BR112017013945B1 - Processo para produzir pneus - Google Patents
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Abstract
processo para produzir pneus (3) compreendendo construir um pneu cru compreendendo duas estruturas de talão (6), cada uma compreendendo um enchedor de talão (7a), em que o enchedor de talão ou outro componente rígido do pneu cru compreende um composto elastomérico final produzido através de alimentação do polímero elastomérico (102) e enchedor de reforço (103) para um primeiro dispositivo de mistura em batelada (101); mistura e dispersão do enchedor de reforço no polímero elastomérico e descarga do composto elastomérico obtido; alimentação do composto elastomérico obtido (104), junto com pelo menos 5 phr de resina de reforço (111), para um dispositivo de mistura contínua (106) do tipo de duas hélices ou múltiplas hélices corrotativas e engranzáveis ou do tipo planetário, e mistura da resina de reforço no composto elastomérico e descarga do composto elastomérico obtido, alimentação do composto elastomérico obtido (108) junto com os componentes capazes de facilitar a reticulação (113) para um segundo dispositivo de mistura em batelada (501) e mistura de uma maneira a obter o composto elastomérico final (112), em que o primeiro (101) e o segundo dispositivo de mistura em batelada (501) possuem dois rotores contra rotativos.
Description
[001] O objetivo da presente invenção é um processo para produzir pneus para rodas de veículo, por exemplo, para carros, motocicletas ou veículos pesados.
[002] Um pneu para rodas de veículo em geral compreende uma estrutura de carcaça compreendendo pelo menos uma junta de carcaça tendo abas de extremidade mutuamente opostas engatadas com respectivas estruturas de ancoragem anulares, integradas nas zonas comumente identificadas com o nome “estruturas de talão”.
[003] Uma tira antiabrasiva tipicamente é arranjada em uma posição externa de cada estrutura de talão. Preferivelmente cada tira antiabrasiva é arranjada pelo menos na posição axialmente externa com relação à estrutura de talão, sendo estendida pelo menos entre a parede lateral e a porção radialmente menor do que a estrutura de talão. Preferivelmente a tira antiabrasiva é arranjada de uma maneira de forma a enrolar ao longo de zonas axialmente internas e externas e radialmente menores da estrutura de talão de uma maneira a estar interposta entre a última e o aro da roda quando o pneu é montado no aro.
[004] A estrutura de carcaça tipicamente está associada com uma estrutura de correia, e uma banda de rodagem feita de material elastomérico é associada na posição radialmente externa com relação à estrutura de correia.
[005] Respectivas paredes laterais feitas de material elastomérico também são aplicadas na posição axialmente externa nas superfícies laterais da estrutura de carcaça, cada uma sendo estendida a partir de uma respectiva borda lateral da banda de rodagem até a respectiva estrutura de ancoragem anular para os talões.
[006] O pneu, se este é um pneu autossuportado, também pode incluir uma estrutura de suporte capaz de suportar a carga do veículo sob uma perda total ou considerável de pressão. Em particular, um inserto de parede lateral pode estar associado com cada parede lateral. Em cada lado do pneu, o inserto de parede lateral é radialmente estendido entre a respectiva estrutura de talão e a correspondente borda lateral da banda de rodagem. Cada inserto de parede lateral pode ser feito de uma ou mais porções e está situado em uma posição axialmente interna ou externa com relação à junta de carcaça.
[007] Seguindo a construção do pneu cru, um tratamento de moldagem e vulcanização em geral é executado, que deseja determinar a estabilização estrutural do pneu por meio de reticulação dos compostos elastoméricos empregados para os vários componentes, bem como transmitir um projeto de banda desejado na banda de rodagem e transmitir possíveis marcações gráficas distintas nas paredes laterais.
[008] Os compostos elastoméricos compreendem pelo menos um polímero elastomérico e pelo menos um enchedor de reforço (aqui abaixo também chamado de “enchedor”) e também aditivos capazes de facilitar a reticulação. Devido à presença de tais aditivos, os compostos podem ser reticulados por meio de aquecimento, de maneira a formar o produto manufaturado final.
[009] Os pneus para rodas de veículo podem ser submetidos, nas diferentes manobras, às tensões de tipo circunferencial, tipo transversal ou as duas combinadas, até de tamanho considerável. Tais tensões são transmitidas a partir do aro da roda para o pneu, e vice versa, através de estruturas de talão do pneu. Por tal razão, é conhecida a provisão de pneus com estruturas rígidas de talão; para ainda mais razão, é conhecida a provisão de tais estruturas rígidas de talão para pneus de alto desempenho e para pneus de veículo de carga pesada.
[0010] Em particular o enchedor de talão constitui um elemento de transição da estrutura de talão entre os elementos de ancoragem anulares tendo uma alta rigidez típica de um material de metal (por exemplo, aço) e a parede lateral do pneu, que possui rigidez muito menor.
[0011] Tendo considerado a sua posição e a sua função, o enchedor de talão (junto com, tipicamente, o revestimento, ou no jargão revestimento de borracha, dos elementos de ancoragem anulares metálicos) tipicamente compreende um material elastomérico tendo valores de rigidez tais para permitir que exerça efetivamente a função de transição mencionada anteriormente.
[0012] De maneira análoga, também a tira antiabrasiva e o inserto de parede lateral para autossuportar pneus tipicamente necessitam de alvos valores de rigidez.
[0013] De maneira a obter os valores de rigidez desejados, é possível introduzir pelo menos uma resina com ação de reforço como ingrediente do composto elastomérico reticulável que, seguindo a reticulação - tipicamente chamada de “vulcanização” no caso de polímeros elastoméricos - forma o composto elastomérico reticulado que constitui o material elastomérico do enchedor de talão.
[0014] Com o termo ‘resina com ação de reforço’ ou ‘resina de reforço’ (ou ‘resina de reforço’, ou ‘resina de enrijecimento’), ou para o bem da brevidade aqui abaixo também apenas ‘resina’, está intencionado tipicamente, mas não exclusivamente um material de polímero susceptível ao enrijecimento seguindo uma transformação química irreversível (reticulação) que transforma o mesmo em um material rígido, não moldável e insolúvel.
[0015] O documento WO 2014/068451 A1 descreve um pneu para rodas de veículo compreendendo estruturas anulares de reforço que compreendem um material elastomérico reticulado obtido por meio de reticulação de um composto elastomérico que pode ser reticulado compreendendo fibras inorgânicas de silicatos de magnésio e/ou alumínio de tamanho nanométrico, por exemplo, sepiolita.
[0016] O documento WO 2009/062525 A1 descreve um processo para produzir um composto elastomérico compreendendo pelo menos uma etapa de mistura executada em um dispositivo de mistura em batelada, e pelo menos uma etapa de mistura executada em um dispositivo de mistura contínua, o composto elastomérico resultante sendo usado na construção de pneus.
[0017] Tal documento WO 2009/062525 A1 descreve um processo para produzir composto elastomérico onde todos os componentes do composto elastomérico são alimentados para um dispositivo de mistura em batelada, por exemplo, um misturador interno do tipo Banbury® ou um misturador aberto, e o composto elastomérico assim obtido é subsequentemente alimentado para um dispositivo de mistura contínua sem adicionar componentes adicionais. No caso do misturador interno, a mistura é executada em duas etapas diferentes, a primeira etapa sendo uma etapa sem produção em que todos os componentes, exceto aqueles capazes de facilitar a reticulação (por exemplo, enxofre e aceleradores) são alimentados para o dispositivo de mistura em batelada, a segunda etapa sendo uma etapa de produção em que o composto elastomérico obtido a partir da primeira etapa, junto com os componentes capazes de facilitar a reticulação, são alimentados para o dispositivo de mistura em batelada.
[0018] O documento WO 2009/062525 A1 também descreve um processo alternativo para produzir um composto elastomérico, onde todos os componentes do composto elastomérico, exceto aqueles capazes de facilitar a reticulação, são alimentados para um dispositivo de mistura em batelada, por exemplo, um misturador interno do tipo Banbury®, e o composto elastomérico obtido assim é alimentado subsequentemente para um dispositivo de mistura contínua sem adicionar componentes adicionais. O composto elastomérico obtido assim é subsequentemente alimentado para um dispositivo de mistura em batelada junto com os componentes capazes de facilitar a reticulação.
[0019] O documento WO 2009/062525 A1 descreve um processo alternativo adicional para produzir composto elastomérico, onde todos os componentes do composto elastomérico, exceto aqueles capazes de facilitar a reticulação, são alimentados para um dispositivo de mistura em batelada, por exemplo, um misturador interno do tipo Banbury®. O composto elastomérico obtido assim, junto com os componentes capazes de facilitar a reticulação, são subsequentemente alimentados para um dispositivo de mistura contínua.
