ITMI20110974A1 - Pneumatico ad alte prestazioni per ruote di veicoli - Google Patents

Description

“Pneumatico ad alte prestazioni per ruote di veicoliâ€

DESCRIZIONE

CAMPO DELL’INVENZIONE

La presente invenzione riguarda uno pneumatico per ruote di veicoli, in particolare uno pneumatico ad alte prestazioni per veicoli a quattro ruote di grossa cilindrata, più in particolare uno pneumatico per applicazioni che richiedono elevate velocità operative e/o condizioni di guida estreme.

Gli pneumatici ad alte prestazioni, che sono comunemente definiti pneumatici “HP†o “UHP†(“High Performance†o “Ultra High Performance†) sono in particolare quelli che consentono di raggiungere velocità superiori a 200 km/h fino ad oltre 300 km/h. Esempi di tali pneumatici sono quelli appartenenti alle classi †T†, †U†, †H†, “V†, †Z†,“W†, "Y".

ARTE NOTA

Le domande di brevetto WO 00/24596, EP 0691218 e WO 01/03954 descrivono pneumatici ad alte prestazioni.

SOMMARIO DELL’INVENZIONE

La Richiedente ha osservato che nell’uso estremo a cui sono sottoposti talvolta gli pneumatici HP e UHP, gli pneumatici posteriori sono sollecitati a sforzi di tipo circonferenziale in quanto devono trasmettere grandi forze longitudinali durante le accelerazioni (sia in aumento sia in diminuzione di velocità) rispetto agli pneumatici anteriori che vengono sottoposti a forze sia in direzione circonferenziale sia in direzione trasversale rispetto a questa. Partendo da tale osservazione, la Richiedente si à ̈ posta il problema di migliorare le caratteristiche di struttura e funzionamento a velocità elevate e/o in condizioni di guida estreme di uno pneumatico ad alte prestazioni. La Richiedente ha quindi focalizzato l’attenzione dapprima sugli pneumatici posteriori ed ha riscontrato che à ̈ possibile ottenere pneumatici che presentano prestazioni migliorate durante l’uso in condizioni di utilizzo estremo, applicando in una posizione radialmente interna rispetto alla fascia battistrada almeno uno strato di un materiale elastomerico comprendente fibre inorganiche di dimensioni nanometriche, preferibilmente fibre inorganiche costituite da silicati di magnesio e/o alluminio.

La Richiedente ha sorprendentemente riscontrato che l’aggiunta delle fibre inorganiche di dimensioni nanometriche nello strato di materiale elastomerico, o sottostrato, disposto in posizione radialmente interna rispetto alla fascia battistrada, risultava in un incremento delle prestazioni dello pneumatico in condizioni di utilizzo estremo, in particolare per quanto riguarda la stabilità di guida, e più in particolare la stabilità della parte posteriore del veicolo.

Nelle prove eseguite su pneumatici anteriori, la Richiedente ha riscontrato miglioramenti delle prestazioni dello pneumatico portato in condizioni estreme sebbene meno marcati rispetto a quelli che ha potuto verificare per i pneumatici posteriori.

Vantaggiosamente, la Richiedente ha inoltre trovato che l’utilizzo delle fibre inorganiche di silicati di magnesio e/o alluminio di dimensioni nanometriche in sostituzione delle fibre organiche come, ad esempio le fibre aramidiche, permetteva di ottenere una migliore lavorabilità del materiale elastomerico sia nella fase di dispersione delle fibre nel materiale elastomerico sia nella fase di estrusione o calandratura del semilavorato comprendente il suddetto materiale elastomerico.

La Richiedente ha infatti riscontrato che l’aggiunta nel materiale elastomerico di fibre inorganiche di silicati di magnesio e/o alluminio di dimensioni nanometriche in sostituzione delle fibre organiche come, ad esempio le suddette fibre aramidiche o in sostituzione di una parte di carica di rinforzo di nero di carbonio produceva un miglioramento delle proprietà meccaniche del materiale elastomerico ed un miglioramento della lavorabilità del materiale grazie ad un miglioramento delle qualità reologiche dello stesso. La Richiedente ha notato tuttavia che il materiale elastomerico rinforzato con le suddette fibre inorganiche di silicati di magnesio e/o alluminio di dimensioni nanometriche, presentava una forte diminuzione del modulo dinamico a taglio all’aumentare della deformazione dinamica ed un isteresi maggiore, tali da rendere il materiale inadatto all’uso in pneumatici HP o UHP.

La Richiedente ha effettuato dei test sugli pneumatici dotati di sottostrato rinforzato con le suddette fibre ed ha potuto sorprendentemente riscontrare prestazioni migliorate in stabilità e controllabilità in particolare dei pneumatici posteriori.

Pertanto, secondo un primo aspetto, la presente invenzione riguarda uno pneumatico per ruote di veicoli, comprendente:

- una struttura di carcassa comprendente almeno uno strato di carcassa; - una struttura di cintura applicata in posizione radialmente esterna alla struttura di carcassa;

- una fascia battistrada applicata in posizione radialmente esterna a detta struttura di cintura; e

- almeno uno strato di materiale elastomerico applicato in una posizione radialmente interna rispetto a detta fascia battistrada;

in cui detto almeno uno strato di materiale elastomerico comprende fibre inorganiche di silicati di magnesio e/o alluminio di dimensioni nanometriche. Nella presente descrizione con fibra si intende un elemento allungato avente una dimensione (lunghezza) molto più elevata rispetto al diametro della sezione trasversale e con l’espressione “dimensioni nanometriche†riferite alle fibre inorganiche si intende che le fibre inorganiche hanno un diametro inferiore a 500 nm.

Secondo una forma di realizzazione preferita, detto materiale elastomerico comprende (a) un polimero elastomerico dienico e (b) fibre inorganiche aventi diametro inferiore a 100 nm.

Vantaggiosamente, dette fibre inorganiche hanno un diametro compreso tra 1 e 100 nm, più preferibilmente compreso tra 5 e 50 nm.

Preferibilmente, dette fibre inorganiche hanno una lunghezza inferiore a 10 µm, più preferibilmente compresa tra 0,2 e 10 µm, ancora più preferibilmente tra 0,2 e 5 µm.

Vantaggiosamente, le fibre inorganiche utilizzate nella presente invenzione sono scelte nel gruppo che consiste di fibre di silicati di magnesio e/o alluminio, ad esempio, fibre di sepiolite, fibre di paligorskite (anche nota come attapulgite) o loro miscele. Le fibre inorganiche di sepiolite sono particolarmente preferite.

Secondo una forma di realizzazione preferita, dette fibre inorganiche sono presenti nel materiale elastomerico in una quantità da 1 phr a 20 phr, preferibilmente da 3 phr a 15 phr.

Secondo una forma di realizzazione preferita, detto almeno uno strato di materiale elastomerico ha uno spessore inferiore a 2 mm, preferibilmente compreso fra 0,2 mm e 1,5 mm.

Secondo una forma di realizzazione preferita, detto almeno uno strato di materiale elastomerico à ̈ posto fra detta fascia battistrada e detta struttura di cintura.

Secondo una forma di realizzazione preferita, detto materiale elastomerico comprende inoltre (c) una carica di rinforzo di nero di carbone.

Secondo una forma di realizzazione preferita, detto materiale elastomerico comprende inoltre (d) un agente di accoppiamento silano.

Ai fini della presente descrizione e delle rivendicazioni che seguono, il termine “phr†significa le parti in peso di un determinato componente del materiale elastomerico per 100 parti in peso del polimero elastomerico dienico.

