BRPI1004235A2

BRPI1004235A2 - pneumÁtico com componente da borracha contendo carboximetilcelulose

Info

Publication number: BRPI1004235A2
Application number: BRPI1004235-0A
Authority: BR
Inventors: Klaus Unseld; Annette Lechtenboehmer; Hans-Bernd Fuchs; Claude Ernest Felix Boes; Ralf Mruk
Original assignee: Goodyear Tire & Rubber
Priority date: 2009-11-18
Filing date: 2010-11-16
Publication date: 2013-03-12
Also published as: EP2325026B1; EP2325026A1; CN102061016B; CN102061016A; US20110114241A1; US8336591B2

Abstract

PNEUMÁTICO COM COMPONENTE DA BORRACHA CONTENDO CARBOXI METI LCELULOSE A presente invenção é direcionada para um pneumático compreendendo pelo menos um componente, o pelo menos um componente compreendendo uma composição da borracha, a composição da borracha compreendendo: pelo menos um elastômero com base em dieno; e uma quantidade de reforço de pelo menos duas cargas compreendendo carboximetilcelulose e pelo menos uma de negro de fumo e sílica.

Description

"PNEUMÁTICO COM COMPONENTE DA BORRACHA CONTENDO CARBOXIME- TILCELULOSE"

Antecedentes

As cargas de sílica e de negro de fumo são tipicamente empregadas como reforços nos compostos da borracha do pneumático. Ao mesmo tempo em que o reforço é muito efi- caz, a sílica e o negro de fumo indesejavelmente adicionam peso ao pneumático. É por esse motivo que é desejável obter reforços alternativos para parcialmente ou totalmente substituir a sílica e o negro de fumo. Adicionalmente, o uso de materiais renováveis como reforço nos compostos da borracha em vez da sílica e do negro de fumo é desejável a partir de um pon- to de vista ambiental.

Sumário

A presente invenção é direcionada para um pneumático compreendendo pelo me- nos um componente, o pelo menos um componente compreendendo uma composição da borracha, a composição da borracha compreendendo:

pelo menos um elastômero com base em dieno;

uma quantidade de reforço de pelo menos duas cargas compreendendo carboxime- tilcelulose e pelo menos uma de negro de fumo e sílica.

Descrição

Nesse ponto é descrito um pneumático compreendendo pelo menos um componen- te, o pelo menos um componente compreendendo uma composição da borracha, a compo- sição da borracha compreendendo:

pelo menos um elastômero com base em dieno;

A composição da borracha inclui carboximetiIcelulose. Um número variável de gru- pos de carboximetila é ligado a alguns dos grupos de hidroxila dos monômeros de glicopira- nose que compõem a espinha dorsal da celulose. Em uma modalidade, o número de grupos de carboximetila substituídos eqüivale de 60 a 90 por cento dos grupos de hidroxila dos mo- nômeros de glicopiranose que compõe a espinha dorsal da celulose da carboximetilcelulose são substituídos por grupos de carboximetila. Os grupos de carboximetila podem existir no ácido livre (-CH2-COOH) ou sal (por exemplo, -CH2-COO Na+). Na forma de sal o grupo de carboximetila pode incluir quaisquer contra íons de metal adequados incluindo sais de sódio, potássio, cálcio, zinco, ou magnésio, ou contra íons orgânicos incluindo substituídos por íons amônio ou guanidínio. Em uma modalidade, o grupo de carboximetila está na forma de sal de sódio (-CH2-COO-Na+), como grupos de carboximetil de sódio.

Em uma modalidade, a carboximetilcelulose tem um peso molecular variando de 60.000 a 120.000. Em uma modalidade, a carboximetilcelulose tem um peso molecular vari- ando de 80.000 a 100.000.

A carboximetilcelulose está presente na composição da borracha em uma quanti- dade de reforço. Por quantidade de reforço, é pretendido que a quantidade de carboximetil- celulose seja suficiente para resultar em um aumento de resistência à tração e módulo para a composição da borracha vulcanizada, quando comparada a uma composição da borracha de outra maneira idêntica não incluindo a carboximetilcelulose.

