción de dibutil ftalato de 100 ml/100 g o menos cuando se mide en conformidad con ASTM D2414-97.

Como ejemplo de una composición de caucho preferida, se puede hacer mención de una composición de caucho para su uso en el revestimiento interno que comprende 100 partes en peso del componente de caucho que comprende al menos un caucho basado en el butilo seleccionado de entre caucho butílico y un caucho halogenado, de 10 a 50 partes en peso de arcilla, y de 10 a 60 partes en peso de negro de carbón, siendo el total de la arcilla y del negro de carbón de 50 partes en peso o más.

A la composición de caucho de la presente invención se le puede incorporar adicionalmente un agente suavizante, como un aceite a base de nafteno, un aceite a base de parafina, un aceite aromático y un aceite de asfalto soplado. La cantidad incorporada no está limitada específicamente y se selecciona convenientemente dependiendo de las aplicaciones. Por ejemplo, cuando la cantidad total de negro de carbón y de un mineral en capas o discoide es de aproximadamente 100 partes en peso por 100 partes en peso del componente de caucho, el agente suavizante puede entrar en la formulación en una parte en peso o más, preferiblemente de 3 a 20 partes en peso por 100 partes en peso del componente de caucho. El %C_{N} del aceite a base de nafteno es de 30 o más, y el %C_{P} del aceite a base de parafina es de 60 o más cuando se determinan mediante un análisis de anillo (método n-d-M).

Para mejorar la capacidad de dispersión del mineral en capas o discoide por la totalidad de la composición de caucho, se puede utilizar un agente de mejora de dispersión, como los agentes de acoplamiento de silano, dimetilestearilamina y trimetanolamina, si se desea, en una cantidad de 0,1 a 5 partes en peso por 100 partes en peso del componente de caucho.

Además, la composición de caucho de la presente invención puede incorporar fibras cortas orgánicas hechas de una resina polimérica orgánica. Al incorporar las fibras cortas orgánicas, se evita de manera efectiva que los cordones subyacentes estén expuestos a la superficie de un revestimiento interno durante la construcción de un neumático que tenga un revestimiento interno de pequeño grosor. Se prefiere que la fibra corta orgánica tenga un diámetro medio de 1 a 100 \mum y una longitud media de aproximadamente entre 0,1 y 0,5 mm. La fibra corta orgánica puede ser incorporada como un compuesto preparado mediante el amasado de la fibra corta orgánica y un componente de caucho no vulcanizado (de aquí en adelante llamada "FRR").

Preferiblemente, la cantidad incorporada de la fibra corta orgánica es de 0,3 a 5 partes en peso por 100 partes en peso del componente de caucho. Al incorporar 0,3 partes en peso o más, se evita de manera efectiva la exposición de los cordones subyacentes a la superficie de un revestimiento interno. Al limitar la cantidad incorporada a 5 partes en peso o menos, la manejabilidad no se ve afectada adversamente. Los materiales de la fibra corta orgánica pueden incluir, sin estar limitados específicamente a los mismos, una poliamida como el nailon 6 o el nailon 66, un poli(1,2-butadieno) sindiotáctico, un polipropileno isotáctico y un polietileno, siendo preferida la poliamida.

Cuando se incorpora la fibra corta orgánica, se puede incorporar además un agente de mejora de la adhesión entre caucho y fibra, como la hexametilenetetramina y el resorcinol para incrementar el módulo de una composición de caucho resultante.

Además de los anteriores ingredientes aditivos, a la composición de caucho de la presente invención se le pueden incorporar además otros aditivos utilizados en la especialidad del caucho como agentes de vulcanización, aceleradores de vulcanización, antioxidantes, retardadores del chamuscado, blanco de zinc y ácido esteárico en una cantidad que no afecte de manera adversa el efecto de la presente invención.

La composición de caucho de la presente invención puede ser producida por un método conocido, es decir, mediante el amasado en una amasadora del componente de caucho, la arcilla en capas o discoide y el relleno opcional o el ingrediente aditivo.