Vantaggiosamente le fibre inorganiche sono trattate con un compatibilizzante.

Secondo una forma di realizzazione preferita, detto compatibilizzante può essere scelto, ad esempio, dall’ammonio quaternario o sali di fosfonio aventi la formula generale (I)

R1

n-

R4 Y R2 X

R3

n

(I)

in cui:

Y rappresenta N o P;

R1, R2, R3 e R4, che possono essere tra loro identici o differenti, rappresentano un gruppo alchilico o idrossialchilico C1-C20 lineare o ramificato; un gruppo alchenilico o idrossialchenilico C1-C20 lineare o ramificato; un gruppo -R5-SH o -R5-NH2, in cui R5 rappresenta un gruppo alchilenico C1-C20 lineare o ramificato; un gruppo arilico C6-C18; un gruppo arilalchilico o alchilarilico C7-C20; un gruppo cicloalchilico C5-C18, detto gruppo cicloalchilico contenendo eventualmente eteroatomi quali ossigeno, azoto o zolfo;

X<n->rappresenta un anione come lo ione cloro, lo ione solfato o lo ione fosfato;

n rappresenta 1, 2 o 3.

Il trattamento delle fibre inorganiche con il compatibilizzante viene effettuato per ottenere una elevata dispersione dei silicati entro la matrice elastomerica. Il silicato, tipicamente idrofilo, à ̈ reso organofilo mediante scambio di cationi alcalini ad esempio con catene relativamente lunghe, di cationi di alchil ammonio quaternario, modificando la polarità superficiale del silicato. Ulteriori dettagli sono descritti, ad esempio, nei brevetti US 4,136,103; US 5,747,560 o US 5,952,093. Un esempio di fibre inorganiche, che può essere usato secondo la presente invenzione e disponibile in commercio, à ̈ il prodotto noto sotto il nome di Pangel B5 fornito da Tolsa Group (http://www.tolsa.com/).

Secondo una forma di realizzazione preferita, il polimero elastomerico dienico (a) che può essere usato nella presente invenzione può essere scelto da quelli comunemente usati in materiali elastomerici reticolabili con zolfo, che sono particolarmente adatti per produrre pneumatici, vale a dire da polimeri o copolimeri elastomerici con una catena insatura aventi una temperatura di transizione vetrosa (Tg) generalmente inferiore a 20°C, preferibilmente compresa nell’intervallo da 0°C a -110°C. Questi polimeri o copolimeri possono essere di origine naturale o possono essere ottenuti mediante polimerizzazione in soluzione, polimerizzazione in emulsione o polimerizzazione in fase gassosa di una o più diolefine coniugate, eventualmente miscelate con almeno un comonomero scelto fra monovinilareni e/o comonomeri polari in una quantità non superiore a 60% in peso.

Le diolefine coniugate contengono generalmente da 4 a 12, preferibilmente da 4 a 8 atomi carbonio e possono essere scelte, ad esempio dal gruppo comprendente: 1,3-butadiene, isoprene, 2,3-dimetil-1,3-butadiene, 1,3-pentadiene, 1,3-esadiene, 3-butil-1,3-ottadiene, 2-fenil-1,3-butadinee o loro miscele. 1,3-butadiene ed isoprene sono particolarmente preferiti.

Monovinilareni, che possono essere eventualmente usati come comonomeri, contengono generalmente da 8 a 20, preferibilmente da 8 a 12 atomi carbonio e possono essere scelti, ad esempio, da: stirene; 1-vinilnaftalene; 2-vinilnaftalene; vari derivati alchilici, cicloalchilici, arilici, alchilarilici o arilalchilici di stirene come, ad esempio, α-metilstirene, 3-metilstirene, 4-propilstirene, 4-cicloesilstirene, 4-dodecilstirene, 2-etil-4-benzilstirene, 4-p-tolilstirene, 4-(4-fenilbutil)stirene, o loro miscele. Stirene à ̈ particolarmente preferito.

Comonomeri polari, che possono eventualmente essere usati, possono essere scelti, ad esempio da: vinilpirridina, vinilchinolina, esteri dell’acido acrilico e dell’acido alchilacrilico, nitrili, o loro miscele, come, ad esempio, acrilato di metile, acrilato di etile, metacrilato di metile, metacrilato di etile, acrilonitrile o loro miscele.

Preferibilmente, il polimero elastomerico dienico (a) che può essere usato nella presente invenzione può essere scelto, ad esempio, da: cis-1,4-poliisoprene (naturale o sintetico, preferibilmente gomma naturale), 3,4-poliisoprene, polibutadiene (in particolare polibutadiene con un elevato contenuto di 1,4-cis), copolimeri di isoprene/isobutene eventualmente alogenati, copolimeri di 1,3-butadiene/acrilonitrile, copolimeri di stirene/1,3-butadiene, copolimeri di stirene/isoprene/1,3-butadiene, copolimeri di stirene/1,3-butadiene/acrilonitrile, o loro miscele.

Secondo una forma di realizzazione preferita, detto materiale elastomerico comprende almeno 10% in peso, preferibilmente fra 20% in peso e 100% in peso, rispetto al peso totale di detto almeno un polimero elastomerico dienico (a), di gomma naturale.

Il suddetto materiale elastomerico può eventualmente comprendere almeno un polimero elastomerico di una o più monoolefine con un comonomero olefinico o loro derivati (a’). Le monoolefine possono essere scelte da: etilene e α-olefine generalmente contenenti da 3 a 12 atomi carbonio, come, ad esempio, propilene, 1-butene, 1-pentene, 1-esene, 1-ottene o loro miscele. Sono preferiti i seguenti: copolimeri fra etilene ed una α-olefina, eventualmente con un diene; omopolimeri di isobutene o loro copolimeri con piccole quantità di un diene, che sono eventualmente almeno in parte alogenati. Il diene eventualmente presente, contiene in genere da 4 a 20 atomi carbonio ed à ̈ preferibilmente scelto da: 1,3-butadiene, isoprene, 1,4-esadiene, 1,4-cicloesadiene, 5-etilidene-2-norbornene, 5-metilene-2-norbornene, vinilnorbornene o loro miscele. Fra di essi, sono particolarmente preferiti i seguenti: copolimeri di etilene/propilene (EPR) o copolimeri di etilene/propilene/diene (EPDM); poliisobutene; gomme butiliche; gomme alobutiliche, in particolare gomme clorobutiliche o bromobutiliche; o loro miscele.

Può anche essere usato un polimero elastomerico dienico (a) o un polimero elastomerico (a’) funzionalizzato mediante reazione con agenti terminanti o agenti di accoppiamento adatti. In particolare, i polimeri elastomerici dienici ottenuti mediante polimerizzazione anionica in presenza di un iniziatore organometallico (in particolare un iniziatore organolitio) possono essere funzionalizzati facendo reagire i gruppi organometallici residui derivati dall’iniziatore con agenti terminanti o agenti di accoppiamento adatti come, ad esempio, immine, carbodiimmidi, alogenuri di alchil stagno, benzofenoni sostituiti, alcossisilani o arilossisilani.

Come descritto precedentemente, detto materiale elastomerico preferibilmente comprende inoltre almeno una carica di rinforzo di nero di carbone (c).

Secondo una forma di realizzazione preferita, la carica di rinforzo di nero di carbone (c) che può essere usata nella presente invenzione può essere scelta da quelle aventi un’area superficiale non inferiore a 20 m<2>/g (determinata da STSA - statistical thickness surface area secondo ISO 18852:2005)

Secondo una forma di realizzazione preferita, detta carica di rinforzo di nero di carbone (c) à ̈ presente nel materiale elastomerico in una quantità compresa fra 0,1 phr e 120 phr, preferibilmente fra 20 phr e 90 phr.

