ITTO20090875A1 - Vernice polimerica per pneumatici - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“VERNICE POLIMERICA PER PNEUMATICIâ€

La presente invenzione à ̈ relativa ad una vernice polimerica per pneumatici. In particolare, la presente invenzione à ̈ relativa ad una vernice polimerica utile come mescola di riparazione per pneumatici, a cui la descrizione farà esplicito riferimento senza per questo perdere in generalità.

Generalmente, le mescole di riparazione per pneumatici sono realizzate mediante l’utilizzo di opportuni miscelatori denominati Banbury. La preparazione della mescola in Banbury richiede almeno due fasi di miscelazione: una prima fase di miscelazione, caratterizzata da alta temperatura e da tempi più lunghi, nella quale avviene la preparazione della mescola madre ed in cui vengono addizionati e miscelati alla base polimerica gli ingredienti quali il nero di carbonio, la silice, l’agente silanico, l’ossido di Zinco, l’acido stearico, la cera, gli antiossidanti ecc, ed una seconda fase di miscelazione, caratterizzata da una temperatura più bassa, nella quale avviene il completamento della mescola madre ed in cui alla mescola in preparazione ottenuta dalla prima fase vengono aggiunti gli agenti di vulcanizzazione quali lo Zolfo e gli acceleranti. Una tale necessità à ̈ dovuta al fatto di dover garantire la dispersione degli agenti vulcanizzanti senza rischiare di raggiungere quei valori di temperatura tali da favorire una precoce vulcanizzazione della mescola. La mescola così ottenuta deve, poi, essere sottoposta ad una fase di estrusione per realizzare la opportuna conformazione di utilizzo.

Tali mescole di riparazione, nonostante riescano a soddisfare le necessità di riparazione, tuttavia soffrono gli inconvenienti relativi sia ai costi energetici di preparazione sia alla necessità di dover stoccare quantitativi di tali mescole prima dell’effettivo utilizzo.

Infatti, la preparazione di queste mescole di riparazione comporta che queste, prima dell’effettivo utilizzo, vengano stoccate per periodi più o meno lunghi con la conseguenza sia di imporre una organizzazione di tale stoccaggio sia di poter compromettere le caratteristiche delle mescole e, quindi, pregiudicarne l’utilizzo.

È stato sorprendentemente ed inaspettatamente trovata dalla Richiedente una vernice polimerica realizzate da una emulsione acquosa ed il cui utilizzo può essere anche quello di mescole di riparazione.

Oggetto della presente invenzione à ̈ una vernice polimerica per pneumatici composta da una emulsione acquosa comprendente almeno una base polimerica reticolabile, degli agenti di vulcanizzazione ed un tensioattivo di formula molecolare (I)

([R1R2R3NR5(NR4R6R7)n]<(n+1)+>)y (n+1)X<y->(I)

in cui:

X Ã ̈ un atomo o un gruppo anionico

ognuno di R1, R2e R3, uguali o diversi tra loro, Ã ̈ CmH2m+1con m compreso tra 1 e 3, o CH2CHCH2o CHCHCH3ognuno di R4, R6e R7, uguali o diversi tra loro, Ã ̈ CH2CHCH2o CHCHCH3

n à ̈ 0 o 1

y à ̈ 1 se n à ̈ 1; y à ̈ 1 o 2 se n à ̈ 0

R5à ̈ un gruppo alifatico C15-C22quando n à ̈ 0; à ̈ un gruppo alifatico C8-C16quando n à ̈ 1

quando n à ̈ 0, almeno uno tra R1, R2, R3e R5comprende un doppio legame.

Preferibilmente, R1, R2e R3sono CH2CHCH2e più preferibilmente, n à ̈ 1 e R5à ̈ un gruppo alifatico saturo.

Preferibilmente, R5comprende un doppio legame e n à ̈ 0.

