FR3111352A1 - Composition de caoutchouc presentant une resistance aux agressions amelioree - Google Patents
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- C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
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- C08L23/08—Copolymers of ethene
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Abstract
L’invention concerne une composition de caoutchouc à base de plus de 50 pce d’un copolymère contenant des unités éthylène et des unités 1,3-diène, les unités éthylène dans le copolymère représentant plus de 50% en mole des unités monomères du copolymère ; une charge comprenant du noir de carbone, le noir de carbone représentant plus de 50% en poids de la charge ; et un système de réticulation ; dans laquelle la fraction volumique de charge est supérieure à 19%. Elle concerne également des articles en caoutchouc, telles que des bandages pneumatiques, les bandages non pneumatiques, les chenilles et les bandes transporteuses, comprenant cette composition.
Description
La présente invention est relative à des compositions de caoutchouc présentant une résistance aux agressions mécaniques améliorée. Elle s’intéresse particulièrement à des articles en caoutchouc tels que des bandages pneumatiques, des bandages non pneumatiques, des chenilles, des bandes transporteuses ou tout autre article de caoutchouc dont la performance précitée serait intéressante.
En particulier, les compositions de caoutchouc de l’invention sont très intéressantes lorsqu’elles sont utilisées dans des bandes de roulement de bandage pneumatique pour véhicule de génie civil. En effet, ces bandages doivent posséder des caractéristiques techniques très différentes des bandages destinés à des véhicules roulant exclusivement sur route (c'est-à-dire un sol bitumeux), car la nature des sols hors la route sur lesquels ils évoluent principalement est très différente, et notamment beaucoup plus agressive, de par sa nature caillouteuse. Par ailleurs, contrairement à des bandages pour véhicules de tourisme par exemple, les bandages pour les gros engins de génie civil doivent pouvoir supporter des charges qui peuvent être extrêmement lourdes. Par conséquent, les solutions connues pour les bandages roulant sur sol bitumeux ne sont pas directement applicables à des bandages hors la route tels que des bandages pour véhicules de génie civil.
Au cours du roulage, une bande de roulement subit des sollicitations mécaniques et des agressions résultant du contact direct avec le sol. Dans le cas d'un bandage monté sur un véhicule portant de lourdes charges, les sollicitations mécaniques et les agressions subies par le bandage se trouvent amplifiées sous l'effet du poids qu’il supporte. Les bandages pour véhicules miniers en particulier sont soumis à des sollicitations fortes, à la fois au niveau local : roulage sur les macro-indenteurs représentés par les cailloux qui constituent les pistes (roche concassée), et au niveau global : passage de couple important car les pentes des pistes pour entrer ou sortir des « pits », ou mines à ciel ouvert, sont de l'ordre de 10%, et sollicitations fortes des pneus lors des demi-tours des véhicules pour les manœuvres de chargement et déchargement.
Ceci a pour conséquence que les amorces de fissure qui se créent dans la bande de roulement du bandage sous l'effet de ces sollicitations et de ces agressions, ont tendance à se propager davantage en surface ou à l'intérieur de la bande de roulement, pouvant provoquer des arrachements localisés ou généralisés de la bande de roulement. Ces sollicitations peuvent donc entraîner un endommagement de la bande de roulement et donc réduire la durée de vie de la bande de roulement, et donc du bandage.
Ceci est particulièrement vrai pour les bandages équipant les véhicules de génie civil qui évoluent généralement dans des mines ou des carrières. Ceci est également vrai pour les chenilles en caoutchouc ou les bandages de tout type de véhicules susceptibles de porter de lourdes charges et se mouvant sur des sols caillouteux, tels que les véhicules agricoles, de chantier, etc. Le problème de résistance aux agressions mécaniques intéresse également les bandes transporteuses (ou convoyeur à bande) qui peuvent réceptionner de grosses quantités de terre, minerai, cailloux, roches.
Il est donc important de disposer de composition de caoutchouc présentant une résistance aux agressions mécaniques. Pour résoudre ce problème, il est connu de l'homme de l'art, que par exemple, le caoutchouc naturel permet d'obtenir des propriétés de résistance à l’initiation et/ou à la propagation de fissure élevées.
Ainsi, les manufacturiers cherchent toujours des solutions pour améliorer la résistance aux agressions mécaniques.
Poursuivant ses recherches, la Demanderesse a découvert de façon inattendue que l’utilisation d’un élastomère spécifique combiné avec une fraction volumique de charge importante permet d’améliorer davantage le problème technique précité, et ce sans pénaliser les propriétés mécaniques, notamment l’allongement rupture de la composition.
Ainsi l’invention a pour objet une composition de caoutchouc à base de plus de 50 pce d’un copolymère contenant des unités éthylène et des unités 1,3-diène, les unités éthylène dans le copolymère représentant plus de 50% en mole des unités monomères du copolymère ; une charge comprenant du noir de carbone, le noir de carbone représentant plus de 50% en poids de la charge ; et un système de réticulation ; dans laquelle la fraction volumique de charge est supérieure à 19%.
L’invention concerne également des articles en caoutchouc comprenant une composition selon l’invention.
I- DÉFINITIONS
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.
Par l’expression "partie en poids pour cent parties en poids d’élastomère" (ou pce), il faut entendre au sens de la présente invention, la partie, en masse pour cent parties en masse d’élastomère.
Dans la présente, sauf indication expresse différente, tous les pourcentages (%) indiqués sont des pourcentages (%) en masse.
D'autre part, tout intervalle de valeurs désigné par l'expression "entre a et b" représente le domaine de valeurs allant de plus de a à moins de b (c’est-à-dire bornes a et b exclues) tandis que tout intervalle de valeurs désigné par l'expression "de a à b" signifie le domaine de valeurs allant de a jusqu'à b (c’est-à-dire incluant les bornes strictes a et b). Dans la présente, lorsqu’on désigne un intervalle de valeurs par l’expression "de a à b", on désigne également et préférentiellement l’intervalle représenté par l’expression "entre a et b".