Cuando se incorporen la arcilla en capas o discoide y el negro de carbón en una cantidad mayor en total, por ejemplo, excediendo las 100 partes en peso en total, se prefiere amasar antes el componente de caucho, la arcilla en capas o discoide, el negro de carbón y otro ingrediente añadido, excepto el agente de vulcanización, a una temperatura lo suficientemente elevada, y luego amasar adicionalmente a baja temperatura, después de añadir el agente de vulcanización. El amasado a alta temperatura se puede llevar a cabo en dos o más etapas, si se desea.

Cuando se incorporen la arcilla en capas o discoide y el negro de carbón en menor cantidad en total, por ejemplo, 100 partes en peso o menos en total, la energía eléctrica que se consume se puede reducir para mejorar la productividad al emplear un paso (a) para preamasar el componente de caucho. En el paso de amasado subsiguiente (b), para amasar el componente de caucho preamasado, la arcilla en capas o discoide y los otros ingredientes añadidos, se prefiere añadir todos los ingredientes del compuesto de manera simultánea y luego llevar a cabo el amasado en una única etapa, debido a que se puede mejorar aún más la productividad.

En el paso de preamasado (a), solo se mastica el componente de caucho en una amasadora, como una mezcladora Banbury. La masticación se lleva a cabo preferiblemente durante 10 segundos o más en la presente invención. Al masticar durante 10 segundos o más, se puede evitar una posible aglomeración de la arcilla en capas o discoide en la superficie de un rotor en el paso de amasado subsiguiente, garantizando de este modo una buena resistencia a la permeabilidad al aire y una buena resistencia a la fatiga de flexión de la composición de caucho vulcanizado resultante. Debido a que es probable que una masticación prolongada reduzca la productividad, es aún más preferible llevar a cabo la masticación durante 10 a 60 segundos. Si se lleva a cabo el amasado en una única etapa mientras que se omite el paso de preamasado, es probable que la arcilla en capas o discoide se aglomere en la superficie del rotor, no consiguiendo por lo tanto obtener una resistencia de permeabilidad al aire suficiente ni una resistencia a la fatiga de flexión suficiente de la composición de caucho vulcanizado resultante.

En el paso de amasado (b), el componente de caucho masticado es amasado con la arcilla en capas o discoide, el negro de carbón y los otros ingredientes añadidos. Si se lleva a cabo el paso de amasado en una única etapa, el tiempo de amasado se prefiere que sea de uno a cuatro minutos. Cuando el tiempo de amasado sea menos de un minuto, es probable que el relleno no se disperse lo suficiente. Cuando el amasado se lleva a cabo a lo largo de cuatro minutos, la vulcanización comienza parcialmente durante el amasado para reducir la resistencia a la permeabilidad al aire y la resistencia a la fatiga de flexión de la composición de caucho vulcanizado resultante.

Cuando se lleva a cabo el paso de amasado en una única etapa, se prefiere controlar la temperatura de la composición de caucho en el extremo del amasado a 130ºC o menos. Si se exceden los 130ºC, es probable que la composición de caucho se vulcanice durante el amasado y que, por lo tanto, se deteriore la resistencia a la permeabilidad al aire y la resistencia a la fatiga de flexión de la composición de caucho vulcanizado resultante.

Dado que los rellenos están bien dispersos al seguir el método de producción anterior de la presente invención, se puede producir una composición de caucho que tenga una resistencia de permeabilidad al aire, una resistencia a la fatiga de flexión y una durabilidad a bajas temperaturas excelentes con una buena productividad.

El tipo de máquina de amasado no está limitada específicamente, y puede ser seleccionada adecuadamente de entre aquellas empleadas en la especialidad del caucho, como una mezcladora cerrada, como la Banbury y la Intermix, y un mezclador de rodillo, siendo la mezcladora cerrada la preferida.

La composición de caucho de la presente invención preparada según el método anterior se utiliza adecuadamente como una composición de caucho de revestimiento interno para neumáticos. La composición de caucho después de la vulcanización tiene un módulo elástico dinámico de preferiblemente 800 MPa o menos, más preferiblemente de 600 MPa a -20ºC bajo una amplitud de deformación de 0,1% o menos.

