BR102023015125A2

BR102023015125A2 - Composição de borracha para pneu de caminhão

Info

Publication number: BR102023015125A2
Application number: BR102023015125-6A
Authority: BR
Inventors: Jean-Noel Marsat; Marine Sophie Francoise Wassen; Manuela Pompei; Karmena Izabela Anyfantaki
Original assignee: The Goodyear Tire & Rubber Company
Priority date: 2022-07-28
Filing date: 2023-07-27
Publication date: 2024-02-20
Also published as: US20240043587A1; CN117467202A; EP4311690A1

Abstract

composição de borracha para pneu de caminhão. trata-se de uma composição de borracha para um pneu de caminhão (1) que é divulgada. a composição de borracha compreende 70 phr a 95 phr de poliisopreno; 5 phr a 30 phr de uma solução polimerizada de borracha de butadieno estireno com uma temperatura de transição vítrea inferior a - 40 °c que é funcionalizada para o acoplamento à sílica; e 40 phr a 80 phr de uma carga que compreende predominantemente sílica. além disso, um pneu de caminhão (1) é divulgado, que tem uma banda de rodagem (10) e que tem a dita composição de borracha em uma parte radialmente mais externa de sua banda de rodagem (10).

Description

[001] Esta invenção refere-se a uma composição de borracha, em particular, para um pneu, como um pneu de caminhão. Além disso, a presente invenção refere- se a um pneu que compreende tal composição de borracha. Além disso, a presente invenção refere-se a um caminhão, em particular, a um caminhão semirreboque que tem um caminhão e um semirreboque, em que o caminhão compreende um pneu com a dita composição de borracha, de preferência, em sua banda de rodagem.

Fundamentos da Invenção

[002] Os caminhões semirreboque estão transportando a maioria das mercadorias terrestres. Tendo em vista os aspectos ambientais e com relação à sustentabilidade, é desejável que tais caminhões, incluindo seus reboques, sejam equipados com pneus com boa resistência ao rolamento e propriedades de abrasão. Além disso, pneus com propriedades avançadas de resistência ao rolamento ainda devem ter boas propriedades de aderência e/ou de segurança, como aderência avançada em piso molhado. Embora tenha havido desenvolvimentos neste campo nos últimos anos, ainda há espaço significativo para melhorias.

Sumário da Invenção

[003] A invenção refere-se a uma composição de borracha, de acordo com a reivindicação 1, a um pneu, de acordo com a reivindicação 8, e a um caminhão semirreboque, de acordo com a reivindicação 10.

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

[005] Um objetivo da presente invenção é fornecer uma composição de borracha, em particular, para um pneu de caminhão que tenha propriedades superiores de resistência ao rolamento.

[006] Outro objetivo da presente invenção é fornecer uma composição de borracha com boas propriedades de resistência ao rolamento em abrasão limitada.

[007] Ainda outro objetivo da presente invenção é fornecer uma composição de borracha para um pneu de caminhão com boa resistência ao rolamento e propriedades de aderência em piso molhado.

[008] Outro objetivo da presente invenção é fornecer uma composição de borracha para um pneu de caminhão que atenda a uma combinação dos objetivos mencionados acima.

[009] Assim, em um primeiro aspecto, a presente invenção refere-se a uma composição de borracha, de preferência, para pneu de caminhão, a composição de borracha que compreende 70 phr a 95 phr, de preferência, 75 phr a 95 phr, de poliisopreno, e 5 phr a 30 phr, de preferência, 5 phr a 25 phr, de uma solução polimerizada de borracha de butadieno estireno com uma temperatura de transição vítrea inferior a -40 °C que é funcionalizada para o acoplamento à sílica. Ainda de acordo com a invenção, a composição de borracha compreende 40 phr a 80 phr de uma carga que compreende predominantemente sílica.

[010] Revelou-se que a combinação reivindicada de materiais fornece um equilíbrio avançado entre as propriedades de resistência ao desgaste, à umidade e ao rolamento, o que resulta em um impacto ambiental reduzido e segurança adicional quando essa composição de borracha é utilizada em um pneu.

[011] Em uma modalidade preferida, a composição de borracha compreende de 45 phr a 75 phr de sílica. Em particular, quantidades menores e maiores de sílica são, de preferência, evitadas. Entre outras, quantidades mais baixas de enchimento podem afetar a rigidez do pneu e quantidades mais altas de sílica podem prejudicar, por exemplo, o alongamento na ruptura ou a resistência à tração.

[012] Em outra modalidade preferida, a composição de borracha compreende mais de 55 phr de sílica e menos de 70 phr de sílica.

[013] Em outra modalidade preferida, a dita sílica tem uma área de superfície BET de pelo menos 190 m2/g, de preferência, de pelo menos 200 m2/g; e/ou de no máximo 350 m2/g, ou ainda mais de preferência, de menos de 300 m2/g.

