BR112019011125A2 - composição elastomérica vulcanizável para os componentes de pneu, componente de um pneu para veículos, e, pneu para rodas de veículo. - Google Patents

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Abstract

composição elastomérica vulcanizável para os componentes de pneu, componente de um pneu para veículos, e, pneu para rodas de veículo a presente invenção se refere a composições elastoméricas inéditas para pneus, preferivelmente para pneus de desempenho alto e ultra alto (hp e uhp). estes pneus são distinguidos por excelente capacidade de manobra e aderência em asfalto tanto molhado quanto seco, mesmo em altas temperaturas, que são atingidas na direção esportiva ou em condições extremas. as composições da invenção incorporam borrachas neutras e resinas do guaiúle particular, pelo menos parcialmente substituindo as borrachas e resinas sintéticas de origem fóssil tipicamente usadas e permitem a produção de pneus particularmente de desempenho com um menor impacto ambiental.

Description

COMPOSIÇÃO ELASTOMÉRICA VULCANIZÁVEL PARA OS COMPONENTES DE PNEU, COMPONENTE DE UM PNEU PARA VEÍCULOS, E, PNEU PARA RODAS DE VEÍCULO
CAMPO DA INVENÇÃO [001] A presente invenção se refere a composições elastoméricas inéditas para pneus, preferivelmente para pneus de desempenho alto e ultra alto (HP e UHP), distinguidos por excelente capacidade de manobra e aderência tanto em asfalto molhado quanto seco, mesmo em altas temperaturas, que são atingidas em condução esportiva ou em condições extremas.
[002] Estas composições incorporam borrachas neutras e resinas pelo menos parcialmente substituindo as borrachas e resinas sintéticas de origem fóssil tipicamente usadas e permitem produzir particularmente pneus de desempenho com um menor impacto ambiental.
TÉCNICA ANTERIOR [003] Pneus de desempenho alto ou muito alto, conhecidos como pneus HP e UHP (desempenho alto HP - desempenho ultra alto UHP), com medições de corda de, por exemplo, de 145 mm a 355 mm, devem ter excelente capacidade de manobra, bom equilíbrio entre adesão em asfalto seco e asfalto molhado e, se possível, manter estes desempenhos constantes com o tempo e com o aumento na temperatura que ocorre em condições de condução extremas.
[004] Em particular, as composições elastoméricas de banda de rodagem devem reter suas propriedades físico-mecânicas o máximo possível sem causar o envelhecimento prematuro e garantindo boa resistência ao rasgo e abrasão.
[005] No geral, de maneira a atender estas necessidades, as composições elastoméricas de banda de rodagem compreendem elastômeros estireno-butadieno (SBR) sintéticos, uma vez que estes elastômeros de SBR,
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2/43 devido à presença de unidades estirênicas, têm uma maior temperatura de transição vítrea, conferindo assim maior histerese quando necessário e, consequentemente, uma melhor adesão em asfalto molhado e seco, em comparação aos outros polidienos, por exemplo, com relação à borracha neutra. Além do mais, elastômeros de SBR garantem uma melhor resistência ao envelhecimento térmico.
[006] As composições elastoméricas para bandas de rodagem de pneus, especialmente para veículos de alto desempenho, contêm entre os ingredientes, altas quantidades de resinas para conferir tanto adesividade durante a fabricação do pneu verde e, acima de tudo, uma melhor aderência da banda de rodagem em uso.
[007] A incorporação de grandes quantidades de resinas nas composições elastoméricas, entretanto, pode ser problemática e exige sistemas de mistura complexos.
[008] As resinas tipicamente usadas com esta finalidade são principalmente resinas não naturais como origem de hidrocarboneto, vindo assim de fontes não renováveis.
[009] Existe um interesse crescente no setor de pneus de substituir matérias-primas de óleo por matérias-primas produzidas de fontes renováveis ou materiais sustentáveis.
[0010] As composições elastoméricas vulcanizadas usadas para fabricar pneus podem conter várias quantidades de borracha neutra. Atualmente, a mais usada é obtida, com processos principalmente manuais, da árvore Hevea Brasiliensis.
[0011] Borracha neutra também é produzida de outras plantas, em particular de arbustos mexicanos nativos chamados Guaiúle (Parthenium argentatum Cinza), coletada e processada com sistemas altamente mecanizados. Vantajosamente, as plantas Guaiúle são capazes de crescer em áreas de deserto e não necessitam de solos ricos, no geral obtidos por
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3/43 desmatamento, uma vez que elas são necessárias para o cultivo das árvores de Hevea.
[0012] A borracha de Guaiúle é semelhante à da Hevea, sendo essencialmente feita de cis- 1,4-poli-isopreno mesmo se ela tiver uma microestrutura diferente, mas, acima de tudo, contém componentes não borracha diferentes, principalmente resinas, resíduos de planta e minerais.
[0013] Se não for suficientemente purificada dos componentes não borracha, a borracha de Guaiúle pode se comportar de forma diferente da de Hevea devido ao conteúdo destes componentes, como mostrado pelas diferentes propriedades químicas-físicas.
[0014] Com relação a isto, dependendo do processo para obtê-la, a borracha de Guaiúle pode compreender grandes quantidades de resinas naturais, principalmente terpênicas, por exemplo, até 25% em peso ou, se submetida a tratamentos de separação apropriados, ela pode ter um resíduo muito baixo de componentes não borracha (resinas e outros), por exemplo, na ordem de 2,5% ou menos.
[0015] O produto contendo altos níveis de resinas é facilmente degradado, desta forma, para permitir uma utilização real desta borracha, foram desenvolvidos processos principalmente para obter o mesmo com um baixo teor de resinas ou, alternativamente, antioxidantes foram adicionados.
[0016] No documento Processing Guayule for latex and bulk rubber” Ind. crops and products 2,2,(2,005) 1-47 é apresentada uma revisão dos métodos de extração da borracha neutra de Guaiúle por flutuação ou extração com solvente, com a obtenção de pneus com diferentes níveis de pureza e subprodutos, tais como bagaço e principalmente resinas naturais terpênicas.
[0017] No livro Handbook of Elastomers, Segunda Edição (2,001), de Mclnpneu, Stephen, Schloman e Bhowminck, capítulo 1 sumariza o estado do conhecimento na borracha de Guaiúle. Na página 13 afirma-se que a borracha de Guaiúle, devido ao alto teor de resinas (até 2,5%), quando incorporada nas
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4/43 composições de pneu elastoméricas e submetida a vulcanização, se submete a degradação rápida por oxidação e, desta forma, é aconselhável utilizar borrachas de Guaiúle desrresinizadas (com um teor menor que 5 phr) para evitar estes problemas.
[0018] Na apresentação de Apollo Vredestein mantida durante a conferência “2012, Congress: BioRubber for Europe in Global Perspectives”, Wageningen, Holanda, 24 a 25 de setembro de 2012, foi descrita a utilização da borracha neutra de Guaiúle, contendo resinas, na preparação de uma banda de rodagem para pneus e inverno. Em uma tabela comparativa (slide 13), foi mostrado que uma borracha de Guaiúle tem um extrato de acetona seco de 12,5% e uma viscosidade de Mooney de 34. As propriedades de quebra e propriedades de tensão ao rasgo da composição para bandas de rodagem de inverno compreendendo a borracha de Guaiúle foram menores que a borracha neutra da Hevea (slide 17).
[0019] Uma segunda borracha de Guaiúle com um extrato de acetona seco de 6,5% é reportada no slide 20. A composição elastomérica final (slide 22) correspondente mostrou uma baixa viscosidade de Mooney, a despeito da presença de cargas de reforço e propriedades de rasgo insatisfatórias.
[0020] O pedido de patente US2013/0253088 descreve borrachas neutras de Guaiúle contendo 2,5 a 4% de resinas que, incorporadas nas composições de pneu adequadamente modificadas no sistema de vulcanização têm boas propriedades de cristalização mediante estiramento.
[0021] A patente US4530995 descreve um método para preservar plantas Guaiúle antes de serem processadas, que compreende misturar o material triturado com pelo menos um solvente orgânico isento de água para dar uma suspensão, manter na ausência de oxigênio e na presença de antioxidantes solúveis (fenilendiaminas). Nos exemplos, borrachas neutras extraídas com um valor de peso molecular que não excede 559.000 g/mol são mencionadas.
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5/43 [0022] A patente GB2163752 se refere a elastômeros, entre os quais também borracha neutra de Guaiúle, estabilizados com um mistura sinesgística de antioxidantes (fenilendiamina e um fosfito). No texto, o grau da borracha, ou se ela contém resinas ou não, não é especificado.
[0023] A patente US4829117 descreve composições e processos termicamente estabilizantes aplicáveis a plantas de Guaiúle antes do processamento ou na borracha já extraída e mistura de resinas, distinguido pela utilização de um antioxidante volátil (tais como fenóis estericamente volumosos do tipo BHT ou TBX) e possivelmente de um líquido de transporte inerte (por exemplo, PEG) que abaixa o ponto de ebulição do antioxidante e facilita a recuperação por ebulição.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0024] O Requerente definiu por si só o objetivo de fabricar pneus mais ecológicos, possivelmente utilizando borracha neutra de Guaiúle, não somente na substituição da porção de borracha Hevea normalmente incluída nas composições, mas também possivelmente pelo menos uma parte dos elastômeros sintéticos. Infelizmente, entretanto, o conhecimento geral com relação a isto foi muito desencorajador e a obtenção de composições elastoméricas compreendendo quantidades significativas de borracha de Guaiúle que seriam adequadas para a utilização na banda de rodagem de pneus, especialmente pneus HP ou UHP, pareceu difícil.
[0025] De fato, dadas as premissas, parece muito difícil combinar estes pneus “verdes” com boa capacidade de manobra e controlabilidade em superfície tanto secas quanto molhadas, mantendo ao mesmo tempo outras propriedades importantes, tais como resistência ao rolamento e desgaste.
[0026] Surpreendentemente, o Requerente descobriu que apropriadamente selecionando borracha neutra de Guaiúle, em termos de composição e propriedades, tais como conteúdo e tipo de resinas naturais, viscosidade de Mooney e plasticidade, é possível fabricar composições
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6/43 elastoméricas, preferivelmente para a banda de rodagem, que são mais ambientalmente compatíveis e particularmente performáticas, adequadas para a utilização em diferentes tipos de pneus de veículos, especialmente em pneus HP e UHP.