Em uma modalidade, a composição da borracha inclui de 5 a 50 phr de carboxime- tilcelulose. Em uma modalidade, a composição da borracha inclui de 15 a 40 phr de carbo- ximetilcelulose. Em uma modalidade, a composição da borracha inclui de 20 a 30 phr de carboximetilcelulose.

A composição da borracha, também, inclui pelo menos um de negro de fumo e síli- ca.

A composição da borracha inclui pelo menos uma borracha com base em dieno a- dicional. Os polímeros sintéticos representativos são os produtos de homopolimerização de butadieno e seus homólogos e derivados, por exemplo, metilbutadieno, dimetilbutadieno e pentadieno assim como os copolímeros, tais como, aqueles formados a partir de butadieno ou seus homólogos ou derivados com outros monômeros não saturados. Entre estes últimos estão os acetilenos, por exemplo, acetileno de vinila; olefinas, por exemplo, isobutíleno, que se copolimeriza com o isopreno para formar borracha de butila; compostos de vinila, por exemplo, ácido acrílico, acrilonitrila (que polimeriza com butadieno para formar NBR), ácido metacrílico e estireno, o último composto polimerizando com butadieno para formar SBR, assim como os ésteres de vinila e vários éteres, cetonas e aldeídos não saturados, por e- xemplo, acroleína, metilisopropenil cetona e éter de viniletila. Os exemplos específicos de borrachas sintéticas incluem neopreno (policloropreno), polibutadieno (incluindo cis-1,4-polibutadieno), poliisopreno (incluindo cis-1,4-poliisopreno), borracha de butila, bor- racha de halobutila, tais como, borracha de clorobutila ou borracha de bromobutila, borracha de estireno/ isopreno/ butadieno, copolímeros de 1,3-butadieno ou isopreno com monôme- ros, tais como, estireno, acrilonitrila e metacrilato de metila, assim como, terpolímeros de etileno/ propileno, também conhecidos como monômero de etileno/ propileno/ dieno (EPDM), e em particular, terpolímeros de etileno/ propileno/ diciclopentadieno. Os exemplos adicionais de borrachas que podem ser empregados incluem polímeros polimerizados de solução funcionalizada na extremidade alcóxi silila (SBR, PBR, IBR e SIBR), polímeros rami- ficados em estrela acoplados ao silício e acoplados ao estanho. Os elastômeros ou borra- chas preferidos são borracha natural, poliisopreno sintético, polibutadieno e SBR. Em um aspecto a borracha é de preferência de pelo menos duas das borrachas

com base em dieno. Por exemplo, uma combinação de duas ou mais borrachas é preferido, tal como, borracha de eis 1,4-poliisopreno (natural ou sintética, se bem que a natural é pre- ferida), borracha de 3,4-poliisopreno, borracha de estireno/ isopreno/ butadieno, polimeriza- ção da solução e emulsão derivada de borrachas de estireno/ butadieno, borrachas de eis 1,4-polibutadieno e polimerização da emulsão preparada de copolímeros de butadieno/ acri- lonitrila.

Em um aspecto desta invenção uma polimerização da emulsão derivada de estire-

no/ butadieno (E-SBR) podia ser empregada tendo um teor de estireno relativamente con- vencional de cerca de 20 a cerca de 28 por cento de estireno ligado ou, para algumas apli- cações uma E-SBR tendo uma média para o teor de estireno ligado relativamente elevado, em outras palavras, um teor de estireno ligado de cerca de 30 a cerca de 45 por cento. Por polimerização da emulsão preparada de E-SBR, é pretendido que o estireno e

1,3-butadieno sejam copolimerizados como uma emulsão aquosa. De modo que são bem conhecidos por aqueles versados em tal técnica. O teor do estireno ligado pode variar, por exemplo, de cerca de 5 a cerca de 50 por cento. Em um aspecto, a E-SBR pode, também, conter acrilonitrila para formar uma borracha de terpolímero, como E-SBAR, em quantida- des, por exemplo, de cerca de 2 a cerca de 30 por cento em peso de acrilonitrila ligada no terpolímero.

