Un método para proporcionar un material compuesto que comprende un refuerzo de acero adherido a una matriz de goma,

que comprende:

a) proporcionar una composición mezclada de ingredientes que comprenden al menos una goma, una carga particulada, un agente de curado de azufre y un componente de silano que comprende, al menos, uno de un aminosilano y un mercaptosilano;

b) formar una capa de matriz de goma a partir de dicha composición mezclada; y

c) incorporar un refuerzo de acero en dicha matriz de goma para proporcionar un material compuesto reforzado, teniendo dicho refuerzo de acero al menos parte de su área superficial sin tratar, en el que dicho componente de silano actúa para enlazar dicha al menos una goma a dicho refuerzo de acero en al menos un área superficial no tratada

Composiciones de goma y artículos de las mismas que tienen adhesión a metal mejorada y retención de la adhesión a metal con acero brillante.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a la mejora de la adhesión y a la retención de la adhesión entre una composición de goma y un cordón de refuerzo metálico, tal como un alambre o cable de acero que está embebido en la matriz de goma. Las láminas o tiras planas de dichas matrices, reforzadas con metal o con fibras, se utilizan como láminas u otros componentes en la fabricación de neumáticos, matrices de reparación para el recauchutado de neumáticos, cintas transportadoras, mangueras y similares y se denominan en la técnica como matrices de revestimiento de goma. El revestimiento se refiere a una capa relativamente fina o recubrimiento de la goma sobre los filamentos o cordones de refuerzo. También se unen mayores espesores de goma al metal en otros casos, tales como montajes de motor y mangos de palos de golf y éstos no se denominarían matrices de revestimiento.

En la fabricación de los artículos de goma anteriores, particularmente neumáticos con cintura de acero y neumáticos radiales, se ha hecho habitual reforzar el material de matriz de revestimiento de goma con alambre o cable de acero. Uno de los usos más importantes para una goma con refuerzo metálico es como una cinta donde una o más de esas cintas están orientadas sustancialmente circunferencialmente por debajo de la banda de rodadura para mantener la integridad y la forma del neumático durante el inflado y carga posterior. Otras áreas donde la matriz de revestimiento de goma reforzada con metal puede utilizarse es en la lámina del cuerpo, el talón o la tira de fijación del talón de un neumático.

Hay muchos métodos bien conocidos para promover la adhesión entre la goma vulcanizable y los cordones de refuerzo de acero. Por ejemplo, los cordones de refuerzo de acero normalmente están metalizados con composiciones que están diseñadas para promover y mantener la adhesión a la goma vulcanizada. Este método generalmente es exitoso para promover la adhesión a la goma vulcanizada siempre y cuando la superficie metalizada esté en contacto con la goma vulcanizada. Sin embargo, durante la construcción de un neumático, los cordones de refuerzo de acero metalizados típicamente se cortan a longitudes fijas y el proceso de corte deja un núcleo de acero brillante expuesto en las secciones transversales donde ha ocurrido el corte. Como resultado, el núcleo de acero brillante expuesto carece del recubrimiento superficial y, por lo tanto, no se adherirá a la goma vulcanizada del neumático, lo que puede disminuir el rendimiento del neumático. Por lo tanto, hay una necesidad de un método que promueva la adhesión entre una superficie de acero brillante y una goma vulcanizada.

Para promover la adhesión entre la goma y los metales ferrosos se sabe cómo emplear diversas sales o complejos metálicos u otros aditivos como recubrimientos para el metal o como un ingrediente en una composición de goma.

Por tanto, aunque otros han pretendido potenciar la adhesión entre las composiciones de goma y el acero brillante empleando materiales tales como para-aminobenzoato de cobalto y ácido para-aminobenzoico en la matriz, la técnica de la que somos conscientes no ha descrito el uso exclusivo de los compuestos de silano mostrados a continuación en este documento en una matriz de goma vulcanizable para aumentar las propiedades de adhesión entre la goma y el refuerzo metálico, particularmente acero brillante.

