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ES2590530T3 - Cordón de refuerzo para productos elastómeros, en especial para un neumático de automóvil, y neumáticos de automóvil - Google Patents

Cordón de refuerzo para productos elastómeros, en especial para un neumático de automóvil, y neumáticos de automóvil Download PDF

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ES2590530T3
ES2590530T3 ES13745428.6T ES13745428T ES2590530T3 ES 2590530 T3 ES2590530 T3 ES 2590530T3 ES 13745428 T ES13745428 T ES 13745428T ES 2590530 T3 ES2590530 T3 ES 2590530T3
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ES
Spain
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pef
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reinforcement cord
biomass
thread
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Thomas Kramer
Wolfgang Reese
Carole Justine
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Continental Reifen Deutschland GmbH
Original Assignee
Continental Reifen Deutschland GmbH
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Abstract

Cordón de refuerzo para productos elastómeros, en especial para un neumático de automóvil, constituido por al menos un hilo, caracterizado por que al menos un hilo está constituido por furanato de polietileno (PEF), siendo obtenido el PEF completa o al menos parcialmente a partir de biomasas y/o materias primas regenerativas.

Description

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DESCRIPCION
Cordon de refuerzo para productos elastomeros, en especial para un neumatico de automovil, y neumaticos de automovil
La invencion se refiere a un cordon de refuerzo para productos elastomeros, en especial para un neumatico de automovil, constituido por al menos un hilo. La invencion se refiere ademas a un neumatico de automovil, que contiene al menos un cordon de refuerzo segun la invencion.
Cordon de refuerzo como soporte de resistencia para productos elastomeros, en especial para capas soporte de resistencia de neumaticos de automovil, como capa de carcasa, refuerzos de talon, capa de cinturon y envoltura de cinturon, son conocidos por el especialista en construccion y material en las mas diversas realizaciones. Los cordones de refuerzo se alojan en una mezcla de caucho durante la obtencion, para poderse emplear como capa de resistencia en el producto elastomero.
Los cordones de refuerzo estan constituidos por uno o varios hilos roscados entre sr En el caso de dos o mas hilos se puede tratar del mismo material o, como en el caso de cordones hnbridos, de al menos dos hilos diferentes.
Hasta el momento se emplean en productos elastomeros, en especial en capas de carcasa, refuerzos de talon, cinturones o envolturas de cinturon de neumaticos de automovil, por una parte soportes de resistencia textiles basados primariamente (directamente) en materias primas fosiles - como petroleo -, como por ejemplo PET (tereftalato de polietileno), aramida y nylon, o cordones hfbridos constituidos por sus hilos.
Por otra parte es conocido el empleo de soportes de resistencia textiles no basados en petroleo a partir de viscosa, como por ejemplo Rayon o Lyocell.
En fibras naturales, es decir, en materiales no basados en petroleo como material para soporte de resistencia textil, es desfavorable que no presentan estructura fibrosa continua, y presentan una calidad de fibra bastante fluctuante.
Ademas, el comportamiento de contraccion deficiente dificulta la aplicacion especial de rayon como soporte de resistencia en la envoltura de cinturon. En rayon es desfavorable ademas que rayon es sensible a humedad, y se reduce la fuerza de rotura del soporte de resistencia mediante absorcion de humedad. Ademas, rayon requiere muchos costes en su adquisicion.
El desarrollo se orienta a desarrollar y emplear productos elastomeros que prescinden de materias primas primarias fosiles ecologicas, respetuosas con los recursos, como neumaticos de automoviles, sin tener que aceptar perdidas en estabilidad de los productos obtenidos a partir de las mismas. De este modo, por el documento DE 102010017107 A1 son conocidas cordones hnbridos para, por ejemplo, capas de carcasa y/o envolturas de cinturon, que estan constituidas por al menos un hilo de PET reciclado.
La presente invencion toma ahora como base la tarea de poner a disposicion un cordon de refuerzo para productos elastomeros, en especial para un neumatico de automovil, constituido por al menos un hilo, que es una alternativa a cordones de refuerzo convencionales, esta constituido por materiales ecologicos y respetuosos con los recursos, y se puede producir simultaneamente de manera sostenible. Ademas, el cordon de refuerzo debe presentar una calidad de producto constante.
