WO2020128257A1 - Tyre having a rubber composition comprising a thermoplastic elastomer and a rubber crumb - Google Patents

Tyre having a rubber composition comprising a thermoplastic elastomer and a rubber crumb Download PDF

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WO2020128257A1
WO2020128257A1 PCT/FR2019/053065 FR2019053065W WO2020128257A1 WO 2020128257 A1 WO2020128257 A1 WO 2020128257A1 FR 2019053065 W FR2019053065 W FR 2019053065W WO 2020128257 A1 WO2020128257 A1 WO 2020128257A1
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WO
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mass
crumb
rubber
composition
extract
Prior art date
Application number
PCT/FR2019/053065
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French (fr)
Inventor
François LALLET
José Merino Lopez
Frédéric PIALOT
Maxime PRAS
Original Assignee
Compagnie Generale Des Etablissements Michelin
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Publication date
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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L53/00Compositions of block copolymers containing at least one sequence of a polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L53/02Compositions of block copolymers containing at least one sequence of a polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers of vinyl-aromatic monomers and conjugated dienes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C1/00Tyres characterised by the chemical composition or the physical arrangement or mixture of the composition
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L17/00Compositions of reclaimed rubber
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L19/00Compositions of rubbers not provided for in groups C08L7/00 - C08L17/00

Definitions

  • the invention relates to tires comprising at least one rubber composition comprising a rubber crumb.
  • rubber crumbs can be used in tires.
  • the document WO2018 / 115715 proposes to use on the sidewall of the tire compositions which can comprise 23 phr, or 30 phr, or up to 50 phr or 54 phr of various crumbs. These amounts correspond to mass percentages of less than 25% by mass in the compositions.
  • WO2010 / 039327 tire compositions can also be prepared from masterbatches (“masterbatch” in English) comprising up to 50% by mass of crumb. These documents describe mixtures of crumb with diene elastomers.
  • the invention therefore relates to a tire comprising a rubber composition based on at least one rubber crumb and a thermoplastic elastomer, said rubber crumb representing 50% by mass or more of the composition, and having a ratio of chloroform extract. on the acetone extract less than 2; the chloroform and acetone extracts being expressed in percentages by mass.
  • the tire according to the invention will be chosen from tires intended to equip a two-wheeled vehicle, a passenger vehicle, or even a vehicle said “heavyweight” (that is to say metro, bus, off-road vehicles, road transport vehicles such as trucks, tractors, trailers), or even planes, civil engineering, agrarian, or handling.
  • a vehicle said “heavyweight” that is to say metro, bus, off-road vehicles, road transport vehicles such as trucks, tractors, trailers
  • planes civil engineering, agrarian, or handling.
  • the rubber compositions for the tire according to the invention are based on at least one rubber crumb and a thermoplastic elastomer, said rubber crumb representing 50% by mass or more of the composition, and having a ratio of chloroformic extract. on the acetone extract less than 2; the chloroform and acetone extracts being expressed in percentages by mass.
  • composition based on is meant a composition comprising the mixture and / or the in situ reaction product of the various basic constituents used, some of these constituents being able to react and / or being intended to react with each other, at least partially, during the various stages of manufacturing the composition, or during subsequent cooking, modifying the composition as it is prepared at the start.
  • the compositions as used for the invention may be different in the non-crosslinked state and in the crosslinked state.
  • the term “pce”, well known to those skilled in the art, means within the meaning of the present patent application, part by weight per hundred parts of elastomers, within the meaning of the preparation of the composition before baking . That is to say, in the case of the presence of a rubber crumb in a composition, that the term “pce” means part by weight per hundred parts of “new” elastomers, therefore excluding from the base 100 the elastomers contained in the rubber crumb.
  • the crumb itself has a rubber composition, the ingredients of which can also be expressed in phr, the term pce denoting in this case the quantity in parts by weight per hundred parts of elastomers, within the meaning of the composition proper of the powder.
  • any range of values designated by the expression "between a and b" represents the range of values going from more than a to less than b (ie limits a and b excluded) while any range of values designated by the expression “from a to b” signifies the range of values going from a to b (that is to say including the strict limits a and b).
  • the compounds mentioned in the description can be of fossil origin or bio-based. In the latter case, they can be, partially or totally, from biomass or obtained from renewable raw materials from biomass. Are concerned in particular polymers, plasticizers, fillers, etc. Rubber crumb
  • composition of the invention also comprises a rubber crumb (abbreviated as "crumb” in the following).
  • the crumbs are in the form of granules (or aggregates), possibly put in the form of a rubber plate.
  • the rubber crumbs come from a grinding or micronization of cooked rubber compositions already used for a first application, for example in tires, they are a product for recycling materials.
  • the powders are in the form of microparticles.
  • microparticles particles which have a size, namely their diameter in the case of spherical particles or their largest dimension in the case of anisotropic particles, of a few tens or hundreds of microns.
  • the powders usually consist of a composition based on an elastomer and a filler. They also usually include all the ingredients used in the rubber compositions such as plasticizers, antioxidants, vulcanization additives, etc.
  • the crumbs can be simple crushed / micronized rubber, without further treatment. It is also known that these powders can undergo a treatment in order to modify them. This treatment can consist of a chemical modification of functionalization or devulcanization. It can also be a thermomechanical, thermochemical, biological treatment ...
  • regenerated rubber crumbs have a morphology modified by heat and / or mechanical, and / or biological and / or chemical treatment.
  • These regenerated powders generally have an acetone extract of between 5 and 20% by mass, and a chloroform extract of between 15 and 85% by mass, the latter having a weight average molecular mass (Mw) greater than 10,000 g / mol.
  • Mw weight average molecular mass
  • regenerated crumbs have a Mooney viscosity (conventionally expressed in Mooney unit, MU) generally between 40 and 90.
  • regenerated crumbs if they have certain known advantages, result from a particular treatment which involves an additional cost of the product and technical characteristics resulting in other properties than the crumbs which have not undergone such treatment.
  • a specific crumb which has a ratio of the chloroform extract to the acetone extract of less than 2, and preferably less than or equal to 1.5; the chloroform and acetone extracts being expressed in percentages by mass.
  • the powder has an acetone extract of between 3 and 15% by mass, more preferably included in a range ranging from 3 to 10% by mass.
  • the powder has a chloroform extract of between 3 and 20% by mass, more preferably included in a range ranging from 5 to 15% by mass.
  • the chloroform extract of the rubber crumb has a weight average molecular mass (Mw) of less than 10,000 g / mol, preferably less than 8,000 g / mol.
  • the crumb has an average particle size (D50) of between 10 and 400 ⁇ m, preferably between 50 and 250 ⁇ m and more preferably between 70 and 220 ⁇ m.
  • D50 average particle size
  • the crumb which has not undergone any modification by thermal and / or mechanical, and / or biological and / or chemical treatment.
  • the crumb useful for the invention comprises a diene elastomer.
  • This elastomer preferably represents at least 30% by mass of the crumb, percentage determined according to standard ASTM E1131. It is preferably chosen from the group consisting of polybutadienes, polyisoprenes including natural rubber, butadiene copolymers and isoprene copolymers. More preferably, the molar level of units of diene origin (conjugated dienes) present in the diene elastomer is greater than 50%, preferably between 50% and 70%.
  • the powder contains between 5 and 70% by mass of filler, more preferably between 10% and 60%, and very preferentially between 15% and 50%.
  • filler is meant here any type of filler, whether it is reinforcing (typically with nanometric particles, and preferably of average size by weight less than 500 nm, in particular between 20 and 200 nm) or whether it is non-reinforcing or inert (typically with micrometric particles, and preferably of average size by weight greater than 1 ⁇ m, for example between 2 and 200 ⁇ m).
  • the average size by weight of the nanometric particles is measured in a manner well known to those skilled in the art (for example example, according to request W02009 / 083160 paragraph 1.1).
  • the average size by weight of the micrometric particles can be determined by mechanical sieving.
  • fillers known as reinforcing agents to those skilled in the art, mention may in particular be made of carbon black or an inorganic reinforcing agent such as silica or alumina in the presence of a coupling agent, or their mixtures.
  • the crumb contains as a filler a reinforcing filler, in particular a carbon black or a mixture of carbon blacks.
  • the carbon black or the mixture of carbon blacks preferably represents more than 50%, more preferably more than 80%, even more preferably more than 90% by weight of the weight of the reinforcing filler of the crumb.
  • the reinforcing filler consists of a carbon black or a mixture of carbon blacks.
  • the carbon black is present in the powder at a rate ranging from 20 to 40% by mass, more preferably from 25 to 35% by mass.
  • carbon blacks all carbon blacks are suitable, in particular blacks of the HAF, ISAF, SAF, FF, FEF, GPF and SRF type conventionally used in rubber compositions for tires (so-called pneumatic grade blacks).
  • the crumb can contain all the other usual additives which enter into a rubber composition, in particular for tires.
  • these usual additives mention may be made of liquid or solid plasticizers, non-reinforcing fillers such as chalk, kaolin, protective agents and crosslinking agents.
  • these additives can also be found in the crumb in the form of a residue or derivative, since they may have reacted during the stages of manufacturing the composition or of crosslinking of the composition from which the crumb originated.
  • the crosslinking system is preferably a vulcanization system, that is to say based on sulfur (or a sulfur donor agent) and a vulcanization accelerator.
  • the powders useful for the invention are available commercially and those skilled in the art will be able to identify the powders useful for the invention, in particular by analyzing the chloroform and acetone extracts and their ratio, as discussed above.
  • Suitable for the invention are “PD80” powders from the company Lehigh Technologies, which has an acetone extract rate of 7% and a chloroform extract rate of 7.3%; or “RNM60” from the company Rubber Resources, which has an acetone extract rate of 7.4% and a chloroform extract rate of 8.2%.
  • the crumb itself if it is not directly purchased commercially, can be obtained according to techniques known to those skilled in the art of grinding or micronization.
  • the grinding can be carried out by different technologies, for example by mechanical grinding process by a Kahl type grinding wheel, or even by cryogenic impact micronization technologies which make it possible to obtain small particles on rubber materials.
  • Commercial equipment such as the CUM150 shredders from the company Netzsch or CW250 from the company Alpine can be used.
  • the crumb is present at a rate of 50% by mass or more, preferably at a rate comprised in a range ranging from 50% to 95% by mass, preferably from 60% to 90 % and more preferably from 70% to 90%. Below 50%, the savings made would not be as attractive.
  • thermoplastic elastomers combine the properties of thermoplastic polymers and elastomers. These are block copolymers, made up of rigid, thermoplastic blocks, connected to flexible, elastomeric blocks.
  • thermoplastic elastomer used for the implementation of the invention is a block copolymer, the chemical nature of the thermoplastic blocks and elastomers can vary.
  • the number average molecular mass (denoted Mn) of the TPE is preferably between 30,000 and 500,000 g / mol, more preferably between 40,000 and 400,000 g / mol.
  • Mn number average molecular mass
  • the cohesion between the TPE elastomer chains in particular due to its possible dilution (in the presence of an extension oil), risks being affected; on the other hand, an increase in the temperature of use risks affecting the mechanical properties, in particular the properties at break, with the consequence of a reduced "hot" performance.
  • an excessively high mass Mn can be penalizing for the implementation.
  • a value within a range of 50,000 to 300,000 g / mol is particularly well suited, in particular to the use of TPE in a composition for tires.
  • the number-average molecular mass (Mn) of the TPE elastomer is determined in known manner by steric exclusion chromatography (SEC).
  • SEC steric exclusion chromatography
  • the sample is dissolved beforehand in tetrahydrofuran at a concentration of approximately 1 g / l; then the solution is filtered through a filter with a porosity of 0.45 ⁇ m before injection.
  • the equipment used is a “WATERS alliance” chromatographic chain.
  • the elution solvent is tetrahydrofuran, the flow rate of 0.7 ml / min, the system temperature of 35 ° C and the analysis time of 90 min.
  • the TPEs have two peaks of glass transition temperature (Tg, measured according to ASTM D3418), the lowest temperature being relative to the elastomeric part of the TPE, and the highest temperature being relative to the part TPE thermoplastic.
  • Tg glass transition temperature
  • the flexible blocks of TPE are defined by a Tg lower than ambient temperature (25 ° C), while the rigid blocks have a Tg greater than 80 ° C.
  • the TPE when reference is made to the glass transition temperature of the TPE, it is the Tg relative to the elastomer block.
  • the TPE preferably has a glass transition temperature ("Tg") which is preferably less than or equal to 25 ° C, more preferably less than or equal to 10 ° C.
  • Tg glass transition temperature
  • a Tg value greater than these minimums can reduce the performance of the composition when used at very low temperatures; for such a use, the Tg of the TPE is more preferably still less than or equal to 10 ° C.
  • the Tg of the TPE is greater than -100 ° C.
  • the TPE must be provided with sufficiently incompatible blocks (that is to say different due to their chemical nature, their polarity or their respective Tg) to maintain their own properties. elastomeric or thermoplastic block.
  • the TPEs can be copolymers with a small number of blocks (less than 5, typically 2 or 3), in which case these blocks preferably have high masses, greater than 15000 g / mol.
  • These TPEs can be, for example, diblock copolymers, comprising a thermoplastic block and an elastomer block. They are also often triblock elastomers with two rigid segments connected by a flexible segment. The rigid and flexible segments can be arranged linearly, star-shaped or branched. Typically, each of these segments or blocks often contains at least more than 5, generally more than 10 repeating units (for example styrene units and butadiene units for a styrene / butadiene / styrene block copolymer).
  • the TPEs can also include a large number of smaller blocks (more than 30, typically from 50 to 500), in which case these blocks preferably have low masses, for example from 800 to 5000 g / mol, these TPEs will be called Multiblock TPE thereafter, and are a chain of elastomeric blocks - thermoplastic blocks.
  • the TPE is presented in a linear form.
  • TPE is a diblock copolymer: thermoplastic block / elastomer block.
  • the TPE can also be a triblock copolymer: thermoplastic block / elastomer block / thermoplastic block, that is to say a central elastomer block and two terminal thermoplastic blocks, at each of the two ends of the elastomer block.
  • the multiblock TPE can be a linear chain of elastomeric blocks - thermoplastic blocks.
  • the TPE useful for the needs of the invention is in a star shape with at least three branches.
  • the TPE can then consist of a star-shaped elastomer block with at least three branches and a thermoplastic block, located at the end of each of the branches of the elastomer block.
  • the number of branches of the central elastomer can vary, for example from 3 to 12, and preferably from 3 to 6.
  • the TPE is presented in a branched or dendrimer form.
  • the TPE can then consist of a branched elastomer block or dendrimer and a thermoplastic block, located at the end of the branches of the elastomer dendrimer block.
  • the elastomeric blocks of TPE for the purposes of the invention may be any of the elastomers known to those skilled in the art. They generally have a Tg of less than 25 ° C, preferably less than 10 ° C, more preferably less than 0 ° C and very preferably less than -10 ° C. Also preferably, the Tg elastomer block of the TPE is greater than -100 ° C.
  • the elastomer part of the TPE does not contain ethylenic unsaturation, we will speak of a saturated elastomer block. If the TPE elastomer block contains ethylenic unsaturations (that is to say carbon-carbon double bonds), then we will speak of an unsaturated or diene elastomer block.
  • a saturated elastomer block consists of a polymer block obtained by the polymerization of at least one (that is to say one or more) ethylenic monomer, that is to say comprising a carbon-carbon double bond.
  • ethylenic monomers mention may be made of polyalkylene blocks such as random ethylene-propylene or ethylene-butylene copolymers.
  • saturated elastomeric blocks can also be obtained by hydrogenation of unsaturated elastomeric blocks.
  • the elastomeric blocks can also be aliphatic blocks from the family of polyethers, polyesters, or polycarbonates.
  • C4-C14 conjugated dienes can be copolymerized with ethylenic monomers. In this case, they are random copolymers.
  • these conjugated dienes are chosen from isoprene, butadiene, 1-methylbutadiene, 2-methylbutadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2,4-dimethyl-1,3 butadiene, 1,3-pentadiene, 2-methyl-1,3-pentadiene, 3-methyl-1,3-pentadiene, 4-methyl-1,3 pentadiene, 2,3-dimethyl-1,3-pentadiene, 1,3-hexadiene, 2-methyl-1,3-hexadiene, 3-methyl-1,3-hexadiene, 4-methyl-l , 3-hexadiene, 5-methyl-1,3-hexadiene, 2,3-dimethyl-1,3-hexadiene, 2,4-dimethyl-1,3-hexadiene, 2,4
  • this TPE elastomeric block is preferably composed mainly of a diene elastomeric part.
  • a rate by weight of diene monomer which is highest relative to the total weight of the elastomer block, and preferably a rate by weight of more than 50%, more preferably of more than 75% and even more preferably of more than 85 %.
  • the unsaturation of the unsaturated elastomer block can come from a monomer comprising a double bond and an unsaturation of cyclic type, this is the case for example in polynorbornene.
  • conjugated dienes of C4 - C14 can be polymerized or copolymerized to constitute a diene elastomer block.
  • these conjugated dienes are chosen from isoprene, butadiene, piperylene, 1-methylbutadiene,
  • the conjugated diene is isoprene or butadiene or a mixture containing isoprene and / or butadiene.
  • the monomers polymerized to form the elastomeric part of the TPE can be copolymerized, statistically, with at least one other monomer so as to form an elastomeric block.
  • the molar fraction of polymerized monomer other than an ethylenic monomer, relative to the total number of units of the elastomer block must be such that this block retains its elastomer properties.
  • the molar fraction of this other co-monomer can range from 0 to 50%, more preferably from 0 to 45% and even more preferably from 0 to 40%.
  • this other monomer capable of copolymerizing with the first monomer can be chosen from ethylenic monomers as defined above (for example ethylene), diene monomers, more particularly, conjugated diene monomers having 4 to 14 carbon atoms as defined above (for example butadiene), the vinylaromatic type monomers having from 8 to 20 atoms carbon as defined below or alternatively, it may be a monomer such as vinyl acetate).
  • ethylenic monomers as defined above (for example ethylene), diene monomers, more particularly, conjugated diene monomers having 4 to 14 carbon atoms as defined above (for example butadiene), the vinylaromatic type monomers having from 8 to 20 atoms carbon as defined below or alternatively, it may be a monomer such as vinyl acetate).
