BR102015024159A2 - pneumático com conduto direcional condutor de calor - Google Patents

Abstract

pneumático com conduto direcional condutor de calor. a presente invenção refere-se a um pneumático que contém ao menos um elemento de borracha direcional condutor de calor posicionado para promover a dissipação direcional de calor a partir do pneumático.

Description

“PNEUMÁTICO COM CONDUTO DIRECIONAL CONDUTOR DE CALOR” Campo da invenção [001 ]A presente invenção refere-se a um pneumático contendo um conduto direcional condutor de calor que compreende ao menos um componente de pneumático para conduzir o calor gerado internamente a uma superfície externa do pneumático visando à dissipação do calor conduzido.

Antecedentes da Invenção [002] Os pneumáticos de borracha geram calor interno, tal como, por exemplo, flexionando à medida que o pneumático se move durante o serviço. Não obstante, o calor não é gerado internamente de maneira uniforme ao longo de todo o pneumático, por exemplo, porque alguns componentes do pneumático flexionam-se mais do que os outros durante o serviço do pneumático, além de alguns componentes serem volumetricamente maiores do que outros, gerando ou armazenando assim calor desproporcionalmente. Sendo assim, alguns componentes do pneumático tendem a operar mais quentes do que os outros. Logo, a condução interna combinada à dissipação externa do calor gerado internamente é desejada.

[003] Historicamente, um elemento longitudinal feito de uma composição de borracha com teor apreciável de nanotubos de carbono alinhados em relação paralela, extremidade com extremidade ou sobreposta foi sugerido para estender-se através de um componente de pneumático visando à condução de calor do interior do pneumático à superfície externa deste. Vide, por exemplo, a Publicação de Patente dos EUA n^ 2006/0061011. No entanto, no caso da presente invenção, deseja-se proporcionar um conduto direcional condutor de calor composto por um ou mais de um componente de pneumático de borracha completo contendo uma dispersão de partículas condutoras de calor ao longo de todo o componente de pneumático. Exemplos desses componentes de pneumático incluem componentes de pneumático externos (expostos à atmosfera) que compreendem ao menos um dentre uma parede lateral de borracha do pneumático, um componente de borracha periférico do ombro da banda de rodagem e uma ou mais ranhuras formadas em uma camada de borracha do revestimento externo da banda de rodagem à parte ou combinados a ao menos um dos demais ou a uma camada de borracha da base da banda de rodagem a fim de formar o referido conduto condutor de calor, bem como um conduto condutor de calor composto por um componente antifricção do pneumático.

[004] Além disso, historicamente, propuseram-se dispersões contendo borracha de negro-de-acetileno para viabilizar a condução de calor em um pneumático. Vide, por exemplo, a Patente dos EUA n2 7.337.815.

[005] Conforme indicado, no caso da presente invenção, deseja-se proporcionar um conduto direcional condutor de calor na forma de uma via condutora de calor para permitir a dissipação do calor, a partir de uma superfície externa do pneumático, guiado, por um conduto condutor de calor composto por ao menos um componente de pneumático (que pode incluir uma combinação de componentes de pneumático), de uma região interna do pneumático à superfície externa do pneumático, em vez de por um elemento condutor de calor que se estende através de um componente de pneumático sem incluir o componente completo da banda de rodagem.

[006] Na descrição da presente invenção, o termo "phr" é usado para indicar partes em peso de um material por 100 partes em peso de elastômero. Os termos "borracha" e "elastômero" podem ser usados intercambiavelmente, salvo indicação em contrário. Os termos "vulcanizado" e "curado" podem ser usados intercambiavelmente, bem como “não vulcanizado" ou "não curado", salvo indicação em contrário.

Sumário e Prática da Invenção [007] De acordo com a presente invenção, propõe-se um pneumático de borracha que contém um conduto de borracha direcional condutor de calor composto por ao menos um componente de pneumático condutor de calor, em que o referido conduto de pneumático condutor de calor se estende de uma região interna do pneumático a uma superfície externa do pneumático (para, assim, guiar o calor gerado internamente de uma região interna do pneumático a uma superfície externa do pneumático visando à dissipação atmosférica do calor conduzido) e em que ao menos um dos referidos componentes de pneumático condutores de calor contém uma superfície exposta à atmosfera do pneumático.

[008] Em uma concretização, o referido conduto de pneumático condutor de calor compreende ao menos dois componentes de pneumático condutores de calor interconectados (logo, unidos ou ligados um ao outro) (para facilitar a condução de calor através de ambos). Nessa concretização, os componentes de pneumático condutores de calor podem ser interconectados em série, para facilitar a condução do calor em sequência através de cada um deles, ou podem ser interconectados em uma configuração paralela, para facilitar a transferência de calor simultaneamente através deles.

[009] Na prática, a composição de borracha do referido componente de pneumático condutor de calor tem uma condutividade térmica de ao menos 0,6 W/m/K (Watts/metro/graus Kelvin de temperatura), como alternativa de ao menos cerca de 0,1 W/m/K, e ao menos 0,3 W/m/K maior do que os demais componentes de pneumático de borracha ligados aos referidos um ou mais componentes de pneumático condutores de calor.

[OlOjEm uma concretização, a composição de borracha dos referidos um ou mais componentes de pneumático condutores de calor contém uma dispersão de partículas condutoras de calor suficiente para propiciar a referida condutividade térmica composta por ao menos um dentre: plaquetas de grafita esfoliada, nanotubos de carbono, negro-de-acetileno, nitreto de boro em pó, níquel carbonil em pó, AI2O3, SiC, UCIO4, óxido de zinco e partículas de metal (por exemplo, de ao menos um dentre níquel, cobre, alumínio e ferro em pó).

