Ácido silícico de precipitación, caracterizado por una superficie según BET 178 - 257 m2/g una superficie según CTAB ≥

170 m2/g un índice de DBP 207 - 276 g/(100 g) un número de Sears V2 20 - 35 ml/(5 g)

Ácido silícico de precipitación, altamente dispersable.

El presente invento se refiere a un ácido silícico de precipitación altamente dispersable, que tiene una alta superficie específica, a un procedimiento para su preparación y a su utilización como material de carga para cubiertas 5 neumáticas de vehículos útiles, motocicletas y vehículos para altas velocidades.

El empleo de ácidos silícicos de precipitación en mezclas de elastómeros tales como las usadas para cubiertas neumáticas, es conocido desde hace mucho tiempo. Para los ácidos silícicos, que se emplean en cubiertas neumáticas, se plantean unos altos requisitos. Ellos deben de ser dispersables en el caucho con facilidad y de buena manera, deben pasar a formar una buena unión con las cadenas poliméricas contenidas en el caucho o 10 respectivamente con los demás materiales de carga y deben de presentar una alta resistencia a la abrasión, similar a la de los negros de carbono. Junto a la dispersabilidad del ácido silícico son importantes por lo tanto, entre otras propiedades, las superficies específicas (según BET o CTAB) y la capacidad de absorción de aceites (DBP) . Las propiedades superficiales de los ácidos silícicos determinan decisivamente su posible utilización, o respectivamente determinadas utilizaciones de un ácido silícico (p.ej. las de como sistemas de soporte o materiales de carga para mezclas de elastómeros) exigen determinadas propiedades superficiales.

Así, el documento de patente de los EE.UU. US 6013234 divulga la preparación de un ácido silícico de precipitación con unas superficies según BET y CTAB en cada caso de 100 a 350 m2/g. Este ácido silícico es especialmente apropiado para su incorporación en mezclas de elastómeros, estando situadas las relaciones de BET/CTAB entre 1 y 1, 5. En el documento de patente europea EP 0937755 se divulgan diferentes ácidos silícicos de precipitación, que 20 poseen una superficie según BET de desde aproximadamente 180 hasta aproximadamente 430 m2/g y una superficie según CTAB de aproximadamente 160 a 340 m2/g. Estos ácidos silícicos son especialmente apropiados como material de soporte y presentan una relación de BET a CTAB de 1, 1 a 1, 3. El documento EP 0647591 divulga un ácido silícico de precipitación, que tiene una relación de la superficie según BET a la superficie según CTAB de 0, 8 a 1, 1, pudiendo estas características superficiales adoptar unos valores absolutos hasta de 350 m2/g. En el 25 documento EP 0643015 se presenta un ácido silícico de precipitación, que se puede emplear como un componente abrasivo y/o de espesamiento en pastas dentífricas, que tiene una superficie según BET de 10 a 130 m2/g y una superficie según CTAB de 10 a 70 m2/g, es decir una relación de BET a CTAB de aproximadamente 1 a 5, 21. En el documento US 5705137 se divulgan unos ácidos silícicos con unas superficies según BET muy altas, en el Ejemplo 1 de 413 m2/g y en el Ejemplo 2 de 522 m2/g, que se emplean como materiales de carga en mezclas de cauchos vulcanizables.

Ciertos ácidos silícicos, que son apropiados especialmente como material de carga para mezclas de elastómeros, aquí en particular para cubiertas neumáticas de PKW, se describen en el documento EP 0901986 con las siguientes propiedades:

Superficie según BET 120 - 300 m2/g Superficie según CTAB 100 - 300 m2/g Relación de BET/CTAB 0, 8 - 1, 3 Número de Sears V2 (consumo de NaOH 0, 1 N) 6 - 25 ml/ (5 g) Índice de DBP 150 - 300 g/ (100 g) Coediciente de WK < 3, 4 Tamaño de partículas de las partículas descompuestas < 1, 0 μm Tamaño de partículas de las partículas no descompuestas 1, 0 - 100 μm

Para las cubiertas neumáticas de vehículos se establecen, dependiendo de la finalidad de empleo, unos requisitos muy diferentes. En el caso de una distribución basta en cubiertas neumáticas de PKW y de LKW hay que tomar en consideración por lo menos las siguientes diferencias: Los PKW en el sentido del presente invento son unos vehículos (coches) para el transporte de personas para un uso predominantemente privado, es decir no se trata de ningún vehículo útil tal como p.ej. vehículos de reparto. Dentro de este concepto no entran vehículos algunos, que se hagan funcionar usualmente a altas velocidades, aun cuando

éstos de acuerdo con su tipo constructivo pudieran servir como PKW. Estos vehículos tienen asimismo ortos requisitos en cuanto a cubiertas, que son distintos que para las cubiertas de PKW que se mencionan en la Tabla.

