CARGA REFORZANTE DE CAUCHO.

La presente invención describe una carga reforzante de caucho,

que comprende la combinación sinérgica de sílice precipitada con una estructura de poro definida por un máximo entre 25 nm y 35 nm, un volumen de poro total entre 1,3 cm3/g y 1,6 cm3/g, y un factor de compresión entre 1,3 10-2 y 2,3 10-2 MPa-1, y al menos un silicato alcalino cristalino que responde a la fórmula general de los silicatos alcalinos cristalinos, estando dicho silicato alcalino cristalino hinchado y/o deslaminado en presencia de un compuesto orgánico catiónico en forma de sal de amonio del tipo +NR4 según la fórmula [CnH2n+1N(CH3)3]+. La formulación de caucho obtenida mediante esta composición de carga reforzante presenta una gran disminución de la energía disipada en la rodadura sin comprometer las propiedades de resistencia a la abrasión y módulo elástico.

CARGA REFORZANTE DE CAUCHO

SECTOR TÉCNICO

La presente invención describe una carga reforzante de caucho con aplicación en la industria del caucho, y en particular para bandas de rodadura de neumáticos en el sector de la automoción.

ESTADO DE LA TÉCNICA

Es bien conocido para los expertos en el campo de la producción de caucho que la adición de cargas inorgánicas o compuestos reforzantes, como el negro de humo o la sílice precipitada, consigue aumentar la resistencia mecánica del caucho. En particular, para el caucho que se utiliza en la banda de rodadura de neumáticos, la adición de sílice precipitada como compuesto reforzante consigue reducir las pérdidas de energía durante la rodadura y, por lo tanto, generar un menor consumo de combustible en los vehículos.

En este contexto, los sistemas basados en "sílices de alta dispersión/organosilanos" han logrado ser considerados, especialmente en Europa, el sistema de carga preferido para la banda de rodadura de neumáticos de turismos. Un resumen sobre estos sistemas, denominados "neumáticos verdes", lo presentó J.T. Byers en un artículo de recopilación en la revista Rubber Chem. Technol. Vol. 75 (3) , 527-547 (2002) .

Las mezclas de caucho para los "neumáticos verdes" ofrecen, frente a otras formulaciones anteriores basadas en sistemas tradicionales de carga con negro de carbono, un mejor compromiso entre agarre, resistencia a la rodadura y desgaste: el llamado "triángulo mágico" de propiedades del neumático. Cinco son los puntos básicos para la mejora de las propiedades: a) utilizar sílice precipitada como base del sistema de carga, b) que la sílice utilizada sea del tipo "altamente dispersable", c) un agente de acoplamiento del tipo organosilano, d) una mezcla de polímeros basada en SBR en solución y BR, Y e) un sistema de vulcanización ajustado al resto de componentes.

Así, la patente EP 0901986 B1 de Degussa se refiere a una sílice precipitada y a su proceso de obtención. Se describe la preparación de dicha sílice precipitada para obtener un producto de superficie específica entre 120 y 300 m2/g, entre otras características. Esta superficie especifica puede comprender mucha variedad de tamaño de poro; sin embargo, no se detalla su factor de compresión o compresibilidad. Los tipos de sílice comprendidos en el alcance de esta patente están definidos por las características que se reportan, que son distintas de la sílice de la invención. La posible similitud entre las dos sílices vendrá determinada por la semejanza en su método de preparación. La publicación comprende la posible adición al caucho de otros componentes como organosilanos o negro de humo, pero no se aportan ejemplos que muestren la combinación preferente con estos agentes reforzantes ni con ningún otro aditivo ni se demuestra interacción sinérgica entre ellos. No se cita ningún silicato alcalino cristalino que pueda interaccionar con dicha sílice y por tanto la patente no anticipa el objeto de la presente invención y no afecta a su patentabilidad.

