ITMI20121623A1 - Pneumatico per ruote di veicoli - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“Pneumatico per ruote di veicoliâ€

DESCRIZIONE

CAMPO DELL’INVENZIONE

La presente invenzione riguarda uno pneumatico per ruote di veicoli.

In particolare l’invenzione riguarda uno pneumatico ad alte prestazioni per ruote di veicoli a due o quattro ruote per applicazioni che richiedono elevate velocità operative e/o condizioni di guida estreme, tipicamente, ma non solo, pneumatici in grado di sostenere velocità massime di almeno circa 210 km/h o sopportare carichi massimi di almeno circa 210 kg o una combinazione di entrambi. L’invenzione riguarda inoltre uno pneumatico per ruote di veicoli da carico pesante.

TECNICA NOTA

Pneumatici per ruote di veicoli sono descritti nella domanda di brevetto EP1262338, US20070006958 e nelle domande di brevetto WO2001060643 e WO2002096673 a nome della Richiedente.

SOMMARIO DELL’INVENZIONE

Gli pneumatici per ruote di veicoli ad alte prestazioni o gli pneumatici per ruote di veicoli da carico pesante, possono essere sollecitati, nelle differenti manovre, a sollecitazioni di tipo circonferenziale, trasversale e combinati, di notevole entità.

Tali sollecitazioni si trasmettono tra cerchio della ruota e pneumatico, e viceversa, attraverso le strutture di tallone dello pneumatico, causando deformazioni e attrito.

Allo scopo di proteggere la struttura di tallone dalle continue sollecitazioni di deformazione e sfregamento esercitate dal contatto con il cerchio della ruota, viene tipicamente disposto uno strato in materiale elastomerico, normalmente definito come striscia antiabrasiva, in posizione esterna rispetto alla struttura di tallone, in modo tale che una volta montato lo pneumatico sul cerchio della ruota, la striscia antiabrasiva venga a trovarsi tra struttura di tallone e cerchio.

Considerata la sua posizione e la sua funzione, la striscia antiabrasiva comprende tipicamente una mescola avente valori di resistenza all’abrasione e di resistenza a fatica tali da consentirle di esercitare efficacemente la suddetta funzione protettiva.

La Richiedente ha considerato che la striscia antiabrasiva possa essere un elemento di transizione tra il cerchio della ruota, avente una rigidezza elevata tipica di un materiale metallico (ad esempio acciaio, alluminio o sue leghe, magnesio) e la struttura di tallone, intuitivamente di rigidezza molto inferiore.

Partendo da tali osservazioni, la Richiedente ha ipotizzato che un miglioramento delle caratteristiche di struttura e funzionamento a velocità elevate e/o in condizioni di guida estreme e/o di carico elevato di uno pneumatico potesse essere ottenuto attraverso un incremento della rigidità della striscia antiabrasiva.

La Richiedente ha dapprima sperimentato la possibilità di aumentare la percentuale di zolfo nel materiale elastomerico della striscia antiabrasiva. Questa soluzione, sebbene portasse effettivamente ad una maggiore rigidità, aveva però come effetto secondario negativo un aumento della fragilità del materiale elastomerico risultante ed una ridotta resistenza alla lacerazione. La Richiedente ha quindi focalizzato l’attenzione su questi risultati ed ha cercato di ottenere una maggiore rigidità del materiale elastomerico della striscia antiabrasiva senza peggiorare le altre caratteristiche strutturali.

La Richiedente ha riscontrato che era possibile ottenere pneumatici che presentano prestazioni migliorate durante l’uso in condizioni di utilizzo estremo, realizzando la striscia antiabrasiva con un materiale elastomerico comprendente fibre inorganiche di dimensioni nanometriche, preferibilmente fibre inorganiche costituite da silicati di magnesio e/o alluminio.

La Richiedente ha riscontrato che l’aggiunta delle fibre inorganiche di dimensioni nanometriche nel materiale elastomerico con il quale si realizza la striscia antiabrasiva, risultava in un incremento delle prestazioni dello pneumatico in condizioni di utilizzo estremo, in particolare per quanto riguarda la stabilità e la controllabilità senza incorrere in problemi di fragilità e di rapido degrado dello pneumatico.

Ciò à ̈ sorprendente in considerazione del fatto che la Richiedente aveva notato che il materiale elastomerico rinforzato con le suddette fibre inorganiche di silicati di magnesio e/o alluminio di dimensioni nanometriche, presentava una forte diminuzione del modulo dinamico di taglio all’aumentare della deformazione dinamica ossia un effetto Payne elevato, tali da far considerare il materiale inadatto all’uso in pneumatici ad alte prestazioni. Un effetto Payne elevato comporta tipicamente una perdita del rinforzo con l’aumento della deformazione il che fa prevedere un decadimento della prestazione dello pneumatico.

Ciò nonostante la Richiedente ha effettuato dei test su pneumatici dotati di striscia antiabrasiva realizzata con un materiale elastomerico rinforzato con le suddette fibre ed ha potuto sorprendentemente riscontrare ottime prestazioni in stabilità e controllabilità senza che il pneumatico risultasse fragile nelle zone di tallone.

Pertanto, secondo un primo aspetto, la presente invenzione riguarda uno pneumatico per ruote di veicoli, comprendente:

- una struttura di carcassa comprendente almeno uno strato di carcassa avente bordi laterali opposti associati a rispettive strutture anulari di rinforzo,

- una fascia battistrada applicata in posizione radialmente esterna a detta struttura di carcassa;

- una coppia di fianchi applicati lateralmente sui lati opposti rispetto a detta struttura di carcassa; e

- almeno una striscia antiabrasiva applicata in posizione esterna di ciascuna di dette strutture anulari di rinforzo;

in cui detta almeno una striscia antiabrasiva include un materiale elastomerico reticolato ottenuto tramite reticolazione di una composizione elastomerica reticolabile comprendente fibre inorganiche di silicati di magnesio e/o alluminio di dimensioni nanometriche, dove detto materiale elastomerico reticolato mostra un valore di modulo dinamico elastico E’, a 70°C e frequenza 10 Hz, maggiore di 8,00 MPa.

Tipicamente lo pneumatico comprende una struttura di cintura applicata in posizione radialmente esterna alla struttura di carcassa.

Preferibilmente, detto materiale elastomerico reticolato mostra un valore di modulo dinamico elastico E’, misurato a 23°C e frequenza 10 Hz, maggiore di 9,00 MPa.

Vantaggiosamente, detto materiale elastomerico reticolato mostra un valore di resistenza alla lacerazione a 23°C maggiore o uguale a 53 N/mm, preferibilmente maggiore di 58 N/mm.

Più in particolare, detto materiale elastomerico reticolato mostra un valore di allungamento a rottura maggiore o uguale a 250%, preferibilmente maggiore di 280%.

Ancora più in particolare, detto materiale elastomerico reticolato mostra un valore di carico statico al 100% di allungamento (CA1) maggiore o uguale a 5 Mpa.

La Richiedente ritiene che l’incremento di rigidezza e di resistenza alla lacerazione del materiale elastomerico reticolato incluso nella striscia antiabrasiva possa essere ottenuto attraverso un dosaggio combinato di ingredienti nella composizione elastomerica reticolabile come ad esempio agente vulcanizzante, acceleranti, fibre inorganiche di silicati di magnesio e/o alluminio di dimensioni nanometriche in sostituzione o in aggiunta ad altre cariche di rinforzo.

Nella presente descrizione con fibra si intende un elemento allungato avente una dimensione (lunghezza) molto più elevata rispetto al diametro della sezione trasversale e con l’espressione “dimensioni nanometriche†riferite alle fibre inorganiche si intende che le fibre inorganiche hanno un diametro inferiore a 500 nm.

Secondo una forma di realizzazione preferita, detto materiale elastomerico reticolato à ̈ ottenuto tramite reticolazione di una composizione elastomerica reticolabile comprende (a) un polimero elastomerico dienico e (b) fibre inorganiche aventi diametro inferiore a 100 nm.

Vantaggiosamente, dette fibre inorganiche hanno un diametro compreso tra 1 e 100 nm, più preferibilmente compreso tra circa 5 e circa 50 nm.

Preferibilmente, dette fibre inorganiche hanno una lunghezza inferiore a circa 10 µm, più preferibilmente compresa tra circa 0,2 e circa 10 µm, ancora più preferibilmente tra circa 0,2 e circa 5 µm.

Vantaggiosamente, le fibre inorganiche utilizzate nella presente invenzione sono scelte nel gruppo che consiste di fibre di silicati di magnesio e/o alluminio, ad esempio, fibre di sepiolite, fibre di paligorskite (anche nota come attapulgite) o loro miscele. Le fibre inorganiche di sepiolite sono particolarmente preferite.

