Correa con elevada cargabilidad dinámica.

Correa, en particular correa de accionamiento, con un cuerpo de base elastómero - I1A -y al menos una capa de tracción con tirantes,

estando compuesto el cuerpo de base de la correa en su conjunto o al menos en una parte de la correa por un elastómero con una carga de relleno blanca de dióxido de silicio muy disperso, en particular ácido silícico precipitado o pirógeno, que puede obtenerse mediante reticulación de radicales, a excepción de mediante vulcanización del azufre, de una mezcla, que contiene

(a) 51 a 99 phr de una primera etileno/alfa-olefina con un contenido en unidades de etileno de 40 a 55% en peso referido a la proporción de la primera alfa-olefina,

(b) 1 a 49 phr de una segunda etileno/alfa-olefina con un contenido en unidades de etileno de 55 a 78% en peso referido a la proporción de la segunda alfa-olefina,

siendo la suma de los componentes (a) y (b) al menos un 50% en proporción en peso del elastómero contenido en el cuerpo de base;

(c) 10 a 90% phr de una carga de relleno que está compuesta en al menos un 80% en peso de un material de ácido silícico con una superficie específica según BET igual a o mayor que 50 m2/g, que está funcionalizado en superficie con grupos funcionales del tipo vinilo, alilo, amino, carboxilo o hidroxilo o bien en mezcla con un reactivo de funcionalización para la introducción de los grupos funcionales en el material de ácido silícico,

siendo el reactivo de funcionalización un organosilano bifuncional, que en el átomo de silicio posee al menos un grupo alcoxi, cicloalcoxi, o fenoxi para la integración en la carga de relleno de sílice y que como grupo funcional posee al menos un grupo del tipo vinilo, alilo, amino, carboxilo o hidroxilo y pudiendo integrarse los grupos funcionales en la reticulación de radicales en la reticulación de las alfa-olefinas.

Correa con elevada cargabilidad dinámica.

La invención se refiere a una correa, en particular a una correa de accionamiento con un cuerpo de base elastómero y al menos una capa de tracción con tirantes, así como a un procedimiento para su fabricación.

La invención se refiere al sector de las correas de transporte y de las correas para transmitir fuerzas en transmisiones de mecanismo de tracción. Al respecto puede tratarse tanto de correas planas como también de correas trapezoidales. Tales correas tienen que resistir generalmente exigencias dinamomecánicas especiales. Esta carga no tiene lugar solamente en una dirección de tracción. Precisamente en correas trapezoidales se realiza la transmisión de las fuerzas en la zona de transmisión de fuerzas de la correa transversalmente a la dirección de marcha, con lo que el material de la correa está sometido a elevadas fuerzas internas de cizalla. La duración de una tal correa depende entre otros de la fuerza de tracción, es decir, de las fuerzas tensoras sobre el eje y de las tensiones en la parte libre, que dependen del campo de aplicación, de la cantidad de flexiones alternativas, de los cambios de tensión en los procesos de arranque y parada y de la frecuencia de conexión. A la vez, deben fabricarse económicamente estas correas, que son un material consumible.

Por el documento DE 695 26 845 T3 se conoce ya una correa para aplicaciones con cargas dinámicas, que posee una parte que representa el cuerpo principal de la correa con una zona de transmisión de fuerzas de una composición EPM elastómera. La composición elastómera es un producto de reacción, que resulta mediante endurecimiento de radicales de una mezcla con una etileno/alfa-olefina, una carga de relleno de refuerzo y un coactivador de sal metálica, caracterizándose el elastómero de etileno/alfa-olefina por un contenido específico en unidades de etileno, que asciende al 55 hasta el 78% del peso del elastómero. Tales correas se caracterizan por una buena estabilidad térmica y una gran resistencia frente al oxígeno y al ozono.

Por lo demás, da a conocer el documento DE 102008025030 A1 otra correa de accionamiento conocida por el estado de la técnica.

Las características dinamomecánicas de tales correas EPM sólo son suficientes hasta ahora cuando se utiliza negro de humo como carga de relleno. No obstante sería deseable utilizar una llamada “carga de relleno blanca”, ya que el negro de humo puede contener componentes orgánicos volátiles, inclusive aromáticos e hidrocarburos aromáticos policíclicos, que han de evitarse bajo puntos de vista ecológicos. Tampoco se desea el residuo negro de desgaste en algunas aplicaciones. La integración de sílice no tuvo éxito, debido al mal enlace con los elastómeros de EPM y originó hasta ahora una rotura interior rápida de la correa bajo carga.

La tarea de la invención consistía por lo tanto en perfeccionar una correa con elastómeros del grupo M para aplicaciones sometidas a elevadas cargas dinámicas tal que pueda lograrse con una carga de relleno blanca una duración satisfactoria bajo carga. La correa debe además resistir al envejecimiento, tener reducido desgaste y buenas propiedades de funcionamiento.