  • the co-monomer is of vinylaromatic type
  • it advantageously represents a fraction in units out of the total number of units in the thermoplastic block from 0 to 50%, preferably ranging from 0 to 45% and even more preferably ranging from 0 to 40%.
  • the styrene monomers mentioned above are suitable, namely methylstyrenes, para-tertio-butylstyrene, chlorostyrenes, bromostyrenes, fluorostyrenes or even para-hydroxy-styrene.
  • the vinylaromatic type co-monomer is styrene.
  • the glass transition temperature characteristic (Tg) of the rigid thermoplastic block will be used for the definition of the thermoplastic blocks. This characteristic is well known to those skilled in the art. It allows in particular to choose the temperature of industrial implementation (transformation). In the case of an amorphous polymer (or polymer block), the processing temperature is chosen to be substantially higher than the Tg of the thermoplastic block. In the specific case of a semi-crystalline polymer (or polymer block), a melting temperature can then be observed which is higher than the glass transition temperature. In this case, it is rather the melting temperature (Tf) which makes it possible to choose the processing temperature of the polymer (or polymer block) considered. Thus, later, when we speak of "Tg (or Tf, if applicable)", it should be considered that this is the temperature used to choose the processing temperature.
  • the TPE elastomers comprise one or more thermoplastic block (s) preferably having a Tg (or Tf, if applicable) greater than or equal to 80 ° C. and constituted from of polymerized monomers.
  • this thermoplastic block has a Tg (or Tf, if applicable) comprised in a range varying from 80 ° C to 250 ° C.
  • the Tg (or Tf, if applicable) of this thermoplastic block is preferably from 80 ° C to 200 ° C, more preferably from 80 ° C to 180 ° C.
  • Thermoplastic blocks having a Tg (or Tf, where appropriate) greater than or equal to 80 ° C. can be formed from polymerized monomers of various natures, in particular, they can constitute the following blocks or their mixtures: polyolefins (polyethylene, polypropylene); polyurethanes; polyamides; polyesters; polyacetals; polyethers (polyethylene oxide, polyphenylene ether); phenylene polysulfides; polyfluorinated (FEP, PFA, ETFE); polystyrenes (detailed below); polycarbonates; polysulfones; polymethylmethacrylate; polyetherimide; thermoplastic copolymers such as acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) copolymer.
  • polyolefins polyethylene, polypropylene
  • polyurethanes polyamides
  • polyesters polyacetals
  • polyethers polyethylene oxide, polyphenylene ether
  • the polystyrenes preferred for the thermoplastic blocks of TPEs, are obtained from styrenic monomers.
  • styrenic monomer should be understood in the present description any monomer comprising styrene, unsubstituted as substituted; among the substituted styrenes, mention may be made, for example, of methylstyrenes (for example the methylstyrene, m-methylstyrene or p-methylstyrene, alpha-methylstyrene, alpha-2-dimethylstyrene, alpha-4-dimethylstyrene or diphenylethylene), para-tertio-butylstyrene, chlorostyrenes (for example o-chlorostyrene, m-chlorostyrene, p-chlorostyrene, 2,4-dichlorostyrene, 2,6-dichlorostyrene or 2,4,6-trichlorost
  • the weight content of styrene in the TPE elastomer is between 5% and 50%. Below the minimum indicated, the thermoplastic nature of the elastomer may decrease appreciably while above the recommended maximum, the elasticity of the composition may be affected. For these reasons, the level of styrene is more preferably between 10% and 40%.
  • TPE is a copolymer whose elastomer part is saturated, and comprising styrene blocks and alkylene blocks.
  • the alkylene blocks are preferably ethylene, propylene or butylene.
  • this TPE elastomer is chosen from the following group, consisting of diblock, linear or star triblock copolymers: styrene / ethylene / butylene (SEB), styrene / ethylene / propylene (SEP), styrene / ethylene / ethylene / propylene (SEEP) ), styrene / ethylene / butylene / styrene (SEBS), styrene / ethylene / propylene / styrene (SEPS), styrene / ethylene / ethylene / propylene / styrene (SEEPS), styrene / isobutylene (
  • TPE is a copolymer whose elastomeric part is unsaturated, and which comprises styrene blocks and diene blocks, these diene blocks being in particular isoprene or butadiene blocks. More preferably, this TPE is chosen from the following group, consisting of diblock copolymers, linear or star triblocks: styrene / butadiene (SB), styrene / isoprene (SI), styrene / butadiene / isoprene (SBI), styrene / butadiene / styrene (SBS), styrene / isoprene / styrene (SIS), styrene / butadiene / isoprene / styrene (SBIS) and mixtures of these copolymers.
  • SB styrene / butadiene
  • SI
  • TPE is a linear or star copolymer, the elastomer part of which comprises a saturated part and an unsaturated part such as, for example, styrene / butadiene / butylene (SBB), styrene / butadiene / butylene / styrene (SBBS) or a mixture of these copolymers.
  • SBB styrene / butadiene / butylene
  • SBBS styrene / butadiene / butylene / styrene
  • multiblock TPEs mention may be made of copolymers comprising random copolymer blocks of ethylene and propylene / polypropylene, polybutadiene / polyurethane (TPU), polyether / polyester (COPE), polyether / polyamide (PEBA).
  • TPU polybutadiene / polyurethane
  • COPE polyether / polyester
  • PEBA polyether / polyamide
  • TPE elastomers As examples of commercially available TPE elastomers, mention may be made of the elastomers of the SEPS, SEEPS or SEBS type sold by the company Kraton under the name name "Kraton G” (eg products G1650, G1651, G1654, G1730) or the company Kuraray under the name "Septon” (eg “Septon 2007”, “Septon 4033", “Septon 8004"); or the SIS type elastomers marketed by Kuraray, under the name "Hybrar 5125", or marketed by Kraton under the name "D1161” or else the linear SBS type elastomers marketed by Polimeri Europa under the name "Europrene SOLT 166" or Star SBS marketed by Kraton under the name "D1184".
  • Kraton G eg products G1650, G1651, G1654, G1730
  • Kuraray eg “Septon 2007", “Septon 4033", “S
  • Vector Mention may also be made of the elastomers marketed by the company Dexco Polymers under the name of “Vector” (eg “Vector 4114”, “Vector 8508”).
  • Vector eg “Vector 4114”, “Vector 8508”.
  • multiblock TPEs there may be mentioned the “Vistamaxx” TPE marketed by the company Exxon; TPE COPE marketed by DSM under the name “Arnitel”, or by Dupont under the name “Hytrel”, or by Ticona under the name “Riteflex”; TPE PEBA marketed by Arkema under the name "PEBAX”; the TPU TPU marketed by the company Sartomer under the name "TPU 7840", or by the company BASF under the name "Elastogran”.
  • the thermoplastic elastomer is chosen from the group of styrenic thermoplastic elastomers, that is to say of which the thermoplastic block is a styrenic block. More preferably, the TPE is chosen from the group of unsaturated styrenic thermoplastic elastomers, that is to say of which the thermoplastic block is a styrenic block and whose elastomeric block is unsaturated. Even more preferably, the elastomeric block of TPE is a polybutadiene, or a random copolymer of butadiene and styrene.
  • composition of the tire of the invention can be crosslinked by any means known to those skilled in the art.
  • the composition comprises a crosslinking system.
  • a crosslinking system As such, one can use any type of crosslinking system known to those skilled in the art for rubber compositions for tires.
  • the crosslinking system comprises sulfur or an organic peroxide.
  • the crosslinking system is based on sulfur, this is called a vulcanization system.
  • the sulfur can be provided in any form, in particular in the form of molecular sulfur, or of a sulfur donor.
  • At least one vulcanization accelerator is also preferably present, and, optionally, also preferentially, various known vulcanization activators can be used such as zinc oxide, stearic acid or equivalent compound such as acid salts stearic and transition metal salts, guanidine derivatives (in particular diphenylguanidine), or also known vulcanization retardants.
  • Sulfur is used at a preferential rate of between 0.5 and 12 phr, in particular between 1 and 10 phr.
  • the vulcanization accelerator is used at a preferential rate of between 0.5 and 10 phr, more preferably of between 0.5 and 5.0 phr.
  • accelerators of the thiazole type and their derivatives accelerators of the sulfenamide, thiuram, dithiocarbamate, dithiophosphate, thiourea and xanthate type can be used as accelerator.
  • accelerators include the following compounds: 2-mercaptobenzothiazyl disulfide (abbreviated "MBTS”), N-cyclohexyl-2-benzothiazyl sulfenamide (“CBS”), N, N-dicyclohexyl- 2-benzothiazyle sulfenamide (“DCBS”), N-ter-butyl-2- benzothiazyle sulfenamide (“TBBS”), N-ter-butyl-2-benzothiazyle sulfenimide (“TBSI”), tetrabenzylthiuram disulfide (“TBZTD”) , zinc dibenzyldithiocarbamate (“ZBEC”) and mixtures of these compounds.
  • MBTS 2-mercaptobenzothiazyl disulfide
  • CBS N-cyclohexyl-2-benzothiazyl sulfenamide
  • DCBS N-dicyclohexyl- 2-benzothiazyle
  • the crosslinking system comprises an organic peroxide.
  • the organic peroxide (s) which can be used according to the invention are chosen from dialkyl peroxides such as ditertbutyl peroxide (DTBP); dicumyl peroxide (Dicup); tertbutylcumyl peroxide and 2,5-dimethyl-2,5-di (tertbutylperoxy) hexane (DBPH), diacyl peroxides such as bis (2,4-di-chlorobenzoyl) peroxide (DCBP-50) and benzoyl peroxide (BP-50), acetal peroxides such as ethyl 3,3-di- (t-butylperoxy) butyrate), ester peroxides such as t-butyl peroxybenzoate and OO- (t-butyl) 0- (2-ethylhexyl) monoperoxycarbonate, hydroperoxides such as
  • the rubber composition of the invention may include one or more reinforcing fillers.
  • Any type of reinforcing filler can be used, known for its capacity to reinforce a rubber composition which can be used in particular for the manufacture of tires, for example an organic filler such as carbon black, an inorganic filler such as silica or else a mixture of these two types of charges.
  • carbon blacks all carbon blacks are suitable, in particular the blacks conventionally used in tires or their treads.
  • the reinforcing carbon blacks of the 100, 200, 300 series, or the blacks of the 500, 600 or 700 series grades ASTM D-1765-2017
  • these carbon blacks can be used in the isolated state, as commercially available, or in any other form, for example as a support for some of the rubber additives used.
  • the carbon blacks could for example already be incorporated into a diene elastomer, in particular isoprene, in the form of a masterbatch (see for example applications W097 / 36724-A2 or W099 / 16600-A1).
  • organic fillers other than carbon blacks mention may be made of organic fillers of functionalized polyvinyl as described in applications W02006 / 069792-A1, W02006 / 069793-A1, W02008 / 003434-A1 and W02008 / 003435-A1 .
  • reinforcing inorganic filler should be understood here any inorganic or mineral filler, whatever its color and its origin (natural or synthetic), also called “white” filler, “clear” filler or even “non-black” filler As opposed to carbon black, capable of reinforcing on its own, without other means than an intermediate coupling agent, a rubber composition intended for the manufacture of tires.
  • certain reinforcing inorganic fillers can be characterized in particular by the presence of hydroxyl groups (OH) on their surface.
  • inorganic fillers in particular mineral fillers of the siliceous type, preferably silica (SiO 2) or of the aluminous type, in particular alumina (Al 2 O 3) are suitable.
  • the silica used can be any reinforcing silica known to a person skilled in the art, in particular any precipitated or pyrogenic silica having a BET specific surface as well as a CTAB specific surface both of which are less than 450 m 2 / g, preferably included in a range ranging from 30 to 400 m2 / g, in particular from 60 to 300 m2 / g.
  • inorganic fillers which may be used in the rubber compositions of the invention may also be cited mineral fillers of the aluminous type, in particular alumina (Al 2 O 3), aluminum oxides, aluminum hydroxides, aluminosilicates, titanium oxides, silicon carbides or nitrides, all of the reinforcing type as described for example in applications W099 / 28376-A2, WOOO / 73372-A1, WO02 / 053634-A1 , W02004 / 003067-A1, W02004 / 056915-A2, US6610261-B1 and US6747087-B2.
  • aluminous type in particular alumina (Al 2 O 3), aluminum oxides, aluminum hydroxides, aluminosilicates, titanium oxides, silicon carbides or nitrides, all of the reinforcing type as described for example in applications W099 / 28376-A2, WOOO / 73372-A1, WO02
  • reinforcing inorganic filler is also understood to mean mixtures of different reinforcing inorganic fillers, in particular of silicas as described above.
  • a reinforcing filler of another nature could be used, as soon as this reinforcing filler of another nature is covered with an inorganic layer.
  • an inorganic layer such as silica, or else would have on its surface functional sites, in particular hydroxyls, requiring the use of a coupling agent to establish the bond between this reinforcing filler and diene elastomer.
  • carbon blacks include partially or completely covered with silica, or carbon blacks modified by silica, such as, without limitation, expenses type "Ecoblack ®" Series CRX2000 ”or from the“ CRX4000 ”series from Cabot Corporation.
  • this rate of total reinforcing filler is included in a range ranging from 10 to 200 phr, more preferably from 30 to 180 phr, and even more preferably from 40 to 160 phr; the optimum being in known manner different according to the particular applications targeted.
  • the reinforcing filler is mainly carbon black, that is to say that it comprises more than 50% by weight of carbon black relative to the total weight of reinforcing filler.
  • the reinforcing filler consists of carbon black.
  • the composition does not contain a reinforcing filler.
  • the specific surface STSA is determined according to standard ASTM D6556-2016.
  • the composition when it comprises a filler, comprises from 5 to 80 phr of carbon black, more preferably from 30 to 70 phr.
  • an at least bifunctional coupling agent intended to ensure sufficient connection, of a chemical and / or physical nature.
  • organosilanes or polyorganosiloxanes which are at least bifunctional are used.
  • bifunctional is meant a compound having a first functional group capable of interacting with the inorganic charge and a second functional group capable of interacting with the diene elastomer.
  • such a bifunctional compound can comprise a first functional group comprising a silicon atom, the said first functional group being capable of interacting with the hydroxyl groups of an inorganic charge and a second functional group comprising a sulfur atom, the so-called second functional group being able to interact with the diene elastomer.
  • composition of the tire according to the invention can optionally also comprise all or part of the usual additives usually used in elastomer compositions intended in particular for the manufacture of tires, such as for example non-reinforcing fillers, pigments, protective agents such as anti-ozone waxes, chemical anti-ozonants, antioxidants, plasticizing agents, anti-fatigue agents, reinforcing resins, acceptors (for example novolak phenolic resin) or methylene donors (e.g. HMT or H3M).
  • additives usually used in elastomer compositions intended in particular for the manufacture of tires, such as for example non-reinforcing fillers, pigments, protective agents such as anti-ozone waxes, chemical anti-ozonants, antioxidants, plasticizing agents, anti-fatigue agents, reinforcing resins, acceptors (for example novolak phenolic resin) or methylene donors (e.g. HMT or H3M).
  • the invention relates to the rubber compositions described above, both in the so-called “raw” or non-crosslinked state (ie, before baking) and in the so-called “cooked” or crosslinked, or even vulcanized state (ie, after crosslinking or vulcanization).
  • the preparation of this layer can be made by sintering of crumb.
  • sintering of rubber crumb it is understood a step of forming a predetermined quantity of crumb by heating to an elevated temperature and at the same time pressurizing this quantity of crumb in the cavity of a mold.
  • the sintering step of the crumb takes place in a mold and, preferably without the addition of vulcanization additive. More particularly, it is a solid phase sintering of the grains of crumb, in other words, of a cohesion of the grains by heating at a high temperature of a compaction of the grains of crumb of rubber put under pressure. Heating and pressurizing the crumb creates a compact sintered agglomerate of crumb particles.
  • the compression creates a physical approximation of the particles and the heating promotes molecular mobility and therefore this approximation via the interpenetration of the elastomer chains of the crumbs.
  • the heating promotes molecular mobility and therefore this approximation via the interpenetration of the elastomer chains of the crumbs.
  • the crumb and the thermoplastic elastomer are introduced into the mold and subjected to a nominal temperature between 100 ° C and 210 ° C, preferably from 150 ° C to 200 ° C, and at a nominal pressure between 20 and 200 bars for a period of time between 2 and 15 minutes.
  • a rubber profile is thus obtained, the shape and dimensions of which are defined by those of the sintering cavity of the mold, and the density of which is controlled, the latter being in direct connection with the compacting pressure of the crumb.
  • the sintering described above can thus be used when the level of crumb is greater than 80% by mass, in the presence of 20% of other ingredients such as thermoplastic elastomers.
  • the preparation of the composition of the tire of the invention can also be done by the usual means of those skilled in the art for the preparation of the rubber compositions.
  • the compositions can be manufactured in suitable mixers, by implementing a thermomechanical working or kneading phase at a temperature higher than the temperature Tg or Tf of the blocks of the TPE.
  • the composition can also be obtained by extrusion-mixing at a temperature higher than the temperature Tg or Tf of the blocks of the TPE.
  • compositions comprising, by mass, from 50% to 95% of crumb, preferably from 50% to 90% and in particular from 50% to 85%.
  • thermomechanical working phase previously described can be followed by a second mechanical working phase (sometimes called "productive" phase) at a lower temperature, typically below 110 ° C, finishing phase during which the crosslinking system is incorporated.
  • the final composition thus obtained can then be calendered, for example in the form of a sheet or a plate, in particular for a characterization in the laboratory, or else extruded, to form for example a rubber profile used for the manufacture of semi -finished for tires. These products can then be used for the manufacture of tires, according to techniques known to those skilled in the art.
  • the rubber crumbs are characterized as indicated below.
  • the size of the particles (in particular the D50) can be measured by laser granulometry of the mastersizer 3000 type from the company Malverne.
  • the measurement is carried out in a liquid way, dispersed in alcohol after a preliminary treatment of 1 min of ultrasound in order to guarantee the dispersion of the particles.
  • the measurement is carried out in accordance with ISO-13320-1.
  • the acetone extract rate is measured according to ISO1407 standard, using a soxhlet extractor.
