BRPI0900984A2 - pneu com banda de rolagem tendo uma camada de borracha intermediária contendo uma dispersão de microesfera - Google Patents
pneu com banda de rolagem tendo uma camada de borracha intermediária contendo uma dispersão de microesfera Download PDFInfo
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Abstract
PNEU COM BANDA DE ROLAGEM TENDO UMA CAMADA DE BORRACHA INTERMEDIáRIA CONTENDO UMA DISPERSãO DE MICROESFERA. A invenção relaciona-se a um pneu com uma banda de rolagem tendo uma camada de borracha intermediária que contém uma dispersão de microesferas vazias de vidro e/ou cerâmica de alta força. Em particular, tal banda de rolagem do pneu é compreendida de pelo menos três zonas radialmente dispostas de camadas de borracha compostas de uma camada de revestimento de borracha da banda de rolagem radialmente externa, uma camada de borracha de base da banda de rolagem radialmente interna e uma camada de borracha de transição, intermediária posicionada entre a referida camada de revestimento de borracha externa e a referida camada de base de borracha interna. A borracha da banda de rolagem intermediária contém uma dispersão de microesferas de vidro e/ou de cerâmica junto com um agente acoplador.
Description
"PNEU COM BANDA DE ROLAGEM TENDO UMA CAMADA DL buKRACHA INTERMEDIÁRIA CONTENDO UMA DISPERSÃO DE MICROESFERA"
Campo da Invenção
A invenção relaciona-se a um pneu com uma banda de rolagem tendo uma camada de borracha intermediária que contém uma dispersão de microesferas de vidro vazias de alta força e/ou cerâmicas. Em particular, tal banda de rolagem de pneu é compreendida de pelo menos três zonas radialmente dispostas de camadas de borracha compostas de uma camada de recobrimento de borracha da banda de rolagem radialmente externa, uma camada de borracha da banda de rolagem radialmente interna e uma intermediária, camada de borracha de transição entre a referida camada de revestimento externo de borracha e a referida camada de base de borracha interna. A borracha da banda de rolagem intermediária contém uma dispersão de microesferas de vidro e/ou cerâmicas junto com um agente acoplador.
Antecedente da Invenção
Eficiência de combustível aumentada é sempre desejada para vários veículos para os quais, por sua vez, mais pneus eficientes em combustível podem ser desejados. Em um senso, reduzir o peso de um pneu pode ser desejável para promover a eficiência para o pneu, particularmente, onde várias propriedades físicas da borracha podem ser substancialmente mantidas.
Para esta invenção, como aqui anteriormente discutido, um pneu é provido, sendo um pneu de borracha, multicamada ou dividido em áreas, que contém uma camada de borracha de transição intermediária especializada posicionada entre uma camada de borracha de revestimento externo e uma camada de borracha de base interna.
A camada de borracha de revestimento externo é comprometida dos entalhes da borracha em contato com o chão e associado às ranhuras de pneu posicionadas entre os referidos entalhes do pneu. As ranhuras do pneu podem se estender interno-radialmente através da camada de revestimento da borracha externa, opcionalmente, na camada de borracha de transição intermediária. A camada de base de borracha sustenta a camada de borracha de transição intermediária. Na prática, a camada de base da borracha do pneu pode ser posicionada próxima a uma camada de cinturão de carcaça circunferencial de base de forma que a camada de borracha de transição intermediária com sua dispersão de microesferas está espaçada na parte da camada do cinturão da carcaça.
Para esta invenção, a camada de borracha intermediária do pneu contém uma dispersão de alta força de microesferas compreendidas de vidro e/ou microesferas de cerâmica junto com um agente acoplador (para acoplar as microesferas dos elastômeros baseados em dieno da borracha intermediária do pneu) tendo uma fração interativa com grupos hidro-xila contida nas microesferas e outros, fração diferente interativa com elastômeros baseadosem dieno.
Em tal forma, peso da banda de rolagem do pneu é reduzido pela dispersão na camada intermediária de borracha da banda de rolagem do pneu no sentido das microesferas sendo significantemente mais leve em peso que a composição de borracha. Ainda, o agente acoplador é utilizado para aumentar uma ou mais propriedades físicas da camada de borracha intermediária do pneu.
Na prática, a camada de borracha do revestimento da banda de rolagem é tipicamente preparada com uma combinação expansiva de elastômeros de compostos de ingredientes tencionados em promover uma superfície de corrida do pneu com resistência adequada para o desgaste da banda de rolagem, tração aumentada e resistência de rolagem reduzida. A presença da camada de borracha intermediária da banda de rolagem pode promover uma redução dos custos gerais da banda de rolagem do pneu resultante.
Durante o serviço, os entalhes da camada de borracha de revestimento da banda de rolagem gradualmente se desgastam externamente até a camada de revestimento da banda de rolagem gasta do pneu se tornar suficientemente fina que o pneu deva ser retirado de serviço. Neste momento, uma quantidade considerável da camada de revestimento da banda de rolagem de borracha relativamente expansiva normalmente permanece o que é, ou descartado com o pneu ou retificado fora para preparar o pneu para recauchutagem.
Consequentemente, a motivação está presente para a preparação de um novo peso mais leve e diminuição nos custos da banda de rolagem do pneu, que é uma partida a partir da prática passada.
Na prática, a camada de revestimento da banda de rolagem externa é tipicamente de uma composição de borracha contendo um enchimento de reforço compreendido de borracha reforçada com carbono preto, sílica precipitada ou uma combinação de borracha reforçada com carbono preto e sílica precipitada. Uma função principal da camada de revestimento da banda de rolagem é tipicamente promover uma redução na resistência de rolagem, promover tração para a banda de rolagem do pneu bem como promover resistência para o desgaste da banda de rolagem.
A camada de borracha de base da banda de rolagem é tipicamente composta de uma composição de borracha macia e corrida arrefecida, como comparado à composição de borracha da camada de revestimento da banda de rolagem externa, que em um senso, prove um amortecedor para a camada de revestimento da banda de rolagem externa.
Para esta invenção, a camada de borracha da banda de rolagem intermediária está presente como uma partida significante a partir da referida camada de borracha de revestimento da banda de rolagem externa, e a referida camada de borracha da banda de rolagem em um sentido que ela contenha uma dispersão de alta força de colisão de microesferas junto com um agente acoplador. A camada de borracha de revestimento da banda de rola-gem por ela mesma, e a camada de borracha de base da banda de rolagem, não contêm qualquer quantidade apreciável de, e são preferivelmente exclusivas das referidas microes-feras de alta força.
Desta forma, então, a camada de borracha da banda de rolagem intermediária é considerada aqui nem ser de tal camada de borracha de revestimento da banda de rolagem nem a camada de borracha de base da banda de rolagem porque ela contém a dispersão de microesferas de baixa densidade junto com um agente acoplador.
Em uma modalidade da invenção, como a camada de borracha de revestimento da banda de rolagem, e seus entalhes da banda de rolagem associados com suas superfícies de corrida, desgastes externo durante a corrida do pneu ao longo do tempo durante o serviço do pneu, a camada de borracha de transição de base, que se estende externo-radialmente em uma porção dos entalhes, e opcionalmente nas ranhuras da camada de revestimento da banda de rolagem externa, se torna exposta e assim se torna uma nova porção da superfície da banda de rolagem anterior para a banda de rolagem ser suficientemente gasta para justificar a remoção do pneu do serviço. Desta maneira, então, a camada intermediária contendo microesfera pode apresentar uma nova superfície de corrida para a banda de rolagem após uma quantidade suficiente da camada de borracha de revestimento da banda de rolagem externa ter desgastes externos quando a camada de borracha intermediária contém uma composição de borracha com uma temperatura de transição de vidro composto similar (Tg) e um carbono preto adequado e/ou um conteúdo de reforço de sílica para oferecer tração de superfície à banda de rolagem similar (pneu de tração de superfície de corrida de contato ao chão). A configuração entalhe e ranhura da banda de rolagem desgastada é assim substancialmente mantida, desde que a camada intermediária de base estenda radialmente dentro dos entalhes da banda de rolagem para formar uma nova superfície de corrida para os entalhes da banda de rolagem.
Em uma modalidade, então, tal pneu é provido em que pelo menos uma porção da referida camada de borracha da banda de rolagem intermediária é posicionada dentro de pelo menos um dos referidos entalhes da banda de rolagem da referida camada de borracha de revestimento da banda de rolagem externa em uma forma de se tornar uma superfície de corrida do pneu sob pelo menos uma porção do referido entalhe da referida camada de revestimento da banda de rolagem externa de desgaste externo (por exemplo, como o pneu está correndo em serviço) para expor a referida camada de borracha de transição.
