BRPI0720649A2 - Isolamento para talão de pneumático - Google Patents

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BRPI0720649A2
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bituminous
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John Pawlikowski
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Bridgestone Firestone North Am
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Description

"ISOLAMENTO PARA TALÃO DE PNEUMÁTICO" Referência Cruzada a Pedidos Correlacionados
O presente pedido de patente reivindica a prioridade do Pedido Provisório de Patente U.S. N2 de Série 60/877 831, depositado em 29 de dezembro de 2006, o qual é aqui incorporado como referência.
Campo da Invenção
Uma ou mais modalidades da presente invenção estão relacionadas a um composto para isolamento de talão de pneus contendo uma resina de hidrocarboneto betuminosa e um óleo de processamento, que inclui um óleo naftênico.
Fundamentos da Invenção
Vários tipos de pneus contêm uma parte de talão que inclui um isolamento de talão de material similar à borracha que circunda e pode estar interposto entre fios ou cordonéis do talão. A adesão do isolamento de talão ao fio ou cordonel de talão auxilia no provimento de durabilidade ao pneu.
0 óleo de processamento aromático, que é usado para melhorar a capacidade de processamento de formulações de borracha está sendo substituído de modo a atender às normas da União Européia. Os parâmetros de processamento e as formulações de borracha variam dependendo da parte do pneu e do tipo de pneu desejado. Como exemplo, a parte de talão de um pneu é formulada e processada de forma diferente daquela da banda de rodagem do pneu. Os pneus projetados para aplicações fora de estrada podem demandar parâmetros de processamento e/ou formulações de borracha diferentes daqueles de pneus para carros de passeio ou pneus para caminhões ou ônibus.
Sumário da Invenção
De um modo geral, a presente invenção proporciona um pneu que compreende uma parte de banda de rodagem; um par de partes de talão espaçadas axialmente; um par de partes de costado, cada uma se estendendo entre a parte de banda de rodagem e uma das partes de talão; uma carcaça que se estende entre as partes de talão, através das partes de 5 costado e da banda de rodagem; e um pacote de correias disposto radialmente externo à carcaça na parte de banda de rodagem, em que cada uma das partes de talão compreende um núcleo de talão e um composto de isolamento de talão, em que o composto de isolamento de talão é formado pela 10 combinação de um componente de borracha, uma resina de hidrocarboneto betuminosa e um óleo de processamento, em que o óleo de processamento compreende um óleo naftênico ou uma mistura de óleos que inclui um óleo naftênico, e em que o óleo de processamento compreende menos do que cerca de 20 15 phr de óleo altamente aromático com base no peso total de borracha no composto de isolamento de talão.
A presente invenção inclui também um pneu compreendendo uma parte de banda de rodagem; um par de partes de talão espaçadas axialmente; um par de partes de costado que se estendem entre a parte de banda de rodagem e uma das partes de talão; uma carcaça se estendendo entre as partes de talão, através das partes de costado e de banda de rodagem; e um pacote de correias disposto radialmente externo à carcaça na parte de banda de rodagem, em que a parte de talão compreende um núcleo de talão e um composto de isolamento de talão, em que o composto de isolamento de talão é formado pela combinação de um componente de borracha, uma resina de hidrocarboneto betuminosa e um óleo de processamento, em que o composto de isolamento de talão compreende menos do que cerca de 20 phr de óleo aromático com base no peso total de borracha no composto de isolamento de talão, e em que o composto de isolamento de talão é caracterizado por um índice de adesão a metal de pelo menos 101 quando comparado a um composto de isolação de talão contendo mais do que 20 phr de óleo de processamento aromático e nenhuma resina de hidrocarboneto betuminosa.
Em uma ou mais modalidades, o composto de isolamento de talão de pneu da presente invenção apresenta melhor adesão ao talão do pneu.
Breve Descrição dos Desenhos
A Figura 1 é uma vista em corte de um pneu agrícola ou industrial de acordo com uma ou mais modalidades da presente invenção.
A Figura 2 é uma vista em projeção de uma parte
da trajetória de contato de um pneu agrícola ou industrial de acordo com uma ou mais modalidades da presente invenção.
A Figura 3 é uma vista em corte de um pneu para todos os tipos de terreno de acordo com uma ou mais modalidades da presente invenção.
A Figura 4 é uma vista em corte ampliada da parte de talão do pneu de acordo com uma ou mais modalidades da presente invenção.
A Figura 5 é uma vista explodida de uma parte do talão de pneu apresentado na Figura 4.
A Figura 6 é uma representação esquemática de vários desenhos de bandas de rodagem.
Descrição Detalhada de Modalidades Ilustrativas
Uma ou mais modalidades da presente invenção 25 propiciam um composto de isolamento de talão de pneus. Os termos composto de isolamento de talão e composto de isolamento, tal como usados no presente relatório descritivo, se referem a uma mistura de materiais. Em uma ou mais modalidades, o composto de isolamento de talão 30 inclui um componente de borracha, uma resina betuminosa de hidrocarbonetos e um óleo de processamento.
Em uma ou mais modalidades o termo betuminoso se refere a substâncias que contêm ou são derivadas do betumem. Em certas modalidades, betume inclui compostos de hidrocarboneto sólidos ou semi-sólidos que ocorrem naturalmente ou como resíduos remanescentes da destilação de petróleo.
As resinas de hidrocarbonetos betuminosas podem 5 incluir resinas contendo asfalto, borracha mineral, ou betumes de petróleo em mistura. Em uma ou mais modalidades, a resina de hidrocarboneto de betumem pode incluir materiais betuminosos sólidos ou levemente elásticos derivados de Gilsonita e asfaltos de petróleo, podendo ser
designados como borracha mineral.