Secondo una forma di realizzazione preferita, dette fibre inorganiche sono presenti in detta composizione elastomerica reticolabile in una quantità da circa 1 phr a circa 20 phr, preferibilmente da circa 3 phr a circa 15 phr.

Vantaggiosamente, detta composizione elastomerica reticolabile comprende un agente vulcanizzante. Preferibilmente, detto agente vulcanizzante comprende sistemi di vulcanizzazione a base di zolfo comprendenti zolfo o molecole contenenti zolfo (donatori di zolfo) unitamente ad acceleratori e/o attivatori di vulcanizzazione. Vantaggiosamente, detta composizione elastomerica reticolabile comprende una quantità di agente vulcanizzante, espresso in phr di zolfo, superiore a 1,5 phr, preferibilmente superiore a 2,5 phr. Preferibilmente, la quantità di agente vulcanizzante, espresso in phr di zolfo, à ̈ inferiore o uguale a 5 phr.

Secondo una forma di realizzazione preferita, detta composizione elastomerica comprende inoltre (c) una carica di rinforzo di nero di carbonio. Secondo una forma di realizzazione preferita, detta composizione elastomerica comprende inoltre (d) un agente di accoppiamento silano.

Ai fini della presente descrizione e delle rivendicazioni che seguono, il termine “phr†significa le parti in peso di un determinato componente del materiale elastomerico per 100 parti in peso del polimero elastomerico dienico.

Vantaggiosamente le fibre inorganiche sono trattate con un compatibilizzante.

Secondo una forma di realizzazione preferita, detto compatibilizzante può essere scelto, ad esempio, dall’ammonio quaternario o sali di fosfonio aventi la formula generale (I)

R1

n-

R4 Y R2 X

R3

n

(I)

in cui:

Y rappresenta N o P;

R1, R2, R3 e R4, che possono essere tra loro identici o differenti, rappresentano un gruppo alchilico o idrossialchilico C1-C20 lineare o ramificato; un gruppo alchenilico o idrossialchenilico C1-C20 lineare o ramificato; un gruppo -R5-SH o -R5-NH2, in cui R5 rappresenta un gruppo alchilenico C1-C20 lineare o ramificato; un gruppo arilico C6-C18; un gruppo arilalchilico o alchilarilico C7-C20; un gruppo cicloalchilico C5-C18, detto gruppo cicloalchilico contenendo eventualmente eteroatomi quali ossigeno, azoto o zolfo;

X<n->rappresenta un anione come lo ione cloro, lo ione solfato o lo ione fosfato;

n rappresenta 1, 2 o 3.

Il trattamento delle fibre inorganiche con il compatibilizzante viene effettuato per ottenere una elevata dispersione dei silicati entro la matrice elastomerica. Il silicato, tipicamente idrofilo, à ̈ reso organofilo mediante scambio di cationi alcalini ad esempio con catene relativamente lunghe, di cationi di alchil ammonio quaternario, modificando la polarità superficiale del silicato. Ulteriori dettagli sono descritti, ad esempio, nei brevetti US 4,136,103; US 5,747,560 o US 5,952,093. Un esempio di fibre inorganiche, che può essere usato secondo la presente invenzione e disponibile in commercio, à ̈ il prodotto noto sotto il nome di Pangel B5 fornito da Tolsa Group (http://www.tolsa.com/).

Secondo una forma di realizzazione preferita, il polimero elastomerico dienico (a) che può essere usato nella presente invenzione può essere scelto da quelli comunemente usati in materiali elastomerici reticolabili con zolfo, che sono particolarmente adatti per produrre pneumatici, vale a dire da polimeri o copolimeri elastomerici con una catena insatura aventi una temperatura di transizione vetrosa (Tg) generalmente inferiore a 20°C, preferibilmente compresa nell’intervallo da 0°C a -110°C. Questi polimeri o copolimeri possono essere di origine naturale o possono essere ottenuti mediante polimerizzazione in soluzione, polimerizzazione in emulsione o polimerizzazione in fase gassosa di una o più diolefine coniugate, eventualmente miscelate con almeno un comonomero scelto fra monovinilareni e/o comonomeri polari.

Le diolefine coniugate contengono generalmente da 4 a 12, preferibilmente da 4 a 8 atomi carbonio e possono essere scelte, ad esempio dal gruppo comprendente: 1,3-butadiene, isoprene, 2,3-dimetil-1,3-butadiene, 1,3-pentadiene, 1,3-esadiene, 3-butil-1,3-ottadiene, 2-fenil-1,3-butadinee o loro miscele. 1,3-butadiene ed isoprene sono particolarmente preferiti.

Monovinilareni, che possono essere eventualmente usati come comonomeri, contengono generalmente da 8 a 20, preferibilmente da 8 a 12 atomi carbonio e possono essere scelti, ad esempio, da: stirene; 1-vinilnaftalene; 2-vinilnaftalene; vari derivati alchilici, cicloalchilici, arilici, alchilarilici o arilalchilici di stirene come, ad esempio, α-metilstirene, 3-metilstirene, 4-propilstirene, 4-cicloesilstirene, 4-dodecilstirene, 2-etil-4-benzilstirene, 4-p-tolilstirene, 4-(4-fenilbutil)stirene, o loro miscele. Stirene à ̈ particolarmente preferito.

Comonomeri polari, che possono eventualmente essere usati, possono essere scelti, ad esempio da: vinilpiridina, vinilchinolina, esteri dell’acido acrilico e dell’acido alchilacrilico, nitrili, o loro miscele, come, ad esempio, acrilato di metile, acrilato di etile, metacrilato di metile, metacrilato di etile, acrilonitrile o loro miscele.

Preferibilmente, il polimero elastomerico dienico (a) che può essere usato nella presente invenzione può essere scelto, ad esempio, da: cis-1,4-poliisoprene (naturale o sintetico, preferibilmente gomma naturale), 3,4-poliisoprene, polibutadiene (in particolare polibutadiene con un elevato contenuto di 1,4-cis), copolimeri di isoprene/isobutene eventualmente alogenati, copolimeri di 1,3-butadiene/acrilonitrile, copolimeri di stirene/1,3-butadiene, copolimeri di stirene/isoprene/1,3-butadiene, copolimeri di stirene/1,3-butadiene/acrilonitrile, o loro miscele.

Secondo una forma di realizzazione preferita, detta composizione elastomerica comprende almeno 10% in peso, preferibilmente fra 20% in peso e 100% in peso, rispetto al peso totale di detto almeno un polimero elastomerico dienico (a), di gomma naturale.

La suddetta composizione elastomerica può eventualmente comprendere almeno un polimero elastomerico di una o più monoolefine con un comonomero olefinico o loro derivati (a’). Le monoolefine possono essere scelte da: etilene e α-olefine generalmente contenenti da 3 a 12 atomi carbonio, come, ad esempio, propilene, 1-butene, 1-pentene, 1-esene, 1-ottene o loro miscele. Sono preferiti i seguenti: copolimeri fra etilene ed una α-olefina, eventualmente con un diene; omopolimeri di isobutene o loro copolimeri con piccole quantità di un diene, che sono eventualmente almeno in parte alogenati. Il diene eventualmente presente, contiene in genere da 4 a 20 atomi carbonio ed à ̈ preferibilmente scelto da: 1,3-butadiene, isoprene, 1,4-esadiene, 1,4-cicloesadiene, 5-etilidene-2-norbornene, 5-metilene-2-norbornene, vinilnorbornene o loro miscele. Fra di essi, sono particolarmente preferiti i seguenti: copolimeri di etilene/propilene (EPR) o copolimeri di etilene/propilene/diene (EPDM); poliisobutene; gomme butiliche; gomme alobutiliche, in particolare gomme clorobutiliche o bromobutiliche; o loro miscele.

Può anche essere usato un polimero elastomerico dienico (a) o un polimero elastomerico (a’) funzionalizzato mediante reazione con agenti terminanti o agenti di accoppiamento adatti. In particolare, i polimeri elastomerici dienici ottenuti mediante polimerizzazione anionica in presenza di un iniziatore organometallico (in particolare un iniziatore organolitio) possono essere funzionalizzati facendo reagire i gruppi organometallici residui derivati dall’iniziatore con agenti terminanti o agenti di accoppiamento adatti come, ad esempio, immine, carbodiimmidi, alogenuri di alchil stagno, benzofenoni sostituiti, alcossisilani o arilossisilani.

Come descritto precedentemente, detta composizione elastomerica preferibilmente comprende inoltre almeno una carica di rinforzo di nero di carbonio (c).