[0020] Para o propósito da presente descrição e das seguintes reivindicações, o termo “dispositivo de mistura em batelada” significa um dispositivo de mistura adaptado para ser alimentado periodicamente com os componentes do composto elastomérico em quantidades predefinidas (bateladas) e para misturar os mesmos por um período de tempo predeterminado de uma maneira a obter o composto elastomérico. No fim da etapa de mistura, o composto elastomérico obtido é completamente descarregado a partir de um dispositivo de mistura em uma única solução.
[0021] Para o propósito da presente descrição e das seguintes reivindicações, o termo “dispositivo de mistura contínua”, ou de maneira equivalente ‘misturador contínuo’, significa um dispositivo misturador adequado para receber, na alimentação contínua, os ingredientes de base (por exemplo, polímeros, enchedores de reforço, agentes plastificantes, resinas, etc.) do composto elastomérico, tipicamente por meio de alimentadores de medição controlada, para misturar os mesmos de maneira a produzir o composto elastomérico e para descarregar o composto elastomérico em um fluxo contínuo (exceto para possíveis paradas do dispositivo misturador devido à manutenção, ou alteração de receita do composto elastomérico); isto está em contraste com o período de carga/descarga do dispositivo de mistura em batelada. No jargão do campo de misturadores para compostos elastoméricos, o dispositivo de mistura contínua algumas vezes é indicado com o termo ‘extrusora de mistura’, que é considerado aqui como sendo equivalente ao ‘misturador contínuo’.
[0022] O dispositivo de mistura contínua é capaz de misturar substancialmente os ingredientes de base de um composto elastomérico, especialmente em condições de medição/alimentação fria, e de mastigação do material elastomérico, elevando a temperatura do mesmo de maneira a tornar o mesmo trabalhável e plástico de maneira a facilitar a incorporação e/ou a distribuição dos ingredientes dentro da matriz de polímero. O misturador contínuo assim é principalmente provido com porções de mistura capazes de conferir uma alta tensão de cisalhamento para o composto, com possíveis porções de redistribuição. O misturador contínuo também é provido com porções transportadoras capazes de transportar o composto sendo processado a partir de uma extremidade longitudinal para a outra da câmara interna.
[0023] Exemplos de dispositivos de mistura contínua são os dispositivos de mistura contínua do tipo de duas hélices ou múltiplas hélices corrotativas e engranzáveis (por exemplo, misturadores de anel), ou do tipo planetário.
[0024] Com o termo ‘dispositivo de mistura do tipo planetário’ está intencionado um dispositivo de mistura contínua tendo um rotor central e uma pluralidade de misturadores satélite, cada um dos quais, acionado pelo rotor central, gira simultaneamente em torno do seu eixo geométrico e em torno do rotor central.
[0025] Tanto o dispositivo de mistura em batelada quanto o dispositivo de mistura contínua são capazes de fornecer energia suficiente para o composto elastomérico para misturar e dispersar o enchedor no polímero elastomérico, mesmo no caso de alimentação fria, diferentemente dos outros dispositivos de manipulação de composto elastomérico, tais como os transportadores e os dispositivos para construir um elemento semiacabado mencionados aqui abaixo.
[0026] Para o propósito da presente descrição e das seguintes reivindicações, o termo ‘transportador’ significa um dispositivo que transporta de maneira contínua o composto elastomérico através do seu comprimento, e na saída de tal dispositivo confere para o composto uma forma adequada para a subsequente manipulação ou o armazenamento. Exemplos de transportadores incluem os dispositivos para descarga (‘descarga’) dos dispositivos de mistura em batelada. Os transportadores tipicamente compreendem elementos que principalmente facilitam o movimento axial do material, tal como as hélices helicoidais.
[0027] Para o propósito da presente descrição e das seguintes reivindicações, o termo ‘dispositivo para construir um elemento semiacabado’ significa um dispositivo capaz de ser alimentado, por exemplo, de maneira contínua, com um composto elastomérico e de descarregar uma tira contínua do dito composto elastomérico, conferindo tamanho e forma definidos para o mesmo, por exemplo, tamanho e forma desejados para a incorporação no pneu cru. Exemplos de dispositivos para construir um elemento semiacabado são as extrusoras de hélice única ou de hélice dupla (tipicamente contrarrotativos) que possuem, na saída, uma cabeça de extrusão ou uma prensa de rolo.
[0028] A partir do que foi declarado acima, é entendido que os transportadores e os dispositivos de construção de elemento semiacabado, enquanto exercem uma aça de mistura suave em condições particulares, são absolutamente incapazes de fornecer energia suficiente para o composto elastomérico para dispersar o enchedor no polímero elastomérico ou para misturar substancialmente os componentes de um composto elastomérico de maneira a formar um composto partindo dos seus ingredientes de base, especialmente nas condições de alimentação fria, sendo limitados para um transporte e/ou uma conformação do composto sendo alimentado.
[0029] O Requerente abordou o problema de obter uma grande rigidez do material elastomérico de componentes de um pneu que necessitam de rigidez particular, sem afetar de maneira negativa as outras características estruturais e/ou de capacidade de trabalho, tanto durante o preparo do composto quanto durante a construção do pneu.
[0030] Por exemplo, o Requerente tentou evitar aumenta a fragilidade do material elastomérico resultante e/ou evitar aumentar a viscosidade do composto elastomérico.
[0031] O Requerente observou que o processo para produzir o composto elastomérico - com que, no campo técnico, os componentes rígidos tais como o enchedor de talão são obtidos - usa um misturador em batelada, tal como um misturador aberto do tipo “moinho aberto” ou um misturador interno ou o tipo com rotores tangenciais (Banbury®) ou com rotores engranzados (Intermix™). Tipicamente, em uma primeira etapa, todos os ingredientes do composto, incluindo as resinas de reforço e excluindo os componentes capazes de facilitar a reticulação, são misturados no misturador em batelada e então são descarregados e resfriados. Em uma segunda etapa de mistura, o composto obtido assim mais uma vez é introduzido para um misturador em batelada (o mesmo da primeira etapa ou um diferente) onde os componentes capazes de facilitar a reticulação são adicionais junto com outros possíveis aditivos, de maneira a obter, após a mistura, o composto final.
[0032] O Requerente experimentalmente verificou que as técnicas de produção conhecidas não proveem resultados satisfatórios em termos de características físico-químicas, em particular a viscosidade, do composto final e/ou em termos de características físico-químicas e de desempenho, em particular a rigidez, do material elastomérico resultante do componente rígido.
[0033] O Requerente em vez disso verificou experimentalmente que através da incorporação de resina de reforço, através de misturação de maneira contínua em uma etapa de mistura intermediária entre duas etapas de mistura em batelada, é possível obter alta rigidez do material reticulado e simultaneamente uma diminuição da viscosidade do composto elastomérico antes da reticulação.
[0034] Portanto, de acordo com um primeiro aspecto, a presente invenção se refere a um processo para produzir pneus compreendendo:- construir um pneu cru compreendendo duas estruturas de talão, cada uma compreendendo um enchedor de talão e estruturas de ancoragem anulares,- submeter o pneu cru à moldagem e reticulação de maneira a obter um pneu acabado;em que pelo menos um componente rígido do dito pneu cru selecionado dentre o dito enchedor de talão, um revestimento das ditas estruturas de ancoragem anulares, uma tira antiabrasiva e um inserto de parede lateral, compreende um composto elastomérico final compreendendo pelo menos um polímero elastomérico, pelo menos um enchedor de reforço, componentes capazes de facilitar a reticulação, e pelo menos 5 phr de resina de reforço.