  • a sample test sample (between 500 mg and 5g) is introduced into an extraction cartridge and then placed in the extractor tube of the soxhlet.
  • a volume of acetone equal to two or three times the volume of the extractor tube is placed in the collector of the soxhlet. The soxhlet is then assembled and then heated for 16 hours.
  • the sample is weighed after extraction.
  • the acetone extract rate corresponds to the loss of mass of the sample during extraction, compared to its initial mass.
  • the chloroform extract rate is measured according to ISO1407, using a soxhlet extractor.
  • a sample test sample (between 500 mg and 5g) is introduced into an extraction cartridge and then placed in the extractor tube of the soxhlet.
  • a volume of chloroform equal to two or three times the volume of the extractor tube is placed in the collector of the soxhlet. The soxhlet is then assembled and then heated for 16 hours.
  • the sample is weighed after extraction.
  • the level of chloroform extract corresponds to the loss of mass of the sample during extraction, compared to its initial mass.
  • the molecular weights are determined by size exclusion chromatography, according to a Moore calibration and according to the ISO16014 standard.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the chloroform extract is measured by steric exclusion chromatography (SEC) with a refractive index (RI) detector.
  • SEC steric exclusion chromatography
  • RI refractive index
  • the system consists of an Alliance 2695 chain from Waters, a column oven from Waters and an RI 410 detector from Waters.
  • the set of columns used is composed of 2 PL GEL MIXED D columns (300 x 7.5 mm 5pm) followed by 2 PL GEL MIXED E columns (300 x 7.5 mm 3pm) from the company Agilent. These columns are placed in a column oven thermostatically controlled at 35 ° C.
  • the mobile phase used is non-antioxidized tetrahydrofuran.
  • the flow rate of the mobile phase is lml / min.
  • the RI detector is also thermostatically controlled at 35 ° C.
  • the chloroform extract is dried under nitrogen flow.
  • the dry extract is then taken up at lg / l in non-antioxidized tetrahydrofuran at 250 ppm for 2 hours with stirring.
  • the solution obtained is filtered using a syringe and a 0.45pm syringe filter in disposable PTFE. 100 ⁇ l of the filtered solution is injected into the chromatographic system conditioned at lml / min and 35 ° C.
  • the Mw results are provided by integration of the chromatographic peaks detected by an RI detector beyond a value of 2000 g / mol.
  • the Mw is calculated from a calibration carried out using standard polystyrenes. Measurement of the mass fraction of carbon black:
  • thermogravimetric analysis ATG
  • TGA thermogravimetric analysis
  • Approximately 20 mg of sample is introduced into the thermal analyzer, then subjected to a thermal program from 25 to 600 ° C. under an inert atmosphere (pyrolyzable phase) then from 400 to 750 ° C. under an oxidizing atmosphere (oxidizable phase).
  • the mass of the sample is measured continuously throughout the thermal program.
  • the black content corresponds to the loss of mass measured during the oxidizable phase compared to the initial sample mass.
  • the rubber compositions are characterized before and / or after curing as indicated below.
  • the dynamic properties and in particular the tan (5) max are measured on a viscoanalyzer (Metravib V A4000), according to standard ASTM D 5992 - 96.
  • the response of a sample of vulcanized composition is recorded (cylindrical test piece of 4 mm d 'thickness and 400 mm2 section), subjected to a sinusoidal stress in alternating single shear, at the frequency of 10 Hz, at 23 ° C, according to standard ASTM D 1349 - 99.
  • a sweep is carried out in amplitude of peak deformation at peak from 0.1 to 50% (outward cycle), then from 50% to 1% (return cycle).
  • the exploited result is the loss factor (tan delta).
  • tan (delta) max the maximum value of tan d observed (tan (delta) max) is indicated.
  • the maximum tan (delta) value at 23 ° C. the lower the value, the more the composition will have a low hysteresis and therefore a low rolling resistance.
  • the composition according to the invention is produced by extrusion-mixing at a temperature of 160 ° C.
  • the compositions could be prepared in an internal mixer also at a temperature of 160 ° C or by sintering as described above.
  • the control composition is produced with an introduction of all of the constituents (except the crosslinking ingredients) on an internal mixer, with a thermomechanical working phase up to a temperature of 130 ° C., a phase of introduction of the vulcanization at a lower temperature, and a baking phase at 150 ° C.
  • Table 1 The examples presented in Table 1 are intended to compare the hysteresis of a non-conforming composition (T1) to that of a composition according to the invention (Cl). The amounts of the ingredients of the compositions are indicated in% by mass.
  • the maximum tan (delta) at 23 ° C. measured for all the compositions is indicated in the last line of Table 1, and it can be observed that the hysteresis of the composition conforms to the invention is improved compared to the non-conforming composition, a sign of reduced rolling resistance in tires.

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Abstract

The invention relates to a tyre having a rubber composition based on at least one rubber crumb and a thermoplastic elastomer, wherein the rubber crumb is 50% by mass or more of the composition, and having a ratio of the chloroformic extract to the acetone extract of less than 2; the chloroformic and acetone extracts being expressed as percentages by weight.

Description

PNEUMATIQUE COMPRENANT UNE COMPOSITION DE CAOUTCHOUC COMPRENANT UN ELASTOMERE THERMOPLASTIQUE ET UNE POUDRETTE DE CAOUTCHOUC TIRE COMPRISING A RUBBER COMPOSITION COMPRISING A THERMOPLASTIC ELASTOMER AND A RUBBER POWDER
L'invention est relative aux pneumatiques comprenant au moins une composition de caoutchouc comprenant une poudrette de caoutchouc. The invention relates to tires comprising at least one rubber composition comprising a rubber crumb.
En effet, il est intéressant aujourd'hui pour les industriels du pneumatique de trouver des solutions pour baisser les coûts des compositions de caoutchouc sans pénaliser les performances des pneumatiques utilisant ces compositions. Indeed, it is interesting today for tire manufacturers to find solutions to lower the costs of rubber compositions without penalizing the performance of tires using these compositions.
Il est également d'intérêt pour les industriels de favoriser le recyclage des pneumatiques en fin de vie dans des pneumatiques neufs dans l'optique de diminuer l'impact environnemental de leur activité. It is also of interest for manufacturers to promote the recycling of end-of-life tires into new tires with the aim of reducing the environmental impact of their activity.
Le broyage ou la micronisation de compositions de caoutchouc vulcanisées produit des granulés ou particules qu'on appelle généralement poudrettes de caoutchouc (« rubber crumbs » en anglais). The grinding or micronization of vulcanized rubber compositions produces granules or particles which are generally called rubber crumbs ("rubber crumbs" in English).
Dans ce contexte, il est connu dans l'état de l'art que les poudrettes de caoutchouc peuvent être utilisées en pneumatique. Par exemple, le document WO2018/115715 propose d'utiliser en flanc de pneumatique des compositions qui peuvent comprendre 23 pce, ou 30 pce, ou jusqu'à 50 pce ou 54 pce de poudrettes diverses. Ces quantités correspondent à des pourcentages massiques inférieurs à 25% en masse dans les compositions. Il est également connu dans le document W02010/039327 que des compositions pour pneumatiques peuvent également être préparées à partir de mélanges maîtres (« masterbatch » en anglais) comprendre jusqu'à 50% en masse de poudrette. Ces documents décrivent des mélanges de poudrette avec des élastomères diéniques. In this context, it is known in the state of the art that rubber crumbs can be used in tires. For example, the document WO2018 / 115715 proposes to use on the sidewall of the tire compositions which can comprise 23 phr, or 30 phr, or up to 50 phr or 54 phr of various crumbs. These amounts correspond to mass percentages of less than 25% by mass in the compositions. It is also known in document WO2010 / 039327 that tire compositions can also be prepared from masterbatches (“masterbatch” in English) comprising up to 50% by mass of crumb. These documents describe mixtures of crumb with diene elastomers.
A présent, la Demanderesse a montré que des quantités de poudrette très élevées pouvaient également être utilisées au sein des compositions pour pneumatiques, en association avec des élastomères thermoplastiques. En particulier, la Demanderesse a trouvé un moyen d'obtenir d'excellentes propriétés d'hystérèse et donc de résistance au roulement dans des compositions comprenant un élastomère thermoplastique, et 50% en masse ou plus de poudrette spécifique. Now, the Applicants have shown that very high quantities of crumb can also be used in tire compositions, in combination with thermoplastic elastomers. In particular, the Applicant has found a way to obtain excellent hysteresis and therefore rolling resistance properties in compositions comprising a thermoplastic elastomer, and 50% by mass or more of specific crumb.
L'invention concerne donc un pneumatique comprenant une composition de caoutchouc à base d'au moins une poudrette de caoutchouc et un élastomère thermoplastique ladite poudrette de caoutchouc représentant 50% en masse ou plus de la composition, et présentant un ratio de l'extrait chloroformique sur l'extrait acétonique inférieur à 2 ; les extraits chloroformique et acétonique étant exprimés en pourcentages massiques. The invention therefore relates to a tire comprising a rubber composition based on at least one rubber crumb and a thermoplastic elastomer, said rubber crumb representing 50% by mass or more of the composition, and having a ratio of chloroform extract. on the acetone extract less than 2; the chloroform and acetone extracts being expressed in percentages by mass.
Préférentiellement, le pneumatique selon l'invention sera choisi parmi les pneumatiques destinés à équiper un véhicule à deux roues, un véhicule de tourisme, ou encore un véhicule dit « poids lourd » (c'est-à-dire métro, bus, véhicules hors-la-route, engins de transport routier tels que camions, tracteurs, remorques), ou encore des avions, des engins de génie civil, agraire, ou de manutention. Preferably, the tire according to the invention will be chosen from tires intended to equip a two-wheeled vehicle, a passenger vehicle, or even a vehicle said “heavyweight” (that is to say metro, bus, off-road vehicles, road transport vehicles such as trucks, tractors, trailers), or even planes, civil engineering, agrarian, or handling.
Constituants de la composition Constituents of the composition
Les compositions de caoutchouc pour le pneumatique selon l'invention sont à base d'au moins une poudrette de caoutchouc et un élastomère thermoplastique ladite poudrette de caoutchouc représentant 50% en masse ou plus de la composition, et présentant un ratio de l'extrait chloroformique sur l'extrait acétonique inférieur à 2 ; les extraits chloroformique et acétonique étant exprimés en pourcentages massiques. The rubber compositions for the tire according to the invention are based on at least one rubber crumb and a thermoplastic elastomer, said rubber crumb representing 50% by mass or more of the composition, and having a ratio of chloroformic extract. on the acetone extract less than 2; the chloroform and acetone extracts being expressed in percentages by mass.
Par l'expression «composition à base de» il faut entendre une composition comportant le mélange et/ou le produit de réaction in situ des différents constituants de base utilisés, certains de ces constituants pouvant réagir et/ou étant destinés à réagir entre eux, au moins partiellement, lors des différentes phases de fabrication de la composition, ou lors de la cuisson ultérieure, modifiant la composition telle qu'elle est préparée au départ. Ainsi les compositions telles que mises en œuvre pour l'invention peuvent être différentes à l'état non réticulé et à l'état réticulé. By the expression “composition based on” is meant a composition comprising the mixture and / or the in situ reaction product of the various basic constituents used, some of these constituents being able to react and / or being intended to react with each other, at least partially, during the various stages of manufacturing the composition, or during subsequent cooking, modifying the composition as it is prepared at the start. Thus, the compositions as used for the invention may be different in the non-crosslinked state and in the crosslinked state.
Par ailleurs, le terme « pce », bien connu de l'homme de l'art, signifie au sens de la présente demande de brevet, partie en poids pour cent parties d'élastomères, au sens de la préparation de la composition avant cuisson. C'est-à-dire, dans le cas de la présence d'une poudrette de caoutchouc dans une composition, que le terme « pce » signifie partie en poids pour cent parties d'élastomères « neufs », excluant donc de la base 100 les élastomères contenus dans la poudrette de caoutchouc. Bien sûr, la poudrette elle-même présente une composition de caoutchouc dont les ingrédients peuvent également être exprimés en pce, le terme pce désignant dans ce cas la quantité en parties en poids pour cent parties d'élastomères, au sens de la composition propre de la poudrette. Furthermore, the term "pce", well known to those skilled in the art, means within the meaning of the present patent application, part by weight per hundred parts of elastomers, within the meaning of the preparation of the composition before baking . That is to say, in the case of the presence of a rubber crumb in a composition, that the term “pce” means part by weight per hundred parts of “new” elastomers, therefore excluding from the base 100 the elastomers contained in the rubber crumb. Of course, the crumb itself has a rubber composition, the ingredients of which can also be expressed in phr, the term pce denoting in this case the quantity in parts by weight per hundred parts of elastomers, within the meaning of the composition proper of the powder.
Dans la présente description, sauf indication expresse différente, tous les pourcentages (%) indiqués sont des pourcentages en masse. D'autre part, tout intervalle de valeurs désigné par l'expression "entre a et b" représente le domaine de valeurs allant de plus de a à moins de b (c'est-à-dire bornes a et b exclues) tandis que tout intervalle de valeurs désigné par l'expression "de a à b" signifie le domaine de valeurs allant de a jusqu'à b (c'est-à-dire incluant les bornes strictes a et b). In the present description, unless expressly indicated otherwise, all the percentages (%) indicated are percentages by mass. On the other hand, any range of values designated by the expression "between a and b" represents the range of values going from more than a to less than b (ie limits a and b excluded) while any range of values designated by the expression "from a to b" signifies the range of values going from a to b (that is to say including the strict limits a and b).
Les composés mentionnés dans la description peuvent être d'origine fossile ou biosourcés. Dans ce dernier cas, ils peuvent être, partiellement ou totalement, issus de la biomasse ou obtenus à partir de matières premières renouvelables issues de la biomasse. Sont concernés notamment les polymères, les plastifiants, les charges, etc. Poudrette de caoutchouc The compounds mentioned in the description can be of fossil origin or bio-based. In the latter case, they can be, partially or totally, from biomass or obtained from renewable raw materials from biomass. Are concerned in particular polymers, plasticizers, fillers, etc. Rubber crumb
La composition de l'invention comporte également une poudrette de caoutchouc (en abrégé « poudrette » dans ce qui suit). The composition of the invention also comprises a rubber crumb (abbreviated as "crumb" in the following).
Les poudrettes se présentent sous la forme de granulés (ou granulats), éventuellement mis sous forme d'une plaque de caoutchouc. Le plus souvent les poudrettes de caoutchouc sont issues d'un broyage ou d'une micronisation de compositions de caoutchouc cuites déjà utilisées pour une première application, par exemple en pneumatique, elles sont un produit de recyclage des matériaux. De préférence les poudrettes se présentent sous la forme de microparticules. The crumbs are in the form of granules (or aggregates), possibly put in the form of a rubber plate. Most often the rubber crumbs come from a grinding or micronization of cooked rubber compositions already used for a first application, for example in tires, they are a product for recycling materials. Preferably the powders are in the form of microparticles.
Par « microparticules » on entend des particules qui présentent une taille, à savoir leur diamètre dans le cas de particules sphériques ou leur plus grande dimension dans le cas de particules anisotropes, de quelques dizaines ou centaines de microns. By “microparticles” is meant particles which have a size, namely their diameter in the case of spherical particles or their largest dimension in the case of anisotropic particles, of a few tens or hundreds of microns.
Les poudrettes sont usuellement constituées d'une composition à base d'un élastomère et d'une charge. Elles comprennent également usuellement tous les ingrédients utilisés dans les compositions de caoutchouc tels que les plastifiants, les antioxydants, les additifs de vulcanisations etc. The powders usually consist of a composition based on an elastomer and a filler. They also usually include all the ingredients used in the rubber compositions such as plasticizers, antioxidants, vulcanization additives, etc.
Les poudrettes peuvent être de simples broyats / micronisats de caoutchouc, sans autre traitement. Il est également connu que ces poudrettes peuvent subir un traitement afin de les modifier. Ce traitement peut consister à une modification chimique de fonctionnalisation ou de dévulcanisation. Il peut aussi s'agir d'un traitement thermomécanique, thermochimique, biologique... The crumbs can be simple crushed / micronized rubber, without further treatment. It is also known that these powders can undergo a treatment in order to modify them. This treatment can consist of a chemical modification of functionalization or devulcanization. It can also be a thermomechanical, thermochemical, biological treatment ...
En fonction des constituants des poudrettes et du traitement qu'elles peuvent avoir subi, elles présentent habituellement un extrait acétonique compris entre 3 et 30 % en masse, et un extrait chloroformique compris entre 5 et 85% en masse. Depending on the constituents of the powders and the treatment they may have undergone, they usually have an acetone extract of between 3 and 30% by mass, and a chloroform extract of between 5 and 85% by mass.
Dans certains documents, il a été décrit l'utilisation de poudrettes particulières, dites « régénérées » (« reclaimed rubber crumbs » en anglais), qui présentent une morphologie modifiée par traitement thermique et/ou mécanique, et/ou biologique et/ou chimique. Ces poudrettes régénérées présentent généralement un extrait acétonique compris entre 5 et 20 % en masse, et un extrait chloroformique compris entre 15 et 85% en masse, ce dernier présentant une masse moléculaire moyenne en masse (Mw) supérieure à 10000 g/mol. Dans les poudrettes régénérées, le ratio de l'extrait chloroformique sur l'extrait acétonique, exprimés en pourcentage en masse, est généralement supérieur ou égal à 2. Enfin, les poudrettes régénérées présentent une viscosité Mooney (exprimée de manière conventionnelle en unité Mooney, UM) généralement comprise entre 40 et 90. Ces poudrettes régénérées, si elles présentent certains avantages connus, résultent d'un traitement particulier qui entraîne un surcoût du produit et des caractéristiques techniques entraînant d'autres propriétés que les poudrettes qui n'ont pas subi un tel traitement. Comme exemples de telles poudrettes régénérées, on peut citer les produits du commerce « Wuxi fine reclaim », qui présente un taux d'extrait acétonique de 9% et un taux d'extrait chloroformique de 37,2% ; ou « Nantong HT tire reclaim », qui présente un taux d'extrait acétonique de 12,7% et un taux d'extrait chloroformique de 28,3%. In certain documents, the use of special reclaimed rubber crumbs has been described, which have a morphology modified by heat and / or mechanical, and / or biological and / or chemical treatment. . These regenerated powders generally have an acetone extract of between 5 and 20% by mass, and a chloroform extract of between 15 and 85% by mass, the latter having a weight average molecular mass (Mw) greater than 10,000 g / mol. In regenerated crumbs, the ratio of chloroform extract to acetonic extract, expressed as a percentage by mass, is generally greater than or equal to 2. Finally, regenerated crumbs have a Mooney viscosity (conventionally expressed in Mooney unit, MU) generally between 40 and 90. These regenerated crumbs, if they have certain known advantages, result from a particular treatment which involves an additional cost of the product and technical characteristics resulting in other properties than the crumbs which have not undergone such treatment. As examples of such regenerated powders, mention may be made of the commercial products "Wuxi fine reclaim", which has an acetone extract rate of 9% and a chloroform extract rate of 37.2%; or “Nantong HT tire reclaim”, which has an acetone extract rate of 12.7% and a chloroform extract rate of 28.3%.