[014] Ainda em outra modalidade preferida, a composição de borracha compreende menos de 10 phr de carbono negro. De preferência, a quantidade de negro de fumo na presente composição é baixa.

[015] Ainda em outra modalidade preferida, a composição de borracha compreende de 0, de preferência, de 0,1 phr a 6 phr, de preferência, 4 phr de carbono negro. Uma tarefa do negro de fumo é fornecer ao pneu uma cor preta.

[016] Ainda em outra modalidade preferida, a borracha de butadieno estireno polimerizada em solução é funcionalizada com um ou mais grupos selecionados de i) pelo menos um grupo amino silano, ii) pelo menos um grupo amino siloxano e iii) pelo menos um grupo amino silanol. Verificou-se que um ou mais desses grupos são os mais desejáveis para o acoplamento à sílica na presente composição. Os grupos funcionais podem estar na cadeia, pendentes ou fornecidos em uma ou mais extremidades da cadeia. Em uma modalidade preferida, a borracha de butadieno estireno polimerizada em solução é funcionalizada na extremidade da cadeia com um ou mais desses grupos.

[017] Em outra modalidade preferida, a borracha de butadieno estireno polimerizada em solução tem um peso molecular médio Mw dentro de uma faixa de 200k g/mol e 800k g/mol, de preferência, 300k g/mol e 700k g/mol.

[018] Em ainda outra modalidade preferida, a borracha de butadieno estireno polimerizada em solução tem um teor de estireno que varia de 5% a 20% e/ou um teor de vinila que varia de 20% a 50%, de preferência, 30% a 45% (RHC).

[019] Em ainda outra modalidade preferida, a borracha de butadieno estireno polimerizada em solução tem uma temperatura de transição vítrea na faixa de -51 °C a -68 °C. Assim, nesta modalidade, a borracha de butadieno estireno polimerizada em solução não é uma borracha de Tg alta nem uma borracha de Tg muito baixa, que se destina, entre outros, a obter um composto Tg moderado em combinação com o poliisopreno da presente composição de borracha.

[020] Em uma modalidade preferida, a composição de borracha compreende um ou mais de 80 phr ou de 85 phr a 95 phr ou a 92 phr de poliisopreno e de 5 phr ou de 8 phr a 30 phr, de preferência, a 25 phr ou ainda mais de preferência, a 20 phr ou a 15 phr, da borracha de butadieno estireno polimerizada em solução. Verificou- se que essas faixas são particularmente preferíveis.

[021] Em outra modalidade preferida, o poliisopreno é predominantemente borracha natural ou até mesmo constituído por borracha natural. O uso de borracha natural é tipicamente preferido aqui.

[022] Ainda em outra modalidade preferida, a composição de borracha compreende um silano dentro de uma faixa de 6 phr a 10 phr.

[023] Em ainda outra modalidade preferida, o silano é um ou mais de: i) um silano que contém enxofre (as moléculas de silano que compreendem um ou mais átomos de enxofre); ii) um doador de enxofre, em que, por exemplo, o silano pode fornecer um ou mais átomos de enxofre por molécula de silano para reticulação de cadeias poliméricas da borracha, como poliisopreno e/ou borracha à base de dieno); e iii) um ou mais de pelo menos um tetrassulfeto silano e pelo menos um mercapto silano. O dito mercapto silano pode ser um mercapto silano desbloqueado ou bloqueado. Um exemplo do tetrassulfeto silano é o tetrassulfeto de bis- trietoxissililpropila. Os exemplos de mercapto silanos incluem trialcoximercaptoalquil-silano (que é desbloqueado) e 3-Octanoiltio-1- propiltrietoxisilano (que é bloqueado).

[024] Em uma modalidade preferida, a composição de borracha é uma composição de borracha curável com enxofre ou curada com enxofre.

[025] Em outra modalidade preferida, a composição de borracha compreende menos de 4 phr de borracha de polibutadieno. Assim, a presente invenção compreende de preferência, essencialmente poli-isopreno e a borracha de butadieno estireno polimerizada em solução funcionalizada.

[026] Ainda em outra modalidade preferida, a composição de borracha compreende menos de 10 phr de resina. Dependendo do tipo de resina, esse recurso pode reduzir ainda mais o impacto ambiental e melhorar a sustentabilidade.

[027] Ainda em outra modalidade preferida, a composição de borracha compreende menos de 10 phr de óleo. Dependendo do tipo de óleo, esse recurso pode reduzir ainda mais o impacto ambiental e melhorar a sustentabilidade. Além disso, a rigidez também é influenciada positivamente, em particular, aumentada.

