MXPA97001861A - Llanta que tiene banda de rodamiento reforzada con silice - Google Patents

Abstract

la invención se relaciona con una llanta con una banda de rodamiento de caucho que estáreforzada cuantitativamente con sílice, en donde el caucho de banda de rodamiento estácompuesto de una composición de caucho básica de caucho de polibutadieno de vinilo elevado, uno o más cauchos de copolímero de isopreno/butadieno y caucho de cis 1,4-poliisopreno. Opcionalmente, la composición de elastómero básica también puede contener una cantidad inferior de caucho de cis 1,4-polibutadieno, caucho de 3,4-poliisopreno y/o caucho de copolímero de estireno/isopreno.

Description

LLANTA QUE TIENE BANDA DE RODAMIENTO REFORZADA CON SÍLICE Esta invención se relaciona con una llanta que tiene una banda de rodamiento de caucho que está cuantitativamente reforzada con sílice. En un aspecto, el caucho de banda de roda- -miento está comprendido de una composición de caucho básica refor zada con una cantidad cuantitativa de sílice o una combinación de sílice y negro de carbón en donde la mayoría es sílice. En un a_s pecto, el caucho de banda de rodamiento básico se requiere que e té compuesto de caucho de polibutadieno de vinilo elevado, uno o más cauchos de copolímero de isopreno/butadieno y caucho de cis-1 ,4-pol i isopreno . Opcionalmente, la composición de elastómero básica puede contener una cantidad menor de caucho de cis 1 ,4-pol ibutadieno caucho de 3 ,4-pol i isopreno y/o caucho de copolíemro de estireno/ isopreno.

Antecedentes Las llantas de caucho neumáticas se preparan convencio-nalmente con una banda de rodamiento de caucho que puede ser una mezcla de diversos cauchos que se refuerzan típicamente con negr de carbón. En un aspecto, los cauchos se evalúan, seleccionan y mezclan para un propósito de lograr las propiedades deseadas de -banda de rodamiento de llanta y particularmente, un equilibrio d propiedades características de banda de rodamiento de llanta, a -decir, resistencia al rodamiento, tracción y desgaste. Para diversas aplicaciones que utilizan caucho, incluyendo aplicaciones tales como llantas y particularmente bandas de rodamiento de llanta, el caucho curado con azufre se utiliza que contiene cantidades substanciales de relleno(s) de refuerzo. El negro de carbón se usa comúnmente para dicho propósito y normalmente proporciona o mejora las buenas propiedades físicas para el caucho curado con azufre. La sílice en partículas también se utj_ liza en ocasiones para dicho propósito, particularmente cuando la sílice se utiliza en conjunción con un agente de copulación. En algunos casos, se utiliza una combinación de sílice y negro de carbón para rellenos de refuerzo para diversos productos de caucho, incluyendo bandas de rodamiento para llantas. Se han preparado diversas composiciones de caucho para varios propósitos, algunos de los cuales han incluido bandas de -rodamiento de llanta, que contienen un polibutadieno que contiene un grado de configuración 1,2-, en ocasiones llamada como contenj_ do de vinilo. Son representativas de dichas diversas composiciones las que incluyen aquellas, por ejemplo, enseñadas en diversas especificaciones de patente tales como la Patente de Estados Unidos No. 3,937,681 que se relaciona con una banda de rodamiento de llanta de polibutadieno que contiene veinticinco a cincuenta por ciento de sus unidades monoméricas en una posición 1,2-. La Patente de estados Unidos No. 3,978,165 se relaciona con una compo-sición, enseñada que es útil para bandas de rodamiento de llanta compuesta de (a) polibutadieno de "vinilo medio", (b) polibutadi no y (c) cauchos de butadieno/esti reno . La DE alemana No. 2936-72 se relaciona con mezclas de polibutadieno que contienen 35-70 por ciento de unidades 1,2- mezcladas con caucho de poliis preño y, opcionalmente, con cis polibutadieno o caucho de estire no/butadieno para llantas. Las Patentes de Estados Unidos Nos. 4,220,564 y 4,224,197 relacionan con combinaciones de polibutadi no que contienen cuando menos setenta por ciento de configuració 1,2- con diversos otros cauchos. La Patente de Estados Unidos N 4,192,366 se relaciona con una llanta con banda de rodamiento de una mezcla de caucho de cis-pol i isopreno y un caucho de polibuta dieno de vinilo medio curado con un exceso de azufre. La Patent de Estados Unidos No, 4,530,959 se relaciona con una llanta con banda de rodamiento compuesta de polibutadieno de vinilo medio, caucho de cis 1 ,4-pol i isopreno y caucho de copolímero de estiren butadieno en la que el caucho de polibutadieno de vinilo medio puede prepararse pol imerizando butadieno en presencia de un modi ficador polar y di v ini lbenceno de conformidad con las enseñanzas de la Patente de Estados Unidos No. 4,230,841. Es importante observar que, convenciona