Em uma ou mais modalidades, a resina betuminosa de hidrocarbonetos foi modificada por injeção de ar ou vapor através do hidrocarboneto fundido, podendo ser designada como borracha soprada ou expandida, asfalto 15 expandido, ou betumem expandido. Os exemplos de hidrocarbonetos betuminosos incluem um betumem misto de petróleo comercialmente disponível através da Flow Polymers, Inc., sob a marca comercial Promix® 750.
Em uma ou mais modalidades, o composto de 20 isolamento de talão inclui uma resina betuminosa de hidrocarbonetos em uma quantidade de cerca de 2 a cerca de 15 (pbw) por cem partes em peso de borracha (phr), com base na quantidade total de borracha no composto de isolamento. Em outra modalidade, o composto de isolamento de talão 25 inclui de cerca de 3 a cerca de 12 pbw phr de resina de betumem de hidrocarbonetos e, em outra modalidade de cerca de 4 a cerca de 8 pbw phr de resina de betumem de hidrocarbonetos com base na quantidade total de borracha no composto de isolamento.
Como é do conhecimento dos técnicos na área, o
óleo de processamento pode ser de um modo geral classificado em três categorias com base no tipo predominante dos compostos de carbono no óleo. Tais categorias incluem os óleos aromáticos, os óleos naftênicos e os óleos parafínicos. Deve ficar claro que um óleo pode ser classificado como um óleo naftênico, todavia pode ainda conter uma certa quantidade de compostos de carbono aromáticos ou parafinicos. De forma similar, um óleo aromático pode conter certa quantidade de compostos 5 naftênicos ou parafinicos.
Em uma ou mais modalidades, o óleo de processamento empregado na presente invenção inclui um óleo naftênico. Os óleos naftênicos opdem ser refinados a partir de petróleo e contêm anéis fundidos de átomos de carbono. 10 Óleos naftênicos estão disponíveis, por exemplo, como o Shellflex 794, Ergon Black Oil Cl, Ergon Black Oil C2, Ergon H2000, Cross C2000, Cross C2400 e San Joaquin 2000L. Óleos naftênicos estão também disponíveis através da Cross
Oil & Refining Co., da Ergon Refining Inc., NYNAS e da Calumet Refining Co.
Em uma ou mais modalidades, o óleo naftênico inclui pelo menos cerca de 30 por cento em peso (% em peso) de componentes naftênicos, em outra modalidade, pelo menos cerca de 40 % em peso de componentes naftênicos e, em mais 20 outra modalidade, pelo menos cerca de 45 % em peso de componentes naftênicos, sempre com base no peso total do óleo naftênico.
Em uma ou mais modalidades, o óleo naftênico pode incluir uma pequena quantidade de carbono aromático. Em uma 25 modalidade, o óleo naftênico inclui menos de cerca de 30 % em peso de teor de carbono aromático (% CA) , com base no peso total de carbono no óleo naftênico. Em outra modalidade, o óleo naftênico inclui menos de cerca de 20 % em peso de teor de carbono aromático, com base no peso 30 total de carbono no óleo naftênico. Em mais outra modalidade, o óleo naftênico inclui menos de cerca de 10 % em peso de teor de carbono aromático, com base no peso total de carbono no óleo naftênico.
Em uma ou mais modalidades, o óleo de processamento inclui uma mistura de um ou mais óleos incluindo um óleo naftênico. Em tais modalidades, a mistura de óleo de processamento contém menos de cerca de 30 % em peso de óleo aromático, em outra modalidade menos de 20 % em peso de óleo aromático, e em mais outra modalidade menos 5 de 10 % em peso de óleo aromático, com base na quantidade total de óleo de processamento.
Em uma ou mais modalidades, o óleo de processamento pode ser caracterizado como uma mistura de hidrocarbonetos tendo um número de carbonos de cerca de 2 0 10 ou mais e um ponto de ebulição de cerca de 335 0C ou mais. Em uma ou mais modalidades, o óleo de processamento tem um Tg de cerca de -40 0C a cerca de -80 0C.
Em uma ou mais modalidades, a quantidade de óleo de processamento no composto de isolamento de talão é de cerca de 1 a cerca de 30 pbw phr; em outras modalidades de cerca de 5 a cerca de 25 pbw phr; e em mais outras modalidades de cerca de 10 a cerca de 20 pbw phr.
Em uma ou mais modalidades, a quantidade de óleo altamente aromático no composto de isolamento de talão é limitada. O óleo altamente aromático pode ser caracterizado por anéis aromáticos de carbono e tipicamente inclui pelo menos cerca de 30 % em peso de componentes aromáticos, isto é, CA é de cerca de 30 % em peso ou mais, com base no peso total de carbono no óleo. Em uma ou mais modalidades, a 2 5 quantidade de óleo altamente aromático no composto de isolamento de talão da presente invenção é menor do que cerca de 20 pbw phr. Em outra modalidade, a quantidade de óleo altamente aromático no composto de isolamento de talão da presente invenção é menor do que cerca de 10 pbw phr. Em mais outra modalidade, a quantidade de óleo altamente aromático no composto de isolamento de talão da presente invenção é menor do que cerca de 5 pbw phr.
Em uma ou mais modalidades, o óleo de processamento contém menos do que cerca de 3 % em peso de compostos aromáticos policíclicos com base no peso total de óleo de processamento.
0 componente de borracha do composto de isolamento de talão, que pode formar uma matriz ou fase 5 contínua em que a resina betuminosa de hidrocarbonetos e o óleo podem estar dispersos, pode incluir composições de vulcanizados que são convencionais na área de fabricação de isolamento para talões. Em uma ou mais modalidades, o vulcanizado é preparado a partir de uma composição 10 vulcanizável que inclui um ou mais polímeros que são capazes de serem reticulados ou vulcanizados. Tais polímeros podem ser designados como polímeros similares à borracha. Os polímeros similares à borracha incluem a borracha natural, o poliisopreno sintético, o 15 polibutadieno, o poliisobutileno-co-isopreno, o neopreno, o poli(etileno-co-propileno), o poli(estireno-co-isopreno), o poli(estireno-co-butadieno-co-isopreno) e o poli(estirenoco-butadieno).
