BR112021010426A2 - Forro interno de pneu - Google Patents

Abstract

FORRO INTERNO DE PNEU. É fornecido um pneu que tem um forro interno com uma composição de borracha baseada em uma composição de borracha reticulável que tem por 100 partes em peso de borracha. O pneu tem um componente de borracha entre 80 phr e 98 phr de uma borracha butílica, entre 0,5 phr e 15 phr de uma borracha de polibutadieno e entre 0 phr e 20 phr de um poli-isopreno. Também está presente entre 1 phr e 10 phr de uma resina plastificante com uma temperatura de transição vítrea de pelo menos 25 °C. Também está incluído entre 1 phr e 40 phr de uma carga escamosa e um sistema de cura.

Description

“FORRO INTERNO DE PNEU” ANTECEDENTES DA INVENÇÃO CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] Esta invenção refere-se, de modo geral, a materiais úteis para pneus e, mais particularmente, a composições de borracha úteis para forros internos de pneu.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA RELACIONADA

[0002] Os pneus pneumáticos são construídos para manter seu gás de inflação, tais como ar, nitrogênio ou outros gases, sob pressão. Normalmente, os pneus pneumáticos incluem um forro interno que é projetado especificamente para ser mais impermeável ao fluxo de gás de inflação do que as outras partes do pneu. O forro interno é instalado na superfície interna do pneu e é projetado para minimizar a quantidade de gás de inflação que pode passar por ele.

[0003] Sem o forro interno, o gás de inflação passaria mais facilmente pelo pneu, pois o pneu é ligeiramente permeável aos gases. Se não for verificado, a permeabilidade ao gás do pneu pode comprometer seu desempenho e fazer com que desinfle com o tempo. Além disso, se o gás que passa através do material ligeiramente permeável for oxigênio, então, o oxigênio poderá causar oxidação dos elastômeros, causando efeitos deletérios às propriedades do elastômero, por exemplo, os elastômeros podem tender a endurecer e degradar.

[0004] Normalmente, os forros internos são formados a partir de uma composição de borracha que inclui uma borracha butílica, um copolímero de isobutileno e isopreno. A borracha butílica em seu estado bruto, no entanto, ainda permanece um pouco permeável a gases, de modo que os esforços continuem para melhorar o forro interno para limitar sua permeabilidade ao gás de inflação, bem como permanecer adequada para uma ampla gama de ambientes operacionais, por exemplo, climas frios.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES PARTICULARES

[0005] Agora será feita referência em detalhes a modalidades da invenção. Cada exemplo é fornecido a título de explicação da invenção. Por exemplo, funcionalidades ilustradas ou descritas como parte de uma modalidade podem ser usadas com outra modalidade para render ainda uma terceira modalidade. Pretende-se que a presente invenção inclua estas e outras modificações e variações.

[0006] Modalidades particulares da presente invenção incluem composições de borracha e artigos produzidos a partir de tais composições de borracha incluindo, por exemplo, forros internos para pneus pneumáticos. As composições de borracha úteis para formar forros internos, conforme divulgadas neste documento, incluem, inter alia, uma borracha butílica, uma borracha de polibutadieno e, opcionalmente, uma borracha natural junto com uma resina plastificante que tem uma alta temperatura de transição vítrea, por exemplo, pelo menos 25 °C. Constatou-se que a combinação desses materiais evita o problema de trincas a frio quando o pneu é operado em um clima frio onde a temperatura pode atingir bem abaixo de -20 °C, além de minimizar a permeação do gás de inflação através do material.

[0007] A trinca a frio é o fenômeno da trinca do forro interno à medida que o pneu rola e flexiona o forro interno. Cada vez que o forro interno entra e sai da área de contato do pneu, o forro interno é flexionado. Se o forro interno se tornar muito rígido em sua temperatura de operação, então, o forro interno formará trincas que destruirão a barreira de permeação do gás de inflação e permitem que o gás se espalhe pelo resto do pneu.

[0008] Um indicador útil para saber se uma composição de borracha em particular é capaz de resistir à trinca a frio em ambientes de clima frio é através do módulo de cisalhamento dinâmico G* a -40 °C, conforme determinado de acordo com ASTM D5992. Modalidades particulares das composições de borracha divulgadas neste documento têm um módulo de cisalhamento inferior a 170 MPa ou, alternativamente, inferior a 160 MPa, inferior a 155 MPa, inferior a 150 MPa ou inferior a 140 MPa.