lmente , el negr de carbón se considera que es un relleno de refuerzo más efectiv para bandas de rodamiento de llanta de caucho que la sílice si l sílice se utiliza sin un agente de copulación. En realidad, cuando menos en comparación con negro de carbón, tiende a haber una falta de, o cuando menos un grado i ns ficiente de enlace físico y/o químico entre las partículas de sí lice y los elastómeros de caucho para permitir que la sílice se convierta en un relleno de refuerzo para el caucho para la mayo ría de los propósitos, incluyendo bandas de rodamiento de llanta si la sílice se utiliza sin un copulador. Mientras que diversos tratamientos y procedimientos se han diseñado para superar estas deficiencias, los compuestos capaces de reaccionar con ambas, la superficie de sílice y la molécula de elastómero de caucho, gene ralmente conocidos a aquellos experimentados en dicho ramo como agentes de copulación, o copuladores, se usan frecuentemente. E tos agentes de copulación, por ejemplo, pueden mezclarse previa mente, o reaccionarse previamente, con las partículas de sílice añadirse a la mezcla de caucho durante el procesmiento de caucho sílice, o etapa de mezclado. Si el agente de copulación y sílic se añaden separadamente a la mezcla de caucho durante el mezclad de caucho/sílice, o etapa de procesamiento, se considera que el agente de copulación entonces se combina in situ con la sílice. En particular, dichos agentes de copulación están gene ralmente compuestos de un silano que tiene un componente constit yente, o fracción, (la porción de silano) capaz de reaccionar co la superficie de sílice y, también, un componente constituyente, o fracción, capaz de reaccionar con el caucho, particularmente u caucho vulcanizable con azufre que contiene enlaces dobles de ca bono a carbono, o insaturación. De esta manera, entonces el cop lador actúa como un puente de conexión entre la sílice y el cau cho y de esta manera mejora el aspecto de refuerzo de caucho de la sílice. En un aspecto, el silano del agente de copulación for aparentemente un enlace a la superficie de sílice, posiblemente través de hidrólisis, y el componente reactivo con caucho del agente de copulación se combina con el propio caucho, usualmen el componente reactivo con caucho del copulador es sensible a l temperatura y tiende a combinarse con el caucho durante la temp ratura final y superior de la etapa de vulcanización con azufre de esta manera, subsecuente a la etapa de mezclado de caucho/sí ce/copulador y, por lo tanto, después de que el grupo silano de copulador se ha combinado con la sílice. Sin embargo, en parte debido a la sensibilidad de temperatura típica del copulador, p de ocurrir algún grado de combinación, o enlace, entre el compo nente reactivo con caucho del copulador y el caucho durante una etapa de mezclado inicial de caucho/sí 1 ice/copul ador y, de esta manera, antes de una etapa de vulcanización subsecuente. El componente de grupo reactivo con caucho del copula dor puede ser, por ejemplo, uno o más de los grupos tales como mercapto, amino, vinilo, epoxi, y grupos de azufre, de preferen cia una fracción de azufre o mercapto y más preferentemente azu fre . Se enseñan numerosos agentes de copulación para utili zarse al combinar sílice y caucho, tales como por ejemplo, agen tes de copulación de silano que contienen un componente de poli sulfuro, o estructura, tal como tetrasulfuro de bis-(3-trietoxis 1 i lpropi lo) (v.gr., Patente de Estados Unidos No. 3,873,489). Para bandas de rodamiento de llanta reforzadas con s í 1 ce, la Patente de Estados Unidos No. 4,519,430 describe una band de rodamiento de llanta rica en sílice que contiene SBR de solu ción o emulsión, opcionalmente con caucho de polibutadieno y/o caucho de pol i i sopreno , junto con una mezcla de sílice y negro d carbón, con la sílice siendo requerida que sea un componente ma yor del relleno de refuerzo de sílice/negro de carbón. La Paten te de Estados Unidos No. 5,409,969 describe una composición de caucho para una banda de rodamiento de llanta compuesta de sílic y agente de copulación de silano con cauchos compuestos de polib tadieno o copolímero de estireno/butadieno preparados con un ini ciadro de metal alcalino orgánico y que también puede contener otros cauchos específicos. El término "phr" como se utiliza en la presente, y de conformidad con la práctica convencional, se refiere a "partes d un material respectivo por 100 partes en peso de caucho". Los términos tales como "caucho compuesto", "compuesto de caucho" y "composición de caucho" se relacionan generalmente con "caucho que se ha mezclado con diversos ingredientes de comp sición de caucho". Estos términos son bien conocidos por aque-líos expe imentados en el ramo del mezclado de caucho, especial mente para llantas.

