BR102022026078A2

BR102022026078A2 - RUBBER COMPOSITION OF TREAD WITH MAJOR RENEWABLE CONTENT

Info

Publication number: BR102022026078A2
Application number: BR102022026078-8A
Authority: BR
Inventors: Stacey Lynne Dean-Sioss
Original assignee: The Goodyear Tire & Rubber Company
Priority date: 2021-12-20
Filing date: 2022-12-20
Publication date: 2023-06-27

Abstract

Um componente de pneu formado a partir de uma composição de borracha compreendendo uma porcentagem em peso majoritária de materiais renováveis. A composição de borracha compreendendo, com base em 100 partes por peso (phr) de elastômero: uma mistura de pelo menos dois elastômeros de borracha selecionados de um grupo que consiste em: em torno de 40 phr a em torno de 50 phr de polibutadieno; até em torno de 35 phr de copolímero de estireno-butadieno; até em torno de 45 phr de borracha natural; um material de resina bio-derivado; e um enchimento bio-derivado compreendendo sílica e enchimento de negro de fumo. Nas modalidades contempladas, o enchimento de negro de fumo é pelo menos parcialmente derivado de uma matéria-prima de base biológica antes da sua adição à composição de borracha. A resina e a sílica sendo também derivadas a partir de materiais renováveis.A tire component formed from a rubber composition comprising a major weight percentage of renewable materials. A rubber composition comprising, based on 100 parts by weight (phr) of elastomer: a blend of at least two rubber elastomers selected from the group consisting of: about 40 phr to about 50 phr of polybutadiene; up to about 35 phr of styrene-butadiene copolymer; up to around 45 phr of natural rubber; a bio-derived resin material; and a bio-derived filler comprising silica and carbon black filler. In contemplated embodiments, the carbon black filler is at least partially derived from a biobased feedstock prior to its addition to the rubber composition. The resin and silica are also derived from renewable materials.

Description

RUBBER COMPOSITION OF TREAD WITH MAJOR RENEWABLE CONTENT

Field of Invention

[001] As presentes modalidades exemplificativas referem-se a uma composição de borracha de pneu contendo uma porcentagem em peso majoritária de teor renovável. Encontra aplicação particular em conjunto com componentes de banda de rodagem e será descrita com referência particular aos mesmos. No entanto, é apreciado que as presentes modalidades exemplares também são passíveis de outras aplicações semelhantes.[001] The present exemplary embodiments refer to a tire rubber composition containing a majority weight percentage of renewable content. It finds particular application in conjunction with tread components and will be described with particular reference thereto. However, it is appreciated that the present exemplary embodiments are also amenable to other similar applications.

Fundamentals of the Invention

[002] Para melhorar a sustentabilidade na indústria de pneus, há um esforço contínuo para desenvolver composições de pneus de borracha a partir de fontes renováveis. No entanto, as composições sustentáveis devem se comportar de maneiras previstas para que um pneu atinja sua finalidade pretendida. Portanto, uma composição de borracha sustentável é desejada a partir da qual há pouco ou nenhum comprometimento no desempenho da borracha.[002] To improve sustainability in the tire industry, there is an ongoing effort to develop rubber tire compositions from renewable sources. However, sustainable compounds must behave in predictable ways for a tire to achieve its intended purpose. Therefore, a sustainable rubber composition is desired from which there is little or no compromise in rubber performance.

[003] Em compostos de pneus de borracha, cada material e aditivo são combinados com elastômeros para conferir propriedades específicas no pneu resultante. Atualmente, vários materiais – resina e negro de fumo sendo dois entre eles – são derivados de uma fonte de combustível fóssil (também referida neste documento como "hidrocarboneto") (isto é, petróleo, carvão ou gás natural). As emissões da fabricação desses materiais derivados de petróleo incluem orgânicos, compostos de enxofre, monóxido de carbono (CO) e outros contaminantes. Para diminuir o impacto ambiental de tais emissões, há um desejo de reduzir, ou excluir completamente, a partir dos compostos de borracha os materiais que se originam de fontes de combustíveis fósseis. No entanto, as tecnologias anteriores tornaram difícil para, sem se mencionar uma combinação de, materiais alternativos bio-derivados para se replicar o desempenho de materiais convencionais em compostos de pneus.[003] In rubber tire compounds, each material and additive is combined with elastomers to impart specific properties to the resulting tire. Currently, several materials – resin and carbon black being two among them – are derived from a fossil fuel source (also referred to herein as “hydrocarbon”) (ie petroleum, coal or natural gas). Emissions from manufacturing these petroleum-based materials include organics, sulfur compounds, carbon monoxide (CO) and other contaminants. To lessen the environmental impact of such emissions, there is a desire to reduce, or completely exclude, from rubber compounds those materials that originate from fossil fuel sources. However, prior technologies have made it difficult for, not to mention a combination of, alternative bio-derived materials to replicate the performance of conventional materials in tire compounds.

[004] Para atender ao desafio de fornecer uma composição de borracha de pneu a partir de fontes de combustível sustentáveis, bio-renováveis e não fósseis, é desejável se avaliar uma composição de borracha formada a partir de uma combinação de materiais incluindo resina derivada de um recurso renovável.[004] To meet the challenge of providing a tire rubber composition from sustainable, bio-renewable and non-fossil fuel sources, it is desirable to evaluate a rubber composition formed from a combination of materials including resin derived from a renewable resource.

SUMMARY OF THE INVENTION

[005] Uma modalidade do presente relatório descritivo refere-se a um componente de pneu formado a partir de uma composição de borracha compreendendo uma porcentagem em peso majoritária de materiais renováveis. A composição de borracha compreende, com base em 100 partes por peso (phr) de elastômero:
uma mistura de pelo menos dois elastômeros de borracha selecionados de um grupo consistindo em:
uma mistura de pelo menos dois elastômeros de borracha selecionados de um grupo consistindo em:
em torno de 50 phr de polibutadieno;
até em torno de 35 phr de copolímero de estireno-butadieno;
até em torno de 45 phr de borracha natural;
um material de resina bio-derivado; e
um enchimento bio-derivado compreendendo sílica e enchimento de negro de fumo. Nas modalidades contempladas, o enchimento de negro de fumo é pelo menos parcialmente derivado de uma matéria-prima de base biológica antes da sua adição à composição de borracha. A resina e a sílica também são derivadas de materiais renováveis.[005] One embodiment of this specification relates to a tire component formed from a rubber composition comprising a majority weight percentage of renewable materials. The rubber composition comprises, based on 100 parts by weight (phr) of elastomer:
a mixture of at least two rubber elastomers selected from a group consisting of:
a mixture of at least two rubber elastomers selected from a group consisting of:
around 50 phr of polybutadiene;
up to about 35 phr of styrene-butadiene copolymer;
up to around 45 phr of natural rubber;
a bio-derived resin material; It is
a bio-derived filler comprising silica and carbon black filler. In contemplated embodiments, the carbon black filler is at least partially derived from a biobased feedstock prior to its addition to the rubber composition. The resin and silica are also derived from renewable materials.

Detailed Description of the Invention

[006] O presente relatório descritivo refere-se a uma composição de borracha contendo uma porcentagem em peso majoritária de teor renovável. O relatório descritivo refere-se ainda a um pneu de borracha tendo um componente de pneu compreendendo o composto.[006] This descriptive report refers to a rubber composition containing a majority weight percentage of renewable content. The specification further relates to a rubber tire having a tire component comprising the compound.

[007] Conforme usado neste documento, os termos "borracha composta", "composto de borracha" e "composto" referem-se a uma composição de borracha contendo elastômeros que foram compostos ou misturados com ingredientes de composição de borracha apropriados. Os termos "borracha" e "elastômero" e "polímero" podem ser usados de forma intercambiável, a menos que indicado de outra forma. Acredita-se que tais termos são bem conhecidos pelos especialistas na área técnica.[007] As used herein, the terms "composite rubber", "composite rubber" and "composite" refer to a rubber composition containing elastomers that have been compounded or mixed with appropriate rubber composition ingredients. The terms "rubber" and "elastomer" and "polymer" may be used interchangeably unless otherwise noted. It is believed that such terms are well known to those skilled in the art.

[008] Conforme usado neste documento, exceto quando o contexto exigir de outra forma, o termo "compreende" e variações do termo, como "compreendendo", "compreende" e "compreendido", não se destinam a excluir aditivos, componentes, números inteiros ou etapas adicionais. Conforme usado neste documento, as palavras "em torno de" significam aproximadamente e podem incluir valores ±1 além dos listados neste documento.[008] As used herein, except where the context otherwise requires, the term "comprises" and variations of the term, such as "comprising", "comprises" and "comprised", are not intended to exclude additives, components, numbers integers or additional steps. As used in this document, the words "around" mean approximately and may include values ±1 beyond those listed in this document.

[009] Conforme usado neste documento, o termo "base biológica" ou "bioderivado" refere-se a um material derivado de um recurso renovável ou sustentável ou fonte natural e pode até incluir uma fonte industrial quando, por exemplo, um subproduto ou produto residual está sendo capturado e reutilizado para reduzir ou eliminar emissões prejudiciais ao meio ambiente. Um exemplo limitante é o sequestro de óxidos de carbono para uso como matéria-prima.[009] As used in this document, the term "biologically based" or "bioderivative" refers to a material derived from a renewable or sustainable resource or natural source and may even include an industrial source when, for example, a by-product or product residual is being captured and reused to reduce or eliminate harmful emissions into the environment. A limiting example is the sequestration of carbon oxides for use as a raw material.

[010] Conforme usado neste documento, as palavras "renovável" e "sustentável" são empregadas de forma intercambiável e daqui em diante compreende material reciclado também, "conteúdo" e "material" são usados de forma intercambiável.[010] As used in this document, the words "renewable" and "sustainable" are used interchangeably and hereinafter also include recycled material, "content" and "material" are used interchangeably.

[011] Exclui-se parcialmente, e mais preferencialmente totalmente, materiais de radiocarbono e carbono fóssil derivados de petróleo, carvão ou uma fonte de gás natural. Exemplos de formas de recursos que o material de base biológica pode ser derivado incluem, mas não estão limitados a, material de biomassa fresco (ou da fermentação de), tal como milho, óleos vegetais, etc.[011] Partially, and more preferably wholly, radiocarbon and fossil carbon materials derived from petroleum, coal, or a natural gas source are excluded. Examples of resource forms that bio-based material can be derived from include, but are not limited to, fresh (or fermented) biomass material such as corn, vegetable oils, etc.

[012] Um aspecto chave do relatório descritivo consiste do teor percentual em peso de conteúdo renovável obtido usando uma combinação de vários materiais renováveis. Um aspecto adicional da composição de borracha divulgada é que o desempenho de uma composição de borracha curada com uma porcentagem em peso majoritária de conteúdo renovável corresponde ou melhora o desempenho da banda de rodagem (resistência ao desgaste, ao desgaste e ao rolamento) de composições de borracha convencionais feitas de materiais derivados de petróleo.[012] A key aspect of the descriptive report is the percentage by weight of renewable content obtained using a combination of various renewable materials. A further aspect of the disclosed rubber composition is that the performance of a cured rubber composition with a major weight percentage of renewable content matches or improves the tread performance (wear, tear and rolling resistance) of rubber compositions. conventional rubbers made from petroleum-derived materials.