Pour les besoins de l'invention, on choisira une poudrette spécifique, qui présente un ratio de l'extrait chloroformique sur l'extrait acétonique inférieur à 2, et de préférence inférieur ou égal à 1,5 ; les extraits chloroformique et acétonique étant exprimés en pourcentages massiques. For the purposes of the invention, a specific crumb will be chosen, which has a ratio of the chloroform extract to the acetone extract of less than 2, and preferably less than or equal to 1.5; the chloroform and acetone extracts being expressed in percentages by mass.
De préférence, la poudrette présente un extrait acétonique compris entre 3 et 15 % en masse, plus préférentiellement compris dans un domaine allant de 3 à 10 % en masse. Preferably, the powder has an acetone extract of between 3 and 15% by mass, more preferably included in a range ranging from 3 to 10% by mass.
Egalement, on préfère que la poudrette présente un extrait chloroformique compris entre 3 et 20% en masse, plus préférentiellement compris dans un domaine allant de 5 à 15 % en masse. Also, it is preferred that the powder has a chloroform extract of between 3 and 20% by mass, more preferably included in a range ranging from 5 to 15% by mass.
Préférentiellement, l'extrait chloroformique de la poudrette de caoutchouc présente une masse moléculaire moyenne en masse (Mw) inférieure à 10000 g/mol, de préférence inférieure à 8000 g/mol. Preferably, the chloroform extract of the rubber crumb has a weight average molecular mass (Mw) of less than 10,000 g / mol, preferably less than 8,000 g / mol.
De préférence également, la poudrette présente une taille moyenne de particules (D50) comprise entre 10 et 400 pm, préférentiellement entre 50 et 250 pm et plus préférentiellement entre 70 et 220 pm. Also preferably, the crumb has an average particle size (D50) of between 10 and 400 μm, preferably between 50 and 250 μm and more preferably between 70 and 220 μm.
Préférentiellement pour l'invention, la poudrette qui n'a pas subi de modification par traitement thermique et/ou mécanique, et/ou biologique et/ou chimique. Preferably for the invention, the crumb which has not undergone any modification by thermal and / or mechanical, and / or biological and / or chemical treatment.
De manière préférentielle, la poudrette utile à l'invention comprend un élastomère diénique. Cet élastomère représente préférentiellement au moins 30% en masse de la poudrette, pourcentage déterminé selon la norme ASTM E1131. Il est choisi préférentiellement dans le groupe constitué par les polybutadiènes, les polyisoprènes y compris le caoutchouc naturel, les copolymères de butadiène et les copolymères d'isoprène. Plus préférentiellement le taux molaire de motifs d'origine diénique (diènes conjugués) présent dans l'élastomère diénique est supérieur à 50%, de préférence entre 50% et 70%. Preferably, the crumb useful for the invention comprises a diene elastomer. This elastomer preferably represents at least 30% by mass of the crumb, percentage determined according to standard ASTM E1131. It is preferably chosen from the group consisting of polybutadienes, polyisoprenes including natural rubber, butadiene copolymers and isoprene copolymers. More preferably, the molar level of units of diene origin (conjugated dienes) present in the diene elastomer is greater than 50%, preferably between 50% and 70%.
De préférence pour l'invention, la poudrette contient entre 5 et 70% en masse de charge, plus préférentiellement entre 10% et 60%, et très préférentiellement entre 15% et 50%. Preferably for the invention, the powder contains between 5 and 70% by mass of filler, more preferably between 10% and 60%, and very preferentially between 15% and 50%.
Par charge, on entend ici tout type de charge, qu'elle soit renforçante (typiquement à particules nanométriques, et préférentiellement de taille moyenne en poids inférieure à 500 nm, notamment entre 20 et 200 nm) ou qu'elle soit non-renforçante ou inerte (typiquement à particules micrométriques, et préférentiellement de taille moyenne en poids supérieure à 1 pm, par exemple entre 2 et 200 pm). La taille moyenne en poids des particules nanométriques est mesurée de manière bien connue de l'homme du métier (à titre d'exemple, selon la demande W02009/083160 paragraphe 1.1). La taille moyenne en poids des particules micrométriques peut être déterminée par tamisage mécanique. By filler is meant here any type of filler, whether it is reinforcing (typically with nanometric particles, and preferably of average size by weight less than 500 nm, in particular between 20 and 200 nm) or whether it is non-reinforcing or inert (typically with micrometric particles, and preferably of average size by weight greater than 1 μm, for example between 2 and 200 μm). The average size by weight of the nanometric particles is measured in a manner well known to those skilled in the art (for example example, according to request W02009 / 083160 paragraph 1.1). The average size by weight of the micrometric particles can be determined by mechanical sieving.
A titre d'exemples de charges connues comme renforçantes par l'homme du métier, on citera notamment du noir de carbone ou une charge inorganique renforçante telle que la silice ou l'alumine en présence d'un agent de couplage, ou leurs mélanges. By way of examples of fillers known as reinforcing agents to those skilled in the art, mention may in particular be made of carbon black or an inorganic reinforcing agent such as silica or alumina in the presence of a coupling agent, or their mixtures.
Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, la poudrette comprend à titre de charge une charge renforçante, notamment un noir de carbone ou un mélange de noirs de carbone. According to a preferred embodiment of the invention, the crumb contains as a filler a reinforcing filler, in particular a carbon black or a mixture of carbon blacks.
Le noir de carbone ou le mélange de noirs de carbone représente préférentiellement plus de 50%, plus préférentiellement plus de 80%, encore plus préférentiellement plus de 90% en masse du poids de la charge renforçante de la poudrette. Selon un mode de réalisation davantage préférentiel, la charge renforçante est constituée d'un noir de carbone ou d'un mélange de noirs de carbone. The carbon black or the mixture of carbon blacks preferably represents more than 50%, more preferably more than 80%, even more preferably more than 90% by weight of the weight of the reinforcing filler of the crumb. According to a more preferred embodiment, the reinforcing filler consists of a carbon black or a mixture of carbon blacks.
De manière très préférentielle, le noir de carbone est présent dans la poudrette à un taux allant de 20 à 40% en masse, plus préférentiellement de 25 à 35% en masse. Very preferably, the carbon black is present in the powder at a rate ranging from 20 to 40% by mass, more preferably from 25 to 35% by mass.
Comme noirs de carbone conviennent tous les noirs de carbone, notamment les noirs du type HAF, ISAF, SAF, FF, FEF, GPF et SRF conventionnellement utilisés dans les compositions de caoutchouc pour pneumatiques (noirs dits de grade pneumatique). As carbon blacks, all carbon blacks are suitable, in particular blacks of the HAF, ISAF, SAF, FF, FEF, GPF and SRF type conventionally used in rubber compositions for tires (so-called pneumatic grade blacks).
La poudrette peut contenir tous les autres additifs usuels qui entrent dans une composition de caoutchouc, notamment pour pneumatique. Parmi ces additifs usuels on peut citer les plastifiants liquides ou solides, les charges non renforçantes telles que la craie, le kaolin, les agents de protection et les agents de réticulation. Ces additifs peuvent se trouver dans la poudrette aussi sous la forme de résidu ou de dérivé, puisqu'ils ont pu réagir au cours des étapes de fabrication de la composition ou de réticulation de la composition à partir de laquelle est issue la poudrette. Dans les poudrettes utiles pour l'invention, le système de réticulation est préférentiellement un système de vulcanisation, c'est-à-dire à base de soufre (ou d'un agent donneur de soufre) et d'un accélérateur de vulcanisation. The crumb can contain all the other usual additives which enter into a rubber composition, in particular for tires. Among these usual additives, mention may be made of liquid or solid plasticizers, non-reinforcing fillers such as chalk, kaolin, protective agents and crosslinking agents. These additives can also be found in the crumb in the form of a residue or derivative, since they may have reacted during the stages of manufacturing the composition or of crosslinking of the composition from which the crumb originated. In the powders useful for the invention, the crosslinking system is preferably a vulcanization system, that is to say based on sulfur (or a sulfur donor agent) and a vulcanization accelerator.
Les poudrettes utiles pour l'invention, sont disponibles dans le commerce et l'homme du métier saura identifier les poudrettes utiles pour l'invention, notamment par l'analyse des extraits chloroformiques, acétoniques et leur ratio, tel que discuté plus haut. Conviennent pour l'invention les poudrettes « PD80 » de la société Lehigh Technologies, qui présente un taux d'extrait acétonique de 7% et un taux d'extrait chloroformique de 7,3% ; ou « RNM60 » de la société Rubber Ressources, qui présente un taux d'extrait acétonique de 7,4% et un taux d'extrait chloroformique de 8,2%. The powders useful for the invention are available commercially and those skilled in the art will be able to identify the powders useful for the invention, in particular by analyzing the chloroform and acetone extracts and their ratio, as discussed above. Suitable for the invention are “PD80” powders from the company Lehigh Technologies, which has an acetone extract rate of 7% and a chloroform extract rate of 7.3%; or “RNM60” from the company Rubber Resources, which has an acetone extract rate of 7.4% and a chloroform extract rate of 8.2%.
La poudrette elle-même, si elle n'est pas directement achetée dans le commerce, peut être obtenue selon les techniques connues de l'homme de l'art de broyage ou micronisation. Le broyage peut être réalisé par différentes technologies, par exemple par procédé mécanique de broyage par une meule de type Kahl, ou encore par les technologies de micronisation cryogénique à impact qui permettent l'obtention de particules de faible taille sur des matériaux caoutchouc. Des équipements commerciaux tels que les broyeurs CUM150 de la société Netzsch ou CW250 de la société Alpine peuvent être utilisés. The crumb itself, if it is not directly purchased commercially, can be obtained according to techniques known to those skilled in the art of grinding or micronization. The grinding can be carried out by different technologies, for example by mechanical grinding process by a Kahl type grinding wheel, or even by cryogenic impact micronization technologies which make it possible to obtain small particles on rubber materials. Commercial equipment such as the CUM150 shredders from the company Netzsch or CW250 from the company Alpine can be used.
Dans la composition du pneumatique de l'invention, la poudrette est présente à un taux de 50% en masse ou plus, de préférence à un taux compris dans un domaine allant de 50% à 95% en masse, préférentiellement de 60% à 90% et plus préférentiellement de 70% à 90%. En dessous de 50%, l'économie réalisée ne serait pas aussi intéressante. In the composition of the tire of the invention, the crumb is present at a rate of 50% by mass or more, preferably at a rate comprised in a range ranging from 50% to 95% by mass, preferably from 60% to 90 % and more preferably from 70% to 90%. Below 50%, the savings made would not be as attractive.
Elastomère thermoplastique Thermoplastic elastomer
Les élastomères thermoplastiques (en abrégé « TPE ») allient les propriétés des polymères thermoplastiques et des élastomères. Ce sont des copolymères à blocs, constitués de blocs rigides, thermoplastiques, reliés à des blocs souples, élastomères. Thermoplastic elastomers (abbreviated as "TPE") combine the properties of thermoplastic polymers and elastomers. These are block copolymers, made up of rigid, thermoplastic blocks, connected to flexible, elastomeric blocks.
L'élastomère thermoplastique utilisé pour la mise en œuvre de l'invention est un copolymère à blocs dont la nature chimique des blocs thermoplastiques et élastomères peut varier. The thermoplastic elastomer used for the implementation of the invention is a block copolymer, the chemical nature of the thermoplastic blocks and elastomers can vary.
La masse moléculaire moyenne en nombre (notée Mn) du TPE est préférentiellement comprise entre 30 000 et 500 000 g/mol, plus préférentiellement comprise entre 40 000 et 400 000 g/mol. En dessous des minima indiqués, la cohésion entre les chaînes d'élastomère du TPE, notamment en raison de sa dilution éventuelle (en présence d'une huile d'extension), risque d'être affectée ; d'autre part, une augmentation de la température d'usage risque d'affecter les propriétés mécaniques, notamment les propriétés à la rupture, avec pour conséquence une performance diminuée "à chaud". Par ailleurs, une masse Mn trop élevée peut être pénalisante pour la mise en œuvre. Ainsi, on a constaté qu'une valeur comprise dans un domaine de 50 000 à 300 000 g/mol était particulièrement bien adaptée, notamment à une utilisation du TPE dans une composition pour pneumatique. The number average molecular mass (denoted Mn) of the TPE is preferably between 30,000 and 500,000 g / mol, more preferably between 40,000 and 400,000 g / mol. Below the minima indicated, the cohesion between the TPE elastomer chains, in particular due to its possible dilution (in the presence of an extension oil), risks being affected; on the other hand, an increase in the temperature of use risks affecting the mechanical properties, in particular the properties at break, with the consequence of a reduced "hot" performance. Furthermore, an excessively high mass Mn can be penalizing for the implementation. Thus, it has been found that a value within a range of 50,000 to 300,000 g / mol is particularly well suited, in particular to the use of TPE in a composition for tires.
Pour les TPE styréniques, la masse moléculaire moyenne en nombre (Mn) de l'élastomère TPE est déterminée de manière connue, par chromatographie d'exclusion stérique (SEC). Par exemple dans le cas des élastomères thermoplastiques styréniques, l'échantillon est préalablement solubilisé dans du tétrahydrofuranne à une concentration d'environ 1 g/l ; puis la solution est filtrée sur filtre de porosité 0,45 pm avant injection. L'appareillage utilisé est une chaîne chromatographique « WATERS alliance ». Le solvant d'élution est le tétrahydrofuranne, le débit de 0,7 ml/min, la température du système de 35°C et la durée d'analyse de 90 min. On utilise un jeu de quatre colonnes WATERS en série, de dénominations commerciales « STYRAGEL » (« HMW7 », « HMW6E » et deux « HT6E »). Le volume injecté de la solution de l'échantillon de polymère est de 100 pl. Le détecteur est un réfractomètre différentiel « WATERS 2410 » et son logiciel associé d'exploitation des données chromatographiques est le système « WATERS MILLENIUM ». Les masses molaires moyennes calculées sont relatives à une courbe d'étalonnage réalisée avec des étalons de polystyrène. Les conditions sont adaptables par l'homme du métier. For styrenic TPEs, the number-average molecular mass (Mn) of the TPE elastomer is determined in known manner by steric exclusion chromatography (SEC). For example, in the case of styrenic thermoplastic elastomers, the sample is dissolved beforehand in tetrahydrofuran at a concentration of approximately 1 g / l; then the solution is filtered through a filter with a porosity of 0.45 μm before injection. The equipment used is a “WATERS alliance” chromatographic chain. The elution solvent is tetrahydrofuran, the flow rate of 0.7 ml / min, the system temperature of 35 ° C and the analysis time of 90 min. We use a set of four WATERS columns in series, with trade names "STYRAGEL"("HMW7","HMW6E" and two "HT6E"). The injected volume of the polymer sample solution is 100 µl. The detector is a "WATERS 2410" differential refractometer and its associated software for processing chromatographic data is the "WATERS MILLENIUM" system. Molar masses calculated averages relate to a calibration curve carried out with polystyrene standards. The conditions are adaptable by a person skilled in the art.
La valeur de l'indice de polydispersité Ip (rappel : Ip = Mw/Mn avec Mw masse moléculaire moyenne en poids et Mn masse moléculaire moyenne en nombre) du TPE est de préférence inférieure à 3 ; plus préférentiellement inférieure à 2 et encore plus préférentiellement inférieure à 1,5. The value of the polydispersity index Ip (reminder: Ip = Mw / Mn with Mw weight average molecular weight and Mn number average molecular weight) of the TPE is preferably less than 3; more preferably less than 2 and even more preferably less than 1.5.
De manière connue, les TPE présentent deux pics de température de transition vitreuse (Tg, mesurée selon ASTM D3418), la température la plus basse, étant relative à la partie élastomère du TPE, et la température la plus haute, étant relative à la partie thermoplastique du TPE. Ainsi, les blocs souples des TPE se définissent par une Tg inférieure à la température ambiante (25°C), tandis que les blocs rigides ont une Tg supérieure à 80°C. In known manner, the TPEs have two peaks of glass transition temperature (Tg, measured according to ASTM D3418), the lowest temperature being relative to the elastomeric part of the TPE, and the highest temperature being relative to the part TPE thermoplastic. Thus, the flexible blocks of TPE are defined by a Tg lower than ambient temperature (25 ° C), while the rigid blocks have a Tg greater than 80 ° C.
Dans la présente demande, lorsqu'il est fait référence à la température de transition vitreuse du TPE, il s'agit de la Tg relative au bloc élastomère. Le TPE présente préférentiellement une température de transition vitreuse ("Tg") qui est préférentiellement inférieure ou égale à 25°C, plus préférentiellement inférieure ou égale à 10°C. Une valeur de Tg supérieure à ces minima peut diminuer les performances de la composition lors d'une utilisation à très basse température ; pour une telle utilisation, la Tg du TPE est plus préférentiellement encore inférieure ou égale à 10°C. De manière préférentielle également, la Tg du TPE est supérieure à -100°C. In the present application, when reference is made to the glass transition temperature of the TPE, it is the Tg relative to the elastomer block. The TPE preferably has a glass transition temperature ("Tg") which is preferably less than or equal to 25 ° C, more preferably less than or equal to 10 ° C. A Tg value greater than these minimums can reduce the performance of the composition when used at very low temperatures; for such a use, the Tg of the TPE is more preferably still less than or equal to 10 ° C. Also preferably, the Tg of the TPE is greater than -100 ° C.