[0035] Preferivelmente o dito composto elastomérico final é produzido através de:- alimentação pelo menos do polímero elastomérico e do enchedor de reforço para um primeiro dispositivo de mistura em batelada;- mistura e dispersão, no dito primeiro dispositivo de mistura em batelada, o dito enchedor de reforço no dito polímero elastomérico, de uma maneira a obter um composto elastomérico de primeira fase;- descarga do dito composto elastomérico de primeira fase a partir do dito primeiro dispositivo de mistura em batelada;- alimentação do dito composto elastomérico de primeira fase, junto com pelo menos 5 phr da dita resina de reforço, para um dispositivo de mistura contínua, o dito dispositivo de mistura contínua sendo do tipo de duas hélices ou múltiplas hélices corrotativas e engranzáveis, ou do tipo planetário, e - mistura, no dito dispositivo de mistura contínua, da dita resina de reforço no dito composto elastomérico de primeira fase, de uma maneira a obter um composto elastomérico intermediário, a dita mistura no dito dispositivo de mistura contínua sendo executada em uma velocidade a partir de cerca de 40 revoluções por minuto até cerca de 400 revoluções por minuto;- descarga do dito composto elastomérico intermediário a partir do dito dispositivo de mistura contínua,- alimentação do dito composto elastomérico intermediário junto com os componentes capazes de facilitar a reticulação para um segundo dispositivo de mistura em batelada;- mistura, no dito segundo dispositivo de mistura em batelada, dos ditos componentes capazes de facilitar a reticulação com o dito composto elastomérico intermediário, de uma maneira a obter o dito composto elastomérico final, em que cada um do dito primeiro e do segundo dispositivo de mistura em batelada possui dois rotores contra rotativos e a mistura no dito dispositivo de mistura em bateladas é executada em uma velocidade a partir de cerca de 5 revoluções por minuto até cerca de 80 revoluções por minuto;- descarga do dito composto elastomérico a partir do dito segundo dispositivo de mistura em batelada.
[0036] O termo “phr”, como é conhecido na técnica, significa as partes em peso de um componente específico do composto elastomérico por 100 partes em peso de polímero elastomérico.
[0037] O termo ‘múltiplas hélices’ referidos como o dispositivo de mistura contínua se refere a um número de hélices maior do que dois.
[0038] O Requerente verificou que o composto elastomérico obtido assim, com o qual o componente rígido (por exemplo, o enchedor de talão) é obtido, compreendendo pelo menos 5 phr de resina de reforço, com reticulação tem um aumento da rigidez sem incorrer em problemas de fragilidade aumentada ou menor capacidade de trabalho do composto elastomérico não vulcanizado.
[0039] Em vez disso, o Requerente surpreendentemente verificou que o processo mencionado anteriormente simultaneamente causou uma diminuição da viscosidade do composto elastomérico não reticulado final e assim um aumento da capacidade de processo do mesmo.
[0040] Tal resultado foi ainda mais surpreendente para o Requerente após o mesmo ter verificado de maneira experimental - antes de chegar na presente solução - que uma dispersão aprimorada simples do enchedor no composto não foi suficiente para tal propósito.
[0041] O Requerente experimentalmente submeteu o composto elastomérico com a resina de reforço produzido (em duas etapas) inteiramente em um misturador em batelada para uma etapa adicional (subsequente ou intermediária) de nova mistura, sem adição de componentes, tanto em um misturador em batelada quanto em um misturador contínuo (como é ensinado, por exemplo, em WO 2009/062525 A1 mencionado acima). Como discutido em maior detalhe aqui abaixo, os resultados foram desapontadores, já que uma diminuição leve da viscosidade (de acordo com o Requerente, devido a uma dispersão aprimorada do enchedor no polímero) não produziu um aumento considerável da rigidez do material reticulado. De acordo com o Requerente, sem desejar estar ligado por qualquer teoria interpretativa, isto foi devido a uma mistura não ótima da resina de reforço no misturador em batelada que produz agregados de resina de reforço que não podem ser resolvidos de maneira reversível em subsequentes etapas de mistura, se nos misturadores em batelada ou nos misturadores contínuos.
[0042] Na presente invenção, no entanto, pelo menos uma parte substancial da resina de reforço é incorporada durante uma etapa intermediária de mistura contínua, e de acordo com o Requerente isto leva, em adição a uma dispersão ótima do enchedor no polímero elastomérico, também para uma dispersão aprimorada da resina no composto e/ou para uma interação aumentada de resina/enchedor de reforço. Isto por sua vez determina, após a reticulação, um padrão mais bem estruturado que confere um módulo de rigidez aumentado para o material elastomérico.
[0043] A presente invenção pode prover para uma ou mais das seguintes modalidades preferidas.
[0044] O conteúdo global de polímero elastomérico (100 phr) no dito composto elastomérico final pode ser obtido incorporando diferentes polímeros elastoméricos.
[0045] Preferivelmente o dito polímero elastomérico é selecionado dentre polímeros elastoméricos de dieno e polímeros elastoméricos de mono- olefina, ou misturas do mesmo.
[0046] Um dieno elastomérico pode ser selecionado, por exemplo, a partir de polímeros elastoméricos ou copolímeros, com uma cadeia insaturada tendo uma temperatura de transição vítrea (Tg) em geral abaixo 20°C, preferivelmente na faixa a partir de cerca de 0°C até cerca de -110°C. Estes polímeros ou copolímeros podem ser de origem natural ou eles podem ser obtidos por meio de polimerização em solução, polimerização em emulsão ou polimerização em fase gasosa de uma ou mais diolefinas conjugadas, opcionalmente misturadas com pelo menos um comonômero selecionado dentre monovinilarenos e/ou comonômeros polares. Preferivelmente, os polímeros ou copolímeros obtidos contêm o dito pelo menos um comonômero selecionado dentre mono-vinilarenos e/ou comonômeros polares em uma quantidade de não mais do que 60% em peso. Exemplos de polímeros elastoméricos de dieno são os seguintes: cis-1,4-poli-isopreno (borracha natural ou sintética, preferivelmente borracha natural), 3,4-poli-isopreno, poli- 1,3-butadieno (em particular, poli-1,3-butadieno com alto teor de vinil tendo um conteúdo de unidades 1,2-polimerizadas, a partir de cerca de 15% até cerca de 85% em peso), policloropreno, copolímeros de isopreno/isobuteno opcionalmente halogenados, copolímeros de 1,3-butadieno/acrilonitrila, copolímeros de 1,3-butadieno/estireno, copolímeros de 1,3- butadieno/isopreno, copolímeros de isopreno/estireno, terpolímeros de isopreno/1,3-butadieno/estireno; ou misturas do mesmo.
[0047] Como polímeros elastoméricos de mono-olefina, por exemplo, estes podem ser selecionados dentre os seguintes: copolímeros de etileno com pelo menos uma alfa-olefina tendo de 3 a 12 átomos de carbono, e opcionalmente com um dieno tendo de 4 a 12 átomos de carbono; poli- isobuteno, copolímeros de isobuteno e pelo menos um dieno. Os seguintes são particularmente preferidos: copolímeros de etileno/propileno (EPR); terpolímeros de etileno/propileno/dieno (EPDM); poli-isobuteno; borrachas de butila; borrachas de halobutila; ou misturas do mesmo.
[0048] Preferivelmente o conteúdo global de enchedor de reforço no dito composto elastomérico final é maior do que 10 phr, preferivelmente maior do que 30 phr, mais preferivelmente maior do que ou igual a 40 phr, e/ou menos do que 120 phr, mais preferivelmente menor do que ou igual a 100 phr.
[0049] Preferivelmente, o dito enchedor de reforço pode ser selecionado a partir dentre: negro de fumo, sílica, alumina, aluminossilicatos, carbonato de cálcio, caulim ou misturas do mesmo.
[0050] Preferivelmente todo o conteúdo de polímero elastomérico e/ou de enchedor de reforço do composto elastomérico final é alimentado para o dito primeiro dispositivo de mistura em batelada.
[0051] Preferivelmente, o dito composto elastomérico final compreende uma quantidade de componentes capazes de facilitar a reticulação maior do que cerca de 3,5 phr, mais preferivelmente maior do que cerca de 4 phr, e/ou menos do que ou igual a cerca de 7,5 phr, mais preferivelmente menor do que ou igual a cerca de 7.
[0052] Preferivelmente os ditos componentes capazes de facilitar a reticulação compreendem agentes de vulcanização selecionados, por exemplo, dentre enxofre, ou moléculas contendo enxofre (doadores de enxofre), ou misturas do mesmo.
[0053] Preferivelmente os ditos componentes capazes de facilitar a reticulação compreendem agentes aceleradores tais como ditiocarbamatos, guanidina, tioureia, tiazols, sulfenamidas, tiurames, aminas, xantatos, ou misturas do mesmo.
[0054] Preferivelmente todo o conteúdo dos ditos componentes capazes de facilitar a reticulação do composto elastomérico final é alimentado para o dito segundo dispositivo de mistura em batelada.