Secondo una forma di realizzazione preferita, la carica di rinforzo di nero di carbonio (c) che può essere usata nella presente invenzione può essere scelta da quelle aventi un’area superficiale non inferiore a 20 m<2>/g (determinata da STSA - statistical thickness surface area secondo ISO 18852:2005).

Secondo una forma di realizzazione preferita, detta carica di rinforzo di nero di carbonio (c) à ̈ presente nella composizione elastomerica in una quantità compresa fra 0,1 phr e 120 phr, preferibilmente fra circa 20 phr e circa 90 phr.

Come descritto precedentemente, detta composizione elastomerica preferibilmente comprende inoltre almeno un agente di accoppiamento silano (d).

Secondo una forma di realizzazione preferita, l’agente di accoppiamento silano (d) che può essere usato nella presente invenzione, può essere scelto da quelli aventi almeno un gruppo di silano idrolizzabile, che può essere identificato, ad esempio, dalla seguente formula generale (II):

(R)3Si-CnH2n-X (II)

dove i gruppi R, che possono essere identici o differenti, sono scelti da: gruppi alchilici, alcossi o arilossi o da atomi alogeno, a condizione che almeno uno dei gruppi R sia un gruppo alcossi o arilossi; n à ̈ un intero fra 1 e 6 incluso; X à ̈ un gruppo scelto da: nitroso, mercapto, ammino, epossido, vinile, immide, cloro, -(S)mCnH2n-Si-(R)3o -S-COR, dove m e n sono numeri interi fra 1 e 6 incluso e i gruppi R sono definiti come sopra.

Fra gli agenti di accoppiamento silano, quelli particolarmente preferiti sono tetrasolfuro di bis(3-trietossisililpropile) e disolfuro di bis(3-trietossisililpropile). Detti agenti di accoppiamento possono essere usati come tali oppure come una miscela adatta con una carica inerte (ad esempio nero di carbonio) in modo da facilitare la loro incorporazione nella composizione elastomerica. Secondo una forma di realizzazione preferita, detto agente di accoppiamento silano (d) à ̈ presente nella composizione elastomerica in una quantità compresa fra 0,01 phr e circa 10 phr, preferibilmente fra circa 0,5 phr e circa 5 phr.

Almeno una carica di rinforzo addizionale può vantaggiosamente essere aggiunta alla composizione elastomerica sopra riportata, in una quantità generalmente compresa fra 0,1 phr e 120 phr, preferibilmente fra circa 20 phr e circa 90 phr. La carica di rinforzo può essere scelta da quelle comunemente usate per prodotti reticolati, in particolare per pneumatici, come ad esempio, silice, allumina, alluminosilicati, carbonato di calcio, caolino o loro miscele.

La silice che può essere usata nella presente invenzione può generalmente essere una silice pirogenica o, preferibilmente una silice precipitata, con un’area superficiale BET (misurata secondo lo Standard ISO 5794/1) compresa fra circa 50 m<2>/g e circa 500 m<2>/g, preferibilmente fra circa 70 m<2>/g e circa 200 m<2>/g.

Detta composizione elastomerica può vantaggiosamente incorporare un agente di accoppiamento silano (d) in grado di interagire con la silice eventualmente presente come carica di rinforzo e/o i silicati e di legarli al polimero elastomerico dienico durante la vulcanizzazione. Esempi di agenti di accoppiamento silano (d) che possono essere usati sono già stati descritti in precedenza.

La composizione elastomerica reticolabile può essere vulcanizzata secondo le tecniche note, in particolare con sistemi di vulcanizzazione a base di zolfo comunemente usati per polimeri elastomerici dienici. A questo scopo, nei materiali, dopo uno o più stadi di trattamento termomeccanico, un agente vulcanizzante a base di zolfo à ̈ incorporato unitamente ad acceleratori di vulcanizzazione. Nella fase di trattamento finale, la temperatura viene generalmente mantenuta inferiore a 120°C e preferibilmente inferiore a 100°C, in modo da evitare qualsiasi fenomeno di pre-reticolazione indesiderato.

L’agente vulcanizzante più vantaggiosamente usato à ̈ lo zolfo, o molecole contenenti zolfo (donatori di zolfo), con acceleratori ed attivatori noti agli esperti nella tecnica.

Gli attivatori che sono particolarmente efficaci sono composti di zinco ed in particolare ZnO, ZnCO3, sali di zinco di acidi grassi saturi o insaturi contenenti da 8 a 18 atomi carbonio, come, ad esempio, stearato di zinco, che sono preferibilmente formati in situ nella composizione elastomerica da ZnO e acido grasso, come pure BiO, PbO, Pb3O4, PbO2, o loro miscele.

Gli acceleratori che sono comunemente usati possono essere scelti da: ditiocarbammati, guanidina, tiourea, tiazoli, sulfenammidi, tiurami, ammine, xantati o loro miscele.

Detta composizione elastomerica può comprendere altri additivi comunemente usati, scelti sulla base della specifica applicazione alla quale à ̈ destinata la composizione. Ad esempio, a detti materiali possono essere aggiunti: antiossidanti, agenti anti-invecchiamento, plastificanti, adesivi, agenti anti-ozono, resine modificanti, o loro miscele.

In particolare, allo scopo di migliorare la lavorabilità, a detta composizione elastomerica può essere aggiunto un plastificante generalmente scelto da oli minerali, oli vegetali, oli sintetici o loro miscele, come, ad esempio, olio aromatico, olio naftenico, ftalati, olio di soia o loro miscele. La quantità di plastificante à ̈ generalmente compresa fra 0 phr e circa 70 phr, preferibilmente fra circa 5 phr e circa 30 phr.

La composizione elastomerica può essere preparata miscelando fra loro i componenti polimerici con la carica di rinforzo e con gli altri additivi eventualmente presenti secondo le tecniche note nel settore. La miscelazione può essere eseguita, ad esempio, usando un mescolatore aperto del tipo “open-mill†oppure un mescolatore interno del tipo con rotori tangenziali (Banbury®) o con rotori compenetranti (Intermixâ„¢), o in mescolatori continui del tipo Ko-Kneaderâ„¢ o del tipo a viti gemelle o multivite.

Tale descrizione verrà esposta qui di seguito con riferimento agli uniti disegni, forniti a solo scopo indicativo e, pertanto, non limitativo, nei quali: - la figura 1 illustra in semisezione radiale uno pneumatico per ruote di autoveicoli;

- la figura 2 mostra schematicamente una sezione radiale di uno pneumatico per motoveicoli;

- le figure 3a e 3b illustrano un particolare del tallone di due pneumatici per autoveicoli dopo una prova comparativa.

Nella Figura 1 “a†indica una direzione assiale e “r†indica una direzione radiale. Per semplicità, la Figura 1 mostra solo una porzione dello pneumatico, la restante porzione non rappresentata essendo identica e disposta simmetricamente rispetto alla direzione radiale “r†.

Lo pneumatico 100 per veicoli a quattro ruote comprende almeno una struttura di carcassa, comprendente almeno uno strato di carcassa 101 presentante lembi terminali rispettivamente opposti impegnati a rispettive strutture anulari di ancoraggio 102, denominate cerchietti, eventualmente associate ad un riempimento di tallone 104. La zona dello pneumatico comprendente il cerchietto 102 ed il riempimento 104 forma una struttura anulare di rinforzo 103, il cosiddetto tallone, destinato all'ancoraggio dello pneumatico su un corrispondente cerchio di montaggio, non illustrato.

La struttura di carcassa à ̈ solitamente di tipo radiale, ossia gli elementi di rinforzo dell'almeno uno strato di carcassa 101 si trovano su piani comprendenti l'asse di rotazione dello pneumatico e sostanzialmente perpendicolari al piano equatoriale dello pneumatico. Detti elementi di rinforzo sono generalmente costituiti da cordicelle tessili, per esempio rayon, nylon, poliestere (per esempio polietilen naftalato (PEN)). Ciascuna struttura anulare di rinforzo à ̈ associata alla struttura di carcassa mediante ripiegamento all'indietro dei bordi laterali opposti dell'almeno uno strato di carcassa 101 attorno alla struttura anulare di ancoraggio 102 in modo da formare i cosiddetti risvolti della carcassa 101a come illustrato nella Figura 1. In una forma realizzativa, l’accoppiamento tra struttura di carcassa e struttura anulare di rinforzo può essere fornito mediante un secondo strato di carcassa (non rappresentato nella Figura 1) applicato in una posizione assialmente esterna rispetto al primo strato di carcassa.

Una striscia antiabrasiva 105 realizzata con materiale elastomerico comprendente fibre inorganiche di silicati di magnesio e/o alluminio di dimensioni nanometriche à ̈ disposta in una posizione esterna di ciascuna struttura anulare di rinforzo 103.

