BR112015005353B1

BR112015005353B1 - cordão de reforço para produtos elastômeros, em particular para pneu de veículo, e pneu de veículo

Info

Publication number: BR112015005353B1
Application number: BR112015005353-0A
Authority: BR
Inventors: Thomas Kramer; Carole Justine; Wolfgang Reese
Original assignee: Continental Reifen Deutschland Gmbh
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2013-08-07
Publication date: 2021-07-06
Also published as: RU2015113281A; WO2014040804A1; EP2895648B1; RU2629141C2; EP2895648A1; US20150174961A1; CN104619899A; CN104619899B; ES2590530T3; DE102012108523A1; BR112015005353A2

Abstract

CORDÃO DE REFORÇO PARA PRODUTOS ELASTÔMEROS, EM PARTICULAR PARA PNEU DE VEÍCULO, E PNEU DE VEÍCULO. A presente invenção refere-se a um cordão de reforço para produtos elastômeros, em particular para pneus de um veículo, consistindo em pelo menos um fio. A invenção é caracterizada pelo fato de conter um cordão de reforço que compreende pelo menos um fio consistindo em PEF, o qual é produzido na totalidade ou pelo menos em parte a partir de biomassas e/ou matérias primas renováveis.

Description

[001] A presente invenção refere-se a um cordão de reforço para produtos elastômeros, em especial para um pneu de um veículo, consistindo o mesmo em pelo menos um fio.

[002] A invenção diz ainda respeito a um pneu de veículo, o qual contém pelo menos um cordão de reforço de acordo com a invenção.

[003] Os cordões de reforço como reforço para produtos elastôme- ros, em especial para reforços de pneus de veículos, tais como lonas da carcaça, reforços dos talões, cintas estabilizadoras e lonas de reforço, são conhecidos do habilitado na arte da construção e materiais, em diferentes modalidades de realização. Os cordões de reforço são embebidos em uma mistura de borracha durante o fabrico, para poderem ser utilizados em produtos elastômeros na forma de reforços plastificados.

[004] Os cordões de reforço consistem em um ou mais fios torci dos uns com os outros. Pode aqui tratar-se de dois ou mais fios do mesmo material ou, tal como é o caso do cordão híbrido, de pelo menos dois fios diferentes.

[005] Até à data, têm sido utilizados em produtos elastômeros, em especial em lonas da carcaça, reforços do talão, cintas estabilizadoras ou lonas de reforço de pneus de veículos, por um lado reforços têxteis à base de, principalmente (diretamente a partir de) matérias primas fósseis - tal como petróleo - como por exemplo, PET (polietilenoterefta- lato), aramida e náilon, ou cordões híbridos dos seus fios.

[006] Por outro lado, é conhecida a utilização de reforços têxteis, que são à base de viscose e não de petróleo, como por exemplo, Rayon ou Lyocell.

[007] A desvantagem de fibras naturais, ou seja, materiais que não são à base de petróleo, como materiais para reforços têxteis, é o fato das mesmas não apresentarem uma estrutura infinita de fibra e terem uma qualidade de fibras altamente variável.

[008] Além disso, a falta de comportamento de encolhimento com plica a aplicação específica de rayon como reforço nas lonas de reforço. A desvantagem do rayon é o fato do mesmo ser sensível à umidade e o fato de reduzir a resistência do reforço à ruptura, através da absorção de umidade. Além disso, a obtenção de rayon é dispendiosa.

[009] A tendência é por isso o desenvolvimento e utilização de pro dutos elastômeros, como, por exemplo, pneus de veículos, amigos do ambiente, que poupam recursos, e que não empregam matérias primas fósseis primárias, sem ser necessário sacrificar a durabilidade dos produtos assim fabricados. Assim, são conhecidos, a partir da DE 102010017107 A1 cordões híbridos para, por exemplo, lonas de carcaça e/ou lonas de reforço, os quais são compostos por pelo menos um fio de PET reciclado.

[0010] A presente invenção teve como objetivo a preparação de um cordão de reforço para produtos elastômeros, em especial para um pneu de um veículo, composto por pelo menos um fio, e o qual pode ser uma alternativa aos cordões de reforço convencionais. Esse cordão de reforço é composto por materiais amigos do ambiente e que poupam recursos, e que ao mesmo tempo podem ser produzidos de forma sustentável. Além disso, o cordão de reforço deve apresentar uma qualidade de produto consistente.

