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WO2024133256A1 - Elastomer compositions comprising a silicon-treated carbon black - Google Patents

Elastomer compositions comprising a silicon-treated carbon black Download PDF

Info

Publication number
WO2024133256A1
WO2024133256A1 PCT/EP2023/086637 EP2023086637W WO2024133256A1 WO 2024133256 A1 WO2024133256 A1 WO 2024133256A1 EP 2023086637 W EP2023086637 W EP 2023086637W WO 2024133256 A1 WO2024133256 A1 WO 2024133256A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
silicon
function
elastomeric composition
carbon black
composition according
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/086637
Other languages
French (fr)
Inventor
Etienne Fleury
Original Assignee
Compagnie Generale Des Etablissements Michelin
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Compagnie Generale Des Etablissements Michelin filed Critical Compagnie Generale Des Etablissements Michelin
Publication of WO2024133256A1 publication Critical patent/WO2024133256A1/en

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00Use of pretreated ingredients
    • C08K9/02Ingredients treated with inorganic substances
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C1/00Tyres characterised by the chemical composition or the physical arrangement or mixture of the composition
    • B60C1/0016Compositions of the tread
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/04Carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/06Sulfur

Definitions

  • the present invention relates to the field of reinforced elastomeric compositions, in particular intended for the manufacture of rubber articles, such as in particular semi-finished articles for pneumatic or non-pneumatic tires, in particular for vehicles carrying heavy loads.
  • the elastomeric compositions constituting the treads of pneumatic or non-pneumatic tires must comply with a large number of technical requirements, often contradictory, including high resistance to wear while offering the tire low rolling resistance.
  • carbon black is used in elastomeric compositions as a reinforcing filler to limit tire wear. Due to its good dispersibility in the elastomeric matrix, carbon black makes it possible to obtain good reinforcing properties and therefore good wear resistance properties.
  • the silica particles have a tendency, in the elastomeric matrix, to agglomerate together. These interactions have the harmful consequence of limiting the dispersion of the silica and therefore the reinforcing properties of the elastomeric composition containing it.
  • compositions which satisfy a good rigidity/hysteresis compromise with maintenance of other mechanical properties, these compositions being able to be particularly useful for forming all or part of the tread of a pneumatic tire or not. pneumatic.
  • the present invention relates to an elastomeric composition based on: a diene elastomer having a glass transition temperature less than or equal to -45°C measured according to standard ASTM D3418-2008 and comprising, in the middle of the chain, at least one Si function -OR in which R is an alkyl group, substituted or not, or a hydrogen atom; a reinforcing filler comprising at least one silicon-treated carbon black; and a crosslinking system.
  • the inventors have discovered that the specific combination of at least one diene elastomer as described below and at least one reinforcing filler as described below makes it possible to obtain an elastomeric composition meeting the needs expressed, the composition being usable in particular in a tread, in particular for a pneumatic or non-pneumatic tire intended to equip vehicles in particular carrying heavy loads.
  • the proposed solution makes it possible to obtain a good compromise between rigidity/hysteresis (wear resistance/rolling resistance) while also having improved reinforcement properties.
  • the present invention also relates to a rubber article comprising at least one such elastomeric composition, the article being preferably chosen from the group consisting of hoses, pipes, seals, O-rings, transmission belts, motor supports, insulators for electrical cables, shoe soles, semi-finished articles for pneumatic tires, semi-finished articles for non-pneumatic tires, non-pneumatic tires and pneumatic tires.
  • composition based on is meant a composition comprising the mixture and/or the in situ reaction product of the different constituents used, some of these constituents being able to react and/or being intended to react with each other, at least less partially, during the different phases of manufacturing the composition; the composition can thus be in the totally or partially crosslinked state or in the non-crosslinked state.
  • part by weight per hundred parts by weight of elastomer (or phr), we mean the part, by mass per hundred parts by mass of elastomer or rubber, the two terms being synonymous.
  • any interval of values designated by the expression "between a and b" represents the range of values going from more than a to less than b (that is to say limits a and b excluded) while any interval of values designated by the expression “from a to b” means the range of values going from a to b (that is to say including the strict limits a and b).
  • the compounds mentioned in the description may be of fossil or biosourced origin. In the latter case, they can be, partially or totally, derived from biomass or obtained from renewable raw materials derived from biomass. This concerns in particular polymers, plasticizers, fillers, etc.
  • Tire intended to equip a vehicle carrying heavy loads we mean generically any tire fitted to heavy goods vehicles, vans, metros, buses, civil engineering vehicles, agricultural vehicles, airplanes and others. handling vehicles.
  • elastomeric matrix or “elastomeric matrix” is meant all of the elastomer(s) present, functionalized or not, in the elastomeric composition.
  • the compound is the majority among the compounds of the same type in the composition, that is to say that it is the one which represents the largest quantity by mass among compounds of the same type. In other words, the mass of this compound represents at least 51% of the total mass of compounds of the same type in the composition.
  • the majority elastomer represents more than half of the total mass of the elastomers, in other words the mass of this elastomer represents at least 51% of the total mass of the elastomers.
  • a so-called majority charge is that representing the greatest mass among the charges in the composition.
  • the mass of this filler represents at least 51% of the total mass of the fillers in the composition.
  • Tg glass transition temperature
  • the elastomeric composition useful in the context of the present invention comprises a diene elastomer (that is to say one or more diene elastomer(s)) having a glass transition temperature less than or equal to -45°C measured according to standard ASTM D3418 (2008) and which comprises, in the middle of the chain, at least one Si-OR function in which R is a hydrogen atom or an alkyl group, substituted or not, preferably a C1- alkyl group C10, or even Ci-Cs or C1-C4, more preferably a methyl or an ethyl; the diene elastomer may further comprise at least one function, different from the Si-OR function, said different function comprising a heteroatom chosen from N, S, O and P.
  • a diene elastomer that is to say one or more diene elastomer(s) having a glass transition temperature less than or equal to -45°C measured according to standard ASTM D3418 (2008) and which
  • a diene elastomer comprising, in the middle of the chain, at least one Si-OR function in which R is an alkyl group, substituted or not, or a hydrogen atom and which can furthermore comprise at least one function different from the Si-OR function comprising a heteroatom chosen from N, S, O and P will be designated in the following “functionalized diene elastomer”.
  • the bonding of the Si-OR function to the elastomer chain is typically carried out by the silicon atom.
  • the diene elastomer comprises in the middle of the chain, at least one silicon atom substituted by at least one -OR group with R as described above.
  • a function different from the Si-OR function comprising a heteroatom chosen from N, S, O and P will be designated in the following “other function” or “other function comprising a heteroatom chosen from N, S, O and P” or “other different function.
  • the “middle of the chain” position is understood as opposed to the “end of the chain” position.
  • the “mid-chain” position does not mean that the function is located precisely in the middle of the elastomeric main chain.
  • the Si-OR function is located in the middle of the chain, the silicon atom typically links the two branches of the main chain of the diene elastomer.
  • iene elastomer or indiscriminately rubber, whether natural or synthetic, must be understood in a known manner an elastomer constituted at least in part (i.e., a homopolymer or a copolymer) of diene monomer units (monomers carrying two carbon-carbon double bonds, conjugated or not).
  • diene elastomers can be classified into two categories: “essentially unsaturated” or “essentially saturated”.
  • the term “essentially unsaturated” is generally understood to mean a diene elastomer derived at least in part from conjugated diene monomers, having a level of units or units of diene origin (conjugated dienes) which is greater than 15% (mole %); this is why diene elastomers such as butyl rubbers or copolymers of dienes and alpha-olefins such as EPDM do not fall within the previous definition and can be described in particular as “essentially saturated” diene elastomers (content of motifs of weak or very weak diene origin, always less than 15%).
  • diene elastomer capable of being used in the elastomeric compositions according to the invention is particularly understood:
  • the other monomer may be ethylene, an olefin or a diene, conjugated or not.
  • conjugated dienes suitable are conjugated dienes having 4 to 12 carbon atoms, in particular 1,3-dienes, such as in particular 1,3-butadiene and isoprene.
  • Suitable olefins are vinylaromatic compounds having 8 to 20 carbon atoms and aliphatic ⁇ -monoolefins having 3 to 12 carbon atoms.
  • Suitable vinylaromatic compounds include, for example, styrene, ortho-, meta-, para-methylstyrene, the commercial “vinyl-toluene” mixture, and para-tertiobutylstyrene.
  • aliphatic a-monoolefins acyclic aliphatic a-monoolefins having from 3 to 18 carbon atoms are particularly suitable.
  • the diene elastomer is chosen from the group consisting of polybutadienes (BR), synthetic polyisoprenes (IR), butadiene copolymers, isoprene copolymers, and mixtures of these elastomers.
  • the functionalized diene elastomer is preferably a butadiene copolymer, more preferably a copolymer based on styrene and based on butadiene.
  • copolymer based on styrene and butadiene is meant here a copolymer resulting from the polymerization of at least one styrene monomer and at least one butadiene monomer (and of course also any mixture of such copolymers).
  • Suitable styrene monomers include styrene, methylstyrenes, para-tertiobutylstyrene, methoxystyrenes and chlorostyrenes.
  • butadiene monomers suitable in particular are 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-di(C1-Cs alkyl)-1,3-butadienes such as for example 2 ,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2,3-diethyl-1,3-butadiene, 2-methyl-3-ethyl-1,3-butadiene, 2-methyl-3-isopropyl-1, 3-butadiene and an aryl-1,3-butadiene.
  • the copolymer based on styrene and butadiene consists of styrene monomers and butadiene monomers, that is to say that the sum of the molar percentages of styrene monomers and butadiene monomers is equal to 100%.
  • the functionalized diene elastomer is even more preferably a copolymer of styrene and butadiene (SBR).
  • the functionalized diene elastomer comprises at least one other function comprising at least one heteroatom chosen from N, S, O and P; this other function being different from the Si-OR function.
  • the other function is preferably carried by the silicon atom of the Si-OR function, i.e. directly or through of a spacer group.
  • This spacer group is defined as being a divalent hydrocarbon atom or radical, linear or branched, aliphatic in C1-C18, preferably in C1-C12, more preferably in Ci-Ce, saturated or not, cyclic or not, or a radical divalent aromatic hydrocarbon in Ce-Cis.
  • the hydrocarbon radical can optionally be substituted.
  • the spacer group is a divalent hydrocarbon radical, linear or branched, aliphatic in C1-C18, preferably in C1-C12, more preferably in Ci-Ce, saturated or not, more preferably still in C2 or C3.
  • functions comprising at least one heteroatom chosen from N, S, O and P mention may be made of primary amines, secondary amines, tertiary amines, cyclic amines, isocyanates, imines, cyanos, thiols, carboxylates, epoxides, primary phosphines, secondary phosphines and tertiary phosphines.
  • amines substituted by C1-C10 alkyl groups preferably C1-C4 alkyl, more preferably a methyl or ethyl radical, or cyclic amines forming a heterocycle containing an atom nitrogen and at least one carbon atom, preferably 2 to 6 carbon atoms.
  • the methylamino-, dimethylamino-, ethylamino-, diethylamino-, propylamino-, dipropylamino-, butylamino-, dibutylamino-, pentylamino-, dipentylamino-, hexylamino-, dihexylamino-, hexamethyleneamino- groups are suitable, preferably the diethylamino groups - and dimethylamino.
  • ketimines As an imine function, we can cite ketimines.
  • a carboxylate function we can cite acrylates or methacrylates. Such a function is preferably a methacrylate.
  • epoxy As an epoxy function, mention may be made of epoxy or glycidyloxy groups.
  • phosphines substituted by C1-C10 alkyl groups preferably C1-C4 alkyl, more preferably a methyl or ethyl radical, or diphenylphosphine.
  • the methylphosphino-, dimethylphosphino-, ethylphosphino-, diethylphosphino, ethylmethylphosphino- and diphenylphosphino- groups are suitable.
  • the other function different from the Si-OR function is preferably an amine, more preferably a primary amine or a secondary amine, more preferably a diethylamino- or dimethylamino- group.
  • the functionalized diene elastomer comprises at least one Si-OR function linked to the elastomer chain by the silicon atom and at least one other function different from the Si-OR function, preferably linked directly or by via a spacer group as defined above, more preferably via a divalent hydrocarbon radical, linear or branched, aliphatic at C1-C18, preferably at C1-C12, more preferably at Ci- This, saturated or not, even more preferably in C2 or C3, to the silicon atom of the Si-OR function.
  • the other different function may be as defined above, more particularly an amine, preferably a primary amine or a secondary amine, very particularly the diethylamino- or dimethylamino- group, R may be as defined above.
  • the functionalized diene elastomer comprises at least one group comprising the Si-OR function, the group being represented by the formula (la):
  • R represents, independently of one another, a hydrogen atom or an alkyl group, substituted or unsubstituted, in C1-C10, or even in Ci-Cs, preferably a C1-C4 alkyl group, more preferably methyl or ethyl;
  • the elastomer comprises at least one silicon atom substituted by at least one -OR group, with R as described above, the substituted silicon atom corresponding to formula (la).
  • X is an amine function, preferably a primary amine or a secondary amine, directly linked to the silicon atom itself directly integrated into the elastomer chain.
  • X is an amine function, preferably a primary amine or a secondary amine, linked to the silicon atom via a spacer group as defined above.
  • the spacer group is a divalent hydrocarbon radical, linear or branched, aliphatic in C1-C18, preferably in C1-C12, more preferably in Ci-Ce, saturated or not, more preferably an aliphatic divalent hydrocarbon radical, more preferably still a linear divalent hydrocarbon radical in C2 or C3.
  • a divalent hydrocarbon radical linear or branched, aliphatic in Ci-Ce, preferably in C2 or C3.
  • the functionalized diene elastomer comprises at least one group of formula (la) in which:
  • R represents, independently of one another, a hydrogen atom or a C1-C4 alkyl group
  • the functionalized diene elastomer comprises at least one group of formula (la) in which:
  • R represents, independently of one another, a hydrogen atom or a C1-C4 alkyl group; - X represents a primary or secondary amine function; linked to the silicon atom via a linear or branched divalent hydrocarbon radical, aliphatic in CC 6 ; a is 2, b is 1.
  • the mid-chain functionalized diene elastomer is preferably a copolymer based on styrene and butadiene. Even more preferably, the mid-chain functionalized diene elastomer is a copolymer of styrene and butadiene bearing a group of formula (la) in which X, R, a, b, and c are as defined above .
  • Functionalized diene elastomers comprising a Si-OR function in the middle of the chain, very particularly a group of formula (la), more preferably, copolymers of styrene and butadiene comprising a group of formula (la), are mainly obtained by functionalization of 'a living elastomer resulting from an anionic polymerization with a compound comprising an alkoxysilane group, in particular chosen from trialkoxysilane and dialkoxyalkylsilane compounds substituted by a group comprising another function linked directly or via a spacer group to the atom of silicon, the function and the spacer group being as defined above.
  • the functionalized diene elastomer comprises as the majority species the diene elastomer functionalized in the middle of the chain by an Si-OR function, very particularly a group of formula (la), linked to the two branches of the diene elastomer via the silicon atom.
  • the mid-chain functionalized diene elastomer represents at least 55% by weight of the functionalized diene elastomer.
  • trialkoxysilane and dialkoxyalkylsilane compounds substituted by a group comprising another function linked directly or via a spacer group to the silicon atom are suitable, the function and the spacer group being as defined above.
  • the divalent hydrocarbon group making it possible to link the amine function to the trialkoxysilane group is the spacer group as described above, preferably a divalent hydrocarbon radical , linear or branched, aliphatic in C1-C18, preferably in C1-C12, more preferably in Ci-Ce, saturated or not, more particularly in C2 or C3.
  • the functionalization agent is chosen from (N,N-dialkylaminoalkyl)trialkoxysilanes. More particularly, the functionalizing agent is 3-(N,N-dimethylaminopropyl)trimethoxysilane.
  • Functionalized diene elastomers comprising a Si-OR function in the middle of the chain, very particularly a group of formula (la), more preferably copolymers of styrene and butadiene can be prepared according to methods known to those skilled in the art, for example as described in W02009/133068 or in W02017001683A1.
  • the diene elastomer functionalized in the middle of the chain by a Si-OR function, as defined above, more particularly with the group of formula (la) has a glass transition temperature, measured according to standard ASTM D3418-2008 , less than or equal to -45°C, more preferably included in a range ranging from -45°C to -110°C.
  • the diene elastomer functionalized in the middle of the chain by a Si-OR function, as defined above, more particularly with the group of formula (la), has a number average molar mass Mn greater than 100,000 g/mol , more preferably its number average molar mass Mn is included in a range going from 110000 g/mol to 600000 g/mol; more preferably still from 120,000 g/mol to 300,000 g/mol: the Mn being measured by the SEC method as described below.
  • the elastomeric composition useful in the context of the present invention comprises at least 50 phr of a functionalized diene elastomer as described above, more preferably at least 50 phr of a functionalized diene elastomer comprising at least one group comprising the Si-OR function, the group being represented by the formula (la) as defined above.
  • the elastomeric composition useful in the context of the present invention may comprise at least 70 phr of a functionalized diene elastomer as described above, more preferably at least 70 phr of a functionalized diene elastomer comprising at least one group comprising the Si-OR function, the group being represented by formula (la) as defined above.
  • the functionalized elastomer can advantageously be used in blending (mixing) with one or more other diene elastomer(s) different from the functionalized elastomer, preferably with one or more other(s). ) non-functionalized diene elastomer(s). In the case of cutting, it is understood that the sum of the different elastomers used is equal to 100 pce.
  • the elastomeric composition may comprise one or more other non-functionalized diene elastomers.
  • the other non-functionalized diene elastomer(s) may be chosen from the group formed by polybutadienes (BR), natural rubber (NR), synthetic isoprenes (IR), butadiene copolymers other than butadiene-styrene copolymers, isoprene copolymers and mixtures of these polymers and copolymers.
  • the elastomeric composition useful in the context of the present invention comprises from 50 to 100 phr of a functionalized diene elastomer as described above, more preferably from 50 to 100 phr of a functionalized diene elastomer comprising at least one group comprising the Si-OR function, the group being represented by formula (la) as defined above.
  • the elastomeric composition useful in the context of the present invention comprises from 70 to 100 phr of a functionalized diene elastomer as described above, more preferably from 70 to 100 phr of a functionalized diene elastomer comprising at least one group comprising the Si-OR function, the group being represented by formula (la) as defined above.
  • the elastomeric composition useful in the context of the present comprises only the functionalized elastomer as described above, more preferably comprises only the functionalized diene elastomer comprising at least one group comprising the Si-OR function, the group being represented by the formula (la) as defined above.
  • the elastomeric composition useful in the context of the present invention comprises a reinforcing filler, the reinforcing filler comprising at least one silicon-treated carbon black.
  • the reinforcing filler may include one or more other reinforcing fillers.
  • the reinforcing filler comprising at least one carbon black treated with silicon as described below.
  • at least one functionalized diene elastomer as defined above more particularly the diene elastomer functionalized in the middle of the chain by a Si-OR function, very particularly the diene elastomer functionalized by the group of formula (la) such that defined above; this synergy resulting in particular in an improvement in rolling resistance (reduction in hysteresis), an improvement in reinforcement and rigidity compared to the elastomeric compositions of the prior art.
  • reinforcing filler designates any type of filler known for its ability to reinforce an elastomeric composition usable in particular for the manufacture of tires, for example organic fillers such as carbon black, or inorganic fillers such as silica or alumina.
  • the elastomeric composition can therefore also comprise at least one second reinforcing filler different from the carbon black treated with silicon, this second reinforcing filler being chosen from the group consisting of silicas, aluminas and blacks. of carbon different from a carbon black treated with silicon.
  • the level of reinforcing filler in the elastomeric composition useful in the context of the invention is included in a range ranging from 25 to 85 phr, preferably from 35 to 75 phr.
  • the silicon-treated carbon black represents more than 30% by weight, more preferably represents more than 50% by weight, even more preferably represents more than 70% by weight, more preferably represents more than 90% by weight of the total weight of the reinforcing load.
  • the level of reinforcing filler in the elastomeric composition useful in the context of the invention is included in a range ranging from 25 to 85 phr, the carbon black treated with silicon representing more than 30% by weight, more preferably representing more than 50% by weight, more preferably still representing more than 70% by weight, more preferably representing more than 90% by weight of the total weight of the reinforcing filler.
  • the rate of reinforcing filler in the elastomeric composition useful in the context of the invention comprising at least one carbon black treated with silicon is included in a range ranging from 35 to 75 phr, the treated carbon black silicon representing more than 30% by weight, more preferably representing more than 50% by weight, more preferably still representing more than 70% by weight, more preferably representing more than 90% by weight of the total weight of the reinforcing filler.
  • the reinforcing filler is only silicon-treated carbon black.
  • the elastomeric composition comprises from 25 to 85 phr, preferably from 35 to 75 phr, of reinforcing filler, the reinforcing filler being carbon black treated with silicon. It must then be understood that the elastomeric composition, in this particular embodiment, comprises carbon black treated with silicon as the only reinforcing fillers (the elastomeric composition therefore does not include inorganic reinforcing fillers and other organic reinforcing fillers).
  • the reinforcing fillers can be as described below.
  • the elastomeric composition useful in the context of the invention comprises as reinforcing filler at least one carbon black treated with silicon.
  • silicon-treated carbon black means a carbon black which comprises silicon either on the surface of the carbon black aggregate or inside the black aggregate. of carbon.