A polimerização da emulsão preparada de borrachas de copolímero de estireno/ bu- tadieno/ acrilonitrila contendo de cerca de 2 a cerca de 40 por cento em peso de acrilonitrila ligado no copolímero é também considerada como borrachas com base em dieno para uso nesta invenção.

A polimerização da solução preparada de SBR (S-SBR) tipicamente tem um teor de estireno ligado em uma faixa de cerca de 5 a cerca de 50, de preferência de cerca de 9 a cerca de 36 por cento. A S-SBR pode ser convenientemente preparada, por exemplo, por catalisação por organo lítio na presença de um solvente de hidrocarboneto orgânico. Em uma modalidade, borracha de 1,4-polibutadieno (BR) pode ser empregada. Tal

BR pode ser preparada, por exemplo, por polimerização da solução orgânica de 1,3- butadieno. A BR pode ser convenientemente caracterizada, por exemplo, por ter pelo menos um teor de eis 1,4 a 90 por cento.

A borracha natural de eis 1,4-poliisopreno e de eis 1,4-poliisopreno é bem conheci- da por aqueles tendo versatilidade na técnica da borracha.

Em uma modalidade, a borracha de eis 1,4-polibutadieno (BR) é empregada. As borrachas de polibutadieno adequadas podem ser preparadas, por exemplo, por polimeriza- ção da solução orgânica de 1,3-butadieno. A BR pode ser convenientemente caracterizada, por exemplo, por ter pelo menos um teor de eis 1,4 a 90 por cento e uma temperatura de transição vítrea Tg em uma faixa a partir de -95 a -105°C. As borrachas de polibutadieno adequadas estão disponibilizadas comercialmente, tal como, Budene® 1207 da Goodyear e assim por diante. Em uma modalidade, uma borracha de poliisopreno sintética ou natural pode ser empregada.

Uma referência para a temperatura de transição vítrea, ou Tg1 de um elastômero ou composição de elastômero, como referido aqui, representa a temperatura (s) de transição vítrea do respectivo elastômero ou composição de elastômero em seu estado não vulcani- zado ou possivelmente um estado vulcanizado em um caso de uma composição de elastô- mero. Uma Tg pode ser adequadamente determinada como um ponto central de pico por um calorímetro de varredura diferencial (DSC) em uma taxa de temperatura de aumento de IO0C por minuto.

O termo "phr" como empregado aqui, e de acordo com a prática convencional, se

refere as "partes em peso de um respectivo material por 100 partes em peso de borracha, ou elastômero."

Em uma modalidade, a carboximetilcelulose é combinada com pelo menos um elas- tômero com base em dieno em um procedimento de mistura como segue. A carboximetilce- Iulose pode ser adicionada a água em uma concentração variando de 1 g de hidroximetilce- Iulose de sódio por 10 g de água a 1 g de hidroximetilcelulose de sódio por 1000 g de água. A solução aquosa resultante de hidroximetilcelulose de sódio é em seguida misturada com um látex do pelo menos um elastômero com base em dieno. A mistura é em seguida seca resultando na composição da borracha de carboximetilcelulose e elastômero. Alternativa- mente, a mistura de látex e carboximetilcelulose aquoso pode ser coagulada empregando uma solução de um por cento de cloreto de cálcio, seguida por lavagem dos sólidos coagu- lados com água e secagem para obter a composição da borracha de carboximetilcelulose e elastômero.

A composição da borracha pode também incluir até 70 phr de óleo de processa- mento. O óleo de processamento pode ser incluído na composição da borracha como óleo de extensão tipicamente empregado para estender os elastômeros. O óleo de processamen- to pode também ser incluído na composição da borracha pela adição do óleo diretamente durante a composição da borracha. O óleo de processamento empregado pode incluir am- bos, o óleo de extensão presente nos elastômeros, e o óleo de processamento adicionado durante a composição. Os óleos de processamento adequados incluem vários óleos como são conhecidos na técnica, incluindo óleos aromáticos, parafínicos, naftênicos, vegetais, e óleos de baixo PCA, tais como, MES1 TDAE, SRAE e óleos naftênicos pesados. Os óleos de baixo PCA adequados incluem aqueles tendo um teor aromático policíclico de menos do que 3 por cento em peso como determinado pelo método IP346. Os procedimentos para o méto- do IP346 podem ser constatados em Standard Methods for Analvsis & Testinq of Petroleum and Related Products e British Standard 2000 Parts. 2003, 62a edição, publicados pelo Insti- tute of Petroleum, United Kingdom. A composição da borracha pode incluir cerca de 10 a cerca de 100 phr de sílica.

