Neumático y composición de caucho que contiene un polímero injertado.

Neumático que comprende al menos una composición de caucho a base de al menos un elastómero diénico,

una carga reforzante, un agente de reticulación química, y un agente modificante, eventualmente ya injertado sobre el elastómero diénico, elegido entre los compuestos de fórmula (I) siguiente:

donde

R designa un resto que contiene al menos un grupo reactivo,

R1 designa hidrógeno,

R2 designa un radical alquilo que comprende de 2 a 8 átomos de carbono y eventualmente uno o varios heteroátomos elegidos entre S, N, O, Si,

A designa un átomo de oxígeno o de azufre o un grupo -NH, preferiblemente un átomo de oxígeno.

Neumático y composición de caucho que contiene un polímero injertado

La presente invención se refiere a un neumático que comprende una composición de caucho a base de al menos un elastómero diénico, una carga reforzante, un agente de reticulación química y al menos un agente modificante particular.

En el campo de la fabricación de los neumáticos y en particular de la formulación de las composiciones a base de caucho en contacto con el suelo, denominadas bandas de rodadura, se busca encontrar generalmente el mejor compromiso posible entre las prestaciones antagonistas tales como la resistencia al rodamiento y la capacidad del neumático para aceptar ciertas deformaciones de manera provisional.

En particular, se desea que los materiales que constituyen las bandas de rodadura presenten una buena rigidez a bajas y medias deformaciones, de manera a asegurar principalmente una resistencia baja a la rodadura, siendo a la vez aptos para aceptar ciertas deformaciones de manera reversible y sin degradarse bajo el efecto de tensiones o deformaciones más importantes. Dicho de otra manera, se desea disponer de una material que, a la vez que sea rígido a las bajas y medias deformaciones, presente un alargamiento en la rotura o una tensión de rotura elevados.

Es bien sabido que la reticulación química de los elastómeros les confiere buenas propiedades mecánicas y térmicas. La reticulación química se caracteriza por el establecimiento de enlaces químicos covalentes entre las cadenas de polímeros. Existen numerosos métodos de reticulación química. Los métodos más utilizados son aquellos a base de compuestos de azufre, útiles para la reticulación de materiales elastómeros que contienen insaturaciones en sus cadenas principales. Otro método muy utilizado es la reticulación química con peróxidos.

Sin embargo, cuando el número de enlaces covalentes entre las cadenas de polímeros (densidad de reticulación) aumenta, la rigidez a las deformaciones bajas y medias aumenta, pero el alargamiento en la rotura disminuye. Inversamente, si la densidad de reticulación disminuye, el alargamiento en la rotura aumenta, pero la rigidez a las deformaciones bajas y medias disminuye.

El solicitante ha descubierto que el compromiso entre una buena rigidez a la deformación baja y media y un alargamiento en la rotura elevado podía obtenerse al introducir en el elastómero una densidad específica de los enlaces no covalentes entre las cadenas.

La presencia de enlaces no covalentes entre las cadenas se denomina generalmente reticulación física o reticulación reversible. La reticulación física puede obtenerse funcionalizando la cadena del polímero con moléculas químicas capaces de asociarse entre ellas vía interacciones físicas no permanentes tal como interacciones iónicas, enlaces de hidrógeno, interacciones iones-dipolo y dipolo-dipolo.

Cuando tal elastómero se formula en una composición de caucho en presencia de un sistema de reticulación química, aparecen enlaces covalentes entre las cadenas de elastómero, que vienen a añadirse a los enlaces no covalentes.

Se entiende en el texto que sigue por "tasa de agente modificante" presente en una composición de caucho, expresado en porcentaje molar, el número de moléculas de agente modificante presentes en la composición por cien restos de elastómero diénico de la composición, se trate o no indiferentemente de restos diénicos o no diénicos.

Por ejemplo, si la tasa de agente modificante de un SBR es de ,2% molar, esto significa que habrá ,2 moléculas de agente modificante para cada 1 restos estirénicos y butadiénicos de SBR.

En el caso en el que se utilice en la composición a la vez un elastómero ya injertado por el agente modificante y un elastómero diénico no injertado por un agente modificante, la tasa del agente modificante representa el número de moléculas de agente modificante injertadas por 1 restos de elastómeros diénicos, teniendo en cuenta el número de restos los dos elastómeros (injertado y no injertado), suponiendo que no se han añadido otras moléculas de agente modificante todavía no injertados en la composición.