Rubber Polymer(s)

[013] A composição de borracha divulgada compreende uma mistura de pelo menos duas borrachas e, mais particularmente, a composição de borracha divulgada compreende uma mistura de pelo menos duas borrachas e mais particularmente, elastômeros à base de dieno conjugados. Na prática, vários elastômeros à base de dieno conjugado podem ser usados para a composição de borracha, tais como, por exemplo, polímeros e copolímeros de pelo menos um sendo de isopreno e 1,3-butadieno e de estireno copolimerizado com pelo menos um sendo de isopreno e 1,3-butadieno. Representativos de tais elastômeros à base de dieno conjugado são, por exemplo, compreendidos por pelo menos um dentre cis 1,4-poliisopreno (natural e sintético), cis 1,4-polibutadieno, copolímeros de estireno/butadieno, polibutadieno vinílico médio com um teor de vinil 1,2 em uma faixa em torno de 15 a em torno de 90 por cento, copolímeros de isopreno/butadieno e terpolímeros de estireno/isopreno/butadieno.[013] The disclosed rubber composition comprises a blend of at least two rubbers, and more particularly, the disclosed rubber composition comprises a blend of at least two rubbers, and more particularly, conjugated diene-based elastomers. In practice, various elastomers based on conjugated diene can be used for the rubber composition, such as, for example, polymers and copolymers of at least one being of isoprene and 1,3-butadiene and of copolymerized styrene with at least one being of isoprene and 1,3-butadiene. Representative of such conjugated diene-based elastomers are, for example, comprised of at least one of cis 1,4-polyisoprene (natural and synthetic), cis 1,4-polybutadiene, styrene/butadiene copolymers, medium vinyl polybutadiene with a 1,2 vinyl content in a range from around 15 to around 90 percent, isoprene/butadiene copolymers and styrene/isoprene/butadiene terpolymers.

[014] Na prática, a borracha ou elastômeros preferidos são poliisopreno (natural ou sintético), polibutadieno e SBR. Em outra modalidade, os elastômeros de borracha são poliisopreno e polibutadieno. Em uma modalidade, a polibutadina está presente em uma quantidade majoritária. Em uma modalidade preferencial, o poliisopreno está presente em uma quantidade majoritária.[014] In practice, the preferred rubber or elastomers are polyisoprene (natural or synthetic), polybutadiene and SBR. In another embodiment, the rubber elastomers are polyisoprene and polybutadiene. In one embodiment, the polybutadine is present in a major amount. In a preferred embodiment, the polyisoprene is present in a major amount.

[015] Em uma modalidade, a composição de borracha compreende em torno de 30 phr a em torno de 60 phr de polibutadieno e, mais preferencialmente, em torno de 40 phr a em torno de 50 phr de polibutadieno. Em uma modalidade, a composição de borracha compreende até 20% em peso de polibutadieno.[015] In one embodiment, the rubber composition comprises around 30 phr to around 60 phr of polybutadiene, and more preferably around 40 phr to around 50 phr of polybutadiene. In one embodiment, the rubber composition comprises up to 20% by weight of polybutadiene.

[016] Na prática, prevê-se que o elastômero de cis 1,4-polibutadieno pode ser uma borracha de cis 1,4-polibutadieno preparada com catalisador de neodímio que pode ser preparado, por exemplo, por polimerização de monômero de 1,3- polibutadieno em uma solução de solvente orgânico na presença de um sistema de catalisador composto de composto de nrodímio. No entanto, tal 1,4-polibutadieno pode ser preparado, por outro lado, por catálise de níquel em solução orgânica de borracha de cis 1,3-budadieno.[016] In practice, it is envisaged that the cis 1,4-polybutadiene elastomer can be a cis 1,4-polybutadiene rubber prepared with neodymium catalyst that can be prepared, for example, by polymerization of monomer 1, 3-polybutadiene in an organic solvent solution in the presence of a catalyst system composed of nrodymium compound. However, such 1,4-polybutadiene can be prepared, on the other hand, by nickel catalysis in organic solution of cis 1,3-budadiene rubber.

[017] Representativo de tal catalisador de neodímio preparado cis 1,4- polibutadieno vem a ser, por exemplo, e não se destina a ser limitante, o BUD 1223™ da The Goodyear Tire & Rubber Company e CB25™ da Lanxess.[017] Representative of such a neodymium catalyst prepared cis 1,4-polybutadiene is, for example, and is not intended to be limiting, BUD 1223™ from The Goodyear Tire & Rubber Company and CB25™ from Lanxess.

[018] A borracha natural de cis 1,4-poliisopreno e cis 1,4-poliisopreno são bem conhecidas por aqueles especialistas na área técnica da borracha. Na prática, um segundo polímero de borracha pode incluir um poliisopreno. Em uma modalidade, o poliisopreno pode estar presente em uma quantidade minoritária. Em outra modalidade, o poliisopreno pode estar presente em uma quantidade majoritária. Na prática, a borracha ou elastômeros preferidos incluem poliisopreno (natural ou sintético) em alguma quantidade. Em uma modalidade, a composição de borracha compreende até em torno de 45 phr de poliisopreno, preferencialmente na forma de borracha natural. Em uma modalidade, a composição de borracha compreende pelo menos em torno de 35 phr de poliisopreno, preferencialmente na forma de borracha natural. Em certas modalidades, a composição de borracha compreende em torno de 35 phr a em torno de 45 phr de poliisopreno na forma de borracha natural. Em uma modalidade, a composição de borracha compreende em torno de 10 a em torno de 35% em peso e mais preferencialmente em torno de 15 a em torno de 30% em peso de poliisopreno.[018] The natural rubber of cis 1,4-polyisoprene and cis 1,4-polyisoprene are well known to those skilled in the technical field of rubber. In practice, a second rubber polymer may include a polyisoprene. In one embodiment, the polyisoprene can be present in a minor amount. In another embodiment, the polyisoprene can be present in a major amount. In practice, the preferred rubber or elastomers include polyisoprene (natural or synthetic) in some amount. In one embodiment, the rubber composition comprises up to about 45 phr of polyisoprene, preferably in the form of natural rubber. In one embodiment, the rubber composition comprises at least about 35 phr of polyisoprene, preferably in the form of natural rubber. In certain embodiments, the rubber composition comprises from about 35 phr to about 45 phr of polyisoprene in natural rubber form. In one embodiment, the rubber composition comprises from about 10 to about 35% by weight and more preferably from about 15 to about 30% by weight of polyisoprene.

[019] Em uma modalidade contemplada, pelo menos um polímero de borracha inclui uma borracha de estireno-butadieno. Os copolímeros de estireno/butadieno incluem aqueles preparados por polimerização em emulsão aquosa (ESBR) e polimerização em solução de solvente orgânico (SSBR). Em uma modalidade, um SBR preparado para polimerização em solução (SSBR) também é contemplado, que normalmente tem um teor de estireno ligado em uma faixa em torno de 9 a em torno de 36 por cento. No entanto, modalidades são contempladas em que o SSBR tem um teor de estireno ligado superior a 30 por cento, tal como 34%.[019] In a contemplated embodiment, the at least one rubber polymer includes a styrene-butadiene rubber. Styrene/butadiene copolymers include those prepared by aqueous emulsion polymerization (ESBR) and organic solvent solution polymerization (SSBR). In one embodiment, an SBR prepared for solution polymerization (SSBR) is also contemplated, which typically has a bound styrene content in a range from around 9 to around 36 percent. However, embodiments are contemplated in which the SSBR has a bound styrene content greater than 30 percent, such as 34%.

[020] A composição de borracha pode compreender até em torno de 35 phr da borracha de estireno-butadieno. Em uma modalidade, a composição de borracha compreende ESBR e SSBR. Em uma modalidade, a composição de borracha compreende SSBR e exclui ESBR. Para modalidades em que a mistura de polímeros de borracha compreende SSBR, o SSBR pode estar presente em uma quantidade em torno de 5 phr a em torno de 30 phr e, mais preferencialmente, em torno de 10 a em torno de 25 phr. Em certas modalidades, a composição de borracha compreende até em torno de 5% em peso de SSBR.[020] The rubber composition can comprise up to around 35 phr of styrene-butadiene rubber. In one embodiment, the rubber composition comprises ESBR and SSBR. In one embodiment, the rubber composition comprises SSBR and excludes ESBR. For embodiments where the rubber polymer blend comprises SSBR, the SSBR can be present in an amount from about 5 phr to about 30 phr, and more preferably from about 10 to about 25 phr. In certain embodiments, the rubber composition comprises up to about 5% by weight of SSBR.

[021] O SSBR pode ser convenientemente preparado, por exemplo, por catalisação de lítio orgânico na presença de um solvente de hidrocarboneto orgânico. Em uma modalidade, o SSBR não é funcionalizado. Em uma modalidade, pelo menos um polímero de borracha, tal como o SSBR, pode ser funcionalizado.[021] The SSBR can be conveniently prepared, for example, by catalyzing organic lithium in the presence of an organic hydrocarbon solvent. In one embodiment, the SSBR is not functionalized. In one embodiment, at least one rubber polymer, such as SSBR, can be functionalized.

[022] Representativos de elastômeros funcionalizados são, por exemplo, elastômeros de estireno/butadieno contendo um ou mais grupos funcionais compostos por:

(A) grupo funcional amina reativo com grupos hidroxilas em sílica precipitada,
(B) grupo funcional siloxi, incluindo grupos siloxi de cadeia de extremidade, reativos com grupos hidroxilas em sílica precipitada,
(C) combinação de grupos funcionais amina e siloxi reativos com grupos hidroxilas na referida sílica precipitada,
(D) combinação de grupos funcionais tiol e siloxi (por exemplo, etoxissilano) reativos com grupos hidroxilas na sílica precipitada,
(E) combinação de grupos funcionais imina e siloxi reativos com grupos hidroxilas na sílica precipitada,
(F) grupos funcionais hidroxila reativos com a sílica precipitada.

[022] Representatives of functionalized elastomers are, for example, styrene/butadiene elastomers containing one or more functional groups composed of:

(A) Amine functional group reactive with hydroxyl groups in precipitated silica,
(B) siloxy functional group, including end-chain siloxy groups, reactive with hydroxyl groups in precipitated silica,
(C) combination of amine and siloxy functional groups reactive with hydroxyl groups in said precipitated silica,
(D) combination of thiol and siloxy (e.g. ethoxysilane) functional groups reactive with hydroxyl groups in the precipitated silica,
(E) combination of imine and siloxy functional groups reactive with hydroxyl groups in the precipitated silica,
(F) hydroxyl functional groups reactive with precipitated silica.

[023] Para os elastômeros funcionalizados, os representantes dos elastômeros SBR funcionalizados com amina são, por exemplo, elastômeros SBR funcionalizados em cadeia mencionados na Pat. U.S. No. 6.936.669.[023] For functionalized elastomers, representatives of amine-functionalized SBR elastomers are, for example, chain-functionalized SBR elastomers mentioned in Pat. U.S. No. 6,936,669.

[024] Representativos de uma combinação de elastômeros SBR funcionalizados com amino-siloxi com um ou mais grupos amino-siloxi conectados ao elastômero consistem, por exemplo, do HPR355™ do JSR e dos elastômeros SBR funcionalizados com amino-siloxi mencionados na Pat. U.S. No. 7.981.966.[024] Representatives of a combination of amino-siloxy-functionalized SBR elastomers with one or more amino-siloxy groups attached to the elastomer consist, for example, of JSR's HPR355™ and the amino-siloxy-functionalized SBR elastomers mentioned in U.S. Pat. U.S. No. 7,981,966.

[025] Os elastômeros de estireno/butadieno representativos funcionalizados com um grupo silano-sulfeto são, por exemplo, mencionados na Pat. U.S. Nos. 8.217.103 e 8.569.409.[025] Representative styrene/butadiene elastomers functionalized with a silanesulfide group are, for example, mentioned in U.S. Pat. U.S. Nos. 8,217,103 and 8,569,409.

[026] É ainda contemplado que, em certas modalidades, o elastômero de borracha pode ser uma borracha do tipo butil, particularmente copolímeros de isobutileno com um teor menor de hidrocarboneto(s) de dieno, tal como, por exemplo, isopreno e borracha butílica halogenada.[026] It is further contemplated that, in certain embodiments, the rubber elastomer may be a butyl-type rubber, particularly isobutylene copolymers with a lower diene hydrocarbon(s) content, such as, for example, isoprene and butyl rubber halogenated.

[027] É ainda contemplado que, em certas modalidades, o elastômero pode compreender uma borracha de halobutil compreendendo uma mistura que consiste em borracha de vlorobutil, borracha de bromobutil e misturas das mesmas.[027] It is further contemplated that, in certain embodiments, the elastomer may comprise a halobutyl rubber comprising a mixture consisting of vlorobutyl rubber, bromobutyl rubber and mixtures thereof.