Come descritto precedentemente, detto materiale elastomerico preferibilmente comprende inoltre almeno un agente di accoppiamento silano (d).

Secondo una forma di realizzazione preferita, l’agente di accoppiamento silano (d) che può essere usato nella presente invenzione, può essere scelto da quelli aventi almeno un gruppo di silano idrolizzabile, che può essere identificato, ad esempio, dalla seguente formula generale (II):

(R)3Si-CnH2n-X (II)

dove i gruppi R, che possono essere identici o differenti, sono scelti da: gruppi alchilici, alcossi o arilossi o da atomi alogeno, a condizione che almeno uno dei gruppi R sia un gruppo alcossi o arilossi; n à ̈ un intero fra 1 e 6 incluso; X à ̈ un gruppo scelto da: nitroso, mercapto, ammino, epossido, vinile, immide, cloro, -(S)mCnH2n-Si-(R)3o -S-COR, dove m e n sono numeri interi fra 1 e 6 incluso e i gruppi R sono definiti come sopra.

Fra gli agenti di accoppiamento silano, quelli particolarmente preferiti sono tetrasolfuro di bis(3-trietossisililpropile) e disolfuro di bis(3-trietossisililpropile). Detti agenti di accoppiamento possono essere usati come tali oppure come una miscela adatta con una carica inerte (ad esempio nero di carbone) in modo da facilitare la loro incorporazione nel materiale elastomerico.

Secondo una forma di realizzazione preferita, detto agente di accoppiamento silano (d) à ̈ presente nel materiale elastomerico in una quantità compresa fra 0,01 phr e 10 phr, preferibilmente fra 0,5 phr e 5 phr. Almeno una carica di rinforzo addizionale può vantaggiosamente essere aggiunta al materiale elastomerico sopra riportato, in una quantità generalmente compresa fra 0,1 phr e 120 phr, preferibilmente fra 20 phr e 90 phr. La carica di rinforzo può essere scelta da quelle comunemente usate per prodotti reticolati, in particolare per pneumatici, come ad esempio, silice, allumina, alluminosilicati, carbonato di calcio, caolino o loro miscele.

La silice che può essere usata nella presente invenzione può generalmente essere una silice pirogenica o, preferibilmente una silice precipitata, con un’area superficiale BET (misurata secondo lo Standard ISO 5794/1) compresa fra 50 m<2>/g e 500 m<2>/g, preferibilmente fra 70 m<2>/g e 200 m<2>/g.

Il materiale elastomerico può vantaggiosamente incorporare un agente di accoppiamento silano (d) in grado di interagire con la silice eventualmente presente come carica di rinforzo e/o i silicati e di legarli al polimero elastomerico dienico durante la vulcanizzazione. Esempi di agenti di accoppiamento silano (d) che possono essere usati sono già stati descritti in precedenza.

Preferibilmente, il materiale elastomerico della fascia battistrada, comprende almeno un polimero elastomerico dienico ed almeno una carica di rinforzo scelta da quelle comunemente usate in materiali elastomerici reticolabili con zolfo, che sono particolarmente adatti per produrre pneumatici, come, ad esempio, quelli sopra descritti con riferimento al detto almeno uno strato di materiale elastomerico.

I materiali elastomerici sopra riportati, sia per detto almeno uno strato di materiale elastomerico sia per la fascia battistrada, possono essere vulcanizzati secondo le tecniche note, in particolare con sistemi di vulcanizzazione a base di zolfo comunemente usati per polimeri elastomerici dienici. A questo scopo, nei materiali, dopo uno o più stadi di trattamento termomeccanico, un agente vulcanizzante a base di zolfo à ̈ incorporato unitamente ad acceleratori di vulcanizzazione. Nella fase di trattamento finale, la temperatura viene generalmente mantenuta inferiore a 120°C e preferibilmente inferiore a 100°C, in modo da evitare qualsiasi fenomeno di pre-reticolazione indesiderato.

L’agente vulcanizzante più vantaggiosamente usato à ̈ lo zolfo, o molecole contenenti zolfo (donatori di zolfo), con acceleratori ed attivatori noti agli esperti nella tecnica.

Gli attivatori che sono particolarmente efficaci sono composti di zinco ed in particolare ZnO, ZnCO3, sali di zinco di acidi grassi saturi o insaturi contenenti da 8 a 18 atomi carbonio, come, ad esempio, stearato di zinco, che sono preferibilmente formati in situ nel materiale elastomerico da ZnO e acido grasso, come pure BiO, PbO, Pb3O4, PbO2, o loro miscele.

Gli acceleratori che sono comunemente usati possono essere scelti da: ditiocarbammati, guanidina, tiourea, tiazoli, sulfenammidi, tiurami, ammine, xantati o loro miscele.

Detti materiali elastomerici possono comprendere altri additivi comunemente usati, scelti sulla base della specifica applicazione alla quale à ̈ destinata la composizione. Ad esempio, a detti materiali possono essere aggiunti: antiossidanti, agenti anti-invecchiamento, plastificanti, adesivi, agenti anti-ozono, resine modificanti, o loro miscele.

In particolare, allo scopo di migliorare ulteriormente la lavorabilità, a detto materiale elastomerico può essere aggiunto un plastificante generalmente scelto da oli minerali, oli vegetali, oli sintetici o loro miscele, come, ad esempio, olio aromatico, olio naftenico, ftalati, olio di soia o loro miscele. La quantità di plastificante à ̈ generalmente compresa fra 0 phr e 70 phr, preferibilmente fra 5 phr e 30 phr.

I materiali elastomerici sopra riportati possono essere preparati miscelando fra loro i componenti polimerici con la carica di rinforzo e con gli altri additivi eventualmente presenti secondo le tecniche note nel settore. La miscelazione può essere eseguita, ad esempio, usando un mescolatore aperto del tipo “open-mill†oppure un mescolatore interno del tipo con rotori tangenziali (Banbury) o con rotori compenetranti (Intermix), o in mescolatori continui del tipo Ko-Kneader (Buss) o del tipo a viti gemelle o multivite.

Tale descrizione verrà esposta qui di seguito con riferimento agli uniti disegni, forniti a solo scopo indicativo e, pertanto, non limitativo, nei quali: - la figura 1 illustra in semisezione radiale uno pneumatico per ruote di veicoli;

- la figura 2 Ã ̈ una foto che illustra una prova comparativa tra provini di mescola elastomerica;

- la figura 3 illustra un diagramma sforzo/deformazione comparativo tra due campioni di mescola elastomerica vulcanizzata.

“a†indica una direzione assiale e “r†indica una direzione radiale. Per semplicità, la Figura 1 mostra solo una porzione dello pneumatico, la restante porzione non rappresentata essendo identica e disposta simmetricamente rispetto alla direzione radiale “r†.

Lo pneumatico 100 comprende almeno una struttura di carcassa, comprendente almeno uno strato di carcassa 101 presentante lembi terminali rispettivamente opposti impegnati a rispettive strutture anulari di ancoraggio 102, eventualmente associate a riempimento di tallone 104, integrate nelle strutture di tallone 103.

La struttura di carcassa à ̈ solitamente di tipo radiale, ossia gli elementi di rinforzo dell'almeno uno strato di carcassa 101 si trovano su piani comprendenti l'asse di rotazione dello pneumatico e sostanzialmente perpendicolari al piano equatoriale dello pneumatico. Detti elementi di rinforzo sono generalmente costituiti da cordicelle tessili, per esempio rayon, nylon, poliestere (per esempio polietilen naftalato (PEN)). Ciascuna struttura di tallone à ̈ associata alla struttura di carcassa mediante ripiegamento all'indietro dei bordi laterali opposti dell'almeno uno strato di carcassa 101 attorno alla struttura di tallone in modo da formare i cosiddetti risvolti della carcassa 101a come illustrato nella Figura 1.