Tais polímeros similares à borracha podem ser curados ou reticulados pelo emprego de vários agentes de cura de borracha, incluindo, porém não limitados a, o enxofre ou sistemas de cura baseados em peróxidos. Tais agentes de cura estão descritos na Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 365-468, 3a edição, 1982, em particular em Vulcanization Agents and Auxiliary Materials, 390-402, e por A. Y. Coran em Vulcanization na Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, 2a edição, 1989), que são aqui incorporadas como referência. Os agentes de vulcanização podem ser usados isoladamente ou em combinação. Em uma ou mais modalidades, o processo de reticulação ou vulcanização resulta em uma rede de borracha reticulada tridimensional infinita.
0 composto de isolamento de talão pode incluir também componentes opcionais, tais como cargas ou enchimentos. As cargas incluem cargas inorgânicas e orgânicas. As cargas orgânicas podem incluir o negro de fumo, carvão moido e amido. As cargas inorgânicas podem incluir a sílica, hidróxido de alumínio, hidróxido de magnésio, argilas (silicatos de alumínio hidratados) e 5 misturas de tais. Os outros, ou opcionais, ingredientes podem ser empregados em quantidades convencionais, tal como descrito nas Patentes U.S. N— 3.964.533, 4.561.919, 6.447.905 e no Pedido de Patente U.S. N- de Série 2006/0.225.828 Al, todos aqui incorporados como referência. 10 Outros ingredientes que podem ser empregados
incluem aceleradores, óleos, ceras, agentes inibidores de queimação, auxiliares de processamento, óxido de zinco, resinas taquificadoras, resinas de reforço, ácidos graxos tais como o ácido esteárico, peptizadores e uma ou mais borrachas adicionais.
As composições de isolamento de talão da presente invenção podem ser preparadas pelo emprego de técnicas de formulação convencionais. Em uma ou mais modalidades, a mistura de borracha pode ser preparada pela formação de uma masterbatch inicial,que inclui os polímeros de borracha e carga. O masterbatch inicial pode incluir a resina betuminosa de hidrocarbonetos e o óleo de processamento. Em outras modalidades, um ou mais dentre a resina betuminosa de hidrocarbonetos e o óleo de processamento podem ser adicionados nos estágios de mistura subseqüentes. Tal masterbatch inicial pode ser misturado em uma temperatura inicial de cerca de 25 0C a cerca de 125 0C, com uma temperatura de descarga de cerca de 135 0C a cerca de 180 °C. Para impedir uma vulcanização prematura (também conhecida como queimação), tal masterbatch inicial pode excluir os agentes de vulcanização. Uma vez processado o masterbatch inicial, os agentes de vulcanização podem ser introduzidos e misturados no masterbatch inicial em baixas temperaturas em um estágio de mistura final, o qual de preferência não inicia o processo de vulcanização. Opcionalmente podem ser empregados estágios de mistura adicionais, algumas vezes designados como remoagem, entre o estágio de mistura do masterbatch e o estágio de mistura final. Vários ingredientes, incluindo a resina betuminosa 5 de hidrocarbonetos e o óleo de processamento podem ser adicionados durante tais remoagens. As técnicas de composição de borrachas e os aditivos empregados nas mesmas são de um modo geral conhecidos e estão descritos por Stephens em The Compounding and Vulcanization of Rubber, em 10 Rubber Technology (2a edição, 1973).
Em uma ou mais modalidades, o composto de isolamento de talão pode ser empregado em pneus fora de estrada, isto é, pneus que são principalmente utilizados em condições da superfície de trabalho que não uma via 15 pavimentada. Os exemplos de pneus fora de estrada incluem aqueles usados em veículos de movimentação de terra, equipamentos industriais ou de mineração, pneus agrícolas, pneus para gramados e jardins, veículos para todos os terrenos ATVs, e motocicletas do tipo trail ou motocross.
Vários veículos off-road requerem pneus que têm
um raio maior do que os pneus de carros ou ônibus. Além disso, os pneus para certos veículos agrícolas e industriais são projetados para suportar cargas pesadas. Os pneus para veículo fora de estrada estão freqüentemente 25 adaptados para uso sobre solos soltos. São desejáveis boas características de vibração na estrada e fora dela, bem como boas características de tração e das barras de engate.
Em uma ou mais modalidades, o composto de isolamento do talão da presente invenção é empregado em pneus para veículos usados em aplicações industriais e para carregar cargas muito pesadas, enquanto são usados fora de estrada e em terrenos acidentados.
Em uma ou mais modalidades, a presente invenção propicia um pneu para uso industrial ou uso agrícola. Deve ficar claro que tal descrição engloba uma ampla gama de desenhos de pneus. Um exemplo de um pneu de acordo com tais modalidades é apresentado nas Figuras 1 e 2. O pneu 10 inclui uma parte de banda de rodagem 12, um pacote de correias 14, um par de costados 16, um par de partes de talão 18 axialmente espaçadas e uma carcaça 20 que se estende entre as partes de talão 18. 0 pacote de correias
14 pode estar disposto radialmente externo à carcaça 20 na parte de banda de rodagem 12. O pacote de correias 14 pode incluir cordonéis de módulo elástico elevado, incluindo aço, Nylon, poliamida aromática, rayon e combinações de tais. A parte de talão 18 será descrita mais adiante.
Em uma ou mais modalidades, a parte de banda de rodagem 12 inclui uma primeira e uma segunda bordas de banda de rodagem 13a e 13b, e uma pluralidade de barras de banda de rodagem 22 dispostas entre as bordas de banda de rodagem e se estendendo radialmente para fora a partir da banda de rodagem interna 24. A parte de banda de rodagem 12 pode também incluir canais (ou sulcos) 25 formados pelo espaço volumétrico acima da banda de rodagem interna 24 entre barras adjacentes 22. Em outras modalidades, o desenho da banda de rodagem pode variar.
