EP1576044A1 - Rubber composition for tyres, comprising a polyorganosiloxane oligomer as coupling agent - Google Patents

Rubber composition for tyres, comprising a polyorganosiloxane oligomer as coupling agent

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Publication number
EP1576044A1
EP1576044A1 EP03799473A EP03799473A EP1576044A1 EP 1576044 A1 EP1576044 A1 EP 1576044A1 EP 03799473 A EP03799473 A EP 03799473A EP 03799473 A EP03799473 A EP 03799473A EP 1576044 A1 EP1576044 A1 EP 1576044A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
group
composition according
alkylene
chosen
carbon atoms
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03799473A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jean-Claude Tardivat
Salvatore Pagano
Nathalie Guennouni
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Societe de Technologie Michelin SAS
Original Assignee
Societe de Technologie Michelin SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Societe de Technologie Michelin SAS filed Critical Societe de Technologie Michelin SAS
Publication of EP1576044A1 publication Critical patent/EP1576044A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04Polysiloxanes
    • C08G77/38Polysiloxanes modified by chemical after-treatment
    • C08G77/382Polysiloxanes modified by chemical after-treatment containing atoms other than carbon, hydrogen, oxygen or silicon
    • C08G77/392Polysiloxanes modified by chemical after-treatment containing atoms other than carbon, hydrogen, oxygen or silicon containing sulfur
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C1/00Tyres characterised by the chemical composition or the physical arrangement or mixture of the composition
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C1/00Tyres characterised by the chemical composition or the physical arrangement or mixture of the composition
    • B60C1/0016Compositions of the tread
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/54Silicon-containing compounds
    • C08K5/548Silicon-containing compounds containing sulfur
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L21/00Compositions of unspecified rubbers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04Polysiloxanes

Definitions

  • the present invention relates to diene elastomer compositions reinforced with an inorganic filler, intended in particular for the manufacture of tires or semi-finished products for tires, in particular the treads of these tires.
  • POS polyorganosiloxane type
  • a coupling agent also called a bonding agent, which has the function of ensuring the connection or bonding between the surface of the particles of inorganic filler and the elastomer, while facilitating the dispersion of this morganic load within the elastomeric matrix.
  • Coupling agents in particular (silica / diene elastomer), have been described in a very large number of documents, the best known being bifunctional alkoxysilanes. It was first proposed (see for example application FR-A-2 094 859) to use mercaptosilane coupling agents for the manufacture of tire treads. It was quickly revealed and it is now well known that mercaptosilanes are capable of providing excellent coupling properties but that the industrial use of these coupling agents is not possible due to the high reactivity of the -SH functions leading very rapidly, during the preparation of the rubber composition in an internal mixer, to premature vulcanizations also called "scorching", to very high Mooney plasticities, finally to rubber compositions almost impossible to work and implement industrially.
  • TESPT bis- (trialkoxylsilylpropyl) polysulphides, very particularly bis 3-triethoxysilylpropyl tetrasulphide (abbreviated to "TESPT”), of formula [(C 2 H 5 ⁇ ) 3 Si (CH 2 ) 3 S 2 ] 2 , sold in particular by the company Degussa under the name "Si69".
  • This TESPT polysulphurized alkoxysilane is today the benchmark coupling agent, for those skilled in the art, in tires loaded with low rolling resistance silica, sometimes qualified as “Green Tires” for the energy savings offered (or “energy-saving Green Tires”), offering an excellent industrial compromise in terms of safety in roasting, hysteresis and reinforcing power.
  • compositions based on a reinforcing morganic filler such as silica and TESPT, however, have the known drawback of exhibiting very significantly slowed down vulcanization kinetics, as a general factor of two to three, compared with compositions loaded with black. of carbon.
  • This MESPT coupling agent in addition to the fact that it makes it possible to very significantly reduce the cooking times of the rubber compositions comprising it, is also advantageous from the point of view of the environment because of a number of functions. reduced ethoxy (only one ethoxy function instead of three, per silicon atom) and consequently a lesser release of ethanol during the processing of the rubber compositions. Thanks to the use of this coupling agent, the problem of VOCs ("Volatile Organic Compounds”) is certainly greatly reduced, but it is not completely resolved.
  • VOCs Volatile Organic Compounds
  • the Applicants have discovered during their research that a specific coupling agent, of another nature than an alkoxysilane, not only makes it possible, as for the MESPT above, to reduce the cooking times very significantly. , at a level equivalent to that observed on compositions loaded with carbon black, but still to completely solve the problem of emission of VOCs (ethanol) mentioned above.
  • a first subject of the invention relates to an elastomeric composition which can be used for the manufacture of tires, based on at least (i) a diene elastomer, (ii) an inorganic filler as a reinforcing filler, (iii) a coupling agent (inorganic filler / diene elastomer), characterized in that this coupling agent is a linear ⁇ , ⁇ -dihydroxy-polyorganosiloxane oligomer comprising from 2 to 15 silicon atoms, and, along its chain, at least one silicon atom carrying a sulfur functional group (function denoted "F"), of formula (I):
  • group G represents SH or an episulphide radical and R 1 represents a divalent linking group.
  • a subject of the invention is also the use of a rubber composition in accordance with the invention for the manufacture of tires or for the manufacture of semi-finished products intended for such tires, these semi-finished products being chosen in particular in the group formed by the treads, the sub-layers intended for example to be placed under these treads, the crown plies, the sides, the carcass plies, the heels, the protectors, the air chambers or the gums waterproof interior for tubeless tires.
  • the subject of the invention is also these tires and these semi-finished products themselves, when they comprise a rubber composition in accordance with the invention.
  • the invention relates in particular to tire treads, these treads being able to be used during the manufacture of new tires or for retreading used tires; thanks to the compositions of the invention, these treads have both a low rolling resistance and a high resistance to wear.
  • the composition in accordance with the invention is particularly suitable for the manufacture of tires or tire treads intended for equipping passenger vehicles, vans, 4x4 vehicles (with 4-wheel drive), two wheels, "Heavy vehicles” (i.e. metro, bus, road transport equipment (trucks, tractors, trailers), off-road vehicles), airplanes, civil engineering, agricultural, or handling equipment, treads conforming to the invention can be used during the manufacture of new tires or for retreading used tires.
  • Reduced cooking times are particularly advantageous for treads intended for retreading, whether it is "cold” retreading (use of a precooked tread) or conventional "hot” retreading (use of 'a raw tread).
  • a reduced cooking time in addition to reducing production costs, limits the overcooking (or postcooking) imposed on the rest of the casing (carcass) of the used tire (already vulcanized); thanks to the invention, with identical baking time, the treads can also be baked at a lower temperature, which is another means of preserving the carcass from the problem of overcooking mentioned above.
  • the invention also relates to a process for obtaining a rubber composition with improved vulcanization kinetics, usable for the manufacture of tires, in which at least one diene elastomer is incorporated, at least one reinforcing inorganic filler and one coupling agent ensuring the connection between the reinforcing inorganic filler and the elastomer, this method being characterized in that said coupling agent consists of a POS oligomer as above, and in that the whole is thermomechanically kneaded, by one or more steps, until reaching a maximum temperature between 110 ° C and 190 ° C.
  • the invention also relates to the use as coupling agent (inorganic charge / diene elastomer), in a rubber composition comprising a diene elastomer and reinforced with an inorganic charge, of such a POS oligomer.
  • coupling agent inorganic charge / diene elastomer
  • the rubber compositions are characterized before and after curing, as indicated below. 1-1. rheometry:
  • T 0 is the induction time, that is to say the time necessary for the start of the vulcanization reaction
  • T ⁇ (for example T 99 ) is the time necessary to reach a conversion of%, that is to say% (for example 99%) of the difference between the minimum and maximum couples.
  • T 9 -T 0 is therefore practically the measurement of the cooking time from the minimum torque.
  • a processing of the traction records also makes it possible to trace the module curve as a function of the elongation (see attached figure), the module used here being the true secant module measured in first elongation, calculated by reducing to the real section of the 'test tube and not in the initial section as previously for the nominal modules.
  • the dynamic properties ⁇ G * and tan max ( ⁇ ) are measured on a viscoanalyzer (Metravib VA4000), according to standard ASTM D 5992-96.
  • the response of a sample of vulcanized composition is recorded (cylindrical specimen 4 mm thick and 400 mm 2 in section), subjected to a sinusoidal stress in alternating single shear, at the frequency of 10 Hz, under normal conditions of temperature (23 ° C) according to standard ASTM D 1349-99.
  • a deformation amplitude sweep is carried out from 0.1 to 50% (outward cycle), then from 50%> to 1% (return cycle).
  • the exploited results are the complex dynamic shear modulus (G *) and the loss factor tan ⁇ .
  • the rubber compositions according to the invention are based on at least each of the following constituents: (i) one (at least one) diene elastomer, (ii) one (at least one) inorganic filler as reinforcing filler, and (iii) one (at least one) specific POS oligomer, as defined below, as coupling agent (inorganic filler / diene elastomer).
  • composition based on
  • a composition comprising the mixture and / or the in situ reaction product of the various constituents used, some of these base constituents being capable of, or intended to react between them, at least in part, during the various phases of manufacturing the composition, in particular during its vulcanization.
  • iene elastomer or rubber in known manner an elastomer derived at least in part (i.e. a homopolymer or a copolymer) from diene monomers (monomers carrying two carbon-carbon double bonds, conjugated or not).
  • diene elastomer a diene elastomer derived at least in part from conjugated diene monomers, having a rate of units or units of diene origin (conjugated dienes) which is greater than 15% (% in moles).
  • diene elastomers such as butyl rubbers or copolymers of dienes and alpha-olefins of the EPDM type do not enter into the preceding definition and can be qualified in particular as "essentially saturated diene elastomers". "(rate of motifs of diene origin low or very low, always less than 15%).
  • the expression “highly unsaturated” diene elastomer is understood in particular to mean a diene elastomer having a content of units of diene origin (conjugated dienes) which is greater than 50%.
  • 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-di (C 1 -C 5 alkyl) -1,3-butadienes are suitable.
  • Suitable vinyl-aromatic compounds are, for example, styrene, ortho-, meta-, para-methylstyrene, the commercial "vinyl-toluene" mixture, para-tertiobutylstyrene, methoxystyrenes, chlorostyrenes, vinyl mesitylene, divinylbenzene. , vinylnaphthalene.
  • the copolymers can contain between 99% and 20% by weight of diene units and between 1% and 80%) by weight of vinyl-aromatic units.
  • the elastomers may have any microstructure which is a function of the polymerization conditions used, in particular the presence or absence of a modifying and / or randomizing agent and the quantities of modifying and / or randomizing agent used.
  • the elastomers can for example be block, statistical, sequence, microsequenced, and be prepared in dispersion or in solution; they can be coupled and / or star or functionalized with a coupling and / or star-forming or functionalizing agent.
  • polybutadienes are suitable and in particular those having a content of -1,2 units (between 4% and 80%) or those having a cis-1,4 content greater than 80%, polyisoprenes, butadiene copolymers -styrene and in particular those having a styrene content of between 5% and 50%> by weight and more particularly between 20%) and 40%, a content of -1,2 bonds in the butadiene part of between 4%> and 65%>, a content of trans-1,4 bonds of between 20% and 80% > , butadiene-isoprene copolymers and in particular those having an isoprene content of between 5% and 90% by weight and a transition temperature vitreous (Tg, measured according to standard ASTM D3418-82) from -40 ° C to -80 ° C, isoprene-styrene copolymers and in particular those having a styrene content of between 5% and 50% by weight
  • butadiene-styrene-isoprene copolymers are particularly suitable those having a styrene content of between 5% and 50%> by weight and more particularly between 10% and 40% > , an isoprene content of between 15 % and 60%> by weight and more particularly between 20% and 50% > , a butadiene content of between 5%> and 50%) by weight and more particularly between 20% and 40%>, a content of units - 1.2 of the butadiene part between 4% and 85%, a content of trans units -1.4 of the part butadiene between 6% and 80%), a content of -1.2 units plus -3.4 of the isoprene part between 5%> and 70% and a content of trans units -1.4 of the isoprene part included between 10%> and 50%), and more generally any butadiene-styrene-isoprene copolymer having a Tg of between -20 ° C. and -70 ° C.
  • the diene elastomer of the composition in accordance with the invention is chosen from the group of highly unsaturated diene elastomers constituted by polybutadienes (BR), polyisoprenes (IR), natural rubber (NR) , butadiene copolymers, isoprene copolymers and mixtures of these elastomers.
  • BR polybutadienes
  • IR polyisoprenes
  • NR natural rubber
  • butadiene copolymers butadiene copolymers
  • isoprene copolymers and mixtures of these elastomers.
  • Such copolymers are more preferably chosen from the group consisting of butadiene-styrene copolymers (SBR), isoprene-butadiene copolymers (BIR), isoprene-styrene copolymers (SIR) and isoprene copolymers- butadiene-styrene (SBIR).
  • SBR butadiene-styrene copolymers
  • BIR isoprene-butadiene copolymers
  • SIR isoprene-styrene copolymers
  • SBIR isoprene copolymers- butadiene-styrene
  • composition according to the invention is particularly intended for a tread for a tire, whether it is a new or used tire (in the case of retreading).
  • the diene elastomer is for example an SBR, whether it is an SBR prepared in emulsion ("ESBR") or an SBR prepared in solution (“SSBR "), or a cut (mix) SBR / BR, SBR NR (or SBR / IR), or even BR / NR (or BR / IR).
  • SBR elastomer use is in particular of an SBR having a styrene content of between 20% and 30%> by weight, a content of vinyl bonds in the butadiene part of between 15% and 65%, a content of trans-1,4 bonds between 15%) and 75% and a Tg between -20 ° C and -55 ° C.
  • Such an SBR copolymer, preferably prepared in solution (SSBR) is optionally used in admixture with a polybutadiene (BR) preferably having more than 90%> of cis-1,4 bonds.
  • the diene elastomer is in particular an isoprene elastomer;
  • Isoprene elastomer means in a known manner an isoprene homopolymer or copolymer, in other words a diene elastomer chosen from the group consisting of natural rubber (NR), synthetic polyisoprenes (IR), different isoprene copolymers and mixtures of these elastomers.
  • isoprene copolymers examples include isobutene-isoprene (butyl rubber - IIR), isoprene-styrene (SIR), isoprene-butadiene (BIR) or isoprene-butadiene-styrene copolymers (SBIR).
  • This isoprene elastomer is preferably natural rubber or a synthetic cis-1,4 polyisoprene; among these synthetic polyisoprenes, polyisoprenes are preferably used having a rate (mol%) of cis-1,4 bonds greater than 90%>, more preferably still greater than 98%.
  • the diene elastomer may also consist, in whole or in part, of another highly unsaturated elastomer such as, for example, an SBR elastomer.
  • the composition according to the invention may contain at least one essentially saturated diene elastomer, in particular at least one EPDM copolymer, which this copolymer is for example used or not in admixture with one or more of the highly unsaturated diene elastomers mentioned above.
  • the compositions of the invention may contain a single diene elastomer or a mixture of several diene elastomers, the diene elastomer or elastomers being able to be used in combination with any type of synthetic elastomer other than diene, or even with polymers other than elastomers, for example thermoplastic polymers.
  • the white or inorganic filler used as reinforcing filler can constitute all or only part of the total reinforcing filler, in the latter case associated for example with carbon black.
  • the reinforcing inorganic filler constitutes the majority, that is to say more than 50% by weight of the total reinforcing filler, more preferably more than 80% by weight of this total reinforcing load.
  • the term "reinforcing morganic filler” means, in a known manner, an inorganic or mineral filler, whatever its color and its origin (natural or synthetic), also called “white” filler or sometimes “clear” filler "In contrast to carbon black, this inorganic filler being capable of reinforcing on its own, without other means than an intermediate coupling agent, a rubber composition intended for the manufacture of tires, in other words capable of replacing, in its reinforcing function, a conventional charge of pneumatic grade carbon black.
  • the reinforcing inorganic filler is an inorganic filler of the silica (SiO 2 ) or alumina (Al 2 O 3 ) type, or a mixture of these two fillers.
  • the silica used can be any reinforcing silica known to those skilled in the art, in particular any precipitated or pyrogenic silica having a BET surface as well as a CTAB specific surface, both less than 450 m 2 / g, preferably from 30 to 400 m 2 / g.
  • Highly dispersible precipitated silicas (called "HDS") are preferred, in particular when the invention is implemented for the manufacture of tires having a low rolling resistance; the term “highly dispersible silica” is understood to mean, in known manner, any silica having a significant ability to disaggregate and to disperse in an elastomeric matrix, observable in known manner by electron or optical microscopy, on fine sections.
  • Nonlimiting examples of such preferential highly dispersible silicas mention may be made of Perkasil KS 430 silica from the company A zo, the BV3380 silica from the company Degussa, the Zeosil 1165 MP and 1115 MP silicas from the company Rliodia, the silica Hi- Sil 2000 from the company PPG, the Zeopol 8741 or 8745 silicas from the Huber company, treated precipitated silicas such as for example the silicas "doped" with aluminum described in application EP-A-0 735 088.
  • the reinforcing alumina preferably used is a highly dispersible alumina having a BET surface area ranging from 30 to 400 m 2 / g, more preferably between 60 and 250 m 2 / g, a average particle size at most equal to 500 nm, more preferably at most equal to 200 nm, as described in the above-mentioned application EP-A-0 810 258.
  • BET surface area ranging from 30 to 400 m 2 / g, more preferably between 60 and 250 m 2 / g, a average particle size at most equal to 500 nm, more preferably at most equal to 200 nm, as described in the above-mentioned application EP-A-0 810 258.
  • Such reinforcing aluminas mention may be made in particular of "Baikalox""A125",”CR125”,”D65CR” aluminas from the company Baikowski.
  • reinforcing inorganic filler is also understood to mean mixtures of various reinforcing inorganic fillers, in particular of highly dispersible silicas and / or aluminas as described above.
  • the reinforcing inorganic filler used in particular if it is silica, preferably has a BET surface area of between 60 and 250 m 2 / g , more preferably between 80 and 200 m 2 / g.
  • the reinforcing inorganic filler can also be used in cutting (mixing) with carbon black.
  • carbon blacks all carbon blacks are suitable, in particular blacks of the HAF, ISAF, SAF type, conventionally used in tires and particularly in tire treads.
  • the quantity of carbon black present in the total reinforcing filler can vary within wide limits, this quantity of carbon black being preferably less than the quantity of inorganic reinforcing filler present in the rubber composition.
  • compositions in accordance with the invention in particular in the treads incorporating such compositions, it is preferred to use, in small proportion, a carbon black in association with the reinforcing inorganic filler, at a preferential rate of between 2 and 20 phr (parts by weight per hundred parts of elastomer), more preferably comprised within a range of 5 to 15 phr.
  • a carbon black in association with the reinforcing inorganic filler, at a preferential rate of between 2 and 20 phr (parts by weight per hundred parts of elastomer), more preferably comprised within a range of 5 to 15 phr.
  • the rate of total reinforcing filler is between 10 and 200 phr, more preferably between 20 and 150 phr, the optimum being different depending on the intended applications; in fact, the level of reinforcement expected on a bicycle tire, for example, is in known manner significantly lower than that required on a tire capable of traveling at high speed in a sustained manner, for example a motorcycle tire, a tire for a passenger vehicle or for a utility vehicle such as Truck.
  • the quantity of reinforcing inorganic filler is preferably between 30 and 140 phr, more preferably within a range of 50 to 120 pce.
  • the BET specific surface is determined in a known manner by gas adsorption using the Brunauer-Emmett-Teller method described in "The Journal of the American Chemical Society” Vol. 60, page 309, February 1938, more precisely according to French standard NF ISO 9277 of December 1996 [multi-point volumetric method (5 points) - gas: nitrogen - degassing: hour at 160 ° C - relative pressure range p / in: 0.05 at 0.17].
  • the CTAB specific surface is the external surface determined according to French standard NF T 45-007 of November 1987 (method B).
  • a reinforcing organic filler could be used, in particular a carbon black, covered at least in part with an inorganic layer. , for example silica, requiring the use of a coupling agent to establish the connection with the elastomer.
  • coupling agent inorganic filler / elastomer
  • organic filler / elastomer an agent capable of establishing a sufficient bond, of chemical and / or physical nature, between the inorganic filler and the diene elastomer ;
  • a coupling agent at least bifunctional, has for example as a very simplified general formula "Y-A-F", in which:
  • Y represents a functional group ("Y" function) capable of physically and / or chemically binding to the inorganic charge, such a bond being able to be established for example between a silicon atom of the coupling agent and the hydroxyl groups on the surface inorganic filler (for example surface silanols when it is silica);
  • F represents a functional group ("F" function) capable of binding physically and / or chemically to the diene elastomer, for example via a sulfur atom; - A represents a divalent group making it possible to connect Y and F.
  • Coupling agents should in particular not be confused with simple agents for recovering the inorganic charge which, in known manner, may comprise the "Y" function active with respect to the inorganic charge but are devoid of the function "F” activates with respect to the diene elastomer.
  • the coupling agent used in the compositions of the invention is a linear ⁇ , ⁇ - dihydroxy-polyorganosiloxane oligomer comprising from 2 to 15 silicon atoms, and, along its chain, at least one silicon atom carrying a pendant functional sulfur group (function "F"), having the formula (I): - R 1 - G
  • G represents SH or an episulfide radical (or epithio) and R 1 represents a divalent linking group.
  • ⁇ -dihydroxy-polyorganosiloxane
  • POS POS of which the majority (that is to say more than 50 mol%) of the silicon atoms of the ends (positions called " ⁇ , ⁇ ") of the polysiloxane chain carry a hydroxyl function (OH).