[028] Em uma modalidade preferida, a composição de borracha pode incluir pelo menos uma borracha adicional à base de dieno. Os 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. Os exemplos adicionais de borrachas que podem ser utilizadas incluem polímeros polimerizados em solução funcionalizada na extremidade alcóxi-silila (SBR, PBR, IBR e SIBR), polímeros ramificados em estrela acoplados a silício e acoplados a estanho. A borracha ou os elastômeros preferidos podem ser, em geral, borracha natural, poliisopreno sintético, polibutadieno e SBR incluindo SSBR.

[029] Em outra modalidade preferida, 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 de cis 1,4-poliisopreno (natural ou sintética, embora a natural seja preferida), borracha de 3,4-poliisopreno, borracha de estireno/isopreno/butadieno, borrachas de estireno/butadieno derivadas de polimerização em emulsão e solução, borracha de cis 1,4-polibutadieno e copolímeros de butadieno/acrilonitrila preparados por polimerização em emulsão.

[030] Em outra modalidade preferida, um estireno/butadieno derivado de polimerização em emulsão (ESBR) pode ser utilizado com um teor de estireno de 20 a 28 por cento de estireno ligado ou, para algumas aplicações, um ESBR que tem um teor de estireno ligado médio a relativamente alto, ou seja, um teor de estireno ligado de 30 a 45 por cento. Em muitos casos, o ESBR terá um teor de estireno ligado que está dentro da faixa de 26 a 31 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 ESBAR, em quantidades, por exemplo, de 2 a 30 por cento em peso de acrilonitrila ligada no terpolímero. As borrachas de copolímero de estireno/butadieno/acrilonitrila preparadas por polimerização em emulsão que contêm 2 a 40 por cento em peso de acrilonitrila ligada no copolímero também podem ser observadas como borrachas à base de dieno.

[031] O SBR (SSBR) preparado por polimerização em solução (ou polimerizado em solução) pode ter, por exemplo, um teor de estireno ligado na faixa de 5 a 50 por cento, de preferência, 9 a 36 por cento e, mais de preferência, 26 a 31 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 com o uso de um composto organo- lítio como o iniciador. Ainda em outra modalidade, a borracha de butadieno estireno em solução é um polímero acoplado a estanho. O SBR ou SSBR é funcionalizado para o acoplamento à sílica, em particular, conforme mencionado aqui acima.

[032] Em uma modalidade, uma borracha de poliisopreno sintética ou natural pode ser utilizada. Em particular, o teor de cis 1,4-microestrutura pode ser de pelo menos 90% e é tipicamente de pelo menos 95% ou até mais.

[033] Em uma modalidade, a borracha cis-1,4-polibutadieno (BR ou PBD) é adicionalmente utilizada. As 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 microestrutura cis-1,4 (teor de “alto cis”) e uma temperatura de transição vítrea (Tg) na faixa de -95 °C a - 110 °CC. As 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 com o uso de sistemas catalisadores de níquel que incluem uma mistura de (1) um composto de organoníquel, (2) um composto de organoalumínio e (3) um composto que contém flúor, conforme descrito na Patente U.S. 5.698.643 e na Patente U.S. 5.451.646.

[034] Uma temperatura de transição vítrea, ou Tg, de um elastômero representa a temperatura de transição vítrea do respectivo elastômero em seu estado não curado. Uma temperatura de transição vítrea de uma composição de elastômero representa a temperatura de transição vítrea da composição de elastômero 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 ou equivalente.

[035] 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, com o uso dessa convenção, uma composição de borracha é composta por 100 partes em peso de borracha/elastômero. A composição reivindicada pode compreender outras borrachas/elastômeros além daqueles 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, tais como SBR, SSBR, ESBR, PBD/BR. Em outro exemplo, a composição pode incluir menos de 5 phr, de preferência, menos de 3, phr de uma borracha adicional à base de dieno ou também estar essencialmente livre de tal borracha adicional à base de dieno. Os termos “composto” e “composição” e “formulação” podem ser utilizados neste documento de forma intercambiável, a menos que indicado de outra forma. Os termos “borracha” e “elastômero” também podem ser utilizados neste documento de forma intercambiável.

[036] Os pesos moleculares de elastômeros/borrachas/resinas, como Mn (peso molecular médio numérico), Mw (peso molecular médio ponderado) e Mz (peso molecular médio z), são determinados aqui com o uso de cromatografia de permeação em gel (GPC) de acordo com ASTM 5296-11 com o uso de padrões de calibração de poliestireno ou equivalentes.

[037] Em outra modalidade preferida, a composição de borracha inclui uma resina, de preferência, com uma temperatura de transição vítrea Tg superior a 20 °C.