[0027] Em particular, o requerente fabricou composições elastoméricas vulcanizadas compreendendo esta borracha neutra de Guaiúle que, em comparação às composições à base de borracha neutra da Hevea, apresentam uma resistência ao rasgo superior ou pelo menos comparável com melhoria das características mecânicas na ruptura, uma maior histerese a frio e a quente, desta forma uma boa aderência no asfalto tanto molhado quanto seco e uma resistência satisfatória ao envelhecimento térmico e desgaste, que permite a aplicação do mesmo também em condições de alto desempenho, em que as bandas de rodagem contendo copolímeros de SBR sintético são tipicamente usadas.
[0028] O requerente descobriu que a utilização de uma borracha neutra de Guaiúle particular, que já contém altas quantidades de suas resinas, é particularmente vantajosa e ambientalmente sustentável, uma vez que tanto a borracha quanto as resinas são de origem natural. Devido à utilização desta borracha de Guaiúle específica, é possível minimizar a etapa de purificação inicial da borracha bruta e evitar a etapa subsequente difícil de incorporação na composição elastomérica de outras resinas, em grandes quantidades, simplificando assim o processo e economizando custos e tempo destas etapas. Finalmente, a borracha de Guaiúle identificada pelo requerente permite, em um nível ainda melhorado de desempenho, substituir não somente a porção da borracha neutra da Hevea, mas também pelo menos uma parte dos elastômeros sintéticos atualmente usados nas composições de pneu, reduzindo adicionalmente o componente fóssil.
[0029] Desta forma, um primeiro aspecto da presente invenção é uma composição elastomérica vulcanizável para os componentes de pneu
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7/43 compreendendo:
X phr de uma borracha neutra de Guaiúle (A), em que X é pelo menos igual a 5 phr, em que a dita borracha (A) compreende de 5 a 20% em peso de resinas naturais de Guaiúle (B) e pelo menos 0,1 phr de pelo menos um antioxidante (C), e em que a dita borracha (A) é distinguida por viscosidade de Mooney de pelo menos 40 MU, por plasticidade de Wallace P0 de pelo menos 25 e por plasticidade de Wallace P30 de pelo menos 10,
Y phr de pelo menos um polímero elastomérico de dieno sólido (A’), em que a soma do phr da borracha contida em X e do phr Y é igual a 100 phr, pelo menos 10 phr de pelo menos uma carga de reforço (D), pelo menos 0,05 phr de pelo menos um agente de vulcanização (E); e preferivelmente
0,5 a 10 phr de pelo menos um agente de ativação para a vulcanização (F); e/ou
0,05 a 10 phr de pelo menos um acelerador para a vulcanização (G), e/ou
0,05 a 2 phr de pelo menos um retardante para a vulcanização, e/ou
0,1 a 20 phr de pelo menos um agente de acoplamento (L).
[0030] Um segundo aspecto da presente invenção consiste em um componente para pneu para veículos compreendendo uma composição elastomérica vulcanizável de acordo com o primeiro aspecto da invenção ou uma composição elastomérica vulcanizada obtida por vulcanização da mesma.
[0031] Um terceiro aspecto da presente invenção consiste em um
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8/43 pneu para veículos compreendendo pelo menos um componente de pneu, preferivelmente uma banda de rodagem, de acordo com o segundo aspecto da invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0032] Para os propósitos da presente descrição e das seguintes reivindicações, o termo “phr” (partes por centenas de borracha) significa as partes em peso de um dado componente da composição elastomérica por 100 partes em peso dos elastômeros totais.
[0033] A menos que de outra forma indicado, todas as porcentagens são expressas como porcentagens em peso.
[0034] Na presente descrição, o termo verde é, no geral, usado para indicar um material, uma composição, um componente ou um pneu ainda não vulcanizado.
[0035] A composição elastomérica vulcanizável para pneus de acordo com a presente invenção é distinguida por um ou mais dos seguintes aspectos preferidos tomados juntos ou em combinação um com o outro.
[0036] A presente composição elastomérica vulcanizável compreende X phr de uma borracha neutra de Guaiúle (A), em que X é preferivelmente pelo menos 10 phr ou 20 phr ou 30 phr ou 40 phr 50 phr ou 60 phr ou 70 phr.
[0037] A presente composição elastomérica vulcanizável preferivelmente compreende de 10 phr a 70 phr, de 15 phr a 60 phr, de 20 phr a 55 phr de borracha neutra de Guaiúle (A).
[0038] Na presente composição elastomérica, borracha neutra de Guaiúle não pode somente substituir qualquer outra borracha neutra, mas também vantajosamente, pelo menos em parte, os elastômeros sintéticos, tal como SBR, a borracha de Guaiúle preferivelmente com uma temperatura de transição vítrea (Tg) comparável à dos elastômeros a ser substituídos.
[0039] Preferivelmente, a dita Tg é entre -70 e -40°C, mais preferivelmente entre -65 e -45°C.
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9/43 [0040] A temperatura de transição vítrea Tg pode ser convenientemente medida utilizando uma calorimetria de varredura diferencial (DSC) de acordo com os métodos bem conhecidos por versados na técnica (ISO 22768 “Rubber, Raw - Determination of the glass transition temperatures by differential scanning calorimetry (DSC)”.
[0041] Preferivelmente, na presente composição elastomérica, os elastômeros E-SBR (emulsão - estireno butadieno borracha) são pelo menos parcialmente substituídos em virtude de, no geral, serem distinguidos por Tg compatível e em virtude de a substituição envolver uma melhora significativa na aderência a frio.
[0042] Na presente descrição, o termo “borracha neutra de Guaiúle” significa uma borracha neutra obtenível por extração do látex da borracha de plantas Guaiúle e subsequente precipitação da borracha. Da planta, é extraído um látex, que contém tanto borracha neutra quanto resinas e outros componentes secundários, tais como ácidos graxos e proteínas, ao qual antioxidantes são adicionados para prevenir a degradação do mesmo durante o subsequente processamento. Com um processo de coagulação normalmente ácido do látex, a borracha sólida com suas próprias resinas dispersas nele é então obtida.
[0043] Preferivelmente, a borracha neutra de Guaiúle adequada compreende de 8 a 16%, mais preferivelmente em torno de 13% em peso de pelo menos uma resina natural de Guaiúle (B), significando resina natural de Guaiúle pelo menos uma das resinas que a planta Guaiúle espontaneamente produz e a no processo de extração do látex e subsequente coagulação permanece presa na borracha.
[0044] Resinas naturais de Guaiúle são principalmente resinas terpênicas, mais preferivelmente resinas terpênicas selecionadas da Argentatina, Guaiulina A, Guaiulina B, beta-felandreno, cadineno, eudesmol e misturas dos mesmos.
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10/43 [0045] Resinas de Guaiúle (B) podem ser identificadas e quantificadas por RMN, depois da extração com solvente, preferivelmente acetona. Extratos de acetona contêm, além de pequenas quantidades de ácidos graxos, as resinas supracitadas em mistura, por exemplo, nas seguintes razões relativas (Tabela 1):
Tabela 1
Nome da resina (B) Abundância relativa
Argentatina 70
Guaiulina A 50
Guaiulina B 30
B eta-Felandreno 6
Cadineno 5
Eudesmol 1
[0046] A borracha de Guaiúle adequada para a presente invenção é distinguida adicionalmente pela viscosidade de Mooney e plasticidade de Wallace (P0 e P30), ambas as magnitudes correlacionadas com o peso molecular das cadeias elastoméricas.
[0047] Preferivelmente, a presente borracha de Guaiúle tem uma viscosidade de Mooney de pelo menos 50, mais preferivelmente pelo menos 55 (MU, unidade de Mooney).
[0048] Preferivelmente, a presente borracha de Guaiúle tem uma viscosidade de Mooney de entre 40 e 75, mais preferivelmente entre 50 e 70 MU.
[0049] Borrachas de Guaiúle com viscosidades menores que 40 MU, em particular menores que 35 MU, não são adequadas em virtude de elas resultarem em composições com fraco módulo dinâmico no calor (70°C) e com valores de dureza inferiores (reforço insuficiente).
[0050] Preferivelmente, a presente borracha de Guaiúle tem uma plasticidade P0 de pelo menos 28, mais preferivelmente pelo menos 30.
[0051] Preferivelmente, a presente borracha de Guaiúle tem uma plasticidade P0 entre 25 e 50, mais preferivelmente entre 28 e 40.
[0052] Preferivelmente, a presente borracha de Guaiúle tem uma
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11/43 plasticidade P30 de pelo menos 10,2.
[0053] Plasticidade P30 é um índice da resistência do material ao envelhecimento térmico. Na presente invenção, valores de P30 adequados podem ser conferidos à borracha de Guaiúle incorporando os antioxidantes apropriados no látex antes da coagulação da borracha sólida, como descrito a seguir.
[0054] A borracha de Guaiúle adequada para utilização na presente invenção é, desta forma, selecionada com base no conteúdo das resinas, viscosidade de Mooney e plasticidade de Wallace de acordo com os valores especificados anteriormente. Estas características derivarão, por um lado, das características da planta Guaiúle de origem (cepa, condições agronômicas, etc.) e, por outro lado, das condições de preparação da borracha ou das condições de extração do látex e sua coagulação, condições que contribuirão para selecionar o conteúdo dos componentes não borracha, em particular a quantidade e tipo de resinas e a distribuição do peso molecular dos elastômeros presentes na borracha sólida final nos limites da invenção. Um processo adequado para a preparação de uma borracha de Guaiúle com as características especificadas anteriormente é descrito, por exemplo, na patente US 9273153 em nome de Yulex.
[0055] Um exemplo de uma borracha de Guaiúle comercial com as características especificadas anteriormente é a borracha CGR20000® fornecida por Yulex.
[0056] A borracha neutra de Guaiúle adequada para a presente invenção é estabilizada com pelo menos 0,1 phr de pelo menos um antioxidante (C).
[0057] Preferivelmente, a borracha neutra de Guaiúle adequada para a presente invenção é estabilizada com pelo menos 0,5 phr, pelo menos 0,8 phr, pelo menos 1 phr ou pelo menos 3 phr de pelo menos um antioxidante (C).
[0058] Preferivelmente, a borracha neutra de Guaiúle adequada para a
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12/43 presente invenção é estabilizada com não mais que 5 phr, preferivelmente não mais que 4 phr de pelo menos um antioxidante (C).
[0059] Preferivelmente, o antioxidante (C) é selecionado dos antioxidantes fenólicos (Cl), hidroquinonas (C2) ou misturas dos mesmos.