[0009] Com a capacidade de resistir a rachaduras a frio em ambientes de clima frio, também é importante que a composição da borracha mantenha a impermeabilidade adequada ao gás de inflação. Portanto, modalidades particulares das composições de borracha divulgadas neste documento ainda podem ser descritas como tendo uma permeabilidade ao oxigênio (mm cm³) / (m2 dia), conforme determinado de acordo com ASTM D3985 de menos de 165 (mm cm³) / (m2 dia) ou alternativamente, menos de 160 (mm cm³) / (m2 dia), menos de 150 (mm cm³) / (m2 dia), menos de 145 (mm cm³) / (m2 dia) ou menos de 140 (mm cm³) / (m2 dia).

[0010] Conforme usado neste documento, “phr” é “partes por cem partes de borracha em peso” e é uma medida comum na técnica, em que componentes de uma composição de borracha são medidos em relação ao peso total de borracha na composição, isto é, partes em peso do componente por 100 partes em peso da(s) borracha(s) total(is) na composição.

[0011] Conforme usado neste documento, elastômero e borracha são termos sinônimos.

[0012] Conforme usado neste documento, “com base em” é um termo que reconhece que as modalidades da presente invenção são produzidas a partir de composições de borracha curada ou vulcanizada que eram, no momento de sua montagem, não curadas. A composição de borracha curada é, portanto, “com base em” composição de borracha não curada. Em outras palavras, as composições de borracha reticuladas são com base em ou compreendem os constituintes da composição de borracha reticulável.

[0013] Como observado acima, modalidades particulares das composições de borracha divulgadas neste documento incluem uma borracha butílica, uma borracha de polibutadieno e, opcionalmente, um componente de borracha natural. A borracha butílica é frequentemente usada para forros internos e tubos internos em pneus pneumáticos devido à sua característica de baixa permeabilidade, isto é, pode reduzir significativamente a quantidade de gases de inflação que passam pela camada de barreira ao longo de um período de tempo. A borracha butílica é um copolímero de isobutileno com pequenas quantidades de isopreno. Normalmente, a borracha butílica compreende mais de 90 por cento em mols de unidades derivadas de isobutileno e menos de 10 por cento em mols de unidades derivadas de isopreno.

[0014] A borracha butílica também é útil em sua forma halogenada. A borracha butílica halogenada pode incluir, por exemplo, uma borracha clorobutílica ou uma borracha bromobutílica. As borrachas butílicas halogenadas são bem conhecidas na indústria e são produzidas pela reação de cloro ou bromo com uma borracha butílica em um processo contínuo. As borrachas bromobutílica e clorobutílica estão disponíveis, por exemplo, junto à Lanxess com escritórios em Fairlawn, Ohio.

[0015] Além da borracha butílica, modalidades particulares das composições de borracha divulgadas neste documento incluem uma borracha de polibutadieno. A borracha de polibutadieno é uma borracha bem conhecida que é produzida por meio de polimerização do monômero de 1,3-butadieno (tipicamente homopolimerização) em um processo de polimerização em solução usando catalisadores adequados, conforme conhecido pelos versados na técnica. Por conta das duas ligações duplas presentes no monômero de butadieno, o polibutadieno resultante pode incluir três formas diferentes cis-1,4, trans-1,4 e vinil-1,2 polibutadieno. Os elastômeros cis-1,4 e trans-1,4 são formados pelos monômeros conectando extremidade a extremidade, enquanto o elastômero vinil-1,2 é formado pelos monômeros conectando entre as extremidades do monômero. A seleção do catalisador e a temperatura do processo são conhecidas como as variáveis normalmente usadas para controlar o teor de ligação cis-1,4 do polibutadieno.

[0016] Embora não limitando a invenção, exemplos de polibutadienos úteis incluem aqueles com um teor de 1,2- unidades entre 4% em mol e 80% em mol ou aqueles com um teor cis-1,4 de mais de 80% em mol ou alternativamente, mais de 90% em mol ou mais de 95% em mol.

[0017] Conforme observado acima, além da borracha butílica e da borracha de polibutadieno, modalidades particulares das composições de borracha divulgadas neste documento podem incluir borracha natural e/ou borracha de poli-isopreno sintética. A borracha de poli-isopreno pode ser adicionada para melhorar a aderência da composição de borracha. Modalidades particulares são limitadas apenas ao uso de borracha natural, excluindo poli-isopreno sintético. O uso de borracha natural pode fornecer pegajosidade melhorada em relação ao uso de poli-isopreno sintético.