Pour être de nature à la fois élastomère et thermoplastique, le TPE doit être muni de blocs suffisamment incompatibles (c'est-à-dire différents du fait de leur nature chimique, de leur polarité ou de leur Tg respectives) pour conserver leurs propriétés propres de bloc élastomère ou thermoplastique. To be both elastomeric and thermoplastic in nature, the TPE must be provided with sufficiently incompatible blocks (that is to say different due to their chemical nature, their polarity or their respective Tg) to maintain their own properties. elastomeric or thermoplastic block.
Les TPE peuvent être des copolymères avec un petit nombre de blocs (moins de 5, typiquement 2 ou 3), auquel cas ces blocs ont de préférence des masses élevées, supérieures à 15000 g/mol. Ces TPE peuvent être par exemple des copolymères diblocs, comprenant un bloc thermoplastique et un bloc élastomère. Ce sont souvent aussi des élastomères triblocs avec deux segments rigides reliés par un segment souple. Les segments rigides et souples peuvent être disposés linéairement, en étoile ou branchés. Typiquement, chacun de ces segments ou blocs contient souvent au minimum plus de 5, généralement plus de 10 unités de répétition (par exemple unités styrène et unités butadiène pour un copolymère blocs styrène/ butadiène/ styrène). The TPEs can be copolymers with a small number of blocks (less than 5, typically 2 or 3), in which case these blocks preferably have high masses, greater than 15000 g / mol. These TPEs can be, for example, diblock copolymers, comprising a thermoplastic block and an elastomer block. They are also often triblock elastomers with two rigid segments connected by a flexible segment. The rigid and flexible segments can be arranged linearly, star-shaped or branched. Typically, each of these segments or blocks often contains at least more than 5, generally more than 10 repeating units (for example styrene units and butadiene units for a styrene / butadiene / styrene block copolymer).
Les TPE peuvent aussi comprendre un grand nombre de blocs (plus de 30, typiquement de 50 à 500) plus petits, auquel cas ces blocs ont de préférence des masses peu élevées, par exemple de 800 à 5000 g/mol, ces TPE seront appelés TPE multiblocs par la suite, et sont un enchaînement blocs élastomères - blocs thermoplastiques. Selon une première variante, le TPE se présente sous une forme linéaire. Par exemple, le TPE est un copolymère dibloc : bloc thermoplastique / bloc élastomère. Le TPE peut aussi être un copolymère tribloc : bloc thermoplastique / bloc élastomère / bloc thermoplastique, c'est-à- dire un bloc élastomère central et de deux blocs thermoplastiques terminaux, à chacune des deux extrémités du bloc élastomère. Egalement, le TPE multibloc peut être un enchaînement linéaire de blocs élastomères - blocs thermoplastiques. The TPEs can also include a large number of smaller blocks (more than 30, typically from 50 to 500), in which case these blocks preferably have low masses, for example from 800 to 5000 g / mol, these TPEs will be called Multiblock TPE thereafter, and are a chain of elastomeric blocks - thermoplastic blocks. According to a first variant, the TPE is presented in a linear form. For example, TPE is a diblock copolymer: thermoplastic block / elastomer block. The TPE can also be a triblock copolymer: thermoplastic block / elastomer block / thermoplastic block, that is to say a central elastomer block and two terminal thermoplastic blocks, at each of the two ends of the elastomer block. Also, the multiblock TPE can be a linear chain of elastomeric blocks - thermoplastic blocks.
Selon une autre variante de l'invention, le TPE utile pour les besoins de l'invention se présente sous une forme étoilée à au moins trois branches. Par exemple, le TPE peut alors se composer d'un bloc élastomère étoilé à au moins trois branches et d'un bloc thermoplastique, situé à l'extrémité de chacune des branches du bloc élastomère. Le nombre de branches de l'élastomère central peut varier, par exemple de 3 à 12, et de préférence de 3 à 6. According to another variant of the invention, the TPE useful for the needs of the invention is in a star shape with at least three branches. For example, the TPE can then consist of a star-shaped elastomer block with at least three branches and a thermoplastic block, located at the end of each of the branches of the elastomer block. The number of branches of the central elastomer can vary, for example from 3 to 12, and preferably from 3 to 6.
Selon une autre variante de l'invention, le TPE se présente sous une forme branchée ou dendrimère. Le TPE peut alors se composer d'un bloc élastomère branché ou dendrimère et d'un bloc thermoplastique, situé à l'extrémité des branches du bloc élastomère dendrimère. According to another variant of the invention, the TPE is presented in a branched or dendrimer form. The TPE can then consist of a branched elastomer block or dendrimer and a thermoplastic block, located at the end of the branches of the elastomer dendrimer block.
Les blocs élastomères du TPE pour les besoins de l'invention, peuvent être tous les élastomères connus de l'homme de l'art. Ils possèdent généralement une Tg inférieure à 25°C, préférentiellement inférieure à 10°C, plus préférentiellement inférieure à 0°C et très préférentiellement inférieure à -10°C. De manière préférentielle également, la Tg bloc élastomère du TPE est supérieure à -100°C. The elastomeric blocks of TPE for the purposes of the invention may be any of the elastomers known to those skilled in the art. They generally have a Tg of less than 25 ° C, preferably less than 10 ° C, more preferably less than 0 ° C and very preferably less than -10 ° C. Also preferably, the Tg elastomer block of the TPE is greater than -100 ° C.
Pour les blocs élastomères à chaîne carbonée, si la partie élastomère du TPE ne comporte pas d'insaturation éthylénique, on parlera d'un bloc élastomère saturé. Si le bloc élastomère du TPE comporte des insaturations éthyléniques (c'est-à-dire des doubles liaisons carbone - carbone), on parlera alors d'un bloc élastomère insaturé ou diénique. For carbon chain elastomer blocks, if the elastomer part of the TPE does not contain ethylenic unsaturation, we will speak of a saturated elastomer block. If the TPE elastomer block contains ethylenic unsaturations (that is to say carbon-carbon double bonds), then we will speak of an unsaturated or diene elastomer block.
Un bloc élastomère saturé est constitué d'une séquence polymère obtenu par la polymérisation d'au moins un (c'est-à-dire un ou plusieurs) monomère éthylénique, c'est-à- dire comportant une double liaison carbone - carbone. Parmi les blocs issus de ces monomères éthyléniques, on peut citer les blocs polyalkylènes tels que les copolymères statistiques éthylène - propylène ou éthylène - butylène. Ces blocs élastomères saturés peuvent aussi être obtenus par hydrogénation de blocs élastomères insaturés. A saturated elastomer block consists of a polymer block obtained by the polymerization of at least one (that is to say one or more) ethylenic monomer, that is to say comprising a carbon-carbon double bond. Among the blocks originating from these ethylenic monomers, mention may be made of polyalkylene blocks such as random ethylene-propylene or ethylene-butylene copolymers. These saturated elastomeric blocks can also be obtained by hydrogenation of unsaturated elastomeric blocks.
Les blocs élastomères peuvent aussi être de blocs aliphatiques issus de la famille des polyéthers, des polyesters, ou des polycarbonates. The elastomeric blocks can also be aliphatic blocks from the family of polyethers, polyesters, or polycarbonates.
Des diènes conjugués en C4 - C14 peuvent être copolymérisés avec les monomères éthyléniques. Il s'agit dans ce cas de copolymères statistiques. De préférence, ces diènes conjugués sont choisis parmi l'isoprène, le butadiène, le 1-méthylbutadiène, le 2- méthylbutadiène, le 2,3-diméthyl-l,3-butadiène, le 2,4-diméthyl-l,3-butadiène, le 1,3- pentadiène, le 2-méthyl-l,3-pentadiène, le 3-méthyl-l,3-pentadiène, le 4-méthyl-l,3- pentadiène, le 2,3-diméthyl-l,3-pentadiène, le 1,3-hexadiène, le 2-méthyl-l,3-hexadiène, le 3-méthyl-l,3-hexadiène, le 4-méthyl-l,3-hexadiène, le 5-méthyl-l,3-hexadiène, le 2,3- diméthyl-l,3-hexadiène, le 2,4-diméthyl-l,3-hexadiène, le 2,5-diméthyl-l,3-hexadiène, le 2- neopentylbutadiène, le 1,3-cyclopentadiène, le 1,3-cyclohexadiène, l-vinyl-1,3- cyclohexadiène ou leur mélange. Plus préférentiellement le diène conjugué est choisi parmi le butadiène ou l'isoprène ou un mélange contenant du butadiène et de l'isoprène. C4-C14 conjugated dienes can be copolymerized with ethylenic monomers. In this case, they are random copolymers. Preferably, these conjugated dienes are chosen from isoprene, butadiene, 1-methylbutadiene, 2-methylbutadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2,4-dimethyl-1,3 butadiene, 1,3-pentadiene, 2-methyl-1,3-pentadiene, 3-methyl-1,3-pentadiene, 4-methyl-1,3 pentadiene, 2,3-dimethyl-1,3-pentadiene, 1,3-hexadiene, 2-methyl-1,3-hexadiene, 3-methyl-1,3-hexadiene, 4-methyl-l , 3-hexadiene, 5-methyl-1,3-hexadiene, 2,3-dimethyl-1,3-hexadiene, 2,4-dimethyl-1,3-hexadiene, 2,5-dimethyl-1 , 3-hexadiene, 2-neopentylbutadiene, 1,3-cyclopentadiene, 1,3-cyclohexadiene, 1-vinyl-1,3-cyclohexadiene or a mixture thereof. More preferably, the conjugated diene is chosen from butadiene or isoprene or a mixture containing butadiene and isoprene.
Dans le cas des blocs élastomères insaturés, ce bloc élastomère du TPE est de préférence composé majoritairement d'une partie élastomère diénique. Par majoritairement, on entend un taux pondéral en monomère diénique le plus élevé par rapport au poids total du bloc élastomère, et de préférence un taux pondéral de plus de 50%, plus préférentiellement de plus de 75% et encore plus préférentiellement de plus de 85%. Alternativement, l'insaturation du bloc élastomère insaturé peut provenir d'un monomère comportant une double liaison et une insaturation de type cyclique, c'est le cas par exemple dans le polynorbornène. In the case of unsaturated elastomeric blocks, this TPE elastomeric block is preferably composed mainly of a diene elastomeric part. By predominantly, is meant a rate by weight of diene monomer which is highest relative to the total weight of the elastomer block, and preferably a rate by weight of more than 50%, more preferably of more than 75% and even more preferably of more than 85 %. Alternatively, the unsaturation of the unsaturated elastomer block can come from a monomer comprising a double bond and an unsaturation of cyclic type, this is the case for example in polynorbornene.
Préférentiellement, des diènes conjugués en C4 - C14 peuvent être polymérisés ou copolymérisés pour constituer un bloc élastomère diénique. De préférence, ces diènes conjugués sont choisis parmi l'isoprène, le butadiène, le pipérylène, le 1-méthylbutadiène, lePreferably, conjugated dienes of C4 - C14 can be polymerized or copolymerized to constitute a diene elastomer block. Preferably, these conjugated dienes are chosen from isoprene, butadiene, piperylene, 1-methylbutadiene,
2-méthylbutadiène, le 2,3-diméthyl-l,3-butadiène, le 2,4-diméthyl-l,3-butadiène, le 1,3- pentadiène, le 2-méthyl-l,3-pentadiène, le 3-méthyl-l,3-pentadiène, le 4-méthyl-l,3- pentadiène, le 2,3-diméthyl-l,3-pentadiène, le 2,5-diméthyl-l,3-pentadiène, le 2-méthyl- 1,4-pentadiène, le 1,3-hexadiène, le 2-méthyl-l,3-hexadiène, le 2-méthyl-l,5-hexadiène, le2-methylbutadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2,4-dimethyl-1,3-butadiene, 1,3-pentadiene, 2-methyl-1,3-pentadiene, 3 -methyl-1,3-pentadiene, 4-methyl-1,3-pentadiene, 2,3-dimethyl-1,3-pentadiene, 2,5-dimethyl-1,3-pentadiene, 2-methyl 1,4-pentadiene, 1,3-hexadiene, 2-methyl-1,3-hexadiene, 2-methyl-1,5-hexadiene,
3-méthyl-l,3-hexadiène, le 4-méthyl-l,3-hexadiène, le 5-méthyl-l,3-hexadiène, le 2,5- diméthyl-l,3-hexadiène, le 2,5-diméthyl-2,4-hexadiène, le 2-néopentyl-l,3-butadiène, le 1,3- cyclopentadiène, le méthylcyclopentadiène, le 2-méthyl-l,6-heptadiène, le 1,3- cyclohexadiène, l-vinyl-l,3-cyclohexadiène ou leur mélange. Plus préférentiellement le diène conjugué est l'isoprène ou le butadiène ou un mélange contenant de l'isoprène et/ou du butadiène. 3-methyl-1,3-hexadiene, 4-methyl-1,3-hexadiene, 5-methyl-1,3-hexadiene, 2,5-dimethyl-1,3-hexadiene, 2,5- 2,4-dimethyl-hexadiene, 2-neopentyl-1,3-butadiene, 1,3-cyclopentadiene, methylcyclopentadiene, 2-methyl-1,6-heptadiene, 1,3-cyclohexadiene, l-vinyl -1,3-cyclohexadiene or a mixture thereof. More preferably, the conjugated diene is isoprene or butadiene or a mixture containing isoprene and / or butadiene.
Selon une variante, les monomères polymérisés pour former la partie élastomère du TPE peuvent être copolymérisés, de manière statistique, avec au moins un autre monomère de manière à former un bloc élastomère. Selon cette variante, la fraction molaire en monomère polymérisé autre qu'un monomère éthylénique, par rapport au nombre total de motifs du bloc élastomère, doit être telle que ce bloc garde ses propriétés d'élastomère. Avantageusement la fraction molaire de cet autre co-monomère peut aller de 0 à 50%, plus préférentiellement de 0 à 45% et encore plus préférentiellement de 0 à 40%. Alternatively, the monomers polymerized to form the elastomeric part of the TPE can be copolymerized, statistically, with at least one other monomer so as to form an elastomeric block. According to this variant, the molar fraction of polymerized monomer other than an ethylenic monomer, relative to the total number of units of the elastomer block, must be such that this block retains its elastomer properties. Advantageously, the molar fraction of this other co-monomer can range from 0 to 50%, more preferably from 0 to 45% and even more preferably from 0 to 40%.
A titre d'illustration, cet autre monomère susceptible de copolymériser avec le monomère premier peut être choisi parmi les monomères éthyléniques tels que définis précédemment (par exemple l'éthylène), les monomères diènes, plus particulièrement, les monomères diènes conjugués ayant 4 à 14 atomes de carbone tels que définis précédemment (par exemple le butadiène), les monomères de type vinylaromatiques ayant de 8 à 20 atomes de carbone tels que définis ci-après ou encore, il peut s'agir d'un monomère tel que l'acétate de vinyle). By way of illustration, this other monomer capable of copolymerizing with the first monomer can be chosen from ethylenic monomers as defined above (for example ethylene), diene monomers, more particularly, conjugated diene monomers having 4 to 14 carbon atoms as defined above (for example butadiene), the vinylaromatic type monomers having from 8 to 20 atoms carbon as defined below or alternatively, it may be a monomer such as vinyl acetate).
Lorsque le co-monomère est de type vinylaromatique, il représente avantageusement une fraction en motifs sur le nombre total de motifs du bloc thermoplastique de 0 à 50%, préférentiellement allant de 0 à 45% et encore plus préférentiellement allant de 0 à 40%. A titre de composés vinylaromatiques conviennent notamment les monomères styréniques cités plus haut, à savoir les méthylstyrènes, le para-tertio-butylstyrène, les chlorostyrènes, les bromostyrènes, les fluorostyrènes ou encore le para-hydroxy-styrène. De préférence, le co-monomère de type vinylaromatique est le styrène. When the co-monomer is of vinylaromatic type, it advantageously represents a fraction in units out of the total number of units in the thermoplastic block from 0 to 50%, preferably ranging from 0 to 45% and even more preferably ranging from 0 to 40%. By way of vinyl aromatic compounds, the styrene monomers mentioned above are suitable, namely methylstyrenes, para-tertio-butylstyrene, chlorostyrenes, bromostyrenes, fluorostyrenes or even para-hydroxy-styrene. Preferably, the vinylaromatic type co-monomer is styrene.
On utilisera pour la définition des blocs thermoplastiques la caractéristique de température de transition vitreuse (Tg) du bloc rigide thermoplastique. Cette caractéristique est bien connue de l'homme du métier. Elle permet notamment de choisir la température de mise en œuvre industrielle (transformation). Dans le cas d'un polymère (ou d'un bloc de polymère) amorphe, la température de mise en œuvre est choisie sensiblement supérieure à la Tg du bloc thermoplastique. Dans le cas spécifique d'un polymère (ou d'un bloc de polymère) semi-cristallin, on peut observer une température de fusion alors supérieure à la température de transition vitreuse. Dans ce cas, c'est plutôt la température de fusion (Tf) qui permet de choisir la température de mise en œuvre du polymère (ou bloc de polymère) considéré. Ainsi, par la suite, lorsqu'on parlera de « Tg (ou Tf, le cas échéant) », il faudra considérer qu'il s'agit de la température utilisée pour choisir la température de mise œuvre. The glass transition temperature characteristic (Tg) of the rigid thermoplastic block will be used for the definition of the thermoplastic blocks. This characteristic is well known to those skilled in the art. It allows in particular to choose the temperature of industrial implementation (transformation). In the case of an amorphous polymer (or polymer block), the processing temperature is chosen to be substantially higher than the Tg of the thermoplastic block. In the specific case of a semi-crystalline polymer (or polymer block), a melting temperature can then be observed which is higher than the glass transition temperature. In this case, it is rather the melting temperature (Tf) which makes it possible to choose the processing temperature of the polymer (or polymer block) considered. Thus, later, when we speak of "Tg (or Tf, if applicable)", it should be considered that this is the temperature used to choose the processing temperature.