[0055] Preferivelmente, em adição ao dito polímero elastomérico, o dito enchedor de reforço, os ditos componentes capazes de facilitar a reticulação e a dita resina de reforço, pelo menos um dos seguintes componentes pode estar presente no composto elastomérico final:- ativadores, tais como compostos de zinco, e em particular ZnO, ZnCO3, sais de zinco de ácidos graxos saturados e insaturados contendo de 8 a 18 átomos de carbono, tais como estearato de zinco, que são preferivelmente formados no local no composto elastomérico a partir de ZnO e ácido graxo, e ainda BiO, PbO, Pb3O4, PbO2, ou misturas do mesmo;- aditivos selecionados com base na aplicação particular para a qual a composição é provida, tais como antioxidantes, agentes antienvelhecimento, agentes plastificantes (por exemplo, óleos plastificantes), agentes de ligação, agentes antiozônio, ou misturas do mesmo.
[0056] O conteúdo global de resina de reforço no dito composto elastomérico final pode ser obtido através da incorporação de diferentes resinas de reforço.
[0057] As resinas de reforço úteis no processo de acordo com a invenção podem ser sólidos ou líquidos: as resinas sólidas preferivelmente possuem um ponto de amaciamento compreendido entre 60°C e 160°C, preferivelmente entre 80°C e 140°C. As resinas líquidas podem ser resinas com baixo peso molecular com estrutura similar com aquela das resinas sólidas e com pontos de amaciamento substancialmente compreendidos entre a temperatura ambiente (por exemplo, cerca de 20°C ou 25°C) e temperaturas de - 25°C e menor do que - 50°C ou até menos como -80°C.
[0058] Preferivelmente todo o conteúdo de resina de reforço do composto elastomérico final é resina sólida. O Requerente na verdade verificou que a incorporação da resina durante uma etapa intermediária de mistura contínua vantajosamente permite evitar o uso de resina líquida de reforço, por exemplo, usada de maneira a obter um efeito plastificante nas matérias-primas de maneira a obter uma capacidade de processamento aprimorada.
[0059] Preferivelmente todo o conteúdo de resina sólida de reforço é alimentado para o dito dispositivo de mistura contínua.
[0060] Preferivelmente pelo menos 70% do conteúdo, mais preferivelmente pelo menos 80% do conteúdo, ainda mais preferivelmente todo o conteúdo de resina de reforço do composto elastomérico final é alimentado para o dito dispositivo de mistura contínua. Vantajosamente, de tal maneira, é possível incorporar a resina de reforço, obtendo uma dispersão ótima do mesmo no composto e/ou uma alta interação de resina/enchedor de reforço. O Requerente surpreendentemente verificou que com o processo da presente invenção, é possível aumentar a rigidez do material reticulado ainda com um conteúdo de resina reduzido com relação à técnica anterior.
[0061] Preferivelmente nenhum outro componente, exceto for a dita resina de reforço, é alimentado para o dito dispositivo de mistura contínua. Assim é possível evitar complicação inútil do processo global.
[0062] Preferivelmente o conteúdo global de resina de reforço no dito composto elastomérico final é maior do que ou igual a 8 phr, mais preferivelmente maior do que ou igual a 10 phr, ainda mais preferivelmente maior do que ou igual a 14 phr, e/ou menos do que ou igual a 25 phr, mais preferivelmente menor do que ou igual a 20 phr.
[0063] Preferivelmente, a dita resina de reforço compreende um aceptor de metileno a ser associado com pelo menos um composto doador de metileno como aditivo do composto elastomérico final.
[0064] Vantajosamente, o composto elastomérico final (antes da reticulação) preferivelmente compreende uma quantidade de composto doador de metileno maior do que cerca de 1 phr, mais preferivelmente maior do que cerca de 3 phr.
[0065] Preferivelmente, a quantidade de composto doador de metileno é menor do que cerca de 15 phr, mais preferivelmente menor do que cerca de 10 phr. Vantajosamente, a quantidade de composto doador de metileno é compreendida entre cerca de 4 phr e cerca de 8 phr.
[0066] Vantajosamente, o composto elastomérico final preferivelmente compreende uma quantidade de composto aceptor de metileno maior do que cerca de 5 phr, mais preferivelmente maior do que cerca de 8 phr. Preferivelmente, a quantidade de composto aceptor de metileno é menor do que cerca de 25 phr. Vantajosamente, a quantidade de composto aceptor de metileno é compreendida entre cerca de 10 phr e cerca de 20 phr.
[0067] De acordo com uma modalidade preferida, o composto doador de metileno, por exemplo, pode ser selecionado dentre os seguintes: hexametileno tetramina (HMT); hexametoximetil melamina (HMMM); formaldeído; paraformaldeído; trioxano; 2-metil-2-nitro-1-propanal; resinas de melamina substituídas, tais como resinas de oximetilmelamina N- substituídas; compostos de glicoluril tais como tetrametoximetil glicoluril; resinas de ureia - formaldeído tais como resinas de ureia - formaldeído butiladas; ou misturas dos mesmos. Hexametileno tetramina (HMT) ou hexametoximetil melamina (HMMM) são particularmente preferidos.
[0068] De acordo com uma modalidade preferida, o composto aceptor de metileno, por exemplo, pode ser selecionado dentre os seguintes: resorcinol; catecol; hidroquinona; pirogalol; floroglucinol; 1-naftol; 2-naftol resinas de fenol, obtidos a partir da condensação de a fenol, possivelmente substituído, com um aldeído tal como, por exemplo, formaldeído, acetaldeído, furfural (por exemplo, resinas de resorcinol - formaldeído); resinas de fenol modificadas; resinas de fenol derivadas a partir de produtos de origem natural, tipicamente a partir de óleo de caju ou talóleo; misturas dos compostos mencionados anteriormente. As resinas sólidas de fenol do tipo novolac são particularmente preferidas.
[0069] O dito composto doador de metileno e o dito composto aceptor de metileno também pode ser adicionado para o composto elastomérico na forma pré-condensada (condensada antes de ser adicionado para o composto elastomérico) como resina de resorcinol - formaldeído, resinas de melamina substituídas tais como resinas de oxilmetimelamina N-substituídas, ou misturas do mesmo. As ditas resinas pré-condensadas são capazes de autorreticulação, já que elas contêm vários grupos reativos.
[0070] O composto elastomérico final pode compreender, em adição a ou como uma substituição de enchedores típicos (negro de fumo, sílicas), fibras inorgânicas (isto é elementos alongados tendo um tamanho muito maior do que o tamanho da seção transversal) de silicatos de magnésio e/ou alumínio, por exemplo, fibras de sepiolita, fibras de paligorsquita (também conhecida como atapulgita) ou misturas do mesmo, de tamanho nanométrico (isto é com diâmetro menor do que 500 nm, mais preferivelmente menor do que 100 nm). Preferivelmente, o dito composto elastomérico final compreende uma quantidade de fibras inorgânicas maior do que cerca de 5 phr, mais preferivelmente maior do que cerca de 8 phr, e/ou menos do que cerca de 25 phr, mais preferivelmente menor do que cerca de 22 phr. O Requerente surpreendentemente verificou que é possível aumentar a rigidez do material reticulado aplicando o método da presente invenção também para a produção de compostos elastoméricos em que a composição já foi projetada (que inclui as ditas fibras inorgânicas) de maneira a obter um material elastomérico rígido.
[0071] Preferivelmente o primeiro e o segundo dispositivo de mistura em batelada são o mesmo dispositivo.
[0072] Preferivelmente o dito dispositivo de mistura em batelada é selecionado dentre misturadores internos e misturadores abertos. Os misturadores internos são particularmente preferidos.
[0073] Preferivelmente os ditos dois rotores contra rotativos da função do dispositivo de mistura em batelada de maneira tangencial um com relação ao outro ou eles são engranzados.
[0074] Comumente, o dito dispositivo de mistura em batelada compreende uma câmara de mistura que aloja os ditos rotores na mesma, de maneira a misturar os componentes introduzidos para a câmara de mistura a partir do topo do mesmo.
[0075] Por esta razão, o dito dispositivo de mistura em batelada comumente é equipado com um cilindro pneumático ou hidráulico arranjado na parte superior da câmara de mistura e um pistão móvel para cima de maneira a tornar a câmara de mistura acessível, permitindo, portanto, a introdução dos componentes através de depósitos de carga especiais; tal pistão também pode se mover para baixo, de maneira a exercer uma pressão no material processado pelos rotores que é situado acima do último. Um sistema hidráulico arranjado no fundo da câmara de mistura permite descarregar o composto elastomérico no fim do ciclo de mistura abrindo uma saída adequada.
[0076] Exemplos particulares de misturadores internos que podem ser usados vantajosamente de acordo com a presente invenção são aqueles conhecidos sob a marca registrada Banbury® ou Intermix®, dependendo de se os rotores funcionam de maneira tangencial um com relação ao outro ou se eles são engranzados. O misturador de Banbury® é particularmente preferido.