La tarea se soluciona al estar constituido al menos un hilo del cordon de refuerzo por furanato de polietileno (PEF), siendo obtenido el PEF completa, o al menos parcialmente por biomasas y/o materias primas regenerativas.
La formula estructural de furanato de polietileno (PEF) se muestra en la formula (I). PEF se produce formalmente mediante policondensacion de monoetilenglicol (= MEG; 1,2-etanodiol) y acido furano-2,5- dicarboxflico.
imagen1
(fuente: Folien-Service der chemischen Industrie,
www.fonds.vci.de/Folien_Service)
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Para este po^mero, ademas de furanato de polietileno, en el estado de la tecnica respecto a materias primas regenerativas se emplea tambien la denominacion furanoato de polietileno. Es sensible para la invencion que se entienda por PEF un polfmero segun la estructura (I).
En el ambito de esta invencion se emplean las denominaciones hilo de PEF e hilo de PEF como sinonimos. El PEF, que se obtiene completa o parcialmente a partir de biomasas y/o materias primas regenerativas, se denomina tambien “PEF completa o parcialmente de biomasas y/o materias primas regenerativas” en el ambito de la invencion.
El empleo de PEF a partir de biomasas y/o materias primas regenerativas en el cordon de refuerzo segun la invencion para soportes de resistencia de productos elastomeros es sostenible, ecologico y respetuoso con los recursos. Ademas, el PEF generado completa, o al menos parcialmente a partir de biomasas y/o materias primas regenerativas, asf como el PEF obtenido solo a partir de materias primas fosiles, presenta una calidad constante. Por consiguiente se puede asegurar una calidad de producto constante.
En este caso se debe entender por “PEF obtenido a partir de materias primas completa o al menos parcialmente regenerativas” que el PEF - sin considerar la fuente de energfa en la obtencion - se ha obtenido completa o al menos parcialmente a partir de biomasas y/o materias primas regenerativas. PEF, que esta constituido completa o al menos parcialmente por biomasas y/o materias primas regenerativas, se obtiene no solo, o no se obtiene en absoluto (en un 0 % en peso) a partir de materias primas fosiles, como petroleo. Como es sabido por el especialista, la fraccion de substancias de base biologica, es decir la fraccion de materias primas regenerativas y/o biomasas en el PEF se determinan segun ASTM D 6866 (metodo C-14).
En el ambito de la invencion se entiende por biomasas “la totalidad de material organico que se forma mediante crecimiento y metabolismo de animales, plantas o microorganismos” (ROMPP, Online Lexikon, Version 3.25). En el ambito de la invencion se entiende por materias primas regenerativas productos agncolas y forestales que se cultivan y/o emplean por el hombre segun objetivo para fines de aplicacion mas extensos, ademas de productos alimenticios o piensos. Por lo tanto no se entiende por materias primas regenerativas fuentes fosiles, como petroleo, que son accesibles mediante degradacion. No obstante, el cordon de refuerzo segun la invencion puede contener PEF, que se obtiene completa o al menos parcialmente a partir de monomeros, que se incorporan originalmente con el fin de empleo como producto alimenticio o pienso, pero no sirven como producto alimenticio o pienso, por ejemplo debido a una redistribucion de materias primas, sino como materias primas regenerativas para el empleo en el cordon de refuerzo. Por consiguiente, conflictos superficiales eventuales en el cultivo de materias primas no deben tener un efecto limitante sobre los materiales de la presente invencion.
El monomero furan-2,5-dicarboxilato, que se obtiene preferentemente a partir de biomasas, sirve como base para la obtencion de PEF, como se describe, por ejemplo, en el documento US 2011/0282020. Tambien es concebible que el monomero acido furan-2,5-dicarboxflico se obtenga y se emplee a partir de biomasas.
Preferentemente se emplean materias primas regenerativas de origen vegetal. De este modo, el monomero monoetilenglicol que sirve como base para el PEF se obtiene preferentemente a partir de petroleo de materias primas vegetales regenerativas, como por ejemplo cana de azucar o melaza.
