BR112021000419B1 - Pneu de veículo - Google Patents
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Abstract
pneu de veículo. a presente invenção refere-se a um pneu de veículo pneumático com um revestimento interior composto por uma mistura de borracha reticulada com enxofre contendo 80 a 100 phr (partes, em peso, com base em 100 partes, em peso, de todas as borrachas da mistura) de pelo menos uma borracha butílica e/ou borracha butílica halogenada, pelo menos um agente de carga, 1 a 60 phr de, pelo menos uma, resina de cumarona-indeno e 1 a 60 phr de, pelo menos uma, resina hidrocarbonada alifática, em que a massa total de resina de cumarona-indeno e de resina hidrocarbonada alifática não excede 65 phr.
Description
[0001] A invenção refere-se a um pneu de veículo pneumático com um revestimento interior composto por uma mistura de borracha reticulada com enxofre.
[0002] Nos pneus de veículos pneumáticos sem câmara de ar, um revestimento interior com uma permeabilidade mínima ao ar disposto radialmente no interior garante que o ar bombeado para o pneu não saia. É necessário neutralizar a fuga do ar, uma vez que a fuga conduz a uma baixa pressão no pneu que prejudica consideravelmente a vida útil do pneu. Além disso, o revestimento interior protege a carcaça da difusão interior de ar e umidade, uma vez que o ar e a umidade podem danificar os elementos de reforço da carcaça e/ou da cinta. Para que o revestimento interior se mantenha hermético, também deve ter uma boa resistência a fissuras e à fadiga, de forma a que não existam fissuras que prejudiquem a estanquidade ao ar durante a condução.
[0003] As borrachas utilizadas para o revestimento interior são tipicamente borracha butílica, borracha clorobutílica ou borracha bromobutílica, ocasionalmente misturadas com outras borrachas de dieno. As borrachas butílicas e halobutílicas têm baixa permeabilidade ao gás. As borrachas butílicas e halobutílicas são misturadas com borrachas selecionadas do grupo constituído por polibutadieno, copolí- mero de estireno-butadieno, 3,4-poli-isopreno, cis-1,4-poli-isopreno, borracha natural, borracha natural epoxidada, copolímero de estireno- isopreno e copolímero de estireno-isopreno-butadieno, para aumentar a aderência da formulação, reduzir os custos e melhorar as propriedades mecânicas.
[0004] A inclusão de agentes de carga volumosos com baixa ou zero atividade pode aumentar ainda mais a estanquidade ao ar das misturas à base de borracha butílica ou halobutílica. Estes agentes de carga incluem, por exemplo, caulim, negro de carbono N 660 e giz. Uma vez que os revestimentos interiores, no entanto, de modo a evitar fissuras em caso de tensões dinâmicas, devem ter um baixo módulo de elasticidade e baixa dureza, mas isto é contrário a uma elevada proporção de cargas inativas, plastificantes de óleo mineral são geralmente adicionados à mistura de borracha, o que reduz o módulo de elasticidade e dureza da mistura, mas, ao mesmo tempo, aumenta novamente a permeabilidade ao gás, o que resulta numa gama ideal estreita para as quantidades utilizadas de plastificante de óleo mineral e de agentes de carga.
[0005] As resinas são uma conhecida alternativa ou adição a plastificantes de óleo mineral em misturas de borracha para revestimentos interiores de pneus de veículos pneumáticos.
[0006] O documento WO 2010/024955 A1 divulga misturas de borracha para revestimentos interiores de pneus de veículos pneumáticos, incluindo resinas hidrocarbonadas aromáticas, tais como Struktol® 40 MS (betume), com um ponto de amolecimento entre 75 e 120°C, e, simultaneamente, resinas hidrocarbonadas alifáticas, como a EscorezTM 1102, com uma temperatura de transição vítrea superior a 40°C e um ponto de amolecimento inferior a 140°C.
[0007] O documento EP 2 957 592 A1 divulga misturas de borracha para revestimentos interiores de pneus de veículos pneumáticos, que, para uma boa estanquidade ao gás, juntamente com uma boa resistência à fissuração a baixas temperaturas, contêm um éster de um ácido dibásico alifático e uma resina com um ponto de amolecimento superior a 60°C. Combinações de diferentes resinas, incluindo o uso de "resinas mistas” são também propostas como resinas. Estas resinas mistas, em esse caso, são misturas de resina nas quais um monômero de estrutura aromática e um monômero de estrutura alifática são polimerizados. O Struktol® 40 MS é descrito como uma tal resina mista e é usado em combinação com outras resinas alifáticas.