In una forma realizzativa l’accoppiamento tra struttura di carcassa e struttura di tallone può essere fornito mediante un secondo strato di carcassa (non rappresentato nella Figura 1) applicato in una posizione assialmente esterna rispetto al primo strato di carcassa.

Una striscia antiabrasiva 105 Ã ̈ normalmente disposta in una posizione assialmente esterna rispetto al risvolto di carcassa (101a).

Alla struttura di carcassa à ̈ associata una struttura di cintura 106 comprendente uno o più strati di cintura 106a, 106b collocati in sovrapposizione radiale l’uno rispetto all’altro e rispetto allo strato di carcassa, aventi cordicelle di rinforzo tipicamente metalliche. Tali cordicelle di rinforzo possono avere orientamento incrociato rispetto ad una direzione di sviluppo circonferenziale del pneumatico 100. Per direzione “circonferenziale†si intende una direzione genericamente rivolta secondo la direzione di rotazione del pneumatico.

In posizione radialmente più esterna agli strati di cintura 106a,106b può essere applicato almeno uno strato di rinforzo a zero gradi 106c, comunemente noto come “cintura 0°â€ , che generalmente incorpora una pluralità di corde di rinforzo, tipicamente corde tessili, orientate in una direzione sostanzialmente circonferenziale, formando così un angolo di pochi gradi (per esempio un angolo tra circa 0° e 6°) rispetto al piano equatoriale dello pneumatico, e rivestite con un materiale elastomerico.

In posizione radialmente esterna alla struttura di cintura 106 Ã ̈ applicata una fascia battistrada 109 in mescola elastomerica, come altri semilavorati costitutivi del pneumatico 1.

Sulle superfici laterali della struttura di carcassa, ciascuna estendendosi da uno dei bordi laterali del battistrada 109 fino in corrispondenza della rispettiva struttura di tallone 103, sono inoltre applicati in posizione assialmente esterna rispettivi fianchi 108 in mescola elastomerica.

In posizione radialmente esterna, la fascia battistrada 109 ha una superficie di rotolamento 109a destinata a giungere a contatto con il terreno. Scanalature circonferenziali, che sono collegate da intagli trasversali (non rappresentati nella Figura 1 in modo da definire una pluralità di tasselli di varie forme e dimensioni distribuiti sulla superficie di rotolamento 109a sono generalmente realizzate in questa superficie 109a, che per semplicità nella Figura 1 à ̈ rappresentata liscia.

Un sottostrato 111 Ã ̈ disposto fra la struttura di cintura 106 e la fascia battistrada 109. Tale sottostrato 111 Ã ̈ realizzato mediante un materiale elastomerico rinforzato con fibre inorganiche di silicati di magnesio e/o alluminio, dette fibre aventi dimensioni nanometriche.

Come rappresentato nella Figura 1, il sottostrato 111 può avere uno spessore uniforme.

In alternativa, il sottostrato 111 può avere uno spessore variabile in direzione assiale. Ad esempio, il sottostrato può avere uno spessore maggiore vicino ai suoi bordi assialmente esterni rispetto alla zona centrale (di corona).

Nella Figura 1, detto sottostrato 111 si estende su una superficie sostanzialmente corrispondente alla superficie di sviluppo di detta struttura di cintura 106. In una forma di realizzazione, detto sottostrato 111 si estende solo su una porzione dello sviluppo di detta struttura di cintura 106, ad esempio su porzioni laterali opposte di detta struttura di cintura 106 (non rappresentato nella Figura 1).

In una forma di realizzazione detto sottostrato presenta spessore variabile in direzione assiale in modo da essere maggiormente spesso in corrispondenza dei tasselli definiti nella fascia battistrada.

Una striscia costituita da materiale elastomerico 110, comunemente nota come “mini-fianco†, può eventualmente essere presente nella zona di collegamento fra i fianchi 108 e la fascia battistrada 109, questo mini-fianco essendo generalmente ottenuto mediante co-estrusione con la fascia battistrada 109 e consentendo un miglioramento dell’interazione meccanica fra la fascia battistrada 109 e i fianchi 108. Preferibilmente la porzione di estremità del fianco 108 copre direttamente il bordo laterale della fascia battistrada 109.

Nel caso di pneumatici senza camera d’aria, uno strato di gomma 112, noto generalmente come “liner†, che fornisce la necessaria impermeabilità all’aria di gonfiaggio dello pneumatico, può anche essere previsto in una posizione radialmente interna rispetto allo strato di carcassa 101.

Il confezionamento del pneumatico 100 come sopra descritto, può essere attuato tramite assemblaggio di rispettivi semilavorati su un tamburo di formatura, non illustrato, ad opera di almeno un dispositivo di assemblaggio.

Sul tamburo di formatura può essere costruita e/o assemblata almeno una parte dei componenti destinati a formare la struttura di carcassa del pneumatico. Più in particolare, il tamburo di formatura si presta a ricevere dapprima l’eventuale liner, e successivamente la struttura di carcassa. Successivamente, dispositivi non illustrati impegnano coassialmente attorno a ciascuno dei lembi terminali una delle strutture anulari di ancoraggio, posizionano un manicotto esterno comprendente la struttura di cintura e la fascia battistrada in posizione coassialmente centrata attorno al manicotto cilindrico di carcassa e conformano il manicotto di carcassa secondo una configurazione toroidale tramite una dilatazione radiale della struttura di carcassa, in modo da determinarne l’applicazione contro una superficie radialmente interna del manicotto esterno.

Successivamente al confezionamento del pneumatico crudo, viene eseguito un trattamento di stampaggio e vulcanizzazione finalizzato a determinare la stabilizzazione strutturale del pneumatico tramite reticolazione delle mescole elastomeriche nonché ad imprimere sulla fascia battistrada un desiderato disegno battistrada e ad imprimere in corrispondenza dei fianchi eventuali segni grafici distintivi.

Secondo una forma di realizzazione preferita, detto sottostrato à ̈ formato da una pluralità di spirali di un elemento continuo allungato.

La Figura 2 à ̈ una foto che illustra la differenza nell’aspetto di due provini ottenuti con materiali elastomerici utilizzando un estrusore di laboratorio munito di bocchettone di estrusione Garvey secondo la norma tecnica ASTM D2230.

La figura 3 illustra l’andamento sostanzialmente lineare della curva sforzo deformazione di una mescola elastomerica vulcanizzata comprendente sepiolite come carica rinforzante rispetto ad una curva non lineare relativa ad una mescola elastomerica vulcanizzata rinforzata con fibre di Kevlar(R).

La presente invenzione verrà ulteriormente illustrata qui di seguito per mezzo di un numero di esempi di preparazione, che sono forniti a puro scopo indicativo e senza alcuna limitazione di questa invenzione.

ESEMPIO 1 – Sottostrati UHP

I materiali elastomerici riportati nella Tabella 1 sono stati preparati nel modo seguente (le quantità dei vari componenti sono indicate in phr).

Tutti i componenti, ad eccezione di zolfo, acceleratore (TBBS), ritardante (PVI) e HMMM, sono stati miscelati in un mescolatore interno (modello Pomini PL 1,6) per circa 5 minuti (1a fase). Non appena la temperatura ha raggiunto 145 ± 5°C, il materiale elastomerico à ̈ stato scaricato. Sono stati aggiunti lo zolfo, acceleratore (TBBS), ritardante (PVI) e HMMM ed à ̈ stata effettuata la miscelazione in un mescolatore a rulli aperto (2a fase).