[038] A Tg para resinas é determinada 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. De preferência, a resina tem um ponto de amolecimento acima de 70 °C, conforme determinado pela ASTM E28, que às vezes pode ser referido como um ponto de amolecimento de anel e esfera.

[039] Em outra modalidade preferida, a resina é selecionada do grupo que consiste em resina de cumarona-indeno, resina de hidrocarboneto de petróleo, polímeros/resinas de terpeno, resinas de estireno/alfametilestireno, resina de fenol de terpeno, resinas derivadas de colofônia e copolímeros e/ou suas misturas.

[040] Uma resina de cumarona-indeno contém, de preferência, cumarona e indeno como componentes de monômero que constituem a estrutura da resina (cadeia principal). Os ingredientes de monômero diferentes de cumarona e indeno que podem ser incorporados na estrutura são, por exemplo, metil cumarona, estireno, alfametilestireno, metilindeno, viniltolueno, diciclopentadieno, ciclopentadieno e diolefinas, como isopreno e piperileno. As resinas de cumarona- indeno têm, de preferência, pontos de amolecimento que varia de 10 °C a 160 °C (conforme medido pelo método de esfera e anel). Ainda mais de preferência, o ponto de amolecimento varia de 30 °C a 100 °C.

[041] As resinas de petróleo adequadas incluem tipos aromáticos e não aromáticos. Vários tipos de resinas de petróleo estão disponíveis. Algumas resinas têm um baixo grau de insaturação e alto teor aromático, enquanto algumas são altamente insaturadas e ainda algumas não contêm nenhuma estrutura aromática. As diferenças nas resinas são, em grande parte, devido às olefinas na matéria-prima a partir da qual as resinas são derivadas. Os derivados convencionais em tais resinas incluem qualquer espécie C5 (olefinas e diolefinas que contêm uma média de cinco átomos de carbono), como ciclopentadieno, diciclopentadieno, diolefinas, como isopreno e piperileno, e qualquer espécie C9 (olefinas e diolefinas que contêm uma média de 9 átomos de carbono), como viniltolueno, alfametilestireno e indeno. Tais resinas são produzidas a partir de qualquer mistura formada a partir das espécies C5 e C9 mencionadas acima e são conhecidas como resinas de copolímeros C5/C9. As resinas de petróleo estão normalmente disponíveis com pontos de amolecimento que variam de 10 °C a 120 °C. De preferência, o ponto de amolecimento varia de 30 °C a 100 °C.

[042] Em uma modalidade, as resinas C5 são resinas alifáticas feitas de um ou mais dos seguintes monômeros: 1,3-pentadieno (por exemplo, cis ou trans), 2- metil-2-buteno, ciclopenteno, ciclopentadieno e diciclopentadieno.

[043] Em outra modalidade preferida, uma resina C9 é uma resina feita de um ou mais monômeros aromáticos, de preferência, escolhidos a partir do grupo de indeno, metilindeno, vinil tolueno, estireno e metilestireno (como alfa-metilestireno).

[044] Ainda em outra modalidade preferida, uma resina modificada C9 é uma resina (como uma resina C5) que foi modificada ou funcionalizada com um ou mais monômeros aromáticos, de preferência, escolhidos a partir do grupo de indeno, metilindeno, vinil tolueno, estireno e metilestireno (como alfa metilestireno).

[045] As resinas de terpeno são, de preferência, constituídas por polímeros de pelo menos um de limoneno, alfa pineno, beta pineno e delta-3-careno.

[046] As resinas de terpeno-fenol podem ser derivadas por copolimerização de monômeros fenólicos com terpenos como limonenos, pinenos e delta-3-careno.

[047] Os representativos de resinas derivadas de colofônia e seus derivados são, por exemplo, colofônia de goma, colofônia de madeira e colofônia líquida. A resina de goma, a resina de madeira e a colofônia líquida têm composições semelhantes, embora a quantidade de componentes de colofônia possa variar. Tais resinas podem ser dimerizadas, polimerizadas ou desproporcionadas. Tais resinas podem estar na forma de ésteres de ácidos colofônicos e polióis, como pentaeritritol ou glicol.

[048] Uma resina de estireno/alfametilestireno é aqui considerada como um copolímero (de preferência, de cadeia relativamente curta) de estireno e alfametilestireno com uma razão molar de estireno/alfametilestireno na faixa de 0,05 a 1,50. Em um aspecto, tal resina pode ser adequadamente preparada, por exemplo, por copolimerização catiônica de estireno e alfametilestireno em um solvente de hidrocarboneto. Assim, a resina de estireno/alfametilestireno observada pode ser caracterizada, por exemplo, pela sua estrutura química, ou seja, os seus teores de estireno e alfametilestireno e pela sua temperatura de transição vítrea, peso molecular e distribuição de peso molecular.