Los términos "vulcanizado", "vulcanizar", "curado" y "curar", si se utilizan en la presente, se usan intercambiable mente para hacer referencia a "la vulcanización de caucho" y di chos términos son bien conocidos por aquellos que tienen experi cia en el ramo de vulcanización de caucho. El término "Tg", cuando se usa en la presente, se ref re a "una temperatura de transición de vidrio del polímero" que es bien conocido por aquellos que tienen experiencia en dicho r mo y se mide típicamente con un DSC, o calorímetro de exploraci diferencial, utilizando una elevación de temperatura de aproxim damente 10 e C por minuto.

Compendio de Práctica de la invención De conformidad con esta invención, se proporciona una llanta neumática que tiene una banda de rodamiento de caucho en donde el caucho de banda de rodamiento está comprendido de, bas do en 100 partes en peso de caucho, (A) alrededor de 85 a aprox madamente 100 phr, de preferencia 100 phr, de elastómeros, excl sivo de elastómero de copolímero de estireno/butadieno , compues to de (i) alrededor de 10 a aproximadamente 50, de preferencia rededor de 20 a aproximadamente 40, phr de caucho de polibutadi no de vinilo elevado que cintien un contenido de vinilo 1,2- en una escala de alrededor de 30 a aproximadamente 95, de preferen cia alrededor de 60 a aproximadamente 90, por ciento, (ii) de rededor de 10 a aproximadamente 50, de preferencia alrededor d 10 a aproximadamente 40, phr de elastómero de copolíemro de iso preno/butadieno seleccionado a partir de cuando menos uno de (a) caucho de copolímero de isopreno/butadieno que tiene una Tg en una escala de alrededor de -70SC a aproximadamente -90QC, y un contenido de isopreno en una escala de alrededor de 5 a aproxima damente 35, alternativamente de alrededor de 10 a aproximadament 35, por ciento en peso, en donde su porción de butadieno tiene u contenido de vinilo 1,2- de menos de aproximadamente 10 por cien to, alternativamente en una escala de alrededor de 5 a aproximad mente 10 por ciento, y su porción de isopreno tiene un contenido de 3,4- de menos de aproximadamente 5 por ciento, y (b) caucho d copolímero de isopreno/butadieno que tiene una Tg en una escala de alrededor de -30QC a aproximadamente -50Q C con un contenido d isopreno en una escala de alrededor de 25 a aproximadamente 55, de manera alternativa de alrededor de 40 a aproximadamente 55, por ciento en peso, en donde su porción de butadieno tiene un c tenido de vinilo 1,2- en una escala de alrededor de 20 a aproxi damente 30 por ciento y su porción de isopreno tiene un conteni de 3,4- en una escala de alrededor de 20 a aproximadamente 30 p ciento, (iii) alrededor de 10 a aproximadamente 50, de preferen cia de alrededor de 10 a aproximadamente 40, phr de caucho de ci 1 ,4-pol i isopreno, y (B) de cero hasta aproximadamente 15, de man ra alternativa, de alrededor de 10 a aproximadamente 15, phr de cuando menos un elastómero adicional seleccionado a partir de ca cho de cis 1 ,4-pol ibutadieno que tiene un contenido de vinilo d menos de aproximadamente 5 por ciento, caucho de 3, 4-pol i isopren que tiene una Tg en una escala de alrededo rde -109C a aproximad mente -30 s C , alterna ivamente de alrededor de -15QC a aproximada mente -255C, y caucho de copolímero de estireno/isopreno que con tiene de alrededor de 70 a aproximadamente 95 por ciento de iso preño y que tiene una Tg en una escala de alrededor de - 10Q C a aproximadamente -30QC, (C) alrededor de 35 a aproximadamente 100 de preferencia de alrededor de 35 a aproximadamente 75, phr de r lleno de refuerzo compuesto de sílice precipitada y negro de car bón que está compuesto de alrededor de 30 a aproximadamente 70 phr de sílice y de alrededor de 5 a aproximadamente 30 phr de ne gro de carbón, en donde la relación en peso de sílice a negro de carbón es cuando menos 1.1/1 y de preferencia en una escala de a rededor de 1.5/1 a aproximadamente 6/1, (D) cuando menos un copu lador de sílice que tiene una fracción reactiva con la superfici de la sílice y otra fracción, basada en azufre, interactiva con el elastómero. En un aspecto, la relación de sílice a negro de carbón puede ser cuando menos 1.5/1 y de preferencia en una escala de a rededor de 2/1 a aproximadamente 6/1. Típicamente, la relación en peso del copulador de síli ce a sílice está en una escala de alrededor de 0.5 a aproximada mente 0.15. En un aspecto, el copulador de sílice tiene una frac-ción de silano reactiva con la superficie de la sílice, típicame te cuando menos con grupos SiOH sobre la superficie de la sílice y otra fracción reactiva con el elastómero en una forma de un po lisulfuro que contiene de 2 a aproximadamente 6 átomos de azufre en su fracción pol isulf ídica . En un aspecto adicional de la invención, el citado elastómero adicional opcional consiste esencialmente de cuando rn nos uno del caucho de cis 1 ,4-pol ibutadieno, e, calcuho de 3,4-p liisopreno y el caucho de copolímero de estireno/isopreno en una cantidad de alrededor de 10 a aproximadamente 15 phr. Las mezclas de caucho que contienen la carga de sílice elevada antes mencionada, incluyendo el copulador de sílice, en combinación con los tres cauchos definidos en sus cantidades def nidas, que se requiere que incluyan el caucho de polibutadieno d vinilo elevado, caucho de copolímero de isopreno/butadieno y el caucho de cis 1 ,4-pol i isopreno es una particularidad importante de la invención diseñada para mejorar propiedades de una banda d rodamiento de llanta que contiene una cantidad substancial de re fuerzo de sílice. En un aspecto, el caucho de polibutadieno elevado de v ni-lo (HVBd) se considera en la presente que es benéfico para pr mover el desgaste de banda de rodamiento y la resistencia al rod miento mientras que mantiene substancialmente, o sin pérdida sig nificativa o con solamente mínima de tracción. El polibutadieno de vinilo elevado puede opcionalmente extenderse con aceite antes de mezclarse con dichos materiales d composición de cuacho para facilidad de procesamiento. La exten sión con aceite se utiliza, usualmente de alrededor de 15 a apro ximadamente 35 phr de aceite de procesamiento de caucho utilizad usualmente del tipo de aceite aromático o aromático/nafténico, p ra proporcionar una viscosidad ML-4 (100QC) para el elastómero e una escala de alrededor de 40 a aproximadamente 80. Aún cuando no necesariamente, un aspecto preferido de la invención se considera en la presente en en ocasionar un tipo particular de caucho de polibutadieno de vinilo elevado podría -utilizarse, a decir, un caucho de polibutadieno de vinilo elevad ramificado. Este caucho de polibutadieno de vinilo elevado rami ficado puede ser del tipo preparado pol imerizando 1 ,3-butadieno con una cantidad muy pequeña de divini lbenceno en un solvente ar mático esencialmente polar con un catalizador de alquil litio y cuando menos un modificador de catalizador polar como se describ en la Patente de Estados Unidos No. 4,230,841. El citado elastómero (a) de copolímero de isopreno/but dieno se considera que es benéfico para utilizarse en esta inven ción para promover una reducción en resistencia de rodamiento de 1 lantamientras que se mantiene substancialmente el desgaste de banda de rodamiento, dependiendo algo de su contenido de isopren y su Tg muy baja en una escala de alrededor de -70QC a aproximad mente -909C junto con su contenido muy bajo de vini-lo 1,2- en su porción de butadieno y su contenido de 3,4- prácticamente no exi_ tente en su porción de isopreno. Este caucho de copolímero de isopreno/butadieno puede prepararse apropiadamente, por ejemplo, copol imerizando isopreno y 1 , 3-butadieno en una solución de sol vente orgánico en presencia de un catalizador de organolitio. Dicho elastómero de copolímero de (b) isopreno/butadie no se considera que es benéfico para utilizarse en esta invenció para promover un incremento en tracción de banda de rodamiento d llanta, o resistencia al deslizamiento mientras que mantiene sub tancialmente desgaste de banda de rodamiento, dependiendo algo d su contenido de isopreno, su escala de Tg relativamente elevada de alrededor de -309C a aproximadamente -50SC, su contenido de 12,- de vinilo relativamente elevado en su porción de butadieno de alrededor de 20 a aproximadamente 30 por ciento de su conteni do 3,4- relativamente elevado en su porción de isopreno de alred dedor de 20 a apro imadamente 30 por ciento y su contenido 3,4-rel ati vamente elevado en su porción de isopreno de alrededor de 20 a aproximadamente 30 por ciento. Este isopreno/butadieno pue de prepararse, por ejemplo, copol imerizando monóemros de isopren y 1 ,3-butadieno en una solución orgánica en presencia de un cata lizador de organolitio y modificador tal como, por ejemplo, N,N' tetrame i let i len diamina, en algunas veces llevada como "TMEDA". En la práctica de esta invención, se prefiere utilizar caucho (a) de copolímero de isopreno/butadieno de Tg muy baja, a decir una Tg en una escala de alrededor de -70QC a aproximadamen te -90QC, con un conteniod de vinilo 1,2- muy bajo en su porción de butadieno.