Os pigmentos siliciosos comumente utilizados que podem ser empregados no com- posto da borracha incluem pigmentos siliciosos (sílica) precipitados e pirogênicos conven- cionais. Em uma modalidade, sílica precipitada é empregada. Os pigmentos siliciosos con- vencionais empregados nesta invenção são as sílicas precipitadas, tais como, aquelas obti- das pela acidificação de um silicato solúvel, por exemplo, silicato de sódio.

Tais sílicas convencionais podem ser caracterizadas, por exemplo, por ter uma área de superfície BET, como medido empregando gás nitrogênio. Em uma modalidade, a área de superfície BET pode estar na faixa de cerca de 40 a cerca de 600 metros quadrados por grama. Em outra modalidade, a área de superfície BET pode estar em uma faixa de cerca de 80 a cerca de 300 metros quadrados por grama. O método BET da área de superfície de medição é descrito no Journal of the American Chemical Societv. Volume 60, Página 304 (1930).

A sílica convencional pode ser caracterizada por ter um valor de absorção de dibu- tilftalato (DBP) em uma faixa de cerca de 100 a cerca de 400, alternativamente de cerca de 150 a cerca de 300.

A sílica convencional pode ser esperada ter um tamanho de partícula média final, por exemplo, na faixa de 0,01 a 0,05 mícron como determinado pelo microscópio de elétron, se bem que as partículas de sílica podem ser ainda menor, ou possivelmente maior, em ta- manho.

Várias sílicas comercialmente disponibilizadas podem ser empregadas, tais como, apenas, por exemplo, aqui, e sem limitação, as sílicas comercialmente disponibilizadas por PPG Industries sob a marca registrada Hi-Sil com designações 210, 243, etc; as sílicas dis- ponibilizadas por Rhodia, com, por exemplo, designações de Z1165MP e Z165GR e as síli- cas disponibilizadas por Degussa AG com, por exemplo, designações VN2 e VN3, etc.

Os negros de fumo comumente utilizados podem ser empregados como uma carga convencional em uma quantidade variando de 10 a 100 phr. Os exemplos representativos de tais negros de fumo incluem N110, N121, N134, N220, N231, N234, N242, N293, N299, N315, N326, N330, N332, N339, N343, N347, N351, N358, N375, N539, N550, N582, N630, N642, N650, N683, N754, N762, N765, N774, N787, N907, N908, N990 e N991. Esses ne- gros de fumo têm absorções de iodo variando de 9 a 145 g/kg e número de DBP variando de 34 a 150 cm3/100g.

Outras cargas podem ser empregadas na composição da borracha incluindo, mas não estão limitadas a, cargas particuladas incluindo polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE), géis de polímero particulado reticulado incluindo, mas não limitados àqueles descritos nas Patentes dos Estados Unidos Nos. 6.242.534; 6.207.757; 6.133.364; 6.372.857; 5.395.891; ou 6.127.488, e carga do compósito de amido plastificado, incluindo, mas não limitada àquela descrita na Patente dos Estados Unidos N0. 5.672.639. Outras tais cargas podem ser empregadas em uma quantidade variando de 1 a 30 phr.

Em uma modalidade a composição da borracha pode conter um enxofre conven- cional contendo o composto organosilício. Os exemplos de enxofre adequados contendo os compostos organosilícios são da fórmula:

Z — Alk — Sn — Alk — Z I

em que Z é selecionado a partir do grupo consistindo em:

R1R1R2

I I I

—Si —R11 —Si —R2 e —Si —R2

I I I

R2 R2 R2

em que R1 é um grupo de alquila de 1 a 4 átomos de carbono, ciclohexila ou fenila; R2 é alcóxi de 1 a 8 átomos de carbono, ou cicloalcóxi de 5 a 8 átomos de carbono; Alk é um hidrocarboneto divalente de 1 a 18 átomos de carbono e η é um número inteiro de 2 a 8.