[0018] A quantidade de borracha butílica contida em modalidades particulares das composições de borracha divulgadas neste documento pode estar entre 80 phr e 98 phr da borracha butílica ou, alternativamente, entre 85 phr e 98 phr, entre 85 phr e 95 phr ou entre 88 phr e 92 phr da borracha butílica.

[0019] A quantidade de borracha de polibutadieno contida em modalidades particulares pode estar entre 0,5 phr e 15 phr ou alternativamente entre 1 phr e 12 phr, entre 1 phr e 10 phr, entre 1 phr e 5 phr, entre 2 phr e 12 phr, entre 2 phr e 10 phr ou entre 2 phr e 5 phr da borracha de polibutadieno.

[0020] A quantidade de borracha de poli-isopreno, seja como borracha natural, borracha de poli-isopreno sintética ou combinações das mesmas pode estar entre 0 phr e 20 phr de borracha de poli-isopreno ou, alternativamente, entre 0 phr e 15 phr, entre 0 phr e 10 phr, entre 1 phr e 15 phr, entre 1 phr e 10 phr ou entre 4 phr e 10 phr de borracha de poli-isopreno. Modalidades particulares podem não incluir borracha de poli-isopreno.

[0021] Modalidades particulares das composições de borracha divulgadas neste documento podem ser limitadas apenas aos três componentes de borracha listados acima, isto é, as borrachas butílicas, de polibutadieno e de poli-isopreno. No entanto, outras modalidades podem incluir outros componentes de borracha, tal como, por exemplo, a substituição de pelo menos uma porção ou toda a borracha butílica por um polímero de estireno de parametila de isobutileno brominado (BIMS), um polímero bem conhecido usado em forros internos e com excelentes propriedades de impermeabilidade.

[0022] Além dos componentes de borracha discutidos acima, modalidades particulares das composições de borracha divulgadas neste documento incluem ainda uma carga escamosa. A carga escamosa é útil para aumentar as propriedades de impermeabilidade do material.

[0023] Exemplos de cargas escamosas incluem silicatos, tais como filossilicatos, minerais de argila esmectita e vermiculita e vários outros materiais de argila. Exemplos particulares incluem caulim, montmorilonita, tais como montmorilonita de sódio, montmorilonita de magnésio e montmorilonita de cálcio, não tronita, beidelita, volkonskoite, hectorita, laponita, sauconita, sobockita, estevensita, svinfordita, vermiculita, mica, bentonita, sepiolita, seponita e similares. Outros materiais que podem ser usados incluem minerais micáceos, tais como ilita e minerais de ilita/esmectita em camadas mistas, tais como ledikite e misturas de ilitas e minerais de argila descritos acima. Muitas dessas e outras argilas em camadas geralmente compreendem partículas que contêm uma pluralidade de plaquetas de silicato com uma espessura de 8-12 Ǻ firmemente ligadas em espaçamentos entre camadas de 4 Ǻ ou menos, e contêm cátions trocáveis, tal como Na+, Ca+2, K+ ou Mg+2 presentes nas superfícies entre as camadas.

[0024] As cargas escamosas em camadas, tal como a argila, podem ser esfoliadas suspendendo a carga escamosa em uma solução aquosa. Conforme usado no presente documento, “esfoliação” refere-se à separação de camadas individuais da partícula inorgânica original, de modo que o polímero possa envolver ou envolva cada partícula. Em uma modalidade, há polímero suficiente presente entre cada plaqueta de modo que as plaquetas estejam espaçadas aleatoriamente. Por exemplo, alguma indicação de esfoliação ou intercalação pode ser uma plotagem sem linhas de raios- X ou espaçamento d maior devido ao espaçamento aleatório ou separação aumentada de plaquetas em camadas. No entanto, conforme reconhecido na indústria e pela academia, outros indícios podem ser úteis para indicar os resultados de esfoliação, tais como testes de permeabilidade, microscopia eletrônica e microscopia de força atômica.

[0025] De preferência, ao esfoliar as argilas em camadas, a concentração de argila na água é suficientemente baixa para minimizar a interação entre as partículas de argila e esfoliar totalmente a argila. Em uma modalidade, a pasta fluida aquosa de argila pode ter uma concentração de argila entre 0,1 e 5,0 por cento em peso ou, alternativamente, entre 0,1 e 3,0 por cento em peso. As organoargilas podem ser obtidas usando um agente esfoliante orgânico tais como, por exemplo, aminas terciárias, diaminas, poliaminas, sais de amina, bem como compostos de amônio quaternário. As argilas orgânicas exemplificativas estão comercialmente disponíveis na Southern Clay Products sob os nomes comerciais CLOISITE 6A, 15A e 20A, que são argilas montmorilonita naturais modificadas com sais de amônio quaternário. CLOISITE 6A, por exemplo, contém 140 meq/100 g de argila de sais de amônio quaternário de sebo di-hidrogenado de dimetila.

