ES2309040T3 - Mezcla de caucho y otros varios ingredientes. - Google Patents
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Abstract
Mezcla de caucho y otros varios ingredientes para la banda de rodadura de una cubierta que comprende un polímero diénico que es sintetizado mediante una polimerización en emulsión y tiene un grupo polar en su molécula como componente de caucho, y 5-80 partes en peso, basado en 100 partes en peso del componente de caucho, de una carga inorgánica representada por la siguiente fórmula (I): nM u xSiOy u zH2O (I) donde M es un óxido o hidróxido de aluminio o magnesio, y m es un entero de 1 a 5.
Description
Mezcla de caucho y otros varios
ingredientes.
Esta invención se refiere a una mezcla de caucho
y otros varios ingredientes, y más en particular, a una mezcla de
caucho y otros varios ingredientes que tiene excelentes propiedades
de rotura y resistencia al desgaste por usar un polímero diénico
que contiene un grupo polar, es obtenido mediante una polimerización
en emulsión y presenta una acrecentada interacción con una carga
inorgánica tal como hidróxido de aluminio.
Hasta la fecha viene usándose frecuentemente
negro de carbón como carga para el refuerzo de una mezcla de caucho
y otros varios ingredientes, porque el negro de carbón tiene la
propiedad de proporcionar un alto nivel de refuerzo y una excelente
resistencia al desgaste en comparación con otras cargas.
Por otro lado, se intenta reducir la propiedad
de pérdida por histéresis del caucho en las cubiertas, y por
consiguiente la resistencia a la rodadura de las cubiertas, para
ahorrar consumo de combustible en los vehículos en consonancia con
la reciente demanda social de ahorro energético. Con vistas a ello
se contempla la conveniencia de reducir la cantidad de negro carbón
usado como carga o usar negro de carbón que tenga un mayor tamaño de
partículas. En cualquier caso, sin embargo, es sabido que es
inevitable la disminución de la propiedad de refuerzo, la
resistencia al desgaste o la propiedad de agarre sobre una
superficie de carretera mojada.
Adicionalmente, la sílice es conocida como una
carga que establece simultáneamente la propiedad de dar lugar a una
baja pérdida por histéresis, la propiedad de refuerzo, la
resistencia al desgaste y la propiedad de agarre sobre una
superficie de carretera mojada, lo cual se propone, por ejemplo, en
los documentos
JP-A-3-252431,
JP-A-6-248116,
JP-A-7-70369,
JP-A-7-188466,
JP-A-7-196850,
JP-A-8-225684,
JP-A-8-245838,
JP-A-8-337687,
etc.
Sin embargo, la sílice tiene el inconveniente de
que con la misma son malas las características funcionales en
condiciones de marcha sobre una superficie de carretera seca en
comparación con las que se obtienen con un negro de carbón que
tenga aproximadamente la misma superficie específica porque el
módulo de almacenamiento de una mezcla de caucho y otros varios
ingredientes hecha con sílice es pequeño. A fin de acrecentar el
módulo de almacenamiento, por consiguiente, es conocida la técnica
de incrementar la cantidad de sílice usada como carga o la
superficie específica de la sílice. En este caso, sin embargo,
constituye un problema la disminución de la propiedad de dar lugar
a una baja pérdida por histéresis que es inherente al uso de la
sílice.
Es también sabido que resulta eficaz la técnica
de incrementar la temperatura de transición vítrea (Tg) del caucho
o tg \delta a 0ºC como método para mejorar la propiedad de agarre
sobre la superficie de carretera mojada. Sin embargo, al aumentar
la Tg del caucho empeoran las características funcionales a las
temperaturas más bajas y aumenta la resistencia a la rodadura, y
por consiguiente es ocasionado el problema de que empeora la
propiedad de dar lugar a un bajo consumo de combustible.
A fin de resolver estos problemas se han
descrito varias técnicas, como por ejemplo (1) una mezcla de caucho
y otros varios ingredientes para la banda de rodadura de una
cubierta con la cual se mejora la propiedad de agarre sobre una
superficie de carretera mojada con una sílice especial y una forma
especialmente estudiada de trabajar la mezcla
(EP-0501227B), (2) una mezcla de caucho y otros
varios ingredientes para la banda de rodadura de una cubierta con
la cual se mantienen la propiedad de dar lugar a una baja pérdida
por histéresis y unas mejoradas características funcionales en
materia de derrape sobre piso mojado sin que empeoren la
elaborabilidad ni la resistencia al desgaste
(JP-A-7-149950), (3)
una mezcla de caucho y otros varios ingredientes para la banda de
rodadura de una cubierta con la cual se mejoran la propiedad de
agarre sobre una superficie de carretera mojada o una superficie de
carretera semimojada en las gamas de temperaturas más bajas y más
altas y la elaborabilidad
(JP-A-8-59893), (4)
una mezcla de caucho y otros varios ingredientes para la banda de
rodadura de una cubierta con la cual se mejora la propiedad de
agarre sobre una superficie de carretera mojada o una superficie de
carretera semimojada en las gamas de temperatura más bajas y más
altas sin que empeore la resistencia al desgaste
(JP-A-8-59894) y
técnicas similares.
Sin embargo, la mezcla de caucho y otros varios
ingredientes del anterior punto (1) presenta un problema en cuanto
a la elaborabilidad (trabajabilidad), y no puede decirse de la
mezcla de caucho y otros varios ingredientes del anterior punto (2)
que proporcione suficiente resistencia al desgaste. Asimismo, las
mezclas de caucho y otros varios ingredientes de los anteriores
puntos (3) y (4) presentan el problema de que es demasiado grande
la cantidad de carga de refuerzo a incorporar a la mezcla.
Por otro lado son conocidas como carga de
refuerzo para caucho cargas inorgánicas
(JP-A-8-59893,
JP-A-8-59894,
JP-A-9-151276,
JP-A-11-334310,
JP-A-2000-80204,
etc.). Al hacerse la banda de rodadura de una cubierta usando una
mezcla de caucho y otros varios ingredientes que contenga una carga
inorgánica de este tipo, son buenas las características funcionales
en condiciones de marcha sobre piso mojado tales como la propiedad
de agarre sobre una superficie de carretera mojada y
características funcionales similares y se alcanza un bajo consumo
de combustible, pero son las malas propiedades de rotura y la
resistencia al desgaste. Por lo tanto, naturalmente es crítica la
cantidad de carga inorgánica que se use, y tampoco se obtiene
suficientemente el efecto de añadir un agente de acoplamiento de
silano.
\newpage
A fin de obtener una mezcla de caucho y otros
varios ingredientes que tenga la propiedad de dar lugar a una baja
pérdida por histéresis, se han desarrollado muchas técnicas para
acrecentar la dispersibilidad de una carga usada en una mezcla de
caucho y otros varios ingredientes. De entre ellas resulta el más
genérico el método de modificar un extremo viviente de un polímero
diénico obtenido mediante polimerización aniónica usando un
compuesto de litio orgánico con un grupo funcional que presenta una
interacción con una carga.
Por ejemplo se describe en los documentos
JP-B-6-57767,
JP-A-7-233216,
JP-A-9-87426 y en
documentos similares una mezcla de caucho y otros varios
ingredientes que contiene sílice como carga de refuerzo y un
componente de caucho obtenido modificando un extremo viviente de un
polímero diénico obtenido mediante polimerización aniónica con un
compuesto de silicio que tiene un grupo alcoxilo. Incluso en una
mezcla de caucho y otros varios ingredientes de este tipo, sin
embargo, no siempre pueden satisfacerse suficientemente en las
presentes circunstancias las exigencias relativas a todas las
características funcionales en condiciones de marcha sobre piso
mojado, a la propiedad de dar lugar a un bajo consumo de combustible
y a la resistencia al desgaste.