Preferibilmente ciascuna striscia antiabrasiva 105 Ã ̈ disposta almeno in posizione assialmente esterna alla struttura anulare di rinforzo 103 estendendosi almeno tra il fianco 108 e la porzione radialmente inferiore alla struttura anulare di rinforzo 103.

Preferibilmente la striscia antiabrasiva 105 à ̈ disposta in modo da avvolgere la struttura anulare di rinforzo 103 lungo le zone assialmente interna ed esterna e radialmente inferiore della struttura anulare di rinforzo 103 in modo da interporsi tra quest’ultima ed il cerchio della ruota quando lo pneumatico 100 à ̈ montato sul cerchio.

Alla struttura di carcassa à ̈ associata una struttura di cintura 106 comprendente uno o più strati di cintura 106a, 106b collocati in sovrapposizione radiale l’uno rispetto all’altro e rispetto allo strato di carcassa, aventi cordicelle di rinforzo tipicamente metalliche. Tali cordicelle di rinforzo possono avere orientamento incrociato rispetto ad una direzione di sviluppo circonferenziale dello pneumatico 100. Per direzione “circonferenziale†si intende una direzione genericamente rivolta secondo la direzione di rotazione dello pneumatico.

In posizione radialmente più esterna agli strati di cintura 106a,106b può essere applicato almeno uno strato di rinforzo a zero gradi 106c, comunemente noto come “cintura 0°â€ , che generalmente incorpora una pluralità di corde di rinforzo, tipicamente corde tessili, orientate in una direzione sostanzialmente circonferenziale, formando così un angolo di pochi gradi (per esempio un angolo tra circa 0° e 6°) rispetto al piano equatoriale dello pneumatico, e rivestite con un materiale elastomerico.

In posizione radialmente esterna alla struttura di cintura 106 Ã ̈ applicata una fascia battistrada 109 in mescola elastomerica, come altri semilavorati costitutivi dello pneumatico 100.

Sulle superfici laterali della struttura di carcassa, ciascuna estendendosi da uno dei bordi laterali del battistrada 109 fino in corrispondenza della rispettiva struttura anulare di rinforzo 103, sono inoltre applicati in posizione assialmente esterna rispettivi fianchi 108 in mescola elastomerica.

In posizione radialmente esterna, la fascia battistrada 109 ha una superficie di rotolamento 109a destinata a giungere a contatto con il terreno. Scanalature circonferenziali, che sono collegate da intagli trasversali (non rappresentati nella Figura 1) in modo da definire una pluralità di tasselli di varie forme e dimensioni distribuiti sulla superficie di rotolamento 109a, sono generalmente realizzate in questa superficie 109a, che per semplicità nella Figura 1 à ̈ rappresentata liscia.

Un sottostrato 111 Ã ̈ disposto fra la struttura di cintura 106 e la fascia battistrada 109.

Una striscia costituita da materiale elastomerico 110, comunemente nota come “mini-fianco†, può eventualmente essere presente nella zona di collegamento fra i fianchi 108 e la fascia battistrada 109, questo mini-fianco essendo generalmente ottenuto mediante co-estrusione con la fascia battistrada 109 e consentendo un miglioramento dell’interazione meccanica fra la fascia battistrada 109 e i fianchi 108. Preferibilmente la porzione di estremità del fianco 108 copre direttamente il bordo laterale della fascia battistrada 109.

Nel caso di pneumatici senza camera d’aria, uno strato di gomma 112, noto generalmente come “liner†, che fornisce la necessaria impermeabilità all’aria di gonfiaggio dello pneumatico, può anche essere previsto in una posizione radialmente interna rispetto allo strato di carcassa 101.

Secondo una forma realizzativa non illustrata lo pneumatico può essere uno pneumatico per ruote di veicoli da trasporto pesante, come autocarri, autobus, rimorchi, van, e in generale per veicoli in cui lo pneumatico viene assoggettato ad un elevato carico.

Preferibilmente, un tale pneumatico à ̈ adatto ad essere montato su cerchi aventi diametro uguale o maggiore di 17,5 pollici per ruote direzionali o da rimorchio. Un veicolo da trasporto pesante à ̈ ad esempio un veicolo delle categorie M2, M3, N2, N3, O2, O3 e O4 secondo la “ECE Consolidated Resolution of the Construction of vehicles (R.E. 3), Annex 7, Classification and definition of power driven vehicles and trailers†, oppure delle categorie M3, N2, N3, O3, O4 secondo la “ETRTO Engineering design information†(ediz. 2010), sezione “General Information†, pag. G15 e G16, capitolo "International codes for wheeled vehicle classification as UN/ECE 29/78 and Directive 2003/37". La categoria di veicoli da trasporto pesante comprende autocarri (trucks), trattori-rimorchi (tractor-trailers), furgoni (lorries), autobus (buses), e simili veicoli.

Lo pneumatico per ruote di veicoli da trasporto pesante comprende almeno una tela di carcassa, i cui bordi laterali opposti sono associati a rispettive strutture anulari di rinforzo, il cosiddetto tallone, comprendenti una struttura anulare di ancoraggio, denominato cerchietto, ed almeno un riempimento tallone. L’associazione tra detta almeno una tela di carcassa e detta struttura anulare di rinforzo à ̈ tipicamente ottenuta risvoltando i bordi laterali opposti di detta almeno una tela di carcassa attorno a detta struttura anulare di ancoraggio ed a detto almeno un riempimento tallone in modo da formare un risvolto di carcassa.

Una striscia antiabrasiva realizzata con materiale elastomerico comprendente fibre inorganiche di silicati di magnesio e/o alluminio di dimensioni nanometriche. Ã ̈ disposta in una posizione esterna rispetto a ciascuna struttura anulare di rinforzo.

Detta almeno una tela di carcassa generalmente comprende una pluralità di elementi di rinforzo di tela di carcassa disposti sostanzialmente l’uno parallelo all’altro ed almeno parzialmente rivestiti da uno strato di materiale elastomerico. Questi elementi di rinforzo di tela di carcassa, in particolare nel caso di pneumatici da autocarro, comprendono solitamente cordicelle metalliche, preferibilmente in acciaio.

Detta almeno una tela di carcassa à ̈ solitamente di tipo radiale, cioà ̈ incorpora elementi di rinforzo disposti in una direzione sostanzialmente perpendicolare rispetto alla direzione circonferenziale.

Una struttura di cintura à ̈ applicata in una posizione radialmente esterna rispetto a detta almeno una tela di carcassa.

La struttura di cintura comprende almeno due strati di cintura portanti radialmente sovrapposti e che incorporano una pluralità di elementi di rinforzo di cintura, tipicamente cordicelle metalliche, preferibilmente in acciaio. La struttura di cintura può anche comprendere uno strato di rinforzo a zero gradi applicato, ad esempio, in una posizione radialmente esterna rispetto al secondo strato di cintura portante.

Le cordicelle metalliche utilizzate negli strati della struttura di cintura, ed in particolare quelle utilizzate negli strati di cintura portanti, comprendono una pluralità di filamenti.

I filamenti delle cordicelle metalliche utilizzate nella struttura di cintura (e tipicamente anche in altri strati di rinforzo dello pneumatico) sono preferibilmente filamenti di acciaio NT (normal tensile), HT (high tensile), SHT (super high tensile) o UHT (ultra high tensile). Tipicamente, tali filamenti in acciaio hanno un tenore di carbonio inferiore a circa l’1%. Preferibilmente, il tenore di carbonio à ̈ maggiore o uguale a circa lo 0,7%. I filamenti sono tipicamente rivestiti con ottone o altro rivestimento resistente alla corrosione (ad esempio Zn/Mn).

Una fascia battistrada à ̈ applicata circonferenzialmente in una posizione radialmente esterna rispetto a detta struttura di cintura. Esternamente, la fascia battistrada ha una superficie di rotolamento adatta a venire in contatto con il terreno.

Degli incavi circonferenziali, che possono essere connessi da intagli trasversali (non rappresentati), definiscono un disegno battistrada che comprende una pluralità di nervature e/o di tasselli di varie forme e dimensioni, distribuiti sulla superficie di rotolamento.

Un fianco à ̈ applicato esternamente sulla tela di carcassa. Il fianco si estende in una posizione assialmente esterna, dalla struttura anulare di rinforzo alla fascia battistrada.

Un sottostrato à ̈ disposto in corrispondenza dell’area dove i bordi laterali della fascia battistrada si collegano al fianco.