  • the silicon-containing species such as silicon oxide or carbide
  • the silicon-containing species is distributed throughout at least a portion of the carbon black aggregate as an intrinsic part of the black of carbon, either on the surface of the carbon black aggregate, or inside the carbon black aggregate.
  • Silicon-treated carbon blacks are not aggregates of carbon black that have been coated or otherwise modified with silicon. Silicon-treated carbon blacks actually represent two-phase aggregate particles; one phase is carbon, which will always be present as graphitic crystallite and/or amorphous carbon, while the second phase is silica, and optionally other silicon-containing species.
  • the silicon-containing species phase is an intrinsic part of the aggregate; either on the surface of the aggregate or inside the aggregate.
  • the silicon-treated carbon black useful in the context of the present invention may contain from 3% to 20% silicon by weight, preferably from 3.5% to 10% by weight, more preferably from 4% to 8% by weight, based on the weight of silicon-treated carbon black.
  • the silicon-treated carbon black useful in the context of the present invention may have a STSA surface area measured according to ASTM D6556-17 in a range from 50 m 2 /g to 170 m 2 /g, preferably 90 m 2 /g to 150 m 2 /g.
  • the silicon-treated carbon black useful in the context of the present invention may have a COAN compressed oil absorption index measured according to standard D3493-18 in a range from 70 ml/100g to 130 ml/100g, more preferably from 80 ml/100g to 120 ml/100g.
  • the silicon-treated carbon black useful in the context of the present invention may have a STSA surface area measured according to standard ASTM D6556-17 in the range from 50 m 2 /g to 170 m 2 /g and may have a COAN compressed oil absorption index measured according to standard D3493-18 in a range from 70 ml/100g to 130 ml/100g.
  • the silicon-treated carbon black useful in the context of the present invention may have a STSA surface area measured according to standard ASTM D6556-17 in the range from 90 m 2 /g to 150 m 2 /g and may have a COAN compressed oil absorption index measured according to standard D3493-18 within a range of 80 ml/100g to 120 ml/100g.
  • EcoblackTM silicon-treated carbon blacks are available, for example, from Cabot Corporation.
  • the elastomeric composition useful in the context of the invention may further comprise a carbon black (that is to say one or more carbon blacks) different from the carbon black treated with silicon.
  • carbon blacks other than a carbon black treated with silicon all carbon blacks are suitable, in particular the blacks conventionally used in tires or their treads, in particular industrial carbon blacks, more specifically so-called “furnace” carbon blacks.
  • the reinforcing carbon blacks of the 100, 200, 300 series, or the blacks of the 500, 600 or 700 series such as for example blacks N115, N 134, N234, N326, N330, N339, N347, N375, N550, N683, N772.
  • carbon blacks not treated with silicon can be used in the isolated state, as commercially available, or in any other form, for example as a support for some of the rubber additives used.
  • the carbon blacks could for example already be incorporated into the diene elastomer, in particular isoprene in the form of a masterbatch (see for example applications WO97/36724-A2 or W099/16600-A1) .
  • the elastomeric composition useful in the context of the invention may comprise a silica or an alumina (that is to say one or more silicas or aluminas) which are reinforcing inorganic fillers.
  • reinforcing inorganic filler must be understood here any inorganic or mineral filler, whatever its color and its origin (natural or synthetic), also called “white” filler, “clear” filler or even “non-black” filler. » as opposed to carbon black, capable of reinforcing on its own, without any means other than an intermediate coupling agent, an elastomeric composition intended for the manufacture of tires.
  • certain reinforcing inorganic fillers can be characterized in particular by the presence of hydroxyl groups (-OH) on their surface.
  • reinforcing inorganic fillers suitable in particular are mineral fillers of the siliceous type, preferably silica (SiCh) or of the aluminous type, in particular alumina (AI2O3).
  • the silica used can be any reinforcing silica known to those skilled in the art, in particular any precipitated or pyrogenic silica having a BET specific surface area as well as a CTAB specific surface area both less than 450 m 2 /g, preferably included in a range ranging from 30 to 400 m 2 /g, in particular from 60 to 300 m 2 /g.
  • any type of precipitated silica can be used, in particular highly dispersible precipitated silicas (called “HDS” for “highly dispersible” or “highly dispersible silica”).
  • HDS highly dispersible precipitated silicas
  • These precipitated silicas, whether highly dispersible or not, are well known to those skilled in the art.
  • the silicas “Ultrasil ® 5000GR”, “Ultrasil ® 7000GR” from the company Evonik the silicas “Zeosil ® 1085GR”, “Zeosil® 1115 MP”, “Zeosil® 1165MP”, “ Zeosil® Premium 200MP”, “Zeosil® H RS 1200 MP” from the Solvay Company.
  • Non-HDS silica the following commercial silicas can be used: “Ultrasil ® VN2GR” silicas, “Ultrasil ® VN3GR” silicas from the company Evonik, “Zeosil® 175GR” silica from the company Solvay, “Hi” silicas -Sil EZ120G(-D)”, “Hi-Sil EZ160G(-D)”, “Hi-Sil EZ200G(-D)”, “Hi-Sil 243LD”, “Hi-Sil 210”, “Hi-Sil HDP 320G” from PPG.
  • the BET specific surface area of silica is determined in a known manner by gas adsorption using the Brunauer-Emmett-Teller method described in "The Journal of the American Chemical Society” Vol. 60, page 309, February 1938, more precisely according to the French standard NF ISO 9277 of December 1996 (multipoint volumetric method (5 points) - gas: nitrogen - degassing: 1 hour at 160°C - relative pressure range p/in: 0.05 to 0.17).
  • the CTAB specific surface area of the silica is determined according to the French standard NF T 45-007 of November 1987 (method B).
  • mineral fillers of the aluminous type may also be cited, in particular alumina (AI2O3), aluminum oxides, aluminum hydroxides. , aluminosilicates, titanium oxides, silicon carbides or nitrides, all of the reinforcing type as described for example in applications WO99/28376-A2, WOOO/73372-A1, WO02/053634-A1, WG2004/003067- A1, WG2004/056915-A2,
  • reinforcing inorganic filler is presented in the form of powder, microbeads, granules, or even beads or any other suitable densified form.
  • reinforcing inorganic filler also means mixtures of different reinforcing inorganic fillers, in particular silicas as described above.
  • an at least bifunctional coupling agent intended to ensure a sufficient connection, of chemical and/or physical nature, between the filler. inorganic (surface of its particles) and diene elastomer.
  • at least bifunctional organosilanes or polyorganosiloxanes are used.
  • bifunctional we mean a compound having a first functional group capable of interacting with the inorganic filler and a second functional group capable of interacting with the diene elastomer.
  • such a bifunctional compound may comprise a first functional group comprising a silicon atom, said first functional group being capable of interacting with the hydroxyl groups of an inorganic charge and a second functional group comprising a sulfur atom, said second functional group being capable of interacting with the diene elastomer.
  • the organosilanes are chosen from the group consisting of polysulfurized organosilanes (symmetric or asymmetric) such as bis(3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, abbreviated TESPT sold under the name “Si69” by the company Evonik or bis disulfide -(triethoxysilylpropyl), abbreviated TESPD marketed under the name “Si75” by the company Evonik, polyorganosiloxanes, mercaptosilanes, blocked mercaptosilanes, such as S-(3-(triethoxysilyl)propyl) octanethioate marketed by the company Momentive under the name “NXT Silane”. More preferably, the organosilane is a polysulfurized organosilane.
  • TESPT bis(3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide
  • the content of coupling agent preferably represents 0.5% to 15% by weight relative to the quantity of reinforcing inorganic filler, preferably 4% to 12%, more preferably 6% to 10% by weight relative to the quantity of reinforcing inorganic filler.
  • the level of coupling agent is less than 20 phr, preferably included in a range ranging from 6 to 17 phr, preferably from 8 to 15 phr. This rate can easily be adjusted by those skilled in the art according to the rate of reinforcing inorganic filler used in the elastomeric composition.
  • the elastomeric composition may also contain, in addition to the coupling agents, coupling activators, inorganic charge recovery agents or more generally processing aid agents capable in a known manner, thanks to an improvement in the dispersion of the filler in the rubber matrix and a lowering of the viscosity of the compositions, to improve their ability to be used in the raw state, these agents being for example hydrolyzable silanes such as alkylalkoxysilanes (in particular alkyltriethoxysilanes ), polyols, polyethers (for example polyethylene glycols), primary, secondary or tertiary amines (for example trialkanol amines), hydroxylated or hydrolysable POS, for example a, ⁇ -dihydroxy-polyorganosiloxanes (in particular a , ⁇ -dihydroxy-polydimethylsiloxanes).
  • Other organic loads such as alkylalkoxysilanes (in particular alkyltriethoxysilane
  • the elastomeric composition useful in the context of the invention may comprise a reinforcing organic filler of functionalized polyvinyl type as described in applications W02006/069792-A1, W02006/069793-A1, W02008/003434-A1 and W02008/003435-A1 .
  • the elastomeric composition useful in the context of the invention comprises a crosslinking system.
  • the crosslinking system can be any type of system known to those skilled in the art in the field of elastomeric compositions for tires. It may in particular be based on sulfur, and/or peroxide and/or bismaleimides.
  • the crosslinking system is based on sulfur, we then speak of a vulcanization system.
  • the sulfur can be provided in any form, in particular in the form of molecular sulfur, or of a sulfur-donating agent.
  • At least one vulcanization accelerator is also preferably present, and, optionally, also preferentially, various known vulcanization activators can be used such as zinc oxide, stearic acid or equivalent compound such as stearic acid salts and salts. transition metals, guanidic derivatives (in particular diphenylguanidine), or even known vulcanization retarders.
  • Sulfur is used at a preferential rate within a range ranging from 0.5 to 12 pce, in particular from 1 to 10 pce.
  • the vulcanization accelerator is used at a preferential rate within a range ranging from 0.5 to 10 phr, more preferably from 0.5 to 5.0 phr.
  • Any compound capable of acting as an accelerator for the vulcanization of diene elastomers in the presence of sulfur can be used as an accelerator, in particular accelerators of the thiazole type as well as their derivatives, accelerators of the sulfenamide, thiuram, dithiocarbamate, dithiophosphate, thiourea and xanthate types.
  • MBTS 2-mercaptobenzothiazyl disulfide
  • CBS N-cyclohexyl-2-benzothiazyl sulfenamide
  • DCBS N,N-dicyclohexyl- 2-benzothiazyl sulfenamide
  • TBBS N-ter-butyl-2-benzothiazyl sulfenamide
  • TZTD disulfide tetrabenzylthiuram
  • ZBEC zinc dibenzyldithiocarbamate
  • the elastomeric composition useful in the context of the invention may also comprise all or part of the usual additives and processing agents, known to those skilled in the art and usually used in elastomeric compositions for tires, such as for example plasticizing agents (such as plasticizing oils and/or plasticizing resins), non-reinforcing fillers, pigments, raw tack promoting agents (i.e. tackifying agent), pro-oxidant metal salts, protective agents such as anti-ozone waxes, chemical anti-ozonants, anti-oxidants, anti-fatigue agents, reinforcing resins (as described for example in application WO 02/10269).
  • plasticizing agents such as plasticizing oils and/or plasticizing resins
  • non-reinforcing fillers pigments
  • raw tack promoting agents i.e. tackifying agent
  • pro-oxidant metal salts i.e. tackifying agent
  • protective agents such as anti-ozone waxes, chemical anti-ozonants, anti-oxidants
  • the level of plasticizing agent(s) in the elastomeric composition useful in the context of the invention is included in a range ranging from 0 to 20 phr, more preferably in a range ranging from 0 to 10 phr.
  • elastomeric composition useful in the context of the invention is manufactured in appropriate mixers, using two successive preparation phases well known to those skilled in the art:
  • thermomechanical mixing (so-called "nonproductive" phase), which can be carried out in a single thermomechanical step during which it is introduced into a suitable mixer such as a usual internal mixer (for example of the 'type Banbury'), all the necessary constituents, in particular the functionalized diene elastomer, the reinforcing filler(s) including carbon black treated with silicon, any other various additives, with the exception of the crosslinking system.
  • a suitable mixer such as a usual internal mixer (for example of the 'type Banbury')
  • all the necessary constituents in particular the functionalized diene elastomer, the reinforcing filler(s) including carbon black treated with silicon, any other various additives, with the exception of the crosslinking system.
  • the incorporation of the reinforcing filler into the functionalized diene elastomer can be carried out one or more times by thermomechanical mixing.
  • the non-productive phase is carried out at high temperature, up to a maximum temperature within a range of 110°C
  • a second phase of mechanical work (called “productive” phase), which is carried out in an external mixer such as a roller mixer, after cooling the mixture obtained during the first non-productive phase to a lower temperature, typically less than 120°C, for example ranging from 40°C to 100°C.
  • a lower temperature typically less than 120°C, for example ranging from 40°C to 100°C.
  • the final elastomeric composition thus obtained is then calendered for example in the form of a sheet or a plate, in particular for characterization in the laboratory, or even extruded in the form of a semi-finished (or profile) of usable rubber.
  • a tread of a tire in particular as a tread of a tire of a vehicle carrying heavy loads, in particular of a heavy goods vehicle or a civil engineering vehicle.
  • the elastomeric composition can be either in the raw state (before crosslinking or vulcanization), or in the cooked state (after crosslinking or vulcanization), and can be a semi-finished product which can be used in a tire.
  • the crosslinking of the elastomeric composition can be carried out in a manner known to those skilled in the art, for example at a temperature in a range from 130°C to 200°C, preferably under pressure, for a sufficient time which can vary. for example from 5 to 90 min.
  • Another object of the present invention relates to a rubber article comprising at least one elastomeric composition as defined above.
  • the rubber article may be any type of article such as a hose, pipe, gasket, O-ring, transmission belt, engine mount, electrical cable insulation, shoe sole, a semi-finished article for pneumatic tires, a semi-finished article for non-pneumatic tires, a pneumatic tire or a non-pneumatic tire.
  • the rubber article is chosen from the group consisting of semi-finished articles for pneumatic tires, semi-finished articles for non-pneumatic tires, pneumatic tires and non-pneumatic tires.
  • Semi-finished products for pneumatic tires or non-pneumatic tires are rubber products intended for the manufacture of pneumatic tires or non-pneumatic tires. It can be any type of rubber band, such as treads, underlays, etc.
  • the elastomeric composition as defined above useful in the context of the invention constitutes all or part of said semi-finished article.
  • the semi-finished article for pneumatic tires or for non-pneumatic tires is a tread.
  • the tread of a pneumatic or non-pneumatic tire comprises a rolling surface intended to be in contact with the ground when the pneumatic tire or the non-pneumatic tire rolls.
  • the tread is provided with a sculpture including in particular sculpture elements or elementary blocks delimited by various grooves.
  • the elastomeric composition as defined above useful in the context of the invention is present in the tread of the pneumatic tire or of the non-pneumatic tire, preferably in the radially external part of the tread, intended to be in contact with the ground when the pneumatic or non-pneumatic tire rolls.
  • the elastomeric composition as defined above useful in the context of the invention constitutes all or part of the tread, in particular for pneumatic tires or for non-pneumatic tires.
  • pneumatic tire is meant a tire intended to form a cavity by cooperating with a support element, for example a rim, this cavity being able to be pressurized to a pressure greater than atmospheric pressure.
  • a “non-pneumatic tire” is a tire that supports the load of a vehicle by means other than pressurized inflation gas.
  • a non-pneumatic tire is a toric body constituted by at least one polymeric material, intended to perform the function of a tire but without being subjected to inflation pressure.
  • a non-pneumatic tire can be solid or hollow.
  • a hollow non-pneumatic tire may contain air, but at atmospheric pressure, that is to say it does not have pneumatic stiffness provided by an inflation gas at a pressure higher than atmospheric pressure.
  • Non-pneumatic tires are described for example in documents WO 03/018332 and FR2898077.
  • Pneumatic or non-pneumatic tires are intended to equip vehicles of all types in particular.
  • the rubber article according to the invention is a semi-finished article for a tire, preferably a tread, such as a tread in particular made up in whole or in part of at least one elastomeric composition such as defined above.
  • the semi-finished article above is a semi-finished article for industrial vehicles such as heavy goods vehicles, vans, agricultural vehicles, buses, subways, civil engineering vehicles, airplanes and other handling vehicles.
  • the rubber article according to the invention is a pneumatic tire comprising at least one elastomeric composition, in particular in its tread, said elastomeric composition constituting all or part of said tread.
  • the rubber article is a pneumatic tire for industrial vehicles such as heavy goods vehicles, vans, agricultural vehicles, buses, metros, civil engineering vehicles, airplanes and other handling vehicles.
  • the pneumatic tire can be manufactured according to any process well known to those skilled in the art.
  • the rubber article is a pneumatic or non-pneumatic tire whose tread is made up entirely or in part of at least one elastomeric composition according to the invention.
  • Size Exclusion chromatography or SEC (Size Exclusion Chromatography) is used. SEC makes it possible to separate macromolecules in solution according to their size through columns filled with a porous gel. The macromolecules are separated according to their hydrodynamic volume, the largest being eluted first.
  • the equipment used is a “WATERS alliance” chromatograph.
  • the elution solvent is the following mixture: tetrahydrofuran + 1% vol. of diisopropylamine + 1% vol. triethylamine or chloroform depending on the solvent used to dissolve the elastomer.
  • the flow rate is 0.7 ml/min
  • the system temperature is 35°C
  • the analysis time is 90 min.
  • the injected volume of the elastomer sample solution is 100 pL.
  • the detector is a “WATERS 2410” differential refractometer with a wavelength of 810 nm.
  • the chromatographic data processing software is the “WATERS EM POWER” system.
  • the average molar masses calculated relate to a calibration curve produced from commercial standard polystyrene “PSS READY CAL-KIT”.
  • the NMR analyzes are carried out on a 500 MHz BRUKER spectrometer equipped with a 5 mm BBIz “broadband” probe.
  • the sequence uses a 30° pulse and a repetition delay of 2 seconds.
  • the samples are solubilized in carbon disulfide (CS2).
  • 100 ⁇ L of deuterated cyclohexane (CODI2) are added for the lock signal.
  • CS2 carbon disulfide
  • CODI2 deuterated cyclohexane
  • the 2 D 1 H- 29 Si NMR spectrum makes it possible to verify the nature of the function thanks to the chemical shift values of the silicon nuclei and protons in the 2J neighborhood (via 2 bonds).
  • N IR Near infrared spectroscopy
  • the styrene content and the microstructure are then calculated from the NIR spectrum of a film of elastomer approximately 730 ⁇ m thick.
  • Spectrum acquisition is carried out in mode transmission between 4000 and 6200 cm -1 with a resolution of 2 cm -1 , using a Bruker Tensor 37 Fourier transform near-infrared spectrometer equipped with an InGaAs detector cooled by the Peltier effect.
  • the dynamic properties are measured on a viscoanalyzer (Metravib VA4000), according to the ASTM D 5992-96 standard.
  • the response of a sample of the vulcanized composition (cylindrical test pieces 4 mm thick and 400 mm 2 in section) is recorded, subjected to a sinusoidal stress in alternating simple shear, at a frequency of 10 Hz, at a temperature of 60 °C.
  • tan(delta)max the maximum value of tan(delta) observed, denoted tan(delta)max; as well as the module G* at 50% deformation noted G*50% at 60°C.
  • the modulus used here is the nominal (or apparent) secant modulus measured at first elongation at a temperature of 60°C, calculated by going back to the initial section of the specimen.
  • the nominal secant modulus (or apparent stress, in MPa) was measured at 10% and 300% elongation, at 60°C, noted respectively MSA10 and MSA300.
  • the manufacture of the elastomeric compositions is prepared in the following manner: the functionalized diene elastomer or the non-functionalized diene elastomer is introduced into an internal mixer, filled to 70% and whose initial tank temperature is approximately 100°C. . Then, for each of the elastomeric compositions, the reinforcing filler(s) to be tested are introduced, then after one to two minutes of mixing, the various other ingredients with the exception of the vulcanization system. Thermomechanical work is then carried out (non-productive phase) in one step, which lasts in total around 3 to 5 minutes, until a maximum drop temperature of 160°C is reached. The mixture thus obtained is recovered, cooled and then added the vulcanization system (sulfur and the sulfenamide type accelerator) on an external mixer (homo-finisher) at 30°C, mixing the whole (productive phase) for about 5 to 6 minutes.
  • the vulcanization system sulfur and the sulfenamide type accelerator
  • the elastomeric compositions thus obtained are then calendered in the form of plates (thickness of 2 to 3 mm) for the measurement of their physical or mechanical properties.
  • the formulations of the elastomeric compositions prepared are described in Table 1 (components and contents - unless otherwise indicated, the contents are expressed in pce).
  • Table 1 formulation of the different compositions and properties in the cooked state
  • composition C2 not in accordance with the invention comprising a carbon black treated with silicon compared to the non-compliant composition C1 comprising a usual carbon black.
  • composition C1 comprising a usual carbon black.
  • non-compliant composition C3 a usual carbon black with a functionalized elastomer within the meaning of the present invention
  • the elastomeric composition A1 in accordance with the invention comprising a functionalized diene elastomer within the meaning of the present invention and a carbon black treated with silicon, presents, compared to the compositions not in accordance with the invention C1 to C3, a reduction significant improvement in hysteresis (favorable for rolling resistance) and a significant improvement in stiffness and reinforcement properties (favorable for wear resistance properties).

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Abstract

The present disclosure relates to an elastomer composition based on: - a diene elastomer having a glass transition temperature of less than or equal to -45°C measured according to standard ASTM D3418-2008 and comprising, in the middle of the chain, at least one Si-OR function in which R is a substituted or unsubstituted alkyl group or a hydrogen atom; - a reinforcing filler comprising at least one silicon-treated carbon black; and - a crosslinking system.