Lorsqu’on fait référence à un composé "majoritaire", on entend au sens de la présente invention, que ce 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. Ainsi, par exemple, un élastomère majoritaire est l’élastomère représentant la plus grande masse par rapport à la masse totale des élastomères dans la composition. De la même manière, une charge dite majoritaire est celle représentant la plus grande masse parmi les charges de 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 des élastomères. Au contraire, un composé "minoritaire" est un composé qui ne représente pas la fraction massique la plus grande parmi les composés du même type. De préférence par majoritaire, on entend présent à plus de 50%, de préférence plus de 60%, 70%, 80%, 90%, et plus préférentiellement le composé « majoritaire » représente 100%.
Dans la présente demande, on entend par « l’ensemble des unités monomères du copolymère » ou « la totalité des unités monomères du copolymère » tous les motifs de répétitions constitutifs du copolymère qui résultent de l’insertion des monomères dans la chaîne élastomère par polymérisation. Sauf indication contraire, les teneurs en une unité monomère ou motif de répétition dans le copolymère contenant des unités éthylène et des unités 1,3-diène sont données en pourcentage molaire calculé sur la base de l’ensemble des unités monomères du copolymère.
Les composés comprenant du carbone 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.
Toutes les valeurs de température de transition vitreuse « Tg » décrite dans la présente sont mesurées de manière connue par DSC (Differential Scanning Calorimetry) selon la norme ASTM D3418 (1999).
II- DESCRIPTION DE L’INVENTION
II-1 Matrice élastomère
La composition du pneumatique selon l’invention a comme caractéristique essentielle d’être à base de plus de 50 pce d’un copolymère contenant des unités éthylène et des unités 1,3-diène, les unités éthylène dans le copolymère représentant plus de 50% en mole des unités monomères du copolymère. Dans la présente, le « copolymère contenant des unités éthylène et des unités 1,3-diène, les unités éthylène dans le copolymère représentant plus de 50% en mole des unités monomères du copolymère » pourra être désigné par « copolymère » ou par « copolymère contenant des unités éthylène et des unités 1,3-diène » pour un souci de simplification de rédaction.
Par « copolymère contenant des unités éthylène et des unités 1,3-diène », on entend tout copolymère comprenant, au sein de sa structure, au moins des unités éthylène et des unités ,3-diène. Le copolymère peut ainsi comprendre des unités monomères différentes des unités éthylène et des unités ,3-diène. Par exemple, le copolymère peut comprendre également des unités alpha-oléfine, notamment des unités alpha-oléfines ayant de 3 à 18 atomes de carbone, avantageusement ayant 3 à 6 atomes de carbone. Par exemple, les unités alpha-oléfines peuvent être choisies dans le groupe constitué par le propylène, le butène, le pentène, l'hexène ou leurs mélanges.
De manière connue, l’expression « unité éthylène » fait référence au motif -(CH2-CH2)- résultant de l’insertion de l’éthylène dans la chaîne élastomère.
De manière connue, l’expression « unité 1,3-diène » fait référence aux unités résultant de l’insertion du 1,3-diène par une addition 1,4, une addition 1,2 ou une addition 3,4 dans le cas de l’isoprène. Les unités 1,3-diène sont celles par exemple d’un 1,3-diène ou d’un mélange de 1,3-diènes, le ou les 1,3-diènes ayant 4 à 12 atomes de carbone, tels que tout particulièrement le 1,3-butadiène et l’isoprène. De préférence, le 1,3-diène est le 1,3-butadiène.
Avantageusement, le copolymère contenant des unités éthylène et des unités 1,3-diène est un copolymère d’éthylène et de 1,3-diène, c’est un dire que le copolymère ne contient pas d’unités autres qu’éthylène et 1,3-diène.
Lorsque le copolymère est un copolymère d’éthylène et d’un 1,3-diène, celui-ci contient avantageusement des unités de formule (I) et/ou (II). La présence de motif cyclique saturé à 6 membres, 1,2-cyclohexanediyle, de formule (I) comme unité monomère dans le copolymère peut résulter d’une série d’insertions très particulières de l’éthylène et du 1,3-butadiène dans la chaîne polymère au cours de sa croissance.
(I)
-CH2-CH(CH=CH2)- (II)
(I)
-CH2-CH(CH=CH2)- (II)
Par exemple, le copolymère d’éthylène et d’un 1,3-diène peut être dépourvu d’unités de formule (I). Dans ce cas, il contient de préférence des unités de formule (II).
Lorsque le copolymère d’éthylène et d’un 1,3-diène comprend des unités de formule (I) ou des unités de formule (II) ou encore des unités de formule (I) et des unités de formule (II), les pourcentages molaires des unités de formule (I) et des unités de formule (II) dans le copolymère, respectivement o et p, satisfont de préférence à l’équation suivante (eq. 1), de manière plus préférentielle à l’équation (eq. 2), o et p étant calculés sur la base de l’ensemble des unités monomères du copolymère.
0 < o+p ≤ 25 (eq. 1)
0 < o+p < 20 (eq. 2)
0 < o+p ≤ 25 (eq. 1)
0 < o+p < 20 (eq. 2)
Selon l’invention, le copolymère, de préférence le copolymère d’éthylène et d’un 1,3-diène (de préférence de 1,3-butadiène), est un copolymère statistique.
Avantageusement, la masse moyenne en nombre (Mn) du copolymère, de préférence du copolymère d’éthylène et d’un 1,3-diène (de préférence de 1,3-butadiène) est comprise dans un domaine allant de 100 000 à 300 000 g/mol, de préférence de 150 000 à 250 000 g/mol.