Em uma modalidade, o enxofre contendo os compostos organosilícios são os polis- sulfetos 3,3-bis(trimetóxi ou trietóxi sililpropil). Em uma modalidade, o enxofre contendo os compostos organosilícios são o dissulfeto 3,3'-bis(trietoxisililpropil) e/ ou 3,3'-bis(trietoxisililpropil) tetrassulfeto. Por esse motivo, como na fórmula I, Z pode ser R2

I

-Si-R2

I

R2

em que R2 é um alcóxi de 2 a 4 átomos de carbono, alternativamente 2 átomos de

carbono; alk é um hidrocarboneto divalente de 2 a 4 átomos de carbono, alternativamente com 3 átomos de carbono; e η é um número inteiro a partir de 2 a 5, alternativamente 2 ou 4.

Em outra modalidade, o enxofre adequado contendo os compostos organosilícios incluem os compostos descritos na Patente dos Estados Unidos N0. 6.608.125. Em uma modalidade, o enxofre contendo os compostos organosilícios inclui 3-(octanoiltio)-1- propiltrietoxisilano, CH3(CH2)6C(=0) -S-CH2CH2CH2Si(OCH2CH3)3, que é disponibilizado comercialmente como NXT™ pela Momentive Performance Materials.

Em outra modalidade, o enxofre adequado contendo os compostos organosilícios inclui aqueles descritos na Publicação de Patente dos Estados Unidos N0. 2003/0130535. Em uma modalidade, o enxofre contendo o composto organosilício é Si-363 da Degussa.

A quantidade do enxofre contendo o composto organosilício em uma composição da borracha pode variar dependendo do nível de outros aditivos que são empregados. De modo geral, a quantidade do composto pode variar de 0,5 a 20 phr. Em uma modalidade, a quantidade pode variar de 1 a 10 phr.

É facilmente compreendido por aqueles tendo versatilidade na técnica em que a composição da borracha seria composta pelos métodos de modo geral conhecidos na técni- ca da composição da borracha, tal como, a mistura de várias borrachas vulcanizáveis consti- tuintes com enxofre com vários materiais aditivos comumente empregados, tais como, por exemplo, doadores de enxofre, auxiliares de vulcanização, tais como, ativadores e retardan- tes e aditivos de processamento, tais como, óleos, resinas incluindo resinas tackifying e plastificantes, cargas, pigmentos, ácido graxo, oxido de zinco, ceras, antioxidantes e antio- zonizantes e agentes de peptização. Como conhecido por aqueles versados na técnica, de- pendendo do uso pretendido do material vulcanizável com enxofre e vulcanizado com enxo- fre (borrachas), os aditivos mencionados acima são selecionados e comumente empregados em quantidades convencionais. Os exemplos representativos de doadores de enxofre inclu- em enxofre elementar (enxofre livre), um dissulfeto de amina, polissulfeto polimérico e adua- ções de olefina enxofre. Em uma modalidade, o agente de vulcanização com enxofre é o enxofre elementar. O agente de vulcanização com enxofre pode ser empregado em uma quantidade variando de 0,5 a 8 phr, alternativamente com uma faixa a partir de 1,5 a 6 phr. As quantidades típicas de resinas aderentes, quando empregadas, compreendem de cerca de 0,5 a cerca de 10 phr, geralmente de cerca de 1 a cerca de 5 phr. As quantidades típicas de auxiliares de processamento compreendem de cerca de 1 a cerca de 50 phr. As quanti- dades típicas de antioxidantes compreendem de cerca de 1 a cerca de 5 phr. Os antioxidan- tes representativos podem ser, por exemplo, difenil-p-fenilenodiamina e outros, tais como, por exemplo, aqueles descritos em The Vanderbilt Rubber Handbook (1978), Páginas 344 até 346. As quantidades típicas de antiozonizantes compreendem de cerca de 1 a 5 phr. As quantidades típicas de ácidos graxos, quando empregados, os quais podem incluir ácido esteáricos compreendem de cerca de 0,5 a cerca de 3 phr. As quantidades típicas de ceras compreendem de cerca de 1 a cerca de 5 phr. Muitas vezes as ceras microcristalinas são empregadas. As quantidades típicas de peptizantes compreendem de cerca de 0,1 a cerca de 1 phr. Os peptizantes típicos podem ser, por exemplo, pentaclorotiofenol e dibenzamido- difenila dissulfeto.