Las cubiertas para motocicletas y para PKW con altas velocidades deben tener asimismo altos grados de carga en el caso de altas velocidades y un comportamiento muy bueno de resbalamiento en seco y en húmedo (tracción) . Una buena tracción, sin embargo, no debe de estar unida con una abrasión aumentada ni respectivamente con una alta resistencia a la rodadura.

Los diferentes requisitos de los vehículos automóviles en cuanto a las cubiertas tienen correspondientes repercusiones sobre los materiales de carga utilizados en las cubiertas. La adición de ácidos silícicos y de compuestos orgánicos de silicio como sistema de materiales de carga, que se ha consagrado en cubiertas de PKW desde hace mucho tiempo, conduce a una disminuida resistencia a la rodadura, a un mejorado comportamiento de tracción y a una menor abrasión. Una transferencia de estas propiedades mejoradas a cubiertas para vehículos útiles, tales como LKW (camiones) , sería deseable, puesto que con una disminuida resistencia a la rodadura está vinculado un menor consumo de combustible. Los diferentes requisitos de los mencionados vehículos en cuanto a sus cubiertas conducen sin embargo forzosamente a diferentes requisitos para los materiales de carga utilizados.

Se ha mostrado que los ácidos silícicos empleados para cubiertas de PKW son inapropiados para la utilización en cubiertas de LKW, cubiertas de motocicletas y cubiertas para altas velocidades para PKW a causa del diferente perfil de requisitos. Una misión del presente invento fue, por lo tanto, poner a disposición unos ácidos silícicos de precipitación con un perfil de propiedades que esté adaptado especialmente a estos vehículos. Es conocido para un experto en la especialidad que, en el caso de la utilización de negros de carbono activos como material de carga para cubiertas, con una elevación de la superficie se consigue una mejoría del refuerzo y por consiguiente de la resistencia a la abrasión de la cubierta. La utilización de negros de carbono con altas superficies (superficie según CTAB > 130 m2/g) está limitada sin embargo a causa de la acumulación de calor fuertemente creciente en mezclas cargadas de esta manera (comportamiento de histéresis, descrito y medible de acuerdo con la norma DIN 53535, o respectivamente según las referencias mencionadas en esta norma DIN) .

Se encontró por fin que un ácido silícico de precipitación, que tiene una alta superficie según CTAB, es apropiado especialmente bien como material de carga en mezclas de elastómeros para equipamientos con cubiertas de vehículos útiles, para cubiertas de motocicletas y para cubiertas de PKW para altas velocidades. Son objeto del presente invento, por lo tanto, unos ácidos silícicos de precipitación con una superficie según BET de 178 - 257 m2/g, una superficie según CTAB de ; 170 m2/g, un índice de DBP de 207 - 276 g/ (100 g) y un número de Sears V2 de 20 - 35 ml/ (5 g) .

A causa de la histéresis manifiestamente disminuida en el caso de la utilización de un ácido silícico conforme al invento como material de carga, se pueden realizar por consiguiente también unas superficies, que en el caso del negro de carbono están prohibidas a causa de la más alta histéresis, y de esta... [Seguir leyendo]

1. Ácido silícico de precipitación, caracterizado por una superficie según BET 178 - 257 m2/g una superficie según CTAB ; 170 m2/g un índice de DBP 207 - 276 g/ (100 g) un número de Sears V2 20 – 35 ml/ (5 g)

2. Ácido silícico de precipitación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la superficie según CTAB es como máximo de 300 m2/g.

3. Ácido silícico de precipitación de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el ácido silícico de precipitación tiene un coeficiente de WK de : 3, 4 (relacion de la altura de pico de las particulas no descomponibles por ultrasonidos en el intervalo de tamaños de 1, 0 - 100 μm a la altura de pico de las partículas descompuestas en la región de tamaños < 1, 0 μm) .

4. Ácidos silícicos de precipitación de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 3,

caracterizados porque sus superficies han sido modificadas con organosilanos de las fórmulas I hasta III [SiR1n (RO) r (Alk) m (Ar) p]q[B] (I) , SiR1n (RO) 3-n (Alquilo) (II) , o SiR1n (RO) 3-n (Alquenilo) (III) , en las cuales significan B: -SCN, -SH, -Cl, -NH2, -OC (O) CHCH2, -OC (O) C (CH3) CH2 (cuando q = 1) o -Sw- (cuando q = 2) , estando B unido químicamente a Alk, R y R1: un radical alifático, olefínico, aromático o aril-aromático co.