Aún cuando los dos tipos de cauchos de copolímero de isopreno/butadieno se derivan de monómeros de isopreno y 1,3-but dieno, son substancialmente diferentes en respectos importantes como se describe en lo que antecede, particularmente en cuanto a su combinación de escalas de Tg y contenidos de vinilo 1,2-. En un aspecto, se contempla en la presente que ambos los dos tipos de cauchos de copolímero de isopreno/butadieno pu den estar presentes en la composición de caucho en tanto que ta to el caucho de butadieno de vinilo elevado antes mencionado co el caucho de cis 1 ,4-pol i i sopreno también estén presentes. En tal caso, se contempla en la presente que una relación en peso aprpiada de isopreno/butadieno (a) a isopreno/butadieno (b) sea de una escala de alrededor de 1/4 a aproximadamente 4/1, en don los cauchos de copolímero es de alrededor de 20 a aproximadamen 50 phr y en donde cada caucho de copolíemro está presente en un cantidad de cuando menos 10 phr. El caucho de cis-1,4 poliisopreno puede ser caucho na ral o sintético, de preferencia caucho natural, y es bien conoc do para utilizarse en mezclas de caucho por aquellos que tienen experiencia en el ramo del caucho. La cantidad relativamente pequeña del caucho opcional de cis 1 ,4-pol ibutadieno , si se usa como una inclusión menor c los tres eastómeros básicos, se considera en la presente que es benéfico para promover el desgaste de banda de rodamiento de 11 ta .