[049] Em uma modalidade preferida, a dita resina é parcial ou totalmente hidrogenada.

[050] Em outra modalidade preferida, a composição de borracha é essencialmente livre de resina ou livre de resina. Em alternativa, a composição de borracha compreende menos de 15 phr, de preferência, menos de 9 phr ou ainda mais de preferência, menos de 4 phr de resina.

[051] Em uma modalidade, a composição de borracha compreende óleo, como óleo de processamento. O óleo pode ser incluído na composição de borracha como óleo extensor normalmente utilizado para estender elastômeros. O óleo também pode ser incluído na composição da borracha pela adição do óleo diretamente durante a composição da borracha. O óleo utilizado pode incluir tanto o óleo de extensão, presente nos elastômeros, quanto o óleo (de processo) adicionado durante a composição. Os óleos 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. Os 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 and British Standard 2000 Parts”, 2003, 62a edição, publicado pelo Institute of Petroleum, Reino Unido. Alguns exemplos representativos de óleos vegetais que podem ser utilizados incluem óleo de soja, óleo de girassol, óleo de canola (colza), óleo de milho, óleo de coco, óleo de semente de algodão, azeite de oliva, óleo de palma, óleo de amendoim e óleo de cártamo. O óleo de soja e o óleo de milho são óleos vegetais tipicamente preferidos. Se utilizada, uma composição de borracha também pode incluir até 30 phr de óleo de processamento, de preferência, menos de 10 phr de óleo, ou ainda mais de preferência, menos de 5 phr.

[052] As temperaturas de transição vítrea Tg para óleos são determinadas como um ponto médio de pico por um calorímetro diferencial de varredura (DSC) a uma taxa de aumento de temperatura de 10 °C por minuto, de acordo com ASTM E1356, ou equivalente.

[053] Em uma modalidade, a composição de borracha compreende sílica. A sílica pode ser, por exemplo, sílica pirogênica/fumada ou precipitada. Em modalidades preferidas, é utilizada sílica precipitada. As sílicas podem ser caracterizadas, por exemplo, por terem uma área superficial BET, conforme medida com o uso de gás nitrogênio. A área superficial BET é determinada de acordo com ASTM D6556 ou equivalente, e é descrita no “Journal of the American Chemical Society”, Volume 60, Página 304 (1930).

[054] De preferência, o enchimento compreende mais de 90% de sílica, em peso.

[055] Em ainda outra modalidade preferida, a composição de borracha pode compreender sílica pré-silanizada e/ou hidrofobada.

[056] Em uma modalidade preferida alternativa, a sílica pré-hidrofobada pode ser pré-tratada com um agente de acoplamento de sílica composto por, por exemplo, um alcoxiorganomercaptoalcoxisilano ou uma combinação de alcoxisilano e organomercaptoalcoxisilano antes de misturar a sílica pré-tratada com a borracha em vez de reagir a sílica com o agente de acoplamento de sílica in situ dentro da borracha. Por exemplo, vide a Patente U.S. 7.214.731, cujos ensinamentos são aqui incorporados com o propósito de descrever sílica pré-hidrofobada e técnicas para produzir tal sílica pré-hidrofobada.

[057] Em outra modalidade preferida, a dita sílica pré-silanizada é sílica pré- reagida com um acoplador de sílica composto por bis(3-trietoxissililpropil)polissulfeto que contém uma média de 1 a 5 átomos de enxofre de ligação (de preferência, 2 a 4) em sua ponte polissulfídica ou um alcoxiorganomercaptosilano. O mercaptosilano com seus grupos SH pode melhorar a compatibilidade com o material de borracha ou matriz de borracha e/ou suportar o processo de cura. 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.

[058] 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.

[059] Em uma modalidade, a composição de borracha pode incluir carbono negro. Os exemplos representativos de tais carbonos negros 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, Classes N650, N683, N754, N762, N765, N774, N787, N907, N908, N990 e N991. Esses carbonos negros têm absorções de iodo que variam de 9 g/kg a 145 g/kg e um número DBP que varia de 34 cm3/100 g a 150 cm3/100 g. Os valores de absorção de iodo são determinados de acordo com ASTM D1510 ou equivalente.

[060] Em outras modalidades preferidas, o teor de negro de fumoé de no máximo 10 phr, de preferência, menos de 8 phr ou menos de 4 phr.

[061] Normalmente, o teor de negro de fumo é de pelo menos 0,1 phr.

[062] Em outra modalidade preferida, outras cargas podem ser utilizadas na composição de borracha que incluem, mas não limitadas às cargas particuladas que incluem polietileno de peso molecular ultra-alto (UHMWPE), géis de polímero particulado reticulado que incluem, mas não limitados àqueles divulgados na Patente U.S. 6.242.534; Patente U.S. 6.207.757, Patente U.S. 6.133.364, Patente U.S. 6.372.857, Patente U.S. 5.395.891 ou Patente U.S. 6.127.488, e uma carga composta de amido plastificado que inclui, mas não limitada àquela divulgada na Patente U.S. 5.672.639.