[0008] Um objetivo da presente invenção é fornecer um pneu de veículo pneumático em que a mistura de borracha para o revestimento interior é melhorada ainda mais em termos de processabilidade, dureza, resiliência a 70°C e estanquidade ao ar.
[0009] O objetivo é alcançado na medida em que a mistura de borracha para o revestimento interior contém - 80 a 100 phr (partes em peso, com base em 100 partes em peso de todas as borrachas presentes na mistura) de pelo menos uma borracha butílica e/ou de uma borracha butílica halogenada, - pelo menos um agente de carga, - 1 a 60 phr de pelo menos uma resina de cumarona-indeno e - 1 a 60 phr de, pelo menos, uma resina hidrocarbonada alifática, em que a massa total de resina de cumarona-indeno e resina hidrocarbonada alifática não excede 65 phr.
[0010] Verificou-se, surpreendentemente, que a combinação específica de resina de cumarona-indeno com resina hidrocarbonada alifática em misturas de borracha à base de borracha butílica e/ou borracha butílica halogenada pode alcançar uma processabilidade particularmente boa, juntamente com uma elevada estanquidade ao ar/estanquidade ao gás e uma dureza e resistência adequadas a 70 °C. A razão para isso pode ser que essa combinação específica de resina cria uma transição ideal entre o agente de carga e o polímero de borracha. Além disso, as misturas de borracha apresentam características de vulcanização vantajosas. Têm um tempo de pré-vulcanização elevado (t10) e um tempo de vulcanização reduzido a 40% de reticulação (t40), e, como tal, proporcionam uma fiabilidade do processo associada a uma produção mais econômica. Um pneu de veículo pneumático com um revestimento interior composto por uma mistura de borracha desse tipo se distingue pela boa processabilidade e pela elevada vida útil. Os componentes adjacentes ao revestimento interior do pneu são expostos a menor tensão oxidativa e envelhecimento, como resultado da menor permeabilidade ao gás, e a pressão dos pneus diminui muito mais lentamente. Pode ser possível reduzir a espessura do revestimento interior.
[0011] A unidade "phr" (partes por cem partes de borracha em peso) utilizada neste documento é a unidade padrão de quantidade para receitas de mistura na indústria da borracha. A dosagem das partes em peso das substâncias individuais tem aqui sempre por base 100 partes em peso da massa total de todas as borrachas presentes na mistura.
[0012] A mistura de borracha para o revestimento interior contém 80 a 100 phr de, pelo menos, uma borracha butílica e/ou uma borracha butílica halogenada, em que as borrachas podem ser utilizadas quer sob a forma de borrachas recentemente produzidas quer sob a forma de borracha regenerada.
[0013] A mistura de borracha, para uma permeabilidade reduzida ao gás, contém, de preferência, 80 a 100 phr de pelo menos uma borracha butílica halogenada. Esta pode ser borracha cloro- e/ou bromobutílica.
[0014] A mistura de borracha para o revestimento interior pode, tal como as borrachas butílicas e/ou halobutílicas, conter também até 20 phr de pelo menos uma outra borracha de dieno selecionada do grupo constituído por poli-isopreno, polibutadieno, copolímero de estireno- butadieno e borracha natural epoxidada. As borrachas de dieno podem ser funcionalizadas na extremidade da cadeia e/ou ao longo da cadeia de polímeros e/ou em um centro de acoplamento com pelo menos um grupo selecionado de grupos aloxisilila contendo grupos epoxi, grupos hidroxila, grupos carboxila, grupos de silano sulfureto, grupos de siloxano, grupos de organossilicone, grupos de ftalocianina e grupos amino.
[0015] Como agentes de carga, a mistura de borracha para o revestimento interior pode usar todos os agentes de carga conhecidos dos entendidos na técnica para tais misturas. Estes agentes de carga incluem cargas volumosas de baixa ou zero atividade, tais como tipos específicos de negro de carbono, caulim ou giz. Os outros agentes de carga presentes na mistura de borracha podem ser, por exemplo, sílica, óxidos de alumínio, carbonato de cálcio, hidróxido de cálcio, silicatos em folha, talco, grafite, óxido de magnésio, hidróxido de magnésio e zeólitos em qualquer combinação.
[0016] A mistura de borracha para o revestimento interior contém 1 a 60 phr, de preferência 5 a 30 phr, de pelo menos uma resina de cumarona-indeno. Essas resinas são obtidas na polimerização dos compostos insaturados presentes no óleo leve a partir de alcatrão de carvão betuminoso, como indeno e cumarona (benzofurano).