[011] Exemplos representativos desses componentes de pneumático condutores de calor incluem ao menos um dentre um componente de camada de borracha da base da banda de rodagem, um componente periférico do ombro da banda de rodagem, um componente da parede lateral do pneumático e um componente antifricção do pneumático, excluindo-se a superfície de rodagem da banda de rodagem do pneumático.

[012] O pneumático de borracha é convencionalmente composto por uma banda de rodagem de borracha circunferente com uma estrutura revestimento/base composta por um componente de borracha do revestimento externo da banda de rodagem configurado com ressaltos e ranhuras intervenientes, onde uma superfície externa dos ressaltos da banda de rodagem contém a superfície de rodagem do pneumático, um componente de camada de borracha da base da banda de rodagem (subjacente à camada de borracha do revestimento externo da banda de rodagem), onde a referida banda de rodagem pode conter, como opção, um componente lateral periférico do ombro da banda de rodagem, dois talões espaçados, um par de componentes de borracha da parede lateral do pneumático e um componente antifricção de borracha do pneumático (para encaixar em um jante rígido).

[013] Exemplos representativos desse conduto de calor incluem componentes de pneumático condutores de calor compostos por ao menos um dentre um componente de camada de borracha da base da banda de rodagem, um componente periférico do ombro da banda de rodagem, um componente da parede lateral do pneumático, um componente antifricção do pneumático e combinações desses dentre: (A)uma camada de borracha externa da parede lateral do pneumático (com uma superfície externa exposta à atmosfera para permitir a dissipação do calor conduzido a partir de uma região interna do pneumático) e um componente de camada de borracha da base da banda de rodagem (para permitir a condução do calor gerado internamente de dentro do pneumático ã camada de parede lateral externa), e (B)um componente periférico do ombro da banda de rodagem (com uma superfície externa exposta à atmosfera para permitir a dissipação do calor conduzido a partir de uma região interna do pneumático) e um componente de camada de borracha da base da banda de rodagem (para permitir a condução do calor gerado internamente de dentro do pneumático à camada de parede lateral externa).

[014] Em uma concretização, a referida composição de borracha do referido componente de borracha condutor de calor é um produto da mistura de um máster pré-formado de ao menos um eiastômero ã base de dieno conjugado mais plaquetas de grafita esfoliada com o mesmo eiastômero à base de dieno conjugado ou ao menos um outro eiastômero à base de dieno conjugado.

[015] Em uma concretização, o referido conduto do componente de pneumático condutor de calor compreende um ou mais dentre; (A) o componente de pneumático de camada de borracha da base da banda de rodagem, que se estende axialmente para fora a partir de uma região interna do pneumático até, inclusive, uma superfície externa da parede lateral do pneumático, (B) uma combinação do componente de pneumático de camada de borracha da base da banda de rodagem, que se estende axialmente para fora a partir de uma região interna do pneumático até, inclusive, um componente de pneumático de camada de borracha externo da parede lateral do pneumático, contendo uma superfície externa do pneumático, (C) uma combinação do componente de pneumático de camada de borracha da base da banda de rodagem, que se estende axialmente para fora a partir de uma região interna do pneumático até, inclusive, um componente de pneumático de borracha periférico do ombro da banda de rodagem do pneumático, contendo uma superfície externa do pneumático, (D) um componente de pneumático de borracha do ombro da banda de rodagem, contendo uma superfície externa do pneumático, (E) um componente de pneumático de camada de borracha da base da banda de rodagem contendo uma parte que se estende radialmente para fora até, inclusive, uma superfície de ranhura externa da banda de rodagem na camada de borracha externa do revestimento da banda de rodagem, excluindo-se a superfície de rodagem do pneumático, e (F) um componente de pneumático de camada de borracha antifricção do pneumático, contendo uma superfície de borracha externa do pneumático.

[016] Um aspecto significativo da invenção consiste na provisão e posicionamento de um conduto condutor de calor de uma maneira tal a propiciar uma via de condutividade térmica direcional para conduzir o calor de dentro do pneumático a uma superfície externa do pneumático visando à dissipação do calor gerado internamente.

[017] Em uma concretização, o componente de borracha condutor de calor é feito de ao menos um elastômero à base de dieno e contendo uma dispersão dentro dele de cerca de 0,5 a cerca de 60, como alternativa de cerca de 3 a cerca de 30, partes em peso por 100 partes em peso do referido elastômero (phr), contanto que a referida borracha condutora de calor tenha uma condutividade térmica de ao menos cerca de 0,6 W/m/K, como alternativa de ao menos 1,0 W/m/K.

[018] Em uma concretização, a composição de borracha do referido componente de pneumático condutor de calor compreende: (A) 100 phr de ao menos um elastômero à base de dieno, (B) de cerca de 20 a cerca de 120, como alternativa de cerca de 30 a cerca de 120 phr, de um enchimento de reforço particulado composto por: (1) negro-de-fumo para reforço da borracha, (2) sílica precipitada (sílica sintética amorfa), ou (3) uma combinação de negro-de-fumo para reforço da borracha mais sílica precipitada (por exemplo, contendo ao menos cerca de 10 phr de sílica precipitada); (C) agente de ligação à sílica para a referida sílica precipitada (quando sílica precipitada for usada) contendo uma parte que reage com grupos hidroxila (por exemplo, grupos silanol) na referida sílica precipitada e outra parte diferente que interage com os referidos um ou mais elastômeros à base de dieno, e (D) de cerca de 0,5 a cerca de 60, como alternativa de cerca de 3 a cerca de 30 phr, de partículas condutoras de calor suficientes para propiciar uma condutividade térmica ao componente de pneumático condutor de calor na faixa de ao menos cerca de 0,6 W/m/K, como alternativa de ao menos cerca de 1 W/m/K, compostas por ao menos um dentre plaquetas de grafita esfoliada, nanotubos de carbono, negro-de-acetileno, nitreto de boro em pó, níquel carbonil em pó, AI2O3, SiC, LÍCIO4, óxido de zinco e partículas de metal (por exemplo, de ao menos um dentre níquel, cobre, alumínio e ferro em pó).