Este caucho de cis 1 ,4-pol ibutadieno puede prepararse, por ejemplo, mediante polimerización de solución orgánica de 1,3 butadieno . El caucho de cis 1 ,4-pol ibutadieno puede caracterizars convencionalmente, por ejemplo, pro tener cuando menos un 90% de contenido cis 1,4- y un contenido mínimo de vinilo 1,2- La cantidad relativamente pequeña del caucho opcional de 3 ,4-pol i isopreno y la Tg relativamente elevada, y/o el caucho de copolímero de estireno/isopreno, si se usa individualmente o junto como una inclusión menor con los tres elastómeros básicos, se considera en la presente que es benéfica para promover la tra ción de la banda de rodamiento de la llanta. En la práctica, una mezcla de caucho equilibrada de lo tres elastómeros básicos se utiliza, y se observa que la mezcla del polibutadieno de vinilo elevado junto con el caucho de copo mero de isopreno/butadieno y el caucho de cis 1 ,4-pol i isopreno s basa en refuerzo de sílice cuantitativo que, a su vez, se basa e un copulador de sílice para el efecto de refuerzo de la sílice p_ ra la mezcla de caucho. Los pigmentos siliciosos comúnmente empleados utiliza dos en aplicacioens de composición de caucho puede usarse como l sílice en esta invención, incluyendo pigmentos siliciosos pirogé nicos y precipitados (sílice), aún cuando se prefieren las s 11 i ees precipitadas. Los pigmentos siliciosos empleados de preferencia en e_ ta invención son sílices precipitadas tales como, por ejemplo, aquellas obtenidas mediante la acidificación de un silicato solu ble, v.gr., silicato de sodio. El área superficial bET de la sílice, como se mide uti lizando gas de nitrógeno, está de preferencia en la escala de al rededor de 100 a aproximadamente 250, de preferencia de alrededo de 120 a aproximadamente 180 metrso cuadrados por gramo (m2/g). El método BET para medir áreas superficiales se describe en el Journal of the American Chemical Society, Volumen 60, página 304 (1930). La sílice también tiene típicamente un valor de abosr ción de ftalato de dibutilo (DBP) en una escala de alrededor de 200 a aproximadmaente 400, y usualmente de alrededor de 220 a aproximadamente 300 cc/100 gm. Diversas sílices comercialmente disponibles pueden con siderarse para utiliarse en esta invención, tales como por ejemplo, solamente y sin limitación, sílices comercialmente disponi bles de PPG Industries bajo la marca comercial Hi-Sil con design ciones 210, 243, etc; sílices disponibles de Rhone-Poulenc , con la designación de Zeosil 1165MP, sílices disponibles de Degussa AG con designacioass vN2 y VN3, y BV3370GR y de J. M. Huber como por ejemplo, Zeopol 8745. Es importante para esta invención que la sílice se uti lice en combinación con un copulador de sílice que tiene una fra ción reactiva con la superficie de la sílice (v.gr., SiOH) y otr fracción, a decir poli azufre, que puede ser interactiva con los elastómeros a base de dieno. Aún cuando podrían utilizarse dive sos copuladores, uno de estos copuladores es un polisulfuro de bis-3-(trialcoxisi 1 i lalqui lo) que tiene de 2 a aproximadamente 6 átomos de azufre en su puente pol isulf ídico , tal como por ejempl polisulfuro de i s- 3- ( trietoxisi 1 i lpropi lo) que tiene un promedi de 3 a 4 átomos de azufre en su puente pol isulf ídico. Se entiende fácilmente por aquellos que tienen experie cia en el ramo que la composición de caucho del caucho de banda de rodamiento se compondría mediante métodos generla ente conoci dos en el ramo de composición de caucho, tal como mezclando los diversos constituyentes de cauchos vulcanizables con azufre con variso materiales aditivos comúnmente usados tales como por ejem plo, ayudas de curado, tal como azufre, activadores, retardadore y aceleradores, aditivos de procesamiento, tales como aceites, r sinas incluyendo resinas de pegajosidad, sílices y pl astif icante rellenos, pigmentos, ácido graso, óxido de zinc, ceras, antioxi dantes y ant iozonantes , agentes de peptización y materiales de r fuerzo tales como por ejemplo, negro de carbón. Como es sabido por aquellos experimentados en el ramo, dependiendo del uso pre tendido del material vucanizable con azufre y vulcanizado con az fre (cauchos), los aditivos arriba mencionados se sleccionan y usan comúnmente en cantidades convencionales. Típicamente las adiciones de negro de carbón, para est invención, si se usan se exponen en lo que antecede. Las cantid des típicas de resinas de pegajosidad, si se usan, comprenden de alrededor de 0.5 a aproximadamente 10 phr, usualmente alrededor de 1 a aproximadamente 5 phr. Las cantidades típicas de ayudas de procesamiento comprenden de alrededor de 1 a aproximadamente 50 phr. Estas ayudas de procesamiento pueden incluir, por ejem plo, aceites de procesamiento aromáticos, nafténicos y/o parafín eos. Las cantidades típicas de antioxidantes comprenden de alre dedor de 1 a aproximadamente 5 phr. Los antioxidantes represent tivos pueden ser, por ejemplo, difeni 1-p-feni lendiamina y otros, tales como por ejemplo, aquellos descirtos en el Vanderbi lt Rubber Handbook (1978), páginas 344-346. Las cantidades típica de antiozonantes comprenden de alrededor de 1 a aproximadamente phr. Las cantidades típicas de ácidos grasos, si se usan, que pueden incluir ácido esteárico, comprenden de alrededor de 0.5 aproximadamente 3 phr. Las cantidades típicas de óxido de zinc comprenden de alrededor de 2 a aproximadamente 5 phr. Las canti dades típicas de ceras comprenden de alrededor de 1 a aproximad mente 5 phr. Con frecuencia se utilizan ceras microcistal inas. La vulcanización se conduce en presencia de un agente de vulcanización de azufre. Los ejemplos de agentes de vulcani ción de azufre apropiados incluyen azufre elemental (azufre li-bre) o agente de vulcanización donador de azufre, por ejemplo, disulfuro de amina, polisulfuro polimérico o aductos de olefina de azurre. De preferencia, el agente de vulcanización de azufr es azufre elemental. Como es sabido por aquellos experimentado en el ramo, los agentes de vulcanización de azufre se utilizan una cantidad que varía de alrededor de 0.5 a aproximadamente 4 phr, con una escala de alrededor de 0.5 a aproximadamente 2.5 siendo preferida en ocasiones. Los aceleradores se utilizan para controlar el tiempo y/o temperatura requeridos para vulcanización y para mejorar la propiedades del vulcanizado. Los retardadores también se usan ra controlar el régimen de vulcanización. En una modalidad, pu de utilizarse un solo sistema acelerador, es decir, acelerador primario. Convencional ente y de preferencia, se utiliza un ac lerador(es) primario en cantidades totales que varían de alrede dor de 0.5 a aproxiamdmaente 4, alternativamente de alrededor d 1.2 a aproxiamdamente 2.0 phr. En otra modalidad, pueden utili zarse combinaciones de acelerador primario y secundario, con el acelerador secundario siendo usado en cantidades de alrededor d 0.05 a aproximadamente 3 phr, por ejemplo, a fin de activar y jorar las propiedades del vulcanizado. Las combinaciones de es tos aceleradores podría esperarse que produjera un efecto sine gístico sobre las propiedades finales y son algo mejores que aq líos producidos mediante el uso de cualquier acelerador solo. Además, los aceleradores de acción retardada pueden usarse que se afecten por las temperaturas normales de procesamiento, sin que produzcan un curado satisfactorio a las temperaturas de vul nización ordinarias. Los tipos apropiados de aceleradores que pueden utilizarse en la presente invención son aminas, disulfu guanidinas, tioureas, tiazoles, tiurams, sulfenamidas , ditiocarb matos y xantatos. De preferencia, el acelerador primario es una sulfenamida. Si se usa un segundo acelerador, el acelerador se cundario es de preferencia una guanidina, ditiocarba ato o com-puesto tiuram. La presencia y las cantidades relativas de agent de vulcanización de azufre y acelerador(es) no se consideran qu son un aspecto de esta invención que está dirigida más principal mente al uso de sílice como un relleno de refuerzo en combinaci con un agnete de copulación. La presencia y las cantidades relativas de los aditiv anteriores no se considera que sean un aspecto de la presente i vención que está dirigida más principalmente a la utilización d mezclas equilibradas específicas de tres elastómeros, a decir, caucho de polibutadieno de vinilo elevado, caucho de copolímero de isopreno/butadieno y caucho de cis 1 ,4-pol i isopreno , en band de rodamiento de llanta, en combinación con sílice y copulador sílice. La llanta puede construirse, configurarse, moldearse curarse mediante diversos métodos que serán fácilmente evidente a aquellos que tienen experiencia en dicho ramo. La invención puede entenderse mejor haciendo referenc a los siguientes ejemplos en los que las partes y porcentajes s en peso a menos que se indique de otra manera.