[0017] Além disso, a mistura de borracha para o revestimento interior contém 1 a 60 phr, de preferência 5 a 30 phr, de pelo menos uma resina hidrocarbonada alifática. Resinas hidrocarbonadas alifáti- cas, no presente documento, são resinas obtidas pela polimerização de monômeros contendo olefinas C5 e/ou C6. Esses monômeros são obtidos, por exemplo, no craqueamento de óleo mineral.
[0018] Para além das substâncias mencionadas, a mistura de borracha para o revestimento interior pode conter misturas de borracha habituais nas quantidades habituais. Essas substâncias incluem, por exemplo, plastificantes, em especial plastificantes de óleos minerais, estabilizadores de envelhecimento, ativadores, como, por exemplo, óxido de zinco e ácidos graxos (por exemplo, ácido esteárico), ceras e auxiliares de mastigação.
[0019] Num desenvolvimento vantajoso da invenção, a mistura de borracha para o revestimento interior não tem óleos plastificantes nem auxiliares de processamento, em particular não tem plastificantes de óleo mineral. Verificou-se que a combinação de resina de acordo com a invenção pode substituir óleos plastificantes, tais como plastificantes de óleo mineral que são frequentemente considerados como nocivos para o meio ambiente, sem ter que aceitar perdas noutras propriedades desejadas do revestimento interior.
[0020] A mistura de borracha para o revestimento interior foi reticulada na presença de enxofre e/ou doadores de enxofre; para este efeito, aceleradores de vulcanização foram geralmente adicionados à mistura inicial. Os aceleradores de vulcanização podem ser aqui selecionados a partir do grupo constituído por aceleradores de tiazol, aceleradores de mercapto, aceleradores de sulfenamida, aceleradores de tiocarbamato, aceleradores de tiuram, aceleradores de tiofosfato, aceleradores de tioureia, aceleradores de xantogenato e aceleradores de guanidina. Enxofre e/ou doadores de enxofre e aceleradores de vulcanização foram utilizados nas quantidades habituais.
[0021] A mistura de borracha para o revestimento interior é produzida de forma convencional, preparando-se inicialmente uma mistura de base contendo todos os constituintes, com exceção do sistema de vulcanização (enxofre e substâncias que influenciam a vulcanização), numa ou mais fases de mistura, e produzindo subsequentemente a mistura acabada adicionando o sistema de vulcanização. Subsequentemente, a mistura é adicionalmente processada, por exemplo através de uma operação de calandragem, e moldada num revestimento interior. Na produção de um pneu de veículo pneumático, o revestimento interior calandrado é colocado no tambor de fabrico do pneu da forma habitual e, em seguida, o pneu é completado com outros componentes para dar origem à peça em bruto de pneu. Esta é vulcanizada por métodos conhecidos dos entendidos na técnica.
[0022] O pneu do veículo pneumático é notável pela sua simples processabilidade, juntamente com uma elevada estanquidade ao gás e vida útil.
[0023] A invenção será agora ilustrada em detalhe com referência a exemplos comparativos e exemplos de trabalho, que são resumidos na tabela 1.
[0024] Para todos os exemplos de misturas nas tabelas, as quantidades indicadas são partes por peso com base em 100 partes por peso de borracha total (phr). As misturas comparativas são identificadas por V, e a mistura para o revestimento interno da invenção por E. As misturas diferem somente no óleo plastificante e nas misturas de resina. A mistura 1(V) é uma mistura de borracha para revestimentos interiores que contém óleos plastificantes. Na mistura 2(V), parte do óleo plasti- ficante foi substituído por uma resina hidrocarbonada alifática. A mistura 3(V) contém apenas resina hidrocarbonada alifática e a mistura 4(V) contém apenas resina de cumarona-indeno. A mistura 5(E) para o pneu de veículo pneumático que compreende o revestimento interior da invenção não contém qualquer óleo plastificante, mas contém a combinação específica de resina de cumarona-indeno com resina hidrocar- bonada alifática.
[0025] A mistura foi produzida em condições padrão em duas fases em um misturador tangencial de laboratório. Os tempos de conversão até se obter um nível relativo de reticulação de 10% (t10) ou 40% (t40) foram verificados através da monitorização do processo de vulcanização por meio de um vulcâmetro sem rotor segundo a norma DIN 53 529. As viscosidades de Mooney (ML 1+4) das misturas também foram determinadas em conformidade com a norma DIN 53 523 com um viscosímetro de disco de cisalhamento a 100°C.