Esta tarea se resuelve mediante una correa según la reivindicación 1, que puede fabricarse mediante un procedimiento según la reivindicación 15. Ventajosas mejoras de la invención vienen caracterizadas en las reivindicaciones subordinadas.

Las correas de tipo genérico son las que tienen un cuerpo de base de elastómero y al menos una capa de tracción con tirantes. Los tirantes pueden estar compuestos por cualquier material conocido por el especialista en este sector, por ejemplo por metal o por fibras de plástico, como poliamida, aramida, poliéster y similares, pudiendo estar dispuestos los tirantes, como es usual, a lo largo de la correa, entrecruzados o en capas longitudinales y transversales. Además pueden estar integrados los tirantes en la correa con o sin adhesivos o capas adhesivas o láminas.

Las correas están configuradas preferentemente como correas sin fin.

La correa presenta además en general un dorso de la correa que cubre los tirantes, que puede estar compuesto por otro elastómero distinto del correspondiente a la invención. El dorso de la correa se denomina a veces también capa de recubrimiento. Es importante para la invención que una parte de la correa, por ejemplo la zona de transmisión de las fuerzas, el núcleo completo (denominado también infraestructura) , una capa de recubrimiento exterior, el dorso de la correa o el encapsulado de las capas de tracción, esté compuesta por el elastómero especial correspondiente a la invención. Por lo tanto, según la invención está formado bien el cuerpo de base de la correa en su conjunto o al menos una parte de la correa, por ejemplo una capa de la correa, el núcleo o una parte del núcleo, por este elastómero especial correspondiente a la invención. Pueden utilizarse diversos elastómeros según la invención en una correa, por ejemplo elastómeros coloreados de forma diferente, y el elastómero correspondiente a la invención puede por lo tanto combinarse en una correa con otros elastómeros, por ejemplo elastómeros usuales rellenos de negro de humo.

El elastómero especial del cuerpo de base de la correa es en una forma de ejecución preferente en al menos un 50% un elastómero del grupo M y no contiene caucho natural. Otros cauchos sintéticos o termoplásticos añadidos por mezcla pueden estar presentes en cantidades inferiores en la componente de elastómero (a partir de 100 phr) .

El nuevo elastómero correspondiente a la invención puede obtenerse, entre otros, mediante reticulación de radicales, a excepción de mediante vulcanización sulfúrica, de una mezcla, que contiene:

(a) a 99 phr de una primera etileno/alfa-olefina con un contenido en unidades de etileno de 40 a 55% en peso referido a la proporción de la primera alfa-olefina,

(b) a 49 phr de una segunda etileno/alfa-olefina con un contenido en unidades de etileno de 55 a 78% en peso referido a la proporción de la segunda alfa-olefina, siendo la suma de los componentes (a) y (b) al menos un 50% en proporción en peso del elastómero contenido en el cuerpo de base;

(c) a 90% phr de una carga de relleno, que está compuesta en al menos un 80% en peso por un material de ácido silícico con una superficie específica según BET igual o mayor que 50 m2/g, que está funcionalizado en superficie con grupos funcionales o bien en mezcla con un reactivo de funcionalización para la introducción de grupos funcionales en el material de ácido silícico,

siendo capaces los grupos funcionales del material de ácido silícico de integrarse a la vez en una reticulación de radicales en la reticulación de las alfa-olefinas.

La indicación cuantitativa phr (parts per hundred parts of rubber by weight, partes por cada cien partes de caucho en peso) indica las proporciones en peso de la fórmula referidas a 100 partes en peso de la cantidad total de elastómero o bien de caucho sintético, pudiendo contener las sustancias iniciales para el elastómero (de caucho) mezclados en cantidad inferior otros polímeros, por ejemplo termoplásticos como UHMW-PE (UHMW-PE = ultra high molecular weight Polyethylen, polietileno de peso molecular muy alto) , con una masa molar que se mueve típicamente entre 1 y 10 millones g/mol y una densidad en la gama de 0, 93-0, 94) .

La reticulación de radicales puede provocarse de diferentes maneras. Se prefiere utilizar un generador de radicales y en particular de un peróxido. Alternativamente puede provocarse la reticulación o bien la formación de radicales que activa la misma mediante irradiación, en particular mediante radiación ionizante, como por ejemplo radiación γ, pero también ya mediante radiación UV. El especialista conoce técnicas adecuadas, que desde luego se utilizan preferentemente sólo para la reticulación de capas delgadas, es decir, aquí ante todo en correas planas.