Historicamente, várias bandas de rolagem de pneu de duas camadas têm sido propostas, que são compostos de uma construção revestimento/base em que a camada de borracha da banda de rolagem externa contém uma superfície para o pneu e a camada de borracha base da banda de rolagem de base prove, em uma maneira, um amortecedor para a camada de revestimento da banda de rolagem, tal como, por exemplo, Patente dos EUANo. 6.959.743, ou uma configuração de camada de base dupla da banda de rolagem, tal como, por exemplo, Patente dos EUA No. 6.095.217, bem como uma construção revestimento/base em que à camada de base se estende nos entalhes para a banda de rolagem e em sua camada de revestimento da banda de rolagem tal como, por exemplo, Patente dos EUA 6.336.486.
A banda de rolagem do pneu desta invenção difere significantemente de tais pedidos de patentes em uma forma que a camada de borracha intermediária é provida em adição a um intermediário para a camada de borracha de revestimento da banda de rolagem e a camada de borracha de base da banda de rolagem e, ainda, que a camada de borracha intermediária contém a dispersão de microesferas de alta força de colisão com o agente acoplador.
Vários componentes de borracha do pneu, incluindo a banda de rolagem, têm sido propostos, os quais contêm partículas vazias para vários propósitos. Por exemplo, ver Patente dos EUA Nos. 5.967.211 e 6.626.216; Pedido de Patente dos EUA Nos. 2004/0188035 e 2007/0034311; bem como Pedidos de Patente Européia EP 1 329 479, EP 0 905 186 e EP 1 447 424.
A banda de rolagem desta invenção difere significantemente a partir de tais pedidos de patente de forma que a camada de borracha intermediária que contém a dispersão de microesferas de vidro de alta força e/ou cerâmica, particularmente de vidro, é provida em adição e intermedeiam para a camada de borracha de revestimento da banda de rolagem e a camada de borracha de base da banda de rolagem e, ainda, que a camada de borracha intermediária é assim espaçado aparte da carcaça do pneu. Uma diferença adicional signifi-cante é que uma modalidade particular desta invenção requer um agente acoplador, chamado de agente acoplador baseado em siloxano, a ser utilizado em combinação com as referidas microesferas para ajudar no acoplamento das microesferas para a borracha da camada da banda de rolagem intermediária e assim aumentar as propriedades físicas do composto de borracha/microesfera para promover integridade dimensional e durabilidade de longo termo aumentada da banda de rolagem do pneu associado a ele mesmo.
Na descrição desta invenção, os termos "borracha" e "elastômero" onde aqui utilizados, são utilizados de modo passível de mudança, a menos que de outra forma indicado. Os termos "composição de borracha", "borracha composta" e "composto de borracha", onde aqui utilizados, são utilizados alternativamente para se referir a "borracha que tem sido agitada ou misturada com vários ingredientes" e o termo "composto" relaciona-se a uma "composição de borracha" a menos que de outra forma indicado. Tais termos são bem conhecidos por aqueles versados na técnica de mistura de borracha ou composição de borracha.
Na descrição desta invenção, o termo "phr" refere-se a partes de um respectivo material por 100 partes por peso de borracha, ou elastômero. Os termos "cura" e "vulcanizar"são utilizados alternativamente a menos que de outra forma indicado. O termo "Tg", se utilizado, significa o ponto médio da temperatura de transição do vidro de um elastômero determinado por DSC (calorímetro de varredura diferencial) em uma taxa de aquecimento de 10°C por minuto como pode ser entendido por aqueles versados em tal técnica.
Resumo e Prática da Invenção
De acordo com esta invenção, um pneu é provido tendo uma banda de rolagem de borracha compreendida de uma camada de borracha de revestimento da banda de rolagem externa e uma camada de borracha da banda de rolagem intermediária de base (posicionada radialmente e internamente de e de base a referida camada de revestimento da banda de rolagem externa) e uma camada de borracha de base da banda de rolagem de base (de base a referida camada de borracha da banda de rolagem intermediária);
Em que a referida camada de borracha de revestimento da banda de rolagem externa é compreendida de uma configuração de entalhe e uma ranhura com entalhes levantados tendo superfícies de corrida da banda de rolagem (as referidas superfícies de corrida tencionada estar em contato com o chão) e as ranhuras posicionadas entre os referidos entalhes; e
Em que a referida camada de borracha da banda de rolagem intermediária é compreendida de pelo menos um elastômero baseado em dieno que contém uma dispersão de pelo menos uma das microesferas de vidro vazias e de cerâmicas, particularmente microesferas de vidro vazia, e um agente acoplador tendo uma fração interativa com as referidas microesferas e outra fração interativa diferente com os referidos elastômeros baseados em dieno.
Consequentemente, em uma modalidade da invenção, as referidas microesferas são microesferas de vidro vazia.
Em uma modalidade adicional da invenção as microesferas vazias, particularmente as referidas microesferas de vidro vazias, têm força de colisão de pelo menos 5.000 psi (34,5 MPa), e desejavelmente de pelo menos 6.000 psi (41,4 MPa).
Em uma modalidade, as microesferas vazias, particularmente as referidas microesferas de vidro vazias, têm uma força de colisão em uma variação de cerca de 5.000 a cerca de 50.000 psi (cerca de 34,5 a cerca de 345 MPa).
Em uma modalidade, um máximo porcentual de microesferas vazias, particularmente microesferas de vidro vazias, em uma forma de pelo menos microesferas parcialmente vazias colididas é de até cerca de 30 por cento e mais desejavelmente a um máximo de até 15 por cento, do total de microesferas na composição de borracha.
Por exemplo, é desejável que uma porcentagem máxima de microesferas vazias em pelo menos em um estado parcialmente colidida na composição de borracha é de até cerca de 30 por cento, particularmente microesferas de vidro vazias, que têm uma força decolisão de cerca de 6.000 psi (41,4 MPa) e uma porcentagem máximo de microesferas em pelo menos em um estado parcialmente colididas na composição de borracha é até cerca de 15 por cento, alternativamente uma porcentagem máxima de cerca de 10 por cento, particularmente microesferas de vidro vazias, que têm uma força colisão de pelo menos cerca de 10.000 psi (pelo menos cerca de 69 MPa).
Em uma modalidade, as referidas microesferas vazias, particularmente as referidas microesferas de vidro, têm um diâmetro externo médio na variação de cerca de 10 a cerca de 50 mícrons.
Em uma modalidade, a referida camada de borracha da banda de rolagem intermediária é uma composição de borracha compreendida, baseada em partes por peso por 100 partes por peso de borracha (phr), de:
(A) 100 phr de pelo menos um elastômero baseado em dieno conjugado;
(B) a partir de cerca de 5 a cerca de 50 phr de uma dispersão de pelo menos uma microesfera de vidro vazia e cerâmica, particularmente microesferas de vidro vsazia, e
(C) um agente acoplador tendo uma fração reativa com grupos hidroxila contida nas referidas microesferas e outra fração diferente interativa com o(s) referido(s) elastômero(s) baseado(s) em dieno.
Em uma modalidade, a referida camada de borracha da banda de rolagem intermediária contém cerca de 30 a cerca de 90, alternativamente de cerca de 30 a cerca de 80 phr de enchimento de reforço selecionado a partir de pelo menos uma de carbono preto de reforço de borracha e sílica precipitada compreendida de:
(A) carbono preto de reforço de borracha;
(B) sílica precipitada (amorfa, sílica sintética); ou
(C) uma combinação de carbono preto de reforço de borracha e sílica precipitada (sílica amorfa sintética), (por exemplo, de cerca de 5 a cerca de 85, ou alternativamente, cerca e 75, phr de carbono preto de reforço de borracha e de cerca de 5 a cerca de 85, ou, alternativamente, cerca de 75, phr de sílica precipitada).
