BR102023006712A2 - Composição de borracha e um pneu - Google Patents

Abstract

composição de borracha e um pneu. uma composição de elastômero vulcanizável com enxofre é divulgada compreendendo 50 phr a 100 phr de pelo menos um elastômero parcialmente saturado compreendendo unidades repetidas, em que no máximo 15 % de todas as unidades repetidas do elastômero parcialmente saturado compreendem uma ligação dupla; 0 phr a 50 phr de pelo menos um elastômero à base de dieno; e 40 phr a 200 phr de pelo menos uma carga, em que a carga compreende predominantemente sílica silanizada ou sílica pré-silanizada. a composição de elastômero pode ser usada em um componente de pneu como uma banda de rodagem do pneu.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] Esta invenção refere-se a uma composição de elastômero vulcanizável com enxofre ou vulcanizado, em particular para componentes de borracha, como para pneus. Além disso, a presente invenção é dirigida a um componente de borracha para um pneu ou um pneu compreendendo tal composição de elastômero.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Tendo em vista uma demanda contínua por melhor desempenho do pneu, novas combinações de materiais são constantemente avaliadas e testadas pelos fabricantes de pneus. Em particular, em muitas composições de elastômeros de piso de pneu, é difícil quebrar a compensação histerese/rasgo. Embora possa ser possível obter boas propriedades de tração e/ou rasgo e manter os indicadores de resistência ao rolamento em um nível alto em algumas abordagens, verificou-se ser difícil obter ao mesmo tempo as propriedades de rigidez desejadas. Existe, portanto, a necessidade de fornecer novas composições de elastômeros para pneus que proporcionem boas propriedades de rigidez, resistência ao rasgo e ao rolamento.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[003] A invenção refere-se a uma composição elastomérica de acordo com a reivindicação 1 e a um pneu de acordo com a reivindicação 10.

[004] As reivindicações dependentes referem-se a modalidades preferidas da invenção.

[005] Um primeiro objetivo da presente invenção é fornecer uma composição de elastômero com resistência ao rolamento e/ou propriedades de histerese desejáveis.

[006] Outro objetivo da presente invenção é fornecer uma composição de elastômero com boas propriedades de tração.

[007] Outro objetivo da presente invenção é fornecer uma composição de  elastômero com rigidez suficiente ou avançada.

[008] Ainda outro objetivo da presente invenção é fornecer uma composição de elastômero exibindo um bom equilíbrio de propriedades de histerese, propriedades de tração e rigidez do composto.

[009] Em um primeiro aspecto da invenção, a presente invenção é dirigida a uma composição de elastômero vulcanizável (ou vulcanizado) com enxofre (em outras palavras, composição de borracha) compreendendo 50 phr a 100 phr de pelo menos um elastômero parcialmente saturado compreendendo unidades repetidas, em que no máximo 15 % de todas as unidades repetidas do elastômero parcialmente saturado compreendem uma ligação dupla. Além disso, a composição de elastômero compreende 0 phr a 50 phr de pelo menos um elastômero à base de dieno e 40 phr a 200 phr de pelo menos uma carga, em que a carga predominantemente compreende sílica silanizada, preferivelmente sílica pré-silanizada Em outras palavras, a maioria (em peso) da carga é a sílica silianizada ou pré-silanizada.

[010] Surpreendentemente, os inventores descobriram que a combinação do elastômero parcialmente insaturado com um número limitado de ligações duplas com uma sílica silanizada ou pré-silanizada resulta em um aumento inesperado na rigidez do composto. Tipicamente, o contrário tem sido observado ao empregar tal sílica em combinação com elastômeros convencionais, resultando em uma rigidez limitada. No entanto, em combinação com o polímero insaturado com um número limitado de ligações duplas, os inventores encontraram inesperadamente um efeito oposto.

[011] Em uma modalidade preferida, o elastômero parcialmente saturado tem uma temperatura de transição vítrea dentro de uma faixa de -20 °C a -65 °C. Tal faixa de Tg é, por exemplo, adequada para a aplicação do polímero na composição de borracha para aplicações em pisos de carros de passageiros e caminhões.

[012] Em outra modalidade preferida, o elastômero parcialmente saturado tem um peso molecular médio ponderado Mw de 150.000 g/mol a 900.000 g/mol, preferencialmente de 200.000 g/mol a 500.000 g/mol. Mw é determinado com cromatografia de permeação em gel (GPC) de acordo com ASTM 5296-11 usando padrões de calibração de poliestireno, ou equivalente. Essa faixa de peso molecular ajuda a obter um equilíbrio adequado entre processabilidade e propriedades de histerese.

[013] Em outra modalidade preferida, o elastômero parcialmente saturado tem uma temperatura de transição vítrea dentro de uma faixa de -20 °C a -45 °C, preferencialmente de -25 °C a -40 °C.

[014] Em ainda outra modalidade preferida, o elastômero parcialmente saturado tem uma temperatura de transição vítrea dentro de uma faixa de -45 °C a - 65 °C, preferencialmente de -45 °C a -60 °C.

[015] Ainda em uma outra modalidade preferida, no máximo 11 %, preferencialmente no máximo 8 %, de todas as unidades repetidas têm uma ligação dupla e/ou pelo menos 4 % das unidades repetidas têm uma ligação dupla. Em particular, pode ser menos desejável que o elastômero esteja totalmente isento de ligações duplas ou completamente hidrogenado. Em particular, algumas das ligações duplas (tipicamente originárias de uma ligação dupla de uma unidade monomérica) devem permanecer no local para fins de reticulação, ou seja, a vulcanização do enxofre. Ao contar ligações duplas aqui, as ligações em uma estrutura ou grupo aromático, tal como de uma unidade de repetição de estireno, não são contadas como ligação dupla. No entanto, uma unidade de estireno ainda é contada como uma unidade repetida para a determinação do número total de unidades repetidas em um polímero ou elastômero.

[016] Ainda em uma outra modalidade preferida, o elastômero parcialmente saturado compreende unidades repetidas formadas por resíduos de monômeros selecionados de etileno, propileno, butadieno, isopreno, e estireno. Esses monômeros são preferencialmente usados para fazer ou obter o elastômero parcialmente saturado. Um ou mais dos resíduos podem ser hidrogenados. Por outras palavras, as ligações duplas de um ou mais dos resíduos podem ser hidrogenadas.

[017] Ainda em uma outra modalidade preferida, o elastômero parcialmente saturado é uma borracha de estireno-butadieno hidrogenada, preferencialmente uma borracha de estireno-butadieno polimerizada em solução hidrogenada (SSBR). SSBR hidrogenado e sua fabricação como tal é conhecido da pessoa versada na técnica e é, por exemplo, descrito nas Publicações de Pedido de Patente dos Estados Unidos US 2018201065 A1, US 2018251576 A1 e US 20190062539 A1.

[018] Em ainda outra modalidade preferida, o elastômero parcialmente saturado é uma borracha de estireno-butadieno, como uma solução de borracha de estireno-butadieno polimerizada em solução parcialmente saturada, tendo um ou mais de: i) menos de 5 % de grupos vinílicos não hidrogenados, com base no número total de grupos vinílicos da borracha de estireno butadieno hidrogenada; ii) menos de 20 %, preferencialmente menos de 10 %, ou preferencialmente menos de 5 %, de ligações duplas não hidrogenadas em unidades repetidas de butadieno cis-1,4 e trans-1,4, com base no número total de unidades repetidas de butadieno cis-1,4 e trans-1,4; iii) de 80 % (preferencialmente de 85 % ou de 90 %) a 99 %, ou de 90 % a 98 % de ligações duplas hidrogenadas; e iv) um teor de estireno ligado variando de 5 % a 40 %, preferencialmente de 20 % a 35 %, e um teor de butadieno variando de 50 % a 95 %, ou de 50 % a 80 % em peso.