2. 30 átomos de C, que opcionalmente puede estar sustituido con los siguientes grupos: un radical hidroxi, amino, de alcoholato, de cianuro, de tiocianuro, de halógeno, de ácido sulfónico, de éster de ácido sulfónico, de tiol, de ácido benzoico, de éster de ácido benzoico, de ácido carboxílico, de éster de ácido carboxílico, de acrilato, de metacrilato, de organosilano, pudiendo tener R y R1 un significado o una sustitución igual o diferente.

n: 0, 1 ó 2, Alk: un radical hidrocarbilo divalente, sin ramificar o ramificado, con 1 a 6 átomos de carbono,

m: 0 ó 1, Ar: un radical arilo con 6 a 12 átomos de C, de manera preferida con 6 átomos de C, que puede estar sustituido con los siguientes grupos: un radical hidroxi, amino, de alcoholato, de cianuro, de tiocianuro, de halógeno, de ácido sulfónico, de éster de ácido sulfónico, de tiol, de ácido benzoico, de éster de ácido benzoico, de ácido carboxílico, de éster de ácido carboxílico, de acrilato, de metacrilato, de organosilano,

p: 0 ó 1, con la condición de que p y n no han de significar al mismo tiempo 0, q: 1 ó 2, w: un número de 2 a 8,

r: 1, 2 ó 3, con la condición de que r + n + m +p ha de ser = 4, Alquilo: un radical hidrocarbilo saturado univalente, sin ramificar o ramificado, con 1 a 20 átomos de carbono, de manera preferida con 2 a 8 átomos de carbono 45 Alquenilo: un radical hidrocarbilo insaturado univalente, sin ramificar o ramificado, con 2 a 20 átomos de carbono, de manera preferida con 2 a 8 átomos de carbono.

5. Procedimiento para la producción de un ácido silícico de precipitación con una superficie según BET 178 - 257 m2/g una superficie según CTAB ; 170 m2/g un índice de DBP 207 - 276 g/ (100 g) un número de Sears V2 20 – 35 ml/ (5 g)

realizándose que a) se dispone previamente una solución acuosa de un silicato de metal alcalino o de metal alcalino-térreo y/o de una base orgánica y/o inorgánica con un pH d.

7. 8, 5, b) a esta carga previa se le añaden dosificadamente mediando agitación .

55. 95 ºC durant.

10. 120 minutos al mismo tiempo un vidrio soluble y un agente de acidificación, e) se acidifica con un agente de acidificación a un valor del pH de aproximadamente 3, 5 y f) se filtra y se seca.

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque entre las etapas b) y e) se llevan a cabo las etapas c) de detención de la adición dosificada durant.

30. 90 minutos mediando mantenimiento de la temperatura y d) de adición dosificada simultánea de un vidrio soluble y de un agente de acidificación, a la misma

temperatura mediando agitación durant.

20. 120 minutos.

7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque el agente de acidificación y/o el vidrio soluble tienen en las etapas b) y d) en cada caso la misma concentración o velocidad de afluencia.

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque el agente de acidificación y/o el vidrio soluble tienen en las etapas b) y d) en cada caso otra concentración o velocidad de afluencia distinta.

9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque en el caso de la misma concentración del agente de acidificación y/o del vidrio soluble en las etapas b) y d) su velocidad de afluencia en la etapa d) es de 125 - 140 % de la velocidad de afluencia en la etapa b) .

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 hasta 9, caracterizado porque para la desecación se emplea un aparato secador en corriente circulante, un aparato secador por atomización, un aparato secador de pisos, un aparato secador de cinta transportadora, un aparato secador de tubo rotatorio, un aparato secador por evaporación súbita, un aparato secador por rotación y evaporación súbita o una torre de boquillas.

11. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 5 hasta 10, caracterizado porque después de la desecación se lleva a cabo una granulación con un compactador de rodillos.

12. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 hasta 11, caracterizado porque durante las etapas b) y/o d) se efectúa una adición de una sal orgánica o inorgánica.

13. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 hasta 12, caracterizado porque los ácidos silícicos de precipitación granulados o sin granular se modifican con unos organosilanos en mezclas de 0, 5 a 50 partes, referidas a 100 partes del ácido silícico de precipitación, en particular de 1 a 15 partes, referidas a 100 partes del ácido silícico de precipitación, siendo llevada a cabo la reacción entre el ácido silícico de precipitación y el organosilano durante la preparación de la mezcla (in situ) o fuera de ella mediante aplicación por atomización y subsiguiente atemperamiento de la mezcla, o por mezcladura del organosilano y de la suspensión de ácido silícico con una desecación y un atemperamiento subsiguientes.

14. Mezclas de elastómeros, mezclas de cauchos vulcanizables y/o materiales vulcanizados, que contienen ácidos silícicos de precipitación de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 4.

15. Cubiertas neumáticas, que contienen un ácido silícico de precipitación de acuerdo con las reivindicaciones 1 hasta 4.

16. Cubiertas neumáticas para vehículos útiles, que contienen un ácido silícico de precipitación de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 4.

17. Cubiertas neumáticas para motocicletas, que contienen un ácido silícico de precipitación de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 4.

18. Cubiertas neumáticas para vehículos para altas velocidades que contienen un ácido silícico de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 4.

Determinación del coeficiente de WK

Fig.1

Altura de pico de las partículas (b) no descomponibles WK = --------------------------------

Altura de pico de las partículas descompuestas (A) A' = intervalo de 0 a < 1, 0 μm B' = intervalo de 1, 0 μm - 100 μm.