[0060] Preferivelmente, o antioxidante (C) é uma mistura de pelo menos um antioxidante fenólico (Cl) e pelo menos uma hidroquinona (C2) em uma razão de peso de 0,5:1 a 1:0,5, mais preferivelmente cerca de 1:1.
[0061] Preferivelmente, o antioxidante fenólico (Cl) é um fenol volumoso, tal como octadecil 3,5-Di(terc)-butil-4-hidroxi-hidrocinamato) No. de registro CAS. 2082-79-3) ou um antioxidante fenólico polimérico, tal como o produto de reação de butila de p-cresol e diciclopentadieno No. de registro CAS. 68610-51-5).
[0062] Preferivelmente, o antioxidante é um composto de hidroquinona (C2) tal como, por exemplo, 2,5-di(Terc-amil)hidroquinona No. de registro CAS. 79-74-3) ou um derivado polimérico de uma hidroquinona, tal como l,2-di-hidro-2,2,4-trimetilquinolina polimerizada (CAS. No. 2678096-1).
[0063] Uma mistura particularmente preferida dos antioxidantes é a mistura de poli(diciclopentadieno-co-p-cresol) CAS 68610-51-5 (tipo Wingstay L) e 2,5-di(terc-amil)hidroquinona (CAS 79-74-3).
[0064] Os antioxidantes incorporados no látex e mantidos na borracha sólida final protegem os componentes da borracha da degradação oxidativa e térmica. O valor de plasticidade de Wallace P30 é um índice desta atividade de estabilização dos antioxidantes.
[0065] A composição elastomérica de pneu de acordo com a presente invenção compreende Y phr de pelo menos um polímero elastomérico de dieno sólido (A’).
[0066] A soma do phr da borracha contida na borracha neutra de Guaiúle (X) e o phr do pelo menos um polímero elastomérico de dieno (Y) é
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13/43 igual a 100 phr.
[0067] Por “polímero elastomérico sólido ou elastômero sólido” entende-se um polímero natural ou sintético que, a temperatura ambiente, pode ser esticado repetidamente a pelo menos duas vezes seu comprimento original e que, após a remoção da carga de tensão, retoma imediatamente com força ao seu comprimento aproximadamente original (definição de acordo com ASTM, committee E8, Philadelphia 1976).
[0068] Por “polímero de dieno” entende-se um polímero ou copolímero derivado da polimerização de um ou mais diferentes monômeros, entre os quais pelo menos um deles é um dieno conjugado (diolefina com ligações conjugadas duplas).
[0069] Preferivelmente, o polímero elastomérico de dieno sólido (A’) tem um peso molecular médio em peso (to) maior que 80.000 g/mol.
[0070] Preferivelmente, o polímero elastomérico de dieno sólido (A’) que pode ser usado na presente invenção pode ser selecionado dos comumente usados em materiais elastoméricos reticuláveis com enxofre, que são particularmente adequados para produzir pneus, isto é, de polímeros ou copolímeros elastoméricos contendo ligações duplas na cadeia distinguida por uma temperatura de transição vítrea (Tg) no geral menor que 20°C, preferivelmente menor que -40°C.
[0071] Estes polímeros ou copolímeros podem ser de origem natural ou podem ser obtidos por polimerização em solução, polimerização em emulsão ou polimerização em fase de gás de uma ou mais diolefians conjugadas, opcionalmente misturados com pelo menos um comonômero selecionado de comonômeros aromáticos de vinila e/ou polares em uma quantidade que não excede 60% em peso.
[0072] As diolefians conjugadas no geral contêm de 4 a 12, preferivelmente de 4 a 8 átomos de carbono e podem ser selecionadas, por exemplo, do grupo compreendendo: 1,3-butadieno, isopreno, 2,3-dimetil-l,3
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14/43 butadieno, 1,3-pentadieno, 1,3-hexadieno, 3-butil-l,3-octadieno, 2-fenil-l,3butadieno ou misturas dos mesmos.
[0073] 1,3-butadieno e isopreno são particularmente preferidos.
[0074] Substâncias aromáticas de vinila, que opcionalmente podem ser usadas como comonômeros, no geral contêm de 8 a 20, preferivelmente de 8 a 12 átomos de carbono e podem ser selecionadas, por exemplo, de: estireno; 1-vinilnaftaleno; 2-vinilnaftaleno; vários derivados de alquila, cicloalquila, arila, alquilarila ou arilalquila de estireno, tal como, por exemplo, α-metilestireno, 3-metilestireno, 4-propilestireno, 4-ciclohexilestireno, 4-dodecilestireno, 2-etil-4-benzilestireno, 4-p-tolil-estireno, 4(4-fenilbutil)estireno ou misturas dos mesmos. Estireno é particularmente preferido.
[0075] Comonômeros polares que podem opcionalmente ser usados podem ser selecionados, por exemplo, de: vinilpiridina, vinilquinolina, ácido acrílico e ésteres de ácido alquilacrílico, nitrilas ou misturas dos mesmos, tal como, por exemplo, acreilato de metila, acrilato de etila, metacrilato de metila, metacrilato de etila, acrilonitrila ou misturas dos mesmos.
[0076] Preferivelmente, o polímero elastomérico de dieno sólido (A’) que pode ser usado na presente invenção pode ser selecionado, por exemplo, de: cis-l,4-poli-isopreno (natural ou sintético), 3,4-poli-isopreno, polibutadieno (BR), em particular polibutadieno com um alto teor de 1,4-cis, copolímeros isopreno/isobuteno opcionalmente halogenados, copolímeros 1,3-butadieno/acrilonitrila, copolímeros estireno/1,3-butadieno (SBR), copolímeros estireno/isopreno/l,3-butadieno, copolímeros estireno/1,3butadieno/acrilonitrila ou misturas dos mesmos.
[0077] Preferivelmente, na composição elastomérica, a única borracha neutra presente é a borracha neutra de Guaiúle (A).
[0078] Na presente composição, o polímero de dieno elastomérico sólido (A’) é uma mistura de dois ou mais polímeros (A’).
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15/43 [0079] De acordo com a presente invenção, uma composição elastomérica preferida para a banda de rodagem compreende de 5 a 50 phr, preferivelmente de 10 a 30 phr de uma borracha neutra de Guaiúle (A), de 10 a 90 phr, preferivelmente de 40 a 80 phr de SBR e/ou de 0 a 60 phr, preferivelmente de 0 a 50 phr de BR e/ou de 0 a 70 phr, preferivelmente de 0 a 60 phr de NR de Hevea.
[0080] A composição elastomérica de acordo com a invenção opcionalmente pode compreender pelo menos um polímero elastomérico (A’) de uma ou mais mono-olefinas com um comonômero olefínico ou derivados dos mesmos (A’). As mono-olefinas podem ser selecionadas de: etileno e aolefinas no geral contendo de 3 a 12 átomos de carbono, tal como, por exemplo, propileno, 1-buteno, 1-penteno, 1-hexeno, 1-octeno ou misturas dos mesmos. Os seguintes são preferidos: copolímeros selecionados de etileno e uma α-olefina, opcionalmente com um dieno; homopolímeros ou copolímeros de isobuteno dos mesmos com pequenas quantidades de um dieno, que são opcionalmente pelo menos parcialmente halogenados. O dieno possivelmente presente no geral contém de 4 a 20 átomos de carbono e é preferivelmente selecionado de: 1,3-butadieno, isopreno, 1,4-hexadieno, 1,4-ciclo-hexadieno, 5-etilideno-2-norbomeno, 5-metileno-2-norbomeno, vinilnorbomeno ou misturas dos mesmos. Entre eles, os seguintes são particularmente preferidos: copolímeros etileno/propileno (EPR) ou copolímeros etileno/propileno/dieno (EPDM); poli-isobuteno; borracha de butila; borrachas de halobutila, em particular borrachas de clorobutila ou bromobutila; ou misturas das mesmas.
[0081] O polímero elastomérico de dieno sólido (A’) opcionalmente pode ser funcionalizado pela reação com agentes de terminação ou agente de acoplamentos adequados.
[0082] A composição elastomérica para pneus de acordo com a presente invenção preferivelmente compreende pelo menos 20 phr ou 30 phr
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16/43 ou 40 phr ou 50 phr de pelo menos uma carga de reforço (D).
[0083] Preferivelmente, a composição compreende não mais que 150 phr ou 140 ou phr ou 130 phr ou 120 phr ou 110 phr ou 100 phr de pelo menos uma carga de reforço (D).
[0084] Preferivelmente, a composição compreende de 10 a 150 phr ou de 30 a 120 phr ou de 50 a 120 phr ou de 70 a 110 phr ou de 80 a 100 phr de pelo menos uma carga de reforço (D).
[0085] Preferivelmente, a carga de reforço (D) é selecionada de negro-de-fumo, uma carga branca ou misturas dos mesmos.
[0086] Preferivelmente, a dita carga de reforço (D) é uma carga branca selecionada entre hidróxidos, óxidos e óxidos hidratados, sais e sais hidratados de metais, fibras de silicatos ou misturas dos mesmos.
[0087] Preferivelmente, a dita carga é a base de silica.
[0088] Silica pode interagir durante a mistura com o agente de acoplamento de silano opcional (L), adicionado com o propósito de tornar a silica compatível e dispersível no polímero elastomérico.
[0089] Preferivelmente, a dita carga de reforço (D) também pode ser negro-de-fumo.
[0090] Preferivelmente, a dita carga de reforço de negro-de-fumo está presente na composição elastomérica em uma quantidade variando entre 1 phr e 120 phr, preferivelmente entre cerca de 40 phr e cerca de 110 phr.
[0091] Preferivelmente, a carga de reforço de negro-de-fumo é selecionada das que tem uma área de superfície não menor que 20 m2/g, preferivelmente maior que 50 m2/g (como determinado por STSA - área de superfície de espessura estatística de acordo com ISO 18852:2005).
[0092] O negro-de-fumo é, por exemplo, N234 comercializado por Birla Group (índia) ou por Cabot Corporation.
[0093] Preferivelmente, a dita carga de reforço (D) compreende misturas de cargas.
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17/43 [0094] A composição elastomérica final para pneus de acordo com a presente invenção compreende pelo menos 0,05 phr de pelo menos um agente de vulcanização (E).
[0095] Preferivelmente, a composição compreende pelo menos 0,1 phr, 1 phr, 2 phr, 3 phr, 4 phr de pelo menos um agente de vulcanização (E).
[0096] Preferivelmente, a composição compreende não mais que 15 phr, 10 phr, 8 phr de pelo menos um agente de vulcanização (E).