Pour les besoins de l'invention, les élastomères TPE comprennent un ou plusieurs bloc(s) thermoplastique(s) ayant de préférence une Tg (ou Tf, le cas échéant) supérieure ou égale à 80°C et constitué(s) à partir de monomères polymérisés. Préférentiellement, ce bloc thermoplastique a une Tg (ou Tf, le cas échéant) comprise dans un domaine variant de 80°C à 250°C. De préférence, la Tg (ou Tf, le cas échéant) de ce bloc thermoplastique est préférentiellement de 80°C à 200°C, plus préférentiellement de 80°C à 180°C. For the purposes of the invention, the TPE elastomers comprise one or more thermoplastic block (s) preferably having a Tg (or Tf, if applicable) greater than or equal to 80 ° C. and constituted from of polymerized monomers. Preferably, this thermoplastic block has a Tg (or Tf, if applicable) comprised in a range varying from 80 ° C to 250 ° C. Preferably, the Tg (or Tf, if applicable) of this thermoplastic block is preferably from 80 ° C to 200 ° C, more preferably from 80 ° C to 180 ° C.
Les blocs thermoplastiques ayant une Tg (ou Tf, le cas échéant) supérieure ou égale à 80°C peuvent être constitués à partir de monomères polymérisés de diverses natures, notamment, ils peuvent constituer les blocs suivants ou leurs mélanges : les polyoléfines (polyéthylène, polypropylène) ; les polyuréthannes ; les polyamides ; les polyesters ; les polyacétals ; les polyéthers (polyoxyde d'éthylène, polyphénylène éther) ; les polysulfures de phénylène ; les polyfluorés (FEP, PFA, ETFE) ; les polystyrènes (détaillés ci-dessous) ; les polycarbonates ; les polysulfones ; le polyméthylméthacrylate ; le polyétherimide ; les copolymères thermoplastiques tels que le copolymère acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS). Thermoplastic blocks having a Tg (or Tf, where appropriate) greater than or equal to 80 ° C. can be formed from polymerized monomers of various natures, in particular, they can constitute the following blocks or their mixtures: polyolefins (polyethylene, polypropylene); polyurethanes; polyamides; polyesters; polyacetals; polyethers (polyethylene oxide, polyphenylene ether); phenylene polysulfides; polyfluorinated (FEP, PFA, ETFE); polystyrenes (detailed below); polycarbonates; polysulfones; polymethylmethacrylate; polyetherimide; thermoplastic copolymers such as acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) copolymer.
Les polystyrènes, préférés pour les blocs thermoplastiques des TPE, sont obtenus à partir de monomères styréniques. Par monomère styrénique doit être entendu dans la présente description tout monomère comprenant du styrène, non substitué comme substitué ; parmi les styrènes substitués peuvent être cités par exemple les méthylstyrènes (par exemple l'o- méthylstyrène, le m-méthylstyrène ou le p-méthylstyrène, l'alpha-méthylstyrène, l'alpha-2- diméthylstyrène, l'alpha-4-diméthylstyrène ou le diphényléthylène), le para-tertio- butylstyrène, les chlorostyrènes (par exemple l'o-chlorostyrène, le m-chlorostyrène, le p- chlorostyrène, le 2,4-dichlorostyrène, le 2,6-dichlorostyrène ou le 2,4,6-trichlorostyrène), les bromostyrènes (par exemple l'o-bromostyrène, le m-bromostyrène, le p-bromostyrène, le 2,4-dibromostyrène, le 2,6-dibromostyrène ou les 2,4,6-tribromostyrène), les fluorostyrènes (par exemple l'o-fluorostyrène, le m-fluorostyrène, le p-fluorostyrène, le 2,4-difluorostyrène, le 2,6-difluorostyrène ou les 2,4,6-trifluorostyrène) ou encore le para-hydroxy-styrène. The polystyrenes, preferred for the thermoplastic blocks of TPEs, are obtained from styrenic monomers. By styrenic monomer should be understood in the present description any monomer comprising styrene, unsubstituted as substituted; among the substituted styrenes, mention may be made, for example, of methylstyrenes (for example the methylstyrene, m-methylstyrene or p-methylstyrene, alpha-methylstyrene, alpha-2-dimethylstyrene, alpha-4-dimethylstyrene or diphenylethylene), para-tertio-butylstyrene, chlorostyrenes (for example o-chlorostyrene, m-chlorostyrene, p-chlorostyrene, 2,4-dichlorostyrene, 2,6-dichlorostyrene or 2,4,6-trichlorostyrene), bromostyrenes (for example o-bromostyrene , m-bromostyrene, p-bromostyrene, 2,4-dibromostyrene, 2,6-dibromostyrene or 2,4,6-tribromostyrene), fluorostyrenes (for example o-fluorostyrene, m-fluorostyrene , p-fluorostyrene, 2,4-difluorostyrene, 2,6-difluorostyrene or 2,4,6-trifluorostyrene) or para-hydroxy-styrene.
Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, le taux pondéral de styrène, dans l'élastomère TPE, est compris entre 5% et 50%. En dessous du minimum indiqué, le caractère thermoplastique de l'élastomère risque de diminuer de manière sensible tandis qu'au- dessus du maximum préconisé, l'élasticité de la composition peut être affectée. Pour ces raisons, le taux de styrène est plus préférentiellement compris entre 10% et 40%. According to a preferred embodiment of the invention, the weight content of styrene in the TPE elastomer is between 5% and 50%. Below the minimum indicated, the thermoplastic nature of the elastomer may decrease appreciably while above the recommended maximum, the elasticity of the composition may be affected. For these reasons, the level of styrene is more preferably between 10% and 40%.
Par exemple, le TPE est un copolymère dont la partie élastomère est saturée, et comportant des blocs styrènes et des blocs alkylènes. Les blocs alkylènes sont préférentiellement de l'éthylène, du propylène ou du butylène. Plus préférentiellement, cet élastomère TPE est choisi dans le groupe suivant, constitué de copolymères diblocs, triblocs linéaires ou étoilés : styrène/ éthylène/ butylène (SEB), styrène/ éthylène/ propylène (SEP), styrène/ éthylène/ éthylène/ propylène (SEEP), styrène/ éthylène/ butylène/ styrène (SEBS), styrène/ éthylène/ propylène/ styrène (SEPS), styrène/ éthylène/ éthylène/ propylène/ styrène (SEEPS), styrène/ isobutylène (SIB), styrène/ isobutylène/ styrène (SIBS) et les mélanges de ces copolymères. For example, TPE is a copolymer whose elastomer part is saturated, and comprising styrene blocks and alkylene blocks. The alkylene blocks are preferably ethylene, propylene or butylene. More preferably, this TPE elastomer is chosen from the following group, consisting of diblock, linear or star triblock copolymers: styrene / ethylene / butylene (SEB), styrene / ethylene / propylene (SEP), styrene / ethylene / ethylene / propylene (SEEP) ), styrene / ethylene / butylene / styrene (SEBS), styrene / ethylene / propylene / styrene (SEPS), styrene / ethylene / ethylene / propylene / styrene (SEEPS), styrene / isobutylene (SIB), styrene / isobutylene / styrene ( SIBS) and mixtures of these copolymers.
Selon un autre exemple, le TPE est un copolymère dont la partie élastomère est insaturée, et qui comporte des blocs styrènes et des blocs diènes, ces blocs diènes étant en particulier des blocs isoprène ou butadiène. Plus préférentiellement, ce TPE est choisi dans le groupe suivant, constitué de copolymères diblocs, triblocs linéaires ou étoilés : styrène/ butadiène (SB), styrène/ isoprène (SI), styrène/ butadiène/ isoprène (SBI), styrène/ butadiène/ styrène (SBS), styrène/ isoprène/ styrène (SIS), styrène/ butadiène/ isoprène/ styrène (SBIS) et les mélanges de ces copolymères. According to another example, TPE is a copolymer whose elastomeric part is unsaturated, and which comprises styrene blocks and diene blocks, these diene blocks being in particular isoprene or butadiene blocks. More preferably, this TPE is chosen from the following group, consisting of diblock copolymers, linear or star triblocks: styrene / butadiene (SB), styrene / isoprene (SI), styrene / butadiene / isoprene (SBI), styrene / butadiene / styrene (SBS), styrene / isoprene / styrene (SIS), styrene / butadiene / isoprene / styrene (SBIS) and mixtures of these copolymers.
Par exemple également, le TPE est un copolymère linéaire ou étoilé dont la partie élastomère comporte une partie saturée et une partie insaturée comme par exemple le styrène/ butadiène/ butylène (SBB), le styrène/ butadiène/ butylène/ styrène (SBBS) ou un mélange de ces copolymères. Also for example, TPE is a linear or star copolymer, the elastomer part of which comprises a saturated part and an unsaturated part such as, for example, styrene / butadiene / butylene (SBB), styrene / butadiene / butylene / styrene (SBBS) or a mixture of these copolymers.
Parmi les TPE multiblocs, on peut citer les copolymères comportant des blocs copolymère statistique d'éthylène et de propylène/ polypropylène, polybutadiène/ polyuréthane (TPU), polyéther/ polyester (COPE), polyéther/ polyamide (PEBA). Among the multiblock TPEs, mention may be made of copolymers comprising random copolymer blocks of ethylene and propylene / polypropylene, polybutadiene / polyurethane (TPU), polyether / polyester (COPE), polyether / polyamide (PEBA).
A titre d'exemples d'élastomères TPE commercialement disponibles, on peut citer les élastomères de type SEPS, SEEPS, ou SEBS commercialisés par la société Kraton sous la dénomination "Kraton G" (e.g. produits G1650, G1651, G1654, G1730) ou la société Kuraray sous la dénomination "Septon" (e.g. « Septon 2007 », « Septon 4033 », « Septon 8004 ») ; ou les élastomères de type SIS commercialisés par Kuraray, sous le nom « Hybrar 5125 », ou commercialisés par Kraton sous le nom de « D1161 » ou encore les élastomères de type SBS linéaire commercialisés par Polimeri Europa sous la dénomination « Europrene SOLT 166 » ou SBS étoilé commercialisés par Kraton sous la dénomination « D1184 ». On peut également citer les élastomères commercialisés par la société Dexco Polymers sous la dénomination de « Vector » ( e.g. « Vector 4114 », « Vector 8508 »). Parmi les TPE multiblocs, on peut citer le TPE « Vistamaxx » commercialisé par la société Exxon ; le TPE COPE commercialisé par la société DSM sous la dénomination « Arnitel », ou par la société Dupont sous la dénomination « Hytrel », ou par la société Ticona sous la dénomination « Riteflex » ; le TPE PEBA commercialisé par la société Arkema sous la dénomination « PEBAX » ; le TPE TPU commercialisé par la société Sartomer sous la dénomination « TPU 7840 », ou par la société BASF sous la dénomination « Elastogran ». As examples of commercially available TPE elastomers, mention may be made of the elastomers of the SEPS, SEEPS or SEBS type sold by the company Kraton under the name name "Kraton G" (eg products G1650, G1651, G1654, G1730) or the company Kuraray under the name "Septon" (eg "Septon 2007", "Septon 4033", "Septon 8004"); or the SIS type elastomers marketed by Kuraray, under the name "Hybrar 5125", or marketed by Kraton under the name "D1161" or else the linear SBS type elastomers marketed by Polimeri Europa under the name "Europrene SOLT 166" or Star SBS marketed by Kraton under the name "D1184". Mention may also be made of the elastomers marketed by the company Dexco Polymers under the name of “Vector” (eg “Vector 4114”, “Vector 8508”). Among the multiblock TPEs, there may be mentioned the “Vistamaxx” TPE marketed by the company Exxon; TPE COPE marketed by DSM under the name "Arnitel", or by Dupont under the name "Hytrel", or by Ticona under the name "Riteflex"; TPE PEBA marketed by Arkema under the name "PEBAX"; the TPU TPU marketed by the company Sartomer under the name "TPU 7840", or by the company BASF under the name "Elastogran".
De préférence pour l'invention, l'élastomère thermoplastique est choisi dans le groupe des élastomères thermoplastiques styréniques, c'est-à-dire dont le bloc thermoplastique est un bloc styrénique. Plus préférentiellement, le TPE est choisi dans le groupe des élastomères thermoplastiques styréniques insaturés, c'est-à-dire dont le bloc thermoplastique est un bloc styrénique et dont le bloc élastomérique est insaturé. Plus préférentiellement encore, le bloc élastomérique du TPE est un polybutadiène, ou un copolymère statistique de butadiène et de styrène. Preferably for the invention, the thermoplastic elastomer is chosen from the group of styrenic thermoplastic elastomers, that is to say of which the thermoplastic block is a styrenic block. More preferably, the TPE is chosen from the group of unsaturated styrenic thermoplastic elastomers, that is to say of which the thermoplastic block is a styrenic block and whose elastomeric block is unsaturated. Even more preferably, the elastomeric block of TPE is a polybutadiene, or a random copolymer of butadiene and styrene.
Réticulation Crosslinking
Optionnellement, la composition du pneumatique de l'invention peut être réticulée par tout moyen connu de l'homme de l'art. Optionally, the composition of the tire of the invention can be crosslinked by any means known to those skilled in the art.
On peut notamment réticuler la composition par bombardement électronique tel que décrit dans le document W02017/064091, ou encore au moyen d'un peroxyde organique tel que décrit dans le document W02018/091510, ou encore par une vulcanisation au soufre telle que décrite dans le document W02018/091514. One can in particular crosslink the composition by electron bombardment as described in document W02017 / 064091, or also by means of an organic peroxide as described in document W02018 / 091510, or also by sulfur vulcanization as described in document W02018 / 091514.
Ainsi de préférence, la composition comprend un système de réticulation. A ce titre, on peut utiliser tout type de système de réticulation connu de l'homme du métier pour les compositions de caoutchouc pour pneumatique. De manière préférée, le système de réticulation comprend du soufre ou un peroxyde organique. Thus preferably, the composition comprises a crosslinking system. As such, one can use any type of crosslinking system known to those skilled in the art for rubber compositions for tires. Preferably, the crosslinking system comprises sulfur or an organic peroxide.
Selon un mode de réalisation préféré, le système de réticulation est à base de soufre, on parle alors d'un système de vulcanisation. Le soufre peut être apporté sous toute forme, notamment sous forme de soufre moléculaire, ou d'un agent donneur de soufre. Au moins un accélérateur de vulcanisation est également préférentiellement présent, et, de manière optionnelle, préférentielle également, on peut utiliser divers activateurs de vulcanisation connus tels qu'oxyde de zinc, acide stéarique ou composé équivalent tels que les sels d'acide stéarique et sels de métaux de transition, dérivés guanidiques (en particulier diphénylguanidine), ou encore des retardateurs de vulcanisation connus. Le soufre est utilisé à un taux préférentiel compris entre 0,5 et 12 pce, en particulier entre 1 et 10 pce. L'accélérateur de vulcanisation est utilisé à un taux préférentiel compris entre 0,5 et 10 pce, plus préférentiellement compris entre 0,5 et 5,0 pce. According to a preferred embodiment, the crosslinking system is based on sulfur, this is called a vulcanization system. The sulfur can be provided in any form, in particular in the form of molecular sulfur, or of a sulfur donor. At least one vulcanization accelerator is also preferably present, and, optionally, also preferentially, various known vulcanization activators can be used such as zinc oxide, stearic acid or equivalent compound such as acid salts stearic and transition metal salts, guanidine derivatives (in particular diphenylguanidine), or also known vulcanization retardants. Sulfur is used at a preferential rate of between 0.5 and 12 phr, in particular between 1 and 10 phr. The vulcanization accelerator is used at a preferential rate of between 0.5 and 10 phr, more preferably of between 0.5 and 5.0 phr.
On peut utiliser comme accélérateur tout composé susceptible d'agir comme accélérateur de vulcanisation des élastomères diéniques en présence de soufre, notamment des accélérateurs du type thiazoles ainsi que leurs dérivés, des accélérateurs de types sulfénamides, thiurames, dithiocarbamates, dithiophosphates, thiourées et xanthates. A titre d'exemples de tels accélérateurs, on peut citer notamment les composés suivants : disulfure de 2-mercaptobenzothiazyle (en abrégé "MBTS"), N-cyclohexyl-2-benzothiazyle sulfénamide ("CBS"), N,N-dicyclohexyl-2-benzothiazyle sulfénamide ("DCBS"), N-ter-butyl-2- benzothiazyle sulfénamide ("TBBS"), N-ter-butyl-2-benzothiazyle sulfénimide ("TBSI"), disulfure de tetrabenzylthiurame ("TBZTD"), dibenzyldithiocarbamate de zinc ("ZBEC") et les mélanges de ces composés. Any compound capable of acting as an accelerator for vulcanization of diene elastomers in the presence of sulfur, in particular accelerators of the thiazole type and their derivatives, accelerators of the sulfenamide, thiuram, dithiocarbamate, dithiophosphate, thiourea and xanthate type can be used as accelerator. Examples of such accelerators include the following compounds: 2-mercaptobenzothiazyl disulfide (abbreviated "MBTS"), N-cyclohexyl-2-benzothiazyl sulfenamide ("CBS"), N, N-dicyclohexyl- 2-benzothiazyle sulfenamide ("DCBS"), N-ter-butyl-2- benzothiazyle sulfenamide ("TBBS"), N-ter-butyl-2-benzothiazyle sulfenimide ("TBSI"), tetrabenzylthiuram disulfide ("TBZTD") , zinc dibenzyldithiocarbamate ("ZBEC") and mixtures of these compounds.