[0026] Além dos sais de amônio quaternário de sebo di-hidrogenado de dimetila, as argilas também podem ser modificadas organicamente, por exemplo, com uma octadecilamina ou um sal de am nio quaternário de metil-sebo-bis-2-hidroxietila. Ainda outros exemplos de tensoativos teis que podem ser usados para modificar as partículas incluem dimetil dissebo am nio, dipolioxietileno alquil metil am nio, trioctil metil am nio, polioxipropileno metil dietil am nio, dimetil benzil sebo hidrogenado quaternário am nio, sebo hidrogenado dimetil 2-etil-hexil am nio quaternário, metil sebo di-hidrogenado am nio e similares.

[0027] As modalidades particulares da composição de borracha divulgadas neste documento incluem cargas escamosas, tal como argila ou argila esfoliada que foi modificada organicamente, aquelas que não foram modificadas organicamente e suas combinaç es. A quantidade de carga escamosa incorporada na composição de borracha de acordo com esta invenção depende geralmente das partículas particulares selecionadas e dos materiais com os quais são misturadas. Geralmente é adicionada uma quantidade que é suficiente para desenvolver uma melhoria nas propriedades mecânicas ou propriedades de barreira da composição de borracha, por exemplo, resistência à tração ou permeabilidade ao oxigênio.

[0028] Por exemplo, as cargas escamosas podem estar presentes na composição em uma quantidade de entre 1 phr e 40 phr ou alternativamente entre 1 phr e 35 phr, entre 1 phr e 25 phr, entre 5 phr e 35 phr, entre 10 phr e 35 phr, entre 20 phr e 40 phr, entre 20 phr e 35 phr ou entre 20 phr e 30 phr. Essas quantidades totais de carga escamosa podem incluir apenas a carga modificada organicamente (tal como uma argila orgânica), apenas a carga não modificada organicamente ou suas misturas.

[0029] Além das cargas escamosas, negro de fumo e/ou sílica também podem ser incorporados como uma carga de reforço em modalidades particulares da composição de borracha divulgada neste documento em quantidades suficientes para fornecer as propriedades físicas desejadas do material, por exemplo, módulo e coesão. Em uma modalidade, a sílica é uma sílica precipitada altamente dispersível, mas outras sílicas também podem ser usadas em outras modalidades. Tais quantidades podem incluir, por exemplo, entre 10 phr e 100 phr de negro de fumo e/ou sílica ou, alternativamente, entre 5 phr e 75 phr, entre 15 phr e 50 phr, entre 15 phr e 35 phr ou entre 20 phr e 30 phr de negro de fumo e/ou sílica. Modalidades particulares podem limitar a carga de reforço apenas a negro de fumo ou, alternativamente, apenas a sílica.

[0030] Exemplos não limitantes de negros de fumo úteis podem incluir N550, N650, N660, N762, N772 e N990, individualmente ou em combinação. Exemplos não limitantes de sílica útil incluem Perkasil KS 430 da Akzo, a sílica BV3380 da Degussa, as sílicas Zeosil 1165 MP e 1115 MP da Rhodia, a sílica Hi-Sil 2000 da PPG e as sílicas Zeopol 8741 ou 8745 da Huber, individualmente ou em combinação.

[0031] Além dos componentes de borracha, a carga escamosa e as cargas de reforço descritas acima, modalidades particulares das composições de borracha divulgadas neste documento incluem ainda uma resina plastificante de alta transição vítrea. A resina de plastificação pode proporcionar tanto uma melhoria da processabilidade da mistura de borracha e/ou um meio para ajustar a temperatura de transição vítrea das composições de borracha ou/ou sua rigidez.

[0032] Uma resina de hidrocarboneto plastificante é um composto de hidrocarboneto que é sólido à temperatura ambiente (por exemplo, 23 °C) em oposição a um composto plastificante líquido, tal como um óleo plastificante.