EJEMPLO I Se preparó una composición de caucho (caucho compuesto de una mezcla de caucho de polibutadieno de vinilo elevado que contiene un contenido de vinilo de aproximadamente 65 por ciento un caucho de copolímero de isopreno/butadieno con una Tg baja de alrededor de -80QC y con menos de 10 por ciento de contenido de vinilo 1,2- y, caucho natural de cis 1 ,4-pol i isopreno y denomina da en la presente como "Muestra B". Se preparó una composición de caucho de control compu ta de caucho de copolímero de estireno/butadieno preparado medi te polimerización de solución, el caucho de copolímero de isopr no/butadieno de baja Tg y el caucho de cis 1 ,4-pol i i sopreno , y identificó como "Muestra A de Control". Las composiciones de caucho se prepararon mezclando l ingredientes en diversas etapas, a decir, dos etapas no product vas secuenciales (sin los curativos), aún cuando podrían usarse una o más etapas de mezclado secuenciales adicionales, seguidas por una etapa productiva final (básicamente para añadir y mezcl los curativos), luego la composición resultante se curó bajo co diciones de temperatura y presión elevadas. Los ingredientes se mezclaron en cada una de las etap de mezclado no productivas durante aproximadamente cinco minuto a una temperatura de alrededor de 165 Q C , todo en un tipo de mez cladora de caucho interna Banbury. La composic ion- de caucho re sultante (mezcla) luego se añadió, en la etapa de mezclado prod tiva final, los ingredientes restantes en el tipo de mezclador terno Banbury, durante aproximadamente dos minutos a una temperatura de alrededor de 100 Q C . El caucho luego se extruyó para formar una tira de banda de rodamiento no vulcanizada, se construyó sobre un armazón de llanta y el conjunto resultante se vulcanizó a una temperatura de alrededor de 150QC durante aproximadamente -18 minutos. Las composiciones de caucho estuvieron comprendidas de los ingredientes ilustrados en el Cuadro 1. El Cuadro 2 ilustra las propiedades de las composiciones de caucho curadas.

Cuadro 1 # de Muestra Etapas de Mezclado No Productivas NVBD 35 IBR2 30 30 NR3 35 35 S-SBR 35 Aceite de procesamiento, aromático 3 3 Aceite de procesamiento, nafténico 9 9 Acido graso 5 5 Sílice5 49 49 Resinas y ceras 1.5 1.5 Agente de copulación 9 9 Oxido de zinc 3.5 4.6 Antidegradante 2.8 2.8 Cuadro 1 (continuación) # de Muestra A Etapa de Mezclado Productiva Azufre 1.3 1.3 Acelerador(es) tipo sulfenamida 1.2 1.2 1) Un caucho de polibutadieno de vinilo elevado (HVBd) qu tiene un contenido de vinilo de aproximadamente 65 por ciento en peso y un contenido de cis 1,4- de alrededor de 16 por ciento, obtenido de The Goodyear Tire & Rubber Company. 2) Un elastómero de copolímero de isopreno/butadieno (IBR que tiene un contenido de isopreno de aproximadamente 30 por ciento, una Tg de alrededor de -80eC, su porció de butadieno con un contenido de vinilo de menos de aproximadamente 10 por ciento y su porción de isopreno con un contenido de 3.4- de menos de alrededor de 5 po ciento, obtenido de The Goodyear Tire & Rubber Company 3) Caucho natural de cis 1 ,4-pol i isopreno (NR) que tiene una Tg de aproximadamente -65QC. 4) Caucho de copolímero de estireno/butadieno preparado m diante polimerización de solución (S-SBR) que tiene un Tg de aproximadamente -42QC obtenido como SLP1216 de The Goodyear Tire & Rubber Company. 5) Una sílice obtenida como HiSil 210 de PPG Industries Company . 6) Una mezcla de 50/50 de polisulfuro de bi s-3-trietoxisi lilpropilo) que tiene un promedio de aproximadamente 3 a 4 átomos de azufre en su puente pol i sulf ídico con ne gro de carbón N330, disponible comercialmente como X5 de Degussa. 7) Del tipo de di ar i 1 paraf inelendiamina y dihidrotrimet i 1 quinolina, respectivamente.

Cuadro 2 # de Muestra Reómetro (150°C) Par de torsión, máx. dNm 41.4 44.3 Par de torsión, mín. dN 12.7 15 TQQ, minutos 20.7 21.6 T , minutos 6.6 7.2 Esfuerzo-Tensión Resistencia a la tensión, MPa 14.7 13.1 Alargamiento a la Rotura, % 454 408 Módulo 100%, MPa 1.9 2.1 Módulo 300%, MPa 9 9.5 Rebote 239C, (%) 59 58 1005C (%) 71 73 Dureza (Shore A) 23*C 55 56 Cuadro 2 (continuación # de Muestra Dureza (Shore A) 1009C 52 53 Abrasión DIN Prueba de Abrasión DIN (pérdida cm ) 87 86 Propiedades Mecánicas Dinámicas E1 a 60QC, MPa 5.6 5.6 E1 a 0?C, MPa 9.6 10.6 Delta Tan. a 60QC 0.07 0.07 Delta Tan. a 09C 0.13 0.14 Las propiedades físicas de la composición de caucho de la Muestra B de esta invención, en comparación con la Muestra A de Control de la composición de caucho, se consideran en la pre sente que son predictivas de buena resistencia al rodamiento de llanta, tracción y propiedades de desgaste de banda de rodamient En particular, los valores de rebote substancialmente equivalentes y los valores de delta tan. a 609C se consideran en la presente que son predictivos de resistencia al rodamiento sub tancialmente equivalente para una llanta con una banda de roda-miento de la composición de caucho de la Muestra B, en compara-ción con una llanta con una banda de rodamiento de la composició de caucho de la Muestra A de Control. Los valores de delta tan. a 0QC substancialmente equiv lentes son predictivos de bandas de rodamiento de llanta de resi tencia al deslizamiento substancialmente equivalente. Los valores de resistencia a la abrasión de laboratorio fueron substancialmente equivalentes, sin embargo, se considera -en la presente que la prueba de abrasión no es un predictor bueno de desgaste de banda de rodamiento de llanta. Los datos de propiedad física de laboratorio de la Mue tra B anteriores, basados en la composición de caucho que utiliz un elastómero de polibutadieno elevado en vinilo en lugar del SB de solución (S-SBR) de la Muestra A de Control se consideran en -la presente que predicen una composición de caucho esencialmente equivalente o direccionalmente mejorada en su funcionamiento par una banda de rodamiento de llanta para la composición de caucho de la Muestra B de esta invención.

