ITTO20000595A1 - Mescola di gomma vulcanizzabile contente silice e finalizzata alla produzione di fasce di battistrada per pneumatici per vetture da trasport - Google Patents

Description

D E S C R I Z IO N E

del brevetto per invenzione industriale

La presente invenzione è relativa ad un mescola contenente silice finalizzata alla produzione di fasce battistrada per pneumatici per vetture da trasporto passeggeri .

Qui e nel seguito:

- con il termine di "silice" si intende un agente rinforzante a base di biossido di silicio;

- con il termine di "base polimerica a catena insatura reticolabile" si intende un qualsiasi polimero non reticolato naturale o sintetico in grado di assumere tutte le caratteristiche chimico-fisiche e meccaniche tipicamente assunte dagli elastomeri in seguito a reticolazione (vulcanizzazione) con sistemi a base di zolfo; e

- con il termine di "mescola contenente silice" si intende una mescola contenente: una carica rinforzante comprendente sicuramente della silice, e anche, eventualmente, del nero di carbonio.

Nel campo della produzione di mescole per fasce battistrada di pneumatici, è noto di utilizzare cariche rinforzanti, in cui il nero di carbonio è stato sostituito parzialmente o totalmente con agenti rinforzanti di tipo inorganico quali gesso, talco, caolino, bentonite, biossido di titanio, silicati di vario tipo e, soprattutto, silice allo scopo di ridurre al minimo la resistenza offerta al rotolamento dei pneumatici stessi.

Le mescole contenenti silice come agente rinforzante presentano dei problemi riguardanti sia la loro processabilità, sia la loro resistenza all'abrasione. In particolare, i problemi di processabilità discendono dalla viscosità relativamente elevata presentata da queste mescole contenenti silice.

Tali problemi sono maggiormente accentuati nelle mescole destinate alla produzione di fasce battistrada di pneumatici per vetture da trasporto passeggeri, dal momento che in tali mescole la silice è presente in quantità normalmente elevate (almeno pari al 50% in peso della carica rinforzante totale).

Per quanto riguarda le mescole contenenti silice, è importante sottolineare come una buona resistenza all'abrasione ed una buna processabilità siano caratteristiche difficilmente ottenibili in una stessa mescola, dal momento che l'ottimizzazione di queste due caratteristiche richiede soluzioni contrapposte, ossia delle soluzioni che mentre permettono l'ottimizzazione di una delle due caratteristiche normalmente peggiorano l'altra. Per esempio, l’utilizzo di una base polimerica ad elevato peso molecolare migliora senza dubbio la resistenza all'abrasione della mescola, ma nel contempo aumenta eccessivamente la viscosità della mescola stessa compromettendone la processabilità.

Da EP 924 107, WO 97/40095 e WO 97/40096 è noto che, poiché la presenza della silice nella base polimerica a catena insatura reticolabile impone l’utilizzo di un agente legante silanico capace di legare la silice stessa alla base polimerica, la processabilità e la resistenza all'abrasione possono essere ambedue migliorate mediante l'uso di particolari agenti leganti silanici, i quali presentando però dei costi particolarmente elevati e non comportano dei miglioramenti eclatanti per quanto riguarda le due caratteristiche sopra menzionate.

Scopo della presente invenzione è di realizzare una mescola di gomma vulcanizzabile contenente silice, finalizzata alla produzione di fasce battistrada per pneumatici di vetture da trasporto passeggeri, la quale presenti caratteristiche di resistenza all'abrasione e di processabilità relativamente elevate.

Secondo la presente invenzione viene fornita una mescola di gomma vulcanizzabile contenente silice finalizzata alla produzione di fasce battistrada per pneumatici per passeggeri; la mescola comprendendo una base polimerica a catena insatura reticolabile a sua volta comprendente almeno una miscela di un copolimero stirene-butadiene e di polibutadiene, ed essendo caratterizzata dal fatto che il copolimero stirenebutadiene è composto da una miscela di un primo copolimero stirene-butadiene a peso molecolare relativamente elevato e di un secondo copolimero stirene-butadiene a peso molecolare relativamente basso; il detto primo copolimero presentando un peso molecolare medio ponderale compreso tra 500.000 e 700.000, ed il detto secondo copolimero presentando un peso molecolare medio ponderale compreso tra 200.000 e 400.000.

Preferibilmente il detto copolimero stirenebutadiene è composto da una miscela nella quale il detto primo copolimero stirene-butadiene è presente in una quantità almeno pari a quella del detto secondo copolimero, e, preferibilmente, in un rapporto in peso con il detto secondo copolimero compreso tra 1:1 e 2:1.

Preferibilmente, ciascuno dei detti primo e secondo copolimero presenta una quantità di vinile compresa tra il 20 ed il 70% del copolimero stesso, e preferibilmente tra il 45 ed il 70% del copolimero.