  • this POS oligomer verifies at least one, preferably the following two characteristics:
  • OH hydroxyl
  • the group R 1 linking G and the silicon atom carrying the function F is preferably chosen from alkylene groups, linear or branched, comprising from 1 to 20 carbon atoms, these groups being able to be interrupted by hydrocarbon groups of a other nature, for example by cycloalkylene or arylene groups.
  • R 1 is chosen from the following groups:
  • alkylene- (poly) cycloalkylene-alkylene groups denoted r 2 of which the alkylene parts, linear or branched, have 1 to 20 carbon atoms, and the cyclic part comprises from 5 to
  • alkylene-phenylene-alkylene groups denoted r 3 in which the alkylene parts, linear or branched, have from 1 to 20 carbon atoms;
  • r ! , r 2 and r 3 comprise at least one heteroatom, for example an oxygen atom.
  • POS oligomers which can be used in the compositions of the invention are for example POSs of average formula (II) which follows: R ⁇ 1
  • R ' mainly represent hydrogen, a minority of them (that is to say less than 50%, preferably less than 40% in moles, more preferably still less than 20%) which can, depending on the specific conditions of synthesis of the oligomer, represent a Ci -C 15 alkyl, preferably C ⁇ -C in 6;
  • R which are identical or different, each represent a monovalent hydrocarbon group chosen from linear or branched alkyls having from 1 to 6 carbon atoms;
  • - (x + y + z) representing the total number of silicon atoms is in a range from 2 to 15, preferably from 2 to 10, more preferably still from 2 to 7;
  • - x is equal to or different from zero, preferably different from zero;
  • R may be identical or different within the same siloxyl unit (when several of them are present on this same unit), or identical or different from one siloxyl motif to another.
  • R are preferably chosen from methyl, ethyl, propyl and butyl; more preferably, R is methyl.
  • R 3 is chosen from the groups r 1 and r 2 defined above, or
  • n is an integer ranging from 4 to 7
  • R 3 is chosen from alkylene r 1 .
  • the group G (thiol or episulphide) of the function F is carried by a carbon of aliphatic or cycloaliphatic nature, with the possibility that an adjacent carbon of aliphatic or cycloaliphatic nature is substituted by OH or by SH.
  • - n is an integer ranging from 1 to 12, preferably equal to 1, 2 or 3 (for formulas (3), (4), (5), (9), (10) and (11));
  • R 4 , R 5 and R 6 identical or different, represent H or a monovalent hydrocarbon radical, preferably chosen from linear or branched alkyls having from 1 to 6 carbon atoms, more preferably from methyl, ethyl, propyl and butyl .
  • radicals of the r 1 , r 2 or r 3 type comprising one or more double bonds located in the alkylene part and / or, if it is r 2 or r 3 , in the ring;
  • These pF groups can be converted into F groups by an appropriate sulfurization reaction.
  • the reaction can be more or less complete, so that z can be different from zero.
  • This sulfurization reaction can in particular be carried out in the presence of H 2 S when the pF group is of the (D1) unsaturation or (D2) epoxide type or when it is a group episulphide "assimilated pF".
  • the sulfurization employs an appropriate sulfurization agent such as H 2 S, Na 2 S 4 , NaSH, thiourea.
  • the preferential groups F previously mentioned can be obtained by sulfurization of the preferential precursor groups (pF) which follow:
  • the episulfide groups are potentially precursors (called in the present application "assimilated pF") for other groups F, during a sulfurization reaction.
  • group (13) is a precursor of group (8)
  • the group (12) is a precursor of the group (7).
  • z is different from 0, the two types of groups, e.g. (13) and (8), respectively 12) and (7) are present on the molecule.
  • the particularly preferred oligomers of formula (II) are those in which all of the groups R are methyl groups.
  • POS oligomers having the following average formula (IV):
  • POS oligomers previously described can be prepared by methods involving in particular:
  • the hydrolysis and condensation product is then subjected to sulphurization with H 2 S, eg according to WO-A-9902580 when the pF group is of type (Dl ) unsaturated, according to US-A-4,163,832 when the pF group is an episulphide assimilated group and according to US-A-4,281,202 when the pF group is of (D2) epoxy type.
  • the sulfurization can be carried out according to the technique described in EP-A-997 489 in the presence of Na 2 S 4 or NaSH, or of FR-A-2 055 229 and FR-A-1 356 552 in the presence of thiourea and NH or sodium alcoholate; one can also operate as described in US-A-5,107,009 in the presence of NaSH, or in FR-A-2,294,171 in the presence of H 2 S and NH
  • pF being of type (Dl) or (D3)
  • X being a halogen atom, preferably Cl, operating optionally in the presence of halosilanes of formula (IX):
  • POS oligomers described above have been found to be sufficiently effective on their own for coupling a diene elastomer and a reinforcing inorganic filler such as silica. Without this being limiting, they may advantageously constitute the sole coupling agent present in the rubber compositions of the invention.
  • the POS oligomer content is preferably greater than 0.5 pci, more preferably greater than 1 pci and less than 15 pci. Below the minima indicated, the effect is likely to be insufficient, while beyond the maximum rate indicated, there is generally no longer any improvement in the coupling, while the costs of the composition increase. For these reasons, this POS oligomer content is more preferably between 2 and 10 pci.
  • POS oligomers described above could be grafted beforehand on the reinforcing inorganic fillers, in particular on silica, via their Y function, the fillers thus precoupled can then be linked to the elastomer through their free type F function.
  • the rubber compositions in accordance with the invention also comprise all or part of the additives usually used in diene rubber compositions intended for the manufacture of tires, such as for example plasticizers, extension oils, protective agents.
  • additives usually used in diene rubber compositions intended for the manufacture of tires such as for example plasticizers, extension oils, protective agents.
  • protective agents such as anti-ozone waxes, anti-ozone chemicals, anti-oxidants, anti-fatigue agents, adhesion promoters, coupling activators as described for example in the aforementioned applications WO00 / 05300 and WO00 / 05301, resins reinforcing agents as described in WO02 / 10269, a crosslinking system based either on sulfur or on sulfur and / or peroxide and / or bismaleimide donors, vulcanization accelerators, vulcanization activators, etc.
  • a reinforcing inorganic filler can also be associated, if necessary, with a conventional white filler that is not very reinforcing or not, for example particles of clays, bentonite, talc, chalk, kaolin.
  • the rubber compositions in accordance with the invention may also contain, in addition to the POS oligomers described above, agents for covering the reinforcing inorganic filler, comprising for example the only function Y, or more generally agents for assisting in setting implemented in known manner, thanks to an improvement in the dispersion of the inorganic filler in the rubber matrix and to a lowering of the viscosity of the compositions, of improving their ability to be used in the raw state, these agents being chosen from the preferred group consisting of hydrolyzable silanes such as alkylalkoxysilanes (in particular alkyltriethoxysilanes), polyols, polyethers (for example polyethylene glycols), primary, secondary or tertiary amines (for example trialcan
  • ra a value sufficient to give the oil a dynamic viscosity at 25 ° C of between 5 and 1000 mPa.s, preferably between 10 and 200 mPa.s; and the organic radicals R 9 , because of their availability in industrial products, are generally methyl, ethyl, propyl and / or phenyl radicals, preferably at least 80% by number of these radicals R 9 being methyl radicals.
  • polyalkylene glycols As preferred examples of polyalkylene glycols, mention will be made in particular of those of formula:
  • radicals R 10 identical or different from each other, each represent an alkylene radical, linear or branched, having from 1 to 4 carbon atoms.
  • hydrolyzable silanes By way of preferred examples of hydrolyzable silanes, mention will be made in particular of those of formula: (R n ) t Si (E) 4-t
  • the symbols R 11 each represent a linear or branched C ⁇ -C 8 alkyl (such as for example methyl, ethyl, propyls, butyls), a Cs-C 8 cycloalkyl (such as for example cyclohexyl), a C 6 -C ⁇ aryl or aralkyl having a C 6 -C ⁇ 2 aryl part and a C] -C alkyl part (such as, for example, phenyl, xylyl, benzyl, phenylethyl);
  • the symbols E are hydrolyzable groups and each represent a C 1 -C 10 alkoxy group (such as, for example, methoxy, ethoxy, octyloxy), a C 6 -C 1 aryloxy group (such as, for example, phenyloxy), a C 1 -C C alkoxy group 13 (such as, for example, acetoxy), a
  • an inorganic charge recovery agent in particular an ⁇ , ⁇ - dihydroxy-POS, it is preferably used at a rate of 0.1 to 10 parts by weight, more preferably from 0.5 to 5 parts, per 100 parts of reinforcing inorganic filler, the total amount of POS oligomer and of covering agent advantageously representing less than 10%, more preferably less than 8% by weight relative to the quantity of reinforcing inorganic filler.
  • compositions are produced in suitable mixers, using two successive preparation phases well known to those skilled in the art: a first working or thermo-mechanical kneading phase (sometimes called a "non-productive" phase) at high temperature, up to a maximum temperature (noted T max ) of between 110 ° C and 190 ° C, preferably between 130 ° C and 180 ° C, followed by a second phase of mechanical work (sometimes referred to as the "productive" phase) at a lower temperature, typically less than 110 ° C, for example between 60 ° C and 100 ° C, finishing phase during which the crosslinking or vulcanization system is incorporated; such phases have been described for example in the aforementioned documents EP 501227, EP 735088, WO00 / 05300, WO00 / 05301 or WO02 / 083782.
  • the manufacturing method according to the invention is characterized in that at least the reinforcing inorganic filler and the POS oligomer are incorporated by kneading with the diene elastomer during the first so-called non-productive phase, that is to say -to say that one introduces into the mixer and that one thermomechanically kneads, in one or more steps, at least these different basic constituents until reaching a maximum temperature between 110 ° C and 190 ° C, preferably between 130 ° C and 180 ° C.
  • the first (non-productive) phase is carried out in a single thermomechanical step during which all the necessary basic constituents are introduced into a suitable mixer such as a conventional internal mixer. (diene elastomer, reinforcing inorganic filler and coupling agent), then in a second step, for example after one to two minutes of kneading, any additional covering or processing agents and other various additives, with the exception of vulcanization system; when the apparent density of the reinforcing inorganic filler is weak (general case of silicas), it may be advantageous to split its introduction into two or more parts.
  • a suitable mixer such as a conventional internal mixer.
  • thermomechanical working step can be added to this internal mixer, after the mixture has fallen and intermediate cooling (cooling temperature preferably less than 100 ° C.), in order to subject the compositions to a complementary thermomechanical treatment, in particular to improve still the dispersion, in the elastomeric matrix, of the reinforcing inorganic filler and of its coupling agent.
  • the total duration of the kneading, in this non-productive phase is preferably between 2 and 10 minutes.
  • the vulcanization system is then incorporated at low temperature, generally in an external mixer such as a cylinder mixer; the whole is then mixed (productive phase) for a few minutes, for example between 5 and 15 minutes.
  • the final composition thus obtained is then calendered, for example in the form of a sheet, a plate or even extradited, for example to form a rubber profile used for the manufacture of semi-finished products such as treads, crown reinforcement plies, sidewalls, carcass reinforcement plies, heels, protectors, air chambers or waterproof inner liners for tubeless tires.
  • Vulcanization (or baking) is carried out in a known manner at a temperature generally between 130 ° C and 200 ° C, preferably under pressure, for a sufficient time which can vary for example between 5 and 90 min depending in particular on the temperature curing, the vulcanization system adopted, the vulcanization kinetics of the composition considered or of the size of the tire.
  • the vulcanization system proper is preferably based on sulfur and a primary vulcanization accelerator, in particular an accelerator of the sulfenamide type.
  • a primary vulcanization accelerator in particular an accelerator of the sulfenamide type.
  • various known secondary accelerators or vulcanization activators such as zinc oxide, stearic acid, guanidine derivatives (especially diphenylguanidine), etc.
  • Sulfur is used at a preferential rate of between 0.5 and 10 phr, more preferably of between 0.5 and 5.0 phr, for example between 0.5 and 3.0 phr when the invention is applied to a strip. tire bearing.
  • the primary vulcanization accelerator is used at a preferential rate of between 0.5 and 10 phr, more preferably between 0.5 and 5.0 phr in particular when the invention applies to a tire tread.
  • the invention relates to the rubber compositions previously described both in the so-called “raw” state (ie, before curing) and in the so-called “cooked” or vulcanized state (ie, after crosslinking or vulcanization).
  • the compositions according to the invention can be used alone or as a blend (ie, as a mixture) with any other rubber composition which can be used for the manufacture of tires.
  • This step was carried out without catalysis and by direct hydrolysis of the mixture of silanes, using the following reagents:
  • Me 2 SiOEt 157.9 g (or 1066.9 mmol); demineralized water: 947.33 g (i.e. 52.6 moles; 22.13 eq. / silanes).
  • the ethanol formed during the reaction is removed by azeotropic entrainment with cyclohexane.
  • Silanes and 636.91 g of water are introduced into a 3-liter flask equipped with a temperature probe and mechanical stirring. 1 liter of cyclohexane is added to the medium, which makes the system biphasic. The reaction medium is stirred and heated at 70 ° C for 3 hours. The temperature of the reaction medium rose to 100 ° C. and the heating was continued for 3 h 30 min.
  • the transformation rate of unsaturations is 86%> molar. No sulfides are observed to the accuracy of the 1 H NMR detection.
  • a diene elastomer (or mixture of diene elastomers) is introduced into an internal mixer, filled to 70% and whose initial tank temperature is approximately 90 ° C. , if applicable), the reinforcing filler, the coupling agent, then, after one to two minutes of kneading, the various other ingredients with the exception of the vulcanization system.
  • Thermomechanical work is then carried out (non-productive phase) in two stages (total mixing time equal to approximately 7 min), until a maximum "fall" temperature of approximately 165 ° C is reached.
  • the mixture thus obtained is recovered, cooled, and then the vulcanization system (sulfur and accelerator) is added.
  • sulfenamide on an external mixer (homo-finisher) at 30 ° C, mixing everything (productive phase) for 3 to 4 minutes.
  • compositions thus obtained are then calendered either in the form of plates (thickness of 2 to 3 mm) or of thin sheets of rubber for the measurement of their physical or mechanical properties, or in the form of profiles which can be used directly, after cutting and / or assembly to the desired dimensions, for example as semi-finished products for tires, in particular as tire treads.
  • the diene elastomer is an SBR / BR blend and the reinforcing inorganic filler (HDS silica) is used at a preferential rate comprised within a range of 40 to 120 phr.
  • the reinforcing inorganic filler HDS silica
  • the purpose of this test is to demonstrate the improved coupling performance (inorganic filler / diene elastomer) provided by the POS oligomer, compared to the conventional TESPT coupling agent.
  • compositions are prepared for this based on a SSBR / BR blend reinforced with silica, denoted C-1 and C-2, these two compositions differing essentially in the nature of the coupling agent used:
  • composition C-1 conventional TESPT silane
  • Composition C-2 POS oligomer of formula (XV).
  • the diene elastomer is an elastomer known to a person skilled in the art: SSBR comprising 25%) by mass of styrene, the polybutadiene units present being 58% of the polybutadiene-1,2 units and 23% of the polybutadiene-1 units, 4 trans, said SSBR being used in admixture with a polybutadiene having a high rate of cis 1-4 bonds.
  • the two coupling agents are used at an isomolar silicon content, that is to say that whatever the composition is used, the same number of moles of functions Y reactive with respect to silica and of its surface hydroxyl groups.
  • the POS oligomer is associated a small amount of covering agent (1 pce) of the inorganic load (aid for implementation); it should be noted that the total quantity (POS coupling agent + POS covering agent) - ie 5 phr - advantageously remains lower than that of the conventional coupling agent TESPT alone (6.4 phr) in the control composition C- 1.
  • the level of coupling agent and covering agent, in the composition of the invention C-2 represents less than 10% by weight relative to the amount of reinforcing inorganic filler .
  • Tables 1 and 2 give the formulation of the different compositions (Table 1 - rate of the different products expressed in pce) as well as their rheometric properties, and properties after cooking (40 min at 150 ° C); the vulcanization system is made up of sulfur and sulfenamide.
  • the appended figure reproduces the module curves (in MPa) as a function of the elongation (in%); these curves are denoted Cl and C2 and correspond respectively to compositions C-1 and C-2.
  • the composition according to the invention has the highest values of modulus under strong deformation (MA300) and of MA300 / MA100 ratio, clear indicators for those skilled in the art of better reinforcement provided by the inorganic filler and its POS oligomer coupling agent; - finally, hysteresis properties also improved, as illustrated by tan ( ⁇ ) max and ⁇ G values very significantly reduced, which is an indicator of reduced rolling resistance.
  • composition of the invention (curve C2) reveals a higher level of reinforcement (module) whatever the rate of elongation under great deformation (elongations of 100% and more); for such an elongation domain, this behavior demonstrates a high quality of the bond or coupling between the reinforcing inorganic filler and the diene elastomer.
  • composition according to the invention comprising the oligomer ⁇ , ⁇ -dihydroxy-mercaptopolyorganosiloxane reveals not only superior reinforcing properties, but also and above all improved cooking properties compared to to those offered by the conventional TESPT coupling agent.
  • the invention finds particularly advantageous applications in rubber compositions intended for the manufacture of tire treads, in particular when these treads are intended for tires for passenger vehicles, motorcycles or industrial vehicles of the HGV type.
  • silicone oil of type ⁇ , ⁇ -di-OH (“Rhodorsil 48V50” from the company Rhodia);

Abstract

The invention relates to an elastomer composition which can be used to produce tyres and which is based on at least one diene elastomer, an inorganic reinforcing filler and a coupling agent (diene elastomer/inorganic filler). The inventive composition is characterised in that the aforementioned coupling agent is a linear alpha , omega -dihydroxy-polyorganosiloxane oligomer comprising between 2 and 15 silicon atoms and, along the length of the chain thereof, at least one silicon atom bearing a sulphur pendant functional group (function F), having formula (I), wherein group G represents SH or an episulfide radical and R<1 >represents a divalent linkage group. The invention also relates to tyres or semi-finished products, such as treads, which are intended for tyres, comprising the inventive elastomer composition.

Description

COMPOSITION DE CAOUTCHOUC POUR PNEUMATIQUE COMPORTANT UN RUBBER COMPOSITION FOR TIRE COMPRISING A
OLIGOMERE POLYORGANOSILOXANE A TITRE D'AGENT DE COUPLAGEPOLYORGANOSILOXANE OLIGOMER AS A COUPLING AGENT
La présente invention se rapporte aux compositions d'élastomères diéniques renforcées d'une charge inorganique, destinées particulièrement à la fabrication de pneumatiques ou de produits semi-finis pour pneumatiques, en particulier aux bandes de roulement de ces pneumatiques.The present invention relates to diene elastomer compositions reinforced with an inorganic filler, intended in particular for the manufacture of tires or semi-finished products for tires, in particular the treads of these tires.
Elle se rapporte plus particulièrement aux agents de couplage du type polyorganosiloxane (en abrégé "POS") susceptibles d'assurer la liaison entre une charge inorganique et un élastomère diénique, dans de telles compositions.It relates more particularly to coupling agents of the polyorganosiloxane type (abbreviated as "POS") capable of ensuring the connection between an inorganic filler and a diene elastomer, in such compositions.
De façon à réduire la consommation de carburant et les nuisances émises par les véhicules à moteur, des efforts importants ont été réalisés au cours des dernières années par les concepteurs de pneumatiques afin d'obtenir des pneumatiques présentant à la fois une très faible résistance au roulement, une adhérence améliorée tant sur sol sec que sur sol humide ou enneigé et une très bonne résistance à l'usure.In order to reduce fuel consumption and the nuisance emitted by motor vehicles, significant efforts have been made in recent years by tire designers in order to obtain tires having both very low rolling resistance. , improved grip on both dry and wet or snow-covered ground and very good wear resistance.
En particulier, la mise au point de nouvelles charges inorganiques renforçantes telles que notamment des silices dites "HDS" ("Highly Dispersible Silica"), a permis d'atteindre le compromis de propriétés ci-dessus (à titre d'exemple, voir brevets ou demandes de brevet EP 501 227, EP 692 492, EP 692 493, EP 735 088, WO99/02590, WO99/02602, WO 00/05300, WO 00/05301, WO 01/96442).In particular, the development of new reinforcing inorganic fillers such as, in particular, so-called "HDS" ("Highly Dispersible Silica") silicas, has made it possible to achieve the above compromise in properties (for example, see patents or patent applications EP 501 227, EP 692 492, EP 692 493, EP 735 088, WO99 / 02590, WO99 / 02602, WO 00/05300, WO 00/05301, WO 01/96442).
L'utilisation de ces charges inorganiques renforçantes a certes réduit les difficultés de mise en œuvre des compositions de caoutchouc les contenant, mais cette mise en œuvre reste toutefois plus difficile que pour les compositions antérieures chargées de noir de carbone. En effet, pour des raisons d'affinités réciproques, les particules de charge inorganique ont tendance à s'agglomérer entre elles dans la matrice élastomérique. Ces interactions tendent à augmenter la consistance à l'état cru des compositions et à réduire leur aptitude à la mise en œuvre à l'état cru ("processabilité") ; elles ont aussi pour conséquence de limiter la dispersion de la charge et donc les propriétés de renforcement à un niveau sensiblement inférieur à celui qu'il serait théoriquement possible d'atteindre si toutes les liaisons (charge blanche/élastomère) susceptibles d'être créées pendant les opérations de malaxage thermo-mécanique, étaient effectivement obtenues.The use of these reinforcing inorganic fillers has certainly reduced the difficulties of processing the rubber compositions containing them, but this processing remains however more difficult than for the previous compositions loaded with carbon black. Indeed, for reasons of reciprocal affinities, the particles of inorganic charge tend to agglomerate together in the elastomeric matrix. These interactions tend to increase the consistency in the raw state of the compositions and to reduce their ability to be used in the raw state ("processability"); they also have the consequence of limiting the dispersion of the filler and therefore the reinforcing properties to a level substantially lower than that which it would theoretically be possible to achieve if all the bonds (white filler / elastomer) capable of being created during thermo-mechanical mixing operations were effectively obtained.