Preferibilmente, il tensioattivo ha una formula molecolare compresa nel gruppo composto da:

[(CH3)3N(CH2)8CHCH(CH2)7CH3]<+>X-;

[(CH2CHCH2)3N(CH2)15CH3]<+>X-;

[(CH3)(CH2CHCH2)2N(CH2)15CH3]<+>X-;

[(CH2CHCH2)(CH3)2N(CH2)15CH3]<+>X-; e [(CH2CHCH2)3N(CH2)12N(CH2CHCH2)3]2<+>2X-Preferibilmente, X<->à ̈ I<->o Br-Preferibilmente, il tensioattivo di formula molecolare (I) à ̈ utilizzato in una quantità compresa tra 0,5 e 10 phr.

Gli esempi che seguono servono a scopo illustrativo e non limitativo, per una migliore comprensione dell'invenzione.

ESEMPI

Negli esempi sotto riportati sono state preparate otto emulsioni acquose (A, B, C, D, E1, E2, E3, E4) utilizzando cinque differenti tensioattivi (a, b, c, d, e) compresi nella formula molecolare (I).

Di seguito sono descritti i cinque tensioattivi utilizzati:

- il tensioattivo (a) Ã ̈ di formula molecolare [(CH2CHCH2)3N(CH2)15CH3]<+>Br-.

- il tensioattivo (b) Ã ̈ di formula molecolare [(CH3)(CH2CHCH2)2N(CH2)15CH3]<+>I-.

- il tensioattivo (c) Ã ̈ di formula molecolare [(CH2CHCH2)(CH3)2N(CH2)15CH3]<+>I-.

- il tensioattivo (d) Ã ̈ di formula molecolare [(CH2CHCH2)3N(CH2)8CHCH(CH2)7CH3]<+>I-.

- il tensioattivo (e) Ã ̈ di formula molecolare [(CH2CHCH2)3N(CH2)12N(CH2CHCH2)3]<2+>2Br-.

Le emulsioni sono state preparate disperdendo contemporaneamente tutti gli ingredienti riportati in Tabella I e III in un volume di 1 L di acqua.

La rispettiva soluzione acquosa risultante à ̈ stata sottoposta ad agitazione meccanica per un tempo pari a 30 minuti e, successivamente, à ̈ stata sottoposta a sonicazione per un tempo pari a 15 min. ottenendo, così, una emulsione acquosa.

La procedura sopra riportata di preparazione delle emulsioni acquose non rappresenta in alcun modo un aspetto limitativo dell’invenzione oggetto della presente invenzione.

- MESCOLE A, B, C, D -In Tabella I sono riportate le composizioni in phr delle emulsioni acquose preparate utilizzando i tensioattivi (a) - (d).

TABELLA I

A B C D BASE POLIMERICA 100

NERO DI CARBONIO 40

S 2

ACCELERANTE 2

ZnO 2

ACIDO STEARICO 1 Tensioattivo (a) 2 -- -- --Tensioattivo (b) -- 2 -- --Tensioattivo (c) -- -- 2 --Tensioattivo (d) -- -- -- 2 La base polimerica utilizzata à ̈ S-SBR; il nero di carbonio utilizzato à ̈ N660; l’accelerante utilizzato à ̈ TBBS.

Test di laboratorio

L’emulsioni acquose ottenute come sopra riportato sono state depositate su di una superficie mediante spray o pennello, e le mescole ottenute a seguito della evaporazione dell’acqua sono state sottoposte a prove di vulcanizzazione a differenti temperature. In particolare, su ognuna delle mescole ottenute sono stati eseguiti i test relativi alle proprietà reometriche secondo la norma ISO 6502.

Per una corretta valutazione dei vantaggi della presente invenzione, le medesime prove reometriche sono state eseguite su di una mescola di confronto ottenuta mediante una miscelazione in Banbury dei componenti riportati in tabella I ad eccezione dei tensioattivi di formula molecolare (I).

Studi di laboratorio hanno calcolato che per la preparazione della mescola di confronto à ̈ stato necessario un consumo di energia del 30% superiore a quello necessario per la preparazione delle emulsioni oggetto della presente invenzione.

In Tabella II sono riportati i valori ottenuti a 145°C e per i quali le grandezze MH e ML sono espresse in dNm, T’10, T’50 e T’90 sono espresse in minuti e i valori relativi alle proprietà fisiche in MPa.