[019] Em outra modalidade preferida, a borracha de estireno-butadieno hidrogenada tem de 90 % a 98 % de ligações duplas hidrogenadas. Em outras palavras, ainda restam ligações duplas que não foram hidrogenadas. Como é do conhecimento da pessoa versada na técnica, o número de ligações duplas pode ser determinado por RMN. Isso também se aplica a elastômeros parcialmente saturados que não são borrachas de estireno-butadieno.

[020] Ainda em uma outra modalidade preferida, o teor de estireno ligado da borracha de estireno-butadieno estará dentro da faixa de 10 % a 40 % e seu teor de butadieno ligado estará dentro da faixa de 60 % a 90 % em peso, como determinado por RMN. A borracha de estireno-butadieno terá tipicamente um teor de estireno ligado que está dentro da faixa de 20 % a 35 % e um teor de butadieno ligado que está dentro da faixa de 65 % a 80 %.

[021] Em ainda outra modalidade preferida, a sílica tem uma área superficial BET menor que 150 g/m2, preferencialmente menor que 120 g/m2, mesmo mais preferencialmente no máximo 100 g/m2.

[022] Em ainda outra modalidade preferida, a sílica tem uma área superficial BET dentro de uma faixa de 50 g/m2 a 100 g/m2. Uma área de superfície baixa pode ajudar aqui a fornecer uma melhor dispersão de sílica que ajuda a obter baixa histerese.

[023] Tal área de superfície BET é medida aqui por adsorção de nitrogênio de acordo com ASTM D6556 ou equivalente. O método BET de medição da área de superfície também é descrito, por exemplo, no Journal of the American Chemical Society, Volume 60.

[024] Em ainda outra modalidade preferida, a sílica silanizada ou pré- silanizada (e preferencialmente precipitada) tem uma área de superfície de adsorção CTAB entre 130 m2/g e 210 m2/g, opcionalmente entre 130 m2/g e 150 m2/g. O método CTAB (brometo de cetil trimetil amônio) para determinação da área superficial da sílica de acordo com ASTM D6845 é conhecido da pessoa versada na técnica.

[025] Em outra modalidade preferida, a sílica silanizada ou pré-silanizada (e opcionalmente precipitada) utilizada é hidrofobada antes de sua adição à composição de elastômero por tratamento com pelo menos um silano. Os silanos adequados incluem, mas não estão limitados a alquilsilanos, alcoxisilanos, organoalcoxissilil polissulfetos e organomercaptoalcoxisilanos.

[026] Em ainda outra modalidade preferida, a referida sílica pré-silanizada é uma sílica que é pré-reagida com um silano contendo enxofre.

[027] Em outra modalidade preferida, a sílica pré-silanizada pode ser pré- tratada com um agente de acoplamento de sílica compreendendo, por exemplo, um alcoxiorganomercaptoalcoxisilano ou uma combinação de alcoxisilano e organomercaptoalcoxisilano antes de misturar a sílica pré-silanizada com o elastômero em vez de reagir a sílica com o agente de acoplamento de sílica in situ dentro da composição de elastômero. Por exemplo, veja-se a Patente dos Estados Unidos 7.214.731, mostrando mais detalhes de como fazer essa sílica pré-silanizada.

[028] Em outra modalidade preferida, a referida sílica silanizada ou pré- silanizada é uma sílica (opcionalmente precipitada) pré-reagida com um acoplador de sílica composto por bis(3-trietoxissililpropil)polissulfeto contendo uma média de 1 a 5 átomos de enxofre de conexão (de preferência 2 a 4) em sua ponte polissulfídica ou um alcoxiorganomercaptosilano. O silano melhora a compatibilidade com o material de borracha, dispersão ou matriz de borracha e/ou suporta o processo de cura.

[029] A quantidade de grupos mercapto na superfície da sílica pode estar na faixa entre 0,1 e 1 por cento em peso, alternativamente 0,4 a 1 por cento em peso ou 0,4 a 0,6 por cento em peso, em que 100 % é o peso (total) da amostra de sílica. Tal determinação de grupos mercapto é realizada por titulação.

[030] Além dos grupos mercapto acoplados à sílica, a sílica pode compreender um compatibilizador que é tipicamente um material de cadeia de (hidro- )carbono com múltiplos átomos de carbono (por exemplo, pelo menos 4 átomos de carbono) ao longo de sua cadeia. Tal compatibilizador pode facilitar a mistura da composição. Em um exemplo, a % em peso da carga/funcionalização da superfície de carbono está entre 2 e 10, ou alternativamente entre 3 e 8. Novamente 100% é o peso  total da amostra de sílica aqui.

[031] A sílica silanizada ou pré-silanizada pode opcionalmente ser tratada com um auxiliar de dispersão de sílica. Esses auxiliares de dispersão de sílica podem incluir glicóis, como ácidos graxos, dietilenoglicóis, polietilenoglicóis, ésteres de ácidos graxos de açúcares C5 ou C6 hidrogenados ou não hidrogenados e derivados de polioxietileno de ésteres de ácidos graxos de açúcares C5 ou C6 hidrogenados ou não hidrogenados . Exemplos de ácidos graxos incluem ácido esteárico, ácido palmítico e ácido oleico. Ésteres de ácidos graxos exemplificativos de açúcares C5 e C6 hidrogenados e não hidrogenados (por exemplo, sorbose, manose e arabinose) incluem, mas não estão limitados a, oleatos de sorbitano, como monooleato de sorbitano, dioleato, trioleato e sesquioleato, bem como ésteres de sorbitano de ácidos graxos laurato, palmitato e estearato. Exemplos de derivados de polioxietileno de ésteres de ácidos graxos de açúcares C5 e C6 hidrogenados e não hidrogenados incluem, mas não estão limitados a, polissorbatos e ésteres de polioxietileno sorbitano, que são análogos aos ésteres de ácidos graxos de açúcares hidrogenados e não hidrogenados mencionados acima, exceto que grupos de óxido de etileno são colocados em cada um dos grupos hidroxila.

[032] Os auxiliares de dispersão de sílica opcionais, se usados, estão presentes em uma quantidade que varia de cerca de 0,1 % a cerca de 25 % em peso com base no peso da sílica, sendo adequado cerca de 0,5 % a cerca de 20 % em peso e cerca de 1 % a cerca de 15 % em peso com base no peso da sílica também sendo adequado.

[033] Em outra modalidade, a sílica pré-silanizada é pré-hidrofobada tratando a sílica em uma forma coloidal aquosa da mesma com um organomercaptosilano e um alquilsilano em uma razão de peso do referido organomercaptosilano para o referido alquilsilano em uma faixa de 10/90 a 90/ 10; em que o referido alquilsilano tem a Fórmula geral (I): em que R é um radical alquila com 1 a 18 átomos de carbono, de preferência de 1 a 8 átomos de carbono, como radicais metila, etila, isopropila, n-butila e octadecila, n é um numeral de 1 a 3 e X é um radical selecionado a partir de halogênios, ou seja, cloro ou bromo, preferencialmente um radical cloro, e radicais alcoxi, preferencialmente um radical alcoxi como (R1O)-, em que R1é um radical alquila com 1 a 3 átomos de carbono, como radicais metila, etila e isopropila, preferencialmente de radicais metila e etila, e onde o referido organomercaptosilano é da fórmula geral (II) em que X é um radical selecionado de halogênios, como cloro ou bromo, de preferência um radical de cloro e radicais alquila com 1 a 16 átomos de carbono, de preferência selecionados de radicais metila, etila, n-propila e n-butila; em que R2é um radical alquila com 1 a 16 átomos de carbono, preferencialmente de 1 a 4 átomos de carbono, preferencialmente selecionado a partir de radicais metila e etila e R3é um radical alquileno com 1 a 16 átomos de carbono, preferencialmente de 1 a 4 átomos de carbono, preferencialmente um radical propileno; em que n representa um número inteiro de 0 a 3 com n representando preferencialmente zero.