[0011] Esse objetivo é conseguido, na medida em que pelo menos um fio do cordão de reforço é constituído por polietilenofuranato (PEF), em que o PEF é fabricado, na sua totalidade ou pelo menos parcialmente, a partir de biomassas e/ou matérias primas renováveis.

[0012] A fórmula de estrutura do polietilenofuranato (PEF) é mos trada na fórmula (I). O PEF é tecnicamente originado através de poli- condensação de monoetilenoglicol (=MEG; 1,2-etanodiol) e ácido fu- rano-2,5-dicarboxílico.

(Fonte: Slides - Serviço da Indústria Química, www.fonds.vci.de/FolienService)

[0013] No estado da técnica relativamente a matérias primas reno váveis, para além de polietilenofuranato, é também utilizada para esse polímero a designação polietilenofuranoato.

[0014] É essencial para a invenção, que PEF seja entendido como um polímero de estrutura (I).

[0015] No escopo da presente invenção, as designações fio à base de PEF e fio de PEF são utilizadas como sinônimos. O PEF, que é fabricado na totalidade ou pelo menos parcialmente a partir de biomassas e/ou matérias primas renováveis, também é designado no contexto da invenção como "PEF, totalmente ou pelo menos parcialmente à base de biomassas e/ou matérias primas renováveis".

[0016] A utilização de PEF à base de biomassas e/ou matérias pri mas renováveis nos cordões de reforço de reforços de produtos elastô- meros de acordo com a invenção, é sustentável, protege o ambiente e poupa recursos. Além disso, o PEF, totalmente ou pelo menos parcialmente à base de biomassas e/ou matérias primas renováveis, também apresenta, tal como o PEF feito à base de matérias primas fósseis, uma qualidade consistente. Desse modo, pode ser assegurada uma qualidade consistente dos produtos.

[0017] Aqui, como "PEF fabricado totalmente ou pelo menos parci almente à base de matérias primas renováveis" deve entender-se que o PEF é fabricado totalmente ou pelo menos parcialmente a partir de biomassas e/ou matérias primas renováveis - independentemente da fonte energética usada no fabrico. O PEF, que é composto totalmente, ou pelo menos parcialmente por biomassas e/ou matérias primas renováveis, não é apenas, ou de todo (0% em peso), obtido a partir de matérias primas fósseis tais como petróleo.

[0018] Tal como é do conhecimento do habilitado na arte, o teor de materiais de origem biológica, ou seja, o teor de matérias primas renováveis e/ou biomassas, é determinado no PEF de acordo com a ASTM 6866 (Método C-14).

[0019] Como "biomassas" é entendido, no escopo da invenção, "a totalidade de todos os materiais orgânicos, a qual é formada através do crescimento e metabolismo de animais, plantas ou microrganismos" (ROMPP, Léxico online, versão 3.25). Como matérias primas renováveis é entendido, no escopo da invenção, produtos agrícolas e de silvicultura, os quais são produzidos e/ou utilizados pelo homem para certos fins excluindo alimentação e rações. Como matérias primas renováveis, não são assim entendidas fontes fósseis como petróleo, as quais estão disponíveis por intermédio da decomposição.

[0020] O cordão de reforço de acordo com a invenção pode, con tudo, conter PEF, o qual é fabricado totalmente ou pelo menos parcialmente a partir de monômeros, os quais foram originalmente preparados para fins de alimentação ou rações, mas que, por exemplo, devido a uma redistribuição de matérias primas, não são usados para alimentação ou rações, mas sim para cordões de reforço. Quaisquer conflitos de área no cultivo de matérias primas não devem ter assim qualquer efeito limitante nos materiais da presente invenção.

[0021] O fabrico de PEF tem como base o monômero éster de ácido furano-2,5-dicarboxílico, o qual é preferencialmente preparado a partir de biomassas, tal como é descrito, por exemplo, em US 2011/0282020.

[0022] É também possível, que o monômero ácido furano-2,5-dicar- boxílico seja obtido e utilizado a partir de biomassas.

[0023] São usadas preferencialmente matérias primas renováveis de origem vegetal. Assim, o monômero monoetilenoglicol que está na base do PEF é obtido a partir de matérias primas renováveis de origem vegetal, tais como cana de açúcar ou melaço, em vez de a partir de petróleo.