Preferibilmente, il detto secondo copolimero presenta una quantità di vinile maggiore di quella del detto primo copolimero.

Nella mescola precedentemente definita, è preferibilmente presente una quantità di polibutadiene compresa tra il 60 e il 10% della base polimerica a catena insatura reticolabile totale.

Ulteriori caratteristiche della presente invenzione appariranno chiare dalla descrizione che segue di esempi forniti a puro scopo illustrativo e non limitativo .

ESEMPI

Nel seguito vengono riportati due esempi che descrivono relative mescole (mescola A e mescola B) realizzate secondo i dettami della presente invenzione, un primo esempio comparativo riguardante una mescola (mescola C) dell'arte nota, in cui si è cercato di risolvere il problema relativo alla viscosità utilizzando un copolimero stirene-butadiene a basso peso molecolare, ed un secondo esempio comparativo riguardante una mescola (mescola D) dell'arte nota, in cui si è cercato di risolvere il problema relativo all'abrasione utilizzando un copolimero stirenebutadiene ad alto contenuto di vinile.

Per una corretta interpretazione dei vantaggi presentati dalle citate mescole A e B rispetto all'arte nota, le quattro mescole A-D sono state differenziate l'una rispetto alle altre esclusivamente per la composizione della base polimerica, mentre gli altri componenti risultano uguali in tutte e quattro le mescole sia per parti in peso, sia per tipologia.

Le mescole descritte negli esempi vengono ottenute secondo i processi comunemente utilizzati nel settore della preparazione di mescole per pneumatici.

In fine, l'ultimo esempio descrive i risultati dei test di laboratorio effettuati su campioni delle mescole descritte negli esempi precedenti.

ESEMPIO 1 - MESCOLA A

Secondo le metodologie note è stata preparata una mescola A secondo i dettami dell'invenzione e, quindi, comprendente un copolimero stirene-butadiene composto dalla miscela di un copolimero stirene-butadiene ad alto peso molecolare ed un copolimero stirene-butadiene a basso peso molecolare.

La composizione della mescola A è riportata nella TABELLA I, in cui le quantità dei componenti sono espressi in parti in peso per cento parti di base polimerica totale.

TABELLA I

Base polimerica

parti inpesodipolimero addizionatocon olio

Altri componenti

Le caratteristiche degli ingredienti usati sono state le seguenti:

SBR<1 >= copolimero stirene-butadiene ad alto peso molecolare del tipo BUNA VSL5025-1 HM

SBR = copolimero stirene-butadiene a basso peso molecolare del tipo SOL 72510

Silice = tipo ULTRASIL VN3 (Degussa) type

Nero di carbonio =.tipo N115 (Cabot Corporation) Agente legante silanico = Si 69 (Degussa) type Olio aromatico = tipo ESAR 90DEN (AGIP PETROLI) Acido stearico = tipo INDUSTRENE R (WITCO) Ossido di zinco = tipo OSSIDO DI ZINCO SIGGILLO VERDE (ZINOX SRL)

Antiossidante - tipo SANTOFLEX 6PPD (FLEXIS) Cera = tipo ANTIOZONANT WAX 6065 (SCHUMANN SASOL GMBH & CO KG)

Zolfo = tipo GROUND SULPHUR (SOLVAY BARIUM STRONZIUM GMBH).

Negli esempi seguenti sarà specificata la composizione delle rispettive mescole esclusivamente per la parte identificabile come base polimerica, mentre la restante parte delle mescole stesse non verrà descritta in quanto sempre uguale alla relativa parte della mescola A sia per tipo, sia per parti in peso dei singoli componenti.

ESEMPIO 2 - MESCOLA B

È stata preparata una mescola B secondo i dettami dell'invenzione, la quale presenta una base polimerica riportata nella TABELLA II, in' cui i valori dei componenti sono espressi in phr.

TABELLA II

Base polimerica

* parti in pesi di polimero addizionato con olio ;ESEMPIO 3 - MESCOLA C (CONFRONTO) ;È stata preparata una mescola C, la quale rappresenta una possibile soluzione del problema riguardante la elevata viscosità presentata le mescole contenenti silice. ;La mescola C comprende una base polimerica riportata nella TABELLA III, in cui i valori dei componenti sono espressi in phr. ;;TABELLA III ;Base polimerica ;;; ;; Per quanto riguarda gli altri componenti della mescola C, la quantità di olio utilizzato è pari a 33,05 phr anziché 14,3 phr. Infatti, a differenza delle altre mescole, il polimero viene utilizzato a secco e, quindi, la quantità di olio che non è stata aggiunta insieme al polimero viene comunque aggiunta insieme alla ulteriore quantità di olio addizionata alla mescola separatamente. ;ESEMPIO 4 - MESCOLA D (CONFRONTO) ;È stata preparata una mescola D, la quale rappresenta una possibile soluzione al problema riguardante la bassa resistenza all'abrasione delle mescole contenenti silice. ;La mescola D comprende una base polimerica riportata nella TABELLA IV, in cui i valori dei componenti sono espressi in phr. ;;TABELLA IV ;Base polimerica_ ;;; ;;; * partiinpesodipolimeroaddizionatocon olio

ESEMPIO 5 - risultati delle prove di laboratorio su campioni ottenuti dalle mescole A, B, C e D

Da ciascuna delle mescole ottenute dagli esempi da 1 a 4 sono stati prelevati dei campioni, i quali sono stati sottoposti ad una serie di test allo scopo di determinare i valori di alcuni parametri particolarmente significativi per ciascuna mescola.

