Composiciones equilibrantes de neumáticos.

Una composición de gel equilibrante de neumáticos que comprende:

1) de 85 a 97% en peso de un componente glicoléter que comprende una mezcla de éteres de copolímero deetilenglicol/propilenglicol de fórmula general (I) y de fórmula general (II):

R-O{[CH(CH3)CH2-O-]m[CH2-CH2-O-]n}H (I)

R1-O{[CH(CH3)CH2-O-]m[CH2-CH2-O-]n}H2 (II)

en las que:

R es hidrógeno o un grupo alquilo de 2-8 átomos de carbono;

R1 es un resto alquileno de 2-8 átomos de carbono en que los dos sustituyentes no están portados en el mismoátomo de carbono;

m es el porcentaje molar de propilenglicol en el resto o restos de copolímero de etilenglicol/propilenglicol yn es el porcentaje molar de etilenglicol en el resto o restos de copolímero de etilenglicol/propilenglicol,en los que la relación n:m está en el intervalo de 35:65 a 80:20;

teniendo cada compuesto copolimérico de glicol un peso molecular medio numérico en el intervalo de 2.000-10.000;y

2) de 3 a 15% en peso de un formador de gel de sílice pirogénica;

siendo dicha composición equilibrante viscoelástica y teniendo un módulo de almacenamiento (G') entre 1.500 Pa y5.000 Pa a 22ºC, un módulo de pérdida (G") menor que el módulo de almacenamiento hasta una frecuencia decruce de 10-40 Hz y una tensión de fluencia crítica superior a 2 Pa.

Composiciones equilibrantes de neumáticos

Campo de la invención La presente invención se refiere a composiciones de gel viscoelásticas químicamente inertes mejoradas para uso en la eliminación de desequilibrios en conjuntos de rueda de vehículos a motor, a un procedimiento para la preparación de dichas composiciones así como al uso de dichas composiciones.

Antecedentes de la invención Las vibraciones en los conjuntos de ruedas rodantes (concretamente, neumático + llanta) están causadas por varios tipos diferentes de imperfecciones del neumático, siendo las más importantes:

- distribución no homogénea de masa,

-variaciones de rigidez,

-variaciones geométricas,

-descentramiento radial y lateral,

-excentricidad del neumático.

Imperfecciones similares en la llanta inducirán también vibraciones.

Las vibraciones en un conjunto de rueda de camión o de coche debidas a neumáticos o llantas imperfectos causan vibraciones que, aparte de la incomodidad para el conductor y cualquier pasajero, pueden aumentar drásticamente el desgaste del neumático así como el desgaste mecánico. El procedimiento actualmente más común para reducir las vibraciones derivadas del conjunto de rueda sigue siendo la unión de pesos metálicos a la llanta del neumático. Sin embargo, esta técnica de equilibrado, al ser de naturaleza estática, no puede compensar los cambios de carga (concretamente, la deformación de los neumáticos) , el desgaste no uniforme de los neumáticos y los consiguientes cambios en la distribución de masas, recogida de suciedad en la llanta y similares. Por consiguiente, el equilibrado mediante pesos metálicos debe repetirse varias veces durante la vida útil de un neumático.

La presente invención está basada en el hecho de que las vibraciones causadas por el desequilibrio en un conjunto de rueda pueden inducir el movimiento de un líquido dentro del neumático en una dirección que reducirá las vibraciones y el desequilibrio. Sin embargo, utilizar esta “presión vibracional” para conseguir equilibrar un conjunto de rueda (concretamente, que el centro gravitatorio esté en la intersección entre el plano de rotación y el eje de rotación) no es en modo alguno trivial. Si se introdujera un simple líquido fluido tal como agua en un neumático giratorio, cualquier movimiento de esta masa causado por una “presión vibratoria” se contrarrestaría inmediatamente por la fuerza centrífuga, que frecuentemente supera 1000 x g durante la conducción normal, dando como resultado un movimiento oscilante del líquido sin efecto equilibrante.

Estas oscilaciones pueden evitarse/amortiguarse suficientemente para conseguir un efecto equilibrante usando geles viscoelásticos caracterizados por su tensión de fluencia crítica y otros parámetros reológicos.

El documento US 5.540.767 da a conocer composiciones de equilibrado de neumático viscoelásticas que comprenden (A) 80-95% p/p de un aceite seleccionado de, entre otros, polipropilenglicolalquiléteres y (B) 4-15% p/p de un formador de gel seleccionado de, entre otros, sílice pirogénica que tiene una superficie de BET en el intervalo de aproximadamente 50 a aproximadamente 400 m2/g.