Description

COMPOSITIONS ELASTOMERIQUES COMPRENANT UN NOIR DE CARBONE TRAITÉ ELASTOMERIC COMPOSITIONS COMPRISING A PROCESSED CARBON BLACK
AU SILICIUM SILICON
DOMAINE DE L’INVENTION FIELD OF INVENTION
La présente invention concerne le domaine des compositions élastomériques renforcées, notamment destinées à la fabrication d’articles en caoutchouc, comme notamment des articles semi-finis pour bandages pneumatiques ou non-pneumatiques, en particulier pour des véhicules portant de lourdes charges. The present invention relates to the field of reinforced elastomeric compositions, in particular intended for the manufacture of rubber articles, such as in particular semi-finished articles for pneumatic or non-pneumatic tires, in particular for vehicles carrying heavy loads.
ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE TECHNOLOGICAL BACKGROUND
Idéalement, les compositions élastomériques constituant les bandes de roulement de bandages pneumatiques ou non pneumatiques doivent obéir à un grand nombre d’exigences techniques, souvent antinomiques, parmi lesquelles une résistance élevée à l’usure tout en offrant au pneumatique une faible résistance au roulement. Ideally, the elastomeric compositions constituting the treads of pneumatic or non-pneumatic tires must comply with a large number of technical requirements, often contradictory, including high resistance to wear while offering the tire low rolling resistance.
Initialement, le noir de carbone est utilisé dans les compositions élastomériques en tant que charge renforçante en vue de limiter l’usure des pneumatiques. Du fait de sa bonne dispersibilité dans la matrice élastomérique, le noir de carbone permet d’obtenir de bonnes propriétés de renforcement et donc de bonnes propriétés de résistance à l’usure. Initially, carbon black is used in elastomeric compositions as a reinforcing filler to limit tire wear. Due to its good dispersibility in the elastomeric matrix, carbon black makes it possible to obtain good reinforcing properties and therefore good wear resistance properties.
Mais depuis que les économies de carburant et la nécessité de protéger l’environnement sont devenues une priorité, il s'est avéré nécessaire de produire des bandages pneumatiques ou non pneumatiques ayant une résistance au roulement réduite sans pénalisation de leur résistance à l'usure. But since fuel savings and the need to protect the environment have become a priority, it has become necessary to produce pneumatic or non-pneumatic tires with reduced rolling resistance without penalizing their wear resistance.
Ceci a été rendu notamment possible grâce à l'emploi, dans les bandes de roulement, de nouvelles compositions de caoutchouc renforcées de charges inorganiques, en particulier de silices spécifiques du type hautement dispersibles, capables de rivaliser du point de vue renforçant avec un noir de carbone conventionnel de grade pneumatique, tout en offrant à ces compositions une hystérèse plus faible, synonyme d'une plus basse résistance au roulement pour les bandages pneumatiques ou non pneumatiques les comportant. This was made possible in particular thanks to the use, in the treads, of new rubber compositions reinforced with inorganic fillers, in particular specific silicas of the highly dispersible type, capable of competing from the reinforcing point of view with a black of conventional pneumatic grade carbon, while offering these compositions lower hysteresis, synonymous with lower rolling resistance for pneumatic or non-pneumatic tires containing them.
Pour obtenir les propriétés de renforcement optimales conférées par une charge dans une bande de roulement et ainsi une haute résistance à l'usure, on sait qu'il convient d'une manière générale que cette charge soit présente dans la matrice élastomérique sous une forme finale qui soit à la fois la plus finement divisée possible et répartie de la façon la plus homogène possible. Or, de telles conditions ne peuvent être réalisées que dans la mesure où cette charge renforçante présente une très bonne aptitude, d'une part à s'incorporer dans la matrice élastomérique lors du mélange avec l'élastomère et à se désagglomérer, d'autre part à se disperser de façon homogène dans cette matrice élastomérique. De manière connue, les silices présentent de moins bonnes aptitudes de dispersion et d’incorporation que le noir de carbone. En effet, pour des raisons d'affinités réciproques, les particules de silice ont une tendance, dans la matrice élastomérique, à s'agglomérer entre elles. Ces interactions ont pour conséquence néfaste de limiter la dispersion de la silice et donc les propriétés de renforcement de la composition élastomérique la contenant. To obtain optimal reinforcing properties conferred by a load in a tread and thus high wear resistance, it is known that it is generally necessary for this load to be present in the elastomeric matrix in a final form. which is both as finely divided as possible and distributed in the most homogeneous way possible. However, such conditions can only be achieved to the extent that this reinforcing filler has a very good ability, on the one hand to be incorporated into the elastomeric matrix when mixed with the elastomer and to deagglomerate, on the other hand. starts to disperse homogeneously in this elastomeric matrix. As is known, silicas have poorer dispersion and incorporation capabilities than carbon black. Indeed, for reasons of reciprocal affinities, the silica particles have a tendency, in the elastomeric matrix, to agglomerate together. These interactions have the harmful consequence of limiting the dispersion of the silica and therefore the reinforcing properties of the elastomeric composition containing it.
Ainsi de nouvelles charges renforçantes ont été développées en vue d’essayer d’obtenir les bonnes propriétés hystériques conférées par la silice et la bonne dispersion du noir de carbone. Ces nouvelles charges renforçantes sont des noirs de carbone traités au silicium. Elles sont notamment décrites dans le document EP0711805. Si ce noir de carbone traité au silicium permet néanmoins, dans une composition comprenant un élastomère non fonctionnel, d’obtenir une diminution de l’hystérèse (donc une amélioration de la résistance au roulement), celle-ci est cependant obtenue au prix d’une baisse des propriétés de rigidité et de renforcement, se traduisant donc par une moindre résistance à l’usure. Thus new reinforcing fillers have been developed in an attempt to obtain the good hysterical properties conferred by silica and the good dispersion of carbon black. These new reinforcing fillers are silicon-treated carbon blacks. They are described in particular in document EP0711805. If this carbon black treated with silicon nevertheless makes it possible, in a composition comprising a non-functional elastomer, to obtain a reduction in hysteresis (therefore an improvement in rolling resistance), this is however obtained at the cost of a reduction in rigidity and reinforcement properties, therefore resulting in less resistance to wear.
Il existe donc toujours un besoin de fournir des compositions qui satisfassent un bon compromis rigidité/hystérèse avec un maintien des autres propriétés mécaniques, ces compositions pouvant être tout particulièrement utiles pour former tout ou partie de la bande de roulement d’un bandage pneumatique ou non pneumatique. There is therefore still a need to provide compositions which satisfy a good rigidity/hysteresis compromise with maintenance of other mechanical properties, these compositions being able to be particularly useful for forming all or part of the tread of a pneumatic tire or not. pneumatic.
BREVE DESCRIPTION DE L’INVENTION BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION
La présente invention concerne une composition élastomérique à base : d’un élastomère diénique ayant une température de transition vitreuse inférieure ou égale à -45°C mesurée selon la norme ASTM D3418-2008 et comprenant, en milieu de chaîne, au moins une fonction Si-OR dans laquelle R est un groupement alkyle, substitué ou non, ou un atome d’hydrogène ; d’une charge renforçante comprenant au moins un noir de carbone traité au silicium; et d’un système de réticulation. The present invention relates to an elastomeric composition based on: a diene elastomer having a glass transition temperature less than or equal to -45°C measured according to standard ASTM D3418-2008 and comprising, in the middle of the chain, at least one Si function -OR in which R is an alkyl group, substituted or not, or a hydrogen atom; a reinforcing filler comprising at least one silicon-treated carbon black; and a crosslinking system.
De manière surprenante, les inventeurs ont découvert que la combinaison spécifique d’au moins élastomère diénique tel que décrit ci-dessous et d’au moins une charge renforçante telle que décrite ci-dessous permet d’obtenir une composition élastomérique répondant aux besoins exprimés, la composition étant utilisable notamment dans une bande de roulement, en particulier pour un bandage pneumatique ou non pneumatique destiné à équiper des véhicules notamment portant de lourdes charges. La solution proposée permet d’obtenir un bon compromis rigidité/hystérèse (résistance à l’usure/résistance au roulement) tout ayant également des propriétés de renforcement améliorées. Surprisingly, the inventors have discovered that the specific combination of at least one diene elastomer as described below and at least one reinforcing filler as described below makes it possible to obtain an elastomeric composition meeting the needs expressed, the composition being usable in particular in a tread, in particular for a pneumatic or non-pneumatic tire intended to equip vehicles in particular carrying heavy loads. The proposed solution makes it possible to obtain a good compromise between rigidity/hysteresis (wear resistance/rolling resistance) while also having improved reinforcement properties.
La présente invention concerne également un article en caoutchouc comprenant au moins une telle composition élastomérique, l’article étant de préférence choisi dans le groupe constitué par les durites, les tuyaux, les joints d’étanchéité, les joints toriques, les courroies de transmission, les supports moteurs, les isolants pour câbles électriques, les semelles de chaussures, les articles semi-fini pour bandages pneumatiques, les articles semi-fini pour bandages non-pneumatiques, les bandages non pneumatiques et les bandages pneumatiques. The present invention also relates to a rubber article comprising at least one such elastomeric composition, the article being preferably chosen from the group consisting of hoses, pipes, seals, O-rings, transmission belts, motor supports, insulators for electrical cables, shoe soles, semi-finished articles for pneumatic tires, semi-finished articles for non-pneumatic tires, non-pneumatic tires and pneumatic tires.
D’autres aspects de l’invention sont tels que décrits ci-dessous et dans les revendications.Other aspects of the invention are as described below and in the claims.
DEFINITIONS DEFINITIONS
Par l'expression "composition à base de", il faut entendre une composition comportant le mélange et/ou le produit de réaction in situ des différents constituants utilisés, certains de ces constituants pouvant réagir et/ou étant destinés à réagir entre eux, au moins partiellement, lors des différentes phases de fabrication de la composition ; la composition pouvant ainsi être à l’état totalement ou partiellement réticulé ou à l’état non-réticulé. By the expression "composition based on", is meant a composition comprising the mixture and/or the in situ reaction product of the different constituents used, some of these constituents being able to react and/or being intended to react with each other, at least less partially, during the different phases of manufacturing the composition; the composition can thus be in the totally or partially crosslinked state or in the non-crosslinked state.
Par l’expression "partie en poids pour cent parties en poids d’élastomère" (ou pce), il faut entendre, la partie, en masse pour cent parties en masse d’élastomère ou de caoutchouc, les deux termes étant synonymes. By the expression "part by weight per hundred parts by weight of elastomer" (or phr), we mean the part, by mass per hundred parts by mass of elastomer or rubber, the two terms being synonymous.
Dans la présente, sauf indication expresse différente, tous les pourcentages (%) indiqués sont des pourcentages (%) en masse. Herein, unless expressly stated otherwise, all percentages (%) shown are percentages (%) by mass.
D'autre part, tout intervalle de valeurs désigné par l'expression "entre a et b" représente le domaine de valeurs allant de plus de a à moins de b (c’est-à-dire bornes a et b exclues) tandis que tout intervalle de valeurs désigné par l'expression "de a à b" signifie le domaine de valeurs allant de a jusqu'à b (c’est-à-dire incluant les bornes strictes a et b). On the other hand, any interval of values designated by the expression "between a and b" represents the range of values going from more than a to less than b (that is to say limits a and b excluded) while any interval of values designated by the expression "from a to b" means the range of values going from a to b (that is to say including the strict limits a and b).
Les composés mentionnés dans la description peuvent être d'origine fossile ou biosourcés. Dans ce dernier cas, ils peuvent être, partiellement ou totalement, issus de la biomasse ou obtenus à partir de matières premières renouvelables issues de la biomasse. Sont concernés notamment les polymères, les plastifiants, les charges, etc. Par « pneumatique destiné à équiper un véhicule portant de lourdes charges » on entend de manière générique tout pneumatique équipant des véhicules poids-lourds, des camionnettes, des métros, des bus, des véhicules de génie civil, des véhicules agricoles, des avions et autres véhicules de manutention. The compounds mentioned in the description may be of fossil or biosourced origin. In the latter case, they can be, partially or totally, derived from biomass or obtained from renewable raw materials derived from biomass. This concerns in particular polymers, plasticizers, fillers, etc. By “tire intended to equip a vehicle carrying heavy loads” we mean generically any tire fitted to heavy goods vehicles, vans, metros, buses, civil engineering vehicles, agricultural vehicles, airplanes and others. handling vehicles.
Par « matrice élastomère » ou « matrice élastomérique », on entend l'ensemble du ou des élastomère(s) présent(s), fonctionnalisé(s) ou non, dans la composition élastomérique. By “elastomeric matrix” or “elastomeric matrix” is meant all of the elastomer(s) present, functionalized or not, in the elastomeric composition.
Par « majoritairement » ou « à titre majoritaire », on entend au sens de la présente invention, que le composé est majoritaire parmi les composés du même type dans la composition, c’est- à-dire que c’est celui qui représente la plus grande quantité en masse parmi les composés du même type. En d’autres termes, la masse de ce composé représente au moins 51% de la masse totale des composés du même type dans la composition. A titre d’exemple, dans un système comprenant un seul élastomère, celui-ci est majoritaire au sens de la présente invention ; et dans un système comprenant deux élastomères, l’élastomère majoritaire représente plus de la moitié de la masse totale des élastomères, autrement dit la masse de cet élastomère représente au moins 51 % de la masse totale des élastomères. De la même manière, une charge dite majoritaire est celle représentant la plus grande masse parmi les charges de la composition. En d’autres termes, la masse de cette charge représente au moins 51% de la masse totale des charges dans la composition. By “majority” or “majority”, in the sense of the present invention, is meant that the compound is the majority among the compounds of the same type in the composition, that is to say that it is the one which represents the largest quantity by mass among compounds of the same type. In other words, the mass of this compound represents at least 51% of the total mass of compounds of the same type in the composition. For example, in a system comprising a single elastomer, it is the majority within the meaning of the present invention; and in a system comprising two elastomers, the majority elastomer represents more than half of the total mass of the elastomers, in other words the mass of this elastomer represents at least 51% of the total mass of the elastomers. In the same way, a so-called majority charge is that representing the greatest mass among the charges in the composition. In other words, the mass of this filler represents at least 51% of the total mass of the fillers in the composition.
Toutes les valeurs de température de transition vitreuse « Tg » sont mesurées de manière connue par DSC (Differential Scanning Calorimetry) selon la norme ASTM D3418 (2008).All glass transition temperature “Tg” values are measured in a known manner by DSC (Differential Scanning Calorimetry) according to standard ASTM D3418 (2008).
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Elastomère diénique fonctionnalisé Functionalized diene elastomer
La composition élastomérique utile dans le cadre de la présente invention comprend un élastomère diénique (c’est-à-dire un ou plusieurs élastomère(s) diénique(s)) ayant une température de transition vitreuse inférieure ou égale à -45°C mesurée selon la norme ASTM D3418 (2008) et qui comprend, en milieu de chaîne, au moins une fonction Si-OR dans laquelle R est un atome d’hydrogène ou un groupement alkyle, substitué ou non, de préférence un groupement alkyle en C1-C10, voire en Ci-Cs ou en C1-C4, plus préférentiellement un méthyle ou un éthyle ; l’élastomère diénique pouvant en outre comprendre au moins une fonction, différente de la fonction Si-OR, ladite fonction différente comprenant un hétéroatome choisi parmi N, S, O et P. The elastomeric composition useful in the context of the present invention comprises a diene elastomer (that is to say one or more diene elastomer(s)) having a glass transition temperature less than or equal to -45°C measured according to standard ASTM D3418 (2008) and which comprises, in the middle of the chain, at least one Si-OR function in which R is a hydrogen atom or an alkyl group, substituted or not, preferably a C1- alkyl group C10, or even Ci-Cs or C1-C4, more preferably a methyl or an ethyl; the diene elastomer may further comprise at least one function, different from the Si-OR function, said different function comprising a heteroatom chosen from N, S, O and P.
Un élastomère diénique comprenant, en milieu de chaîne, au moins une fonction Si-OR dans laquelle R est un groupement alkyle, substitué ou non, ou un atome d’hydrogène et pouvant en outre comprendre au moins une fonction différente de la fonction Si-OR comprenant un hétéroatome choisi parmi N, S, O et P sera désigné dans la suite « élastomère diénique fonctionnalisé ». La liaison de la fonction Si-OR à la chaîne élastomère est typiquement réalisée par l’atome de silicium. A diene elastomer comprising, in the middle of the chain, at least one Si-OR function in which R is an alkyl group, substituted or not, or a hydrogen atom and which can furthermore comprise at least one function different from the Si-OR function comprising a heteroatom chosen from N, S, O and P will be designated in the following “functionalized diene elastomer”. The bonding of the Si-OR function to the elastomer chain is typically carried out by the silicon atom.
En d’autres termes, l’élastomère diénique comprend en milieu de chaîne, au moins un atome de silicium substitué par au moins un groupe -OR avec R tel que décrit précédemment. In other words, the diene elastomer comprises in the middle of the chain, at least one silicon atom substituted by at least one -OR group with R as described above.
Une fonction différente de la fonction Si-OR comprenant un hétéroatome choisi parmi N, S, O et P sera désignée dans la suite « autre fonction » ou « autre fonction comprenant un hétéroatome choisi parmi N, S, O et P » ou « autre fonction différente ». A function different from the Si-OR function comprising a heteroatom chosen from N, S, O and P will be designated in the following “other function” or “other function comprising a heteroatom chosen from N, S, O and P” or “other different function.
La position « en milieu de chaîne » s’entend par opposition à la position « en extrémité de chaîne ». La position « en milieu de chaîne » ne signifie pas que la fonction se situe précisément au milieu de la chaîne principale élastomère. Lorsque la fonction Si-OR se situe en milieu de chaîne, l’atome de silicium lie typiquement les deux branches de la chaîne principale de l’élastomère diénique. The “middle of the chain” position is understood as opposed to the “end of the chain” position. The “mid-chain” position does not mean that the function is located precisely in the middle of the elastomeric main chain. When the Si-OR function is located in the middle of the chain, the silicon atom typically links the two branches of the main chain of the diene elastomer.
Par élastomère (ou indistinctement caoutchouc) « diénique », qu’il soit naturel ou synthétique, doit être compris de manière connue un élastomère constitué au moins en partie (i.e., un homopolymère ou un copolymère) d’unités monomères diènes (monomères porteurs de deux doubles liaisons carbone-carbone, conjuguées ou non). By “diene” elastomer (or indiscriminately rubber), whether natural or synthetic, must be understood in a known manner an elastomer constituted at least in part (i.e., a homopolymer or a copolymer) of diene monomer units (monomers carrying two carbon-carbon double bonds, conjugated or not).
Ces élastomères diéniques peuvent être classés dans deux catégories : « essentiellement insaturés » ou « essentiellement saturés ». On entend en général par « essentiellement insaturé », un élastomère diénique issu au moins en partie de monomères diènes conjugués, ayant un taux de motifs ou unités d'origine diénique (diènes conjugués) qui est supérieur à 15% (% en moles) ; c'est ainsi que des élastomères diéniques tels que les caoutchoucs butyle ou les copolymères de diènes et d'alpha-oléfines type EPDM n'entrent pas dans la définition précédente et peuvent être notamment qualifiés d'élastomères diéniques « essentiellement saturés » (taux de motifs d'origine diénique faible ou très faible, toujours inférieur à 15%).These diene elastomers can be classified into two categories: “essentially unsaturated” or “essentially saturated”. The term “essentially unsaturated” is generally understood to mean a diene elastomer derived at least in part from conjugated diene monomers, having a level of units or units of diene origin (conjugated dienes) which is greater than 15% (mole %); this is why diene elastomers such as butyl rubbers or copolymers of dienes and alpha-olefins such as EPDM do not fall within the previous definition and can be described in particular as “essentially saturated” diene elastomers (content of motifs of weak or very weak diene origin, always less than 15%).
On entend particulièrement par élastomère diénique susceptible d'être utilisé dans les compositions élastomériques conformes à l'invention : By diene elastomer capable of being used in the elastomeric compositions according to the invention is particularly understood:
(a) tout homopolymère d’un monomère diène, conjugué ou non, ayant de 4 à 18 atomes de carbone; (a) any homopolymer of a diene monomer, conjugated or not, having from 4 to 18 carbon atoms;
(b) tout copolymère d'un diène, conjugué ou non, ayant de 4 à 18 atomes de carbone et d’au moins un autre monomère. (b) any copolymer of a diene, conjugated or not, having 4 to 18 carbon atoms and at least one other monomer.
L’autre monomère peut être l’éthylène, une oléfine ou un diène, conjugué ou non. A titre de diènes conjugués conviennent les diènes conjugués ayant de 4 à 12 atomes de carbone, en particulier les 1 ,3-diènes, tels que notamment le 1 ,3-butadiène et l’isoprène.The other monomer may be ethylene, an olefin or a diene, conjugated or not. As conjugated dienes suitable are conjugated dienes having 4 to 12 carbon atoms, in particular 1,3-dienes, such as in particular 1,3-butadiene and isoprene.