[0033] Resinas de hidrocarboneto plastificantes são polímeros que podem ser alifáticos, aromáticos ou combinações destes tipos, significando que a base polimérica da resina pode ser formada a partir de monômeros alifáticos e/ou aromáticos. As resinas podem ser materiais naturais ou sintéticos e podem ser à base de petróleo, em cujo caso as resinas podem ser denominadas resinas plastificantes de petróleo ou baseadas em materiais de planta. Em modalidades particulares, embora não limitando a invenção, essas resinas podem conter essencialmente apenas átomos de hidrogênio e carbono.

[0034] As resinas de hidrocarboneto plastificantes úteis na modalidade particular da presente invenção incluem aquelas que são homopolímeros ou copolímeros de ciclopentadieno (CPD) ou diciclopentadieno (DCPD), homopolímeros ou copolímeros de terpeno, homopolímeros ou copolímeros de corte C5 e misturas dos mesmos.

[0035] Essas resinas de hidrocarboneto plastificantes de copolímero, conforme discutido de modo geral acima, podem incluir, por exemplo, resinas compostas de copolímeros de (D)CPD/vinil-aromáticos, de (D)CPD/terpeno, de (D)CPD/corte C5, de terpeno/vinil-aromático, de corte C5/vinil-aromático e combinações dos mesmos.

[0036] Monômeros de terpeno úteis para resinas de homopolímero e copolímero de terpeno incluem alfa-pineno, beta-pineno e limoneno. Modalidades particulares incluem polímeros dos monômeros de limoneno que incluem três isômeros: o L- limoneno (enantiômero levorrotatório), o D-limoneno (enantiômero dextrorrotatório) ou mesmo o dipenteno, uma mistura racêmica dos enantiômeros levorrotatório e dextrorrotatório.

[0037] Exemplos de monômeros vinil aromáticos incluem estireno, alfa- metilestireno, orto, meta, para-metilestireno, vinil-tolueno, para-tertiobutilestireno, metoxiestirenos, cloro-estirenos, vinil-mesitileno, divinilbenzeno, vinilnaftaleno, qualquer monômero vinil-aromático proveniente do corte C9 (ou, de modo mais geral, de um corte C8 a C10). Modalidades particulares que incluem um copolímero vinil- aromático incluem o vinil-aromático no monômero minoritário, expresso em fração molar, no copolímero.

[0038] Modalidades particulares da presente invenção incluem como a resina de hidrocarboneto plastificante as resinas de homopolímero (D)CPD, as resinas de copolímero de (D)CPD/estireno, as resinas de polilimoneno, as resinas de copolímero de limoneno/estireno, as resinas de copolímero de limoneno/D(CPD), resinas de copolímero de corte C5 estireno, resinas de copolímero de corte C5 /C9, e misturas das mesmas.

[0039] Resinas plastificantes comercialmente disponíveis que incluem resinas de terpeno adequadas para uso na presente invenção incluem uma resina de polialfapineno comercializada com o nome Resina R2495 e vendida por DRT da França. A resina R2495 tem um peso molecular de cerca de 932, um ponto de amolecimento de cerca de 135 °C e uma temperatura de transição vítrea de cerca de 91 °C. Outro produto comercialmente disponível que pode ser usado na presente invenção inclui DERCOLYTE L120 vendido pela empresa DRT da França. A resina de politerpeno-limoneno DERCOLYTE L120 tem um peso molecular médio numérico de cerca de 625, um peso molecular médio ponderal de cerca de 1010, um Ip de cerca de 1,6, um ponto de amolecimento de cerca de 119 °C e tem uma temperatura de transição vítrea de cerca de 72 °C. Ainda outra resina de terpeno comercialmente disponível que pode ser usada na presente invenção inclui resina de polilimoneno SYLVARES TR 7125 e/ou SYLVARES TR 5147 vendida por Arizona Chemical Company, de Jacksonville, FL. A resina de polilimoneno SYLVARES 7125 tem um peso molecular de cerca de 1090, tem um ponto de amolecimento de cerca de 125 °C e tem uma temperatura de transição vítrea de cerca de 73 °C, enquanto a SYLVARES TR 5147 tem um peso molecular de cerca de 945, um ponto de amolecimento de cerca de 120 °C e tem uma temperatura de transição vítrea de cerca de 71 °C.

[0040] Outras resinas de hidrocarbonetos plastificantes adequadas que são comercialmente disponíveis incluem copolímero de estireno de corte C5/vinil- aromático, notavelmente de corte C5/estireno ou de corte C5/de corte C9 da Neville Chemical Company sob os nomes SUPER NEVTAC 78, SUPER NEVTAC 85 e SUPER NEVTAC 99; da Goodyear Chemicals com o nome WINGTACK EXTRA; da Kolon sob os nomes HIKOREZ T1095 e HIKOREZ T1100; e da Exxon com os nomes ESCOREZ 2101 e ECR 373.