TABELLA II

A B C D Conf.(1)

ML 1,51 1,00 1,29 0,57 1,35

MH 5,09 4,94 5,78 5,00 5,94

T’10 0,16 0,12 0,12 0,17 1,67 T’50 0,91 0,81 0,66 1,16 5,66 T’90 5,55 4,25 2,20 5,22 8,74

TB 12,53 15,09 14,93 12,77 13,06

10% 0,6 0,48 0,51 0,46 0,49 25% 1,02 0,79 0,87 0,88 0,93 50% 1,66 1,19 1,35 1,4 1,54 75% 2,54 1,59 1,91 1,96 2,27 100% 3,79 2,13 2,65 2,7 3,22 200% 11,15 5,73 7,45 7,05 8,43 300% 10,61 13,52 12,43

400%

500%

EB% 215 388 324 307 279

Come si evince dai dati riportati in Tabella II, le mescole preparate con il metodo della presente invenzione presentano delle caratteristiche reometriche e fisiche che non si discostano sensibilmente da quelle di una mescola preparata con il metodo convenzionale in Banbury, garantendo, quindi, uno strato di riparazione efficiente senza discostarsi dalle caratteristiche delle mescole di riparazione fino ad oggi utilizzate.

Inoltre, va evidenziato come le mescole preparate con le emulsioni acquose oggetto della presente invenzione siano in grado di garantire dei tempi di vulcanizzazione particolarmente brevi, la qual cosa risulta particolarmente vantaggiosa qualora queste mescole vengano applicate e utilizzate su di un substrato già vulcanizzato.

- MESCOLE E1, E2, E3, E4–

Preparazione

In Tabella III sono riportate le composizioni in phr delle emulsioni della presente invenzione, nelle quali à ̈ stato utilizzato il tensioattivo (e) in quattro differenti quantità.

TABELLA III

E1E2E3E4

SBR 100

N660 40

S 2

TBBS 2

ZnO 2

ACIDO STEARICO 1

Tensioattivo (e) 8 6 4 2

Il procedimento utilizzato per la preparazione delle emulsioni E1– E4à ̈ il medesimo descritto per le mescole A – D.

Test di laboratorio

Le mescole E1– E4ed una mescola di confronto (Conf.(2)) sono state sottoposte sia a prove reometriche secondo la norma ISO 6502 sia a test relativi alle proprietà fisiche in accordo con la norma ISO 37.

La mescola di confronto à ̈ stata ottenuta con la miscelazione in Banbury dei componenti riportati in tabella III ad eccezione del tensioattivo (e).

Anche in questo caso, à ̈ stato calcolato che per la preparazione della mescola di confronto à ̈ stato necessario un consumo di energia del 30% superiore a quello necessario per la preparazione delle corrispondenti emulsioni oggetto della presente invenzione.

In Tabella IV sono riportati i valori in MPa relativi alle proprietà fisiche ed ottenuti a 145°C.

TABELLA IV

E1E2E3E4Conf.(2)

TB 6,76 13,16 14,69 12,36 11,91

10% 0,33 0,45 0,49 0,53 0,50 25% 0,55 0,75 0,84 0,94 0,93 50% 0,68 0,99 1,39 1,52 1,53 75% 0,76 1,15 2,05 2,18 2,26 100% 0,82 1,36 3,13 3,11 3,23 200% 1,25 2,76 8,6 9,49 9,69 300% 2,15 5,26 12,28

400% 3,44 8,29

500% 4,84 11,75

EB% 669 541 343 254 224 In Tabella V sono riportati i valori in dNm relativi alle grandezze MH e ML e in min relativi a T’10 e T’90. I test riportati in Tabella V sono stati realizzati a 195°C.