A carcaça 20 pode incluir pelo menos uma lona ou cordonel de corpo 2 6 que se estende entre as partes de talão 18. Em uma ou mais modalidades, a carcaça 20 compreende pelo menos uma lona 2 6 de cordonéis. Em uma modalidade, a lona 2 6 inclui uma parte principal e partes de redobra e se estende entre as partes de talão 18, através da parte de banda de rodagem 12 e das partes de costado 16, e é redobrada em torno do núcleo de talão 24 em cada parte de talão 18 do lado interno para o lado externo do pneu para formar um par de partes de redobra de lona de carcaça.
O pneu 10 pode ser também caracterizado por um diâmetro, seja em termos de um diâmetro de aro, ou um diâmetro de talão, uma altura de seção, uma largura de seção e uma razão de aspecto. A altura da seção (SH) representa a distância radial do diâmetro nominal do aro até o diâmetro externo do pneu. Em uma ou mais modalidades, a altura de seção do pneu 10 é de pelo menos cerca de 40 cm. Em outras modalidades, pelo menos cerca de 50 cm, em mais outras modalidades pelo menos cerca de 7 0 cm e em mais outras pelo menos cerca de 100 cm. Em uma ou mais modalidades, a altura de seção do pneu 10 é de cerca de 50 cm a cerca de 130 cm, em outras modalidades de cerca de 7 0 cm a cerca de 125 cm.
A largura da seção representa a distância linear máxima paralela ao eixo do pneu e entre o exterior de seus costados quando ele está descarregado (isto é, não suportando uma carga) e após ele estar inflado na pressão normal por 24 horas. A largura da seção não inclui elevações dos costados devido a marcas, decoração ou bandas protetoras. Em uma ou mais modalidades, a largura da seção de pelo menos cerca de 100 cm, em outras modalidades de pelo menos cerca de 150 cm, em outras modalidades de pelo menos cerca de 160 cm e em outras modalidades de pelo menos cerca de 170 cm. Em uma ou mais modalidades, a largura de seção é de cerca de 100 cm a cerca de 200 cm, em outras modalidades de cerca de 150 a cerca de 190 cm e em outras modalidades de cerca de 160 cm a cerca de 180 cm.
A razão de aspecto do pneu representa a razão da altura da seção para a largura da seção multiplicada por 100, sendo de um modo geral expressada na forma de um percentual. Em uma ou mais modalidades, a razão de aspecto é de cerca de 30 a cerca de 75 e em outras modalidades de cerca de 35 a cerca de 70.
Em uma ou mais modalidades, o pneu 10 tem um diâmetro de talão de pelo menos cerca de 8 0 cm, em outra modalidade pelo menos cerca de 100 cm e em outra modalidade de pelo menos cerca de 140 cm. Em uma ou mais modalidades, o pneu 10 tem um diâmetro de talão de cerca de 80 cm a cerca de 150 cm e em outras modalidades de cerca de 100 cm a cerca de 145 cm.
Em uma modalidade, o pneu 10 tem uma altura de seção de cerca de 50 cm a cerca de 130 cm, uma largura de 5 seção de cerca de 100 cm a cerca de 200 cm, uma razão de aspecto de cerca de 30 a cerca de 75, um diâmetro de talão de pelo menos cerca de 80 cm e um desenho de banda de rodagem simples (plain tread), banda de rodagem super profunda (super deep tread), super tração em pedras (super 10 rock grip), ou uma combinação das mesmas.
Em uma modalidade, o pneu 10 tem uma altura de seção de cerca de 50 cm a cerca de 130 cm, uma largura de seção de cerca de 100 cm a cerca de 200 cm, uma razão de aspecto de cerca de 30 a cerca de 75, um diâmetro de talão 15 de pelo menos cerca de 110 cm e um desenho de banda de rodagem simples (plain tread), banda de rodagem super profunda (super deep tread), ou uma combinação das mesmas.
Em uma modalidade, o pneu 10 tem uma altura de seção de cerca de 50 cm a cerca de 130 cm, uma largura de 20 seção de cerca de 100 cm a cerca de 200 cm, uma razão de aspecto de cerca de 30 a cerca de 75, um diâmetro de talão de pelo menos cerca de 140 cm e um desenho de banda de rodagem de super tração em pedras (super rock grip).
Em certas modalidades, um pneu de acordo com a presente invenção pode ser caracterizado como sendo a prova de perfurações, capaz de portar cargas relativamente pesadas e tendo boa resistência ao desgaste. Em uma modalidade, o pneu resiste ao desgaste e abrasão quando usado em superfícies crestadas e não uniformes, tal como ocorre tipicamente em usinas, minas, pedreiras e similares. Em uma ou mais modalidades, os casos de falha prematura do pneu, devido a rasgos e separação dos componentes do pneu, são reduzidos. Em uma ou mais modalidades, a banda de rodagem está adaptada para prover auto limpeza, ou boa descarga de terra ou sujeira. Pneus industriais/agrícolas são também descritos nas publicações de Patentes U.S. N— 2005/0.139.302 Al, nas Patentes U.S. 3.844.326, 4.202.391, 3.611.647,
4.791.971, 4.649.976, 5.046.541, 5.063.573, 5.188.683, 5.337.814, 5.337.816, 5.421.388, 5.464.050, 5.901.765, 6.179.027, 6.260.594, 6.263.933, 6.450.221 e 6.481.479, cada uma delas aqui incorporada como referência.
Em uma ou mais modalidades, o composto de isolamento de talão da presente invenção é empregado em pneus para todos os terrenos ou em veículo para terrenos acidentados.