Monoetilenglicol a partir de materias primas vegetales se distribuye ya comercialmente. Este constituye una fraccion masica de un 24,2 % debido a su peso molecular en el PEF. El otro monomero furan-2,5-dicarboxilato esta contenido en un 75,8 % en peso en furanato de polietileno debido a su peso molecular. Preferentemente se generan ambos monomeros a partir de materias primas regenerativas. No obstante, tambien es concebible que solo uno de los monomeros se genere a partir de materias primas regenerativas. Por ejemplo, un PEF, que se obtiene a partir de monoetilenglicol de materias primas puramente vegetales y furan-2,5-dicarboxilato de materias primas puramente fosiles, esta constituido en un 24,2 % en peso por materias primas regenerativas. Por lo demas es concebible que uno o ambos monomeros, o ambos monomeros se presenten como mezcla, procediendo el o los monomeros parcialmente de materias primas regenerativas y parcialmente de petroleo.
En el ambito de la presente invencion es tambien concebible que cada uno de los monomeros acido furan-2,5- dicarboxflico o furan-2,5-dicarboxilato y etilenglicol (1,2-etanodiol) se puedan obtener completamente a partir de biomasas o materias primas regenerativas.
En este caso, el PEF obtenido completa o al menos parcialmente por biomasas y/o materias primas regenerativas puede contener adicionalmente impurezas, como hidrocarburos organicos, que se pueden atribuir a las biomasas empleadas, asf como a las materias primas vegetales. En este caso se puede tratar, por ejemplo, de sacaridos.
Es esencial para la invencion que al menos un hilo de PEF del cordon de refuerzo este constituido completa o al menos parcialmente por biomasas y/o por materias primas regenerativas. En este caso, el PEF puede estar compuesto segun las siguientes formas de ejecucion.
En una forma preferente de ejecucion de la invencion, el PEF esta constituido en un 10 a un 100 % en peso;
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preferentemente en un 50 a un 100 % en peso, de modo especialmente preferente en un 70 a un 100 % en peso por biomasas y/o materias primas regenerativas, siendo generado el % restante, que no es PEF completa o al menos parcialmente de biomasas y/o materias primas regenerativas en el caso de un 100 % en peso de PEF, directamente a partir de petroleo. En este caso puede ser, por ejemplo, que el monomero acido furan-2,5- dicarbox^lico se obtenga a partir de biomasas o materias primas regenerativas, mientras que el monomero monoetilenglicol (1,2-etanodiol) se obtiene directamente a partir de petroleo, es decir, el PEF esta constituido en un 75,8 % en peso por biomasas y/o materias primas regenerativas y en un 24,2 % en peso de materias primas basadas en petroleo. Tambien es concebible que solo el monomero monoetilenglicol se obtenga a partir de materias primas regenerativas, mientras que el monomero acido furan-2,5-dicarboxflico se obtiene a partir de petroleo, es decir, el PEF esta constituido en un 24,2 % en peso por materias primas regenerativas y en un 75,8 % en peso por materias primas basadas en petroleo.
Para poder prescindir completamente de petroleo para fuentes de substancias primarias para PEF, es especialmente preferente que el PEF este constituido completamente, es decir, en un 100 % en peso, por biomasas y/o materias primas regenerativas.
En las siguientes explicaciones, “PEF parcial o al menos completamente de biomasas y/o materias primas regenerativas” se denomina tambien “PEF de biomasas y/o materias primas regenerativas” de manera abreviada. No obstante, tambien estan incluidas las formas de ejecucion con fracciones de materias primas basadas en petroleo citadas anteriormente.
El hilo, al menos uno, constituido por PEF de biomasas y/o materias primas regenerativas del cordon de refuerzo segun la invencion, esta retorcido con 100 a 600 t/m, preferentemente con 100 a 550 t/m, de modo especialmente preferente con 200 a 550 t/m.
El cordon de refuerzo segun la invencion contiene al menos otro hilo, estando retorcidos entre sf en los extremos el hilo, al menos uno, constituido por PEF completa o al menos parcialmente de biomasas y/o materias primas regenerativas, y el otro hilo, al menos uno, con 100 a 600 t/m, preferentemente con 100 a 550 t/m, de modo especialmente preferente con 200 a 550 t/m.