[063] Em uma modalidade preferida, a composição de borracha pode conter compostos orgânicos de silício que contém enxofre ou silanos. Os exemplos de compostos de organossilício que contêm enxofre adequados são da fórmula: em que Z é selecionado do grupo que consiste em em que R1é um grupo alquila de 1 a 4 átomos de carbono, ciclo-hexila ou fenila; R2é um alcóxi de 1 a 8 átomos de carbono, ou cicloalcóxi 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 que contêm enxofre são os polissulfetos de 3,3’-bis(trimetóxi ou trietoxisililpropila). Em uma modalidade, os compostos de organossilício que contêm enxofre são dissulfeto de 3,3'-bis(trietoxissililpropila) e/ou tetrassulfeto de 3,3’-bis(trietoxissililpropila). Portanto, quanto à fórmula I, Z pode ser em que R2é um alcóxi 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 que contêm enxofre adequados incluem os compostos divulgados na Patente U.S. 6.608.125. Em uma modalidade, os compostos de organossilício que contêm enxofre incluem 3-(octanoiltio)-1-propiltrietoxissilano, CH3(CH2)6C(=O)—S—CH2CH2CH2Si(OCH2CH3)3, que está disponível comercialmente como NXT® junto a Momentive Performance Materials. Em outra modalidade, os compostos orgânicos de silício que contêm enxofre adequados incluem aqueles divulgados na Publicação do Pedido de Patente U.S. N° 2003/0130535. Em uma modalidade, o composto de organossilício que contém enxofre é Si-363 da Degussa. A quantidade do composto de organossilício que contém enxofre em uma composição de borracha pode variar dependendo do nível de outros aditivos que são utilizados.

[064] É facilmente entendido pelos versados na técnica que a composição de borracha pode ser composta por métodos geralmente conhecidos na técnica de composição de borracha, como misturar as várias borrachas constituintes vulcanizáveis por enxofre com vários materiais aditivos comumente utilizados, 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 conhecido pelos 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 utilizados em quantidades convencionais. Alguns exemplos representativos de doadores de enxofre incluem enxofre elementar (enxofre livre), 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 utilizado em uma quantidade que varia 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 utilizadas, compreendem, por exemplo, 0,5 phr a 10 phr, geralmente 1 phr a 5 phr. Quantidades típicas de auxiliares de processamento, se utilizados, compreendem por exemplo 1 phr a 50 phr (isso pode incluir, em particular, óleo). Quantidades típicas de antioxidantes, se utilizadas, podem compreender, por exemplo, 1 phr a 5 phr. Os 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. As quantidades típicas de antiozonantes, se utilizadas, podem compreender, por exemplo, 1 phr a 5 phr. As quantidades típicas de ácidos graxos, se utilizadas, que podem incluir ácido esteárico, podem compreender, por exemplo, 0,5 phr a 3 phr. As quantidades típicas de ceras, se utilizadas, podem compreender, por exemplo, 1 phr a 5 phr. Muitas vezes, ceras microcristalinas são utilizadas. As quantidades típicas de agentes peptizantes, se utilizadas, podem compreender, por exemplo, 0,1 phr a 1 phr. Os agentes peptizantes típicos podem ser, por exemplo, pentaclorotiofenol e dissulfeto de dibenzamidodifenila.

[065] Os aceleradores podem ser utilizados de preferência, mas não necessariamente, para controlar o tempo e/ou a temperatura necessários para a vulcanização e para melhorar as propriedades do vulcanizado. Em uma modalidade, um único sistema acelerador pode ser utilizado, isto é, acelerador primário. O(s) acelerador(es) primário(s) pode(m) ser utilizados(s) em quantidades totais que variam de 0,5 phr a 4 phr, alternativamente 0,8 phr a 1,5 phr. Em outra modalidade, as combinações de um acelerador primário e secundário podem ser utilizadas com o acelerador secundário sendo utilizado 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, os aceleradores de ação retardada podm ser utilizados, que não são afetados pelas temperaturas normais de processamento, mas produzem uma cura satisfatória em temperaturas normais de vulcanização. Os retardadores de vulcanização também podem ser utilizados. Os tipos adequados de aceleradores que podem ser utilizados na presente invenção são, por exemplo, aminas, dissulfetos, guanidinas, tioureias, tiazóis, tiuram, sulfenamidas, ditiocarbamatos e xantatos. Em uma modalidade, o acelerador primário é uma sulfenamida. Se um segundo acelerador for utilizado, o acelerador secundário pode ser, por exemplo, um composto de guanidina, ditiocarbamato ou tiuram. As guanidinas adequadas incluem difenilguanidina e similares. Os compostos tiuram adequados incluem dissulfeto de tetrametiltiuram, dissulfeto de tetraetiltiuram e dissulfeto de tetrabenziltiuram.