EJEMPLO II Se prepararon llantas de tamaño 205/60R15 de bandas de rodamiento de la composición de caucho de La Muestra A de Control y Muestra B mostradas en el Ejemplo I. Las llantas que probaron para resistencia al rodamiento, tracción y desgaste de banda de rodamiento. Los valores para la Llanta A de Control, correspon dientes a una llanta con banda de rodamiento de la Muestra A de composición de caucho se normalizaron a un valor de 100 y los va lores para la Llanta B, correspondiente a una llanta con banda d rodamiento de la composición de caucho de la Muestra B se compa raron con los mismos. Los valores se muestran en el siguiente Cuadro 3 Cuadro 3 Propiedad Coritrol Llanta A Ll anta B Resistencia al Rodamiento 100 100 Tracción en Húmedo, promedio 100 100 Tracción en Seco, promedio 100 100 Desgaste de Banda de Rodamiento 100 110 Estas pruebas de llanta demostraron que el desgaste de banda de rodamiento se mejoró significativamente para la Llanta con una composición de elastómero de banda de rodamiento reforza da con sílice de esta invención (un valor superior representa un proiedad mejorada de llanta) que la tracción en húmedo se mejoró ligeramente (un valor superior representa mejor tracción) y que la resistencia al rodamiento fue básicamente equivalente. La resistencia al rodamiento se determinó haciendo gi rar la llanta (montada en una rueda de llanta e inflada) bajo ca_ ga mediante un dinamómetro contra una rueda de 170 cms. de diáme tro. Se cree que este método se reconoce por aquellos que tiene experiencia en dicho ramo. La tracción se determinó mediante el procedimiento SAE J-345A (con Macadam para la superficie húmeda y superficies se-cas). Se cree que este método se reconoce por aquellos que tie nen experiencia en dicho ramo.

El desgaste de banda de rodamiento se determinó midien do las profundidades de banda de rodamiento que permanecen des-pues de correr las llantas en vehículos en una distancia de apro ximadamente 44,800 kilómetros y calculando el desgaste de banda de rodamiento a partir de dichas mediciones. Se cree que este m todo se reconoce por aquellos que tienen experiencia en dicho ra mo. Aún cuando se han mostrado ciertas modalidades y deta lles representativos para el propósito de ilustrar la invención, será evidente a aquellos experimentados en esta técnica que pue den hacer diversos cambios y modificaciones en la misma sin aban donar el espíritu o alcance de la invención.

Claims (9)

REIVINDICACIONES:

1.- Una llanta neumática que tiene una banda de roda miento de caucho en donde el caucho de banda de rodamiento se ca racteriza porque está comprendido de, basado en 100 partes en p so de caucho, (A) alrededor de 85 a aproximadamente 100 phr de elastómeros, exclusivo de elastóemro de copolímero de estireno/ tadieno compuesto de (i) alrededor de 10 a aproximadamente 50 ph de caucho de polibutadieno de vinilo elevado que tiene un conte do de vinilo 1,2- en una escala de alrededor de 30 a aproximada mente 95 por ciento, (ii) alrededor de 10 a aproximadamente 50 phr de caucho de copolímero de isopreno/butadieno seleccionado partir de cuando menos uno de (a) caucho de copolímero de isopr no/butadieno que tiene una Tg en una escala de alrededor de -70Q a aproximadamente -90 SC y un contenido de isopreno en una escal de alrededor de 5 a aproximadamente 35 por ciento en peso, en d de su porción de butadieno tiene un contenido de vinilo 1,2- de menos de aproximadamente 10 por ciento y su porción de isopreno tiene un contenido de 3,4- de menos de alrededor de 5 por cient y (b) caucho de copolímero de isopreno/butadieno que tiene una en una escala de alrededor de -30 QC a aproximadamente -50QC, un contenido de isopreno en una escala de alrededor de 25 a aproxi damente 55 por ciento en peso, en donde su porción de butadieno tiene un contenido de vinilo 1,2- en una escala de alrededor de 20 a aproximadamente 30 por ciento y con su porción de isopreno tiene un contenido de 3,4- en una escala de alrededor de 20 a aproximadamente 30 por ciento, (iii) alrededor de 10 a aproximad mente 50 phr de caucho de cis 1 ,4-pol i isopreno y (B) de cero has ta aproximadamente 15 phr de cuando menos un caucho adicional se leccionado a partir de caucho de cis 1 ,4-pol ibutad ieno que tiene un contenido de vinilo de menos de 5 por ciento, caucho de 3,4-poliisopreno que tiene una Tg en una escala de alrededor de -10-a aproximadamente -30eC y un elastómero de copolíemro de estiren isopreno que tiene un contenido de isopreno de alrededor de 50 a aproximadamente 80 por ciento y una Tg en una escala de alrededo de -10QC a aproximadamente -30QC, (C) de alrededor de 35 a aprox madamente 100 phr de relleno de refuerzo compuesto de sílice pre cipitada y negro de carbón que está comprendido de alrededor de 30 a aproximadmaente 70 phr de sílice y de alrededor de 5 a apro ximadamente 30 phr de negro de carbón, en donde la sílice es la mayoría del relleno de refuerzo y la relación en peso de sílice negro de carbón es cuando menos aproximadamente 1.1/1, y (D) cua do menos un copulador de sílice que tiene una fracción reactiva con la superficie de la sílice y otra, basada en azufre, fracció interactiva con el elastómero.