[0097] Preferivelmente, a composição compreende de 0,05 a 15 phr ou de 0,1 a 10 phr ou de 0,2 a 10 phr ou de 1 a 10 phr ou de 2 a 10 phr de pelo menos um agente de vulcanização (E).
[0098] Preferivelmente, o agente de vulcanização (E) é selecionado de moléculas de enxofre e contendo enxofre que agem como doadores de enxofre.
[0099] Enxofre ou derivados dos mesmos vantajosamente podem ser selecionados, por exemplo, de:
(i) enxofre solúvel (enxofre cristalino);
(ii) enxofre insolúvel (enxofre polimérico);
(iii) enxofre disperso em óleo (por exemplo, 33% de enxofre conhecido pelo nome comercial Crystex OT33 da Solutia);
(iv) doadores de enxofre, tais como, por exemplo, dissulfito de caprolactama (CLD), bis[(trialcoxisilil)propil]polisulfitos, ditiofosfatos; ou misturas dos mesmos.
[00100] O agente de vulcanização (E) é preferivelmente usado junto com adjuvantes, tais como ativadores (F), aceleradores (G) e/ou retardantes (H) para a vulcanização conhecida por versados na técnica.
[00101] Ativadores de vulcanização (F) que são particularmente eficazes são compostos de zinco. Em particular, ZnO, ZnCOs, sais de zinco de ácidos graxos saturados ou insaturados contendo de 8 a 18 átomos de carbono são utilizados.
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18/43 [00102] Por exemplo, estearato de zinco é usado, preferivelmente formado in situ na composição elastomérica, por ZnO e ácido graxo ou estearato de magnésio, formado por MgO ou misturas dos mesmos.
[00103] Os ditos ativadores de vulcanização são preferivelmente usados na composição elastomérica em uma quantidade de cerca de 0,5 phr a cerca de 10 phr. Mais preferivelmente, os ditos ativadores de vulcanização são usados na composição elastomérica em uma quantidade de cerca de 1 phr a 5 phr. Ainda mais preferivelmente, os ditos ativadores de vulcanização são usados na composição elastomérica em uma quantidade de cerca de 1,5 phr a 3,5 phr.
[00104] Um exemplo de ativador é o produto Aktiplast ST comercializado por Rheinchemie.
[00105] Preferivelmente, a composição elastomérica pode compreender adicionalmente pelo menos um acelerador de vulcanização (G).
[00106] Aceleradores de vulcanização que são normalmente usados podem ser, por exemplo, selecionados de ditiocarbamatos, guanidinas, tioureias, tiazóis, sulfenamidas, sulfenimidas, tiuramas, aminas, xantatos ou misturas dos mesmos.
[00107] Um exemplo de acelerador de vulcanização é o N-ciclo-hexil2-benzotiazil-sulfenamida Vulkacit® CZ/C comercializado por Lanxess.
[00108] Os ditos aceleradores de vulcanização são preferivelmente usados na composição elastomérica em uma quantidade de cerca de 0,05 phr a cerca de 10 phr.
[00109] Mais preferivelmente, os ditos aceleradores de vulcanização são usados na composição elastomérica em uma quantidade de cerca de 0,1 phr a cerca de 5 phr.
[00110] Ainda mais preferivelmente, os ditos aceleradores de vulcanização são usados na composição elastomérica em uma quantidade de cerca de 0,5 phr a cerca de 3 phr.
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19/43 [00111] A presente composição elastomérica opcionalmente pode compreender um ou mais retardantes de vulcanização (H), tal como, por exemplo, N-ciclo-hexiltioftalimida (VULKALENT G, - Lanxess).
[00112] Preferivelmente, se presentes, os ditos retardantes são usados em uma quantidade entre 0,05 phr e 2 phr.
[00113] A composição elastomérica de acordo com a invenção pode compreender adicionalmente de 0,1 a 20 phr de um agente de acoplamento (L).
[00114] Preferivelmente, o dito agente de acoplamento (L) é um agente de acoplamento de silano selecionado dos que têm pelo menos um grupo silano hidrolisável que pode ser identificado, por exemplo, pela seguinte fórmula geral (I):
(R’)3Si-CnH2n-X (I) em que os grupos R’, iguais ou diferentes um do outro, são selecionados de: grupos alquila, alcóxi ou arilóxi ou de átomos de halogênio, desde que pelo menos um dos grupos R’ seja um grupo alcóxi ou um arilóxi; n é um número inteiro entre 1 e 6, extremidades incluídas; X é um grupo selecionado de: nitrose, mercapto, amino, epóxido, vinil, imida, cloro, (S)mCnH2n-Si-(R’)3 e -S-COR’, em que men são números inteiros entre 1 e 6, extremidades incluídas e os grupos R’ são como definido anteriormente. Entre os agentes de acoplamento de silano, bis(3-trietoxisililpropil)tetrasulfito e bis(3-trietoxisililpropil)disulfito são particularmente preferidos. Os ditos agentes de acoplamento podem ser usados como tal ou como uma mistura adequada com uma carga inerte (tal como negro-de-fumo) de maneira a facilitar sua incorporação na composição elastomérica.
[00115] Preferivelmente, o dito agente de acoplamento de silano está presente na composição elastomérica em uma quantidade que varia entre cerca de 0,1 phr e cerca de 10 phr, preferivelmente entre cerca de 0,5 phr e cerca de 7 phr.
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20/43 [00116] Um exemplo do agente de acoplamento de silano é TESPT: bis(3-trietoxisililpropil)tetrasulfito Si69 comercializado por Evonik.
[00117] A composição elastomérica pode compreender adicionalmente aditivos comumente usados selecionados de acordo com a aplicação específica para a qual a composição se destina, por exemplo, agente antienvelhecimento, agente anti-reversão, adesivos, antizonantes, ceras, fibras (tal como polpa Kevlar®) ou misturas dos mesmos.
[00118] Em particular, a composição elastomérica de acordo com a invenção pode compreender pelo menos uma resina sintética ou natural (B’) além das resinas naturais de Guaiúle (B).
[00119] Preferivelmente, a composição elastomérica de acordo com a invenção não inclui nenhuma resina (B’) adicional.
[00120] Se ela contiver e mesma, preferivelmente a resina (B’) está presente na composição elastomérica da invenção em uma quantidade que varia de 2 a 35 phr, preferivelmente de 5 a 25 phr.
[00121] O termo “resina” é usado para significar um polímero tendo características termoplásticas ou pelo menos parcialmente termoplásticas (como no caso de copolímeros em bloco elastomérico/termoplástico).
[00122] Características termoplásticas são usadas para indicar a tendência do polímero de aumentar sua viscosidade, isto é, para deformar plasticamente quando submetido a um aumento de temperatura e/ou a uma deformação suficientemente forte.
[00123] A resina (B’) opcionalmente usada na composição elastomérica pode ser selecionada de resinas de hidrocarboneto, resinas fenólicas, resinas naturais e misturas dos mesmos.
[00124] A resina de hidrocarboneto (B’) pode ser natura (por exemplo, vegetal) ou sintética ou derivada de petróleo. Em alguns casos, não limitantes para a invenção, estas resinas essencialmente contêm somente átomos de hidrogênio e de carbono.
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21/43 [00125] A resina de hidrocarboneto (B’) é selecionada de resinas derivadas de coumarona-indeno, estireno-indeno, estireno-alquilestireno e resinas alifáticas.
[00126] A resina fenólica (B’) pode ser selecionada entre resinas à base de alquilfenol-formaldeído, alquilresinas fenólicas modificadas com rosina, resians à base de alquilfenol-acetileno, resinas alquilfenólicas modificadas e resinas à base de terpeno-fenol.
[00127] A resina (B’) pode ser uma resina de terpeno natural selecionada dos homo- ou copolímeros de alfa-pineno, beta-pineno, limoneno e monômeros vinil aromáticos (estireno) e/ou monômeros aromáticos (fenol) ou uma resina à base de rosina, natural.
[00128] A composição elastomérica para pneus de acordo com a presente invenção opcionalmente podem compreender pelo menos um óleo plastificante (I).
[00129] Preferivelmente, a composição pode compreender 0 a 70 phr ou 5 a 60 phr de pelo menos um óleo plastificante (I).
[00130] O termo “óleo plastificante” significa um óleo de processo derivado de petróleo ou um óleo mineral ou um óleo vegetal ou um óleo sintético ou combinações dos mesmos.
[00131] O óleo plastificante (I) pode ser um óleo de processo derivado de petróleo selecionado de parafinas (hidrocarbonetos saturados), naftenos, policíclico aromático e misturas dos mesmos.
[00132] Preferivelmente, o óleo plastificante (I) é um óleo de processo derivado de petróleo com um baixo teor aromático selecionado, por exemplo, de TDAE, TRAE, MES, óleos parafínicos ou naftênicos ou um óleo sintético selecionado de alquil ou aril ésteres de ácido ftálico ou ácido fosfórico.
[00133] Mais preferivelmente, o óleo plastificante (I) é um óleo de origem natural ou sintético derivado da esterificação de glicerol com ácidos graxos, compreendendo triglicerídeos, diglicerídeos, monoglicerídeos de
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22/ 43 glicerina ou misturas dos mesmos.
[00134] A composição elastomérica para pneus de acordo com a invenção pode ser preparada de acordo com um procedimento convencional no geral compreendendo uma ou mais etapas de mistura em misturadores de batelada e/ou contínuo convencionais conhecidos por versados na técnica.
[00135] Exemplos específicos de misturadores de batelada que podem ser vantajosamente usados na preparação da composição de acordo com a presente invenção são do tipo fechado (Banbury®, Intermix®) ou aberto (moinho aberto ou lâmina-Z).
[00136] Exemplos específicos de misturadores contínuos que podem ser vantajosamente usados são do tipo com dois parafusos ou com múltiplos parafusos, co-giratório, inter-penetração, auto-limpeza ou do tipo extrusora de rolo planetário.
[00137] Tipicamente, a preparação compreende uma ou mais etapas não produtivas em que todos os componentes, exceto os capazes de favorecer a reticulação (por exemplo, enxofre e aceleradores), são alimentados no dispositivo de mistura e uma etapa de produção na qual a composição elastomérica obtida da primeira etapa, bem como os componentes capazes de favorecer a reticulação são misturados adicionalmente, no mesmo aparato ou em um diferente, em temperaturas do material sendo processado abaixo de 110°C, preferivelmente entre 90°C e 110°C, de maneira a prover a composição elastomérica vulcanizável da invenção.