Il est nécessaire en particulier d'utiliser un agent de couplage, encore appelé agent de liaison, qui a pour fonction d'assurer la connexion ou liaison entre la surface des particules de charge inorganique et l'élastomère, tout en facilitant la dispersion de cette charge morganique au sein de la matrice élastomérique.It is necessary in particular to use a coupling agent, also called a bonding agent, which has the function of ensuring the connection or bonding between the surface of the particles of inorganic filler and the elastomer, while facilitating the dispersion of this morganic load within the elastomeric matrix.
Des agents de couplage, notamment (silice/élastomère diénique), ont été décrits dans un très grand nombre de documents, les plus connus étant des alkoxysilanes bifonctionnels. II a été proposé tout d'abord (voir par exemple demande FR-A-2 094 859) d'utiliser des agents de couplage mercaptosilanes pour la fabrication de bandes de roulement de pneumatiques. Il fut rapidement mis en évidence et il est aujourd'hui bien connu que les mercaptosilanes sont susceptibles de procurer d'excellentes propriétés de couplage mais que l'utilisation industrielle de ces agents de couplage n'est pas possible en raison de la forte réactivité des fonctions -SH conduisant très rapidement, au cours de la préparation de la composition de caoutchouc dans un mélangeur interne, à des vulcanisations prématurées appelées encore "grillage" ("scorching"), à des plasticités Mooney très élevées, finalement à des compositions de caoutchouc quasiment impossibles à travailler et à mettre en œuvre industriellement.Coupling agents, in particular (silica / diene elastomer), have been described in a very large number of documents, the best known being bifunctional alkoxysilanes. It was first proposed (see for example application FR-A-2 094 859) to use mercaptosilane coupling agents for the manufacture of tire treads. It was quickly revealed and it is now well known that mercaptosilanes are capable of providing excellent coupling properties but that the industrial use of these coupling agents is not possible due to the high reactivity of the -SH functions leading very rapidly, during the preparation of the rubber composition in an internal mixer, to premature vulcanizations also called "scorching", to very high Mooney plasticities, finally to rubber compositions almost impossible to work and implement industrially.
Pour remédier à cet inconvénient, il a été ensuite proposé de remplacer ces mercaptoalkoxysilanes par des alkoxysilanes polysulfurés, notamment des polysulfures de bis- (alkoxylsilylalkyle) bien connus de l'homme du métier (voir par exemple FR-A-2 149 339, FR-A-2 206 330, US-A-3 842 111, US-A-3 873 489, US-A-3 997 581).To remedy this drawback, it has then been proposed to replace these mercaptoalkoxysilanes with polysulphurized alkoxysilanes, in particular bis- (alkoxylsilylalkyl) polysulphides well known to those skilled in the art (see for example FR-A-2 149 339, FR -A-2 206 330, US-A-3 842 111, US-A-3 873 489, US-A-3 997 581).
Parmi tous ces polysulfures, doivent être cités en particulier les polysulfures de bis- (trialkoxylsilylpropyle), tout particulièrement le tetrasulfure de bis 3-triéthoxysilylpropyle (en abrégé "TESPT"), de formule [(C2H5θ)3Si(CH2)3S2]2, commercialisé notamment par la société Degussa sous la dénomination "Si69".Among all these polysulphides, mention must be made in particular of bis- (trialkoxylsilylpropyl) polysulphides, very particularly bis 3-triethoxysilylpropyl tetrasulphide (abbreviated to "TESPT"), of formula [(C 2 H 5 θ) 3 Si (CH 2 ) 3 S 2 ] 2 , sold in particular by the company Degussa under the name "Si69".
Cet alkoxysilane polysulfuré TESPT est aujourd'hui l'agent de couplage de référence, pour l'homme du métier, dans les pneumatiques chargés de silice à basse résistance au roulement, parfois qualifiés de "Pneus Verts" pour l'économie d'énergie offerte (ou "energy-saving Green Tyres"), offrant un excellent compromis industriel en termes de sécurité au grillage, d'hystérèse et de pouvoir renforçant.This TESPT polysulphurized alkoxysilane is today the benchmark coupling agent, for those skilled in the art, in tires loaded with low rolling resistance silica, sometimes qualified as "Green Tires" for the energy savings offered (or "energy-saving Green Tires"), offering an excellent industrial compromise in terms of safety in roasting, hysteresis and reinforcing power.
Les compositions à base d'une charge morganique renforçante telle que silice et de TESPT présentent toutefois l'inconvénient connu de présenter une cinétique de vulcanisation très sensiblement ralentie, en règle générale d'un facteur deux à trois, par rapport aux compositions chargées de noir de carbone. Les durées de cuisson plus longues qui en résultent, pénalisent, on le sait, la mise en œuvre industrielle des pneumatiques ou bandes de roulement de pneumatiques à base de ces charges inorganiques renforçantes.The compositions based on a reinforcing morganic filler such as silica and TESPT, however, have the known drawback of exhibiting very significantly slowed down vulcanization kinetics, as a general factor of two to three, compared with compositions loaded with black. of carbon. The longer baking times which result therefrom penalize, as we know, the industrial use of tires or tire treads based on these reinforcing inorganic fillers.
Une solution efficace au problème posé ci-dessus a été proposée récemment dans la demande WO 02/083782 enseignant l'utilisation, en lieu et place du TESPT, d'un tetrasulfure de mono- éthoxydiméthylsilylpropyle (en abrégé "MESPT"), de formule [(C2H5O)(CH3)2Si(CH2)3S2]2, homologue monoéthoxylé du TESPT précité.An effective solution to the problem posed above was recently proposed in the application WO 02/083782 teaching the use, in place of TESPT, of a tetrasulfide of mono-ethoxydimethylsilylpropyl (in abbreviation "MESPT"), of formula [(C 2 H 5 O) (CH 3 ) 2 Si (CH 2 ) 3 S 2 ] 2 , monoethoxylated homolog of the above-mentioned TESPT.
Cet agent de couplage MESPT, outre le fait qu'il permet de réduire de manière très sensible les durées de cuisson des compositions de caoutchouc le comportant, est en outre avantageux du point de vue de l'environnement en raison d'un nombre de fonctions éthoxy réduites (une seule fonction éthoxy au lieu de trois, par atome de silicium,) et par voie de conséquence d'un dégagement moindre d'éthanol lors de la mise en œuvre des compositions de caoutchouc. Grâce à l'emploi de cet agent de couplage, le problème des VOC ("Volatile Organic Compounds") est certes fortement réduit, mais il n'est pas totalement résolu. Or, les Demanderesses ont découvert lors de leurs recherches qu'un agent de couplage spécifique, d'une autre nature qu'un alkoxysilane, permet non seulement, comme pour le MESPT ci-dessus, de réduire les durées de cuisson de manière très sensible, à un niveau équivalent à celui observé sur des compositions chargées de noir de carbone, mais encore de résoudre complètement le problème d'émission des VOC (éthanol) évoqué ci-dessus.This MESPT coupling agent, in addition to the fact that it makes it possible to very significantly reduce the cooking times of the rubber compositions comprising it, is also advantageous from the point of view of the environment because of a number of functions. reduced ethoxy (only one ethoxy function instead of three, per silicon atom) and consequently a lesser release of ethanol during the processing of the rubber compositions. Thanks to the use of this coupling agent, the problem of VOCs ("Volatile Organic Compounds") is certainly greatly reduced, but it is not completely resolved. However, the Applicants have discovered during their research that a specific coupling agent, of another nature than an alkoxysilane, not only makes it possible, as for the MESPT above, to reduce the cooking times very significantly. , at a level equivalent to that observed on compositions loaded with carbon black, but still to completely solve the problem of emission of VOCs (ethanol) mentioned above.
Ce résultat important est obtenu qui plus est sans pénalisation, voire même avec une amélioration des propriétés de couplage et de renforcement, offrant ainsi aux pneumatiques et à leurs bandes de roulement un compromis de propriétés nouveau et particulièrement avantageux.This important result is obtained, moreover, without penalty, or even with an improvement in the coupling and reinforcement properties, thus offering the tires and their treads a new and particularly advantageous compromise in properties.
En conséquence, un premier objet de l'invention concerne une composition élastomérique utilisable pour la fabrication de pneumatiques, à base d'au moins (i) un élastomère diénique, (ii) une charge inorganique à titre de charge renforçante, (iii) un agent de couplage (charge inorganique/élastomère diénique), caractérisée en ce que cet agent de couplage est un oligomère α,ω-dihydroxy-polyorganosiloxane linéaire comportant de 2 à 15 atomes de silicium, et, le long de sa chaîne, au moins un atome de silicium porteur d'un groupe fonctionnel soufré (fonction notée "F"), de formule (I) :Consequently, a first subject of the invention relates to an elastomeric composition which can be used for the manufacture of tires, based on at least (i) a diene elastomer, (ii) an inorganic filler as a reinforcing filler, (iii) a coupling agent (inorganic filler / diene elastomer), characterized in that this coupling agent is a linear α, ω-dihydroxy-polyorganosiloxane oligomer comprising from 2 to 15 silicon atoms, and, along its chain, at least one silicon atom carrying a sulfur functional group (function denoted "F"), of formula (I):
R1 — GR 1 - G
dans laquelle le groupe G représente SH ou un radical épisulfure et R1 représente un groupe de liaison divalent.in which the group G represents SH or an episulphide radical and R 1 represents a divalent linking group.
Les demandes WO99/02580 et WO99/02602 avaient certes déjà décrit des compositions de caoutchouc à base de charge inorganique renforçante et d'un agent de couplage du type POS à fonctions thiol (-SH). Ce dernier est toutefois caractérisé par la présence, en extrémités de chaîne (en positions α,ω), de groupes alkyles ou alkoxyles ; il ne permet pas de résoudre les problèmes précités.Applications WO99 / 02580 and WO99 / 02602 had certainly already described rubber compositions based on reinforcing inorganic filler and of a coupling agent of the POS type with thiol functions (-SH). The latter is however characterized by the presence, at the chain ends (in positions α, ω), of alkyl or alkoxy groups; it does not solve the above problems.
L'invention a également pour objet l'utilisation d'une composition de caoutchouc conforme à l'invention pour la fabrication de pneumatiques ou pour la fabrication de produits semi-finis destinés à de tels pneumatiques, ces produits semi-finis étant choisis en particulier dans le groupe constitué par les bandes de roulement, les sous-couches destinées par exemple à être placées sous ces bandes de roulement, les nappes sommet, les flancs, les nappes carcasse, les talons, les protecteurs, les chambres à air ou les gommes intérieures étanches pour pneumatique sans chambre.A subject of the invention is also the use of a rubber composition in accordance with the invention for the manufacture of tires or for the manufacture of semi-finished products intended for such tires, these semi-finished products being chosen in particular in the group formed by the treads, the sub-layers intended for example to be placed under these treads, the crown plies, the sides, the carcass plies, the heels, the protectors, the air chambers or the gums waterproof interior for tubeless tires.
L'invention a également pour objet ces pneumatiques et ces produits semi-finis eux-mêmes, lorsqu'ils comportent une composition de caoutchouc conforme à l'invention.The subject of the invention is also these tires and these semi-finished products themselves, when they comprise a rubber composition in accordance with the invention.
L'invention concerne en particulier les bandes de roulement de pneumatiques, ces bandes de roulement pouvant être utilisées lors de la fabrication de pneumatiques neufs ou pour le rechapage de pneumatiques usagés ; grâce aux compositions de l'invention, ces bandes de roulement présentent à la fois une faible résistance au roulement et une résistance élevée à l'usure. La composition conforme à l'invention est particulièrement adaptée à la fabrication de pneumatiques ou de bandes de roulement de pneumatiques destinés à équiper des véhicules de tourisme, camionnettes, véhicules 4x4 (à 4 roues motrices), deux roues, "Poids-lourds" (c'est- à-dire métro, bus, engins de transport routier (camions, tracteurs, remorques), véhicules hors- la-route), avions, engins de génie civil, agraire, ou de manutention, les bandes de roulement conformes à l'invention pouvant être utilisées lors de la fabrication de pneumatiques neufs ou pour le rechapage de pneumatiques usagés.The invention relates in particular to tire treads, these treads being able to be used during the manufacture of new tires or for retreading used tires; thanks to the compositions of the invention, these treads have both a low rolling resistance and a high resistance to wear. The composition in accordance with the invention is particularly suitable for the manufacture of tires or tire treads intended for equipping passenger vehicles, vans, 4x4 vehicles (with 4-wheel drive), two wheels, "Heavy vehicles" ( i.e. metro, bus, road transport equipment (trucks, tractors, trailers), off-road vehicles), airplanes, civil engineering, agricultural, or handling equipment, treads conforming to the invention can be used during the manufacture of new tires or for retreading used tires.
Des temps de cuisson réduits sont notamment avantageux pour les bandes de roulement destinées au rechapage, qu'il s'agisse de rechapage "à froid' (utilisation d'une bande de roulement précuite) ou de rechapage "à chaud" conventionnel (utilisation d'une bande de roulement à l'état cru). Dans ce dernier cas, une durée de cuisson réduite, outre le fait qu'elle diminue les coûts de production, limite la surcuisson (ou post-cuisson) imposée au reste de l'enveloppe (carcasse) du pneumatique usagé (déjà vulcanisé) ; grâce à l'invention, à temps de cuisson identique, les bandes de roulement peuvent aussi être cuites à une température plus basse, ce qui constitue un autre moyen de préserver la carcasse du problème de surcuisson évoqué ci-dessus.Reduced cooking times are particularly advantageous for treads intended for retreading, whether it is "cold" retreading (use of a precooked tread) or conventional "hot" retreading (use of 'a raw tread). In the latter case, a reduced cooking time, in addition to reducing production costs, limits the overcooking (or postcooking) imposed on the rest of the casing (carcass) of the used tire (already vulcanized); thanks to the invention, with identical baking time, the treads can also be baked at a lower temperature, which is another means of preserving the carcass from the problem of overcooking mentioned above.
L'invention a également pour objet un procédé d'obtention d'une composition de caoutchouc à cinétique de vulcanisation améliorée, utilisable pour la fabrication de pneumatiques, dans lequel on incorpore à au moins un élastomère diénique, au moins une charge inorganique renforçante et un agent de couplage assurant la liaison entre la charge inorganique renforçante et l'élastomère, ce procédé étant caractérisé en ce que ledit agent de couplage consiste en un oligomère POS tel que ci-dessus, et en ce qu'on malaxe thermomécaniquement le tout, en une ou plusieurs étapes, jusqu'à atteindre une température maximale comprise entre 110°C et 190°C.The invention also relates to a process for obtaining a rubber composition with improved vulcanization kinetics, usable for the manufacture of tires, in which at least one diene elastomer is incorporated, at least one reinforcing inorganic filler and one coupling agent ensuring the connection between the reinforcing inorganic filler and the elastomer, this method being characterized in that said coupling agent consists of a POS oligomer as above, and in that the whole is thermomechanically kneaded, by one or more steps, until reaching a maximum temperature between 110 ° C and 190 ° C.
L'invention a d'autre part pour objet l'utilisation comme agent de couplage (chargé inorganique/élastomère diénique), dans une composition de caoutchouc comportant un élastomère diénique et renforcée d'une charge inorganique, d'un tel oligomère POS.The invention also relates to the use as coupling agent (inorganic charge / diene elastomer), in a rubber composition comprising a diene elastomer and reinforced with an inorganic charge, of such a POS oligomer.
L'invention ainsi que ses avantages seront aisément compris à la lumière de la description et des exemples de réalisation qui suivent, ainsi que de la figure unique relative à ces exemples qui représentent des courbes de variation de module en fonction de l'allongement pour des compositions de caoutchouc diénique, conformes ou non à. l'invention.The invention as well as its advantages will be easily understood in the light of the description and of the exemplary embodiments which follow, as well as of the single figure relating to these examples which represent curves of variation of modulus according to the elongation for diene rubber compositions, whether or not in accordance with . the invention.
I. MESURES ET TESTS UTILISESI. MEASUREMENTS AND TESTS USED
Les compositions de caoutchouc sont caractérisées avant et après cuisson, comme indiqué ci- après. 1-1. Rhéométrie:The rubber compositions are characterized before and after curing, as indicated below. 1-1. rheometry:
Les mesures sont effectuées à 150°C avec un rhéomètre à chambre oscillante, selon la norme DIN 53529 - partie 3 (juin 1983). L'évolution du couple rhéométrique en fonction du temps décrit l'évolution de la rigidification de la composition par suite de la réaction de vulcanisation. Les mesures sont traitées selon la norme DIN 53529 - partie 2 (mars 1983) : T0 est le délai d'induction, c'est-à-dire le temps nécessaire au début de la réaction de vulcanisation ; Tα (par exemple T99) est le temps nécessaire pour atteindre une conversion de %, c'est-à-dire % (par exemple 99%) de l'écart entre les couples minimum et maximum. (T 9-T0) est donc pratiquement la mesure du temps de cuisson à partir du couple minimum. On mesure également la constante de vitesse de conversion notée K (exprimée en min-1), d'ordre 1, calculée entre 30% et 80% de conversion, qui permet d'apprécier la cinétique de vulcanisation (plus K est élevée, plus la cinétique est rapide).The measurements are carried out at 150 ° C. with an oscillating chamber rheometer, according to standard DIN 53529 - part 3 (June 1983). The evolution of the rheometric torque as a function of time describes the evolution of the stiffening of the composition as a result of the vulcanization reaction. The measurements are processed according to DIN 53529 - part 2 (March 1983): T 0 is the induction time, that is to say the time necessary for the start of the vulcanization reaction; T α (for example T 99 ) is the time necessary to reach a conversion of%, that is to say% (for example 99%) of the difference between the minimum and maximum couples. (T 9 -T 0 ) is therefore practically the measurement of the cooking time from the minimum torque. We also measure the conversion speed constant noted K (expressed in min -1 ), of order 1, calculated between 30% and 80% conversion, which makes it possible to assess the vulcanization kinetics (the higher K, the higher the kinetics are fast).
1-2. Essais de traction1-2. Tensile tests
Ces essais permettent de déterminer les contraintes d'élasticité et les propriétés à la rupture. Sauf indication différente, ils sont effectués conformément à la norme française NF T 46-002 de septembre 1988. On mesure en seconde élongation (i.e. après un cycle d'accommodation) les modules sécants nominaux (ou contraintes apparentes, en MPa) à 10% d'allongement (notés MA10), 100% d'allongement (MAI 00) et 300% d'allongement (MA300). On mesure également les contraintes à la rupture (en MPa) et les allongements à la rupture (en %). Toutes ces mesures de traction sont effectuées dans les conditions normales de température et d'hygrométrie selon la norme française NF T 40-101 (décembre 1979).These tests make it possible to determine the elasticity stresses and the breaking properties. Unless indicated otherwise, they are carried out in accordance with French standard NF T 46-002 of September 1988. The second secant modules (or apparent stresses, or apparent stresses, in MPa) are measured at 10% (ie after an accommodation cycle) at 10% elongation (noted MA10), 100% elongation (MAI 00) and 300% elongation (MA300). The stresses at break (in MPa) and the elongations at break (in%) are also measured. All these traction measurements are carried out under normal temperature and hygrometry conditions according to French standard NF T 40-101 (December 1979).
Un traitement des enregistrements de traction permet également de tracer la courbe de module en fonction de l'allongement (voir figure annexée), le module utilisé ici étant le module sécant vrai mesuré en première élongation, calculé en se ramenant à la section réelle de l'éprouvette et non à la section initiale comme précédemment pour les modules nominaux.A processing of the traction records also makes it possible to trace the module curve as a function of the elongation (see attached figure), the module used here being the true secant module measured in first elongation, calculated by reducing to the real section of the 'test tube and not in the initial section as previously for the nominal modules.
1-3. Propriétés dynamiques1-3. Dynamic properties
Les propriétés dynamiques ΔG* et tan(δ)max sont mesurées sur un viscoanalyseur (Metravib VA4000), selon la norme ASTM D 5992-96. On enregistre la réponse d'un échantillon de composition vulcanisée (éprouvette cylindrique de 4 mm d'épaisseur et de 400 mm2 de section), soumis à une sollicitation sinusoïdale en cisaillement simple alterné, à la fréquence de 10Hz, dans les conditions normales de température (23°C) selon la norme ASTM D 1349- 99. On effectue un balayage en amplitude de déformation de 0,1 à 50% (cycle aller), puis de 50%> à 1% (cycle retour). Les résultats exploités sont le module complexe de cisaillement dynamique (G*) et le facteur de perte tan δ. Pour le cycle retour, on indique la valeur maximale de tan δ observée (tan(δ)max), ainsi que l'écart de module complexe (ΔG*) entre les valeurs à 0.15 et 50% de déformation (effet Payne). II. CONDITIONS DE REALISATION DE L'INVENTIONThe dynamic properties ΔG * and tan max (δ) are measured on a viscoanalyzer (Metravib VA4000), according to standard ASTM D 5992-96. The response of a sample of vulcanized composition is recorded (cylindrical specimen 4 mm thick and 400 mm 2 in section), subjected to a sinusoidal stress in alternating single shear, at the frequency of 10 Hz, under normal conditions of temperature (23 ° C) according to standard ASTM D 1349-99. A deformation amplitude sweep is carried out from 0.1 to 50% (outward cycle), then from 50%> to 1% (return cycle). The exploited results are the complex dynamic shear modulus (G *) and the loss factor tan δ. For the return cycle, the maximum value of tan δ observed (tan (δ) max ) is indicated, as well as the difference in complex modulus (ΔG *) between the values at 0.15 and 50% of deformation (Payne effect). II. CONDITIONS FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Les compositions de caoutchouc selon l'invention sont à base d'au moins chacun des constituants suivants : (i) un (au moins un) élastomère diénique, (ii) une (au moins une) charge inorganique à titre de charge renforçante, et (iii) un (au moins un) oligomère POS spécifique, tel que défini ci-après, en tant qu'agent de couplage (charge inorganique/élastomère diénique).The rubber compositions according to the invention are based on at least each of the following constituents: (i) one (at least one) diene elastomer, (ii) one (at least one) inorganic filler as reinforcing filler, and (iii) one (at least one) specific POS oligomer, as defined below, as coupling agent (inorganic filler / diene elastomer).
