Mezcla madre de caucho natural modificado y método para producir la misma así como composición de caucho y neumático.

Un método para producir una mezcla madre de caucho natural modificado,

que comprende la etapa de mezcla de un látex de caucho natural modificado, que se forma por adición de un monómero que contiene grupo polar a un látex de caucho natural para polimerizar por injerto el monómero que contiene grupo polar sobre una molécula de caucho natural en el látex de caucho natural, con una disolución en suspensión acuosa formada por dispersión previa de al menos una carga seleccionada del grupo que consiste en: negro de carbón, sílice y un compuesto inorgánico representado por la siguiente fórmula general (I):

nM.xSiOy.zH20 ... (I)

en la que M es al menos uno seleccionado del grupo que consiste en un metal de: aluminio, magnesio, titanio, calcio o zirconio, óxidos e hidróxidos de estos metales, sus hidratos y carbonatos de estos metales, n es un número entero de 1-5, x es un número entero de 0-10, y es un número entero de 2-5 y z es un número entero de 0-10, en agua. en el que una cantidad de injerto del monómero que contiene grupo polar es 0,01-5,0% en masa basado en un componente de caucho en el látex de caucho natural.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/JP2005/021280.

Solicitante: BRIDGESTONE CORPORATION.

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: 10-1, KYOBASHI 1-CHOME, CHUO-KU TOKYO 104-8340 JAPON.

Inventor/es: KONDOU,HAJIME.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B60C1/00 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B60 VEHICULOS EN GENERAL.B60C NEUMATICOS PARA VEHICULOS (fabricación, reparación B29 ); INFLADO DE NEUMATICOS; CAMBIO DE NEUMATICOS; FIJACION DE VALVULAS A CUERPOS ELASTICOS INFLABLES, EN GENERAL; DISPOSITIVOS O INSTALACIONES CONCERNIENTES A LOS NEUMATICOS (ensayo del rendimiento de neumáticos G01M 17/02). › Neumáticos caracterizados por la composición química, la disposición o mezcla física de la composición.
  • C08F253/00 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES.C08F COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES QUE IMPLICAN UNICAMENTE ENLACES INSATURADOS CARBONO - CARBONO (producción de mezclas de hidrocarburos líquidos a partir de hidrocarburos de número reducido de átomos de carbono, p. ej. por oligomerización, C10G 50/00; Procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para la síntesis de un compuesto químico dado o de una composición dada, o para la separación de isómeros ópticos a partir de una mezcla racémica C12P; polimerización por injerto de monómeros, que contienen uniones insaturadas carbono-carbono, sobre fibras, hilos, hilados, tejidos o artículos fibrosos hechos de estas materias D06M 14/00). › Compuestos macromoleculares obtenidos por polimerización de monómeros sobre cauchos naturales o sus derivados.
  • C08J3/215 C08 […] › C08J PRODUCCION; PROCESOS GENERALES PARA FORMAR MEZCLAS; TRATAMIENTO POSTERIOR NO CUBIERTO POR LAS SUBCLASES C08B, C08C, C08F, C08G o C08H (trabajo, p. ej. conformado, de plásticos B29). › C08J 3/00 Procesos para el tratamiento de sustancias macromoleculares o la formación de mezclas. › en que al menos un aditivo está igualmente premezclado con una fase líquida.
  • C08J3/22 C08J 3/00 […] › utilizando técnicas de cargas principales.
  • C08K3/00 C08 […] › C08K UTILIZACION DE SUSTANCIAS INORGANICAS U ORGANICAS NO MACROMOLECULARES COMO INGREDIENTES DE LA COMPOSICION (colorantes, pinturas, pulimentos, resinas naturales, adhesivos C09). › Utilización de ingredientes inorgánicos.
  • C08K3/04 C08K […] › C08K 3/00 Utilización de ingredientes inorgánicos. › Carbono.
  • C08K3/22 C08K 3/00 […] › de metales.
  • C08K3/36 C08K 3/00 […] › Sílice.
  • C08L19/00 C08 […] › C08L COMPOSICIONES DE COMPUESTOS MACROMOLECULARES (composiciones basadas en monómeros polimerizables C08F, C08G; pinturas, tintas, barnices, colorantes, pulimentos, adhesivos C09; filamentos o fibras artificiales D01F; composiciones para el tratamiento de textiles D06). › Composiciones de cauchos no previstas por los grupos C08L 7/00 - C08L 17/00.
  • C08L21/00 C08L […] › Composiciones de cauchos no específicos.
  • C08L51/04 C08L […] › C08L 51/00 Composiciones de polímeros injertados en los que el componente injertado es obtenido por reacciones que implican solamente enlaces insaturados carbono-carbono (conteniendo polímeros ABS C08L 55/02 ); Composiciones de los derivados de tales polímeros. › injertados sobre cauchos.