[0041] Ainda outras resinas de hidrocarbonetos plastificantes adequadas que são resinas de copolímero limoneno/estireno que são comercialmente disponíveis incluem DERCOLYTE TS 105 de DRT da França; e da Arizona Chemical Company com o nome ZT115LT e ZT5100.

[0042] Pode ser observado que as temperaturas de transição vítrea de resinas plastificantes podem ser medidas por Calorimetria de Varredura Diferencial (DCS) de acordo com ASTM D3418 (1999). Em modalidades particulares, resinas úteis podem ter uma temperatura de transição vítrea que é de pelo menos 25 °C ou, alternativamente, pelo menos 40 °C, ou pelo menos 60 °C ou entre 25 °C e 95 °C, entre 40 °C e 85 °C ou entre 60 °C e 80 °C.

[0043] A quantidade de resina de hidrocarboneto plastificante útil em qualquer modalidade particular da presente invenção depende das circunstâncias particulares e do resultado desejado. A resina de hidrocarboneto plastificante pode estar presente na composição de borracha em uma quantidade de, por exemplo, entre 1 phr e 10 phr ou, alternativamente, entre 2 phr e 10 phr, 2 phr e 8 phr, 2 phr e 6 phr ou entre 4 phr e 8 phr.

[0044] As composições de borracha divulgadas neste documento podem ser curadas com um sistema de cura à base de enxofre que normalmente inclui enxofre e um acelerador. Alternativamente, em modalidades particulares, outros sistemas de cura podem ser usados, como, por exemplo, um sistema de cura à base de peróxido. O enxofre livre adequado inclui, por exemplo, enxofre pulverizado, enxofre de borracheiro, enxofre comercial e enxofre insolúvel. A quantidade de enxofre livre incluída na composição de borracha pode variar entre 0,5 e 3 phr ou alternativamente entre 0,8 e 2,5 phr ou entre 1 e 2 phr.

[0045] Pode ser feito uso de qualquer composto capaz de atuar como acelerador de cura na presença de enxofre, em particular aqueles escolhidos a partir do grupo que consiste em 2-2’-ditio bis(benzotiazol) (MBTS), difenil guanidina (DPG), N-ciclo- hexil-2-benzotiazol-sulfenamida (CBS), N,N-diciclo-hexil-2-benzotiazolesulfenamida (DCBS), N-terc-butil-2-benzo-tiazol-sulfenamida (TBBS), N-terc-butil-2- benzotiazolesulfen-imida (TBSI) e as misturas destes compostos.

[0046] Outros aditivos podem ser adicionados às composições de borracha divulgadas neste documento, conforme é conhecido na técnica. Esses aditivos podem incluir, por exemplo, algum ou todos dos seguintes: antidegradantes, antioxidantes, ácidos graxos, pigmentos, ceras, ácido esteárico, óxido de zinco e aceleradores. Exemplos de antidegradantes e antioxidantes incluem 6PPD, 77PD, IPPD e TMQ e podem ser adicionados a composições de borracha em uma quantidade, por exemplo, de 0,5 phr e 5 phr. O óxido de zinco e/ou ácido esteárico pode ser adicionado como parte do ativador do sistema de cura em uma quantidade entre 1 phr e 6 phr, 1 phr e 4 phr ou entre 1 phr e 3 phr.

[0047] As composições de borracha que são modalidades da presente invenção podem ser produzidas em misturadores adequados de uma maneira conhecida daqueles versados na técnica, tipicamente usando duas fases de preparação sucessivas, uma primeira fase de trabalho termomecânico à alta temperatura seguida por uma segunda fase de trabalho mecânico à temperatura mais baixa.

[0048] A primeira fase de trabalho termomecânico (às vezes denominada como fase “não produtiva”) se destina a misturar completamente, por amassamento, os vários ingredientes da composição, com exceção do sistema de vulcanização. Ela é realizada em um dispositivo de amassamento adequado, tal como um misturador interno ou uma extrusora, até que, sob a ação do trabalho mecânico e do alto cisalhamento impostos na mistura, uma temperatura máxima geralmente entre 80 °C e 145 °C, mais estreitamente entre 130 °C e 140 °C é atingida.