[0024] É possível encontrar disponível comercialmente o monoeti- lenoglicol com origem em matérias primas vegetais. Devido ao seu peso molecular, esse corresponde a uma fração de massa de 24,2% no PEF. Devido ao seu peso molecular, o outro monômero éster de ácido furano- 2,5-dicarboxílico está presente no polietilenotereftalato em uma quantidade de 75,8% em peso. De forma preferencial, os dois monômeros são obtidos a partir de matérias primas renováveis. Também é possível que apenas um dos monômeros seja obtido a partir de matérias primas renováveis. Por exemplo, um PEF que é fabricado a partir de monoetile- noglicol proveniente de matérias primas exclusivamente renováveis e éster de ácido furano-2,5-dicarboxílico proveniente exclusivamente de matérias primas fósseis, consiste em 24,2% em peso de matérias primas renováveis.

[0025] Além disso, é também possível que um dos monômeros, ou ambos os monômeros estejam presentes como mistura, em que o ou os monômeros provêm assim parcialmente de matérias primas renováveis, e parcialmente de petróleo.

[0026] No escopo da presente invenção, é também possível que cada monômero ácido furano-2,5-dicarboxílico ou éster de ácido furano- 2,5-dicarboxílico e etilenoglicol (1,2-etanodiol), possa ser obtido exclusivamente a partir de biomassas ou matérias primas renováveis.

[0027] O PEF fabricado totalmente ou pelo menos parcialmente a partir de biomassas e/ou matérias primas renováveis, pode assim conter adicionalmente impurezas, tais como hidrocarbonetos orgânicos, os quais são devidos às biomassas utilizadas, assim como às matérias primas vegetais. Pode aqui tratar-se de sacarídeos.

[0028] É essencial para a invenção que pelo menos um fio PEF do cordão de reforço consista totalmente ou pelo menos parcialmente em biomassas e/ou matérias primas renováveis. O PEF pode assim ter uma composição, por exemplo, de acordo com as modalidades de realização seguintes.

[0029] Em uma modalidade de realização preferida da invenção, o PEF consiste em 10 a 100% em peso, preferencialmente de 50 a 100% em peso, mais preferencialmente de 70 a 100% em peso, de biomassas e/ou matérias primas renováveis, em que para 100% em peso de PEF, a quantidade restante que não consiste em PEF, totalmente ou pelo menos parcialmente à base de biomassas e/ou matérias primas renováveis, provém diretamente do petróleo.

[0030] Nesse caso, também pode ser que, por exemplo, apenas o monômero ácido furano-2,5-dicarboxílico seja obtido a partir de biomassas ou matérias primas renováveis, enquanto o monômero monoetile- noglicol (1,2-etanodiol) é obtido diretamente a partir do petróleo; ou seja, o PEF consiste em 75,8% em peso biomassas e/ou matérias primas renováveis e até 24,2% em peso matérias primas à base de petróleo.

[0031] Também é possível que apenas o monômero monoetileno- glicol seja derivado de matérias primas renováveis, e o monômero ácido de furano-2,5-dicarboxílico seja derivado de petróleo; ou seja, o PEF consiste em 24,2% em peso de matérias primas renováveis e até 75,8% em peso de matérias primas à base de petróleo.

[0032] Para ser possível abdicar completamente de petróleo como fonte primária de PEF, é especialmente preferido que o PEF consista totalmente, ou seja, em 100% em peso, em biomassas e/ou matérias primas renováveis.

[0033] Nas modalidades de realização seguintes, o "PEF completa mente ou pelo menos parcialmente à base de biomassas e/ou matérias primas renováveis" é também designado por "PEF a partir de biomassas e/ou matérias primas renováveis". No entanto, estão sempre incluídas as modalidades de realização anteriormente referidas, que incluem matérias primas à base de petróleo.

[0034] Pelo menos um fio do cordão de reforço de acordo com a invenção, composto por PEF à base de biomassas e/ou matérias primas renováveis, é torcido com 100 a 600 t/m, preferencialmente com 100 a 550 t/m, mais preferencialmente com 200 a 550 t/m.

[0035] O cordão de reforço de acordo com a invenção contém, pre ferencialmente, pelo menos um fio adicional, em que pelo menos um fio de PEF, totalmente ou pelo menos parcialmente à base de biomassas e/ou matérias primas renováveis, e pelo menos um fio adicional, são torcidos juntos com 100 a 600 t/m, preferencialmente com 100 a 550 t/m, mais preferencialmente com 200 a 550 t/m.