Os veículos para todos os terrenos são de peso relativamente baixo, com um centro de gravidade relativamente baixo. Os pneus usados em tais veículos são operados em pressões muito baixas de 0,70 kg/cm2 (10 psi) ou menos. Os pneus de um modo geral têm diâmetros nominais de aro de 36 cm ou menos e diâmetros totais de 66 cm ou menos. Eles são relativamente largos e têm grandes câmaras de ar para auxiliar na absorção de choques e vibrações. Para certas aplicações fora de estrada, os pneus para todos os terrenos têm um desenho de banda de rodagem bem aberto, com barras alongadas. Isto propicia tração em linha reta ou das barras de banda de rodagem. A tração lateral também é desejável. Ao contrário de pneus agrícolas que se movem em velocidades abaixo de 40 km/h (25 mph) , os pneus para veículos devem ser capazes de velocidades acima de 80 km/h (50 mph) ou mais.
Em uma ou mais modalidades, a presente invenção propicia um pneu para uso em todos os terrenos. Um exemplo de um pneu de acordo com tais modalidades é apresentado na Figura 3. 0 pneu para todos os terrenos 30 inclui uma carcaça 32 que se estende entre um par de partes de talão anulares 33 e uma ou mais lonas 34 reforçadas por cordonéis que envolvem e se estendem entre as partes de talão. Em certas modalidades, o pneu para todos os terrenos tem um mínimo de reforço de correias.
0 pneu 30 inclui também uma parte de banda de rodagem 36 disposta radialmente para fora da carcaça 32 e tendo bordas de banda de rodagem 38a e 38b. As bordas de banda de rodagem podem ser designadas como ombros.
A parte de banda de rodagem 36 inclui uma banda de rodagem interna 40, uma pluralidade de barras 42 que se estendem radialmente para fora a partir da banda de rodagem interna 40. As barras localizadas na parte de ombro da banda de rodagem podem ser designadas como barras de ombro. A parte de banda de rodagem 36 pode também incluir blocos (não mostrados). A parte de banda de rodagem 36 pode também incluir canais 44 formados pelo espaço volumétrico acima da banda de rodagem interna 40 entre barras adjacentes 42. Pelo menos uma parte dos canais 44 está adaptada para funcionar como canais de descarga de solo, se estendendo a partir do centro da parte de banda de rodagem 36 axialmente para fora até um ombro de banda de rodagem, podendo ser formados pelos espaço volumétrico acima da banda de rodagem interna 40 entre os blocos e barras adjacentes. Em uma ou mais modalidades, o pneu 30 pode também incluir coxins protetores contra perfurações (não mostrados).
Em uma ou mais modalidades, o pneu 30 e, mais especificamente, a parte de banda de rodagem 36, pode ser caracterizado por uma razão de líquido para bruto. A área bruta consiste da pegada inteira do pneu 30, enquanto a área líquida é a soma das áreas da banda de rodagem 36 que estão em contato com o solo. A razão das duas depende do desenho da banda de rodagem da pegada. Em uma ou mais modalidades, a banda de rodagem, quando carregada e inflada normalmente, tem uma razão de bruto para líquido em uma modalidade de cerca de 20 % a cerca de 40 % e em outra modalidade de cerca de 22 % a cerca de 33 %. Em uma ou mais modalidades, o pneu 30 tem um diâmetro de aro nominal menor do que cerca de 75 cm e em outra modalidade menor do que cerca de 70 cm. Em certas modalidades, os pneus traseiros podem ser ligeiramente maiores do que os pneus frontais do veículo submetidos a uma carga mais leve. A parte de talão 33 será descrita mais adiante.
Em uma ou mais modalidades, um pneu para todos os terrenos ou para terrenos acidentados da presente invenção propicia boa tração em areia, lama, ou neve. Em uma modalidade, o pneu propicia baixo acúmulo de lama ou detritos e bom desempenho em curvas. Em uma ou mais modalidades, são reduzidos os casos de falha prematura do pneu devido a rasgos e separação dos componentes do pneu.
Os pneus para todos os terrenos são adicionalmente descritos nas Patentes U.S. N— 4.881.586, 5.259.429, 5.318.086, 5.375.640, 6.293.323, 6.298.890, 6.401.774, 6.799.617 e 6.929.044, cada uma delas sendo aqui incorporada como referência.
Fazendo agora referência à Figura 4, é ali apresentada uma parte de talão 50 de um pneu. Deve ficar claro que a parte de talão 50 da presente invenção pode representar as partes de talão 18 de pneus agrícolas/industriais, ou as partes de talão 33 de pneus para todos os terrenos. A Figura 5 é uma vista explodida do núcleo de talão 52 apresentado na Figura 4.
A parte de talão 50 inclui um núcleo de talão 52, um enchimento de talão 54, fios de talão 56 e um isolamento de talão 58. O enchimento de talão 54, algumas vezes designado como o ápice de talão, está circundado pela lona de carcaça 26 (que corresponde à lona 34 mostrada na Figura 3) e o núcleo de talão 52. Em uma modalidade, o enchimento de talão 54 inclui uma borracha relativamente dura. As várias composições e métodos para produção do enchimento de talão estão também descritos nas Patentes U.S. N— 4.087.298, 6.318.430, 6.524.415 e na publicação de patente US pendente N- 2007/0.044.882 Al, todas aqui incorporadas como referência.
Em uma ou mais modalidades, o núcleo de talão 52 inclui pelo menos um material não elástico. Os exemplos de materiais inelásticos incluem fios de aço emborrachados espiralados, cordonéis orgânicos de elevado módulo de elasticidade espiralados, tais como cordonéis de fibras de poliamidas aromáticas, materiais similares a fitas envolventes e similares. Em uma modalidade, o núcleo de talão 52 inclui um ou mais fios 56 orientados em uma malha paralela ou cruzada, para reforçar o produto de borracha. O isolamento de talão 58 pode circundar e estar intercalado entre os fios ou cordonéis. Em uma ou mais modalidades, o isolamento de talão 58 inclui o composto de isolamento de talão tal como acima descrito. Em uma ou mais modalidades, o composto de isolamento de talão adere ao fio de talão 56 e tal característica do composto de isolamento de talão pode ser designada como adesão ao fio de talão.