Nella seguente TABELLA V, per ogni campione sono stati riportati i risultati relativi ad ogni parametro.

I parametri considerati sono i seguenti:

la Scottabilità Mooney a 130°C espressa in minuti, è stata misurata in accordo con la norma ASTM DI646

- la viscosità (MLl'+4' a 130°C> è stata misurata in accordo con la norma ASTM D1646;

- Tan D è il rapporto tra la componente viscosa del modulo dinamico [E’’(MPa)] e la componente elastica del modulo dinamico [E'(MPa)] misurati in accordo con la norma ASTM D5992;

- i valori reometrici { Tmin , Tmax, t'10, t'50, t'90 ) sono stati misurati in accordo con la norma ASTM D2084;

- i valori in % di resistenza all'abrasione sono stati misurati in accordo con la norma ASTM D5963-97A; e

- i valori di proprietà' fisiche (allungamento a rottura EB%, tensione a rottura TB, valori di modulo M100% / M200% / M300%) sono stati misurati in accordo con la norma ASTM D412C.

TABELLA V

Come è possibile rilevare dalla TABELLA V, ognuna delle mescole A e B presentano valori più che soddisfacenti sia di viscosità sia di resistenza all'abrasione, riuscendo, così, a superare contemporaneamente gli inconvenienti derivanti dall'uso della silice, mentre le mescole di confronto C e D risolvono alternativamente solo uno dei problemi in questione.

La mescola C, nella quale viene utilizzato un copolimero stirene-butadiene a basso peso molecolare, riesce a risolvere il problema riguardante l'elevata viscosità, ma presenta al contempo valori di resistenza all'abrasione troppo bassi; per contro, la mescola D, nella quale viene utilizzato un copolimero stirenebutadiene ad alto contenuto di vinile, riesce a risolvere il problema riguardante la resistenza all'abrasione, ma presenta al contempo dei valori di viscosità troppo elevati.

I rimanenti parametri riportati dalla TABELLA V, se pur particolarmente significativi, non vengono commentati in quanto non presentano variazioni sostanziali rispetto agli esempi di confronto.

Claims (1)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1.- Mescola di gomma vulcanizzabile contenente silice finalizzata alla produzione di fasce battistrada per pneumatici per passeggeri; la mescola comprendendo una base polimerica a catena insatura reticolabile a sua volta comprendente almeno una miscela di un copolimero stirene-butadiene e di polibutadiene, ed essendo caratterizzata dal fatto che il copolimero stirenebutadiene è composto da una miscela di un primo copolimero stirene-butadiene a peso molecolare relativamente elevato e di un secondo copolimero stirene-butadiene a peso molecolare relativamente basso; il detto primo copolimero presentando un peso molecolare medio ponderale compreso tra 500.000 e 700.000, ed il detto secondo copolimero presentando un peso molecolare medio ponderale compreso tra 200.000 e 400.000. 2.- Mescola secondo la rivendicazione 1, in cui il detto copolimero stirene-butadiene è composto da una miscela, nella quale il detto primo copolimero è presente in una quantità almeno pari a quella del detto secondo copolimero. 3.- Mescola secondo la rivendicazione 2, in cui il primo copolimero ed il secondo copolimero sono presenti in un rapporto in peso compreso tra 1:1 e 2:1. 4.- Mescola secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascuno dei detti primo e secondo copolimero presenta una quantità di vinile compresa tra il 20 ed il 70% del copolimero stesso. 5.- Mescola secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascuno dei detti primo e secondo copolimero presenta una quantità di vinile compresa tra il 45 ed il 70% del copolimero stesso. 6.- Mescola secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il detto secondo copolimero presenta una quantità di vinile maggiore di quella del detto primo copolimero. 7.- Mescola secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, e comprendente una quantità di polibutadiene compreso tra il 60 e il 10% della base polimerica a catena insatura reticolabile totale. 8.~ Battistrada caratterizzato dal fatto di essere realizzato tramite una mescola secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti. 9.- Pneumatico per veicoli stradali per trasporto passeggeri, caratterizzato dal fatto di comprendere un battistrada secondo la rivendicazione 8.