[028] Os elastômeros acoplados de estanho também podem ser usados, tais como, por exemplo, copolímeros de estireno/butadieno preparados com polimerização de solução orgânica acoplada de estanho, copolímeros de isopreno/butadieno, copolímeros de estireno/isopreno, polibutadieno e terpolímeros de estireno/isopreno/butadieno, incluindo os elastômeros de estireno/butadieno funcionalizados acima mencionados. Óleo[028] Tin-coupled elastomers can also be used, such as, for example, styrene/butadiene copolymers prepared with polymerization of tin-coupled organic solution, isoprene/butadiene copolymers, styrene/isoprene copolymers, polybutadiene and tin terpolymers styrene/isoprene/butadiene, including the aforementioned functionalized styrene/butadiene elastomers. Oil

[029] Ao se desejar que a composição de borracha contenha menos materiais até a nenhum material derivado de petróleo, entende-se que a composição de borracha conterá um mínimo, se tanto, de óleo de processamento à base de petróleo. Por exemplo, é desejável que a composição de borracha seja limitada a de zero a em torno de 5 phr de óleo de processamento à base de petróleo e, mais preferencialmente, menos do que em torno de 2 phr de óleo de processamento à base de petróleo de borracha.[029] When it is desired that the rubber composition contain less materials to no petroleum-derived materials, it is understood that the rubber composition will contain a minimum, if any, petroleum-based processing oil. For example, it is desirable that the rubber composition be limited to zero to about 5 phr petroleum-based processing oil, and more preferably less than about 2 phr petroleum-based processing oil. rubber.

[030] Em uma modalidade, a composição de borracha pode compreender até em torno de 20 phr de óleo de processamento de borracha. Em outra modalidade, a composição de borracha pode compreender não menos que em torno de 1 phr de óleo de processamento de borracha. Na prática, a composição pode compreender em torno de 1 a em torno de 20 phr de óleo de processamento de borracha e, mais preferencialmente, em torno de 15 a em torno de 20 phr de óleo de processamento de borracha. O óleo de processamento pode ser incluído na composição de borracha como óleo de extensão tipicamente usado para estender elastômeros. O óleo de processamento também pode ser incluído na composição de borracha pela adição do óleo diretamente durante a composição de borracha. O óleo de processamento usado na composição de borracha pode incluir óleo de extensão presente nos elastômeros e óleo de processo adicionado durante a composição. Os óleos de processo adequados incluem vários óleos como são conhecidos na técnica, incluindo óleos de triglicerídeos aromáticos, parafínicos, naftênicos, vegetais e óleos de PCA baixos, tais como MES, TDAE, SRAE e óleos naftênicos pesados. Os óleos de PCA baixos adequados incluem aqueles com um teor aromático policíclico inferior a 3 por cento em peso, conforme determinado pelo método IP346. Os procedimentos para o método IP346 podem ser encontrados em Standard Methods for Analyis & Testing of Petroleum and Related Products e British Standard 2000 Parts, 2003, 62ª edição, publicado pelo Institute of Petroleum, Reino Unido.[030] In one embodiment, the rubber composition can comprise up to around 20 phr of rubber processing oil. In another embodiment, the rubber composition can comprise not less than about 1 phr of rubber processing oil. In practice, the composition may comprise from around 1 to around 20 phr of rubber processing oil, and more preferably from around 15 to around 20 phr of rubber processing oil. The processing oil can be included in the rubber composition as an extension oil typically used to extend elastomers. Processing oil can also be included in rubber compounding by adding the oil directly during rubber compounding. Process oil used in rubber compounding can include extension oil present in elastomers and process oil added during compounding. Suitable process oils include various oils as are known in the art, including aromatic, paraffinic, naphthenic, vegetable triglyceride oils, and low PCA oils such as MES, TDAE, SRAE, and heavy naphthenic oils. Suitable low PCA oils include those with a polycyclic aromatic content of less than 3 percent by weight, as determined by the IP346 method. Procedures for method IP346 can be found in Standard Methods for Analysing & Testing of Petroleum and Related Products and British Standard 2000 Parts, 2003, 62nd edition, published by the Institute of Petroleum, UK.

[031] Um óleo de triglicerídeo vegetal adequado é constituído por uma combinação de ésteres saturados e insaturados em que os ésteres insaturados são constituídos por uma combinação de pelo menos um de éster de ácido oleico, éster de ácido linoleato e éster de ácido linoleato. Os ésteres saturados podem ser compostos de, por exemplo, e não se destinam a ser limitantes, pelo menos um de éster de ácido esteárico e éster de ácido palmítico.[031] A suitable vegetable triglyceride oil comprises a combination of saturated and unsaturated esters wherein the unsaturated esters comprise a combination of at least one of oleic acid ester, linoleate acid ester and linoleate acid ester. The saturated esters can be composed of, for example, and are not intended to be limiting, at least one of stearic acid ester and palmitic acid ester.

[032] Em uma modalidade, o óleo de triglicerídeo vegetal é composto por pelo menos um de óleo de soja, óleo de girassol, óleo de colza e óleo de canola, que estão na forma de ésteres contendo um certo grau de insaturação. Outros exemplos adequados de óleo de triglicerídeo vegetal incluem óleos de milho, coco, semente de algodão, azeitona, palma, amendoim e cártamo. Tem-se na prática que o óleo inclui pelo menos um de óleo de soja e óleo de girassol.[032] In one embodiment, the vegetable triglyceride oil is composed of at least one of soybean oil, sunflower oil, rapeseed oil and canola oil, which are in the form of esters containing a certain degree of unsaturation. Other suitable examples of vegetable triglyceride oil include corn, coconut, cottonseed, olive, palm, peanut and safflower oils. It is in practice that the oil includes at least one of soybean oil and sunflower oil.

[033] No caso do óleo de soja, por exemplo, a distribuição percentual representada acima, ou combinação, dos ácidos graxos para os triésteres de glicerol, ou seja, os triglicerídeos, é representada como sendo um valor médio e pode variar um pouco dependendo principalmente do tipo ou fonte da cultura da soja, e também pode depender das condições de cultivo de uma cultura de soja particular a partir da qual o óleo de soja foi obtido. Há também quantidades significativas de outros ácidos graxos saturados tipicamente presentes, embora estes geralmente não excedam a 20 por cento do óleo de soja.[033] In the case of soybean oil, for example, the percentage distribution represented above, or combination, of fatty acids for glycerol triesters, that is, triglycerides, is represented as an average value and may vary slightly depending on mainly on the type or source of the soybean crop, and may also depend on the growing conditions of the particular soybean crop from which the soybean oil was obtained. There are also significant amounts of other saturated fatty acids typically present, although these generally do not exceed 20 percent of soybean oil.

[034] A modalidade contemplada compreende entre em torno de 1% e 10% em peso de um óleo de processamento de borracha bio-derivado na composição. Em uma modalidade, o material de óleo de processamento de borracha constitui em torno de 3% em peso e 8% em peso da composição. Resina[034] The contemplated embodiment comprises between around 1% and 10% by weight of a bio-derived rubber processing oil in the composition. In one embodiment, the rubber processing oil material constitutes between 3% by weight and 8% by weight of the composition. Resin

[035] Um aspecto crítico do presente relatório descritivo é o uso de um material de resina bio-derivado, parcialmente, mas preferencialmente totalmente, no lugar de uma resina de petróleo. As resinas convencionais são derivadas do petróleo. Este tipo de resinas inclui qualquer resina do tipo química de hidrocarbonetos (AMS, cumarona-indeno, C5, C9, C5/C9, DCPD, DCPD/C9, outros) e qualquer modificação dos mesmos (fenol, C9, hidrogenação, monômeros reciclados, outros). Embora este tipo de resinas seja contemplado para uso em uma modalidade da invenção, a modalidade preferencial, em vez disso, emprega uma resina do tipo química de base biológica renovável e modificação e mistura das mesmas. As resinas representativas também podem incluir resinas do tipo cumarona, incluindo resinas de cumarona-indeno e misturas de resinas de cumarona, óleos naftênicos, resinas de fenol e rosinas. Outras resinas adequadas incluem resinas de fenol-terpeno, tais como resinas de fenol-acetileno, resinas de fenol-formaldeído, resinas de alquilfenol-formaldeído, resinas de terpeno-fenol, resinas de politerpeno e resinas de xileno-formaldeído.[035] A critical aspect of this specification is the use of a bio-derived resin material, partially, but preferably wholly, in place of a petroleum resin. Conventional resins are derived from petroleum. This type of resins includes any hydrocarbon chemical type resin (AMS, coumarone-indene, C5, C9, C5/C9, DCPD, DCPD/C9, others) and any modification thereof (phenol, C9, hydrogenation, recycled monomers, others). While this type of resins are contemplated for use in one embodiment of the invention, the preferred embodiment instead employs a renewable biobased chemical type resin and modifying and blending the same. Representative resins may also include coumarone-type resins, including coumarone-indene resins and blends of coumarone resins, naphthenic oils, phenol resins and rosins. Other suitable resins include phenol terpene resins, such as phenol acetylene resins, phenol formaldehyde resins, alkylphenol formaldehyde resins, terpene phenol resins, polyterpene resins and xylene formaldehyde resins.

[036] Podem ser usadas as resinas de terpeno-fenol. As resinas de terpenofenol podem ser derivadas por copolimerização de monômeros fenólicos com terpenos, tais como limonenos, pinenos e delta-3-careno. Em uma modalidade, a resina pode ser uma resina alfa-pineno caracterizada por um ponto de amolecimento Tg entre 60°C e 130°C.[036] Terpene-phenol resins can be used. Terpenophenol resins can be derived by copolymerizing phenolic monomers with terpenes such as limonenes, pinenes and delta-3-carene. In one embodiment, the resin can be an alpha-pinene resin characterized by a softening point Tg between 60°C and 130°C.

[037] Em uma modalidade, a resina é uma resina derivada de colofônia e derivados. Representativas das mesmas são, por exemplo, a colofônia de goma, a colofônia de madeira e a colofônia de tall oil. A Colofônia de goma, a colofônia de madeira e a colofônia de tall oil têm composições semelhantes, embora a quantidade de componentes das colofônias possa variar. Tais resinas podem ser dimerizadas, polimerizadas ou desproporcionadas. Tais resinas podem estar na forma de ésteres de ácidos de colofônia e polióis, tais como pentaeritritol ou glicol.[037] In one embodiment, the resin is a resin derived from rosin and derivatives. Representative of these are, for example, gum rosin, wood rosin and tall oil rosin. Gum rosin, wood rosin and tall oil rosin have similar compositions, although the amount of rosin components can vary. Such resins can be dimerized, polymerized or disproportionate. Such resins may be in the form of esters of rosin acids and polyols, such as pentaerythritol or glycol.

[038] Em uma modalidade, a referida resina pode ser parcial ou totalmente hidrogenada.[038] In one embodiment, said resin may be partially or fully hydrogenated.

[039] Em uma modalidade, a composição de borracha compreende em torno de 10 a em torno de 80 phr de pelo menos uma resina e, mais preferencialmente, em torno de 10 a em torno de 80 phr de uma resina bio-derivada, embora modalidades sejam contempladas em que outra resina de um tipo diferente também pode ser adicionada à composição. Em uma modalidade, a composição de borracha compreende não menos que 15 phr de resina e, mais preferencialmente, não menos que em torno de 20 phr de resina. Em uma modalidade, a composição de borracha compreende não menos que 20 phr de resina e não mais que 60 phr de resina.[039] In one embodiment, the rubber composition comprises around 10 to around 80 phr of at least one resin, and more preferably around 10 to around 80 phr of a bio-derived resin, although embodiments are contemplated in which another resin of a different type may also be added to the composition. In one embodiment, the rubber composition comprises not less than 15 phr resin and, more preferably, not less than about 20 phr resin. In one embodiment, the rubber composition comprises not less than 20 phr resin and not more than 60 phr resin.