Uno strato elastomerico, generalmente noto come liner, che fornisce la necessaria impermeabilità all’aria di gonfiaggio dello pneumatico, può essere previsto in una posizione radialmente interna rispetto alla tela di carcassa. In figura 2, con 100 à ̈ complessivamente indicato uno pneumatico per ruote di motoveicoli.

Nello pneumatico 100 Ã ̈ definito un piano equatoriale X-X ed un asse di rotazione Z (non mostrato in figura). Sono inoltre definite una direzione circonferenziale (indicata nelle figure con la freccia f orientata nel senso di rotazione dello pneumatico) ed una direzione assiale perpendicolare al piano equatoriale X-X.

Lo pneumatico 100 comprende una struttura di carcassa 2 includente almeno una tela di carcassa 3, realizzata in materiale elastomerico e comprende una pluralità di elementi di rinforzo tra loro parallelamente disposti.

La tela di carcassa 3 Ã ̈ impegnata, tramite i propri bordi circonferenziali opposti, ad almeno una struttura anulare di rinforzo 9.

In particolare, i bordi laterali opposti 3a della tela di carcassa 3 sono risvoltati attorno a strutture anulari di ancoraggio 4, denominate cerchietti. Sul bordo perimetrale assialmente esterno dei cerchietti 4 Ã ̈ applicato un riempimento elastomerico 5 rastremato che occupa lo spazio definito fra la tela di carcassa 3 ed il corrispettivo bordo laterale risvoltato 3a della tela di carcassa 3.

La zona dello pneumatico comprendente il cerchietto 4 ed il riempimento 5 forma una struttura anulare di rinforzo 9, il cosiddetto tallone, destinato all'ancoraggio dello pneumatico su un corrispondente cerchio di montaggio, non illustrato.

La striscia antiabrasiva 15 realizzata con materiale elastomerico comprendente fibre inorganiche di silicati di magnesio e/o alluminio di dimensioni nanometriche à ̈ disposta in una posizione esterna di ciascuna struttura anulare di rinforzo 9.

Preferibilmente ciascuna striscia antiabrasiva 15 Ã ̈ disposta almeno in posizione assialmente esterna alla struttura anulare di rinforzo 9 estendendosi almeno tra il fianco e la porzione radialmente interna della struttura anulare di rinforzo 9.

Preferibilmente la striscia antiabrasiva 15 à ̈ disposta in modo da avviluppare la struttura anulare di rinforzo 9 lungo le zone assialmente interna ed esterna e radialmente inferiore della struttura anulare di rinforzo 9 in modo da interporsi tra quest’ultima ed il cerchio della ruota quando lo pneumatico à ̈ montato sul cerchio.

Gli elementi di rinforzo inclusi nella tela di carcassa 3 comprendono preferibilmente cordicelle tessili, scelte fra quelle usualmente adottate nella confezione di carcasse per pneumatici, ad esempio in nylon, rayon, PET, PEN, con filo elementare di diametro compreso tra 0,35 mm e 1,5 mm.

In una forma di realizzazione non illustrata, la struttura di carcassa presenta i suoi bordi laterali opposti associati senza risvolto a particolari strutture anulari di rinforzo provviste di due inserti anulari. Un riempitivo in materiale elastomerico può essere disposto in posizione assialmente esterna al primo inserto anulare. Il secondo inserto anulare à ̈, invece, disposto in posizione assialmente esterna all’estremità della tela di carcassa. Infine in posizione assialmente esterna a detto secondo inserto anulare, e non necessariamente a contatto con questo, può essere previsto un ulteriore riempitivo che termina la realizzazione della struttura anulare di rinforzo. Tipicamente sulla struttura di carcassa 2 à ̈ circonferenzialmente applicata, in posizione radialmente esterna, una struttura di cintura 6, alla quale viene circonferenzialmente sovrapposta una fascia battistrada 8 sulla quale, a seguito di un’operazione di stampaggio eseguita in concomitanza con la vulcanizzazione dello pneumatico, sono tipicamente ricavati incavi longitudinali e/o trasversali, disposti a definire un desiderato disegno battistrada.

Lo pneumatico 100 può comprendere una coppia di fianchi applicati lateralmente da parti opposte a detta struttura di carcassa 2.

Preferibilmente lo pneumatico 100 presenta una sezione retta contraddistinta da un’elevata curvatura trasversale.

In particolare, lo pneumatico 100 presenta un'altezza di sezione H misurata, sul piano equatoriale, fra il colmo della fascia battistrada e il diametro di calettamento, individuato dalla linea di riferimento a, passante per i talloni dello pneumatico.

Lo pneumatico 100 presenta inoltre una larghezza C definita dalla distanza fra le estremità lateralmente opposte E del battistrada stesso, ed una curvatura definita dal particolare valore del rapporto fra la distanza f del colmo del battistrada dalla linea passante per gli estremi E del battistrada stesso, misurata sul piano equatoriale dello pneumatico e la suddetta larghezza C. Gli estremi E del battistrada possono essere formati con uno spigolo.

Per pneumatici ad elevata curvatura nella presente descrizione e nelle successive rivendicazioni si intendono pneumatici che presentano un rapporto di curvatura f/C non inferiore a 0,2, preferibilmente f/C ≥ 0,25 ad esempio 0,28. Preferibilmente tale rapporto di curvatura f/C à ̈ non superiore a 0,8, preferibilmente f/C ≤0,5.

Preferibilmente gli pneumatici presentano fianchi particolarmente bassi. In altri termini, per pneumatici con fianchi bassi o ribassati si intendono pneumatici in cui il rapporto altezza fianchi (H-f)/H à ̈ inferiore a 0,7 più preferibilmente inferiore a 0,65 ad esempio 0,6.

In una forma realizzativa preferita, lo pneumatico per motoveicoli à ̈ destinato ad essere montato sulla ruota posteriore avente dimensioni della corda comprese sostanzialmente tra 100 e 260 mm.

In una forma realizzativa preferita, lo pneumatico à ̈ destinato ad essere montato sulla ruota anteriore di un motoveicolo avente dimensioni della corda comprese sostanzialmente tra 80 a 140 mm.

Preferibilmente la distanza (f) tra il punto radialmente esterno del battistrada e la linea passante per gli estremi lateralmente opposti del battistrada stesso dello pneumatico anteriore può essere compresa sostanzialmente tra 45 e 65 mm. Preferibilmente, il rapporto di curvatura trasversale/corda (f/C) può essere sostanzialmente compreso tra 0,35 e 0,70, ancor più preferibilmente tra 0,35 e 0,60. Preferibilmente, il rapporto (altezza totale)/corda (H/C) à ̈ sostanzialmente compreso tra 0,6 e 0,9.

Nel caso di pneumatici senza camera d’aria, la struttura di carcassa 2 à ̈ tipicamente rivestita sulle sue pareti interne da uno strato di tenuta, o cosiddetto “liner†, essenzialmente costituito da uno strato di materiale elastomerico impermeabile all’aria, atto a garantire la tenuta ermetica dello pneumatico stesso una volta gonfiato.

Preferibilmente, la struttura di cintura 6 à ̈ costituita da uno strato 7 che presenta una pluralità di avvolgimenti circonferenziali 7a disposti assialmente affiancati, formati da una cordicella gommata o da una bandina comprendente alcune cordicelle gommate (preferibilmente da due a cinque), avvolte a spirale con un angolo sostanzialmente nullo (tipicamente tra 0° e 5°) rispetto al piano equatoriale X-X dello pneumatico.

Preferibilmente la struttura di cintura si estende sostanzialmente su tutta la porzione di corona dello pneumatico.

In una realizzazione preferita, la struttura di cintura 6 può essere costituita da almeno due strati radialmente sovrapposti, ciascuno costituito da materiale elastomerico rinforzato con cordicelle disposte parallelamente tra loro. Gli strati sono disposti in modo tale che le cordicelle del primo strato di cintura sono orientate obliquamente rispetto al piano equatoriale dello pneumatico, mentre le cordicelle del secondo strato presentano anch'esse orientamento obliquo, ma simmetricamente incrociato rispetto alle cordicelle del primo strato (la cosiddetta "cintura incrociata").

In entrambi i casi, generalmente, le cordicelle della struttura di cintura sono cordicelle tessili o metalliche.

Preferibilmente, lo pneumatico 100 può comprendere uno strato in materiale elastomerico 10 posto tra detta struttura di carcassa 2 e detta struttura di cintura 6.