[019] As plaquetas de grafita esfoliada podem ser obtidas como um produto de grafitas esfoliadas intercaladas na forma de plaquetas de formato irregular. Essas plaquetas podem ter uma dimensão lateral média, por exemplo, na faixa de cerca de 0,1 a 1 micrômetros. Nanotubos de carbono podem ser partículas cilíndricas nanométricas com diâmetro médio na faixa, por exemplo, de cerca de 1 a cerca de 100 nanômetros e uma razão C/D (comprimento para diâmetro), por exemplo, na faixa de cerca de 10/1 a cerca de 10.000/1. Vide, por exemplo, as Patentes dos EUA n2 7.479.516 e 6.476.154 e os Pedidos de Patente dos EUA n^ 2011/0146859, 2010/0078194, 2006/0229404 e 2006/0061011.

[020] O negro-de-acetileno, ao que consta, é produzido pela decomposição exotérmica de acetileno (The Vanderbílt Rubber Handbook. (1978) Página 411).

[021] Confornne indicado, exemplos de partículas de metal (por exemplo, em pó) incluem ao menos um dentre níquel, cobre, alumínio e ferro em pó.

[022] Os desenhos são dados para propiciar um entendimento mais a fundo da invenção no intuito de ilustrar condutos de borracha direcionais condutores de calor na forma de componentes de pneumático contendo uma dispersão de partículas condutoras de calor (conforme descritas acima) suficiente para propiciar uma condutividade térmica de ao menos cerca de 0,6 W/m/K, como alternativa ao menos cerca de 1 W/m/K, que conduzem o calor gerado internamente de uma região interna do pneumático à superfície externa exposta á atmosfera visando à dissipação do calor na atmosfera. Ao menos um dos componentes do conduto direcional condutor de calor contém uma superfície externa do pneumático (para permitir a dissipação do calor conduzido a partir do pneumático).

Breve Descrição dos Desenhos [023] Doravante, descrever-se-á a invenção à guisa de exemplo e com referência aos desenhos anexos, dentre os quais: [024] A Figura 1 (FIG. 1) é uma vista em corte transversal de um pneumático.

[025] A Figura 2 (FIG. 2) é uma vista em corte transversal parcial de um pneumático.

[026] A Figura 3 (FIG. 3) é uma vista em corte transversal parcial de um pneumático.

[027] A Figura 4 (FIG. 4) é uma vista em corte transversal parcial de um pneumático.

[028] A Figura 5 (FIG. 5) é uma vista em corte transversal parcial de um pneumático.

[029] A Figura 6 (FIG. 6) é uma vista em corte transversal parcial de um pneumático.

[030] A Figura 7 (FIG. 7) é uma vista em corte transversal parcial de um pneumático.

Os Desenhos [031 ]A FIG. 1 ilustra uma vista em corte transversal de um pneumático (1) com uma banda de rodagem composta por um componente de camada do revestimento da banda de rodagem com uma superfície de rodagem externa (2), o qual é configurado com ressaltos e ranhuras intervenientes na superfície de rodagem que fazem contato com o solo (3), um componente periférico do ombro da banda de rodagem (4), por vezes chamado de asa da banda de rodagem, o qual contém uma superfície externa do pneumático e interconecta a camada de borracha do revestimento da banda de rodagem (2) e uma parede lateral de borracha do pneumático {6} que se estende do componente do ombro da banda de rodagem (4) a uma parte de talão (7).

[032] As FIGs. de 2 a 7 são dadas para ilustrar um pneumático contendo um conduto de borracha condutor de calor composto por ao menos um componente de pneumático de borracha que contém uma faixa de cerca de 0,5 a cerca de 30 phr de partículas condutoras de calor suficientes para propiciar uma condutividade térmica ao componente de pneumático condutor de calor do referido conduto condutor de calor na faixa de ao menos cerca de 0,6 W/m/K, como alternativa de ao menos cerca de 1 W/m/K, as quais compreendem ao menos um dentre plaquetas de grafita esfoliada, monotubos de carbono, negro-de-acetileno e metal em pó.

[033] A FIG. 2 ilustra um conduto de borracha direcional condutor de calor (8) como um componente de camada de borracha intermediário da base da banda de rodagem (8) que se estende entre a camada de borracha externa do revestimento da banda de rodagem (2) e a borracha primária da base da banda de rodagem (5) de modo a propiciar uma via direcional para conduzir o calor gerado internamente a partir do interior do pneumático (1), bem como abaixo do ombro da banda de rodagem (4), ã sua superfície externa, que não a superfície de rodagem da camada de borracha externa do revestimento da banda de rodagem do pneumático (2), a fim de promover a condução direcional e a dissipação do calor gerado internamente a partir do pneumático (1). Sabe-se que um promotor significativo da dissipação térmica é o diferencial de temperatura entre o interior relacionado do pneumático e a superfície de parede lateral externa do pneumático.

[034] A FIG. 3 ilustra um elemento condutor de calor direcional como um ombro periférico ou asa da banda de rodagem (4), onde a parte interna da asa da banda de rodagem (4) constitui parte do interior do pneumático, a fim de propiciar uma via para conduzir direcionalmente o calor gerado internamente do interior do pneumático (1) à sua superfície externa, a saber a uma superfície externa (9) de seu componente de asa da banda de rodagem (4), para promover a dissipação direcional do calor gerado internamente. Sabe-se que um promotor significativo da dissipação térmica é o diferencial de temperatura entre o interior relacionado do pneumático e a superfície externa do pneumático.

[035] A FIG. 4 ilustra um elemento direcional condutor de calor (10) como uma combinação unificada do componente de camada intermediário condutor de calor direcional da base da banda de rodagem (8), conforme ilustra a FIG. 2, mais o componente periférico ou asa do ombro da banda de rodagem (4).