El neumático de la presente invención se produce por un método conocido mientras que se forma el revestimiento interno mediante la anterior composición de caucho. Es decir, la composición de caucho de la presente invención, a la que se ha incorporado opcionalmente el aditivo mencionado anteriormente, es extrudida, moldeada y tratada hasta ser un miembro de revestimiento interno antes de ser sujeta a la vulcanización. Al formar el revestimiento interno a partir de la composición de caucho de la presente invención, el grosor del revestimiento interno se puede reducir, haciendo por tanto fácil de producir un neumático que esté provisto de un revestimiento interno de pequeño calibre.

La Fig. 2 es una vista esquemática de un corte transversal parcial, que muestra un neumático que tiene un revestimiento interno hecho de la composición de caucho de la presente invención. Las partículas 12 de la arcilla en capas o discoide dispersadas en una capa de revestimiento interno 11 están orientadas para que la superficie de las mismas cruce la dirección del grosor de la capa de revestimiento interno, o sea, la superficie de las mismas es paralela o casi paralela a la superficie de la capa de revestimiento interno. La flecha muestra el paso del flujo de aire desde dentro del neumático hasta una capa de la carcasa en la que ocurre la fuga de aire. Como se muestra en la figura, se evita que el aire que entra en el revestimiento interno se marche directamente gracias a la arcilla en capas o discoide y se lo obliga a rodear a la arcilla en capas o discoide, tomando, por lo tanto, una ruta más larga para pasar a través del revestimiento interno.

Así, se puede suponer que se obtiene una baja permeabilidad al aire en el revestimiento interno hecho de la composición de caucho de la presente invención al evitar que el aire dentro del neumático pase a través del revestimiento interno gracias a la orientación de las partículas de la arcilla en capas o discoide incorporada a la composición de caucho en la misma dirección. En contraste con esto, una arcilla que tenga una proporción mayor, que ha sido incorporada de manera convencional en un caucho de revestimiento interno, es difícil que se disperse uniformemente en un caucho por el proceso de amasado y forma un aglomerado. El aglomerado actúa como punto de ruptura en una composición de caucho vulcanizado para reducir la resistencia de flexión y la durabilidad a bajas temperaturas del revestimiento interno, deteriorando, por lo tanto, la durabilidad del neumático. Al utilizar la arcilla en capas o discoide que tiene una proporción de entre 3 o más y 30 o menos, la presente invención logra reducir la permeabilidad al aire del revestimiento interno sin reducir la resistencia de flexión y la durabilidad a bajas temperaturas. Además, al utilizar simultáneamente negro de carbón como relleno de refuerzo mientras que se regula cada cantidad incorporada y la cantidad total incorporada dentro de los intervalos específicos, el efecto de la arcilla en capas o discoide se puede mejorar aún más.

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La Fig. 3 es una vista de corte transversal parcial que muestra un neumático de la presente invención, en la que el neumático tiene una capa de carcasa 2 que comprende una subcapa de carcasa que se extiende alrededor del talón 1 y tiene cordones que se extienden de forma radial, un revestimiento interno 3 dispuesto hacia dentro de la capa de la carcasa de manera radial, una parte de cinturón que comprende dos subcapas de cinturón 4 dispuestas de forma radial hacia fuera de una parte de corona de la capa de la carcasa, una parte de dibujo 5 dispuesta hacia afuera de la parte del cinturón de forma radial, y una parte de pared lateral 6 dispuesta a los lados laterales derecho e izquierdo de la parte del dibujo. El revestimiento interno 3 del neumático que tiene la estructura anterior está hecho de la composición de caucho de la presente invención. El grosor D del revestimiento interno 3 puede variarse dependiendo del tamaño del neumático, y es normalmente de 0,2 a 2,5 mm, preferiblemente de 0,2 a 1,2 mm para un neumático para un vehículo de pasajeros, 0,8 a 2,5 mm para un neumático para un camión o un autobús, y de 1 a 2 mm para el neumático de un avión. El gas para inflar el neumático puede ser aire o nitrógeno.