Il confezionamento degli pneumatici 100 come sopra descritti, può essere attuato tramite assemblaggio di rispettivi semilavorati su un tamburo di formatura, non illustrato, ad opera di almeno un dispositivo di assemblaggio. Sul tamburo di formatura può essere costruita e/o assemblata almeno una parte dei componenti destinati a formare la struttura di carcassa dello pneumatico. Più in particolare, il tamburo di formatura si presta a ricevere dapprima l’eventuale liner, successivamente la struttura di carcassa e la striscia antiabrasiva. Successivamente, dispositivi non illustrati impegnano coassialmente attorno a ciascuno dei lembi terminali una delle strutture anulari di ancoraggio, posizionano un manicotto esterno comprendente la struttura di cintura e la fascia battistrada in posizione coassialmente centrata attorno al manicotto cilindrico di carcassa e conformano il manicotto di carcassa secondo una configurazione toroidale tramite una dilatazione radiale della struttura di carcassa, in modo da determinarne l’applicazione contro una superficie radialmente interna del manicotto esterno.

Successivamente al confezionamento dello pneumatico crudo, viene eseguito un trattamento di stampaggio e vulcanizzazione finalizzato a determinare la stabilizzazione strutturale dello pneumatico tramite reticolazione delle mescole elastomeriche nonché ad imprimere sulla fascia battistrada un desiderato disegno battistrada e ad imprimere in corrispondenza dei fianchi eventuali segni grafici distintivi.

La presente invenzione verrà ulteriormente illustrata qui di seguito per mezzo di un numero di esempi di preparazione, che sono forniti a puro scopo indicativo e senza alcuna limitazione di questa invenzione.

ESEMPIO 1

I materiali elastomerici riportati nella Tabella 1 sono stati preparati nel modo seguente (le quantità dei vari componenti sono indicate in phr).

Tutti i componenti, ad eccezione di zolfo, accelerante (TBBS) e ritardante (PVI), sono stati miscelati in un mescolatore interno (modello Pomini PL 1,6) per circa 5 minuti (1<a>fase). Non appena la temperatura ha raggiunto 145 ± 5°C, la composizione elastomerica à ̈ stata scaricata. Sono stati aggiunti lo zolfo, l’accelerante (TBBS) e il ritardante (PVI) ed à ̈ stata effettuata la miscelazione in un mescolatore a rulli aperto (2<a>fase).

TABELLA 1

CAMPIONE 1 (*) 2 (**) 3 (***)

1<a>FASE

NR 70,00 70,00 70,00

BR 30,00 30,00 30,00

CB 58,00 58,00 45,00

Pangel B5 - - 16,00 Silano 1,00 1,00 1,00 Acido stearico 2,00 2,00 2,00 Ossido di zinco 3,00 3,00 3,00

6PPD 2.40 2.40 2.40

2<a>FASE

TBBS 1,40 1,40 1,40

PVI 0,30 0,30 0,30

Vulcanizzante 2,00 2,76 2,76 (*): mescola di riferimento

(**): mescola di confronto

(***): mescola utile nell’invenzione

NR Gomma naturale, SMR-GP, Lee Rubber

BR Gomma butadienica, Europrene Neocis®, Polimeri Europa CB Nero di carbonio, N375, Cabot

Silano bis[3-(triethoxysilyl)propyl]tetrasulfide, Evonik-Degussa Acido stearico Sogis

Ossido di zinco Zincol Ossidi

Pangel B5: Sepiolite modificata con sale d’ammonio quaternario al 20% in peso circa (16 phr di Pangel B5 corrispondono a 13 phr di carica minerale), Tolsa Group fibre di lunghezza compresa tra 0,2 µm e 2 µm e diametro compreso tra 5 nm e 30 nm;

6PPD N-(1,3-dimetilbutil)-N'-fenil-p-fenilendiammina, Chemtura Corporation

TBBS: N-tert-butil-2-benzotiazilsulfenammide,

Vulkacit® NZ/EGC, Lanxess;

PVI cicloesil-tioftalimmide, Santogard PVI, Flexsys Vulcanizzante: Zolfo, Redball Superfine, International Sulphur Inc.

La viscosità Mooney ML (1+4) a 100°C à ̈ stata misurata, secondo lo standard ISO 289-1:2005, sui materiali non reticolati, ottenuti come sopra descritto. I risultati sono riportati nella Tabella 2.

Le proprietà meccaniche statiche (CA05 carico al 50% di allungamento e CA1 carico al 100% di allungamento) secondo lo standard UNI 6065 sono state misurate a diversi allungamenti (50%, 100%) su campioni dei materiali elastomerici sopra menzionati, vulcanizzati a 170°C per 10 minuti. I risultati ottenuti sono riportati nella Tabella 2.

L’analisi reometrica MDR à ̈ stata effettuata usando un reometro MDR Monsanto. La prova à ̈ stata condotta a 170°C per 10 minuti con una frequenza di oscillazione di 1,66 Hz (100 oscillazioni al minuto) ed un’ampiezza di oscillazione di ± 0.5°. Sono stati misurati i valori di coppia minima (ML) e di coppia massima (MH).

Le proprietà meccaniche dinamiche E’ e Tan delta sono state misurate usando un dispositivo dinamico Instron modello 1341 nella modalità trazionecompressione secondo i metodi seguenti. Un pezzo in prova di materiale reticolato (170°C per 10 minuti) avente una forma cilindrica (lunghezza = 25 mm; diametro = 14 mm), precaricato a compressione fino ad una deformazione longitudinale del 25% rispetto alla lunghezza iniziale e mantenuto alla temperatura prefissata (23°C o 70°C) per tutta la durata della prova à ̈ stato sottoposto ad una sollecitazione sinusoidale dinamica avente un’ampiezza di ± 3,5% rispetto alla lunghezza sotto pre-carico, con una frequenza di 10 Hz. Le proprietà meccaniche dinamiche sono espresse in termini di valori di modulo elastico dinamico (E’) e Tan delta (fattore di perdita). Il valore Tan delta à ̈ stato calcolato come rapporto fra il modulo dinamico viscoso (E†) ed il modulo dinamico elastico (E’). Il comportamento termoplastico à ̈ stato valutato come la differenza ∆E’ tra I valori di modulo dinamico elastico misurati a due temperature di riferimento selezionate sulla base del tipo di composizione elastomerica e della sua applicazione nello pneumatico.

Le proprietà meccaniche dinamiche G’ e Tan delta sono state inoltre misurate usando un dispositivo RPA Alpha Technologies in modalità di taglio. Un campione di composizione elastomerica reticolata (170°C per 10 minuti) a forma di disco (volume = 5 cm<3>) à ̈ stato sottoposto alla misurazione del modulo elastico dinamico di taglio (G') a 70°C, frequenza 10 Hz, deformazione da 0,4% a 10%. Le proprietà meccaniche dinamiche sono espresse in termini di valori di modulo elastico dinamico di taglio (G’) e Tan delta (fattore di perdita). Il valore Tan delta à ̈ stato calcolato come rapporto fra il modulo dinamico viscoso di taglio (G†) ed il modulo dinamico elastico di taglio (G’).

L’effetto Payne à ̈ stato valutato attraverso la differenza tra i moduli (G’) misurati alle deformazioni percentuali 0,5% e 10%.

La resistenza alla lacerazione à ̈ stata misurata a 23°C secondo la procedura della norma UNI 4914. Un campione di forma particolare con una fenditura à ̈ stato sottoposto a trazione, misurando la forza necessaria per propagare la fenditura. Il risultato à ̈ stato espresso come forza su spessore del campione (N/mm).

La durezza in gradi IRHD (a 23°C, e 100°C) Ã ̈ stata misurata secondo lo standard ISO 48:2007, su campioni dei materiali elastomerici sopra menzionati, vulcanizzati a 170°C per 10 minuti.

TABELLA 2

CAMPIONE 1 (*) 2 (**) 3 (***) Viscosità ML (1+4) 82 85 81,7 ML (dN m) 3.42 3.66 2.93 MH (dN m) 28.07 31.15 29.8

PROPRIETA’ MECCANICHE STATICHE

Carico ad allungamento 50% 2,32 2,62 4,25

(MPa)

Carico ad allungamento 100% 4,64 5,38 7,83

(MPa)

Carico a rottura (MPa) 14,74 13,66 18,81

Allungamento a rottura (%) 302,83 217,11 308,68

Energia (J/cm<3>) 21,76 13,07 31,04

Resistenza alla lacerazione a 60,0 52,4 96,0

23°C (N/mm)

PROPRIETA’ MECCANICHE DINAMICHE

E’ (23°C – 10Hz) (MPa)<8,80 9,67 13,91>

E’ (70°C – 10Hz) (MPa)<7,59 8,44 12,06>

∆E’ % 13,7 12,7 13,3

Tan delta (23°C)0,173 0,152 0,175

Tan delta (70°C) 0,139 0,105 0,123

G’ 9% (MPa) 2.16 2.22 2.13

Tan delta (9%) 0.185 0.17 0.207

Payne ∆G’(0,5%-10%)<3.01 2.78 3.33>

(*): mescola di riferimento

(**): mescola di confronto

(***): mescola utile nell’invenzione

I dati del campione 1 e del campione 2 riportati in Tabella 2 hanno mostrato che l’aumento della percentuale di zolfo, sebbene portasse ad un incremento dei valori di rinforzo statico e dinamico, aveva come effetto secondario negativo un peggioramento delle proprietà a rottura, con una conseguente maggiore fragilità, ed una riduzione della resistenza alla lacerazione.