[036] A FIG. 5 ilustra um elemento direcional condutor de calor como um bloco interno da banda de rodagem (11) na forma de uma parte da camada de borracha da base da banda de rodagem (5) que se estende radialmente para fora a partir de sua camada de borracha da base da banda de rodagem (5) até uma parte da camada de borracha do revestimento da banda de rodagem (2) de modo a incluir uma parte de uma superfície de ranhura da banda de rodagem (3), sem se estender até a superfície de rodagem externa do revestimento de borracha da banda de rodagem (2), para, assim, propiciar uma via de condutividade térmica de uma região interna do pneumático (1) até uma superfície de ranhura externa da banda de rodagem do pneumático (3), excluindo-se uma superfície de rodagem do pneumático, a fim de promover a dissipação do calor gerado internamente a partir do pneumático.

[037] A FIG 6 ilustra um elemento direcional condutor de calor como um elemento interno da banda de rodagem (12) combinado à camada de borracha intermediária subjacente condutora de calor da base da banda de rodagem (8) ilustrada na FIG 2.

[038] A FIG 7 ilustra um elemento direcional condutor de calor na forma de um componente antifricção de borracha (13) do pneumático (1) que se estende de uma região interna do pneumático a uma superfície antifricção externa do pneumático na região do componente do talão (7) e da parede lateral do pneumático (6), que pode ser considerada por alguns como parte da parede lateral (6). A região interna do componente antifricção (13) estende-se ao interior do pneumático de modo a propiciar uma via para conduzir direcionalmente o calor gerado internamente do interior do pneumático (1) a uma superfície externa do pneumático, a saber, à superfície externa de seu componente antifricção (13), a fim de promover a dissipação direcional do calor gerado internamente do pneumático (1) a partir de seu componente antifricção (13).

[039] Na prática, vários elastômeros à base de dieno podem ser usados na composição de borracha, na referida camada de borracha da base da banda de rodagem do pneumático e no referido componente de borracha periférico do pneumático, tais como, por exemplo, polímeros e copolímeros compostos por ao menos um monômero incluindo ao menos um dentre isopreno e 1,3-butadieno e estireno copolimerizado com ao menos um dentre isopreno e 1,3-butadieno.

[040] Exemplos desses elastômeros à base de dieno conjugado incluem ao menos um dentre cis-1,4-poliisopreno (natural ou sintético), cis-1,4-polibutadieno, copolímeros estireno/butadieno (polimerização de emulsão aquosa preparada e polimerização de solução de solvente orgânico preparada), vinil polibutadieno médio com um teor de vinil 1,2 na faixa de cerca de 15% a cerca de 90%, copolímeros isopreno/butadieno, terpolímeros estireno/isopreno/butadieno e copolímeros butadieno/acrilonitrila.

[041 ]Em um aspecto, o elastômero à base de dieno conjugado pode ser um elastômero tal como, por exemplo, copolímero estireno/butadieno, contendo ao menos um grupo funcional que reage com grupos hidroxila em uma sílica precipitada, tal como, por exemplo, incluindo ao menos um dentre grupos amina, silóxi, tiol, imina e hidroxila.

[042] Exemplos de elastômeros funcionalizados incluem elastômeros estireno/butadieno contendo um ou mais grupos funcionais dentre: (A) um grupo funcional amina que reage com grupos hidroxila na referida sílica precipitada, (B) um grupo funcional silóxi, incluindo grupos de cadeia terminal silóxi, que reage com grupos hidroxila na referida sílica precipitada, (C) um combinação de grupos funcionais amina e silóxi que reagem com grupos hidroxila na referida sílica precipitada, (D) uma combinação de grupos funcionais tiol e silóxi (por exemplo, etoxissilano) que reagem com grupos hidroxila na referida sílica precipitada, (E) uma combinação de grupos funcionais imina e silóxi que reagem com grupos hidroxila na referida sílica precipitada, e (F) grupos funcionais hidroxila que reagem com a referida sílica precipitada.

[043] No caso dos elastômeros funcionalizados, exemplos de elastômeros SBR funcionalizados com amina incluem os elastômeros SBR funcionalizados em cadeia mencionados na Patente dos EUA n^ 6.936.669.

[044] Exemplos de uma combinação de elastômeros SBR funcionalizados com amino-silóxi contendo um ou mais grupos amino-silóxi conectados ao elastômeros incluem HPR355™ da JSR e os elastômeros SBR funcionalizados com amino-silóxi mencionados na Publicação de Pedido de Patente dos EUA n^ 2007/0185267.

[045] Exemplos de elastômeros estireno/butadieno funcionalizados na extremidade com um grupo silano-sulfeto incluem os mencionados na publicação de patente WO 2007/047943.

[046] Elastômeros ligados a estanho também podem ser usados, por exemplo, copolímeros estireno/butadieno, copolímeros isopreno/butadieno, copolímeros estireno/isopreno e terpolímeros estireno/isopreno/butadieno, além dos referidos elastômeros estireno/butadieno funcionalizados, preparados pela polimerização de uma solução orgânica ligada a estanho.

[047] A sílica sintética amorfa, comumente usada, ou pigmentos siliciosos usados em aplicações para produzir compostos de borracha podem ser usados no lugar da sílica precipitada da presente invenção.

[048] Os agregados de sílica precipitada usados na presente invenção são tipicamente obtidos pela acidificação de um silicato solúvel, por exemplo, silicato de sódio, e podem incluir sílica co-precipitada e uma quantidade ínfima de alumínio. Essas sílicas sintéticas amorfas são geralmente chamadas de "sílicas precipitadas".