La presente invención se describirá en mayor detalle haciendo referencia a los siguientes ejemplos. Sin embargo, se debe recalcar que los siguientes ejemplos (solo los Ejemplos 29, 32, 33 a 36, 38 a 41 y 43) están dentro del ámbito de la presente invención según se define ahora.

En los Ejemplos del 1 al 28 y los Ejemplos comparativos del 1 al 6, las propiedades se midieron utilizando los siguientes métodos.

(1) La resistencia a la permeabilidad al aire de una composición de caucho vulcanizado

En conformidad con el método A (método de diferencia de presiones) de JIS K7126-1987 "Test of Gas Permeability of Plastic Film and Sheet" [Ensayo de la permeabilidad al gas de una película y lámina de plástico], se midió la constante de permeabilidad al aire de cada muestra. En las Tablas de la 1 a la 3, se muestra el número recíproco de la constante de permeabilidad al aire por el número de índice que toma el valor de los Ejemplos comparativos 1, 3 o 5 como 100. Cuanto mayor el número de índice, mejor la resistencia a la permeabilidad al aire.

(2) La resistencia a la fatiga de flexión de una composición de caucho vulcanizado

En conformidad con la ensayo de de Mattia de JIS K6260-1999, se midió el número de ciclos de flexibilidad repetido hasta que la muestra se rompió a temperatura ambiente bajo un recorrido de 40 mm. Los resultados se muestran en las Tablas de la 1 a la 3 mediante el número de índice que toma el resultado de los Ejemplos comparativos 1 o 5 como 100. Cuanto mayor sea el número de índice, mejor la resistencia a la fatiga de flexión.

(3) Durabilidad a bajas temperaturas de una composición de caucho vulcanizado

En conformidad con el ensayo de fragilidad de impacto a bajas temperaturas de JIS K6301-1995, se midió la temperatura de fragilidad. Los resultados se muestran en la Tabla 2 tomando el número de índice el resultado del Ejemplo comparativo 3 como 100. Cuanto mayor el número de índice, mejor la durabilidad a bajas temperaturas.

(4) Módulo de almacenaje dinámico (-20ºC) de una composición de caucho vulcanizado

Se midió el módulo de almacenaje dinámico de una muestra de 2,0 mm de grosor, 5,0 mm de ancho y 20 mm de largo a -20ºC utilizando un espectrómetro fabricado por Toyo Seiki Seisakysho Co., Ltd. bajo condiciones de una carga inicial estática de 150 g, una amplitud de deformación media de 0,1% y una frecuencia de 32 Hz. Los resultados se muestran en la Tabla 3.

(5) Módulo de composición de caucho no vulcanizado

Se midió el esfuerzo de tracción al 50% de su elongación M_{50} de una muestra JIS nº 5 (muestra de anillo), en conformidad con JIS K6301-1995, a una velocidad de tracción de 100 \pm 5 mm/min. Los resultados se muestran en las Tablas 1 y 2 mediante los números de índice que toman el resultado del Ejemplo comparativo 1 o 3 como 100. Cuanto mayor el número de índice, mayor el módulo.

Ejemplos 1 a 13 y Ejemplos comparativos 1 y 2

Los ingredientes del compuesto de las cantidades respectivas mostradas en la Tabla 1, 5,0 partes en peso de un aceite para husillos, 1,0 partes en peso de blanco de zinc, 0,5 partes en peso de un acelerador de la vulcanización (Nocceler NS [marca registrada], fabricado por Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.; N-tert-butil-2-benzotiazil-sulfenamida), y 1,0 partes en peso de azufre, se amasan en una mezcladora Banbury mediante un proceso de dos etapas de amasado a alta temperatura y un amasado a baja temperatura. Se midió el módulo de una composición resultante de caucho no vulcanizado. Acto seguido, se vulcanizó la composición de caucho no vulcanizado a 180ºC durante 10 minutos, y se evaluó la composición de caucho vulcanizado con respecto a la resistencia a la permeabilidad al aire a 60ºC y a la resistencia a la fatiga de flexión. Los resultados se muestran en la Tabla 1.