Bien entendu, par l'expression composition "à base de", il faut entendre une composition comportant le mélange et/ou le produit de réaction in situ des différents constituants utilisés, certains de ces constituants de base étant susceptibles de, ou destinés à réagir entre eux, au moins en partie, lors des différentes phases de fabrication de la composition, notamment au cours de sa vulcanisation.Of course, by the expression composition "based on" is meant a composition comprising the mixture and / or the in situ reaction product of the various constituents used, some of these base constituents being capable of, or intended to react between them, at least in part, during the various phases of manufacturing the composition, in particular during its vulcanization.
Dans la présente description, sauf indication expresse différente, tous les pourcentages (%) indiqués sont des % en masse.In the present description, unless expressly indicated otherwise, all the percentages (%) indicated are% by mass.
LT-1. Elastomère diéniqueLT-1. Diene elastomer
Par élastomère ou caoutchouc "diénique", on entend de manière connue un élastomère issu au moins en partie (i.e. un homopolymère ou un copolymère) de monomères diènes (monomères porteurs de deux doubles liaisons carbone-carbone, conjuguées ou non).By "diene" elastomer or rubber is meant in known manner an elastomer derived at least in part (i.e. a homopolymer or a copolymer) from diene monomers (monomers carrying two carbon-carbon double bonds, conjugated or not).
De manière générale, on entend ici par élastomère diénique "essentiellement insaturé" un élastomère diénique issu au moins en partie de monomères diènes conjugués, ayant un taux de motifs ou unités d'origine diénique (diènes conjugués) qui est supérieur à 15% (% en moles).In general, the term “essentially unsaturated” diene elastomer is understood here to mean a diene elastomer derived at least in part from conjugated diene monomers, having a rate of units or units of diene origin (conjugated dienes) which is greater than 15% (% in moles).
C'est ainsi, par exemple, que des élastomères diéniques tels que les caoutchoucs butyle ou les copolymères de diènes et d'alpha-oléfines type EPDM n'entrent pas dans la définition précédente et peuvent être notamment qualifiés d'élastomères diéniques "essentiellement saturés" (taux de motifs d'origine diénique faible ou très faible, toujours inférieur à 15%).Thus, for example, diene elastomers such as butyl rubbers or copolymers of dienes and alpha-olefins of the EPDM type do not enter into the preceding definition and can be qualified in particular as "essentially saturated diene elastomers". "(rate of motifs of diene origin low or very low, always less than 15%).
Dans la catégorie des élastomères diéniques "essentiellement insaturés", on entend en particulier par élastomère diénique "fortement insaturé" un élastomère diénique ayant un taux de motifs d'origine diénique (diènes conjugués) qui est supérieur à 50%.In the category of “essentially unsaturated” diene elastomers, the expression “highly unsaturated” diene elastomer is understood in particular to mean a diene elastomer having a content of units of diene origin (conjugated dienes) which is greater than 50%.
Ces définitions étant données, on entend plus particulièrement par élastomère diénique susceptible d'être mis en œuvre dans les compositions conformes à l'invention:These definitions being given, the term “diene elastomer capable of being used in the compositions according to the invention” is more particularly understood:
(a) - tout homopolymère obtenu par polymérisation d'un monomère diène conjugué ayant de 4 à 12 atomes de carbone;(a) - any homopolymer obtained by polymerization of a conjugated diene monomer having from 4 to 12 carbon atoms;
(b) - tout copolymère obtenu par copolymérisation d'un ou plusieurs diènes conjugués entre eux ou avec un ou plusieurs composés vinyle aromatique ayant de 8 à 20 atomes de carbone; (c) - un copolymère ternaire obtenu par copolymérisation d'éthylène, d'une α-oléfme ayant 3 à 6 atomes de carbone avec un monomère diène non conjugué ayant de 6 à 12 atomes de carbone, comme par exemple les élastomères obtenus à partir d'éthylène, de propylène avec un monomère diène non conjugué du type précité tel que notamment l'hexadiène- 1 ,4, l'éthylidène norbornène, le dicyclopentadiène;(b) - any copolymer obtained by copolymerization of one or more dienes conjugated together or with one or more vinyl aromatic compounds having from 8 to 20 carbon atoms; (c) - a ternary copolymer obtained by copolymerization of ethylene, of an α-olefin having 3 to 6 carbon atoms with a non-conjugated diene monomer having of 6 to 12 carbon atoms, such as for example the elastomers obtained from ethylene, propylene with a non-conjugated diene monomer of the aforementioned type such as in particular hexadiene-1, 4, ethylidene norbornene, dicyclopentadiene;
(d) - un copolymère d'isobutène et d'isoprène (caoutchouc butyle), ainsi que les versions halogénées, en particulier chlorées ou bromées, de ce type de copolymère.(d) - a copolymer of isobutene and isoprene (butyl rubber), as well as the halogenated, in particular chlorinated or brominated, versions of this type of copolymer.
Bien qu'elle s'applique à tout type d'élastomère diénique, l'homme du métier du pneumatique comprendra que la présente invention, en particulier lorsque la composition de caoutchouc est destinée à une bande de roulement de pneumatique, est en premier lieu mise en œuvre avec des élastomères diéniques essentiellement insaturés, en particulier du type (a) ou (b) ci-dessus.Although it applies to any type of diene elastomer, a person skilled in the art of tires will understand that the present invention, in particular when the rubber composition is intended for a tire tread, is first put implemented with essentially unsaturated diene elastomers, in particular of the type (a) or (b) above.
A titre de diènes conjugués conviennent notamment le butadiène-1,3, le 2-méthyl-l,3- butadiène, les 2,3-di(alkyle en Cι-C5)-l,3-butadiènes tels que par exemple le 2,3-diméthyl- 1,3-butadiène, le 2,3-diéthyl-l,3-butadiène, le 2-méthyl-3-éthyl-l,3-butadiène, le 2-méthyl-3- isopropyl-l,3-butadiène, un aryl- 1,3 -butadiène, le 1,3-pentadiène, le 2,4-hexadiène. A titre de composés vinyle-aromatiques conviennent par exemple le styrène, l'ortho-, meta-, para- méthylstyrène, le mélange commercial "vinyle-toluène", le para-tertiobutylstyrène, les méthoxystyrènes, les chlorostyrènes, le vinylmésitylène, le divinylbenzène, le vinylnaphtalène.As conjugated dienes, 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-di (C 1 -C 5 alkyl) -1,3-butadienes, such as for example, are suitable. 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2,3-diethyl-1,3-butadiene, 2-methyl-3-ethyl-1,3-butadiene, 2-methyl-3-isopropyl-1 , 3-butadiene, aryl-1,3-butadiene, 1,3-pentadiene, 2,4-hexadiene. Suitable vinyl-aromatic compounds are, for example, styrene, ortho-, meta-, para-methylstyrene, the commercial "vinyl-toluene" mixture, para-tertiobutylstyrene, methoxystyrenes, chlorostyrenes, vinyl mesitylene, divinylbenzene. , vinylnaphthalene.
Les copolymères peuvent contenir entre 99% et 20% en poids d'unités diéniques et entre 1% et 80%) en poids d'unités vinyle-aromatiques. Les élastomères peuvent avoir toute- microstructure qui est fonction des conditions de polymérisation utilisées, notamment de la présence ou non d'un agent modifiant et/ou randomisant et des quantités d'agent modifiant et/ou randomisant employées. Les élastomères peuvent être par exemple à blocs, statistiques, séquences, microséquencés, et être préparés en dispersion ou en solution ; ils peuvent être couplés et/ou étoiles ou encore fonctionnalisés avec un agent de couplage et/ou d'étoilage ou de fonctionnalisation.The copolymers can contain between 99% and 20% by weight of diene units and between 1% and 80%) by weight of vinyl-aromatic units. The elastomers may have any microstructure which is a function of the polymerization conditions used, in particular the presence or absence of a modifying and / or randomizing agent and the quantities of modifying and / or randomizing agent used. The elastomers can for example be block, statistical, sequence, microsequenced, and be prepared in dispersion or in solution; they can be coupled and / or star or functionalized with a coupling and / or star-forming or functionalizing agent.
A titre préférentiel conviennent les polybutadiènes et en particulier ceux ayant une teneur en unités -1,2 comprise entre 4% et 80%) ou ceux ayant une teneur en cis-1,4 supérieure à 80%, les polyisoprènes, les copolymères de butadiène-styrène et en particulier ceux ayant une teneur en styrène comprise entre 5% et 50%> en poids et plus particulièrement entre 20%) et 40%, une teneur en liaisons -1,2 de la partie butadiénique comprise entre 4%> et 65%> , une teneur en liaisons trans-1,4 comprise entre 20% et 80%>, les copolymères de butadiène-isoprène et notamment ceux ayant une teneur en isoprène comprise entre 5% et 90% en poids et une température de transition vitreuse (Tg, mesurée selon norme ASTM D3418-82) de -40°C à -80°C, les copolymères isoprène-styrène et notamment ceux ayant une teneur en styrène comprise entre 5% et 50%» en poids et une Tg comprise entre -25°C et -50°C. Dans le cas des copolymères de butadiène-styrène-isoprène conviennent notamment ceux ayant une teneur en styrène comprise entre 5%o et 50%> en poids et plus particulièrement comprise entre 10%o et 40%>, une teneur en isoprène comprise entre 15% et 60%> en poids et plus particulièrement entre 20% et 50%>, une teneur en butadiène comprise entre 5%> et 50%) en poids et plus particulièrement comprise entre 20% et 40%>, une teneur en unités -1,2 de la partie butadiénique comprise entre 4% et 85%, une teneur en unités trans -1,4 de la partie butadiénique comprise entre 6% et 80%), une teneur en unités -1,2 plus -3,4 de la partie isoprénique comprise entre 5%> et 70% et une teneur en unités trans -1,4 de la partie isoprénique comprise entre 10%> et 50%), et plus généralement tout copolymère butadiène- styrène-isoprène ayant une Tg comprise entre -20°C et -70°C.Preferably, polybutadienes are suitable and in particular those having a content of -1,2 units (between 4% and 80%) or those having a cis-1,4 content greater than 80%, polyisoprenes, butadiene copolymers -styrene and in particular those having a styrene content of between 5% and 50%> by weight and more particularly between 20%) and 40%, a content of -1,2 bonds in the butadiene part of between 4%> and 65%>, a content of trans-1,4 bonds of between 20% and 80% > , butadiene-isoprene copolymers and in particular those having an isoprene content of between 5% and 90% by weight and a transition temperature vitreous (Tg, measured according to standard ASTM D3418-82) from -40 ° C to -80 ° C, isoprene-styrene copolymers and in particular those having a styrene content of between 5% and 50% by weight and a Tg included between -25 ° C and -50 ° C. In the case of butadiene-styrene-isoprene copolymers are particularly suitable those having a styrene content of between 5% and 50%> by weight and more particularly between 10% and 40% > , an isoprene content of between 15 % and 60%> by weight and more particularly between 20% and 50% > , a butadiene content of between 5%> and 50%) by weight and more particularly between 20% and 40%>, a content of units - 1.2 of the butadiene part between 4% and 85%, a content of trans units -1.4 of the part butadiene between 6% and 80%), a content of -1.2 units plus -3.4 of the isoprene part between 5%> and 70% and a content of trans units -1.4 of the isoprene part included between 10%> and 50%), and more generally any butadiene-styrene-isoprene copolymer having a Tg of between -20 ° C. and -70 ° C.
En résumé, de manière particulièrement préférentielle, l'élastomère diénique de la composition conforme à l'invention est choisi dans le groupe des élastomères diéniques fortement insaturés constitué par les polybutadiènes (BR), les polyisoprènes (IR), le caoutchouc naturel (NR), les copolymères de butadiène, les copolymères d'isoprène et les mélanges de ces élastomères. De tels copolymères sont plus préférentiellement choisis dans ie groupe constitué par les copolymères de butadiène-styrène (SBR), les copolymères d'isoprène-butadiène (BIR), les copolymères d'isoprène-styrène (SIR) et les copolymères d'isoprène-butadiène-styrène (SBIR).In summary, in a particularly preferred manner, the diene elastomer of the composition in accordance with the invention is chosen from the group of highly unsaturated diene elastomers constituted by polybutadienes (BR), polyisoprenes (IR), natural rubber (NR) , butadiene copolymers, isoprene copolymers and mixtures of these elastomers. Such copolymers are more preferably chosen from the group consisting of butadiene-styrene copolymers (SBR), isoprene-butadiene copolymers (BIR), isoprene-styrene copolymers (SIR) and isoprene copolymers- butadiene-styrene (SBIR).
La composition conforme à l'invention est particulièrement destinée à une bande de roulement pour pneumatique, qu'il s'agisse d'un pneumatique neuf ou usagé (cas d'un rechapage).The composition according to the invention is particularly intended for a tread for a tire, whether it is a new or used tire (in the case of retreading).
Dans le cas d'un pneumatique pour véhicule tourisme, l'élastomère diénique est par exemple un SBR, qu'il s'agisse d'un SBR préparé en émulsion ("ESBR") ou d'un SBR préparé en solution ("SSBR"), ou d'un coupage (mélange) SBR/BR, SBR NR (ou SBR/IR), ou encore BR/NR (ou BR/IR). Dans le cas d'un élastomère SBR, on utilise notamment un SBR ayant une teneur en styrène comprise entre 20% et 30%> en poids, une teneur en liaisons vinyliques de la partie butadiénique comprise entre 15% et 65%, une teneur en liaisons trans-1,4 comprise entre 15%) et 75% et une Tg comprise entre -20°C et -55°C. Un tel copolymère SBR, de préférence préparé en solution (SSBR), est éventuellement utilisé en mélange avec un polybutadiène (BR) possédant de préférence plus de 90%> de liaisons cis-1,4.In the case of a passenger vehicle tire, the diene elastomer is for example an SBR, whether it is an SBR prepared in emulsion ("ESBR") or an SBR prepared in solution ("SSBR "), or a cut (mix) SBR / BR, SBR NR (or SBR / IR), or even BR / NR (or BR / IR). In the case of an SBR elastomer, use is in particular of an SBR having a styrene content of between 20% and 30%> by weight, a content of vinyl bonds in the butadiene part of between 15% and 65%, a content of trans-1,4 bonds between 15%) and 75% and a Tg between -20 ° C and -55 ° C. Such an SBR copolymer, preferably prepared in solution (SSBR), is optionally used in admixture with a polybutadiene (BR) preferably having more than 90%> of cis-1,4 bonds.
Dans le cas d'un pneumatique pour véhicule utilitaire, notamment pour véhicule Poids-lourd, l'élastomère diénique est notamment un élastomère isoprénique; par "élastomère isoprénique", on entend de manière connue un homopolymère ou un copolymère d'isoprène, en d'autres termes un élastomère diénique choisi dans le groupe constitué par le caoutchouc naturel (NR), les polyisoprènes de synthèse (IR), les différents copolymères d'isoprène et les mélanges de ces élastomères. Parmi les copolymères d'isoprène, on citera en particulier les copolymères d'isobutène-isoprène (caoutchouc butyle - IIR), d'isoprène-styrène (SIR), d'isoprène-butadiène (BIR) ou d'isoprène-butadiène-styrène (SBIR). Cet élastomère isoprénique est de préférence du caoutchouc naturel ou un polyisoprène cis-1,4 de synthèse; parmi ces polyisoprènes de synthèse, sont utilisés de préférence des polyisoprènes ayant un taux (% molaire) de liaisons cis-1,4 supérieur à 90%>, plus préférentiellement encore supérieur à 98%. Pour un tel pneumatique pour véhicule utilitaire, l'élastomère diénique peut être aussi constitué, en tout ou partie, d'un autre élastomère fortement insaturé tel que, par exemple, un élastomère SBR.In the case of a tire for a utility vehicle, in particular for a heavy vehicle, the diene elastomer is in particular an isoprene elastomer; "Isoprene elastomer" means in a known manner an isoprene homopolymer or copolymer, in other words a diene elastomer chosen from the group consisting of natural rubber (NR), synthetic polyisoprenes (IR), different isoprene copolymers and mixtures of these elastomers. Among the isoprene copolymers, mention will be made in particular of isobutene-isoprene (butyl rubber - IIR), isoprene-styrene (SIR), isoprene-butadiene (BIR) or isoprene-butadiene-styrene copolymers (SBIR). This isoprene elastomer is preferably natural rubber or a synthetic cis-1,4 polyisoprene; among these synthetic polyisoprenes, polyisoprenes are preferably used having a rate (mol%) of cis-1,4 bonds greater than 90%>, more preferably still greater than 98%. For such a tire for a commercial vehicle, the diene elastomer may also consist, in whole or in part, of another highly unsaturated elastomer such as, for example, an SBR elastomer.
Selon un autre mode de réalisation avantageux de l'invention, notamment lorsqu'elle est destinée à un flanc de pneumatique, la composition conforme à l'invention peut contenir au moins un élastomère diénique essentiellement saturé, en particulier au moins un copolymère EPDM, que ce copolymère soit par exemple utilisé ou non en mélange avec un ou plusieurs des élastomères diéniques fortement insaturés cités précédemment. Les compositions de l'invention peuvent contenir un seul élastomère diénique ou un mélange de plusieurs élastomères diéniques, le ou les élastomères diéniques pouvant être utilisés en association avec tout type d'élastomère synthétique autre que diénique, voire avec des polymères autres que des élastomères, par exemple des polymères thermoplastiques.According to another advantageous embodiment of the invention, in particular when it is intended for a tire sidewall, the composition according to the invention may contain at least one essentially saturated diene elastomer, in particular at least one EPDM copolymer, which this copolymer is for example used or not in admixture with one or more of the highly unsaturated diene elastomers mentioned above. The compositions of the invention may contain a single diene elastomer or a mixture of several diene elastomers, the diene elastomer or elastomers being able to be used in combination with any type of synthetic elastomer other than diene, or even with polymers other than elastomers, for example thermoplastic polymers.
π-2. Charge renforçanteπ-2. Reinforcing filler
La charge blanche ou inorganique utilisée à titre de charge renforçante peut constituer la totalité ou une partie seulement de la charge renforçante totale, dans ce dernier cas associée par exemple à du noir de carbone.The white or inorganic filler used as reinforcing filler can constitute all or only part of the total reinforcing filler, in the latter case associated for example with carbon black.
De préférence, dans les compositions de caoutchouc conformes à l'invention, la charge inorganique renforçante constitue la majorité, c'est-à-dire plus de 50 % en poids de la charge renforçante totale, plus préférentiellement plus de 80 % en poids de cette charge renforçante totale.Preferably, in the rubber compositions according to the invention, the reinforcing inorganic filler constitutes the majority, that is to say more than 50% by weight of the total reinforcing filler, more preferably more than 80% by weight of this total reinforcing load.
Dans la présente demande, on entend par "charge morganique renforçante", de manière connue, une charge inorganique ou minérale, quelles que soient sa couleur et son origine (naturelle ou de synthèse), encore appelée charge "blanche" ou parfois charge "claire" par opposition au noir de carbone, cette charge inorganique étant capable de renforcer à elle seule, sans autre moyen qu'un agent de couplage intermédiaire, une composition de caoutchouc destinée à la fabrication de pneumatiques, en d'autres termes capable de remplacer, dans sa fonction de renforcement, une charge conventionnelle de noir de carbone de grade pneumatique.In the present application, the term "reinforcing morganic filler" means, in a known manner, an inorganic or mineral filler, whatever its color and its origin (natural or synthetic), also called "white" filler or sometimes "clear" filler "In contrast to carbon black, this inorganic filler being capable of reinforcing on its own, without other means than an intermediate coupling agent, a rubber composition intended for the manufacture of tires, in other words capable of replacing, in its reinforcing function, a conventional charge of pneumatic grade carbon black.
Préférentiellement, la charge inorganique renforçante est une charge minérale du type silice (SiO2) ou alumine (Al2O3), ou un mélange de ces deux charges.Preferably, the reinforcing inorganic filler is an inorganic filler of the silica (SiO 2 ) or alumina (Al 2 O 3 ) type, or a mixture of these two fillers.
La silice utilisée peut être toute silice renforçante connue de l'homme du métier, notamment toute silice précipitée ou pyrogénée présentant une surface BET ainsi qu'une surface spécifique CTAB toutes deux inférieures à 450 m2/g, de préférence de 30 à 400 m2/g. Les silices précipitées hautement dispersibles (dites "HDS") sont préférées, en particulier lorsque l'invention est mise en œuvre pour la fabrication de pneumatiques présentant une faible résistance au roulement ; par silice hautement dispersible, on entend de manière connue toute silice ayant une aptitude importante à la désagglomération et à la dispersion dans une matrice élastomérique, observable de manière connue par microscopie électronique ou optique, sur coupes fines. Comme exemples non limitatifs de telles silices hautement dispersibles préférentielles, on peut citer la silice Perkasil KS 430 de la société A zo, la silice BV3380 de la société Degussa, les silices Zeosil 1165 MP et 1115 MP de la société Rliodia, la silice Hi- Sil 2000 de la société PPG, les silices Zeopol 8741 ou 8745 de la Société Huber, des silices précipitées traitées telles que par exemple les silices "dopées" à l'aluminium décrites dans la demande EP-A-0 735 088.The silica used can be any reinforcing silica known to those skilled in the art, in particular any precipitated or pyrogenic silica having a BET surface as well as a CTAB specific surface, both less than 450 m 2 / g, preferably from 30 to 400 m 2 / g. Highly dispersible precipitated silicas (called "HDS") are preferred, in particular when the invention is implemented for the manufacture of tires having a low rolling resistance; the term “highly dispersible silica” is understood to mean, in known manner, any silica having a significant ability to disaggregate and to disperse in an elastomeric matrix, observable in known manner by electron or optical microscopy, on fine sections. As nonlimiting examples of such preferential highly dispersible silicas, mention may be made of Perkasil KS 430 silica from the company A zo, the BV3380 silica from the company Degussa, the Zeosil 1165 MP and 1115 MP silicas from the company Rliodia, the silica Hi- Sil 2000 from the company PPG, the Zeopol 8741 or 8745 silicas from the Huber company, treated precipitated silicas such as for example the silicas "doped" with aluminum described in application EP-A-0 735 088.