[00138] Preferivelmente, a composição elastomérica vulcanizável no final das etapas de mistura é extrudada na forma de lâmina ou fita.
[00139] A lâmina resultante é tipicamente submetida a um tratamento de resfriamento, no geral utilizando água e/ou ar forçado. A lâmina assim tratada é então normalmente colocada em bancadas ou bobinas aguardando o trabalho adicional.
[00140] A composição elastomérica vulcanizável pode ser alimentada
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[00141] O segundo aspecto da presente invenção é um componente para pneu para veículos compreendendo uma composição elastomérica vulcanizável de acordo com o primeiro aspecto da invenção (pneu verde) ou uma composição elastomérica vulcanizada obtida por vulcanização da mesma.
[00142] O componente de pneu de acordo com a invenção é preferivelmente selecionado entre a banda de rodagem, subcamada, elemento alongado antiabrasivo, parede lateral, inserto da parede lateral, mini-parede lateral, sub-revestimento, camadas de borracha, carga e lâmina de talões, mais preferivelmente entre a banda de rodagem, subcamada e parede lateral.
[00143] O terceiro aspecto da presente invenção consiste em um pneu para veículos compreendendo pelo menos um componente de pneu de acordo com o segundo aspecto da invenção.
[00144] Preferivelmente, o presente pneu compreende pelo menos um componente de pneu, preferivelmente pelo menos a banda de rodagem, de acordo com a invenção.
[00145] Preferivelmente, o presente pneu compreende mais que um componente de pneu de acordo com a invenção.
[00146] Preferivelmente, o presente pneu compreende pelo menos a banda de rodagem e as paredes laterais de acordo com a invenção.
[00147] Preferivelmente, o pneu de acordo com a invenção compreende uma estrutura de carcaça compreendendo pelo menos uma camada de carcaça tendo bordas laterais opostas associadas com as
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24/43 respectivas estruturas de talão incluindo pelo menos um elemento anular de ancoramento e pelo menos uma cunha de talão;
uma estrutura de correia compreendendo pelo menos uma camada de correia aplicada na posição radialmente externa com relação à estrutura de carcaça;
uma banda de rodagem aplicada na posição radialmente externa com relação à dita estrutura de correia;
em que a dita banda de rodagem compreende uma composição elastomérica vulcanizada obtida por vulcanização de uma composição elastomérica final obtida utilizando a composição elastomérica de acordo com a invenção.
[00148] Preferivelmente, o pneu de acordo com a invenção é um pneu para todas as estações.
[00149] Preferivelmente, o pneu de acordo com a invenção é um pneu para veículos de desempenho alto ou muito alto (HP, UHP, SUV).
[00150] Preferivelmente, o pneu de acordo com a invenção é um pneu para automóveis.
[00151] O pneu de acordo com a invenção pode ser um pneu para veículos ou motocicletas pesadas.
[00152] O pneu de acordo com a invenção pode ser fabricado de acordo com um processo compreendendo:
a) produzir um pneu verde compreendendo uma banda de rodagem aplicada em uma posição radialmente externa do pneu;
b) submeter o dito pneu verde a moldagem e vulcanização de maneira a se obter um pneu acabado, em que pelo menos a dita banda de rodagem compreende uma composição elastomérica final obtida utilizando a composição elastomérica de acordo com a invenção.
[00153] Preferivelmente, a dita banda de rodagem verde compreende
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25/43 pelo menos 50%, preferivelmente pelo menos 70% ou 90% ou 95% ou 100% de uma composição elastomérica de acordo com a invenção.
[00154] Vantajosamente, o pneu da invenção compreenderá a presente composição elastomérica em múltiplos componentes, reduzindo assim o uso de matérias-primas não renováveis.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [00155] Figura 1 esquematicamente mostra uma vista semi-transversal de um pneu para rodas de veículo obtidas de acordo com a presente invenção. DESCRIÇÃO DE MODALIDADES EXEMPLARES DA INVENÇÃO [00156] Figura 1 mostra um pneu exemplar de acordo com a presente invenção.
[00157] Com referência à figura 1, “a” indica uma direção axial e o traço “x-x” de um plano equatorial do pneu indica uma direção radial. Para simplificar, a figura 1 mostra somente uma porção do pneu, a porção restante não mostrada sendo idêntica e disposta simetricamente com relação à direção radial “x-x”.
[00158] O numeral de referência (100) na figura 1 indica um pneu de inverno ou para todas as estações para rodas de veículo produzidas de acordo com o processo de acordo com a invenção e formadas por uma pluralidade de elementos estruturais.
[00159] O pneu (100) para veículos de quatro rodas compreende pelo menos uma estrutura de carcaça, compreendendo pelo menos uma camada de carcaça (101) tendo abas de extremidade respectivamente oposta envolvidos com as respectivas estruturas de ancoramento anelar (102), referidas como núcleos de talão, possivelmente associados a uma cunha de talão (104). A área do pneu compreendendo o núcleo do talão (102) e a cunha (104) forma uma estrutura de reforço anular (103), o então chamado talão, destinado a ancorar o pneu sobre um aro de montagem correspondente, não mostrado.
[00160] A estrutura de carcaça é normalmente do tipo radial, isto é, os
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26/43 elementos de reforço da pelo menos uma camada de carcaça (101) fica sobre planos compreendendo o eixo geométrico de rotação do pneu e substancialmente perpendicular ao plano equatorial do pneu. Os ditos elementos de reforço podem consistir em cordas têxteis, tais como raion, náilon, poliéster (por exemplo, poli(naftalato de etileno), PEN) ou cordas de metal. Cada estrutura de reforço anular é associada à estrutura de carcaça dobrando as bordas laterais opostas da pelo menos uma camada de carcaça (101) em tomo da estrutura de ancoramento anular (102) de maneira a formar os então chamados abas da carcaça (101a) como mostrado na Figura 1.
[00161] Em uma modalidade, o acoplamento entre a estrutura de carcaça e a estrutura de reforço anular pode ser provido por uma segunda camada de carcaça (não mostrada na Figura 1) aplicada em uma posição axialmente externa com relação à primeira camada de carcaça.
[00162] Uma tira antiabrasiva (105) é disposta em uma posição externa de cada estrutura de reforço anular (103). Preferivelmente, cada tira antiabrasiva (105) é disposta pelo menos em uma posição axialmente externa à estrutura de reforço anular (103) que se estende pelo menos entre a parede lateral (108) e a porção radialmente abaixo da estrutura de reforço anular (103).
[00163] Preferivelmente, a tira antiabrasiva (105) é disposta de maneira a fechar a estrutura de reforço anular (103) ao longo das áreas axialmente interna e externa e radialmente inferior da estrutura de reforço anular (103) de maneira a se sobrepor entre a última e o aro da roda quando o pneu (100) é montado no aro.
[00164] A estrutura de carcaça é associada a uma estrutura de correia (106) compreendendo uma ou mais camada de correias (106a), (106b) colocadas em sobreposição radial uma com relação a outra e com relação à camada de carcaça, tendo cordas de reforço tipicamente metálicas. Tais cordas de reforço podem ter orientação cruzada com relação a uma direção de
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27/43 desenvolvimento circunferencial do pneu (100). Por direção “circunferencial” entende-se uma direção que geralmente está virada na direção de rotação do pneu.
[00165] Pelo menos uma camada de reforço zero grau (106c), comumente conhecida como uma “correia 0o”, pode ser aplicada em uma posição radialmente mais externa à camada de correias (106a), (106b), que no geral incorpora uma pluralidade de cordas de reforço metálicas ou têxteis, opcionalmente combinadas uma com a outra, orientadas em uma direção substancialmente circunferencial, formando assim um ângulo de poucos graus (tal como um ângulo entre cerca de 0o e 6o) com relação ao plano equatorial do pneu e revestidas com um material elastomérico.
[00166] Uma banda de rodagem (109) é aplicada na posição radialmente externa à estrutura de correia (106) compreendendo uma composição elastomérica vulcanizada obtida utilizando a composição elastomérica de acordo com a invenção de acordo com reivindicação 1.
[00167] Além do mais, as respectivas paredes laterais (108) do material elastomérico, opcionalmente compreendendo a composição elastomérica vulcanizada de acordo com a invenção, são aplicadas adicionalmente em uma posição axialmente externa nas superfícies laterais da estrutura de carcaça, cada uma se estendendo de uma das bordas laterais da banda de rodagem (109) na respectiva estrutura de reforço anular (103).
[00168] Em uma posição radialmente externa, a banda de rodagem (109), cuja composição é produzida pelo processo descrito anteriormente, tem uma superfície de rolagem (109a) destinada a entrar em contato com o solo. No caso de pneus para uso em pista seca, a superfície de rolagem é lisa, como mostrado na figura 1. Para pneus de estrada convencional ou para uso em uma pista molhada ou com chuva, tipicamente são feitas ranhuras e indentações circunferenciais e/ou transversas (não mostradas na figura 1).
[00169] Uma subcamada (111) é disposta entre a estrutura de correia
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28/43 (106) e a banda de rodagem (109).
[00170] Uma tira que consiste em material elastomérico (110), comumente conhecida como “mini-parede lateral”, opcionalmente pode ser provida na zona de conexão entre as paredes laterais (108) e a banda de rodagem (109), esta mini-parede lateral sendo geralmente obtida por coextrusão com a banda de rodagem (109) e permitindo uma melhoria da interação mecânica entre a banda de rodagem (109) e as paredes laterais (108). Preferivelmente, a porção final da parede lateral (108) diretamente cobre a borda lateral da banda de rodagem (109).
[00171] Tipicamente, uma camada de borracha (112), geralmente conhecida como “revestimento”, que provê a impermeabilidade necessária ao ar de insuflação do pneu, também pode ser provida em uma posição radialmente interna com relação à camada de carcaça (101).
[00172] A estrutura de reforço anular (103) do pneu pode compreender uma camada protetora adicional que é geralmente conhecida pelo termo de “chafer” (121) ou tira protetora e que tem a função de aumentar a rigidez e integridade da estrutura do talão (103).
[00173] O chafer (121) normalmente compreende uma pluralidade de cordas incorporadas em um material elastomérico reticulado e que são normalmente feitas de materiais têxteis (tal como aramida ou raion) ou de materiais metálicos (tais como cordas de aço).
[00174] A rigidez da parede lateral do pneu (108) pode ser melhorada fornecendo a estrutura de reforço anular (103) com uma camada de reforço (120) geralmente conhecida como “barbatana” ou inserto tipo tira adicional.