La Mn du copolymère est déterminée de manière connue, par chromatographie d’exclusion stérique (SEC) telle que décrite ci-dessous :
La technique SEC (Size Exclusion Chromatography) 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. Sans être une méthode absolue, la SEC permet d’appréhender la distribution des masses molaires d’un polymère. 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. Il n’y a pas de traitement particulier de l’échantillon de polymère avant analyse. Celui-ci est simplement solubilisé dans le solvant d'élution à une concentration d’environ 1 g.L-1. Puis la solution est filtrée sur filtre de porosité 0,45µm avant injection. L’appareillage utilisé est une chaîne chromatographique "WATERS Acquity" ou “WATERS Alliance”. Le solvant d’élution est le tétrahydrofurane avec antioxydant de type BHT (hydroxytoluène butylé) de 250 ppm, le débit est de 1 mL.min-1, la température des colonnes est de 35° C et la durée d’analyse de 40 min. Les colonnes utilisées sont un jeu de trois colonnes Agilent de dénomination commerciale "InfinityLab PolyPore”. Le volume injecté de la solution de l’échantillon est 100 µL. Le détecteur est un réfractomètre différentiel "réfractomètre Acquity" ou “WATERS 2410” et le logiciel d’exploitation des données chromatographiques est le système "WATERS EMPOWER". Les masses molaires moyennes calculées sont relatives à une courbe d’étalonnage réalisée à partir de polystyrènes étalon.
Le copolymère peut être obtenu selon différentes méthodes de synthèses connues de l'homme du métier, notamment en fonction de la microstructure visée du copolymère. Généralement, il peut être préparé par copolymérisation au moins d’un 1,3-diène, de préférence le 1,3-butadiène, et d’éthylène et selon des méthodes de synthèse connues, en particulier en présence d’un système catalytique comprenant un complexe métallocène. On peut citer à ce titre les systèmes catalytiques à base de complexes métallocènes, lesquels systèmes catalytiques sont décrits dans les documents EP 1 092 731, WO 2004035639, WO 2007054223 et WO 2007054224 au nom de la Demanderesse. Le copolymère, y compris lorsqu’il est statistique, peut être préparé aussi par un procédé utilisant un système catalytique de type préformé comme ceux décrits dans les documents WO 2017093654 A1, WO 2018020122 A1 et WO 2018020123 A1.
Le copolymère peut être constitué d’un mélange de copolymères contenant des unités éthylène et des unités diéniques qui se différencient des uns des autres par leurs microstructures et/ou par leurs macrostructures.
Avantageusement, le taux du copolymère contenant des unités éthylène et des unités 1,3-diène dans la composition est compris dans un domaine allant de 60 à 100 pce, de préférence de 80 à 100 pce.
La matrice élastomérique peut avantageusement comprendre uniquement, à titre d’élastomère, le copolymère contenant des unités éthylène et des unités 1,3-diène.
Alternativement, la matrice élastomérique peut comprendre en outre un élastomère diénique différent du copolymère contenant des unités éthylène et des unités 1,3-diène (également appelé dans la présente « l’autre élastomère »). L’autre élastomère, lorsqu’il est présent, est minoritaire, c’est à dire qu’il représente moins 50%, 40%, 30%, 20%, voire moins de 10% en poids de la matrice élastomérique. Par exemple, le taux de l’autre élastomère, dans la composition, peut être compris dans un domaine allant de 0 à 40 pce, de préférence de 0 à 20 pce.
L’autre élastomère de la matrice élastomérique du pneumatique selon l’invention est choisi préférentiellement dans le groupe des élastomères diéniques fortement insaturés tels que les polybutadiènes (en abrégé "BR"), les polyisoprènes (IR) de synthèse, le caoutchouc naturel (NR), les copolymères de butadiène, les copolymères d'isoprène et les mélanges de ces élastomères. On entend en général par "élastomère diénique fortement 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 50% (% en moles).
II-2 Charge
La composition selon l’invention a également comme caractéristique essentielle de d’être à base d’une charge comprenant du noir de carbone, le noir de carbone représentant plus de 50% en poids de la charge, la fraction volumique de charge dans la composition étant supérieure à 19%.
La fraction volumique de charge dans une composition de caoutchouc est définie comme étant le rapport du volume de la charge sur le volume de l'ensemble des constituants de la composition, étant entendu que le volume de l'ensemble des constituants est calculé par en additionnant le volume de chacun des constituants de la composition.
Les noirs utilisables dans le cadre de la présente invention peuvent être tout noir conventionnellement utilisé dans les bandages pneumatiques ou non-pneumatiques ou leurs bandes de roulement (noirs dits de grade pneumatique). Parmi ces derniers, on citera plus particulièrement les noirs de carbone renforçants des séries 100, 200, 300, ou les noirs de série 500, 600 ou 700 (grades ASTM), comme par exemple les noirs N115, N134, N234, N326, N330, N339, N347, N375, N550, N683, N772). Ces noirs de carbone peuvent être utilisés à l'état isolé, tels que disponibles commercialement, ou sous tout autre forme, par exemple comme support de certains des additifs de caoutchouterie utilisés. Les noirs de carbone pourraient être par exemple déjà incorporés à l'élastomère diénique, notamment isoprénique sous la forme d'un masterbatch (voir par exemple demandes WO 97/36724 ou WO 99/16600). Des mélanges de plusieurs noirs de carbone peuvent également être utilisés dans les taux prescrits.
Avantageusement, la charge comprend plus de 50% en poids, de préférence plus de 80% en poids, de noir de carbone. De préférence encore la charge est exclusivement constituée de noir de carbone, c’est-à-dire que le noir de carbone représente 100% en poids de la charge.
Avantageusement, la charge comprend plus de 50% en poids, de préférence plus de 80% en poids, d’au moins un noir de carbone présentant une surface spécifique BET comprise dans un domaine allant de 60 à 160 m²/g, de préférence de 70 à 130 m²/g, de préférence de 100 à 120 m²/g. La surface spécifique BET des noirs de carbone est mesurée selon la norme ASTM D6556-10 [méthode multipoints (au minimum 5 points) – gaz : azote – domaine de pression relative P/P0 : 0.1 à 0.3].
Avantageusement, le taux de noir de carbone (qu’il y en ait un ou plusieurs) dans la composition selon l’invention est compris dans un domaine allant de 49 à 120 pce, de préférence de 50 à 105 pce, de préférence encore de 55 à 85 pce.
Avantageusement, la fraction volumique de noir de carbone, de préférence de noir de carbone présentant une surface spécifique BET comprise dans un domaine allant de 70 à 120 m²/g, de préférence de 100 à 120 m²/g, est comprise dans un domaine allant de 20% à 26%, de préférence de 21% à 24%.