[049] Essas sílicas precipitadas são geralmente caracterizadas, por exemplo, por ter uma área de superfície BET, conforme medida usando gás nitrogênio, de preferência na faixa de cerca de 40 a cerca de 600 e, mais comumente, na faixa de cerca de 50 a cerca de 400 metros quadrados por grama. O método BET para medir a área de superfície é descrito em Journal of the American Chemical Societv. Volume 60 (1938), bem como na norma ASTM D5604 para a sílica precipitada.

[050] A sílica também pode ser tipicamente caracterizada, por exemplo, por ter um valor de absorção de dibutilftalato (DBP) na faixa de cerca de 50 a cerca de 400 cc/lOOg e, mais usualmente, na faixa de cerca de 100 a cerca de 300 cc/100 g (ASTM D2414).

[051] Várias sílicas precipitadas disponíveis para comercialização podem ser consideradas para uso na presente invenção, tais como, a título meramente exemplificativo, entre outras, sílicas da PPG Industries da marca comercial Hi-Sil com as designações Hi-Sil 210, Hi-Sil 243 etc., sílicas da Solvay como, por exemplo, Zeosil 1165MP e Zeosil 165GR, sílicas da Evonic, por exemplo, com as designações VN2 e VN3, bem como outros graus de sílica, em especial sílicas precipitadas, que podem ser usadas para reforço dos elastômeros.

[052] Vários agentes de ligação, conforme previamente descrito, podem ser usados, se desejado, para ajudar a ligar a sílica (por exemplo, sílica precipitada com grupos hidroxila em sua superfície), bem como interagir com as referidas plaquetas de grafeno esfoliado funcionalizadas.

[053] Na prática, o agente de ligação para reforço da sílica precipitada das respectivas áreas da banda de rolagem pode ser, por exemplo, um polissulfeto de alcoxissilila tal como, por exemplo, um polissulfeto de bis(3-trialcoxissililalquil), onde os radicais alquila dos referidos grupos alcóxi são selecionados dentre um ou mais dentre radicais metila e etila, de preferência, um radical etila e o radical alquila do referido componente sililalquila é selecionado dentre radicais butila, propila e amila, de preferência um radical propila, e onde o referido componente polissulfeto contém de 2 a 8, com uma média de 2 a 2,6 ou uma média de 3,5 a 4, átomos de ligação de enxofre em sua ponte polissuifídica, de preferência uma média de 2 a 2,6 átomos de ligação de enxofre.

[054] Exemplos desses agentes de ligação incluem polissulfeto de bis{3-trietoxissililpropil) com uma média de 2 a 2,6 ou uma média de 3,5 a 4 átomos de ligação de enxofre em sua ponte polissuifídica, por vezes, de preferência, uma média de 2 a 2,6 átomos de ligação de enxofre.

[055] Esse agente de ligação pode ser adicionado, por exemplo, diretamente à mistura do elastômero ou pode ser adicionado na forma de um compósito de sílica precipitada mais o referido agente de ligação tratando uma sílica precipitada com ele ou tratando uma sílica coloidal com ele e precipitando o compósito resultante.

[056] Exemplos representativos de outros agentes de ligação à sílica incluem alcoxiorganomercaptossilanos tais como, por exemplo, trietóxi mercaptopropil silano, trimetóxi mercaptopropil silano, metil dimetóxi mercaptopropil silano, metil dietóxi mercaptopropil silano, dimetil metóxi mercaptopropil silano, trietóxi mercaptoetil silano e tripropóxi mercaptopropil silano.

[057] Em uma concretização, a sílica precipitada pode ser uma sílica precipitada pré-tratada (tratada antes de adicioná-la à composição de borracha) com ao menos um dentre polissulfeto de bis(3-trietoxissililpropil) contendo uma média de cerca de 2 a cerca de 4 átomos de enxofre em sua ponte polissuifídica e um alcoxiorganomercaptossilano.

[058] Os versados na técnica perceberão prontamente que a composição de borracha pode ser produzida por métodos amplamente conhecidos na técnica da produção de compostos de borracha, tais como misturar as várias borrachas vulcanizáveis com enxofre constituintes a vários materiais aditivos comumente usados como, por exemplo, auxiliares de cura, como enxofre, ativadores, retardadores e aceleradores, processar aditivos, como óleos, resinas, inclusive resinas promotoras de pegajosidade, sílicas e plasticizadores, enchimentos, pigmentos, ácido graxos, óxido de zinco, ceras, antioxidantes e antiozonantes, agentes peptizantes e materiais de enchimento para reforço como, por exemplo, o negro-de-fumo para reforço da borracha supramencionado, e sílica precipitada. Como os versados na técnica sabem, dependendo do uso tencionado do material vulcanizável com enxofre e vulcanizado com enxofre (borrachas), os aditivos mencionados acima são selecionados e comumente usados em quantidades convencionais.

[059] Quantidades típicas de resinas promotoras de pegajosidade, se usadas, podem compreender, por exemplo, de cerca de 0,5 a cerca de 10 phr, usualmente de cerca de 1 a cerca de 5 phr. Quantidades típicas de auxiliares de processamento, se usados, compreendem, por exemplo, de cerca de 1 a cerca de 50 phr. Os referidos auxiliares de processamento podem incluir, por exemplo e quando apropriado, óleos aromáticos, naftênicos e/ou parafínicos. Quantidades típicas de antioxidantes, se usados, compreendem, por exemplo, de cerca de 1 a cerca de 5 phr. Antioxidantes representativos incluem, por exemplo, difenil-p-fenilenodiamina e outros, tais como, por exemplo, os revelados em The Vanderbilt Rubber Handbook (1978). páginas de 344 a 346. Quantidades típicas de antiozonantes, se usados, compreendem, por exemplo, de cerca de 1 a cerca de 5 phr. Quantidades típicas de ácidos graxos, se usados, que podem incluir ácido esteárico e combinações de ácido esteárico com um ou mais dentre ácido palmítico e ácido oleico podem compreender, por exemplo, de cerca de 0,5 a cerca de 3 phr. Quantidades típicas de óxido de zinco compreendem, por exemplo, de cerca de 1 a cerca de 10 phr. Quantidades típicas de ceras, tais como, por exemplo, ceras microcristalinas, quando usadas, compreendem, por exemplo, de cerca de 1 a cerca de 5 phr. Quantidades típicas de peptizadores, se usados, compreendem, por exemplo, de cerca de 0,1 a cerca de 1 phr.