Em uma ou mais modalidades, o composto de isolamento de talão pode ser caracterizado por uma melhor adesão ao fio de talão, quando comparado a compostos de isolamento de talão que não incluem um componente de borracha, uma resina betuminosa de hidrocarbonetos e um óleo de processamento naftênico. Em uma ou mais modalidades, a melhoria pode ser quantificada na forma de um índice com base na comparação com um composto que não inclui um componente de borracha, uma resina betuminosa de hidrocarbonetos e um óleo de processamento naftênico. Em uma ou mais modalidades, a adesão ao fio de talão pode ser medida por métodos conhecidos pelos técnicos na área, tais como pela ASTM D1871. Em uma modalidade, o índice de adesão a fio de talão quando comparado ao composto de isolamento de talão padrão testado sob as mesmas condições é de pelo menos 1,01, em outras modalidades de pelo menos cerca de 1,05, em outras modalidades pelo menos cerca de 1,10 e em outras modalidades de pelo menos cerca de 1,15.
Em uma ou mais modalidades, o formato de seção reta do talão pode ser quadrado, redondo, triangular, 5 plano, ou qualquer outro formato. Pode ser usado qualquer número de fios de talão 56 ou camadas de fios, dependendo do tipo de pneu em que o talão 52 for usado. 0 tamanho do núcleo de talão pode variar dependendo, por exemplo, do tipo de pneu e da carga.
O fio de talão 56 pode ser de vários tipos. Em
certas modalidades, o fio ou metal pode ser revestido com um metal compatível, tal como bronze, latão, cobre, ou outros metais. O fio ou metal pode ser de aço ou outros metais. Em uma modalidade, o fio de talão inclui um fio de 15 aço recoberto por um revestimento cobre, latão, ou bronze. O fio pode variar amplamente em diâmetro, por exemplo de cerca de 0,00254 mm a cerca de 25,4 mm (0,001 - 1 polegadas) ou mais de diâmetro, dependendo do tipo de produto de borracha que está sendo reforçado. Em uma 20 modalidade, o diâmetro do fio é de cerca de 0,127 até cerca de 4,76 mm (0,005 a 3/16 polegadas). Vários outros talões de pneus estão descritos nas Patentes U.S. N— 6.105.646, 6.302.175, 6.447.905 e 6.840.297, todas aqui incorporadas como referência.
Em uma ou mais modalidades, o núcleo de talão 52
pode estar coberto com uma cobertura de núcleo de talão 60. A cobertura 60 pode incluir um tecido e/ou uma camada de borracha para impedir o contato direto do fio de talão 56 com a lona de carcaça 26. Em uma modalidade, a cobertura 60 30 é feita de um fio de fibras orgânicas, tal como Nylon, rayon, poliéster e similares. Em certas modalidades, o fio é relativamente fino (por exemplo, 940 dtex/2 a 1670 dtex/2) em comparação com os cordonéis de pneu usuais. Em uma ou mais modalidades, o núcleo de talão 52 é coberto 35 apenas parcialmente. Em outras modalidades, tal como mostrado na Figura 3, a cobertura 60 envolve o núcleo de talão 52 com pelo menos uma única camada e em uma modalidade com uma camada dupla, de forma a cobrir toda a superfície do núcleo de talão 52. Em uma ou mais 5 modalidades, a parte de talão 50 pode incluir dois ou mais núcleos de talão.
Os pneus da presente invenção podem incluir uma ampla gama de desenhos de banda de rodagem. Exemplos de desenhos de bandas de rodagem estão representados na Figura 10 6. O PT é uma abreviação para banda de rodagem simples (Plain Tread). SDT é uma abreviação para banda de rodagem super profunda. SRG DT é uma abreviação para banda de rodagem super profunda para tração sobre pedra.
Os pneus da presente invenção podem ser fabricados pelo emprego de técnicas convencionais de conformação, moldagem e cura de borracha. Em uma ou mais modalidades, a vulcanização pode ser efetuada por aquecimento da composição vulcanizável no interior de um molde. Em uma ou mais modalidades, a composição pode ser aquecida em uma temperatura interna de cerca de 120 °C a cerca de 180 °C. Deve ser notado que pneus industriais tendo uma banda de rodagem espessa e pesada podem demandar tempos de cura mais longos do que pneus menores para carros de passeio. Em uma ou mais modalidades, a composição do pneu é curada durante cerca de pelo menos 1000 minutos. Em outra modalidade, a composição do pneu é curada durante cerca de pelo menos 900 minutos. Em outra modalidade, a composição do pneu é curada durante cerca de pelo menos 800 minutos. Em outra modalidade, a composição do pneu é curada durante cerca de pelo menos 150 minutos. Em outra modalidade, a composição do pneu é curada durante cerca de pelo menos 50 minutos.
As composições de borracha curadas ou reticuladas (isto é, os vulcanizados) incluem de um modo geral redes poliméricas tridimensionais que são termoestáveis. Outros ingredientes, tais como auxiliares de processamento e cargas ou enchimentos, bem como as fibras aqui descritas, estão de um modo geral dispersos por toda a rede vulcanizada. A produção de pneus é descrita nas Patentes 5 U.S. N— 5.866.171, 5.875.527, 5.931.211 e 5.971.046, que são aqui incorporadas como referência.
Em uma ou mais modalidades da presente invenção, os pneus produzidos pelo uso dos compostos de isolamento de talão aqui descritos apresentam boa adesão do fio de talão. 10 Em uma ou mais modalidades, os compostos de isolamento de talão apresentam boa capacidade de processamento. A quantidade de óleo de processamento altamente aromático pode ser limitada.