A titre d’oléfines conviennent les composés vinylaromatiques ayant de 8 à 20 atomes de carbone et les a-monooléfines aliphatiques ayant de 3 à 12 atomes de carbone. A titre de composés vinylaromatiques conviennent par exemple le styrène, l'ortho-, méta-, para- méthylstyrène, le mélange commercial "vinyle-toluène", le para-tertiobutylstyrène. A titre d’a- monooléfines aliphatiques conviennent notamment les a-monooléfines aliphatiques acycliques ayant de 3 à 18 atomes de carbone. Suitable olefins are vinylaromatic compounds having 8 to 20 carbon atoms and aliphatic α-monoolefins having 3 to 12 carbon atoms. Suitable vinylaromatic compounds include, for example, styrene, ortho-, meta-, para-methylstyrene, the commercial “vinyl-toluene” mixture, and para-tertiobutylstyrene. As aliphatic a-monoolefins, acyclic aliphatic a-monoolefins having from 3 to 18 carbon atoms are particularly suitable.
Préférentiellement, l'élastomère diénique est choisi dans le groupe constitué par les polybutadiènes (BR), les polyisoprènes de synthèse (IR), les copolymères de butadiène, les copolymères d'isoprène, et les mélanges de ces élastomères. Preferably, the diene elastomer is chosen from the group consisting of polybutadienes (BR), synthetic polyisoprenes (IR), butadiene copolymers, isoprene copolymers, and mixtures of these elastomers.
L’élastomère diénique fonctionnalisé est de préférence un copolymère de butadiène, plus préférentiellement un copolymère à base de styrène et à base de butadiène. The functionalized diene elastomer is preferably a butadiene copolymer, more preferably a copolymer based on styrene and based on butadiene.
Par « copolymère à base de styrène et de butadiène », on entend ici un copolymère résultant de la polymérisation d'au moins un monomère styrène et d'au moins un monomère butadiène (et bien entendu également tout mélange de tels copolymères). A titre de monomères styrènes conviennent notamment le styrène, les méthylstyrènes, le para-tertiobutylstyrène, les méthoxystyrènes, les chlorostyrènes. A titre de monomères butadiènes conviennent notamment le butadiène-1 ,3, le 2-méthyl-1 ,3-butadiène, les 2,3-di(alkyle en Ci-Cs)-1 ,3- butadiènes tels que par exemple le 2,3-diméthyl-1 ,3-butadiène, le 2,3-diéthyl-1 ,3-butadiène, le 2-méthyl-3-éthyl-1 ,3-butadiène, le 2-méthyl-3-isopropyl-1 ,3-butadiène et un aryl-1 ,3- butadiène. By “copolymer based on styrene and butadiene” is meant here a copolymer resulting from the polymerization of at least one styrene monomer and at least one butadiene monomer (and of course also any mixture of such copolymers). Suitable styrene monomers include styrene, methylstyrenes, para-tertiobutylstyrene, methoxystyrenes and chlorostyrenes. As butadiene monomers suitable in particular are 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-di(C1-Cs alkyl)-1,3-butadienes such as for example 2 ,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2,3-diethyl-1,3-butadiene, 2-methyl-3-ethyl-1,3-butadiene, 2-methyl-3-isopropyl-1, 3-butadiene and an aryl-1,3-butadiene.
Préférentiellement, le copolymère à base de styrène et de butadiène est constitué de monomères de styrène et de monomères de butadiène, c’est-à-dire que la somme des pourcentages molaires de monomères de styrène et de monomères butadiène est égale à 100%. Autrement dit l’élastomère diénique fonctionnalisé est encore plus préférentiellement un copolymère de styrène et de butadiène (SBR). Preferably, the copolymer based on styrene and butadiene consists of styrene monomers and butadiene monomers, that is to say that the sum of the molar percentages of styrene monomers and butadiene monomers is equal to 100%. In other words, the functionalized diene elastomer is even more preferably a copolymer of styrene and butadiene (SBR).
Dans certains modes de réalisation, l’élastomère diénique fonctionnalisé comprend au moins une autre fonction comprenant au moins un hétéroatome choisi parmi N, S, O et P ; cette autre fonction étant différente de la fonction Si-OR. In certain embodiments, the functionalized diene elastomer comprises at least one other function comprising at least one heteroatom chosen from N, S, O and P; this other function being different from the Si-OR function.
Dans les modes de réalisation où l’élastomère diénique fonctionnalisé comprend au moins une autre fonction (fonction différente de la fonction Si-OR), l’autre fonction est de préférence portée par l’atome de silicium de la fonction Si-OR, soit directement soit par l’intermédiaire d’un groupe espaceur. Ce groupe espaceur est défini comme étant un atome ou un radical hydrocarboné divalent, linéaire ou ramifié, aliphatique en C1-C18, de préférence en C1-C12, plus préférentiellement en Ci-Ce, saturé ou non, cyclique ou non, ou un radical hydrocarboné divalent aromatique en Ce-Cis. Le radical hydrocarboné peut éventuellement être substitué. De préférence, le groupe espaceur est un radical hydrocarboné divalent, linéaire ou ramifié, aliphatique en C1-C18, de préférence en C1-C12, plus préférentiellement en Ci-Ce, saturé ou non, plus préférentiellement encore en C2 ou en C3. In the embodiments where the functionalized diene elastomer comprises at least one other function (function different from the Si-OR function), the other function is preferably carried by the silicon atom of the Si-OR function, i.e. directly or through of a spacer group. This spacer group is defined as being a divalent hydrocarbon atom or radical, linear or branched, aliphatic in C1-C18, preferably in C1-C12, more preferably in Ci-Ce, saturated or not, cyclic or not, or a radical divalent aromatic hydrocarbon in Ce-Cis. The hydrocarbon radical can optionally be substituted. Preferably, the spacer group is a divalent hydrocarbon radical, linear or branched, aliphatic in C1-C18, preferably in C1-C12, more preferably in Ci-Ce, saturated or not, more preferably still in C2 or C3.
A titre d'exemples de fonctions comprenant au moins un hétéroatome choisi parmi N, S, O et P, on peut citer les amines primaires, les amines secondaires, les amines tertiaires, les amines cycliques, les isocyanates, les imines, les cyano, les thiols, les carboxylates, les époxydes, les phosphines primaires, les phosphines secondaires et les phosphines tertiaires. As examples of functions comprising at least one heteroatom chosen from N, S, O and P, mention may be made of primary amines, secondary amines, tertiary amines, cyclic amines, isocyanates, imines, cyanos, thiols, carboxylates, epoxides, primary phosphines, secondary phosphines and tertiary phosphines.
Ainsi, à titre de fonction amine, on peut citer les amines substituées par des groupements alkyle en C1-C10, de préférence alkyle en C1-C4, plus préférentiellement un radical méthyle ou éthyle, ou alors les amines cycliques formant un hétérocycle contenant un atome d'azote et au moins un atome de carbone, de préférence de 2 à 6 atomes de carbone. Par exemple, conviennent les groupements méthylamino-, diméthylamino-, éthylamino-, diéthylamino-, propylamino-, dipropylamino-, butylamino-, dibutylamino-, pentylamino-, dipentylamino-, hexylamino-, dihexylamino-, hexaméthylèneamino-, de préférence les groupements diéthylamino- et diméthylamino. Thus, as an amine function, mention may be made of amines substituted by C1-C10 alkyl groups, preferably C1-C4 alkyl, more preferably a methyl or ethyl radical, or cyclic amines forming a heterocycle containing an atom nitrogen and at least one carbon atom, preferably 2 to 6 carbon atoms. For example, the methylamino-, dimethylamino-, ethylamino-, diethylamino-, propylamino-, dipropylamino-, butylamino-, dibutylamino-, pentylamino-, dipentylamino-, hexylamino-, dihexylamino-, hexamethyleneamino- groups are suitable, preferably the diethylamino groups - and dimethylamino.
A titre de fonction imine, on peut citer les cétimines. Par exemple, conviennent les groupements (1 ,3-diméthylbutylidène)amino-, (éthylidène)amino-, (1- méthylpropylidène)amino-, (4-N,N-diméthylaminobenzylidène)amino-,As an imine function, we can cite ketimines. For example, the groups (1,3-dimethylbutylidene)amino-, (ethylidene)amino-, (1-methylpropylidene)amino-, (4-N,N-dimethylaminobenzylidene)amino-, (1-methylpropylidene)amino-, (4-N,N-dimethylaminobenzylidene)amino-,
(cyclohexylidène)amino-, dihydroimidazole et imidazole. (cyclohexylidene)amino-, dihydroimidazole and imidazole.
Ainsi, à titre de fonction carboxylate, on peut citer les acrylates ou les méthacrylates. Une telle fonction est de préférence un méthacrylate. Thus, as a carboxylate function, we can cite acrylates or methacrylates. Such a function is preferably a methacrylate.
A titre de fonction époxyde, on peut citer les groupements époxy ou glycidyloxy. As an epoxy function, mention may be made of epoxy or glycidyloxy groups.
A titre de fonction phosphine secondaire ou tertiaire, on peut citer les phosphines substituées par des groupements alkyle en C1-C10, de préférence alkyle en C1-C4, plus préférentiellement un radical méthyle ou éthyle, ou alors la diphénylphosphine. Par exemple, conviennent les groupements métylphosphino-, diméthylphosphino-, éthylphosphino-, diéthylphosphino, éthylméthylphosphino- et diphénylphosphino-. Plus préférentiellement, l’autre fonction différente de la fonction Si-OR est de préférence une amine, plus préférentiellement une amine primaire ou une amine secondaire, plus préférentiellement un groupement diéthylamino- ou diméthylamino-. As a secondary or tertiary phosphine function, mention may be made of phosphines substituted by C1-C10 alkyl groups, preferably C1-C4 alkyl, more preferably a methyl or ethyl radical, or diphenylphosphine. For example, the methylphosphino-, dimethylphosphino-, ethylphosphino-, diethylphosphino, ethylmethylphosphino- and diphenylphosphino- groups are suitable. More preferably, the other function different from the Si-OR function is preferably an amine, more preferably a primary amine or a secondary amine, more preferably a diethylamino- or dimethylamino- group.
Dans certains modes de réalisation, l’élastomère diénique fonctionnalisé comprend au moins une fonction Si-OR liée à la chaîne élastomère par l’atome de silicium et au moins une autre fonction différente de la fonction Si-OR, de préférence liée directement ou par l’intermédiaire d’un groupe espaceur tel que défini ci-dessus, plus préférentiellement par l’intermédiaire d’un radical hydrocarboné divalent, linéaire ou ramifié, aliphatique en C1-C18, de préférence en C1- C12, plus préférentiellement en Ci-Ce, saturé ou non, plus préférentiellement encore en C2 ou en C3, à l’atome de silicium de la fonction Si-OR. L’autre fonction différente peut être telle que définie ci-dessus, plus particulièrement une amine, de préférence une amine primaire ou une amine secondaire, tout particulièrement le groupement diéthylamino- ou diméthylamino-, R peut être tel que défini ci-dessus. In certain embodiments, the functionalized diene elastomer comprises at least one Si-OR function linked to the elastomer chain by the silicon atom and at least one other function different from the Si-OR function, preferably linked directly or by via a spacer group as defined above, more preferably via a divalent hydrocarbon radical, linear or branched, aliphatic at C1-C18, preferably at C1-C12, more preferably at Ci- This, saturated or not, even more preferably in C2 or C3, to the silicon atom of the Si-OR function. The other different function may be as defined above, more particularly an amine, preferably a primary amine or a secondary amine, very particularly the diethylamino- or dimethylamino- group, R may be as defined above.
Dans certains modes de réalisation, l’élastomère diénique fonctionnalisé comprend au moins un groupe comprenant la fonction Si-OR, le groupe étant représenté par la formule (la): In certain embodiments, the functionalized diene elastomer comprises at least one group comprising the Si-OR function, the group being represented by the formula (la):
(*— )aSi (OR)bX (la) dans laquelle : (*— ) a Si (OR)bX (la) in which:
* — représente la liaison à une chaîne élastomère ; * — represents the connection to an elastomeric chain;
R représente, indépendamment l’un de l’autre, un atome d’hydrogène ou un groupement alkyle, substitué ou non substitué, en C1-C10, voire en Ci-Cs, de préférence un groupement alkyle en C1-C4, plus préférentiellement le méthyle ou l’éthyle ; R represents, independently of one another, a hydrogen atom or an alkyl group, substituted or unsubstituted, in C1-C10, or even in Ci-Cs, preferably a C1-C4 alkyl group, more preferably methyl or ethyl;
- X représente une autre fonction (fonction différente de la fonction Si-OR), l’autre fonction pouvant être choisie dans le groupe constitué par les amines primaires, les amines secondaires, les amines tertiaires, les amines cycliques, les isocyanates, les imines, les cyano, les thiols, les carboxylates, les époxydes, les phosphines primaires, les phosphines secondaires et les phosphines tertiaires ; l’autre fonction pouvant être liée à l’atome de silicium par l’intermédiaire d’un groupe espaceur tel que défini ci- dessus, préférentiellement l’espaceur étant un radical divalent aliphatique, linéaire ou ramifié en C1-C18, plus préférentiellement en C1-C12, plus préférentiellement en Ci-Ce ; a vaut 2 et b vaut 1 . - , cyanos, thiols, carboxylates, epoxides, primary phosphines, secondary phosphines and tertiary phosphines; the other function which can be linked to the silicon atom via a spacer group as defined above, preferably the spacer being a divalent aliphatic radical, linear or branched in C1-C18, more preferably in C1-C12, more preferably in Ci-Ce; a is 2 and b is 1.
En d’autres termes, l’élastomère comprend au moins un atome de silicium substitué par au moins un groupe -OR, avec R tel que décrit précédemment, l’atome de silicium substitué répondant à la formule (la). Selon une variante, X est une fonction amine, de préférence une amine primaire ou une amine secondaire, directement liée à l'atome de silicium lui-même directement intégré à la chaîne élastomère. In other words, the elastomer comprises at least one silicon atom substituted by at least one -OR group, with R as described above, the substituted silicon atom corresponding to formula (la). According to a variant, X is an amine function, preferably a primary amine or a secondary amine, directly linked to the silicon atom itself directly integrated into the elastomer chain.
Selon une autre variante, X est une fonction amine, de préférence une amine primaire ou une amine secondaire, liée à l'atome de silicium par l’intermédiaire d’un groupe espaceur tel que défini ci-dessus. Selon une variante préférée, le groupe espaceur est un radical hydrocarboné divalent, linéaire ou ramifié, aliphatique en C1-C18, de préférence en C1-C12, plus préférentiellement en Ci-Ce, saturé ou non, plus préférentiellement un radical hydrocarboné divalent aliphatique, plus préférentiellement encore un radical hydrocarboné divalent linéaire en C2 ou en C3. According to another variant, X is an amine function, preferably a primary amine or a secondary amine, linked to the silicon atom via a spacer group as defined above. According to a preferred variant, the spacer group is a divalent hydrocarbon radical, linear or branched, aliphatic in C1-C18, preferably in C1-C12, more preferably in Ci-Ce, saturated or not, more preferably an aliphatic divalent hydrocarbon radical, more preferably still a linear divalent hydrocarbon radical in C2 or C3.
Plus préférentiellement, l’autre fonction représentée par X dans la formule (la), peut-être une fonction amine telle que décrite précédemment, de préférence une amine primaire ou secondaire, telle que décrite précédemment, liée par à l’atome de silicium via un radical hydrocarboné divalent, linéaire ou ramifié, aliphatique en Ci-Ce, de préférence en C2 ou en C3. De préférence, X est la diéthylamine ou la diméthylamine, préférentiellement liée à l'atome de silicium par l’intermédiaire d’un radical hydrocarboné divalent linéaire ou ramifié, aliphatique en C1-C6, plus préférentiellement en C2 ou en C3. More preferably, the other function represented by a divalent hydrocarbon radical, linear or branched, aliphatic in Ci-Ce, preferably in C2 or C3. Preferably,
Dans certains modes de réalisation, l’élastomère diénique fonctionnalisé comprend au moins un groupe de formule (la) dans laquelle : In certain embodiments, the functionalized diene elastomer comprises at least one group of formula (la) in which:
- * — représente la liaison à une chaîne élastomère ; - * — represents the connection to an elastomeric chain;
R représente, indépendamment l’un de l’autre, un atome d’hydrogène ou un groupement alkyle en C1-C4 ; R represents, independently of one another, a hydrogen atom or a C1-C4 alkyl group;
- X représente une fonction amine primaire ou secondaire, liée à l'atome de silicium par l’intermédiaire d’un radical hydrocarboné divalent linéaire ou ramifié, aliphatique en C1- C6 ; a vaut 2 et b vaut 1 . - a is 2 and b is 1.
Dans certains modes de réalisation, l’élastomère diénique fonctionnalisé comprend au moins un groupe de formule (la) dans laquelle : In certain embodiments, the functionalized diene elastomer comprises at least one group of formula (la) in which:
(*— )aSi (OR)bX (la) dans laquelle : (*— ) a Si (OR)bX (la) in which:
* — représente la liaison à une chaîne élastomère ; * — represents the connection to an elastomeric chain;
R représente, indépendamment l’un de l’autre, un atome d’hydrogène ou un groupement alkyle en C1-C4 ; - X représente une fonction amine primaire ou secondaire ; liée à l'atome de silicium par l’intermédiaire d’un radical hydrocarboné divalent linéaire ou ramifié, aliphatique en C C6 ; a vaut 2, b vaut 1 . R represents, independently of one another, a hydrogen atom or a C1-C4 alkyl group; - X represents a primary or secondary amine function; linked to the silicon atom via a linear or branched divalent hydrocarbon radical, aliphatic in CC 6 ; a is 2, b is 1.
L’élastomère diénique fonctionnalisé en milieu de chaîne est de préférence un copolymère à base de styrène et de butadiène. De manière encore plus préférée, l’élastomère diénique fonctionnalisé en milieu de chaîne est un copolymère de styrène et de butadiène portant un groupe de formule (la) dans lequel X, R, a, b, et c sont tels que définis ci-dessus. The mid-chain functionalized diene elastomer is preferably a copolymer based on styrene and butadiene. Even more preferably, the mid-chain functionalized diene elastomer is a copolymer of styrene and butadiene bearing a group of formula (la) in which X, R, a, b, and c are as defined above .
Les élastomères diéniques fonctionnalisés comprenant une fonction Si-OR en milieu de chaîne, tout particulièrement un groupe de formule (la), plus préférentiellement, les copolymères de styrène et de butadiène comportant un groupe de formule (la), sont principalement obtenus par fonctionnalisation d’un élastomère vivant issu d’une polymérisation anionique par un composé comprenant un groupement alcoxysilane, notamment choisi parmi les composés trialcoxysilanes et dialcoxyalkylsilanes substitués par un groupement comprenant une autre fonction liée directement ou par l’intermédiaire d’un groupe espaceur à l’atome de silicium, la fonction et le groupe espaceur étant tels que définis plus haut. Il convient de préciser qu’il est connu de l’homme du métier que lorsqu’un élastomère est fonctionnalisé par réaction d’un agent de fonctionnalisation sur l’élastomère vivant issu d’une étape de polymérisation anionique, on obtient un mélange d’espèces fonctionnalisées de cet élastomère dont la composition dépend des conditions de la réaction de modification et notamment de la proportion de sites réactifs de l’agent de fonctionnalisation par rapport au nombre de chaînes élastomères vivantes. Ce mélange comprend des espèces fonctionnalisées en extrémité de chaîne, couplées, étoilées et/ou non fonctionnalisées. Functionalized diene elastomers comprising a Si-OR function in the middle of the chain, very particularly a group of formula (la), more preferably, copolymers of styrene and butadiene comprising a group of formula (la), are mainly obtained by functionalization of 'a living elastomer resulting from an anionic polymerization with a compound comprising an alkoxysilane group, in particular chosen from trialkoxysilane and dialkoxyalkylsilane compounds substituted by a group comprising another function linked directly or via a spacer group to the atom of silicon, the function and the spacer group being as defined above. It should be noted that it is known to those skilled in the art that when an elastomer is functionalized by reaction of a functionalizing agent on the living elastomer resulting from an anionic polymerization step, a mixture of functionalized species of this elastomer whose composition depends on the conditions of the modification reaction and in particular on the proportion of reactive sites of the functionalization agent relative to the number of living elastomer chains. This mixture includes functionalized species at the end of the chain, coupled, star-shaped and/or non-functionalized.
Selon une variante particulièrement préférée, l’élastomère diénique fonctionnalisé comprend à titre d’espèce majoritaire l’élastomère diénique fonctionnalisé en milieu de chaîne par une fonction Si-OR, tout particulièrement un groupe de formule (la), lié aux deux branches de l’élastomère diénique par l’intermédiaire de l’atome de silicium. Plus particulièrement encore, l’élastomère diénique fonctionnalisé en milieu de chaîne représente au moins 55% en poids de l’élastomère diénique fonctionnalisé. According to a particularly preferred variant, the functionalized diene elastomer comprises as the majority species the diene elastomer functionalized in the middle of the chain by an Si-OR function, very particularly a group of formula (la), linked to the two branches of the diene elastomer via the silicon atom. Even more particularly, the mid-chain functionalized diene elastomer represents at least 55% by weight of the functionalized diene elastomer.
