ITTO20070777A1 - Mescola adesiva a base acquosa per la produzione di pneumatici - Google Patents

Mescola adesiva a base acquosa per la produzione di pneumatici Download PDF

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Description

D E SC R I ZION E
La presente invenzione è relativa ad una mescola adesiva a base acquosa per la costruzione di pneumatici .
Generalmente, nella costruzione di pneumatici le mescole adesive, comunemente chiamate cementi, sono a base di solventi organici. Tali mescole adesive mostrano una elevata efficienza di adesione ed una grande facilità di utilizzo. Tali caratteristiche sono dovute principalmente alla solubilità delle gomme nei solventi organici e, quindi, alla loro capacità di fondersi con un'altra gomma formando quasi un unico pezzo una volta che il solvente organico è evaporato.
Il maggiore svantaggio di questo tipo di mescole adesive è dovuto alla elevata quantità di solvente organico che contengono. Infatti, come è noto, i solventi organici sono altamente volatili e costituiscono un rischio ambientale e, soprattutto, un rischio per la salute dei lavoratori che ne sono a contatto. Un ulteriore possibile rischio dovuto all'evaporazione dei solventi organici riguarda la formazione con aria di miscele potenzialmente esplosive .
Per i motivi di cui sopra, recenti decisioni in ambito europeo hanno limitato drasticamente l'uso dei solventi organici nell'industria dei pneumatici, costringendo i produttori a trovare soluzioni diverse per garantire una corretta adesione degli strati di gomma.
Una alternativa alle mescole adesive tradizionali è quella delle mescole adesive a base acquosa. Nella realizzazione di tali mescole adesive, avendo sostituito il solvente organico con il solvente acqua, deve essere risolto il problema di garantire la dispersione in acqua di ingredienti che per la loro natura chimica hanno un comportamento idrofobo. A tale riguardo, si ricorre all'utilizzo degli emulsionanti, i quali, come è noto ad un tecnico del settore, comprendono un gruppo idrofobo in grado di legare l'ingrediente di interesse ed un gruppo idrofilo in grado di garantirne la dispersione in acqua. Tuttavia, è stato sperimentalmente constatato che la presenza degli emulsionanti può condizionare sfavorevolmente il potere adesivo della mescola adesiva.
È, quindi, fortemente sentita l'esigenza nelle mescole adesive a base acquosa di utilizzare la minor quantità possibile di emulsionanti.
A tale riguardo uno dei componenti che richiede maggiori quantità di emulsionante è il nero di carbonio. Questo è dovuto sia alla natura organica del nero di carbonio convenzionalmente utilizzato sia alla sua elevata quantità nella mescola adesiva.
Scopo della presente invenzione è quello di realizzare una mescola adesiva a base acquosa le cui caratteristiche siano tali da superare i problemi dell'arte nota.
Oggetto della presente invenzione è una mescola adesiva a base acquosa per la costruzione di pneumatici comprendente in peso dal 5 al 80% di acqua, dal 10 al 60% di base polimerica a catena insatura reticolabile, dallo 0,2 al 1% di zolfo, dal 0,01 al 30,0% di carica rinforzante, dal 0,1 al 3,0% di ossido di zinco, dal 0,1 al 1,0% di acceleranti, e dal 0,1 al 15,0% di emulsionanti; la detta mescola adesiva essendo caratterizzata dal fatto che la carica rinforzante comprende un nero di carbonio avente gruppi superficiali funzionali del tipo -ArAy
in cui:
Ar è un radicale aromatico selezionato nel gruppo consistente di fenile, naftile, antracenile, fenantrenile, bifenile e piridinile;
A è un gruppo funzionale selezionato tra C00<">e S03<~>;
y un numero intero da 1 a 5 quando Ar è fenile, da 1 a 7 quando Ar è naftile, da 1 a 9 quando Ar è antracenile, fenantrenile o bifenile, e da 1 a 4 quando Ar è piridinile.
Preferibilmente, il nero di carbonio utilizzato ha una distribuzione media dimensionale delle particelle inferiore a 150 nm.
Preferibilmente, il nero di carbonio utilizzato ha una area superficiale espressa in numero di iodio compresa tra 150 e 225 g/Kg.
Preferibilmente, la mescola adesiva a base acquosa comprende in peso dal 4,0 al 25,0% di carica rinforzante .
Preferibilmente, la mescola adesiva a base acquosa comprende in peso dal 0,1 al 3,0% di emulsionanti.
Gli esempi che seguono servono a scopo illustrativo e non limitativo, per una migliore comprensione dell'invenzione.
ESEMPI
Sono state preparate tre mescole adesive A, B, C.
La mescola A è relativa ad una mescola adesiva a base solvente, la mescola B è relativa ad una mescola adesiva a base acquosa secondo l'arte nota e la mescola C è relativa ad una mescola adesiva a base acquosa secondo l'invenzione.
Le composizioni delle tre mescole sono riportate nella Tabella I
TABELLA I
Per NERO DI CARBONIO (1) si intende un nero di carbonio standard comunemente utilizzato nelle mescola per la costruzione dei pneumatci, mentre per NERO DI CARBONIO (2) si intende un nero di carbonio come rivendicato disponibile commercialmente ed il cui gruppo organico -ArAYha un fenile come Ar e COCF come A. Tale nero di carbonio presenta una distribuzione media dimensionale delle particelle di 130 nm.
Il nero di carbonio di cui si rivendica l'utilizzo nelle mescole adesive a base acquosa è preparato secondo il brevetto US5554739 a nome CABOT CORPORATION qui incorporato per riferimento.
Come potrà apparire evidente ad un tecnico del settore, le mescole adesive della presente invenzione possono comprendere oltre alla gomma naturale una qualsiasi base polimerica a catena reticolabile ottenuta per polimerizzazione di dieni coniugati e/o monomeri vinilici alifatici o aromatici. Ad esempio, le basi polimeriche che possono essere utilizzate sono scelte nel gruppo costituito da gomma naturale, 1,4-cis poliisoprene, polibutadiene, copolimeri isopreneisobutene eventualmente alogenati, copolimeri butadiene-acrilonitrile, copolimeri stirene-butadiene e terpolimeri stirene-butadiene-isoprene, ottenuti sia in soluzione che in emulsione, terpolimeri etilenepropilene-diene . Tali basi polimeriche possono essere utilizzate individualmente o in miscele tra loro.
Test di laboratorio
Ognuna delle mescole preparate è stata sottoposta ad un test di adesione secondo la norma ASTM D624 sia su gomma non vulcanizzata sia su gomma vulcanizzata. Inoltre, su ognuna delle mescole preparate sono stati eseguiti i test relativi alle proprietà reometriche secondo la norma ASTM D5289 ed alla viscosità secondo la norma ASTM D6080. In Tabella II sono riportati i risultati dei test sopra citati.
* la gomma vulcanizzata è stata ottenuta secondo la norma ASTM 1382, vulcanizzando con un tempo di permanenza di 10 minuti a temperatura costante di 160°C .
Come risulta dalla Tabella II, la mescola C comprendente basse quantità di emulsionante presenta dei valori di adesione pari a quelli delle mescole adesive a base di solvente organico (mescola A), mentre la mescola B comprendente più elevate quantità di emulsionante ha un potere adesivo nettamente inferiore.
La possibilità di ridurre il quantitativo di emulsionanti utilizzati nella mescola adesiva a base acquosa è una conseguenza dell'utilizzo del nero di carbonio comprendente gruppi funzionali superficiali come rivendicato. Infatti, il nero di carbonio comprendente tali gruppi funzionali non necessita di emulsionanti per la sua dispersione in acqua.
Come si evince dai risultati di Tabella II, l'utilizzo di un nero di carbonio come rivendicato non pregiudica le altre caratteristiche della mescola, quali la viscosità e le caratteristiche reometriche.