[00175] A barbatana (120) é uma camada de reforço que é enrolada em tomo da respectiva estrutura de ancoramento anelar (102) e a cunha de talão (104) de maneira a pelo menos parcialmente circundar a dita camada de reforço sendo disposta entre a pelo menos uma camada de carcaça (101) e a estrutura de reforço anular (103). Normalmente, a barbatana está em contato
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29/43 com a dita pelo menos uma camada de carcaça (101) e a dita estrutura de reforço anular (103).
[00176] A barbatana (120) tipicamente compreende uma pluralidade de cordas metálicas ou têxteis incorporadas em um material elastomérico reticulado.
[00177] A construção do pneu (100), como descrito anteriormente, pode ser realizada pela respectiva montagem de produtos semiacabados adaptados para formar os componentes do pneu, em um tambor de formação, não mostrado, por pelo menos um dispositivo de montagem.
[00178] Pelo menos uma parte dos componentes destinados a formar a estrutura de carcaça do pneu pode ser construída e/ou montada no tambor de formação. Mais particularmente, o tambor de formação deve primeiro receber o possível revestimento e, depois, a estrutura de carcaça. Daí em diante, os dispositivos não mostrados coaxialmente envolvem uma das estruturas de ancoramento anelar em torno de cada uma das abas da extremidade, posicionam uma manga externa compreendendo a estrutura de correia e a banda de rodagem em uma posição coaxialmente centralizada em tomo da manga da carcaça cilíndrica e modelam a manga da carcaça de acordo com uma configuração toroidal através de uma expansão radial da estrutura de carcaça, de maneira a causar a aplicação do mesmo contra uma superfície radialmente interna da manga externa.
[00179] Depois da construção do pneu verde, um tratamento de moldagem e vulcanização normalmente é realizado de maneira a determinar a estabilização estrutural do pneu por meio de reticulação das composições elastoméricas, bem como conferir um padrão desejado de banda de rodagem na banda de rodagem e conferir quaisquer sinais gráficos de distinção nas paredes laterais.
[00180] Os seguintes exemplos são providos agora para fins meramente ilustrativos e não limitantes da presente invenção.
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30/43
EXEMPLOS [00181] Onde não indicado de outra maneira, na presente parte experimental, os componentes das composições são expressos em phr (partes por centenas de borracha).
[00182] A seguinte Tabela 2 mostra as propriedades das mesmas borrachas neutras (GN) da Hevea (GN-a) ou de Guaiúle (GN-b, GN-c, GN-d) que podem ser usadas na preparação de composições elastoméricas para bandas de rodagem comparativas ou de acordo com a invenção:
Tabela 2
Borracha neutra (A) GN-A Comp. GN-b Comp. GN-c Inv. GN-d Inv.
Fonte Hevea Guayule Guayule Guaiúle
Nome STR20CV60 GNR13 CGR 20000 GNR Oxifenol
Extrato em acetona (%) (ISO 1407) 1,9 13,5 15 n/a
Resinas de terpeno totais (%) (FTIR) 0 13 13 13
Antioxidantes no no (Cl) 0,55phr (C2) 0,55phr (Cl) Oxifenol 5 phr
viscosidade de Mooney 100°C ISO289 60 35 58 n/a
P0 (ISO 2007) 29 14 33 32
P30 (307140°C) (ISO2930) 17 <1 10,5 11,3
em que
Cl antioxidante fenólico; C2 quinona antioxidante, no: ausente, na: não avaliado
GN-a) borracha neutra da Hevea (STR20CV60, comercializada por CentroTrade GmbH, tendo viscosidade de Mooney semelhante à da borracha de Guaiúles selecionada para as composições da invenção;
GN-b) GNR13 borracha neutra de Guaiúle fornecida pela University of Ohio, contendo cerca de 13% das resinas naturais de Guaiúle, não contendo antioxidantes, obtidas por coagulação do látex de Guaiúle e secagem;
GN-c) borracha neutra de Guaiúle chamada CGR20000®,
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31/43 obtida por um processo de coagulação de látex de Guaiúle, estabilizada com uma mistura de (Cl) poli(diciclopentadieno-co-p-cresol) fenólico; CAS 68610-51-5 (Wingstay L) e antioxidante quinona (C2) 2,5-Di(tercamil)hidroquinona CAS 79-74-3, comercializado por Yulex;
GN-d) borracha neutra de Guaiúle obtida por um processo de coagulação de látex de Guaiúle e estabilizada com um grau de lignina rica em grupos fenólicos (Cl) com o nome comercial Oxifenol®, fornecida por iGreen.
[00183] Plasticidade de Wallace: P0 é o calor de plasticidade de Wallace: é uma medição da variação da espessura de um corpo de provas de borracha bruta antes e depois da aplicação de uma força constante a 100°C por um tempo definido. P0 é um índice do deslizamento plástico do material, por sua vez relacionado ao peso molecular dos elastômeros de borracha e ao teor de resinas de baixo peso molecular.
[00184] P30 é o valor de P0 repetido depois do tratamento térmico da borracha neutra bruta em forno a 140°C por 30’ e representa um índice da estabilidade termo-oxidativa da matéria-prima.
[00185] P0 e P30 foram medidos com o plastômetro Wallace Rapid Plastimeter Mk V-P14, de acordo com os padrões internacionais IS02007 e ISO2930, respectivamente.
[00186] O plastômetro Wallace mede a plasticidade ou viscosidade das borrachas não vulcanizadas.
[00187] A amostra é obtida passando a borracha na mistura aberta até que ela tenha 1,7 mm de espessura. Duas folhas são unidas e destas o corpo de provas é obtido com um tamanho de 3,4 mm de espessura e diâmetro de 13 mm e então circundados entre dois pedaços de papel tecido, como definido pelos padrões internacionais, antes de ser colocados entre as placas do instrumento e comprimidos entre as duas placas circulares mantidas a uma temperatura de 100°C. A amostra é pré-condicionada por 15 segundos a uma
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32/ 43 espessura de 1 mm, Uma força de compressão de 100 N é então aplicada por 15 segundos. A espessura final medida do coro de provas expressa em unidades de 0,01 mm é o número da plasticidade.
[00188] Como pode-se ver nos valores de P0 e P30 da amostra GN-b, na ausência de antioxidantes, a borracha neutra de Guaiúle degrada consideravelmente (P30 <1).
[00189] O extrato de acetona de acordo com ISO 1407 representa a porcentagem em peso dos componentes não borracha que podem ser extraídos com acetona que, para a borracha neutra de Guaiúle, são essencialmente resinas terpênicas e outros componentes secundários, tais como antioxidantes neutros e ácidos graxos.
[00190] O teor da resina das borrachas de Guaiúle pode ser medido utilizando FTIR.
Exemplo 1
Preparação das composições elastoméricas de banda de rodagem para todas as estações [00191] As composições de banda de rodagem para todas as estações típicas foram preparadas, compreendendo borracha neutra da Hevea (IA) e borracha neutra de Guaiúle (IB e 1C).
[00192] A seguinte Tabela 3 mostra as receitas completas das composições de banda de rodagem comparativa (IA) e da invenção (1B, 1C). Composição Cl é idêntica ao IB, exceto pelo maior teor de TBSS.
Tabela 3
Ingrediente (em phr) IA IB 1C
Comp. Inv. Inv.
SBR1723 55,00 55,00 55,00
BR 25,50 25,50 25,50
SBR 18,85 18,85 18,85
TESPT SI69 silano 9,60 9,60 9,60
Zeosil 1165MP silica 120,00 120,00 120,00
CGR20000 (GN-c) 23,00 23,00
STR20CV60 (GN-a) 20,00 __ —
ÁCIDO ESTEÁRICO 2,50 2,50 2,50
Cera 2,50 2,50 2,50
óleo TDAE 10,50 10,50 10,50
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33! 43
Resina 15,00 15,00 15,00
KRISTALEX F85 26,50 23,50 23,50
Óxido de zinco 2,50 2,50 2,50
TMQ 1,50 1,50 1,50
6PPD 2,50 2,50 2,50
N115 9,00 9,00 9,00
TBBS 2,90 2,90 3,30
Enxofre solúvel 1,63 1,63 1,63
Total 325,98 325,98 326,38
Densidade (g/cm3) 1,230 1,227 1,230
em que [00193] SBR1723: Europrene 1723 emulsão de copolímero estirenobutadieno, estendido com 27% de óleo TDAE, contendo 23% de estireno, Tg ~ _ 54°C (Versalis)
BR: SKD NHEODIMIO NIZHNIKAM polibutadieno cis > 97%, catalisador de neodimio, viscosidade de Mooney 44, Tg = - 108°C;
SBR: copolímero estireno-butadieno funcionalizado: (TRINSEO) 21% de estireno, 63% de vinila, viscosidade de Mooney 79, óleo estendido (30 phr TDAE) Tg = - 30,5°C;
Silano TESPT: bis(3-trietoxisililpropil)tetrasulfito - Si69 (Evonik);
Silica: Silica precipitada de alta dispersibilidade, nome comercial Zeosil 1165MP da Solvay.
[00194] Ácido esteárico: Undesa
Cera: Mistura de N-parafinas (Repsol)
Óleo TDAE: TDAE Extrato aromático destilado tratado
Vivatec 500 (H&R);
Resina: resina de hidrocarboneto estireno indene sólido com Tg ~ 43 °C da Ruetgers Chemical Gmbh
Kristalex F85: resina de hidrocarboneto alfa metilestireno (Eastman)
Óxido de zinco; Rhein Chemie
TMQ: 2,2,4-Trimetil-l,2-di-hidroquinolina (Lanxess)
6PPD: fenil-p-fenilenodiamina (6-PPD-Akzo Nobel)
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NI 15: Birla negro-de-fumo
TBBS: N terc-butil benzotiazol-2-sulfenamida da Lanxess
Enxofre solúvel (Zolfo Industria) [00195] As composições elastoméricas de banda de rodagem da Tabela 3 foram preparadas de acordo com este procedimento convencional compreendendo três misturas sucessivas em um misturador de batelada (Banbury®), como aqui descrito.
[00196] Elastômeros SBR, BR, CGR20000 (GN-c) ou STR20CV60 (GN-a) foram carregados em um misturador interno de 1,6 litro (Banbury) junto com silano e silica, então ácido esteárico, cera, óleo TDAE, a resina estireno - indene, a resina de hidrocarboneto foram alimentadas, misturadas por cerca de 5 minutos e o material descarregado a uma temperatura de 140 a 150°C.