PDF original: ES-2385569_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Mezcla madre de caucho natural modificado y método para producir la misma así como composición de caucho y neumático Esta invención se refiere a una mezcla madre de caucho natural modificado y un método para producir la misma así como una composición de caucho y un neumático usando la mezcla madre de caucho natural modificado y más en particular a una mezcla madre de caucho natural modificado que comprende un caucho natural modificado y una carga y es capaz de mejorar mucho un factor de pérdida bajo, una resistencia al desgaste y una resistencia a la fractura de una composición de caucho.

Antecedentes de la técnica

Recientemente, está muy demandado reducir un consumo de combustible de un automóvil y, por lo tanto, se requiere un neumático con baja resistencia a la rodadura. Con este fin, se requiere una composición de caucho con una tan δ baja (de ahora en adelante referida como un factor de pérdida bajo) y que sea excelente en acumulación de calor baja como composición de caucho usada en una banda de rodadura o similar del neumático. También, se requiere que la composición de caucho para la banda de rodadura sea excelente en una resistencia al desgaste y características de fractura además del factor de pérdida bajo.

Para mejorar el factor de pérdida bajo, la resistencia al desgaste y las características de fractura de la composición de caucho formada por mezcla de negro de carbón en un componente de caucho, es eficaz mejorar una afinidad entre el negro de carbón y el componente de caucho en la composición de caucho. Por ejemplo, para mejorar el efecto reforzante con negro de carbón por mejora de la afinidad entre el negro de carbón y el componente de caucho en la composición de caucho, se ha desarrollado un caucho sintético en el que se mejora la afinidad para el negro de carbón mediante una modificación terminal, un caucho sintético en el que se mejora la afinidad para negro de carbón por copolimerización con un monómero que contiene grupo funcional, etc.

También, se puede disminuir la tan δ de la composición de caucho para reducir la acumulación de calor por mezcla de una carga inorgánica tal como sílice o similar en el componente de caucho. Sin embargo, como la carga inorgánica presenta en general baja afinidad por el componente de caucho, no se puede obtener la propiedad de refuerzo suficiente y, por lo tanto, empeoran la resistencia al desgaste y las características de fractura de la composición de caucho. Todo el contrario, para mejorar el efecto reforzante con la carga inorgánica por mejora de la afinidad entre la carga inorgánica y el componente de caucho en la composición de caucho, se ha desarrollado un caucho sintético en el que se mejora la afinidad por la carga inorgánica por una modificación terminal, un caucho sintético en el que la afinidad por la carga inorgánica se mejora por copolimerización con un monómero que contiene grupo funcional, etc.

Por otra parte, se usa de manera voluminosa un caucho natural al tiempo que se utilizan sus excelentes características físicas, pero no hay ninguna técnica en la que la afinidad por el negro de carbón o la carga inorgánica se mejore por modificación del propio caucho natural para mejorar mucho el efecto reforzante con la carga.

Por ejemplo, se ha propuesto una técnica para epoxidizar el caucho natural. En esta técnica, sin embargo, la afinidad entre el caucho natural y la carga no se puede mejorar lo suficiente, así que no se puede mejorar lo suficiente el efecto reforzante con la carga. También, se conoce una técnica en la que se realiza una polimerización por injerto por adición de un monómero a base de vinilo a un látex de caucho natural (véanse las patentes japonesas JP-A-H05-287121, JP-A-H06-329702, JP-A-H09-25468, JP-A-2000-319339, JP-A-2002-138266 y JP-A-2002-348559) . El caucho natural injertado obtenido por esta técnica se pone en uso práctico como adhesivo o similar. En el caucho natural injertado, sin embargo, se injerta una gran cantidad del compuesto vinílico como monómero (20-50% en masa) cambiando las características del propio caucho natural, de manera que cuando se mezcla con una carga, la viscosidad aumenta en gran medida y empeora la procesabilidad. Por otra parte, como se introduce la gran cantidad del compuesto vinílico en la cadena molecular del caucho natural, se perjudican las excelentes características físicas inherentes a caucho natural (viscoelasticidad, curva tensión-deformación en un ensayo de tracción y similar) .

Por otra parte, se conoce como una técnica para mejorar una dispersibilidad de una carga en caucho natural, un método para producir una mezcla madre de caucho natural por mezcla de un látex de caucho natural con una disolución en suspensión acuosa formada por dispersión previa de la carga en agua. Sin embargo, una composición de caucho usando la mezcla madre de caucho natural no es suficiente en la propiedad reforzante, de manera que aún queda mejorar la resistencia al desgaste y las características de fractura.