La invención tiene por lo tanto por objetivo un neumático que comprende al menos una composición de caucho a base de al menos un elastómero diénico, una carga reforzante, un agente de reticulación química y un agente modificante, eventualmente ya injertado sobre el elastómero diénico, elegido entre los compuestos de fórmula (I) siguiente:

donde

R designa un resto que contiene al menos un grupo reactivo,

Ri designa hidrógeno,

R2 designa un radical alquilo que comprende de 2 a 8 átomos de carbono y eventualmente uno o varios heteroátomos elegidos entre S, N, O, Si,

A designa un átomo de oxígeno, o de azufre o un grupo -NH, preferiblemente un átomo de oxígeno.

Los puentes de reticulación de enlaces covalentes se forman gracias a la presencia de un sistema de reticulación química. Los puentes de reticulación de enlaces no covalentes se forman por la presencia de grupos asociativos del agente modificante una vez injertado a lo largo de la cadena del elastómero.

La invención tiene igualmente por objetivo un procedimiento para preparar una composición de caucho para neumático a base de al menos un elastómero diénico, una carga reforzante y un agente de reticulación química, caracterizado porque comprende las etapas siguientes:

injertar sobre el elastómero diénico, un agente modificante elegido entre los compuestos de fórmula (I)

siguiente:

A

(1)

donde

R designa un resto que contiene al menos un grupo reactivo,

Ri designa hidrógeno,

R2 designa un radical alquilo que comprende de 2 a 8 átomos de carbono y eventualmente uno o varios heteroátomos elegidos entre S, N, O, Si,

A designa un átomo de oxígeno, o de azufre o un grupo -NH, preferiblemente un átomo de oxígeno.

incorporar al elastómero diénico así injertado con el agente modificante, la carga reforzante, amasándolo todo termomecánicamente, en una o varias veces, hasta alcanzar una temperatura máxima comprendida entre 13°C y 2°C,

enfriar el conjunto hasta una temperatura inferior a 1°C, incorporar luego el agente de reticulación química, amasarlo todo hasta una temperatura máxima inferior a 12°C, extruir o calandrar la composición de caucho así obtenida.

La invención tiene además por objetivo un procedimiento para preparar una composición de caucho para neumático a base de al menos un elastómero diénico, una carga reforzante y un agente de reticulación química, caracterizado porque comprende las etapas siguientes:

incorporar al elastómero diénico la carga reforzante, un agente modificante elegido entre los compuestos de fórmula (I) siguiente:

donde

R designa un resto que contiene al menos un grupo reactivo,

Ri designa hidrógeno,

R2 designa un radical alquilo que comprende de 2 a 8 átomos de carbono y eventualmente uno o varios heteroátomos elegidos entre S, N, O, Si,

A designa un átomo de oxígeno, o de azufre o un grupo -NH, preferiblemente un átomo de oxígeno.

amasándolo todo termomecánicamente, en una o varias veces, hasta alcanzar una temperatura máxima comprendida entre 13°C y 2°C,

enfriar el conjunto hasta una temperatura inferior a 1°C,

incorporar luego el agente de reticulación química,

amasarlo todo hasta una temperatura máxima inferior a 12°C,

extruir o calandrar la composición de caucho así obtenida.

En particular, la composición de caucho comprendida en el neumático según la invención puede estar presente en al menos un producto semi-terminado de caucho del neumático, eligiéndose este producto preferiblemente entre el grupo constituido por las bandas de rodadura, las telas de armadura de cima, los flancos, las telas de armadura de carcasa, los bordes, los protectores, los bloques de caucho y otras gomas internas, principalmente las gomas de desacoplamiento, destinadas a asegurar la unión o la interfase entre las zonas del neumático anteriormente citadas.

Los neumáticos conforme a la invención están destinados principalmente a vehículos turismos así como a vehículos de dos ruedas (motos, bicicletas), a vehículos industriales elegidos entre camionetas, "vehículos pesados", es decir, metro, autobús, máquinas de transporte por carretera (camiones, tractores, remolques), vehículos todoterrenos, máquinas agrícolas o de ingeniería civil, aviones, otros vehículos de transporte o de mantenimiento.

La invención así como sus ventajas serán fácilmente comprendidas... [Seguir leyendo]

1. Neumático que comprende al menos una composición de caucho a base de al menos un elastómero dlénico, una carga reforzante, un agente de reticulación química, y un agente modificante, eventualmente ya Injertado sobre el elastómero diénico, elegido entre los compuestos de fórmula (I) siguiente:

M (I)

donde

R designa un resto que contiene al menos un grupo reactivo,

Ri designa hidrógeno,

R2 designa un radical alquilo que comprende de 2 a 8 átomos de carbono y eventualmente uno o varios heteroátomos elegidos entre S, N, O, Si,

A designa un átomo de oxígeno o de azufre o un grupo -NH, preferiblemente un átomo de oxigeno.