La eficacia de estos geles equilibrantes puede demostrarse experimentalmente midiendo las aceleraciones 55 verticales de la pata amortiguadora de un eje delantero con sus ruedas funcionando bajo carga frente a un tambor en rotación.

Sumario de la invención La invención se refiere a composiciones equilibrantes de neumáticos viscoelásticas mejoradas que comprenden 1) de 85 a 97% en peso de un componente glicoléter que comprende una mezcla de éteres de copolímero de etilenglicol/propilenglicol de fórmula general (I) y de fórmula general (II) :

R-O{[CH (CH3) CH2-O-]m[CH2-CH2-O-]n}H (I) R1-O{[CH (CH3) CH2-O-]m[CH2-CH2-O-]n}H2 (II)

en las que:

R es hidrógeno o un grupo alquilo de 2-8 átomos de carbono;

R1 es un resto alquileno de 2-8 átomos de carbono en que los dos sustituyentes no están portados en el mismo átomo de carbono;

m es el porcentaje molar de propilenglicol en el resto o restos de copolímero de etilenglicol/propilenglicol y 10 n es el porcentaje molar de etilenglicol en el resto o restos de copolímero de etilenglicol/propilenglicol,

en los que la relación n:m está en el intervalo de 35:65 a 80:20;

teniendo cada compuesto copolimérico de glicol un peso molecular medio numérico en el intervalo de 2.000-10.000; y

2) de 3 a 15% en peso de un formador de gel de sílice pirogénica;

siendo dicha composición equilibrante viscoelástica y teniendo un módulo de almacenamiento (G’) entre 1.500 Pa y

5.000 Pa a 22ºC, un módulo de pérdida (G") menor que el módulo de almacenamiento hasta una frecuencia de cruce de 10-40 Hz y una tensión de fluencia crítica superior a 2 Pa.

Se ha encontrado que en comparación con los polipropilenglicolalquiléteres puros usados en el documento US 25 5.540.767, el uso según la invención de los monoéteres copoliméricos de etilenglicol/propilenglicol da como resultado un rendimiento mejorado de las composiciones equilibrantes de neumáticos.

La invención se refiere adicionalmente a un neumático de automóvil que contiene en su cavidad de aire una cantidad adecuada de composición equilibrante de la invención, y a un conjunto de rueda de automóvil que comprende una llanta de rueda y dicho neumático, así como a un procedimiento para equilibrar un conjunto de rueda de vehículo a motor, que comprende aplicar a la superficie interna del neumático una composición equilibrante según la invención, montar el conjunto de rueda en un vehículo a motor y conducir el vehículo a motor durante una distancia suficiente para permitir que la composición equilibrante equilibre el conjunto de rueda.

Breve descripción de los dibujos La figura 1 muestra una sección transversal de un neumático que representa una disposición preferida de un gel equilibrante de la invención en el mismo.

La figura 2 muestra una representación en la región viscoelástica lineal (frecuencia de oscilación 1 Hz, barrido de tensión 0, 1-1000 Pa) del módulo de almacenamiento G’ (en Pa) frente a la tensión (en Pa) para algunas composiciones de gel equilibrante de la invención descritas en la tabla 1.

La figura 3 muestra una representación en la región viscoelástica lineal (frecuencia de oscilación 1 Hz, barrido de 45 tensión 0, 1-1000 Pa) del ángulo de fase (en grados (ºC) ) frente a la tensión (en Pa) para algunas composiciones de gel equilibrante de la invención descritas en la tabla 1.

La figura 4 muestra una representación del módulo de almacenamiento G’ (en Pa) y el módulo de pérdida G’’ (en Pa) frente a la frecuencia en un barrido de frecuencia para algunas composiciones de gel equilibrante de la invención 50 descritas en la tabla 1. Barrido de frecuencia 100-0, 1 Hz, 10 o 5 Pa de tensión (tensión en la región viscoelástica lineal) . Las flechas indican la frecuencia de cruce.

La figura 5 muestra una representación de la viscosidad (en Pa.s) y el esfuerzo frente a la tensión de corte (en Pa) con respecto a la determinación de la tensión de fluencia. 55

Descripción detallada de la invención Son propiedades reológicas importantes de la composición equilibrante su tensión de fluencia crítica (CYS) y módulo elástico (de almacenamiento) G’, ambos medidos en la región viscoelástica lineal, así como su tensión de fluencia 60 determinada en medidas de aumento de tensión y la relación entre su módulo de almacenamiento G’ y su módulo de pérdida G’’, medidos por un barrido de frecuencia.