En outre, le taux de charge dans la composition selon l’invention est avantageusement compris dans un domaine allant de 49 à 80 pce, de préférence de 50 à 75 pce, de préférence encore de 55 à 75 pce.
Avantageusement, la fraction volumique de charge est comprise dans un domaine allant de 20% à 26%, de préférence de 21% à 24%.
La composition selon l’invention peut comprendre des charges autres que du noir de carbone mais cela n’est pas obligatoire. Il peut s’agir notamment de charge inorganique telle que de la silice.
Si de la silice est utilisée dans la composition selon l’invention, il peut s’agir de toute silice connue de l'homme du métier, notamment toute silice précipitée ou pyrogénée présentant une surface BET ainsi qu'une surface spécifique CTAB toutes deux inférieures à 450 m²/g, de préférence de 30 à 400 m²/g.
La surface spécifique BET de la silice est déterminée 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), et plus précisément selon une méthode adaptée de la norme NF ISO 5794-1, annexe E de juin 2010 [méthode volumétrique multipoints (5 points) - gaz: azote – dégazage sous vide: une heure à 160°C - domaine de pression relative p/po : 0,05 à 0,17].
Les valeurs de surface spécifique CTAB de la silice ont été déterminées selon la norme NF ISO 5794-1, annexe G de juin 2010. Le procédé est basé sur l'adsorption du CTAB (bromure de N-hexadécyl-N,N,N-triméthylammonium) sur la surface « externe » de la charge renforçante.
Si de la silice est utilisée, elle présente avantageusement une surface spécifique BET inférieure à 200 m²/g et/ou une surface spécifique CTAB est inférieure à 220 m²/g, de préférence une surface spécifique BET comprise dans un domaine allant de 125 à 200 m²/g et/ou une surface spécifique CTAB comprise dans un domaine allant de 140 à 170 m²/g.
A titre de silices utilisables dans le cadre de la présente invention, on citera par exemple les silices précipitées hautement dispersibles (dites "HDS") « Ultrasil 7000 » et « Ultrasil 7005 » de la société Evonik, les silices « Zeosil 1165MP, 1135MP et 1115MP » de la société Rhodia, la silice « Hi-Sil EZ150G » de la société PPG, les silices « Zeopol 8715, 8745 et 8755 » de la Société Huber, les silices à haute surface spécifique telles que décrites dans la demande WO 03/16837.
Pour coupler la silice 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 silice (surface de ses particules) et l'élastomère diénique (ci-après simplement dénommé « agent de couplage »). 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.
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, 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.
Toutefois, si de la silice est utilisée, il est avantageux dans le cadre de la présente invention de ne pas utiliser d’agent de couplage. Ainsi, préférentiellement, lorsque de la silice est utilisée, la teneur en agent de couplage, dans la composition selon l’invention, est avantageusement inférieure à 6% en poids par rapport au poids de silice, de préférence inférieure à 2%, de préférence de 1% en poids par rapport au poids de silice. De préférence encore, lorsque de la silice est utilisée, la composition selon l’invention ne comprend pas d’agent de couplage.
Par ailleurs, lorsque la composition selon l’invention comprend de la silice, la composition comprend avantageusement un agent de recouvrement de la silice. Parmi les agents de recouvrement de la silice, on peut citer par exemple des hydroxysilanes ou des silanes hydrolysables tels que des hydroxysilanes (voir par exemple WO 2009/062733), des alkylalkoxysilanes, notamment des alkyltriéthoxysilanes comme par exemple le 1-octyl-tri-éthoxysilane, des polyols (par exemple diols ou triols), des polyéthers (par exemple des polyéthylène-glycols), des aminés primaires, secondaires ou tertiaires (par exemple des trialcanol-amines), une guanidine éventuellement substituée, notamment la diphénylguanidine, des polyorgano-siloxanes hydroxylés ou hydrolysables (par exemple des α,ω -dihydroxy-poly-organosilanes (notamment des α,ω-dihydroxy-polydiméthylsiloxanes) (voir par exemple EP 0 784 072), des acides gras comme par exemple l'acide stéarique. Lorsqu'un agent de recouvrement de la silice est utilisé, il est utilisé à un taux compris entre 0 et 5 pce. De préférence, l’agent de recouvrement de la silice est un polyéthylène glycol. Lorsque de la silice est utilisée, le taux d’agent de recouvrement de la silice, de préférence de polyéthylène glycol, dans la composition selon l’invention est avantageusement compris dans un domaine allant de 1 à 6 pce, de préférence de 1,5 à 4 pce.
II-3 Système de réticulation
Le système de réticulation peut être tout type de système connu de l’homme de l’art dans le domaine des compositions de caoutchouc pour pneumatique. Il peut notamment être à base de soufre, et/ou de peroxyde et/ou de bismaléimides.
De manière préférentielle, le système de réticulation est à base de soufre, on parle alors d’un système de vulcanisation. Le soufre peut être apporté sous toute forme, notamment sous forme de soufre moléculaire et/ou d'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 tel que les sels d’acide stéarique et sels de métaux de transition, dérivés guanidiques (en particulier diphénylguanidine), ou encore des retardateurs de vulcanisation connus.
Le soufre est utilisé à un taux préférentiel compris entre 0,5 et 12 pce, en particulier entre 1 et 10 pce. L'accélérateur de vulcanisation est utilisé à un taux préférentiel compris entre 0,5 et 10 pce, plus préférentiellement compris entre 0,5 et 5,0 pce.
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.
II-4 Additifs possibles
Les compositions de caoutchouc peuvent comporter optionnellement également tout ou partie des additifs usuels habituellement utilisés dans les compositions d'élastomères pour pneumatique, comme par exemple des plastifiants (tels que des huiles plastifiantes et/ou des résines plastifiantes), des pigments, 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).