Os aceleradores são empregados para controlar o tempo e/ ou a temperatura ne- cessária para a vulcanização e para melhorar as propriedades do vulcanizado. Em uma mo- dalidade, um sistema acelerador único pode ser empregado, isto é, acelerador primário. O acelerador(s) primário pode ser empregado nas quantidades totais variando de cerca de 0,5 a cerca de 4, alternativamente de cerca de 0,8 a cerca de 1,5, phr. Em outra modalidade, as combinações de um acelerador primário e secundário podem ser empregados com o acele- rador secundário sendo empregado em quantidades menores, tais como, de cerca de 0,05 a cerca de 3 phr, a fim de ativar e melhorar as propriedades do vulcanizado. As combinações destes aceleradores podem ser esperadas para produzir um efeito sinérgico nas proprieda- des finais e são um pouco melhor do que aqueles produzidos pelo uso de cada acelerador sozinho. Além disso, os aceleradores de ação retardada podem ser empregados que não são afetados por temperaturas normais de processamento, mas produzem uma vulcaniza- ção satisfatória nas temperaturas de vulcanização ordinária. Os retardantes de vulcanização podem, também ser empregados. Os tipos adequados de aceleradores que podem ser em- pregados na presente invenção são as aminas, dissulfetos, guanidina, tiouréia, tiazóis, tiu- rans, sulfenamida, ditiocarbamatos e xantatos. Em uma modalidade, o acelerador primário é uma sulfenamida. Se um segundo acelerador é empregado, o acelerador secundário pode ser um composto de guanidina, ditiocarbamato ou tiuram. As guanidinas adequadas incluem difenilguanidina e assim por diante. Os tiurans adequados incluem dissulfeto de tetrametiltiu- ram, dissulfeto de tetraetltiuram, e dissulfeto tetrabenziltiuram. A mistura da composição da borracha pode ser efetuada pelos métodos conhecidos

por aqueles tendo versatilidade na técnica da mistura da borracha. Por exemplo, os ingredi- entes são tipicamente misturados em pelo menos dois estágios, em outras palavras, pelo menos um estágio não produtivo seguido por um estágio de mistura produtiva. Os vulcani- zados finais incluindo agentes de vulcanização com enxofre são tipicamente misturados no estágio final que é convencionalmente chamado de estágio de mistura "produtiva" em que a mistura tipicamente ocorre em uma temperatura, ou temperatura final, menor do que a tem- peratura(s) da mistura do estágio(s) de mistura não produtiva precedente. Os termos está- gios de mistura "não produtivos" e "produtivos" são bem conhecidos por aqueles tendo a versatilidade na técnica da mistura da borracha. A composição da borracha pode ser sub- metida para uma etapa de mistura mecânica. A etapa de mistura termomecânica de modo geral compreende um trabalho mecânico em um misturador ou extrusor durante um período de tempo adequado a fim de produzir uma temperatura da borracha entre 140°C e 190°C. A duração apropriada do trabalho termomecânico varia como uma função das condições da operação, e o volume e a natureza dos componentes. Por exemplo, o trabalho termomecâ- nico pode ser de 1 a 20 minutos.

A composição da borracha pode ser incorporada em uma variedade de componentes da borracha do pneumático. Por exemplo, o componente da borracha pode ser uma banda de rolagem (uma cobertura da banda de rolagem ou base da banda de rolagem), um costado, um enchimento, um agente antifricção, inserto do costado, o revestimento elétrico ou o revestimento interno.

. Em uma modalidade, o componente é uma banda de rolagem.