[0077] Exemplos particulares de misturadores abertos que podem ser vantajosamente usados de acordo com a presente invenção são os seguintes: misturador aberto, misturador de pá conformada em Z. O misturador aberto é particularmente preferido.
[0078] Preferivelmente a mistura no dito primeiro e/ou segundo dispositivo de mistura em batelada é executada em uma velocidade de rotor maior do que cerca de 20 revoluções por minuto e/ou menos do que cerca de 80 revoluções por minuto, mais preferivelmente compreendida entre cerca de 30 e cerca de 70 revoluções por minuto.
[0079] De acordo com uma modalidade preferida adicional, a mistura no dito primeiro e/ou segundo dispositivo de mistura em batelada é executada com um fator de enchimento da câmara de mistura (o fator de enchimento é a fração de volume livre total da câmara de mistura ocupada pelo material a ser misturado) não maior do que cerca de 80%, preferivelmente a partir de cerca de 55% até cerca de 70%. Se um fator de enchimento excessivamente alto é selecionado, a falta de volume livre evita o movimento do material e a nova misturação, e uma misturação adequada se torna impossível. De maneira similar, se um fator de enchimento muito pequeno é selecionado, é difícil garantir misturação adequada, com altas forças de cisalhamento e homogeneização adequada do material na câmara de mistura.
[0080] Preferivelmente a dita mistura no dito primeiro e no segundo dispositivos de mistura em batelada é executada em um intervalo de tempo entre 50 e 600 segundos, mais preferivelmente entre 100 e 400 segundos.
[0081] Tipicamente as ditas hélices, no caso de misturador contínuo de hélice dupla ou de múltiplas hélices, ou satélites, no caso de misturador contínuo do tipo planetário, compreendem elementos de mastigação por cisalhamento e/ou compressão e elementos de transporte. Em adição, as hélices ou satélites pode compreender um ou mais elementos de engrenagem ou dentados; limitadores de fluxo; dispositivos de aceleração. Preferivelmente o dito dispositivo de mistura contínua é do tipo de múltiplas hélices (isto é, compreendendo mais do que hélice dupla), tais como os misturadores de anel (também chamados de ‘extrusoras de anel’, para a sua capacidade de extrusar o composto elastomérico produzido) tendo pelo menos quatro hélices, tipicamente dez ou doze, arranjados equidistantes em um aro.
[0082] Preferivelmente o dito dispositivo de mistura contínua é do tipo autolimpante, isto é, os elementos de misturador de cada hélice são substancialmente completamente engranzados com os elementos de misturador da adjacente hélice rotativa, permitindo assim a autolimpeza do dispositivo.
[0083] Preferivelmente a dita mistura no dito dispositivo de mistura contínua é executada em uma energia específica maior do que ou igual a cerca de 0,1 kWh/kg, mais preferivelmente maior do que ou igual a cerca de 0,2 kWh/kg, e/ou menos do que ou igual a cerca de 0,6 kWh/kg, mais preferivelmente menor do que ou igual a cerca de 0,4 kWh/kg.
[0084] Preferivelmente a dita mistura no dito dispositivo de mistura contínua é executada em uma velocidade de hélices, no caso de dispositivo de hélice dupla e de múltiplas hélices, ou de rotor central, no caso de misturador do tipo planetário, variando a partir de cerca de 60 revoluções por minuto até cerca de 300 revoluções por minuto.
[0085] Preferivelmente o processo também compreende resfriar o dito composto elastomérico de primeira fase até uma temperatura a partir de cerca de 15°C até cerca de 40°C, mais preferivelmente a partir de cerca de 20°C até cerca de 30°C, antes de alimentar o mesmo para o dito dispositivo de mistura contínua.
[0086] Preferivelmente o processo também compreende resfriar o dito composto elastomérico intermediário até uma temperatura a partir de cerca de 15°C até cerca de 40°C, preferivelmente a partir de cerca de 20°C até cerca de 30°C, antes de alimentar o mesmo para o dito segundo dispositivo de mistura em batelada.
[0087] De acordo com uma modalidade particular, o composto elastomérico de primeira fase é alimentado para um dispositivo transportador antes de ser alimentado para o dito dispositivo de mistura contínua. A alimentação para o dito transportador pode permitir controlar a velocidade de alimentação do composto elastomérico de primeira fase para o dito dispositivo de mistura contínua.
[0088] Preferivelmente, o dito transportador é do tipo de hélice única helicoidal ou do tipo de hélice dupla helicoidais contra rotativos. Preferivelmente a velocidade da dita hélice ou as ditas hélices do transportador é compreendida entre 10 rpm e 60 rpm, mais preferivelmente entre 20 rpm e 35 rpm.
[0089] De acordo com uma modalidade adicional, o dito primeiro dispositivo de mistura em batelada é um misturador interno e o dito segundo dispositivo de mistura em batelada é um misturador aberto.
[0090] De acordo com uma modalidade adicional, o dito composto elastomérico final é alimentado para um dispositivo de construção de produto semiacabado, onde é conformado para uma tira de composto elastomérico tendo tamanho adequado para a incorporação no pneu cru como enchedor de talão.
[0091] O dispositivo para construir um produto semiacabado pode ser selecionado dentre aqueles conhecidos na técnica, tais como dispositivos de prensa de rolagem ou extrusoras providas com uma cabeça de extrusão.
[0092] A presente invenção será ilustrada em detalhe adicional por meio de modalidades de exemplo, com referência às figuras anexas, em que:- a Figura 1 esquematicamente mostra, na metade de seção, um pneu para rodas de veículo obtido de acordo com a presente invenção; - a Figura 2 é um esquema de um exemplo de usina para produzir um composto elastomérico de acordo com a presente invenção.
[0093] A Figura 1 mostra, como um exemplo, um pneu 3 produzido com o processo de acordo com a presente invenção
[0094] O pneu 3 essencialmente compreende pelo menos uma junta de carcaça 4 preferivelmente internamente revestida com uma camada de material elastomérico impermeável ou assim chamado revestimento interno 5, dois assim chamados “talões” 6 que integram respectivas estruturas de ancoragem anulares 7 associadas com um respectivo enchedor de talão 7a e engatado com as bordas circunferenciais da junta de carcaça 4. Tipicamente as estruturas de ancoragem anulares 7 compreendem elementos metálicos (por exemplo, os assim chamados ‘núcleos de talão’) revestidos com o material elastomérico produzido de acordo com a presente invenção.
[0095] O pneu 3 também compreende tipicamente uma estrutura de correia 8 aplicada na posição radialmente externa com relação à junta de carcaça 4, uma banda de rodagem 9 aplicada na posição radialmente externa com relação à estrutura de correia 8, em uma assim chamada zona de coroa do pneu 3, e duas paredes laterais 10 aplicadas em posições lateralmente opostas na junta de carcaça 4, cada uma em uma zona lateral do pneu 3, estendida a partir do correspondente talão 6 para a correspondente borda lateral da banda de rodagem 9.
[0096] Com referência à Figura 2, o número de referência 1 global indica uma usina para produzir composto elastomérico de acordo com a presente invenção.
[0097] A usina 1 para produzir um composto elastomérico inclui um dispositivo de mistura em batelada interno 101 (por exemplo, um misturador Banbury®) em que pelo menos os polímeros elastoméricos 102 e os enchedores de reforço 103 são alimentados.
[0098] Após a mistura ter sido executada, o composto elastomérico obtido de primeira fase 104 é alimentado para o dispositivo de mistura contínua 106 (por exemplo, uma extrusora de autolimpeza de hélice dupla corrotativa e engranzável) através de um depósito de alimentação 105.
[0099] De acordo com a modalidade da Figura 2, o composto elastomérico de primeira fase 104 é descarregado a partir do misturador em batelada interno 101 para um transportador opcional 301 (por exemplo, extrusora de hélice única helicoidal) através de um depósito de alimentação 302.
[00100] O composto elastomérico de primeira fase 104 é distribuído pelo transportador 301, por exemplo, na forma de uma tira contínua ou chapa, bombeando a mesma através de uma prensa de rolo ou abertura de rolo 303, por exemplo, por meio de uma bomba de engrenagem (não representada na Figura 2).
[00101] Alternativamente (não mostrado na Figura 2), o transportador 301, em vez da abertura de rolo 303, pode ser equipado com:- uma abertura de extrusão equipada com uma placa de extrusão perfurada equipada com facas, para o propósito de obter o composto elastomérico de primeira fase na forma de um produto subdividido, antes de alimentar o mesmo para o misturador contínuo 106 (submetido para possível armazenamento);- uma boca aberta para o propósito de permitir que o composto elastomérico de primeira fase deslize diretamente no misturador contínuo.