Avantageusement, la composition selon l’invention ne comprenant pas de résine plastifiante hydrocarbonée ou en comprend moins de 10 pce, de préférence moins de 5 pce. De préférence encore la composition selon l’invention ne comprend pas de résine plastifiante hydrocarbonée. La composition selon l’invention ne comprend également avantageusement pas d’huile plastifiante liquide à 20°C ou en comprend moins de 15 pce, de préférence moins de 10 pce, de préférence moins de 5 pce. De préférence encore la composition selon l’invention ne comprend pas d’huile plastifiante liquide à 20°C.
II-5 Articles en caoutchouc
La présente invention a également pour objet un article de caoutchouc comprenant une composition selon l’invention.
Compte tenu du compromis de performances amélioré dans le cadre de la présente invention, l’article de caoutchouc est avantageusement choisi dans le groupe constitué par les bandages pneumatiques, les bandages non pneumatiques, les chenilles et les bandes transporteuses.
Plus particulièrement, l’invention a également pour objet un bandage pneumatique ou non pneumatique pourvu d’une bande de roulement comprenant une composition selon l’invention.
La bande de roulement présente une surface de roulement pourvue d'une sculpture formée par une pluralité de rainures délimitant des éléments en relief (blocs, nervures) de façon à générer des arêtes de matière ainsi que des creux. Ces rainures représentent un volume de creux qui, rapporté au volume total de la bande de roulement (incluant à la fois le volume d’éléments en relief et celui de toutes les rainures) s'exprime par un pourcentage désigné dans la présente par "taux de creux volumique". Un taux de creux volumique égal à zéro indique une bande de roulement sans rainure ni creux.
La présente invention est particulièrement bien adaptée aux bandes de roulement de bandages destinés à équiper des véhicules de génie civil, agricoles et au poids-lourds, plus particulièrement des véhicules de génie civil dont les bandages sont soumis à des contraintes bien spécifiques, notamment les sols caillouteux sur lesquels ils roulent. Ainsi, avantageusement, le bandage pneumatique ou non pneumatique pourvu d’une bande de roulement comprenant une composition selon l’invention est un bandage de véhicule de génie civil, agricole ou poids lourds, de préférence de génie civil. Ces bandages sont pourvus de bandes de roulement qui présentent, par rapport aux épaisseurs des bandes de roulement des pneumatiques pour véhicules légers, en particulier pour véhicules tourisme ou camionnette, de grandes épaisseurs de matériau caoutchoutique. Typiquement la partie usante de la bande de roulement d'un bandage pour poids lourd présente une épaisseur d'au moins 15 mm, celle d'un véhicule génie civil d'au moins 30 mm, voire jusqu'à 120 mm. Ainsi, la bande de roulement du bandage selon l’invention présente avantageusement une ou plusieurs rainures dont la profondeur moyenne va de 15 à 120 mm, de préférence 65 à 120 mm.
Les bandages pneumatiques selon l’invention peuvent avoir un diamètre allant de 20 à 63 pouces, de préférence de 35 à 63 pouces.
Par ailleurs, le taux moyen de creux volumique sur l'ensemble de la bande de roulement du bandage selon l’invention peut être compris dans un domaine allant de 5 à 40 %, de préférence de 5 à 25 %.
L’invention a également pour objet une chenille en caoutchouc comprenant au moins un élément en caoutchouc comprenant une composition selon l’invention, l’au moins un élément en caoutchouc étant de préférence une courroie sans fin en caoutchouc ou une pluralité de patins en caoutchouc, ainsi qu’une bande transporteuse en caoutchouc comprenant une composition selon l’invention.
L'invention concerne les articles en caoutchouc précédemment décrits tant à l'état cru (c’est à dire, avant cuisson) qu'à l'état cuit (c’est à dire, après réticulation ou vulcanisation).
II-6 Préparation des compositions de caoutchouc
Les compositions conformes à l’invention peuvent être fabriquées dans des mélangeurs appropriés, en utilisant deux phases de préparation successives bien connues de l'homme du métier :
- une première phase de travail ou malaxage thermomécanique (phase dite « non-productive »), 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 la matrice élastomérique, la charge renforçante, les éventuels autres additifs divers, à l'exception du système de réticulation. L’incorporation de la charge éventuelle à l’élastomère peut être réalisée en une ou plusieurs fois en malaxant thermomécaniquement. Dans le cas où la charge est déjà incorporée en totalité ou en partie à l’élastomère sous la forme d’un mélange-maître (« masterbatch » en anglais) comme cela est décrit par exemple dans les demandes WO 97/36724 ou WO 99/16600, c’est le mélange-maître qui est directement malaxé et le cas échéant on incorpore les autres élastomères ou charges présents dans la composition qui ne sont pas sous la forme de mélange-maître, ainsi que les éventuels autres additifs divers autres que le système de réticulation. La phase non-productive peut être réalisée à haute température, jusqu'à une température maximale comprise entre 110°C et 200°C, de préférence entre 130°C et 185°C, pendant une durée généralement comprise entre 2 et 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 entre 40°C et 100°C.On incorpore alors le système de réticulation, et le tout est alors mélangé pendant quelques minutes, par exemple entre 5 et 15 min.
- une première phase de travail ou malaxage thermomécanique (phase dite « non-productive »), 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 la matrice élastomérique, la charge renforçante, les éventuels autres additifs divers, à l'exception du système de réticulation. L’incorporation de la charge éventuelle à l’élastomère peut être réalisée en une ou plusieurs fois en malaxant thermomécaniquement. Dans le cas où la charge est déjà incorporée en totalité ou en partie à l’élastomère sous la forme d’un mélange-maître (« masterbatch » en anglais) comme cela est décrit par exemple dans les demandes WO 97/36724 ou WO 99/16600, c’est le mélange-maître qui est directement malaxé et le cas échéant on incorpore les autres élastomères ou charges présents dans la composition qui ne sont pas sous la forme de mélange-maître, ainsi que les éventuels autres additifs divers autres que le système de réticulation. La phase non-productive peut être réalisée à haute température, jusqu'à une température maximale comprise entre 110°C et 200°C, de préférence entre 130°C et 185°C, pendant une durée généralement comprise entre 2 et 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 entre 40°C et 100°C.On incorpore alors le système de réticulation, et le tout est alors mélangé pendant quelques minutes, par exemple entre 5 et 15 min.