O pneumático da presente invenção pode ser um pneumático de corrida, um pneu- mático de carro de passageiro, um pneumático de aeronave, um pneumático agrícola, de removedor de terra, "off the Road", de caminhão, e semelhante. Em uma modalidade, o p- neumático é um pneumático de caminhão ou de carro de passageiro. O pneumático pode também ser um pneumático radial ou com ranhuras.

A vulcanização do pneumático da presente invenção é de modo geral realizada em

temperaturas convencionais variando de cerca de 100 0C a 200 0C. Em uma modalidade, a vulcanização é administrada em temperaturas variando de cerca de 110 0C a 180 0C. Quaisquer processos de vulcanização habitual podem ser empregados, tais como, aqueci- mento em uma prensa ou molde, aquecimento com vapor superaquecido ou ar quente. Tais pneumáticos podem ser embutidos, moldados, modelados e vulcanizados por vários méto- dos que são conhecidos e deve ser facilmente evidente para aqueles tendo versatilidade em tal técnica.

A invenção é ainda ilustrada pelo exemplo não limitado.

Exemplo 1

Neste exemplo, a preparação e teste das composições da borracha contendo quan-

tidades de variação de carboximetilcelulose sódica é ilustrada.

Para preparar cada amostra, uma solução aquosa de carboximetilcelulose sódica (MW=90.000) foi preparada em uma concentração de 1 g de carboximetilcelulose sódica por g de água deionizada. A solução de carboximetilcelulose sódica foi em seguida misturada com um látex de borracha de estireno-butadieno contendo 21,5 por cento em peso de sóli- dos. A proporção da solução de carboximetilcelulose sódica para o látex de borracha variou dependendo do teor de carboximetilcelulose sódica final desejada da composição da borra- cha resultante. A mistura de látex e carboximetilcelulose sódica foi seca em um forno a 70 0C.

Os sólidos secos de SBR e de carboximetilcelulose sódica foram misturados em um

misturador de laboratório com um sistema vulcanizável incluindo 1,4 phr de enxofre, 1,4 phr de sulfonamida ciclohexil-2-benzotiazol, 1,7 phr de difenilguanidina, 3 phr de óxido de zinco, e 2 phr de ácido esteárico. As amostras (para medições viscoelásticas e solicitação de es- forço) foram vulcanizadas durante dez minutos a 170 0C e testadas por propriedades físicas como mostrado na Tabela 1. As propriedades viscoelásticas foram medidas empregando um analisador mecânico dinâmico Eplexor® a 10 Hz e 2% de DSA. As propriedades de solicita- ção de esforço foram medidas empregando um instrumento Automated Testing System pela Instron Corporation. Tal instrumento pode determinar a carga de ruptura final, alongamento final, modulii, etc. Os dados relatados na Tabela são gerados por execução da estação de teste de carga de ruptura do anel que é uma estrutura com carga Instron 4201. As proprie- dades de vulcanização foram determinadas empregando um reômetro de disco oscilatório (MDR) Monsanto que foi operado em uma temperatura de 150 0C e em uma freqüência de 11 hertz. Uma descrição dos reômetros de disco oscilatório pode ser encontrada em The Vanderbilt Rubber Handbook editado por Robert O. Ohm (Norwalk, Conn., R. T. VanderbiIt Company, Inc., 1990), Páginas 554 até 557. O uso deste medidor de vulcanização e os valo- res padronizados lidos a partir da curva são especificados em ASTM D-2084. Uma curva de vulcanização típica obtida em um reômetro de disco oscilatório é mostrada na Página 555 da edição de 1990 do The Vanderbilt Rubber Handbook.