En la susodicha situación, la presente invención
persigue el objetivo de resolver los susodichos problemas de las
técnicas convencionales y aportar una mezcla de caucho y otros
varios ingredientes que establezca simultáneamente las
características funcionales en condiciones de marcha sobre piso
mojado, la propiedad de dar lugar a un bajo consumo de combustible,
las propiedades de rotura, la resistencia al desgaste y propiedades
similares usando como un componente de caucho un polímero diénico
que tiene un grupo polar en su molécula, y una carga
inorgánica.
Los inventores han hecho varios estudios a fin
de alcanzar el objetivo anteriormente expuesto y con la pretensión
de lograr las buenas características funcionales en condiciones de
marcha sobre piso mojado y el bajo consumo de combustible que son
desarrollados por una carga inorgánica tal como el hidróxido de
aluminio, y han descubierto que el objetivo anteriormente expuesto
puede ser alcanzado con una mezcla de caucho y otros varios
ingredientes en la que se use una carga inorgánica tal como
hidróxido de aluminio y, de ser necesario, negro de carbón o sílice
como carga de refuerzo, y como un componente de caucho un polímero
diénico que contenga un grupo polar especificado y presente una
acrecentada interacción con una carga de refuerzo de este tipo, y
como resultado de ello ha sido llevada a cabo la invención.
Según la invención, se aporta una mezcla de
caucho y otros varios ingredientes que es para la banda de rodadura
de una cubierta y comprende en calidad de un componente de caucho un
polímero diénico que es sintetizado mediante una polimerización en
emulsión y tiene un grupo polar en su molécula, y
5-80 partes en peso, sobre la base 100 partes en
peso del componente de caucho, de una carga inorgánica representada
por la siguiente fórmula (I):
(I)nM \cdot
xSiO_{y} \cdot
zH_{2}O
donde M es un óxido o hidróxido de
aluminio o magnesio, y m es un entero de 1 a
5.
En una realización preferible de la invención,
el grupo polar es al menos uno seleccionado de entre los miembros
del grupo que consta de un grupo hidroxilo, un grupo alcoxisililo,
un grupo epoxi, un grupo carboxilo, un grupo carbonilo, un grupo
oxicarbonilo, un grupo sulfuro, un grupo disulfuro, un grupo
sulfonilo, un grupo sulfinilo, un grupo tiocarbonilo, un grupo
imino, un grupo amino, un grupo nitrilo, un grupo amonio, un grupo
imido, un grupo amido, un grupo hidrazo, un grupo azo, un grupo
diazo, un grupo heterocíclico con contenido de oxígeno, un grupo
heterocíclico con contenido de nitrógeno y un grupo heterocíclico
con contenido de azufre.
En otra realización preferible de la invención,
el polímero diénico que tiene un grupo polar en su molécula es al
menos uno de los miembros del grupo que consta de un polímero
polibutadiénico que es obtenido a base de polimerizar
principalmente butadieno, y un copolímero de
butadieno-compuesto vinílico aromático que es
obtenido a base polimerizar principalmente butadieno y un compuesto
vinílico aromático.
En una realización más preferible de la
invención, el grupo polar es introducido como un monómero que
contiene un grupo polar.
En una realización aún más preferible de la
invención, el monómero que contiene un grupo polar es al menos uno
seleccionado de entre los miembros del grupo que consta de
vinilpiridina, acrilonitrilo, ácido acrílico, ácido metacrílico,
éster de ácido acrílico y éster de ácido metacrílico.
En una realización todavía más preferible de la
invención, la carga inorgánica representada por la fórmula (I) es
al menos una seleccionada de entre los miembros del grupo que consta
de alúmina (Al_{2}O_{3}) tal como
\gamma-alúmina, \alpha-alúmina o
sustancias similares; hidróxido de aluminio
[Al(OH)_{3}] tal como gibbsita, bayerita o
sustancias similares; hidróxido de magnesio
[Mg(OH)_{2}]; óxido de magnesio (MgO) u óxido de
magnesio y aluminio (MgO\cdotAl_{2}O_{3}).
En la mezcla de caucho y otros varios
ingredientes según la invención se usa como un componente de caucho
un polímero diénico que es sintetizado mediante una polimerización
en emulsión y tiene un grupo polar en su molécula.
El polímero diénico que se usa en la invención
debe ser sintetizado mediante la polimerización en emulsión porque
las mezclas de caucho y otros varios ingredientes en las que se usa
el polímero diénico sintetizado mediante la polimerización en
emulsión presentan excelentes propiedades del vulcanizado tales como
las propiedades de rotura, la resistencia al desgaste y propiedades
similares en comparación con una mezcla de caucho y otros varios
ingredientes en la que se usa un polímero diénico obtenido mediante
una polimerización en solución. Además, la polimerización en
emulsión proporciona una buena trabajabilidad en comparación con la
polimerización en solución y facilita la introducción del grupo
polar que debe estar incluido en el polímero diénico según la
invención, y es barata.
En calidad del polímero diénico que tiene un
grupo polar, puede hacerse mención de (1) un copolímero que es
obtenido polimerizando un monómero vinílico que tiene un grupo polar
que contiene un heteroátomo con un dieno conjugado y, de ser
necesario, un compuesto vinílico aromático, y sustancias similares;
(2) un caucho diénico que es obtenido a base de hacer que un
polímero de un dieno conjugado o un copolímero de un dieno conjugado
y un compuesto vinílico aromático que tiene un metal activo en su
molécula reaccione con un modificador para introducir un grupo
polar en el (co)polímero, etc.
En calidad del dieno conjugado, puede hacerse
mención de 1,3-butadieno, isopreno,
1,3-pentadieno,
2,3-diemetilbutadieno,
2-fenil-1,3-butadieno,
1,3-hexadieno, etc. Dichos dienos pueden ser usados
en solitario o bien en una combinación de dos o más. De entre
ellos, es particularmente preferible el
1,3-butadieno.
En calidad del compuesto vinílico aromático que
se usa en la copolimerización con el dieno conjugado, puede hacerse
mención de estireno, \alpha-metilestireno,
1-vinilnaftaleno, 3-viniltolueno,
etilvinilbenceno, divinilbenceno,
4-ciclohexilestireno,
2,4,6-trimetilestireno, etc. Dichos compuestos
pueden ser usados en solitario o bien en una combinación de dos o
más. De entre ellos, es particularmente preferible el estireno.
Cuando la copolimerización es realizada usando
el dieno conjugado y el compuesto vinílico aromático en forma de
monómero, es particularmente preferible el uso de
1,3-butadieno y estireno debido a la fácil
disponibilidad del monómero y cosas similares.
El grupo polar contiene un heteroátomo. Es un
heteroátomo adecuado un átomo que pertenezca al Grupo 5B o 6B del
Segundo Periodo al Cuarto Periodo de la Tabla Periódica, y están
incluidos entre dichos átomos un átomo de nitrógeno, un átomo de
oxígeno, un átomo de azufre, un átomo de fósforo, etc. De entre
estos átomos son preferibles un átomo de nitrógeno, un átomo de
oxígeno y átomos similares.
En calidad del grupo polar que contiene un
heteroátomo de este tipo, puede hacerse mención de un grupo
hidroxilo, un grupo alcoxisililo, un grupo epoxi, un grupo
carboxilo, un grupo carbonilo, un grupo oxicarbonilo, un grupo
sulfuro, un grupo disulfuro, un grupo sulfonilo, un grupo sulfinilo,
un grupo tiocarbonilo, un grupo imino, un grupo amino, un grupo
nitrilo, un grupo amonio, un grupo imido, un grupo amido, un grupo
hidrazo, un grupo azo, un grupo diazo, un grupo heterocíclico con
contenido de oxígeno, un grupo heterocíclico con contenido de
nitrógeno, un grupo heterocíclico con contenido de azufre, etc. De
entre ellos son preferibles un grupo hidroxilo, un grupo carboxilo,
un grupo epoxi, un grupo sulfuro, un grupo sulfonilo, un grupo
amino, un grupo heterocíclico con contenido de nitrógeno, un grupo
alcoxisililo, etc., y son en particular sumamente preferibles un
grupo hidroxilo, un grupo amino, un grupo carboxilo, un grupo
heterocíclico con contenido de nitrógeno y un grupo
alcoxisililo.