[00197] O material da etapa anterior foi novamente alimentado no misturador interno, então óxido de zinco, TMQ, 6PPD e negro-de-fumo NI 15 foram adicionados e a mistura continuou a 75 rpm, até a temperatura de 100°C.
[00198] Finalmente, o sistema de vulcanização (TBBS e enxofre solúvel) foi adicionado e o material foi submetido a uma mistura final a 90°C por 3 minutos.
[00199] A composição elastomérica produzida foi então descarregada e resfriada em ar a uma temperatura de cerca de 25°C.
Exemplo 2
Preparação das composições elastoméricas de banda de rodagem [00200] Duas composições elastoméricas de banda de rodagem para todas as estações, comparativa (2A) e de acordo com a invenção (2B), foram preparadas e comparadas, a primeiro não compreendendo nenhuma borracha neutra e a segunda compreendendo uma borracha neutra de Guaiúle (GN-c).
[00201] A seguinte Tabela 4 mostra as receitas completas das
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35/43 composições de banda de rodagem comparativa (2A) e da invenção (2B). Na composição 2B, parte do SBR 1723 (óleo estendido com 27% de TDAE) foi substituída pela borracha neutra GN-c, contendo 13% das resinas naturais, mantendo o teor elastomérico total igual a 100 phr. Entretanto, uma vez que na composição 2B, reduzindo a quantidade de SBR 1723, o óleo TDAE foi reduzido e também levando-se em consideração que GN-c forneceu 3 phr de resinas, na composição 2B ele foi compensado adicionando mais 4,5 phr de óleo TDAE (ver óleo TDAE 10,5 composição 2B em função de 6,0 phr da composição 2A)
Tabela 4
Ingrediente (em phr) 2A 2B
SBR1723 82,50 55,00
BR 25,50 25,50
SBR 18,85 18,85
TESPT SI69 silano 9,60 9,60
Zeosil 1165MP silica 120,00 120,00
CGR20000 (GN-c) — 23,00
ÁCIDO ESTEÁRICO 2,50 2,50
Cera 2,50 2,50
óleo TDAE, 6,00 10,50
Resina 15,00 15,00
KRISTALEX F85 23,50 23,50
Óxido de zinco 2,50 2,50
TMQ 1,50 1,50
6PPD 2,50 2,50
NI 15 9,00 9,00
TBBS 2,90 2,90
Enxofre solúvel 1,63 1,63
Total 325,98 325,98
em que os significados das iniciais e abreviações são os mesmos dados na Tabela 3.
[00202] As composições elastoméricas de banda de rodagem da Tabela 4 foram preparadas de acordo com o mesmo procedimento descrito para a composição da Tabela 3.
Avaliação das propriedades das composições elastoméricas Propriedades das composições não vulcanizadas [00203] As composições elastoméricas vulcanizáveis (não vulcanizadas ou brutas) dos exemplos foram submetidas às seguintes
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36/43 avaliações:
[00204] Viscosidade de Mooney ML (1 + 4) a 100°C foi medida de acordo com o padrão ISO 289-1:2005.
[00205] Análise reométrica MDR (de acordo com o padrão ISO 6502) utilizando um reômetro tipo MDR2000 da Alfa Technologies, os testes foram realizados a 170°C por 20 minutos a uma frequência de oscilação de 1,66Hz (100 oscilações por minuto) e uma amplitude de oscilação de ± 0,5°, medindo o tempo necessário para atingir respectivamente 90% (Τ90) e 100% (Τ100) do valor do torque final (Mf). O valor do torque máximo MH e o valor do torque mínimo ML também foram medidos.
Propriedades das composições vulcanizadas [00206] As composições elastoméricas dos exemplos foram submetidas, depois da vulcanização a 170°C por 10 min, às seguintes avaliações:
[00207] As propriedades mecânicas estáticas foram medidas de acordo com o padrão ISO 37:2005 a 23°C e depois do envelhecimento térmico a 70°C por 168 horas.
[00208] Em particular, a carga foi medida em diferentes níveis de alongamento (50%, 100% e 300%, chamados na sequência CA05 - CA CA3), a carga de ruptura CR, o alongamento na ruptura AR, a energia na ruptura e a % de variações de AR e Ca3 depois do envelhecimento.
[00209] Os testes de tração foram realizados nos corpos de prova do anel de acordo com o padrão ISO37.
[00210] As propriedades mecânicas dinâmicas foram medidas utilizando um dispositivo dinâmico Instron no modo de compressão da tração de acordo com os seguintes métodos. Uma amostra das composições elastoméricas verdes do Exemplo 1 vulcanizadas a 170°C por 10 minutos tendo um formato cilíndrico (comprimento = 25 mm; diâmetro =14 mm), compressão pré-carregada até 25% da deformação longitudinal em relação ao
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37/43 comprimento inicial e mantida na temperatura predeterminada (igual a +10°C, +23 °C e +70°C) para toda a duração do teste, foi submetida a uma tensão sinusoidal dinâmica tendo uma amplitude de ±3,5% ou ±7,5% em relação ao comprimento mediante pré-carga, com uma frequência de 10 Hz.
[00211] As propriedades mecânicas dinâmicas são expressas em termos de módulo elástico dinâmico (E’) e Tan delta (fator de dissipação). O valor Tan delta foi calculado como uma razão do módulo viscoso (E”) para o módulo elástico (E’).
Teste de descamação [00212] As propriedades de resistência ao rasgo foram medidas de acordo com este método interno.
[00213] Amostras de duas camadas foram preparadas para medir a força de adesão (descamação), sobrepondo duas camadas da mesma composição elastomérica não reticulada e submetendo-a a reticulação (a 170°C por 10 minutos). Em detalhes, as amostras foram preparadas como se segue.
[00214] Cada composição elastomérica foi calandrada de maneira a se obter uma lâmina com uma espessura de 3 mm +/- 0,2 mm. Da lâmina assim produzida, foram obtidas placas de 220 mm (+/- 1,0 mm) x 220 mm (+/- 1,0 mm) x 3 mm (+/- 0,2 mm) que marcam a direção do calandramento.
[00215] Uma superfície de cada lâmina foi protegida com uma lâmina de polietileno, enquanto que um tecido de reforço de poliamida emborrachada com uma espessura de 0,88 mm +/- 0,05 mm foi aplicada na superfície oposta, orientando as tramas na direção do calandramento e rolando o compósito assim montado de maneira a se obter uma boa adesão entre tecido e a composição elastomérica não reticulada.
[00216] Depois do resfriamento do compósito assim obtido, foram produzidas lâminas por corte com matriz, estas lâminas tendo dimensões iguais a 110 mm (+/- 1,0 mm) x 25 mm (+/- 1,0 mm) x 3,88 mm (+/- 0,05
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38/43 mm), tomando cuidado para garantir que o eixo geométrico principal de cada lâmina fosse orientado na direção da trama do tecido.
[00217] Uma primeira lâmina feita de uma composição elastomérica reticulável obtida como descrito anteriormente constituindo a primeira camada foi colocada em um molde, a película de polietileno foi removida, duas tiras Milar® que agem como separadores de lados (espessura = 0,2 mm) foram aplicadas lateralmente e uma terceira tira de Milar® (espessura = 0,045 mm) foi aplicada a uma extremidade da lâmina de maneira a criar um pequeno estiramento livre não aderente à segunda camada.
[00218] Uma segunda lâmina feita da mesma composição elastomérica reticulável descrita anteriormente, da qual a película de polietileno foi previamente removida, foi então aplicada à primeira lâmina assim preparada, constituindo a segunda camada (a primeira camada e a segunda camada sendo feitas a mesma composição elastomérica reticulável), obtendo assim uma amostra que foi então reticulada aquecendo a 170°C por 10 minutos em uma prensa.
[00219] Subsequentemente, as amostras reticuladas descritas anteriormente foram condicionadas a 100°C +/- 2°C) por pelo menos 16 horas e foram submetidas ao teste de descamação utilizando um dinamômetro Zwick Z005, cujos grampos foram aplicados à seção livre de cada camada. Uma velocidade de tração de 260 mm/min +/- 20 mm/min foi então aplicada e os valores da força de descamação, expressos em Newton (N), foram então medidos como o valor médio calculado para as duas amostras.
[00220] Perda do volume de abrasão (mm3): Abrasão de acordo com DIN53516.
[00221] A seguinte Tabela 5 mostra os resultados dos testes descritos para as amostras das composições comparativas de acordo com os Exemplos IA e 2A e da invenção IB, 1C e 2B. Os valores do E’ foram recalculados considerando os valores obtidos com as composições dos Exemplos IA e 2A
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39/43 tomados como referência, iguais a 100.
abela 5
Ex. IA Ex. IB Ex. 1C Ex. 2A Ex. 2B
Comp. Inv. Inv. Comp. Inv.
Borracha neutra GN Hevea GN Guayule GN Guayule — GN Guayule
Parâmetro Unidade
ML dNm 4,61 4,29 4,18 3,72 3,50
MH dNm 21,25 21,58 20,85 22,21 22,20
T90 min 4,22 4,47 4,13 5,19 4,33
T100 min 10,88 11,57 10,53 15,73 13,76
CA0,5 MPa 1,56 1,52 1,50 1,56 1,58
CAI MPa 2,39 2,23 2,26 2,42 2,37
CA3 MPa 8,41 7,68 8,08 8,72 8,08
CR MPa 14,43 14,56 15,01 14,49 14,04
AR % 517 555,31 540,83 481,29 515,37
Energia J7cm3 34,78 37,25 37,23 31,73 33,70
CA0,5 1 MPa 2,05 1,87 1,88 1,89 1,88
CAI1 MPa 3,39 2,97 3,03 33,21 3,06
CA31 MPa 12,73 11,20 11,54 12,36 11,18
CR1 MPa 15,66 14,98 15,30 14,97 15,02
AR1 % 396,88 418,39 415,61 381,38 419,12
Energia1 J/cm3 28,97 29,13 29,49 26,02 29,45
delta AR1 % -23,2 -24,7 -23,2 -20,7 -18,7
delta Ca3j % +51 +46 +43 +41,7 +28,0
E’ 10 Hz 10°C MPa 7,639 7,478 7,339 10,717 9,51
land 10Hz 10°C 0,349 0,363 0,358 0,385 0,390
Tan d/E’ 10 Hz 10°C 1/MPa 100 104 106,5 100 113,9
E’ 10Hz 23°C MPa 100 98,45 96,70 100 96,76
Tan d 10Hz 23°C 0,300 0,325 0,320 0,333 0,338
E’ 10Hz 70°C MPa 100 100 97,50 100 97
Tan d 10Hz 70°C 0,193 0,223 0,212 0,205 0,207
delta E’ 10 Hz MPa 100 2 93,102 93,20 2 1003 78,93
Abrasão4 mm3 98,8 90,6
Força de descamação média N 155 157 180
[00222] 1 após envelhecimento térmico 70°C 168h; 2 delta E’ (23°C - 70°C); delta 3 E’ (10°C-70°C); 4 perda de abrasão do volume 4 [00223] exemplos IA a 1C: E’ foram medidos como descrito anteriormente submetendo a amostra a uma tensão dinâmica sinusoidal tendo uma amplitude de ± 3,5% em relação ao comprimento pré-caregado;
[00224] exemplos 2A a 2B: E’ foram medidos como descrito anteriormente submetendo a amostra a uma tensão dinâmica sinusoidal tendo uma amplitude de ± 7.5% em relação ao comprimento pré-caregado.