Descripción de la invención Es, por lo tanto, un objeto de la invención resolver los problemas ya mencionados de las técnicas convencionales y proporcionar una mezcla madre de caucho capaz de mejorar mucho el factor de pérdida bajo, la resistencia al desgaste y las características de fractura de una composición de caucho y un método para producir la mezcla madre de caucho. También, es otro objeto de la invención proporcionar una composición de caucho usando tal mezcla madre y tener alta afinidad entre un componente de caucho y una carga y la propiedad reforzante y excelente en el factor de pérdida bajo, resistencia al desgaste y características de fractura así como un neumático usando la composición de caucho.

El autor ha realizado diversos estudios para conseguir los objetos anteriores y descubrió que el factor de pérdida bajo, la resistencia al desgaste y las características de fractura de la composición de caucho pueden mejorar mucho usando una mezcla madre de caucho natural modificado obtenida mediante una etapa de mezcla de un látex de caucho natural modificado especificado y una disolución en suspensión acuosa de una carga y como resultado se ha realizado la invención.

Es decir, el método para producir la mezcla madre de caucho natural modificado según la invención se caracteriza por que comprende la etapa de mezcla de un látex de caucho natural modificado, que se forma por adición de un monómero que contiene grupo polar a un látex de caucho natural para polimerizar por injerto el monómero que contiene grupo polar sobre una molécula de caucho natural en el látex de caucho natural, con una disolución en suspensión acuosa formada dispersando previamente al menos una carga seleccionada del grupo que consiste en negro de carbón, sílice y un compuesto inorgánico representado por la siguiente fórmula general (I) :

nM.xSiOy.zH20 … (I)

[en la que M es al menos uno seleccionado del grupo que consiste en un metal de: aluminio, magnesio, titanio, calcio o zirconio, óxidos e hidróxidos de estos metales, sus hidratos y carbonatos de estos metales, n es un número entero de 1-5, x es un número entero de 0-10, y es un número entero de 2-5 y z es un número entero de 0-10] en agua.

en el que una cantidad de injerto del monómero que contiene grupo polar es 0, 01-5, 0% en masa basado en un componente de caucho en el látex de caucho natural.

En una realización preferible del método para producir la mezcla madre de caucho natural modificado según la invención, la carga en la disolución en suspensión acuosa tiene un tamaño de partícula medio en volumen (vm) de no más de 25 µm y un tamaño de partícula del 90% del volumen (D90) de no más de 30 µm y una absorción 24M4DBP de la carga seca y recuperada de la disolución en suspensión acuosa se mantiene a 93% o más de la absorción 24M4DBP antes de que se disperse en el agua.

En otra realización preferible del método para producir la mezcla madre de caucho natural modificado según la invención, la carga es negro de carbón y el grupo polar del monómero que contiene grupo polar es al menos uno seleccionado del grupo que consiste en: grupo amino, grupo imino, grupo nitrilo, grupo amonio, grupo imida, grupo amida, grupo hidrazo, grupo azo, grupo diazo, grupo hidroxilo, grupo carboxilo, grupo carbonilo, grupo epoxi, grupo oxicarbonilo, grupo sulfuro, grupo disulfuro, grupo sulfonilo, grupo sulfinilo, grupo tiocarbonilo, grupo heterocíclico que contiene nitrógeno, grupo heterocíclico que contiene oxígeno y grupo que contiene... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método para producir una mezcla madre de caucho natural modificado, que comprende la etapa de mezcla de un látex de caucho natural modificado, que se forma por adición de un monómero que contiene grupo polar a un látex de caucho natural para polimerizar por injerto el monómero que contiene grupo polar sobre una molécula de caucho natural en el látex de caucho natural, con una disolución en suspensión acuosa formada por dispersión previa de al menos una carga seleccionada del grupo que consiste en: negro de carbón, sílice y un compuesto inorgánico representado por la siguiente fórmula general (I) :

nM.xSiOy.zH20 … (I)

en la que M es al menos uno seleccionado del grupo que consiste en un metal de: aluminio, magnesio, titanio, calcio o zirconio, óxidos e hidróxidos de estos metales, sus hidratos y carbonatos de estos metales, n es un número entero de 1-5, x es un número entero de 0-10, y es un número entero de 2-5 y z es un número entero de 0-10, en agua.

en el que una cantidad de injerto del monómero que contiene grupo polar es 0, 01-5, 0% en masa basado en un componente de caucho en el látex de caucho natural.

2. Un método para producir una mezcla madre de caucho natural modificado según la reivindicación 1, en el que la carga en la disolución en suspensión acuosa presenta un tamaño medio de partícula en volumen (vm) no mayor que 25 µm y un tamaño de partícula del 90% del volumen (D90) no mayor que 30 µm y se mantiene una absorción 24M4DBP de la carga secada y recuperada de la disolución en suspensión acuosa a 93% o más de la absorción 24M4DBP antes de ser dispersada en agua.