TABELLA 1

CAMPIONE 1 (*) 2

1<a>FASE

NR 100 (**) 100

CB 45,00 45,00

Silice 12,00 12,00

Kevlar 2 (**) -Pangel B5 - 6,00

Silano 2,00 2,00

Resina adesivante 3,00 3,00

Ossido di zinco 3,30 3,30

Acido Stearico 2,00 2,00

Olio minerale 3,00 3,00

TMQ 1,00 1,00

6PPD 2,00 2,00

Resorcinolo 2,50 2,50

2<a>FASE

HMMM 4,00 4,00

PVI 0,30 0,30

TBBS 1,50 1,50

Vulcanizzante 3,00 3,00

(*): confronto

(**): Il kevlar à ̈ stato introdotto come Kevlar pulp, costituita da 2 phr di fibre di kevlar e 6,7 phr di NR, per un totale di 100 phr di NR in mescola

NR: gomma naturale, SMR-GP, Lee Rubber

CB: nero di carbone N375, Cabot;

Silice: Silice Ultrasil 7000, Ege Kymia

Kevlar: Kevlar pulp latex MB 23%, DuPont comprendente fibre aramidiche fibrillate aventi una configurazione con un tronco principale di lunghezza compresa tra 0.5 mm e 1,6 mm, tipicamente lunghezza di circa 0,9 mm e un diametro di circa 16 µm;

Pangel B5: Sepiolite modificata con sale d’ammonio quaternario al 20% in peso, Tolsa Group fibre di lunghezza compresa tra 0,2 µm e 2 µm e diametro compreso tra 5 nm e 30 nm;

Silano: 50% tetrasolfuro di bis(3-trietossisililpropile) su 50% nero di carbone, X50S, Degussa-HÃ1⁄4ls;

Resina Quintone A100, Zeon Corporation

adesivante:

Olio minerale: MES (Mild Extraction Solvate), ENI Spa

TMQ: 2,2,4-trimethyl-1,2 dihydrochinoline, Kemai

6PPD: N-(1,3-dimetilbutil)-N'-fenil-p-fenilendiammina,

Chemtura Corporation;

Resorcinolo: resorcinolo (80%) disperso in legante polimerico,

Rhenogran Resorcin-80/GE 1323, Rhein Chemie;

HMMM: Esametossimetilmelammina (65%) su supporto inerte,

Cyrez 964 P.C.,Cytec;

TBBS: N-tert-butil-2-benzotiazilsulfenammide, Vulkacit® NZ/EGC, Lanxess;

PVI: cicloesil-tioftalimmide, Santogard PVI, Flexsys Vulcanizzante: Zolfo, Redball Superfine, International Sulphur Inc.

La viscosità Mooney ML (1+4) a 100°C à ̈ stata misurata, secondo lo standard ISO 289-1 :2005, sui materiali non reticolati, ottenuti come sopra descritto. I risultati sono riportati nella Tabella 2.

La fluidità à ̈ stata misurata con reometro capillare Rubber Capillary Rheometer II - Goettfert iniettando una quantità predeterminata di mescola elastomerica. La mescola à ̈ preriscaldata a 90°C per due minuti e quindi à ̈ iniettata nel capillare a 90°C e 40 bar di pressione, misurando il volume (in cm<3>) di mescola transitato attraverso il capillare durante la prova ed il volume per unità di tempo (cm<3>/min).

Le proprietà meccaniche statiche secondo lo standard ISO 37:2005 sono state misurate a diversi allungamenti (50%, 100%, 300%) su campioni dei materiali elastomerici sopra menzionati, vulcanizzati a 170°C per 10 minuti. Le prove a trazione sono state effettuate su provini Dumbbell. I risultati ottenuti sono riportati nella Tabella 2.

Le proprietà meccaniche dinamiche sono state ottenute usando un reometro Monsanto R.P.A. 2000 secondo il seguente metodo: campioni di prova cilindrici con pesi nella gamma da 4,5 g a 5,5 g sono stati ottenuti mediante punzonatura dalla composizione elastomerica reticolata dei campioni 1 e 2 (vulcanizzata a 170°C per 10 min) e sono stati sottoposti alla misurazione del modulo elastico dinamico di taglio (G') a 70°C, frequenza 10 Hz, deformazione 0,5% e 10%. L’effetto Payne à ̈ stato valutato attraverso la differenza tra i moduli (G’) alle due suddette deformazioni percentuali.

La Tabella 2 mostra inoltre le proprietà meccaniche dinamiche, misurate usando un dispositivo dinamico Instron nella modalità trazione-compressione secondo i metodi seguenti. Un pezzo in prova di materiale reticolato avente una forma cilindrica (lunghezza = 25 mm; diametro = 12 mm), precaricato a compressione fino ad una deformazione longitudinale del 10% rispetto alla lunghezza iniziale e mantenuto alla temperatura prefissata (23°C o 70°C) per tutta la durata della prova à ̈ stato sottoposto ad una sollecitazione sinusoidale dinamica avente un’ampiezza di ± 3,3% rispetto alla lunghezza sotto pre-carico, con una frequenza di 10 Hz. Le proprietà meccaniche dinamiche sono espresse in termini di valori di modulo elastico dinamico (E’) e Tan delta (fattore di perdita). Il valore Tan delta à ̈ stato calcolato come rapporto fra il modulo dinamico viscoso (E†) ed il modulo dinamico elastico (E’), entrambi essendo determinati con le misurazioni dinamiche sopra citate. La durezza in gradi IRHD (a 10°C, 23°C, e 100°C) à ̈ stata misurata secondo lo standard ISO 48:2007, su campioni dei materiali elastomerici sopra menzionati, vulcanizzati a 170°C per 10 minuti.

Le proprietà meccaniche sono state misurate sia nella direzione di calandratura sia nella direzione perpendicolare ad essa.

L’anisotropia à ̈ stata determinata considerando il rapporto dei carichi statici a parità di allungamento (50%) misurati nelle due direzioni, parallelamente e perpendicolarmente alla direzione di calandratura. Le due mescole mostrano entrambe anisotropia (Ca0.5 parallelo/ Ca0.5 perpendicolare > 1.2).

La linearità à ̈ stata invece determinata considerando il rapporto tra i carichi statici a due diversi allungamenti, 50% e 100% di deformazione, misurati nella direzione parallela alla direzione di calandratura. Il rapporto descrive quindi l’andamento della curva nella sua parte iniziale.

TABELLA 2

CAMPIONE 1 (*) 2

Viscosità ML (1+4) 75,6 74,9

Volume di fluidità (cm<3>) 614,7 1162,1 Volume per unità di tempo (cm<3>/min) 10,2 19,4

PROPRIETA’ MECCANICHE STATICHE

DIREZIONE DI CALANDRATURA

Modulo 50% (MPa) 7,3 5,1

Modulo 100% (MPa) 9,3 9,1

DIREZIONE PERPENDICOLARE ALLA CALANDRATURA

Modulo 50% (MPa) 4,2 3,8

Modulo 100% (MPa) 7,0 6,5

ANISOTROPIA

Rapporto Modulo 50% nelle due 1,7 1,4

direzioni

LINEARITA’

Rapporto Modulo 100% / Modulo 50% 1,3 1,8

DUREZZA

IRHD (23°C)<90,0 93,0>

PROPRIETA’ MECCANICHE DINAMICHE

E’ (23°C) (MPa)<23,4 23,70>

Tan delta (23°C)<0,165 0,192>

Tan delta (70°C)<0,123 0,147>

G’ 0,5% 8,14 13,14

G’ 10% 3,00 3,79

Payne ∆G’(0,5%-10%) 5,14 9,35

I dati della Tabella 2 mostrano che a fronte di una viscosità di poco migliorata, la fluidità del campione 2 rinforzato con fibre di sepiolite à ̈ notevolmente maggiore, a tutto vantaggio della lavorabilità della mescola e della produttività del processo industriale.