2. Neumático según la reivindicación 1, caracterizado porque R designa un resto -R3X, o R3 designa un radical alquilo C2-C5 que puede contener uno o varios átomos de nitrógeno, oxígeno, azufre y silicio, y X es un grupo

reactivo.

3. Neumático según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el elastómero diénico se elige entre el caucho natural, los poliisoprenos de síntesis, los polibutadienos, los copolímeros de butadieno, los copolímeros de isopreno y las mezclas de estos elastómeros.

4. Neumático según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la carga reforzante está constituida por una carga reforzante orgánica, inorgánica o por una mezcla de carga reforzante orgánica e inorgánica, y que la tasa de carga reforzante en la composición está comprendida entre 3 y 15 pee, más preferiblemente entre 5 y 12 pee.

5. Neumático según la reivindicación 4, caracterizado porque la carga reforzante comprende mayoritariamente

sílice.

6. Neumático según la reivindicación 4, caracterizado porque la carga reforzante comprende mayoritariamente negro de carbono.

7. Neumático según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el agente de reticulación química está constituido por ,5 a 12 pee de azufre, preferiblemente por 1 a 1 pee de azufre, o por ,1 a 1 pee de uno o varios compuestos peróxidos.

8. Neumático según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la tasa de agente modificante varía de ,5 a 1% molar.

9. Neumático según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el o los grupos reactivos del resto R se eligen entre los grupos amino, tiol, epoxi, isocianato, anhídrido, alcohol y ácido carboxílico, preferiblemente amino y tiol.

1. Neumático según la reivindicación 9, caracterizado porque el agente modificante se elige entre 2- aminoetilimidazolidona (UDETA), 11-mercapto-N-(2-(2-oxoimidazolidin-1-il)etil)undecanamida, 1-(2-[(2- aminoetil)amino]etil)imidazolidona (UTETA) y 1-(2-[2-[(2-aminoetilamino]etil}amino)etil]imidazolidona (UTEPA).

11. Neumático según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la composición comprende además uno o varios elastómeros diénicos injertados o no injertados por un agente modificante de fórmula (I).

12. Procedimiento para preparar una composición de caucho para neumático a base de al menos un elastómero diénico, una carga reforzante y un agente de reticulación química, caracterizado porque comprende las etapas siguientes:

injertar sobre el elastómero diénico, un agente modificante elegido entre los compuestos de fórmula (I) siguiente:

donde

R designa un resto que contiene al menos un grupo reactivo,

Ri designa hidrógeno,

R2 designa un radical alquilo que comprende de 2 a 8 átomos de carbono y eventualmente uno o varios heteroátomos elegidos entre S, N, O, Si,

A designa un átomo de oxígeno o de azufre o un grupo -NH, preferiblemente un átomo de oxígeno,

incorporar al elastómero diénico así injertado por el agente modificante, la carga reforzante, amasándolo todo termomecánicamente, en una o varias veces, hasta alcanzar una temperatura máxima comprendida entre 13°C y 2°C,

enfriar el conjunto a una temperatura inferior a 1°C, luego incorporar el agente de reticulación química, amasarlo todo hasta una temperatura máxima inferior a 12°C, extruir o calandrar la composición de caucho así obtenida.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque R designa un resto -R3X, o R3 designa un radical alquilo C2-C5 que puede contener uno o varios átomos de nitrógeno, oxígeno, azufre o silicio, y X es un

grupo reactivo.

14. Procedimiento para preparar una composición de caucho para neumático a base de al menos un elastómero diénico, una carga reforzante y un agente de reticulación química, caracterizado y que comprende las etapas siguientes:

incorporar al elastómero diénico, la carga reforzante, un agente modificante elegido entre los compuestos de fórmula (I) siguiente:

donde

R designa un resto que contiene al menos un grupo reactivo,

R1 designa hidrógeno,

R2 designa un radical alquilo que comprende de 2 a 8 átomos de carbono y eventualmente uno o varios heteroátomos elegidos entre S, N, O, Si,

A designa un átomo de oxígeno o de azufre o un grupo -NH, preferiblemente un átomo de oxígeno,

amasándolo todo termomecánicamente, una o varias veces hasta alcanzar una temperatura máxima comprendida entre 13°Cy2°C,

A

(I)

A

(I)

- enfriar el conjunto a una temperatura inferior a 1°C,

- luego incorporar el agente de reticulación química,

- amasarlo todo hasta una temperatura máxima inferior a 12°C,

- extruir o calandrar la composición de caucho así obtenida.

15. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado porque R designa un resto -R3X, o R3 designa un

radical alquilo C2-C5 que puede contener uno o varios átomos de nitrógeno, oxígeno, azufre o silicio, y X es un grupo reactivo.