[040] A modalidade contemplada compreende entre em torno de 10% e 15% em peso de um material de resina biológica na composição. Em uma modalidade, o material de resina constitui em torno de 12% em peso e 15% em peso da composição.[040] The contemplated embodiment comprises between around 10% and 15% by weight of a biological resin material in the composition. In one embodiment, the resin material makes up between 12% by weight and 15% by weight of the composition.

Filling

[041] A composição de borracha divulgada compreende 80-150 phr de enchimento de sílica. Em uma modalidade, a composição compreende pelo menos 90 phr de sílica. Em uma modalidade, a composição compreende não menos que 100 phr de sílica. Em uma modalidade, a composição compreende não menos que 100 phr de sílica.[041] The disclosed rubber composition comprises 80-150 phr of silica filler. In one embodiment, the composition comprises at least 90 phr of silica. In one embodiment, the composition comprises not less than 100 phr of silica. In one embodiment, the composition comprises not less than 100 phr of silica.

[042] Em uma modalidade, a sílica precipitada é composta por:

(A) uma sílica precipitada derivada de areia inorgânica (areia à base de dióxido de silício), ou
(B) uma sílica precipitada derivada de cascas de arroz (dióxido de silício contendo cascas de arroz).

[042] In one embodiment, the precipitated silica is composed of:

(A) a precipitated silica derived from inorganic sand (silicon dioxide-based sand), or
(B) a precipitated silica derived from rice husks (silicon dioxide containing rice husks).

[043] Em uma modalidade, a sílica precipitada é derivada de areia inorgânica de ocorrência natural (por exemplo, SiO2, dióxido de silício, que pode conter um teor de minerais vestigiais). A areia inorgânica é tipicamente tratada com uma base forte, tal como, por exemplo, hidróxido de sódio, para formar uma solução aquosa de silicato (por exemplo, silicato de sódio). Uma sílica precipitada sintética é formada a partir dela por tratamento controlado do silicato com um ácido (por exemplo, um ácido mineral e/ou gás acidificante, tal como, por exemplo, dióxido de carbono). Às vezes, um eletrólito (por exemplo, sulfato de sódio) pode estar presente para promover a formação de partículas de sílica precipitadas. A sílica precipitada recuperada é uma sílica precipitada amorfa.[043] In one embodiment, the precipitated silica is derived from naturally occurring inorganic sand (eg, SiO2, silicon dioxide, which may contain a trace mineral content). Inorganic sand is typically treated with a strong base, such as, for example, sodium hydroxide, to form an aqueous silicate solution (eg, sodium silicate). A synthetic precipitated silica is formed therefrom by controlled treatment of the silicate with an acid (for example a mineral acid and/or acidifying gas such as, for example, carbon dioxide). Sometimes an electrolyte (eg sodium sulfate) may be present to promote the formation of precipitated silica particles. The recovered precipitated silica is an amorphous precipitated silica.

[044] Em uma modalidade preferencial, a sílica precipitada é uma sílica precipitada derivada de casca de arroz. Tal sílica precipitada consiste de cascas de plantas de arroz derivadas (por exemplo, cinzas queimadas de cascas de arroz) que contêm SiO2, dióxido de silício e que podem conter minerais residuais do solo no qual o arroz foi plantado). Em uma metodologia semelhante, as cascas de arroz (por exemplo, cinza de casca de arroz) são tipicamente tratadas com uma base forte, tal como, por exemplo, hidróxido de sódio, para formar uma solução aquosa de silicato (por exemplo, silicato de sódio) após a qual uma sílica precipitada sintética é formada a partir dela por tratamento controlado do silicato com um ácido (por exemplo, um ácido mineral e/ou gás acidificante, tal como, por exemplo, dióxido de carbono) no qual um eletrólito (por exemplo, sulfato de sódio) pode estar presente para promover a formação de partículas de sílica precipitadas derivadas de cascas de arroz. A sílica precipitada recuperada é uma sílica precipitada amorfa. consultese, por exemplo, o Pedido de Patente U.S. Nº de Série 2003/0096900. Em uma modalidade preferencial, a composição de borracha compreende entre 30 e 40 por cento em peso de sílica de cinza de casca de arroz e, mais preferencialmente, entre 34 e 37 por cento em peso de sílica de cinza de casca de arroz.[044] In a preferred embodiment, the precipitated silica is a precipitated silica derived from rice husks. Such precipitated silica consists of derived rice plant husks (eg burnt ash from rice husks) which contain SiO2, silicon dioxide and which may contain residual minerals from the soil in which the rice was grown). In a similar methodology, rice husks (e.g., rice husk ash) are typically treated with a strong base, such as, for example, sodium hydroxide, to form an aqueous silicate solution (e.g., water silicate). sodium) after which a synthetic precipitated silica is formed therefrom by controlled treatment of the silicate with an acid (e.g. mineral acid and/or acidifying gas such as e.g. carbon dioxide) in which an electrolyte ( for example, sodium sulfate) may be present to promote the formation of precipitated silica particles derived from rice husks. The recovered precipitated silica is an amorphous precipitated silica. see, for example, U.S. Patent Application Serial No. 2003/0096900. In a preferred embodiment, the rubber composition comprises between 30 and 40 percent by weight of silica from rice husk ash and, more preferably, between 34 and 37 percent by weight of silica from rice husk ash.

[045] A sílica precipitada, seja derivada do referido dióxido de silício ou cascas de arroz, pode, por exemplo, ter uma área de superfície BET, conforme medido usando gás nitrogênio, na faixa, por exemplo, em torno de 40 a em torno de 600, e mais geralmente em uma faixa em torno de 50 a em torno de 300 metros quadrados por grama. O método BET de medição da área de superfície pode ser descrito, por exemplo, no Journal of the American Chemical Society, Volume 60, bem como ASTM D3037.[045] Precipitated silica, whether derived from said silicon dioxide or rice husks, may, for example, have a BET surface area, as measured using nitrogen gas, in the range, for example, around 40 to around from 600, and more generally in a range of around 50 to around 300 square meters per gram. The BET method of measuring surface area can be described, for example, in the Journal of the American Chemical Society, Volume 60, as well as ASTM D3037.

[046] Tais sílicas precipitadas podem, por exemplo, também ter um valor de absorção de ftalato de dibutil (DBP), por exemplo, em uma faixa em torno de 100 a em torno de 400, e mais geralmente em torno de 150 a em torno de 300 cc/100 g.[046] Such precipitated silicas may, for example, also have a dibutyl phthalate (DBP) absorption value, for example in a range from around 100 to around 400, and more generally around 150 to around 300cc/100g.

[047] Outras modalidades são contempladas em que a sílica é usada em combinação com outro enchimento, tal como negro de fumo.[047] Other embodiments are contemplated in which silica is used in combination with another filler, such as carbon black.

[048] Em uma modalidade, a composição de borracha compreende opcionalmente, com base em 100 partes em peso (phr) de elastômero, em torno de 0 a em torno de 50 phr de negro de fumo. Em uma modalidade, a composição de borracha compreende não mais que 20 phr de negro de fumo. Em outra modalidade, a composição de borracha compreende não menos que 0,1 phr de negro de fumo e, em certas modalidades, não menos que 1 phr de negro de fumo. Em uma modalidade, a composição de borracha compreende em torno de 1 a em torno de 15 phr de negro de fumo. Em uma modalidade preferencial, o negro de fumo é um negro de fumo de base biológica.[048] In one embodiment, the rubber composition optionally comprises, based on 100 parts by weight (phr) of elastomer, from around 0 to around 50 phr of carbon black. In one embodiment, the rubber composition comprises not more than 20 phr of carbon black. In another embodiment, the rubber composition comprises not less than 0.1 phr of carbon black, and in certain embodiments, not less than 1 phr of carbon black. In one embodiment, the rubber composition comprises from about 1 to about 15 phr of carbon black. In a preferred embodiment, the carbon black is a biobased carbon black.

[049] O método ASTM-D6866 para derivar conteúdo "de base biológica" é construído sobre os mesmos conceitos que a datação por radiocarbono, mas sem o uso das equações de idade. O método baseia-se na determinação de uma razão entre a quantidade de radiocarbono (14C) em uma amostra desconhecida e a de um padrão de referência moderno. A razão é relatada como uma porcentagem com as unidades “pMC” (porcentagem de carbono moderno). Se o material a ser analisado for uma mistura de radiocarbono atual e carbono fóssil (sendo o carbono fóssil derivado de petróleo, carvão ou uma fonte de gás natural), então o valor de pMC obtido correlaciona-se diretamente com a quantidade de material de biomassa presente na amostra.[049] The ASTM-D6866 method for deriving "biologically based" content is built on the same concepts as radiocarbon dating, but without the use of age equations. The method is based on determining a ratio between the amount of radiocarbon (14C) in an unknown sample and that of a modern reference standard. The ratio is reported as a percentage with “pMC” (percent modern carbon) units. If the material to be analyzed is a mixture of actual radiocarbon and fossil carbon (the fossil carbon being derived from petroleum, coal or a natural gas source), then the pMC value obtained correlates directly with the amount of biomass material present in the sample.

[050] O padrão de referência moderno usado na datação por radiocarbono é um padrão do National Institute of Standards and Technology usa (NIST-EUA) com um teor de radiocarbono conhecido equivalente aproximadamente ao ano de 1950, antes do excesso de radiocarbono ser introduzido na atmosfera. O AD 1950 representa zero (0) anos de idade e 100 pMC. Os materiais de biomassa atuais (frescos) e os materiais derivados deles dão uma assinatura de radiocarbono próxima a 107,5.[050] The modern reference standard used in radiocarbon dating is a National Institute of Standards and Technology USA (NIST-USA) standard with a known radiocarbon content equivalent to approximately the year 1950, before excess radiocarbon was introduced into the atmosphere. AD 1950 represents zero (0) years of age and 100 pMC. Current (fresh) biomass materials and materials derived from them give a radiocarbon signature close to 107.5.

[051] O isótopo de datação por radiocarbono (14C) tem uma meia-vida nuclear de 5730 anos. O carbono fóssil, dependendo da sua fonte, tem um teor muito próximo de zero 14C. Ao presumir que 107,5 pMC representa materiais de biomassa atuais e 0 pMC representa derivados de petróleo (carbono fóssil), o valor de pMC medido para um material refletirá as proporções dos dois tipos de componentes. Dessa forma, um material derivado 100% do óleo vegetal atual daria uma assinatura de radiocarbono próxima a 107,5 pMC. Se esse material fosse diluído com 50% de derivados de petróleo, daria uma assinatura de radiocarbono próxima a 54 pMC.[051] The radiocarbon-dated (14C) isotope has a nuclear half-life of 5730 years. Fossil carbon, depending on its source, has a content very close to zero 14C. Assuming that 107.5 pMC represents current biomass materials and 0 pMC represents petroleum derivatives (fossil carbon), the measured pMC value for a material will reflect the proportions of the two types of components. Thus, a material derived 100% from current vegetable oil would give a radiocarbon signature close to 107.5 pMC. If this material were diluted with 50% petroleum derivatives, it would give a radiocarbon signature close to 54 pMC.

[052] Um resultado de teor de biomassa é derivado pela atribuição de 100% igual a 107,5 pMC e 0% igual a 0 pMC. A este respeito, uma amostra de 99 pMC dará um resultado de conteúdo de base biológica equivalente de 93%. Este valor é referido como o "resultado médio de base biológica" e assume que todos os componentes dentro do material analisado eram vivos nos dias atuais ou fósseis na origem.[052] A biomass content result is derived by assigning 100% equal to 107.5 pMC and 0% equal to 0 pMC. In this regard, a sample of 99 pMC will give a biobased equivalent content result of 93%. This value is referred to as the "average biologically based result" and assumes that all components within the analyzed material were living in the present day or fossil in origin.