Selon un autre mode de réalisation préféré, le système de réticulation comprend un peroxyde organique. De manière particulièrement préférée, le ou les peroxydes organiques utilisables selon l'invention sont choisis parmi les peroxydes de dialkyle tels que le peroxyde de ditertbutyle (DTBP) ; le peroxyde de dicumyle (Dicup); le peroxyde de tertbutylcumyle et le 2,5-diméthyl-2,5-di(tertbutylperoxy)hexane (DBPH), les peroxydes de diacyles tels que le peroxyde de bis(2,4-di-chlorobenzoyle) (DCBP-50) et le peroxyde de benzoyle (BP-50), les peroxydes d'acétals tels que l'éthyle 3,3-di-(t-butylpéroxy)butyrate), les peroxydes d'esters tels que le t-butyl peroxybenzoate et le OO-(t-butyl) 0-(2-éthylhexyl) monoperoxycarbonate, les hydroperoxydes tels que le t-amyl hydro peroxyde, et les mélanges de ces composés. Le taux de peroxyde est de préférence compris dans un domaine allant de 0,1 à 10 pce, de préférence de 0,2 à 6 pce, plus préférentiellement de 0,5 à 5 pce. According to another preferred embodiment, the crosslinking system comprises an organic peroxide. In a particularly preferred manner, the organic peroxide (s) which can be used according to the invention are chosen from dialkyl peroxides such as ditertbutyl peroxide (DTBP); dicumyl peroxide (Dicup); tertbutylcumyl peroxide and 2,5-dimethyl-2,5-di (tertbutylperoxy) hexane (DBPH), diacyl peroxides such as bis (2,4-di-chlorobenzoyl) peroxide (DCBP-50) and benzoyl peroxide (BP-50), acetal peroxides such as ethyl 3,3-di- (t-butylperoxy) butyrate), ester peroxides such as t-butyl peroxybenzoate and OO- (t-butyl) 0- (2-ethylhexyl) monoperoxycarbonate, hydroperoxides such as t-amyl hydro peroxide, and mixtures of these compounds. The level of peroxide is preferably within a range ranging from 0.1 to 10 phr, preferably from 0.2 to 6 phr, more preferably from 0.5 to 5 phr.
Charge renforçante Reinforcing filler
La composition de caoutchouc de l'invention peut comprendre une ou plusieurs charges renforçantes. On peut utiliser tout type de charge dite renforçante, connue pour ses capacités à renforcer une composition de caoutchouc utilisable notamment pour la fabrication de pneumatiques, par exemple une charge organique telle que du noir de carbone, une charge inorganique telle que de la silice ou encore un mélange de ces deux types de charges. The rubber composition of the invention may include one or more reinforcing fillers. Any type of reinforcing filler can be used, known for its capacity to reinforce a rubber composition which can be used in particular for the manufacture of tires, for example an organic filler such as carbon black, an inorganic filler such as silica or else a mixture of these two types of charges.
Comme noirs de carbone conviennent tous les noirs de carbone, notamment les noirs conventionnellement utilisés dans les pneumatiques ou leurs bandes de roulement. Parmi ces derniers, on citera plus particulièrement les noirs de carbone renforçants des séries 100, 200, 300, ou les noirs de série 500, 600 ou 700 (grades ASTM D-1765-2017), comme par exemple les noirs N115, N134, N234, N326, N330, N339, N347, N375, N550, N683, N772). Ces noirs de carbone peuvent être utilisés à l'état isolé, tels que disponibles commercialement, ou sous tout autre forme, par exemple comme support de certains des additifs de caoutchouterie utilisés. Les noirs de carbone pourraient être par exemple déjà incorporés à un élastomère diénique, notamment isoprénique sous la forme d'un masterbatch (voir par exemple demandes W097/36724-A2 ou W099/16600-A1). As carbon blacks, all carbon blacks are suitable, in particular the blacks conventionally used in tires or their treads. Among the latter, there may be mentioned more particularly the reinforcing carbon blacks of the 100, 200, 300 series, or the blacks of the 500, 600 or 700 series (grades ASTM D-1765-2017), such as, for example, the blacks N115, N134, N234, N326, N330, N339, N347, N375, N550, N683, N772). These carbon blacks can be used in the isolated state, as commercially available, or in any other form, for example as a support for some of the rubber additives used. The carbon blacks could for example already be incorporated into a diene elastomer, in particular isoprene, in the form of a masterbatch (see for example applications W097 / 36724-A2 or W099 / 16600-A1).
Comme exemple de charges organiques autres que des noirs de carbone, on peut citer les charges organiques de polyvinyle fonctionnalisé telles que décrites dans les demandes W02006/069792-A1, W02006/069793-A1, W02008/003434-A1 et W02008/003435-A1. As an example of organic fillers other than carbon blacks, mention may be made of organic fillers of functionalized polyvinyl as described in applications W02006 / 069792-A1, W02006 / 069793-A1, W02008 / 003434-A1 and W02008 / 003435-A1 .
Par « charge inorganique renforçante », doit être entendu ici toute charge inorganique ou minérale, quelles que soient sa couleur et son origine (naturelle ou de synthèse), encore appelée charge « blanche », charge « claire » ou même charge « non-noire » par opposition au noir de carbone, capable de renforcer à elle seule, sans autre moyen qu'un agent de couplage intermédiaire, une composition de caoutchouc destinée à la fabrication de pneumatiques. De manière connue, certaines charges inorganiques renforçantes peuvent se caractériser notamment par la présence de groupes hydroxyle (OH) à leur surface. By "reinforcing inorganic filler" should be understood here any inorganic or mineral filler, whatever its color and its origin (natural or synthetic), also called "white" filler, "clear" filler or even "non-black" filler As opposed to carbon black, capable of reinforcing on its own, without other means than an intermediate coupling agent, a rubber composition intended for the manufacture of tires. In known manner, certain reinforcing inorganic fillers can be characterized in particular by the presence of hydroxyl groups (OH) on their surface.
Comme charges inorganiques renforçantes conviennent notamment des charges minérales du type siliceux, préférentiellement la silice (Si02) ou du type alumineux, en particulier l'alumine (AI203). La silice utilisée peut être toute silice renforçante connue de l'homme du métier, notamment toute silice précipitée ou pyrogénée présentant une surface spécifique BET ainsi qu'une surface spécifique CTAB toutes deux inférieures à 450 m2/g, de préférence comprises dans un domaine allant de 30 à 400 m2/g, notamment de 60 à 300 m2/g. As reinforcing inorganic fillers, in particular mineral fillers of the siliceous type, preferably silica (SiO 2) or of the aluminous type, in particular alumina (Al 2 O 3) are suitable. The silica used can be any reinforcing silica known to a person skilled in the art, in particular any precipitated or pyrogenic silica having a BET specific surface as well as a CTAB specific surface both of which are less than 450 m 2 / g, preferably included in a range ranging from 30 to 400 m2 / g, in particular from 60 to 300 m2 / g.
À titre d'autres exemples de charges inorganiques susceptibles d'être utilisées dans les compositions de caoutchouc de l'invention peuvent être encore cités les charges minérales du type alumineux, en particulier de l'alumine (AI203), des oxydes d'aluminium, des hydroxydes d'aluminium, des aluminosilicates, des oxydes de titane, des carbures ou nitrures de silicium, tous du type renforçants tels que décrits par exemple dans les demandes W099/28376-A2, WOOO/73372-A1, WO02/053634-A1, W02004/003067-A1, W02004/056915-A2, US6610261-B1 et US6747087-B2. Other examples of inorganic fillers which may be used in the rubber compositions of the invention may also be cited mineral fillers of the aluminous type, in particular alumina (Al 2 O 3), aluminum oxides, aluminum hydroxides, aluminosilicates, titanium oxides, silicon carbides or nitrides, all of the reinforcing type as described for example in applications W099 / 28376-A2, WOOO / 73372-A1, WO02 / 053634-A1 , W02004 / 003067-A1, W02004 / 056915-A2, US6610261-B1 and US6747087-B2.
L'état physique sous lequel se présente la charge inorganique renforçante est indifférent, que ce soit sous forme de poudre, de microperles, de granulés, ou encore de billes ou toute autre forme densifiée appropriée. Bien entendu on entend également par charge inorganique renforçante des mélanges de différentes charges inorganiques renforçantes, en particulier de silices telles que décrites ci-dessus. The physical state in which the reinforcing inorganic filler is present is immaterial, whether in the form of powder, microbeads, granules, or even balls or any other suitable densified form. Of course, the term reinforcing inorganic filler is also understood to mean mixtures of different reinforcing inorganic fillers, in particular of silicas as described above.
L'homme du métier comprendra qu'en remplacement de la charge inorganique renforçante décrite ci-dessus, pourrait être utilisée une charge renforçante d'une autre nature, dès lors que cette charge renforçante d'une autre nature serait recouverte d'une couche inorganique telle que de la silice, ou bien comporterait à sa surface des sites fonctionnels, notamment hydroxyles, nécessitant l'utilisation d'un agent de couplage pour établir la liaison entre cette charge renforçante et l'élastomère diénique. À titre d'exemple, on peut citer des noirs de carbone partiellement ou intégralement recouverts de silice, ou des noirs de carbone modifiés par de la silice, tels que, à titre non limitatif, les charges de type « Ecoblack® » de la série CRX2000 » ou de la série « CRX4000 » de la société Cabot Corporation. Those skilled in the art will understand that, as a replacement for the reinforcing inorganic filler described above, a reinforcing filler of another nature could be used, as soon as this reinforcing filler of another nature is covered with an inorganic layer. such as silica, or else would have on its surface functional sites, in particular hydroxyls, requiring the use of a coupling agent to establish the bond between this reinforcing filler and diene elastomer. For example, carbon blacks include partially or completely covered with silica, or carbon blacks modified by silica, such as, without limitation, expenses type "Ecoblack ®" Series CRX2000 ”or from the“ CRX4000 ”series from Cabot Corporation.
L'homme du métier saura adapter le taux de charge renforçante total selon l'utilisation concernée, notamment selon le type de pneumatiques concerné, par exemple pneumatique pour moto, pour véhicule de tourisme ou encore pour véhicule utilitaire tel que camionnette ou poids lourd. De préférence, ce taux de charge renforçante total est compris dans un domaine allant de 10 à 200 pce, plus préférentiellement de 30 à 180 pce, et encore plus préférentiellement de 40 à 160 pce; l'optimum étant de manière connue différent selon les applications particulières visées. A person skilled in the art will know how to adapt the total reinforcing charge rate according to the use concerned, in particular according to the type of tire concerned, for example tire for a motorcycle, for a passenger vehicle or even for a utility vehicle such as a van or heavy vehicle. Preferably, this rate of total reinforcing filler is included in a range ranging from 10 to 200 phr, more preferably from 30 to 180 phr, and even more preferably from 40 to 160 phr; the optimum being in known manner different according to the particular applications targeted.
Selon une variante de l'invention, la charge renforçante est majoritairement du noir de carbone, c'est-à-dire qu'elle comprend plus de 50% en poids de noir de carbone par rapport au poids total de charge renforçante. Selon une variante de l'invention, la charge renforçante consiste en du noir de carbone. According to a variant of the invention, the reinforcing filler is mainly carbon black, that is to say that it comprises more than 50% by weight of carbon black relative to the total weight of reinforcing filler. According to a variant of the invention, the reinforcing filler consists of carbon black.
Selon une variante de l'invention, la composition ne contient pas de charge renforçante. According to a variant of the invention, the composition does not contain a reinforcing filler.
Pour les noirs de carbone, la surface spécifique STSA est déterminée selon la norme ASTM D6556-2016. For carbon blacks, the specific surface STSA is determined according to standard ASTM D6556-2016.
De préférence pour l'invention, la composition, lorsqu'elle comprend une charge, en comprend de 5 à 80 pce de noir de carbone, plus préférentiellement de 30 à 70 pce. Preferably for the invention, the composition, when it comprises a filler, comprises from 5 to 80 phr of carbon black, more preferably from 30 to 70 phr.
Le cas échéant, pour coupler la charge inorganique renforçante à l'élastomère diénique, on peut utiliser de manière bien connue un agent de couplage (ou agent de liaison) au moins bifonctionnel destiné à assurer une connexion suffisante, de nature chimique et/ou physique, entre la charge inorganique (surface de ses particules) et l'élastomère diénique. On utilise en particulier des organosilanes ou des polyorganosiloxanes au moins bifonctionnels. Par « bifonctionnel », on entend un composé possédant un premier groupe fonctionnel capable d'interagir avec la charge inorganique et un second groupe fonctionnel capable d'interagir avec l'élastomère diénique. Par exemple, un tel composé bifonctionnel peut comprendre un premier groupe fonctionnel comprenant un atome de silicium, le dit premier groupe fonctionnel étant apte à interagir avec les groupes hydroxyles d'une charge inorganique et un second groupe fonctionnel comprenant un atome de soufre, le dit second groupe fonctionnel étant apte à interagir avec l'élastomère diénique. Where appropriate, to couple the reinforcing inorganic filler to the diene elastomer, it is possible to use, in a well known manner, an at least bifunctional coupling agent (or bonding agent) intended to ensure sufficient connection, of a chemical and / or physical nature. , between the inorganic filler (surface of its particles) and the diene elastomer. In particular organosilanes or polyorganosiloxanes which are at least bifunctional are used. By “bifunctional” is meant a compound having a first functional group capable of interacting with the inorganic charge and a second functional group capable of interacting with the diene elastomer. For example, such a bifunctional compound can comprise a first functional group comprising a silicon atom, the said first functional group being capable of interacting with the hydroxyl groups of an inorganic charge and a second functional group comprising a sulfur atom, the so-called second functional group being able to interact with the diene elastomer.
Autres additifs possibles Other possible additives
La composition du pneumatique selon l'invention peuvent comprendre optionnellement également tout ou partie des additifs usuels habituellement utilisés dans les compositions d'élastomères destinées notamment à la fabrication de pneumatiques, comme par exemple des charges non renforçantes, des pigments, des agents de protection tels que cires anti ozone, anti-ozonants chimiques, anti-oxydants, des agents plastifiants, des agents anti fatigue, des résines renforçantes, des accepteurs (par exemple résine phénolique novolaque) ou des donneurs de méthylène (par exemple HMT ou H3M). The composition of the tire according to the invention can optionally also comprise all or part of the usual additives usually used in elastomer compositions intended in particular for the manufacture of tires, such as for example non-reinforcing fillers, pigments, protective agents such as anti-ozone waxes, chemical anti-ozonants, antioxidants, plasticizing agents, anti-fatigue agents, reinforcing resins, acceptors (for example novolak phenolic resin) or methylene donors (e.g. HMT or H3M).
Il va de soi que l'invention concerne les compositions de caoutchouc précédemment décrites tant à l'état dit "cru" ou non réticulé (i.e., avant cuisson) qu'à l'état dit "cuit" ou réticulé, ou encore vulcanisé (i.e., après réticulation ou vulcanisation). It goes without saying that the invention relates to the rubber compositions described above, both in the so-called "raw" or non-crosslinked state (ie, before baking) and in the so-called "cooked" or crosslinked, or even vulcanized state ( ie, after crosslinking or vulcanization).
Préparation des couches du pneumatique selon l'invention Preparation of the tire layers according to the invention
Lorsque la quantité de poudrette est supérieure à 80% en masse de la composition du pneumatique de l'invention, la préparation de cette couche peut être faite par frittage de poudrette. When the quantity of crumb is greater than 80% by mass of the composition of the tire of the invention, the preparation of this layer can be made by sintering of crumb.
Par frittage de poudrette de caoutchouc, on comprend une étape de mise en forme d'une quantité prédéterminée de poudrette par chauffage à une température élevée et en même temps de mise en pression de cette quantité de poudrette dans la cavité d'un moule. L'étape de frittage de la poudrette a lieu dans un moule et, de préférence sans ajout d'additif de vulcanisation. Plus particulièrement, il s'agit d'un frittage en phase solide des grains de poudrette, autrement dit, d'une cohésion des grains par chauffage à une température élevée d'un compactage des grains de poudrette de caoutchouc mis sous pression. Le chauffage et la mise en pression de la poudrette créent un agglomérat compact fritté de particules de poudrette. Ainsi, la compression crée un rapprochement physique des particules et le chauffage favorise la mobilité moléculaire et donc ce rapprochement via l'interpénétration des chaînes élastomère des poudrettes. Sous l'effet de la température, il peut également y avoir des scissions de chaînes élastomère notamment à la surface des poudrettes. Ces chaînes élastomères se recombinent entre elles pour créer des liaisons chimiques entre les grains de poudrette de caoutchouc, et assurer la cohésion du matériau. By sintering of rubber crumb, it is understood a step of forming a predetermined quantity of crumb by heating to an elevated temperature and at the same time pressurizing this quantity of crumb in the cavity of a mold. The sintering step of the crumb takes place in a mold and, preferably without the addition of vulcanization additive. More particularly, it is a solid phase sintering of the grains of crumb, in other words, of a cohesion of the grains by heating at a high temperature of a compaction of the grains of crumb of rubber put under pressure. Heating and pressurizing the crumb creates a compact sintered agglomerate of crumb particles. Thus, the compression creates a physical approximation of the particles and the heating promotes molecular mobility and therefore this approximation via the interpenetration of the elastomer chains of the crumbs. Under the effect of temperature, there may also be splits of elastomeric chains, in particular on the surface of the crumbs. These elastomeric chains recombine with each other to create chemical bonds between the grains of rubber crumb, and ensure the cohesion of the material.
De préférence, la poudrette et l'élastomère thermoplastique sont introduits dans le moule et soumis à une température nominale comprise entre 100°C et 210°C, de préférence de 150°C à 200°C, et à une pression nominale comprise entre 20 et 200 bars pendant une période de temps comprise entre 2 et 15 minutes. Preferably, the crumb and the thermoplastic elastomer are introduced into the mold and subjected to a nominal temperature between 100 ° C and 210 ° C, preferably from 150 ° C to 200 ° C, and at a nominal pressure between 20 and 200 bars for a period of time between 2 and 15 minutes.
On obtient ainsi un profilé de caoutchouc dont la forme et les dimensions sont définies par celles de la cavité de frittage du moule, et dont la densité est contrôlée, celle-ci étant en lien direct avec la pression de compactage de la poudrette. Ces produits peuvent ensuite être utilisés pour la fabrication de semi-finis pour la fabrication de pneumatiques, selon les techniques connues de l'homme du métier. A rubber profile is thus obtained, the shape and dimensions of which are defined by those of the sintering cavity of the mold, and the density of which is controlled, the latter being in direct connection with the compacting pressure of the crumb. These products can then be used for the manufacture of semi-finished products for the manufacture of tires, according to techniques known to those skilled in the art.