Il campione 2 mostra un certo peggioramento delle proprietà meccaniche statiche soprattutto nel valore dei moduli nella direzione di calandratura, ma un comportamento maggiormente lineare.

L’isteresi (misurata attraverso il tan delta) del campione 2 si à ̈ rivelata più elevata rispetto a quella del confronto, sia a basse temperature sia ad alte, e si à ̈ notato un incremento significativo dell’effetto Payne, dimostrando così per tale materiale una certa dipendenza del modulo dinamico a taglio dall'ampiezza di deformazione.

Con riferimento alla figura 3 si osservava una sorprendente linearità nella curva sforzo/deformazione del materiale elastomerico del campione 2 evidenziata da un rapporto tra moduli a diversa deformazione (rispettivamente 50% e 100%) maggiore di 1,5, mentre il materiale elastomerico del campione 1 mostra una curva sforzo/deformazione che cresce in modo non lineare.

Con riferimento a provini ottenuti con i materiali elastomerici 1 e 2, la Figura 2 ne illustra la differenza nell’aspetto. I provini sono stati ottenuti utilizzando un estrusore di laboratorio munito di bocchettone di estrusione Garvey secondo la norma tecnica ASTM D2230.

La Figura 2 mostra in modo evidente la maggiore rugosità della superficie del provino (I) ottenuto dal materiale elastomerico 1 di confronto e la maggiore frastagliatura del bordo del provino stesso. Il provino (II) ottenuto dal materiale elastomerico 2 mostra un netto miglioramento di entrambe le caratteristiche.

La Richiedente ha riscontrato che la migliore lavorabilità del materiale elastomerico garantisce una minore rugosità superficiale del semilavorato comprendente il suddetto materiale elastomerico, che si traduce in una migliore riproducibilità del sottostrato realizzato con tale semilavorato, con conseguente riduzione degli scarti, aumento di produttività e maggiore costanza ed omogeneità di prestazioni dello pneumatico durante l’uso.

ESEMPIO 2

Sono stati preparati pneumatici secondo la Figura 1, contenenti uno strato di materiale elastomerico secondo il campione 1 (confronto) e secondo il campione 2 (invenzione).

Gli pneumatici aventi dimensione 295/30 R20, sono stati montati posteriormente su una Porsche 9X1 C2 e provati su un autodromo. I risultati ottenuti sono riportati nella Tabella 3.

Allo scopo di valutare il comportamento dello pneumatico, il collaudatore simulava alcune manovre caratteristiche (ad esempio, cambio di corsia, entrata in curva, uscita di curva). In seguito il collaudatore valutava il comportamento dello pneumatico ed assegnava un punteggio in funzione della prestazione dello pneumatico durante detta manovra.

Le prove sono state condotte in condizioni di guida estreme che descrivono il comportamento dello pneumatico al limite di aderenza. Il collaudatore ha quindi eseguito manovre che un guidatore medio potrebbe essere forzato ad effettuare nel caso di circostanze impreviste e pericolose: brusca sterzata a velocità elevata, improvvisa variazione di corsia per evitare ostacoli, frenata improvvisa e simili.

Il collaudatore ha valutato diversi comportamenti, come, per esempio, la forza sul volante quando viene ruotato violentemente; la prontezza di inserimento, cioà ̈ il comportamento dello pneumatico all’entrata in curva presa alla velocità limite; equilibratura, cioà ̈ il grado di sovrasterzo o di sottosterzo del veicolo: la resa, cioà ̈ la capacità dello pneumatico di assorbire un forte trasferimento rapido del carico quale conseguenza di un repentino cambiamento di corsia senza eccessiva deformazione e pertanto senza compromettere la stabilità e la controllabilità del veicolo; rilascio in curva, cioà ̈ la capacità dello pneumatico di attenuare gli effetti di instabilità derivanti dall’improvviso rilascio dell’acceleratore durante una curva presa alla velocità limite; controllabilità, cioà ̈ la capacità dello pneumatico di mantenere e/o di riportare il veicolo in traiettoria dopo la perdita di aderenza.

La Tabella 3 riassume il foglio dei punteggi del collaudatore per la controllabilità degli pneumatici. I risultati di queste prove sono espressi per mezzo di una scala di valutazione che rappresenta l’opinione soggettiva espressa dal collaudatore tramite un sistema a punti. I valori riprodotti nella tabella che segue rappresentano un valore medio fra quelli ottenuti in parecchie sessioni di prova (5-6 prove, ad esempio) e forniti da parecchi collaudatori. Si deve notare che la scala di valori va da un minimo di 4 ad un massimo di 8.

TABELLA 3

PNEUMATICO CAMPIONE 1 (*) 2

Inizio Fine Inizio Fine PROVE DI STERZO

Risposta 7,5 7,5 7,5 7,5 Angolo 7,5 7,5 7,5 7,5 Precisione 7,5 7,5 7,5 7,5 Informazione 7,5 7,5 7,5 7,5 Baricentro 7,5 7,5 7,5 7,5 Forza 7,5 7,5 7,5 7,5 CONTROLLO

DIREZIONALE

Sterzo del posteriore 7,0 6,0 7,5 7,0

Oscillazione del posteriore 7,0 6,0 7,5 7.5

Sottosterzo 7,5 7,5 7,5 7,5

Sovrasterzo 7,0 6,5 7,5 7,0

Trasferimento di carico 7,0 6,0 7,5 7.5

Rilascio 7,0 6,0 7,5 7,0

STABILITA’

Linearità di frenata 7,0 7,0 7,5 7,5

Accelerazione in curva 7,0 6,0 7,5 7,5

Le valutazioni relative alle PROVE DI STERZO risentono essenzialmente del comportamento degli pneumatici anteriori, pertanto le voci più significative per la valutazione della performance degli pneumatici confrontati sono state quelle delle sezioni CONTROLLO DIREZIONALE e STABILITA’ del foglio dei punteggi. Il set di pneumatici secondo l’invenzione realizzati con sottostrato rinforzato con sepiolite ha mostrato una stabilità della performance superiore rispetto al set di pneumatici realizzati con il sottostrato rinforzato con Kevlar.

Inoltre, gli pneumatici secondo la presente invenzione hanno ottenuto mediamente risultati significativamente migliori per quanto riguarda il mantenimento delle prestazioni per tutta la durata della prova. Le differenze tra i due set si sono infatti accentuate dopo qualche km di guida, le valutazioni “inizio†e “fine†riportate in tabella sono state infatti date rispettivamente all’inizio del test e a fine test, quando il collaudatore ha percepito il primo decadimento di prestazioni dei pneumatici.

Tali variazioni sono state percepite rispettivamente dopo una percorrenza di 5 km nei test con i pneumatici di confronto (Campione 1) e dopo una percorrenza di 12 km per i pneumatici realizzati secondo l’invenzione (Campione 2).