G’ es una medida de la resistencia del gel, es decir, la resistencia y el número de enlaces entre las moléculas del formador de gel. Se ha encontrado que es del orden de 1.500 a 5.000 Pa, y la tensión de fluencia crítica debería estar en el intervalo de 5-30 Pa. Se muestra en las figuras 2 y 3 el barrido de tensión de una serie de geles equilibrantes funcionales. Una composición equilibrante muy satisfactoria tiene un valor de G’ de aproximadamente

2.000 Pa y una tensión de fluencia crítica de aproximadamente 18 Pa.

G" es una medida de la capacidad del material de disipar energía en forma de calor.

La relación entre G’ y G", medidos en un barrido de frecuencia, es una caracterización estructural del material. Se muestran en la figura 4 las curvas de barrido de frecuencia típicas para una serie de composiciones equilibrantes bien funcionales. La “frecuencia de cruce”, concretamente la frecuencia... [Seguir leyendo]

1. Una composición de gel equilibrante de neumáticos que comprende:

1) de 85 a 97% en peso de un componente glicoléter que comprende una mezcla de éteres de copolímero de etilenglicol/propilenglicol de fórmula general (I) y de fórmula general (II) :

R-O{[CH (CH3) CH2-O-]m[CH2-CH2-O-]n}H (I)

R1-O{[CH (CH3) CH2-O-]m[CH2-CH2-O-]n}H2 (II)

en las que: 10 R es hidrógeno o un grupo alquilo de 2-8 átomos de carbono;

R1 es un resto alquileno de 2-8 átomos de carbono en que los dos sustituyentes no están portados en el mismo átomo de carbono; 15 m es el porcentaje molar de propilenglicol en el resto o restos de copolímero de etilenglicol/propilenglicol y

n es el porcentaje molar de etilenglicol en el resto o restos de copolímero de etilenglicol/propilenglicol,

en los que la relación n:m está en el intervalo de 35:65 a 80:20;

teniendo cada compuesto copolimérico de glicol un peso molecular medio numérico en el intervalo de 2.000-10.000; y

2) de 3 a 15% en peso de un formador de gel de sílice pirogénica;

siendo dicha composición equilibrante viscoelástica y teniendo un módulo de almacenamiento (G’) entre 1.500 Pa y

5.000 Pa a 22ºC, un módulo de pérdida (G") menor que el módulo de almacenamiento hasta una frecuencia de cruce de 10-40 Hz y una tensión de fluencia crítica superior a 2 Pa. 30

2. Una composición equilibrante de neumáticos según la reivindicación 1, en la que el peso molecular medio numérico del componente o componentes glicoléter está en el intervalo de 3000-10000.

3. Una composición equilibrante de neumáticos según la reivindicación 1 o 2, en la que la relación n:m está en el 35 intervalo de 35:65 a 80:20, preferiblemente en el intervalo de 40:60 a 75:26, en particular de 40:60 a 60:40.

4. Una composición equilibrante de neumáticos según la reivindicación 1, en la que el formador de gel de sílice pirogénica es una sílice pirogénica de tipo hidrófilo que tiene un área superficial de BET de 90 a 400 m2/g, preferiblemente de 200 a 300 m2/g; o el formador de gel de sílice pirogénica es una sílice pirogénica de tipo hidrofobizado que tiene un área superficial sw BET de 50 a 300 m2/g, preferiblemente de 250 a 350 m2/g; o mezclas de dichos formadores de gel de sílice pirogénica de tipo hidrófilo e hidrofobizado.

5. Una composición equilibrante de neumáticos según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en la que el

componente o componentes glicoléter exhiben un grado de viscosidad determinado según la norma ISO3448 de 45 más de 500, preferiblemente en el intervalo d.

80. 1200.

6. Un neumático de automóvil que contiene en su cavidad de aire una cantidad adecuada de una composición equilibrante como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1-5.

7. Un conjunto de rueda de automóvil que comprende una llanta de rueda y un neumático, conteniendo dicho neumático en su cavidad de aire una cantidad adecuada de composición equilibrante como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1-5.

8. Un procedimiento para equilibrar un conjunto de rueda de vehículo a motor que comprende aplicar a la superficie 55 interna del neumático una composición equilibrante según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, montar el conjunto de rueda en un vehículo a motor y conducir el vehículo a motor durante una distancia suficiente para permitir que la composición equilibrante equilibre el conjunto de rueda.