Para demonstrar a prática da presente invenção, foram preparados e testados os exemplos que se seguem. No entanto, os exemplos não devem ser considerados como um limite ao escopo da invenção. As reivindicações servirão para definir a invenção.
EXEMPLOS
Amostras I A 5
Seis composições de borracha foram misturadas, conformadas em amostras de borracha crua, curadas para produção de vulcanizados e testadas quanto a várias propriedades mecânicas e dinâmicas. A receita da formulação 25 de borracha era típica de isolamento de talão de pneus. A formulação de borracha era igual para cada amostra, exceto pelos componentes listados na Tabela I, que provê os ingredientes que foram variados em partes em peso com base em 100 partes de borracha.
Tabela I
Amostras 1 2 3 4 5 6 Óleo aromático 23, 6 Óleo naftênico 23, 6 Mistura de óleos 23, 6 19, 6 14, 6 8, 6 naftênicos Resina betuminosa de 4 8 12 hidrocarbonetos Cada composição de borracha foi preparada em três
segmentos de mistura. Para a mistura foi usado um misturador Kobelko de 3300 g. A primeira mistura, que pode ser designada como o masterbatch, empregou uma velocidade 5 do misturador de 60 rpm, com uma temperatura inicial de 130 °C. Foi usado um tempo máximo de mistura de seis minutos e uma queda de temperatura de cerca de 17 0 °C. Imediatamente após o masterbatch, a mistura foi transferida para um moinho de dois rolos operando a uma temperatura de cerca de 10 60 0C em que a composição foi laminada e subsequentemente resfriada até a temperatura ambiente. 0 lote de masterbatch foi a seguir misturado em um estágio de remoagem usando condições similares àquelas empregadas no masterbatch. Imediatamente após a remoagem, a mistura foi transferida
para um moinho de dois rolos operando a 60 °C, onde a composição foi laminada e subseqüentemente resfriada até a temperatura ambiente. A composição foi a seguir transferida de volta ao misturador Kobelko, sendo adicionados os ingredientes do lote final (por exemplo, agentes de cura). 20 A temperatura inicial do misturador era de 70 0C e a velocidade de mistura de cerca de 40 rpm. A composição foi retirada do misturador após um tempo máximo de mistura de cerca de 3 minutos e uma queda de temperatura de cerca de 100 0C. Tal composição foi a seguir moída e laminada 25 usando-se um moedor de dois rolos a 60 °C. A composição foi usada para a produção de amostras de teste cruas, incluindo pastilhas cilíndricas de 0,79 x 1,5 cm, lâminas (15,24 cm x 15,24 cm x 0,19 cm, ou 15,24 cm x 15,24 cm x 0,52 cm) e corpos de prova para desgaste Lambourn em forma de rosca 30 (diâmetro externo de 4,85 cm, diâmetro interno = 2,25 cm, espessura = 0,49 cm). Um conjunto de amostras cruas foi a seguir curado a cerca de 150 0C durante 60 minutos em moldes padrão colocados em uma prensa a quente. Outro conjunto de amostras foi curado a cerca de 150 0C por cerca de 900 minutos.
A Tabela II apresenta os dados obtidos em vários testes mecânicos e dinâmicos efetuados sobre as várias amostras.
Tabela II
Amostras 1 2 3 4 5 6 Queimação 100 95 102 111 100 88 Viscosidade Mooney 100 99 101 108 117 130 MH 100 99 98 101 102 107 T50 100 109 110 115 107 96 Tração de compressão 60 minutos a 148,9 0C Módulo a 50 % a 23 0C (MPa) 100 91 87 86 93 105 Módulo a 10% a 23 0C (MPa) 100 91 87 82 OO 97 CO Alongamento na ruptura a 23 100 110 111 122 126 123 0C (%) Tração de tensão na ruptura 100 101 97 93 95 95 a 23 0C (MPa) Tração de compressão 900 minutos a 150 0C Módulo a 50 % a 23 0C (MPa) 100 98 94 92 97 104 Módulo a 10% a 23 0C (MPa) 100 101 94 90 93 97 Alongamento na ruptura a 23 100 93 96 113 124 125 °C (%) Tração de tensão na ruptura 100 96 90 92 94 94 a 23 0C (MPa) Durômetro 100 100 96 101 102 106 Rebote 100 112 105 99 90 86 As propriedades mecânicas de tração foram medidas usando-se o método ASTM-D 412 a 23 °C. As medições de viscosidade Mooney das amostras não curadas foram efetuadas a 130 °C. A amostra era pré-aquecida por um minuto, um rotor de grande porte foi colocado em movimento e o torque medido após quatro minutos de rotação. As medições de queimação Mooney, especificamente o tempo necessário para um aumento de 5 unidades Mooney (T5) podem indicar quanto 5 rapidamente a viscosidade do composto irá aumentar durante os processos de extrusão. As características de cura foram medidas usando-se um reômetro Monsanto MD2000, com uma freqüência de 1,67 Hz, a 160 0C e uma tração de 7 %. MH é o torque máximo medido. T50 é o tempo necessário para que o 10 torque chegue a 50 % do aumento total de torque durante o processo de cura.
O teste de rebote de Zwick é um teste dinâmico que mede a elasticidade de rebote. A elasticidade de rebote é tipicamente definida como a razão das energias mecânicas antes e após o impacto. As amostras foram testadas de acordo com o ASTM 01054-91(2000). Os corpos de prova das amostras foram moidos e curados de acordo com a norma ASTM D1054, usando o molde especificado. A amostra curada foi revestida com talco e condicionada em uma estufa por cerca de uma hora na temperatura recomendada. A amostra condicionada foi colocada em um testador de rebote do tipo Zwick, um pêndulo foi oscilado contra a amostra e o ângulo de rebote do pêndulo foi medido. O rebote percentual é calculado de acordo com a equação especificada na ASTM D1054. a adesão ao fio de talão foi testada de acordo com a ASTM D1871. foi calculado um indice com base na amostra 1. os resultados para o teste de adesão ao fio de aço de talão estão na Tabela III. Como exemplo, a amostra 3 apresenta um indice de adesão ao metal de 97 quando comparada à amostra 1.