En la copolimerización del anterior punto (1),
el contenido de cada monómero en el caucho diénico que contiene un
grupo polar puede ser adecuadamente seleccionado de acuerdo con las
finalidades de uso. En el caso del caucho polímero que consta de un
monómero vinílico que tiene un grupo polar que contiene un
heteroátomo, un dieno conjugado y un compuesto vinílico aromático,
el contenido de unidades de enlace del monómero vinílico que
contiene un grupo polar es preferiblemente de un
0,01-20% en peso, más preferiblemente de un
0,05-15% en peso, y particularmente de un
0,1-10% en peso, y el contenido de unidades de
enlace del dieno conjugado es preferiblemente de un
40-94,99% en peso, más preferiblemente de un
50-85% en peso, y particularmente de un
55-80% en peso, y el contenido de unidades de enlace
del compuesto vinílico aromático es preferiblemente de un
5-55% en peso, más preferiblemente de un
10-45% en peso, y particularmente de un
15-40% en peso. Usando un látex de caucho de
copolímero que tenga el susodicho contenido de cada una de las
unidades de enlace de monómero se obtiene una mezcla de caucho y
otros varios ingredientes en la que están altamente equilibradas la
propiedad de histéresis y la resistencia al derrape sobre piso
mojado.
En el caucho diénico que contiene un grupo polar
y es obtenido introduciendo un grupo polar que contiene un
heteroátomo mediante la reacción del susodicho punto (2), el
contenido de cada monómero es adecuadamente seleccionado de acuerdo
con las propiedades requeridas. Esto quiere decir que el contenido
de unidades de enlace del dieno conjugado es preferiblemente de un
40-100% en peso, más preferiblemente de un
50-90% en peso, y particularmente de un
60-85% en peso, y el contenido de unidades de enlace
del compuesto vinílico aromático es preferiblemente de un
0-60% en peso, más preferiblemente de un
10-50% en peso, y particularmente de un
15-40% en peso.
No hay limitación particular alguna con respecto
al monómero vinílico que contiene un grupo polar siempre que sea un
monómero polimerizable que contenga al menos un grupo polar en su
molécula, y dicho monómero vinílico incluye un monómero vinílico
que contiene un grupo amino, un monómero vinílico que contiene un
grupo piridilo, un monómero vinílico que contiene un grupo
hidroxilo, un monómero vinílico que contiene un grupo carboxilo, un
monómero vinílico que contiene un grupo alcoxisililo, etc. Estos
monómeros vinílicos que contienen un grupo polar pueden ser usados
en solitario o bien en una combinación de dos o más.
En calidad del monómero vinílico que contiene un
grupo amino, puede hacerse mención de monómeros vinílicos
polimerizables que tengan en sus moléculas al menos un grupo amino
seleccionado de entre los miembros del grupo que consta de grupos
amino primarios, secundarios y terciarios. De entre ellos es
particularmente preferible un monómero vinílico que contenga un
grupo amino terciario. Estos monómeros vinílicos que contienen un
grupo amino pueden ser usados en solitario o bien en una
combinación de dos o más.
En calidad del monómero vinílico que contiene un
grupo amino primario, puede hacerse mención de acrilamida,
metacrilamida, p-aminoestireno, (met)acrilato
de aminometilo, (met)acrilato de aminoetilo,
(met)acrilato de aminopropilo, (met)acrilato de
aminobutilo, etc. En toda la descripción, (met)acril
significa acril o metacril.
En calidad del monómero vinílico que contiene un
grupo amino secundario, puede hacerse mención de
(met)acrilamidas N-monosustituidas tales
como los anilinoestirenos que se describen el documento
JP-A-61-130355; los
anilinofenilbutadienos que se describen en el documento
JP-A-61-130356;
N-metil(met)acrilamida,
N-etil(met)acrilamida,
N-metilolacrilamida,
N-(4-anilinofenil)metacrilamida, etc.
En calidad del monómero vinílico que contiene un
grupo amino terciario, puede hacerse mención de aminoalquilacrilatos
N,N-disustituidos, aminoalquilacrilamidas
N,N-disustituidas, compuestos vinílicos
aminoaromáticos N,N-disustituidos, compuestos
vinílicos que tienen un grupo piridina, etc.
En calidad del aminoacrilato
N,N-disustituido, puede hacerse mención de ésteres
de ácido acrílico o metacrílico tales como (met)acrilato de
N,N-dimetilaminometilo, (met)acrilato de
N,N-dimetilaminoetilo, (met)acrilato de
N,N-dietilaminopropilo, (met)acrilato de
N,N-dimetilaminobutilo, (met)acrilato de
N,N-dietilaminoetilo, (met)acrilato de
N,N-dietilaminopropilo, (met)acrilato de
N,N-dietilaminobutilo, (met)acrilato de
N-metil-N-etilaminoetilo,
(met)acrilato de N,N-dipropilaminoetilo,
(met)acrilato de N,N-dibutilaminoetilo,
(met)acrilato de N,N-dibutilaminopropilo,
(met)acrilato de N,N-dibutilaminobutilo,
(met)acrilato de N,N-dihexilaminoetilo,
(met)acrilato de N,N-dioctilaminoetilo,
acriloilmorfolina, etc. De entre ellos son preferibles el
(met)acrilato de N,N-dimetilaminoetilo, el
(met)acrilato de N,N-dietilaminoetilo, el
(met)acrilato de N,N-dipropilaminoetilo, el
(met)acrilato de N,N-dioctilaminoetilo, el
(met)acrilato de
N-metil-N-etilaminoetilo
y compuestos similares.
En calidad de la aminoalquilacrilamida
N,N-disustituida, puede hacerse mención de
compuestos de acrilamida y compuestos de metacrilamida tales como
N,N-dimetilaminometil(met)acrilamida,
N,N-dimetilaminoetil(met)acrilamida,
N,N-dimetilaminopropil(met)acrilamida,
N,N-dimetilaminobutil(met)acrilamida,
N,N-dietilaminoetil(met)acrilamida,
N,N-dietilaminopropil(met)acrilamida,
N,N-dietilaminobutil(met)acrilamida,
N-metil-N-etilaminoetil(met)
acrilamida, N,N-dipropilaminoetil(met)acrilamida, N,N-dibutilaminoetil(met)acrilamida, N,N-dibutilaminopropil
(met)acrilamida, N,N-dibutilaminobutil(met)acrilamida, N,N-dihexilaminoetil(met)acrilamida, N,N-dihexilaminopropil(met)acrilamida, N,N-dioctilaminopropil(met)acrilamida, etc. De entre ellas son preferibles la N,N-diemetilaminopropil(met)acrilamida, la N,N-dietilaminopropil(met)acrilamida, la N,N-dioctilaminopropil(met)acrilamida y compuestos similares.
acrilamida, N,N-dipropilaminoetil(met)acrilamida, N,N-dibutilaminoetil(met)acrilamida, N,N-dibutilaminopropil
(met)acrilamida, N,N-dibutilaminobutil(met)acrilamida, N,N-dihexilaminoetil(met)acrilamida, N,N-dihexilaminopropil(met)acrilamida, N,N-dioctilaminopropil(met)acrilamida, etc. De entre ellas son preferibles la N,N-diemetilaminopropil(met)acrilamida, la N,N-dietilaminopropil(met)acrilamida, la N,N-dioctilaminopropil(met)acrilamida y compuestos similares.
En calidad del compuesto vinílico aminoaromático
N,N-disustituido, puede hacerse mención de derivados
de estireno tales como
N,N-dimetilaminoetilestireno,
N,N-dietilaminoetilestireno,
N,N-dipropilaminoetilestireno,
N,N-dioctilaminoetilestireno, etc.