Em uma modalidade, a referida camada de borracha da banda de rolagem intermediária contém cerca de 30 a cerca de 90, alternativamente de cerca de 30 a cerca de 80, phr de enchimento de reforço selecionado a partir de pelo menos uma de carbono preto de reforço de borracha e sílica precipitada compreendida de:
(A) carbono preto de reforço de borracha;
(B) sílica precipitada (amorfa, sílica sintética); ou
(C) uma combinação de carbono preto de reforço de borracha e sílica precipitada (sílica amorfa sintética), (por exemplo, de cerca de 5 a cerca de 85, ou alternativamente,
cerca e 75, phr de carbono preto de reforço de borracha e de cerca de 5 a cerca de 85, ou, alternativamente, cerca de 75, phr de sílica precipitada).Em uma modalidade, a referida camada de borracha de revestimento da banda de rolagem externa pode conter de cerca de 40 a cerca de 120 de enchimento de reforço selecionado a partir de pelo menos um de carbono preto e sílica precipitada compreendida de:
(A) carbono preto de reforço de borracha;
(B) sílica precipitada (amorfa, sílica sintética); ou
(C) uma combinação de carbono preto de reforço de borracha e sílica precipitada (por exemplo, de cerca de 20 a cerca de 80 phr de carbono preto de reforço de borracha e de cerca de 5 a cerca de 80 phr sílica precipitada).
Um aspecto significante desta invenção é prover a inclusão da camada de borracha da banda de rolagem intermediária na configuração da banda de rolagem do pneu que contém as referidas microesferas em um senso de prover uma banda de rolagem de peso reduzido.
Uma modalidade adicional da invenção é para prover uma camada de borracha da banda de rolagem intermediária com propriedades físicas (tais como, por exemplo, propriedades de dureza, histerese e rebote físico) similares a, e desejavelmente melhor que, um ou mais de tais propriedades físicas da camada de revestimento de borracha da banda de rolagem externa.
De fato, o aspecto de prover um entalhe de revestimento da banda de rolagem que abrevia duas ranhuras de revestimento da banda de rolagem associados dos qual a porção inferior se estende radialmente e internamente na camada de borracha da banda de rolagem intermediária é considerada aqui ser significante porque ela prove uma camada de borracha da banda de rolagem intermediária de ranhura de base que maximiza o uso da camada de borracha da banda de rolagem intermediária para promover a redução no custo total da banda de rolagem sem significantemente afetar várias propriedades físicas acima men-cionadas da superfície de corrida do pneu durante a maior parte da vida de serviço da banda de rolagem do pneu.
Na prática, um aspecto significante da invenção é considerado aqui para ser uma combinação sinérgica de zonas da banda de rolagem, ou camadas, para o total da banda de rolagem do pneu. Neste aspecto, a banda de rolagem do pneu não deve ser considerada como um composto de banda de rolagem simples de uma base relativamente grossa e camadas de borracha de revestimento fina, mas uma combinação significante de umas camadas de borracha da banda de rolagem que incluem a camada de borracha da banda de rolagem intermediária deste invenção.
Em uma modalidade, a referida camada de borracha da banda de rolagem intermediária estende radialmente e externamente e dentro de pelo menos uma porção de pelo menos um dos referidos entalhes da banda de rolagem:
(A) em um nível de aproximação do nível de um indicador de desgaste físico dabanda de rolagem contido dentro de uma ranhura da banda de rolagem posicionada entre dois dos referidos entalhes da banda de rolagem;
(B) em um nível radialmente inferior (então mais profundo na banda de rolagem) que o nível de um indicador de desgaste físico da banda de rolagem contido dentro de uma ranhura da banda de rolagem posicionada entre dois dos referidos entalhes da banda de rolagem;
(C) em um nível radialmente mais alto (então mais alto na banda de rolagem) que o nível do indicador de desgaste físico da banda de rolagem contido dentro de uma ranhura da banda de rolagem posicionado entre dois dos referidos entalhes da banda de rolagem.
Uso de indicadores desgaste da banda de rolagem em vários pneus para visuamente indicar o fim do tempo de serviço tencionado da banda de rolagem do pneu é bem conhecido por aqueles versados em tal técnica.
Consequentemente em uma modalidade preferida (modalidade B acima), que no topo da camada intermediária dentro do entalhe da banda de rolagem é inferior que o indicador de desgaste da banda de rolagem de modo que a camada intermediária não se torne exposta para a superfície de corrida da banda de rolagem do pneu no fim do tempo de ser-i viço tencionado para a banda de rolagem do pneu.
Em uma modalidade alternada (modalidade A acima), a referida camada de borracha da banda de rolagem intermediária estende radialmente e externamente em e dentro de pelo menos uma porção de pelo menos um dos referidos entalhes da banda de rolagem tal que o topo da camada intermediária é até um indicador de desgaste da banda de rolagem dentro da banda de rolagem.
Em uma modalidade alternada, (modalidades A e/ou C acima) a combinação da ranhura da camada de borracha de revestimento da banda de rolagem e associada à camada de borracha intermediária de base é considerada aqui ser sinérgica em um senso que, como desgastes externos da camada de revestimento banda de rolagem durante o serviço do pneu, a camada de borracha intermediária de base se torna uma porção da superfície de corrida da banda de rolagem em uma forma que a superfície de corrida pode apresentar uma ou mais propriedades físicas da camada de borracha de revestimento da banda de rolagem e a camada de borracha da banda de rolagem intermediária para a estrada.
A sílica precipitada, se utilizada em uma ou mais das composições de borracha da banda de rolagem, é normalmente utilizada em combinação com um agente acoplador tendo uma fração reativa com grupos hidroxila contida na superfície da sílica (por exemplo, grupos silanol) e outra fração interativa com os referidos elastômeros baseados em dieno.
Um agente acoplador para tal sílica e para as referidas microesferas da referida camada de borracha da banda de rolagem intermediária pode, por exemplo, ser um polisul-fureto de bis(3-trialcoxisililalquil) que contém uma média de cerca de 2 a 4, alternativamenteuma média de cerca de 2 a cerca de 2,6 ou uma média de cerca de 3,4 a cerca de 3,8, conectando átomos de enxofre em suas pontes polissulfídicas. Representativo de tal agente acoplador é, por exemplo, políssulfureto de bis(3 trietoxisililpropil) como sendo, por exemplo, compreendido de um tetrassulfureto de bis(3-trietoxisililpropil), ou seja, com a ponte polissulfídica compreendida de uma média de cerca de 3,2 a cerca de 3,8 conectando átomos de enxofre ou um bissulfeto de bis(3-trietoxisililpropil) com a ponte polissulfídica compreendida de uma média de cerca de 2,1 a cerca de 2,6 conectando átomos de enxofre.
Alternativamente, tal agente acoplador pode ser um organomercaptosilano (por exemplo, um alcoxiorganomercaptosilano), e particularmente um alcoxiorganomercaptosilano tendo sua função mercapto revestida. Vários de tais agentes acopladores alcoxiorganomercaptosilano são bem conhecidos por aqueles versados na técnica.
Na prática, a sílica amorfa sintética pode ser selecionada a partir de agregados da sílica precipitada, que é tencionada incluir aluminosilicatos precipitados como uma sílica co-precipitada e alumínio.
Tal sílica precipitada é, em geral, bem conhecida por aqueles versados na técnica.
Os agregados de sílica precipitada podem ser preparados, por exemplo, por uma acidificação de um silicato solúvel, por exemplo, silicato de sódio, em presença de um eletrólito adequado e pode incluir sílica co-precipitada e uma menor quantidade de alumínio.
Tais sílicas devem ter uma área de superfície BET, como medida utilizando gás nitrogênio, tal como, por exemplo, em uma variação de cerca de 40 a cerca de 600, e mais usualmente em uma variação de cerca de 50 a cerca de 300 metros quadrados por grama. O método BET de medir área de superfície é descrito em Journal of the American Chemical Society. Volume 60 (1938).
A sílica deve também ter um valor de absorção de dibutilftalato (DBP) em uma variação de, por exemplo, cerca de 50 a cerca de 400 cm3/100 g, alternativamente de cerca de 100 a cerca de 300 cm3/100 g.
Várias sílicas precipitadas comercialmente disponíveis podem ser consideradas para uso nesta invenção tal como, somente aqui, por exemplo, e sem limitação, sílicas a partir das Indústiras PPG sob a marca registrada Hi-Sil com designações Hi-Sil 243 etc; sílicas a partir de Rhodia como, por exemplo, Zeopol 8745 e Zeopol 8715, sílicas a partir de Degussa AG com, por exemplo, designações VN2, VN3 e ULtrasil 7005, bem como outros graus de sílica precipitada.
Vários carbonos pretos de reforço da borracha podem ser utilizados para as composições de borracha da banda de rolagem. Representativos de vários carbonos pretos de reforço de borracha podem ser referidos por suas designações ASTM tal como, por exemplo, embora não tencionado ser limitante, N110, N121 e N234. Outros carbonos pretos de reforço de borracha podem ser encontrados, por exemplo, em The Vanderbilt Rubber Hand-book_(1978), Página 417.