[034] Alquilsilanos representativos de Fórmula (I) são, por exemplo, tricloro metil silano, dicloro dimetil silano, cloro trimetil silano, trimetoxi metil silano, dimetoxi dimetil silano, metoxi trimetil silano, trimetoxi propil silano, trimetoxi octil silano, trimetoxi hexadecil silano, dimetoxi dipropil silano, trietoxi metil silano, trietoxi propil silano, trietoxi octil silano e dietoxi dimetil silano.

[035] Organomercaptosilanos representativos de Fórmula (II) são, por exemplo, trietoxi mercaptopropil silano, trimetoxi mercaptopropil silano, metil dimetoxi mercaptopropil silano, metil dietoxi mercaptopropil silano, dimetil metoxi mercaptopropil silano, trietoxi mercaptoetil silano e tripropoxi mercaptopropil silano.

[036] Alguns exemplos de sílicas pré-silanizadas que são adequadas para uso na prática desta invenção incluem, mas não estão limitadas a, sílicas Ciptane® 255 LD e Ciptane® LP (PPG Industries) que foram pré-tratadas com um mercaptosilano e Coupsil® 8113 (Degussa) que é o produto da reação entre organossilano Bis(trietoxisililpropil) polissulfeto (Si69) e sílica Ultrasil® VN3, e Coupsil® 6508, sílica Agilon® 400 da PPG Industries, sílica Agilon® 454 da PPG Industries, e sílica Agilon® 458 da PPG Industries.

[037] Em uma modalidade, a composição de elastômero é exclusiva de sílica não pré-silanizada ou compreende menos de 10 phr, de preferência menos de 5 phr de sílica não pré-silanizada.

[038] Em geral, a sílica pré-silanizada não é necessariamente sílica precipitada pré-silanizada aqui, mas é preferencialmente sílica precipitada pré- silanizada.

[039] Em uma modalidade, a composição de elastômero também pode incluir sílica (não pré-silanizada) que é opcionalmente sílica precipitada. Tais sílicas convencionais podem ser caracterizadas, por exemplo, por terem uma área de superfície BET medida usando nitrogênio gasoso. Em uma modalidade, a área de superfície BET pode estar na faixa de 40 a 600 metros quadrados por grama. Em outra modalidade, a área de superfície BET pode estar na faixa de 80 a 300 metros quadrados por grama. A sílica convencional também pode ser caracterizada por ter um valor de absorção de dibutilftalato (DBP) na faixa de 100 a 400, alternativamente 150 a 300. Pode-se esperar que uma sílica convencional tenha um tamanho médio final de partícula, por exemplo, na faixa de 0,01 a 0,05 mícron conforme determinado pelo microscópio eletrônico, embora as partículas de sílica possam ser ainda menores, ou possivelmente maiores, em tamanho. Várias sílicas disponíveis comercialmente podem ser usadas, como, apenas por exemplo aqui, e sem limitação, sílicas comercialmente disponíveis da PPG Industries sob a marca registrada Hi-Sil com designações 210, 315G, EZ160G, etc; sílicas disponíveis na Solvay, com, por exemplo, designações de Z1165MP e Premium 200MP, etc.; e sílicas disponíveis na Evonik AG com, por exemplo, designações VN2 e Ultrasil 6000GR, 9100GR, etc.

[040] Em uma modalidade, onde a composição de elastômero contém sílica adicionada/não pré-silanizada (além da referida sílica pré-silanizada), a referida composição de elastômero contém acoplador de sílica adicionado (acoplador de sílica adicionado à referida composição de elastômero), em que o referido acoplador de sílica tem uma fração reativa com grupos hidroxila (por exemplo, grupos silanol) na referida sílica e na referida sílica pré-silanizada e outra fração diferente interativa com os elastômeros da composição de elastômero. Em uma modalidade, o referido acoplador de sílica adicionado à referida composição de elastômero é composto de polissulfeto de bis(3-trietoxissililpropila) tendo uma média de cerca de 2 a cerca de 4 átomos de enxofre de conexão em sua ponte polissulfídica.

[041] Os representantes do acoplador de sílica acima mencionado (ou em outras palavras agente de acoplamento de sílica) possuindo uma porção reativa com grupos hidroxila na sílica pré-silanizada e na sílica e outra porção interativa com os referidos elastômeros, podem ser constituídos por, por exemplo: (A) bis (3- trialcoxisililalquil) polissulfeto contendo uma média na faixa de cerca de 2 a cerca de 4, alternativamente de cerca de 2 a cerca de 2,6 ou de cerca de 3,2 a cerca de 3,8, átomos de enxofre em sua ponte de conexão, ou (B) um alcoxiorganomercaptosilano, ou (C) sua combinação. Um representante desse polissulfeto de bis(3- trialcoxissililalquil) é constituído por polissulfeto de bis(3-trietoxissililpropila). Conforme indicado, para a sílica precipitada pré-silanizada, o acoplador de sílica pode ser desejavelmente um alcoxiorganomercaptosilano. Para a sílica não pré-silanizada, o acoplador de sílica pode ser desejavelmente constituído pelo polissulfeto de bis(3- trietoxissililpropila).

[042] Em uma modalidade, a composição de elastômero pode conter compostos orgânicos de silício contendo enxofre convencionais ou silanos. Exemplos de compostos de organossilício contendo enxofre adequados são da fórmula: em que Z é selecionado a partir do grupo que consiste em onde R1 é um grupo alquila de 1 a 4 átomos de carbono, ciclohexila ou fenila; R2 é um alcoxi de 1 a 8 átomos de carbono, ou cicloalcoxi de 5 a 8 átomos de carbono; Alk é um hidrocarboneto divalente de 1 a 18 átomos de carbono e n é um número inteiro de 2 a 8. Em uma modalidade, os compostos de organossilício contendo enxofre são os polissulfetos de 3,3'-bis(trimetoxi ou trietoxi sililpropila). Em uma modalidade, os compostos de organossilício contendo enxofre são dissulfeto de 3,3'- bis(trietoxissililpropila) e/ou tetrassulfeto de 3,3'-bis(trietoxisililpropila). Portanto, quanto à fórmula I, Z pode ser onde R2 é um alcoxi de 2 a 4 átomos de carbono, alternativamente 2 átomos de carbono; Alk é um hidrocarboneto bivalente de 2 a 4 átomos de carbono, alternativamente com 3 átomos de carbono; e n é um número inteiro de 2 a 5, alternativamente 2 ou 4. Em outra modalidade, compostos orgânicos de silício contendo enxofre adequados incluem os compostos divulgados na Patente dos Estados Unidos 6.608.125. Em uma modalidade, os compostos de organossilício contendo enxofre incluem 3-(octanoiltio)-1-propiltrietoxissilano, CH3(CH2)6C(=O)-S- CH2CH2CH2Si(OCH2CH3)3, que está disponível comercialmente como NXT™ da Momentive Performance Materials. Em outra modalidade, os compostos orgânicos de silício contendo enxofre adequados incluem os divulgados na Publicação de Patente dos Estados Unidos N° 2003/0130535. Em uma modalidade, o composto de organossilício contendo enxofre é Si-363 da Degussa. A quantidade do composto de organossilício contendo enxofre em uma composição de elastômero pode variar dependendo do nível de outros aditivos que são usados. De um modo geral, a quantidade do composto pode variar de 0,5 phr a 20 phr. Em uma modalidade, a quantidade variará de 1 phr a 10 phr.

[043] Em uma modalidade, a composição de elastômero é exclusiva de um acoplador de sílica separado, ou seja, um acoplador de sílica adicionado separadamente à composição de borracha.

[044] Em ainda outra modalidade, a referida carga compreende pelo menos 50 phr de sílica, preferencialmente de 50 phr a 160 phr de sílica, em que a sílica é predominantemente sílica pré-silanizada (toda em peso).