[060] A vulcanização é realizada na presença de um agente para a vulcanização de enxofre. Exemplos de agentes para a vulcanização de enxofre adequados incluem agentes para a vulcanização de enxofre (isentos de enxofre) ou doadores de enxofre, por exemplo, um dissulfeto de amina, polissulfeto polimérico ou adutos de olefina de enxofre. De preferência, o agente para a vulcanização de enxofre é o enxofre elementar. Como os versados na técnica sabem, os agentes para a vulcanização de enxofre podem ser usados, por exemplo, em uma quantidade na faixa de cerca de 0,5 a cerca de 4 phr, ou mesmo, em algumas circunstâncias, de até cerca de 8 phr.

[061] Aceleradores da vulcanização de enxofre são usados para controlar o tempo e/ou a temperatura necessários para a vulcanização e para melhorar as propriedades do vulcanizado. Em uma concretização, um único sistema acelerador é utilizado, isto é, um acelerador primário. Por convenção e de preferência, um ou mais aceleradores primários são usados em uma quantidade total na faixa, por exemplo, de 0,5 a cerca de 4, como alternativa de cerca de 0,8 a cerca de 1,5 phr. Em outra concretização, a fim de ativar e melhorar as propriedades do vulcanizado, utilizam-se combinações de um acelerador primário com um acelerador secundário, nas quais o acelerador secundário, quando usado, é geralmente usado em quantidades menores (por exemplo, de cerca de 0,05 phr a cerca de 3 phr). Combinações desses aceleradores tendem a produzir um efeito sinérgico nas propriedades finais um pouco melhor do que o produzido pelo uso de qualquer um dos aceleradores sozinho. Além disso, é possível utilizar aceleradores de ação retardada, os quais não são afetados por temperaturas de processamento normais, mas produzem uma cura satisfatória a temperaturas de vulcanização normais. Também é possível usar retardadores de vulcanização, se desejado ou apropriado. Tipos adequados de aceleradores que podem ser utilizados na presente invenção incluem, por exemplo, aminas, bissulfetos, guanidinas, tioureias, tiazois, tiurans, sulfonamidas, ditiocarbamatos e xantatos. De preferência, o acelerador primário é uma sulfenamida. Se um segundo acelerador for usado, o acelerador secundário pode ser, por exemplo, um composto de guanidina, ditiocarbamato ou tiuram.

[062] A presença e as quantidades relativas dos aditivos acima não são consideradas um aspecto da presente invenção, salvo indicação em contrário neste documento, que é mais essencialmente voltado a um pneumático contendo elementos condutores térmicos posicionados direcionalmente.

[063] A mistura da composição de borracha pode ser obtida por meio de métodos conhecidos dos versados na técnica da mistura de borracha. Por exemplo, os ingredientes são tipicamente misturados em ao menos duas etapas, a saber, ao menos uma etapa não produtiva seguida por uma etapa de mistura produtiva.

[064] Os curativos finais são tipicamente misturados na etapa final, que é convencionalmente chamada de etapa de mistura "produtiva", na qual a mistura geralmente é feita a uma temperatura, ou temperatura definitiva, mais baixa do que as uma ou mais temperaturas de mistura nas uma ou mais etapas de mistura não produtivas anteriores. A borracha, e os enchimentos de reforço, incluindo plaquetas de grafeno esfoliado e enchimentos de reforço adicionais alternativos como, por exemplo, sílica precipitada e negro-de-fumo para reforço da borracha misturados em uma ou mais etapas de mistura não produtivas. Os termos etapas de mistura "não produtivas" e "produtivas" são bem conhecidos dos versados na técnica da mistura de borrachas.

[065] O Exemplo a seguir é dado a fim de ilustrar um aspecto da invenção e não tenciona a limitá-la. As partes e porcentagens são dadas em peso, salvo indicação em contrário.

EXEMPLO I

[066] Uma amostra de borracha de controle exemplificativa A e uma amostra de borracha experimental exemplificativa B foram obtidas a fim de ilustrar o preparo de uma composição de borracha contendo plaquetas de grafita condutoras de calor adequada como exemplo de um componente de pneumático condutor de calor para um conduto condutor de calor da presente invenção.

[067] A amostra de borracha de controle A usou negro-de-fumo para reforço da borracha como enchimento de reforço.

[068] A amostra de borracha experimental B foi preparada combinando um máster de elastômeros à base de dieno e plaquetas de grafita e, depois, misturando com o máster com elastômeros à base de dieno.

[069] As fórmulas básicas da amostra de borracha A e da amostra de borracha B são dadas na Tabela 1, onde os ingredientes são expressos em termos de partes em peso por 100 partes de borracha (phr), salvo indicação em contrário.

[070] As composições de borracha podem ser preparadas, por exemplo, misturando os um ou mais elastômeros, que podem incluir um máster, sem enxofre aceleradores de cura de enxofre, em uma primeira etapa de mistura não produtiva (NP-1) em um misturador interno de borracha durante cerca de 4 minutos, por exemplo, a uma temperatura elevada. Se desejado, em uma segunda etapa não produtiva (NP-2), a mistura de borracha é misturada em um misturador interno de borracha durante cerca de 4 minutos, por exemplo, a uma temperatura elevada, por vezes sem adicionar outros ingredientes. Em seguida, a mistura de borracha resultante pode ser misturada em uma etapa de mistura produtiva (PR) em um misturador interno de borracha a um ou mais aceleradores de enxofre ou de cura de enxofre durante cerca de 2 minutos, por exemplo, a uma temperatura mais baixa, por exemplo, de cerca de 110° C. Depois disso, a composição de borracha pode ser removida em chapa e resfriada abaixo de 50° C entre cada uma das etapas de mistura não produtivas e antes da etapa de mistura produtiva. Esse procedimento de mistura da borracha é bem conhecido dos versados na técnica.