Debido a que en la mezcla básica a reticular para formar el elastómero (mezcla de cauchos) se utiliza una mezcla de etileno/alfa-olefina a partir de los componentes (a) y (b) con distinta proporción de etileno, puede influirse selectivamente sobre el carácter cristalino o bien amorfo del elastómero obtenido. Sorprendentemente se encontró que una tal mezcla de alfa-olefina es muy adecuada para unirse con una carga de relleno funcionalizada de sílice y que el elastómero obtenido precisamente muestra las características dinamomecánicas deseables para una correa del tipo mencionado al principio.

La suma de los componentes (a) y (b) debe ascender al menos a un 50% en proporción... [Seguir leyendo]

1. Correa, en particular correa de accionamiento, con un cuerpo de base elastómero – I1A –y al menos una capa de tracción con tirantes, estando compuesto el cuerpo de base de la correa en su conjunto o al menos en una parte de la correa por un elastómero con una carga de relleno blanca de dióxido de silicio muy disperso, en particular ácido silícico precipitado o pirógeno, que puede obtenerse mediante reticulación de radicales, a excepción de mediante vulcanización del azufre, de una mezcla, que contiene

(a) a 99 phr de una primera etileno/alfa-olefina con un contenido en unidades de etileno de 40 a 55% en peso referido a la proporción de la primera alfa-olefina,

(b) a 49 phr de una segunda etileno/alfa-olefina con un contenido en unidades de etileno de 55 a 78% en

peso referido a la proporción de la segunda alfa-olefina, siendo la suma de los componentes (a) y (b) al menos un 50% en proporción en peso del elastómero contenido en el cuerpo de base;

(c) a 90% phr de una carga de relleno que está compuesta en al menos un 80% en peso de un material de ácido silícico con una superficie específica según BET igual a o mayor que 50 m2/g, que está funcionalizado en superficie con grupos funcionales del tipo vinilo, alilo, amino, carboxilo o hidroxilo o bien en mezcla con un reactivo de funcionalización para la introducción de los grupos funcionales en el material de ácido silícico,

siendo el reactivo de funcionalización un organosilano bifuncional, que en el átomo de silicio posee al menos un grupo alcoxi, cicloalcoxi, o fenoxi para la integración en la carga de relleno de sílice y que como grupo funcional posee al menos un grupo del tipo vinilo, alilo, amino, carboxilo o hidroxilo y pudiendo integrarse los grupos funcionales en la reticulación de radicales en la reticulación de las alfa-olefinas.

2. Correa según la reivindicación 1, caracterizada porque la primera etileno/alfa-olefina posee un contenido en unidades de etileno del 50 al 55% en peso referido a la proporción de la primera alfa-olefina.

3. Correa según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la segunda etileno/alfa-olefina posee un contenido en unidades de etileno del 65 al 75% en peso referido a la proporción de la segunda alfa-olefina.

4. Correa según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la mezcla a reticular con radicales contiene un generador de radicales, preferiblemente en una cantidad de 2 a 12 phr.

5. Correa según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la mezcla a reticular con radicales contiene de 1 a 30 phr de un activador iónico.

6. Correa según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la mezcla a reticular con radicales contiene además aditivos y sustancias auxiliares, en particular elegidas del grupo: plastificantes, dispersantes, masticadores, adhesivos, separadores, lubrificantes, estabilizadores, aceleradores de reticulación, retardadores de reticulación, colorantes, fibras de refuerzo, elementos antienvejecimiento, colorantes, fibras de refuerzo.

7. Correa según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el activador iónico es una sal metálica de un ácido orgánico insaturado.

8. Correa según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el elastómero especial del cuerpo de base de la correa contiene al menos un 50% en peso de un elastómero del grupo M y no contiene caucho natural.

9. Correa según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque el elastómero reticulado con radicales forma al menos una capa de correa que se encuentra en contacto con transmisores de fuerzas o elementos de guía.

10. Correa según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque el elastómero reticulado con radicales forma al menos una capa de correa que se encuentra en el interior de la correa, en particular una capa de encapsulado de tirantes.

11. Correa según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque el elastómero está coloreado, en particular está pigmentado.

12. Correa según una de las reivindicaciones 1 a 11,

caracterizada porque al menos dos capas de elastómero o zonas del cuerpo de base de la correa están coloreadas de manera diferente.

13. Correa según una de las reivindicaciones 1 a 12,

caracterizada porque la correa no lleva en el lado de los nervios ningún recubrimiento y en particular ningún recubrimiento textil.

14. Correa según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada porque se trata de una correa trapezoidal, en particular de una correa trapezoidal nervada.

15. Procedimiento para fabricar la correa según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque la mezcla de las sustancias iniciales para el elastómero especial para el cuerpo de base se realiza en una sola etapa mezclando todos los componentes en un mezclador, añadiéndose al final un generador de radicales que dado el caso se añada.