Representativo de vários elastômeros baseados em dieno para a referida borracha de revestimento da banda de rolagem, a referida camada de borracha de transição da banda de rolagem e a referida camada de base pode incluir, por exemplo, copolímeros estireno-butadieno (preparado, por exemplo, por polimerização da solução de solvente orgânico ou por polimerização de emulsão aquosa), copolímeros isopreno/butadieno, terpolímeros esti-reno/isopreno/butadieno e polimerização de solução orgânica acoplada a estanho preparou copolímeros estireno/butadieno, eis 1,4-poliisopreno (incluindo borracha eis 1,4-poliisopreno sintética e natural) e eis 1,4-polibutadieno bem como trans 1,4-polibutadieno, 3,4-poliisopreno e borracha de alto vinil polibutadieno.
Várias microesferas de vidro ou cerâmica podem ser utilizadas tal como, por exemplo, e sem limitação, microesferas de vidro a partir da companhia 3 M sob a marca registrada Scotchlite, tal como, por exemplo, K46, S60, S60HS e ÍM30K, bem como microesferas de vidro a partir das Indústrias Potters Inc. sob a marca registrada Sphericel tal como, por exemplo, 60P18 e 110P8. Microesferas de vidro modificadas por silano (pré-tratadas), tal como, por exemplo, H50/10.000EPX® a partir da companhia 3M, pode também ser utilizado na prática desta invenção.
Em um aspecto da prática desta invenção, é preferido que as microesferas, particularmente as microesferas de vidro tenham um valor colisão de pelo menos 5.000 psi (34,5 MPa), preferivelmente pelo menos 6.000 psi (41,4 MPa). Por exemplo, tais microesferas, particularmente as microesferas de vidro, podem ter um valor colisão em uma variação de cerca de 5.000 psi (34,5 MPa) a cerca de 50.000 psi (345 MPa).
O valor de colisão pode ser determinado pela pressão isoestática aplicada em que 90 por cento das microesferas sobrevivem sem ser colidida. Tal método é bem conhecido pelos versados na técnica.
Breve Descrição dos Desenhos
Para um entendimento adicional desta invenção, desenhos são providos em uma forma de FIGURA 1 (FIG 1) e FIGURA 2 (FIG 2) como uma visão seccional cruzada parcial de uma banda de rolagem de pneu com uma camada de borracha da banda de rolagem intermediária que contém uma dispersão de microesferas junto com um agente acoplador para as microesferas.
FIGURAS 3A e 3B (FIG 3A e FIG 3B) são providas para apresentar uma comparação gráfica de (1) calculado e (2) medida de densidade do composto de borracha (composição de borracha) que continha microesferas de vidro vazias com valores de forças de colisão (resistência colisão) de 41,1 MPa e 69 MPa, respectivamente. Os Desenhos (FIG 1 e FIG 2)
FIG 1 descreve uma configuração da banda de rolagem para um pneu compreendi-do de uma construção da banda de rolagem (1), entalhe (2) e ranhura (3) que é compreendida de uma camada de borracha de revestimento da banda de rolagem externa (4) contendo as referidos ranhuras (3) e entalhes (2), com os entalhes da banda de rolagem com superfícies de corrida tencionadas estarem em contato com o chão, uma camada de borracha de base da banda de rolagem (5) e uma camada de borracha da banda de rolagem intermediária interna (6) a referida camada de revestimento banda de rolagem externa de base (4) e assim posicionada entre a referida camada de revestimento da banda de rolagem (4) e a referida camada de borracha base da banda de rolagem (5), bem como uma cinto espesso circunferencial (7), que, para esta configuração, é exclusivo da superfície exposta axialmente externa da banda de rolagem na região rebaixada do pneu, em que a referida camada intermediária (6) contém uma dispersão de microesferas de vidro tendo um valor de colisão de pelo menos cerca de 6.000 psi (pelo menos cerca de 41,1 MPa) e um diâmetro médio em uma variação de cerca de 10 a cerca de 50 mícrons. É considerada aqui que a dispersão de microesferas de vidro vazia na camada de borracha da banda de rolagem intermediária (6) prove uma composição de borracha significantemente mais leve que a composição de borracha da camada de borracha de revestimento da banda de rolagem (4) e a composição da referida camada de borracha de base da banda de rolagem (5).
A partir da FIG 1 pode ser visto que uma porção inferior (8) das ranhuras (3) se estende radialmente e internamente dentro da referida camada de revestimento da banda de rolagem (4). Pode ser visto ainda que a camada de borracha da banda de rolagem intermediária de base (6) estende internamente, radialmente e externamente os entalhes da banda de rolagem (2) a uma posição (10), e estende, até cerca de 10-20 por cento da altura dos entalhes da banda de rolagem (2) a partir do fundo (8) das ranhuras da banda de rolagem associados (3) e aproximadamente a altura radial do indicador de desgaste da banda de rolagem (11) dentro de pelo menos uma das referidas ranhuras da banda de rolagem (3). Em tal configuração, como desgastes externos da camada de revestimento da banda de rolagem (4), o indicador de desgaste da banda de rolagem estilizado (11) é alcançado em aproximadamente ao mesmo tempo como a camada de banda de rolagem intermediária (6) é alcançada em uma maneira que uma porção da camada intermediária pode ser tornar uma parte de uma superfície de corrida da banda de rolagem do pneu.
A partir da FIG 2 pode ser visto que a porção inferior (8) das ranhuras (3) estendem radialmente e internamente na camada de borracha da banda de rolagem intermediária (6) ou, em outras palavras, uma porção da referida camada de borracha intermediária (6) compreende a porção inferior (8) das referidas ranhuras (3) da referida camada de revestimentoda banda de rolagem (4) que estende completamente através da referida camada de revestimento da banda de rolagem (4) e na camada de borracha intermediária da banda de rolagem (6). A altura interna da camada da banda de rolagem intermediária estende radialmentee externamente abaixo de um indicador de desgaste da banda de rolagem estilizado (11) em pelo menos uma das referidas ranhuras da banda de rolagem (3). Em tal configuração, como desgastes externos da camada de revestimento da banda de rolagem (4), a camada da banda de rolagem intermediária (6) não se torna uma parte de uma superfície de corrida da banda de rolagem do pneu como a camada de borracha de revestimento da banda de rolagem é suficientemente gasta para expor o indicador de desgaste da banda de rolagem (11).
Na FIG 2, pode ser visto que a extensão radial da camada de borracha da banda de rolagem intermediária (6) externa na ranhura (3) é mais inclusiva da porção da parede dos ranhuras associados (3).
Na prática, as composições de borracha para as camadas da borracha banda de rolagem, incluindo a camada de borracha da banda de rolagem intermediária, pode ser preparado em pelo menos um passo de mistura preparatória (não produtiva) em um misturador de borracha interno, sempre uma série seqüencial de pelo menos dois passos preparatórios individuais de mistura de borracha internas, ou estágios, em que o elastômero baseado em dieno está primeiro misturado com a sílica prescrita e/ou carbono preto como o caso pode ser seguido pelo passo de mistura final (passo de mistura produtiva) em um misturador de borracha interno onde curativos (enxofre e aceleradores de vulcanização de enxofre) são misturados em uma temperatura mais baixa e por um período de tempo substancialmente mais curto.
É convencionalmente requerido após cada passo de mistura de borracha interna que a mistura de borracha seja consequentemente removida a partir do misturador de borracha e arrefecida a uma temperatura abaixo de 40°C, talvez a uma temperatura em uma variação de cerca de 20°C e cerca de 40°C e então adicionada de volta a um misturador de borracha interno para um próximo passo de mistura seqüencial, ou estágio.
Tal mistura não produtiva, seguida pela mistura produtiva é bem conhecida por aqueles versados na técnica.
A formação de um componente de pneu é contemplada ser por meios convencionais tais como, por exemplo, por extrusão de composição de borracha para prover um componente de borracha não vulcanizada com formato, tal como, por exemplo, uma banda de rolagem de pneu. Tal formação de uma banda de rolagem de pneu é bem conhecida por aqueles versados na técnica.
É entendido que o pneu, como um artigo fabricado, é preparado por moldagem e curado com enxofre a união de seus componentes em uma temperatura elevada (por exemplo, 140°C a 170°C) e pressão elevada em um molde adequado. Tal prática é bem conhecida por aqueles versados na técnica.