[045] Em ainda outra modalidade, a referida carga compreende de 45 phr da sílica pré-silanizada a 150 phr da sílica pré-silanizada. Em uma modalidade preferencial, a referida carga compreende de 60 phr da sílica pré-silanizada a 150 phr da sílica pré-silanizada.

[046] Em ainda outra modalidade, a referida carga compreende de 25 phr da sílica pré-silanizada a 60 phr da sílica pré-silanizada. Essa faixa é de particular interesse para pneus de caminhão.

[047] Em ainda outra modalidade, a referida carga compreende menos de 25 phr de negro de fumo, de preferência menos de 10 phr de negro de fumo, ou ainda mais preferencialmente menos de 5 phr de negro de fumo.

[048] Em outra modalidade preferida, a composição de elastômero compreende no máximo 10 phr de plastificantes líquidos, preferencialmente no máximo 10 phr de óleo. Plastificante líquido significa aqui um plastificante que está em estado líquido a 23 °C.

[049] Em outra modalidade preferida, a composição de elastômero compreende menos de 50 phr de óleo, preferencialmente menos de 30 phr de óleo, mais preferencialmente menos de 10 phr de óleo, ou mesmo mais preferencialmente menos de 7 phr de óleo. Também pode compreender menos de 5 phr de óleo ou estar essencialmente ou completamente isento de óleo.

[050] Em ainda outra modalidade, a composição de elastômero compreende ainda de 3 phr a 20 phr (de preferência de 5 phr a 15 phr) de um polioctenâmero. A adição de um polioctenâmero ajuda a melhorar ainda mais as propriedades de tração e também a cocurabilidade com outros compostos elastoméricos à base de dieno. Além disso, a presença do polioctenâmero ajuda a melhorar os indicadores de resistência ao rolamento em combinação com o elastômero parcialmente saturado, como um SSBR hidrogenado.

[051] Em outra modalidade preferida, o polioctenâmero tem um ou mais de: uma temperatura de transição vítrea dentro de uma gama de -50 °C a -80 °C, determinada de acordo com ASTM D3418 conforme mencionado abaixo; um peso molecular médio ponderado MW dentro de uma faixa de 80.000 g/mol a 100.000 g/mol, determinado por cromatografia de permeação em gel (GPC) usando padrões de calibração de poliestireno de acordo com ASTM 5296-11 ou equivalente; e um ponto de fusão dentro de uma faixa de 45 °C a 55 °C, medido por DSC em segundo aquecimento, de acordo com ASTM D3418 ou equivalente.

[052] Ainda em outra modalidade preferencial, o polioctenâmero tem entre 65 % e 85 % de ligações duplas trans de todas as ligações duplas no polioctenâmero.

[053] Em outra modalidade, a composição de elastômero compreende de 75 phr (de preferência 80 phr) a 100 phr do elastômero parcialmente saturado e/ou de 0 phr a 25 phr (de preferência 20 phr) de um ou mais de borracha de polibutadieno, poliisopreno e borracha natural. Em particular, verificou-se que uma quantidade elevada do elastómero parcialmente saturado é a mais desejável.

[054] Em ainda outra modalidade, a referida borracha de polibutadieno tem uma temperatura de transição vítrea dentro de uma faixa de -90 °C a -115 °C e/ou é uma (alta) borracha cis-polibutadieno com um teor de microestrutura cis de pelo menos 95 %.

[055] Em outra modalidade, a composição pode compreender um ou mais plastificantes hidrogenados escolhidos entre um ou mais plastificantes líquidos hidrogenados e resinas hidrocarbonadas hidrogenadas. Em particular, os plastificantes líquidos hidrogenados podem incluir óleos hidrogenados e/ou polímeros líquidos hidrogenados, preferencialmente polímeros líquidos hidrogenados à base de dieno. Tais polímeros líquidos hidrogenados e à base de dieno têm preferencialmente um peso molecular médio Mw inferior a 50.000 g/mol, em que Mw é determinado com cromatografia de permeação em gel (GPC) usando padrões de calibração de poliestireno de acordo com ASTM 5296-11 ou equivalente. Polímeros à base de dieno líquido podem incluir borrachas líquidas de estireno-butadieno, borrachas de butadieno, borrachas de isopreno, borrachas de isopreno de estireno, borrachas de butadieno de isopreno e borrachas de butadieno de isopreno de estireno ou combinações dos mesmos.

[056] Em uma modalidade, a resina de hidrocarboneto hidrogenado é selecionada de resinas C9 totalmente ou parcialmente hidrogenadas, resinas C5 totalmente ou parcialmente hidrogenadas, resinas de alfa metil estireno totalmente ou parcialmente hidrogenadas, resinas de terpeno totalmente ou parcialmente hidrogenadas, resinas de colofônia totalmente ou parcialmente hidrogenadas ou misturas disso. Também é possível que a resina seja modificada por um ou mais  grupos alifáticos ou aromáticos.

[057] Em outra modalidade, a resina de hidrocarboneto hidrogenado é selecionada do grupo de resinas C5 totalmente ou parcialmente hidrogenadas (em particular alifáticas), resinas de ciclopentadieno totalmente ou parcialmente hidrogenadas, resinas de diciclopentadieno totalmente ou parcialmente hidrogenadas e combinações destas. Também é possível que a resina seja modificada por um ou mais grupos alifáticos ou aromáticos. No entanto, a maioria dos resíduos monómeros da resina são preferencialmente ciclopentadienos parcial ou totalmente hidrogenados, diciclopentadienos total ou parcialmente hidrogenados e combinações destes.

[058] Em ainda outra modalidade, a resina de hidrocarboneto hidrogenado é isenta de ligações duplas. Tal resina de hidrocarboneto altamente hidrogenada é ainda mais compatível com a matriz de borracha de acordo com a presente invenção.

[059] Em outra modalidade, a resina de hidrocarboneto hidrogenado é uma resina de ciclopentadieno totalmente ou parcialmente hidrogenada, diciclopentadieno totalmente ou parcialmente hidrogenado ou uma combinação dos mesmos.

[060] Em outra modalidade, a composição de elastômero pode compreender pelo menos uma resina, de preferência uma resina de hidrocarboneto, ainda mais preferencialmente uma resina de hidrocarboneto plastificante (por exemplo, as resinas de hidrocarboneto hidrogenado conforme descrito aqui acima). Uma resina pode estar presente numa gama de 5 phr a 80 phr, preferencialmente 10 phr a 75 phr, ou ainda mais preferencialmente 20 phr a 70 phr.

[061] Em outra modalidade, uma temperatura de transição vítrea da resina está dentro de uma faixa de 30 °C a 80 °C, preferencialmente de 40 °C a 80 °C, ou ainda mais preferencialmente dentro de uma faixa de 40 °C a 70 °C. Uma temperatura de transição vítrea de uma resina é determinada aqui como um ponto médio de pico por um calorímetro de varredura diferencial (DSC) a uma taxa de aumento de temperatura de 10 °C por minuto, de acordo com ASTM D6604 ou equivalente.

[062] Em outra modalidade, a resina tem um ponto de amolecimento de pelo menos 95 °C conforme determinado de acordo com ASTM E28, ou equivalente, que às vezes pode ser referido como ponto de amolecimento de anel e esfera. De preferência, o ponto de amolecimento é no máximo 140 °C ou mais preferencialmente no máximo 120 °C, ou ainda mais preferencialmente no máximo 110 °C.

[063] Em ainda outra modalidade, a resina tem um índice de polidispersão dentro de uma faixa de 1 a 5, preferencialmente 1 a 2, ou mesmo mais preferencialmente 1,5 a 1,8.

[064] Ainda em uma outra modalidade, a resina tem um peso molecular médio Mw dentro de uma faixa de 150 g/mol a 1500 g/mol, preferencialmente 400 g/mol a 1000 g/mol, ou mais preferencialmente 500 g/mol a 900 g/mol, ou mesmo mais preferencialmente 600 g/mol a menos de 700 g/mol. Mw é determinado com cromatografia de permeação em gel (GPC) usando padrões de calibração de poliestireno de acordo com ASTM 5296-11 ou equivalente.