[0049] Após o resfriamento da mistura, uma segunda fase de trabalho mecânico é implementada a uma temperatura mais baixa. Às vezes denominada como fase “produtiva”, esta fase de acabamento consiste em incorporar por mistura o sistema de vulcanização (ou reticulação) (enxofre ou outro agente de vulcanização e acelerador(es)) em um dispositivo adequado, por exemplo, um moinho aberto. Ela é executada por um tempo adequado (tipicamente entre 1 e 30 minutos, por exemplo, entre 2 e 10 minutos) e a uma temperatura suficientemente baixa mais baixa que a temperatura de vulcanização da mistura, de modo a proteger contra vulcanização prematura.

[0050] As composições de borracha podem, então, ser formadas em artigos úteis, incluindo componentes de pneus, tal como o forro interno, e curadas.

[0051] A invenção é adicionalmente ilustrada pelos seguintes exemplos os quais serão considerados apenas como ilustrações e não delimitativos da invenção de qualquer maneira. As propriedades das composições divulgadas nos exemplos foram avaliadas, conforme descrito abaixo.

[0052] A permeabilidade ao oxigênio (cm³ mm)/(m2 dia) foi medida utilizando um testador de permeabilidade Mocon OX-TRAN 2/60 a 40 °C de acordo com ASTM D3985. Discos de amostra curados de espessura medida (aproximadamente 0,8 a 1,0 mm) foram montados no instrumento e selados com graxa para vácuo. O fluxo de nitrogênio (com 2% de H2) foi estabelecido em 10 cm³/min em um lado do disco e o fluxo de oxigênio (10% de O2, N2 restante) foi estabelecido em 20 cm³/min no outro lado. O uso de um detector de oxigênio Coulox no lado do nitrogênio, o aumento na concentração de oxigênio foi monitorado. O tempo necessário para o oxigênio permear através do disco e para a concentração de oxigênio no lado do nitrogênio atingir um valor constante foi registrado junto com a pressão barométrica e usado para determinar a permeabilidade ao oxigênio, que é o produto da permeabilidade ao oxigênio e a espessura do disco de amostra de acordo com ASTM D3985.

[0053] As propriedades dinâmicas (Tg e G*) para as composições de borracha foram medidas em um Sistema de Teste Metravib Model VA400 ViscoAnalyzer de acordo com ASTM D5992-96. A resposta de uma amostra de material vulcanizado (geometria de cisalhamento duplo com cada uma das duas amostras cilíndricas de diâmetro de 10 mm sendo de 2 mm de espessura) foi registrada quando ela estava sendo submetida a uma tensão de cisalhamento senoidal simples alternada de uma constante de 0,1 MPa e a uma frequência de 10 Hz através de uma varredura de temperatura de -60 °C a 100 °C com a temperatura aumentando a uma taxa de 1,5 °C/min. O módulo de cisalhamento G* a -40 °C foi capturado e a temperatura à qual a tan delta máx. ocorreu foi registrada como a temperatura de transição de vítrea, Tg. EXEMPLO 1

[0054] Composições de borracha foram preparadas com o uso dos componentes mostrados na Tabela 1. A quantidade de cada componente que forma as composições de borracha é fornecida em partes por centenas de partes de borracha em peso (phr). A borracha de bromobutila era Exxon Bromobutyl 2222 com 2% em peso de bromo. O BR tinha um teor de cis superior a 95% e uma temperatura de transição vítrea de - 108 °C.

[0055] A argila de caulim (caulino) era argila branca moída seca NKPL GP1. Escorez 1102 é uma resina de hidrocarboneto alifático disponível junto à ExxonMobil com uma temperatura de transição vítrea de 52 °C e um peso molecular médio numérico de 1.300 g/mol. A resina Oppera 373N era da ExxonMobil e era uma resina C5-C9 com uma temperatura de transição vítrea de cerca de 40 °C e um peso molecular médio em número de cerca de 820 g/mol. A resina OPFT era uma resina de octilfenol formaldeído do SI Group Bethune S.A.S., França, com uma temperatura de transição vítrea de 40 °C. TABELA 1 - FORMULAÇÕES DE BORRACHA COM PROPRIEDADES FÍSICAS

Composição W1 W2 F1 F2 F3 NR 10 0 8 0 6 Borracha Br-Butílica 90 100 90 90 90 BR 0 0 2 10 4 N772 34 40 32 32 34 Caulim 24 24 24 24 24 Escorez 1102 2 0 2 2 2 Oppera PR 373N 4 10 4 4 4 Resina OPFT 0 2,5 0 0 0 CTP - Inibidor Vul 0,2 0 0,2 0,2 0,2 Ácido Esteárico 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 Óxido de Zinco 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 Acc 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 S 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 Propriedades Físicas G* -40 °C, MPa 185 224 152 135 165 Tg -25 -16 -25 -25 -25 Permeabilidade de Oxigênio, 134,5 117,1 131,3 158,1 145,3 (mm cm³)/(m2 dia)

[0056] Os componentes de cada uma das formulações foram misturados em um misturador Banbury a 65 RPM até que uma temperatura entre 130 °C e 135 °C fosse atingida. A vulcanização foi efetuada a 150 °C durante 40 minutos. As formulações curadas foram, então, testadas para medir suas propriedades físicas.

