Un neumático que comprende: un caucho de dienos un jabón de metal de la fórmula:

en donde M es un metal con un estado de oxidación de +3 ó +4, RCOO- es un grupo de ácido graso de C6 a C50, y n es la valencia de M.

Jabones de metal incorporados a composiciones de caucho y el método para incorporar tales jabones en composiciones de caucho Campo de la invención La tecnología descrita en la presente invención se refiere en general a los aditivos para composiciones de caucho.

Antecedentes

En la industria del neumático, las composiciones de goma están diseñadas para tener un equilibrio de propiedades; por ejemplo, durabilidad (por ejemplo, resistencia a la tracción y resistencia al desgarro) , resistencia a la rodadura, y a la tracción. Por lo general, modificar una composición para mejorar una o más de estas cualidades puede hacer que sea difícil mantener al menos la calidad de las otras. Si bien las mejoras en la tracción y en la durabilidad son altamente deseables, también es muy importante mantener una baja la resistencia a la rodadura, sobre todo con el aumento de los precios del combustible y de otros problemas en los últimos años. Así, son altamente deseables aquellos aditivos que mejoren las características de tracción y/o de durabilidad de los neumáticos pero que también mantengan un nivel comparable de resistencia a la rodadura.

En los Documentos de Patente de números WO 90/08170, GB 695.113, EP 0535642, EP0570159, US 4.450.254, EP0864606, JP 1287154, US 2599553 y en el artículo de internet de referencia XP-002524032 de Nora et al., "Metallic Soaps", de fecha 15 de Septiembre de 2001, se describen varios aditivos para composiciones de caucho.

Resumen

En un aspecto de la tecnología descrita en la presente invención, un neumático incluye un caucho de dienos y un 20 jabón de metal de la siguiente fórmula:

Siendo M un metal con un estado de oxidación de +3 ó +4, RCOO-un grupo de ácido graso de C6 a C50, y n representando la valencia de M. En otro ejemplo, M puede ser de hierro, titanio, aluminio, o cobalto.

En otro aspecto de la tecnología descrita en la presente invención, un método de fabricar una composición de caucho de neumático incluye la preparación de un jabón de metal por el método siguiente. Combinar un disolvente polar, una base y un ácido carboxílico de C6 a C50, y mezclar éstos para formar una Disolución A. Se añade una fuente de iones de metal en disolución a la Disolución A y se mezcla para formar un Producto A, por lo cual el Producto A incluye un jabón de metal de la fórmula anterior, seleccionando los iones de metal del grupo que consiste en metales con un estado de oxidación de +3 ó +4. Se aísla el Producto A de la disolución, y luego se combina con una composición de caucho de dienos. En otro ejemplo, M puede ser hierro, titanio, aluminio, o cobalto.

En otro aspecto de la tecnología descrita en la presente invención las composiciones y los procedimientos descritos anteriormente contienen jabones de metal en los que R comprende una cadena de alquilo con uno o más enlaces dobles.

Debe entenderse que el término "un" significa "uno o más". También debe entenderse que el uso de más de un disolvente polar, base, ácido carboxílico, metal de transición, etc., puede usarse de acuerdo con la invención, a menos que se indique lo contrario. Por di-jabón se entiende un jabón con dos grupos de ácido carboxílico. En consecuencia, los mono- y tri-jabones son jabones con uno y tres grupos de ácido carboxílico. Las composiciones descritas en la presente invención y las composiciones fabricadas por los métodos descritos en la presente invención se pueden incorporar a una banda de rodadura de un neumático, a la pared lateral, o a otra parte del neumático.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es un gráfico de las propiedades G´ y tanl de las composiciones de caucho en un intervalo de temperaturas.

Descripción detallada

De forma inesperada, se descubrió que añadiendo ciertos jabones de metal a las bandas de rodadura de los neumáticos de caucho de dienos, se obtenía una mejora significativa en la resistencia a la tracción, en la resistencia al desgarro, y en las propiedades de tracción en húmedo. Además, se mantiene un nivel comparable de resistencia a la rodadura.

Ciertos jabones de metal, tales como los di-jabones de aluminio, se han encontrado que muestran cualidades especiales que se creen que contribuyen a sus efectos inesperados de mejora de propiedades en las composiciones de caucho. Por ejemplo, estos jabones de metal incluyen ciertos jabones de metales que tienen estados de oxidación de +3 ó +4, como escandio (Sc) , itrio (Y) , lantano (La) , actinio (Ac) , cromo (Cr) , hierro (Fe) , cobalto (Co) , 10 rutenio (Ru) , iridio (Ir) , galio (Ga) , indio (In) , titanio (Ti) , manganeso (Mn) , germanio (Ge) , estaño (Sn) , aluminio (Al) y plomo (Pb) . En particular, son preferentes ciertos jabones de metal descritos anteriormente que no son solubles en disolventes polares y que no se disocian en iones en disolventes polares, tal como el agua. Jabones que son solubles en disolventes polares incluyen metales alcalinos y la mayoría de los metales alcalinotérreos, que incluyen, litio (Li) , sodio (Na) , potasio (K) , rubidio (Rb) , cesio (Cs) y francio (Fr) ; berilio (Be) , magnesio (Mg) , calcio (Ca) , estroncio (Sr) , bario (Ba) y radio (Ra) , y algunos metales de transición, tales como zinc (Zn) , mercurio (Hg) , cadmio (Cd ) . En algunas realizaciones de la composición descrita en la presente invención, los jabones de metal pueden incluir metales del Grupo III (grupo 13 de la IUPAC) y metales de transición, excluyendo a zinc (Zn) , níquel (Ni) y cobre (Cu) .