[065] Em ainda outra modalidade, a composição de elastômero compreende ainda pelo menos 0,2 phr de agentes de vulcanização, preferencialmente compreendendo enxofre elementar. Por exemplo, a composição pode compreender de 0,4 phr a 15 phr de agentes de vulcanização que pode compreender, mas não estão limitados a, enxofre elementar ou silanos contendo enxofre.

[066] Em outra modalidade, a composição de elastômero compreende de 0,3 phr a 3 phr de pelo menos um acelerador de vulcanização selecionado dentre os aceleradores de ditiocarbamato e/ou aceleradores de tiuram. Tais aceleradores são conhecidos por serem aceleradores rápidos e são aqui considerados como particularmente benéficos tendo em vista a utilização das quantidades limitadas de ligações duplas no elastômero e/ou resina hidrogenada. A composição pode compreender outros aceleradores.

[067] Em ainda outra modalidade, o referido acelerador de vulcanização é tetrabenziltiuramdisulfureto que se revelou uma escolha preferida em combinação com o polímero parcialmente saturado.

[068] Em uma modalidade, a composição de elastômero pode incluir pelo menos uma e/ou uma borracha adicional à base de dieno. Polímeros sintéticos representativos podem ser os produtos de homopolimerização de butadieno e seus homólogos e derivados, por exemplo, metilbutadieno, dimetilbutadieno e pentadieno, bem como copolímeros tais como os formados a partir de butadieno ou seus homólogos ou derivados com outros monômeros insaturados. Entre os últimos podem estar acetilenos, por exemplo, vinil acetileno; olefinas, por exemplo, isobutileno, que copolimeriza com isopreno para formar borracha butílica; compostos de vinil, por exemplo, ácido acrílico, acrilonitrila (que polimeriza com butadieno para formar NBR), ácido metacrílico e estireno, o último composto polimerizando com butadieno para formar SBR, bem como ésteres de vinil e vários aldeídos insaturados, cetonas e éteres, por exemplo acroleína, metil isopropenil cetona e éter viniletílico. Exemplos específicos de borrachas sintéticas incluem neopreno (policloropreno), polibutadieno (incluindo cis 1,4 polibutadieno), poliisopreno (incluindo cis 1,4 poliisopreno), borracha butílica, borracha halobutílica, como borracha de clorobutil ou borracha bromobutílica, borracha de estireno/isopreno/butadieno , copolímeros de 1,3 butadieno ou isopreno com monômeros como estireno, acrilonitrila e metacrilato de metila, bem como terpolímeros de etileno/propileno, também conhecidos como monômeros de etileno/propileno/dieno (EPDM), e em particular, etileno/propileno/diciclopentadieno terpolímeros. Exemplos adicionais de borrachas que podem ser usadas incluem polímeros polimerizados em solução funcionalizada na extremidade alcoxi-silila (SBR, PBR, IBR e SIBR), polímeros ramificados em estrela acoplados a silício e acoplados a estanho. Borracha ou elastômeros preferidos podem ser em geral borracha natural, poliisopreno sintético, polibutadieno e SBR incluindo SSBR. Uma ou mais dessas borrachas podem ser funcionalizadas, como para o acoplamento à sílica.

[069] Em outra modalidade, a composição pode compreender pelo menos duas borrachas à base de dieno. Por exemplo, uma combinação de duas ou mais borrachas é preferida, como borracha cis 1,4-poliisopreno (natural ou sintética, embora a natural seja preferida), borracha 3,4-poliisopreno, borracha de estireno/isopreno/butadieno, polimerização em emulsão e solução borrachas de estireno/butadieno derivadas, borrachas cis 1,4-polibutadieno e copolímeros de butadieno/acrilonitrila preparados por polimerização em emulsão. Em algumas modalidades, o elastômero parcialmente saturado também pode ser um polímero à base de dieno, mas não é necessariamente à base de dieno.

[070] Em outra modalidade, uma polimerização em emulsão derivada de estireno/butadieno (ESBR) pode ser usada com um teor de estireno de 20 a 35 por cento de estireno ligado ou, para algumas aplicações, um ESBR com um teor de estireno ligado médio a relativamente alto, ou seja, um estireno ligado teor de 30 a 45 por cento. Por ESBR preparado por polimerização em emulsão, pode significar que estireno e 1,3-butadieno são copolimerizados como uma emulsão aquosa. Tais são bem conhecidos dos versados na técnica. O teor de estireno ligado pode variar, por exemplo, de 5 a 50 por cento. Em um aspecto, o ESBR também pode conter acrilonitrila para formar uma borracha de terpolímero, como ESBR, em quantidades, por exemplo, de 2 a 30 por cento em peso de acrilonitrila ligada no terpolímero. Borrachas de copolímero de estireno/butadieno/acrilonitrila preparadas por polimerização em emulsão contendo 2 a 40 por cento em peso de acrilonitrila ligada no copolímero também podem ser contempladas como borrachas à base de dieno.

[071] Em outra modalidade, SBR preparado por polimerização em solução (SSBR) pode ser usado. Tal SSBR pode, por exemplo, ter um teor de estireno ligado na faixa de 5 a 50 por cento, de preferência 9 a 36 por cento. O SSBR pode ser convenientemente preparado, por exemplo, por polimerização aniônica em um solvente orgânico inerte. Mais especificamente, o SSBR pode ser sintetizado pela copolimerização do monômero de estireno e 1,3-butadieno em um solvente de hidrocarboneto utilizando um composto organo-lítio como iniciador. Conforme observado acima, essa borracha também pode ser funcionalizada para o acoplamento à sílica.

[072] Em uma modalidade, pode ser usada uma borracha de poliisopreno sintética ou natural. As borrachas sintéticas de cis 1,4-poliisopreno e cis 1,4- poliisopreno natural são bem conhecidas dos versados na técnica da borracha. Em particular, o teor de cis 1,4 pode ser de pelo menos 90 %, opcionalmente de pelo menos 95 %

[073] Em uma modalidade, borracha cis 1,4-polibutadieno (BR ou PBD) é usada. Borrachas de polibutadieno adequadas podem ser preparadas, por exemplo, por polimerização em solução orgânica de 1,3-butadieno. O BR pode ser convenientemente caracterizado, por exemplo, por ter pelo menos 90% de teor de cis 1,4 (conteúdo de “alto cis”) e uma temperatura de transição vítrea Tg na faixa de -95 °C a -110 °C. Borrachas de polibutadieno adequadas estão disponíveis comercialmente, como Budene® 1207, Budene® 1208, Budene® 1223 ou Budene® 1280 da The Goodyear Tire & Rubber Company. Estas borrachas de alto cis-1,4- polibutadieno podem, por exemplo, ser sintetizadas utilizando sistemas catalisadores de níquel que incluem uma mistura de (1) um composto de organoníquel, (2) um composto de organoalumínio e (3) um composto contendo flúor conforme descrito Patente dos Estados Unidos 5.698.643 e Patente dos Estados Unidos 5.451.646.

[074] Uma temperatura de transição vítrea, ou Tg, de um elastômero ou borracha representa a(s) temperatura(s) de transição vítrea do respectivo elastômero ou borracha em seu estado não curado. Uma temperatura de transição vítrea, ou Tg, de uma composição de elastômero ou uma composição de borracha representa as temperaturas de transição vítrea da respectiva composição de elastômero ou composição de borracha em seu estado curado. Uma Tg é determinada como um ponto médio de pico por um calorímetro de varredura diferencial (DSC) a uma taxa de aumento de temperatura de 20 °C por minuto, de acordo com ASTM D3418.