[053] Os resultados fornecidos pelo método ASTM D6866 são o resultado médio de base biológica e abrangem uma faixa absoluta de 6% (±3% em ambos os lados do resultado médio de base biológica) para explicar as variações nas assinaturas de radiocarbono do componente final. Presume-se que todos os materiais são atuais ou fósseis na origem. O resultado é a quantidade de componente de base biológica "presente" no material - não a quantidade de material de base biológica "usado" no processo de fabricação.[053] The results provided by the ASTM D6866 method are the average biologically based result and cover an absolute range of 6% (±3% on either side of the average biologically based result) to account for variations in the radiocarbon signatures of the component Final. All materials are assumed to be current or fossil in origin. The result is the amount of biobased material "in" in the material - not the amount of biobased material "used" in the manufacturing process.

[054] Em uma modalidade, um componente de pneu é formado a partir de uma composição de borracha compreendendo um enchimento de negro de fumo com um teor de carbono moderno superior a um por cento (1%), conforme definido pelo padrão ASTM D6866. O negro de fumo é produzido a partir de uma matériaprima de base biológica antes da sua adição à composição de borracha. Em uma modalidade, o negro de fumo é pelo menos parcialmente derivado de uma matériaprima de base biológica e, em uma modalidade preferencial, sendo completamente desprovido de carbono fóssil.[054] In one embodiment, a tire component is formed from a rubber composition comprising a carbon black filler with a modern carbon content greater than one percent (1%) as defined by the ASTM D6866 standard. Carbon black is produced from a bio-based raw material prior to its addition to the rubber composition. In one embodiment, the carbon black is at least partially derived from a bio-based feedstock and, in a preferred embodiment, being completely devoid of fossil carbon.

[055] Em uma modalidade, a matéria-prima de base biológica, da qual o negro de fumo é derivado, compreende pelo menos um óleo vegetal de triglicerídeo, tal como, por exemplo, óleo de soja, óleo de girassol, óleo de canola, óleo de colza ou combinações dos mesmos. Em uma modalidade, a matéria-prima de base biológica, da qual o negro de fumo é derivado, compreende pelo menos uma biomassa vegetal, biomassa animal e biomassa de resíduos urbanos, ou combinações das mesmas.[055] In one embodiment, the bio-based feedstock from which the carbon black is derived comprises at least one triglyceride vegetable oil, such as, for example, soybean oil, sunflower oil, canola oil , rapeseed oil or combinations thereof. In one embodiment, the biobased feedstock from which the carbon black is derived comprises at least plant biomass, animal biomass, and municipal waste biomass, or combinations thereof.

[056] Em uma modalidade, o negro de fumo tem pelo menos 1% de teor de carbono moderno. Em uma modalidade, o negro de fumo tem pelo menos em torno de 10% e, mais preferencialmente, pelo menos em torno de 25% e, mais preferencialmente, pelo menos em torno de 50% de teor de carbono moderno. Em uma modalidade, o negro de fumo tem um resultado de teor de biomassa pelo menos em torno de 1 pMC e, mais preferencialmente, pelo menos em torno de 54 pMC. Em uma modalidade, o negro de fumo pode ter um resultado de teor de biomassa de pelo menos em torno de 80 pMC.[056] In one embodiment, the carbon black has at least 1% modern carbon content. In one embodiment, the carbon black has at least around 10% and more preferably at least around 25% and most preferably at least around 50% modern carbon content. In one embodiment, the carbon black has a biomass content score of at least around 1 pMC and more preferably at least around 54 pMC. In one embodiment, the carbon black can have a biomass content result of at least around 80 pMC.

[057] Outras modalidades são contempladas que empregam um enchimento de reforço de carbono gerado por dióxido de carbono. O reforço de carbono gerado por dióxido de carbono adequado pode ser produzido utilizando métodos como descrito em US 8.679.444; US 10.500.582; e US Ser. No. 17/109.262 - cujos conteúdos são incorporados em sua totalidade neste documento. ambos os quais são totalmente incorporados como referências neste documento.[057] Other embodiments are contemplated that employ a carbon-reinforcing filler generated by carbon dioxide. Suitable carbon dioxide generated carbon reinforcement can be produced using methods as described in US 8,679,444; US 10,500,582; and US Ser. No. 17/109,262 - the contents of which are incorporated in their entirety in this document. both of which are fully incorporated as references in this document.

[058] Várias combinações de negros de fumo (de diferentes tamanhos de partículas e/ou outras propriedades, incluindo negro de petróleo-carbono convencional) também podem ser empregadas na composição de borracha divulgada. Exemplos representativos de negros de carbono de reforço de borracha são, por exemplo, e não se destinam a ser limitativos, referenciados em The Vanderbilt Rubber Handbook, 13ª edição, 1990, nas Páginas 417 e 418 com suas designações ASTM. Tais negros de carbono de reforço de borracha podem ter absorções de iodo variando de, por exemplo, 60 a 240 g/kg e valores de DBP variando de 34 a 150 cc/100 g.[058] Various combinations of carbon blacks (of different particle sizes and/or other properties, including conventional petroleum carbon black) can also be employed in the disclosed rubber composition. Representative examples of rubber reinforcing carbon blacks are, for example, and are not intended to be limiting, referenced in The Vanderbilt Rubber Handbook, 13th Edition, 1990, at Pages 417 and 418 with their ASTM designations. Such rubber reinforcing carbon blacks can have iodine absorptions ranging from, for example, 60 to 240 g/kg and DBP values ranging from 34 to 150 cc/100 g.

Coupling Agent

[059] Representativos do acoplador de sílica para a referida sílica precipitada são o:

(A) polissulfeto de bis(3-trialcoxissililalquil) contendo uma média na faixa em torno de 2 a em torno de 4, alternativamente em torno de 2 a em torno de 2,6 ou em torno de 3,2 a em torno de 3,8, átomos de enxofre em sua ponte de conexão, ou
(B) um alcoxi-organomercaptosilano, ou
(C) suas combinações.

[059] Representatives of the silica coupler for said precipitated silica are:

(A) Bis(3-trialkoxysilylalkyl) polysulfide containing an average in the range around 2 to around 4, alternatively around 2 to around 2.6 or around 3.2 to around 3 ,8, sulfur atoms in their connecting bridge, or
(B) an alkoxyorganomercaptosilane, or
(C) their combinations.

[060] Representativo de tal polissulfeto de bis(3-trialcoxissililalquil) consiste do composto de polissulfeto de bis(3-trietoxisililpropil).[060] Representative of such bis(3-trialkoxysilylalkyl) polysulfide consists of bis(3-triethoxysilylpropyl) polysulfide compound.

[061] A sílica, discutida acima, é desejavelmente adicionada à composição de borracha em combinação com o polissulfeto de bis(3-trietoxisililpropil) para reação local do mesmo dentro da composição de borracha.[061] Silica, discussed above, is desirably added to the rubber composition in combination with bis(3-triethoxysilylpropyl) polysulfide for local reaction thereof within the rubber composition.

[062] Em uma modalidade, a composição compreende entre em torno de 1 phr e em torno de 20 phr de agente de acoplamento e, mais preferencialmente, entre em torno de 8 phr e em torno de 12 phr de agente de acoplamento.[062] In one embodiment, the composition comprises between around 1 phr and around 20 phr of coupling agent, and more preferably between around 8 phr and around 12 phr of coupling agent.

Processing aid - Fatty acid derivatives

[063] Outro aspecto do presente relatório descritivo é a adição de um auxiliar de processamento bio-derivado para a composição de borracha. Em uma modalidade preferencial, o auxiliar de processamento pode ser uma mistura de derivados de ácidos graxos de base biológica e/ou de derivados de ácidos graxos de base biológica. O auxiliar de processamento pode ter um ponto de amolecimento (Tg) na faixa em torno de 105°C a em torno de 120°C. Geralmente, em torno de 0,5 a em torno de 5 phr e, mais preferencialmente, em torno de 1 a em torno de 3 phr de auxiliar de processamento pode estar compreendido na composição. Em uma modalidade contemplada, o auxiliar de processamento é obtido como ZB 49 a partir de Struktol® ou outros. Em algumas modalidades, o auxiliar de processamento pode ser usado para promover o acoplamento entre um agente de acoplamento, enchimento de sílica e/ou frações no polímero à rede entre os polímeros.[063] Another aspect of this specification is the addition of a bio-derived processing aid to the rubber composition. In a preferred embodiment, the processing aid can be a blend of biobased fatty acid derivatives and/or biobased fatty acid derivatives. The processing aid can have a softening point (Tg) in the range around 105°C to around 120°C. Generally, from about 0.5 to about 5 phr and more preferably from about 1 to about 3 phr of processing aid may be comprised in the composition. In a contemplated embodiment, the processing aid is obtained as ZB 49 from Struktol® or others. In some embodiments, the processing aid can be used to promote coupling between a coupling agent, silica filler and/or moieties in the polymer to the network between the polymers.

[064] Os especialistas na área técnica podem entender prontamente que a composição de borracha seria composta por métodos geralmente conhecidos na técnica de composição de borracha, tal como se misturar as várias borrachas constituintes vulcanizáveis por enxofre com vários materiais aditivos comumente usados, tais como, por exemplo, doadores de enxofre, auxiliares de cura, tais como ativadores, aceleradores e retardadores e aditivos de processamento, enchimentos, pigmentos, ácidos graxos, óxido de zinco, ceras, antioxidantes e antiozonantes e agentes peptizantes. Conforme é do conhecimento dos especialistas na área técnica, dependendo do uso pretendido do material vulcanizável de enxofre e vulcanizado de enxofre (borrachas), os aditivos mencionados acima são selecionados e comumente usados em quantidades convencionais.[064] Those skilled in the art can readily understand that the rubber composition would be compounded by methods generally known in the rubber compounding art, such as mixing the various sulfur-vulcanizable constituent rubbers with various commonly used additive materials, such as, for example, sulfur donors, curing aids such as activators, accelerators and retarders and processing additives, fillers, pigments, fatty acids, zinc oxide, waxes, antioxidants and antiozonants and peptizing agents. As known to those skilled in the art, depending on the intended use of the sulfur vulcanizable and sulfur vulcanizate material (rubbers), the additives mentioned above are selected and commonly used in conventional amounts.

[065] Exemplos representativos de doadores de enxofre incluem enxofre elementar (enxofre livre), um dissulfeto de amina, polissulfeto polimérico e adutos de olefina de enxofre. De preferência, o agente de vulcanização de enxofre é enxofre elementar. O agente de vulcanização de enxofre pode ser usado em uma quantidade que varia de 0,5 a 8 phr, com uma faixa de 1 a 6 phr sendo preferida. Quantidades típicas de antioxidantes compreendem em torno de 0,5 a em torno de 5 phr. Os antioxidantes representativos podem ser, por exemplo, trimetil dihidroquinolina polimerizada, mistura de aril-p-fenileno diaminas e outros, tais como, por exemplo, aqueles divulgados em The Vanderbilt Rubber Handbook (1978), páginas 344 a 346. Na modalidade preferida, o antioxidante é um antioxidante à base de lignina. Quantidades típicas de antiozonantes compreendem em torno de 1 a 5 phr. Um antiozonante representativo não limitativo pode ser, por exemplo, N-(1,3- dimetilbutil)-n’-fenil-p-fenilenodiamina. Quantidades típicas de ácidos graxos, se usadas, que podem incluir ácido esteárico como exemplo, podem compreender em torno de 0,5 a em torno de 5 phr. Quantidades típicas de óxido de zinco compreendem em torno de 1 a em torno de 5 phr. Em uma modalidade preferencial, o óxido de zinco é derivado do conteúdo reciclado. Quantidades típicas de ceras compreendem em torno de 1 a em torno de 5 phr. Muitas vezes, são utilizadas ceras microcristalinas, mas podem ser utilizadas ceras de parafina refinadas ou combinações de ambas. Quantidades típicas de peptizadores compreendem em torno de 0,1 a em torno de 1 phr. Os peptizadores típicos podem ser, por exemplo, pentaclorotiofenol e dissulfeto de dibenzamidodifenil.[065] Representative examples of sulfur donors include elemental sulfur (free sulfur), an amine disulfide, polymeric polysulfide, and sulfur olefin adducts. Preferably, the sulfur vulcanizing agent is elemental sulfur. The sulfur vulcanizing agent can be used in an amount ranging from 0.5 to 8 phr, with a range of 1 to 6 phr being preferred. Typical amounts of antioxidants comprise around 0.5 to around 5 phr. Representative antioxidants may be, for example, polymerized trimethyl dihydroquinoline, mixture of aryl-p-phenylene diamines and others, such as, for example, those disclosed in The Vanderbilt Rubber Handbook (1978), pages 344 to 346. In the preferred embodiment, the antioxidant is a lignin-based antioxidant. Typical amounts of antiozonants comprise around 1 to 5 phr. A representative non-limiting antiozonant can be, for example, N-(1,3-dimethylbutyl)-n'-phenyl-p-phenylenediamine. Typical amounts of fatty acids, if used, which would include stearic acid as an example, would range from around 0.5 to around 5 phr. Typical amounts of zinc oxide comprise from about 1 to about 5 phr. In a preferred embodiment, the zinc oxide is derived from recycled content. Typical amounts of waxes comprise from about 1 to about 5 phr. Microcrystalline waxes are often used, but refined paraffin waxes or combinations of both may be used. Typical amounts of peptizers comprise from about 0.1 to about 1 phr. Typical peptizers can be, for example, pentachlorothiophenol and dibenzamidodiphenyl disulfide.