[00102] Alternativamente, o transportador 301 pode ser substituído com um misturador aberto (não mostrado na Figura 2).
[00103] Alternativamente, um misturador aberto pode ser arranjado entre o misturador em batelada interno 101 e o transportador 301 (não mostrado na Figura 2).
[00104] De acordo com a particular modalidade da Figura 2, o composto elastomérico de primeira fase 104 é resfriado na saída do transportador 301, preferivelmente em temperatura ambiente, passando o mesmo através de um dispositivo de resfriamento 401 antes de alimentar o mesmo para o dispositivo misturador contínuo 106. O dito resfriamento pode ser útil para o propósito de aumentar a viscosidade do composto elastomérico de primeira fase antes de alimentar o mesmo para o dito misturador contínuo de maneira a permitir uma mistura aprimorada do composto elastomérico de primeira fase no dito misturador contínuo 106.
[00105] Alternativamente (não mostrado), o composto elastomérico de primeira fase 104, na saída do transportador 301, após ter sido resfriado passando através do dispositivo de resfriamento 401, pode ser transformado para um produto subdividido por meio de um dispositivo de corte (por exemplo, moinho de rolagem equipado com pás rotativas) antes de ser alimentado para o misturador contínuo 106 (submetido ao possível armazenamento). Preferivelmente, neste caso, a alimentação para o misturador contínuo 106 pode ser controlada por meio de alimentadores (alimentadores volumétricos ou alimentadores de perda em peso) (não mostrado na Figura 2).
[00106] De acordo com a presente invenção, pelo menos 5 phr, preferivelmente pelo menos 8 phr, de resina de reforço 111 é alimentado para o dispositivo de mistura contínua 106 junto com o composto elastomérico de primeira fase 104.
[00107] O misturador contínuo 106 da Figura 2 mostra apenas um depósito de alimentação 105. Não obstante, mais do que um depósito de alimentação (não mostrado na Figura 2), pode estar presente no misturador 106. Em adição, o misturador contínuo 106 pode ser equipado com bombas de alimentação controladas de maneira gravimétrica (não mostrado na Figura 2) que são uteis para introduzir componentes líquidos, tais como óleos plastificantes, para a extrusora misturadora.
[00108] O dispositivo misturador contínuo 106 opcionalmente pode ser equipado com uma ou mais unidades de desgaseificação 110 para permitir a saída dos gases que podem ser desenvolvidos durante a mistura do composto elastomérico.
[00109] Após a mistura ter sido executada, e em particular após a resina de reforço ter sido dispersa no composto elastomérico de primeira fase no dispositivo de mistura contínua, um composto elastomérico intermediário 108 é descarregado a partir do dispositivo misturador contínuo 106, por exemplo, na forma de uma tira contínua, bombeando a mesma através de uma prensa de rolo ou abertura de rolo 107, por exemplo, por meio de uma bomba de engrenagem (não mostrado na Figura 2).
[00110] Alternativamente, o composto elastomérico intermediário 108 pode ser transformado para um produto subdividido bombeando o mesmo através de uma abertura de extrusão (não mostrado na Figura 2) arranjada na cabeça do misturador contínuo, a dita abertura de extrusão sendo equipada com uma placa de extrusão perfurada equipada com facas, por meio de uma bomba de engrenagem (não mostrado na Figura 2). O produto obtido na forma subdividida é subsequentemente resfriado, preferivelmente em temperatura ambiente, por exemplo, transportando o mesmo para um dispositivo de resfriamento (não mostrado na Figura 2).
[00111] O composto elastomérico intermediário 108 é alimentado para um segundo dispositivo de mistura em batelada interno 501 (por exemplo, um misturador Banbury®). De acordo com a presente invenção, junto com o composto elastomérico intermediário, ainda os componentes capazes de facilitar a reticulação 113 são alimentados para o dito segundo misturador em batelada interno 501.
[00112] De acordo com a modalidade particular da Figura 2, o composto elastomérico intermediário 108 é resfriado, preferivelmente em temperatura ambiente, fazendo o mesmo passar através de um dispositivo de resfriamento 109 antes de ser alimentado para o dito segundo misturador em batelada interno 501. O dito resfriamento pode ser útil para o propósito de aumentar a viscosidade do composto elastomérico intermediário antes de prover o mesmo para o dito segundo misturador em batelada interno 501, permitindo, portanto, uma mistura aprimorada do composto elastomérico intermediário no dito segundo misturador interno 501.
[00113] Alternativamente (não mostrado na Figura 2), o composto elastomérico intermediário 108 pode ser alimentado diretamente, sem ser resfriado, para o dito segundo misturador em batelada interno 501.
[00114] Alternativamente (não mostrado na Figura 2), o compost elastomérico intermediário 108 pode ser obtido na forma de um produto subdividido, como descrito acima e subsequentemente alimentado para o dito segundo misturador em batelada interno 501.
[00115] No segundo dispositivo de mistura em batelada os componentes capazes de facilitar a reticulação são misturados e dispersos no composto elastomérico intermediário, de uma maneira a obter o composto elastomérico final 112 útil para a incorporação no enchedor de talão do pneu cru, com conformação adequada.
[00116] O composto elastomérico final 112 então é descarregado a partir do dito segundo dispositivo de mistura em batelada 501, preferivelmente usado um transportador, não mostrado, combinado com o segundo misturador 501 como descrito acima com referência ao transportador 301. O composto elastomérico final 112 tipicamente é descarregado a partir do transportador na forma de chapa, bombeando o mesmo através de uma abertura de extrusão ou uma abertura de rolo (não mostrado).
[00117] Comumente, a chapa obtida é subsequentemente submetida a um tratamento de resfriamento, comumente por meio de água e/ou ar forçado. A chapa tratada assim então é comumente arranjada em bancos ou carretéis, enquanto espera o processamento adicional.
[00118] Tipicamente o composto elastomérico final 112 é alimentado para um dispositivo para construir um elemento semiacabado (não mostrado na Figura 2), por exemplo, uma extrusora de cilindro curto com hélice única com alimentação quente, de uma maneira a obter o enchedor de talão pronto para a incorporação no pneu cru.
[00119] A presente invenção será adicionalmente ilustrada aqui abaixo por meio de um número de exemplos de teste, que são dados para propósitos meramente de exemplificação e sem qualquer limitação desta invenção.
[00120] As Tabelas 1 e 2 reportam a receita dos componentes misturados no misturador em batelada na primeira etapa e na etapa final, respectivamente, para todos os exemplos 1 a 6 (as quantidades são dadas em phr). TABELA 1
TABELA 2
[00121] Todos os componentes listados na Tabela 1, com a adição de 18 phr de resina de reforço (4 phr de resina de fenol de reforço líquida (CELLOBOND J 3111 L, Momentive Specialty Chemicals UK Limited) e 14 phr de resina de fenol de reforço sólida (DUREZ 12686, Sumitomo Bakelite Europe)), foram misturados em um misturador Banbury® (modelo F270), operando nas seguintes condições de trabalho:- tempo de mistura: 270 segundos;- fator de enchimento: 70%;- velocidade de rotor: 60 revoluções por minuto;- temperatura de descarga: 160°C.
[00122] O composto elastomérico obtido na primeira etapa, resfriado em temperatura ambiente (23°C), junto com todos os componentes da Tabela 2, foram alimentados para um misturador Banbury® (modelo F270) e uma misturação adicional foi executada, operando nas seguintes condições de trabalho:- tempo de mistura: 180 segundos;- fator de enchimento: 70%;- velocidade de rotor: 20 revoluções por minuto;- temperatura de descarga: 90°C.
[00123] O composto elastomérico descarregador a partir do misturador Banbury® foi subsequentemente resfriado em temperatura ambiente (23°C).
[00124] Como o Exemplo 1 com adicionalmente, entre a primeira etapa e a segunda etapa, uma etapa intermediária em que o composto elastomérico obtido na primeira etapa foi resfriado em temperatura ambiente (23°C) e subsequentemente foi alimentado para um misturador Banbury® (modelo F270). Uma misturação adicional foi executada, sem adicionar qualquer componente adicional, operando nas seguintes condições de trabalho:- tempo de mistura: 150 segundos;- fator de enchimento: 70%;- velocidade de rotor: 35 revoluções por minuto;- temperatura de descarga: 120°C.