TABLA 1-1

1

TABLA 1-2

2

3

TABLA 1-3

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4

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En comparación con una composición de caucho convencional para un revestimiento interno utilizado en el Ejemplo comparativo 1, se mejoró cada composición de los Ejemplos del 1 al 13 en gran manera con respecto a su resistencia a la permeabilidad al aire mientras que mantenían en gran manera la resistencia a la fatiga de flexión, y exhibían simultáneamente un incremento del módulo en el estado no vulcanizado.

Ejemplos 14 a 21 y Ejemplos comparativos 3 y 4

Los ingredientes del compuesto de las cantidades respectivas mostradas en la Tabla 2, 10 partes en peso de un aceite para husillos, 1,5 partes en peso de blanco de zinc, 0,5 partes en peso de un acelerador de la vulcanización (Nocceler NS (marca registrada) fabricado por Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.; N-tert-butil-2-benzotiazilsulfenamida), y 1,0 partes en peso de azufre, se amasan en una mezcladora Banbury en un proceso de dos etapas de un amasado a alta temperatura y amasado a baja temperatura. Se evaluó la composición de caucho no vulcanizado resultante con respecto a su módulo. Acto seguido, se vulcanizó la composición de caucho no vulcanizado a 180ºC durante 10 minutos, y se evaluó la composición de caucho vulcanizado resultante con respecto a la resistencia a la permeabilidad al aire a 60ºC y a la resistencia a la fatiga de flexión. Los resultados se muestran en la Tabla 2.

TABLA 2-1

6

TABLA 2-2

7

8

Lo que se ve en los resultados de la Tabla 2 se expone a continuación. Tanto la resistencia a la permeabilidad al aire como la resistencia a la fragilidad a bajas temperaturas (durabilidad a bajas temperaturas) de la composición de caucho vulcanizado y el módulo de la composición de caucho no vulcanizado son todas insuficientes cuando la composición de caucho no contiene la arcilla en capas o discoide, sino que contiene 40 partes en peso o más de un caucho a base de butilo como en el Ejemplo comparativo 3. Cuando la composición de caucho no contiene la arcilla en capas o discoide, sino que contiene las 40 partes en peso o menos del caucho a base de butilo, como en el Ejemplo comparativo 4, la resistencia a la fragilidad a bajas temperaturas y el módulo de la composición de caucho no vulcanizado son relativamente buenos en comparación con el Ejemplo comparativo 3, pero la resistencia a la permeabilidad al aire es pobre. En contraste con ello, en los ejemplos de la presente invención, la resistencia a la permeabilidad al aire y la resistencia a la fragilidad a bajas temperaturas del caucho vulcanizado y el módulo del caucho no vulcanizado se ven mejorados y están bien equilibrados.

Ejemplos 22 a 28 y Ejemplos comparativos 5 y 6

Los ingredientes del compuesto de las cantidades respectivas mostradas en la Tabla 3, 2,0 partes en peso de blanco de zinc, 1,0 partes en peso de un acelerador de la vulcanización DM (dibenzotiazildisulfuro) y 1,0 partes en peso de azufre, se amasan en una mezcladora Banbury utilizando un proceso de dos etapas de un amasado a alta temperatura y un amasado a baja temperatura, preparando así cada composición de caucho no vulcanizado.

La composición de caucho no vulcanizado se vulcanizó a 180ºC durante 10 minutos, y se evaluó cada muestra con respecto a la resistencia a la permeabilidad al aire a 60º, la resistencia a la fatiga de flexión y el módulo de almacenaje dinámico a -20ºC. Los resultados se muestran en la Tabla 3.

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TABLA 3-1

9

TABLA 3-2

10

11

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Como se puede ver en la Tabla 3, los Ejemplos 22 a 28 son superiores a los Ejemplos comparativos con respecto al equilibrio de la resistencia a la permeabilidad al aire, la resistencia a la fatiga de flexión y al módulo de almacenaje dinámico de las composiciones de caucho vulcanizado.