[0026] Todas as misturas foram usadas para produzir amostras de teste por vulcanização sob pressão a 160°C durante 15 minutos, e estas amostras de teste foram usadas para determinar as propriedades de material típicas da indústria da borracha. Os seguintes métodos de ensaio foram utilizados para os testes em amostras de teste: • Dureza Shore A à temperatura ambiente por durômetro em conformidade com a norma DIN ISO 7619-1 • Resiliência a 70°C em conformidade com a norma DIN 53 512 ou ISO 4662 ou ASTM D 1054 • Permeabilidade ao ar em conformidade com a norma DIN 53 536 a uma temperatura do ar de 70°C sem e com envelhecimento a 70°C durante 14 dias
[0027] Foram também feitos pneus com dimensões de 255/30 R 19, cujo revestimento interior incluía as misturas da tabela 1, e esses pneus foram utilizados para realizar os seguintes testes: • Vida útil dos pneus: Teste do tambor de acordo com o teste de vida útil para FMVSS 139 no que diz respeito à resistência a fissuras/fraturas do revestimento interior e das paredes laterais • Resistência ao rolamento: de acordo com a norma ISO 28580
[0028] Os valores verificados foram convertidos em desempenho, normalizando a mistura comparativa V1 para um desempenho de 100% para cada propriedade de pneu testada. As propriedades dos pneus das outras misturas dizem então respeito a esta mistura V1. Valores inferiores a 100% significam uma deterioração das propriedades, enquanto valores superiores a 100% representam uma melhoria. Tabela 1
a Resina alifática C5 com distribuição de peso molecular estreita, PiccotacTM 1095, Eastman Chemical Company b Resina de cumarona-indeno, Novares® C 90, Rütgers Chemicals
[0029] Na Tabela 1, verifica-se que a combinação específica das duas resinas na mistura 5(E) pode atingir boas características de processamento (os indicadores são a viscosidade de Mooney e os baixos tempos de pré-vulcanização (t10/t40)), associados à baixa permeabilidade ao ar. O que é particularmente surpreendente é o efeito da combinação das resinas na resiliência a 70°C, o que serve como indicador da resistência ao rolamento. A baixa resiliência é normalmente acompanhada de uma baixa resistência ao rolamento. Se as duas resinas forem combinadas, o que é obtido não é uma redução distinta da resiliência a 70°C, como esperado das medidas individuais de acordo com 3(V) e 4(V), mas uma redução ao nível de 3(V). O pneu composto pela mistura 5(E) também tem uma elevada vida útil dos pneus no que diz respeito à resistência a fissuras/fraturas do revestimento interior e das paredes laterais e baixa resistência ao rolamento.
[0030] Simultaneamente, é vantajoso que a mistura 5(E) para o revestimento interior possa atingir propriedades que sejam pelo menos igualmente boas às da mistura 1(V), mas sem necessidade de usar óleos plastificantes e auxiliares de processamento, especialmente plastificantes de óleo mineral.
Claims (6)
1. Pneu de veículo pneumático com um revestimento interior composto por uma mistura de borracha reticulada com enxofre caracterizado por conter - 80 a 100 phr (partes em peso, com base em 100 partes em peso de todas as borrachas presentes na mistura) de pelo menos uma borracha butílica e/ou de uma borracha butílica halogenada, - pelo menos um agente de carga, - 1 a 60 phr de pelo menos uma resina de cumarona-indeno e - 1 a 60 phr de, pelo menos, uma resina hidrocarbonada alifática, em que a massa total de resina de cumarona-indeno e resina hidrocarbonada alifática não excede 65 phr.
2. Pneu de veículo pneumático, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a mistura de borracha do revestimento interior conter 80 a 100 phr de, pelo menos uma, borracha butílica halogenada.
3. Pneu de veículo pneumático, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por a mistura de borracha do revestimento interior conter até 20 phr de pelo menos mais uma borracha de dieno selecionada do grupo constituído por poli-isopreno, polibutadieno, copolímero de estireno-butadieno e borracha natural epoxidada.
4. Pneu de veículo pneumático, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por a mistura de borracha do revestimento interior conter 5 a 30 phr de, pelo menos uma, resina de cumarona-indeno.
5. Pneu de veículo pneumático, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por a mistura de borracha do revestimento interior conter 5 a 30 phr de, pelo menos uma, resina hidrocarbonada alifática.
6. Pneu de veículo pneumático, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por a mistura de borracha do revestimento interior não conter óleos plastificantes e auxiliares de processamento, em particular plastificantes de óleos minerais.
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