L'alumine renforçante utilisée préférentiellement est une alumine hautement dispersible ayant une, surface BET allant de 30 à 400 m2/g, plus préférentiellement entre 60 et 250 m2/g, une taille moyenne de particules au plus égale à 500 nm, plus préférentiellement au plus égale à 200 nm, telle que décrite dans la demande EP-A-0 810 258 précitée. Comme exemples non limitatifs de telles alumines renforçantes, on peut citer notamment les alumines "Baikalox" "A125", "CR125", "D65CR" de la société Baïkowski.The reinforcing alumina preferably used is a highly dispersible alumina having a BET surface area ranging from 30 to 400 m 2 / g, more preferably between 60 and 250 m 2 / g, a average particle size at most equal to 500 nm, more preferably at most equal to 200 nm, as described in the above-mentioned application EP-A-0 810 258. As nonlimiting examples of such reinforcing aluminas, mention may be made in particular of "Baikalox""A125","CR125","D65CR" aluminas from the company Baikowski.
L'état physique sous lequel se présente la charge inorganique renforçante est indifférent, que ce soit sous forme de poudre, de microperles, de granulés, de pellets, de billes ou toute autre forme densifiée. Bien entendu on entend également par charge inorganique renforçante des mélanges de différentes charges inorganiques renforçantes, en particulier de silices et/ou d'alumines hautement dispersibles telles que décrites ci-dessus.The physical state in which the reinforcing inorganic filler is present is immaterial, whether in the form of powder, microbeads, granules, pellets, beads or any other densified form. Of course, the term reinforcing inorganic filler is also understood to mean mixtures of various reinforcing inorganic fillers, in particular of highly dispersible silicas and / or aluminas as described above.
Lorsque les compositions de caoutchouc de l'invention sont utilisées comme bandes de roulement de pneumatiques, la charge inorganique renforçante utilisée, en particulier s'il s'agit de silice, a de préférence une surface BET comprise entre 60 et 250 m2/g, plus préférentiellement comprise entre 80 et 200 m2/g.When the rubber compositions of the invention are used as tire treads, the reinforcing inorganic filler used, in particular if it is silica, preferably has a BET surface area of between 60 and 250 m 2 / g , more preferably between 80 and 200 m 2 / g.
La charge inorganique renforçante peut être également utilisée en coupage (mélange) avec du noir de carbone. Comme noirs de carbone conviennent tous les noirs de carbone, notamment les noirs du type HAF, ISAF, SAF, conventionnellement utilisés dans les pneumatiques et particulièrement dans les bandes de roulement des pneumatiques. A titre d'exemples non limitatifs de tels noirs, on peut citer les noirs NI 15, N134, N234, N339, N347, N375.The reinforcing inorganic filler can also be used in cutting (mixing) with carbon black. As carbon blacks, all carbon blacks are suitable, in particular blacks of the HAF, ISAF, SAF type, conventionally used in tires and particularly in tire treads. By way of nonlimiting examples of such blacks, mention may be made of blacks NI 15, N134, N234, N339, N347, N375.
La quantité de noir de carbone présente dans la charge renforçante totale peut varier dans de larges limites, cette quantité de noir de carbone étant préférentiellement inférieure à la quantité de charge inorganique renforçante présente dans la composition de caoutchouc.The quantity of carbon black present in the total reinforcing filler can vary within wide limits, this quantity of carbon black being preferably less than the quantity of inorganic reinforcing filler present in the rubber composition.
Dans les compositions conformes à l'invention, en particulier dans les bandés de roulement incorporant de telles compositions, on préfère utiliser, en faible proportion, un noir de carbone en association avec la charge inorganique renforçante, à un taux préférentiel compris entre 2 et 20 pce (parties en poids pour cent parties d'elastomere), plus préférentiellement compris dans un domaine de 5 à 15 pce. Dans les fourchettes indiquées, on bénéficie des propriétés colorantes (agent de pigmentation noire) et anti-UV des noirs de carbone, sans pénaliser par ailleurs les performances typiques apportées par la charge inorganique renforçante, à savoir faible hystérèse (résistance au roulement diminuée) et adhérence élevée sur sol mouillé, enneigé ou verglacé.In the compositions in accordance with the invention, in particular in the treads incorporating such compositions, it is preferred to use, in small proportion, a carbon black in association with the reinforcing inorganic filler, at a preferential rate of between 2 and 20 phr (parts by weight per hundred parts of elastomer), more preferably comprised within a range of 5 to 15 phr. In the ranges indicated, we benefit from the coloring properties (black pigmentation agent) and anti-UV of carbon blacks, without, moreover, penalizing the typical performances provided by the reinforcing inorganic charge, namely low hysteresis (reduced rolling resistance) and high grip on wet, snowy or icy ground.
De manière préférentielle, le taux de charge renforçante totale (charge inorganique renforçante plus noir de carbone le cas échéant) est compris entre 10 et 200 pce, plus préférentiellement entre 20 et 150 pce, l'optimum étant différent selon les applications visées ; en effet, le niveau de renforcement attendu sur un pneumatique vélo, par exemple, est de manière connue nettement inférieur à celui exigé sur un pneumatique apte à rouler à grande vitesse de manière soutenue, par exemple un pneu moto, un pneu pour véhicule de tourisme ou pour véhicule utilitaire tel que Poids lourd. Pour les bandes de roulement de tels pneumatiques aptes à rouler à grande vitesse, la quantité de charge inorganique renforçante, en particulier s'il s'agit de silice, est de préférence comprise entre 30 et 140 pce, plus préférentiellement comprise dans un domaine de 50 à 120 pce.Preferably, the rate of total reinforcing filler (reinforcing inorganic filler plus carbon black if applicable) is between 10 and 200 phr, more preferably between 20 and 150 phr, the optimum being different depending on the intended applications; in fact, the level of reinforcement expected on a bicycle tire, for example, is in known manner significantly lower than that required on a tire capable of traveling at high speed in a sustained manner, for example a motorcycle tire, a tire for a passenger vehicle or for a utility vehicle such as Truck. For the treads of such tires capable of running at high speed, the quantity of reinforcing inorganic filler, in particular if it is silica, is preferably between 30 and 140 phr, more preferably within a range of 50 to 120 pce.
Dans le présent exposé, la surface spécifique BET est déterminée de manière connue par adsorption de gaz à l'aide de la méthode de Brunauer-Emmett-Teller décrite dans "The Journal of the American Chemical Society" Vol. 60, page 309, février 1938, plus précisément selon la norme française NF ISO 9277 de décembre 1996 [méthode volumétrique multipoints (5 points) - gaz: azote - dégazage: lheure à 160°C - domaine de pression relative p/po : 0.05 à 0.17]. La surface spécifique CTAB est la surface externe déterminée selon la norme française NF T 45-007 de novembre 1987 (méthode B).In the present description, the BET specific surface is determined in a known manner by gas adsorption using the Brunauer-Emmett-Teller method described in "The Journal of the American Chemical Society" Vol. 60, page 309, February 1938, more precisely according to French standard NF ISO 9277 of December 1996 [multi-point volumetric method (5 points) - gas: nitrogen - degassing: hour at 160 ° C - relative pressure range p / in: 0.05 at 0.17]. The CTAB specific surface is the external surface determined according to French standard NF T 45-007 of November 1987 (method B).
Enfin, l'homme du métier comprendra qu'à titre de charge équivalente de la charge inorganique renforçante décrite dans le présent paragraphe, pourrait être utilisée une charge organique renforçante, notamment un noir de carbone, recouvert au moins en partie d'une couche inorganique, par exemple de silice, nécessitant quant à elle l'utilisation d'un agent de couplage pour établir la liaison avec l'élastomère.Finally, those skilled in the art will understand that, as an equivalent charge of the reinforcing inorganic filler described in this paragraph, a reinforcing organic filler could be used, in particular a carbon black, covered at least in part with an inorganic layer. , for example silica, requiring the use of a coupling agent to establish the connection with the elastomer.
II-3. Agent de couplageII-3. Coupling agent
On rappelle ici que par "agent de couplage" (charge inorganique/élastomère) on doit entendre, de manière connue, un agent apte à établir une liaison suffisante, de nature chimique et/ou physique, entre la charge inorganique et l'élastomère diénique ; un tel agent de couplage, au moins bifonctionnel, a par exemple comme formule générale très simplifiée "Y-A-F", dans laquelle :It is recalled here that by "coupling agent" (inorganic filler / elastomer) is meant, in known manner, an agent capable of establishing a sufficient bond, of chemical and / or physical nature, between the inorganic filler and the diene elastomer ; such a coupling agent, at least bifunctional, has for example as a very simplified general formula "Y-A-F", in which:
Y représente un groupe fonctionnel (fonction "Y") capable de se lier physiquement et/ou chimiquement à la charge inorganique, une telle liaison pouvant être établie par exemple entre un atome de silicium de l'agent de couplage et les groupes hydroxyle de surface de la charge inorganique (par exemple les silanols de surface lorsqu'il s'agit de silice) ;Y represents a functional group ("Y" function) capable of physically and / or chemically binding to the inorganic charge, such a bond being able to be established for example between a silicon atom of the coupling agent and the hydroxyl groups on the surface inorganic filler (for example surface silanols when it is silica);
F représente un groupe fonctionnel (fonction "F") capable de se lier physiquement et/ou chimiquement à l'élastomère diénique, par exemple par l'intermédiaire d'un atome de soufre ; - A représente un groupe divalent permettant de relier Y et F.F represents a functional group ("F" function) capable of binding physically and / or chemically to the diene elastomer, for example via a sulfur atom; - A represents a divalent group making it possible to connect Y and F.
Les agents de couplage ne doivent en particulier pas être confondus avec de simples agents de recouvrement de la charge inorganique qui, de manière connue, peuvent comporter la fonction "Y" active vis-à-vis de la charge inorganique mais sont dépourvus de la fonction "F" active vis-à-vis de l'élastomère diénique.Coupling agents should in particular not be confused with simple agents for recovering the inorganic charge which, in known manner, may comprise the "Y" function active with respect to the inorganic charge but are devoid of the function "F" activates with respect to the diene elastomer.
L'agent de couplage utilisé dans les compositions de l'invention est un oligomère α,ω- dihydroxy-polyorganosiloxane linéaire comportant de 2 à 15 atomes de silicium, et, le long de sa chaîne, au moins un atome de silicium porteur d'un groupe fonctionnel soufré pendant (fonction "F"), ayant pour formule (I) : — R1 — GThe coupling agent used in the compositions of the invention is a linear α, ω- dihydroxy-polyorganosiloxane oligomer comprising from 2 to 15 silicon atoms, and, along its chain, at least one silicon atom carrying a pendant functional sulfur group (function "F"), having the formula (I): - R 1 - G
dans laquelle G représente SH ou un radical épisulfure (ou épithio) et R1 représente un groupe de liaison divalent.in which G represents SH or an episulfide radical (or epithio) and R 1 represents a divalent linking group.
Par α,ω-dihydroxy-polyorganosiloxane, on entend dans la présente demande un POS dont la majorité (c'est-à-dire plus de 50% en moles) des atomes de silicium des extrémités (positions dites "α,ω") de la chaîne polysiloxane sont porteurs d'une fonction hydroxyle (OH).By α, ω-dihydroxy-polyorganosiloxane, is meant in the present application a POS of which the majority (that is to say more than 50 mol%) of the silicon atoms of the ends (positions called "α, ω") of the polysiloxane chain carry a hydroxyl function (OH).
De manière préférentielle, cet oligomère POS vérifie au moins l'une, de préférence les deux caractéristiques suivantes :Preferably, this POS oligomer verifies at least one, preferably the following two characteristics:
- plus de 60%, plus préférentiellement au moins 80% en moles des atomes de silicium des extrémités de la chaîne polysiloxane sont porteurs d'une fonction hydroxyle (OH) ; - en dehors des deux atomes de Si formant les extrémités de chaîne, il ne comporte pas de groupes OH sur les autres atomes de Si (c'est-à-dire ceux situés à l'intérieur de la chaîne).- More than 60%, more preferably at least 80 mol% of the silicon atoms of the ends of the polysiloxane chain carry a hydroxyl (OH) function; - apart from the two Si atoms forming the chain ends, it does not contain OH groups on the other Si atoms (that is to say those located inside the chain).
Plus préférentiellement encore, au moins 90%> en moles des atomes de silicium des extrémités de la chaîne polysiloxane sont porteurs d'une fonction hydroxyle (OH).Even more preferably, at least 90%> by moles of the silicon atoms of the ends of the polysiloxane chain carry a hydroxyl function (OH).
Le groupe R1 reliant G et l'atome de silicium porteur de la fonction F est préférentiellement choisi parmi les groupes alkylène, linéaires ou ramifiés, comportant de 1 à 20 atomes de carbone, ces groupes pouvant être interrompus par des groupes hydrocarbonés d'une autre nature, par exemple par des groupes cycloalkylène ou arylène.The group R 1 linking G and the silicon atom carrying the function F is preferably chosen from alkylene groups, linear or branched, comprising from 1 to 20 carbon atoms, these groups being able to be interrupted by hydrocarbon groups of a other nature, for example by cycloalkylene or arylene groups.
Plus préférentiellement, R1 est choisi parmi les groupements suivants :More preferably, R 1 is chosen from the following groups:
- les groupes alkylène notés r1 ayant de 1 à 20 atomes de carbone ;- the alkylene groups denoted r 1 having from 1 to 20 carbon atoms;
- les groupes alkylène-(poly)cycloalkylène-alkylène notés r2, dont les parties alkylènes, linéaires ou ramifiées, ont 1 à 20 atomes de carbone, et la partie cyclique comporte de 5 à- the alkylene- (poly) cycloalkylene-alkylene groups denoted r 2 , of which the alkylene parts, linear or branched, have 1 to 20 carbon atoms, and the cyclic part comprises from 5 to
10 atomes de carbone ;10 carbon atoms;
- les groupes alkylène-phénylène-alkylène notés r3 dont les parties alkylènes, linéaires ou ramifiées, ont de 1 à 20 atomes de carbone ;- the alkylene-phenylene-alkylene groups denoted r 3 in which the alkylene parts, linear or branched, have from 1 to 20 carbon atoms;
- avec la possibilité que r!, r2 et r3 comportent au moins un hétéroatome, par exemple un atome d'oxygène.- with the possibility that r ! , r 2 and r 3 comprise at least one heteroatom, for example an oxygen atom.
Des oligomères POS utilisables dans les compositions de l'invention sont par exemple des POS de formule moyenne (II) qui suit : RΌ1 POS oligomers which can be used in the compositions of the invention are for example POSs of average formula (II) which follows: RΌ 1
dans laque) le :in lacquer) on:
- les symboles R' représentent majoritairement l'hydrogène, une minorité d'entre eux (c'est- à-dire moins de 50%, de préférence moins de 40% en moles, plus préférentiellement encore moins de 20%) pouvant, selon les conditions spécifiques de synthèse de l'oligomère, représenter un alkyle en Ci -C 15, préférentiellement en Cι-C6 ;- the symbols R 'mainly represent hydrogen, a minority of them (that is to say less than 50%, preferably less than 40% in moles, more preferably still less than 20%) which can, depending on the specific conditions of synthesis of the oligomer, represent a Ci -C 15 alkyl, preferably Cι-C in 6;
- les symboles R, identiques ou différents, représentent chacun un groupe hydrocarboné monovalent choisi parmi les alkyles linéaires ou ramifiés ayant de 1 à 6 atomes de carbone ;the symbols R, which are identical or different, each represent a monovalent hydrocarbon group chosen from linear or branched alkyls having from 1 to 6 carbon atoms;
- les symboles F ont les significations précitées (soit : — R1 — G) ;- the symbols F have the abovementioned meanings (either: - R 1 - G);
- les symboles pF représentent des groupes précurseurs des groupes F ;the symbols pF represent precursor groups of the groups F;
- m, n, x, y et z sont des nombres entiers ou f actionnaires ; - m+n = 2 ;- m, n, x, y and z are whole numbers or f shareholders; - m + n = 2;
- (x+y+z) représentant le nombre total d'atomes de silicium est compris dans un domaine de 2 à 15, de préférence de 2 à 10, plus préférentiellement encore de 2 à 7 ;- (x + y + z) representing the total number of silicon atoms is in a range from 2 to 15, preferably from 2 to 10, more preferably still from 2 to 7;
- x est égal à ou différent de zéro, de préférence différent de zéro ;- x is equal to or different from zero, preferably different from zero;
- y est différent de zéro ; - z est égal à ou différent de zéro.- y is different from zero; - z is equal to or different from zero.
Dans la formule (H) ci-dessus, on comprendra que les symboles R peuvent être identiques ou différents à l'intérieur d'un même motif siloxyle (lorsque plusieurs d'entre eux sont présents sur ce même motif), ou identiques ou différents d'un motif siloxyle à l'autre. Ces symboles R sont de préférence choisis parmi méthyle, éthyle, propyle et butyle ; plus préférentiellement, R est le méthyle.In formula (H) above, it will be understood that the symbols R may be identical or different within the same siloxyl unit (when several of them are present on this same unit), or identical or different from one siloxyl motif to another. These symbols R are preferably chosen from methyl, ethyl, propyl and butyl; more preferably, R is methyl.
Lorsque la fonction F est porteuse d'un radical G épisulfure, elle est avantageusement choisie parmi celles répondant à l'une des formules (Ill-a) ou (Ill-b) ci-dessous :When the function F carries an episulphide radical G, it is advantageously chosen from those corresponding to one of the formulas (Ill-a) or (Ill-b) below:
dans laquelle R3 est choisi parmi les groupes r1 et r2 définis supra, ouin which R 3 is chosen from the groups r 1 and r 2 defined above, or
(Ill-b)(III-b)
dans laquelle n est un nombre entier allant de 4 à 7, R3 est choisi parmi les alkylènes r1.in which n is an integer ranging from 4 to 7, R 3 is chosen from alkylene r 1 .
Préférentiellement, le groupe G (thiol ou épisulfure) de la fonction F est portée par un carbone de nature aliphatique ou cycloaliphatique, avec la possibilité qu'un carbone adjacent de nature aliphatique ou cycloaliphatique soit substitué par OH ou par SH.Preferably, the group G (thiol or episulphide) of the function F is carried by a carbon of aliphatic or cycloaliphatic nature, with the possibility that an adjacent carbon of aliphatic or cycloaliphatic nature is substituted by OH or by SH.
Ainsi, à titre d'exemples préférentiels, la fonction F précitée est choisie parmi celles de formules (1) à (13) ci-après :Thus, by way of preferred examples, the aforementioned function F is chosen from those of formulas (1) to (13) below:
dans lesquelles, le cas échéant :in which, if applicable:
- n est un nombre entier allant de 1 à 12, de préférence égal à 1, 2 ou 3 (pour les formules (3), (4), (5), (9), (10) et (11)) ;- n is an integer ranging from 1 to 12, preferably equal to 1, 2 or 3 (for formulas (3), (4), (5), (9), (10) and (11));
- R4, R5 et R6, identiques ou différents, représentent H ou un radical hydrocarboné monovalent, choisi de préférence parmi les alkyles linéaires ou ramifiés ayant de 1 à 6 atomes de carbone, plus préférentiellement parmi méthyle, éthyle, propyle et butyle.- R 4 , R 5 and R 6 , identical or different, represent H or a monovalent hydrocarbon radical, preferably chosen from linear or branched alkyls having from 1 to 6 carbon atoms, more preferably from methyl, ethyl, propyl and butyl .
Les symboles pF de la formule (H) sont formés notamment :The pF symbols of formula (H) are formed in particular:
- soit de radicaux du type r1, r2 ou r3 comportant une ou plusieurs doubles liaisons située(s) dans la partie alkylène et/ou, s'il s'agit de r2 ou r3, dans le cycle ;- or of radicals of the r 1 , r 2 or r 3 type comprising one or more double bonds located in the alkylene part and / or, if it is r 2 or r 3 , in the ring;
- soit d'un groupe époxyde répondant à la formule (BT-a) ou (ϋl-b) dans laquelle on remplace S par O ;- either of an epoxy group corresponding to the formula (BT-a) or (ϋl-b) in which S is replaced by O;
- soit de radicaux notés r4 de formule suivante dans laquelle R1 a la même signification que ci-dessus et X représente un atome d'halogène, de préférence Cl :- or radicals denoted r 4 of the following formula in which R 1 has the same meaning as above and X represents a halogen atom, preferably Cl:
R1 — XR 1 - X
Ces groupements pF peuvent être convertis en groupements F par une réaction de sulfuration appropriée. La réaction peut être plus ou moins complète, si bien que z peut être différent de zéro.These pF groups can be converted into F groups by an appropriate sulfurization reaction. The reaction can be more or less complete, so that z can be different from zero.