[0057] Conforme demonstrado por F1-F3, a adição de BR reduziu significativamente o módulo de cisalhamento G* -40 °C, indicando uma propensão reduzida à trinca a frio sem um aumento severo na permeabilidade ao oxigênio. A adição da resina e da argila melhorou a propriedade de permeabilidade ao oxigênio (a reduziu) e manteve uma temperatura de transição vítrea desejada com a adição do BR.

[0058] Os termos “compreendendo”, “incluindo” e “tendo”, conforme utilizados no relatório descritivo e nas reivindicações neste documento, serão considerados como indicativos de um grupo aberto que pode incluir outros elementos não especificados. O termo “consistindo essencialmente em”, tal como utilizado no relatório descritivo e nas reivindicações deste documento, serão considerados como indicativos de um grupo parcialmente aberto que pode incluir outros elementos não especificados, desde que esses outros elementos não alterem de modo relevante as características básicas e inovadoras da invenção reivindicada. Os termos “um”, “uma” e a forma singular das palavras serão assumidos como inclusivos da forma plural das mesmas palavras, de modo que os termos signifiquem que um ou mais de alguma coisa está sendo fornecido. Os termos “pelo menos um” e “um ou mais” são usados de forma intercambiável. O termo “um (1)” ou “único” será utilizado para indicar que um e apenas um de uma coisa é pretendido. Da mesma forma, outros valores inteiros específicos, tais como “dois”, são usados quando um número específico de coisas é pretendido. Os termos “preferivelmente”, “preferido”, “preferir”, “opcionalmente”, “pode” e termos similares são usados para indicar que um item, condição ou etapa a que se está fazendo referência é uma funcionalidade opcional (não requerida) da invenção. Faixas que são descritas como sendo “entre a e b” são inclusivas dos valores para “a” e “b”.

[0059] Deve-se entender a partir da descrição antecedente que várias modificações e mudanças podem ser efetuadas nas modalidades da presente invenção sem se afastar de sua verdadeira essência. A descrição acima é fornecida para fins exclusivamente de ilustração e não deve ser interpretada de forma limitante. Apenas a linguagem das seguintes reivindicações deve limitar o escopo desta invenção.

Claims (9)

REIVINDICAÇÕES

1. Pneu caracterizado pelo fato de que compreende um forro interno, em que o forro interno compreende uma composição de borracha com base em uma composição de borracha reticulável, em que a composição de borracha reticulável compreende, por 100 partes em peso de borracha: um componente de borracha que compreende entre 80 phr e 98 phr de uma borracha butílica, entre 0,5 phr e 15 phr de uma borracha de polibutadieno e entre 0 phr e 20 phr de um poli-isopreno; entre 1 phr e 10 phr de uma resina plastificante que tem uma temperatura de transição vítrea de pelo menos 25 °C; entre 1 phr e 40 phr de uma carga escamosa; e um sistema de cura.

2. Pneu, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o componente de borracha não inclui nenhum outro elastômero além das borrachas butílica, de polibutadieno e de poli-isopreno.

3. Pneu, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a borracha butílica é uma borracha butílica halogenada.

4. Pneu, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o poli-isopreno é borracha natural.

5. Pneu, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o componente de borracha compreende entre 85 phr e 95 phr de uma borracha butílica, entre 1 phr e 12 phr de uma borracha de polibutadieno e entre 0 phr e 10 phr de um poli-isopreno, em que o poli-isopreno é borracha natural.

6. Pneu, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a carga escamosa é uma argila de caulim.

7. Pneu, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a composição de borracha reticulável compreende entre 20 phr e 40 phr de argila de caulim.

8. Pneu, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7,

caracterizado pelo fato de que a composição de borracha reticulável compreende entre 2 phr e 8 phr da resina plastificante.

9. Pneu, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o sistema de cura é um sistema de cura à base de enxofre.