TABELLA V

E1E2E3E4Conf.(2)

ML 0,58 0,80 1,09 1,29 1,49

MH 9,37 13,6 18,63 20,78 20,12

T’10 0,50 0,44 0,49 0,56 2,10 T’90 3,56 3,18 1,42 1,26 6,23 Come precedentemente commentato per i dati di Tabella II, i dati delle Tabelle IV e V dimostrano che le mescole preparate con il metodo della presente invenzione presentano delle caratteristiche reometriche e fisiche in linea con quelle della mescola di confronto preparata con il metodo convenzionale in Banbury.

Va evidenziato, inoltre, come anche le mescole E1-E4 siano in grado di garantire dei tempi di vulcanizzazione particolarmente brevi.

La presente invenzione offre il grande vantaggio di poter preparare in maniera estemporanea ed a basso consumo energetico vernici polimeriche da applicarsi sui pneumatici, con finalità di riparazione o per migliorarne l’estetica. Quindi, con le vernici polimeriche oggetto della presente invenzione non ci saranno più problematiche di stoccaggio delle mescole e si otterrà nel complesso un notevole risparmio energetico che si tradurrà necessariamente in una più bassa emissione di CO2nell’ambiente.

Inoltre, con le vernici oggetto della presente invenzione à ̈ possibile realizzare strati molto sottili di materiale polimerico, senza per questo comprometterne l’efficienza. A tale riguardo va evidenziato che la fase di estrusione a cui sono sottoposte le mescole di riparazione dell’arte nota, non può essere in grado di ottenere strati troppo sottili per ragioni tecniche note ad un esperto del ramo.

Infine, va evidenziato come le emulsioni acquose possano garantire una metodica di applicazione degli strati polimerici (mediante spray o pennello) molto più comoda ed efficace di quanto avvenga con gli strati polimerici dell’arte nota.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Vernice polimerica per pneumatici composta da una emulsione acquosa comprendente almeno una base polimerica reticolabile, degli agenti di vulcanizzazione ed un tensioattivo di formula molecolare (I) ([R1R2R3NR5(NR4R6R7)n]<(n+1)+>)y (n+1)X<y->(I) in cui: X à ̈ un atomo o un gruppo anionico ognuno di R1, R2e R3, uguali o diversi tra loro, à ̈ CmH2m+1con m compreso tra 1 e 3, o CH2CHCH2o CHCHCH3 ognuno di R4, R6e R7, uguali o diversi tra loro, à ̈ CH2CHCH2o CHCHCH3 n à ̈ 0 o 1 y à ̈ 1 se n à ̈ 1; y à ̈ 1 o 2 se n à ̈ 0 R5à ̈ un gruppo alifatico C15-C22quando n à ̈ 0; à ̈ un gruppo alifatico C8-C16quando n à ̈ 1 quando n à ̈ 0, almeno uno tra R1, R2, R3e R5comprende un doppio legame.
2. 2. Vernice polimerica secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che R1, R2e R3sono CH2CHCH2.
3. 3. Vernice polimerica secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che n à ̈ 1 e R5à ̈ un gruppo alifatico saturo.
4. 4. Vernice polimerica secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che R5comprende un doppio legame e n à ̈ 0.
5. 5. Vernice polimerica secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il tensioattivo ha una formula molecolare compresa nel gruppo composto da: [(CH3)3N(CH2)8CHCH(CH2)7CH3]<+>X-; [(CH2CHCH2)3N(CH2)15CH3]<+>X-; [(CH3)(CH2CHCH2)2N(CH2)15CH3]<+>X-; [(CH2CHCH2)(CH3)2N(CH2)15CH3]<+>X-; e [(CH2CHCH2)3N(CH2)12N(CH2CHCH2)3]2<+>2X-
6. 6. Vernice polimerica secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che X<->Ã ̈ I<->o Br-
7. 7. Vernice polimerica secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il tensioattivo di formula molecolare (I) à ̈ utilizzato in una quantità compresa tra 0,5 e 10 phr.
8. 8. Uso della vernice polimerica secondo una delle rivendicazioni precedenti, per la realizzazione di mescole di riparazione per pneumatici.
9. 9. Uso della vernice polimerica secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7, per migliorare l’estetica dei pneumatici.
10. 10. Pneumatico su cui à ̈ stata applicata la vernice polimerica secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7.