Cette réaction de sulfuration peut être notamment réalisée en présence de H2S lorsque le groupe pF est de type (Dl) à insaturation ou (D2) époxyde ou lorsqu'il s'agit d'un groupe épisulfure "assimilé pF". Lorsque le groupe pF est de type (D3) halogène, la sulfuration emploie un agent de sulfuration approprié tel que H2S, Na2S4, NaSH, thiourée.This sulfurization reaction can in particular be carried out in the presence of H 2 S when the pF group is of the (D1) unsaturation or (D2) epoxide type or when it is a group episulphide "assimilated pF". When the pF group is of halogen (D3) type, the sulfurization employs an appropriate sulfurization agent such as H 2 S, Na 2 S 4 , NaSH, thiourea.
Ainsi, les groupes F préférentiels précédemment cités (formules 1 à 13) peuvent être obtenus par sulfuration des groupes précurseurs (pF) préférentiels qui suivent :Thus, the preferential groups F previously mentioned (formulas 1 to 13) can be obtained by sulfurization of the preferential precursor groups (pF) which follow:
précurseur du groupe F (1) precursor of group F (1)
précurseur du groupe F (2)precursor of group F (2)
( précurseur du groupe F (3) (precursor of group F (3)
O R4 OR 4
(17) (CH,)n - O — C- précurseur du groupe F (4)(17) (CH,) n - O - C- precursor of group F (4)
R4 R 4
(18) (CH2)n - précurseur du groupe F (5) (18) (CH 2 ) n - precursor of group F (5)
(19) précurseur du groupe F (9)(19) precursor of group F (9)
(20) précurseur du groupe F (10) (21 ) précurseur du groupe F (11 ) (20) precursor of group F (10) (21) precursor of group F (11)
(22) précurseur des groupes F (12) et (6)(22) precursor of groups F (12) and (6)
(23) (CH2)n— Cl(23) (CH 2 ) n - Cl
(24) un mélange de(24) a mixture of
et de and of
et enfin les groupes épisulfure (12) et (13) ci-dessus.and finally the episulfide groups (12) and (13) above.
En effet, les groupes épisulfure sont potentiellement des précurseurs (appelés dans la présente demande "assimilés pF") pour d'autre groupes F, lors d'une réaction de sulfuration. Ainsi, le groupe (13) est un précurseur du groupe (8) ; le groupe (12) est un précurseur du groupe (7). Lorsque z est différent de 0, les deux types de groupes, e.g. (13) et (8), respectivement 12) et (7) sont présents sur la molécule.Indeed, the episulfide groups are potentially precursors (called in the present application "assimilated pF") for other groups F, during a sulfurization reaction. Thus, group (13) is a precursor of group (8); the group (12) is a precursor of the group (7). When z is different from 0, the two types of groups, e.g. (13) and (8), respectively 12) and (7) are present on the molecule.
Les oligomères de formule (II) particulièrement préférentiels sont ceux dans lesquels tous les groupements R sont des groupes méthyle.The particularly preferred oligomers of formula (II) are those in which all of the groups R are methyl groups.
A titre d'exemples préférentiels, on peut citer les oligomères POS possédant la formule moyenne (IV) suivante : As preferred examples, mention may be made of POS oligomers having the following average formula (IV):
dans laquelle m, n, x, y et z sont tels que définis supra pour la formule (II) ; les symboles R', identiques ou différents, représentent chacun l'hydrogène ou un groupe alkyle ayant de 1 à 3 atomes de carbone, avec la condition qu'au moins 80%, plus préférentiellement au moins 90%o, des symboles R' représentent l'hydrogène (% molaire).in which m, n, x, y and z are as defined above for formula (II); the symbols R ', identical or different, each represent hydrogen or an alkyl group having from 1 to 3 carbon atoms, with the condition that at least 80%, more preferably at least 90% o, symbols R' represent hydrogen (% molar).
Synthèse des oligomères POSSynthesis of POS oligomers
Les oligomères POS précédemment décrits peuvent être préparés par des procédés faisant intervenir notamment :The POS oligomers previously described can be prepared by methods involving in particular:
une réaction d'hydrolyse et de condensation de dialkyldialkoxysilanes porteurs de fonctions pF et/ou F, identiques ou différentes, en présence éventuellement d'un ou plusieurs dialkyldialkoxysilanes ne portant pas une telle fonction ; puis sulfuration dans le cas où il s'agit de fonctions pF et éventuellement pour les fonctions assimilées pF ; une réaction d'hydrolyse et de condensation de dialkyldihalogénosilanes porteurs de fonctions pF et/ou F, identiques ou différentes, en présence éventuellement d'un ou plusieurs dialkyldihalogénosilanes ne portant pas une telle fonction ; puis sulfuration dans le cas où il s'agit de fonctions pF et éventuellement pour les fonctions assimilées pF ; une réaction de sulfuration sur un oligomère polysiloxane portant une ou plusieurs fonctions pF et éventuellement pour les fonctions assimilées pF ; une réaction de redistribution entre un oligomère polysiloxane et un mono- ou poly- dialkyldialkoxysilane porteur d'une ou plusieurs fonctions pF et/ou F ; puis sulfuration dans le cas où il s'agit de fonctions pF et éventuellement pour les fonctions assimilées pF.a hydrolysis and condensation reaction of dialkyldialkoxysilanes carrying identical or different pF and / or F functions, optionally in the presence of one or more dialkyldialkoxysilanes not carrying such a function; then sulfurization in the case where these are pF functions and possibly for the assimilated functions pF; a hydrolysis and condensation reaction of dialkyldihalosilanes carrying identical or different pF and / or F functions, optionally in the presence of one or more dialkyldihalogenosilanes not carrying such a function; then sulfurization in the case where these are pF functions and possibly for the assimilated functions pF; a sulfurization reaction on a polysiloxane oligomer carrying one or more pF functions and optionally for the assimilated pF functions; a redistribution reaction between a polysiloxane oligomer and a mono- or poly-dialkyldialkoxysilane carrying one or more pF and / or F functions; then sulfurization in the case where they are pF functions and possibly for the assimilated functions pF.
Plus précisément, on peut par exemple préparer les oligomères de formule (II) par un procédé comportant les étapes suivantes (dans ce qui suit, les symboles ont les mêmes significations que précédemment) :More precisely, it is possible, for example, to prepare the oligomers of formula (II) by a process comprising the following steps (in the following, the symbols have the same meanings as above):
A) Hydrolyser et condenser en milieu aqueux des alkoxysilanes de formule :A) Hydrolyze and condense in an aqueous medium alkoxysilanes of formula:
RR
II
RO-Si-OR' (V)RO-Si-OR '(V)
I PF ou de formule : R I R'O-Si-OR' (VI)I PF or formula: RI R'O-Si-OR '(VI)
F ou un mélange de (V) et (VI),F or a mixture of (V) and (VI),
en opérant éventuellement en présence d'organosilanes de formule :possibly operating in the presence of organosilanes of formula:
RR
RO-Si-OR' (VM)RO-Si-OR '( VM )
I RI R
A titre d'exemple, on peut se référer à US-A-4 994 198.As an example, reference may be made to US-A-4,994,198.
Si le produit de départ est de formule (V) ou en comprend, le produit d'hydrolyse et de condensation est ensuite soumis à une sulfuration par H2S, e.g. selon WO-A-9902580 lorsque le groupe pF est de type (Dl) à insaturation, selon US-A-4 163 832 lorsque le groupe pF est un groupe assimilé épisulfure et selon US-A-4 281 202 lorsque le groupe pF est de type (D2) époxy. Lorsque le groupe pF est Cl, la sulfuration peut être réalisée selon la technique décrite dans EP-A-997 489 en présence de Na2S4 ou de NaSH, ou de FR-A-2 055 229 et FR-A-1 356 552 en présence de thiourée et de NH ou d'alcoolate de sodium ; on peut aussi opérer comme décrit dans US-A-5 107 009 en présence de NaSH, ou encore dans FR-A-2 294 171 en présence d'H2S et de NHIf the starting product is of formula (V) or comprises it, the hydrolysis and condensation product is then subjected to sulphurization with H 2 S, eg according to WO-A-9902580 when the pF group is of type (Dl ) unsaturated, according to US-A-4,163,832 when the pF group is an episulphide assimilated group and according to US-A-4,281,202 when the pF group is of (D2) epoxy type. When the pF group is Cl, the sulfurization can be carried out according to the technique described in EP-A-997 489 in the presence of Na 2 S 4 or NaSH, or of FR-A-2 055 229 and FR-A-1 356 552 in the presence of thiourea and NH or sodium alcoholate; one can also operate as described in US-A-5,107,009 in the presence of NaSH, or in FR-A-2,294,171 in the presence of H 2 S and NH
B) Hydrolyser et condenser en milieu aqueux des halo énosilanes de formule (VIII) :B) Hydrolyze and condense in an aqueous medium halos enosilanes of formula (VIII):
RR
II
X-Si-XX-Si-X
I PFI PF
pF étant de type (Dl) ou (D3), X étant un atome d'halogène, de préférence Cl, en opérant éventuellement en présence d'halogénosilanes de formule (IX) :pF being of type (Dl) or (D3), X being a halogen atom, preferably Cl, operating optionally in the presence of halosilanes of formula (IX):
RR
II
X-Si-XX-Si-X
I R où X est comme ci-dessus (l'homme du métier peut se reporter à FR-A-2 514 013, JP 11180713 ou US-A-6 028 157).I R where X is as above (the person skilled in the art can refer to FR-A-2 514 013, JP 11180713 or US-A-6 028 157).
Le produit d'hydrolyse et de condensation est ensuite soumis à une sulfuration comme décrit supra sous A) pour les groupes à insaturation et les groupes chlorés. C) Réaliser une réaction de sulfuration par H?S comme décrit supra sous A), sur un oligomère de formule (X) :The hydrolysis and condensation product is then subjected to sulphurization as described above under A) for the unsaturated groups and the chlorinated groups. C) Carry out a sulfurization reaction with H? S as described above under A), on an oligomer of formula (X):
cet oligomère de formule (X) pouvant être obtenu de diverses manières :this oligomer of formula (X) which can be obtained in various ways:
par hydrolyse des alkoxysilanes correspondants ou des oligomères (voir e.g. US-A-4by hydrolysis of the corresponding alkoxysilanes or of the oligomers (see e.g. US-A-4
994 198) ; par redistribution des silanes ou oligomères avec des huiles silicones α,ω-hydroxylées ou des composés de formule (XI) ci-après, en présence d'un catalyseur acide ou basique ; par hydrolyse de chlorosilanes (voir e.g. JP 11180713 ou US-A-6 028 157).994,198); by redistribution of the silanes or oligomers with α, ω-hydroxylated silicone oils or of compounds of formula (XI) below, in the presence of an acid or basic catalyst; by hydrolysis of chlorosilanes (see e.g. JP 11180713 or US-A-6,028,157).
D) Réaliser une réaction de redistribution entre une huile silicone α,ω-hydroxylée, ou un composé cyclique de formule (XI) (où u est un nombre allant de 3 à 8):D) Carry out a redistribution reaction between an α, ω-hydroxylated silicone oil, or a cyclic compound of formula (XI) (where u is a number ranging from 3 to 8):
avec un organosilane (ou un composé issu de son hydrolyse) de formule (XII)with an organosilane (or a compound resulting from its hydrolysis) of formula (XII)
RR
I R'O-Si-OR'I R'O-Si-OR '
I PF ou de formule (XIII)I PF or of formula (XIII)
RR
II
R'O-Si-OR'R'O-Si-OR '
I F ou un mélange de (XiT) et de (XHI),I F or a mixture of (XiT) and (XHI),
formules dans lesquelles R' a la même signification que sous (A), cette réaction étant conduite en présence d'eau et éventuellement d'un catalyseur approprié, basique ou acide. Cette voie d'accès emploie essentiellement des groupes pF de type (Dl) ou (D3). Si un produit de départ est de formule (XII) ou en comprend, le produit d'hydrolyse et de condensation est ensuite soumis à une sulfuration comme vu ci-dessus sous (B).formulas in which R 'has the same meaning as in (A), this reaction being carried out in the presence of water and optionally a suitable catalyst, basic or acid. This access route essentially uses pF groups of type (Dl) or (D3). If a starting product is of formula (XII) or comprises it, the hydrolysis and condensation product is then subjected to sulphurization as seen above under (B).
Les composés de formule (V) à (XIÏÏ) sont accessibles à l'homme du métier. A titre indicatif, on peut préciser que des composés de formule (VI) sont décrits dans FR-A-1 356 552 et US- A-4401 826.The compounds of formula (V) to (XIII) are accessible to a person skilled in the art. As an indication, it can be specified that compounds of formula (VI) are described in FR-A-1 356 552 and US-A-4401 826.
Les oligomères POS précédemment décrits se sont révélés suffisamment efficaces à eux seuls pour le couplage d'un élastomère diénique et d'une charge inorganique renforçante telle que la silice. Sans que ceci soit limitatif,' ils peuvent avantageusement constituer le seul agent de couplage présent dans les compositions de caoutchouc de l'invention.The POS oligomers described above have been found to be sufficiently effective on their own for coupling a diene elastomer and a reinforcing inorganic filler such as silica. Without this being limiting, they may advantageously constitute the sole coupling agent present in the rubber compositions of the invention.
La teneur en oligomère POS est de préférence supérieure à 0,5 pci, plus préférentiellement supérieure à 1 pci et inférieure à 15 pci. En dessous des minima indiqués l'effet risque d'être insuffisant, alors qu'au delà du taux maximal indiqué on n'observe généralement plus d'amélioration du couplage, alors que les coûts de la composition augmentent. Pour ces raisons, cette teneur en oligomère POS est plus préférentiellement comprise entre 2 et 10 pci.The POS oligomer content is preferably greater than 0.5 pci, more preferably greater than 1 pci and less than 15 pci. Below the minima indicated, the effect is likely to be insufficient, while beyond the maximum rate indicated, there is generally no longer any improvement in the coupling, while the costs of the composition increase. For these reasons, this POS oligomer content is more preferably between 2 and 10 pci.
L'homme du métier saura ajuster la teneur oligomère POS en fonction de l'application visée, notamment de la partie du pneumatique à laquelle est destinée la composition de caoutchouc de l'invention, de la nature de l'élastomère diénique et de la quantité de charge inorganique renforçante utilisée. Bien entendu, afin de réduire les coûts des compositions de caoutchouc, il est souhaitable d'en utiliser le moins possible, c'est-à-dire le juste nécessaire pour un couplage suffisant entre l'élastomère et la charge. L'efficacité de l'oligomère POS permet d'utiliser ce dernier à un taux préférentiel compris entre 0,5%> et 20% en poids par rapport à la quantité de charge inorganique renforçante ; des taux inférieurs à 15%> sont plus particulièrement préférés.A person skilled in the art will know how to adjust the POS oligomer content according to the intended application, in particular the part of the tire for which the rubber composition of the invention is intended, the nature of the diene elastomer and the quantity of reinforcing inorganic filler used. Of course, in order to reduce the costs of the rubber compositions, it is desirable to use as little as possible, that is to say the amount necessary for sufficient coupling between the elastomer and the filler. The efficiency of the POS oligomer makes it possible to use the latter at a preferential rate of between 0.5%> and 20% by weight relative to the amount of reinforcing inorganic filler; rates below 15%> are more particularly preferred.
L'homme du métier comprendra enfin que les oligomères POS précédemment décrits pourraient être préalablement greffés sur les charges inorganiques renforçantes, notamment sur de la silice, par l'intermédiaire de leur fonction Y, les charges ainsi précouplées pouvant ensuite être liées à l'élastomère par l'intermédiaire de leur fonction libres du type F.Those skilled in the art will finally understand that the POS oligomers described above could be grafted beforehand on the reinforcing inorganic fillers, in particular on silica, via their Y function, the fillers thus precoupled can then be linked to the elastomer through their free type F function.
II-4. Additifs diversII-4. Miscellaneous additives
Bien entendu, les compositions de caoutchouc conformes à l'invention comportent également tout ou partie des additifs habituellement utilisés dans les compositions de caoutchouc diénique destinées à la fabrication de pneumatiques, comme par exemple des plastifiants, des huiles d'extension, des agents de protection tels que cires anti-ozone, anti-ozonants chimiques, anti-oxydants, agents anti-fatigue, des promoteurs d'adhésion, des activateurs de couplage tels que décrits par exemple dans les demandes précitées WO00/05300 et WO00/05301, des résines renforçantes telles que- décrites dans WO02/10269, un système de réticulation à base soit de soufre, soit de donneurs de soufre et/ou de peroxyde et/ou de bismaléimides, des accélérateurs de vulcanisation, des activateurs de vulcanisation, etc. A la charge inorganique renforçante peut être également associée, si besoin est, une charge blanche conventionnelle peu ou non renforçante, par exemple des particules d'argiles, de bentonite, talc, craie, kaolin. Les compositions de caoutchouc conformes à l'invention peuvent également contenir, en complément des oligomères POS précédemment décrits, des agents de recouvrement de la charge inorganique renforçante, comportant par exemple la seule fonction Y, ou plus généralement des agents d'aide à la mise en œuvre susceptibles de manière connue, grâce à une amélioration de la dispersion de la charge inorganique dans la matrice de caoutchouc et à un abaissement de la viscosité des compositions, d'améliorer leur faculté de mise en œuvre à l'état cru, ces agents étant choisis dans le groupe préférentiel constitué par les silanes hydrolysables tels que des alkylalkoxysilanes (notamment des alkyltriéthoxysilanes), les polyols, les polyéthers (par exemple des polyéthylèneglycols), les aminés primaires, secondaires ou tertiaires (par exemple des trialcanol-amines), les POS hydroxylés ou hydrolysables, par exemple des α,ω-dihydroxy-polyorganosiloxanes (notamment des α,ω- dihydroxy-polydiméthylsiloxanes), et les mélanges de ces composés.Of course, the rubber compositions in accordance with the invention also comprise all or part of the additives usually used in diene rubber compositions intended for the manufacture of tires, such as for example plasticizers, extension oils, protective agents. such as anti-ozone waxes, anti-ozone chemicals, anti-oxidants, anti-fatigue agents, adhesion promoters, coupling activators as described for example in the aforementioned applications WO00 / 05300 and WO00 / 05301, resins reinforcing agents as described in WO02 / 10269, a crosslinking system based either on sulfur or on sulfur and / or peroxide and / or bismaleimide donors, vulcanization accelerators, vulcanization activators, etc. A reinforcing inorganic filler can also be associated, if necessary, with a conventional white filler that is not very reinforcing or not, for example particles of clays, bentonite, talc, chalk, kaolin. The rubber compositions in accordance with the invention may also contain, in addition to the POS oligomers described above, agents for covering the reinforcing inorganic filler, comprising for example the only function Y, or more generally agents for assisting in setting implemented in known manner, thanks to an improvement in the dispersion of the inorganic filler in the rubber matrix and to a lowering of the viscosity of the compositions, of improving their ability to be used in the raw state, these agents being chosen from the preferred group consisting of hydrolyzable silanes such as alkylalkoxysilanes (in particular alkyltriethoxysilanes), polyols, polyethers (for example polyethylene glycols), primary, secondary or tertiary amines (for example trialcanol-amines), Hydroxylated or hydrolyzable POSs, for example α, ω-dihydroxy-polyorganosiloxanes (in particular α, ω- dihydroxy-polydimethylsiloxanes), and mixtures of these compounds.
A titre d'exemples préférentiels d'huile α,ω-(dihydroxy)polyorganosiloxane, on citera en particulier celles de formule :As preferred examples of α, ω- (dihydroxy) polyorganosiloxane oil, mention will be made in particular of those of formula:
dans laquelle r a une valeur suffisante pour donner à l'huile une viscosité dynamique à 25 °C comprise entre 5 et 1000 mPa.s, de préférence entre 10 et 200 mPa.s ; et les radicaux organiques R9, du fait de leur disponibilité dans les produits industriels, sont en général des radicaux méthyle, éthyle, propyle et/ou phényle, de préférence au moins 80% en nombre de ces radicaux R9 étant des radicaux méthyle.in which ra a value sufficient to give the oil a dynamic viscosity at 25 ° C of between 5 and 1000 mPa.s, preferably between 10 and 200 mPa.s; and the organic radicals R 9 , because of their availability in industrial products, are generally methyl, ethyl, propyl and / or phenyl radicals, preferably at least 80% by number of these radicals R 9 being methyl radicals.
A titre d'exemples préférentiels de polyalkylèneglycols, on citera en particulier ceux de formule :As preferred examples of polyalkylene glycols, mention will be made in particular of those of formula:
dans laquelle s a une valeur suffisante pour donner au composé une masse moléculaire moyenne en nombre comprise entre 100 et 30 000, de préférence entre 200 et 20 000 ; et les radicaux R10, identiques ou différents entre eux, représentent chacun un radical alkylène, linéaire ou ramifié, ayant de 1 à 4 atomes de carbone.wherein its a value sufficient to give the compound a number average molecular weight of between 100 and 30,000, preferably between 200 and 20,000; and the radicals R 10 , identical or different from each other, each represent an alkylene radical, linear or branched, having from 1 to 4 carbon atoms.