[0036] Numa modalidade de realização preferida da invenção, to dos os fios do cordão consistem em PEF à base (totalmente ou pelo menos parcialmente) de biomassas e/ou matérias primas renováveis.

[0037] Assim, um cordão de reforço à base de PET convencional pode ser substituído por um cordão de reforço, o qual consiste em PEF preparado a partir de biomassas e/ou matérias primas convencionais. O PEF apresenta uma temperatura de transição vítrea de 86 °C, a qual é maior do que a temperatura de transição vítrea do polietilenotereftalato com 74 °C. Daqui resulta, tal como esperado para a utilização como matéria de cordões de reforço em reforços de pneus de veículos, uma maior estabilidade dimensional do pneu no caso de PEF, em comparação com PET.

[0038] Dependendo da escolha do parâmetro de produção, um cor- dão de reforço à base de pelo menos um fio PEF, apresenta propriedades equivalentes ao convencional, ou seja, a um cordão de reforço à base de PET fabricado diretamente a partir de petróleo (regular, ou HMLS high modulus low shrinkage).

[0039] Contudo, também é possível que, de acordo com a escolha do parâmetro de produção, as propriedades possam ser ajustadas para serem semelhantes a um cordão de reforço à base de poliamida.

[0040] Em uma outra modalidade de realização preferida da inven ção, o cordão de reforço é um cordão híbrido, em pelo menos um fio do cordão é formado por um material diferente de PEF à base de biomassas e/ou matérias primas renováveis; o, ou os fios restantes são constituídos por PEF à base de biomassas e/ou matérias primas renováveis. O cordão de reforço é assim parcialmente sustentável, amigo do ambiente e permite poupar recursos, e tem como vantagem adicional a possibilidade do ajuste definido do cordão de reforço, através de uma escolha apropriada de materiais de pelo menos um fio adicional.

[0041] No escopo de um desenvolvimento vantajoso da presente invenção, é possível que o cordão de reforço consista em pelo menos um fio de PEF à base de biomassas e/ou matérias primas renováveis, e pelo menos um fio de PET, o qual é fabricado diretamente a partir de petróleo e/ou a partir de PET reciclado.

[0042] De acordo com um outro desenvolvimento vantajoso da in venção, o cordão de reforço consiste em pelo menos um fio à base de PEF, totalmente ou pelo menos parcialmente à base de biomassas e/ou matérias primas renováveis, e pelo menos um fio adicional à base de um material não metálico. O material não metálico é selecionado a partir do grupo contendo fibras de poliamida (PA) e/ou aramida e/ou poliéter- cetona (PEK) e/ou policetona (POK) e/ou polietilenonaftalato (PEN) e/ou rayon e/ou viscose e/ou fibras naturais e/ou fibras de vidro.

[0043] A totalidade do cordão híbrido é assim em grande parte, ou totalmente, fabricada à base de materiais não primariamente à base de petróleo e pode, através de uma escolha apropriada de materiais do fio, ser definida nas suas propriedades.

[0044] Por forma a obter um maior comportamento de encolhimento do cordão de reforço, é preferido, de acordo com um outro desenvolvimento vantajoso da invenção, que o mesmo consista, em pelo menos um fio, em PEF preparado totalmente ou pelo menos parcialmente a partir de biomassas e/ou matérias primas renováveis, e pelo menos um fio preparado à base de poliamida (PA). Isso é especialmente vantajoso para a utilização desse cordão híbrido na lona de reforço de um pneu de um automóvel.

[0045] De forma especialmente preferida, o fio consiste em PA de fibras PA6.6 e/ou fibras PA6 e/ou fibras PA10.10 e/ou fibras PA10.12.

[0046] De forma muito especialmente preferida, o fio consiste em PA de fibras PA6.6.

[0047] A fim de obter um maior módulo do cordão de reforço, o mesmo consiste em pelo menos um fio de PEF preparado totalmente ou pelo menos parcialmente à base de biomassas e/ou matérias primas renováveis, e pelo menos um fio de aramida. Isso é uma vantagem especialmente para a utilização desse cordão híbrido em uma lona de reforço de pneus UHP (Ultra High Performance).