La patente EP 0520862 S1 de Rhodia describe una composición de sílice para el refuerzo de elastómeros. La sílice que describe está definida por unas características que comprenden un área SET entre 140 y 200 m2/g, un área CTAS entre 140 y 200 m2/g, un valor DOP entre 180 y 350 ml/100 g y un factor V21V1 >50%. La sílice de la presente invención presenta una estructura de poro definida por un máximo entre 25 nm y 35 nm, pero además presenta las características diferenciadas de un factor de compresión de 1, 3 10.2 a 2, 3 10.2 MPa·1 que suponen una realización particular de esta referencia. Además, el objeto de protección de la invención es más amplio que la sílice considerada de forma aislada. La invención excede las enseñanzas de la publicación de referencia por referir a la combinación sinérgica de sílice y un silicato alcalino cristalino como carga reforzante de caucho. No hay ningún elemento en esta publicación que anticipe o sugiera la combinación de la invención, ni se reporta ningún efecto sinérgico con otros componentes siquiera estándar de los refuerzos de caucho.

La patente EP 0670813 S1 de Rhodia describe una composición de sílice para el refuerzo de elastómeros. La sílice que describe está definida por unas características que comprenden un área CTAS entre 140 y 240 m2/g, con unos factores V21V1< 50%, FD>5, 5 mi y d50 <5 ¡..im, tras ultrasonidos. Los ejemplos refieren al método de obtención de la sílice y su comparación con otras sílices comerciales, preparación de gránulos, aplicación al caucho y propiedades de la mezcla de caucho resultante. La sílice de la presente invención presenta una estructura de poro definida por un máximo entre 25 nm y 35 nm, pero se diferencia en un factor de compresión de 1, 3 10.2 a 2, 23 10.2 MPa·1 que la excluye del alcance de la patente de referencia. Además la invención excede las enseñanzas de la publicación ya que ésta última no describe la combinación sinérgica de la sílice con un silicato alcalino cristalino como carga reforzante de caucho.

De forma similar, la patente FR 0501227 81 de Michelín describe una composición de caucho que comprende sílice como refuerzo aunque puede comprender también otros compuestos estándares en la técnica, como negro de carbono o algún otro en cantidad minoritaria. La patente usa la sílice obtenida según la patente europea EP-A-157 703, pero declara que con cualquier sílice disponible en la técnica se mantienen las características del caucho que se obtiene. El objeto de protección es un procedimiento de fabricación de caucho que resulta determinante en las propiedades del producto final, que comprende la incorporación de una sílice estándar. El único objeto en común de esta patente con la presente invención es que ambas utilizan sílice. Sin embargo, en la patente de referencia dicha sílice no forma parte del objeto de la invención y está definida de la forma más general posible. Esto no debe afectar a la patentabilidad de la combinación sinérgica de la invención, que implica sílice pero de unas características particulares.

También existen en la técnica numerosas invenciones que incorporan arcillas laminares en sistemas de polímeros y cauchos, pero ninguna de ellas describe la combinación sinérgica de una sílice determinada con los silicatos alcalinos cristalinos propuestos en la invención.

En este sentido, la patente ES 2301587 T3 de Continental describe una mezcla de caucho vulcanizable que comprende caucho diénico y un silicato estratificado hinchado además de otros aditivos. El silicato estratificado debe estar modificado con iones alquil-amonio de fórmula NR: con un grupo hidroxilo en el extremo de la cadena, lo que determina completamente su estructura y actividad y lo diferencia de la invención actual. Además, aunque la patente utiliza la sílice comercial VN3 de Degussa, la generalidad de su redacción no anticipa la particularidad de la sílice de la presente invención y no debe afectar por tanto a su novedad, en términos de patentabilidad. Además, la patente de referencia no sugiere ningún efecto sinérgico de la sílice con el silicato estratificado. El experto en la técnica no encontraría sugerida la utilización de la sílice utilizada en la invención ni de cualquier otra para conseguir el efecto sinérgico descrito. Por ello, la posible combinación de componentes de la patente de referencia no debe afectar a la actividad inventiva de la combinación de la invención.