En los siguientes Ejemplos 29 a 43 y Ejemplos comparativos 7 a 13, se midieron las propiedades según los siguientes métodos.

En conformidad con el método A de JIS K7126-1987, se midió la permeabilidad al aire utilizando una máquina de permeabilidad al aire. Los resultados se muestran en las Tablas 4 a 6 tomando los números de índice la permeabilidad al aire del Ejemplo comparativo 7, 10 o 12 como 100. Cuanto menor el número de índice, menor la permeabilidad al aire.

(2) Resistencia a la fatiga de flexión de una composición de caucho vulcanizado

En conformidad con el método de ensayo de flexibilidad de JIS K6260-1999, se preparó cada pieza de ensayo de caucho vulcanizado, que fue sujeta al ensayo de flexibilidad para medir el tiempo requerido hasta que apareciese una raja de 10 mm de largo en la pieza de prueba. Los resultados se muestran en las Tablas 4 a 6 tomando los números de índice el tiempo medido del Ejemplo comparativo 7, 10 o 12 como 100. Cuanto mayor sea el número de índice, mejor resistencia a la fatiga de flexión.

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(3) Durabilidad a bajas temperaturas de una composición de caucho vulcanizado

En conformidad con el ensayo de impacto de fragilidad a baja temperatura de JIS K6301-1995, se preparó cada pieza y se sometieron a un ensayo de impacto de fragilidad a bajas temperaturas para medir la temperatura de impacto de fragilidad. Se muestra la diferencia (ºC) entre la temperatura de impacto de fragilidad medida y la del Ejemplo comparativo 10 o 12 en las Tablas 5 y 6. Cuanta menor sea la diferencia, mejor la durabilidad a bajas temperaturas.

(4) Resistencia de una composición de caucho no vulcanizada

Se calentó lo suficiente una composición de caucho no vulcanizada con rodillos de 8 pulgadas para preparar una lámina de 4 mm de espesor, que se cortó luego en una pieza de ensayo con un troquel de corte JIS nº 5. Se sometió a la pieza de ensayo a una prueba de resistencia en conformidad con JIS K6251-1993 para medir la resistencia a la rotura. Los resultados se muestran en la Tabla 4, tomando los números de índice la resistencia a la rotura del Ejemplo comparativo 7 como 100. Cuanto mayor el número de índice, mayor la fuerza de una composición de caucho no vulcanizado.

(5) Contenido aglomerado de una composición de caucho no vulcanizado

Se midió la distribución del tamaño de partícula de las partículas que tienen un tamaño de partícula máximo de 20 \mum o menos utilizando un Dispergrader 1000 (fabricado por Optigrade Co., Ltd.). Comparando la imagen fotográfica de cada pieza de ensayo y la fotografía de referencia, se clasifican los resultados tomando el resultado del Ejemplo comparativo 12 como 100 (Tabla 6). El contenido aglomerado expresa el grado de dispersión de los rellenos. Cuanto mayor la clasificación, mejor la dispersión.

Ejemplos 29 a 32 y Ejemplos comparativos 7 a 9

Los ingredientes del compuesto de las cantidades respectivas mostradas en la Tabla 4, 10 partes en peso de un aceite de tratamiento, 3,0 partes en peso de blanco de zinc, 2,0 partes en peso de ácido esteárico, y 1,0 partes en peso de azufre, se amasaron en una mezcladora Banbury en un proceso de dos etapas de un amasado a alta temperatura y un amasado a baja temperatura. Se evaluó la composición de caucho no vulcanizado resultante con respecto a su resistencia. Luego, se vulcanizó la composición de caucho no vulcanizado a 145ºC durante 45 minutos, y se evaluó cada pieza de prueba de la composición de caucho vulcanizado resultante con respecto a la resistencia a la permeabilidad al aire y a la resistencia a la fatiga de flexión. Se muestran los resultados en la Tabla 4.

TABLA 4-1

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TABLA 4-2

13

14

Los resultados de la Tabla 4 muestran que las composiciones de caucho de la presente invención tienen una resistencia a la permeabilidad al aire y una resistencia a la fatiga de flexión después de su vulcanización excelentes, y una resistencia y manejabilidad excelentes antes de la vulcanización. Los Ejemplos 30 y 31 no son de la invención.