A titre d’agent de fonctionnalisation ou de couplage conviennent les composés trialcoxysilane et dialcoxyalkylsilane substitués par un groupement comprenant une autre fonction liée directement ou par l’intermédiaire d’un groupe espaceur à l’atome de silicium, la fonction et le groupe espaceur étant tels que définis plus haut. Plus particulièrement, on peut citer à titre d'agent de fonctionnalisation les (N,N-dialkylaminoalkyl)trialcoxysilanes, les (N- alkylaminoalkyl)trialcoxysilanes dont la fonction amine secondaire est protégée par un groupement trialkyl silyl et les (aminoalkyl)trialcoxysilanes dont la fonction amine primaire est protégée par deux groupements trialkyl silyl, le groupement hydrocarboné divalent permettant de lier la fonction amine au groupe trialcoxysilane est le groupe espaceur tel que décrit plus haut, préférentiellement un radical hydrocarboné divalent, linéaire ou ramifié, aliphatique en C1-C18, de préférence en C1-C12, plus préférentiellement en Ci-Ce, saturé ou non, plus particulièrement encore en C2 ou C3. De manière avantageuse, l'agent de fonctionnalisation est choisi parmi les (N,N-dialkylaminoalkyl)trialcoxysilanes. Plus particulièrement, l'agent de fonctionnalisation est le 3-(N,N-diméthylaminopropyl)triméthoxysilane. As a functionalization or coupling agent, trialkoxysilane and dialkoxyalkylsilane compounds substituted by a group comprising another function linked directly or via a spacer group to the silicon atom are suitable, the function and the spacer group being as defined above. More particularly, mention may be made, as functionalizing agents, of (N,N-dialkylaminoalkyl)trialkoxysilanes, (N-alkylaminoalkyl)trialkoxysilanes whose secondary amine function is protected by a trialkyl silyl group and (aminoalkyl)trialkoxysilanes whose primary amine function is protected by two trialkyl silyl groups, the divalent hydrocarbon group making it possible to link the amine function to the trialkoxysilane group is the spacer group as described above, preferably a divalent hydrocarbon radical , linear or branched, aliphatic in C1-C18, preferably in C1-C12, more preferably in Ci-Ce, saturated or not, more particularly in C2 or C3. Advantageously, the functionalization agent is chosen from (N,N-dialkylaminoalkyl)trialkoxysilanes. More particularly, the functionalizing agent is 3-(N,N-dimethylaminopropyl)trimethoxysilane.
Les élastomères diéniques fonctionnalisés comprenant une fonction Si-OR en milieu de chaîne, tout particulièrement un groupe de formule (la), plus préférentiellement les copolymères de styrène et de butadiène peuvent être préparés selon des méthodes connues de l’homme du métier, par exemple telles que décrites dans W02009/133068 ou dans W02017001683A1. Functionalized diene elastomers comprising a Si-OR function in the middle of the chain, very particularly a group of formula (la), more preferably copolymers of styrene and butadiene can be prepared according to methods known to those skilled in the art, for example as described in W02009/133068 or in W02017001683A1.
Préférentiellement, l’élastomère diénique fonctionnalisé en milieu de chaîne par une fonction Si-OR, tel que défini ci-dessus, plus particulièrement avec le groupe de formule (la) présente une température de transition vitreuse, mesurée selon la norme ASTM D3418-2008, inférieure ou égale à -45°C, plus préférentiellement comprise dans un domaine allant de -45°C à -110°C.Preferably, the diene elastomer functionalized in the middle of the chain by a Si-OR function, as defined above, more particularly with the group of formula (la) has a glass transition temperature, measured according to standard ASTM D3418-2008 , less than or equal to -45°C, more preferably included in a range ranging from -45°C to -110°C.
Préférentiellement, l’élastomère diénique fonctionnalisé en milieu de chaîne par une fonction Si-OR, tel que défini ci-dessus, plus particulièrement avec le groupe de formule (la), a une masse molaire moyenne en nombre Mn supérieure à 100000 g/mol , plus préférentiellement sa masse molaire moyenne en nombre Mn est comprise dans un domaine allant de 110000 g/mol à 600000 g/mol ; plus préférentiellement encore de 120000 g/mol à 300000g/mol : la Mn étant mesurée par la méthode SEC telle que décrite ci-après. Preferably, the diene elastomer functionalized in the middle of the chain by a Si-OR function, as defined above, more particularly with the group of formula (la), has a number average molar mass Mn greater than 100,000 g/mol , more preferably its number average molar mass Mn is included in a range going from 110000 g/mol to 600000 g/mol; more preferably still from 120,000 g/mol to 300,000 g/mol: the Mn being measured by the SEC method as described below.
Préférentiellement, la composition élastomérique utile dans le cadre de la présente invention comprend au moins 50 pce d’un élastomère diénique fonctionnalisé tel que décrit ci-dessus, plus préférentiellement au moins 50 pce d’un élastomère diénique fonctionnalisé comprenant au moins un groupe comprenant la fonction Si-OR, le groupe étant représenté par la formule (la) telle que définie ci-dessus. Preferably, the elastomeric composition useful in the context of the present invention comprises at least 50 phr of a functionalized diene elastomer as described above, more preferably at least 50 phr of a functionalized diene elastomer comprising at least one group comprising the Si-OR function, the group being represented by the formula (la) as defined above.
Plus préférentiellement, la composition élastomérique utile dans le cadre de la présente invention peut comprend au moins 70 pce d’un élastomère diénique fonctionnalisé tel que décrit ci-dessus, plus préférentiellement au moins 70 pce d’un élastomère diénique fonctionnalisé comprenant au moins un groupe comprenant la fonction Si-OR, le groupe étant représenté par la formule (la) telle que définie ci-dessus. Ainsi, l’élastomère fonctionnalisé peut avantageusement être utilisé en coupage (mélange) avec un ou plusieurs autre(s) élastomère(s) diénique(s) différent(s) de l’élastomère fonctionnalisé, de préférence avec un ou plusieurs autre(s) élastomère(s) diénique(s) non fonctionnalisés. Dans le cas d’un coupage, il est entendu que la somme des différents élastomères utilisés est égale à 100 pce. More preferably, the elastomeric composition useful in the context of the present invention may comprise at least 70 phr of a functionalized diene elastomer as described above, more preferably at least 70 phr of a functionalized diene elastomer comprising at least one group comprising the Si-OR function, the group being represented by formula (la) as defined above. Thus, the functionalized elastomer can advantageously be used in blending (mixing) with one or more other diene elastomer(s) different from the functionalized elastomer, preferably with one or more other(s). ) non-functionalized diene elastomer(s). In the case of cutting, it is understood that the sum of the different elastomers used is equal to 100 pce.
Ainsi, outre l’élastomère fonctionnalisé tel que décrit ci-dessus, la composition élastomérique peut comprendre un ou plusieurs autres élastomères diéniques non fonctionnalisés. L’autre ou les autres élastomère(s) diénique(s) non fonctionnalisé(s) peut/peuvent être choisi(s) dans le groupe formé par les polybutadiènes (BR), le caoutchouc naturel (NR), les isoprènes de synthèse (IR), les copolymères butadiènes autres que les copolymères butadiène-styrène, les copolymères d’isoprènes et les mélanges de ces polymères et copolymères. Thus, in addition to the functionalized elastomer as described above, the elastomeric composition may comprise one or more other non-functionalized diene elastomers. The other non-functionalized diene elastomer(s) may be chosen from the group formed by polybutadienes (BR), natural rubber (NR), synthetic isoprenes ( IR), butadiene copolymers other than butadiene-styrene copolymers, isoprene copolymers and mixtures of these polymers and copolymers.
Préférentiellement, la composition élastomérique utile dans le cadre de la présente invention comprend de 50 à 100 pce d’un élastomère diénique fonctionnalisé tel que décrit ci-dessus, plus préférentiellement de 50 à 100 pce d’un élastomère diénique fonctionnalisé comprenant au moins un groupe comprenant la fonction Si-OR, le groupe étant représenté par la formule (la) telle que définie ci-dessus. Preferably, the elastomeric composition useful in the context of the present invention comprises from 50 to 100 phr of a functionalized diene elastomer as described above, more preferably from 50 to 100 phr of a functionalized diene elastomer comprising at least one group comprising the Si-OR function, the group being represented by formula (la) as defined above.
Plus préférentiellement, la composition élastomérique utile dans le cadre de la présente invention comprend de 70 à 100 pce d’un élastomère diénique fonctionnalisé tel que décrit ci- dessus, plus préférentiellement de 70 à 100 pce d’un élastomère diénique fonctionnalisé comprenant au moins un groupe comprenant la fonction Si-OR, le groupe étant représenté par la formule (la) telle que définie ci-dessus. More preferably, the elastomeric composition useful in the context of the present invention comprises from 70 to 100 phr of a functionalized diene elastomer as described above, more preferably from 70 to 100 phr of a functionalized diene elastomer comprising at least one group comprising the Si-OR function, the group being represented by formula (la) as defined above.
Dans certains modes de réalisation, la composition élastomérique utile dans le cadre de la présente comprend uniquement l’élastomère fonctionnalisé tel que décrit ci-dessus, plus préférentiellement comprend uniquement l’élastomère diénique fonctionnalisé comprenant au moins un groupe comprenant la fonction Si-OR, le groupe étant représenté par la formule (la) telle que définie ci-dessus. In certain embodiments, the elastomeric composition useful in the context of the present comprises only the functionalized elastomer as described above, more preferably comprises only the functionalized diene elastomer comprising at least one group comprising the Si-OR function, the group being represented by the formula (la) as defined above.
Charge renforçante Reinforcing filler
La composition élastomérique utile dans le cadre de la présente invention comprend une charge renforçante, la charge renforçante comprenant au moins un noir de carbone traité au silicium. Outre le noir de carbone traité au silicium, la charge renforçante peut comprendre une ou plusieurs autres charges renforçantes. The elastomeric composition useful in the context of the present invention comprises a reinforcing filler, the reinforcing filler comprising at least one silicon-treated carbon black. In addition to the silicon-treated carbon black, the reinforcing filler may include one or more other reinforcing fillers.
De manière avantageuse, on a constaté qu’une certaine synergie pouvait exister entre la charge renforçante comprenant au moins un noir de carbone traité au silicium tel que décrit ci- dessous et au moins un élastomère diénique fonctionnalisé tel que défini ci-dessus, plus particulièrement l’élastomère diénique fonctionnalisé en milieu de chaîne par une fonction Si- OR, tout particulièrement l’élastomère diénique fonctionnalisé par le groupe de formule (la) telle que définie ci-dessus ; cette synergie se traduisant en particulier par une amélioration de la résistance au roulement (baisse de l’hystérèse), une amélioration du renforcement et de la rigidité par rapport aux compositions élastomériques de l’art antérieur. Advantageously, it was found that a certain synergy could exist between the reinforcing filler comprising at least one carbon black treated with silicon as described below. below and at least one functionalized diene elastomer as defined above, more particularly the diene elastomer functionalized in the middle of the chain by a Si-OR function, very particularly the diene elastomer functionalized by the group of formula (la) such that defined above; this synergy resulting in particular in an improvement in rolling resistance (reduction in hysteresis), an improvement in reinforcement and rigidity compared to the elastomeric compositions of the prior art.
Le terme « charge renforçante » désigne tout type de charge connue pour ses capacités à renforcer une composition élastomérique utilisable notamment pour la fabrication de pneumatiques, par exemple les charges organiques telles que le noir de carbone, ou les charges inorganiques telles que la silice ou l’alumine. The term “reinforcing filler” designates any type of filler known for its ability to reinforce an elastomeric composition usable in particular for the manufacture of tires, for example organic fillers such as carbon black, or inorganic fillers such as silica or alumina.
Outre le noir de carbone traité au silicium, la composition élastomérique peut donc également comprendre au moins une deuxième charge renforçante différente du noir de carbone traité au silicium, cette deuxième charge renforçante étant choisie dans le groupe constitué par les silices, les alumines et les noirs de carbone différents d’un noir de carbone traité au silicium.In addition to the carbon black treated with silicon, the elastomeric composition can therefore also comprise at least one second reinforcing filler different from the carbon black treated with silicon, this second reinforcing filler being chosen from the group consisting of silicas, aluminas and blacks. of carbon different from a carbon black treated with silicon.
L'homme du métier saura adapter le taux total de charge renforçante, dont le taux de noir de carbone traité au silicium selon l’utilisation concernée de la composition élastomérique. Those skilled in the art will be able to adapt the total rate of reinforcing filler, including the rate of carbon black treated with silicon, according to the relevant use of the elastomeric composition.
Dans certains modes de réalisation, le taux de charge renforçante dans la composition élastomérique utile dans le cadre de l’invention est compris dans un domaine allant de de 25 à 85 pce, de préférence de 35 à 75 pce. In certain embodiments, the level of reinforcing filler in the elastomeric composition useful in the context of the invention is included in a range ranging from 25 to 85 phr, preferably from 35 to 75 phr.
Préférentiellement, le noir de carbone traité au silicium représente plus de 30% en poids, plus préférentiellement représente plus de 50% en poids, plus préférentiellement encore représente plus de 70% en poids, plus préférentiellement représente plus de 90% en poids du poids total de la charge renforçante. Preferably, the silicon-treated carbon black represents more than 30% by weight, more preferably represents more than 50% by weight, even more preferably represents more than 70% by weight, more preferably represents more than 90% by weight of the total weight of the reinforcing load.
Ainsi, préférentiellement, le taux de charge renforçante dans la composition élastomérique utile dans le cadre de l’invention est compris dans un domaine allant de de 25 à 85 pce, le noir de carbone traité au silicium représentant plus de 30% en poids, plus préférentiellement représentant plus de 50% en poids, plus préférentiellement encore représentant plus de 70% en poids, plus préférentiellement représentant plus de 90% en poids du poids total de la charge renforçante. Thus, preferably, the level of reinforcing filler in the elastomeric composition useful in the context of the invention is included in a range ranging from 25 to 85 phr, the carbon black treated with silicon representing more than 30% by weight, more preferably representing more than 50% by weight, more preferably still representing more than 70% by weight, more preferably representing more than 90% by weight of the total weight of the reinforcing filler.
Ainsi, plus préférentiellement, le taux de charge renforçante dans la composition élastomérique utile dans le cadre de l’invention comprenant au moins un noir de carbone traité au silicium est compris dans un domaine allant de de 35 à 75 pce, le noir de carbone traité au silicium représentant plus de 30% en poids, plus préférentiellement représentant plus de 50% en poids, plus préférentiellement encore représentant plus de 70% en poids, plus préférentiellement représentant plus de 90% en poids du poids total de la charge renforçante.Thus, more preferably, the rate of reinforcing filler in the elastomeric composition useful in the context of the invention comprising at least one carbon black treated with silicon is included in a range ranging from 35 to 75 phr, the treated carbon black silicon representing more than 30% by weight, more preferably representing more than 50% by weight, more preferably still representing more than 70% by weight, more preferably representing more than 90% by weight of the total weight of the reinforcing filler.
Dans certains modes de réalisation, la charge renforçante est uniquement du noir de carbone traité au silicium. Dans certains modes de réalisation, la composition élastomérique comprend de 25 à 85 pce, de préférence de 35 à 75 pce, de charge renforçante, la charge renforçante étant du noir de carbone traité au silicium. Il doit alors être compris que la composition élastomérique, dans ce mode de réalisation particulier, comprend comme seules charges renforçantes le noir de carbone traité au silicium (la composition élastomérique ne comprend donc pas de charges renforçantes inorganiques et autres charges renforçantes organiques).In some embodiments, the reinforcing filler is only silicon-treated carbon black. In certain embodiments, the elastomeric composition comprises from 25 to 85 phr, preferably from 35 to 75 phr, of reinforcing filler, the reinforcing filler being carbon black treated with silicon. It must then be understood that the elastomeric composition, in this particular embodiment, comprises carbon black treated with silicon as the only reinforcing fillers (the elastomeric composition therefore does not include inorganic reinforcing fillers and other organic reinforcing fillers).
Les charges renforçantes peuvent être telles que décrites ci-après. The reinforcing fillers can be as described below.
Noir de carbone traité au silicium Silicon-treated carbon black
La composition élastomérique utile dans le cadre de l’invention comprend en tant que charge renforçante au moins un noir de carbone traité au silicium. The elastomeric composition useful in the context of the invention comprises as reinforcing filler at least one carbon black treated with silicon.
Par « noir de carbone traité au silicium », on entend au sens de la présente invention un noir de carbone qui comprend du silicium soit à la surface de l’agrégat du noir de carbone, soit à l’intérieur de l’agrégat de noir de carbone. For the purposes of the present invention, the term “silicon-treated carbon black” means a carbon black which comprises silicon either on the surface of the carbon black aggregate or inside the black aggregate. of carbon.
Dans le noir de carbone traité au silicium, l’espèce contenant du silicium, telle qu'un oxyde ou un carbure de silicium, est distribuée à travers au moins une partie de l'agrégat de noir de carbone en tant que partie intrinsèque du noir de carbone, soit à la surface de l’agrégat du noir de carbone, soit à l’intérieur de l’agrégat de noir de carbone. Des noirs de carbone traités au silicium ne sont pas des agrégats de noir de carbone qui ont été revêtus ou modifiés d’une autre manière par du silicium. Les noirs de carbone traités au silicium représentent en fait des particules d'agrégat à deux phases ; une phase est le carbone, qui sera toujours présent sous forme de cristallite graphitique et/ou de carbone amorphe, tandis que la seconde phase est de la silice, et facultativement d'autres espèces contenant du silicium. Ainsi, la phase d'espèce contenant du silicium est une partie intrinsèque de l'agrégat ; soit en surface de l’agrégat, soit à l’intérieur de l’agrégat. In silicon-treated carbon black, the silicon-containing species, such as silicon oxide or carbide, is distributed throughout at least a portion of the carbon black aggregate as an intrinsic part of the black of carbon, either on the surface of the carbon black aggregate, or inside the carbon black aggregate. Silicon-treated carbon blacks are not aggregates of carbon black that have been coated or otherwise modified with silicon. Silicon-treated carbon blacks actually represent two-phase aggregate particles; one phase is carbon, which will always be present as graphitic crystallite and/or amorphous carbon, while the second phase is silica, and optionally other silicon-containing species. Thus, the silicon-containing species phase is an intrinsic part of the aggregate; either on the surface of the aggregate or inside the aggregate.
Lorsque le noir de carbone traité au silicium est examiné sous STEM-EDX, le signal de silicium correspondant aux espèces contenant du silicium s'avère être présent dans les agrégats de noir de carbone individuels. Par comparaison, par exemple, dans un mélange physique de silice et de noir de carbone, l'examen STEM-EDX révèle des agrégats de silice et de noir de carbone nettement séparés. La fabrication et les propriétés de ces noirs de carbone traités au silicium sont décrites notamment dans le brevet US6028137. When silicon-treated carbon black is examined under STEM-EDX, the silicon signal corresponding to the silicon-containing species is found to be present in the individual carbon black aggregates. By comparison, for example, in a physical mixture of silica and carbon black, STEM-EDX examination reveals clearly separated aggregates of silica and carbon black. The manufacture and properties of these silicon-treated carbon blacks are described in particular in patent US6028137.
Le noir de carbone traité au silicium utile dans le cadre de la présente invention peut contenir de 3% à 20% de silicium en poids, de préférence de 3.5% à 10% en poids, plus préférentiellement de 4% à 8% en poids, sur la base du poids du noir de carbone traité au silicium. The silicon-treated carbon black useful in the context of the present invention may contain from 3% to 20% silicon by weight, preferably from 3.5% to 10% by weight, more preferably from 4% to 8% by weight, based on the weight of silicon-treated carbon black.
Le noir de carbone traité au silicium utile dans le cadre de la présente invention peut avoir une surface STSA mesurée selon la norme ASTM D6556-17 comprise dans une plage allant de 50 m2 /g à 170 m2 /g, de préférence de 90 m2 /g à 150 m2 /g. The silicon-treated carbon black useful in the context of the present invention may have a STSA surface area measured according to ASTM D6556-17 in a range from 50 m 2 /g to 170 m 2 /g, preferably 90 m 2 /g to 150 m 2 /g.
Le noir de carbone traité au silicium utile dans le cadre de la présente invention peut avoir un indice d’absorption d’huile comprimé COAN mesuré selon la norme D3493-18 compris dans une plage allant de 70 ml/100g à 130 ml/100g, plus préférentiellement de 80 ml/100g à 120 ml/100g. The silicon-treated carbon black useful in the context of the present invention may have a COAN compressed oil absorption index measured according to standard D3493-18 in a range from 70 ml/100g to 130 ml/100g, more preferably from 80 ml/100g to 120 ml/100g.
Plus préférentiellement encore, le noir de carbone traité au silicium utile dans le cadre de la présente invention peut avoir une surface STSA mesurée selon la norme ASTM D6556-17 comprise dans la plage allant de 50 m2 /g à 170 m2 /g et peut avoir un indice d’absorption d’huile comprimé COAN mesuré selon la norme D3493-18 compris dans une plage allant de 70 ml/100g à 130 ml/100g. Even more preferably, the silicon-treated carbon black useful in the context of the present invention may have a STSA surface area measured according to standard ASTM D6556-17 in the range from 50 m 2 /g to 170 m 2 /g and may have a COAN compressed oil absorption index measured according to standard D3493-18 in a range from 70 ml/100g to 130 ml/100g.
Plus préférentiellement encore, le noir de carbone traité au silicium utile dans le cadre de la présente invention peut avoir une surface STSA mesurée selon la norme ASTM D6556-17 comprise dans la plage allant de 90 m2 /g à 150 m2 /g et peut avoir un indice d’absorption d’huile comprimé COAN mesuré selon la norme D3493-18 compris dans une plage allant de 80 ml/100g à 120 ml/100g. Even more preferably, the silicon-treated carbon black useful in the context of the present invention may have a STSA surface area measured according to standard ASTM D6556-17 in the range from 90 m 2 /g to 150 m 2 /g and may have a COAN compressed oil absorption index measured according to standard D3493-18 within a range of 80 ml/100g to 120 ml/100g.
Des noirs de carbone traités au silicium Ecoblack™ sont disponibles par exemple auprès de Cabot Corporation. Ecoblack™ silicon-treated carbon blacks are available, for example, from Cabot Corporation.