Asimismo, en lugar del grupo amino puede usarse
un grupo heterocíclico con contenido de nitrógeno. En calidad de
compuesto heterocíclico con contenido de nitrógeno, puede hacerse
mención de pirrol, histidina, imidazol, triazolidina, triazol,
triazina, piridina, pirimidina, pirazina, indol, quinolina, purina,
fenazina, pteridina, melamina, etc. El compuesto heterocíclico con
contenido de nitrógeno puede contener otro heteroátomo en su
anillo.
Además, el compuesto vinílico que contiene un
grupo piridilo incluye, por ejemplo, la
2-vinilpiridina, la
3-vinilpiridina, la 4-vinilpiridina,
la
5-metil-2-vinilpiridina,
la
5-etil-2-vinilpiridina,
etc. De entre ellas son preferibles la
2-vinilpiridina y
4-vinilpiridina.
En calidad del monómero vinílico que contiene un
grupo hidroxilo, puede hacerse mención de monómeros polimerizables
que tengan en sus moléculas al menos uno de los miembros del grupo
que consta de grupos hidroxilo primarios, secundarios y terciarios.
Un monómero vinílico que contiene un grupo hidroxilo de este tipo
incluye, por ejemplo, monómeros de ácido carboxílico insaturado,
monómeros de éter vinílico, monómeros de vinilcetona, etc., cada
uno de los cuales tiene un grupo hidroxilo. De entre ellos es
preferible un monómero de ácido carboxílico insaturado que contenga
un grupo hidroxilo. En calidad del monómero de ácido carboxílico
insaturado que contiene un grupo hidroxilo, puede hacerse mención
de ésteres, amidas, anhídridos, etc. de ácido acrílico, ácido
metacrílico, ácido itacónico, ácido fumárico, ácido maleico y
ácidos similares. De entre ellos son preferibles los compuestos que
son ésteres de ácido acrílico y ácido metacrílico.
En calidad del monómero vinílico que contiene un
grupo hidroxilo, puede hacerse mención de (met)acrilato de
hidroximetilo, (met)acrilato de
2-hidroxietilo, (met)acrilato de
2-hidroxipropilo, (met)acrilato de
3-hidroxipropilo, (met)acrilato de
3-cloro-2-hidroxipropilo,
(met)acrilato de
3-fenoxi-2-hidroxipropilo,
mono(met)acrilato de glicerina, (met)acrilato
de hidroxibutilo, (met)acrilato de
2-cloro-3-hidroxipropilo,
(met)acrilato de hidroxihexilo, (met)acrilato de
hidroxioctilo, hidroximetil(met)acrilamida,
2-hidroxipropil(met)acrilamida,
3-hidroxipropil(met)acrilamida,
itaconato de di-(etilenglicol), itaconato de di-(propilenglicol),
itaconato de bis(2-hidroxipropilo), itaconato
de bis(2-hidroxietilo), fumarato de
bis(2-hidroxietilo), maleato de
bis(2-hidroxietilo),
2-hidroxietilviniléter, hidroximetilvinilcetona,
alcohol alílico, etc. De entre ellos son preferibles el
(met)acrilato de hidroximetilo, el (met)acrilato de
2-hidroxietilo, el (met)acrilato de
2-hidroxipropilo, el (met)acrilato de
3-hidroxipropilo, el (met)acrilato de
3-fenoxi-2-hidroxipropilo,
el mono(met)acrilato de glicerina, el
(met)acrilato de hidroxibutilo, el (met)acrilato de
hidroxihexilo, el (met)acrilato de hidroxioctilo, la
hidroximetil(met)acrilamida, la
2-hidroxipropil(met)acrilamida, la
3-hidroxipropil(met)acrilamida y
compuestos similares.
En calidad del monómero vinílico que contiene un
grupo alcoxisililo, puede hacerse mención del trimetoxivinilsilano
que describe en el documento
JP-A-7-188356, así
como de trietoxivinilsilano,
6-trimetoxisilil-1,2-hexeno,
p-trimetoxisililestireno, metacrilato de
3-trimetoxisililpropilo, acrilato de
3-trietoxisililpropilo, etc.
En calidad del monómero vinílico que contiene un
grupo carboxilo, puede hacerse mención del ácido acrílico, ácido
metacrílico, ácido itacónico, ácido fumárico, ácido maleico,
etc.
La polimerización en emulsión que se usa en la
invención puede ser realizada bajo condiciones que se ajusten a las
del método que es perfectamente conocido. Por ejemplo, cuando la
cantidad total de monómeros que se use sea de 100 partes en peso,
la polimerización en emulsión puede ser llevada a cabo a una
temperatura de polimerización de 0-100ºC, y
preferiblemente de 0-80ºC, usando
100-500 partes en peso de agua. Como sistema para
realizar la polimerización en emulsión puede adoptarse un sistema
discontinuo, un sistema en el cual los monómeros sean aportados de
manera dividida o continuamente, un sistema en el que se añada de
manera dividida o continuamente una preemulsión de un monómero, un
sistema en el que se combinen por pasos los sistemas anteriormente
mencionados, y sistemas similares. Como alternativa, la
polimerización en emulsión puede ser llevada a cabo mediante el
sistema discontinuo, el sistema en el que se añade de manera
dividida o continuamente la preemulsión o sistemas similares
después de haber sido forzosamente emulsionados los monómeros, agua
y un emulsionante usando un homogeneizador de alta presión, una
máquina de dispersión ultrasónica o un dispositivo similar para
preparar previamente una preemulsión. Además, la conversión de los
monómeros en la susodicha polimerización en emulsión es
preferiblemente de no más de un 80% en peso, y más preferiblemente
de no más de un 70% en peso.
No hay limitación particular alguna con respecto
al iniciador de la polimerización que se use en la susodicha
polimerización en emulsión, de manera que pueden usarse
adecuadamente los iniciadores que se usan en la habitual
polimerización en emulsión. En calidad del iniciador, puede hacerse
mención de un persulfato inorgánico, un peróxido orgánico, un
azocompuesto, un sistema iniciador redox que combine un peróxido y
un agente reductor, etc. El persulfato incluye persulfato potásico,
persulfato amónico y compuestos similares; el peróxido orgánico
incluye peróxido de benzoilo, peróxido de lauroilo, hexanoato de
ter-butilperoxi-2-etilo,
hidroperóxido de ter-butilo, hidroperóxido de
cumeno, hidroperóxido de p-metano y compuestos
similares; el azocompuesto incluye azobisisobutironitrilo,
dimetil-2,2'-azobisisobutirato,
2-carbamoilazaisobutironitrilo y compuestos
similares; el iniciador redox incluye una combinación de un
iniciador de radicales y un agente reductor tal como sulfito de
hidrógeno y sodio, sulfato ferroso o compuestos similares. Si se
pretende llevar a cabo la polimerización a una temperatura más baja
o incrementar la velocidad de polimerización, puede usarse un
sistema redox que contenga un compuesto iniciador de radicales con
un grupo peróxido.
En la polimerización en emulsión según la
invención, pueden usarse de ser necesario uno o varios de los
miembros del grupo que consta de un modificador del peso molecular,
un agente quelante, un electrólito inorgánico y cosas similares. En
calidad del modificador del peso molecular, puede hacerse mención de
hidrocarburos halogenados tales como cloroformo, tetracloruro de
carbono y compuestos similares; mercaptanos tales como
n-hexilmercaptano,
n-octilmercaptano,
n-dodecilmercaptano,
t-dodecilmercaptano y compuestos similares;
xantógenos tales como disulfuro de dimetilxantógeno, disulfuro de
di-i-propilxantógeno y compuestos
similares; dímero de \alpha-metilestireno,
1,1-difeniletileno, etc.