En una forma preferente de ejecucion de la invencion, todos los hilos del cordon estan constituidos por PEF (completa o al menos parcialmente) de biomasas y/o materias primas regenerativas.
De este modo se puede substituir, por ejemplo un cordon de refuerzo de PET habitual por un cordon de refuerzo que esta constituido por PEF de biomasas y/o materias primas regenerativas. PEF presenta una temperatura de transicion vttrea de 86°C, que es mas elevada que la de tereftalato de polietileno con 74°C. De ello resulta, como sena de esperar para la aplicacion como material para cordon de refuerzo en capas soporte de resistencia de neumaticos de automovil, una estabilidad dimensional elevada del neumatico en el caso de PEF frente a PET.
Segun seleccion de los parametros de produccion, un cordon de refuerzo de al menos un hilo de PEF presenta propiedades similares a las de un hilo de refuerzo de PET habitual, es decir, obtenido directamente a partir de petroleo desde el punto de vista del material (regular, o bien HMLS high modulus low shrinkage).
No obstante, tambien es concebible que, segun eleccion de los parametros de produccion, se pueden ajustar propiedades similares a las de un cordon de refuerzo de poliamida.
En otra forma preferente de ejecucion de la invencion, el cordon de refuerzo es un cordon hnbrido en el que al menos un hilo del cordon esta constituido por un material diferente a PEF a partir de biomasas y/o materias primas regenerativas, mientras que el (los) hilo(s) restante(s) esta constituido por PEF de biomasas y/o materias primas regenerativas. Por consiguiente, el cordon de refuerzo es duradero es parcialmente sostenible, ecologico y respetuoso con los recursos, y ofrece como ventaja adicional la posibilidad de ajuste definido del cordon de refuerzo mediante una seleccion de material espedfica de al menos un hilo adicional.
En el ambito de un perfeccionamiento ventajoso de la presente invencion es concebible que el cordon de refuerzo este constituido por al menos un hilo de PEF de biomasas y/o materias primas regenerativas, y al menos un hilo de PET, que se obtiene directamente a partir de petroleo y/o PET reciclado.
Segun otro perfeccionamiento ventajoso de la invencion, el cordon de refuerzo esta constituido por al menos un hilo de PEF, el cordon de refuerzo esta constituido por al menos un hilo de PEF completa o al menos parcialmente de biomasas y/o materias primas regenerativas y al menos un hilo adicional de un material no metalico. El material no metalico es seleccionado a partir del grupo que contiene fibras de poliamida (PA) y/o aramida y/o polietercetona (PEK) y/o policetona (POK) y/o naftalato de polietileno (PEN) y/o rayon y/o viscosa, y/o fibras naturales y/o fibras de vidrio. Por consiguiente, el cordon hfbrido total se obtiene en su mayor parte o completamente a partir de materiales basados en petroleo primariamente, y se puede ajustar de manera definida en sus propiedades mediante seleccion apropiada de material de los hilos.
Para obtener un comportamiento de contraccion del cordon de refuerzo mas elevado, segun otro
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perfeccionamiento de la invencion ventajoso es preferente que este este constituido por al menos un hilo de PEF completa o al menos parcialmente de biomasas y/o materias primas regenerativas y al menos un hilo de poliamida (PA). Esto es ventajoso en especial para el empleo de este cordon hnbrido en la envoltura de cinturon de un neumatico de PKW.
De modo especialmente preferente, el hilo de PA esta constituido por fibras de PA6.6 y/o PA6 y/o fibras de PA10.10 y/o fibras de PA10.12.
De modo muy especialmente preferente, el hilo de PA esta constituido por fibras de PA6.6.
Para obtener un modulo de cordon de refuerzo mas elevado, este esta constituido por al menos un hilo de PEF completa o al menos parcialmente de biomasas y/o materias primas regenerativas y al menos un hilo de aramida. Esto es ventajoso en especial para el empleo de este cordon hfbrido en la envoltura de cinturon de neumaticos UHP (Ultra High Performance).
Para obtener un cordon de refuerzo estable sensiblemente sin contraccion, este esta constituido por al menos un hilo de PEF completa o al menos parcialmente de biomasas y/o materias primas regenerativas y al menos un hilo de rayon. Esto es ventajoso en especial para el empleo de este cordon hfbrido en la carcasa de automoviles PKW y para el comportamiento a alta velocidad de neumaticos PKW.