[066] Os aceleradores são usados para controlar o tempo e/ou a temperatura necessários para a vulcanização e para melhorar as propriedades do vulcanizado. Em uma modalidade, um único sistema acelerador pode ser usado, isto é, acelerador primário. O(s) acelerador(es) primário(s) pode(m) ser utilizado(s) em quantidades totais que variam em torno de 0,2 a em torno de 3, de preferência em torno de 2 a em torno de 2,5 phr. Em outra modalidade, combinações de um acelerador primário e secundário podem ser usadas com o acelerador secundário sendo usado em quantidades totais variando em torno de 0,2 a em torno de 3, preferencialmente em torno de 2 a em torno de 2,5 phr., a fim de ativar e melhorar as propriedades do vulcanizado. Pode-se esperar que as combinações desses aceleradores produzam um efeito sinérgico nas propriedades finais e sejam um pouco melhores do que aquelas produzidas pelo uso de qualquer acelerador sozinho. Além disso, aceleradores de ação retardada podem ser usados que não são afetados por temperaturas normais de processamento, mas produzem uma cura satisfatória a temperaturas normais de vulcanização. Também podem ser utilizados retardadores de vulcanização. Um exemplo não limitativo de um retardador pode ser N-ciclo-hexiltioftalimida (CTP). Tipos adequados de aceleradores que podem ser utilizados na presente invenção são aminas, dissulfetos, guanidinas, tioureias, tiazóis, tiuramas, sulfenamidas, ditiocarbamatos e xantatos. De preferência, o acelerador primário é uma sulfenamida, tal como, por exemplo, N-ciclo-hexil-2- benzotiazolesulfenamida (CBS). Se um segundo acelerador for usado, o acelerador secundário é preferencialmente uma guanidina (tal como difenil guanidina (DPG)), ditiocarbamato (tal como dimetil di-tiocarbamato de zinco ou dibenzil ditiocarbamato de zinco) ou composto de tiuram.[066] Accelerators are used to control the time and/or temperature required for vulcanization and to improve the properties of the vulcanizate. In one embodiment, a single accelerator system may be used, i.e., primary accelerator. The primary accelerator(s) may be used in total amounts ranging from around 0.2 to around 3, preferably around 2 to around 2, 5 phr. In another embodiment, combinations of a primary and secondary accelerator can be used with the secondary accelerator being used in total amounts ranging from around 0.2 to around 3, preferably around 2 to around 2.5 phr. , in order to activate and improve the properties of the vulcanizate. Combinations of these accelerators can be expected to produce a synergistic effect on the final properties and are somewhat better than those produced by using either accelerator alone. In addition, delayed action accelerators can be used which are unaffected by normal processing temperatures but produce satisfactory cure at normal vulcanization temperatures. Vulcanization retarders can also be used. A non-limiting example of a retarder can be N-cyclohexylthiophthalimide (CTP). Suitable types of accelerators that can be used in the present invention are amines, disulfides, guanidines, thioureas, thiazoles, thiurams, sulfenamides, dithiocarbamates and xanthates. Preferably, the primary accelerator is a sulfenamide, such as, for example, N-cyclohexyl-2-benzothiazolesulfenamide (CBS). If a second accelerator is used, the secondary accelerator is preferably a guanidine (such as diphenyl guanidine (DPG)), dithiocarbamate (such as zinc dimethyl dithiocarbamate or zinc dibenzyl dithiocarbamate) or thiuram compound.

[067] A mistura da composição de borracha pode ser realizada por métodos conhecidos pelos especialistas na área técnica de mistura de borracha. Por exemplo, os ingredientes são tipicamente misturados em pelo menos dois estágios, ou seja, pelo menos um estágio não produtivo seguido por um estágio de mistura produtiva. Os curativos finais incluindo agentes de vulcanização de enxofre são tipicamente misturados no estágio final que é convencionalmente chamado de estágio de mistura "produtiva" em que a mistura ocorre tipicamente a uma temperatura, ou temperatura final, inferior à(s) temperatura(s) de mistura do que o(s) estágio(s) de mistura não produtivo(s) anterior(es). Os termos estágios de mistura "não produtivos" e "produtivos" são bem conhecidos pelos especialistas na área técnica de mistura de borracha. A composição de borracha pode ser submetida a uma etapa de mistura termomecânica. A etapa de mistura termomecânica, geralmente, compreende um trabalho mecânico em um misturador ou extrusor por um período de tempo adequado para produzir uma temperatura de borracha entre 140°C e 190°C. A duração adequada do trabalho termomecânico varia em função das condições de operação e do volume e natureza dos componentes. Por exemplo, o trabalho termomecânico pode ser de 1 a 20 minutos.[067] Mixing the rubber composition can be carried out by methods known to those skilled in the art of rubber mixing. For example, ingredients are typically mixed in at least two stages, i.e. at least one non-productive stage followed by a productive mixing stage. Final dressings including sulfur vulcanizing agents are typically mixed in a final stage which is conventionally called the "productive" mixing stage in which mixing typically occurs at a temperature, or final temperature, below the temperature(s) of mixing than the previous non-productive mixing stage(s). The terms "non-productive" and "productive" mixing stages are well known to those skilled in the technical field of rubber mixing. The rubber composition may be subjected to a thermomechanical mixing step. The thermomechanical mixing step generally comprises mechanical working in a mixer or extruder for a suitable period of time to produce a rubber temperature between 140°C and 190°C. The adequate duration of thermomechanical work varies according to the operating conditions and the volume and nature of the components. For example, thermomechanical work can be from 1 to 20 minutes.

[068] A vulcanização de um pneu da presente invenção é geralmente realizada a temperaturas convencionais que variam em torno de 100°C a 200°C. De preferência, a vulcanização é conduzida a temperaturas que variam em torno de 110°C a 180°C. Qualquer um dos processos usuais de vulcanização pode ser usado, como aquecimento em uma prensa ou molde, aquecimento com vapor superaquecido ou ar quente. Tais pneus podem ser construídos, moldados, moldados e curados por vários métodos que são conhecidos e serão prontamente evidentes pelos especialistas na área técnica.[068] The vulcanization of a tire of the present invention is generally carried out at conventional temperatures ranging from around 100°C to 200°C. Preferably, the vulcanization is conducted at temperatures ranging from around 110°C to 180°C. Any of the usual vulcanization processes can be used, such as heating in a press or mold, heating with superheated steam or hot air. Such tires can be constructed, molded, molded and cured by various methods that are known and will be readily apparent to those skilled in the art.

[069] O presente relatório descritivo contempla um componente de pneu formado a partir de tal método. Da mesma forma, o componente de pneu pode ser incorporado em um pneu. O componente do pneu pode estar em contato com o solo ou não com o solo. O pneu pode ser pneumático ou não pneumático. Em uma modalidade, o componente de pneu pode ser uma banda de rodagem.[069] This descriptive report contemplates a tire component formed from such a method. Likewise, the tire component can be incorporated into a tire. The tire component can be in contact with the ground or not with the ground. The tire can be pneumatic or non-pneumatic. In one embodiment, the tire component can be a tread.

[070] O pneu do presente relatório descritivo pode ser um pneu de corrida, pneu de passageiro, pneu de aeronave, agrícola, de terraplenagem, off-the-road, pneu de caminhão (comercial ou de passageiro) e semelhantes. Preferencialmente, o pneu é um pneu de passageiro ou caminhão. O pneu também pode ser um radial ou polarizado, com um radial sendo preferido.[070] The tire of this descriptive report can be a racing tire, passenger tire, aircraft tire, agricultural, earthmoving, off-the-road, truck tire (commercial or passenger) and the like. Preferably, the tire is a passenger or truck tire. The tire can also be a radial or polarized, with a radial being preferred.

[071] A própria composição de borracha, dependendo em grande parte da seleção e dos níveis de materiais renováveis, também pode ser útil como uma parede lateral do pneu ou outros componentes do pneu ou em trilhos de borracha, correias transportadoras ou outras aplicações de produtos industriais, tais como lâminas de limpador de para-brisa, diafragmas de freio, arruelas, vedações, juntas, mangueiras, correias transportadoras, correias de transmissão de energia, solas de sapato, sapato enformado com colar e tapetes de assoalho para edifícios ou aplicações automotivas.[071] The rubber composition itself, depending largely on the selection and levels of renewable materials, can also be useful as a tire sidewall or other tire components or in rubber tracks, conveyor belts or other product applications industrial applications such as windshield wiper blades, brake diaphragms, washers, seals, gaskets, hoses, conveyor belts, power transmission belts, shoe soles, collar-formed shoe and floor mats for buildings or automotive applications .

[072] Os exemplos a seguir são apresentados com a finalidade de ilustrar e não limitar a presente invenção. Todas as peças são peças em peso, a menos que especificamente identificado de outra forma.[072] The following examples are presented for the purpose of illustrating and not limiting the present invention. All parts are pieces by weight unless otherwise specifically noted.

EXAMPLES

[073] Nestes exemplos, os efeitos das combinações divulgadas de conteúdo renovável no desempenho de um composto de borracha são ilustrados. As composições de borracha foram misturadas em um procedimento de mistura de múltiplas etapas seguindo as receitas nas Tabelas 1-6.[073] In these examples, the effects of disclosed combinations of renewable content on the performance of a rubber compound are illustrated. The rubber compositions were mixed in a multi-step mixing procedure following the recipes in Tables 1-6.

[074] Amostras de controle de composto de borracha A, D, F, K, N e Q foram formadas de quantidades iguais de ingredientes semelhantes. Estas Amostras de Controle foram formadas usando uma mistura de polibutadieno BR, copolímero de estireno-butadieno polimerizado em emulsão ESBR e polímero de estirenobutadieno polimerizado em solução ESBR com materiais aditivos incluindo óleo (soja), um preenchedor de negro de fumo, um agente de acoplamento de silano de base biológica, ceras, antiozonante, um antioxidante à base de lignina, uma mistura de derivados de ácidos graxos de base biológica e um óxido de zinco reciclado. Os controles também foram formados usando resina alfa metil estireno, que é derivada do petróleo. Também foram empregadas as técnicas de cura padrão.[074] Control samples of rubber compound A, D, F, K, N and Q were formed from equal amounts of similar ingredients. These Control Samples were formed using a mixture of polybutadiene BR, ESBR emulsion polymerized styrene-butadiene copolymer and ESBR solution polymerized styrene-butadiene polymer with additive materials including oil (soybean), a carbon black filler, a coupling agent of bio-based silane, waxes, antiozonant, a lignin-based antioxidant, a blend of bio-based fatty acid derivatives and a recycled zinc oxide. Controls were also formed using alpha methyl styrene resin, which is derived from petroleum. Standard healing techniques were also employed.