En calidad de emulsionante usado en la
polimerización en emulsión, puede hacerse mención de un agente
superficiactivo aniónico, un agente superficiactivo no iónico, un
agente superficiactivo catiónico, un agente superficiactivo
anfótero, etc. Asimismo puede usarse un agente superficiactivo
basado en flúor. Estos emulsionantes pueden ser usados en solitario
o bien en una combinación de dos o más. En general es muy usado el
agente superficiactivo aniónico. En calidad del agente
superficiactivo aniónico se usan, por ejemplo, una sal de ácido
alifático de cadena larga que tenga un número de carbonos de no
menos de 10, una sal de ácido de colofonia, etc. De entre ellos
pueden mencionarse las sales potásicas y las sales sódicas de ácido
cáprico, ácido láurico, ácido mirístico, ácido palmítico, ácido
oleico y ácido esteárico.
La cantidad del emulsionante que se usa en la
polimerización en emulsión (convertido en materia no volátil) está
preferiblemente situada dentro de una gama de cantidades de
0,01-20 partes en peso, y más preferiblemente de
0,5-10 partes en peso sobre la base de 100 partes en
peso de un monómero polimerizable por radicales aportado para la
polimerización. Cuando la cantidad de emulsionante está situada
fuera de la susodicha gama de cantidades, la conversión tiende a
disminuir, o no se obtiene suficientemente el efecto de usar el
emulsionante.
El polímero diénico que tiene el grupo polar en
su molécula según la invención puede ser obtenido, por ejemplo, a
base de polimerizar en emulsión al menos un monómero que tenga los
grupos polares anteriormente mencionados con un compuesto diénico.
Además, los polímeros diénicos con contenido de grupos polares
pueden ser usados en solitario o en una combinación de dos o
más.
En el polímero diénico que tiene el grupo polar
en su molécula según la invención, la temperatura de transición
vítrea (Tg) según medición efectuada por calorimetría diferencial de
barrido (DSC) es preferiblemente de -90ºC a -30ºC. Asimismo, un
polímero diénico de este tipo preferiblemente tiene una viscosidad
Mooney (ML_{1+4}/100ºC) de 10-150, y más
preferiblemente, de 15-70. Cuando la viscosidad
Mooney es de menos de 10, pueden no ser suficientemente obtenidas
propiedades de un vulcanizado tales como la resistencia al desgaste
y propiedades similares, mientras que cuando dicha viscosidad es de
más de 150, la elaborabilidad tiende a disminuir y puede resultar
difícil trabajar el polímero diénico con otros ingredientes de los
que se incorporan a la mezcla.
En la mezcla de caucho y otros varios
ingredientes según la invención, la cantidad preferible del polímero
diénico que tiene un grupo polar en su molécula en el componente de
caucho es dependiente de la cantidad y la fortaleza del grupo polar
contenido, pero el polímero diénico preferiblemente contiene al
menos un 0,01% en peso del grupo polar a enlazar. Cuando la
cantidad de grupo polar es de no menos de un 0,01% en peso, puede
obtenerse una mezcla de caucho y otros varios ingredientes que tenga
las propiedades deseadas. La cantidad preferible de polímero
diénico que tiene el grupo polar en su molécula en el componente de
caucho es de no menos de un 0,01% en peso, y en particular de un
0,01-20% en peso. La cantidad de polímero diénico
que contiene el grupo polar en el componente de caucho es de no
menos de un 0,01% en peso, y preferiblemente de un
0,01-20% en peso.
Como componente de caucho que se usa junto con
tal polímero diénico, puede hacerse mención del caucho natural y de
los cauchos diénicos sintéticos. El caucho diénico sintético
incluye, por ejemplo, el copolímero de
estireno-butadieno (SBR), el polibutadieno (BR), el
poliisopreno (IR), el caucho butilo (IIR), el terpolímero de
etileno-propileno-dieno y mezclas
de los mismos. Además, una parte del caucho diénico sintético puede
tener una estructura ramificada obtenida usando un modificador
polifuncional tal como tetracloruro de estaño o compuestos
similares.
La carga inorgánica que se usa en la invención
está representada por la fórmula (I):
(I)nM \cdot
xSiO_{y} \cdot
zH_{2}O
donde M es un óxido o hidróxido de
aluminio o magnesio, y m es un entero de 1 a 5. Además, la fórmula
(I) puede contener un metal tal como potasio, sodio, hierro,
magnesio o metales similares, un elemento tal como flúor o
elementos similares, y un grupo tal como el NH_{4}- o grupos
similares.
La carga inorgánica incluye la alúmina
(Al_{2}O_{3}) tal como la \gamma-alúmina, la
\alpha-alúmina o alúminas similares; hidróxido de
aluminio [Al(OH)_{3}] tal como gibbsita, bayerita o
sustancias similares; hidróxido de magnesio
[Mg(OH)_{2}]; óxido de magnesio (MgO) u óxido de
magnesio y aluminio (MgO\cdotAl_{2}O_{3}).
De entre las cargas inorgánicas anteriormente
mencionadas es preferible la alúmina representada por la fórmula
Al_{2}O_{3}\cdotnH_{2}O (donde n es un número de 0 a 3).
La carga inorgánica preferiblemente tiene un
tamaño de partículas de no más de 10 \mum, y más preferiblemente
de no más de 3 \mum. Cuando el tamaño de partículas de la carga
inorgánica es de no más de 10 \mum, pueden mantenerse bien las
propiedades de rotura y la resistencia al desgaste de la mezcla
vulcanizada de caucho y otros varios ingredientes.
En la invención, las cargas inorgánicas pueden
ser usadas en solitario o en una combinación de dos o más.
Asimismo, el contenido de carga inorgánica está situado dentro de la
gama de cantidades de 5 a 80 partes en peso sobre la base de 100
partes en peso del componente de caucho. Cuando el contenido es de
no menos de 5 partes en peso, se obtiene una suficiente propiedad
de agarre sobre una superficie de carretera mojada, mientras que
cuando el contenido de carga inorgánica es de no más de 80 partes en
peso pueden mantenerse bien la resistencia al desgaste y otras
propiedades requeridas para la mezcla de caucho y otros varios
ingredientes. Considerando la resistencia al desgaste, las
características funcionales en condiciones de marcha sobre piso
mojado y la propiedad de dar lugar a un bajo consumo de
combustible, el contenido preferible de carga inorgánica está
situado dentro de la gama de cantidades de 5 a 60 partes en
peso.
En la mezcla de caucho y otros varios
ingredientes según la invención, de ser necesario puede incorporarse
a la mezcla una carga de refuerzo de las que son usadas
habitualmente, tal como negro de carbón, sílice o cargas similares.
En calidad del negro de carbón, puede hacerse uso de cualesquiera
negros tales como el negro de conducto, el negro de horno, el negro
de acetileno, el negro térmico, etc. Asimismo, el negro de carbón
preferiblemente tiene una superficie específica según determinación
efectuada por el método de la adsorción de nitrógeno (BET) de no
menos de 70 m^{2}/g y una cantidad de absorción de ftalato de
dibutilo (DBP) de no menos de 90 ml/100 g. Cuando el valor BET es
de menos de 70 m^{2}/g, es difícil obtener una suficiente
resistencia al desgaste, mientras que cuando dicho valor deviene
mayor, tiende a empeorar la propiedad de dar lugar a un bajo
consumo de combustible. Considerando la resistencia al desgaste y la
propiedad del bajo consumo de combustible, un valor BET más
preferible está situado dentro de la gama de valores de
90-180 m^{2}/g. Además, el valor BET se mide
según la norma ASTM D3037-88. Por otro lado, cuando
el valor DBP es de menos de 90 ml/100 g, es difícil obtener una
suficiente resistencia al desgaste, mientras que al aumentar dicho
valor tiende a empeorar el alargamiento de rotura de la mezcla de
caucho y otros varios ingredientes. Considerando la resistencia al
desgaste y el alargamiento de rotura, un valor DBP más preferible
está situado dentro de la gama de valores de
100-180 ml/100 g. Además, el valor DBP se mide según
la norma JIS K6221-1982
(método A).
(método A).