A titre d'exemples préférentiels de silanes hydrolysables, on citera en particulier ceux de formule : (Rn)t Si (E)4-t By way of preferred examples of hydrolyzable silanes, mention will be made in particular of those of formula: (R n ) t Si (E) 4-t
dans laquelle t est égal à 1, 2 ou 3 ; les symboles R11 représentent chacun un alkyle linéaire ou ramifié en Cι-C8 (comme par exemple méthyle, éthyle, propyles, butyles), un cycloalkyle en Cs-C8 (comme par exemple cyclohéxyle), un aryle en C6-Cι ou aralkyle ayant une partie aryle en C6-Cι2 et une partie alkyle en C]-C (comme par exemple phényle, xylyle, benzyle, phényléthyle) ; les symboles E sont des groupes hydrolysables et représentent chacun un groupe alkoxy en Ci-Cio (comme par exemple méthoxy, éthoxy, octyloxy), un groupe aryloxy en C6-Cι (comme par exemple phényloxy), un groupe alkoxy en Cι-C13 (comme par exemple acétoxy), un groupe cétiminoxy en Cι-C8 (comme par exemple ON=C(CH )(C2H5), ON=C(CH3)2).where t is 1, 2 or 3; the symbols R 11 each represent a linear or branched Cι-C 8 alkyl (such as for example methyl, ethyl, propyls, butyls), a Cs-C 8 cycloalkyl (such as for example cyclohexyl), a C 6 -Cι aryl or aralkyl having a C 6 -Cι 2 aryl part and a C] -C alkyl part (such as, for example, phenyl, xylyl, benzyl, phenylethyl); the symbols E are hydrolyzable groups and each represent a C 1 -C 10 alkoxy group (such as, for example, methoxy, ethoxy, octyloxy), a C 6 -C 1 aryloxy group (such as, for example, phenyloxy), a C 1 -C C alkoxy group 13 (such as, for example, acetoxy), a Cι-C 8 ketiminoxy group (such as ON = C (CH) (C 2 H 5 ), ON = C (CH 3 ) 2 ).
Si un agent de recouvrement de la charge inorganique est utilisé, en particulier un α,ω- dihydroxy-POS, il est utilisé de préférence à raison de 0,1 à 10 parties en poids, plus préférentiellement de 0,5 à 5 parties, pour 100 parties de charge inorganique renforçante, la quantité totale d'oligomère POS et d'agent de recouvrement représentant avantageusement moins de 10%, plus préférentiellement moins de 8% en poids par rapport à la quantité de charge inorganique renforçante.If an inorganic charge recovery agent is used, in particular an α, ω- dihydroxy-POS, it is preferably used at a rate of 0.1 to 10 parts by weight, more preferably from 0.5 to 5 parts, per 100 parts of reinforcing inorganic filler, the total amount of POS oligomer and of covering agent advantageously representing less than 10%, more preferably less than 8% by weight relative to the quantity of reinforcing inorganic filler.
TJ-5. Préparation des compositions de caoutchoucTJ-5. Preparation of rubber compositions
Les compositions sont fabriquées dans des mélangeurs appropriés, en utilisant deux phases de préparation successives bien connues de l'homme du métier : une première phase de travail ou malaxage thermo-mécanique (parfois qualifiée de phase "non-productive") à haute température, jusqu'à une température maximale (notée Tmax) comprise entre 110°C et 190°C, de préférence entre 130°C et 180°C, suivie d'une seconde phase de travail mécanique (parfois qualifiée de phase "productive") à plus basse température, typiquement inférieure à 110°C, par exemple entre 60°C et 100°C, phase de finition au cours de laquelle est incorporé le système de réticulation ou vulcanisation ; de telles phases ont été décrites par exemple dans les documents précités EP 501227, EP 735088, WO00/05300, WO00/05301 ou WO02/083782.The compositions are produced in suitable mixers, using two successive preparation phases well known to those skilled in the art: a first working or thermo-mechanical kneading phase (sometimes called a "non-productive" phase) at high temperature, up to a maximum temperature (noted T max ) of between 110 ° C and 190 ° C, preferably between 130 ° C and 180 ° C, followed by a second phase of mechanical work (sometimes referred to as the "productive" phase) at a lower temperature, typically less than 110 ° C, for example between 60 ° C and 100 ° C, finishing phase during which the crosslinking or vulcanization system is incorporated; such phases have been described for example in the aforementioned documents EP 501227, EP 735088, WO00 / 05300, WO00 / 05301 or WO02 / 083782.
Le procédé de fabrication selon l'invention est caractérisé en ce qu'au moins la charge inorganique renforçante et l'oligomère POS sont incorporés par malaxage à l'élastomère diénique au cours de la première phase dite non-productive, c'est-à-dire que l'on introduit dans le mélangeur et que l'on malaxe thermomécaniquement, en une ou plusieurs étapes, au moins ces différents constituants de base jusqu'à atteindre une température maximale comprise entre 110°C et 190°C, de préférence comprise entre 130°C et 180°C.The manufacturing method according to the invention is characterized in that at least the reinforcing inorganic filler and the POS oligomer are incorporated by kneading with the diene elastomer during the first so-called non-productive phase, that is to say -to say that one introduces into the mixer and that one thermomechanically kneads, in one or more steps, at least these different basic constituents until reaching a maximum temperature between 110 ° C and 190 ° C, preferably between 130 ° C and 180 ° C.
A titre d'exemple, la première phase (non-productive) est conduite en une seule étape thermomécanique au cours de laquelle on introduit, dans un mélangeur approprié tel qu'un mélangeur interne usuel, dans un premier temps tous les constituants de base nécessaires (élastomère diénique, charge inorganique renforçante et agent de couplage), puis dans un deuxième temps, par exemple après une à deux minutes de malaxage, les éventuels agents de recouvrement ou de mise en œuvre complémentaires et autres additifs divers, à l'exception du système de vulcanisation ; lorsque la densité apparente de la charge inorganique renforçante est faible (cas général des silices), il peut être avantageux de fractionner son introduction en deux ou plusieurs parties. Une seconde étape de travail thermomécanique peut être ajoutée dans ce mélangeur interne, après tombée du mélange et refroidissement intermédiaire (température de refroidissement de préférence inférieure à 100°C), dans le but de faire subir aux compositions un traitement thermomécanique complémentaire, notamment pour améliorer encore la dispersion, dans la matrice élastomérique, de la charge inorganique renforçante et de son agent de couplage. La durée totale du malaxage, dans cette phase non- productive, est de préférence comprise entre 2 et 10 minutes.By way of example, the first (non-productive) phase is carried out in a single thermomechanical step during which all the necessary basic constituents are introduced into a suitable mixer such as a conventional internal mixer. (diene elastomer, reinforcing inorganic filler and coupling agent), then in a second step, for example after one to two minutes of kneading, any additional covering or processing agents and other various additives, with the exception of vulcanization system; when the apparent density of the reinforcing inorganic filler is weak (general case of silicas), it may be advantageous to split its introduction into two or more parts. A second thermomechanical working step can be added to this internal mixer, after the mixture has fallen and intermediate cooling (cooling temperature preferably less than 100 ° C.), in order to subject the compositions to a complementary thermomechanical treatment, in particular to improve still the dispersion, in the elastomeric matrix, of the reinforcing inorganic filler and of its coupling agent. The total duration of the kneading, in this non-productive phase, is preferably between 2 and 10 minutes.
Après refroidissement du mélange ainsi obtenu, on incorpore alors le système de vulcanisation à basse température, généralement dans un mélangeur externe tel qu'un mélangeur à cylindres ; le tout est alors mélangé (phase productive) pendant quelques minutes, par exemple entre 5 et 15 minutes.After the mixture thus obtained has cooled, the vulcanization system is then incorporated at low temperature, generally in an external mixer such as a cylinder mixer; the whole is then mixed (productive phase) for a few minutes, for example between 5 and 15 minutes.
La composition finale ainsi obtenue est ensuite calandrée, par exemple sous la forme d'une feuille, d'une plaque ou encore extradée, par exemple pour former un profilé de caoutchouc utilisé pour la fabrication de semi-finis tels que des bandes de roulement, des nappes d'armatures de sommet, des flancs, des nappes d'armatures de carcasse, des talons, des protecteurs, des chambres à air ou des gommes intérieures étanches pour pneu sans chambre.The final composition thus obtained is then calendered, for example in the form of a sheet, a plate or even extradited, for example to form a rubber profile used for the manufacture of semi-finished products such as treads, crown reinforcement plies, sidewalls, carcass reinforcement plies, heels, protectors, air chambers or waterproof inner liners for tubeless tires.
La vulcanisation (ou cuisson) est conduite de manière connue à une température généralement comprise entre 130°C et 200°C, de préférence sous pression, pendant un temps suffisant qui peut varier par exemple entre 5 et 90 min en fonction notamment de la température de cuisson, du système de vulcanisation adopté, de la cinétique de vulcanisation de la composition considérée ou de la taille du pneumatique.Vulcanization (or baking) is carried out in a known manner at a temperature generally between 130 ° C and 200 ° C, preferably under pressure, for a sufficient time which can vary for example between 5 and 90 min depending in particular on the temperature curing, the vulcanization system adopted, the vulcanization kinetics of the composition considered or of the size of the tire.
Le système de vulcanisation proprement dit est préférentiellement à base de soufre et d'un accélérateur primaire de vulcanisation, en particulier un accélérateur du type sulfénamide. A ce système de réticulation viennent s'ajouter, incorporés au cours de la première phase non- productive et/ou au cours de la phase productive, divers accélérateurs secondaires ou activateurs de vulcanisation connus tels que oxyde de zinc, acide stéariqύe, dérivés guanidiques (en particulier diphénylguanidine), etc. Le soufre est utilisé à un taux préférentiel compris entre 0,5 et 10 pce, plus préférentiellement compris entre 0,5 et 5,0 pce, par exemple entre 0,5 et 3,0 pce lorsque l'invention est appliquée à une bande de roulement de pneumatique. L'accélérateur primaire de vulcanisation est utilisé à un taux préférentiel compris entre 0,5 et 10 pce, plus préférentiellement compris entre 0,5 et 5,0 pce en particulier lorsque l'invention s'applique à une bande de roulement de pneumatique.The vulcanization system proper is preferably based on sulfur and a primary vulcanization accelerator, in particular an accelerator of the sulfenamide type. To this crosslinking system are added, incorporated during the first non-productive phase and / or during the productive phase, various known secondary accelerators or vulcanization activators such as zinc oxide, stearic acid, guanidine derivatives ( especially diphenylguanidine), etc. Sulfur is used at a preferential rate of between 0.5 and 10 phr, more preferably of between 0.5 and 5.0 phr, for example between 0.5 and 3.0 phr when the invention is applied to a strip. tire bearing. The primary vulcanization accelerator is used at a preferential rate of between 0.5 and 10 phr, more preferably between 0.5 and 5.0 phr in particular when the invention applies to a tire tread.
L'invention concerne les compositions de caoutchouc précédemment décrites tant à l'état dit "cru" (i.e., avant cuisson) qu'à l'état dit "cuit" ou vulcanisé (i.e., après réticulation ou vulcanisation). Les compositions conformes à l'invention peuvent être utilisées seules ou en coupage (i.e., en mélange) avec toute autre composition de caoutchouc utilisable pour la fabrication de pneumatiques. III. EXEMPLES DE REALISATION DE L'INVENTIONThe invention relates to the rubber compositions previously described both in the so-called "raw" state (ie, before curing) and in the so-called "cooked" or vulcanized state (ie, after crosslinking or vulcanization). The compositions according to the invention can be used alone or as a blend (ie, as a mixture) with any other rubber composition which can be used for the manufacture of tires. III. EXAMPLES OF EMBODIMENT OF THE INVENTION
πi-1. Synthèse de l'agent de couplage POSπi-1. Synthesis of the POS coupling agent
A) Synthèse du précurseur : huile silicone α,ω-hydroxylée à partir des éthoxysilanes correspondants.A) Synthesis of the precursor: α, ω-hydroxylated silicone oil from the corresponding ethoxysilanes.
a) matières premières :a) raw materials:
- diméthyldiéthoxysilane (disponible commercialement) ;- dimethyldiethoxysilane (commercially available);
- 2-éthylcyclohexènediéthoxyméthylsilane, synthétisé à partir du diéthoxyméthylhydrogéno- silane commercial, selon le schéma :- 2-ethylcyclohexenediethoxymethylsilane, synthesized from commercial diethoxymethylhydrogenosilane, according to the scheme:
(OEt)2MeSiH (OEt MeSi (OEt) 2 MeSiH (OEt MeSi
et les conditions suivantes:and the following conditions:
- catalyseur au platine (Karstedt) : 17 ppm masse réactionnelle ;- platinum catalyst (Karstedt): 17 ppm reaction mass;
- MeSi(OEt)2H : 1 eq (équivalent) ; - vinylcyclhexène (VCH) : 1,32 équivalent/silane ;- MeSi (OEt) 2 H: 1 eq (equivalent); - vinylcyclhexene (VCH): 1.32 equivalent / silane;
- 70°C, coulée du silane sur un pied de VCH, contrôle de l'exothermie par bain de glace ;- 70 ° C, pouring of the silane on a VCH foot, control of the exotherm by ice bath;
- taux de transformation TT(SiH) : 100%) après 15 heures de réaction ;- TT conversion rate (SiH): 100%) after 15 hours of reaction;
- Elimination sous vide du VCH, puis distillation du produit final.- Vacuum removal of the VCH, then distillation of the final product.
b) hydrolyse :b) hydrolysis:
EtO2SïMe2 + EtO— + cycliquesEtO 2 SïMe 2 + EtO— + cyclic
Cette étape a été réalisée sans catalyse et par hydrolyse directe du mélange de silanes, à partir des réactifs suivants :This step was carried out without catalysis and by direct hydrolysis of the mixture of silanes, using the following reagents:
Me(VCH)SiOEt2 : 315,76 g (soit 1309,8 mmoles) ; cyclohexane : 1 litre ;Me (VCH) SiOEt 2 : 315.76 g (or 1309.8 mmol); cyclohexane: 1 liter;
Me2SiOEt : 157,9 g (soit 1066,9 mmoles) ; eau déminéralisée : 947,33 g (soit 52,6 moles ; 22,13 éq./silanes).Me 2 SiOEt: 157.9 g (or 1066.9 mmol); demineralized water: 947.33 g (i.e. 52.6 moles; 22.13 eq. / silanes).
L'éthanol formé lors de la réaction est éliminé par entraînement azéotropique avec le cyclohexane.The ethanol formed during the reaction is removed by azeotropic entrainment with cyclohexane.
Mode opératoire :Procedure:
Dans un ballon de 3 litres équipé d'une sonde de température et d'une agitation mécanique sont introduits les silanes ainsi que 636,91 g d'eau. 1 litre de cyclohexane est ajouté au milieu, ce qui rend le système biphasique. Le milieu réactionnel est agité et chauffé à 70°C pendant 3 heures. La température du milieu réactionnelle est montée à 100°C et le chauffage est poursuivi pendant 3h30min.Silanes and 636.91 g of water are introduced into a 3-liter flask equipped with a temperature probe and mechanical stirring. 1 liter of cyclohexane is added to the medium, which makes the system biphasic. The reaction medium is stirred and heated at 70 ° C for 3 hours. The temperature of the reaction medium rose to 100 ° C. and the heating was continued for 3 h 30 min.
Une analyse intermédiaire de la phase organique du milieu par RMN 1H montre que l'hydrolyse est incomplète à ce stade. Un rajout d'eau est réalisé (310,42 g) et le chauffage est poursuivi pendant 3 heures à 100°C. Le milieu est refroidi, puis la partie organique est récupérée par décantation, puis séchée sur MgSO4. Le solvant est éliminé. On obtient une huile fluide translucide. La RMN 1H indique que les extrémités de l'oligomère obtenu sont de type HOSi.An intermediate analysis of the organic phase of the medium by 1 H NMR shows that the hydrolysis is incomplete at this stage. An addition of water is carried out (310.42 g) and the heating is continued for 3 hours at 100 ° C. The medium is cooled, then the organic part is recovered by decantation, then dried over MgSO4. The solvent is removed. A translucent fluid oil is obtained. 1 H NMR indicates that the ends of the oligomer obtained are of HOSi type.
On obtient ainsi un oligomère POS de formule (XIV):A POS oligomer of formula (XIV) is thus obtained:
dans laquelle in which
m + n = 2 ;m + n = 2;
96,5%) des R' sont H et 3,5% sont des groupes éthyle (% en moles).96.5%) of R 'are H and 3.5% are ethyl groups (mol%).
B) Synthèse de l'oligomère POS α,ω-hydroχylé fonctionnalisé par des fonctions thiols secondaires :B) Synthesis of the α, ω-hydroχylated POS oligomer functionalized by secondary thiol functions:
Les réactions ont été réalisées dans une autoclave standard de 2 litres à agitation magnétique (modèle ABC 02000 SS 04, Autoclave Engineers Europe), équipé d'un dispositif d'agitation et d'un dispositif d'alimentation en gaz H S, et dont le volume intérieur a été maintenu sous une atmosphère d'azote sec. Préalablement, on a préparé un mélange A de 3,25 g d'initiateur radicalaire commercialisé sous le nom VAZO 52® par Dupont de Nemours, 550,3 g de toluène et 200,3 g de l'huile précurseur obtenue à l'étape précédente.The reactions were carried out in a standard 2-liter autoclave with magnetic stirring (model ABC 02000 SS 04, Autoclave Engineers Europe), equipped with a stirring device and a HS gas supply device, and the interior volume was maintained under an atmosphere of dry nitrogen. Previously, there was prepared a mixture A of 3.25 g of free radical initiator available under the tradename VAZO 52 ® by Dupont de Nemours, 550.3 g of toluene and 200.3 g of the precursor oil obtained in step previous.
On a chargé 509,7 g de toluène dans l'autoclave, et assuré un barbotage d'H S en continu pendant 5 minutes, puis, sous une pression de 13 bars, le mélange A a été introduit. L'autoclave a ensuite été isolé et la température du milieu portée à 100 °C pendant 1 heure. En fin de réaction, après élimination de l'H S en excès, le milieu réactionnel a été récupéré. Après dévolatilisation (50 °C, 2 mbar), on a récupéré l'huile fonctionnalisée.509.7 g of toluene was loaded into the autoclave, and bubbling of H S continuously for 5 minutes, then, under a pressure of 13 bars, mixture A was introduced. The autoclave was then isolated and the temperature of the medium brought to 100 ° C. for 1 hour. At the end of the reaction, after removal of the excess H S, the reaction medium was recovered. After devolatilization (50 ° C, 2 mbar), the functionalized oil was recovered.
Résultats de RMN silicium :Silicon NMR results:
Le taux de transformation des insaturations est de 86%> molaire. On n'observe pas de sulfures à la précision de la détection RMN 1H près.The transformation rate of unsaturations is 86%> molar. No sulfides are observed to the accuracy of the 1 H NMR detection.
On obtient ainsi un oligomère POS bifonctionnel de formule (XV) :A bifunctional POS oligomer of formula (XV) is thus obtained:
dans laquellein which
m + n = 2 ;m + n = 2;
96,5 % des R' sont H et 3,5 % des groupes éthyle (% en mole) ; la viscosité est de 2020 mPa.s.96.5% of R 'are H and 3.5% of ethyl groups (% by mole); the viscosity is 2020 mPa.s.
IH-2. Préparation des compositions de caoutchoucIH-2. Preparation of rubber compositions
On procède pour les essais qui suivent de la manière suivante: on introduit dans un mélangeur interne, rempli à 70% et dont la température initiale de cuve est d'environ 90°C, l'élastomère diénique (ou le mélange d'élastomères diéniques, le cas échéant), la charge renforçante, l'agent de couplage, puis, après une à deux minutes de malaxage, les divers autres ingrédients à l'exception du système de vulcanisation. On conduit alors un travail thermomécanique (phase non-productive) en deux étapes (durée totale du malaxage égale à environ 7 min), jusqu'à atteindre une température maximale de "tombée" d'environ 165°C. On récupère le mélange ainsi obtenu, on le refroidit puis on ajoute le système de vulcanisation (soufre et accélérateur sulfénamide) sur un mélangeur externe (homo-fînisseur) à 30°C, en mélangeant le tout (phase productive) pendant 3 à 4 minutes.The following tests are carried out as follows: a diene elastomer (or mixture of diene elastomers) is introduced into an internal mixer, filled to 70% and whose initial tank temperature is approximately 90 ° C. , if applicable), the reinforcing filler, the coupling agent, then, after one to two minutes of kneading, the various other ingredients with the exception of the vulcanization system. Thermomechanical work is then carried out (non-productive phase) in two stages (total mixing time equal to approximately 7 min), until a maximum "fall" temperature of approximately 165 ° C is reached. The mixture thus obtained is recovered, cooled, and then the vulcanization system (sulfur and accelerator) is added. sulfenamide) on an external mixer (homo-finisher) at 30 ° C, mixing everything (productive phase) for 3 to 4 minutes.
Les compositions ainsi obtenues sont ensuite calandrées soit sous la forme de plaques (épaisseur de 2 à 3 mm) ou de feuilles fines de caoutchouc pour la mesure de leurs propriétés physiques ou mécaniques, soit sous la forme de profilés utilisables directement, après découpage et/ou assemblage aux dimensions souhaitées, par exemple comme produits semi- finis pour pneumatiques, en particulier comme bandes de roulement de pneumatiques.The compositions thus obtained are then calendered either in the form of plates (thickness of 2 to 3 mm) or of thin sheets of rubber for the measurement of their physical or mechanical properties, or in the form of profiles which can be used directly, after cutting and / or assembly to the desired dimensions, for example as semi-finished products for tires, in particular as tire treads.
Dans les essais qui suivent, l'élastomère diénique est un coupage SBR/BR et la charge inorganique renforçante (silice HDS) est utilisée à un taux préférentiel compris dans un domaine de 40 à 120 pce.In the following tests, the diene elastomer is an SBR / BR blend and the reinforcing inorganic filler (HDS silica) is used at a preferential rate comprised within a range of 40 to 120 phr.
III-3. Essais de caractérisationIII-3. Characterization tests
Cet essai a pour but de démontrer les performances de couplage (charge inorganique/ élastomère diénique) améliorées apportées par l'oligomère POS, comparativement à l'agent de couplage TESPT conventionnel.The purpose of this test is to demonstrate the improved coupling performance (inorganic filler / diene elastomer) provided by the POS oligomer, compared to the conventional TESPT coupling agent.