[066] A mistura da composição de borracha pode ser realizada por métodos conhecidos pelos versados 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(s) estágio(s) de mistura anterior(es) não produtivo(s). Em uma modalidade, a composição de borracha pode ser submetida a uma etapa de mistura termomecânica. A etapa de mistura termomecânica compreende, em geral, um trabalho mecânico em um misturador ou extrusora por um período de tempo, por exemplo, adequado para produzir uma temperatura de borracha entre 140 °C e 190 °C. A duração adequada do trabalho termomecânico varia em função das condições de operação, e do volume e da natureza dos componentes. Por exemplo, o trabalho termomecânico pode ser de 1 a 20 minutos.

[067] A composição de borracha pode ser incorporada em uma variedade de componentes de borracha do 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/ou base da banda de rodagem), parede lateral, vértice, forro, inserção de parede lateral, revestimento de arame ou forro interno. A aplicação preferida é neste caso uma banda de rodagem.

[068] Em um segundo aspecto, a presente invenção é direcionada a um pneu, em particular, um pneu para caminhão ou pneu de caminhão, em que o pneu compreende a composição de borracha de acordo com o primeiro aspecto ou uma ou mais de suas modalidades.

[069] Em uma modalidade preferida, o pneu tem uma banda de rodagem, a banda de rodagem e/ou uma parte radialmente mais externa da banda de rodagem compreendem a composição de borracha de acordo com a invenção.

[070] Em outra modalidade preferida, o pneu é um pneu de 22,5 polegadas (571,5 milímetros) (caminhão).

[071] Em outra modalidade preferida, o pneu tem pelo menos três correias (ou por exemplo quatro correias) que são opcionalmente reforçadas por uma pluralidade de fios metálicos, tais como fios de aço.

[072] Em outra modalidade preferida, o pneu compreende uma camada de carcaça reforçada com fio de aço.

[073] O pneu da presente invenção pode ser, por exemplo, um pneu pneumático ou não pneumático. O pneu também pode ser um pneu radial ou diagonal.

[074] A vulcanização do pneu da presente invenção pode, por exemplo, ser realizada a temperaturas convencionais que variam de 100 °C a 200 °C. Em uma modalidade, a vulcanização é conduzida a temperaturas que estão dentro de uma faixa de 110 °C a 180 °C. Qualquer um dos processos usuais de vulcanização pode ser utilizado, como aquecimento em 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 os versados na técnica.

[075] Em um terceiro aspecto, a presente invenção refere-se a um caminhão e/ou reboque de caminhão que compreende pelo menos um pneu de acordo com o segundo aspecto da invenção ou uma de suas modalidades.

[076] Em uma modalidade preferida, o caminhão é um caminhão semirreboque que compreende um caminhão e um semirreboque, em que o caminhão semirreboque compreende pelo menos um pneu.

Breve descrição dos desenhos

[077] A invenção será descrita a título de exemplo e com referência ao desenho anexo no qual: a figura 1 é uma vista em corte transversal de um pneu de caminhão perpendicular ao plano equatorial do pneu, de acordo com uma modalidade da invenção.

Descrição Detalhada das Modalidades Preferidas da Invenção

[078] A figura 1 é uma seção transversal esquemática de um pneu de caminhão 1 de acordo com uma modalidade da invenção. O pneu 1 tem uma pluralidade de componentes de pneu, como uma banda de rodagem 10, um forro interno 13, uma parte de correia que compreende quatro correias ou camadas de correia 11, uma camada de carcaça 9, duas paredes laterais 2, duas regiões de talão 3, vértices de enchimento de talão 5 e talões 4. O exemplo de pneu 1 é adequado, por exemplo, para montagem no aro de um caminhão. Como mostrado na figura 1, as camadas de correia 11 podem ser cobertas por uma camada de sobreposição 12 e/ou podem incluir uma ou mais camadas rompedoras. A camada da carcaça 9 inclui um par de partes de extremidade axialmente opostas 6, cada uma das quais está associada a um respectivo talão 4. Cada parte de extremidade axial 6 da camada da carcaça 9 pode ser virada para cima e em torno do respectivo talão 4 para uma posição para ancorar cada partes de extremidade axial 6. As partes voltadas para cima 6 da camada da carcaça 9 podem engatar as superfícies axialmente externas de duas tiras 8 e superfícies axialmente internas de dois reforços 7 que também são considerados como componentes de pneu. Como mostrado na figura 1, o exemplo de banda de rodagem 10 pode ter sulcos circunferenciais 20, cada sulco 20 que define essencialmente uma abertura em forma de U na banda de rodagem 10. A parte principal da banda de rodagem 10 pode ser formada por um ou mais compostos de borracha da banda de rodagem.