I risultati riportati nella Tabella 3 dimostrano chiaramente che lo pneumatico secondo la presente invenzione (Campione 2), nonostante sia stato ottenuto con un materiale elastomerico con un elevato valore dell’effetto Payne, ha avuto un comportamento migliore rispetto allo pneumatico di confronto (Campione 1), in particolare presenta migliorate prestazioni sulla voce di sovrasterzo e su tutte le voci indicative della stabilità del posteriore (oscillazione, trasferimento, rilascio), e più in generale della stabilità di guida del veicolo (linearità di frenata, accelerazione in curva).

Ciò à ̈ tanto più sorprendente in considerazione del fatto che la Richiedente aveva riscontrato che l’aggiunta delle fibre inorganiche di dimensioni nanometriche provocava un notevole incremento dell’effetto Payne (dipendenza del modulo dinamico dall’ampiezza di deformazione) nel materiale elastomerico, tale incremento non essendo generalmente considerato vantaggioso poiché tipicamente correlato ad una riduzione delle prestazioni dello pneumatico in relazione alla stabilità del veicolo.

L'effetto Payne à ̈ osservato nei test dinamico-meccanici e si manifesta come dipendenza del modulo dinamico a taglio all’aumentare della deformazione dinamica. Ad ampiezze di sforzo superiori allo 0,1%, il modulo elastico (storage modulus) diminuisce rapidamente con l'aumentare dell’ampiezza. Ad ampiezze di sforzo sufficientemente grandi (ad esempio approssimativamente del 15%), il modulo elastico si avvicina ad un limite inferiore. Nella regione del diagramma sforzo deformazione in cui il modulo elastico diminuisce, il modulo viscoso presenta un massimo portando ad un massimo il fattore di perdita (tan delta).

A tal riguardo, nonostante l’effetto Payne scoraggiasse ulteriori sperimentazioni sul materiale elastomerico, la Richiedente, basandosi solo sulle migliorate proprietà tensili, sulla miglior processabilità della mescola elastomerica comprendente fibre inorganiche di silicati di magnesio e/o alluminio aventi dimensioni nanometriche e sull’andamento lineare della curva sforzo/deformazione del materiale vulcanizzato trovati, ha deciso di proseguire ottenendo il suddetto risultato sorprendente in termini di stabilità e prestazioni su pneumatico.

ESEMPIO 3 – Sottostrati UHP

I materiali elastomerici riportati nella Tabella 4, con diverse percentuali di rinforzo di sepiolite rispetto al materiale elastomerico 2 dell’esempio 1, sono stati preparati nel modo seguente (le quantità dei vari componenti sono indicate in phr).

Tutti i componenti, ad eccezione di zolfo, acceleratore (TBBS), ritardante (PVI) e HMMM, sono stati miscelati in un mescolatore interno (modello Pomini PL 1,6) per circa 5 minuti (1a fase). Non appena la temperatura ha raggiunto 145 ± 5°C, il materiale elastomerico à ̈ stato scaricato. Sono stati aggiunti lo zolfo, acceleratore (TBBS), ritardante (PVI) e HMMM ed à ̈ stata effettuata la miscelazione in un mescolatore a rulli aperto (2a fase).

TABELLA 4

CAMPIONE 3 4

1<a>FASE

NR 100 100

CB 45,00 45,00

Silice 12,00 12,00

Pangel B5 4,50 9,00

Silano 2,00 2,00

Resina adesivante 3,00 3,00

Ossido di zinco 3,30 3,30

Acido Stearico 2,00 2,00

Olio minerale 3,00 3,00

TMQ 1,00 1,00

6PPD 2,00 2,00

Resorcinolo 2,50 2,50

2<a>FASE

HMMM 4,00 4,00

PVI 0,30 0,30

TBBS 1,50 1,50

Vulcanizzante 3,00 3,00

(*): confronto

NR: gomma naturale, SMR-GP, Lee Rubber

CB: nero di carbone N375, Cabot;

Silice: Silice Ultrasil 7000, Ege Kymia

Pangel B5: Sepiolite modificata con sale d’ammonio quaternario al 20% in peso, Tolsa Group; fibre di lunghezza compresa tra 0,2 µm e 2 µm e diametro compreso tra 5 nm e 30 nm

Silano: 50% tetrasolfuro di bis(3-trietossisililpropile) su 50% nero di carbone, X50S, Degussa-HÃ1⁄4ls;

Resina

adesivante: Quintone A100, Zeon Corporation

Olio minerale: MES (Mild Extraction Solvate), ENI Spa

TMQ: 2,2,4-trimethyl-1,2 dihydrochinoline, Kemai

6PPD: N-(1,3-dimetilbutil)-N'-fenil-p-fenilendiammina,

Chemtura Corporation;

Resorcinolo: resorcinolo (80%) disperso in legante polimerico,

Rhenogran Resorcin-80/GE 1323, Rhein Chemie;

HMMM: esametossimetilmelamina (65%) su supporto inerte,

Cyrez 964 P.C.,Cytec;

TBBS: N-tert-butil-2-benzotiazilsulfenammide, Vulkacit® NZ/EGC, Lanxess;

PVI: cicloesil-tioftalimmide, Santogard PVI, Flexsys Vulcanizzante: Zolfo, Redball Superfine, International Sulphur Inc.

La Tabella 5 mostra la viscosità, la durezza e le proprietà meccaniche statiche e dinamiche misurate con i metodi e gli standard descritti nell’esempio 1 (le prove a trazione sono state effettuate con anelli).

TABELLA 5

CAMPIONE 3 4

Viscosità ML (1+4) 74 80

PROPRIETA’ MECCANICHE STATICHE

Modulo 50% (MPa) 3,3 3,9

Modulo 100% (MPa) 5,6 6,4 Sollecitazione a rottura (MPa) 18,7 16,1 Allungamento a rottura (%) 323,6 274,3

DUREZZA

IRHD (23°C)<88,7 94.5>

IRHD (70°C)<80,6 86.4>

PROPRIETA’ MECCANICHE DINAMICHE

E’ (23°C) (MPa)<22,8 24,8>

E’ (70°C) (MPa)<16,2 19,5>

Tan delta (23°C)<0,185 0,200>

Tan delta (70°C)<0,143 0,158>

I risultati della Tabella 5 hanno confermato i risultati dell’esempio 1 e hanno dimostrato una certa proporzionalità tra le quantità di sepiolite aggiunte e l’effetto di rinforzo ottenibile in relazione al modulo statico, alla durezza ed alle proprietà meccaniche dinamiche (queste ultime di particolare rilevanza per le prestazioni dello pneumatico in condizioni di elevate velocità operative e/o condizioni di guida estreme).

Le proprietà meccaniche dinamiche del campione 3 (con 4,5 phr di sepiolite) sono risultate già sostanzialmente buone. In particolare, si otteneva un discreto rinforzo dinamico senza perdere la resistenza a rottura. Nel caso del campione 4 (con 9,0 phr di sepiolite) le proprietà meccaniche dinamiche sono notevolmente migliorate, specialmente a caldo, mantenendo sostanzialmente inalterate le proprietà meccaniche statiche, anche se si evidenziava un aumento non desiderato dei valori di isteresi (tan delta).

ESEMPIO 4 - Sottostrati HP

I materiali elastomerici riportati nella Tabella 6 sono stati preparati nel modo seguente (le quantità dei vari componenti sono indicate in phr).

Tutti i componenti, ad eccezione di zolfo, acceleratore (TBBS), ritardante (PVI) e HMMM, sono stati miscelati in un mescolatore interno (modello Pomini PL 1,6) per circa 5 minuti (1a fase). Non appena la temperatura ha raggiunto 145 ± 5°C, il materiale elastomerico à ̈ stato scaricato. Sono stati aggiunti lo zolfo, acceleratore (TBBS), ritardante (PVI) e HMMM ed à ̈ stata effettuata la miscelazione in un mescolatore a rulli aperto (2a fase).

