COMPOSICIONES DE CAUCHO Y NEUMATICOS FABRICADOS UTILIZANDO LAS MISMAS.

Una composición de caucho que comprende, por cada 100 partes en peso de un polímero,

de 10 a 200 partes en peso de sílice y de 1 a 30 partes en peso de un compuesto de silano que tiene un átomo de azufre, representada por la fórmula estructural media (I): 1 2 3 4 2 1 (R O)3-p(R )pSi-R -Sm-R -Sm-R3-Si(R )p(OR )3-p (I) en la que R 1 y R 2 representan cada uno un grupo hidrocarburo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono, R 3 representa un grupo hidrocarburo divalente que tiene de 1 a 15 átomos de carbono, p representa un número entero de 0 a 2, m representa a un número de 1 o superior, e inferior a 2, que puede ser un promedio de números y R 4 representa un grupo funcional divalente representado por una de las siguientes fórmulas generales (III) a (IV): R 6 -Sx-R 7 (III) R 8 -Sy-R 9 -Sz-R 10 (IV) en las que R 6 a R 10 representa un grupo hidrocarburo divalente lineal o ramificado que tiene de 1 a 20 átomos de carbono, un grupo aromático divalente o un grupo orgánico divalente que tiene un heteroátomo que no es un átomo de azufre ni un átomo de oxígeno, R 6 a R 10 pueden representar el mismo grupo o grupos diferentes, y cada x, y y z representan un número de 2 o superior, e inferior a 4, que puede ser un promedio de números

La presente invención se refiere a una composición de caucho que comprende un compuesto de silano que tiene un átomo de azufre y una estructura específica, más particularmente a una composición de caucho que muestra una excelente resistencia a la abrasión, poca resistencia a la rodadura y excelentes propiedades de frenado y estabilidad en la dirección sobre firmes húmedos cuando se usa la composición de caucho como banda de rodadura, y a un neumático que usa la composición de caucho.

Entre las diversas cargas usadas para las composiciones de caucho, la sílice tiene desventajas en la procesabilidad, aunque la sílice proporciona poca resistencia a la rodadura y excelentes propiedades de frenado y estabilidad en la dirección sobre firmes húmedos. Por ejemplo, es necesario que se realice un procedimiento de mezclado multietapa debido a una gran viscosidad en su estado no curado. El sílice tiene otras desventajas, como que la dispersión de la carga es mala, se retrasa la vulcanización, y decrece notablemente la fuerza de frenado y la resistencia a la abrasión (por ejemplo, Solicitud de Patente Japonesa Pública Nº Heisei 8(1996)-176345).

Cuando se mezcla sílice con caucho, en general se realiza la adición de un agente de acoplamiento para superar los problemas mencionados anteriormente de modo que se disminuya la viscosidad en el estado no curado y se mejore el rendimiento y la resistencia a la abrasión. Sin embargo, este procedimiento tiene el problema de que el agente de acoplamiento es caro y aumenta el coste de producción dependiendo de la formulación.

También es común que se use un aditivo de mejora de la dispersión para aumentar la procesabilidad por disminución de la viscosidad en el estado no curado por la mejora de la dispersión de la sílice. Sin embargo, este procedimiento tiene el inconveniente de que disminuye la resistencia a la abrasión. Cuando se usa un compuesto fuertemente iónico como agente de mejora de la dispersión, ocasionalmente disminuye la procesabilidad tal como la adherencia a los rodillos.

También se dirige la atención a una divulgación del documento US-5663226 A.

La presente invención tiene como objeto proporcionar una composición de caucho que tenga baja viscosidad en el estado no vulcanizado, proporcione una excelente dispersión de la sílice y muestre una excelente resistencia a la abrasión, poca resistencia a la rodadura y excelentes propiedades de frenado y estabilidad en la dirección sobre firmes húmedos, cuando se use el compuesto de caucho como material para la banda de rodadura y un neumático que use la composición de caucho.

Como resultado de los amplios estudios realizados por los presentes inventores para superar los problemas mencionados anteriormente, se encontró que el objeto anterior podría realizarse mediante las composiciones de caucho y los neumáticos descritos a continuación. La presente invención se ha basado completamente en dichos conocimientos. Por lo tanto, la presente invención proporciona una composición de caucho que comprende, por cada 100 partes en peso de un polímero, de 10 a 200 partes en peso de sílice y de 1 a 30 partes en peso de un compuesto de silano que tiene un átomo de azufre representado por la fórmula estructural media (I):

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(RO)3-p(R)pSi-R-Sm-R-Sm-Rg-Si(R)p(OR)3-p (I) en la que R1 y R2 representa cada uno un grupo hidrocarburo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono, R3 representa un grupo hidrocarburo divalente que tiene de 1 a 15 átomos de carbono, p representa un número entero de 0 a 2, m representa un número igual o mayor que 1 e inferior a 2, que puede ser un promedio de números, y R4 representa a un grupo funcional divalente representado por una de las siguientes fórmulas generales (II) a (IV):