EXAMPLE 1

[075] As amostras experimentais B e C são mostradas na Tabela 1. Nas Amostras B e C, a resina de petróleo é substituída por uma resina bio-derivada - mais particularmente, resina alfa-pineno. A Amostra C também contém um aumento de 8% (oito por cento) no enxofre e um acelerador sobre o Controle A, com todos os outros ingredientes e quantidades sendo os mesmos.[075] Experimental samples B and C are shown in Table 1. In Samples B and C, the petroleum resin is replaced by a bio-derived resin - more particularly, alpha-pinene resin. Sample C also contains an 8% (eight percent) increase in sulfur and an accelerator over Control A, with all other ingredients and amounts being the same.

[076] Os compostos de borracha foram então curados e testados quanto a várias propriedades, incluindo, entre outras, desgaste, tração úmida e resistência ao rolamento, etc.[076] The rubber compounds were then cured and tested for various properties, including but not limited to wear, wet tensile and rolling resistance, etc.

[077] As formulações básicas são mostradas na Tabela 1 a seguir, que é apresentada em partes por 100 partes em peso de elastômero (phr). A Tabela 1 também compara as propriedades curadas da Amostra de Controle A e das Amostras Experimentais B e C.

1Polibutadieno, Nd catalisado
2Borracha de estireno butadieno polimerizada em solução, 33% de estireno,
20 phr de óleo estendido
3Resina de estireno de alfametil
4Resina de terpeno à base biológica obtida como SYLVATRAXX 8115 da
Kraton Chemical
5CBS[077] The basic formulations are shown in Table 1 below, which is presented in parts per 100 parts by weight of elastomer (phr). Table 1 also compares the cured properties of Control Sample A and Experimental Samples B and C.

1Polybutadiene, Nd catalyzed
2 Solution polymerized styrene butadiene rubber, 33% styrene,
20 phr extended oil
3Alpha methyl styrene resin
4Bio-based terpene resin obtained as SYLVATRAXX 8115 from
Kraton Chemical
5CBS

[078] A Tabela 1 mostra um ligeiro deslocamento direcional para menor rigidez entre a Amostra Experimental B e o Controle A quando a resina derivada do petróleo é substituída por uma resina bio-derivada. Um aumento no enxofre e um acelerador entre a Amostra Experimental C e a Amostra Experimental B - ambas formadas usando a resina bio-derivada - foi feito para ajustar a mudança. Isso melhorou o valor de torque delta da Amostra C, que é uma melhor correspondência com o Controle A.[078] Table 1 shows a slight directional shift towards lower stiffness between Experimental Sample B and Control A when the petroleum-derived resin is replaced by a bio-derived resin. An increase in sulfur and an accelerator between Experimental Sample C and Experimental Sample B - both formed using the bio-derived resin - was done to adjust for the change. This improved the delta torque value of Sample C, which is a better match to Control A.

[079] Ao todo, indicadores de desempenho semelhantes foram observados entre as Amostras Experimentais B e C e o Controle A. Conclui-se que o desempenho do composto não é impactado com uma resina de origem sustentável no lugar usado de uma resina à base de petróleo.[079] In all, similar performance indicators were observed between Experimental Samples B and C and Control A. It is concluded that the performance of the composite is not impacted with a sustainably sourced resin in place of a resin based on Petroleum.

EXAMPLE 2

[080] A Amostra Experimental E é mostrada na Tabela 2. Na Amostra E, o negro de fumo derivado de petróleo convencional é substituído por um negro de fumo bio-derivado. A Amostra E contém uma quantidade maior de negro de fumo sobre o Controle D, com todas as outras quantidades sendo as mesmas.[080] Experimental Sample E is shown in Table 2. In Sample E, conventional petroleum-derived carbon black is replaced with a bio-derived carbon black. Sample E contains a greater amount of carbon black than Control D, with all other amounts being the same.

[081] Os compostos de borracha foram então curados e testados quanto a várias propriedades, incluindo, entre outras, desgaste, tração úmida e resistência ao rolamento, etc.[081] The rubber compounds were then cured and tested for various properties, including but not limited to wear, wet tensile and rolling resistance, etc.

[082] As formulações básicas são mostradas na Tabela 1 a seguir, que é apresentada em partes por 100 partes em peso de elastômero (phr). A Tabela 2 também compreende as propriedades curadas da Amostra de Controle D e da Amostra Experimental E.

*Mesma fórmula da Amostra de Controle A, acima
1Negro-carbonoderivado da matéria-prima de CO2[082] The basic formulations are shown in Table 1 below, which is presented in parts per 100 parts by weight of elastomer (phr). Table 2 also comprises the cured properties of Control Sample D and Experimental Sample E.

*Same formula as Control Sample A, above
1 Carbon black derived from CO2 feedstock

[083] A Tabela 2 mostra um aumento na rigidez de baixa deformação entre a Amostra Experimental E e o Controle D quando o negro de fumo derivado de petróleo é substituído por um negro de fumo bio-derivado.[083] Table 2 shows an increase in low-strain stiffness between Experimental Sample E and Control D when petroleum-derived carbon black is replaced with a bio-derived carbon black.

[084] No total, o negro de fumo bio-derivado mostrou não ter impacto perceptível nas propriedades do composto. Conclui-se que o negro de fumo bioderivado pode ser usado como um corante sem afetar significativamente o desempenho do composto.[084] Overall, bio-derived carbon black was shown to have no discernible impact on compound properties. It is concluded that bioderived carbon black can be used as a colorant without significantly affecting the performance of the compound.

EXAMPLE 3

[085] As Amostras Experimentais G-J são mostradas na Tabela 3. Nas Amostras G-J, o ESBR é substituído por borracha natural juntamente com uma redução no SSBR. A Amostra G usa a resina derivada de petróleo convencional com a mistura de borracha modificada. As amostras H-J substituem a resina derivada de petróleo pelo material de resina bio-derivada. As amostras I e J usam uma quantidade aumentada do material de resina bio-derivado sobre a amostra H. A amostra J também aumenta a quantidade de enchimento de sílica sobre as amostras F-I. Foram feitos ajustes de cura menores entre as amostras H, I e J, com todas as outras quantidades de ingredientes permanecendo as mesmas.[085] Experimental Samples G-J are shown in Table 3. In Samples G-J, ESBR is replaced by natural rubber along with a reduction in SSBR. Sample G uses conventional petroleum-derived resin with the modified rubber blend. H-J samples replace petroleum-derived resin with bio-derived resin material. Samples I and J use an increased amount of the bio-derived resin material over Sample H. Sample J also increases the amount of silica filler over Samples F-I. Minor cure adjustments were made between Samples H, I, and J, with all other ingredient amounts remaining the same.

[086] Os compostos de borracha foram então curados e testados quanto a várias propriedades, incluindo, entre outras, desgaste, tração úmida e resistência ao rolamento, etc.[086] The rubber compounds were then cured and tested for various properties, including but not limited to wear, wet tensile and rolling resistance, etc.

[087] As formulações básicas são mostradas na Tabela 1 a seguir, que é apresentada em partes por 100 partes em peso de elastômero (phr). A Tabela 3 também compara as propriedades curadas da Amostra de Controle F e Amostras Experimentais G-J.

*Mesma fórmula das Amostras de Controle A e D, acima
1Polibutadieno, Nd catalisado
2Borracha de estireno butadieno polimerizada em solução, 33% de estireno, 20 phr de óleo estendido
3Resina de estireno de alfametil
4Resina de terpeno à base biológica obtida como SYLVATRAXX 8115 da Kraton Chemical[087] The basic formulations are shown in Table 1 below, which is presented in parts per 100 parts by weight of elastomer (phr). Table 3 also compares the cured properties of Control Sample F and Experimental Samples GJ.

*Same formula as Control Samples A and D, above
1Polybutadiene, Nd catalyzed
2 Solution polymerized styrene butadiene rubber, 33% styrene, 20 phr extended oil
3Alpha methyl styrene resin
4Biologically based terpene resin obtained as SYLVATRAXX 8115 from Kraton Chemical

[088] No Exemplo 3, a mistura de polímero de borracha foi ajustada para mudar para uma Tg de polímero inferior. As Amostras Experimentais G-J foram testadas para avaliar o impacto da resina bio-derivada e/ou sílica em níveis crescentes no desempenho previsto.[088] In Example 3, the rubber polymer blend was adjusted to switch to a lower polymer Tg. Experimental Samples G-J were tested to evaluate the impact of bio-derived resin and/or silica at increasing levels on predicted performance.

[089] Ao mudar para borracha natural, a Amostra H demonstrou um aumento na rigidez de baixa deformação. A mudança para o polímero inferior Tg resultou em um impacto negativo para os indicadores úmidos, mas mostrou melhores indicadores de desgaste, neve e resistência ao rolamento.[089] When switching to natural rubber, Sample H demonstrated an increase in low-strain stiffness. Switching to the lower Tg polymer resulted in a negative impact for wet indicators, but showed better wear, snow and rolling resistance indicators.

[090] Ao se dobrar a quantidade de resina bio-derivada, a Amostra I demonstrou uma melhora significativa nos indicadores úmidos, mas à custa da resistência ao rolamento. O aumento no nível de plastificante foi direcionalmente benéfico para o indicador de neve. No geral, a rigidez do composto foi reduzida.[090] By doubling the amount of bio-derived resin, Sample I demonstrated a significant improvement in wet indicators, but at the expense of rolling resistance. The increase in plasticizer level was directionally beneficial for the snow indicator. Overall, the stiffness of the compound was reduced.

[091] Ao adicionar mais sílica em combinação com as outras alterações, a Amostra J demonstrou que a rigidez foi recuperada. O indicador de neve também se mostrou equivalente ao Controle F.[091] By adding more silica in combination with the other changes, Sample J demonstrated that the stiffness was restored. The snow indicator also proved to be equivalent to the F Control.

[092] Conclui-se que as características de desempenho podem ser afetadas de forma controlável e a porcentagem de conteúdo renovável/sustentável pode ser ajustada, aumentando a quantidade de material de resina bio-derivado e sílica em um pneu. Tal composição de polímero pode ser incorporada em uma banda de rodagem de pneu.[092] It is concluded that the performance characteristics can be controllably affected and the percentage of renewable/sustainable content can be adjusted by increasing the amount of bio-derived resin material and silica in a tire. Such a polymer composition can be incorporated into a tire tread.

EXAMPLE 4

[093] A Amostra Experimental L, mostrada na Tabela 4, modifica a amostra J (que usou uma quantidade aumentada de material de resina bio-derivado), acimaa, substituindo ainda o negro de fumo derivado de petróleo por partes iguais de negro de fumo bio-derivado. Na Amostra M, o SSBR não funcionalizado do Controle K e Amostra L é substituído por um SSBR funcionalizado. Os níveis de óleo de soja também foram ajustados em conformidade para manter o nível de plastificante do SSBR estendido por óleo das Amostras K e L.[093] Experimental Sample L, shown in Table 4, modifies Sample J (which used an increased amount of bio-derived resin material), above, further replacing petroleum-derived carbon black with equal parts carbon black bio-derived. In Sample M, the non-functionalized SSBR of Control K and Sample L is replaced with a functionalized SSBR. Soybean oil levels were also adjusted accordingly to maintain the plasticizer level of the oil-extended SSBR of Samples K and L.

[094] Pequenos ajustes de cura foram feitos entre as Amostras H, I e J, com todas as outras quantidades de ingredientes permanecendo as mesmas. Todos os outros ingredientes e quantidades da Amostra L são os mesmos que a Amostra J, que compreende a resina bio-derivada sobre a resina de petróleo do Controle K e uma maior quantidade de enchimento de sílica. Pequenos ajustes de cura também foram feitos na Amostra K.[094] Minor cure adjustments were made between Samples H, I, and J, with all other ingredient amounts remaining the same. All other ingredients and amounts of Sample L are the same as Sample J, which comprises bio-derived resin over Control K petroleum resin and an increased amount of silica filler. Minor healing tweaks were also made to the K-Sample.

[095] Os compostos de borracha foram então curados e testados quanto a várias propriedades, incluindo, entre outras, desgaste, tração úmida e resistência ao rolamento, etc.[095] The rubber compounds were then cured and tested for various properties, including but not limited to wear, wet tensile and rolling resistance, etc.