De telles phases ont été décrites par exemple dans les demandes EP-A-0501227, EP-A-0735088, EP-A-0810258, WO00/05300 ou WO00/05301.
La composition 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 (ou co-extrudée avec une autre composition de caoutchouc) sous la forme d'un semi-fini (ou profilé) de caoutchouc utilisable par exemple comme bande de roulement de pneumatique. Ces produits peuvent ensuite être utilisés pour la fabrication de pneumatiques, selon les techniques connues de l’homme du métier.
La composition 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.
La réticulation de la composition peut être conduite de manière connue de l’homme du métier, par exemple à une température comprise entre 130°C et 200°C, sous pression.
III- MODES DE REALISATION PREFERES
Au vu de ce qui précède, les réalisations préférées de l’invention sont décrites ci-dessous :
- Composition de caoutchouc à base de :
- plus de 50 pce d’un copolymère contenant des unités éthylène et des unités 1,3-diène, les unités éthylène dans le copolymère représentant plus de 50% en mole des unités monomères du copolymère,
une charge comprenant du noir de carbone, le noir de carbone représentant plus de 50% en poids de la charge, et
- un système de réticulation,
dans laquelle la fraction volumique de charge est supérieure à 19%. - Composition selon la réalisation 1, dans laquelle les unités éthylène dans le copolymère représentent entre 50% et 95% en mole des unités monomères du copolymère.
- Composition selon l’une quelconque des réalisations précédentes, dans laquelle le copolymère contenant des unités éthylène et des unités 1,3-diène est un copolymère d’éthylène et de 1,3-diène.
- Composition selon l’une quelconque des réalisations précédentes, dans laquelle le 1,3-diène est le 1,3-butadiène.
- Composition selon l’une quelconque des réalisations précédentes, dans laquelle le copolymère contient des unités de formule (I) ou des unités de formule (II) ou encore des unités de formule (I) et de formule (II).
(I)
-CH2-CH(CH=CH2)- (II) - Composition selon l’une quelconque des réalisations précédentes, dans laquelle les pourcentages molaires des unités de formule (I) et des unités de formule (II) dans le copolymère, respectivement o et p, satisfont à l’équation suivante (eq. 1), de manière préférentielle à l’équation (eq. 2), o et p étant calculés sur la base de l’ensemble des unités monomères du copolymère.
0 < o+p ≤ 25 (eq. 1)
0 < o+p < 20 (eq. 2) - Composition selon l’une quelconque des réalisations précédentes, dans laquelle le copolymère contenant des unités éthylène et des unités 1,3-diène est un copolymère statistique.
- Composition selon l’une quelconque des réalisations précédentes, dans laquelle le taux du copolymère contenant des unités éthylène et des unités 1,3-diène est compris dans un domaine allant de 60 à 100 pce, de préférence de 80 à 100 pce.
- Composition selon l’une quelconque des réalisations précédentes, dans laquelle la charge comprend plus de 70% en poids, de préférence plus de 80% en poids de noir de carbone.
- Composition selon l’une quelconque des réalisations précédentes, dans laquelle la charge est exclusivement constituée de noir de carbone.
- Composition selon l’une quelconque des réalisations précédentes, dans laquelle la charge comprend plus de 50% en poids d’au moins un noir de carbone présentant une surface spécifique BET comprise dans un domaine allant de 60 à 160 m²/g, de préférence de 70 à 130 m²/g.
- Composition selon l’une quelconque des réalisations précédentes, dans laquelle le taux de noir de carbone est compris dans un domaine allant de 49 à 120 pce, de préférence de 50 à 105 pce, de préférence encore de 55 à 85 pce.
- Composition selon l’une quelconque des réalisations précédentes, dans laquelle la fraction volumique de noir de carbone est comprise dans un domaine allant de 20% à 26%, de préférence de 21% à 24%.
- Composition selon l’une quelconque des réalisations précédentes, dans laquelle le taux de charge est compris dans un domaine allant de 49 à 80 pce, de préférence de 50 à 75 pce, de préférence encore de 55 à 75 pce.
- Composition selon l’une quelconque des réalisations précédentes, dans laquelle la fraction volumique de charge est comprise dans un domaine allant de 20% à 26%, de préférence de 21% à 24%.
- Composition selon l’une quelconque des réalisations précédentes, la composition ne comprenant pas de résine plastifiante hydrocarbonée ou en comprend moins de 10 pce, de préférence moins de 5 pce.
- Composition selon l’une quelconque des réalisations précédentes, la composition ne comprend pas de résine plastifiante hydrocarbonée.
- Composition selon l’une quelconque des réalisations précédentes, la composition ne comprend pas d’huile plastifiante liquide à 20°C ou en comprend moins de 15 pce, de préférence moins de 10 pce, de préférence moins de 5 pce.
- Composition selon l’une quelconque des réalisations précédentes, la composition ne comprend pas d’huile plastifiante liquide à 20°C.
- Composition selon l’une quelconque des réalisations précédentes, dans laquelle le système de réticulation est un système de vulcanisation à base de soufre moléculaire et/ou d’agent donneur de soufre
- Article de caoutchouc comprenant une composition telle que définie à l’une quelconque des réalisations 1 à 20.
- Article de caoutchouc selon la réalisation 21, ledit article étant choisi dans le groupe constitué par bandages pneumatiques, les bandages non pneumatiques, les chenilles et les bandes transporteuses.
- Bandage pneumatique ou non pneumatique pourvue d’une bande de roulement comprenant une composition telle que définie à l’une quelconque des réalisations 1 à 20.
- Bandage selon la réalisation 23, étant un bandage de véhicule de génie civil, agricole ou poids lourds, de préférence de génie civil.
- Bandage selon la réalisation 23 ou 24, dans lequel la composition est présente dans au moins 50%, de préférence au moins 70%, du volume de la bande de roulement.
- Bandage selon l'une quelconque des réalisations 23 à 25, dont la bande de roulement présente une ou plusieurs rainures dont la profondeur moyenne est comprise dans un domaine allant de 30 à 120 mm, de préférence de 45 à 75 mm.