I dati del campione 2 e del campione 3 riportati in Tabella 2 hanno mostrato che la sostituzione parziale del nero di carbonio con la sepiolite a parità di sistema di vulcanizzazione, sebbene portasse ad un miglioramento di tutti i valori delle proprietà meccaniche statiche (modulo e rottura), ed una migliore resistenza alla lacerazione, aveva come effetto secondario negativo un aumento significativo dell’isteresi e dell’effetto Payne.

ESEMPIO 2

Sono stati preparati pneumatici per autoveicolo, contenenti una striscia antiabrasiva di materiale elastomerico secondo il campione 1 (riferimento), il campione 2 (confronto), e il campione 3 (invenzione).

La striscia antiabrasiva era posizionata in modo da avvolgere la struttura anulare di rinforzo (il cosiddetto tallone) lungo le zone assialmente interna ed esterna e radialmente inferiore della struttura di tallone, la striscia antiabrasiva nello pneumatico finito presentava altezza massima 60 mm (a partire dalla quota base delle strutture anulari di ancoraggio definita dall’asse a di figura 1) e spessore massimo 4 mm.

Gli pneumatici aventi dimensione 295/30 R20, sono stati montati posteriormente su una Porsche 9X1 C2 e provati su un autodromo. I risultati ottenuti sono riportati nella Tabella 3.

Allo scopo di valutare il comportamento dello pneumatico, il collaudatore simulava alcune manovre caratteristiche (ad esempio, cambio di corsia, entrata in curva, uscita di curva). In seguito il collaudatore valutava il comportamento dello pneumatico ed assegnava un punteggio in funzione della prestazione dello pneumatico durante detta manovra.

Le prove sono state condotte in condizioni di guida estreme che descrivono il comportamento dello pneumatico al limite di aderenza. Il collaudatore ha quindi eseguito manovre che un guidatore medio potrebbe essere forzato ad effettuare nel caso di circostanze impreviste e pericolose: brusca sterzata a velocità elevata, improvvisa variazione di corsia per evitare ostacoli, frenata improvvisa e simili.

Il collaudatore ha valutato diversi comportamenti, come, per esempio, la forza sul volante quando viene ruotato violentemente; la prontezza di inserimento, cioà ̈ il comportamento dello pneumatico all’entrata in curva presa alla velocità limite; equilibratura, cioà ̈ il grado di sovrasterzo o di sottosterzo del veicolo: la resa, cioà ̈ la capacità dello pneumatico di assorbire un forte trasferimento rapido del carico quale conseguenza di un repentino cambiamento di corsia senza eccessiva deformazione e pertanto senza compromettere la stabilità e la controllabilità del veicolo; rilascio in curva, cioà ̈ la capacità dello pneumatico di attenuare gli effetti di instabilità derivanti dall’improvviso rilascio dell’acceleratore durante una curva presa alla velocità limite; controllabilità, cioà ̈ la capacità dello pneumatico di mantenere e/o di riportare il veicolo in traiettoria dopo la perdita di aderenza.

La Tabella 3 riassume il foglio dei punteggi del collaudatore per la controllabilità degli pneumatici. I risultati di queste prove sono espressi per mezzo di una scala di valutazione che rappresenta l’opinione soggettiva espressa dal collaudatore tramite un sistema a punti. I valori riprodotti nella tabella che segue rappresentano un valore medio fra quelli ottenuti in parecchie sessioni di prova (5-6 prove, ad esempio). Si deve notare che la scala di valori va da un minimo di 4 ad un massimo di 8.

TABELLA 3

PNEUMATICO CAMPIONE 1 (*) 2 (**) 3 (***)

PROVE DI STERZO

Risposta 7 7 7,5

Angolo 7 7,5 7

Precisione 7 7,5 7,5

Informazione 7,5 7,5 7,5

Baricentro 7 7 7

Forza 7,5 7,5 7,5

CONTROLLO DIREZIONALE

Sterzo del posteriore 7 7,5 7

Oscillazione del posteriore 7 7 7,5

Sottosterzo 7 7,5 7,5

Sovrasterzo 7 7,5 7,5

Trasferimento di carico 7 7 7

Rilascio 7 7,5 7,5

STABILITA’

Linearità di frenata 7,5 7,5 7,5

Accelerazione in curva 7 7,5 7,5 (**): pneumatico di confronto

(***): pneumatico dell’invenzione

I risultati riportati nella Tabella 3 dimostrano che lo pneumatico secondo la presente invenzione Campione 3, nonostante sia stato ottenuto con un materiale elastomerico con un elevato valore dell’effetto Payne, ha avuto un comportamento allineato a quello dello pneumatico di confronto Campione 2 e superiore a quello del pneumatico di riferimento Campione 1, considerato ottimo.

Allo scopo di valutare la resistenza del tallone in corrispondenza della striscia antiabrasiva, gli pneumatici sono stati sottoposti ad un ciclo di dieci montaggi/smontaggi su un cerchio standard 8,8 x 20 utilizzando un dispositivo smontagomme Cemb SM941 con leve Heyco da 500mm (20 pollici). Ogni ciclo prevedeva il montaggio sul cerchio e gonfiaggio fino a 4 bar, successivo sgonfiamento e stallonamento, e quindi smontaggio dal cerchio, utilizzando le leve di stallonamento sempre nello stesso punto.

Le figure 3a e 3b illustrano il risultato della prova. Lo pneumatico comprendente una striscia antiabrasiva di materiale elastomerico secondo il campione 2 (a) presenta evidenti segni di danneggiamento nella zona del tallone dove erano state posizionate le leve di stallonamento, tali da renderlo inutilizzabile, a causa della fragilità e della ridotta resistenza alla lacerazione del materiale elastomerico impiegato per la striscia antiabrasiva. Al contrario, lo pneumatico comprendente una striscia antiabrasiva di materiale elastomerico secondo il campione 3 (b) non mostrava alcun segno di deterioramento.

ESEMPIO 3

Sono stati preparati pneumatici anteriori per motoveicolo contenenti una striscia antiabrasiva di materiale elastomerico secondo il campione 1 (riferimento) e secondo il campione 3 (invenzione).

L’obiettivo del test era quello di verificare che lo pneumatico comprendente la striscia antiabrasiva ottenuta secondo il campione 3 presentasse un miglioramento di prestazioni rispetto al riferimento considerato ottimo, senza che questo comportasse il decadimento del pneumatico nella zona della striscia antiabrasiva.

La striscia antiabrasiva era posizionata in modo da avvolgere la struttura anulare di rinforzo (il cosiddetto tallone) lungo le zone assialmente interna ed esterna e radialmente inferiore della struttura di tallone, la striscia antiabrasiva nello pneumatico finito presentava altezza massima 55 mm (a partire dalla quota base delle strutture anulari di ancoraggio definita dall’asse a di Figura 2) e spessore massimo circa 1 mm.

Gli pneumatici così preparati aventi dimensione 120/70 ZR17, sono stati montati anteriormente su una moto YAMAHA YZF 1000 R1 e provati su un autodromo. I risultati ottenuti sono riportati nella Tabella 4.

Allo scopo di valutare il comportamento dello pneumatico, il collaudatore simulava alcune manovre caratteristiche (ad esempio, cambio di corsia, entrata in curva, uscita di curva). In seguito il collaudatore valutava il comportamento dello pneumatico ed assegnava un punteggio in funzione della prestazione dello pneumatico durante detta manovra.

Le prove sono state condotte in condizioni di guida estreme che descrivono il comportamento dello pneumatico al limite di aderenza. Il collaudatore ha quindi eseguito manovre che un guidatore medio potrebbe essere forzato ad effettuare nel caso di circostanze impreviste e pericolose: brusca sterzata a velocità elevata, improvvisa variazione di corsia per evitare ostacoli, frenata improvvisa e simili.

Il collaudatore ha valutato diversi comportamenti particolarmente indicativi delle prestazioni dello pneumatico posteriore, come, per esempio, la stabilità in diverse condizioni, la precisione di guida, e la spinta.