Tabela 1

Propriedades Viscoelásticas Medidas a 20 0C

Amostra N0 1 2 3 4 5 Carboximetilcelulose sódica, phr 0 5 10 15 20 Tang delta 0.096 0.12 0.123 0.125 0.129 Módulo Viscoelástico E*, MPa 2.7 3.2 3.8 4.5 5.4 Módulo de Armazenamento E1, MPa 2.7 3.1 3.8 4.4 5.4 Módulo de Perda E2, MPa 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Perda de Complacência J2, 1/(1000MPa) 36 37.8 31.9 27.7 23.6 Delta E* 0 0 0.1 0.1 0.1

Propriedades Viscoelásticas Medidas a 70 0C Tang delta

Módulo Viscoelástico E*, MPa Módulo de Armazenamento E1, MPa Módulo de Perda E2, MPa Perda de Complacência J2, 10"3/MPa Delta E*

0.083 0.07 0.082 0.088 0.098 2.2 2.9 3.3 3.8 4.3 2.2 2.9 3.3 3.8 4.3 0.2 0.2 0.3 0.2 0.5 37.3 24.2 24.9 23.3 22.6 0 0 0 0.1 0.1

Solicitação de Esforço Medida em Temperatura Am- biente

Resistência à carga de ruptura, MPa Alongamento na Ruptura, % 100% do Módulo, MPa 150% do Módulo, MPa 200% do Módulo, MPa 300% do Módulo, MPa Volume/energia de Ruptura, mJ/mm3

Propriedades do Reômetro Medida a 150 0C

Torque Mínimo, dNm 1.0 1.4 1.6 1.7 1.9 Torque Máximo, dNm 6.8 7.8 8.4 8.9 8.9 Torque Delta 5.7 6.4 6.8 7.2 7.1 T10, minutos 1.4 1.4 1.3 1.4 1.4 T25, minutos 1.7 1.8 1.7 1.8 1.8 T30, minutos 1.7 1.8 1.7 1.8 1.8 T50, minutos 2.3 2.2 2.0 2.1 2.2 T90, minutos 22.3 13.6 9.0 5.6 8.2

Como visto pelos dados da Tabela 1, a adição de carboximetilcelulose sódica resul- ta no reforço do composto da borracha. Em particular, módulo e resistência à carga de τυρ- ί 0 tura são vistos para aumentar significativamente as Amostra 2 até 5, quando comparados com a Amostra de controle 1 não contendo carboximetilcelulose sódica.

Ao mesmo tempo em que certas modalidades representativas e detalhes foram mostrados para o propósito de ilustrar a invenção, deve ser evidente para aqueles versados nesta técnica que várias alterações e modificações podem ser feitas nelas sem afastar-se

5.7 460 1.1 1.5

I.9 3.0

II.8

8.9 494 1.4 2.0 2.8 4.4 19.4

11.1

541

1.7

2.4

3.2

4.9

26.1

10.9 553 1.8 2.5 3.2 4.8 26.5

10.1 518 2.1 2.9 3.7 5.3 25 do espírito e escopo da invenção.

Claims

1.Pneumático, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende pelo menos um componente, o pelo menos um componente compreendendo uma composição da borracha, a composição da borracha compreendendo: pelo menos um elastômero com base em dieno; uma quantidade de reforço de pelo menos duas cargas compreendendo carboxime- tilcelulose e pelo menos uma de negro de fumo e sílica.

2. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos duas cargas compreende de 5 a 50 phr de carboximetilcelulose e de 10 a 100 phr de pelo menos um de negro de fumo e sílica.

3. Pneumático, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos duas cargas compreende de 15 a 40 phr de carboximetilcelulose.

4. Pneumático, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos duas cargas compreende de 20 a 30 phr de carboximetilcelulose.

5. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a carboximetilcelulose compreende carboximetilcelulose sódica.

6. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a carboximetilcelulose compreende grupos de carboximetila substituídos em 60 a 90 por cento dos grupos de hidroxila dos monômeros de glicopiranose que compõem a espinha dorsal da celulose da carboximetilcelulose.

7. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a carboximetilcelulose tem um peso molecular variando de 60.000 a 120.000.

8. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a carboximetilcelulose compreende grupos de carboximetila existindo como uma forma de sal ou ácido livre.

9. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a carboximetilcelulose compreende grupos de carboximetila existindo como um sal com contra íons selecionados a partir do grupo consistindo em íons de metal e íons orgânicos.

10. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a carboximetilcelulose compreende grupos de carboximetila existindo como um sal com contra íons selecionados a partir do grupo consistindo em íons de sódio, íons de potássio, íons de cálcio, íons de zinco, ou íons de magnésio, íons de amônio substituídos, e íons guanidínios.