Ejemplos 33 a 36 y Ejemplos comparativos 10 y 11

Los ingredientes del compuesto mostrados en la Tabla 5 se amasan en una mezcladora Banbury mediante un proceso de dos etapas de un amasado a alta temperatura y un amasado a baja temperatura, preparando así cada composición de caucho no vulcanizada para un revestimiento interno. La composición de caucho no vulcanizada se vulcanizó a 145ºC durante 45 minutos, y se evaluó cada pieza de prueba del componente de caucho vulcanizado resultante con respecto a la resistencia a la permeabilidad al aire, la resistencia a la fatiga de flexión y a la durabilidad a bajas temperaturas. Los resultados se muestran en la Tabla 5.

TABLA 5-1

15

TABLA 5-2

16

17

Como se ve en la Tabla 5, las composiciones de caucho para un revestimiento interno de la presente invención tienen una resistencia a la permeabilidad al aire, una resistencia a la fatiga de flexión y una durabilidad a bajas temperaturas después de su vulcanización excelentes.

Ejemplos 37 a 43 y Ejemplos comparativos 12 y 13

Un componente de caucho (100 partes en peso) mostrado en la Tabla 6, uno o varios rellenos de cantidades respectivas mostradas en la Tabla 6, se componen de la siguiente manera: 10 partes en peso de un aceite de tratamiento (de husillo nº 2 fabricado por Japan Oil Co., Ltd.; asfalto soplado de grado ko fabricado por Japan Oil Co., Ltd.), 3 partes en peso de blanco de zinc, 1 parte en peso de un acelerador de la vulcanización (Nocceler DM-P, marca registrada, fabricado por Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.) y 1 parte en peso de azufre para preparar una composición de caucho no vulcanizado.

Se mastica el componente de caucho mostrado en la Tabla 6 en una mezcladora Banbury durante un periodo mostrado en la Tabla 6 (paso (a)). Luego, después de añadir el relleno o los rellenos y los otros ingredientes del compuesto mostrados en la Tabla 6, se llevó a cabo el amasado en un único paso para un periodo mostrado en la Tabla 6, mientras que se controlaba el amasado para alcanzar la temperatura (temperatura de vertido) mostrada en la Tabla 6 cuando terminase el amasado (paso (b)). Con un método de amasado como éste, el consumo de electricidad se redujo mucho más en comparación con la preparación de una composición de caucho con la misma formulación utilizando un amasado de dos etapas a alta temperatura y a baja temperatura.

Se evaluó la composición de caucho no vulcanizado con respecto a su contenido aglomerado. Luego, se vulcanizó la composición de caucho no vulcanizado a 145ºC durante 45 minutos, y se evaluó la pieza de ensayo de cada composición de caucho vulcanizado con respecto a la resistencia a la permeabilidad al aire, a la resistencia a la fatiga de flexión y a la durabilidad a baja temperatura. Los resultados se muestran en la Tabla 6.

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(Tabla pasa a página siguiente)

TABLA 6-1

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TABLA 6-2

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Como se puede ver en la Tabla 6, las composiciones de caucho de los Ejemplos del 37 al 43 son buenas con respecto a la dispersión del relleno, tienen una resistencia a la permeabilidad al aire, una resistencia a la fatiga de flexión y una durabilidad a las bajas temperaturas, todas excelentes cuando se comparan con las composiciones de caucho de los Ejemplos comparativos. Los Ejemplos 37 y 42 no son de la invención.

Aplicabilidad industrial

Como se ha descrito anteriormente en detalle, la composición de caucho para un revestimiento interno de la presente invención ha mejorado notablemente la resistencia a la permeabilidad al aire y también ha mejorado su manejabilidad en comparación con las composiciones de caucho convencionales que incorporan caucho butílico. Por lo tanto, se puede evitar la ruptura y el defecto del agujereamiento de una lámina no vulcanizada durante la fabricación de los neumáticos. Utilizando la composición de caucho, se puede reducir el calibre de un revestimiento interno para un neumático mientras que se mantiene la presión interna del neumático, reduciendo, por lo tanto, el peso del neumático. Además, el proceso de producción de la presente invención proporciona una composición de caucho a la que se ha incorporado arcilla en capas o discoide con una buena productividad sin restar valor a sus propiedades.