Noir de carbone Carbon black
La composition élastomérique utile dans le cadre de l’invention peut comprendre en outre un noir de carbone (c’est-à-dire un ou plusieurs noirs de carbone) différent du noir de carbone traité au silicium. The elastomeric composition useful in the context of the invention may further comprise a carbon black (that is to say one or more carbon blacks) different from the carbon black treated with silicon.
Comme noirs de carbone autre qu’un noir de carbone traité au silicium, conviennent tous les noirs de carbone, notamment les noirs conventionnellement utilisés dans les pneumatiques ou leurs bandes de roulement, en particulier les noirs de carbone industriels, plus spécifiquement les noirs de carbone dits « furnace ». As carbon blacks other than a carbon black treated with silicon, all carbon blacks are suitable, in particular the blacks conventionally used in tires or their treads, in particular industrial carbon blacks, more specifically so-called “furnace” carbon blacks.
Parmi les noirs de carbone non traités au silicium, on citera plus particulièrement les noirs de carbone renforçants des séries 100, 200, 300, ou les noirs de série 500, 600 ou 700 (grades ASTM D-1765-2017), comme par exemple les noirs N115, N 134, N234, N326, N330, N339, N347, N375, N550, N683, N772. Among the carbon blacks not treated with silicon, we will more particularly mention the reinforcing carbon blacks of the 100, 200, 300 series, or the blacks of the 500, 600 or 700 series (ASTM D-1765-2017 grades), such as for example blacks N115, N 134, N234, N326, N330, N339, N347, N375, N550, N683, N772.
Ces noirs de carbone non traités au silicium peuvent être utilisés à l'état isolé, tels que disponibles commercialement, ou sous tout autre forme, par exemple comme support de certains des additifs de caoutchouterie utilisés. Les noirs de carbone pourraient être par exemple déjà incorporés à l'élastomère diénique, notamment isoprénique sous la forme d'un mélange maître (« masterbatch » en anglais) (voir par exemple demandes WO97/36724-A2 ou W099/16600-A1). These carbon blacks not treated with silicon can be used in the isolated state, as commercially available, or in any other form, for example as a support for some of the rubber additives used. The carbon blacks could for example already be incorporated into the diene elastomer, in particular isoprene in the form of a masterbatch (see for example applications WO97/36724-A2 or W099/16600-A1) .
Charge inorganique renforçante Reinforcing inorganic filler
La composition élastomérique utile dans le cadre de l’invention peut comprendre une silice ou une alumine (c’est-à-dire une ou plusieurs silices ou alumines) qui sont des charges inorganiques renforçantes. The elastomeric composition useful in the context of the invention may comprise a silica or an alumina (that is to say one or more silicas or aluminas) which are reinforcing inorganic fillers.
Par « charge inorganique renforçante », doit être entendue ici toute charge inorganique ou minérale, quelles que soient sa couleur et son origine (naturelle ou de synthèse), encore appelée charge « blanche », charge « claire » ou même charge « non-noire » par opposition au noir de carbone, capable de renforcer à elle seule, sans autre moyen qu’un agent de couplage intermédiaire, une composition élastomérique destinée à la fabrication de pneumatiques. De manière connue, certaines charges inorganiques renforçantes peuvent se caractériser notamment par la présence de groupes hydroxyle (-OH) à leur surface. By “reinforcing inorganic filler”, must be understood here any inorganic or mineral filler, whatever its color and its origin (natural or synthetic), also called “white” filler, “clear” filler or even “non-black” filler. » as opposed to carbon black, capable of reinforcing on its own, without any means other than an intermediate coupling agent, an elastomeric composition intended for the manufacture of tires. In known manner, certain reinforcing inorganic fillers can be characterized in particular by the presence of hydroxyl groups (-OH) on their surface.
Comme charges inorganiques renforçantes conviennent notamment des charges minérales du type siliceux, préférentiellement la silice (SiCh) ou du type alumineux, en particulier l’alumine (AI2O3). La silice utilisée peut être toute silice renforçante connue de l'homme du métier, notamment toute silice précipitée ou pyrogénée présentant une surface spécifique BET ainsi qu'une surface spécifique CTAB toutes deux inférieures à 450 m2/g, de préférence comprises dans un domaine allant de 30 à 400 m2/g, notamment de 60 à 300 m2/g. As reinforcing inorganic fillers suitable in particular are mineral fillers of the siliceous type, preferably silica (SiCh) or of the aluminous type, in particular alumina (AI2O3). The silica used can be any reinforcing silica known to those skilled in the art, in particular any precipitated or pyrogenic silica having a BET specific surface area as well as a CTAB specific surface area both less than 450 m 2 /g, preferably included in a range ranging from 30 to 400 m 2 /g, in particular from 60 to 300 m 2 /g.
On peut utiliser tout type de silice précipitée, notamment des silices précipitées hautement dispersibles (dites « HDS » pour « highly dispersible » ou « highly dispersible silica »). Ces silices précipitées, hautement dispersibles ou non, sont bien connues de l’homme du métier. On peut citer, par exemple, les silices décrites dans les demandes W003/016215-A1 et W003/016387-A1. Parmi les silices HDS commerciales, on peut notamment utiliser les silices « Ultrasil ® 5000GR », « Ultrasil ® 7000GR » de la société Evonik, les silices « Zeosil ® 1085GR», « Zeosil® 1115 MP », « Zeosil® 1165MP », « Zeosil® Premium 200MP », « Zeosil® H RS 1200 MP » de la Société Solvay. À titre de silice non HDS, les silices commerciales suivantes peuvent être utilisées : les silices « Ultrasil ® VN2GR », « Ultrasil ® VN3GR » de la société Evonik, la silice « Zeosil® 175GR » » de la société Solvay, les silices « Hi-Sil EZ120G(-D) », « Hi-Sil EZ160G(-D) », « Hi-Sil EZ200G(-D) », « Hi-Sil 243LD », « Hi- Sil 210 », « Hi-Sil HDP 320G » de la société PPG. Any type of precipitated silica can be used, in particular highly dispersible precipitated silicas (called “HDS” for “highly dispersible” or “highly dispersible silica”). These precipitated silicas, whether highly dispersible or not, are well known to those skilled in the art. We can cite, for example, the silicas described in applications W003/016215-A1 and W003/016387-A1. Among the commercial HDS silicas, one can in particular use the silicas “Ultrasil ® 5000GR”, “Ultrasil ® 7000GR” from the company Evonik, the silicas “Zeosil ® 1085GR”, “Zeosil® 1115 MP”, “Zeosil® 1165MP”, “ Zeosil® Premium 200MP”, “Zeosil® H RS 1200 MP” from the Solvay Company. As non-HDS silica, the following commercial silicas can be used: “Ultrasil ® VN2GR” silicas, “Ultrasil ® VN3GR” silicas from the company Evonik, “Zeosil® 175GR” silica from the company Solvay, “Hi” silicas -Sil EZ120G(-D)”, “Hi-Sil EZ160G(-D)”, “Hi-Sil EZ200G(-D)”, “Hi-Sil 243LD”, “Hi-Sil 210”, “Hi-Sil HDP 320G” from PPG.
La surface spécifique BET de la silice est déterminée de manière connue par adsorption de gaz à l'aide de la méthode de Brunauer-Emmett-Teller décrite dans "The Journal of the American Chemical Society" Vol. 60, page 309, février 1938, plus précisément selon la norme française NF ISO 9277 de décembre 1996 (méthode volumétrique multipoints (5 points) - gaz: azote - dégazage: 1 heure à 160°C - domaine de pression relative p/po : 0.05 à 0.17). La surface spécifique CTAB de la silice est déterminée selon la norme française NF T 45-007 de novembre 1987 (méthode B). The BET specific surface area of silica is determined in a known manner by gas adsorption using the Brunauer-Emmett-Teller method described in "The Journal of the American Chemical Society" Vol. 60, page 309, February 1938, more precisely according to the French standard NF ISO 9277 of December 1996 (multipoint volumetric method (5 points) - gas: nitrogen - degassing: 1 hour at 160°C - relative pressure range p/in: 0.05 to 0.17). The CTAB specific surface area of the silica is determined according to the French standard NF T 45-007 of November 1987 (method B).
À titre d'autres exemples de charges inorganiques susceptibles d'être utilisées dans les compositions élastomériques peuvent être encore citées les charges minérales du type alumineux, en particulier de l'alumine (AI2O3), des oxydes d’aluminium, des hydroxydes d'aluminium, des aluminosilicates, des oxydes de titane, des carbures ou nitrures de silicium, tous du type renforçants tels que décrits par exemple dans les demandes WO99/28376-A2, WOOO/73372-A1 , WO02/053634-A1 , WG2004/003067-A1 , WG2004/056915-A2,As other examples of inorganic fillers capable of being used in elastomeric compositions, mineral fillers of the aluminous type may also be cited, in particular alumina (AI2O3), aluminum oxides, aluminum hydroxides. , aluminosilicates, titanium oxides, silicon carbides or nitrides, all of the reinforcing type as described for example in applications WO99/28376-A2, WOOO/73372-A1, WO02/053634-A1, WG2004/003067- A1, WG2004/056915-A2,
US6610261-B1 et US6747087-B2. On peut citer notamment les alumines « Baikalox A125 » ou « CR125 » (société Baïkowski), « APA-100RDX » (Condéa), « Aluminoxid C » (Evonik) ou « AKP-G015 » (Sumitomo Chemicals). US6610261-B1 and US6747087-B2. We can cite in particular the aluminas “Baikalox A125” or “CR125” (Baïkowski company), “APA-100RDX” (Condéa), “Aluminoxid C” (Evonik) or “AKP-G015” (Sumitomo Chemicals).
L'état physique sous lequel se présente la charge inorganique renforçante est indifférent, que ce soit sous forme de poudre, de microperles, de granulés, ou encore de billes ou toute autre forme densifiée appropriée. Bien entendu on entend également par charge inorganique renforçante des mélanges de différentes charges inorganiques renforçantes, en particulier de silices telles que décrites ci-dessus. The physical state in which the reinforcing inorganic filler is presented is irrelevant, whether in the form of powder, microbeads, granules, or even beads or any other suitable densified form. Of course, the term reinforcing inorganic filler also means mixtures of different reinforcing inorganic fillers, in particular silicas as described above.
Pour coupler la charge inorganique renforçante à l'élastomère diénique, on peut utiliser de manière bien connue un agent de couplage (ou agent de liaison) au moins bifonctionnel destiné à assurer une connexion suffisante, de nature chimique et/ou physique, entre la charge inorganique (surface de ses particules) et l'élastomère diénique. On utilise en particulier des organosilanes ou des polyorganosiloxanes au moins bifonctionnels. Par « bifonctionnel », on entend un composé possédant un premier groupe fonctionnel capable d’interagir avec la charge inorganique et un second groupe fonctionnel capable d’interagir avec l’élastomère diénique. Par exemple, un tel composé bifonctionnel peut comprendre un premier groupe fonctionnel comprenant un atome de silicium, le dit premier groupe fonctionnel étant apte à interagir avec les groupes hydroxyles d’une charge inorganique et un second groupe fonctionnel comprenant un atome de soufre, le dit second groupe fonctionnel étant apte à interagir avec l’élastomère diénique. To couple the reinforcing inorganic filler to the diene elastomer, it is possible to use in a well-known manner an at least bifunctional coupling agent (or bonding agent) intended to ensure a sufficient connection, of chemical and/or physical nature, between the filler. inorganic (surface of its particles) and diene elastomer. In particular, at least bifunctional organosilanes or polyorganosiloxanes are used. By “bifunctional” we mean a compound having a first functional group capable of interacting with the inorganic filler and a second functional group capable of interacting with the diene elastomer. For example, such a bifunctional compound may comprise a first functional group comprising a silicon atom, said first functional group being capable of interacting with the hydroxyl groups of an inorganic charge and a second functional group comprising a sulfur atom, said second functional group being capable of interacting with the diene elastomer.
Préférentiellement, les organosilanes sont choisis dans le groupe constitué par les organosilanes polysulfurés (symétriques ou asymétriques) tels que le tétrasulfure de bis(3- triéthoxysilylpropyl), en abrégé TESPT commercialisé sous la dénomination « Si69 » par la société Evonik ou le disulfure de bis-(triéthoxysilylpropyle), en abrégé TESPD commercialisé sous la dénomination « Si75 » par la société Evonik, les polyorganosiloxanes, les mercaptosilanes, les mercaptosilanes bloqués, tels que l’octanethioate de S-(3- (triéthoxysilyl)propyle) commercialisé par la société Momentive sous la dénomination « NXT Silane ». Plus préférentiellement, l’organosilane est un organosilane polysulfuré. Preferably, the organosilanes are chosen from the group consisting of polysulfurized organosilanes (symmetric or asymmetric) such as bis(3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, abbreviated TESPT sold under the name “Si69” by the company Evonik or bis disulfide -(triethoxysilylpropyl), abbreviated TESPD marketed under the name “Si75” by the company Evonik, polyorganosiloxanes, mercaptosilanes, blocked mercaptosilanes, such as S-(3-(triethoxysilyl)propyl) octanethioate marketed by the company Momentive under the name “NXT Silane”. More preferably, the organosilane is a polysulfurized organosilane.
L’homme du métier peut trouver des exemples d’agent de couplage dans les documents suivants : WO 02/083782, WO 02/30939, WO 02/31041 , WO 2007/061550,Those skilled in the art can find examples of coupling agents in the following documents: WO 02/083782, WO 02/30939, WO 02/31041, WO 2007/061550,
WO 2006/125532, WO 2006/125533, WO 2006/125534, US 6 849 754, WO 99/09036, WO 2006/023815, WO 2007/098080, WO 2010/072685 et WO 2008/055986. WO 2006/125532, WO 2006/125533, WO 2006/125534, US 6,849,754, WO 99/09036, WO 2006/023815, WO 2007/098080, WO 2010/072685 and WO 2008/055986.
La teneur en agent de couplage représente préférentiellement de 0,5% à 15% en poids par rapport à la quantité de charge inorganique renforçante, de préférence de 4% à 12%, de préférence encore de 6% à 10% en poids par rapport à la quantité de charge inorganique renforçante. Typiquement, le taux d’agent de couplage est inférieur à 20 pce, préférentiellement compris dans un domaine allant de 6 à 17 pce, de préférence de 8 à 15 pce. Ce taux peut aisément être ajusté par l'homme du métier selon le taux de charge inorganique renforçante utilisé dans la composition élastomérique. The content of coupling agent preferably represents 0.5% to 15% by weight relative to the quantity of reinforcing inorganic filler, preferably 4% to 12%, more preferably 6% to 10% by weight relative to the quantity of reinforcing inorganic filler. Typically, the level of coupling agent is less than 20 phr, preferably included in a range ranging from 6 to 17 phr, preferably from 8 to 15 phr. This rate can easily be adjusted by those skilled in the art according to the rate of reinforcing inorganic filler used in the elastomeric composition.
La composition élastomérique peut également contenir, en complément des agents de couplage, des activateurs de couplage, des agents de recouvrement des charges inorganiques ou plus généralement des agents d'aide à la mise en œuvre susceptibles de manière connue, grâce à une amélioration de la dispersion de la charge dans la matrice de caoutchouc et à un abaissement de la viscosité des compositions, d'améliorer leur faculté de mise en œuvre à l'état cru, ces agents étant par exemple des silanes hydrolysables tels que des alkylalcoxysilanes (notamment des alkyltriéthoxysilanes), des polyols, des polyéthers (par exemple des polyéthylèneglycols), des amines primaires, secondaires ou tertiaires (par exemple des trialcanol-amines), des POS hydroxylés ou hydrolysables, par exemple des a,œ- dihydroxy-polyorganosiloxanes (notamment des a,œ-dihydroxy-polydiméthylsiloxanes). Autres charges organiques The elastomeric composition may also contain, in addition to the coupling agents, coupling activators, inorganic charge recovery agents or more generally processing aid agents capable in a known manner, thanks to an improvement in the dispersion of the filler in the rubber matrix and a lowering of the viscosity of the compositions, to improve their ability to be used in the raw state, these agents being for example hydrolyzable silanes such as alkylalkoxysilanes (in particular alkyltriethoxysilanes ), polyols, polyethers (for example polyethylene glycols), primary, secondary or tertiary amines (for example trialkanol amines), hydroxylated or hydrolysable POS, for example a,œ-dihydroxy-polyorganosiloxanes (in particular a ,œ-dihydroxy-polydimethylsiloxanes). Other organic loads
La composition élastomérique utile dans le cadre de l’invention peut comprendre une charge organique renforçante de type polyvinyle fonctionnalisé telles que décrites dans les demandes W02006/069792-A1 , W02006/069793-A1 , W02008/003434-A1 et W02008/003435-A1.The elastomeric composition useful in the context of the invention may comprise a reinforcing organic filler of functionalized polyvinyl type as described in applications W02006/069792-A1, W02006/069793-A1, W02008/003434-A1 and W02008/003435-A1 .
Système de réticulation Reticulation system
La composition élastomérique utile dans le cadre de l’invention comprend un système de réticulation. The elastomeric composition useful in the context of the invention comprises a crosslinking system.
Le système de réticulation peut être tout type de système connu de l’homme de l’art dans le domaine des compositions élastomériques pour pneumatique. Il peut notamment être à base de soufre, et/ou de peroxyde et/ou de bismaléimides. The crosslinking system can be any type of system known to those skilled in the art in the field of elastomeric compositions for tires. It may in particular be based on sulfur, and/or peroxide and/or bismaleimides.
De manière préférentielle, le système de réticulation est à base de soufre, on parle alors d’un système de vulcanisation. Preferably, the crosslinking system is based on sulfur, we then speak of a vulcanization system.
Le soufre peut être apporté sous toute forme, notamment sous forme de soufre moléculaire, ou d'un agent donneur de soufre. Au moins un accélérateur de vulcanisation est également préférentiellement présent, et, de manière optionnelle, préférentielle également, on peut utiliser divers activateurs de vulcanisation connus tels qu'oxyde de zinc, acide stéarique ou composé équivalent tels que les sels d’acide stéarique et sels de métaux de transition, dérivés guanidiques (en particulier diphénylguanidine), ou encore des retardateurs de vulcanisation connus. The sulfur can be provided in any form, in particular in the form of molecular sulfur, or of a sulfur-donating agent. At least one vulcanization accelerator is also preferably present, and, optionally, also preferentially, various known vulcanization activators can be used such as zinc oxide, stearic acid or equivalent compound such as stearic acid salts and salts. transition metals, guanidic derivatives (in particular diphenylguanidine), or even known vulcanization retarders.
Le soufre est utilisé à un taux préférentiel compris dans un domaine allant de 0,5 à 12 pce, en particulier de 1 à 10 pce. Sulfur is used at a preferential rate within a range ranging from 0.5 to 12 pce, in particular from 1 to 10 pce.
L'accélérateur de vulcanisation est utilisé à un taux préférentiel compris dans un domaine allant de 0,5 à 10 pce, plus préférentiellement de 0,5 à 5,0 pce. The vulcanization accelerator is used at a preferential rate within a range ranging from 0.5 to 10 phr, more preferably from 0.5 to 5.0 phr.
On peut utiliser comme accélérateur tout composé susceptible d'agir comme accélérateur de vulcanisation des élastomères diéniques en présence de soufre, notamment des accélérateurs du type thiazoles ainsi que leurs dérivés, des accélérateurs de types sulfénamides, thiurames, dithiocarbamates, dithiophosphates, thiourées et xanthates. A titre d'exemples de tels accélérateurs, on peut citer notamment les composés suivants : disulfure de 2- mercaptobenzothiazyle (en abrégé "MBTS"), N-cyclohexyl-2-benzothiazyle sulfénamide ("CBS"), N,N-dicyclohexyl-2-benzothiazyle sulfénamide ("DCBS"), N-ter-butyl-2-benzothiazyle sulfénamide ("TBBS"), N-ter-butyl-2-benzothiazyle sulfénimide ("TBSI"), disulfure de tetrabenzylthiurame ("TBZTD"), dibenzyldithiocarbamate de zinc ("ZBEC") et les mélanges de ces composés. Any compound capable of acting as an accelerator for the vulcanization of diene elastomers in the presence of sulfur can be used as an accelerator, in particular accelerators of the thiazole type as well as their derivatives, accelerators of the sulfenamide, thiuram, dithiocarbamate, dithiophosphate, thiourea and xanthate types. As examples of such accelerators, the following compounds may be cited in particular: 2-mercaptobenzothiazyl disulfide (abbreviated "MBTS"), N-cyclohexyl-2-benzothiazyl sulfenamide ("CBS"), N,N-dicyclohexyl- 2-benzothiazyl sulfenamide ("DCBS"), N-ter-butyl-2-benzothiazyl sulfenamide ("TBBS"), N-ter-butyl-2-benzothiazyl sulfenimide ("TBSI"), disulfide tetrabenzylthiuram ("TBZTD"), zinc dibenzyldithiocarbamate ("ZBEC") and mixtures of these compounds.