La Tabella 4 riassume il foglio dei punteggi del collaudatore per la controllabilità degli pneumatici. I risultati di queste prove sono espressi per mezzo di una scala di valutazione che rappresenta l’opinione soggettiva espressa dal collaudatore tramite un sistema a punti. I valori riprodotti nella tabella che segue rappresentano un valore medio fra quelli ottenuti in parecchie sessioni di prova (5-6 prove, ad esempio). Si deve notare che la scala di valori va da un minimo di 1 ad un massimo di 5.

TABELLA 4

PNEUMATICO CAMPIONE 1 (*) 3 (***)

Stabilità in accelerazione 4 3,85 Stabilità in rettilineo 4 4 Stabilità in curva 4 4 Pudding<(1)>4 4

Spinta anteriore 3,85 4

Spinta posteriore 4 4 Omogeneità di spinta 3,85 4 Prontezza 3,85 4 Leggerezza discesa 3,75 3,85 Leggerezza salita 3,75 3,85 Transiente<(2)>4 4,15

Flip Flop<(3)>3,75 3,85 Rialzo in frenata in curva 3,75 3,75 Precisione di guida 3,75 4

Grip Anteriore 3,75 3,85

(*): pneumatico di confronto

(***): pneumatico dell’invenzione

(1): percezione di compattezza e solidità dello pneumatico (2): fluidità di guida nelle situazioni transitorie (per esempio, accelerazione / frenata o piega destra / sinistra)

(3): percezione di stabilità in una doppia curva in direzioni opposte (piega e contropiega)

I risultati riportati nella Tabella 4 dimostrano che lo pneumatico secondo la presente invenzione (Campione 3) ha avuto un comportamento migliore rispetto allo pneumatico di confronto (Campione 1), in particolare presentando migliorate prestazioni su tutte le voci indicative della stabilità del posteriore e, più in generale, della stabilità di guida del motoveicolo.

Ciò à ̈ tanto più sorprendente in considerazione del fatto che la Richiedente aveva riscontrato che l’aggiunta delle fibre inorganiche di dimensioni nanometriche provocava un notevole incremento dell’effetto Payne (dipendenza del modulo dinamico dall’ampiezza di deformazione) nel materiale elastomerico, tale incremento non essendo generalmente considerato vantaggioso poiché tipicamente correlato ad una riduzione delle prestazioni dello pneumatico in relazione alla stabilità del veicolo.

L'effetto Payne à ̈ osservato nei test dinamico-meccanici e si manifesta come dipendenza del modulo dinamico di taglio all’aumentare della deformazione dinamica.

A tal riguardo, nonostante l’effetto Payne scoraggiasse ulteriori sperimentazioni sul materiale elastomerico, la Richiedente ha deciso di proseguire ottenendo l’ottimo risultato in termini di stabilità e prestazioni di pneumatico.

Gli pneumatici per motoveicolo secondo il campione 1 ed il campione 3 sono stati inoltre sottoposti ad un ciclo di dieci montaggi/smontaggi su un cerchio standard, alla fina della prova non si erano evidenziati particolari difetti in nessuno dei pneumatici.

Questo risultato ha confermato come nel caso del pneumatico campione 3 le aumentate prestazioni ottenute non andavano a scapito della resistenza alla lacerazione del pneumatico nella zona della striscia antiabrasiva.

Claims (20)

1. RIVENDICAZIONI 1. Pneumatico (100) per ruote di veicoli comprendente: - una struttura di carcassa comprendente almeno uno strato di carcassa avente bordi laterali opposti associati a rispettive strutture anulari di rinforzo, - una fascia battistrada applicata in posizione radialmente esterna a detta struttura di carcassa; - una coppia di fianchi applicati lateralmente sui lati opposti rispetto a detta struttura di carcassa; e - almeno una striscia antiabrasiva applicata in posizione esterna di ciascuna di dette strutture anulari di rinforzo; in cui detta almeno una striscia antiabrasiva include un materiale elastomerico reticolato ottenuto tramite reticolazione di una composizione elastomerica reticolabile comprendente fibre inorganiche di silicati di magnesio e/o alluminio di dimensioni nanometriche, dove detto materiale elastomerico reticolato mostra un valore di modulo dinamico elastico E’, a 70°C e con una frequenza di 10 Hz, maggiore di circa 8,00 MPa.
2. 2. Pneumatico per ruote di veicoli secondo la rivendicazione 1, in cui detta composizione elastomerica reticolabile comprende (a) un polimero elastomerico dienico.
3. 3. Pneumatico per ruote di veicoli secondo la rivendicazione 1, in cui detta composizione elastomerica reticolabile comprende (b) fibre inorganiche di silicati di magnesio e/o alluminio aventi un diametro inferiore a 500 nm.
4. 4. Pneumatico per ruote di veicoli secondo la rivendicazione 1, in cui detta composizione elastomerica reticolabile comprende (b) fibre inorganiche di silicati di magnesio e/o alluminio aventi un diametro inferiore a 100 nm.
5. 5. Pneumatico per ruote di veicoli secondo la rivendicazione 4, in cui detta composizione elastomerica reticolabile comprende (b) fibre inorganiche di silicati di magnesio e/o alluminio aventi un diametro compreso tra circa 5 e circa 50 nm.
6. 6. Pneumatico per ruote di veicoli secondo la rivendicazione 1, in cui detta composizione elastomerica reticolabile comprende (b) fibre inorganiche di silicati di magnesio e/o alluminio aventi una lunghezza inferiore o uguale a circa 10 µm.
7. 7. Pneumatico per ruote di veicoli secondo la rivendicazione 6, in cui detta composizione elastomerica reticolabile comprende (b) fibre inorganiche di silicati di magnesio e/o alluminio aventi una lunghezza compresa tra circa 0,2 e circa 5 µm.
8. 8. Pneumatico per ruote di veicoli secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui dette fibre inorganiche sono scelte nel gruppo che consiste di fibre di sepiolite, fibre di paligorskite o loro miscele.
9. 9. Pneumatico per ruote di veicoli secondo la rivendicazione 8, in cui dette fibre inorganiche sono fibre di sepiolite.
10. 10. Pneumatico per ruote di veicoli secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui dette fibre inorganiche sono presenti in detta composizione elastomerica reticolabile in una quantità compresa tra circa 1 phr e circa 20 phr.
11. 11. Pneumatico per ruote di veicoli secondo la rivendicazione 10, in cui dette fibre inorganiche sono presenti in detta composizione elastomerica reticolabile in una quantità compresa tra circa 3 phr e circa 15 phr.
12. 12. Pneumatico per ruote di veicoli secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detta composizione elastomerica reticolabile comprende almeno una carica di rinforzo addizionale, in una quantità compresa fra circa 0,1 phr e circa 120 phr.
13. 13. Pneumatico per ruote di veicoli secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detta composizione elastomerica reticolabile comprende un agente vulcanizzante, in quantità, espressa in phr di zolfo, superiore a 1,5 phr, preferibilmente superiore a 2,5 phr.
14. 14. Pneumatico per ruote di veicoli secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detta composizione elastomerica reticolabile comprende un agente vulcanizzante, in quantità, espressa in phr di zolfo, inferiore o uguale a 5 phr.
15. 15. Pneumatico per ruote di veicoli secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto materiale elastomerico reticolato mostra un valore di modulo dinamico elastico E’, a 23°C e frequenza 10 Hz, maggiore di 9,00 MPa.
16. 16. Pneumatico per ruote di veicoli secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto materiale elastomerico reticolato mostra un valore di resistenza alla lacerazione a 23°C maggiore o uguale a 53 N/mm, preferibilmente maggiore di 58 N/mm.
17. 17. Pneumatico per ruote di veicoli secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto materiale elastomerico reticolato mostra un valore di allungamento a rottura maggiore o uguale a 250%, preferibilmente maggiore di 280%.
18. 18. Pneumatico per ruote di veicoli secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto materiale elastomerico reticolato mostra un valore di carico statico al 100% di allungamento (CA1) maggiore o uguale a 5 Mpa.
19. 19. Pneumatico per ruote di veicoli secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detta almeno una striscia antiabrasiva (105, 15) Ã ̈ disposta almeno in posizione assialmente esterna alla struttura anulare di rinforzo (103, 9) estendendosi almeno tra il fianco (108) e la porzione radialmente inferiore alla struttura anulare di rinforzo (103, 9).
20. 20. Pneumatico per ruote di veicoli secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detta almeno una striscia antiabrasiva (105, 15) Ã ̈ disposta in modo da avvolgere la struttura anulare di rinforzo (103, 9) lungo le zone assialmente interna ed esterna e radialmente inferiore della struttura anulare di rinforzo (103, 9).