[0048] Por forma a obter um cordão de reforço estável essencial mente livre de encolhimento, o mesmo é composto por pelo menos um fio de PEF, totalmente ou pelo menos parcialmente à base de biomassas e/ou matérias primas renováveis, e pelo menos um fio de rayon. Isso é de especial vantagem para a utilização desse cordão híbrido na carcaça de pneus de automóveis e para o comportamento de pneus de automóveis em velocidades elevadas.

[0049] É conveniente que o título de cada um dos fios do cordão de reforço de acordo com a invenção corresponda a um valor situado entre 200 e 5000 dtex, e que a torção dos materiais pré-torcidos corresponda a um valor situado entre 100 e 600 t/m.

[0050] Os fios do cordão de reforço utilizados podem ser formados por fibras torcidas na direção S ou na direção Z. Assim, o fio de PEF à base de biomassas e/ou matérias primas renováveis pode ser torcido em S ou em Z.

[0051] Os fios torcidos são torcidos de acordo com a invenção na direção S ou na direção Z para formar um cordão de reforço. De forma vantajosa, os fios de um cordão de reforço apresentam todos a mesma direção de rotação, ou seja, eles são torcidos na direção S ou na direção Z. Nessa variante vantajosa, o cordão de reforço apresenta a direção de torção dos fios utilizados. Assim, por exemplo, um fio de PEF à base de biomassas e/ou matérias primas renováveis torcido em S pode ser torcido na direção Z juntamente com um fio de aramida torcido em S, para formar um cordão de reforço.

[0052] Por forma a garantir uma adesão de qualidade consistente dos reforços têxteis à borracha, é apropriado que o cordão de reforço de acordo com a invenção seja impregnado com uma impregnação de adesão, por exemplo, através de uma imersão em RFL com um método de 1 ou 2 banhos.

[0053] A invenção diz respeito também a um pneu de um veículo, o qual contém pelo menos um cordão de reforço de acordo com a invenção. De forma preferida, o pneu contém o cordão de reforço na lona da carcaça e/ou em pelo menos uma cinta estabilizadora e/ou como reforço de talões e/ou na lona de reforço. De forma particularmente preferida, o pneu do veículo contém o cordão de reforço na lona da carcaça.

Claims

1. Cordão de reforço para produtos elastômeros, em especial para um pneu de veículo, consistindo em pelo menos um fio, caracterizado pelo fato de que pelo menos um fio consiste em polietilenofuranato (PEF), sendo que o PEF é fabricado totalmente ou pelo menos parcialmente a partir de biomassas e/ou matérias primas renováveis.

2. Cordão de reforço de acordo com a reivindicação 1, ca-racterizado pelo fato de que o PEF é fabricado com 10 a 100% em peso a partir de biomassas e/ou matérias primas renováveis.

3. Cordão de reforço de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o fio de PEF, totalmente ou pelo menos parcialmente à base de biomassas e/ou matérias primas renováveis, é torcido com 100 a 600 t/m.

4. Cordão de reforço de acordo com qualquer uma das rei-vindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que ele contém pelo menos um fio adicional, sendo que o pelo menos um fio de PEF, totalmente ou pelo menos parcialmente à base de biomassas e/ou matérias primas renováveis, e o pelo menos o fio adicional, são torcidos juntos com 100 a 600 t/m.

5. Cordão de reforço de acordo com qualquer uma das rei-vindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que todos os fios do cordão consistem em PEF totalmente ou pelo menos parcialmente à base de biomassas e/ou matérias primas renováveis.

6. Cordão de reforço de acordo com qualquer uma das rei-vindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que ele consiste em pelo menos um fio de PEF, totalmente ou pelo menos parcialmente à base de biomassas e/ou matérias primas renováveis, e pelo menos um fio adicional de um material não metálico.

7. Cordão de reforço de acordo com qualquer uma das rei-vindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o título de cada um dos fios corresponde a um valor entre 200 e 5000 dtex e torção de cada um dos fios corresponde a um valor entre 100 e 600 t/m.

8. Pneu de veículo, caracterizado pelo fato de que ele apresentar pelo menos um cordão de reforço como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7.

9. Pneu de veículo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que ele contém pelo menos um cordão de reforço na lona da carcaça e/ou em pelo menos uma cinta estabilizadora e/ou como reforço dos talões e/ou nas lonas de reforço.