Additifs et agents de mise en œuvre usuels Common additives and processing agents
La composition élastomérique utile dans le cadre de l’invention peut également comprendre tout ou partie des additifs et agents de mise en œuvre usuels, connus de l’homme de l’art et habituellement utilisés dans les compositions élastomériques pour pneumatiques, comme par exemple des agents plastifiants (tels que des huiles plastifiantes et/ou des résines plastifiantes), des charges non renforçantes, des pigments, des agents promoteurs de collant à cru (i.e. agent tackifiant), des sels métalliques pro-oxydants, des agents de protection tels que cires anti-ozone, anti-ozonants chimiques, anti-oxydants, des agents anti-fatigue, des résines renforçantes (telles que décrites par exemple dans la demande WO 02/10269). The elastomeric composition useful in the context of the invention may also comprise all or part of the usual additives and processing agents, known to those skilled in the art and usually used in elastomeric compositions for tires, such as for example plasticizing agents (such as plasticizing oils and/or plasticizing resins), non-reinforcing fillers, pigments, raw tack promoting agents (i.e. tackifying agent), pro-oxidant metal salts, protective agents such as anti-ozone waxes, chemical anti-ozonants, anti-oxidants, anti-fatigue agents, reinforcing resins (as described for example in application WO 02/10269).
Préférentiellement, le taux d’agent(s) plastifiant(s) dans la composition élastomérique utile dans le cadre de l’invention est compris dans un domaine allant de 0 à 20 pce, plus préférentiellement dans un domaine allant de 0 à 10 pce. Preferably, the level of plasticizing agent(s) in the elastomeric composition useful in the context of the invention is included in a range ranging from 0 to 20 phr, more preferably in a range ranging from 0 to 10 phr.
Fabrication des compositions Manufacturing of compositions
La composition élastomérique utile dans le cadre de l’invention est fabriquée dans des mélangeurs appropriés, en utilisant deux phases de préparation successives bien connues de l'homme du métier : The elastomeric composition useful in the context of the invention is manufactured in appropriate mixers, using two successive preparation phases well known to those skilled in the art:
- une première phase de travail ou malaxage thermomécanique (phase dite « nonproductive »), qui peut être conduite en une seule étape thermomécanique au cours de laquelle on introduit, dans un mélangeur approprié tel qu'un mélangeur interne usuel (par exemple de type 'Banbury'), tous les constituants nécessaires, notamment l’élastomère diénique fonctionnalisé, la ou les charges renforçantes dont le noir de carbone traité au silicium, les éventuels autres additifs divers, à l'exception du système de réticulation. L’incorporation de la charge renforçante à l’élastomère diénique fonctionnalisé peut être réalisée en une ou plusieurs fois en malaxant thermomécaniquement. La phase nonproductive est réalisée à haute température, jusqu'à une température maximale comprise dans un domaine allant de 110°C à 200°C, pendant une durée généralement comprise dans un domaine allant de 2 à 10 minutes ; - a first working phase or thermomechanical mixing (so-called "nonproductive" phase), which can be carried out in a single thermomechanical step during which it is introduced into a suitable mixer such as a usual internal mixer (for example of the 'type Banbury'), all the necessary constituents, in particular the functionalized diene elastomer, the reinforcing filler(s) including carbon black treated with silicon, any other various additives, with the exception of the crosslinking system. The incorporation of the reinforcing filler into the functionalized diene elastomer can be carried out one or more times by thermomechanical mixing. The non-productive phase is carried out at high temperature, up to a maximum temperature within a range of 110°C to 200°C, for a duration generally within a range of 2 to 10 minutes;
- une seconde phase de travail mécanique (phase dite « productive »), qui est réalisée dans un mélangeur externe tel qu'un mélangeur à cylindres, après refroidissement du mélange obtenu au cours de la première phase non-productive jusqu'à une plus basse température, typiquement inférieure à 120°C, par exemple allant de 40°C à 100°C. On incorpore alors le système de réticulation, et le tout est alors mélangé pendant quelques minutes, par exemple de 5 à 15 min. - a second phase of mechanical work (called “productive” phase), which is carried out in an external mixer such as a roller mixer, after cooling the mixture obtained during the first non-productive phase to a lower temperature, typically less than 120°C, for example ranging from 40°C to 100°C. We then incorporate the crosslinking system, and everything is then mixed for a few minutes, for example 5 to 15 min.
La composition élastomérique finale ainsi obtenue est ensuite calandrée par exemple sous la forme d'une feuille ou d'une plaque, notamment pour une caractérisation au laboratoire, ou encore extrudée sous la forme d'un semi-fini (ou profilé) de caoutchouc utilisable par exemple comme bande de roulement d'un pneumatique, notamment comme bande de roulement d’un pneumatique d’un véhicule portant de lourdes charges, notamment d’un véhicule poids- lourd ou d’un véhicule de génie civil. The final elastomeric composition thus obtained is then calendered for example in the form of a sheet or a plate, in particular for characterization in the laboratory, or even extruded in the form of a semi-finished (or profile) of usable rubber. for example as a tread of a tire, in particular as a tread of a tire of a vehicle carrying heavy loads, in particular of a heavy goods vehicle or a civil engineering vehicle.
La composition élastomérique peut être soit à l’état cru (avant réticulation ou vulcanisation), soit à l’état cuit (après réticulation ou vulcanisation), peut être un produit semi-fini qui peut être utilisé dans un pneumatique. The elastomeric composition can be either in the raw state (before crosslinking or vulcanization), or in the cooked state (after crosslinking or vulcanization), and can be a semi-finished product which can be used in a tire.
La réticulation de la composition élastomérique peut être conduite de manière connue de l’homme du métier, par exemple à une température comprise dans un domaine allant de 130°C à 200°C, de préférence sous pression, pendant un temps suffisant qui peut varier par exemple de 5 à 90 min. The crosslinking of the elastomeric composition can be carried out in a manner known to those skilled in the art, for example at a temperature in a range from 130°C to 200°C, preferably under pressure, for a sufficient time which can vary. for example from 5 to 90 min.
ARTICLES EN CAOUTCHOUC RUBBER ITEMS
Un autre objet de la présente invention concerne un article en caoutchouc comprenant au moins une composition élastomérique telle que définie ci-dessus. Another object of the present invention relates to a rubber article comprising at least one elastomeric composition as defined above.
L’article en caoutchouc peut être n’importe quel type d’article tel qu’une durite, un tuyau, un joint d’étanchéité, un joint torique, une courroie de transmission, un support moteur, un isolant pour câbles électriques, une semelle de chaussure, un article semi-fini pour bandages pneumatiques, un article semi-fini pour bandages non-pneumatiques, un bandage pneumatique ou un bandage non pneumatique. The rubber article may be any type of article such as a hose, pipe, gasket, O-ring, transmission belt, engine mount, electrical cable insulation, shoe sole, a semi-finished article for pneumatic tires, a semi-finished article for non-pneumatic tires, a pneumatic tire or a non-pneumatic tire.
Préférentiellement, l’article en caoutchouc est choisi dans le groupe constitué par les articles semi-finis pour bandages pneumatiques, les articles semi-finis pour bandages non- pneumatiques, les bandages pneumatiques et les bandages non-pneumatiques. Preferably, the rubber article is chosen from the group consisting of semi-finished articles for pneumatic tires, semi-finished articles for non-pneumatic tires, pneumatic tires and non-pneumatic tires.
Les produits semi-finis pour bandages pneumatiques ou bandages non-pneumatiques sont des produits en caoutchouc destinés à la fabrication de bandages pneumatiques ou de bandages non-pneumatiques. Ce peut être tout type de bande de gommes, telle que notamment des bandes de roulement, des sous-couches, etc... . Semi-finished products for pneumatic tires or non-pneumatic tires are rubber products intended for the manufacture of pneumatic tires or non-pneumatic tires. It can be any type of rubber band, such as treads, underlays, etc.
Plus préférentiellement, la composition élastomérique telle que définie ci-dessus utile dans le cadre de l’invention constitue tout ou partie dudit article semi-fini. De préférence, l’article semi-fini pour bandages pneumatiques ou pour bandages non- pneumatiques est une bande de roulement. More preferably, the elastomeric composition as defined above useful in the context of the invention constitutes all or part of said semi-finished article. Preferably, the semi-finished article for pneumatic tires or for non-pneumatic tires is a tread.
De manière connue, la bande de roulement d'un bandage pneumatique ou non- pneumatique comporte une surface de roulement destinée à être en contact avec le sol lorsque le bandage pneumatique ou le bandage non-pneumatique roule. La bande de roulement est pourvue d’une sculpture comprenant notamment des éléments de sculpture ou blocs élémentaires délimités par diverses rainures. In known manner, the tread of a pneumatic or non-pneumatic tire comprises a rolling surface intended to be in contact with the ground when the pneumatic tire or the non-pneumatic tire rolls. The tread is provided with a sculpture including in particular sculpture elements or elementary blocks delimited by various grooves.
Avantageusement, la composition élastomérique telle que définie ci-dessus utile dans le cadre de l’invention est présente dans la bande de roulement du bandage pneumatique ou du bandage non pneumatique, de préférence dans la partie radialement externe de la bande de roulement, destinée à être en contact avec le sol lorsque le bandage pneumatique ou non- pneumatique roule. Plus préférentiellement encore, la composition élastomérique telle que définie ci-dessus utile dans le cadre de l’invention constitue tout ou partie de la bande de roulement, notamment pour bandages pneumatiques ou pour bandages non-pneumatiques.Advantageously, the elastomeric composition as defined above useful in the context of the invention is present in the tread of the pneumatic tire or of the non-pneumatic tire, preferably in the radially external part of the tread, intended to be in contact with the ground when the pneumatic or non-pneumatic tire rolls. Even more preferably, the elastomeric composition as defined above useful in the context of the invention constitutes all or part of the tread, in particular for pneumatic tires or for non-pneumatic tires.
Par « bandage pneumatique », on entend un bandage destiné à former une cavité en coopérant avec un élément support, par exemple une jante, cette cavité étant apte à être pressurisée à une pression supérieure à la pression atmosphérique. By “pneumatic tire” is meant a tire intended to form a cavity by cooperating with a support element, for example a rim, this cavity being able to be pressurized to a pressure greater than atmospheric pressure.
Par opposition, un « bandage non pneumatique » est un bandage qui supporte la charge d’un véhicule par un moyen autre qu’un gaz de gonflage pressurisé. Ainsi, un bandage non pneumatique est un corps torique constitué par au moins un matériau polymérique, destiné à assurer la fonction d'un pneumatique mais sans être soumis à une pression de gonflage. Un bandage non pneumatique peut être plein ou creux. Un bandage non pneumatique creux peut contenir de l'air, mais à la pression atmosphérique, c'est-à-dire qu'il n'a pas de rigidité pneumatique apportée par un gaz de gonflage à une pression supérieure à la pression atmosphérique. Des bandages non-pneumatiques sont décrits par exemples dans les documents WO 03/018332 et FR2898077. In contrast, a “non-pneumatic tire” is a tire that supports the load of a vehicle by means other than pressurized inflation gas. Thus, a non-pneumatic tire is a toric body constituted by at least one polymeric material, intended to perform the function of a tire but without being subjected to inflation pressure. A non-pneumatic tire can be solid or hollow. A hollow non-pneumatic tire may contain air, but at atmospheric pressure, that is to say it does not have pneumatic stiffness provided by an inflation gas at a pressure higher than atmospheric pressure. Non-pneumatic tires are described for example in documents WO 03/018332 and FR2898077.
Les bandages pneumatiques ou non-pneumatiques sont destinés à équiper notamment des véhicules de tout type. Pneumatic or non-pneumatic tires are intended to equip vehicles of all types in particular.
Préférentiellement, l’article en caoutchouc selon l’invention est un article semi-fini pour bandage pneumatique, de préférence une bande de roulement, telle qu’une bande de roulement notamment constituée en tout ou partie d’au moins une composition élastomérique telle que définie ci-dessus. Plus préférentiellement encore, l’article semi-fini ci-dessus est un article semi-fini pour un véhicules industriels tels que les véhicules poids lourds, les camionnettes, les véhicules agricoles, les bus, les métros, les véhicules de génie civil, les avions et les autres véhicules de manutention. Preferably, the rubber article according to the invention is a semi-finished article for a tire, preferably a tread, such as a tread in particular made up in whole or in part of at least one elastomeric composition such as defined above. Even more preferably, the semi-finished article above is a semi-finished article for industrial vehicles such as heavy goods vehicles, vans, agricultural vehicles, buses, subways, civil engineering vehicles, airplanes and other handling vehicles.
Plus préférentiellement encore ; l’article en caoutchouc selon l’invention est un bandage pneumatique comprenant au moins une composition élastomérique, notamment dans sa bande de roulement, ladite composition élastomérique constituant tout ou partie de ladite bande de roulement. Plus préférentiellement encore, l’article en caoutchouc est un bandage pneumatique pour véhicules industriels tels que les véhicules poids lourds, les camionnettes, les véhicules agricoles, les bus, les métros, les véhicules de génie civil, les avions et les autres véhicules de manutention. Le bandage pneumatique peut être fabriqué selon tout procédé bien connu de l'homme du métier. Even more preferably; the rubber article according to the invention is a pneumatic tire comprising at least one elastomeric composition, in particular in its tread, said elastomeric composition constituting all or part of said tread. Even more preferably, the rubber article is a pneumatic tire for industrial vehicles such as heavy goods vehicles, vans, agricultural vehicles, buses, metros, civil engineering vehicles, airplanes and other handling vehicles. . The pneumatic tire can be manufactured according to any process well known to those skilled in the art.
Préférentiellement, l’article en caoutchouc est un bandage pneumatique ou non pneumatique dont la bande de roulement est constituée en tout ou partie d’au moins une composition élastomérique selon l’invention. Preferably, the rubber article is a pneumatic or non-pneumatic tire whose tread is made up entirely or in part of at least one elastomeric composition according to the invention.
Les exemples qui suivent sont donnés à titre illustratif, mais ne doivent en aucun cas être considérés comme limitatifs de la présente invention. The examples which follow are given for illustrative purposes, but should in no way be considered as limiting the present invention.
EXEMPLES EXAMPLES
1 . Méthode de mesure 1. Measuring method
1.1 Mesure des masses molaires moyennes en nombre (Mn), en poids (Mw) et de l’indice de polydispersité pour les élastomères 1.1 Measurement of number average molar masses (Mn), weight average (Mw) and the polydispersity index for elastomers
On utilise la chromatographie d'exclusion stérique ou SEC (Size Exclusion Chromatography). La SEC permet de séparer les macromolécules en solution suivant leur taille à travers des colonnes remplies d'un gel poreux. Les macromolécules sont séparées suivant leur volume hydrodynamique, les plus volumineuses étant éluées en premier. Size exclusion chromatography or SEC (Size Exclusion Chromatography) is used. SEC makes it possible to separate macromolecules in solution according to their size through columns filled with a porous gel. The macromolecules are separated according to their hydrodynamic volume, the largest being eluted first.
Sans être une méthode absolue, la SEC permet d'appréhender la distribution des masses molaires d'un élastomère. A partir de produits étalons commerciaux, les différentes masses molaires moyennes en nombre (Mn) et en poids (Mw) peuvent être déterminées et l'indice de polymolécularité (Ip = Mw/Mn) calculé via un étalonnage dit de MOORE. Without being an absolute method, SEC makes it possible to understand the distribution of molar masses of an elastomer. From commercial standard products, the different average molar masses in number (Mn) and weight (Mw) can be determined and the polymolecularity index (Ip = Mw/Mn) calculated via a so-called MOORE calibration.
Préparation de l’échantillon d’élastomère à tester: Preparation of the elastomer sample to be tested:
Il n'y a pas de traitement particulier de l'échantillon de l’élastomère avant analyse. Celui-ci est simplement solubilisé à une concentration d'environ 1 g/l, dans du chloroforme ou dans le mélange suivant : tétrahydrofurane + 1 % vol. de diisopropylamine + 1% vol. de triéthylamine + 1 % vol. d'eau distillée (% vol. =% volume). Puis, la solution est filtrée sur filtre de porosité 0,45 pm avant injection. There is no particular treatment of the elastomer sample before analysis. This is simply dissolved at a concentration of approximately 1 g/l, in chloroform or in the following mixture: tetrahydrofuran + 1% vol. of diisopropylamine + 1% vol. triethylamine + 1% vol. of distilled water (% vol. =% volume). Then, the solution is filtered through a filter with a porosity of 0.45 μm before injection.
Analyse SEC: SEC Analysis:
L'appareillage utilisé est un chromatographe « WATERS alliance ». Le solvant d'élution est le mélange suivant : tétrahydrofurane + 1 % vol. de diisopropylamine + 1% vol. de triéthylamine ou du chloroforme selon le solvant utilisé pour la mise en solution de l’élastomère. Le débit est de 0,7 ml/min, la température du système de 35°C et la durée d'analyse de 90 min. On utilise un jeu de quatre colonnes WATERS en série, de dénominations commerciales « STYRAGEL HMW7 », « STYRAGEL HMW6E » et deux « STYRAGEL HT6E ». The equipment used is a “WATERS alliance” chromatograph. The elution solvent is the following mixture: tetrahydrofuran + 1% vol. of diisopropylamine + 1% vol. triethylamine or chloroform depending on the solvent used to dissolve the elastomer. The flow rate is 0.7 ml/min, the system temperature is 35°C and the analysis time is 90 min. We use a set of four WATERS columns in series, with the trade names “STYRAGEL HMW7”, “STYRAGEL HMW6E” and two “STYRAGEL HT6E”.
Le volume injecté de la solution de l'échantillon de l’élastomère est 100 pL. Le détecteur est un réfractomètre différentiel « WATERS 2410 » de longueur d’onde 810 nm. Le logiciel d'exploitation des données chromatographiques est le système «WATERS EM POWER».The injected volume of the elastomer sample solution is 100 pL. The detector is a “WATERS 2410” differential refractometer with a wavelength of 810 nm. The chromatographic data processing software is the “WATERS EM POWER” system.
Les masses molaires moyennes calculées sont relatives à une courbe d'étalonnage réalisée à partir de polystyrènes étalons commerciaux « PSS READY CAL-KIT ». The average molar masses calculated relate to a calibration curve produced from commercial standard polystyrene “PSS READY CAL-KIT”.
1 .2 Analyse de la fonction de l’élastomère 1.2 Analysis of the function of the elastomer
Les analyses RMN sont réalisées sur un spectromètre 500 MHz BRUKER équipé d'une sonde " large bande " BBIz 5 mm. Pour l'expérience RMN 1H quantitative, la séquence utilise une impulsion 30° et un délai de répétition de 2 secondes. Les échantillons sont solubilisés dans le sulfure de carbone (CS2). 100 pL de cyclohexane deutéré (CODI2) sont ajoutés pour le signal de lock. Le spectre RMN 1H permet de quantifier la fonction (CHs)2Si par intégration du signal caractéristique des protons SiCHs autour de 5 = 0 ppm. The NMR analyzes are carried out on a 500 MHz BRUKER spectrometer equipped with a 5 mm BBIz “broadband” probe. For the quantitative 1 H NMR experiment, the sequence uses a 30° pulse and a repetition delay of 2 seconds. The samples are solubilized in carbon disulfide (CS2). 100 μL of deuterated cyclohexane (CODI2) are added for the lock signal. The 1 H NMR spectrum makes it possible to quantify the (CHs)2Si function by integration of the characteristic signal of the SiCHs protons around 5 = 0 ppm.
Le spectre RMN 2D 1H-29Si permet de vérifier la nature de la fonction grâce aux valeurs de déplacements chimiques des noyaux silicium et des protons au voisinage 2J (via 2 liaisons). The 2 D 1 H- 29 Si NMR spectrum makes it possible to verify the nature of the function thanks to the chemical shift values of the silicon nuclei and protons in the 2J neighborhood (via 2 bonds).
1.3 Analyse de la microstructure de l’élastomère 1.3 Analysis of the microstructure of the elastomer
La spectroscopie proche infrarouge (N IR) est utilisée pour déterminer quantitativement le taux massique de styrène dans l’élastomère ainsi que sa microstructure (répartition relative des unités butadiène 1 ,2-vinyl, 1 ,4-trans et 1 ,4 cis). Le principe de la méthode repose sur la loi de Beer-Lambert généralisée à un système multicomposants. La méthode étant indirecte, elle fait appel à un étalonnage multivarié [Vilmin, F.; Dussap, C; Coste, N. Applied Spectroscopy 2006, 60, 619-29] réalisé à l'aide d'élastomères étalons de composition déterminée par RMN 13C. Le taux de styrène et la microstructure sont alors calculés à partir du spectre NIR d'un film d'élastomère d'environ 730 pm d'épaisseur. L'acquisition du spectre est réalisée en mode transmission entre 4000 et 6200 cm-1 avec une résolution de 2 cm-1, à l'aide d'un spectromètre proche infrarouge à transformée de Fourier Bruker Tensor 37 équipé d'un détecteur InGaAs refroidi par effet Peltier. Near infrared spectroscopy (N IR) is used to quantitatively determine the mass content of styrene in the elastomer as well as its microstructure (relative distribution of 1,2-vinyl, 1,4-trans and 1,4 cis butadiene units). The principle of the method is based on the Beer-Lambert law generalized to a multicomponent system. The method being indirect, it uses multivariate calibration [Vilmin, F.; Dussap, C; Coste, N. Applied Spectroscopy 2006, 60, 619-29] produced using standard elastomers of composition determined by 13 C NMR. The styrene content and the microstructure are then calculated from the NIR spectrum of a film of elastomer approximately 730 μm thick. Spectrum acquisition is carried out in mode transmission between 4000 and 6200 cm -1 with a resolution of 2 cm -1 , using a Bruker Tensor 37 Fourier transform near-infrared spectrometer equipped with an InGaAs detector cooled by the Peltier effect.