S-R5-S (II) R6-Sx-R7 (III)

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Cuando Rtiene una fórmula (III) o (IV), entonces Ra Rrepresenta un grupo hidrocarburo divalente lineal o ramificado que tiene de 1 a 20 átomos de carbono, un grupo aromático divalente o un grupo orgánico divalente que tiene un heteroátomo que no es un átomo de azufre ni un átomo de oxígeno, R6 a R10 pueden representar al mismo grupo o a grupos diferentes, y cada x, y y z representa un número de 2 o superior, e inferior a 4, que puede ser un promedio de números; Cuando R4 tiene la fórmula (II), entonces R5 representa un grupo decileno, un grupo fenileno o un grupo metilfenileno, y R5 puede representar el mismo grupo o grupos diferentes, Una pureza del compuesto de silano que tiene un átomo de azufre es preferiblemente del 60 %

o superior en el momento en el que el compuesto de silano que tiene un átomo de azufre se mezcla para formar la composición de caucho; En el momento en el que el compuesto de silano que tiene un átomo de azufre se mezcla para formar la composición de caucho, un contenido de compuestos de silano que tiene un átomo de azufre y tres o más átomos de silicio en una molécula es preferiblemente del 30 % en peso

o inferior de las composiciones de caucho; Un área superficial específica BET de la sílice es preferiblemente de 40 a 350 m2/g; El polímero es preferiblemente un caucho a base de dieno; Un neumático de acuerdo con la invención comprende un miembro que comprende una composición de caucho descrita anteriormente. El miembro es preferiblemente una banda de rodadura.

Una composición de caucho que comprende, por cada 100 partes en peso de un polímero, de 10 a 200 partes en peso de sílice y de 1 a 30 partes en peso de un compuesto de silano que tiene un átomo de azufre representado por la fórmula estructural media (I):

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(RO)3-p(R)pSi-R-Sm-R-Sm-Rg-Si(R)p(OR)3-p (I)

En la anterior fórmula estructural media (I), R1 y R2 representa cada uno un grupo hidrocarburo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono, R3 representa un grupo hidrocarburo divalente que tiene de 1 a 15 átomos de carbono, p representa un número entero de 0 a 2, m representa un número de 1 o superior, e inferior a 2, que puede ser un promedio de números y R4 representa un grupo funcional divalente representado por una de las siguientes fórmulas generales (II) a (IV):

S-R5-S (II)

R6-Sx-R7 (III)

R8-Sy-R9-Sz-R10 (IV)

En las fórmulas generales anteriores (II) a (IV), R5 a R10 representa un grupo hidrocarburo divalente lineal o ramificado que tiene de 1 a 20 átomos de carbono, un grupo aromático divalente o un grupo orgánico divalente que tiene un heteroátomo que no es un átomo de azufre ni un átomo de oxígeno, R5 a R10 pueden representar el mismo grupo o grupos diferentes, y cada x, y y z representa un número de 2 o superior, e inferior a 4, que puede ser un promedio de números. En la que R4 tiene la fórmula (II), y R5 representa un grupo decileno o (metil)fenileno.

El compuesto de silano que tiene un átomo de azufre que se usa en la presente invención es un compuesto representado por la fórmula estructural media (I) y tiene grupos organooxisililo en ambos extremos de la molécula y un sulfuro o un polisulfuro en la porción central de la molécula.

En la fórmula estructural, R1 y R2 representa cada uno un grupo hidrocarburo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono tal como grupo metilo, grupo etilo, grupo n-propilo, grupo i-propilo, grupo n-butilo, grupo i-butilo, grupo t-butilo, grupo vinilo, grupo alilo y grupo isopropenilo. R1 y R2 pueden representar el mismo grupo o grupos diferentes. R3 representa un grupo hidrocarburo divalente que tiene de 1 a 15 átomos de carbono tales como grupo metileno, grupo etileno, grupo propileno, grupo n-butileno, grupo i-butileno, grupo hexileno, grupo decileno, grupo fenileno y grupo metilfeniletileno, p representa un número entero de 0 a 2 y m representa un número de 1 o superior, e inferior a 2, que puede ser un promedio de números. Como para los números que dan el promedio representado por m, es suficiente que el promedio representado por m esté dentro que este intervalo. El compuesto de silano puede ser una mezcla de una pluralidad de compuestos de silano que tienen un átomo de azufre en el que el número como la base para el promedio representado por m es diferente entre los compuestos. Desde el punto de vista del efecto de la presente invención que se describirá a continuación, m representa un número de 1 o superior, e inferior a 2. Es más preferible que m represente 1.

R4 en la fórmula estructural (I) representa un grupo funcional divalente representado por una cualquiera de las fórmulas generales (II) a (IV). Desde el punto de vista...

