PROCEDIMIENTO DE PREPARACION DE UN NEUMATICO CON REFUERZO DE SILICE MEJORADO.

Un procedimiento para la preparación de un neumático, comprendiendo el procedimiento las etapas de:

mezclado de los ingredientes que incluyen sílice y al menos un elastómero para formar una primera mezcla, en la que el elastómero incluye opcionalmente elastómero funcionalizado que reacciona con la sílice;

enfriamiento de la primera mezcla;

mezclado adicional de la primera mezcla, opcionalmente con ingredientes adicionales que incluyen un agente de acoplamiento de sílice, un agente de dispersión que reacciona con la sílice o ambos, para formar una mezcla intermedia, con la condición de que al menos uno de los ingredientes mezclados para formar la primera mezcla o los ingredientes adicionales agregados para formar la mezcla intermedia incluya un compuesto que reacciona con la sílice;

adición de ingredientes que incluyen un vulcanizante a la mezcla intermedia para formar una mezcla vulcanizable;

mezclado de la mezcla vulcanizable;

formación de la mezcla vulcanizable en un componente para neumático;

elaboración de un neumático mediante la inclusión del componente para neumático; y

curado del neumático,

en el que se agrega un compuesto de titanio antes o durante dicha etapa de mezclado adicional para formar una mezcla intermedia

Procedimiento de preparación de un neumático con refuerzo de sílice mejorado.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la preparación de un neumático, que tiene refuerzo de sílice mejorado obtenido, al menos en parte, de la presencia de compuestos de titanio durante el mezclado de la sílice y compuestos que reaccionan con la sílice.

Las cargas inorgánicas, tal como sílice, se estima que imparten tracción en húmedo, resistencia a la rodadura, resistencia al desgarro, tracción en nieve y otros parámetros de comportamiento mejorados cuando se usan como carga en las bandas de rodadura de neumáticos. Sin embargo, el mezclado de sílice dentro de un material para neumático, puede ser difícil dado que las partículas de sílice se aglomeran extensamente y, en consecuencia, no se dispersan fácilmente. Además, las partículas de sílice son menos compatibles que el negro de humo con las moléculas de caucho. En consecuencia, frecuentemente se usan adyuvantes de procesamiento y dispersión y agentes de acoplamiento durante la composición.

En la técnica de fabricación de neumáticos, es deseable usar vulcanizados de caucho que demuestren resistencia a la rodadura, resistencia al derrapado en húmedo mejoradas, y pérdida de histéresis reducida a ciertas temperaturas. Los factores que se estiman que afectan a estas propiedades incluyen el grado de reticulación de la carga (aglomeración de partículas), el grado de interacción polímero-carga, la densidad de retícula del caucho, y los extremos libres del polímero dentro de la red de caucho reticulado.

Dado que la sílice precipitada se ha usado de manera creciente como carga en partículas de refuerzo en neumáticos, existe una necesidad de obviar los problemas de procesamiento asociados con las cargas de sílice. Adicionalmente, existe una necesidad de incrementar la interacción polímero-carga en neumáticos cargados con sílice, mejorando, de esta forma, la resistencia a la rodadura, resistencia al desgaste, y resistencia al derrapado en húmedo.

Se llama la atención igualmente a unas divulgaciones de los Documentos de EE.UU. 2002/099118A, EE.UU. 2001/051681A, EE.UU. 2002/010258A, y EP-A-1219676.

La presente invención proporciona un procedimiento para la preparación de un neumático, comprendiendo el procedimiento las etapas de:

mezclado de los ingredientes que incluyen sílice y al menos un elastómero para formar una primera mezcla, en la que el elastómero incluye opcionalmente elastómero funcionalizado que reacciona con la sílice;

enfriamiento de la primera mezcla;

mezclado adicional de la primera mezcla, opcionalmente con ingredientes adicionales que incluyen un agente de acoplamiento de sílice, un agente de dispersión que reacciona con la sílice o ambos, para formar una mezcla intermedia, con la condición de que al menos uno de los ingredientes mezclados para formar la primera mezcla o los ingredientes adicionales agregados para formar la mezcla intermedia incluya un compuesto que reacciona con la sílice;

adición de ingredientes que incluyen un vulcanizante a la mezcla intermedia para formar una mezcla vulcanizable;

mezclado de la mezcla vulcanizable;

formación de la mezcla vulcanizable en un componente para neumático;

elaboración de un neumático mediante la inclusión del componente para neumático; y

curado del neumático,

en el que se agrega un compuesto de titanio antes o durante dicha etapa de mezclado adicional para formar una mezcla intermedia.

Las composiciones vulcanizables se preparan mezclando sílice, un compuesto que reacciona con la sílice, y un compuesto de titanio. El compuesto de titanio se estima que potencia la reacción entre la sílice y el compuesto que reacciona con la sílice.