1 .4 Propriétés dynamiques 1.4 Dynamic properties
Les propriétés dynamiques sont mesurées sur un viscoanalyseur (Metravib VA4000), selon la norme ASTM D 5992-96. On enregistre la réponse d’un échantillon de la composition vulcanisée (éprouvettes cylindriques de 4 mm d’épaisseur et de 400 mm2 de section), soumis à une sollicitation sinusoïdale en cisaillement simple alterné, à la fréquence de10Hz, à une température de 60°C. The dynamic properties are measured on a viscoanalyzer (Metravib VA4000), according to the ASTM D 5992-96 standard. The response of a sample of the vulcanized composition (cylindrical test pieces 4 mm thick and 400 mm 2 in section) is recorded, subjected to a sinusoidal stress in alternating simple shear, at a frequency of 10 Hz, at a temperature of 60 °C.
Pour les mesures de module complexe de cisaillement dynamique (G*) et le facteur de perte tan(delta), on effectue un balayage en amplitude de déformation de 0,1% à 100% crête-crête (cycle aller), puis de 100% à 0,1% crête-crête (cycle retour). Pour le cycle retour, on indique la valeur maximale de tan(delta) observée, noté tan(delta)max ; ainsi que le module G* à 50% de déformation noté G*50% à 60°C. For measurements of the complex dynamic shear modulus (G*) and the loss factor tan(delta), a strain amplitude sweep is carried out from 0.1% to 100% peak-peak (forward cycle), then from 100 % to 0.1% peak-peak (return cycle). For the return cycle, we indicate the maximum value of tan(delta) observed, denoted tan(delta)max; as well as the module G* at 50% deformation noted G*50% at 60°C.
La valeur tan(delta)max est représentative de l’hystérèse du matériau et dans le cas présent de la résistance au roulement : plus la valeur de tan(delta)max est faible, meilleure est la résistance au roulement. Les valeurs de G*50% mesurées à 60°C sont représentatives de la rigidité, c’est-à-dire de la résistance à la déformation : plus la valeur de G*50% à 60°C est élevée, plus la rigidité du matériau est importante, et donc meilleure est la résistance à l’usure. Toutes les valeurs sont indiquées en base 100 par rapport à un témoin donné. The tan(delta)max value is representative of the hysteresis of the material and in this case the rolling resistance: the lower the tan(delta)max value, the better the rolling resistance. The values of G*50% measured at 60°C are representative of the rigidity, that is to say the resistance to deformation: the higher the value of G*50% at 60°C, the greater the rigidity of the material is important, and therefore the better the resistance to wear. All values are indicated in base 100 relative to a given control.
1.5 Essais de Traction 1.5 Tensile Tests
Les essais de traction permettent de déterminer les contraintes d'élasticité et les propriétés à la rupture. Sauf indication différente, ils sont effectués conformément à la norme française N F T 46-002 (1988). Tensile tests make it possible to determine the elastic stresses and the breaking properties. Unless otherwise indicated, they are carried out in accordance with French standard N F T 46-002 (1988).
Un traitement des enregistrements de traction permet notamment de tracer la courbe de module en fonction de l'allongement. Le module utilisé ici est le module sécant nominal (ou apparent) mesuré en première élongation à une température de 60°C, calculé en se ramenant à la section initiale de l'éprouvette. On mesure en première élongation le module sécant nominal (ou contrainte apparente, en MPa) à 10% et 300% d'allongement, à 60°C, noté respectivement MSA10 et MSA300. Processing the traction records makes it possible in particular to trace the modulus curve as a function of elongation. The modulus used here is the nominal (or apparent) secant modulus measured at first elongation at a temperature of 60°C, calculated by going back to the initial section of the specimen. We measure in first elongation the nominal secant modulus (or apparent stress, in MPa) at 10% and 300% elongation, at 60°C, noted respectively MSA10 and MSA300.
Toutes les valeurs sont indiquées en base 100 par rapport à un témoin donné. Une valeur supérieure à 100 indique une valeur supérieure à celle du témoin. 2. Préparation des compositions All values are indicated in base 100 relative to a given control. A value greater than 100 indicates a value greater than that of the control. 2. Preparation of compositions
La fabrication des compositions élastomériques sont préparées de la manière suivante : on introduit dans un mélangeur interne, rempli à 70% et dont la température initiale de cuve est d’environ 100°C, l’élastomère diénique fonctionnalisé ou l’élastomère diénique non fonctionnalisé. Ensuite, pour chacune des compositions élastomériques, on introduit la ou les charges renforçantes à tester, puis après une à deux minutes de malaxage, les divers autres ingrédients à l’exception du système de vulcanisation. On conduit alors un travail thermomécanique (phase non-productive) en une étape, qui dure au total environ 3 à 5 minutes, jusqu’à atteindre une température maximale de tombée de 160°C. On récupère le mélange ainsi obtenu, on le refroidit puis on ajoute le système de vulcanisation (soufre et l’accélérateur type sulfénamide) sur un mélangeur externe (homo-finisseur) à 30°C, en mélangeant l’ensemble (phase productive) pendant environ 5 à 6 minutes. The manufacture of the elastomeric compositions is prepared in the following manner: the functionalized diene elastomer or the non-functionalized diene elastomer is introduced into an internal mixer, filled to 70% and whose initial tank temperature is approximately 100°C. . Then, for each of the elastomeric compositions, the reinforcing filler(s) to be tested are introduced, then after one to two minutes of mixing, the various other ingredients with the exception of the vulcanization system. Thermomechanical work is then carried out (non-productive phase) in one step, which lasts in total around 3 to 5 minutes, until a maximum drop temperature of 160°C is reached. The mixture thus obtained is recovered, cooled and then added the vulcanization system (sulfur and the sulfenamide type accelerator) on an external mixer (homo-finisher) at 30°C, mixing the whole (productive phase) for about 5 to 6 minutes.
Les compositions élastomériques ainsi obtenues sont ensuite calandrées sous la forme de plaques (épaisseur de 2 à 3 mm) pour la mesure de leurs propriétés physiques ou mécaniques. Les formulations des compositions élastomériques préparées sont décrites dans le tableau 1 (composants et teneur - sauf indications contraires, les teneurs sont exprimées en pce).The elastomeric compositions thus obtained are then calendered in the form of plates (thickness of 2 to 3 mm) for the measurement of their physical or mechanical properties. The formulations of the elastomeric compositions prepared are described in Table 1 (components and contents - unless otherwise indicated, the contents are expressed in pce).
Les propriétés de caoutchouterie de ces compositions sont mesurées après cuisson à 150°C pendant 30 minutes. Les résultats obtenus sont portés dans le tableau 1.
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The rubber properties of these compositions are measured after cooking at 150°C for 30 minutes. The results obtained are shown in Table 1.
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Figure imgf000028_0001
Tableau 1 : formulation des différentes compositions et propriétés à l’état cuit Table 1: formulation of the different compositions and properties in the cooked state
(1) Elastomère diénique : SBR solution, non étendu, non fonctionnel, avec 24% en poids par rapport à la partie butadiénique de motifs polybutadiène 1,2 ; 26.5% en poids par rapport au poids total de l’élastomère de motifs styrène et une Tg = -48°C ; Mn mesurée par SEC égale à environ 160000g/mol ; (1) Diene elastomer: SBR solution, non-extended, non-functional, with 24% by weight relative to the butadiene part of 1,2 polybutadiene units; 26.5% by weight relative to the total weight of the elastomer of styrene patterns and a Tg = -48°C; Mn measured by SEC equal to approximately 160,000g/mol;
(2) Elastomère diénique : SBR solution, non étendu, fonctionnalisé, par une fonction amino- alcoxysilane en milieu de chaîne, avec 24% en poids par rapport à la partie butadiénique de motifs polybutadiène 1,2 ; 26.5% en poids par rapport au poids total de l’élastomère de motifs styrène et une Tg = -48°C ; Mn mesurée par SEC égale à environ 160000g/mol , ce copolymère a été synthétisé selon le procédé décrit dans le document W02009/133068 ; (2) Diene elastomer: SBR solution, not extended, functionalized, with an amino-alkoxysilane function in the middle of the chain, with 24% by weight relative to the butadiene part of 1,2 polybutadiene units; 26.5% by weight relative to the total weight of the elastomer of styrene patterns and a Tg = -48°C; Mn measured by SEC equal to approximately 160,000 g/mol, this copolymer was synthesized according to the process described in document WO2009/133068;
(3) Noir de carbone conventionnel, non traité au silicium, de grade N134 selon la norme ASTM D- 1765-2019, non traité au silicium, ayant une STSA mesurée selon la norme ASTM D6556-17 de 137 m2/g et un COAN mesuré selon la norme ASTM D3493-18 de 103 ml/ 100 g ; (4) Noir de carbone traité au silicium commercialisé par la société Cabot sous la référence commercial « Ecoblack CRX2125 » ; ayant une STSA mesurée selon la norme ASTM D6556- 17 de 132 m2/g et un COAN mesuré selon la norme ASTM D3493-18 de 110 ml/ 100 g et une teneur en silicium de 5% en poids par rapport au poids de noir de carbone traité au silicium ; (5) 2,2,4-triméthyl-1,2-dihydroquinoline de la société Flexsys ; (3) Conventional carbon black, not treated with silicon, grade N134 according to standard ASTM D-1765-2019, not treated with silicon, having an STSA measured according to standard ASTM D6556-17 of 137 m 2 /g and a COAN measured according to ASTM D3493-18 of 103 ml/100 g; (4) Carbon black treated with silicon marketed by the company Cabot under the commercial reference “Ecoblack CRX2125”; having an STSA measured according to standard ASTM D6556-17 of 132 m 2 /g and a COAN measured according to standard ASTM D3493-18 of 110 ml/100 g and a silicon content of 5% by weight relative to the weight of black silicon-treated carbon; (5) 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline from the company Flexsys;
(6) N-1,3-diméthylbutyl-N-phényl-para-phénylène diamine de la société Flexsys ; (6) N-1,3-dimethylbutyl-N-phenyl-para-phenylene diamine from the company Flexsys;
(7) N-cyclohexyl-2-benzothiazyl-sulfénamide de la société Flexsys. (7) N-cyclohexyl-2-benzothiazyl-sulfenamide from the company Flexsys.
Les essais mettent en évidence une amélioration du compromis rigidité/hystérèse/renforcement pour les compositions élastomériques conformes à l’invention (A1) par rapport à des compositions élastomériques non conformes à l’invention (C1 , C2 et C3). The tests demonstrate an improvement in the stiffness/hysteresis/reinforcement compromise for the elastomeric compositions in accordance with the invention (A1) compared to elastomeric compositions not in accordance with the invention (C1, C2 and C3).
D’après le tableau 1 , il est constaté, une diminution de l’hystérèse pour la composition C2 non conforme à l’invention comprenant un noir de carbone traité au silicium par rapport à la composition C1 non conforme comprenant un noir de carbone usuel. On observe également une baisse de la rigidité et du renforcement. According to Table 1, a reduction in hysteresis is noted for the composition C2 not in accordance with the invention comprising a carbon black treated with silicon compared to the non-compliant composition C1 comprising a usual carbon black. We also observe a reduction in rigidity and reinforcement.
L’utilisation d’un noir de carbone usuel avec un élastomère fonctionnalisé au sens de la présente invention (composition non conforme C3) permet d’obtenir, par rapport à la composition C1 non conforme, une diminution de l’hystérèse mais également une diminution du MSA300. The use of a usual carbon black with a functionalized elastomer within the meaning of the present invention (non-compliant composition C3) makes it possible to obtain, compared to the non-compliant composition C1, a reduction in hysteresis but also a reduction of the MSA300.
De manière surprenante, la composition élastomérique A1 conforme à l’invention comprenant un élastomère diénique fonctionnalisé au sens de la présente invention et un noir de carbone traité au silicium, présente par rapport aux compositions non conformes à l’invention C1 à C3, une diminution significative de l’hystérèse (favorable à la résistance au roulement) et une amélioration significative des propriétés de rigidité et de renforcement (favorable pour les propriétés de résistance à l’usure). Surprisingly, the elastomeric composition A1 in accordance with the invention comprising a functionalized diene elastomer within the meaning of the present invention and a carbon black treated with silicon, presents, compared to the compositions not in accordance with the invention C1 to C3, a reduction significant improvement in hysteresis (favorable for rolling resistance) and a significant improvement in stiffness and reinforcement properties (favorable for wear resistance properties).

Claims

REVENDICATIONS
1 . Composition élastomérique à base : d’un élastomère diénique ayant une température de transition vitreuse inférieure ou égale à -45°C mesurée selon la norme ASTM D3418-2008 et comprenant, en milieu de chaîne, au moins une fonction Si-OR dans laquelle R est un groupement alkyle, substitué ou non, ou un atome d’hydrogène ; d’une charge renforçante comprenant au moins un noir de carbone traité au silicium; et d’un système de réticulation. 1. Elastomeric composition based on: a diene elastomer having a glass transition temperature less than or equal to -45°C measured according to standard ASTM D3418-2008 and comprising, in the middle of the chain, at least one Si-OR function in which R is an alkyl group, substituted or not, or a hydrogen atom; a reinforcing filler comprising at least one silicon-treated carbon black; and a crosslinking system.
2. Composition élastomérique selon la revendication 1 , dans laquelle l'élastomère diénique comprend en outre au moins une autre fonction différente de la fonction Si-OR, ladite fonction différente comprenant un hétéroatome choisi parmi N, S, O ou P, de préférence ladite fonction est portée par l’atome de silicium de la fonction Si-OR, directement ou par l’intermédiaire d’un espaceur. 2. Elastomeric composition according to claim 1, in which the diene elastomer further comprises at least one other function different from the Si-OR function, said different function comprising a heteroatom chosen from N, S, O or P, preferably said function is carried by the silicon atom of the Si-OR function, directly or via a spacer.
3. Composition élastomérique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’élastomère diénique comprend en milieu de chaîne un groupe comprenant la fonction Si-OR, le groupe étant représenté par la formule (la): 3. Elastomeric composition according to any one of the preceding claims, in which the diene elastomer comprises in the middle of the chain a group comprising the Si-OR function, the group being represented by the formula (la):
(*— )aSi (OR)bX (la) dans laquelle : (*— ) a Si (OR)bX (la) in which:
- * — représente la liaison à une chaîne élastomère; - * — represents the bond to an elastomeric chain;
R représente, indépendamment l’un de l’autre, un atome d’hydrogène ou un groupement alkyle, substitué ou non substitué, en C1-C10, voire en Ci-Cs, de préférence un atome d’hydrogène ou un groupement alkyle en C1-C4, R represents, independently of one another, a hydrogen atom or an alkyl group, substituted or unsubstituted, in C1-C10, or even in Ci-Cs, preferably a hydrogen atom or an alkyl group in C1-C4,
- X représente une autre fonction (fonction différente de la fonction Si-OR), l’autre fonction pouvant être choisie dans le groupe constitué par les amines primaires, les amines secondaires, les amines tertiaires, les amines cycliques, les isocyanates, les imines, les cyano, les thiols, les carboxylates, les époxydes, les phosphines primaires, les phosphines secondaires et les phosphines tertiaires; l’autre fonction pouvant être liée à l’atome de silicium par l’intermédiaire d’un groupe espaceur ; a vaut 2 et b vaut 1 . - , cyanos, thiols, carboxylates, epoxides, primary phosphines, secondary phosphines and tertiary phosphines; the other function can be linked to the silicon atom via a spacer group; a is 2 and b is 1.
4. Composition élastomérique selon l’une des revendications 2 ou 3, dans laquelle l’espaceur est un radical hydrocarboné divalent, linaire ou ramifié, aliphatique en C1-C18, de préférence en C1-C12, plus préférentiellement en Ci-Ce, saturé ou non, ou un radical hydrocarboné divalent aromatique en Ce-Cis. 4. Elastomeric composition according to one of claims 2 or 3, in which the spacer is a divalent, linear or branched, aliphatic C1-C18 hydrocarbon radical, of preferably in C1-C12, more preferably in Ci-Ce, saturated or not, or a divalent aromatic hydrocarbon radical in Ce-Cis.
5. Composition élastomérique selon la revendication 3 ou 4, dans lequel la fonction X est une fonction amine primaire, secondaire ou tertiaire, de préférence une fonction amine primaire ou secondaire. 5. Elastomeric composition according to claim 3 or 4, in which the function X is a primary, secondary or tertiary amine function, preferably a primary or secondary amine function.
6 Composition élastomérique selon l’une quelconque des revendications 3 à 5, dans laquelle dans la formule (la) : 6 Elastomeric composition according to any one of claims 3 to 5, in which in formula (la):
- * — représente la liaison à une chaîne élastomère ; - * — represents the connection to an elastomeric chain;
R représente, indépendamment l’un de l’autre, un atome d’hydrogène ou un groupement alkyle en C1-C4; R represents, independently of one another, a hydrogen atom or a C1-C4 alkyl group;
- X représente une fonction amine primaire ou secondaire liée à l'atome de silicium par l’intermédiaire d’un radical hydrocarboné divalent linéaire ou ramifié, aliphatique en C1- C6 ; a vaut 2 et b vaut 1 . - a is 2 and b is 1.
7. Composition élastomérique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'élastomère diénique est un copolymère à base de butadiène et à base de styrène, plus préférentiellement est un copolymère de styrène et de butadiène. 7. Elastomeric composition according to any one of the preceding claims, in which the diene elastomer is a copolymer based on butadiene and based on styrene, more preferably is a copolymer of styrene and butadiene.
8. Composition élastomérique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’élastomère diénique fonctionnalisé a une masse molaire moyenne en nombre Mn supérieure à 100000 g/mol , plus préférentiellement sa masse molaire moyenne en nombre Mn est comprise dans un domaine allant de 110000 g/mol à 600000 g/mol ; plus préférentiellement encore de 120000 g/mol à 300000g/mol. 8. Elastomeric composition according to any one of the preceding claims, in which the functionalized diene elastomer has a number average molar mass Mn greater than 100,000 g/mol, more preferably its number average molar mass Mn is within a range ranging from 110,000 g/mol to 600,000 g/mol; more preferably still from 120,000 g/mol to 300,000 g/mol.
9. Composition élastomérique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le noir de carbone traité au silicium a une surface STSA mesurée selon la norme ASTM D6556-17 comprise dans une plage allant de 50 m2 /g à 170 m2 /g, de préférence de 90 m2 /g à 150 m2 /g. 9. Elastomeric composition according to any one of the preceding claims, in which the silicon-treated carbon black has an STSA surface area measured according to ASTM D6556-17 in a range from 50 m 2 /g to 170 m 2 / g, preferably from 90 m 2 /g to 150 m 2 /g.
10. Composition élastomérique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le noir de carbone traité au silicium a un indice d’absorption d’huile comprimé COAN mesuré selon la norme D3493-18 compris dans une plage allant de 70 ml/100g à 130 ml/100g, plus préférentiellement de 80 ml/100g à 120 ml/100g. 10. Elastomeric composition according to any one of the preceding claims, in which the carbon black treated with silicon has a compressed oil absorption index COAN measured according to standard D3493-18 within a range of 70 ml/100g at 130 ml/100g, more preferably from 80 ml/100g to 120 ml/100g.
11. Composition élastomérique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le noir de carbone traité au silicium contient de 3% à 20% de silicium en poids, de préférence de 3.5% à 10% en poids, plus préférentiellement de 4% à 8% en poids, sur la base du poids du noir de carbone traité au silicium. 11. Elastomeric composition according to any one of the preceding claims, in which the carbon black treated with silicon contains from 3% to 20% silicon by weight, preferably from 3.5% to 10% by weight, more preferably from 4% to 8% by weight, based on the weight of the silicon-treated carbon black.
12. Composition élastomérique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le taux de charge renforçante est compris dans un domaine allant de 25 à 85 pce, de préférence de 35 à 75 pce. 12. Elastomeric composition according to any one of the preceding claims, in which the reinforcing filler level is included in a range ranging from 25 to 85 phr, preferably from 35 to 75 phr.
13. Composition élastomérique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le noir de carbone traité au silicium représente plus de 30% en poids, plus préférentiellement représente plus de 50% en poids, plus préférentiellement encore représente plus de 70% en poids, plus préférentiellement encore représente plus de 90% en poids du poids total de la charge renforçante. 13. Elastomeric composition according to any one of the preceding claims, in which the carbon black treated with silicon represents more than 30% by weight, more preferably represents more than 50% by weight, even more preferably represents more than 70% by weight , even more preferably represents more than 90% by weight of the total weight of the reinforcing filler.
14. Article en caoutchouc comprenant au moins une composition élastomérique selon l’une quelconque des revendications 1 à 13 ; l’article étant de préférence choisi dans le groupe constitué par les durites, les tuyaux, les joints d’étanchéité, les joints toriques les courroies de transmission, les supports moteurs, les isolants pour câbles électriques, les semelles de chaussures, les articles semi-finis pour bandages pneumatiques, les articles semi-finis pour bandages non-pneumatiques, les bandages non pneumatiques et les bandages pneumatiques. 14. Rubber article comprising at least one elastomeric composition according to any one of claims 1 to 13; the article being preferably chosen from the group consisting of hoses, pipes, seals, O-rings, transmission belts, engine supports, insulators for electrical cables, shoe soles, semi-finished articles -finished items for pneumatic tires, semi-finished articles for non-pneumatic tires, non-pneumatic tires and pneumatic tires.
15. Article en caoutchouc selon la revendication 14, ledit article étant un bandage pneumatique ou non pneumatique dont la bande de roulement est constituée en tout ou partie d’au moins une composition élastomérique selon l’une quelconque des revendications 1 à 13. 15. Rubber article according to claim 14, said article being a pneumatic or non-pneumatic tire whose tread consists entirely or in part of at least one elastomeric composition according to any one of claims 1 to 13.
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