É facilmente entendido por aqueles versados na técnica pertinente que a composição de borracha pode ser composta por métodos geralmente conhecidos na técnica decomposição de borracha, tal como uma mistura dos vários constituintes de borracha de en-xofre-vulcanizada com vários materiais aditivo comumente utilizado, como aqui acima discutido, tal como, por exemplo, ajuda de cura tais como enxofre, ativadores, retardadores e acelaradores, processos aditivos, tais como óleos de processamento de borracha, resinas incluindo resinas adesivas, sílicas e plastificantes, enchimentos, pigmentos, ácido graxo, oxido de zinco, cera, antioxidantes e antiozonantes, agentes peptizantes e materiais de reforço tais como, por exemplo, borracha reforçada com carbono preto e sílica amorfa sintética, particularmente sílica precipitada. Como conhecido pelos versados na técnica, dependendo no uso tencionado do enxofre vulcanizado e material de enxofre vulcanizado (borrachas), os aditivos mencionados acima são selecionados e comumente utilizados em quantidade convencionais.
Óleos de processamento de borracha não aromáticos representativos, se utilizados, ou seja, como óleos que contêm menos que 15 por cento de peso de compostos aromáticos, se todos, são, e, por exemplo, contém 4 por cento a 51 por cento de conteúdo parafínico e 36 por cento a 42 por cento do conteúdo naftênico.
Típicas quantidades de ácidos graxos, se utilizados que podem incluir ácido esteá-rico, compreendem cerca de 0,5 a cerca de 3 phr. Quantidade típicas de oxido de zinco compreendem cerca de 1 a cerca de 5 phr. Quantidade típicas de ceras compreendem cerca de 1 a cerca de 5 phr. Sempre ceras microcristalinas são utilizadas. Quantidades típicas de peptizantes compreendem cerca de 0,1 a cerca de 1 phr. Peptizantes típicos podem ser, por exemplo, pentaclorotiofenol e dissulfito de dibenzamidodifenila.
A vulcanização é conduzida em presença de um agente vulcanizante de enxofre. Exemplos de agentes vulcanizantes de enxofre adequados incluem enxofre elemental (enxofre livre) ou agentes vulcanizantes doadores de enxofre, por exemplo, um amino dissulfito, polissulfeto polimérico ou adutos olefinas de enxofre. Preferivelmente, a agente vulcanizante enxofre é enxofre elemental. Como conhecido pelos versados na técnica, agentes de enxofre vulcanizantes são utilizados em uma quantidade variando de cerca de 0,5 a cerca de 4 phr, ou mesmo, em algumas circunstâncias, até cerca de 8 phr, com uma variação de cerca de 1,5 a cerca de 2,5, algumas vezes de cerca de 2 a cerca de 2,5, sendo preferido.
Aceleradores são utilizados para controlar o tempo e/ou temperatura requerida para vulcanização e para melhorar as propriedades do vulcanizado. Em uma modalidade, um sistema acelerador único pode ser utilizado, isto é, acelerador primário. Convencionalmente e preferivelmente, um (s) acelerador (s) primário (s) é (são) utilizado (s) em quantidades totais variando de cerca de 0,5 a cerca de 4, preferivelmente cerca de 0,8 a cerca de 2,5 phr. Em outra modalidade, combinações de um acelerador primário e um secundário podem ser utilizados com um acelerador secundário sendo utilizado em quantidades menores (de cerca de 0,05 a cerca de 3 phr) a fim de ativar e melhorar as propriedades do vulcanizado.Combinações desses aceleradores podem ser esperados produzirem um afeito sinergístico nas propriedades finais e são de alguma forma melhores que aquelas produzidas pelo uso do acelerador sozinho. Em adição, aceleradores de ação lenta podem ser utilizados, os quais não são afetados por temperaturas de processamento normais mas produzem uma cura satisfatória em temperaturas de vulcanização ordinária. Retardantes de vulcanização podem também ser utilizados. Tipos adequados de aceleradores que podem ser utilizados na presente invenção são aminas, dissulfitos, guanidinas, tiuréias, tiazóis, tiurans, sulfena-midas, ditiocarbamatos e xantatos. Preferivelmente, o acelerador primário é uma sulfonami-da. Se um segundo acelerador é utilizado, o acelerador secundário é preferivelmente uma guanidina.ditiocarbamato ou composto tiuran.
A mistura da composição de borracha pode preferivelmente ser alcançada pelo processo de mistura seqüencial acima mencionado. Por exemplo, os ingredientes podem ser misturados em pelo menos dois estágios de misturas seqüenciais, ou seja, pelo menos um estágio não produtivo (preparatório) seguido por um estágio de mistura produtiva (final).
Os curativos finais são tipicamente misturados no estágio final que é convencionalmente chamado estágio de mistura "produtivo" ou "final" em que a mistura tipicamente ocorre em uma temperatura, ou temperatura final, menor que a(s) temperatura(s) de mistura do(s) estágio(s) de mistura não produtiva precedente. Os termos estágios de mistura "não produtivo" e "produtivo" são bem conhecidos por aqueles versados na técnica de mistura de borracha.
EXEMPLO 1
Composições de borracha foram preparadas para avaliar um efeito de uma inclusão em uma composição de borracha de uma dispersão de microesferas de vidro de alta força de colisão, junto com um agente acoplador, para uma camada intermediária para uma banda de rolagem de pneu.
Amostra A é uma amostra de borracha Controle sem uma dispersão de microesferas de vidro e agente acoplador.
Amostras experimentais de borracha B a E continham dispersões de várias quantidades de microesferas de vidro com ou sem um agente acoplador.
As microesferas de vidro tiveram um valor de força de colisão de cerca de 6.000 psi (cerca de 41,4 MPa).
O agente acoplador foi um composto de veículo de carbono preto e agente acoplador compreendido de um polissulfeto de bis(3-trietoxisililpropil) (em uma proporção de 50/50 de peso) tendo uma média de cerca de 2,1 a cerca de 2,6 átomos de enxofre conectados em suas pontes polissulfídicas.
As composições de borracha foram preparadas por mistura de ingredientes em passos de mistura não produtiva (NP) e produtiva (PR) seqüenciais em um ou mais mistura-dores de borracha internos.O recipiente básico para as Amostras de borracha está presente na seguinte Tabela 1 e recitada em partes por peso a menos que de outra forma indicado.
Tabela 1
<table>table see original document page 16</column></row><table>
Emulsão de polimerização preparada com copolímero de borracha estireno/butadieno (E-SBR) obtida como PLF1712C® a partir da Companhia The Goodyear Tire & Rubber tendo um conteúdo de ligação estireno de cerca de 23,5 por cento e Tg (temperatura de transição de vidro) de cerca de -55°C. A borracha foi óleo estendido em uma forma de conter 37,5 partes de óleo de processamento de borracha.
2Borracha cis 1,4-poliburadieno obtida como Budeno 1207® a partir da Companhia The Goodyear Tire & Rubber tendo um cis 1,4- contendo pelo menos cerca de 97+ por cento e uma Tg de cerca de -106°C.
3Carbono preto de reforço de borracha como N120, uma designação ASTM 4Cera microcristalina
5Ácido graxo compreendido (composto) de pelo menos 90 por cento de peso do ácido esteárico e uma menos quantidade de outro ácido graxo compreendido (composto) de primariamente de ácidos palmítico e oléico.
6Antidegradante do tipo fenileno diamina.
7Obtido como K46 a partir da Companhia 3M supostamente tendo um valor colisãode cerca de 6.000 psi (cerca de 41,4 MPa), uma verdadeira densidade de cerca de 0,46 g/cc e um diâmetro médio de cerca de 40 mícrons.
8Obtida como X266S a partir da Companhia Degussa como um composto de carbono preto (veículo) e agente acoplador compreendido de polissulfeto bis(3-trietoxisililpropil) tendo uma média em uma variação de cerca de 2,1 a cerca de 2,5 átomos de enxofre conectando em sua ponte polissulfídica e reportado na tabela como o composto.
A seguinte Tabela 2 ilustra o comportamento de cura e várias propriedades físicas das composições de borracha baseadas na receita básica da Tabela 1.
Tabela 2
<table>table see original document page 17</column></row><table><table>table see original document page 18</column></row><table><table>table see original document page 19</column></row><table>
1 Dados de acordo com o Analisador de Processo de Borracha como instrumento RPA 2000® por Alpha Technologies, anteriormente da Companhia Flexsys e anteriormente da Companhia Monsanto.