[075] O termo “phr” como aqui utilizado, e de acordo com a prática convencional, refere-se a “partes em peso de um respectivo material por 100 partes em peso de borracha ou elastômero”. Em geral, usando esta convenção, uma composição de elastômero é composta por 100 partes em peso de borracha/elastômero. A composição reivindicada pode compreender outras borrachas/elastômeros além dos explicitamente mencionados nas reivindicações, desde que o valor phr das borrachas/elastômeros reivindicados esteja de acordo com as faixas de phr reivindicadas e a quantidade de todas as borrachas / elastômeros na composição resulte em um total de 100 partes de borracha. Em um exemplo, a composição pode ainda compreender de 1 phr a 10 phr, opcionalmente de 1 phr a 5 phr, de uma ou mais borrachas adicionais à base de dieno, como SBR, SSBR, ESBR, PBD/BR, NR e/ou poliisopreno sintético. Em outro exemplo, a composição pode incluir menos de 5, de preferência menos de 3, phr de uma borracha adicional à base de dieno ou também estar essencialmente isenta de tal borracha adicional à base de dieno. Os termos “composto” e “composição” podem ser usados neste documento de forma intercambiável, a menos que indicado de outra forma. Os termos “borracha” e “elastômero” também podem ser usados neste documento de forma intercambiável, a menos que indicado de outra forma.

[076] Em uma modalidade, a composição de elastômero também pode incluir óleo, em particular óleo de processamento. O óleo de processamento pode ser incluído na composição de elastômero como óleo de extensão normalmente usado para estender elastômeros. O óleo de processamento também pode ser incluído na composição do elastômero pela adição do óleo diretamente durante a composição da borracha. O óleo de processamento usado pode incluir óleo de extensão presente nos elastômeros e óleo de processo adicionado durante a composição. Óleos de processo adequados podem incluir vários óleos conhecidos na técnica, incluindo óleos aromáticos, parafínicos, naftênicos, vegetais e óleos de baixo teor de PCA, como MES, TDAE, SRAE e óleos naftênicos pesados. Óleos de baixo teor de PCA adequados podem incluir aqueles com teor aromático policíclico inferior a 3 por cento em peso, conforme determinado pelo método IP346. Os procedimentos para o método IP346 podem ser encontrados em Standard Methods for Analysis & Testing of Petroleum and Related Products e British Standard 2000 Parts, 2003, 62aedição, publicado pelo Institute of Petroleum, Reino Unido.

[077] Em uma modalidade, a composição de elastômero pode incluir também negro de fumo como um dos materiais de enchimento. As quantidades preferidas nesta aplicação variam de 0,5 phr a 25 phr, preferencialmente de 0,5 phr a 10 phr ou de 0,5 phr a 5 phr. Exemplos representativos de tais negros de fumo incluem N110, N121, N134, N220, N231, N234, N242, N293, N299, N315, N326, N330, N332, N339, N343, N347, N351, N358, N375, N539, N550, N582, N630, N642, N650, N683, N754, N762, N765, N774, N787, N907, N908, N990 e N991 Esses negros de fumo têm absorções de iodo variando de 9 g/kg a 145 g/kg e um número DBP variando de 34 cm3/100 g a 150 cm3/100 g.

[078] Em outra modalidade, outras cargas podem ser usadas na composição de elastômero incluindo, mas não limitado a, enchimentos particulados incluindo polietileno de peso molecular ultra-alto (UHMWPE), géis de polímero particulado reticulado incluindo, mas não limitados aos divulgados na Patente dos Estados Unidos N° 6.242.534, Patente dos Estados Unidos N° 6.207.757, Patente dos Estados Unidos N° 6.133.364, Patente dos Estados Unidos N° 6.372.857, Patente dos Estados Unidos N° 5.395.891 ou Patente dos Estados Unidos N° 6.127.488, e um enchimento composto de amido plastificado incluindo, mas não limitado ao divulgado na Patente dos Estados Unidos N° 5.672.639. Essas outras cargas podem ser usadas em uma quantidade variando de 1 phr a 10 phr.

[079] É facilmente entendido por aquelas pessoas versadas na técnica que a composição de elastômero pode ser composta por métodos geralmente conhecidos na arte de composição de borracha, como misturar as várias borrachas constituintes vulcanizáveis por enxofre com vários materiais aditivos comumente usados, como, por exemplo, doadores de enxofre, auxiliares de cura, como ativadores e retardadores, e aditivos de processamento, como óleos, resinas, incluindo resinas de aderência e plastificantes, cargas, pigmentos, ácidos graxos, óxido de zinco, ceras, antioxidantes e antiozonantes e agentes peptizantes. Como é do conhecimento dos versados na técnica, dependendo do uso pretendido do material vulcanizável com enxofre e vulcanizado com enxofre (borrachas), os aditivos mencionados acima são selecionados e comumente usados em quantidades convencionais. Exemplos representativos de doadores de enxofre incluem enxofre elementar (enxofre isento), um dissulfeto de amina, polissulfeto polimérico e adutos de olefina de enxofre. Em uma modalidade, o agente de vulcanização de enxofre é enxofre elementar. O agente de vulcanização de enxofre pode, por exemplo, ser usado em uma quantidade variando de 0,5 phr a 8 phr, alternativamente dentro de uma faixa de 1,5 phr a 6 phr. Quantidades típicas de resinas pegajosas, se usadas, compreendem, por exemplo, 0,5 phr a 10 phr, geralmente 1 phr a 5 phr. Quantidades típicas de auxiliares de processamento, se usados, compreendem por exemplo 1 phr a 50 phr (isto pode incluir em particular óleo). Quantidades típicas de antioxidantes, se usadas, podem, por exemplo, compreender 1 phr a 5 phr. Antioxidantes representativos podem ser, por exemplo, difenil-p-fenilenodiamina e outros, como, por exemplo, aqueles divulgados em The Vanderbilt Rubber Handbook (1978), páginas 344 a 346. Quantidades típicas de antiozonantes, se usadas, podem, por exemplo, compreender 1 phr a 5 phr. Quantidades típicas de ácidos graxos, se usadas, que podem incluir ácido esteárico, podem compreender, por exemplo, 0,5 phr a 3 phr. Quantidades típicas de ceras, se usadas, podem, por exemplo, compreender 1 phr a 5 phr. Muitas vezes, ceras microcristalinas são usadas. Quantidades típicas de peptizantes, se usadas, podem, por exemplo, compreender 0,1 phr a 1 phr. Peptizadores típicos podem ser, por exemplo, pentaclorotiofenol e dissulfeto de dibenzamidodifenila.

[080] Aceleradores podem ser usados preferencialmente, mas não necessariamente, para controlar o tempo e/ou temperatura necessários para a vulcanização e para melhorar as propriedades do vulcanizado. Em uma modalidade, um único sistema acelerador pode ser usado, ou seja, acelerador primário. O(s) acelerador(es) primário(s) pode(m) ser usado(s) em quantidades totais variando de 0,5 phr a 4 phr, alternativamente 0,8 phr a 1,5 phr. Em outra modalidade, combinações de um acelerador primário e secundário podem ser usadas com o acelerador secundário sendo usado em quantidades menores, como de 0,05 phr a 3 phr, a fim de ativar e melhorar as propriedades do vulcanizado. Pode-se esperar que as combinações desses aceleradores produzam um efeito sinérgico nas propriedades finais e sejam um pouco melhores do que aquelas produzidas pelo uso de qualquer acelerador sozinho. Além disso, podem ser usados aceleradores de ação retardada que não são afetados pelas temperaturas normais de processamento, mas produzem uma cura satisfatória em temperaturas normais de vulcanização. Retardadores de vulcanização também podem ser usados. Tipos adequados de aceleradores que podem ser usados na presente invenção são, por exemplo, aminas, dissulfetos, guanidinas, tioureias, tiazóis, tiurams, sulfenamidas, ditiocarbamatos e xantatos. Em uma modalidade, o acelerador primário é uma sulfenamida. Se for utilizado um segundo acelerador, o acelerador secundário pode ser, por exemplo, um composto de guanidina, ditiocarbamato ou tiuram. As guanidinas adequadas incluem difenilguanidina e semelhantes. Tiurams adequados incluem dissulfeto de tetrametiltiuram, dissulfeto de tetraetiltiuram e dissulfeto de tetrabenziltiuram.