- Bandage selon l'une quelconque des réalisations 23 à 26, présentant un taux moyen de creux volumique sur l'ensemble de la bande de roulement compris dans un domaine allant de 5 à 40 %, de préférence de 5 à 25 %.
- Bandage selon l'une quelconque des réalisations 23 à 27, présentant un diamètre compris dans un domaine allant de 20 à 63 pouces, de préférence de 35 à 63 pouces.
- Chenille comprenant au moins un élément en caoutchouc comprenant une composition telle que définie à l’une quelconque des réalisations 1 à 20.
- Chenille selon la réalisation 29, dans laquelle l’au moins un élément en caoutchouc est une courroie sans fin en caoutchouc ou une pluralité de patins en caoutchouc.
- Bande transporteuse en caoutchouc comprenant une composition telle que définie à l’une quelconque des réalisations 1 à 20.
IV- EXEMPLES
IV-1 Mesures et tests utilisés
Propriétés dynamiques
Ces essais de traction permettent de déterminer les contraintes d'élasticité et les propriétés à la rupture. Un traitement des enregistrements de traction permet également de tracer la courbe de module en fonction de l'allongement. Le module utilisé ici étant le module sécant nominal (ou apparent) mesuré en première élongation, calculé en se ramenant à la section initiale de l’éprouvette. On mesure les contraintes à la rupture (en MPa) et les allongements à la rupture (AR en %), à 23°C ± 2°C, selon la norme NF T 46-002 de septembre 1988. L’énergie rupture est égale au produit de l’allongement rupture par la contrainte rupture. Toutes ces mesures de traction sont effectuées dans les conditions normales de température (23±2°C) et d'hygrométrie (50±5% d'humidité relative), selon la norme française NF T 40-101 (décembre 1979).
Les résultats d’allongement rupture sont exprimés en pourcentage base 100 par rapport à la composition témoin T1. Un résultat supérieur à 100 indique une amélioration des propriétés mécaniques de la composition.
Les propriétés dynamiques G* sont mesurées sur un viscoanalyseur (Metravib VA4000), selon la norme ASTM D5992-96. On enregistre la réponse d'un échantillon de composition vulcanisée (éprouvette cylindrique de 2 mm d'épaisseur et de 79 mm² de section), soumis à une sollicitation sinusoïdale en cisaillement simple alterné, à la fréquence de 10Hz, dans les conditions normales de température (23°C) selon la norme ASTM D 1349-09. On effectue un balayage en amplitude de déformation de 0,1% à 50% (cycle aller), puis de 50% à 0,1% (cycle retour). on enregistre la valeur du G* à 10% de déformation
Les résultats de rigidité G* 10% à 23°C sont exprimés en pourcentage base 100 par rapport à la composition témoin T1. Un résultat supérieur à 100 indique une augmentation de la rigidité.
Test chenille
Ce test est représentatif de la résistance aux agressions. Il consiste à faire rouler une chenille métallique montée sur un bandage pneumatique monté sur roue et véhicule, et gonflé, sur laquelle sont fixés des patins en caoutchouc de composition donnée, sur une piste remplie de cailloux pendant un certain temps. A la fin du roulage on démonte les patins et on compte le nombre de coupures visibles à l’œil nu en surface. Plus le nombre est faible, meilleure est la performance de résistance aux agressions.
Pour réaliser ce test, on a fabriqué des patins de différentes compositions (voir Tableau 1 ci-dessous) selon le procédé décrit au point V-1 ci-dessus. Pour obtenir un patin, on a calandré la composition non-réticulée obtenue au point V-1 à une épaisseur de 5,5 mm, découpé des plaques (2 de 260x120 mm, 2 de 250x100 mm et 2 de 235x90 mm) que l’on a ensuite empilées de manière pyramidale. Ce bloc de 6 plaques a ensuite été inséré dans un moule de forme pyramidale à base rectangulaire de 260x120 mm et à sommet plat de 235x90 mm de surface, et cuit à une température de 120°C pendant 300 minutes à une pression de 180 bars, permettant ainsi la réticulation de la composition.
Les patins ont ensuite été montés sur deux chenilles métalliques X-TRACK10 de la société Caterpillar, qui ont elles-mêmes été montées sur deux pneumatiques MICHELIN XMINE D2 12.00R24 du train arrière d’un camion SCANIA R410. Les pneumatiques ont été retaillés pour supporter les chenilles. Les pneumatiques étaient gonflés à une pression de 7 bars et portaient une charge de 4 250 kg par pneumatique.
Le camion a roulé sur une piste sans pente recouverte de cailloux porphyre de taille 30/60 obtenus auprès de SONVOLES Murcia, Espagne, pendant 5 heures à une vitesse de 5 km/h. La densité de cailloux sur la piste était d’environ 1000 à 1500 cailloux au mètre carré.
A la fin du test, les coupures visibles à la surface des patins ont été comptées. Le résultat a été moyenné sur la base de 6 patins. Les résultats de performance aux agressions sont exprimés en pourcentage base 100 par rapport à la composition témoin T1. Un résultat supérieur à 100 indique une amélioration de la résistance aux agressions.
IV-2 Préparation des compositions
Dans les exemples qui suivent, les compositions caoutchouteuses ont été réalisées comme décrit au point II.6 ci-dessus. En particulier, la phase « non-productive » a été réalisée dans un mélangeur de 8 litres pendant 8 minutes, pour une vitesse moyenne de palettes de 50 tours par minute jusqu’à atteindre une température maximale de tombée de 165°C. La phase « productive » a été réalisée dans un outil à cylindre à 23°C pendant 5 minutes.
La réticulation de la composition a été conduite à une température comprise entre 130°C et 200°C, sous pression, de manière bien connue de l’homme du métier.
IV-3 Essais de compositions de caoutchouc
Les exemples présentés ci-dessous ont pour objet de comparer le compromis de performance entre la rigidité, l’allongement rupture et la résistance aux agressions mécaniques de deux compositions conformes à la présente invention (C1 et C2) avec deux compositions témoin (T1 et T2).