2Dados de acordo com o instrumento de Sistema de Testagem Automatizada pela Instron Corporation que incorpora seis testes em um sistema. Tal instrumento pode determinar tensão final, prolongamento final, módulos etc. Dados relatados na Tabela são gerados por correr o teste do anel tênsil.
3Dados por um instrumento analítico espectrométrico reométrico. Pode ser visto a partir da Tabela 2 que a temperatura ambiente e propriedades de rebote quente das Amostras de borracha experimental B a E significantemente e progressivamente aumentado como o conteúdo de microesfera do conteúdo de borracha progressivamente aumentado, como comparado a Amostra de borracha controle A que e beneficamente preditiva de uma redução da construção de aquecimento interno em uma camada intermediária da banda de rolagem de pneu e resistência de rolagem reduzida (melhoramento de resistência para rolagem) para a banda de rolagem do pneu por ele mesmo com um acompanhamento da redução no consumo do combustível para um veículo associado.
Pode ser também visto que o valor tan delta (um fator de perda histerética para a amostra de borracha) das Amostras de borracha experimentais B a E significantemente reduzido como comparado a Amostra de borracha controle A que é beneficamente previsível de geração de aquecimento interno reduzido (por causa da redução na perda de energia histerética) na composição de borracha durante seu trabalho em uma camada intermediária da banda de rolagem do pneu.
Pode ser ainda visto que as propriedades de força tênsil (100 por cento e 300 por cento de módulos) foram significantemente aumentadas para Amostras de Borracha Experimental D e E que continham o agente acoplador para as microesferas de vidro, como comparado a Amostra de borracha controle A, e ainda, como comparado a Amostras de borracha experimental B e C que não contêm inclusão do agente acoplador. Este é considerado aqui ser ben[efico para a composição de borracha para ser utilizado para uma camada de borracha da banda de rolagem.
Isto demonstra que a qualidade desejável e benefícios do uso do agente acoplador com as microesferas de vidro e, além disso, demonstra um não desejável uso das microesferas de vidro sem uma gente acoplador, para uma camada de borracha intermediária da banda de rolagem do pneu.
Também pode ser visto que a densidade medida da composição de borracha contendo dispersão de microesferas de vidro progressivamente reduziu, embora não para aextensão da densidade calculada ou a composição de borracha, como a concentração de microesfera aumentada para as Amostras de borracha experimentais B a E, como comparado a Amostra de borracha controle A.
Isto indica que a porção das microesferas tendo uma força de colisão de cerca de 41,1 MPa se torna colidida durante o alto corte de mistura da composição de borracha no misturador de borracha interno.
Em geral, este Exemplo I demonstra que ambos, peso e custo de uma banda de rolagem de pneu (e associado ao pneu propriamente dito) que contém uma composição de borracha de revestimento da banda de rolagem externa com um alto carregamento de reforço de sílica podem ser reduzidos pela substituição de uma porção da camada de borracha de revestimento da banda de rolagem com uma camada de borracha da banda de rolagem intermediária que contém uma dispersão de microesferas de vidro com uma porção signifi-cante das propriedades de borracha da banda de rolagem sendo mantidas que é uma característica não facilmente previsível sem experimentação.
Como discutido, é interessantemente visto que as densidades medidas das composições de borracha das Amostras de borracha B a E (que continham as dispersões de microesferas de vidro) diferem a um leve grau um do outro embora fossem substancialmente equivalentes a cada um. As densidades calculadas que matematicamente levaram em conta as inclusões das microesferas de vidro nas composições de borracha assumindo que nenhuma microesfera se torne colidida. Isto demonstra que as microesferas de vidros com um valor médio de colisão de 6.000 psi (cerca de 41,4 MPa) foram suficientemente fortes para substancialmente e adequadamente sobreviverem a alta e completa mistura das composições de borracha no misturador de borracha interno.
EXEMPLO II
Composições de borracha foram preparadas para avaliação de uma feito de uma inclusão em uma composição de borracha de uma dispersão de microesferas de vidro com uma força de colisão significantemente mais alto de cerca de 10.000 psi (cerca de 69 MPa), junto com um agente acoplador, para uma camada intermediária da banda de rolagem do pneu.
Amostra F é uma amostra de borracha controle sem uma dispersão de microesferas de vidro e agente acoplador.
Amostras de borrachas experimentais G a J contendo dispersões de várias quantidades de microesferas de vidro tendo uma alta força de colisão junto com ou sem um agente acoplador.
Amostra de borracha comparativa K, que continha 73 phr de sílica precipitada (junto com um agente acoplador de sílica diferente, ou seja, um organoalcoximercaptosilano bloqueado) e somente 10 phr de carbono preto de reforço de borracha, está incluso neste E-xemplo como uma composição de borracha comparativa que é considerada aqui ser adequada para uma camada de borracha de revestimento da banda de rolagem ilustrada no Exemplo IV acompanhante.
Como indicado, as microesferas de vidro vazias tiveram um valor de força de colisão de cerca de 10.000 psi (cerca de 69 MPa).
As composições de borracha foram preparadas por mistura de ingredientes em passos de mistura não produtivos (NP) e produtivos (PR) seqüenciais em um ou mais mistu-radores de borracha internos na maneira do Exemplo I.
A receita básica para as Amostras de borracha está presente na seguinte Tabela 3 e relatada em partes por peso a menos que de outra forma indicado.
Tabela 3
<table>table see original document page 21</column></row><table>
Obtido como S60® a partir da Companhia 3M de acordo com o relatado tendo um valor colisão de cerca de 10.000 psi (cerca de69 MPa), uma verdadeira densidade de cerca de 0,60 g/cc e um diâmetro médio de cerca de 30 mícrons.
Agente acoplante como NXT® a partir da Companhia Momentive como um organoalcoximercaptosilano bloqueado.
Os materiais utilizados no Exemplo são os mesmos como os materiais referencia-dos para o Exemplo II exceto para as microesferas de vidro vazia com uma força de colisão mais alta, Sílica e agente acoplador para Amostra Experimental K.
A seguinte Tabela 2 ilustra o comportamento de cura e várias propriedades físicas das composições de borracha baseadas na receita básica da Tabela 3.
Tabela 4
<table>table see original document page 22</column></row><table><table>table see original document page 23</column></row><table>23(23°C)(g/cc) <table>table see original document page 24</column></row><table>
Os procedimentos testes foram os mesmos como aqueles para o Exemplo I.
Pode ser visto a partir da Tabela 4 que a temperatura ambiente e as propriedades de rebote quanto das Amostras de borracha experimentais G a J significantemente e progressivamente aumentaram como o conteúdo de microesfera da borracha progressivamente aumentada, como comparado com a Amostra de borracha controle F que é beneficamente previsível de uma redução de crescimento de aquecimento interno em uma camada intermediária da banda de rolagem de pneu e resistência de rolagem reduzida (aumentada "menos" resistência de rolagem) para a banda de rolagem do pneu por ele mesmo com uma redução acompanhante no consumo de combustível para um veículo associado.
Também pode ser visto que o valor de tan delta (um fator de perda histerética para a amostra de borracha) de Amostras de borracha experimental G a J significantemente reduzido como comparado a Amostra de borracha controle F que é beneficamente previsível de geração de aquecimento interno reduzido (por causa da redução na perda de energia histerética) na composição de borracha durante seu trabalho em uma camada intermediária da banda de rolagem do pneu.
Ainda pode ser visto que as propriedades de força tênsil (100 por cento e 300 por cento módulos) foram significantemente e beneficamente aumentadas para Amostras de borracha experimental I e J que continham o agente acoplador para as microesferas de vidro, como comparado a uma Amostra de borracha de controle F, e, ainda, como comparado as Amostras de borracha experimental G e H que não contém a inclusão do agente acoplador. Isto é considerado aqui ser benéfico para a composição de borracha a ser utilizada para a camada de borracha da banda de rolagem.
Isto demonstra a desejabilidade e benefício de uso do agente acoplador com as microesferas de vidro e, entretanto, demonstra uma indesejabilidade de uso das microesferas de vidro sem um agente acoplador, para uma camada de borracha intermediária da banda de rolagem do pneu.