[081] A mistura da composição de elastômero pode ser realizada por métodos conhecidos das pessoas versadas na técnica de mistura de borracha. Por exemplo, os ingredientes podem ser tipicamente misturados em pelo menos dois estágios, ou seja, pelo menos um estágio não produtivo seguido por um estágio de mistura produtiva. Os curativos finais, incluindo agentes de vulcanização de enxofre, podem ser tipicamente misturados no estágio final, que é convencionalmente chamado de estágio de mistura “produtivo”, no qual a mistura ocorre tipicamente a uma temperatura, ou temperatura final, inferior à(s) temperatura(s) de mistura do estágio(s) anterior(s) de mistura não produtivo(s). Os termos estágios de mistura “não produtivos” e “produtivos” são bem conhecidos das pessoas versadas na técnica de mistura de borracha. Em uma modalidade, a composição de elastômero pode ser submetida a uma etapa de mistura termomecânica. A etapa de mistura termomecânica geralmente compreende um trabalho mecânico em um misturador ou extrusora por um período de tempo, por exemplo, adequado para produzir uma temperatura de borracha que esteja dentro da faixa de 140 °C a 190 °C. A duração adequada do trabalho termomecânico varia em função das condições de operação, volume e natureza dos componentes. Por exemplo, o trabalho termomecânico pode ser de 1 a 20 minutos.

[082] A composição de elastômero pode ser incorporada em uma variedade de componentes de borracha, por exemplo, de um pneu (ou em outras palavras, componentes de pneu). Por exemplo, o componente de borracha pode ser uma banda de rodagem (incluindo tampa da banda de rodagem e base da banda de rodagem), parede lateral, ápice, forro, inserto da parede lateral, revestimento de arame ou forro interno. As aplicações de borracha de piso são as aplicações preferidas para a presente invenção.

[083] Em um segundo aspecto da presente invenção, é fornecida uma composição de elastômero vulcanizado, que é baseada na composição de elastômero de acordo com o primeiro aspecto da presente invenção. Em outras palavras, a composição de elastômero vulcanizado é o produto de vulcanização da composição de elastômero vulcanizável com enxofre de acordo com o primeiro aspecto e/ou suas modalidades.

[084] Em um terceiro aspecto da invenção, é fornecido um componente de borracha, preferencialmente um componente de borracha para um pneu, em particular compreendendo a composição de elastômero de acordo com o primeiro aspecto da invenção, ou de acordo com o segundo aspecto da invenção, e/ou uma ou mais de suas modalidades. Assim, o pneu pode ser um pneu não curado ou um pneu curado, ou seja, um pneu vulcanizado.

[085] Em um quarto aspecto da invenção, um pneu é fornecido compreendendo a composição de borracha de acordo com o primeiro ou segundo aspecto da invenção, ou tendo um componente de borracha de acordo com o terceiro aspecto da invenção.

[086] Em uma modalidade preferida, o pneu compreende uma banda de rodagem, preferencialmente uma capa de banda de rodagem, compreendendo a composição de elastômero. Em outra modalidade, o pneu possui uma camada de capa de rodagem radialmente externa, destinada a entrar em contato com a estrada durante a condução, compreendendo a composição de elastômero.

[087] O pneu da presente invenção pode ser, por exemplo, um pneu pneumático ou não pneumático, um pneu de corrida, um pneu de passageiros, um pneu de aeronave, um pneu agrícola, um pneu de movimentação de terra, um pneu fora de estrada (OTR), um caminhão pneu ou um pneu de motocicleta. O pneu também pode ser um pneu radial ou diagonal.

[088] A vulcanização do pneu pode, por exemplo, ser realizada em temperaturas convencionais que estão dentro da faixa de 100 °C a 200 °C. Em uma modalidade, a vulcanização é conduzida a temperaturas que estão dentro da faixa de 110 °C a 180 °C. Qualquer um dos processos usuais de vulcanização pode ser usado, como aquecimento em uma prensa ou molde, aquecimento com vapor superaquecido  ou ar quente. Esses pneus podem ser construídos, modelados, moldados e curados por vários métodos que são conhecidos e serão prontamente evidentes para as pessoas versadas na técnica.

[089] Além disso, em um quinto aspecto, a presente invenção é dirigida a um método de produção de uma composição de elastômero (por exemplo, a composição de elastômero conforme descrito nos aspectos mencionados acima), o método compreendendo uma ou mais etapas de: i) Silanização da sílica com pelo menos um silano de modo a obter uma sílica silanizada (ou seja, pré-silanizada); ii) Adição da sílica silanizada a um elastômero parcialmente saturado e/ou um elastômero à base de dieno; iii) Misturar a sílica silanizada e o elastômero parcialmente saturado e/ou um elastômero à base de dieno; iv) Adição de um ou mais plastificantes (como resina e/ou óleo), auxiliares de processamento, antidegradantes, ceras; v) Adição de enxofre e opcionalmente pelo menos um acelerador (cura de enxofre).

[090] Em um sexto aspecto, a presente invenção é direcionada a um método de fabricação de um pneu, preferencialmente com a composição de acordo com um aspecto acima mencionado e/ou feito com o método de fabricação da composição de elastômero de acordo com o quinto aspecto, em que o método de fabricação do pneu compreende: a) formar pelo menos uma parte de um componente de borracha (ou um componente de borracha) com a composição de elastômero vulcanizável; b) montagem do pneu, incluindo o componente de borracha; c) curar o pneu com o componente de borracha para obter um pneu curado.

[091] Múltiplas características dos aspectos e modalidades aqui mencionados  podem ser combinadas umas com as outras.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS DA INVENÇÃO

[092] A Tabela 1 abaixo mostra duas composições elastoméricas comparativas que não estão de acordo com a presente invenção. O Exemplo Comparativo 1 mostra uma composição de elastômero que compreende a mesma matriz de borracha à base de dieno que o Exemplo Comparativo 2. A maioria dos ingredientes de ambas as composições são os mesmos. No entanto, o Exemplo Comparativo 1 compreende 80 phr de sílica convencional junto com 7 phr de Silano 1, enquanto o Exemplo Comparativo 2 tem 90 phr de sílica pré-silanizada. Além disso, o Exemplo Comparativo 1 compreende 10 phr de óleo, enquanto o Exemplo Comparativo 2 compreende 5 phr de óleo. Por exemplo, estes dois exemplos comparativos mostram que o uso de sílica pré-silanizada em vez de quantidades comparáveis de sílica convencional, isto é, sílica não pré-silanizada, normalmente diminui a rigidez do composto. Este efeito é mostrado abaixo na Tabela 2. TABELA 1  1 Borracha de estireno butadieno polimerizada em solução como SLR4602 da Trinseo 2 Borracha de polibutadieno como BudeneTM 1223 da Goodyear 3 Resina de politerpeno como Sylvatraxx 4150 da Arizona Chemical 4 Óleo TDAE 5 incluindo monoésteres de glicerina de ácido esteárico e sabões de zinco de ácidos graxos 6 Sílica precipitada como ZeosilTM Premium 200MP da Solvay 7 Sílica precipitada pré-silanizada como AgilonTM 400 da PPG Industries 8 Bis-trietoxisililpropil dissulfeto como SI266TM da Evonik 9 à base de fenilenodiaminas 10 Difenilguanidina (acelerador) 11 N-ciclohexil-2-benzotiazolsulfenamida (acelerador) 12 50 % de bis-trietoxisililpropil tetrassulfeto em 50 % de portador de negro de fumo N330, como X50S da Evonik TABELA 2 a G’ foi obtido com um Analisador de Processo de Borracha RPA 2000™ da empresa Alpha Technologies, baseado em ASTM D5289, em uma tensão de 1 %, 100 °C e uma frequência de 1 Hz bA tangente Delta foi obtida por um instrumento MetravibTM a 6 % de tensão e 7,8 Hz com base na norma DIN 53513, ou equivalente, a uma temperatura de 30 °C c A resistência à tração foi determinada por um teste de amostra de anel com base em ASTM D412 ou equivalente, a resistência à tração é a tensão na ruptura