2.- La llanta neumática de la reivindicación 1, carac terizada en que el caucho de banda de rodmaiento está comprendid de, basado en 100 partes en peso de caucho, (A) alrededor de 85 aproximadamente 100 phr de elastómeros, exclusivo de elastómero de copolímero de estireno/butadieno compuesto de (i) alrededor d 20 a aproximadamente 40 phr de un caucho de polibutadieno de vin lo elevado que tiene un contenido de vinilo 1,2- en una escala d alrededor de 60 a aproximadamente 90 por ciento, (ii) alrededor de 10 a aproximadmaente 40 phr del caucho de copolímero de isopr no/butadieno seleccionado cuando menos uno de (a) un caucho de c polímero de isopreno/butadieno que tiene una Tg en una escala de alrededor de -709C a aproximadamente -909C, un contenido de iso preño en una escala de alrededor de 10 a aproximadamente 35 por ciento en peso, en donde su proción de butadieno tiene un conten do de vinilo 1,2- en una escala de alrededor de 5 a aproximadamej te 10 por ciento y su porción de isopreno tiene un contenido de 3,4- de alrededor de menos de aproximadamente 5 por ciento, y (b caucho de copolímero de isopreno/butadieno que tiene una Tg en una escala de alrededor de -30SC a aproximadamente -50QC, un con tenido de isopreno en una escala de alrededor de 40 a aproximada menos 55 por ciento en peso y en donde su porción de butadieno tiene un contenido de vinilo 1,2- en una escala de alrededor de 20 a aproximadamente 30 por ciento y su porción de isopreno tien un contenido de 3,4- en una escala de alrededor de 20 a aproxima damente 30 por ciento, (iii) alrededor de 10 a aproximadamente 4 phr de caucho de cis 1 ,4-pol i i sopreno y (B) de cero hasta aproxi madamente 15 phr de cuando menos un caucho seleccionado a partir de caucho de cis 1 ,4-pol ibutad ieno , el caucho de 3 ,4-pol i i sopren y el elastómero de copolíemro de est ireno/ i sopreno .

3.- La llanta de la rei indicación 1 ó reivindicación 2, caracterizada en que el copolímero de isopreno/butadieno es a bos (a) el caucho de copolíemro de isopreno/butadieno que tiene una Tg en una escala de alrededor de -70eC a aproximadamente -909C y un contenido de isopreno en una escala de alrededor de 1 a aproximadamente 35 por ciento, en donde su porción de butadien tiene un contenido de vinilo 1,2- en una escala de alrededor de a aproximadamente 10 por ciento y (b) el caucho de copolímero de isopreno/butadieno que tiene una Tg en una escala de alrededor d -309C a aproximadamente -509C y un contenido de isopreno en una escala de alrededor de 40 a aproximadamente 55 por ciento, en do de su porción de butadieno tiene un contenido de vinilo 1,2- en una escala de alrededor de 20 a aproximadamente 30 por ciento; en donde la relación de copolímero (a) a copolímero (b) está en una escala de alrededor de 1/4 a aproximadamente 4/1, en donde e total de los cauchos de copolímero está en una escala de alrede dor de 20 a aprox imdamente 50 phr y en donde cada caucho de cop límero está presente en una cantidad de cuando menos 10 phr.

4.- La llanta de cualquiera de las reivindicaciones teriores, caracterizada en que el caucho de banda de rodamiento consiste esencialmente del caucho de polibutadieno de vinilo el vado, el caucho(s) de copolíemro de isopreno/butadieno y el cau cho de cis 1 ,4-pol i isopreno como caucho natural.

5.- La llanta de cualquiera de las reivindicas 1 a 3 anteriores, caracterizado en que el caucho de banda de rodamien contiene alrededor de 5 a aproximadamente 15 phr de cuando meno uno del caucho de cis 1 ,4-pol ibutadieno adicional, caucho de 3, polisopreno y caucho de estireno/isopreno.

6.- La llanta de cualquiera de las rei vindicacioens 1 a 3 anteriores y 4-5, caracterizada en que el caucho de copolíme ro de isopreno/butadieno consiste esencialmente del isopreno/but dieno (a) que tiene una Tg en una escala de alrededor de -70-C a aproximadamente -90°C, un contenido de isopreno en una escala de alrededor de 10 apaorixmadmaente 35 por ciento en peso, en donde su porción de butadieno tiene un contenido de vinilo 1,2- en una escala de alrededor de 5 a aproximadamente 10 por ciento.

7.- La llanta de cualquiera de las reivindicaciones a teriores 1 a 2 y 4 a 5, caracterizada en que el copolímero de is preno/butadieno consiste esencialmente del isopreno/butadieno (b que tiene una Tg en una escala de alrededor de -309C a aproximad mente -50QC, y un contenido de isopreno en una escala de alrede dor de 40 a aproximadamente 55 por ciento en peso.

8.- La llanta de cualquiera de las reivindicaciones aj teriores, caracterizada en que la relación en peso de sílice a n gro de carbón está en una escala de alrededor de 1.5/1 a aproxim_ damente 6/1 y en donde la sílice se caracteriza porque tiene una área superficial BET en una escala de alrededor de 100 a aproxim damente 250 m2/g y un valor de absorción DBP en una escala de al rededor de 200 a aproximadamente 400 cc/100 gm.

9.- La llanta de cualquiera de las rei vi ndica icones aj teriores, caracterizada en que el copulador es un polisulfuro de bis-3-(trialcoxisi 1 i 1 alqui lo que tiene de 2 a alrededor de 6 áto mos de azufre en su puente pol isulf ídico .