En una o más realizaciones, el compuesto que reacciona con la sílice incluye un grupo funcional que reacciona con la sílice, es decir, un grupo o resto que reaccionará con la sílice para formar un enlace iónico o covalente. Los grupos funcionales útiles que reaccionan con la sílice típicamente son donantes de electrones o son capaces de reacción con un protón. Los ejemplos de grupos incluyen grupos alcoxisililo, hidroxilo, polialquileno glicol, haluro de sililo, anhídrido, ácido orgánico, y epoxi. Los compuestos que reaccionan con la sílice útiles que contienen uno o más de estos grupos funcionales, incluyen elastómeros funcionalizados, agentes de acoplamiento de sílice, y adyuvantes de dispersión que reaccionan con la sílice.

En una realización, los grupos funcionales alcoxisililo pueden representarse mediante la fórmula:

-Si(R¹)_3-y(OR²)_y

en la que cada R¹ es independientemente un halógeno o un grupo orgánico monovalente, cada R² es independientemente un grupo orgánico monovalente, e y es un número entero de desde 1 hasta 4. Preferiblemente, el halógeno es cloro, bromo, yodo, o flúor, más preferiblemente cloro. Los grupos orgánicos monovalentes incluyen grupos hidrocarbilo tales como, pero sin limitarse a ellos, grupos alquilo, cicloalquilo, cicloalquilo substituido, alquenilo, cicloalquenilo, cicloalquenilo substituido, arilo, alilo, arilo substituido, aralquilo, alcarilo, y alquinilo, conteniendo cada grupo preferiblemente desde 1 átomo de carbono, o el número mínimo apropiado de átomos de carbono para formar el grupo, hasta 20 átomos de carbono. Estos grupos hidrocarbilo pueden contener heteroátomos tales como, pero sin limitarse a ellos, átomos de nitrógeno, oxígeno, sílice, azufre, y fósforo. Preferiblemente, R² tiene desde 1 hasta 4 átomos de carbono.

En una realización, el compuesto que reacciona con la sílice es un elastómero funcionalizado que contiene un grupo funcional que reacciona con la sílice. Estos polímeros pueden representarse por la fórmula:

en la que es un polímero elastómero y A es un grupo funcional que reacciona con la sílice. Estos grupos pueden incluir una o más funcionalidades o restos que reaccionan con la sílice. Igualmente, los polímeros pueden incluir más de un grupo que reacciona con la sílice.

El polímero que tiene un grupo funcional que reacciona con la sílice unido al mismo puede incluir cualquier elastómero convencionalmente usado en composiciones elastómeras vulcanizables que incluyen elastómeros naturales y sintéticos. En una realización, los elastómeros sintéticos se obtienen de la polimerización de monómeros dienos conjugados, los cuales pueden copolimerizarse con otros monómeros tales como monómeros vinilo aromáticos. En otras realizaciones, los elastómeros gomosos pueden obtenerse de la polimerización de etileno conjuntamente con una o más a-olefinas y, opcionalmente, uno o más monómeros dienos.

Los polímeros elastómeros útiles incluyen caucho natural, poliisopreno sintético, polibutadieno, poliisobutileno-co-isopreno, neopreno, poli(etileno-co-propileno), poli(estireno-co-butadieno), poli(estireno-co-isopreno), y poli(estireno-co-isopreno-co-butadieno), poli(isopreno-co-butadieno), poli(etileno-co-propileno-co-dieno), y mezclas de los mismos. Estos elastómeros pueden tener una miríada de estructuras macromoleculares, incluyendo la forma lineal, ramificada y de estrella. En una realización, los elastómeros incluyen homopolímeros o copolímeros de dienos de C₄-C₁₂ conjugados, monómeros aromáticos monovinilo de C₈-C₁₈, y opcionalmente trienos de C₆-C₂₀. En una realización, el elastómero incluye un copolímero al azar de estireno y butadieno.

Cuando el grupo funcional A es un grupo funcional alcoxisililo, el elastómero funcionalizado puede representarse por la fórmula:

en la que es un polímero elastómero, y cada R¹ y R² e y son tal como se han descrito anteriormente.

El elastómero funcionalizado con alcoxisililo puede prepararse iniciando la...

1. Un procedimiento para la preparación de un neumático, comprendiendo el procedimiento las etapas de:

mezclado de los ingredientes que incluyen sílice y al menos un elastómero para formar una primera mezcla, en la que el elastómero incluye opcionalmente elastómero funcionalizado que reacciona con la sílice;

enfriamiento de la primera mezcla;

mezclado adicional de la primera mezcla, opcionalmente con ingredientes adicionales que incluyen un agente de acoplamiento de sílice, un agente de dispersión que reacciona con la sílice o ambos, para formar una mezcla intermedia, con la condición de que al menos uno de los ingredientes mezclados para formar la primera mezcla o los ingredientes adicionales agregados para formar la mezcla intermedia incluya un compuesto que reacciona con la sílice;

adición de ingredientes que incluyen un vulcanizante a la mezcla intermedia para formar una mezcla vulcanizable;

mezclado de la mezcla vulcanizable;

formación de la mezcla vulcanizable en un componente para neumático;

elaboración de un neumático mediante la inclusión del componente para neumático; y

curado del neumático,

en el que se agrega un compuesto de titanio antes o durante dicha etapa de mezclado adicional para formar una mezcla intermedia.