Es conveniente que el tttulo de cada hilo del cordon de refuerzo segun la invencion se situe entre 200 y 5000 dtex, y que la torsion de los materiales retorcidos previamente se situe entre 100 y 600 t/m.
Los hilos empleados del cordon de refuerzo pueden estar constituidos en este caso por fibras retorcidas en sentido S o Z. Por consiguiente, el hilo de PEF constituido por biomasas y/o materias primas regenerativas puede estar retorcido en sentido S o Z.
Segun la invencion, los hilos retorcidos se torsionan en los extremos en sentido S o Z para dar un cordon de refuerzo. Ventajosamente, los hilos de un cordon de refuerzo estan retorcidos en su totalidad en el mismo sentido de torsion, es decir, estan retorcidos en sentido S o Z. En esta variante ventajosa, el cordon de refuerzo presenta el sentido de torsion opuesto al de los hilos. De este modo, por ejemplo un hilo de PEF retorcido en sentido S, constituido por biomasas y/o materias primas regenerativas, puede estar retorcido en los extremos con un hilo de aramida retorcido en sentido S, en sentido Z para dar un cordon de refuerzo.
Para garantizar una adherencia fiable de soportes de resistencia textiles con la goma, es conveniente dotar el cordon de refuerzo segun la invencion de una impregnacion adhesiva, por ejemplo con un procedimiento RFL- Dip en 1 o 2 banos.
La invencion se refiere tambien a un neumatico de automovil que contiene al menos un cordon de refuerzo segun la invencion. El neumatico de automovil contiene preferentemente el cordon de refuerzo en la capa de carcasa y/o en al menos una capa de cinturon y/o como refuerzo de talon y/o en la envoltura de cinturon. El neumatico de automovil contiene de modo especialmente preferente el cordon de refuerzo en la capa de carcasa.

Claims (9)

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    REIVINDICACIONES
    1. - Cordon de refuerzo para productos elastomeros, en especial para un neumatico de automovil, constituido por al menos un hilo, caracterizado por que al menos un hilo esta constituido por furanato de polietileno (PEF), siendo obtenido el PEF completa o al menos parcialmente a partir de biomasas y/o materias primas regenerativas.
  2. 2. - Cordon de refuerzo segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el PEF se obtiene al menos en un 10 a un 100 % en peso a partir de biomasas y/o materias primas regenerativas.
  3. 3. - Cordon de refuerzo segun una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que el hilo de PEF constituido completa o al menos parcialmente por biomasas y/o materias primas regenerativas esta retorcido con 100 a 600 t/m.
  4. 4. - Cordon de refuerzo segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que contiene al menos un hilo adicional, estando retorcidos entre sf al menos un hilo de PEF constituido completa o al menos parcialmente por biomasas y/o materias primas regenerativas y al menos un hilo adicional con 100 a 600 t/m.
  5. 5. - Cordon de refuerzo segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que todos los hilos del cordon de PEF estan constituidos completa o al menos parcialmente por biomasas y/o materias primas regenerativas.
  6. 6. - Cordon de refuerzo segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que esta constituido por al menos un hilo de PEF completa o al menos parcialmente de biomasas y/o materias primas regenerativas, y al menos un hilo adicional de un material no metalico.
  7. 7. - Cordon de refuerzo segun una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que el tttulo de cada hilo se situa entre 200 y 5000 dtex y por que la torsion de cada hilo se situa entre 100 y 600 t/m.
  8. 8. - Neumatico de automovil, caracterizados por que presenta al menos un cordon de refuerzo segun una de las reivindicaciones 1 a 7.
  9. 9. - Neumatico de automovil segun la reivindicacion 8, caracterizado por que este contiene al menos un cordon de refuerzo en la capa de carcasa y/o en al menos una capa de cinturon y/o como refuerzo de talon y/o la envoltura de cinturon.
ES13745428.6T 2012-09-12 2013-08-07 Cordón de refuerzo para productos elastómeros, en especial para un neumático de automóvil, y neumáticos de automóvil Active ES2590530T3 (es)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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