[00125] O composto elastomérico obtido assim então foi submetido à segunda etapa mencionada anteriormente do Exemplo 1.
[00126] Como o Exemplo 1 com adicionalmente, entre a primeira etapa e a segunda etapa, uma etapa intermediária em que o composto elastomérico obtido na primeira etapa foi resfriado em temperatura ambiente (23°C) e foi subsequentemente alimentado para um misturador de hélice dupla corrotativa e engranzável Maris TM92HT tendo diâmetro de hélice nominal de 92 mm e razão de L/D de 32. Uma misturação adicional foi executada, sem adicionar qualquer componente adicional, operando nas seguintes condições de trabalho:- velocidade de alimentação: 200 kg/h;- velocidade da hélice dupla: 100 revoluções por minuto;- perfil de temperatura: 40 - 50 - 60 - 50 - 20 -10 -10 -10°C - energia específica: 0,3 kWh/kg- temperatura de composto elastomérico medida na saída da extrusora: 115°C.
[00127] O composto elastomérico obtido assim então foi submetido à segunda etapa mencionada anteriormente do Exemplo 1.
[00128] Como o Exemplo 1 com adicionalmente, após a segunda etapa, uma etapa adicional em que o composto elastomérico obtido na segunda etapa foi resfriado até temperatura ambiente (23°C) e foi subsequentemente alimentado para o misturador de hélice dupla corrotativa e engranzável mencionada anteriormente Maris TM92HT. Uma misturação adicional foi executada, sem adicionar qualquer componente adicional, operando nas seguintes condições de trabalho:- velocidade de alimentação: 200 kg/h;- velocidade da hélice dupla: 100 revoluções por minuto; - perfil de temperatura: 40 - 50 - 60 - 50 - 20 -10 -10 -10°C - energia específica: 0,3 kWh/kg- temperatura de composto elastomérico medida na saída do misturador: 125°C.
[00129] Todos os componentes listados na Tabela 1, com a adição de 4 phr de resina de fenol de reforço líquida (CELLOBOND J 3111 L, Momentive Specialty Chemicals UK Limited), foram misturados em um misturador Banbury® (modelo F270), operando nas seguintes condições de trabalho:- tempo de mistura: 270 segundos;- fator de enchimento: 70%;- velocidade de rotor: 60 revoluções por minuto;- temperatura de descarga: 160°C.
[00130] O composto elastomérico obtido de acordo com a primeira etapa foi resfriado em temperatura ambiente (23°C) e subsequentemente alimentado para o misturador contínuo mencionado anteriormente Maris TM92HT, junto com mais 14 phr de resina de fenol de reforço sólida (DUREZ 12686, Sumitomo Bakelite Europe), alimentado de maneira contínua.
[00131] O misturador contínuo operado nas seguintes condições de trabalho:- velocidade de alimentação: 200 kg/h;- velocidade da hélice dupla: 100 revoluções por minuto;- perfil de temperatura: (°C): 40 - 50 - 60 - 50 - 20 -10 -10 -10- energia específica: 0,3 kWh/kg - temperatura de composto elastomérico medida na saída do misturador: 125°C.
[00132] O composto elastomérico intermediário descarregado a partir do misturador de hélice dupla contínuo foi subsequentemente resfriado em temperatura ambiente (23°C) e então submetido à segunda etapa mencionada anteriormente do Exemplo 1 no segundo misturador em batelada de maneira a obter um composto elastomérico final de acordo com a presente invenção.
[00133] Todos os componentes listados na Tabela 1, sem qualquer resina de reforço, foram misturados em um misturador Banbury® (modelo F270), operando nas seguintes condições de trabalho:- tempo de mistura: 270 segundos;- fator de enchimento: 70%;- velocidade de rotor: 60 revoluções por minuto;- temperatura de descarga: 160°C.
[00134] O composto elastomérico obtido de acordo com a primeira etapa foi resfriado em temperatura ambiente (23°C) e subsequentemente alimentado de maneira contínua para o misturador contínuo mencionado anteriormente Maris TM92HT, junto com mais 17 phr de apenas resina de fenol de reforço sólida (DUREZ 12686, Sumitomo Bakelite Europe)), alimentado de maneira contínua.
[00135] O misturador contínuo operando nas seguintes condições de trabalho:- velocidade de alimentação: 200 kg/h;- velocidade da hélice dupla: 120 revoluções por minuto;- perfil de temperatura: (°C): 40 - 50 - 60 - 50 - 20 -10 -10 -10 - energia específica: 0,3 kWh/kg- temperatura de composto elastomérico medida na saída do misturador: 125°C.
[00136] O composto elastomérico intermediário descarregado a partir do misturador de hélice dupla contínuo foi subsequentemente resfriado em temperatura ambiente (23°C) e então submetido à segunda etapa mencionada anteriormente do Exemplo 1 no segundo misturador em batelada de maneira a obter um composto elastomérico final de acordo com a presente invenção.
[00137] As Tabelas 1a e 2a reportam a receita dos componentes misturados no misturador em batelada na primeira etapa e na segunda etapa,respectivamente, para ambos os exemplos 7 e 8. TABELA 1a
TABELA 2a
[00138] Todos os componentes listados na Tabela 1a, com a adição de 15 phr global de resina de fenol de reforço sólida (DUREZ 12686, Sumitomo Bakelite Europe), foram misturados em um misturador Banbury® (modelo F270).
[00139] O composto elastomérico obtido na primeira etapa, resfriado em temperatura ambiente (23°C), junto com todos os componentes da Tabela 2a, foram alimentados para um misturador Banbury® (modelo F270) e uma misturação adicional foi executada.
[00140] O composto elastomérico descarregado a partir do misturador Banbury® foi subsequentemente resfriado em temperatura ambiente (23°C).
[00141] Todos os componentes listados na Tabela 1a, sem qualquer resina de reforço, foram misturados em um misturador Banbury® (modelo F270).
[00142] O composto elastomérico obtido de acordo com a primeira etapa foi resfriado em temperatura ambiente (23°C) e subsequentemente alimentado de maneira contínua para o misturador contínuo mencionado anteriormente Maris TM92HT, junto com 15 phr de apenas resina de fenol de reforço sólida (DUREZ 12686, Sumitomo Bakelite Europe), alimentado de maneira contínua.
[00143] O misturador contínuo operando nas seguintes condições de trabalho:- velocidade de alimentação: 200Kg/h;- velocidade da hélice dupla: 100 revoluções por minuto;- perfil de temperatura (°C): 40 - 50 - 60 - 50 - 20 -10 -10 - 10 (°C)- energia específica: 0,27 kWh/kg- temperatura do composto elastomérico medida na saída do misturador: 120°C;
[00144] O composto elastomérico intermediário descarregador a partir do misturador contínuo foi subsequentemente resfriado em temperatura ambiente (23°C) e então submetido para a segunda etapa no segundo misturador em batelada, como no Exemplo 7, de maneira a obter um composto elastomérico final de acordo com a presente invenção.
[00145] Todos os compostos elastoméricos obtidos nos Exemplos foram testados de maneira a avaliar as seguintes propriedades: viscosidade de Mooney (ML 1+4), propriedades mecânicas dinâmicas: os resultados obtidos foram dados nas Tabelas 3 e 4 em unidades arbitrárias e relativas ao valor obtido para a amostra de referência.
[00146] A viscosidade de Mooney ML(1+4) em 100°C foi medida, de acordo com o padrão ISO 289-1: 2005, nos compostos elastoméricos não reticulados obtidos como descrito acima.
[00147] As Tabelas 3 e 4 também mostram as propriedades mecânicas dinâmicas, medidas usando um dispositivo Instron dinâmico no modo de tração - compressão, de acordo com os seguintes métodos. Uma amostra de teste dos compostos elastoméricos reticulados (vulcanizada em 170°C, por 10 min.), tendo a forma cilíndrica (comprimento = 25 mm, diâmetro = 14 mm) pré-carregada por compressão até 10% de deformação longitudinal com relação ao comprimento inicial, e mantida na temperatura predeterminada (23°C e 70°C) para toda a duração do teste, foi submetida à tensão dinâmica senoidal tendo uma amplitude de ± 3,5% com relação ao comprimento sob pré-carga, com uma frequência de 10 Hz. As propriedades mecânicas dinâmicas são expressas em termos de módulo elástico dinâmico (E’) e valores de Tan delta (fator de perda). O valor de Tan delta é calculado como uma razão entre o módulo viscoso (E”) e o módulo elástico (E’). TABELA 3
TABELA 4
[00148] Os dados reportados nas Tabelas 3 e 4 acima mostram que os compostos elastoméricos obtidos de acordo com a presente invenção (Exemplos 5, 6 e 8), em que pelo menos uma parte substancial do conteúdo de resina de reforço é incorporada em uma etapa intermediária de mistura contínua, possuem uma viscosidade aprimorada para o propósito de capacidade de trabalho e, após a reticulação, uma rigidez aprimorada em todas as temperaturas, com relação aos outros compostos (Exemplos 1 a 4 e 7) feitos com técnicas alternativas.