Por otro lado, no hay limitación particular
alguna con respecto a la sílice, y la misma puede ser
convenientemente seleccionada de entre las que son usadas
habitualmente para reforzar caucho, tales como la sílice del tipo
seco, la sílice del tipo húmedo, etc. De entre ellas es preferible
la sílice del tipo húmedo. Considerando la resistencia al desgaste
y el bajo consumo de combustible, la sílice preferiblemente tiene
una superficie específica según determinación efectuada por el
método de la adsorción de nitrógeno (BET) de 100 a 300 m^{2}/g.
Además, este BET es un valor que se mide según la norma ASTM
D4820-93 tras secado a 300ºC por espacio de 1
hora.
En la invención, de ser necesario pueden usarse
como tercer componente negro de carbón o sílice o bien ambos. En
este caso, la cantidad del tercer componente que se incorpora a la
mezcla está preferiblemente situada dentro de la gama de cantidades
de 5-85 partes en peso sobre la base de 100 partes
en peso del componente de caucho desde el punto de vista del
equilibrio entre la resistencia al desgaste, las características
funcionales en condiciones de marcha sobre piso mojado y el bajo
consumo de combustible y propiedades similares.
A fin de mejorar adicionalmente el efecto que se
logra en la mezcla de caucho y otros varios ingredientes según la
invención, si se desea puede incorporarse a la mezcla un agente de
acoplamiento. No hay limitación alguna con respecto al agente de
acoplamiento, y el mismo puede ser adecuadamente seleccionado de
entre los distintos agentes de acoplamiento que son
convencionalmente conocidos. De entre ellos es particularmente
preferible un agente de acoplamiento de silano.
En calidad del agente de acoplamiento de silano,
puede hacerse mención de compuestos representados por la fórmula
general
(RO)_{3}Si-S_{m}-Si(OR)_{3}
o XSi(OR)_{3} (donde R es un grupo capaz de llevar a
cabo la hidrólisis de OR, tal como un grupo metilo, un grupo etilo
o grupos similares, y X es un grupo funcional que reacciona con una
sustancia orgánica tal como un grupo mercaptoalquilo, un grupo
aminoalquilo, un grupo vinilo, un grupo epoxi, un grupo
glicidoxialquilo, un grupo benzotiazolilo, un grupo
N,N-dimetilcarbamoilo o grupos similares, y m es un
número que satisface el enunciado 0<m\leq9). Se hace mención de
tetrasulfuro de bis(3-trietoxisililpropilo),
tetrasulfuro de bis(3-trimetoxisililpropilo),
tetrasulfuro de
bis(3-metildimetoxisililpropilo),
tetrasulfuro de bis(3-trietoxisililetilo),
disulfuro de bis(3-trietoxisililpropilo),
disulfuro de bis(3-trimetoxisililpropilo),
trisulfuro de bis(3-trietoxisililpropilo),
3-mercaptopropiltrimetoxisilano,
3-mercaptopropiltrietoxisilano,
viniltrietoxisilano, viniltrimetoxisilano,
3-aminopropiltrietoxisilano,
3-aminopropiltrimetoxisilano,
3-mercaptopropilmetildimetoxisilano,
\gamma-glicidoxipropiltrimetoxisilano,
\gamma-glicidoxipropilmetildietoxisilano,
tetrasulfuro de
3-trimetoxisililpropil-N,N-dimetilcarbamoilo,
tetrasulfuro de
3-trimetoxisililpropilbenzotiazolilo, monosulfuro de
3-trimetoxisililpropilmetacriloilo, etc. En la
invención, los agentes de acoplamiento anteriormente mencionados
pueden ser usados en solitario o en una combinación de dos o
más.
Asimismo, el contenido de agente de acoplamiento
es preferiblemente de no más de un 15% en peso de la cantidad de
carga inorgánica. Cuando el contenido es de más de un 15% en peso,
puede no registrarse un suficiente mejoramiento del efecto de la
adición del agente de acoplamiento, y tal adición puede resultar más
bien desventajosa por razones de carácter económico. Considerando
el efecto de mezcla y las razones de carácter económico, un
contenido más preferible de agente de acoplamiento es de no más de
un 10% en peso. Como ejemplo de acrecentar el efecto incorporando a
la mezcla el agente de acoplamiento, puede mencionarse, por ejemplo,
una mezcla de caucho y otros varios ingredientes que contenga
sílice como carga de refuerzo. En este caso, el contenido de agente
de acoplamiento está preferiblemente situado dentro de la gama de
cantidades de un 1-20% en peso referido a la
sílice. Cuando el contenido es de menos de un 1%, no se desarrolla
suficientemente el efecto que se pretende obtener mediante la
adición del agente de acoplamiento, mientras que cuando dicho
contenido es de más de un 20% en peso no se registra el
mejoramiento del efecto y la adición resulta más bien desventajosa
por razones de carácter económico. Considerando el efecto de mezcla
y las razones de carácter económico, por consiguiente, un contenido
preferible de agente de acoplamiento está situado dentro de una gama
de cantidades de un 2-15% en peso.
Pueden incorporarse a la mezcla de caucho y
otros varios ingredientes según la invención varias sustancias
químicas de las que son usadas habitualmente en la industria del
caucho, tales como un agente vulcanizante, un acelerador de la
vulcanización, un antioxidante, un retardador de la vulcanización
prematura durante la elaboración, un agente suavizador, otras
cargas, blanco de cinc, ácido esteárico, otro agente de
acoplamiento, etc. dentro del alcance de la invención, si se
desea.
La mezcla de caucho y otros varios ingredientes
según la invención es obtenida trabajándola en una máquina de
trabajar caucho tal como una máquina de rodillos, una mezcladora
interna o una máquina similar, y es luego conformada y vulcanizada.
La mezcla de caucho y otros varios ingredientes según la invención
es usada como mezcla de caucho y otros varios ingredientes para la
banda de rodadura de una cubierta.
Los ejemplos siguientes se dan para ilustrar la
invención y no pretenden constituir limitaciones de la misma.
Además, las propiedades de los polímeros y las propiedades de las
mezclas de caucho y otros varios ingredientes se miden según los
métodos que se indican a continuación.
La viscosidad Mooney (ML_{1+4}) del polímero
se mide a una temperatura de medición de 100ºC usando una máquina
de pruebas de materiales del modelo RLM-01 fabricada
por la Toyo Seiki Co., Ltd. según la norma JIS
K6300-1994.
\global\parskip0.900000\baselineskip
La resistencia a la tracción (Tb) se mide según
la norma JIS K6251-1993.
Se lleva a cabo un ensayo de desgaste a 25ºC con
un porcentaje de resbalamiento de un 25% mediante un abrasímetro
Lambourn para medir la cantidad de material desprendido por
desgaste, y la resistencia al desgaste se representa mediante un
índice sobre la base de que el recíproco de la cantidad de material
desprendido por desgaste en el Ejemplo Comparativo 1 corresponde a
un índice de 100, y cuanto mayor es el índice, tanto mejor es la
resistencia al desgaste.
Se sintetizan varios polímeros diénicos
siguiendo los métodos que se indican a continuación.
Se cargan en el interior de un recipiente de
polimerización purgado con nitrógeno 200 partes en peso de agua,
4,5 partes en peso de jabón de colofonia, 58 partes en peso de
butadieno, 42 partes en peso de estireno y 0,3 partes en peso de
t-dodecilmercaptano. Tras haber ajustado la
temperatura del recipiente de polimerización a 5ºC, se inicia la
polimerización añadiendo 0,1 partes en peso de hidroperóxido de
p-mentano, 0,07 partes en peso de
etilendiaminatetraacetato sódico, 0,05 partes en peso de
heptahidrato de sulfato ferroso y 0,15 partes en peso de
formaldehidosulfoxilato sódico como iniciador de la polimerización,
y en el punto en el tiempo en el que la conversión llega a ser del
60% se añade dietilhidroxiamina para parar la polimerización.