Pode também ser visto que a densidade da composição de borracha contendo a dispersão de microesfera de vidro (força de colisão de cerca de 10.000 psi, ou cerca de 69 MPa) progressivamente reduzido como a concentração de microesfera aumentada para as Amostras de borracha experimental G a J, como comparado a Amostra de borracha controle F que demonstra que ambos, peso e custo de uma banda de rolagem de pneu (e associado ao pneu propriamente dito) que contém uma composição de borracha de revestimento da banda de rolagem externo com um carregamento de reforço de alta sílica por substituir uma porção da camada de borracha de revestimento da banda de rolagem com uma camada deborracha da banda de rolagem intermediária que contém uma dispersão de microesferas de vidro.
Pode ser visto que as densidades medidas das composições de borracha das A-mostras de borracha que continham as microesferas de vidro S60 que tiveram uma força de colisão reported de 10.000 psi (69 MPa) é basicamente igual às densidades calculadas que matematicamente levados em conta as inclusões das microesferas de vidro nas composições de borracha. Isto demonstra que as microesferas de vidro foram suficientemente fortes para sobreviver a alta e completa mistura das composições de borracha no misturador de borracha interno.
Os Desenhos (relativos ao Exemplo I e Exemplo II)
Como aqui acima mencionado, FIG3A e FIG3B são providas para apresentar uma comparação gráfica de:
(1) densidade do composto de borracha calculado (composição de borracha), e
(2) densidade de composto de borracha medido (composição de borracha) que continha microesferas de vidro vazia com valores de força de colisão (resistência a colisão) de 41,4 MPa (as microesferas de vidro vazia K46) para FIG 3A, e 69 MPa (microesferas de vidro vazias S60) para FIG 3B.
Para a FIG 3A, para mistura de alto corte da composição de borracha em um misturador de borracha interno, é visto que como o conteúdo das microesferas de vidro (tendo uma força de colisão de 41,4 MPa) é aumentado:
(1) a densidade calculada da composição de borracha previsível aumenta onde é presumido que as microesferas de vidro são completamente colididas como um resultado da mistura de alto corte.
(2) a densidade calculada da composição de borracha previsível diminui onde é assumido que as microesferas de vidro não são colididas durante a mistura de alto corte.
(3) a densidade medida da composição de borracha diminui em uma proporção levemente menor que a proporção previsível de diminuição que assim mostra que uma porção de microesferas de vidro se toma colidida durante a mistura de alto corte quando as microesferas de vidro tiveram uma força de colisão de 41,4 MPa.
Uma indicação de porcentual de microesferas que são pelo menos parcialmente colididas na composição de borracha (o composto) contendo as microesferas vazias (K46) tendo uma força de colisão de 6.000 psi (41,4 MPa) é como segue, como tomado a partir de FIG 3A:
Conteúdo de microesferas (K46), 6.000 psi (41,4 MPa) força de colisão, (phr) 15 30
Porcentagem de microesferas colididas (%) 21 24
A porcentagem de pelo menos microesferas parcialmente colididas foi estimada pe-la seguinte equação com dados tomados a partir da FIG 3A:
Porcentagem de microesferas pelo menos parcialmente colididas = 100x ((densidade do composto medida - densidade do composto calculada assumindo nenhuma microes-fera colidida)/(densidade calculada do composto assumindo as microesferas completamente colididas - densidade do composto calculada assumindo que nenhuma microesferas colidida)).
Para a FIG 3B, para mistura de alto corte da composição de borracha em um mistu-rador de borracha interno, é visto que como o conteúdo na composição de borracha de microesferas de vidro (tendo uma força de colisão de 69 MPa) é aumentado:
(1) como na FIG 3A, a densidade calculada da composição de borracha previsível aumenta onde é presumido que as microesferas de vidro são completamente colididas como um resultado da mistura de alto corte.
(2) como na FIG 3A, a densidade calculada da composição de borracha previsível diminui onde é assumido que as microesferas de vidro não são colididas durante a mistura de alto corte.
(3) a densidade medida da composição de borracha diminui em uma proporção quase idêntica à proporção calculada de diminuição que assim mostra que somente uma porção mínima, se quaisquer, de microesferas de vidro se tornam colididas durante a mistura de alto corte quando as microesferas de vidro tiveram uma força de colisão de 69 MPa.
Dessa forma é concluído aqui que uma porcentagem de microesferas de vidro tendo um limiar de força de colisão de 6.000 psi (41,4 MPa) que são em uma forma de ser pelo menos parcialmente colididas na composição de borracha pode ser até de cerca de 30 por cento (colisão parcial das microesferas sendo completa no local dentro da composição de borracha causada pelo mistura de alto corte da composição de borracha).
Pode ser preferido que até somente cerca de 10 por cento das microesferas de vidro estão em um estado de ser pelo menos parcialmente colididas, (colisão parcial das microesferas sendo completas no local dentro da composição de borracha causada pela alta e completa mistura da composição de borracha), particularmente quando microesferas de vidro vazias tendo uma força de colisão maior que 6.000 psi (41,4 MPa) são utilizados tal como, por exemplo, as microesferas de vidro vazias exemplificadas na FIG 3 tendo uma força de colisão maior de 10.000 psi (69 MPa) na composição de borracha.
Pode ser facilmente visto que a partir desses Exemplos, bem como o acompanhamento ilustrativo FIG3A e FIG3B que o limiar de força de colisão desejado das microesferas vazias não é facilmente previsível sem experimentação, particularmente para uso em uma composição de borracha para uma camada intermediária da banda de rolagem de pneu.
EXEMPLO III
Composições de borracha foram preparadas para avaliar um efeito de uma inclusãoem uma composição de borracha de uma dispersão de microesferas de vidro de alta força de colisão, junto com um agente acoplador, para uma camada intermediária para uma banda de rolagem de pneu.
Amostra L é uma amostra de borracha controle sem uma dispersão de microesferas de vidro e agente acoplador. Exceto para a Amostra de borracha comparativa K (ilustrado na Tabela 4 de Exemplo I) os elastômeros foram compostos de uma borracha eis 1,4-polibutadieno junto com uma borracha natural eis 1,4-poliisopreno (invés de E-SBR do E-xemplo II) para promover menor resistência de rolamento da banda de rolagem e uma resistência mais alta da banda de rolagem para a composição de borracha.
Amostras de borrachas experimentais M a O contidas com dispersões de várias quantidades de microesferas de vidro junto com ou sem um agente acoplador.
Amostra de borracha comparativa K, previamente apresentada na Tabela 4 do E-xemplo II, que continha 73 phr da sílica precipitada (junto com um agente acoplador diferente de sílica) e somente 10 phr de carbono preto de reforço de borracha, e elastômeros compostos de borracha eis 1,4-polibutadieno e S-SBR (solução de polimerização preparada por borracha estireno/butadieno), está inclusa neste Exemplo como uma composição de borracha comparativa que pode ser adequada para uma camada de borracha de revestimento da banda de rolagem.
As microesferas de vidro tiveram um alto valor de força da colisão de cerca de 18.000 psi (cerca de 124 MPa).
As composições de borracha foram preparadas por mistura de ingredientes nos passos seqüenciais de mistura não produtiva (NP) e produtiva (PR) em um ou mais mistura-dores de borracha internos.
As receitas básicas para as Amostras de borracha estão presentes na seguinte Tabela 5 e relatado em partes por peso a menos que de outra forma indicado.
Tabela V
<table>table see original document page 27</column></row><table><table>table see original document page 28</column></row><table>
10MR20 tendo um conteúdo eis 1,4- de cerca de 99,8 por cento e uma Tg de cerca de -65°C.
11Obtido como S60HS® a partir da Companhia 3M de acordo com o relatado tendo um valor de colisão de cerca de 18.000 psi (cerca de 124 MPa), uma verdadeira densidade de cerca de 0,60 g/cc e um diâmetro médio de cerca de 30 mícrons.
Os materiais utilizados no Exemplo são os mesmos como os materiais referenciados para o Exemplo II exceto para as microesferas de vidro vazia (11) e o uso de borracha natural eis 1,4-poliisopreno (10) ao invés de E-SBR.
A seguinte Tabela 6 ilustra o comportamento de cura e várias propriedades físicas das composições de borracha baseadas na receita básica da Tabela 5.
Tabela 6
<table>table see original document page 28</column></row><table><table>table see original document page 29</column></row><table>Módulo G', a 0,5% tensão (MPa) 7,2 6,2 4,7 3,2 5,6
Módulo G', a 10% tensão (MPa) 2,2 2,2 2,1 1,9 2,4
Delta Tan a 10% tensão 0,25 0,23 0,17 0,13 0,18
<table>table see original document page 30</column></row><table>
Os procedimentos testes foram os mesmos como aqueles para o Exemplo I.