[079] Embora a modalidade da figura 1 sugira uma pluralidade de componentes de pneu que incluem, por exemplo, vértices 5, reforços 7, tiras 8 e cobertura 12, tais e outros componentes não são obrigatórios para a invenção. Além disso, a extremidade voltada para cima da camada da carcaça 9 não é necessária para a invenção ou pode passar no lado oposto da área do talão 3 e terminar no lado axialmente interno do talão 4 em vez do lado axialmente externo do talão 4. O pneu também pode ter, por exemplo, um número diferente de sulcos 20, por exemplo, menos de quatro sulcos.

[080] De acordo com uma modalidade preferida da invenção, a composição de borracha é utilizada na banda de rodagem ou na camada da banda de rodagem em contacto com o solo ou estrada.

[081] Assim, em uma modalidade, a banda de rodagem 10 do pneu 1 compreende uma composição de borracha de acordo com o Exemplo da invenção, conforme identificado na Tabela 1 abaixo. A Tabela 1 mostra a comparação de uma composição de borracha de acordo com o Exemplo da invenção com um Exemplo Comparativo (que não está de acordo com a presente invenção). Uma diferença principal do Exemplo da invenção em relação ao Exemplo Comparativo é a utilização de uma solução polimerizada de borracha de butadieno estireno que é funcionalizada para o acoplamento à sílica. A carga do Exemplo Comparativo e do Exemplo da invenção não limitativo consiste essencialmente em sílica. Ambos os exemplos podem ter quantidades menores de negro de fumo que não estão explicitamente listadas aqui e que são tipicamente inferiores a 4 phr, de preferência, inferiores a 1 phr. TABELA 1 alto cis 1,4 polibutadieno como Buna® CB 25 de Arlanxeo Borracha de butadieno estireno polimerizada em solução, funcionalizada com aminosiloxano, com Tg de cerca de - 56 °C, como F1038 da LG Chem 3 Óleo de extensão de SSBR 4 Zeosil® Premium 200MP da Solvay 5 Resina politerpênica à base de beta-pinenos como Sylvatraxx® 4150 da Kraton, com ponto de amolecimento de cerca de 115 °C 6 TESPT como SI-69 da Evonik 7 Tipos de dihidroquinolina e fenilenodiamina 8 CBS Tabela 2

Claims

1. Composição de borracha para um pneu de caminhão, a composição de borracha CARACTERIZADA pelo fato de que compreende: phr a 95 phr de poliisopreno; phr a 30 phr de uma solução polimerizada de borracha de butadieno estireno com uma temperatura de transição vítrea inferior a - 40 °C que é funcionalizada para o acoplamento à sílica; e phr a 80 phr de uma carga que compreende predominantemente sílica.

2. Composição de borracha, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende de 45 phr a 75 phr de sílica, ou compreende mais de 55 phr de sílica e menos de 70 phr de sílica.

3. Composição de borracha, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende menos de 10 phr de negro de fumo ou compreende de 0,1 phr a 4 phr de carbono negro.

4. Composição de borracha, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a borracha de butadieno estireno polimerizada em solução é funcionalizada com um ou mais grupos selecionados dentre: i) pelo menos um grupo amino silano; ii) pelo menos um grupo amino siloxano; e iii) pelo menos um grupo amino silanol.

5. Composição de borracha, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a borracha de butadieno estireno polimerizada em solução tem uma temperatura de transição vítrea dentro de uma faixa de - 51 °C a - 68 °C.

6. Composição de borracha, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende ainda um silano dentro de uma faixa de 6 phr a 10 phr.

7. Composição de borracha, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADA pelo fato de que o silano é selecionado a partir de um ou mais de i) um silano que contém enxofre, e ii) um doador de enxofre, ou em que o silano é selecionado de um ou mais de pelo menos um tetrassulfeto silano e pelo menos um mercapto silano.

8. Pneu de caminhão (1), como um pneu de caminhão de 22,5 polegadas (571,5 milímetros) (1), CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a composição de borracha, como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 7.

9. Pneu de caminhão, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que possui uma banda de rodagem (10), em que pelo menos uma parte radialmente mais externa da banda de rodagem (10) compreende a composição de borracha como definda em qualquer uma das reivindicações 1 a 7.

10. Caminhão semirreboque, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende um caminhão e um semirreboque, o caminhão semirreboque compreendendo pelo menos um pneu de caminhão (1), como definido nas reivindicações 8 ou 9.