Le frittage décrit ci-dessus peut ainsi être utilisé lorsque le taux de poudrette est supérieur à 80% en masse, en présence de 20% d'autres ingrédients tels que les élastomères thermoplastiques. La préparation de la composition du pneumatique de l'invention peut également être faite par les moyens habituels de l'homme du métier pour la préparation des compositions de caoutchouc. Notamment, les compositions peuvent être fabriquées dans des mélangeurs appropriés, en mettant en œuvre une phase de travail ou malaxage thermo-mécanique à une température supérieure à la température Tg ou Tf des blocs du TPE. La composition peut également être obtenue par extrusion-mélangeage à une température supérieure à la température Tg ou Tf des blocs du TPE. The sintering described above can thus be used when the level of crumb is greater than 80% by mass, in the presence of 20% of other ingredients such as thermoplastic elastomers. The preparation of the composition of the tire of the invention can also be done by the usual means of those skilled in the art for the preparation of the rubber compositions. In particular, the compositions can be manufactured in suitable mixers, by implementing a thermomechanical working or kneading phase at a temperature higher than the temperature Tg or Tf of the blocks of the TPE. The composition can also be obtained by extrusion-mixing at a temperature higher than the temperature Tg or Tf of the blocks of the TPE.
Une telle méthode de préparation peut par exemple être utilisée pour des compositions comprenant, en masse, de 50% à 95% de poudrette, préférentiellement de 50% à 90% et notamment de 50% à 85%. Such a preparation method can for example be used for compositions comprising, by mass, from 50% to 95% of crumb, preferably from 50% to 90% and in particular from 50% to 85%.
Dans le cas où un système de réticulation est inclus dans la composition, la phase de travail thermomécanique précédemment décrite peut être suivie d'une deuxième phase de travail mécanique (parfois qualifiée de phase "productive") à plus basse température, typiquement inférieure à 110°C, phase de finition au cours de laquelle est incorporé le système de réticulation. In the case where a crosslinking system is included in the composition, the thermomechanical working phase previously described can be followed by a second mechanical working phase (sometimes called "productive" phase) at a lower temperature, typically below 110 ° C, finishing phase during which the crosslinking system is incorporated.
La composition finale ainsi obtenue peut ensuite être calandrée, par exemple sous la forme d'une feuille ou d'une plaque, notamment pour une caractérisation au laboratoire, ou encore extrudée, pour former par exemple un profilé de caoutchouc utilisé pour la fabrication de semi-finis pour pneumatiques. Ces produits peuvent ensuite être utilisés pour la fabrication de pneumatiques, selon les techniques connues de l'homme du métier. The final composition thus obtained can then be calendered, for example in the form of a sheet or a plate, in particular for a characterization in the laboratory, or else extruded, to form for example a rubber profile used for the manufacture of semi -finished for tires. These products can then be used for the manufacture of tires, according to techniques known to those skilled in the art.
Les exemples qui suivent illustrent l'invention sans toutefois la limiter. The examples which follow illustrate the invention without however limiting it.
Exemples de réalisation de l'invention Examples of embodiment of the invention
Caractérisation des poudrettes et des compositions de caoutchouc des exemples Characterization of the crumbs and rubber compositions of the examples
Dans les exemples, les poudrettes de caoutchouc sont caractérisées comme indiqué ci-après. In the examples, the rubber crumbs are characterized as indicated below.
Mesure de la taille des particules: Particle size measurement:
La taille des particules (notamment le D50) peut être mesurée par granulométrie laser de type mastersizer 3000 de la société Malverne. La mesure est réalisée en voie liquide, dispersés dans l'alcool après un traitement préalable de 1min d'ultra-sons afin de garantir la dispersion des particules. La mesure est réalisée conformément à la norme ISO-13320-1. The size of the particles (in particular the D50) can be measured by laser granulometry of the mastersizer 3000 type from the company Malverne. The measurement is carried out in a liquid way, dispersed in alcohol after a preliminary treatment of 1 min of ultrasound in order to guarantee the dispersion of the particles. The measurement is carried out in accordance with ISO-13320-1.
Mesure de l'extrait acétonique: Measurement of the acetone extract:
Le taux d'extrait acétonique est mesuré selon la norme ISO1407, au moyen d'un extracteur de type soxhlet. The acetone extract rate is measured according to ISO1407 standard, using a soxhlet extractor.
Une prise d'essai d'échantillon (entre 500 mg et 5g) est introduite dans une cartouche d'extraction puis placée dans le tube extracteur du soxhlet. Un volume d'acétone égal à deux ou trois fois le volume du tube extracteur est placé dans le collecteur du soxhlet. Le soxhlet est ensuite assemblé puis mis à chauffer durant 16h. A sample test sample (between 500 mg and 5g) is introduced into an extraction cartridge and then placed in the extractor tube of the soxhlet. A volume of acetone equal to two or three times the volume of the extractor tube is placed in the collector of the soxhlet. The soxhlet is then assembled and then heated for 16 hours.
L'échantillon est pesé après extraction. Le taux d'extrait acétonique correspond à la perte de masse de l'échantillon durant l'extraction, rapportée à sa masse initiale. The sample is weighed after extraction. The acetone extract rate corresponds to the loss of mass of the sample during extraction, compared to its initial mass.
Mesure de l'extrait chloroformique: Measurement of chloroform extract:
Le taux d'extrait chloroformique est mesuré selon la norme ISO1407, au moyen d'un extracteur de type soxhlet. The chloroform extract rate is measured according to ISO1407, using a soxhlet extractor.
Une prise d'essai d'échantillon (entre 500 mg et 5g) est introduite dans une cartouche d'extraction puis placée dans le tube extracteur du soxhlet. Un volume de chloroforme égal à deux ou trois fois le volume du tube extracteur est placé dans le collecteur du soxhlet. Le soxhlet est ensuite assemblé puis mis à chauffer durant 16h. A sample test sample (between 500 mg and 5g) is introduced into an extraction cartridge and then placed in the extractor tube of the soxhlet. A volume of chloroform equal to two or three times the volume of the extractor tube is placed in the collector of the soxhlet. The soxhlet is then assembled and then heated for 16 hours.
L'échantillon est pesé après extraction. Le taux d'extrait chloroformique correspond à la perte de masse de l'échantillon durant l'extraction, rapportée à sa masse initiale. The sample is weighed after extraction. The level of chloroform extract corresponds to the loss of mass of the sample during extraction, compared to its initial mass.
Mesure des masses moléculaires moyennes de l'extrait chloroformique: Measurement of the average molecular weights of the chloroform extract:
Les masses moléculaires sont déterminées par chromatographie d'exclusion stérique, selon un étalonnage de Moore et selon la norme ISO16014. The molecular weights are determined by size exclusion chromatography, according to a Moore calibration and according to the ISO16014 standard.
La mesure de la masse moléculaire moyenne en poids (Mw) de l'extrait chloroformique est réalisée par chromatographie d'exclusion stérique (SEC) avec un détecteur à indice de réfraction (RI). Le système est composé d'une chaîne Alliance 2695 de chez Waters, d'un four à colonne de chez Waters ainsi que d'un détecteur RI 410 de chez Waters. Le jeu de colonnes utilisé est composé de 2 colonnes PL GEL MIXED D (300 x 7,5 mm 5pm) suivies de 2 colonnes PL GEL MIXED E (300 x 7,5 mm 3pm) de la société Agilent. Ces colonnes sont placées dans un four à colonnes thermostaté à 35°C. La phase mobile utilisée est du tétrahydrofurane non antioxydé. Le débit de la phase mobile est de lml/min. Le détecteur RI est également thermostaté à 35°C. The weight average molecular weight (Mw) of the chloroform extract is measured by steric exclusion chromatography (SEC) with a refractive index (RI) detector. The system consists of an Alliance 2695 chain from Waters, a column oven from Waters and an RI 410 detector from Waters. The set of columns used is composed of 2 PL GEL MIXED D columns (300 x 7.5 mm 5pm) followed by 2 PL GEL MIXED E columns (300 x 7.5 mm 3pm) from the company Agilent. These columns are placed in a column oven thermostatically controlled at 35 ° C. The mobile phase used is non-antioxidized tetrahydrofuran. The flow rate of the mobile phase is lml / min. The RI detector is also thermostatically controlled at 35 ° C.
L'extrait chloroformique est séché sous flux d'azote. L'extrait sec est ensuite repris à lg/l dans le tétrahydrofurane non antioxydé à 250 ppm pendant 2 heures sous agitation. La solution obtenue est filtrée à l'aide d'une seringue et d'un filtre seringue 0,45pm en PTFE à usage unique. 100 pl de la solution filtrée est injecté dans le système chromatographique conditionné à lml/min et 35°C. The chloroform extract is dried under nitrogen flow. The dry extract is then taken up at lg / l in non-antioxidized tetrahydrofuran at 250 ppm for 2 hours with stirring. The solution obtained is filtered using a syringe and a 0.45pm syringe filter in disposable PTFE. 100 μl of the filtered solution is injected into the chromatographic system conditioned at lml / min and 35 ° C.
Les résultats de Mw sont fournis par intégration des pics chromatographiques détectés par détecteur RI au-delà d'une valeur de 2000g/mol. La Mw est calculée à partir d'une calibration réalisée à l'aide de polystyrènes étalons. Mesure de la fraction massique de noir de carbone : The Mw results are provided by integration of the chromatographic peaks detected by an RI detector beyond a value of 2000 g / mol. The Mw is calculated from a calibration carried out using standard polystyrenes. Measurement of the mass fraction of carbon black:
La mesure de la fraction massique de noir de carbone est faite par une analyse thermogravimétrique (ATG) selon la norme NF T-46-07, sur un appareil de la société Mettler Toledo modèle « TGA/DSC1 ». Environ 20 mg d'échantillon est introduit dans l'analyseur thermique, puis soumis à un programme thermique de 25 à 600°C sous atmosphère inerte (phase pyrolysable) puis de 400 à 750°C sous atmosphère oxydante (phase oxydable). La masse de l'échantillon est mesurée en continu tout au long du programme thermique. Le taux de noir correspond à la perte de masse mesurée lors de la phase oxydable rapportée à la masse d'échantillon initiale. The measurement of the mass fraction of carbon black is made by a thermogravimetric analysis (ATG) according to standard NF T-46-07, on an apparatus of the company Mettler Toledo model "TGA / DSC1". Approximately 20 mg of sample is introduced into the thermal analyzer, then subjected to a thermal program from 25 to 600 ° C. under an inert atmosphere (pyrolyzable phase) then from 400 to 750 ° C. under an oxidizing atmosphere (oxidizable phase). The mass of the sample is measured continuously throughout the thermal program. The black content corresponds to the loss of mass measured during the oxidizable phase compared to the initial sample mass.
Dans les exemples, les compositions de caoutchouc sont caractérisées avant et/ou après cuisson comme indiqué ci-après. In the examples, the rubber compositions are characterized before and / or after curing as indicated below.
Propriétés dynamiques (après cuisson): Dynamic properties (after cooking):
Les propriétés dynamiques et en particulier le tan(5)max sont mesurées sur un viscoanalyseur (Metravib V A4000), selon la norme ASTM D 5992 - 96. On enregistre la réponse d'un échantillon de composition vulcanisée (éprouvette cylindrique de 4 mm d'épaisseur et de 400 mm2 de section), soumis à une sollicitation sinusoïdale en cisaillement simple alterné, à la fréquence de 10Hz, à 23°C, selon la norme ASTM D 1349 - 99. On effectue un balayage en amplitude de déformation crête à crête de 0,1 à 50% (cycle aller), puis de 50% à 1 % (cycle retour). Le résultat exploité est le facteur de perte (tan delta). Pour le cycle retour, on indique la valeur maximale de tan d observée (tan(delta)max)). Pour la valeur de tan(delta)max à 23°C, plus la valeur est basse, plus la composition aura une hystérèse faible et donc un résistance au roulement faible. The dynamic properties and in particular the tan (5) max are measured on a viscoanalyzer (Metravib V A4000), according to standard ASTM D 5992 - 96. The response of a sample of vulcanized composition is recorded (cylindrical test piece of 4 mm d 'thickness and 400 mm2 section), subjected to a sinusoidal stress in alternating single shear, at the frequency of 10 Hz, at 23 ° C, according to standard ASTM D 1349 - 99. A sweep is carried out in amplitude of peak deformation at peak from 0.1 to 50% (outward cycle), then from 50% to 1% (return cycle). The exploited result is the loss factor (tan delta). For the return cycle, the maximum value of tan d observed (tan (delta) max) is indicated. For the maximum tan (delta) value at 23 ° C., the lower the value, the more the composition will have a low hysteresis and therefore a low rolling resistance.
Compositions de caoutchouc Rubber compositions
La composition selon l'invention est fabriquée par extrusion-mélangeage à une température de 160°C. Alternativement, les compositions pourraient être préparées dans un mélangeur interne également à la température de 160°C ou par frittage comme décrit plus haut. La composition témoin est fabriquée avec une introduction de l'ensemble des constituants (sauf les ingrédients de réticulation) sur un mélangeur interne, avec une phase de travail thermomécanique jusqu'à une température de 130°C, une phase d'introduction du système de vulcanisation à une température inférieure, et une phase de cuisson à 150°C. The composition according to the invention is produced by extrusion-mixing at a temperature of 160 ° C. Alternatively, the compositions could be prepared in an internal mixer also at a temperature of 160 ° C or by sintering as described above. The control composition is produced with an introduction of all of the constituents (except the crosslinking ingredients) on an internal mixer, with a thermomechanical working phase up to a temperature of 130 ° C., a phase of introduction of the vulcanization at a lower temperature, and a baking phase at 150 ° C.
Les exemples présentés dans le tableau 1 ont pour objet de comparer l'hystérèse d'une composition non conforme (Tl) à celle d'une composition conforme à l'invention (Cl). Les quantités des ingrédients des compositions sont indiquées en % massique. The examples presented in Table 1 are intended to compare the hysteresis of a non-conforming composition (T1) to that of a composition according to the invention (Cl). The amounts of the ingredients of the compositions are indicated in% by mass.
Les tan(delta)max à 23°C mesurés pour toutes les compositions sont indiqués à la dernière ligne du tableau 1, et l'on peut observer que l'hystérèse de la composition conforme à l'invention est améliorée par rapport à la composition non conforme, signe d'une résistance au roulement diminuée en pneumatique. The maximum tan (delta) at 23 ° C. measured for all the compositions is indicated in the last line of Table 1, and it can be observed that the hysteresis of the composition conforms to the invention is improved compared to the non-conforming composition, a sign of reduced rolling resistance in tires.
[Tableau 1] [Table 1]
Figure imgf000021_0001
Références du tableau 1 :
Figure imgf000021_0001
References for table 1:
(1) NR : Caoutchouc naturel (1) NR: Natural rubber
(2) SBS « DX1000-A » de la société Kraton (2) SBS "DX1000-A" from Kraton
(3) Poudrette « RNM60 » de la société Rubber Ressources, qui présente un taux d'extrait acétonique de 7,4% et un taux d'extrait chloroformique de 8,2% et un D50 de 209 pm. (3) "RNM60" crumb from the company Rubber Resources, which has an acetone extract rate of 7.4% and a chloroform extract rate of 8.2% and a D50 of 209 pm.

Claims

Revendications Claims
1. Pneumatique comprenant une composition de caoutchouc à base d'au moins une poudrette de caoutchouc et un élastomère thermoplastique ladite poudrette de caoutchouc représentant 50% en masse ou plus de la composition, et présentant un ratio de l'extrait chloroformique sur l'extrait acétonique inférieur à 2 ; les extraits chloroformique et acétonique étant exprimés en pourcentages massiques. 1. A tire comprising a rubber composition based on at least one rubber crumb and a thermoplastic elastomer, said rubber crumb representing 50% by mass or more of the composition, and having a ratio of the chloroformic extract to the extract acetone less than 2; the chloroform and acetone extracts being expressed in percentages by mass.
2. Pneumatique selon la revendication 1 dans lequel la poudrette de caoutchouc est présente à un taux compris dans un domaine allant de 50% à 95% en masse, préférentiellement de 60% à 90% et plus préférentiellement de 70% à 90%. 2. A tire according to claim 1, in which the rubber crumb is present at a rate comprised in a range ranging from 50% to 95% by mass, preferably from 60% to 90% and more preferably from 70% to 90%.
3. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la poudrette de caoutchouc présente un ratio de l'extrait chloroformique sur l'extrait acétonique inférieur ou égal à 1,5. 3. Tire according to any one of the preceding claims, in which the rubber crumb has a ratio of the chloroformic extract to the acetonic extract less than or equal to 1.5.
4. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la poudrette présente un extrait acétonique compris entre 3 et 15 % en masse, plus préférentiellement compris dans un domaine allant de 3 à 10 % en masse. 4. Tire according to any one of the preceding claims, in which the powder has an acetone extract of between 3 and 15% by mass, more preferably included in a range ranging from 3 to 10% by mass.
5. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la poudrette présente un extrait chloroformique compris entre 3 et 20% en masse, plus préférentiellement compris dans un domaine allant de 5 à 15 % en masse. 5. Tire according to any one of the preceding claims, in which the crumb has a chloroform extract of between 3 and 20% by mass, more preferably included in a range ranging from 5 to 15% by mass.
6. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la poudrette présente une taille moyenne de particules (D50) comprise entre 10 et 400 pm, préférentiellement entre 50 et 250 pm et plus préférentiellement entre 70 et 220 pm. 6. Tire according to any one of the preceding claims, in which the crumb has an average particle size (D50) of between 10 and 400 μm, preferably between 50 and 250 μm and more preferably between 70 and 220 μm.
7. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel l'élastomère thermoplastique est choisi dans le groupe des élastomères thermoplastiques styréniques, de préférence dans le groupe des élastomères thermoplastiques styréniques insaturés. 7. Tire according to any one of the preceding claims, in which the thermoplastic elastomer is chosen from the group of styrenic thermoplastic elastomers, preferably from the group of unsaturated styrenic thermoplastic elastomers.
8. Pneumatique selon la revendication précédente, dans lequel le bloc élastomèrique de l'élastomère thermoplastique est un polybutadiène, ou un copolymère statistique de butadiène et de styrène. 8. A tire according to the preceding claim, wherein the elastomeric block of the thermoplastic elastomer is a polybutadiene, or a random copolymer of butadiene and styrene.
9. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la composition comprend en outre un système de réticulation comprenant du soufre ou un peroxyde organique. 9. Tire according to any one of the preceding claims, in which the the composition further comprises a crosslinking system comprising sulfur or an organic peroxide.
10. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la composition comprend en outre une charge renforçante. 10. Tire according to any one of the preceding claims, in which the composition also comprises a reinforcing filler.
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