Entonces, los monómeros que no han reaccionado son recuperados
mediante extracción con vapor para así obtener una dispersión
acuosa (a) de copolímero de estireno-butadieno que
tiene una concentración de sólidos de un 21%. A continuación de
ello, la dispersión acuosa (a) de copolímero de
estireno-butadieno es mezclada con 37,5 partes en
peso de un aceite aromático (Fukkol Aromax #3, marca de fábrica,
fabricado por la Fuji Kosan Co., Ltd.) sobre la base de 100 partes
en peso del contenido de sólidos en el copolímero para así formar
una emulsión que es coagulada con ácido sulfúrico y cloruro sódico
para así formar un grumo, efectuándose a continuación lavado con
agua y secado mediante un secador en caliente para así obtener un
copolímero de estireno-butadieno extendido con
aceite (A). El copolímero de estireno-butadieno
extendido con aceite (A) tiene un contenido de estireno combinado
de un 35% en peso y una viscosidad Mooney de 50.
Se cargan en el interior de un recipiente de
polimerización purgado con nitrógeno 200 partes en peso de agua,
4,5 partes en peso de jabón de colofonia, 57,5 partes en peso de
butadieno, 42 partes en peso de estireno, 0,5 partes en peso de
metacrilato de hidroxietilo y 0,3 partes en peso de
t-dodecilmercaptano. Tras haber sido la temperatura
del recipiente de polimerización ajustada a 5ºC, se inicia la
polimerización añadiendo 0,1 partes en peso de hidroperóxido de
p-mentano, 0,07 partes en peso de
etilendiaminatetraacetato sódico, 0,05 partes en peso de
heptahidrato de sulfato ferroso y 0,15 partes en peso de
formaldehidosulfoxilato sódico como iniciador de la polimerización,
y en el punto en el tiempo en el que la conversión llega a ser del
60% se añade dietilhidroxiamina para parar la polimerización.
Entonces, los monómeros que no han reaccionado son recuperados
mediante extracción con vapor para así obtener una dispersión acuosa
(b) de un copolímero de estireno-butadieno que
contiene un grupo polar y tiene una concentración de sólidos de un
21%.
A continuación de ello, la dispersión acuosa (b)
del copolímero de estireno-butadieno que contiene un
grupo polar es mezclada con 37,5 partes en peso de un aceite
aromático (Fukkol Aromax #3, marca de fábrica, fabricado por la
Fuji Kosan Co., Ltd.) sobre la base de 100 partes en peso del
contenido de sólidos en el copolímero para así formar una emulsión
que es coagulada con ácido sulfúrico y cloruro sódico para así
formar un grumo, efectuándose a continuación lavado con agua y
secado mediante un secador en caliente para así obtener un
copolímero de estireno-butadieno que contiene un
grupo polar y está extendido con aceite (B). El copolímero de
estireno-butadieno que contiene un grupo polar y
está extendido con aceite (B) tiene un contenido de estireno
combinado de un 35% en peso y una viscosidad Mooney de 48.
Se lleva a cabo la misma polimerización que ha
sido descrita en el anterior punto (2), exceptuando el hecho de que
se modifican como se indica en la Tabla 1 la cantidad de butadieno
cargada, la cantidad de estireno cargada y la cantidad y la clase
de un tercer componente en lugar de metacrilato de hidroxietilo,
para así obtener una de las dispersiones acuosas (c) a (j) de
copolímeros de estireno-butadieno con contenido de
grupos polares.
A continuación de ello, cada una de estás
dispersiones acuosas (c) a (j) de copolímeros de
estireno-butadieno con contenido de grupos polares
es mezclada con 37,5 partes en peso de un aceite aromático (Fukkol
Aromax #3, marca de fábrica, fabricado por la Fuji Kosan Co., Ltd.)
sobre la base de 100 partes en peso del contenido de sólidos en el
copolímero para así formar una emulsión, que es coagulada con ácido
sulfúrico y cloruro sódico para así formar un grumo, efectuándose a
continuación lavado con agua y secado mediante un secador en
caliente para así obtener los copolímeros de
estireno-butadieno que contienen grupos polares y
están extendidos con aceite (C) a (J), respectivamente. Los
copolímeros de estireno-butadieno que contienen
grupos polares y están extendidos con aceite (C) a (J) tienen un
contenido de estireno combinado de un 35% en peso (siempre que el
copolímero (E) tenga un contenido de estireno combinado de un 20% en
peso) y la viscosidad Mooney que se indica en la Tabla 1.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Se cargan en el interior de un recipiente de
polimerización purgado con nitrógeno 200 partes en peso de agua,
4,5 partes en peso de jabón de colofonia, 72 partes en peso de
butadieno, 28 partes en peso de estireno y 0,3 partes en peso de
t-dodecilmercaptano. Tras haber sido la temperatura
del recipiente de polimerización ajustada a 5ºC, se inicia la
polimerización añadiendo 0,1 partes en peso de hidroperóxido de
p-mentano, 0,07 partes en peso de
etilendiaminatetraacetato sódico, 0,05 partes en peso de
heptahidrato de sulfato ferroso y 0,15 partes en peso de
formaldehidosulfoxilato sódico como iniciador de la polimerización,
y en el punto en el tiempo en el que la conversión llega a ser del
60% se añade dietilhidroxiamina para parar la polimerización.
Entonces, los monómeros que no han reaccionado son recuperados
mediante extracción con vapor para así obtener una dispersión
acuosa (k) de copolímero de estireno-butadieno que
tiene una concentración de sólidos de un 21%.
A continuación de ello, la dispersión acuosa (k)
de copolímero de estireno-butadieno es coagulada con
ácido sulfúrico y cloruro sódico para así formar un grumo, y a
continuación se efectúa lavado con agua y secado mediante un
secador en caliente para así obtener un copolímero de
estireno-butadieno (K). El copolímero de
estireno-butadieno (K) tiene un contenido de
estireno combinado de un 23,5% en peso y una viscosidad Mooney de
50.
Se cargan en el interior de un recipiente de
polimerización purgado con nitrógeno 200 partes en peso de agua,
4,5 partes en peso de jabón de colofonia, 71,5 partes en peso de
butadieno, 28 partes en peso de estireno, 0,5 partes en peso de
metacrilato de hidroxietilo y 0,3 partes en peso de
t-dodecilmercaptano. Tras haber sido la temperatura
del recipiente de polimerización ajustada a 5ºC, se inicia la
polimerización añadiendo 0,1 partes en peso de hidroperóxido de
p-mentano, 0,07 partes en peso de
etilendiaminatetraacetato sódico, 0,05 partes en peso de
heptahidrato de sulfato ferroso y 0,15 partes en peso de
formaldehidosulfoxilato sódico como iniciador de la polimerización,
y en el punto en el tiempo en el que la conversión llega a ser del
60% se añade dietilhidroxiamina para parar la polimerización.
Entonces, los monómeros que no han reaccionado son recuperados
mediante extracción con vapor para así obtener una dispersión acuosa
(l) de un copolímero de estireno-butadieno que
contiene un grupo polar y tiene una concentración de sólidos de un
21%.
A continuación de ello, la dispersión acuosa (l)
del copolímero de estireno-butadieno que contiene un
grupo polar es coagulada con ácido sulfúrico y cloruro sódico para
así formar un grumo, y se efectúa a continuación lavado con agua y
secado mediante un secador en caliente para así obtener un
copolímero de estireno-butadieno que contiene un
grupo polar (L). El copolímero de estireno-butadieno
(L) tiene un contenido de estireno combinado de un 23,5% en peso y
una viscosidad Mooney de 47.
Se lleva a cabo la misma polimerización que ha
sido descrita en el anterior punto (5), exceptuando el hecho de que
se modifican como se indica en la Tabla 2 la cantidad de butadieno
cargada, la cantidad de estireno cargada y la cantidad y la clase
de un tercer componente en lugar de metacrilato de hidroxietilo,
para así obtener las dispersiones acuosas (m) a (o) de copolímeros
de estireno-butadieno con contenido de grupos
polares.
