Una composición de caucho que comprende:

(a) un caucho de base,

siendo dicho caucho de base un miembro seleccionado del grupo que consiste en caucho natural, caucho estireno-butadieno (SBR), caucho nitrilo-butadieno (NBR), polibutadieno, caucho etileno-propileno-monómero de dieno, caucho estireno-isopreno-butadieno (SIBR), caucho isopreno- butadieno (IBR) y combinaciones de los mismos;

(b) proteína de soja; y

(c) un agente de acoplamiento de silano.

Procedimiento y formulación para reforzar elast6meros

Referencia a solicitudes relacionadas

La presente solicitud esta basada y reivindica el beneficio de la solicitud de patente provisional de Estados Unidos 5 numero 60/857.445 presentada el 7 de noviembre de 2006 y de la solicitud de modelo de utilidad numero 11/977.390 presentada el 24 de octubre de 2007.

La presente invención se refiere a un procedimiento eficaz y de bajo coste para reforzar elast6meros usando recursos renovables. Se refiere al refuerzo de elast6meros para neumaticos usando proteina y, de forma mas especifica, materiales que contienen proteinas derivados de subproductos de biodiesel, tales como proteina de soja.

Las formulaciones incluyen proteina de soja que contiene biomateriales junto con un agente de acoplamiento de silano.

Antecedentes de la invención

La proteina de soja es un material que, con la llegada del combustible biodiesel fabricado usando habas de soja, cada vez estara mas disponible. Por cada kilogramo de biodiesel producido usando habas de soja, se producen varios kilogramos de subproductos de soja. Si se usan otros aceites de semillas, tales como aceite de canola, para producir biodiesel, entonces estaran disponibles tambien de esos procesos subproductos que contienen proteina. La mayor parte de la proteina de soja se usa en la actualidad en piensos animales, pero con las previsiones de combustible biodiesel, el mercado de los piensos animales sera incapaz de absorber todos los subproductos que contengan proteina.

Como resultado, existe potencialmente una abundancia de material de bajo coste disponible para aplicaciones de materiales de carga. Se ha hecho muy poco con materiales compuestos de caucho que tienen proteinas. Los materiales compuestos de caucho que tienen proteinas se han reivindicado en cubiertas para suelos (documento US 2.056.958) , en adhesivos, materiales de unión, revestimientos o agentes de impregnación (documento US 2.127.298) y proteinas derivadas de la leche para impartir un aumento cuatro veces superior en el m6dulo de un producto de latex de caucho natural despues de que ha sido tratado con un aldehido (documento US 2.931.845) . Los efectos reforzantes de diversas proteinas de soja se han estudiado mas recientemente en SBR carboxilado. Vease, por ejemplo, los siguientes articulos de L. Jong: "Characterization of soy protein/styrene-butadiene rubber composites, " Composites Magazine, Part A 36 (2005) , paginas 675-682; y "Rubber composites reinforced by soy spent flakes", Polymer International 54, paginas 1572-1580 (2005) . Jong mostró que un aislado de proteina de soja tal como ADM's (Archer Daniels Midland, Decatur, III.) PRO-FAM (R) 781 se puede incorporar en un latex de SBR en emulsión carboxilado en caliente. Despues de coagular y secar, la mezcla madre se reforz6 de forma eficaz como una mezcla madre similar usando negro de carbono N-339. Copos usados de soja (composición aproximada de 12% de celulosa, 17% de pectina, 14% de proteina y 53% de polisacarido insoluble) podian reforzar de forma eficaz el mismo tipo de sistema elastomerico. En ninguno de los estudios expuestos antes us6 Jong un elast6mero no funcional o consider6 el uso de un agente de acoplamiento.

El documento US 3 113 605 A divulga una composición de caucho que comprende como partes de la porción base de hojas ahumadas de caucho que es, por ejemplo, caucho natural, negro de carbono y harina de soja que comprende una proteina.

El documento US 4 474 908 A divulga una composición de caucho que tiene mercaptopropiltrimetoxisilano como agente de acoplamiento con el fin de conseguir una mejor resistencia a la abrasión y un mejor valor del m6dulo al 300% mejor.

Sumario de la invención

La presente invención se refiere a una composición/formulación de caucho que utiliza una proteina de soja y un agente de acoplamiento de silano con el caucho de base. Como se puede apreciar de los datos experimentales de 45 los ejemplos siguientes, con el fin de obtener una formulación de caucho que tenga caracteristicas de comportamiento mejoradas tales como m6dulo, resistencia a la abrasión, tracción, maniobrabilidad y resistencia al laminado, es deseable que se use un agente de acoplamiento de silano en combinación con la proteina de soja.