[00225] Como mostrado nos dados na Tabela 5, substituindo a
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40/43 borracha neutra da Hevea e parte da resina alfa-metil-estireno - que aumenta a histerese em baixa temperatura e adesão úmida - da composição IA com a quantidade correspondente da borracha neutra de Guaiúle (composições IB e 1C), não somente enfatiza o indicador de aderência úmida (maior razão tan d/E’ a 10°C), mas também a aderência seca (maior tan delta a 70°C), com uma certa melhoria na resistência ao envelhecimento evidenciada por valores delta AR% e delta Ca3% (redução de reforço pós-envelhecimento).
[00226] Isto mostra como a quantidade da resina contida na borracha de Guaiúle pode agir como um melhorador de aderência, sem reforçar a composição, em particular em baixas temperaturas nas quais pneus de inverno tipicamente operam ou para todas as estações, em que em vez de uma resina tradicional, tal como a resina alfa-metil estireno do exemplo IA, aumenta a dureza afetando o desempenho da adesão.
[00227] Também, a resistência ao rasgo (descamação) da composição de acordo com a invenção IB está em linha com os valores da composição comparativa IA, enquanto que é definidamente melhorada no caso da amostra inventiva 1C.
[00228] Composição 1C de acordo com a invenção, na qual o teor de acelerador foi aumentado, dá melhores resultados de cada ponto de vista.
[00229] Ao contrário considerando os resultados dos testes das composições 2A e 2B mostradas na Tabela 5, it pode-se ver que no exemplo 2B a propriedade da borracha de Guaiúle GN-c foi explorada para conferir maior histerese tanto em altas quanto em baixas temperaturas, com diminuição da dureza a frio, para a otimização das propriedades a frio de uma composição para todas as estações 2A. A composição de referência 2A continha uma porção de polímero SBR1723 tendo uma Tg comparável com a borracha neutra NR (-60°C), que é notoriamente mais termoplástico ou suscetível à dureza em baixas temperaturas.
[00230] Parcialmente substituindo o SBR1723 sintético pela borracha
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41/43 neutra de Guaiúle contendo as resinas GN-c, um aumento consistente no indicador de aderência úmida foi observado, isto é, uma maior razão tan d/E’ 10°C devido à diminuição significativa na dureza a frio (E’ a 10°) sem nenhuma perda de histerese (tan d 10°C); em paralelo, foi observada a manutenção do tan delta a 70°, um indicador da aderência no elastômero seco, apesar da redução de SBR sintético, de baixo peso molecular e alta mobilidade, distinguida por alta histerese em maior temperatura.
[00231] Além do mais, a variação das propriedades mecânicas da composição 2B com o envelhecimento é menor que a referência 2A (ver delta AR e delta Ca3), bem como a diferença dos módulos E’ entre 10 e 70°C. Esta tendência das propriedades da composição elastomérica da invenção 2B correspondem a uma menor degradação do desempenho, que é particularmente vantajosa no caso de pneus de alto desempenho. A perda de volume por abrasão também é melhorada. De fato, valores menores para as composições da invenção correspondem a menos material removido e, desta forma, a uma melhor resistência a abrasão.
Testes de direção [00232] Pneus para todas as estações de alto desempenho (PN2A e PN2B) para carros foram produzidos, com uma banda de rodagem preparada por vulcanização das composições elastoméricas comparativas 2A e da invenção 2B e submetendo a testes de direção.
[00233] Também na composição elastomérica da parede lateral, borracha Guaiúle GN-c foi usada como uma substituição parcial da borracha neutra da Hevea e resinas de hidrocarboneto. Em particular, 13,4 partes de NR da Hevea e duas partes, isto é, toda a resina sintética presente foram substituídas pelas quantidades correspondentes de borracha de Guaiúle GN-c. [00234] Os pneus dianteiros foram 245/45 RI 9 e os traseiros foram 275/40 R19, com aro 6.0J e pressão de insuflação de 2,2 bar para os pneus dianteiros e 2 bar para os pneus traseiros.
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42/43 [00235] Os testes foram realizados equipando um carro Maserati Ghibli.
[00236] Em particular, testes de frenagem foram realizados em rodovias secas e molhadas, testes de aderência úmida (capacidade de manobra ou aderência úmida) e testes de desgaste.
[00237] O teste de frenagem, tanto em condições secas quanto molhadas, é realizado com pneus ajustados para um veículo equipado com sistema antibloqueio de rodas (A.B.S.).
[00238] Este teste de frenagem foi realizado em uma seção de asfalto reto tanto em condições secas quanto em condições molhadas, medindo a distância de parada de uma velocidade inicial predeterminada, tipicamente 100 km/h em condições secas e 80 km/h em condições molhadas.
[00239] O teste de capacidade de manobra em condições de rodovia molhada é realizado em caminhos predeterminados, tipicamente circuitos com o tráfico fechado. Simulando algumas manobras típicas (tais como mudança de faixas, ultrapassagem, slalom entre quilhas, entrada e saída de esquinas) realizadas em uma velocidade constante e em aceleração e desaceleração, o desempenho do pneu é avaliado pelo motorista do teste dando uma avaliação numérica do comportamento do último durante as manobras anteriores.
[00240] Os resultados do teste do motorista são mostrados na Tabela 6, expressos como uma porcentagem. Valores superiores são melhorados. O comportamento no molhado é subjetivo, que resulta da avaliação do avaliador:
Tabela 6
Testes de direção PN2A PN2B
Comp. Inv.
Comportamento o molhado 100 103,6
Frenagem no molhado 100 103,3
Frenagem no seco 100 100
[00241] Como pode-se ver nos resultados mostrados na Tabela 6, o comportamento no molhado do pneu PN2B de acordo com a invenção é muito melhor tanto para a capacidade de manobra quanto no evento de frenagem em
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A3! 43 superfícies molhadas, ao mesmo tempo em que parece comparável em frenagem em estradas secas. E particularmente surpreendente que a composição de acordo com a invenção permita melhoria no desempenho no molhado sem piorar ao mesmo tempo o nas superfícies sacas, como é geralmente o caso.
[00242] Em conclusão, borrachas neutras obtidas do arbusto Guaiúle, contendo suas resinas naturais nativas, selecionadas com base nas características químicas-físicas específicas, permitem preparar composições para bandas de rodagem de pneus, preferivelmente HP ou UHP, com desempenho melhorado ou pelo menos comparável em comparação aos pneus compreendendo polímeros sintéticos tradicionais de fonte fóssil a uma Tg semelhante à borracha neutra.

Claims (11)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Composição elastomérica vulcanizável para os componentes de pneu, caracterizada pelo fato de que compreende:
    X phr de uma borracha neutra de Guaiúle (A), em que X é pelo menos igual a 5 phr, em que a dita borracha (A) compreende de 5 a 20% em peso de resinas naturais de Guaiúle (B) e pelo menos 0,1 phr de pelo menos um antioxidante (C), e em que a dita borracha (A) é distinguida por viscosidade de Mooney de pelo menos 40 MU, por plasticidade de Wallace P0 de pelo menos 25 e por plasticidade de Wallace P30 de pelo menos 10,
    Y phr de pelo menos um polímero elastomérico de dieno sólido (A’), em que a soma da borracha phr contida em X e do phr Y é igual a 100 phr, pelo menos 10 phr de pelo menos uma carga de reforço (D), pelo menos 0,05 phr de pelo menos um agente de vulcanização (E); e preferivelmente
    0,5 a 10 phr de pelo menos um agente de ativação para a vulcanização (F); e/ou
    0,05 a 10 phr de pelo menos um acelerador para a vulcanização (G), e/ou
    0,05 a 2 phr de pelo menos um retardante para a vulcanização, e/ou
    0,1 a 20 phr de pelo menos um agente de acoplamento (L).
  2. 2. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que X é preferivelmente pelo menos 10 phr ou 20 phr ou 30 phr ou 40 phr ou 50 phr ou 60 phr ou 70 phr.
  3. 3. Composição de acordo com a reivindicação 1 ou 2,
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    2/3 caracterizada pelo fato de que a dita borracha (A) compreende 8% a 16%, mais preferivelmente cerca de 13% em peso de pelo menos uma resina natural de Guaiúle (B).
  4. 4. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a dita borracha (A) é distinguida por viscosidade de Mooney de entre 40 e 75, preferivelmente entre 50 e 70 MU.
  5. 5. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a dita borracha (A) é distinguida por plasticidade de Wallace P0 de pelo menos 28, preferivelmente pelo menos 30 e/ou P30 plasticidade de pelo menos 10,2.
  6. 6. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a dita borracha (A) compreende pelo menos 0,5 phr, pelo menos 0,8 phr, pelo menos 1 phr ou pelo menos 3 phr de pelo menos um antioxidante (C).
  7. 7. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o dito antioxidante (C) é uma mistura de pelo menos um antioxidante fenólico (Cl) e pelo menos uma hidroquinona antioxidante (C2).
  8. 8. Componente de um pneu para veículos, caracterizado pelo fato de que compreende uma composição elastomérica vulcanizável como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 7 ou uma composição elastomérica vulcanizada obtida por vulcanização da mesma.
  9. 9. Componente de pneu de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que é selecionado da banda de rodagem, subcamada e parede lateral, sendo preferivelmente uma banda de rodagem.
  10. 10. Pneu para rodas de veículo, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos um componente de pneu como definido nas reivindicações 8 ou 9.
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    3/3
  11. 11. Pneu de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o dito componente é uma banda de rodagem.
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