1. Una composición de caucho que comprende, por cada 100 partes en peso de un polímero, de 10 a 200 partes en peso de sílice y de 1 a 30 partes en peso de un compuesto de silano que tiene un átomo de azufre, representada por la fórmula estructural media (I):

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(RO)3-p(R)pSi-R-Sm-R-Sm-R3-Si(R)p(OR)3-p (I) en la que R1 y R2 representan cada uno un grupo hidrocarburo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono, R3 representa un grupo hidrocarburo divalente que tiene de 1 a 15 átomos de carbono, p representa un número entero de 0 a 2, m representa a un número de 1 o superior, e inferior a 2, que puede ser un promedio de números y R4 representa un grupo funcional divalente representado por una de las siguientes fórmulas generales (III) a (IV):

R6-Sx-R7 (III)

R8-Sy-R9-Sz-R10 (IV) en las que R6 a R10 representa un grupo hidrocarburo divalente lineal o ramificado que tiene de 1 a 20 átomos de carbono, un grupo aromático divalente o un grupo orgánico divalente que tiene un heteroátomo que no es un átomo de azufre ni un átomo de oxígeno, R6 a R10 pueden representar el mismo grupo o grupos diferentes, y cada x, y y z representan un número de 2 o superior, e inferior a 4, que puede ser un promedio de números.

2. Una composición de caucho de acuerdo con la reivindicación 1, en la que m representa 1 en la fórmula estructural media (I) que representa el compuesto de silano que tiene un átomo de azufre.

3. Una composición de caucho de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en la que cada x, y y z representa un número de 2 o superior y de 3 o inferior, que puede ser un promedio de números, en las fórmulas generales (III) y (IV) que representan el grupo funcional divalente.

4. Una composición de caucho de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que R4 representa a un grupo funcional divalente representado por la fórmula general (IV) en la fórmula estructural media (I) que representa el compuesto de silano que tiene un átomo de azufre.

5. Una composición de caucho de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que, en la fórmula estructural media (I) que representa el compuesto de silano que tiene un átomo de azufre, R4 representa un grupo funcional divalente representado por la fórmula

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general (IV) en la que R, Ry Rrepresenta cada uno un grupo hexileno.

6. Una composición de caucho de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la pureza del compuesto de silano que tiene un átomo de azufre es del 60 % o superior en el momento en el que el compuesto de silano que tiene un átomo de azufre se mezcla para formar la composición de caucho.

7. Una composición de caucho de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que, en el momento en que el compuesto de silano que tiene un átomo de azufre se mezcla para formar la composición de caucho, un contenido de compuestos de silano que tiene un átomo de azufre y tres o más átomos de silicio en una molécula es del 30 % en peso o inferior al de la composición de caucho.

8. Una composición de caucho de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que el área superficial específica BET de la sílice es de 40 a 350 m2/g.

9. Una composición de caucho de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que el polímero es un caucho a base de dieno.

10. Un neumático que comprende un miembro que comprende una composición de caucho reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.

11. Un neumático de acuerdo con la reivindicación 10, en el que el miembro es una banda de rodadura.

12. Una composición de caucho que comprende, por cada 100 partes en peso de un polímero, de 10 a 200 partes en peso de sílice y de 1 a 30 partes en peso de un compuesto de silano que tiene un átomo de azufre representado por la fórmula estructural media (I):

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(RO)3-p(R)pSi-R-Sm-R-Sm-R3-Si(R)p(OR)3-p (I) en la que R1 y R2 representan cada uno un grupo hidrocarburo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono, R3 representa un grupo hidrocarburo divalente que tiene de 1 a 15 átomos de carbono, p representa un número entero de 0 a 2, m representa un número de 1 o superior, e inferior a 2, que puede ser un promedio de números, y R4 representa un grupo funcional divalente representado por una de las siguientes fórmulas generales (II):

S-R5-S (II) en la que R5 representa un grupo decileno, grupo fenileno o grupo metilfenileno y R5 puede representar un mismo grupo o grupos diferentes.

13. Una composición de caucho de acuerdo con la reivindicación 12, en la que m representa 1 en la fórmula estructural media (I) que representa el compuesto de silano que tiene un átomo de azufre.

14. Una composición de caucho de acuerdo con la reivindicación 12 ó 13, en la que la pureza del compuesto de silano que tiene un átomo de azufre es del 60 % o superior en el momento en el que el compuesto de silano que tiene un átomo de azufre se mezcla para formar la composición de caucho.

15. Una composición de caucho de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 12 ó 14, en la que, en el momento en el que el compuesto de silano que tiene un átomo de azufre se mezcla para formar la composición de caucho, un contenido de compuestos de silano que tienen un átomo de azufre y tres o más átomos de silicio es del 30 % en peso o inferior al de la composición de caucho.

16. Una composición de caucho de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, en la que el área superficial específica BET de la sílice es de 40 a 350 m2/g.

17. Una composición de caucho de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 16, en la que el polímero es un caucho a base de dieno.

18. Un neumático que comprende un miembro que comprende una composición de caucho reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones 12 a 17.

19. Un neumático de acuerdo con la reivindicación 18, en el que el miembro es una banda de rodadura.