Pode ser visto a partir da Tabela 6 que a temperatura ambiente e as propriedades de rebote quente das Amostras de borracha experimentais M a O, significantemente e progressivamente aumentadas como o conteúdo de microesfera da borracha progressivamente aumentada como comparado a Amostra de borracha controle L, é beneficialmente previsível de uma redução do crescimento aquecimento interno em uma camada intermediária da banda de rolagem do pneu e reduzida resistência de rolagem (melhoramento de "menos" resistência de rolagem) para a banda de rolagem do pneu propriamente dito com uma redução acompanhante no consumo de combustível para um veículo associado. As propriedades físicas de rebote (ambos, temperatura ambiente e propriedades de rebote quente) das Amostras de borracha experimental M a O foram melhores que a Amostra de borracha rica em sílica K.
Pode ser também visto que os valores de tan delta (uma perda de fator histerética para a amostra de borracha) das Amostras de borracha experimental M a O são significantemente reduzidas como comparado a Amostra de borracha controle L que é beneficamente previsível de redução da geração de calor interno (por causa da redução na perda de energia histerética) na composição de borracha durante seu trabalho na camada intermediária da banda de rolagem do pneu. Os valores tan delta das Amostras da borracha experimental N e O foram até melhores que a Amostra de borracha rica em sílica K.
Pode também ser visto que a densidade da composição de borracha contendo a dispersão de microesfera de vidro progressivamente reduziu como a concentração de microesfera aumentou para as Amostras de borracha experimental M a O, como comparado aAmostra de borracha de controle L que demonstra que ambos o peso e custo de uma banda de rolagem de pneu (e associado ao pneu propriamente dito) que contém uma composição de borracha de revestimento da banda de rolagem externa com um carregamento de reforço de alta sílica por substituição de uma porção da camada de borracha de revestimento da banda de rolagem com uma camada de borracha da banda de rolagem intermediário que contém uma dispersão de microesferas de vidro.
Pode ser visto que as densidades medidas das composições de borracha das A-mostras de borracha que continham as microesferas de vidro S60HS que tiveram uma força de colisão relatada de 18.000 psi (124,11 MPa) é igual as densidades calculadas que matematicamente levaram em conta as inclusões das microesferas de vidro nas composições de borracha. Isto demonstra que as microesferas de vidro foram suficientemente fortes para sobrevier a alto e completa mistura das composições de borracha no misturador de borracha interna.
EXEMPLO IV
Pneus pneumáticos de tamanho P205/70R15 foram construídos e curados com uma configuração da banda de rolagem similar a FIG 1 em uma forma que a banda de rolagem foi composta de uma camada de revestimento da banda de rolagem externa com entalhes e ranhuras e uma superfície de corrida, uma camada de borracha da banda de rolagem intermediária e uma camada de borracha de base de banda de rolagem de base.
Os pneus são identificados como Pneus Q, R, S e T. Pneu Q é um pneu Controle com Amostra de borracha K como ambos, a camada de borracha de revestimento da banda de rolagem e a camada de borracha intermediária da banda de rolagem.
Pneus R, S e T tiveram Amostra de borracha K como a camada de borracha de revestimento da banda de rolagem.
Pneus R, S e T tiveram Amostras de borracha F, I e J, respectivamente, como uma camada de borracha da banda de rolagem intermediária de base a camada de borracha de revestimento da banda de rolagem como mostrado no Exemplo II.
As camadas de borracha intermediárias foram aproximadamente 33 por cento do volume da banda de rolagem do pneu (a combinação da camada de borracha de revestimento da banda de rolagem, camada de borracha da banda de rolagem intermediária e camada de borracha de base da banda de rolagem).
A camada de borracha de revestimento da banda de rolagem não curado, camada de borracha da banda de rolagem intermediária e a camada de borracha de base da banda de rolagem foram formadas por co-extrusão para formar uma configuração da banda de rolagem integral de forma que quando a união do pneu foi curada em um molde de pneu, eles se tornaram uma configuração integral.<table>table see original document page 32</column></row><table><table>table see original document page 33</column></row><table>
Pode ser visto a partir da Tabela 7 que a inclusão da camada de borracha intermediária da banda de rolagem contendo uma dispersão de microesferas de vidro vazia dirigida aos pneus (Pneus R, S e T) com resistência de rolagem reduzida (maiores relatos relativos aos valores, como aqui utilizado, indicam menores, ou reduzidos, resistência de rolagem) enquanto outros desempenhos de pneu tais como manuseio úmido e manuseio seco foram ou mantidos ou levemente aumentados.
É concluído aqui que tal combinação de características não é sendo facilmente predito sem experimentação.
Enquanto certas modalidades representativas e detalhes têm sido mostrados para o propósito de ilustrar o assunto da invenção, será aparente aos versados na técnica que várias mudanças e modificações podem ser feitas aqui sem se afastar do objetivo do assunto da invenção.
Claims (10)
1. Pneu CARACTERIZADO pelo fato de ter uma banda de rolagem de borracha compreendida de uma camada de borracha de revestimento da banda de rolagem externa e uma camada de borracha da banda de rolagem intermediária de base posicionada entre a referida camada de borracha de revestimento da banda de rolagem externa e uma camada de borracha base da banda de rolagem de base;em que a referida camada de borracha de revestimento da banda de rolagem externa é compreendida de uma configuração de entalho e ranhura com entalhos aumentados tendo superfícies de corrida da banda de rolagem e ranhuras posicionadas entre os referidos entalhos; eem que a referida camada de borracha da banda de rolagem intermediária é compreendida de pelo menos um elastômero baseado em dieno que contém uma dispersão de pelo menos uma das microesferas de vidro e cerâmica vazias e um agente acoplador tendo uma fração interativa com as referidas microesferas e outra fração diferente interativa com os referidos elastômeros baseados em dieno.
2. Pneu, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as referidas microesferas vazias são microesferas de vidro.
3. Pneu, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as referidas microesferas vazias são microesferas de cerâmica.
4. Pneu, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as referidas microesferas vazias têm uma força de colisão de pelo menos 5.000 psi (34,5 MPa).
5. Pneu, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as referidas microesferas vazias têm um diâmetro médio em uma variação de 10 a 50 mícrons.
6. Pneu, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a camada de borracha da banda de rolagem intermediária é uma composição de borracha compreendida de, baseada em partes por peso por 100 partes por peso de borracha (phr):(A) 100 phr de pelo menos um elastômero baseado em dieno conjugado;(B) a partir de 5 a 50 phr de uma dispersão de pelo menos uma das microesferas vazias de vidro e cerâmica, e(C) um agente acoplador tendo uma fração reativa com grupos hidroxila contidos nas referidas microesferas e outra fração diferente interativa com o(s) referido(s) elastôme-ro(s) baseado(s) em dieno conjulgado(s).
7. Pneu, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida camada de borracha intermediária da banda de rolagem contém 30 a 90 phr de enchimento de reforço selecionado a partir de pelo menos um de carbono preto de reforço de borracha e sílica precipitada compreendida de:(A) carbono preto de reforço de borracha;(B) sílica precipitada; ou(C) uma combinação de carbono preto de reforço de borracha e sílica precipitada.
8. Pneu, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida camada de borracha da banda de rolagem intermediária estende-se radialmente e exteriormente em e dentro de pelo menos uma porção de pelo menos um dos referidos entalhes da banda de rolagem:(A) em um nível de aproximação do nível de um indicador de desgaste físico contido dentro de uma ranhura da banda de rolagem posicionado entre dois dos referidos entalhes da banda de rolagem; (B) em um nível radialmente inferior que o nível de um indicador de desgaste físico contido dentro de uma ranhura da banda de rolagem posicionada entre dois dos referidos entalhes da banda de rolagem; ou(C) em um nível radialmente maior que o nível de um indicador de desgaste físico contido dentro de uma ranhura da banda de rolagem posicionada entre dois dos referidos entalhes da banda de rolagem.
9. Pneu, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida camada de borracha da banda de rolagem intermediária estende-se radialmente e externamente em e dentro de pelo menos uma porção de pelo menos um dos referidos entalhes da banda de rolagem a um nível aproximadamente ao nível de um indicador de desgaste físico contido dentro de uma ranhura da banda de rolagem posicionada entre dois dos referidos entalhes da banda rolagem.
10. Pneu, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que até 30 por cento das microesferas na composição de borracha estão em um estado de ser pelo menos parcialmente colididas.
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