Claims (6)

  1. R IV END ICA Z ION I 1. Mescola adesiva a base acquosa per la costruzione di pneumatici comprendente in peso dal 5 al 80% di acqua, dal 10 al 60% di base polimerica a catena insatura reticolabile, dallo 0,2 al 1% di zolfo, dal 0,01 al 30,0% di carica rinforzante, dal 0,1 al 3,0% di ossido di zinco, dal 0,1 al 1,0% di acceleranti, e dal 0,1 al 15,0% di emulsionanti; la detta mescola adesiva essendo caratterizzata dal fatto che la carica rinforzante comprende un nero di carbonio avente gruppi superficiali funzionali del tipo -ArAy in cui: Ar è un radicale aromatico selezionato dal gruppo consistente di fenile, naftile, antracenile, fenantrenile, difenile e piridinile; A è un gruppo funzionale selezionato tra COCf e S03<~>; y un numero intero da 1 a 5 quando Ar è fenile, da 1 a 7 quando Ar è naftile, da 1 a 9 quando Ar è antracenile, fenantrenile o bifenile, e da 1 a 4 quando Ar è piridinile.
  2. 2. Mescola adesiva a base acquosa secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il detto nero di carbonio ha una distribuzione media dimensionale delle particelle inferiore a 150 nm.
  3. 3. Mescola adesiva a base acquosa secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che il detto nero di carbonio ha una area superficiale espressa in numero di Iodio compresa tra 150 e 225 g/Kg.
  4. 4. Mescola adesiva a base acquosa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere dal 4,0 al 25,0% in peso di carica rinforzante.
  5. 5. Mescola adesiva a base acquosa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere dal 0,1 al 3,0% in peso di emulsionanti.
  6. 6. Pneumatico realizzato mediante l'utilizzo di una mescola adesiva a base acquosa secondo una delle rivendicazioni precedenti.
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