2. Un procedimiento tal como se reivindica en la reivindicación 1, en el que se agrega un compuesto de titanio a al menos una de dicha etapa de mezclado de ingredientes para formar una primera mezcla o dicha etapa de mezclado adicional para formar una mezcla intermedia.

3. Un procedimiento tal como se reivindica en la reivindicación 1 ó 2, en el que la etapa de mezclado adicional de la primera mezcla incluye el mezclado con ingredientes adicionales que incluyen al menos uno de un agente de acoplamiento de sílice y un agente de dispersión que reacciona con la sílice.

4. Un procedimiento tal como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el compuesto que reacciona con la sílice incluye un alcoxisililo, hidroxilo, polialquileno glicol, haluro de sililo, o grupo funcional epoxi.

5. Un procedimiento tal como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el compuesto que reacciona con la sílice incluye un substituyente alcoxisililo definido por la fórmula:

-Si(R¹)_3-y(OR²)_y

en la que cada R¹ es independientemente un átomo de halógeno o un grupo orgánico monovalente, cada R² es independientemente un grupo orgánico monovalente, e y es un número entero desde 1 hasta 4.

6. Un procedimiento tal como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el compuesto de titanio incluye óxidos de titanio, alcóxidos de titanio, arilóxidos de titanio, enolatos de titanio, y compuestos de organotitanio.

7. Un procedimiento tal como se reivindica en la reivindicación 6, en el que dichos alcóxidos de titanio incluyen metóxido de titanio, etóxido de titanio, isopropóxido de titanio, 2-etilhexóxido de titanio, pentóxido de titanio, butóxido de titanio(IV), terc-butóxido de titanio(IV), 2-etilhexóxido de titanio(IV), isopropóxido de titanio(IV), metóxido de titanio(IV), propóxido de titanio(IV), (trietanolamina)isopropóxido de titanio(IV), bis(etilacetoacetato)diisopropóxido de titanio(IV), nitrato de titanio(IV), tetrahidrofurfurilóxido de titanio(IV), y estearilóxido de titanio(IV), o enolatos de titanio seleccionados entre el grupo constituido por diisopropóxido bis(acetilacetonato) de titanio, diisopropóxido bis(2,2,6,6-tetrametil-3,5-heptanodioato) de titanio(IV), 2-etil-1,3-hexanodioato de titanio(IV), óxido acetilacetonato de titanio(IV), o compuestos de organotitanio seleccionados entre el grupo constituido por tris(alil) titanio, tris(metalil) titanio, tris(crotil) titanio, bis(ciclopentadienil) titanio, bis(pentametilciclopentadienil) titanio, bis(etilbenceno) titanio, bis(mesitileno) titanio, bis(pentadienil) titanio, bis(2,4-dimetilpentadienil) titanio, bis(alil)tricarbonil titanio, (ciclopentadienil) (pentadienil) titanio, tetra(1-norbornil) titanio, (trimetilenometano)tetracarbonil titanio, bis(butadieno)dicarbonil titanio, (butadieno)tetracarbonil titanio, y bis(ciclooctatetraeno) titanio.

8. Un procedimiento tal como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el compuesto que reacciona con la sílice es un elastómero funcionalizado y en el que el elastómero es un homopolímero o copolímero de dienos de C₄-C₁₂ conjugados, monómeros monovinilo de C₈-C₁₈, y trienos de C₆-C₂₀.

9. Un procedimiento tal como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la mezcla vulcanizable comprende desde aproximadamente 0,001 hasta aproximadamente 20 partes en peso de compuesto de titanio por cien partes en peso de sílice.

10. Un procedimiento tal como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la mezcla vulcanizable comprende desde aproximadamente 0,1 hasta aproximadamente 25 partes en peso de agente de dispersión que reacciona con la sílice por cien partes en peso de sílice.

11. Un procedimiento tal como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que dicha etapa de adición de compuesto de titanio ocurre antes o durante dicha etapa de mezclado de ingredientes que incluye sílice y al menos un elastómero.

12. Un procedimiento tal como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que dicha etapa de adición de compuesto de titanio ocurre antes o durante dicha etapa de mezclado adicional de la composición inicial.

13. Un procedimiento tal como se reivindica en la reivindicación 12, en el que dicha etapa de adición de compuesto de titanio ocurre después de dicha etapa de enfriamiento.