On prépare pour cela deux compositions à base d'un coupage SSBR/BR renforcées de silice, notées C-1 et C-2, ces deux compositions différant essentiellement par la nature de l'agent de couplage utilisé :Two compositions are prepared for this based on a SSBR / BR blend reinforced with silica, denoted C-1 and C-2, these two compositions differing essentially in the nature of the coupling agent used:
- composition C-1 : silane TESPT conventionnel ; - composition C-2 : oligomère POS de formule (XV).- composition C-1: conventional TESPT silane; - Composition C-2: POS oligomer of formula (XV).
L'élastomère diénique est un élastomère connu de l'homme du métier : SSBR comportant 25%) en masse de styrène, les motifs polybutadiène présents étant pour 58% des motifs polybutadiènes-1,2 et pour 23% des motifs polybutadiène- 1,4 trans, ledit SSBR étant utilisé en mélange avec un polybutadiène à taux élevé de liaisons cis 1-4.The diene elastomer is an elastomer known to a person skilled in the art: SSBR comprising 25%) by mass of styrene, the polybutadiene units present being 58% of the polybutadiene-1,2 units and 23% of the polybutadiene-1 units, 4 trans, said SSBR being used in admixture with a polybutadiene having a high rate of cis 1-4 bonds.
Les deux agents de couplage sont utilisés à un taux isomolaire en silicium, c'est-à-dire qu'on utilise, quelle que soit la composition, le même nombre de moles de fonctions Y réactives vis- à-vis de la silice et de ses groupes hydroxyles de surface.The two coupling agents are used at an isomolar silicon content, that is to say that whatever the composition is used, the same number of moles of functions Y reactive with respect to silica and of its surface hydroxyl groups.
A l'oligomère POS est associée une faible quantité d'agent de recouvrement (1 pce) de la charge inorganique (aide à la mise en œuvre) ; il est à noter que la quantité totale (agent de couplage POS + agent de recouvrement POS) - soit 5 pce - reste avantageusement inférieure à celle de l'agent de couplage conventionnel TESPT seul (6,4 pce) dans la composition témoin C-1. Par rapport au poids de charge inorganique renforçante, le taux d'agent de couplage et d'agent de recouvrement, dans la composition de l'invention C-2, représente moins de 10% en poids par rapport à la quantité de charge inorganique renforçante.With the POS oligomer is associated a small amount of covering agent (1 pce) of the inorganic load (aid for implementation); it should be noted that the total quantity (POS coupling agent + POS covering agent) - ie 5 phr - advantageously remains lower than that of the conventional coupling agent TESPT alone (6.4 phr) in the control composition C- 1. Relative to the weight of reinforcing inorganic filler, the level of coupling agent and covering agent, in the composition of the invention C-2, represents less than 10% by weight relative to the amount of reinforcing inorganic filler .
Les tableaux 1 et 2 donnent la formulation des différentes compositions (tableau 1 - taux des différents produits exprimés en pce) ainsi que leurs propriétés rheométriques, et propriétés après cuisson (40 min à 150°C) ; le système de vulcanisation est constitué par soufre et sulfénamide. La figure annexée reproduit les courbes de module (en MPa) en fonction de l'allongement (en %) ; ces courbes sont notées Cl et C2 et correspondent respectivement aux compositions C-1 et C-2.Tables 1 and 2 give the formulation of the different compositions (Table 1 - rate of the different products expressed in pce) as well as their rheometric properties, and properties after cooking (40 min at 150 ° C); the vulcanization system is made up of sulfur and sulfenamide. The appended figure reproduces the module curves (in MPa) as a function of the elongation (in%); these curves are denoted Cl and C2 and correspond respectively to compositions C-1 and C-2.
L'examen des différents résultats du tableau 2 montre, pour la composition conforme à l'invention C-2, comparée à la composition témoin C-1 :The examination of the different results in Table 2 shows, for the composition according to the invention C-2, compared to the control composition C-1:
une cinétique de vulcanisation nettement plus rapide, illustrée tant par une constante K de vitesse de conversion supérieure (multipliée par 2,5), que par un temps de cuisson (T99 - To) nettement réduit (divisé par 2,5) ;significantly faster vulcanization kinetics, illustrated both by a constant K of higher conversion speed (multiplied by 2.5) and by a significantly reduced cooking time (T 99 - To) (divided by 2.5);
- après cuisson, la composition conforme à l'invention présente les valeurs les plus élevées de module sous forte déformation (MA300) et de rapport MA300/MA100, indicateurs clairs pour l'homme du métier d'un meilleur renforcement apporté par la charge inorganique et son agent de couplage oligomère POS ; - enfin, des propriétés d'hystérèse également améliorées, comme illustré par des valeurs de tan(δ)max et de ΔG très sensiblement diminuées, ce qui est un indicateur d'une résistance au roulement réduite.- After baking, the composition according to the invention has the highest values of modulus under strong deformation (MA300) and of MA300 / MA100 ratio, clear indicators for those skilled in the art of better reinforcement provided by the inorganic filler and its POS oligomer coupling agent; - finally, hysteresis properties also improved, as illustrated by tan (δ) max and ΔG values very significantly reduced, which is an indicator of reduced rolling resistance.
La figure annexée confirme bien les observations précédentes : la composition de l'invention (courbe C2) révèle un niveau de renforcement (module) supérieur quel que soit le taux d'allongement sous grande déformation (allongements de 100% et plus) ; pour un tel domaine d'allongements, ce comportement démontre une haute qualité de la liaison ou couplage entre la charge inorganique renforçante et l'élastomère diénique.The appended figure clearly confirms the previous observations: the composition of the invention (curve C2) reveals a higher level of reinforcement (module) whatever the rate of elongation under great deformation (elongations of 100% and more); for such an elongation domain, this behavior demonstrates a high quality of the bond or coupling between the reinforcing inorganic filler and the diene elastomer.
Ainsi, de manière inattendue pour l'homme du métier, la composition conforme à l'invention comportant l'oligomère α,ω-dihydroxy-mercaptopolyorganosiloxane révèle non seulement des propriétés de renforcement supérieures, mais encore et surtout des propriétés de cuisson améliorées par rapport à celles offertes par l'agent de couplage TESPT conventionnel.Thus, unexpectedly for a person skilled in the art, the composition according to the invention comprising the oligomer α, ω-dihydroxy-mercaptopolyorganosiloxane reveals not only superior reinforcing properties, but also and above all improved cooking properties compared to to those offered by the conventional TESPT coupling agent.
L'invention trouve des applications particulièrement avantageuses dans les compositions de caoutchouc destinées à la fabrication de bandes de roulement de pneumatiques, en particulier lorsque ces bandes de roulement sont destinées à des pneumatiques pour véhicules tourisme, motos ou véhicules industriels du type Poids-lourd. The invention finds particularly advantageous applications in rubber compositions intended for the manufacture of tire treads, in particular when these treads are intended for tires for passenger vehicles, motorcycles or industrial vehicles of the HGV type.
Tableau 1Table 1
(1) SBR solution avec 57% de motifs polybutadiène 1-2 ; 25% de styrène ; Tg = -26°C ; 75 pce SBR sec étendu avec 13,5 pce d'huile aromatique (soit un total de 88,5 pce) ;(1) SBR solution with 57% of 1-2 polybutadiene units; 25% styrene; Tg = -26 ° C; 75 pce dry SBR extended with 13.5 pce of aromatic oil (a total of 88.5 pce);
(2) BR avec 4,3% de 1-2 ; 2,7% de trans ; 93% de cis 1-4 (Tg = -104°C) ;(2) BR with 4.3% of 1-2; 2.7% trans; 93% cis 1-4 (Tg = -104 ° C);
(3) silice type "HD" - "Zeosil 1165MP" de la société RHODIA sous forme de microperles (BET et CTAB : environ 150-160 m2/g) ;(3) "HD" type silica - "Zeosil 1165MP" from the company RHODIA in the form of microbeads (BET and CTAB: approximately 150-160 m 2 / g);
(4) huile "Enerflex 65" de la société BP ;(4) oil "Enerflex 65" from the company BP;
(5) TESPT ("Si69" de la société DEGUSSA) ;(5) TESPT ("Si69" from the company DEGUSSA);
(6) oligomère POS de formule (XV) ;(6) POS oligomer of formula (XV);
(7) huile silicone de type α,ω-di-OH ("Rhodorsil 48V50" de la société Rhodia) ;(7) silicone oil of type α, ω-di-OH ("Rhodorsil 48V50" from the company Rhodia);
(8) diphénylguanidine ("Vulkacit D" de la société BAYER) ;(8) diphenylguanidine ("Vulkacit D" from the company BAYER);
(9) N-l,3-diméthylbutyl-N-phényl-para-phénylènediamine ("Santoflex 6-PPD" de la société FLEXSYS) ;(9) N-1,3-dimethylbutyl-N-phenyl-para-phenylenediamine ("Santoflex 6-PPD" from the company FLEXSYS);
(10) N-cyclohexyl-2-benzothiazyl-sulfénamide ("Santocure CBS" de la société FLEXSYS).(10) N-cyclohexyl-2-benzothiazyl-sulfenamide ("Santocure CBS" from the company FLEXSYS).
Tableau 2Table 2

Claims

REVENDICATIONS
1. Composition élastomérique utilisable pour la fabrication de pneumatiques, à base d'au moins un élastomère diénique, une charge inorganique à titre de charge renforçante et un agent de couplage, caractérisée en ce que cet agent de couplage est un oligomère α,ω- dihydroxy-polyorganosiloxane linéaire comportant de 2 à 15 atomes de silicium, et, le long de sa chaîne, au moins un atome de silicium porteur d'un groupe fonctionnel soufré (fonction notée "F"), de formule (I) :1. Elastomeric composition usable for the manufacture of tires, based on at least one diene elastomer, an inorganic filler as reinforcing filler and a coupling agent, characterized in that this coupling agent is an α, ω- oligomer linear dihydroxy-polyorganosiloxane comprising from 2 to 15 silicon atoms, and, along its chain, at least one silicon atom carrying a sulfur functional group (function denoted "F"), of formula (I):
R1 — GR 1 - G
dans laquelle le groupe G représente SH ou un radical épisulfure et R1 représente un groupe de liaison divalent.in which the group G represents SH or an episulphide radical and R 1 represents a divalent linking group.
2. Composition selon la revendication 1, R1 étant choisi parmi les alkylènes linéaires ou ramifiés comportant de 1 à 20 atomes de carbone.2. Composition according to claim 1, R 1 being chosen from linear or branched alkylene having from 1 to 20 carbon atoms.
3. Composition selon la revendication 2, R1 étant choisi parmi :3. Composition according to claim 2, R 1 being chosen from:
- les groupes alkylène notés r1 ayant de 1 à 20 atomes de carbone ;- the alkylene groups denoted r 1 having from 1 to 20 carbon atoms;
- les groupes alkylène-(poly)cycloalkylène-alkylène notés r2, dont les parties alkylènes, linéaires ou ramifiées, ont 1 à 20 atomes de carbone, et la partie cyclique comporte de 5 à 10 atomes de carbone ;- the alkylene- (poly) cycloalkylene-alkylene groups denoted r 2 , of which the alkylene parts, linear or branched, have 1 to 20 carbon atoms, and the cyclic part contains from 5 to 10 carbon atoms;
- les groupes alkylène-phénylène-alkylène notés r dont les parties alkylènes, linéaires ou ramifiées, ont de 1 à 20 atomes de carbone.- the alkylene-phenylene-alkylene groups denoted r whose alkylene parts, linear or branched, have from 1 to 20 carbon atoms.
4. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, l'oligomère polyorganosiloxane répondant à la formule moyenne (fi) :4. Composition according to any one of claims 1 to 3, the polyorganosiloxane oligomer corresponding to the average formula (fi):
1/2 O1/2R'1/2 O 1/2 R '
m m
dans laquei le :in that:
- m, n, x, y et z sont des nombres entiers ou fractionnaires ;- m, n, x, y and z are whole or fractional numbers;
- les symboles R' représentent majoritairement l'hydrogène, une minorité (moins de 50% en moles) d'entre eux pouvant représenter un alkyle en Ci -Ci 5, préférentiellement en C]-C6 ; - les symboles R, identiques ou différents, représentent chacun un groupe hydrocarboné monovalent choisi parmi les alkyles linéaires ou ramifiés en Cι-C6 ;the symbols R ′ mainly represent hydrogen, a minority (less than 50 mol%) of them being able to represent a C 1 -C 5, preferably C 1 -C 6, alkyl; - The symbols R, identical or different, each represent a monovalent hydrocarbon group chosen from linear or branched Cι-C 6 alkyls;
- les symboles pF représentent des groupes précurseurs des groupes F ;the symbols pF represent precursor groups of the groups F;
- m+n = 2 ; - (x+y+z) est compris dans un domaine de 2 à 15 ;- m + n = 2; - (x + y + z) is included in a range from 2 to 15;
- x est égal à ou différent de zéro, de préférence différent de zéro ;- x is equal to or different from zero, preferably different from zero;
- y est différent de zéro ;- y is different from zero;
- z est égal à ou différent de zéro.- z is equal to or different from zero.
5. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, la fonction F étant porteuse d'un radical G épisulfure et répondant à l'une des formules (Iϋ-a) ou (ÏÏI-b) :5. Composition according to any one of claims 1 to 4, the function F carrying a radical G episulfide and corresponding to one of the formulas (Iϋ-a) or (III-b):
(Ill-a) R3-(Ill-a) R 3 -
dans laquelle R3 est choisi parmi :in which R 3 is chosen from:
- les groupes alkylène notés r1, linéaires ou ramifiés, ayant de 1 à 20 atomes de carbone ;- the alkylene groups denoted r 1 , linear or branched, having from 1 to 20 carbon atoms;
- les groupes alkylène-(poly)cycloalkylène-alkylène notés r2 dont les parties alkylène, linéaires ou ramifiées, comportent de 1 à 20 atomes de carbone et la partie cyclique comporte de 5 à 10 atomes de carbone ;- the alkylene- (poly) cycloalkylene-alkylene groups denoted r 2 in which the alkylene parts, linear or branched, contain from 1 to 20 carbon atoms and the cyclic part contains from 5 to 10 carbon atoms;
ou :or :
dans laquelle n est un nombre entier allant de 4 à 7 et R est choisi parmi les alkylènes r .in which n is an integer ranging from 4 to 7 and R is chosen from alkylene r.
6. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, la fonction F étant choisie parmi celles de formules (1) à (13) ci-après :6. Composition according to any one of claims 1 to 5, the function F being chosen from those of formulas (1) to (13) below:
dans lesquelles, le cas échéant :in which, if applicable:
- n est un nombre entier allant de 1 à 12, de préférence égal à 1, 2 ou 3 ;- n is an integer ranging from 1 to 12, preferably equal to 1, 2 or 3;
- R4, R5 et R6, identiques ou différents, représentent H ou un radical hydrocarboné monovalent, choisi de préférence parmi les alkyles linéaires ou ramifiés ayant de 1 à 6 atomes de carbone. - R 4 , R 5 and R 6 , identical or different, represent H or a monovalent hydrocarbon radical, preferably chosen from linear or branched alkyls having from 1 to 6 carbon atoms.
7. Composition selon l'une quelconque des revendications des revendications 4 à 6, l'oligomère polyorganosiloxane répondant à la formule moyenne (IV) :7. Composition according to any one of claims 4 to 6, the polyorganosiloxane oligomer corresponding to the average formula (IV):
dans laquelle :in which :
- les symboles R', identiques ou différents, représentent chacun l'hydrogène ou un groupe alkyle ayant de 1 à 3 atomes de carbone ; - au moins 80%>, de préférence au moins 90% de ces radicaux R' sont des Hydrogène (%> molaire) ;- the symbols R ', identical or different, each represent hydrogen or an alkyl group having from 1 to 3 carbon atoms; - At least 80%>, preferably at least 90% of these radicals R 'are Hydrogen (%> molar);
- m, n, x, y et z sont des nombres entiers ou fractionnaires ;- m, n, x, y and z are whole or fractional numbers;
- m+n = 2 ;- m + n = 2;
- (x+y+z) représentant le nombre total d'atomes de silicium est compris dans un domaine de 2 à 15, de préférence de 2 à 10 ;- (x + y + z) representing the total number of silicon atoms is in a range from 2 to 15, preferably from 2 to 10;
- x est égal à ou différent de zéro, de préférence différent de zéro ;- x is equal to or different from zero, preferably different from zero;
- y est différent de zéro ; •>- y is different from zero; •>
- z est égal à ou différent de zéro.- z is equal to or different from zero.
8. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, l'élastomère diénique étant choisi dans le groupe constitué par les polybutadienes, les polyisoprènes de synthèse, le caoutchouc naturel, les copolymères de butadiène, les copolymères d'isoprène et les mélanges de ces élastomères.8. Composition according to any one of claims 1 to 7, the diene elastomer being chosen from the group consisting of polybutadienes, synthetic polyisoprenes, natural rubber, butadiene copolymers, isoprene copolymers and mixtures of these elastomers.
9. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, le taux de charge inorganique renforçante étant compris entre 10 et 200 pce et le taux d'oligomère POS entre 1 et 20 pce (parties en poids pour cent d'elastomere).9. Composition according to any one of claims 1 to 8, the rate of reinforcing inorganic filler being between 10 and 200 phr and the rate of POS oligomer between 1 and 20 phr (parts by weight percent of elastomer).
10. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, comportant un agent de recouvrement de la charge inorganique.10. Composition according to any one of claims 1 to 9, comprising a recovery agent for the inorganic filler.
11. Composition selon la revendication 10, l'agent de recouvrement étant choisi dans le groupe constitué par les silanes hydrolysables, les polyols, les polyéthers, les aminés, les polyorganosiloxanes hydroxylés ou hydrolysables et les mélanges de ces composés.11. Composition according to claim 10, the covering agent being chosen from the group consisting of hydrolyzable silanes, polyols, polyethers, amines, hydroxylated or hydrolyzable polyorganosiloxanes and mixtures of these compounds.
12. Composition selon la revendication 11, l'agent de recouvrement étant un α,ω-dihydroxy- polyorganosiloxane. 12. Composition according to claim 11, the covering agent being an α, ω-dihydroxy-polyorganosiloxane.
13. Procédé pour préparer une composition de caoutchouc vulcanisable au soufre et utilisable pour la fabrication de pneumatiques, dans lequel on incorpore à au moins un élastomère diénique, au moins une charge inorganique renforçante et un agent de couplage, caractérisé en ce que :13. Process for preparing a rubber composition vulcanizable with sulfur and usable for the manufacture of tires, in which there is incorporated into at least one diene elastomer, at least one reinforcing inorganic filler and a coupling agent, characterized in that:
cet agent de couplage est un oligomère α,ω-dihydroxy-polyorganosiloxane linéaire comportant de 2 à 15 atomes de silicium, et, le long de sa chaîne, au moins un atome de silicium porteur d'un groupe fonctionnel (fonction notée "F") soufré de formule (I) :this coupling agent is a linear α, ω-dihydroxy-polyorganosiloxane oligomer comprising from 2 to 15 silicon atoms, and, along its chain, at least one silicon atom carrying a functional group (function denoted "F" ) sulfur of formula (I):
R1 — GR 1 - G
dans laquelle le groupe G représente SH ou un radical épisulfure et R1 représente un groupe de liaison divalent ; et en ce que :in which the group G represents SH or an episulphide radical and R 1 represents a divalent linking group; and in that :
- on malaxe thermomécaniquement le tout, en une ou plusieurs étapes, jusqu'à atteindre une température maximale comprise entre 110°C et 190°C.- thermomechanically kneading the whole, in one or more steps, until reaching a maximum temperature between 110 ° C and 190 ° C.
14. Utilisation d'une composition de caoutchouc conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 12, pour la fabrication de pneumatiques ou de produits semi-finis destinés aux pneumatiques, ces produits semi-finis étant choisis de préférence dans le groupe constitué par les bandes de roulement, les sous-couches de ces bandes de roulement, les nappes sommet, les flancs, les nappes carcasse, les talons, les protecteurs, les chambres à air et les gommes intérieures étanches pour pneumatique sans chambre.14. Use of a rubber composition in accordance with any one of claims 1 to 12, for the manufacture of tires or semi-finished products intended for tires, these semi-finished products preferably being chosen from the group consisting of the treads, the under-layers of these treads, the crown plies, the sidewalls, the carcass plies, the heels, the protectors, the air chambers and the inner gums sealed for tubeless tires.
15. Pneumatique comportant une composition de caoutchouc conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 12.15. A tire comprising a rubber composition according to any one of claims 1 to 12.
16. Produit semi-fini pour pneumatique, comportant une composition de caoutchouc conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 12.16. Semi-finished product for a tire, comprising a rubber composition according to any one of claims 1 to 12.
17. Produit semi-fini selon la revendication 16, consistant en une bande de roulement de pneumatique.17. Semi-finished product according to claim 16, consisting of a tire tread.
18. Utilisation, à titre d'agent de couplage (charge inorganique/élastomère diénique), dans une composition élastomérique renforcée d'une charge inorganique destinée à un pneumatique ou à un produit semi-fini pour pneumatique, d'un oligomère α,ω-dihydroxy- polyorganosiloxane linéaire comportant de 2 à 15 atomes de silicium, et, le long de sa chaîne, au moins un atome de silicium porteur d'un groupe fonctionnel (fonction notée "F") soufré de formule (I) : R1 — G18. Use, as coupling agent (inorganic filler / diene elastomer), in an elastomeric composition reinforced with an inorganic filler intended for a tire or for a semi-finished product for a tire, of an α, ol oligomer -dihydroxy- linear polyorganosiloxane comprising from 2 to 15 silicon atoms, and, along its chain, at least one silicon atom carrying a sulfur-containing functional group (function denoted "F") of formula (I): R 1 - G
dans laquelle le groupe G représente SH ou un radical épisulfure et R1 représente un groupe de liaison divalent. in which the group G represents SH or an episulphide radical and R 1 represents a divalent linking group.
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