Le Tableau 1 présente les compositions testées (en pce), ainsi que les résultats obtenus. Les fractions volumiques de charge (% vol charge) dans les compositions sont également précisées dans ce tableau.
La composition témoin T1 est un exemple de composition classiquement utilisé dans les bande de roulement de véhicule de génie civil.
Les composition C1 et C2, conformes à l’invention, diffère de la composition témoin T2 uniquement par le taux, et donc la fraction volumique, de charge. La composition témoin T2 n’est pas conforme à l’invention en ce qu’elle comprend une fraction volumique de charge inférieure à 19%.
Composants | T1 | T2 | C1 | C2 |
NR(1) | 100 | - | - | - |
EBR(2) | - | 100 | 100 | 100 |
N234(3) | 52,5 | 40 | 52 | 65 |
%vol charge | 20% | 16% | 20% | 24% |
Cire anti-ozone(4) | 1 | 1 | 1 | 1 |
Antioxydant(5) | 1.5 | 2 | 2 | 2 |
Acide stéarique | 1 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
ZnO(6) | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 |
Soufre | 1.7 | 0.6 | 0.6 | 0.6 |
Accélérateur (7) | 1.2 | 1.3 | 1.3 | 1.3 |
Propriétés | ||||
G*10% 23°C | 100 | 110 | 153 | 195 |
%AR 23°C | 100 | 123 | 122 | 119 |
Perfo chenille | 100 | 84 | 128 | 207 |
(1) Caoutchouc naturel
(2) EBR : Elastomère à 79% en mole d’unité éthylène, 7% en mole d’unité 1,2-cyclohexanediyle, 8% en mole de motif 1,2, 6% en mole de motif 1,4
(3) Noir de carbone de grade N234 selon la norme ASTM D-1765
(4) cire anti-ozone « VARAZON 4959 » de la société Sasol Wax
(5) N-1,3-diméthylbutyl-N-phénylparaphénylènediamine « Santoflex 6-PPD » de la société Flexsys
(6) Oxyde de zinc de grade industriel de la société Umicore
(7) N-cyclohexyl-2-benzothiazyle sulfénamide « Santocure CBS » de la société Flexsys
(2) EBR : Elastomère à 79% en mole d’unité éthylène, 7% en mole d’unité 1,2-cyclohexanediyle, 8% en mole de motif 1,2, 6% en mole de motif 1,4
(3) Noir de carbone de grade N234 selon la norme ASTM D-1765
(4) cire anti-ozone « VARAZON 4959 » de la société Sasol Wax
(5) N-1,3-diméthylbutyl-N-phénylparaphénylènediamine « Santoflex 6-PPD » de la société Flexsys
(6) Oxyde de zinc de grade industriel de la société Umicore
(7) N-cyclohexyl-2-benzothiazyle sulfénamide « Santocure CBS » de la société Flexsys
Les résultats présentés dans le Tableau 1 ci-dessus montrent qu’à fraction volumique de charge identique, par rapport au témoin T1, la composition C1, conforme à la présente invention, présente à la fois une meilleure résistance aux agressions mécaniques, une plus grande rigidité et un meilleur allongement rupture. La résistance au agressions mécaniques est encore améliorée lorsque l’on augmente la fraction volumique de charge, sans pénaliser l’allongement rupture qui reste supérieure à celle du témoin T1.
La composition témoin T2 dont la fraction volumique de charge n’est pas conforme à l’invention présente un allongement rupture amélioré, mais une résistance aux agressions mécanique dégradée par rapport au témoin T1.
Ainsi, seules les composition conformes à l’invention permette d’améliorer le compromis de performances que sont la résistance aux agressions mécaniques, la rigidité et l’allongement rupture.
Claims (15)
- Composition de caoutchouc à base de :
- plus de 50 pce d’un copolymère contenant des unités éthylène et des unités 1,3-diène, les unités éthylène dans le copolymère représentant plus de 50% en mole des unités monomères du copolymère,
- une charge comprenant du noir de carbone, le noir de carbone représentant plus de 50% en poids de la charge, et
- un système de réticulation,
- Composition selon la revendication 1, dans laquelle les unités éthylène dans le copolymère représentent entre 50% et 95% en mole des unités monomères du copolymère.
- Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le copolymère contenant des unités éthylène et des unités 1,3-diène est un copolymère d’éthylène et de 1,3-diène.
- Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le 1,3-diène est le 1,3-butadiène.
- Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le taux du copolymère contenant des unités éthylène et des unités 1,3-diène est compris dans un domaine allant de 60 à 100 pce, de préférence de 80 à 100 pce.
- Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la charge comprend plus de 70% en poids, de préférence plus de 80% en poids de noir de carbone.
- Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le taux de noir de carbone est compris dans un domaine allant de 49 à 120 pce, de préférence de 50 à 105 pce, de préférence encore de 55 à 85 pce.
- Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la fraction volumique de noir de carbone est comprise dans un domaine allant de 20% à 26%, de préférence de 21% à 24%.
- Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le taux de charge est compris dans un domaine allant de 49 à 80 pce, de préférence de 50 à 75 pce, de préférence encore de 55 à 75 pce.
- Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la fraction volumique de charge est comprise dans un domaine allant de 20% à 26%, de préférence de 21% à 24%.
- Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, laquelle composition ne comprenant pas de résine plastifiante hydrocarbonée ou en comprenant moins de 10 pce, de préférence moins de 5 pce.
- Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, la composition ne comprend pas d’huile plastifiante liquide à 20°C ou en comprend moins de 15 pce, de préférence moins de 10 pce, de préférence moins de 5 pce.
- Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le système de réticulation est un système de vulcanisation à base de soufre moléculaire et/ou d’agent donneur de soufre
- Article de caoutchouc comprenant une composition telle que définie à l’une quelconque des revendications 1 à 13, ledit article étant préférentiellement choisi dans le groupe constitué par bandages pneumatiques, les bandages non pneumatiques, les chenilles et les bandes transporteuses.
- Bandage pneumatique ou non pneumatique pourvue d’une bande de roulement comprenant une composition telle que définie à l’une quelconque des revendications 1 à 13.
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