Claims

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1. Una composición de caucho para un revestimiento interno de un neumático, en la que se obtiene la composición de caucho mediante la incorporación de un componente de caucho y de negro de carbón, caracterizada porque al componente de caucho se le ha incorporado una arcilla en capas o discoide que tiene una proporción de entre 3 o más y 30 o menos,

en la que el componente de caucho comprende del 40 al 100% en peso de al menos un caucho seleccionado de entre el grupo que consiste en un caucho basado en butilo y el 60% en peso o menos de un caucho de dienos, y una cantidad A incorporada en función del peso de la arcilla en capas o discoide por 100 partes en peso del componente de caucho que satisface la siguiente Fórmula I:

(I)1 < A \times D < 200

representando D un grosor (mm) de una capa de revestimiento interno de caucho; y

en la que están incorporadas además de 10 a 50 partes en peso de la arcilla en capas o discoide y de 10 a 60 partes en peso de negro de carbón por 100 partes en peso del componente de caucho que comprende al menos un caucho basado en butilo.
2. Una composición de caucho, como se reivindica en la reivindicación 1, en la que el caucho basado en butilo comprende un caucho halogenado.
3. Una composición de caucho, como se reivindica en la reivindicación 1 o en la 2, en la que la arcilla en capas o discoide comprende una arcilla de caolín o una arcilla sericítica.
4. Una composición de caucho, como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 3, en la que una cantidad incorporada total de la arcilla y del negro de carbón es de 50 partes en peso o más.
5. Una composición de caucho, como se reivindica en la reivindicación 2, en la que el caucho halogenado es de al menos un caucho escogido de entre el grupo que consta de cauchos bromados y cauchos clorados.
6. Una composición de caucho, como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 5, en la que de 0,3 a 5 partes en peso de una fibra corta orgánica se incorporan adicionalmente por 100 partes en peso del componente de caucho.
7. Una composición de caucho, como se reivindica en la reivindicación 6, en la que la fibra corta orgánica es una fibra de poliamida.
8. Una composición de caucho, como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 7, en la que se incorporan adicionalmente de 0,1 a 5 partes en peso de un agente para la mejora de la dispersión por 100 partes en peso del componente de caucho.
9. Una composición de caucho, como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 8, en la que el módulo elástico dinámico de la composición de caucho es de 800 MPa o menos después de la vulcanización a -20ºC bajo una amplitud de deformación de 0,1% o menos.
10. Una composición de caucho, como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 9, en la que el tamaño de la partícula de la arcilla en capas o discoide es de 0,2 a 2 \mum.
11. Una cubierta neumática que se proporciona con un revestimiento interno hecho de la composición de caucho, tal como se define en cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 10.
12. Una cubierta neumática, como se reivindica en la reivindicación 11, en el que la arcilla en capas o discoide está orientada de forma que su superficie cruce una dirección del grosor del revestimiento interno.
13. Un proceso para producir la composición de caucho, como se define en cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 10, que comprende un paso (a) de masticar el componente de caucho y un paso (b) de amasar el componente de caucho masticado con la arcilla en capas o discoide y los otros ingredientes del compuesto.
14. Un proceso, como se reivindica en la reivindicación 13, en el que el componente de caucho es masticado en una máquina de amasado en un paso de preamasado, y luego se lleva a cabo un tratamiento de amasado en una única etapa después de añadir la arcilla en capas o discoide y los otros ingredientes del compuesto.
15. Un proceso, como se reivindica en la reivindicación 14, en el que el componente de caucho es masticado durante 10 segundos o más en el paso de preamasado, y luego se lleva a cabo el tratamiento de amasado durante uno a cuatro minutos mientras se controla una temperatura de la composición del caucho a 130ºC o menos al término del tratamiento de amasado.