TABELA III
Amostra 1 2 3 4 5 6 35' 0 160 0C, 23 0C 100 101 97 105 102 109 900' @ 150 °C, 23 0C 100 91 97 117 111 121 Várias modificações e alterações que não
constituem um afastamento em relação ao escopo e espírito da presente invenção ficarão claras para os técnicos na área. A presente invenção não deve, portanto, ser limitada às modalidades ilustrativas aqui descritas.

Claims (22)

1.Um pneu, compreendendo: uma parte de banda de rodagem; um par de partes de talão axialmente espaçadas; um par de partes de costado, cada uma se estendendo entre a parte de banda de rodagem e uma das partes de talão; uma carcaça se estendendo entre as partes de talão, através das partes de costado e de banda de rodagem; e um pacote de correias disposto radialmente externo à carcaça na parte de banda de rodagem, em que cada uma das partes de talão compreende um núcleo de talão e um composto de isolamento de talão, em que o composto de isolamento de talão é formado pela combinação de um componente de borracha, uma resina de hidrocarboneto betuminosa e um óleo de processamento, em que o óleo de processamento compreende um óleo naftênico ou uma mistura de óleos incluindo um óleo naftênico, e em que o óleo de processamento compreende menos do que cerca de 20 phr de óleo altamente aromático, com base no peso total de borracha no composto de isolamento de talão.
2.O pneu, de acordo com a reivindicação 1, em que a resina betuminosa compreende asfalto, borracha mineral, ou betumes de petróleo misturados.
3. 0 pneu, de acordo com a reivindicação 1, em que a resina betuminosa compreende asfalto expandido.
4. O pneu, de acordo com a reivindicação 1, em que o composto de isolamento de talão compreende de cerca de 2 a cerca de 12 phr de uma resina de hidrocarboneto betuminosa.
5. O pneu, de acordo com a reivindicação 1, em que o composto de isolamento de talão compreende de cerca de 1 a cerca de 30 phr de um óleo de processamento.
6. O pneu, de acordo com a reivindicação 1, em que o componente de borracha compreende borracha natural, polisopreno sintético, polibutadieno, poliisobutileno-coisopreno, neopreno, poli (etileno-co-propileno) , ou poli (estireno-co-butadieno).
7. 0 pneu, de acordo com a reivindicação 1, em que a parte de talão compreende dois ou mais núcleos de talão.
8. 0 pneu, de acordo com a reivindicação 1, em que o pneu tem um diâmetro de talão de pelo menos cerca de 80 cm.
9. 0 pneu, de acordo com a reivindicação 1, em que o pneu tem uma altura de seção de pelo menos cerca de 4 0 cm.
10. O pneu, de acordo com a reivindicação 1, em que o pneu tem uma largura de seção de pelo menos cerca de 100 cm.
11. O pneu, de acordo com a reivindicação 1, em que o pneu é formado por um processo que inclui a etapa de curar o pneu por pelo menos cerca de 800 minutos.
12. Um pneu, compreendendo: uma parte de banda de rodagem; um par de partes de talão espaçadas axialmente; um par de partes de costado se estendendo entre a parte de banda de rodagem e uma das partes de talão; uma carcaça se estendendo entre as partes de talão, através das partes de costado e de banda de rodagem; e um pacote de correias disposto radialmente externo à carcaça na parte de banda de rodagem, em que a parte de talão compreende um núcleo de talão e um composto de isolamento de talão, em que o composto de isolamento de talão é formado pela combinação de um componente de borracha, uma resina de hidrocarboneto betuminosa e um óleo de processamento; e vulcanização do componente de borracha, em que o composto de isolamento de talão compreende menos do que cerca de 20 phr de óleo aromático com base no peso total de borracha no composto de isolamento de talão, caracterizado pelo fato de que o composto de isolamento de talão tem um índice de adesão a metal de pelo menos 101 quando comparado a um composto de isolamento de talão contendo mais do que 20 phr de óleo de processamento aromático e nenhuma resina de hidrocarboneto betuminosa.
13. O pneu, de acordo com a reivindicação 12, em que a resina betuminosa compreende asfalto, borracha mineral ou betumes de petróleo misturados.
14. O pneu, de acordo com a reivindicação 12, em que a resina betuminosa compreende asfalto expandido.
15. O pneu, de acordo com a reivindicação 12, em que o composto de isolamento de talão compreende de cerca de 2 a cerca de 12 phr de uma resina de hidrocarboneto betuminosa.
16. O pneu, de acordo com a reivindicação 12, em que o composto de isolamento de talão compreende de cerca de 1 a cerca de 30 phr de um óleo de processamento.
17. O pneu, de acordo com a reivindicação 12, em que o componente de borracha compreende borracha natural, polisopreno sintético, polibutadieno, poliisobutileno-coisopreno, neopreno, poli (etileno-co-propileno), ou poli (estireno-co-butadieno).
18. O pneu, de acordo com a reivindicação 12, em que a parte de talão compreende dois ou mais núcleos de talão.
19. O pneu, de acordo com a reivindicação 12, em que o pneu tem um diâmetro de talão de pelo menos cerca de80 cm.
20. O pneu, de acordo com a reivindicação 12, em que o pneu tem uma altura de seção de pelo menos cerca de40 cm.
21. O pneu, de acordo com a reivindicação 12, em que o pneu tem uma largura de seção de pelo menos 100 cm.
22. O pneu, de acordo com a reivindicação 12, em que o pneu é formado por um processo que inclui a etapa de cura do pneu por pelo menos cerca de 800 minutos.
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