A continuación de ello, cada una de estas
dispersiones acuosas (m) a (o) de los copolímeros de
estireno-butadieno que contienen grupos polares es
coagulada con ácido sulfúrico y cloruro sódico para así formar un
grumo, y a continuación se efectúa lavado con agua y secado
mediante un secador en caliente para así obtener los copolímeros de
estireno-butadieno con contenido de grupos polares
(M) a (O), respectivamente. Los copolímeros de
estireno-butadieno (M) a (O) tienen un contenido de
estireno combinado de un 23,5% en peso (siempre que el copolímero
(N) tenga un contenido de estireno combinado de un 13% en peso) y
la viscosidad Mooney que se indica en la Tabla 2.
Se cargan en el interior de un recipiente de
polimerización purgado con nitrógeno 200 partes en peso de agua,
4,5 partes en peso de jabón de colofonia, 100 partes en peso de
butadieno y 0,7 partes en peso de
t-dodecilmercaptano. Tras haber sido la temperatura
del recipiente de polimerización ajustada a 5ºC, se inicia la
polimerización añadiendo 0,1 partes en peso de hidroperóxido de
p-mentano, 0,07 partes en peso de
etilendiaminatetraacetato sódico, 0,05 partes en peso de
heptahidrato de sulfato ferroso y 0,15 partes en peso de
formaldehidosulfoxilato sódico como iniciador de la polimerización,
y en el punto en el tiempo en el que la conversión llega a ser del
60% se añade dietilhidroxiamina para parar la polimerización.
Entonces, los monómeros que no han reaccionado son recuperados
mediante extracción con vapor para así obtener una dispersión acuosa
(p) de homopolímero de butadieno que tiene una concentración de
sólidos de un 21%.
A continuación de ello, la dispersión acuosa (p)
de homopolímero de butadieno es coagulada con ácido sulfúrico y
cloruro sódico para así formar un grumo, y se efectúa a continuación
lavado con agua y secado mediante un secador en caliente para así
obtener un homopolímero de butadieno (P). El homopolímero de
butadieno (P) tiene una viscosidad Mooney de 48.
Se cargan en el interior de un recipiente de
polimerización purgado con nitrógeno 200 partes en peso de agua,
4,5 partes en peso de jabón de colofonia, 100 partes en peso de
butadieno, 8 partes en peso de acrilonitrilo y 0,7 partes de
t-dodecilmercaptano. Tras haber sido la temperatura
del recipiente de polimerización ajustada a 5ºC, se inicia la
polimerización añadiendo 0,1 partes en peso de hidroperóxido de
p-mentano, 0,07 partes en peso de
etilendiaminatetraacetato sódico, 0,05 partes en peso de
heptahidrato de sulfato ferroso y 0,15 partes en peso de
formaldehidosulfoxilato sódico como iniciador de la polimerización,
y en el punto en el tiempo en el que la conversión llega a ser de
un 60% se añade dietilhidroxiamina para parar la polimerización.
Entonces, los monómeros que no han reaccionado son recuperados
mediante extracción con vapor para así obtener una dispersión
acuosa (q) de un homopolímero de butadieno que contiene un grupo
polar y tiene una concentración de sólidos de un 21%.
A continuación de ello, la dispersión acuosa (q)
del homopolímero de butadieno que contiene un grupo polar es
coagulada con ácido sulfúrico y cloruro sódico para así formar un
grumo, y se efectúa a continuación lavado con agua y secado
mediante un secador en caliente para así obtener un homopolímero de
butadieno que contiene un grupo polar (Q). El homopolímero de
butadieno que contiene un grupo polar (Q) tiene una viscosidad
Mooney de 50.
Se lleva a cabo la misma polimerización que ha
sido descrita en el anterior punto (8), exceptuando el hecho de que
se modifican como se indica en la Tabla 2 la cantidad de butadieno
cargada y la cantidad y la clase de un tercer componente, para así
obtener dispersiones acuosas (r) a (t) de homopolímeros de butadieno
que contienen grupos polares.
A continuación de ello, cada una estas
dispersiones acuosas (r) a (t) de los homopolímeros de butadieno que
contienen grupos polares es coagulada con ácido sulfúrico y cloruro
sódico para así formar un grumo, y se efectúa a continuación lavado
con agua y secado mediante un secador en caliente para así obtener
homopolímeros de butadieno con contenido de grupos polares (R) a
(T), respectivamente. Los homopolímeros de butadieno que contienen
grupos polares (R) a (T) tienen la viscosidad Mooney que se indica
en la Tabla 2.
Ejemplos 1-45,
Ejemplos Comparativos
1-10
Se preparan varias mezclas de caucho y otros
varios ingredientes usando los polímeros diénicos A a T así
obtenidos según una de las formulaciones de mezcla que se indican
en la Tabla 3 junto con una carga inorgánica de las que se indican
en la Tabla 4, y luego se efectúa vulcanización a 160ºC por espacio
de 15 minutos, respectivamente, y a continuación de ello se miden
las propiedades de los vulcanizados resultantes para así obtener los
resultados que se indican en las Tablas 5-9.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Como se ve por los resultados anteriormente
indicados, pueden lograrse simultáneamente el efecto de dispersión
de la carga inorgánica y el efecto de refuerzo en virtud de un
efecto sinérgico de una reacción de condensación con un grupo
hidroxilo como grupo funcional superficial de la carga inorgánica y
una interacción de un grupo polar existente en una molécula de un
polímero con la carga inorgánica.
Según la invención, usando un polímero diénico
que tiene un grupo polar en su molécula como componente de caucho y
una carga inorgánica puede contarse con mezclas de caucho y otros
varios ingredientes que establecen simultáneamente unas excelentes
propiedades de rotura y una excelente resistencia al desgaste.
Claims (6)
1. Mezcla de caucho y otros varios ingredientes
para la banda de rodadura de una cubierta que comprende un polímero
diénico que es sintetizado mediante una polimerización en emulsión y
tiene un grupo polar en su molécula como componente de caucho, y
5-80 partes en peso, basado en 100 partes en peso
del componente de caucho, de una carga inorgánica representada por
la siguiente fórmula (I):
(I)nM \cdot
xSiO_{y} \cdot
zH_{2}O
donde M es un óxido o hidróxido de
aluminio o magnesio, y m es un entero de 1 a
5.
2. Mezcla de caucho y otros varios ingredientes
como la reivindicada en la reivindicación 1, donde el grupo polar
es al menos uno seleccionado del grupo que consta de un grupo
hidroxilo, un grupo alcoxisililo, un grupo epoxi, un grupo
carboxilo, un grupo carbonilo, un grupo oxicarbonilo, un grupo
sulfuro, un grupo disulfuro, un grupo sulfonilo, un grupo
sulfinilo, un grupo tiocarbonilo, un grupo imino, un grupo amino, un
grupo nitrilo, un grupo amonio, un grupo imido, un grupo amido, un
grupo hidrazo, un grupo azo, un grupo diazo, un grupo heterocíclico
con contenido de oxígeno, un grupo heterocíclico con contenido de
nitrógeno y un grupo heterocíclico con contenido de azufre.
3. Mezcla de caucho y otros varios ingredientes
como la reivindicada en la reivindicación 1 ó 2, donde el polímero
diénico que tiene un grupo polar en su molécula es al menos uno de
un polímero polibutadiénico que es obtenido a base de polimerizar
principalmente butadieno, y un copolímero de
butadieno-compuesto vinílico aromático que es
obtenido a base de polimerizar principalmente butadieno y un
compuesto vinílico aromático.
4. Mezcla de caucho y otros varios ingredientes
como la reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3,
donde el grupo polar es introducido como un monómero que contiene un
grupo polar.
5. Mezcla de caucho y otros varios ingredientes
como la reivindicada en la reivindicación 4, donde el monómero que
contiene un grupo polar es al menos uno seleccionado del grupo que
consta de vinilpiridina, acrilonitrilo, ácido acrílico, ácido
metacrílico, éster de ácido acrílico y éster de ácido
metacrílico.
6. Mezcla de caucho y otros varios ingredientes
como la reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5,
donde la carga inorgánica representada por la fórmula (I) es
hidróxido de aluminio o hidróxido de magnesio.
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