La solicitud EP 1518895 A1 de Goodyear divulga una composición elastomérica para neumático que incluye un silicato laminar hinchado adicionado previamente en el caucho, pero que es sin embargo químicamente diferente del silicato de la presente invención. Además no describe ni sugiere ningún efecto sinérgico entre los componentes ni evalúa el efecto de variar el tipo de carga reforzante.

La solicitud EP 1685980 A1, también de Goodyear, describe la composición de la capa interior a una banda de rodadura de neumático, compuesta de textil y caucho, que incluye una arcilla hinchada. La publicación, sin embargo, no especifica las ventajas que aporta este compuesto que, de cualquier forma, no se asemeja a los compuestos de la presente invención.

La solicitud EP 1029823 A2 de Toyota describe un caucho reforzado con arcillas expandidas por intercalación con iones onio orgánicos y moléculas huésped polares, en la que dichos iones onio están ligados con dichas moléculas huésped y con el material de caucho. La molécula huésped polar sería la responsable del interespaciado de la arcilla expandida. Sin embargo, no describe la adición de sílice al caucho y no reporta por tanto ninguna capacidad... [Seguir leyendo]

1. Carga reforzante de caucho, que comprende la combinación sinérgica de: sílice precipitada con una estructura de poro definida por un máximo entre 25 nm y 35 nm, un volumen de poro total entre 1, 3 cm3/g y 1, 6 cm3/g, y un factor de compresión entre 1, 3 10.2 Y 2, 3 10.2 MPa", y al menos un silicato alcalino cristalino que responde a la fórmula general

M20 . xSi02 . yH20

donde M es H, Na o K,

"x" es un número entero entre 2 y 40, e "y" es un número entero entre 1 y 20,

dicho silicato alcalino cristalino, hinchado y/o deslaminado en presencia de un compuesto orgánico catiónico en forma de sal de amonio del tipo +NR4 según la fórmula [CnH2n+1N (CH3hr para "n" igual a 12, 14, 16 ó 18.

2. Una carga reforzante de caucho según la reivindicación 1, en que dicho silicato alcalino cristalino está seleccionado entre el grupo formado por kanemita, makatita, ilerita, magadiita y kenyaita.

3. Una carga reforzante de caucho según las reivindicaciones 1 ó 2, en que dicho silicato laminar está presente en una concentración de entre 0, 1 Y 30 phr.

4. Una carga reforzante de caucho según la reivindicación 3, en que dicha concentración es de 0, 1 a 6 phr.

5. Una carga reforzante de caucho según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende sílice precipitada adicional.

6. Una carga reforzante de caucho según la reivindicación 5, en que dicha sílice adicional es de alta dispersión.

7. Una carga reforzante de caucho según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende al menos un componente seleccionado de entre el grupo de negro de carbono, aluminosilicato de sodio amorfo, silicealúmina amoría, óxidos de aluminio, oxohidróxidos de aluminio, óxidos de magnesio y silicatos laminares naturales.

8. Una carga reforzante de caucho según la reivindicación 7, en que dichos silicatos laminares naturales son montmorillonita, esmectita y/o caolinita.

9. Una carga reforzante de caucho según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en que dicha sal de amonio es cloruro de amonio o bromuro de amonio.

10. Caucho vulcanizado que comprende una carga reforzante según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

. Caucho vulcanizado según la reivindicación 10, que comprende al menos un caucho diénico base seleccionado entre el grupo formado por caucho natural, poliisopreno sintético, polibutadieno, copolimero de estireno y butadieno, y

caucho de isopreno y butadieno, o sus mezclas.

12. Banda de rodadura de neumático que comprende caucho según una de las reivindicaciones 10 u 11.

13. Neumático que comprende caucho según una de las reivindicaciones 10 u 11.