[00149] Em particular, o uso de apenas resina sólida de reforço, pelo menos uma parte substancial do conteúdo da mesma incorporada no misturador contínuo, é particularmente vantajoso em termos de características de composto resultante e do correspondente material reticulado.
[00150] Mesmo se a invenção foi exemplificada com relação à realização de uma estrutura de talão de um pneu, isto permite alcançar os resultados descritos também com outros componentes particularmente rígidos do pneu, tais como o revestimento (ou revestimento de borracha) das estruturas de ancoragem anulares, a tira antiabrasiva ou o inserto de parede lateral para pneus autossuportados.
Claims (18)
1. Processo para produção pneus (3) compreendendo:- construir um pneu cru compreendendo duas estruturas de talão (6), cada uma compreendendo um enchedor de talão (7a) e estruturas de ancoragem anulares (7),- submeter o pneu cru à moldagem e reticulação de maneira a obter um pneu acabado (3);em que pelo menos um componente rígido do dito pneu cru selecionado dentre o dito enchedor de talão, um revestimento das ditas estruturas de ancoragem anulares, uma tira antiabrasiva e um inserto de parede lateral, compreende um composto elastomérico final compreendendo pelo menos um polímero elastomérico, pelo menos um enchedor de reforço, componentes capazes de facilitar a reticulação, e pelo menos 5 phr de resina de reforço;caracterizado pelo fato de que o dito composto elastomérico final é produzido através de:- alimentação pelo menos do polímero elastomérico (102) e do enchedor de reforço (103) para um primeiro dispositivo de mistura em batelada (101);- mistura e dispersão, no dito primeiro dispositivo de mistura em batelada (101), o dito enchedor de reforço (103) no dito polímero elastomérico (102), de uma maneira a obter um composto elastomérico de primeira fase (104);- descarga do dito composto elastomérico de primeira fase (104) a partir do dito primeiro dispositivo de mistura em batelada (101);- alimentação do dito composto elastomérico de primeira fase (104), junto com adicionalmente pelo menos 5 phr da dita resina de reforço (111), para um dispositivo de mistura contínua (106), o dito dispositivo de mistura contínua sendo do tipo de dois parafusos ou múltiplos parafusos corrotativos e engranzáveis, ou do tipo planetário, e - mistura e dispersão, no dito dispositivo de mistura contínua (106), a dita resina de reforço (11) no dito composto elastomérico de primeira fase (104), de uma maneira a obter um composto elastomérico intermediário (108), a dita mistura no dito dispositivo de mistura contínua (106) sendo executada em uma velocidade dos parafusos ou do rotor central a partir de 40 revoluções por minuto até 400 revoluções por minuto;- descarga do dito composto elastomérico intermediário (108) a partir do dito dispositivo de mistura contínua (106),- alimentação do dito composto elastomérico intermediário (108) junto com adicionalmente componentes capazes de facilitar a reticulação (113) para um segundo dispositivo de mistura em batelada (501), em que os ditos componentes capazes de facilitar a reticulação compreendem agentes de vulcanização e/ou agentes acelerantes;- mistura, no dito segundo dispositivo de mistura em batelada (501), dos ditos componentes capazes de facilitar a reticulação (113) no dito composto elastomérico intermediário (108), de uma maneira a obter o dito composto elastomérico final (112), em que cada um do dito primeiro (101) e do segundo dispositivo de mistura em batelada (501) possui dois rotores contra rotativos e a mistura no dito dispositivo de mistura em bateladas é executada em uma velocidade do rotor a partir de 5 revoluções por minuto até 80 revoluções por minuto;- descarga do dito composto elastomérico final (112) a partir do dito segundo dispositivo de mistura em batelada (501).
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito polímero elastomérico (102) é selecionado dentre polímeros elastoméricos de dieno e polímeros elastoméricos de mono-olefina, ou misturas do mesmo,em que o conteúdo global de enchedor de reforço (103) no dito composto elastomérico final (112) é maior do que 10 phr e menor do que 120 phr e em que todo o conteúdo de polímero elastomérico (102) e/ou enchedor de reforço (103) do composto elastomérico final (112) é alimentado para o dito primeiro dispositivo de mistura em batelada (101).
3. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dito composto elastomérico final (112) compreende uma quantidade de componentes capazes de facilitar a reticulação (113) maior do que 3,5 phr e menor do que ou igual a 7,5 phr e em que todo o conteúdo dos ditos componentes capazes de facilitar a reticulação (113) do composto elastomérico final (112) é alimentado para o dito segundo dispositivo de mistura em batelada (501).
4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que todo o conteúdo de resina de reforço do composto elastomérico final (112) é resina sólida.
5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que todo o conteúdo de resina sólida de reforço é alimentado para o dito dispositivo de mistura contínua (106).
6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que pelo menos 70% do conteúdo de resina de reforço do composto elastomérico final (112) é alimentado para o dito dispositivo de mistura contínua (106).
7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que nenhum outro componente, exceto a dita resina de reforço, é alimentado para o dito dispositivo de mistura contínua (106).
8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o conteúdo global de resina de reforço no dito composto elastomérico final (112) é maior do que ou igual a 8 phr e/ou menos do que ou igual a 25 phr.
9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a dita resina de reforço compreende um composto aceptor de metileno e em que o composto elastomérico final (112) compreende uma quantidade de composto doador de metileno maior do que 1 phr e menor do que 15 phr.
10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o composto elastomérico final (112) compreende uma quantidade de composto aceptor de metileno maior do que 5 phr e menor do que 25 phr.
11. Processo de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que o composto aceptor de metileno é selecionado a partir dentre: resinas de resorcinol; catecol; hidroquinona; pirogalol; floroglucinol; 1-naftol; 2-naftol fenol, obtidas a partir da condensação de um fenol, possivelmente substituído, com um aldeído; resinas de fenol modificadas; resinas de fenol derivadas a partir de produtos de origem natural e misturas dos compostos mencionados anteriormente.
12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dito composto elastomérico final (112) compreende fibras inorgânicas de silicatos de magnésio e/ou alumínio de tamanho nanométrico, em uma quantidade maior do que 5 phr e/ou menos do que 25 phr.
13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dito primeiro e/ou segundo dispositivo de mistura em batelada (101, 501) é um misturador interno e em que os ditos dois rotores contra rotativos da função do dispositivo de mistura em batelada de maneira tangencial um com relação ao outro ou são engranzados, em que a dita mistura no dito primeiro e/ou segundo dispositivo de mistura em batelada é executada em um intervalo de tempo entre 50 segundos e 600 segundos,e em que a dita mistura no dito dispositivo de mistura contínua é executada em uma energia específica maior do que ou igual a 0,1 kWh/kg e/ou menos do que ou igual a 0,6 kWh/kg.
14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que as ditas hélices, no caso de dispositivo de mistura contínua de hélice dupla ou de múltiplas hélices, ou satélites, no caso de dispositivo de mistura contínua do tipo planetário, compreendem elementos de mastigação por cisalhamento e/ou compressão e elementos de transporte.
15. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dito dispositivo de mistura contínua é um misturador de anel.
16. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dito dispositivo de mistura contínua é do tipo autolimpante.
17. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o processo compreende adicionalmente resfriar o dito composto elastomérico de primeira fase (104) até uma temperatura que varia a partir de 15 °C até 40 °C, antes de alimentar o mesmo para o dito dispositivo de mistura contínua (106),e resfriar o dito composto elastomérico intermediário (108) até uma temperatura que varia a partir de 15 °C até 40 °C, antes de alimentar o mesmo para o dito segundo dispositivo de mistura em batelada (501).
18. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o composto elastomérico de primeira fase (104) é alimentado para um dispositivo transportador (301) antes de ser alimentado para o dito dispositivo de mistura contínua (106), o dito transportador sendo do tipo de parafuso duplo helicoidal de contra rotação ou de parafuso único helicoidal,e em que o dito composto elastomérico final (112) é alimentado para um dispositivo para construir um produto semiacabado, em que é conformado para uma tira de composto elastomérico tendo tamanho adequado para a incorporação no pneu cru como o dito componente rígido.
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