Tabela 1 Etapa de Mistura Não Produtiva (NP1) Partes (phr) Borracha sintética de cis-1,4-poliisopreno^ 100 Máster, borracha sintética de cis-1,4-poliisopreno com carga de 115 grafita^ Plaquetas de grafita em másteres 15 Negro-de-fumo, reforço para borracha (N205)^ 20 ou 0 Cera, microcristalina e parafina 1,5 Ácido graxo“^ 2 Antioxidante(s) 3 Óxido de zinco 3 Etapa de Mistura Produtiva (PR) Enxofre 2,6 Acelerador(es)^ 1,4 [071 Borracha sintética de cis-1,4-poliisopreno como a Natsyn 2200™ da The Goodyear Tire & Rubber Company [072p Pré-misturas de plaquetas de grafita (plaquetas empilhadas) e cis-1,4-poliisopreno sintético como Natsyn 2200™ da The Goodyear Tire & Rubber Company contendo 15 phr de plaquetas de grafita [073p Negro-de-fumo para reforço da borracha como N205, uma designação da ASTM

[074] 4 Mistura de ácidos graxos composta por ácidos esteárico, palmítico e oleico [075] ^ Aceleradores de cura de enxofre sulfenamida e difenil guanidina [076] A Tabela 2 a seguir representa os comportamentos não curados e curados e várias propriedades físicas das composições de borracha com base na fórmula básica da Tabela 1 divulgados para a amostra de borracha de controle A e a amostra de borracha experimental B.

Tabela 2 Controle A Experimental (phr) B(phr) cis-1,4-poliisopreno sintético 100 0 ásteres com grafita 0 115 cis-1,4-poliisopreno sintético 0 100 Plaquetas de grafita 0 15 Negro-de-fumo 20 0 Propriedades Teste MDR: 60 minutos a 150° C

Torque máximo (dN-m) 13,6 13,5 Torque mínimo (dN-m) 1,8 0,49 T90 (minutos) 10 12,3 Teste RPA (Analisador do Processo de Borracha) a deformação de 10%. 11 Hertz.

100°C Módulo de armazenamento G’ (Pa) 907 849 Tan delta 0,048 0,05 T ensão-deformacão Resistência à tração (MPa) 21,2 14,6 Alongamento quando da ruptura {%) 558 418 módulo a 300%, anel, (MPa) 5,3 Condutividade térmica (W/m/K)^ composição 0,2 0,63 de borracha curada com enxofre [077] iA condutividade térmica foi medida por um Analisador de Condutividade Térmica Hot Disk, Hot Disk TPS 2500, com uma Sonda Tipo 5501. O teste foi realizado a temperatura ambiente (23° C). Unidade de condutividade térmica expressa em Watts/metro/graus Kelvin de temperatura.

[078] Pode-se observar na Tabela 2 que uma condutividade térmica satisfatória de ao menos cerca de 0,6W/m/K foi observada para a amostra de borracha experimental B, que conteve as plaquetas de grafita nela sem divergir do âmbito nem da essência da presente invenção em comparação aos cerca de 0,2 W/m/K da amostra de borracha de controle A, que conteve negro-de-fumo para reforço da borracha em vez de plaquetas de grafita.

[079]Embora certas concretizações e detalhes representativos tenham sido apresentados com o intuito de elucidar a presente invenção, os versados na técnica perceberão que várias mudanças e modificações podem ser feitas dentro do âmbito da presente invenção.

REIVINDICAÇÕES

Claims (10)

1. Pneumático de borracha contendo um conduto direcional de borracha condutor de calor, o pneumático sendo CARACTERIZADO por compreender ao menos um componente de pneumático condutor de calor, onde o referido conduto condutor de calor do pneumático estende-se de uma região interna do pneumático a uma superfície externa do pneumático e onde ao menos um dos referidos componentes condutores de calor do pneumático contém uma superfície externa exposta á atmosfera do pneumático, em que os referidos componentes condutores de calor do pneumático do referido conduto direcional têm uma condutividade térmica de ao menos 0,6 W/m/K (Watts/metro/graus Kelvin de temperatura), em que os referidos componentes de pneumático condutores de calor do referido conduto direcional contêm uma dispersão de partículas condutoras de calor a uma concentração suficiente para propiciar a referida condutividade térmica, as quais compreendem ao menos um dentre plaquetas de grafita esfoliada, nanotubos de carbono, negro-de-acetileno, nitreto de boro em pó, níquel carbonil em pó, AI2O3, SiC, LÍCIO4, óxido de zinco e partículas de metal compostas por ao menos um dentre níquel, cobre, alumínio e ferro em pó.

2. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por compreender uma banda de rodagem de borracha circunferente com uma estrutura revestimento/base composta por um componente de borracha externo do revestimento da banda de rodagem configurado com ressaltos e ranhuras intervenientes, onde uma superfície externa dos ressaltos da banda de rodagem contém a superfície de rodagem do pneumático, um componente de camada de borracha subjacente da base da banda de rodagem, que fica abaixo da referida camada de borracha externa do revestimento da banda de rodagem, dois talões espaçados, um par de componentes de borracha da parede lateral do pneumático e um componente antifricção de borracha do pneumático; em que os referidos componentes de pneumático condutores de calor do referido conduto direcional condutor de calor compreendem ao menos um dentre um componente de camada de borracha da base da banda de rodagem, um componente periférico do ombro da banda de rodagem, um componente de parede lateral do pneumático, um componente antifricção do pneumático e combinações desses.

3. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os referidos componentes de pneumático do referido conduto direcional condutor de calor compreendem: (A) uma combinação de uma parede lateral de borracha do pneumático, contendo uma superfície externa para permitir a dissipação do calor conduzido a partir de uma região interna do pneumático, junto a um componente de camada de borracha da base da banda de rodagem unido à referida parede lateral do pneumático para permitir a condução do calor gerado internamente de dentro do pneumático à referida parede lateral do pneumático, (B) uma combinação de um componente periférico do ombro da banda de rodagem, contendo uma superfície externa para permitir a dissipação do calor conduzido a partir de uma região interna do pneumático, junto a um componente de camada de borracha da base da banda de rodagem para permitir a condução do calor gerado internamente de dentro do pneumático ao componente periférico do ombro da banda de rodagem.

4. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a composição de borracha de ao menos um dentre os referidos componentes de borracha condutores de calor ou do referido conduto condutor de calor direcional é um produto da mistura de um máster pré-formado feito de ao menos um elastômero à base de dieno conjugado mais plaquetas de grafita esfoliada com o mesmo elastômero à base de dieno conjugado ou ao menos um outro elastômero à base de dieno conjugado.

5. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o conduto direcional condutor de calor compreende um ou mais componentes de pneumático dentre: (A) o componente de pneumático de camada de borracha da base da banda de rodagem, que se estende axialmente para fora a partir de uma região interna do pneumático até, inclusive, uma superfície externa da parede lateral do pneumático, (B) uma combinação do componente de pneumático de camada de borracha da base da banda de rodagem, que se estende axialmente para fora a partir de uma região interna do pneumático até, inclusive, um componente de pneumático de camada de borracha externo da parede lateral do pneumático, contendo uma superfície externa do pneumático, (C) uma combinação do componente de pneumático de camada de borracha da base da banda de rodagem, que se estende axialmente para fora a partir de uma região interna do pneumático até, inclusive, um componente de pneumático de borracha periférico do ombro da banda de rodagem do pneumático, contendo uma superfície externa do pneumático, (D) um componente de pneumático de borracha do ombro da banda de rodagem, contendo uma superfície de pneumático externa, (E) um componente de pneumático de camada de borracha da base da banda de rodagem, contendo uma parte que se estende radialmente para fora até um componente de camada de borracha externo do revestimento da banda de rodagem de modo a incluir uma superfície de ranhura externa da banda de rodagem na camada de borracha externa do revestimento da banda de rodagem, excluindo-se uma superfície de rodagem do pneumático, e (F) um componente de pneumático da camada de borracha antifricção do pneumático, contendo uma superfície de borracha externa do pneumático.

6. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido componente de borracha condutor de calor do referido conduto direcional condutor de calor é uma composição de borracha que compreende ao menos um dentre elastômero à base de dieno e contendo uma dispersão de 0,5 a 60 em peso por 100 partes em peso do referido elastômero (phr), contanto que a referida borracha condutora de calor tenha uma condutividade térmica de ao menos 1 W/m/K, de ao menos um dentre plaquetas de grafita esfoliada, nanotubos de carbono, negro-de-acetileno, nitreto de boro em pó, níquel carbonil em pó, AI2O3, SiC, UCIO4, óxido de zinco e partículas de metal compostas de ao menos um dentre níquel, cobre, alumínio e ferro em pó.

7. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a composição de borracha do referido componente de pneumático condutor de calor compreende: (A) 100 phr de ao menos um elastômero à base de dieno, (B) de 20 a 120 phr de enchimento para reforço do particulado compreendendo: (1) negro-de-fumo para reforço da borracha, (2) sílica precipitada, ou (3) uma combinação de negro-de-fumo para reforço da borracha mais sílica precipitada; (C) agente de ligação à sílica para a referida sílica precipitada contendo uma parte que reage com grupos hidroxila na referida sílica precipitada e outra parte diferente que interage com os referidos um ou mais elastômeros à base de dieno, e (D) de 3 a 30 phr de partículas condutoras de calor suficientes para propiciar uma condutividade térmica ao componente de pneumático condutor de calor na faixa de ao menos cerca de 0,6 W/m/K, as quais compreendem ao menos um dentre plaquetas de grafita esfoliada, nanotubos de carbono, negro-de-acetileno, nitreto de boro em pó, níquel carbonil em pó, AI2O3, SiC, UCIO4, óxido de zinco e partículas de metal compostas por ao menos um dentre níquel, cobre, alumínio e ferro em pó.

8. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que ao menos um dos referidos elastômeros é um elastômero estireno/butadieno funcionalizado contendo ao menos um grupo funcional dentre: (A) um grupo funcional amina que reage com grupos hidroxila na referida sílica precipitada, (B) um grupo funcional silóxi, incluindo grupos silóxi de cadeia terminal, que reage com grupos hidroxila na referida sílica precipitada, (C) uma combinação de grupos funcionais amina e silóxi que reagem com grupos hidroxila na referida sílica precipitada, (D) uma combinação de grupos funcionais tiol e silóxi (por exemplo, etoxissilano) que reagem com grupos hidroxila na referida sílica precipitada, (E) uma combinação de grupos funcionais imina e silóxi que reagem com grupos hidroxila na referida sílica precipitada, e (F) grupos funcionais hidroxila que reagem com a referida sílica precipitada.

9. Pneumático, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que ao menos um dos referidos elastômeros é um elastômero ligado a estanho.

10. Pneumático, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida sílica precipitada é uma sílica precipitada pré-tratada que compreende uma sílica precipitada pré-tratada com ao menos um dentre polissulfeto de bis(3-trietoxissililpropil), contendo uma média na faixa de 2 a 4 átomos de ligação de enxofre em sua ponta polissuifídica, e um alcoxiorganomercaptossilano.