La solicitud describe el modo de usar la proteina de soja para reforzar elast6meros, de forma especifica, elast6meros usados en neumaticos.

50 La presente invención proporciona una composición de caucho nueva y mejorada, un neumatico que tiene un caucho que comprende dicha composición de caucho y un procedimiento para formular una composición de caucho como la reivindicada en las reivindicaciones independientes 1, 9 y 10. Otras realizaciones preferentes de la presente invención son objeto de las reivindicaciones dependientes.

La proteina de soja seca es un material rigido con un m6dulo elastico de cizallamiento de aproximadamente 2 GPa.

Esto hace que sea adecuada como candidata para reforzar el caucho. La proteina de soja contiene grupos funcionales tales como acidos carboxilicos y grupos amino sustituidos que pueden hacer eficaz el acoplamiento con agentes de acoplamiento conocidos, tales como silanos. Goodyear ha usado con exito agentes de acoplamiento de silano con redes interpenetrantes de almidones especificos (que son materiales biológicos, pero no proteinas) y polimeros para aportar cargas con muy baja histeresis utiles en neumaticos como se describe en las siguientes patentes: US 5.374.671 y US 5.672.639. La presente invención se refiere al uso de proteinas, tales como proteinas de soja, en combinación con agentes de acoplamiento, tales como silano, para preparar materiales compuestos de caucho reforzados.

Descripción detallada de la invención

La proteina de soja usada en la composición de caucho de la presente invención podria incluir lo siguiente producido por ADM:

-

- -----------

TVP® y las series 165 y 163 de Proteina Vegetal Texturizada TVP reforzada. Harinas de soja SOYLEC® C15 y 220T

Granos de soja tostados Granos de soja desgrasados Las propiedades de tales proteinas de soja se pueden encontrar en la publicación ADM "Protein Ingredients 20062007" que se incorpora en el presente documento por referencia.

La proteina de soja estara molida hasta un tamano lo suficientemente pequeno para su uso como carga. Los agentes de acoplamiento de silano incluyen los agentes de acoplamiento mono y difuncionales convencionales usados en la actualidad en la industria de los neumaticos, junto con silanos que se usan tipicamente en vidrio laminado. Ejemplos de los mismos son bis (3-trietoxisililpropil) tetrasulfuro (conocido tambien como TESPT) , alfamercaptopropiltrimetoxisilano, 3-tiocianatopropiltrietoxisilano, bis (3-trietoxisililpropil) disulfuro (conocido tambien como TESPD) y similares. Otros agentes de acoplamiento que puedan reaccionar con la proteina y con la matriz elastomerica tambien serian adecuados para la invención.

Elast6meros adecuados para el uso con proteinas incluyen todos los elast6meros convencionales tales como SBR

en solución, SBR en emulsión, caucho estireno-isopreno-butadieno (SIBR) , polibutadieno, caucho isoprenobutadieno (IBR) , caucho butilo, NBR, caucho cloropreno, EPDM, y combinaciones de los mismos. Tambien serian adecuados cauchos funcionales con la misma estructura polimerica.

El material que contiene proteina de soja se puede incorporar en el caucho por medios convencionales, tales como mezcla en seco o usando una mezcla madre. La mezcla madre se puede preparar mezclando el material que 30 contiene proteina en un latex (en el caso de polimeros en emulsión) o un caucho disuelto en una solución (en el caso de polimeros en solución tales como SSBR o polibutadieno) seguido por coagulación y secado. El agente de acoplamiento de silano se puede incorporar en la mezcla seca, como se usa en la mezcla de silice convencional o se podria usar para tratar una suspensión acuosa de la carga que contiene proteina antes de mezclar en un latex o una solución de caucho para la mezcla madre.

Una estimación del porcentaje de carga a base de proteina, en peso, es de 1 a 50 por ciento, siendo un intervalo preferente de 1 a 30 por ciento y un intervalo mas preferente de 1 a 10 por ciento. Para agentes de acoplamiento de silano, el intervalo seria de 1 a 20 por ciento y el intervalo preferente seria de 4 a 12 por ciento. Los protocolos de mezcla y temperaturas serian los usados convencionalmente con compuestos... [Seguir leyendo]