[096] As formulações básicas são mostradas na Tabela 1 a seguir, que é apresentada em partes por 100 partes em peso de elastômero (phr). A Tabela 4 também compara as propriedades curadas da Amostra de Controle K e das Amostras Experimentais L e M.

*Mesma formulação que as Amostras de Controle A, D e F, acima
**Mesma formulação da Amostra J acima, exceto com adição de negro de fumo de base biológica
1Borracha de estireno butadieno polimerizada em solução, 33% de estireno, 20 phr de óleo estendido
2SSBR, 33% de estireno, 20 phr de óleo estendido
3SSBR, 21% estireno, funcionalizado, Sn
4Resina de estireno de alfametil
5Resina de terpeno à base biológica obtida como SYLVATRAXX 8115 da Kraton Chemical
6Sílica de cinzas de casca de arroz
7Negro-carbono derivado da matéria-prima de CO2[096] The basic formulations are shown in Table 1 below, which is presented in parts per 100 parts by weight of elastomer (phr). Table 4 also compares the cured properties of Control Sample K and Experimental Samples L and M.

*Same formulation as Control Samples A, D and F, above
**Same formulation as Sample J above, except with the addition of bio-based carbon black
1 Solution polymerized styrene butadiene rubber, 33% styrene, 20 phr extended oil
2SSBR, 33% styrene, 20 phr extended oil
3SSBR, 21% styrene, functionalized, Sn
4Alpha methyl styrene resin
5Biologically based terpene resin obtained as SYLVATRAXX 8115 from Kraton Chemical
6Rice husk ash silica
7Carbon black derived from CO2 feedstock

[097] O Exemplo 2 não mostrou impacto nas propriedades do composto quando o negro de fumo derivado de petróleo é substituído por negro de fumo bioderivado. Aqui, faz-se a testagem da combinação de negro de fumo bio-derivado e do material de resina bio-derivado com o alto teor de sílica e um SBR funcionalizado. O uso do SBR funcionalizado no lugar do SBR não funcionalizado demonstrou uma resistência ao rolamento melhorada. O impacto mínimo foi observado em outros indicadores de desempenho. Assim, conclui-se que um polímero funcionalizado pode ser usado em uma composição de borracha de banda de rodagem de pneu com múltiplos outros materiais bio-derivados.[097] Example 2 showed no impact on compound properties when petroleum-derived carbon black is replaced with bio-derived carbon black. Here, the combination of bio-derived carbon black and bio-derived resin material with the high silica content and a functionalized SBR is tested. The use of functionalized SBR in place of non-functionalized SBR demonstrated improved rolling resistance. Minimal impact was seen on other performance indicators. Thus, it is concluded that a functionalized polymer can be used in a tire tread rubber composition with multiple other bio-derived materials.

EXAMPLE 5

[098] A Amostra Experimental O é a mesma fórmula que a Amostra M, acima. A Amostra P ajusta a razão de polímero da Amostra O, com todos os outros ingredientes e quantidades sendo os mesmos. Essa mudança levou a um aumento na quantidade percentual de material renovável (conteúdo) na composição.[098] The Experimental Sample O is the same formula as the Sample M, above. Sample P adjusts the polymer ratio of Sample O, with all other ingredients and amounts being the same. This change led to an increase in the percentage amount of renewable material (content) in the composition.

[099] Os compostos de borracha foram então curados e testados quanto a várias propriedades, incluindo, entre outras, desgaste, tração úmida e resistência ao rolamento, etc.[099] The rubber compounds were then cured and tested for various properties, including but not limited to wear, wet tensile and rolling resistance, etc.

[0100] As formulações básicas são mostradas na Tabela 1 a seguir, que é apresentada em partes por 100 partes em peso de elastômero (phr). A Tabela 5 também compara as propriedades curadas da Amostra de Controle N e Amostras Experimentais O e P.

*Mesma fórmula das Amostras de Controle A e D, acima
**Mesma fórmula da Amostra M, acima
1SSBR, 33% de estireno, 20 phr de óleo estendido
2SSBR, 21% estireno, funcionalizado, Sn
3Resina de estireno de alfametil
4Resina de terpeno à base biológica obtida como SYLVATRAXX 8115 da Kraton Chemical
5Sílica de cinzas de casca de arroz
6Negro-carbono derivado da matéria-prima de CO2[0100] The basic formulations are shown in Table 1 below, which is presented in parts per 100 parts by weight of elastomer (phr). Table 5 also compares the cured properties of Control Sample N and Experimental Samples O and P.

*Same formula as Control Samples A and D, above
**Same formula as Sample M, above
1SSBR, 33% styrene, 20 phr extended oil
2SSBR, 21% styrene, functionalized, Sn
3Alpha methyl styrene resin
4Biologically based terpene resin obtained as SYLVATRAXX 8115 from Kraton Chemical
5Rice husk ash silica
6Carbon black derived from CO2 feedstock

[0101] Antes deste exemplo, a Amostra M demonstrou os resultados de desempenho mais favoráveis. No Exemplo 5, a mistura de razão dos três polímeros foi ajustada e comparada com a Amostra M. Este ajuste resultou em uma mudança de Tg de polímero (cálculo FOX) de -80,0°C para-82,6°C.[0101] Prior to this example, Sample M demonstrated the most favorable performance results. In Example 5, the ratio blend of the three polymers was adjusted and compared to Sample M. This adjustment resulted in a change in polymer Tg (FOX calculation) from -80.0°C to -82.6°C.

[0102] O aumento no teor de borracha natural da Amostra Experimental P demonstrou um aumento na rigidez do composto e na tensão real. A Amostra P melhorou os indicadores de umidade, desgaste e neve em comparação com o Controle N, ao mesmo tempo em que continha um aumento percentual substancial no teor de material renovável. Os indicadores de resistência ao rolamento também foram equivalentes ou melhorados no Controle N e na Amostra O.[0102] The increase in the natural rubber content of Experimental Sample P demonstrated an increase in the stiffness of the compound and in the actual stress. Sample P improved moisture, wear and snow indicators compared to Control N, while containing a substantial percentage increase in renewable material content. Rolling resistance indicators were also equivalent or improved in Control N and Sample O.

TABLE 6

[0103] A Amostra Experimental O é a mesma fórmula que a Amostra M, acima. Na Amostra S, o ESBR foi substituído por uma maior quantidade de borracha natural. Todos os outros ingredientes e quantidades permaneceram iguais. Essa mudança levou a um aumento na quantidade percentual de material renovável (conteúdo) na composição.[0103] The Experimental Sample O is the same formula as the Sample M, above. In Sample S, ESBR was replaced with a greater amount of natural rubber. All other ingredients and amounts remained the same. This change led to an increase in the percentage amount of renewable material (content) in the composition.

[0104] Os compostos de borracha foram então curados e testados quanto a várias propriedades, incluindo, entre outras, desgaste, tração úmida e resistência ao rolamento, etc.[0104] The rubber compounds were then cured and tested for various properties, including but not limited to wear, wet tensile and rolling resistance, etc.

[0105] As formulações básicas são mostradas na Tabela 1 a seguir, que é apresentada em partes por 100 partes em peso de elastômero (phr). A Tabela 6 também compara as propriedades curadas da Amostra de Controle Q e das Amostras Experimentais R e S.

*Mesma fórmula das Amostras de Controle A e D, acima
**Mesma fórmula da Amostra M, acima
1SSBR, 33% de estireno, 20 phr de óleo estendido
2SSBR, 21% estireno, funcionalizado, Sn
3Resina de estireno de alfametil
4Resina de terpeno à base biológica obtida como SYLVATRAXX 8115 da Kraton Chemical
5Sílica de cinzas de casca de arroz
6Negro-carbono derivado da matéria-prima de CO2[0105] The basic formulations are shown in Table 1 below, which is presented in parts per 100 parts by weight of elastomer (phr). Table 6 also compares the cured properties of the Control Sample Q and the Experimental Samples R and S.

[0106] Para testar ainda mais um aumento na quantidade percentual de conteúdo renovável em uma banda de rodagem, o SBR foi removido e substituído por borracha natural adicional. Além disso, neste exemplo, a borracha natural constituiu o teor majoritário, em um aumento substancial, de polímero de borracha na mistura. Isso resultou em um deslocamento de polímero Tg (cálculo FOX) de - 82,6°C para-72,3°C.[0106] To further test an increase in the percentage amount of renewable content in a tread, the SBR was removed and replaced with additional natural rubber. Furthermore, in this example, natural rubber constituted the majority content, in a substantial increase, of rubber polymer in the mixture. This resulted in a polymer Tg shift (FOX calculation) from -82.6°C to -72.3°C.

[0107] Os ajustes de polímero resultaram em uma ligeira diminuição na rigidez do composto.[0107] The polymer adjustments resulted in a slight decrease in composite stiffness.

[0108] O aumento no nível de borracha natural aumentou a porcentagem de conteúdo renovável na composição de borracha de 47% em peso (Controle Q) para 88% em peso (Amostra Experimental S). A amostra S mostrou indicadores de umidade e neve melhorados em relação ao Controle Q, e também indicou uma resistência ao rolamento equivalente.[0108] The increase in the level of natural rubber increased the percentage of renewable content in the rubber composition from 47% by weight (Control Q) to 88% by weight (Experimental Sample S). The S sample showed improved wetness and snow indicators over the Q Control, and also indicated equivalent rolling resistance.

[0109] Conclui-se que uma composição de borracha de pneu de banda de rodagem formada tendo uma porcentagem majoritária de teor renovável de uma combinação de diferentes materiais renováveis pode atender ou melhorar o desempenho de um pneu formado a partir de uma composição de borracha convencional.[0109] It is concluded that a tread tire rubber composition formed having a majority percentage of renewable content from a combination of different renewable materials can meet or improve the performance of a tire formed from a conventional rubber composition .

[0110] Variações na presente invenção são possíveis à luz da descrição da mesma fornecida neste documento. Embora certas modalidades e detalhes representativos tenham sido mostrados com a finalidade de se ilustrar a invenção em questão, será evidente para os especialistas na área técnica que várias alterações e modificações podem ser feitas sem se afastar do âmbito da invenção em questão. Deve, portanto, ser entendido que mudanças podem ser feitas nas modalidades particulares descritas que estarão dentro do pretendido âmbito integral da invenção, conforme definido pelo quadro de reivindicações vindo a seguir em anexo.[0110] Variations in the present invention are possible in light of the description thereof provided in this document. While certain representative embodiments and details have been shown for the purpose of illustrating the subject invention, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the scope of the subject invention. It is, therefore, to be understood that changes may be made to the particular embodiments described which will be within the intended full scope of the invention, as defined by the appended table of claims.

Claims

Tire component formed from a rubber composition CHARACTERIZED by a major weight percentage of renewable materials, the rubber composition comprising, based on 100 parts by weight (phr) of elastomer:
a mixture of at least two rubber elastomers selected from a group consisting of:
from 40 phr to 50 phr of polybutadiene;
up to about 35 phr of styrene-butadiene copolymer;
up to around 45 phr of natural rubber;
a bio-derived resin material; It is
a bio-derived filler comprising silica and carbon black filler, wherein said carbon black filler is at least partially derived from a biobased feedstock prior to its addition to the rubber composition.

Tire component, according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that the rubber composition comprises more than 75% renewable material.

Tire component, according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that the rubber composition comprises more than 85% renewable material.

Tire component, according to claim 1, CHARACTERIZED in that the resin consists of a terpene resin.

Tire component, according to claim 1, CHARACTERIZED in that the resin consists of an alpha-pinene resin.

Tire component, according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that the composition excludes a resin derived from petroleum, oil and filler.

Rubber composition, according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that the mixture of rubber elastomers optionally comprises up to 35 ph of emulsion-polymerized styrene butadiene copolymer (ESBR).

Rubber composition, according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that the silica is derived from rice husk ash.

Tire component, according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that, before its addition to the rubber composition, carbon black is produced from a raw material that excludes fossil carbon.