TABELLA 6

CAMPIONE 5 (*) 6

1<a>FASE

NR 100 100

CB 63 56

Pangel B5 - 9

Silano 1,00 1,00

Resina adesivante 3,00 3,00

Ossido di zinco 6,50 6,50

Acido Stearico 0,80 0,80

6PPD 2,00 2,00

Resorcinolo 1,88 1,88

2<a>FASE

HMMM 3,50 3,50

PVI 0,15 0,15

TBBS 1,25 1,25

Vulcanizzante 3,35 3,35

(*): confronto

NR: gomma naturale, SMR-GP, Lee Rubber

CB: nero di carbone N326, Cabot;

Pangel B5: Sepiolite modificata con sale d’ammonio quaternario al 20% in peso, Tolsa Group 9 phr di sepiolite modificata equivalgono a circa 7 phr di sepiolite; fibre di lunghezza compresa tra 0,2 µm e 2 µm e diametro compreso tra 5 nm e 30 nm

Resina

adesivante: Quintone A100, Zeon Corporation

Silano: 50% tetrasolfuro di bis(3-trietossisililpropile) su 50% nero di carbone, X50S, Degussa-HÃ1⁄4ls;

6PPD: N-(1,3-dimetilbutil)-N'-fenil-p-fenilendiammina,

Chemtura Corporation;

Resorcinolo: resorcinolo (80%) disperso in legante polimerico, Rhenogran Resorcin-80/GE 1323, Rhein Chemie;

HMMM: esametossimetilmelamina (65%) su supporto inerte, Cyrez 964 P.C.,Cytec;

TBBS: N-tert-butil-2-benzotiazilsulfenammide, Vulkacit® NZ/EGC, Lanxess;

PVI: cicloesil-tioftalimmide, Santogard PVI, Flexsys Vulcanizzante: Zolfo, Redball Superfine, International Sulphur Inc.

La quantità di sepiolite aggiunta al campione 6, al netto del 20% in peso del sale d’ammonio quaternario, à ̈ pari alla riduzione della quantità di nero di carbone dal campione 5 al campione 6.

La Tabella 7 mostra la viscosità, la durezza e le proprietà meccaniche statiche e dinamiche misurate con i metodi e gli standard descritti nell’esempio 1 (le prove a trazione sono state effettuate con anelli).

TABELLA 7

CAMPIONE 5 (*) 6

Viscosità ML (1+4) 69,3 74,5

PROPRIETA’ MECCANICHE STATICHE

Modulo 50% (MPa) 2,7 3,8 Modulo 100% (MPa) 4,5 6,5 Modulo 300% (MPa) 16,8 18,9 Sollecitazione a rottura (MPa) 19,5 20,1 Allungamento a rottura (%) 373,6 349,5

DUREZZA

IRHD (23°C)<88,0 91,1>

IRHD (70°C)<79,9 83,4>

PROPRIETA’ MECCANICHE DINAMICHE

E’ (23°C) (MPa)<21,4 25,5>

E’ (70°C) (MPa)<16,9 20,6>

Tan delta (23°C)<0,247 0,238>

Tan delta (70°C)<0,190 0,188>

Come si può osservare dai dati della Tabella 6 si rileva che l’introduzione della carica di sepiolite, in sostituzione di una quantità equivalente di nero di carbone fornisce un incremento della rigidità della mescola risultante denotato dall’aumento dei valori dei moduli e della durezza senza influenzare negativamente i valori di isteresi (Tan delta) e di viscosità.

Claims (18)

1. RIVENDICAZIONI 1. Pneumatico (100) per ruote di veicoli comprendente: - una struttura di carcassa comprendente almeno uno strato di carcassa (101); - una struttura di cintura (106) applicata in una posizione radialmente esterna rispetto a detta struttura di carcassa; - una fascia battistrada (109) applicata in una posizione radialmente esterna a detta struttura di cintura; - almeno uno strato di materiale elastomerico (111) applicato in una posizione radialmente interna rispetto a detta fascia battistrada; in cui detto materiale elastomerico comprende fibre inorganiche di silicati di magnesio e/o alluminio, dette fibre aventi dimensioni nanometriche.
2. 2. Pneumatico per ruote di veicoli secondo la rivendicazione 1, in cui detto materiale elastomerico comprende (a) un polimero elastomerico dienico.
3. 3. Pneumatico per ruote di veicoli secondo la rivendicazione 1, in cui detto materiale elastomerico comprende (b) fibre inorganiche di silicati di magnesio e/o alluminio aventi un diametro inferiore a 500 nm.
4. 4. Pneumatico per ruote di veicoli secondo la rivendicazione 1, in cui detto materiale elastomerico comprende (b) fibre inorganiche di silicati di magnesio e/o alluminio aventi un diametro inferiore a 100 nm.
5. 5. Pneumatico per ruote di veicoli secondo la rivendicazione 4, in cui detto materiale elastomerico comprende (b) fibre inorganiche di silicati di magnesio e/o alluminio aventi un diametro compreso tra 5 e 50 nm.
6. 6. Pneumatico per ruote di veicoli secondo la rivendicazione 1, in cui detto materiale elastomerico comprende (b) fibre inorganiche di silicati di magnesio e/o alluminio aventi una lunghezza inferiore o uguale a 10 µm.
7. 7. Pneumatico per ruote di veicoli secondo la rivendicazione 6, in cui detto materiale elastomerico comprende (b) fibre inorganiche di silicati di magnesio e/o alluminio aventi una lunghezza compresa tra 0,2 e 5 µm.
8. 8. Pneumatico per ruote di veicoli secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui dette fibre inorganiche sono scelte nel gruppo che consiste di fibre di sepiolite, fibre di paligorskite o loro miscele.
9. 9. Pneumatico per ruote di veicoli secondo la rivendicazione 8, in cui dette fibre inorganiche sono fibre di sepiolite.
10. 10. Pneumatico per ruote di veicoli secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui dette fibre inorganiche sono presenti nel materiale elastomerico in una quantità compresa tra 1 phr e 20 phr.
11. 11. Pneumatico per ruote di veicoli secondo la rivendicazione 10, in cui dette fibre inorganiche sono presenti nel materiale elastomerico in una quantità compresa tra 3 phr e 15 phr.
12. 12. Pneumatico per ruote di veicoli secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto almeno uno strato di materiale elastomerico (111) ha uno spessore inferiore a 2 mm.
13. 13. Pneumatico per ruote di veicoli secondo la rivendicazione 12, in cui detto almeno uno strato di materiale elastomerico (111) ha uno spessore compreso tra 0,5 mm e 1,5 mm.
14. 14. Pneumatico per ruote di veicoli secondo la rivendicazione 12, in cui detto almeno uno strato di materiale elastomerico (111) ha uno spessore uniforme.
15. 15. Pneumatico per ruote di veicoli secondo la rivendicazione 12, in cui detto almeno uno strato di materiale elastomerico (111) ha uno spessore variabile nella direzione assiale.
16. 16. Pneumatico per ruote di veicoli secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto almeno uno strato di materiale elastomerico (111) Ã ̈ disposto fra detta fascia battistrada e detta struttura di cintura.
17. 17. Pneumatico per ruote di veicoli secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui almeno una carica di rinforzo addizionale à ̈ presente, in una quantità compresa fra 0,1 phr e 120 phr, nel materiale elastomerico.
18. 18. Pneumatico per ruote di veicoli secondo la rivendicazione 17, in cui la carica di rinforzo addizionale à ̈ silice.