Sumario de la invención

La presente invención proporciona un método para proporcionar un material compuesto que comprende un refuerzo de acero adherido a una matriz de goma, que comprende: a) proporcionar una composición mezclada de ingredientes que comprende al menos una goma, una carga particulada, un agente de curado de azufre y un componente de silano que comprende al menos uno de un aminosilano y un mercaptosilano; b) formar una capa de matriz de goma a partir de dicha composición mezclada; y c) incorporar el refuerzo de acero en dicha matriz de goma para proporcionar un material compuesto reforzado, teniendo dicho refuerzo de acero al menos una parte de su área superficial sin tratar, en el que dicho componente de silano actúa para enlazar dicha al menos una goma a dicho refuerzo de acero en al menos el área superficial sin tratar.

La presente invención proporciona también un material compuesto reforzado que comprende un refuerzo de acero embebido en una matriz de goma, comprendiendo dicho refuerzo de acero al menos una parte de su área superficial que no está tratada y procediendo dicha matriz de goma de una composición mezclada que comprende al menos una goma, una carga de refuerzo, un agente de curado de azufre y un componente de silano que comprende al menos uno de un aminosilano y un mercaptosilano, actuando dicho componente de silano para enlazar dicha al menos una goma a dicho refuerzo de acero en al menos su área superficial no tratada.

Por lo tanto, en una realización preferida, la presente invención implica el uso de una composición de goma vulcanizable que tiene propiedades mejoradas de adhesión a metal y de retención de la adhesión a metal con acero brillante, en el que de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 10 partes en peso de un compuesto seleccionado entre el grupo que consiste en aminosilanos y mercaptosilanos y mezclas de los mismos por 100 partes del componente de goma en la composición de goma se incorporan en la composición de goma antes del curado.

En una realización preferida, la presente invención implica también el uso de un componente estructural para una cubierta neumática que contiene una composición de goma curada que tiene propiedades mejoradas de adhesión a metal y de retención de la adhesión a metal con acero brillante, en el que de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 10 partes en peso de un compuesto seleccionado entre el grupo que consiste en aminosilanos y mercaptosilanos y mezclas de los mismos por 100 partes del componente de goma en la composición de goma se incorporan en la composición de goma antes del curado.

Finalmente, se proporciona un método preferido para mejorar las propiedades de adhesión a metal y de retención de la adhesión a metal entre una composición de goma vulcanizable y acero brillante que comprende la etapa de incorporar de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 10 partes en peso de un compuesto seleccionado entre el grupo que consiste en aminosilanos y mercaptosilanos y mezclas de los mismos por 100 partes del componente de goma en la composición de goma dentro de la composición de goma antes del curado.

Descripción detallada de las realizaciones ilustradas

Para ilustrar nuestra invención, se eligió un ejemplo típico de un componente de goma con un refuerzo metálico embebido en su interior. En particular, el ejemplo usado para demostrar la invención era una matriz de revestimiento de goma que es adecuada para la preparación de artículos de goma tales como neumáticos. Se midió la adhesión entre esta matriz y el refuerzo de acero después de la vulcanización y también se presenta más adelante en este documento.

Puede emplearse goma tanto sintética como natural dentro de las composiciones de gomas vulcanizables de la presente invención. Estas gomas, que pueden denominarse también elastómeros, incluyen, sin limitación, poli(isopreno) natural o sintético, prefiriéndose el poliisopreno natural y polímeros de dieno elastoméricos incluyendo el polibutadieno y copolímeros de monómeros de dieno conjugados con al menos un monómero de monoolefina. La goma de polibutadieno adecuada es elastomérica y tiene un contenido de 1,2-vinilo de aproximadamente el 1 al 3 por ciento y un contenido de cis-1,4 de aproximadamente el 96 al 98 por ciento. Otras gomas de butadieno, que tienen hasta aproximadamente el 12 por ciento de un contenido 1,2, pueden ser adecuadas también con ajustes apropiados en el nivel de otros componentes y, por lo tanto, puede emplearse sustancialmente cualquier polibutadieno elastomérico de alto contenido de vinilo. Los copolímeros pueden obtenerse a partir de dienos conjugados tales como 1,3-butadieno, 2-metil-1,3-butadieno-(isopreno), 2,3-dimetil-1,2-butadieno, 1,3-pentadieno, 1,3-hexadieno y similares, así como mezclas de los dienos anteriores. El dieno conjugado preferido es 1,3-butadieno.