Cuando ciertos jabones de metal, tales como los jabones de aluminio, se dispersan en disolventes orgánicos no polares, se presentan de manera similar a los polímeros en su comportamiento de líquido elástico. Además, en los disolventes no polares, los jabones de aluminio forman una disposición de tipo conjunto, tal como la estructura representada en la Fórmula II de más abajo. El enlace de hidrógeno que se muestra en la Fórmula II podría permitir además la unión de las moléculas del jabón en micelas o en otras formas. Esto tiene como resultado un gel o líquido elástico altamente viscoso. Las cadenas del di-jabón adyacente se mantienen unidas por fuerzas de van der Waals entre las cadenas de hidrocarburos y por los enlaces de hidrógeno entre el hidrógeno de los iones hidroxilo compartidos y los átomos de oxígeno de los grupos carboxilo. Se cree que otros jabones de metal con estados de oxidación +3 ó +4, también muestran un tipo similar de conjunto característico en disolventes no polares como los jabones de aluminio. Los metales preferentes de entre estos metales son aquellos que cuando forman parte de jabones de metal serán solubles en disolventes no polares y forman un conjunto de tipo racimo.

Una fórmula general para el jabón de metal se representa en la Fórmula I.

M es un metal con estado de oxidación +3 ó +4, y RCOO- es un grupo de ácido graso de C6 a C50. La letra "n" corresponde a la valencia del metal. El término resto orgánico, se usa para describir cualquier grupo químico compuesto principalmente de carbono, oxígeno, nitrógeno, o hidrógeno, incluyendo a grupos orgánicos que pueden contener heteroátomos. Cada grupo R se puede seleccionar de forma independiente. Por ejemplo, un grupo R puede ser una cadena de hidrocarburo de seis átomos de carbono y otro grupo R puede ser una cadena de hidrocarburo de siete átomos de carbono.

En algunas realizaciones alternativas M es un metal del Grupo III (Grupo 13 de la IUPAC) o un metal de transición, excluyendo al zinc, cobre y níquel.

Por ejemplo, y sin pretender imponer ninguna teoría, M y R de la Fórmula I pueden ser cualquier combinación de metales y de restos orgánicos, respectivamente, que puedan formar y/o ser capaces de formar una estructura de tipo racimo, tal como una estructura tipo micelas o una estructura como la que se muestra en la Fórmula II en un disolvente no polar.

Ejemplos concretos de metales que pueden formar y/o que ser capaces de formar la estructura de la Fórmula II u otras estructuras de tipo racimo, son aluminio, hierro y titanio. Otros metales que pueden ser capaces de formar esta estructura son los metales con un estado de oxidación +3 ó +4. Ejemplos particulares de grupos R incluyen cadenas de hidrocarburos lineales o ramificados de C6 a C50, incluyendo a los hidrocarburos lineales o ramificados que incluyen varios grupos funcionales orgánicos o inorgánicos. Ejemplos específicos de ácidos incluyen al ácido láurico y al ácido etil-hexanoico. El grupo M (O2CR) n puede, por ejemplo,... [Seguir leyendo]

1. Un neumático que comprende: un caucho de dienos un jabón de metal de la fórmula:

en donde M es un metal con un estado de oxidación de +3 ó +4, RCOO- es un grupo de ácido graso de C6 a C50, y n es la valencia de M.

2. El neumático de la Reivindicación 1, en donde R comprende una cadena de alquilo con uno o más enlaces 10 dobles.

3. El neumático de la Reivindicación 1, en donde el jabón de metal se selecciona del grupo que consiste en jabón de aluminio del dietil-hexanoico, jabón de aluminio del diláurico, y jabón de aluminio del dioleico.

4. El neumático de la Reivindicación 1, en donde el metal se selecciona del grupo que consiste en aluminio, hierro, titanio, y cobalto.

5. Un método de fabricar una composición de caucho de neumático que comprende:

combinar un disolvente polar, una base, y una especie que contiene un grupo de ácido carboxílico de C6 a C50 y mezclarlos para formar la disolución A;

añadir una fuente de iones de metal en disolución a la disolución A y mezclarlas para formar un producto A, con el metal M seleccionado de los metales con un estado de oxidación de +3 ó +4, mediante lo cual el producto A 20 incluye un jabón de metal de la siguiente fórmula:

en donde RCOO- es grupo de ácido graso de C6 a C50, y n es la valencia de M; aislar el jabón de metal del producto A; combinar el jabón de metal con un caucho de dienos;

conformar la composición en un componente de neumático.

6. El método de la Reivindicación 5, que además comprende disolver el jabón de metal en un disolvente no polar para formar la disolución X, y combinar la disolución X con un caucho de dienos.

7. El método de la Reivindicación 5, en donde el pH de la disolución A antes de añadir la fuente de iones metálicos en la disolución es básica.

8. El método de la Reivindicación 5, en donde el grupo de ácido carboxílico comprende una cadena de alquilo con uno o más enlaces dobles.

9. El método de la Reivindicación 5, en donde el metal se selecciona del grupo que consiste en aluminio, hierro, y titanio.

Temperatura (°C)

Figura 1