3. Un método para producir una mezcla madre de caucho natural modificado según la reivindicación 1, en el que la carga es negro de carbón y el grupo polar del monómero que contiene grupo polar es al menos uno seleccionado del grupo que consiste en: grupo amino, grupo imino, grupo nitrilo, grupo amonio, grupo imida, grupo amida, grupo hidrazo, grupo azo, grupo diazo, grupo hidroxilo, grupo carboxilo, grupo carbonilo, grupo epoxi, grupo oxicarbonilo, grupo sulfuro, grupo disulfuro, grupo sulfonilo, grupo sulfinilo, grupo tiocarbonilo, grupo heterocíclico que contiene nitrógeno, grupo heterocíclico que contiene oxígeno y grupo que contiene estaño.

4. Un método para producir una mezcla madre de caucho natural modificado según la reivindicación 1, en el que la carga es al menos una seleccionada del grupo que consiste en sílice y el compuesto inorgánico representado por la fórmula general (I) y el grupo polar del monómero que contiene grupo polar es al menos uno seleccionado del grupo que consiste en: grupo amino, grupo imino, grupo nitrilo, grupo amonio, grupo imida, grupo amida, grupo hidrazo, grupo azo, grupo diazo, grupo hidroxilo, grupo carboxilo, grupo carbonilo, grupo epoxi, grupo oxicarbonilo, grupo sulfuro, grupo disulfuro, grupo sulfonilo, grupo sulfinilo, grupo tiocarbonilo, grupo heterocíclico que contiene nitrógeno, grupo heterocíclico que contiene oxígeno y grupo alcoxisililo.

5. Un método para producir una mezcla madre de caucho natural modificado según la reivindicación 1, en el que el látex de caucho natural modificado y/o la disolución en suspensión acuosa contiene además un tensioactivo.

6. Un método para producir una mezcla madre de caucho natural modificado según la reivindicación 1, en el que la sílice es una cualquiera de sílice precipitada, sílice de combustión y sílice coloidal.

7. Un método para producir una mezcla madre de caucho natural modificado según la reivindicación 1, en el que el compuesto inorgánico representado por la fórmula general (I) es al menos uno seleccionado del grupo que consiste en: alúmina (AI2O3) , alúmina monohidratada (Al2O3.H2O) , hidróxido de aluminio [Al (OH) 3], carbonato de aluminio [Al2 (CO3) 3], hidróxido de magnesio [Mg (OH) 2], óxido de magnesio (MgO) , carbonato de magnesio (MgCO3) , talco (3MgO.4SiO2.H2O) , atapulgita (5MgO.8SiO2.9H2O) , blanco de titanio (TiO2) , negro de titanio (TiO2n-1) , óxido de calcio (CaO) , hidróxido de calcio [Ca (OH) 2], óxido de aluminio y magnesio (MgO.Al2O3) , arcilla (Al2O3.2SiO2) , caolín (Al2O3.2SiO2.2H2O) , pirofilita (Al2O3.4SiO2.H2O) , bentonita (Al2O3.4SiO2.2H2O) , silicato de aluminio (Al2SiO5.Al4.3SiO4.5H2O) , silicato de magnesio (Mg2SiO4, MgSiO3) , silicato de calcio (Ca2SiO4) , silicato de aluminio y calcio (Al2O3.CaO.2SiO2) , silicato de magnesio y calcio (CaMgSiO4) , carbonato de calcio (CaCO3) , óxido de zirconio (ZrO2) , hidróxido de zirconio [ZrO (OH) 2.nH2O], carbonato de zirconio [Zr (CO3) 2] y aluminosilicato cristalino.

8. Un método para producir una mezcla madre de caucho natural modificado según la reivindicación 1, en el que M en la fórmula general (I) es al menos uno seleccionado del grupo que consiste en: metal aluminio, óxido e hidróxido de aluminio, sus hidratos y carbonato de aluminio.

9. Un método para producir una mezcla madre de caucho natural modificado según la reivindicación 1, que comprende además las etapas de coagular la mezcla del látex de caucho natural modificado y la disolución en suspensión acuosa y secar la masa coagulada resultante al tiempo que se aplica una fuerza de cizallamiento mecánica.

10. Un método para producir una mezcla madre de caucho natural modificado según la reivindicación 9, en el que el secado se realiza mediante una máquina de molienda continua.

11. Un método para producir una mezcla madre de caucho natural modificado según la reivindicación 10, en el que la máquina de molienda continua es un extrusor de molienda biaxial.

12. Una mezcla madre de caucho natural modificado producida por un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1-11.

13. Una composición de caucho usando una mezcla madre de caucho natural modificado según la reivindicación 12.

14. Un neumático caracterizado por el uso de una composición de caucho según la reivindicación 13 en cualquier miembro del neumático.


 

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