Los monómeros monoolefínicos incluyen monómeros aromáticos de vinilo tales como estireno, alfa-metil estireno, vinil naftaleno, vinil piridina y similares, así como mezclas de los anteriores....

1. Un método para proporcionar un material compuesto que comprende un refuerzo de acero adherido a una matriz de goma, que comprende:

2. El método de la reivindicación 1, en el que dicha composición mezclada se proporciona a partir de ingredientes que comprenden, por 100 partes de dicha al menos una goma, de 0,1 a 10 partes en peso de dicho componente de silano.

3. El método de la reivindicación 2, en el que dicha composición mezclada se proporciona a partir de ingredientes que comprenden, por 100 partes de dicha al menos una goma, de 0,5 a 5 partes en peso de dicho componente de silano.

4. El método de la reivindicación 3, en el que dicha composición mezclada se proporciona a partir de ingredientes que comprenden, por 100 partes de dicha al menos una goma, hasta 2 partes en peso de dicho componente de silano.

5. El método de la reivindicación 1, en el que dicha composición mezclada se proporciona a partir de ingredientes que comprenden, por 100 partes de dicha al menos una goma, de 5 a 100 partes en peso de negro de humo.

6. El método de la reivindicación 5, en el que dicha composición mezclada se proporciona a partir de ingredientes que comprenden adicionalmente, por 100 partes de dicha al menos una goma, hasta 80 partes en peso de al menos una carga adicional.

7. El método de la reivindicación 1, en el que dicho refuerzo de acero está en forma de al menos un alambre, cable, cordón y filamento.

8. El método de la reivindicación 1, en el que dicho componente de silano se añade a dicha composición mezclada después de que los demás ingredientes se hayan mezclado.

9. El método de la reivindicación 1, en el que dicho refuerzo de acero comprende acero bajo en carbono.

10. El método de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente el curado de dicho material compuesto reforzado para proporcionar un artículo de matriz de goma vulcanizada.

11. Un material compuesto reforzado que comprende un refuerzo de acero embebido en una matriz de goma, comprendiendo dicho refuerzo de acero al menos una parte de su área superficial que no está tratada y procediendo dicha matriz de goma de una composición mezclada que comprende al menos una goma, carga de refuerzo, un agente de curado de azufre y un componente de silano que comprende al menos uno de un aminosilano y un mercaptosilano, actuando dicho componente de silano para unir dicha al menos una goma a dicho refuerzo de acero en al menos su área superficial no tratada.

12. El material compuesto reforzado de la reivindicación 11, en el que dicha composición mezclada se proporciona a partir de ingredientes que comprenden, por 100 partes de dicha al menos una goma, de 0,1 a 10 partes en peso de dicho componente de silano.

13. El material compuesto reforzado de la reivindicación 12, en el que dicha composición mezclada se proporciona a partir de ingredientes que comprenden, por 100 partes de dicha al menos una goma, de 0,5 a 5 partes en peso de dicho componente de silano.

14. El material compuesto reforzado de la reivindicación 13, en el que dicha composición mezclada se proporciona a partir de ingredientes que comprenden, por 100 partes de dicha al menos una goma, hasta 2 partes en peso de dicho componente de silano.

15. El material compuesto reforzado de la reivindicación 11, en el que dicha composición mezclada se proporciona a partir de ingredientes que comprenden, por 100 partes de dicha al menos una goma, de 5 a 100 partes en peso de negro de humo.

16. El material compuesto reforzado de la reivindicación 15, en el que dicha composición mezclada se proporciona a partir de ingredientes que comprenden, por 100 partes de dicha al menos una goma, hasta 80 partes en peso de al menos una carga adicional.

17. El material compuesto reforzado de la reivindicación 16, en el que dicha al menos una carga adicional comprende sílice.

18. El material compuesto reforzado de la reivindicación 11, en el que dicho refuerzo de acero está en forma de al menos un alambre, cable, cordón y filamento.

19. El material compuesto reforzado de la reivindicación 11, en el que dicho refuerzo de acero comprende acero bajo en carbono.

20. El material compuesto reforzado de la reivindicación 11, en el que dicha matriz de goma está vulcanizada.