[093] Observa-se que a rigidez do Exemplo Comparativo 2 é consideravelmente menor do que a rigidez do Exemplo Comparativo 1, conforme mostrado pela queda de cerca de 32 % em G'. Essa queda de rigidez é ainda mais notável, pois a composição do Exemplo Comparativo 2 já possui um teor aumentado de sílica (em 10 phr), em que mais enchimento normalmente aumenta a rigidez da composição. Ainda mais, o Exemplo Comparativo 2 tem 5 phr a menos de óleo do que o Exemplo Comparativo 1, que normalmente também aumenta a rigidez do composto. A sílica pré-silanizada se dispersa melhor na composição do elastômero, o que resulta em uma rigidez reduzida em baixa deformação.

[094] Como também mostrado na Tabela 2, a Tangente Delta é melhorada pelo uso da sílica pré-silanizada em cerca de 14 %. A tangente delta pode ser considerada como um indicador de histerese, de modo que sua redução sugere também uma resistência ao rolamento reduzida se a mesma composição de elastômero for usada em um pneu. A resistência à tração permanece idêntica e relativamente baixa para o Exemplo Comparativo 1 e o Exemplo Comparativo 2.

[095] Embora a melhoria descrita acima em Tangente Delta seja desejável, a queda significativa na rigidez pode, por exemplo, ser indesejável para muitas aplicações de pneus orientadas para o desempenho.

[096] De acordo com as modalidades da presente invenção, os inventores encontraram os Exemplos Inventivos 1 e 2 conforme mostrado na Tabela 3 abaixo. Os Exemplos Inventivos 1 e 2 são listados juntamente com os Exemplos Comparativos 3 e 4 que não estão de acordo com a presente invenção. Todos os Exemplos da Tabela 3 compreendem um elastômero parcialmente saturado na forma de borrachas de estireno-butadieno polimerizadas em solução hidrogenada. Além disso, os Exemplos Inventivos 1 e 2 compreendem sílica pré-silanizada, enquanto os Exemplos Comparativos 3 e 4 compreendem sílica convencional, semelhante aos Exemplos Comparativos 1 e 2. O Exemplo Comparativo 3 e o Exemplo Inventivo 1 compreendem, cada um, uma solução hidrogenada de alta Tg polimerizada estireno- borracha de butadieno. O Exemplo Comparativo 4 e o Exemplo Inventivo 2 compreendem cada um uma borracha de estireno-butadieno polimerizada em solução hidrogenada de baixa Tg. TABELA 3 13 Borracha de estireno-butadieno polimerizada em solução hidrogenada com uma Tg de -30 °C, como NT120 da JSR 14 Borracha de estireno-butadieno polimerizada em solução hidrogenada com Tg de -53 °C, 15 como VestenamerTM 8012 da Evonik 16 Dissulfeto de tetrabenziltiuram (acelerador) 17 2-Mercaptobenzotiazol (acelerador)

[097] A rigidez, a tangente delta e a resistência à tração foram determinadas para os exemplos da Tabela 3 e estão listadas na Tabela 4 abaixo. TABELA 4 a G’ foi obtido com um Analisador de Processo de Borracha RPA 2000™ da empresa Alpha Technologies, baseado em ASTM D5289, em uma tensão de 1 %, 100 °C e uma frequência de 1 Hz b A tangente Delta foi obtida por um instrumento MetravibTM a 6 % de tensão e 7,8 Hz com base na norma DIN 53513, ou equivalente, a uma temperatura de 30 °C c A resistência à tração foi determinada por um teste de amostra de anel com base em ASTM D412 ou equivalente, a resistência à tração é a tensão na ruptura

[098] Conforme mostrado na Tabela 4, o Exemplo Inventivo 1 tem uma rigidez substancialmente maior do que seu Exemplo Comparativo 3 associado. Este efeito surpreendente e inesperado é completamente diferente do que é observado para a combinação de borrachas convencionais à base de dieno com sílica pré-silanizada. Tal comportamento típico foi demonstrado, por exemplo, pelos Exemplos Comparativos 1 e 2 na Tabela 2, em que o efeito oposto de uma queda de rigidez ocorre após a substituição de uma sílica convencional por sílica pré-silanizada. No entanto, ao usar a sílica pré-silanizada em combinação com elastômeros parcialmente saturados (aqui na forma de uma borracha de estireno-butadieno polimerizada em solução hidrogenada), a rigidez ainda aumenta ao substituir a sílica convencional pela sílica pré-silanizada. O mesmo comportamento pode ser observado ao comparar os valores de rigidez do Exemplo Comparativo 4 e do Exemplo Inventivo 2, conforme também mostrado na Tabela 4. Além disso, os respectivos valores de Tangente Delta como indicador de histerese/resistência ao rolamento melhoram significativamente após a implantação da sílica pré-silanizada versus o uso de sílica convencional. Além disso, os Exemplos Comparativos 3 e 4, bem como os Exemplos Inventivos 1 e 2, mostram boa resistência à tração.

[099] No geral, os Exemplos Inventivos 1 e 2 têm uma rigidez avançada, bons indicadores de resistência ao rolamento e, ao mesmo tempo, boas propriedades de tração.

Claims (10)

1. Composição de elastômero vulcanizável com enxofre CARACTERIZADA pelo fato de que: 50 phr a 100 phr de pelo menos um elastômero parcialmente saturado definido por unidades repetidas, em que no máximo 15 % de todas as unidades repetidas do elastômero parcialmente saturado compreendem uma ligação dupla; 0 phr a 50 phr de pelo menos um elastômero à base de dieno; e 40 phr a 200 phr de pelo menos uma carga, em que a carga compreende predominantemente sílica silanizada ou sílica pré-silanizada.

2. Composição de elastômero, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o elastômero parcialmente saturado tem uma temperatura de transição vítrea dentro de uma faixa de -20 °C a -65 °C; e/ou em que o elastômero parcialmente saturado tem um peso molecular médio ponderado Mw de 200.000 g/mol a 500.000 g/mol.

3. Composição de elastômero, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a composição de elastômero compreende de 0 phr a 10 phr de plastificante líquido ou de 2 phr a 10 phr de plastificante líquido.

4. Composição de elastômero, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a sílica silanizada ou pré-silanizada tem uma área superficial BET menor que 120 g/m2.

5. Composição de elastômero, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a sílica pré-silanizada é uma sílica que é pré- reagida com um silano contendo enxofre; ou em que a sílica silanizada é uma sílica que é reagida com um silano contendo enxofre.

6. Composição de elastômero, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a referida carga compreende de 45 phr a 150 phr da referida sílica; e/ou em que a referida carga compreende menos de 5 phr de negro  de fumo.

7. Composição de elastômero, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que no máximo 11 % de todas as unidades repetidas têm uma ligação dupla e/ou em que pelo menos 4 % das unidades repetidas têm uma ligação dupla.

8. Composição de elastômero, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que adicionalmente de 3 phr a 20 phr de um polioctenâmero.

9. Composição de elastômero, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que adicionalmente 0,1 phr a 3 phr de um acelerador de vulcanização selecionado dentre um ou mais de aceleradores de ditiocarbamato e aceleradores de tiuram.

10. Pneu tendo um componente de borracha como uma banda de rodagem, CARACTERIZADO pelo fato de que a composição de elastômero, conforme definida em qualquer uma das reivindicações anteriores, é vulcanizada.